关键词：遥感技术;反演模型;水质参数
一、引言
水资源匮乏已成为一个全球面临的难题，也成为制约经济社会发展的一个瓶颈，甚至在很多国家连居民的基本生活用水都难以保证。因此，各国专家都在致力于水资源的开发、探索中，尤其是地下水资源的勘探及海水的水质监测、净化方面。正是基于这种实际的需要，水质领域的研究者也在运用新的技术手段探索水质参数监测的方法。
研究者对地下水质及海水水质参数的研究，是为了满足不同用户对水质的要求。通过对地下水演变及成因进行分析、研究，可以找到解决水资源短缺的办法，实现水资源的持续利用。遥感技术在水资源的勘探及水质检测方面为工作者提供了技术支持及保障。当前，遥感反演技术在水质参数监测上的应用已经较为成熟，并为解决人类水资源匮乏作出了巨大贡献，尤其是在深层地下水资源的勘探，海水水质参数的监测上。
二、传统的水质监测技术
随着工业的发展及人类生活、生产形成的废水越来越多，只靠古老的、自然的水循环已难以解决水资源的污染问题。同时，再采用传统的水质监测、水质采样分析的方法，将无法满足用户对水质的需求。因为传统的采样分析方法，是在不同的河段进行采样，然后将采样放置在容器内静置，并通过物理的、化学的方法分离、监测水质，分析水中所含有的各种成分，得出水质参数及指标。
这种监测方法会受到采样点空间分布密度的限制，不能客观、全面地反映需要监测的水域的真实情况。在监测的过程中耗费时间较长、成本也比较高、效率低下，有时得出的结果也不尽人意。随着人们对水质要求的不断提高及要求的多样化，传统的水质监测技术已略显无能为力。科学技术的发展，为水质的监测提供了新的手段、方法，尤其是遥感技术在水质参数监测上的运用，为水质参数监测提供了更加高效的方法。
三、遥感反演技术的概述
当今各国已不在满足于地球上的竞争、资源的争夺，已将其扩展到了外太空。卫星的发射就是很好的证明。各国之所以抢先发射卫星，战领宇宙空间，是因为通过卫星可以为人类返回很多地球表面的数据信息，而不仅仅是为了网络通讯。比如通过卫星返回的图片，人类可以对我们所生活的地球有一个更全面的了解。矿产资源的分布情况、地形地貌情况、水资源的分布情况等，还可以通过遥感反演技术更清楚、更高效、更准确地了解地球上某一流域水质参数，随时监测水质参数，及时了解水质情况，并根据用户需要为其提供水资源。
随着遥感科学技术的不断发展，水质研究者试图将偏振作为遥感的另一维信息源加以利用。光的偏振在大气与海洋系统中形成了丰富的数据信息。研究者可以根据水面反射光的偏振效应、反射光在布儒斯特角时的规律、水体散射介质对入射光的偏振状态的改变等信息得出水体物质的组成。因此，偏振信息的遥感反演方法可以作为一种新的水质参数监测方法，这种基于遥感反演技术的水质监测方法，对水质领域的研究将具有划时代的意义。
针对用水户不同的需要，研究者对水质的监测往往也会采用不同的方法。常用的水质参数评价方法主要有：综合指数法、模糊数学法、模糊综合评价法、灰色聚类法、灰色关联度法、人工神经网络、遗传算法、多元回归模型、逻辑斯谛曲线模型、主成分分析法、集对分析法、投影寻踪模型法、物元分析与可拓集合法等，虽然研究者为我们呈现了很多水质评价监测的方法，但是由于水环境的不确定性，在水质管理的实践中，能够广泛应用的方法还是比较少的。利用遥感卫星，可以对水质的时空分布及变化情况进行定性甚至定量的监测。这种监测方法监测范围广、速度快、监测周期长、成本低，因此在我国已经将这一技术应用到长江、黄浦江、闽江等内陆水域的监测中，然而很多技术的使用仍然在探索、完善中。
四、遥感反演技术在水质监测上的应用原理
遥感反演技术其实利用的是不同物质反射光的波长不同的原理。水质遥感监测就是根据被污染水体所呈现的光谱特征与清洁水体的不同，并可根据呈现的光谱特征判断污染物质。因为太阳光入射到物体的表面，经过物质的选择性吸收与散射，形成不同的吸收光谱。水体的光谱敏感通道主要集中在0.35～0.90um之间。当水体被污染后，就会出现富营养化，水体中的浮游植物增多，浮游植物的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，当叶绿素浓度不同时，在0.43～0.70um光谱波段会出现较明显的差异，因此近红外波段与红光波段的比值可以用来估算水体中叶绿素的浓度变化。
对于水中含有的其他悬浮颗粒，同样可以运用不同物质对太阳光吸收反射的光谱波段的不同，分析水质中所含有的物质的成分及数量，以便更好地掌握水质的参数，对水质进行实时监控。如果水中悬浮的泥沙增加，将会增加太阳光的反射率，并使光谱曲线的反射峰往长波方向移动，尤其是可见光波段中的红光波段。
