走近神秘的遥测世界
2011年《科技创新导报》23期,刊载了安徽省桐城中学地理教研组刘红叶老师与南京大学地理与海洋科学学院吴立老师共同编写的文章《运用遥感培养中学生的地理空间认知能力》。该文在划分地理空间认知能力构成要素的基础上,分析了运用遥感发展中学生地理空间认知能力的优势,探讨并总结了运用遥感发展中学生地理空间认知能力的策略,以期为中学生地理空间认知能力的发展提供可操作的意见和建议。
而在现实中,由于航天领域的尖端性及我国将其纳入国防科工委的特定范畴,所以能够被大中学生所触摸的层面,还是非常有限的。不过,较之火箭卫星工程而言,遥控遥感技术的应用,至少门槛要相对低一些,加上这一方面的国际商用领域和民用领域的数据开放的余地比较大,特别是世界各国的草根爱好者早已形成了自己的联盟、圈子,甚至是“领地”和常规项目,因此,这在客观上给我们的应用打开了方便之门。
泛太平洋青少年成长与发展合作伙伴机构较早就与中国科学院遥感应用研究所、中科院上海高等研究院、海南卫星发射场等科研院所形成了交流互动,旨在为境内外大中学生的多元成长提供信息和技术支持。据悉,我国深圳官方已经明确表示,将以更大力度推动遥感产业发展,特别是依托中科遥感(深圳)卫星应用创新研究院等一系列重要平台,进一步完善遥感技术创新链和产业链,增强遥感技术创新能力,抢占未来产业发展制高点,加快将深圳打造成为国际知名、国内领先的航空航天产业名城。在这其中,也正在酝酿有关青少年参与遥控遥感技术应用的平台搭建。
除了以上机构外,还有包括中科遥感科技集团有限公司、中科遥感(深圳)卫星应用创新研究院在内的不少单位与遥控遥感技术形成了紧密型的互动关系,其中有有国家遥感中心、中国地理学会环境遥感分会、中国宇航学会遥感专业委员会等熟悉的老面孔,也有如中国海洋学会、中国自动化学会“三遥”专业委员会、全国高校联合遥感中心、中国环境科学学会环境信息系统与遥感专业委员会等新机构更是不断加盟和充实这一团队,还有来自国际的国际光学工程学会(SPIE)、国际数字地球学会(ISDE)、亚洲遥感协会(AARS)都成了这项活动的重量级嘉宾。
聆听神圣的遥感大会
一个非常有意思的现象是,中国大陆把“地理学”归类为文科,因此,我们的地理课重点放在了研究地理事物的空间分布和空间特征上,而对于阐明空间差异和空间联系,并致力于揭示地理事物的空间运动、空间变化规律等领域就显得难成比例。其实,很多地理教师都发现,自己在地理学的教学过程中,有关空间定位的概念,不仅包括了由不同视角看同一物体的能力,更重要的是判断各种地理事物的空间位置及其相互之间的空间关系,以及对地理空间格局中要素排列状况的理解与解释。地理空间定位在阅读地图、分析地图、航空照片等过程中起基础作用,是理解和解决地理问题的起点。地理学中的空间视觉化包括地图和剖面图绘制、二维图形和三维图形转换、不同投影方式转换以及语言描述与视觉表征间的转化。地理课中的空间关系包括辨识空间分布、空间格局,分析各种空间现象及要素间的关联,理解和运用空间等级、区域划分,比较地图或叠加、拆分地图等方面。
为了弥补有关空间定位和空间视觉化的弱化,特别是强化有关空间关系分析,尤其是与空间活动密切相关的空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等方面,我们开始寻求专家级的外援支撑。好在中国遥感大会作为由中国遥感委员会主办的大型全国性遥感会议,每两年举办一次,截至2016年,已成功举办了二十届。会议涵盖遥感及相关领域,已经成为我国在遥感科技领域最具权威的综合性学术活动。参加中国遥感大会的人员包括中国科学院和中国工程院院士、全国各大院校遥感专业资深专家学者、航天和对地观测系统领域专家、全国遥感专业领域知名工程技术人员、遥感行业领军企业、遥感民营企业创业先锋、遥感跨界应用移动互联网领军人才等。
非常有幸,我们继续获得了大会主办方的邀请,率领一支由相关教师、学生和支持单位组成的国际代表,于8月10日至12日,全程参加了此次在深圳会展中心举行的盛会。本次大会指导委员会主席是王钦敏(国际欧亚科学院院士)和徐冠华(中国科学院院士),叶嘉安等一大批中国科学院院士、中国工程院院士、第三世界科学院院士、国际欧亚科学院院士、国际宇航科学院院士、俄罗斯导航科学院院士都纷纷莅临盛会。
大会安排特邀遥感领域的专家就当今遥感热点前沿问题进行大会特邀报告,包括国产卫星发展与应用、“十三五”遥感发展等。大会期间还同步组织了不少精彩的相关活动:
①“第九届中国青年遥感辩论会”赛事,旨在用辩论方式讨论遥感热点问题,并发现和培养青年人才。
②“遥感技术创新展”致力于展示、推广中国遥感技术与应用领域的最新发展成果,为国内遥感产业链厂商提供展销与投融资平台。
③中国遥感影像艺术展:主要表现以地球为主的遥感影像艺术魅力和星球震撼之美,使科学与艺术完美结合。
④组织遥感与智慧城市、遥感产业化等多主题的遥感论坛,邀请相关行业专家探讨遥感行业的应用及遥感商业化发展模式。
⑤围绕空间遥感技术的最新理论、技术方法和应用成果开展学术交流和论文征集,就遥感发展战略、遥感应用技术等安排分会场交流。