目前在内陆水体水质遥感监测中应用较广泛的多光谱数据之一是运行时间长、应用广泛的Landsat卫星。Landsat卫星成功运用近红外波段与红光波段的比值（TM4/TM3），提取了浓度为10～200mg/L的叶绿素（R2>0.92），同时这一比值还可以用来估算水体中叶绿素浓度的变化，可以运用三波段模型、两波段模型、反射峰位置法、一阶微分法等方法估算水质叶绿素a的浓度。如果缺乏卫星同步实测数据，则可以利用水体本身的遥感光谱信息建立水质参数遥感模型。
五、结束语
水资源的短缺及用水户对水质参数提出的不同需求，促使水质监测部门改变传统的分段采样的水质参数监测方法，探索运用卫星遥感反演技术对地下水资源勘探及地表水水质参数的监测。随着遥感反演技术的成熟，我国的水质分析与研究领域也正在蓬勃发展，各种利用卫星遥感反演技术建立的水质监测模型不断出现，尽管现在已经形成了多种水质监测评价方法，但由于水环境是一个特殊的循环系统，具有很大的不确定性，目前能够广泛应用的模型还不多，且须要根据水质的实际情况不断地修改、调整模型。为了能更准确地反映水资源的保有量、水质参数情况及为用水户提供符合其需要的水质，水质研究者要树立科学的态度，为水质参数有效的分析提供科学的监测数据，建立推进水质参数监测、分析的研究模型，促进水资源循环利用，解决水资源短缺问题。
参考文献：
湖南省卫星遥感技术应用于国土资源管理起步于上世纪70年代中期，经过近40年的宣传普及和试验研究，特别是近10年来的长足发展，现已进入到比较成熟的生产实用阶段。已形成湖南省遥感中心、湖南省国土资源规划院、湖南省第一测绘院、湖南省第二测绘院、湖南省第三测绘院、湖南省测绘科研所以及湖南省国土资源信息中心等单位遥感力量组成的遥感技术应用队伍，拥有500多名遥感专业从业人员，近8000万元遥感专业设备，且每年投入专项经费近2亿元，在土地利用与矿产资源调查与监测、地质灾害预警与应急反应等领域取得了显著的社会效益与经济效益。
随着国土资源科学管理的需要和遥感技术应用水平的提高，湖南卫星遥感应用已成为支撑政府决策的有力工具。卫星遥感技术的应用不仅在国土资源管理，在经济建设和社会发展中的作用也日益重要，前景越来越广阔。
历史回顾
湖南卫星遥感的过去主要是遥感技术应用方法试验。1970年代中期至1980年代中期，在国家科委、国家计委、国家基金委、中国科学院、湖南省政府、湖南省计委、湖南省科委等部门的支持下，湖南率先进行了“湖南省国土调查多平台遥感预试验”。
1980年代中期至1990年代初，湖南省和中科院资源与环境信息系统国家重点实验室合作，进行了“洞庭湖区地理信息系统”研究。1990年代初至中期，进行了“湖南省防洪减灾信息工程运行系统方案”研究，有力地推动了3S技术在防洪减灾中的应用。
1990年代中期至2000年代初，在原国家计委支持下，实施“湖南省国土资源遥感综合调查”项目，通过卫星遥感技术，基本查明了湖南省各类资源和环境状况，为我湖南省经济社会发展总体规划和政府科学决策提供了重要的基础数据。
湖南省卫星遥感技术开始用于土地资源、矿产资源、水资源、森林资源、旅游资源以及生态环境、自然灾害等方面的调查研究，并取得了良好效果。
应用现状
湖南卫星遥感技术应用工作开展近40年来，通过不断的实践与摸索，在技术方法上已基本成熟，遥感装备水平为满足应用需求得到了全面改善。土地利用变化与矿山开发状况遥感调查与监测、区域地质与矿产地质遥感调查研究、地质环境与地质灾害遥感预警与应急等领域均取得了重大成果。地质等遥感信息形成机理研究、遥感与多源地学数据的综合应用，迈上了新的台阶。
第二次全国土地调查
2007年3月至2009年12月，湖南省第二次全国土地调查工作期间，湖南省以卫星遥感底图为基础，通过遥感解译与外业调查，全面查明了全省土地利用现状、土地权属状况、基本农田分布状况和城镇地籍状况，真实掌握了土地基础数据，为全省经济社会发展与国土资源管理提供了准确性高、现实性强的基础数据。
土地利用遥感监测与土地年度变更调查
2000年组建湖南省国土资源厅以来，基于土地资源管理的“批、供、用、补、查”对基础数据的需求，国土资源部门每年基于卫星遥感数据开展土地利用变化遥感监测。特别是2009年第二次土地调查结束之后，随着卫星遥感技术的不断发展，实现了全省土地监测“一张图”的全覆盖。
土地利用遥感监测能及时准确地反映土地利用变化的最新情况，其成果是土地年度变更调查的主要依据。土地年度变更调查以新增建设用地、土地开发整理复垦耕地以及其他相关地类的变化为主要对象，以客观准确反映年度内土地利用变化情况为主要目标，对满足土地管理日常业务的现实需求，实现监管方式从“以数管地”到“以图管地”的重大转变，进一步扩大调查成果应用的深度和广度，提高土地基础数据资料的社会化服务水平，有效保障土地参与国家宏观调控，满足经济社会发展的迫切需要具有重大意义。
土地矿产卫片执法检查
土地矿产卫片执法检查是国土资源管理的常态化手段，每年开展一次。本工作利用卫星遥感技术定期监测土地利用变化和矿产勘查开采状况等，发现全省土地矿产疑似违法图斑，并对违法情况进行核查，为及时发现、制止和查处违法用地、违法勘查开采矿产资源行为提供了科学依据。
近3年来，共发现并查处土地违法案件3200多起，违法占用土地4万多亩，违法占用耕地1.6万多亩，矿产违法案件999起。各县市区国土资源部门依据相关法律法规对违法主体处以罚款1.2亿多元，违法主体补办手续产生的土地矿产收益在100亿元以上。3年土地矿产卫片执法中，各县市区对违法主体处分200余人，其中县处级4人，科级及以下82人；移送司法机关21人，申请法院强制执行300多起；个别土地违法严重的县（市、区）被国家问责或警示约谈。
土地矿产卫片执法对土地矿产违法行为起了极大的震慑，增强民众法律意识，对稳定土地市场、规范矿业秩序发挥了巨大作用，促进了地方经济良性发展。
耕地后备资源调查与永久基本农田划定
耕地资源是经济社会发展的重要保障。2010-2011年，我省基于卫片遥感图像及其解译成果为调查底图，投入专业技术人员1000余名，耗时两年，全面查清了全省耕地后备资源的类型、数量、质量、权属和分布。
2010-2012年，我省利用卫星遥感技术，投入专业技术人员2000余名，在外业逐图斑核查的基础上，通过基本农田区位调整和划定、基本农田落实到地块和农户、基本农田占用和补划以及设立基本农田保护标志等，全面健全了基本农田图表册基础资料，落实了基本农田保护责任，建立了基本农田数据库，规范了保护标识及责任卡。永久基本农田划定对切实提高基本农田的区位稳定程度、集中连片程度、落地到户程度和信息化程度，全面提升基本农田保护水平，落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，协调农业用地与建设用地的矛盾，严格控制对耕地的占用，稳定农民承包土地的思想，有效改善农业生产条件等发挥了重要作用。
农村集体土地确权登记发证
农村集体土地确权登记颁证是国务院部署的一项重大土地调查工程。该工作以0.5米的航天或航空遥感图像为外业调查底图，以内业判读指界与野外现场勘界相结合的方法，进行权属调查、界址点采集，然后经内业上图、套合“二调”图斑线和地类、编辑、裁切，编制成农村土地所有权地籍图和宗地图，建立集体土地所有权数据库，并进行分类统计和面积汇总，有效地提高了工作效率。
矿产资源开发多目标遥感调查与监测
为加强矿产资源管理，从2006年开始，湖南省启动了矿产资源开发多目标遥感调查与监测，每年开展一次。
该工作利用卫星遥感技术，在湖南省开展矿产资源开发利用状况、矿山环境和矿产资源规划执行情况遥感调查与监测工作，获取矿产资源开发客观数据，为矿政管理部门制定矿产资源规划、整顿矿产资源开发秩序、治理矿山地质环境等提供技术支持和决策依据。
地质灾害预警预报和应急反应
湖南是我国地质灾害严重的省区。针对湖南严重的地质灾害，2004年以来，我省基于气象卫星信息和多普勒雷达信息，在汛期开展地质灾害卫星遥感预警预报工作，向相关部门和公众通过WebGIS实时预警预报信息。
10年来，共地质灾害预警预报信息500余次，成功预报200多次，最大限度地减小了因地质灾害所造成的人员伤亡和财产损失，产生了显著的社会效益和经济效益。
另外，基于多源对地观测卫星信息开展的，集预警预报、应急调查、应急评估、应急指挥于一体的突发性地质灾害应急反应体系，也于2011年开始研究，预计在近年可以运行，并将成为我省防灾减灾的重要技术手段。
未来趋势
卫星遥感技术是信息化建设的重要组成部分，也是全面推动信息产业化发展的生力军。迅速发展的卫星遥感技术，正逐步成为国土资源管理中及时有效的技术支撑。卫星遥感技术服务于国土资源管理工作，已具备多样的信息获取途径和系统而科学的信息处理方法，已成为当代国土资源管理首选的技术手段和主要的决策助手。
关键词：土地资源；水质；草原
引言：在上世纪60年代初期，卫星遥感技术获得了体系化成长，逐渐成为观测技术领域的重要应用。卫星遥感技术的监测主体具有远程性，采取非直接接触形式，完成监测目标性能探测，具有探测结果的高效性、探测数据的准确性、探测应用的成本可控性、探测范围的规模性等优势。
1在土地资源勘测作业事项中遥感技术应用表现
1.1土地资源遥感应用范围
土地资源探测工作中融合遥感技术时，主要探测土地资源性能，关注土地资源数据动态变化，加强土地资源数据更新，便于从动态化、多样化等视角，完成土地资源属性探测工作，以期有效提升土地资源遥测工作的有序性、智能性。与此同时，遥测技术在土地质量检测、生态性测评等方面，获得了广泛应用，提升其遥感技术在土地资源相关单位的应用价值，为相关土地资源利用开发工作提供技术支持，提升了土地资源保护效果，加强了土地资源相关决定的准确性。
1.2获取土地资源信息