知之不多的我们还是把注意力更多地放在了大会主题报告上。这期间,我们先后聆听了中国科学院院士徐冠华的报告《遥感与人类可持续发展:机遇与挑战》、中国科学院院士李德仁的报告《智慧大数据时代遥感必不可少》、中国科学院院士郭华东的报告《月基对地观测科学问题》、国防科工局重大专项工程中心副主任赵文波的报告《铸造中国空间信息产业链――高分专项总体进展情况介绍》、中国科学院院士周成虎院士的《遥感大数据分析》专题、中国科学院院士潘德炉院士的发言《卫星海洋水色遥感发展的前沿》、中国科学院院士龚健雅的展示《高分辨率对地观测系统的定标方法与系统》。大家被中科院遥感与数字地球研究所顾行发老师的《中国全球综合地球观测系统(China-GEOSS)十年规划》所振奋,被国家遥感中心总工程师李加洪的《我国全球生态环境遥感监测的主要进展》所鼓舞,被中科遥感科技集团董事长王晋年描绘的《实时中国》所感动,被四维世景科技(北京)有限公司总经理徐丽萍的《卫星遥感国内外前沿进展及应用》所吸引,被国家遥感重点科学实验室主任施建成的《全球水循环观测卫星计划》所点燃,被国家基础地理信息中心总工程师陈军的《全球地表覆盖遥感的进展与国际动向》所憧憬。我们通过马里兰大学李梦学老师的介绍,了解了《马里兰大学遥感与信息技术教育的发展和展望》,从加拿大遥感图像处理领域首席研究教授章云的嘴里,知晓了《谷歌地图十一年,过去与未来》,从中国科学院地理科学与资源研究所研究员刘闯的《遥感应用数据成果的知识产权认证、保护和共享》中,看到了更广阔的应用空间。
尝试初步的遥测应用
纵览2016年8月的全国英特尔科技创新大赛参赛作品,其中创意作品的比重,远远超过了发明专利类作品。经调研发现,主要原因在于:一是学生今天的学习生活与现实生活严重脱节,他们触摸不到或没时间触摸最新的科技前沿信息;二是学生的灵感更多地满足于突发奇想、灵光一现,甚少有严谨的批判思维和设计理念来支撑;三是学生比较缺少信息和数据的支援和佐证。所以本文还是围绕遥控遥感领域推介一些可以走近的学术高地,来帮助师生筛选目标,获得支撑,站在领域的前沿……
①仅仅十年时间,GPS导航已经成了驾车人的标配。GIS软件平台是地理信息产业的技术核心,是该领域技术创新和产业发展的制高点,也是保障国家地理信息系统安全的关键。这些年来,我国企业坚持自主创新,终于使自主研发的GIS平台达到了可以全面替代外国GIS平台的水平,并在云GIS、二三维一体化GIS等关键技术上实现了超越。而其更大的应用前景,恰如为大陆遥感特色空间信息应用服务与环境信息化全方位服务的产业化集团――中科宇图的副总裁孙世友在2015年10月召开的中国测绘地理信息学术年会暨第五届全国测绘地理信息技术装备展览会上,为大家分享的报告《测绘地理信息大数据理论基础与发展变革》。其中谈到,大数据的发展必将促进地图行业的创新发展,大地图的产生更能提升大数据的价值。大地图是融入了大数据的深层挖掘与应用的基础,大数据与大地图是相互补充的,大数据的发展更离不开地图的支撑,从大地图作为数据的入口、政府和资源整合的入口,与导航的各种数据之间有一个关联关系。
事实上,无论是各个测绘部门,还是各类影像公司,数据进行整合后跟各类支撑体系相整合,进而形成一个整体支撑后,大地图就成为提升大数据的宏观定性、微观定量分析的基础,可以说大地图创新的模式是促使大数据从平面走向立体的改变,更能发挥地理信息行业的应用价值。大地图的发展使空间信息走向一个新的智慧阶段,从智慧层面进行发展。同时也需要我们大数据的整合,这种大数据、大地图相互整合到地信行业里面,必将推动整个地信行业的科学发展;大地图创新模式将促使大数据平面向立体模式改变。
②随着智慧城市对城市三维建模的需求,以及三维技术发展日趋成熟,倾斜摄影已成为智慧城市三维地理空间建模中快速成长的重要技术。传统三维建模是人为地把低空摄影图片贴到三维模型上,通过3DMAP软件形成三维建模。现在有了倾斜摄影技术,可以通过倾斜摄影加上POS数据,完全不用人工干预。现在的倾斜摄影是新型的采用多头相机不同的角度进行摄影,中间有一个叫做正片,即朝下的一幅影像,还有四组斜片,这样一组里面可以获得五片影像。如果加上重叠,对同样一个地方可以得到多幅不同角度的影像。因此在摄影的时候,地面上任何一个物体,多则可以有几十张甚至上百张的影像,少则也有五六十张影像,通过软件自动匹配,形成点云。点云的密集程度代表了不同的地物特征,如房屋比较密集,点云就比较密集。由于每个地物有多幅影像,所以很容易变成一个真实的三维模型,即所谓的“真三维”。在以“自主创新引领发展跨界融合开创未来”为主题的2015中国测绘地理信息高端论坛上,多位专家及企业分享了关于倾斜摄影技术的问题和趋势:倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术,它突破了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实的直观世界,城市建模从此由“假三维”迈向“真三维”时代。
③三院士联合呼吁建立空间地球大数据。国际数据公司(IDC)一份报告指出,全球数据总量正以每两年翻一番的速度持续增长,从2013年到2022年,全球数据总量将增长10倍,达到44ZB。另据统计,截至2012年的全球数据分布比例,美国占32%,中国占13%,预计到2022年,中国所占比例将攀升至21%。因此,在2015年6月中国科学院学部“空间地球大数据”科学与技术前沿论坛上,中国科学院遥感与数字地球研究所所长郭华东院士认为,大数据正在开启一次重大的时代转型,已成为国家新型战略资源,正在成为科学研究的新引擎,掌握数据就意味着掌握了主动权。他表示,应构建“一带一路”大数据联盟,产生“基金会出钱―科学家出思想―大数据基础设施出成果”的联动效应。这一呼吁得到了中国科学院院士杨元喜和两院院士李德仁的支持。他们都强调了大数据时代的挑战,只有更好地挖掘数据才能拉动产业发展,实现智慧城市及应用。
预告典型的相关论坛
除上述已经列举的年会、论坛以外,我们还接触到以下一些学术研讨活动。
国际环境遥感大会(IGARSS)发起于1981年,由国际电子与电气工程师协会地球科学与遥感学会(IEEEGRSS)主办,是一个旨在推动国际环境遥感技术发展与应用的国际系列会议。它是该领域全球最高规格、最大规模、最具影响力的学术会议,每年召开一次。IGARSS(2016)在北京国家会议中心召开。大会邀请了全球65个国家和地区的1800余位学者,以48个特邀分会为主要形式,就地球科学与遥感领域最新的研究进展和技术研发进行专题讨论,亮点主要集中在新的卫星计划、遥感技术应用、对地观测的发现和国际合作新成果等方面。
国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)是一个以推动国际摄影测量、遥感与空间信息技术的发展、应用与交流合作为宗旨的非政府组织。它每四年举办一次国际摄影测量与遥感大会(ISPRSCongress),每届大会都有数千名专业人士参加,因此,ISPRS大会为地理空间领域工作者搭建了有效的沟通平台。
国际城市遥感大会作为城市遥感领域的高端国际性学术研讨会,每两年举办一次,聚集包括IEEEFellow在内的全球百余位城市遥感专家共同探讨城市遥感的最新技术,为深化遥感技术在城市领域的应用提供具有参考价值的意见。
中国遥感委员会、中国地理学会环境遥感分会(中国环境遥感学会)、中国环境科学学会环境信息系统与遥感专业委员会均挂靠在中科院遥感研究所。三个学会至今共主办、承办、协办亚洲遥感会议、全国遥感技术学术交流会(中国遥感大会)等重大国际、国内品牌学术活动50余次。
关键词:遥感技术;规划;旅游资源开发;监测和保护旅游资源
中图分类号:TP7文献标识码:A
1概述
随着中国国民经济的蓬勃发展和人们的物质与精神生活的提高,旅游行业也日益兴旺,旅游人数和旅游业收入增长势头日益受到各国政府的重视,并逐渐发展为国民经济的一个重要行业。因此,不断开发新的旅游景区,扩大旅游文化内涵、迎合日趋庞大的旅游市场,已经成为了经济发展的一个重点。旅游业已经成为我国21世纪经济发展的重要支柱,在这样的背景下,充分利用各种技术手段调查、开发旅游资源,具有现实和长远的意义。
旅游是众多地区经济发展的主导产业,合理规划旅游资源,开发旅游业是旅游业发展的重要措施。随着遥感技术的迅速发展,特别是卫星影像分辨率的提高,遥感技术已成为旅游资源调查的一种行之有效的手段。遥感调查和统计分析能发掘出大量暂时不为人知的旅游资源,而且根据不同时间拍摄的影像,可以了解资源的动态变化信息,从而为旅游决策提供科学依据。遥感相关技术已经显示出在旅游资源探查方面的强大优势。
2遥感技术的特点
遥感一词来源于英语“RemoteSensing”,其直译为“遥远的感知”,中国民间传说中的“千里眼”、“顺风耳”就可以理解为遥感的能力。现在人们常将其简称为“遥感”。
遥感技术是20世纪60年代开始发展起来的一门对地观测综合性技术。1972年美国发射了第一颗陆地卫星,标志着航天遥感时代的开始。20世纪80年代以来,遥感技术得到了长足的发展,遥感技术的应用也日趋广泛。随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断发展,未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用。
一般对遥感的定义是指:通过探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。具体地讲,是指在高空和外层空间的各种平台上,运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据,通过传输,变换和处理,提取有用的信息,实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。遥感技术的特点如下:
2.1感测范围大,具有综合、宏观的特点