针对土地资源开展的遥测工作，以获取土地资源相关信息为重要项目。在获取土地资源信息期间，针对遥感数据实际获得了土地资源信息，比如时间、空间等，依据土地资源属性加以数据归类，提升土地资源信息获取的有效性。在信息处理期间，信息提取的方式，通常表现为两种，第一种方法为“目视归类法”，第二种信息提取方法为“人工智能分类法”。目视归类的提取应用，是以人工智能分类为基础衍生而出的新型应用技术。
此信息提取方法的分析流程为：针对遥感影像加以筛选，开展图像信息分析与甄别，在影像中完成标志设立，开展针对性判断与信息读取，完成数据图绘制与面积比例确定，加强影像图误差消除，综合开展精细化数据分析等。目视归类法，现阶段在全国范围的土地资源相关工作中获得了实践性应用，获取了相关有效的监测成果[1]。
2在水资源勘测作业事项中遥感技术应用表现
2.1获取水资源信息
获取水体信息时，遥测信息类别具体表现为：水资源分布情况、水资源面积测算等。针对此类信息获取程序，常用的信息技术包括：
以图像融合相关信息技术为基础，比如色彩设计、IHS与HPH变化、比值测算等，以此提升水体信息显示的直观性。
以光谱关系的应用基础，借助波段组合确定光谱规则的适用性，借助目视判断解读、阈值筛选等程序应用，精准获取水体信息。
以遥感指数法为应用基础，借助亮度、植被等指数遥测技术，在地面径流较少的区域，有效获取水资源信息。
在三种水资源信息获取途径中，遥感指数法的测量效果较为精准，获得了相关水资源行业的广泛认可。
2.2水质监测
在监测水质情况时，分别从地面、航空等视角，完成水域质量情况探测，诊断水资源结构中的各项表现，比如反射、吸收等，以此确定水污染相关信息。一般情况下，水质遥测技术测定项目具体表现为：叶绿色含量、水体透明程度、悬浮物在区域水环境中的占比、有机物溶解处理效率等。高光谱遥测技术，获取的遥感数据，在水质检测工作中发挥出较为重要的作用。高光谱遥测技术展现的遥测数据，能够以曲线性质表现出水质定量遥感具体情况，为遥测数据获取增加了直观性、精细性。
3在林草湿地资源勘测作业事项中遥感技术应用表现
3.1遥测森林资源
针对森林资源开展的监测工作，主要面向森林灾害予以防范。森林灾害主要表现为：火灾、病虫害。在针对火灾安全事故开展遥测工作时，设定了卫星数据方位周期，形成了以气象卫星为基础的监测体系，运行状态稳定。针对病虫害问题开展的森林资源监测工作，是借助光谱反射现象，获取植物可能性产生的病虫害表现。利用机载高光谱完成遥感数据分析工作，能够在光谱曲线特征中确定相关植物种类的病症，比如灵芝茎基腐病。结合光谱曲线获取的遥测数据，精准确定植物健康性，以此完善森林资源防虫害工作体系。
3.2遥测草原资源
利用第三代实用气象观测卫星、气象卫星程序传感器等技术传输的数据，获取植被、牧草等信息，判断草原资源生长与气象之间存在的关联关系，由此获取区域牧草长势，发挥出遥测技术的应用价值。利用遥感技术，能够完成区域草原分布、长势情况的信息获取，为相关单位绿化建设、环境保护工作提供有效支撑[2]。
3.3遥测湿地资源
湿地资源在遥测期间，存在的工作障碍为湿地划分依据，相应提升湿地信息处理难度。现阶段，针对湿地资源监测工作，采取的是综合型监测方式，借助空间分辨率、光谱分辨率、遥感影像多种技术，协同完成监测工作，以此获取湿地资源的监测动态性，在神经网络分类法作用下，科学完成森林湿地类型划分，具有划分的精准性。
4在矿产资源勘测作业事项中遥感技术应用表现
4.1获取岩矿信息
针对岩矿信息开展的遥感测定工作，能够为地质学发展提供科学依据。在探测期间，采取岩矿信息识别、获取岩矿侵蚀变化情况、建设遥感找矿程序等形式，系统性开展矿产资源探测工作。矿物结构中包含的成分有晶体、阴阳离子等。此类物质在吸收光波后，形成了差异性光谱特征，借助此类光谱特征，采取相似指数、光谱角等形式，判断岩矿信息，提升信息获取的实效性。
4.2监测矿山资源
监测矿山资源时，旨在为矿山开发相关作业程序提供指导信息。监测项目具体包括：开发区域具体情况，比如适用的开采形式、确定开采区域等；矿山区域地质条件，采场区域确定、统计废弃物数量等。借助高空间分辨率能够完成矿山资源的全面监测，获取可用的遥感数据，加强自动信息分类提取，结合人机数据交互，提升数据可读性，以期直观展现矿山环境的具体情况，为矿山开发相关事业增加科学指导。
结论：综上所述，在信息处理技术发展背景下，遥感技术相应获得了成熟化发展。现阶段，针对自然资源开展的探测工作，尚未制定较为完善的探测标准与行为规范，相关理论与应用研究，尚需深入研究，以期在实践探测活动中检验遥感技术的应用能力，使其应用获得完善，为自然资源相关工作提供技术支持。
参考文献
[1]尤淑撑，何芸.自然资源遥感监测体系建设现状与发展展望[J].无线电工程，2022，50(05):343-348.