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资料,居高临下获取的卫星影像,比在地面上观察的视域范围大,且不受地形地物阻隔的影响。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、人工构建物等地物的特征。全面地揭示了地理事物之间的关联性。在卫星影像中,各种景观一览无余,有利于在整体范围内展示地物和现象间的空间关系,为分析研究他们之间的关系及其相互影响,提供了更为有利的条件和基础。并且这些数据在时间上具有相同的现势性。
2.2能动态反映地面事物的变化,时相动态性好
由于卫星围绕地球不间断运行,能较容易地获得不同时相的卫星影像。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。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。这样,不但可以对同一地区的旅游资源动态变化进行研究,还可以获得植物和作物的生长发育情况、降水变化等动态信息,尤其是在监视自然灾害、环境污染等方面,遥感为识别环境变化提供更深入的信息,遥感的运用就显得格外重要。
2.3获取信息的手段多,信息量大,具有多波段的特点
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。卫星影像不仅能获得地物可见光波段的信息,还能获得植物反射率特别高的近红外波段信息,以及对水系、砂石等不同性质地表具有特定敏感反应的各种波段信息。因此,卫星影像所获得的信息量远远超过了用常规传统方法所获得的旅游资源信息。
2.4采集数据快,获取信息受条件限制少
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。对自然条件极为恶劣,人类难以到达的地方,如沼泽、沙漠、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。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。
2.5数据可直接进入数据库
卫星遥感影像的最大优点是不受成图比例尺的限制,在计算机上可直接提取信息,生成矢量图,并自动量算面积,为建立相关的数据库打下基础。
3应用遥感技术对旅游资源进行调查的内容和方法
对于旅游资源调查分析来说,应用传统的方法进行地面调查,不但耗费大量的人力、物力和财力,而且调查精度也不高,提供研究成果的周期也过长,不能及时了解和反映旅游资源的利用现状及动态变化,与现实要求相差甚远。应用遥感技术可以快速、准确、有效、全面地获取调查数据,能及时掌握旅游资源现状,监测其动态变化。遥感数据具有综合性和可比性,能尽可能地排除人为干扰,费用投入和所取得的效益与传统方法相比,具有很高的社会经济效益。
3.1研究旅游景点的分布特点和结构特征
遥感影像开拓和丰富了人们对旅游景点认识的深度与广度。在遥感影像图上,不仅可以清晰地看到旅游景点的分布特征及其与周围地物的关系,而且可以俯视景点的整体布局和建筑风格。遥感影像所提供的内容是极为丰富的复合信息,能更清楚地展示旅游景点的类型及其空间格局。人们在鉴赏、考察或研究景点及古建筑时,通常会从其正面、侧面、仰视、俯视四个角度进行观察,才能获得完整的艺术效果,而俯视是研究景点布局或古建筑物不可缺少的手段之一。遥感影像正是俯视观察最好的方式,通过它把景点的建筑造型与其周围错落有致的地物统一进行观察,把古建筑的美与自然景观的美融汇于一体,给人以整体美的感受。通过对遥感影像的综合解译可以评价包括环境特征、资源类型、基础设施、开发程度等方面的内容,还能对旅游资源的总体分析和开发利用提供有利条件。遥感影像数据库能够准确为某旅游路线提供帮助。遥感影像图可以对旅游资源进行准确定位和景区范围估算,从而为旅游资源的详细规划打下基础。
3.2遥感调查有利于探索和拓展新的旅游景点
遥感调查能及时发现新的景区,尤其能够发现调查人员难进入地区的旅游资源,从而增加旅游资源的丰富性。利用遥感影像上地物的色调、大小、形状、纹理、阴影、结构及其与周围地物的相互关系及制约因素等,可以发展和拓展新的旅游景点。借助某些遥感影像及影像处理技术,充分利用遥感空间观察的优势,结合人文考古等方面提供的信息,可以帮助考古工作者发掘和探索被稠密建筑覆盖的古城垣、古街道、古运河、古建筑群及古园林遗址、古墓群、洞穴遗址等,以此开辟古文化方面的旅游资源。卫星影像与航空影像的融合使用,可以判读出体量较小的旅游资源。遥感技术还可以测知某些建筑物地面重压所造成的痕迹,从而提供一些现已不存在的资源信息,为恢复旅游资源奠定基础。
3.3监测和保护旅游资源
旅游资源和旅游环境的保护是一个亟待解决的问题,它关系到人类历史文化遗产的继承和保存,也关系到旅游事业和文化事业的前途和命运,目前许多国家都把保护旅游资源视为旅游业兴旺发达的生命线。