遥感是利用工作在不同电磁波范围、运行在不同高度和不同类型遥感平台上的技术,连续不断、夜以继日、周而复始地获取以地球表面为主体的遥感数据,对地球表面的各种物体进行探测,把握地球表面物体、现象和过程的变化及其演变过程。
遥感开辟了人类认知地球的崭新视角,为人类提供了从多维角度和宏观尺度上去认识宇宙世界的新方法和新手段,实现了历史性的跨越。目前,我国的遥感应用已取得了令人瞩目的成就,在经济建设和社会发展中发挥着越来越重要的技术支撑和服务作用。
受国家重视应用前景广
中国遥感技术起步于20世纪70年代末,30年来,国家非常重视遥感技术的发展,连续4个五年计划都把发展遥感技术列为国家重点科技攻关项目,把遥感技术作为国民经济建设35项关键技术之一。
在应用方面,遥感已在土地资源、土地利用及其动态监测,主要农作物的遥感估产,森林资源调查包括植树造林及退耕还林评估,重要自然灾害的遥感监测与评估,城市发展和规划的遥感监测等众多领域得到全面应用。
遥感应用为国家和各级政府提供了大量科学的宏观辅助决策信息,产生了巨大的社会经济效益。越来越多的部门,已经或正在将这些技术纳入部门业务化应用中,成为主管部门执法或制定产业政策、行业规范及行业技术改造的主要技术之一。
国家中长期规划把遥感对地观测列为重点项目,将遥感应用列为相关部门的重点应用内容。我国卫星发射有长期规划,保证了遥感应用的信息源,保证了我国的遥感应用持续发展。
各领域实践处处开花
1.土地资源调查和土地动态遥感监测
随着人口的增加,耕地的减少,我国面临着如何尽快查清国土资源的数量和分布的重大问题。
我国利用遥感技术先后完成了全国土地利用调查。在20世纪80年代初期采用陆地卫星MSS数据编制了全国818幅1∶25万土地利用图等。20世纪80年代中期我国又应用航空和卫星遥感技术与野外调绘相结合,完成全国的土地利用详查,查清了我国土地权属、类型、数量、质量、分布及利用状况。从此取得了全面、翔实、准确的全国土地利用现状的第一手资料,为编制国民经济和社会发展计划,制定有关政策和科学决策等提供了重要依据。我国应用陆地卫星TM数据、中巴卫星数据等完成了20世纪80年代中期、90年代中末期和2000年代中期1∶10万和1∶25万全国土地利用调查,并建立了业务运行系统,具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现在我国正利用遥感数据进行第二次全国土地详查工作。
2.遥感在自然灾害监测评估中的应用
遥感技术为自然灾害的监测评价提供了强有力的技术手段。经过20多年的科技攻关和建设,我国已建立了重大自然灾害遥感监测评估运行系统,已经形成了对台风、暴雨、洪涝、旱灾、森林与草原火灾、雪灾、冰凌、赤潮、地震、沙尘暴以及典型区的虫害、滑坡、泥石流等灾害的监测能力,特别是快速图像处理和评估系统的建立,已经具有了对突发性灾害的快速应急反应能力,使该系统能在几个小时内获取灾情数据,1天内做出灾情的快速评估,1周内完成详细评估报告。
系统建成后已先后在1987年的大兴安岭特大森林火灾,1998年我国长江、嫩江特大洪水,2000年易贡大滑坡地质灾害,2003年淮河大洪水以及2008年“5•12”汶川特大地震等灾害监测中投入运行,为国家各级防灾减灾部门决策提供服务,产生巨大的社会和经济效益。
例如在1998年我国特大洪水监测中,运用了六颗卫星数据,出动三套航空遥感系统对灾情进行动态监测,并核实了上报受灾面积3亿多亩为3000多亩的事实,体现了遥感的优势。遥感在汶川大地震灾情监测中发挥了其他手段不可替代的作用,是获取灾情信息的惟一手段。在四川汶川大地震发生后,全力启用了航空、航天遥感设备和专业技术人员,为抗震救灾监测获取、处理和分析数据,并紧急向政府部门、前线指挥部提供了大量快速、有效的灾情数据和信息。
3.农作物遥感估产系统
农业生产形势,特别是各级政府、农业生产管理部门、农产品购销与加工企业以及广大公众都关注的大事。农作物长势与产量是国家社会经济基础信息,对于制定国家和区域社会经济发展规划,制定农产品进出口计划,确保国家粮食安全,指导和调控宏观的种植业结构调整,提高相关企业与农民的经营管理水平均具有重要意义。遥感技术用于农情监测具有得天独厚的优势。近30年来,农作物遥感监测一直是遥感应用的一个重要主题。
中国科学院建成了“中国农情遥感速报系统”,该系统包括作物长势监测、主要作物产量预测、粮食产量预测、时空结构监测和粮食供需平衡预警等5个子系统,可实现全国范围主要农作物的长势监测、单产预测与估算、农作物种植面积提取、种植结构变化监测、粮食总产分析计算、耕地复种指数获取、农业气象分析、农作物旱情遥感监测等农情监测业务,并能获取全球主要农业国家的作物长势和重点产粮国的总产预测等信息。自运行以来,该系统每年监测和预测的信息被国家发改委、国家粮食局、农业部等部门及一些省市应用,现在已推广到期货市场应用。
农业部组织研发并投入业务运行的“国家农业遥感监测系统(CHARMS)”,可定期监测和评价全国大宗农作物面积、长势和产量、草地产草量和草地退化、农业土地资源、土壤墒情、农业灾害等主要农业动态信息,为农业结构调整、粮食安全预警和农业宏观决策提供可靠的技术支撑。
4.遥感在数字城市建设中的应用
遥感在城市建筑监测中发挥了重要作用。城市拆迁是城市建设中的难题,利用高分辨率图像,对拆迁进程一目了然,便于城市建设管理。北京市利用“北京一号”小卫星4米分辨率的图像对较大工程(如奥运工程)的拆迁和建设进行了监测。建设部已经建立了风景名胜保护监管信息系统,实现对风景名胜区环境生态和景观的及时、有效的监管,以迅速遏制部级风景名胜区“城市化”、“人工化”、“商业化”的趋势恶性蔓延,保护国家风景名胜区的宝贵资源。该系统已纳入建设部日常监管业务。
城市发展已经成为遥感技术应用最具活力的领域之一。利用先进的遥感等空间信息技术可以对城市自然生态中的土地、生物(如绿地)、水、景观等,对社会生态中的环境(如大气污染)和人居环境(如绿化和热岛)等进行监测,为城市建设提供生态布局和治理方案。
对我国直辖市、省会城市和特别行政区的34个城市的中心建成区30年的城市扩展监测结果表明,到21世纪初期,各个城市中心建成区不同程度地增加了中心建成区的面积,城市的建设规模显著增大。实施监测的34个城市的中心建成区面积较监测起始期扩大了2.26倍。
5.遥感在测绘中的应用
以遥感数据为核心的国家1:5万地形数据库建设已相继完成了数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、矢量核心要素数据库(DLG)、地名(GN)、土地覆盖(LC)、数字正射影像(DOM)、控制点(CP)、元数据库(MD)等专题数据库,并实现对各数据库的集成管理,为广大用户提供高精度的基础地理信息服务。1∶5万基础地理信息更新工程的实施,将大幅度地提高其现势性和改善内容完整性,有力地提升基础测绘成果为国民经济建设、社会发展和国家安全的服务保障能力与水平。
我国西部约200万平方公里的国土曾经受恶劣自然环境和当时技术水平的制约,一直没有测制过1:5万比例尺地形图。如今,航天遥感、航空摄影、航空航天合成孔径雷达、卫星导航定位、地理信息系统等最新摄影测量与遥感技术,为西部测图工程的顺利实施提供了有力的技术支撑。西部测图工程的实施,对于满足西部重大基础设施建设、资源合理开发与利用、生态建设与环境保护以及国家安全具有十分重大的意义。
做好数据保障与应用业务结合
1.遥感应用的数据保障问题
遥感应用进入业务化,首先要保证其时效性、数据的可靠性和实用性。这就要求遥感数据能及时提供用户所需要的不同时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率的各种数据,特别是突发性灾害的监测评估,要能在灾害发生后最短的时间内提供遥感数据。
2.遥感信息与应用业务的结合问题
遥感提供的信息可能只是业务应用涉及的部分信息,要解决业务应用需要与实际应用模型、其他数据与信息等的结合,其难点是遥感信息与应用模型的同化、综合信息的挖掘等。
3.遥感应用系统集成问题
遥感信息作为业务应用的重要空间信息,其优势是可以快速提供大范围地表的空间分布信息,这是常规方法不可比拟的,但是,遥感信息必须与数据库、模型和应用系统集成在一起才能发挥其应有的作用。目前应用比较好的领域都是这样做的。
“四化”加速遥感应用
1.遥感应用数据的详细化
由于遥感应用的巨大需求,遥感数据获取技术的飞速发展,适应遥感应用的数据将是多样化的。空间分辨率将会有几公里-1公里-几百米-几十米-几米-几十厘米级的数据,时间分辨率会有几天-几小时-1小时-半小时甚至更高时频的数据,光谱间隔将达纳米级。
2.遥感信息提取的智能化
遥感应用的重要环节是信息提取和挖掘。未来的遥感数据处理和信息提取技术会向自动化、智能化方向发展,关键要解决精度和速度问题,新的算法、模式识别和工作流技术等将会引入到遥感数据处理和信息提取中,大大提高自动化处理和智能化提取的能力,可以自动处理重复、费事的任务,提高操作效率,降低生产成本。
3.遥感应用的外包服务化
由于遥感的数据-信息-知识-应用的技术环节复杂,因此遥感应用的门槛很高。目前,国际上已出现一些大的企业,承接政府和行业的遥感应用。将复杂的技术问题交给企业解决,从得到的遥感信息和知识中做好自身与专业的结合,从而降低应用的门槛。我国“北京一号”小卫星的应用就是由北京各委办局交给企业做的,取得很好的效果。这种外包服务化是未来遥感应用发展的趋势,也会推动遥感产业化。
4.遥感应用的大众化
“一闪一闪亮晶晶，漫天都是小星星，挂在天上放光明，好像无数小眼睛，……”这首耳熟能详的歌谣和那些闪闪发亮的“眼睛”曾陪伴我们走过无数个夜晚。如今，这些曾经不起眼的“眼睛”，许多都被先进科技赋予了新的使命，与我们的生活更加息息相关，“环境一号”C星就是其中之一。
“环境一号”C星的微波遥感之路
2012年11月19日，我国首颗民用雷达卫星“环境一号”C星成功发射，它将与它的“兄弟”——环境一号”A、B星一同构成专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座。它们肩负着及时反映生态环境和灾害发生、发展过程，对生态环境和灾害发展变化趋势进行预测，对灾情进行快速评估，为紧急救援、灾后救助和重建工作提供科学依据的使命。这是继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一新型民用卫星系统，弥补了我国在环境灾害监测中的不足。
“环境一号”C星作为最年轻、科技含量最高的成员，在这个系统中起到了举足轻重的作用，成为人们关注的焦点。那么，C星到底有什么独特之处呢？