应用遥感技术可以监测与探测旅游资源与旅游环境所遭受的不同形式、不同程度的破坏,以便采取措施使其不再遭受破坏或为已破坏的部分提供修复和重建的依据。识别旅游资源开发前后的动态变化,为合理开发旅游资源提供预测。另外,在遥感调查中还可以及时发现旅游资源中潜在的自然危害因素,以及在旅游资源开发当中可能出现的危害状况,为开发生态旅游项目和保护旅游资源提供参考。
3.4基于遥感技术的旅游制图
遥感影像制作的导游地图的特点是:色泽自然明快、真实形象直观、图面清晰易读。游客能从图上迅速而准确地判定所在位置,找到所需景点的方位及名称。利用航空遥感影像制作大比例尺的景点图,可以充分表示景点的内部结构与特点。由于影像上丰富的地面碎部信息影响旅游要素的清晰性,给用图者带来一定困难,因此,利用遥感影像制作旅游地图时,必须进行一系列制图处理,以获得满意的应用效果。这些包括以下几个方面:
3.4.1道路填充颜色
道路是联系景点的骨架,是旅游图上的重要要素之一,必须清晰、明确表示。当影像图上的道路被稠密的树冠遮盖时,须用给道路填充颜色的方法表示,填充线的宽度以0.2~0.4mm为宜。
3.4.2压色和套框
压色系指用鲜艳的符号叠加在地物(景点)影像上,使该地物(景点)醒目和突出在整个影像图平面上。一般线状地物采用压色,面状地物采用套框。压色和套框一般采用较精细的、对比度较大的彩色线符表示。经套框后的面状地物不仅图形更加明显清晰,而且景点外部轮廓特征也得到正确显示。
3.4.3突出主要景区
在影像图上,应当表示出景点(主区)与周围(邻区)的相互关系,给人以整体感,使游客能从图上了解景点与周围地物相互关系。采用“分版套印”法,主要景区采用彩色表示,邻区采用单色表示,套印在一张图上,达到突出主要景区的目的。游图上的重要要素之一,必须清晰、明确表示。当影像图上的道路被稠密的树冠遮盖时,须用给道路填充颜色的方法表示,填充线的宽度以0.2~0.4mm为宜。
关键词:水工环地质;应用;遥感信息;调查
中图分类号:P283文献标识码:A文章编号:
概述
遥感技术首先应用在资源宏观普查、动态监测上,而后才扩展到生态环境调查、环境污染监测等方面。经过多年的试验、推广和应用,遥感已成为各种自然资源调查、环境动态监测与工程应用不可缺少的地理空间信息获取、更新和分析的手段和数据库。随着空间技术的进步,遥感技术已从过去单一的遥感技术发展到包括遥感、地理信息系统和全球定位技术在内的空间信息技术的应用,其领域已深入到了国民经济、社会发展、国际安全以及人民生活的各个方面,称为水工环地质调查与灾害监测评估的重要技术支撑。
二、水工环领域遥感应用技术的发展现状
经过近30年的应用研究,遥感技术依靠传感器技术、图像处理技术及计算机技术的提高,在水工环领域的应用取得了长足的发展。遥感水文地质开始逐步形成一门独立的学科。传统的遥感水文地质着重于水文地质测绘系统中定性特征的解释和特殊标志的识别,近期的研究则扩展到应用热红外和多光谱影像进行地下水流系统内的地下水分析和管理,目前研究的重点集中到了空间补给模式、污染评价中植被、区域测图单元参数的确定和空间地下水模型中地表水文地质特征的监测。纵观国内外遥感技术在水工环领域的一些应用成果,可把近年来遥感技术的应用发展现状概括为以下几个方面:
4.1从目视解译发展到计算机辅助解译
如线性影像计算机自动判释专家系统及土地利用(分类)计算机判读模型以及机助信息提取与制图系统等。由于影像的多解性及识别系统的不完善性,虽还需要投入一定的人力工作,但已大幅提高解译工作效率。
4.2从几何形态解译到充分利用光谱信息
过去的多光谱遥感数据波段划分过少,只有几个波段,使地面波谱测试数据与图像光谱数据难以精确比较。因此,图像解译工作很少考虑地物的波谱特征,主要根据影像的色彩、色调、纹理、阴影等所形成的几何形态特征。随着机载成像光谱仪(高光谱)技术的商业运作及2000年前后的高光谱成像卫星的发射,使得用光谱信息对地物的分析更精细、更准确。
4.3出现地面温度反演技术
地面温度反演是指从热红外图像数据的辐射亮度值获得地表温度信息。反演方法主要有地表温度多通道反演法和多角度数据进行组分温度反演法等。
4.4从定性分析评价到依靠计算机数字模型模拟的定量分析评价
如遥感技术在地下水流系统应用中,根据遥感数据建立的地形、流域面积、水系密度等数据集结合气象数据建立空间补给模型。数字模型成为遥感技术实现定量评价的重要途径,而DEM/DTM是涉及地形数据计算方面不可缺少的工具。
4.5使用单一遥感信息源到多元信息拟合
目前的遥感应用技术,已不再是单一使用各种遥感数据,而是根据需要结合利用了其他信息源,如地质、地形、水文、土壤、植被、气象、岩土物理力学特征及人类活动等资料。这样,图像数据的预处理尤其重要,如几何较正、多波段数字合成、镶嵌、数据变换等,而地理信息系统(GIS)在多元信息数据管理中起着重要作用。
4.6从单一手段应用到多手段应用