此次发射的C星属于合成孔径雷达（SAR）卫星，它采用了“新血统”——微波遥感技术。与此前发射的“环境一号”A、B星运用的光学遥感技术相比，微波遥感虽然起步较晚，实际应用也不如光学遥感普遍，但它却有其独特之处和显著优势。
作为监测卫星最重要的“千里眼”，C星运用的雷达是主动微波传感器，不依赖于光照和天气条件，能够在各种恶劣气候条件下全天时、全天候地进行对地观测。这对于多云多雨地区的环境监测以及突发环境事件应急响应具有重要意义。同时，C星的雷达在波长、成像方式等方面与光学传感器有显著不同，微波遥感采取侧视成像，使用的波长比光学遥感长，在穿透性、地表粗糙度、地物几何形状、介电性质等方面的性能比光学遥感强，能够获取独特的地表观测信息，有助于对特定目标（如水电站）的识别和生态环境信息（如土壤含水量和森林生物量）的获取。
C星的组网加入，进一步扩大了目前监测的时段与范围，实现了立体观测、多维度观测、信息观测的“能力集成”，大大增强了我国大环境变化与灾害观测能力。与此同时，“环境一号”C星利用其独特的特性与光学、红外等监测手段取长补短，形成信息技术的核心部分，在未来的空间运用中也将起到不可替代的作用。
做环境监测的眼睛
我国是世界上自然灾害最多的国家之一，而且自然灾害种类多、频率高，长期以来由于缺乏有效的手段对环境和灾害进行全天候全方位的监测，因此受灾损失也极为惨重。尤其是在2008年的汶川大地震和2010年的舟曲泥石流中，我国在这方面的薄弱之处更是暴露无遗。如今“环境一号”C星的成功升空，可以说是解决我国目前环境监测状况的关键，在监测重要环境领域、环境监管和环境应急方面有十分重要的意义。
“环境一号”C星这颗眼睛除了在应对突发环境事件应急响应之外还可以在哪些重要的环境保护领域发挥监测作用呢？
在大型水体和近海海域水污染监测方面，C星的雷达数据可以对大型水体进行全天候水华监测，对近岸海域可以辅助光学数据进行赤潮、浒苔遥感监测，而对渤海、黄海等重点海域还可以进行溢油污染监测、预警和评价；在饮用水源地保护区监测方面，C星则可以对饮用水源地保护区内的围网养殖进行有效识别，确定其范围、规模及其变化，为饮用水源地保护提供信息支持。
在土地利用/土地覆盖分类方面，C星综合应用雷达影像与光学影像数据，可以进行中尺度土地利用、土地覆盖与生态系统分类，拓展分类体系，提高效率和精度；在生态环境参数反演方面，雷达数据可以敏感地反映土壤水分、森林生物量等生态参数的变化，从而对生态系统质量的综合评估提供辅助参考信息；在生态环境质量评价方面，C星可以辅以其他地面监测等数据，从生态安全、生态系统健康、生态环境承载力等方面进行环境质量评价、变化趋势分析等。
在矿山资源开发方面，C星可以对如南方稀土开发、露天铁矿、露天煤矿进行遥感监管，识别其位置、范围、动态及其对周围环境的影响；在自然保护区人类干扰监管方面，可以识别出自然保护区内的人类活动，并评价其影响程度；在多类型固废堆场监管方面，可以对如锰渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石等固废堆场进行监管，辅助光学数据识别其点位、范围及其可能的环境风险；在核电站与电磁辐射监管方面，C星利用雷达数据对在建、运行设施的穿透性及对高压线塔的监测能力，监测核电站建设和运行情况及高压线塔的空间分布，为核电站与辐射监管提供信息支持；在水电开发、基础设施建设、大型工程建设、区域环境影响评价等方面，可以对敏感目标进行识别并分析其变化情况，为区域、项目的环境影响与环境风险评估提供信息支持。
另外，C星也将在减灾领域中，如洪涝灾害监测、旱灾监测、雪灾监测、滑坡及泥石流监测、冰凌监测和海冰监测中发挥重要作用。
未来将组建“4+4”星座
随着环境一号C星升空，我国环境与灾害监测预报小卫星组成了“2+1”星座，这成为我国环境与灾害监测预报组网建设的基础，也是我国第一个多星多载荷民用对地观测系统，构成了由地面应用系统和空间观测体系相结合的天地一体化环境与灾害监测体系。
据环境一号C星总设计师张润宁介绍说，近年来，环境保护部已开展了一系列环境遥感应用，并已逐步融入环境监测、环境监察、生态保护、环境应急、核安全监管、环境影响评价等主要业务领域，为环境管理决策提供了重要技术支撑。
接下来，针对我国地质环境复杂、灾害频发的特点，专家在论证构建环境与灾害监测预报天基系统时，提出了“4+4”星座的概念，即通过发射4颗光学小卫星和4颗合成孔径雷达小卫星，实现对我国及世界范围内的环境和灾害全天候、短重复周期的有效监测预报。在这个星座中，每颗卫星都将根据装载的有效载荷承担重要任务，综合监测效果可以覆盖绝大多数类型的环境和灾害地区。特别是在重大灾害面前，“4+4”星座的监测预报综合能力将得到充分发挥，可以排除气候、天气等条件的干扰。
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关键词：遥感技术；特点；海洋测绘；应用
遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。遥感（RemoteSensing），从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。通常遥感是指空对地的遥感，即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。遥感方式有主动式和被动式两种，主动式遥感先由遥感器向海面发射电磁波，再由接收到的回波提取海洋信息或成像。被动式遥感的传感器只接收海面热辐射能或散射太阳光和天空光的能量，从中提取海洋信息或成像。当前，遥感形成了一个从地面到空中，乃至空间，从信息数据收集、处理到判读分析和应用，对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系，成为了获取地球资源与环境信息的重要手段。
一、遥感技术的特点
遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下几方面：
（1）可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，可及时获取大范围的信息。一张陆地卫星图像，其覆盖面积可达3万多平方公里。这种展示宏观景象的图像，对地球资源和环境分析极为重要。
（2）能动态反映地面事物的变化。遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测，这有助于人们通过所获取的遥感数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时，研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面，遥感的运用就显得格外重要。
（3）获取信息的速度快，周期短。遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。
（4）获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。
（5）获取的数据具有综合性。遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之间的关联性。
（6）获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。
目前，遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。在未来，预计遥感技术将步入一个能快速，及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感图像的空间分辨率，光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。
二、遥感技术在海洋测绘领域的应用
海洋遥感技术主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。
海洋遥感主要应用于调查和监测大洋环流、近岸海流、海冰、海洋表层流场、港湾水质、近岸工程、围垦、悬浮沙、浅滩地形、沿海表面叶绿素浓度等海洋水文、气象、生物、物理及海水动力、海洋污染、近岸工程等方面。遥感监测己成为海洋及海岸带主要的监测手段和信息源。
利用传感器对海洋进行远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。海洋不断向环境辐射电磁波能量，海面还会反射或散射太阳和人造辐射源（如雷达）射来的电磁波能量，故可设计一些专门的传感器，把它装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上，接收并记录这些电磁辐射能，再经过传输、加工和处理，得到海洋图像或数据资料。
海洋的各种经济和军事活动，都需要获取及时、准确的海面现场数据。高频地波雷达以探测距离远、面积大，并能超视距、全天候探测海面等优越性，被广泛应用在世界海洋经济活跃的重要区域。利用卫星高度计资料进行潮波分析、海洋风浪场、重力场、海洋大地水准面、全球气候变化等研究；应用合成孔径雷达（SAR）信息进行海底地形、海洋内波、海浪方向谱等研究；以光学和微波遥感信息为主，通过多源信息复合技术建立海流、海面风场分析方法和模型；我国在以上海为中心的长江三角洲外缘，舟山群岛的朱家尖和象山分别建立了两个高频地波雷达站，夜以继日地观测两站连线以东四万平方公里海面风、浪、流的数据。
风力、波浪、潮流等是塑造海洋环境的动力，利用RS，GPS等现代海洋观测技术可以大范围快速、准确、直接地获得海洋动力信息，对于海面风场观测，遥感所获得的海面风数据一般是距海20nm处的观测资料。这些资料的取得有助于台风大风预报和波浪预报。对于海浪观测，可以通过合成孔径雷达反演波浪方向谱或者可以通过动力模式来解决表面波场问题；对于海流观测，海洋中的海流主要受风力、引潮力和密度分布不均匀所驱动。测流主要使用雷达高度计，目前已联合使用卫星定位装置、数据采集系统和海流浮标，取得了有价值的资料。
21世纪是人类开发利用海洋的新世纪，随着对地球认识的不断深化，海洋的作用越来越被人们所认识。我国东临太平洋，是世界上重要的海洋国家之一。利用遥感技术合理开发利用海洋资源，切实保护海洋生态环境，对于实现海洋资源、环境的可持续利用和海洋事业的协调发展，具有重要的意义。■
参考文献
[1]陈洪云，翟国君；海洋测绘进展评述[J]；海洋测绘；2004年01期
[2]黎刚；环境遥感监测技术进展[J]；环境监测管理与技术；2007年01期