近年来,遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)的综合应用,即“3S”技术,成为遥感技术应用的主流。GIS是数据库管理、数据图形处理、各主题图件叠加、制图的重要工具。GPS卫星定位的基本原理是将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上,组成一个卫星导航定位系统,应用无线电测距交会的原理,便可由3个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置,反之利用3颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。用户使用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗以上的GPS卫星信号,测量出测站点(接收机天线中心)到3颗以上GPS卫星的距离,并解算出该时刻GPS卫星的窄间坐标,据此利用交会法解算出测站点的位置。实时动态测量的基本工作方法是,在基准站上安置l台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续的观测,并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站)。在流动站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据和转换参数,然后根据GPS相对定位的原理,即时解算出相埘基准站的基线向量,解算出基准站的WGS-84坐标;再通过预设的WGS-84坐标系与地方坐标系的转换参数,实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度;GPS可以对地面控制点精确定位,提高遥感数据空间精度。另外,在具体手段配合上,也出现了遥感技术与物探技术、钻探技术等相结合的新方法。
4.7数字摄影测量技术的发展
数字摄影技术的成熟,推进了制图工作的现代化,改善了基础图件的质量和成图效率,并影响着遥感技术的调查方法。该技术的产品可直接作为GIS的数据源,便于遥感与GIS一体化研究与开发。如我国自己开发的全数字摄影测量软件VIRTUOZO,具有数字化测图、自动生成DEM/DTM和等高线、生成正射影像等功能。
4.8遥感技术应用成果向着便于保存、复制、携带及传输方向发展
这意味着遥感技术应用成果的数字化。由于是数字成果,可载于多种介质上,如CD-ROM、磁带及计算机硬盘上,使携带处理更加方便。随着1998年“数字地球”计划的提出及我国国土资源部“数字国土”工程的实施,遥感应用成果数字化显得尤其必要。
三、主要遥感信息源及其发展
根据传感器类型不同,遥感图像可分为可见光摄影、红外摄影和扫描、多光谱扫描、微波雷达和成像光谱图像等。近10年来,传感器技术迅猛发展,主要表现在:①图像分辨率提高,卫星图像分辨率已达到米级。②具备立体观察功能。③应用波段数增加,机载高光谱成像仪已投入使用。如美国的AVIRIS(航空可见光/红外成像光谱仪),波谱范围0.4~2.5/l,波段数224个。CASI(袖珍航空光谱成像仪),波谱范围0.4~0.95/u,波段数72个。高光谱成像光谱仪简称成像光谱仪,也称超光谱成像仪,按其波段数目可分为高光谱成像光谱仪(波段数
四、结语
在水工环地质中对3S技术的采用,已经得到了很好验证,可以一步到位外业的测量,节省了很多不必要的中间环节,对外业工作量进行最大限度地减少,从而缩短整个测量工期,提高工作效率。同时,简化外业工序和迅速完成也可以使所有的后续专业工序更快的完成。
参考文献:
【关键词】煤炭地质;地质遥感技术;应用;创新思考
引言
基于目前地质遥感技术在煤炭领域的应用来看,由于煤炭地质具有多样性及复杂性,在开采人员进行开采的时候往往会出现利用率低、开采不合理等情况,从而使煤炭资源造成浪费,严重时可能还会导致安全事故及财产损失,因此,为适应生产及现代化技术的需要,煤炭地质遥感技术正处于一种新的转型阶段,正面向市场化发展及全面商业化的新方向进行转型。
1煤炭地质遥感技术的基本概念及特点
1.1遥感技术的基本概念
遥感技术是在20世纪60年代,根据电磁波的理论对远距离目标所反射和辐射的红外线、电磁波及可见光等信息,利用各种传感的仪器进行收集、处理,并且让这些信息形成影像,从而对目标物及它附近的各种景物进行探测和识别的一种综合探测技术。
1.2遥感技术的特点
(1)收集手段多,收集信息量大
在运用此技术时,可以运用不同的遥感仪器及不同的波段的仪器设备,来对目标物体进行探测和识别,来得到我们需要的信息;而且这种技术不仅能够探测地表的情况,还能对目标物内部的一定深度进行探测。
(2)具有整体性和直观性
在用遥感技术设备进行拍摄探测时,我们能够获得非常清晰生动的传输影像,并且画面具有明显全面整体性及直观性。
(3)受到的地面限制条件较小,探测范围广
遥感探测技术相对于传统的探测技术来说,遥感技术在进行探测时不但可以不受自然环境的影响,还能够顺利完美的将探测任务完成,收集到可靠的信息。
2煤炭地质遥感技术的实际应用
2.1利用遥感技术对煤质地质进行探测和绘图
由于我们在日常生活中的活动范围越来越广,那些实际地形图已经从根本上发生了重大变化,已不能再为我们提供准确的数据,因此,为了满足工作要求,必须对地形图进行及时的更新。所以,我们通过利用遥感技术从太空的卫星中的数据以影像的形式,清晰的传输过来,这种遥感技术不但可以对国家的基础地理信息进行探测识别,还能够将多样性的、不同种类的数据库进行及时的更新。
在煤炭开采的过程中,由于煤炭地质图需要具备较高的精确度,以便采煤进行。因此,煤炭开采的相关技术人员,可以将通过遥感技术探测得到的影像资料作为依据,以多元地学将信息进行综合分析及适当处理,得到对煤炭地质进行的精确的绘图。而且,在水文地质、煤炭资源、煤层气调的调查评价中及在小煤窑实际生产情况的调查监控中,也有用到遥感技术。
2.2利用遥感技术对煤炭生态环境的污染进行监测
在对环境监测时,主要是对开采时用的化学物品污染调查、煤炭地质环境检查、土地的开垦及生态环境重建的方面的监测,准确的知道环境的影响,从而对进一步加强环境保护及综合治理提供依据。
2.3利用遥感技术对煤炭地质灾害做调查评估
在采煤区建立一个动态的检测系统,将遥感技术最为监测道具,根据煤矿的地质规律,从而对地质灾害的易发程度进行研究,然后通过数据综合分析,将地质灾害的评估图绘制出来,以预防危险的发生。
3煤炭地质遥感技术的创新思考
3.1高光谱遥感技术应用
高光谱遥感技术可以对岩石类型及矿物成分的煤炭地质进行识别,对其中的波谱特征进行空间定位及定量分析,然后进行煤炭地质光谱库建立。这种技术不但具备测量技术,还能进行信息识别及数据处理,通过监测、提取可以直接对地质进行找矿及填图工作。
3.2高分辨率遥感技术应用
将煤炭地质资料用遥感技术形成高分辨率的图像,不仅可以使煤炭资源开发的合法性及状况及时的反映出来,还可以对煤炭的安全生产及维护进行有效的监测。因此,应将这一技术进行创新、发展。
3.3遥感技术图像处理及信息提取方法创新
神经网络、小波变换、分型理论、遗传算法、光谱特征匹配、支持矢量机等新的理论及方法,都应该被应用在遥感图像信息处理方面,让遥感技术的信息及图形处理向着多尺度、定量化、高分辨率及模型化等新型技术体系方向发展,使煤炭地质识别、信息提取技术及遥感图像处理技术得到不断地完善。
3.4进行“3S”一体化技术创新
“3S”技术即遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)的统称,三者间具有密不可分、相辅相成的关系,虽然三者的作用原理不同,但是三者间的结合可以成为一种重要的找矿手段。利用遥感技术可以及时对地质系统中的数据进行更新;地理信息系统则可以为遥感技术提供辅导作用,为遥感技术提供不同的信息及分析手段,有助于遥感技术得到的数据进行精确的影像表达;而全球定位系统可以为煤炭地质的探测提供精确的高程模型及地理位置。因此,为了更精确的得到相关数据,煤炭地质的遥感技术应该进行不断的创新,做到与时俱进,将“3S”技术充分的应用到煤炭地质的探测及开采中去,使煤炭资源向着现代化及产业化的方向发展。
3.5将数字信息遥感技术创新应用
随着信息化社会的发展,全球已进入数字化信息的时代,不管什么企业都是以数字建立数据信息库。因此,为了使煤炭地质遥感技术向智能化、多功能信息化及综合化等特征发展,用电子计算机对煤炭地质进行现代分析、矿山规划、数据采矿、资源评估等,使先进的技术及有利的工具为煤炭的开发和利用做贡献。
4结束语
通过本文的研究,可以看出,随着现代社会知识及科技技术的不断进步、发展,为了更好的为煤炭企业做贡献,就要不断地利用先进的科技手段将遥感技术进行创新,得到新的遥感技术手段,为煤炭地质遥感技术开启新的篇章。
参考文献:
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[2]李生军.对煤炭地质遥感技术创新的分析[J].企业导报,2013(09).
关键词:遥感科学技术公路测量与设计遥感运用
中图分类号:P283文献标识码:A文章编号:
引言:遥感技术的原理在公路工中起到至关重要的作用,它能够为工程提供真实准确的测量材料,遥感技术通过对不同的地质地貌的现象进行发射以及吸收的一系列作用,在根据地磁波的和频率的不同,来判断地质地貌的不同,根据图像的记录结合更精准的分析,使得测量公路变得更加容易。
1.遥感技术概述
遥感技术是20世纪60年代开始变得著名的一项进行探测的科学技术,根据电磁波的理论应用,将远距离目标的反射和折射等产生的一系列电磁波信息进行记录,分析,以及整理,同时也可根据其产生的可见光和红外线进行分析整理,最后成像。一般现代的遥感技术分为获取,传输,存储等环节,从而就形成了“遥感系统它最主要的组成部分是遥感器;遥感器的种类有很多,例如照相机等;航天摄影就应用了遥感技术。利用遥感技术可以高速度,高质量的绘制地图,利用人造卫星,遥感技术可在地面情况记录的前提下,每隔18天送回一套全球的图像资料,遥感技术被同时运用于军事和民用两方面,例如军事绘测,土地利用规划等,随着遥感技术的广泛应用,遥感器的分辨能力和处理信息的能力也必须有所提高,应该更加具有先进性,提高抗干扰能力。
2遥感技术的优点
2.1遥感技术能够充分的发挥出遥感图像宏观性的特点,所现有的比例尺不能明确的展示地质面貌时可用更有说服力和表现力的比例尺来代替,如1:1万线路工程可以用(1:5~1:7)万的图像资料来表示即可,利用1:1的比例尺时,无法判断所处的地貌单元,而遥感技术的应用,调试了比例尺大小,使整体性才得以体现,避免了错误。
2.2运用遥感技术甚至能够发现前人不曾发现的地质现象,譬如在川藏公路的一段中,经过遥感调查,发现崩塌18处,石流沟276条;同时,根据遥感图像的宏观性发现大型滑坡两个,并且了前人11处滑坡的理论。
2.3遥感技术的应用可以节约成本,多快好省的完成任务。它能够通过人脑对自然和人文景观的分析,结合权威地形数据,选择最佳的路线。如对石太线的公路,考虑到期间一段的复杂性,对线路做了一些更改,从而达到了节约成本的目的,这都是遥感技术的成果。
3.遥感技术在公路测量与设计中的应用
伴随着现代技术的不断的全面的普及,测量与设计也迎来了一场革命性的变革,使得数据获取的手段以及储存管理的手段等都发生了变化,这一系列的变化也使其展现出新的特点,现代测量技术展现出动态设计,优化设计和计算机辅助的特点,结合科技的变革给公路的测量和设计带来新的成就,公路工程的测量能够对周边的地形,地貌地质等条件作出判断,从而对路基和隧道的稳定性等进行了检验,遥感技术也使得数据设计更加合理,科技技术则亦能得到很好的运用。为测量工作布置提供范本,能深入的查出岩土的成因,性质,甚至还有时代和分布,也使得公路设计中的各个阶段得以完善:
3.1可行性的阶段研究的应用中,应该首先开展全面勘测的工作,搜集遥感的数据和小比例尺,在进行遥感数据处理,和对数据进行解读判断,结合线路,地质,路基,桥梁,隧道等各个项目的设计需要,添加专业点进行专业调查,结合卫星影像图以及工程地质遥感等得出好的方案。
3.2在初级阶段的研究过程中,遥感技术会对地质复杂的地方进行初测,通过地形图纸对公路的测量和勘察从而进行判断,以及对周围的水文进行审核。
3.3后期阶段是指对使用遥感技术还未发现的复杂性地质进行进一步的勘察,或者是对路线进行进一步的更改,这时使用的资料主要是以大比例尺的航空相片为主。
3.4要解决公路设计这一层面的问题,就一定要使数据更加有效,获取更加的准确,而在公路的测量上,遥感技术正体现了新技术的运用。对数据而言,则是取决于数字地面模型的完备。数据的获得通过遥感技术的运用越来越便捷且准确,遥感图像也能更直观的准确的反应地形地貌,以及反应对公路的测量,致使公路一体化得以更好的形成。例如:邵阳至怀化高速公路雪峰山隧道勘察中及时用计算机处理出1:5万遥感图像,成为公路设计中的必备品。
4.关于公路的测量有以下几个方面:
4.1航空摄影测量具根据公路特点,是长线公路的一种测量方法,用的是飞机上的摄影机,快速对观测区得到航空像片,读取地形图。
4.23S融合和应用
3s测量技术的运用能够清晰直观的显示出公路设计的方案,开阔眼界和思路,提出更具有价值的方案,加快测量与设计的速度,提高认识水平。使得测量更加便捷具体,准确。
遥感技术的兴起和运用会使得公路的测量与设计更为专业化,随着科学技术的不断发展,提高了团队协作的能力。在节省人力的同时,也要求公路工程的设计细分为多个专业的设计,由多方面的设计人员共同来完成。测量是公路工程勘测的最主要的方法。除了遥感等一些科学技术的运用,还可以采取的方法还有观察和访问群众,以及进行实验还有地区具体分析等。
结语:
综上所述,在我们面对设计、施工、运营带来的不利因素。伴随社会经济发展,测量技术设计只有不断改进,适应科技发展,才能保质保量的完成任务,而遥感技术在公路的测量和设计中更是有日益重要的作用。遥感技术的日益成熟和完善,会促进科技的发展,同时,也能够使公路的测量和设计更加完备,准确,使得人员更省力气,多快好省的完成工程给予的任务。
参考文献:
[1].杨化超;邓喀中;张书毕;;基于Hough变换的航空影像建筑物半自动提取[J];测绘科学;2006年06期
【关键词】遥感技术;水土保持;监测;应用
遥感信息技术的理论和方法在环境监测、评估以及环境灾害的分析,以及在地理信息系统协助下的分析预测等领域有着更加可观的前景。遥感技术在水土保持及水土治理中也发挥了重要作用。
1.遥感技术的主要特点
遥感技术与其他技术相比,具有其自身的特点,主要优点如下:(1)遥感技术可以大范围的获取数据资料,呈现宏观景象。遥感技术所采用的卫星,其在轨高度可达910km左右;即使是航摄飞机,其飞行高度也可以达到10km。高度的优势可以使遥感技术覆盖面积广,大范围的获取数据资料。例如,一张普通的卫星图像,其覆盖面积多达3万多km2;(2)遥感技术具有获取信息速度快,周期短的特点。卫星在围绕地球运转时能及时获取所经区域的各种的最新资料,以更新原有的旧资料,或者根据新旧资料的对比来进行动态的监测,这是人工实地测量所无法比拟的;(3)获取信息受到很少的限制条件。地球上很多地方的自然条件是极其恶劣的,人类是难以直接到达的。而采用遥感技术则可以避免地面条件限制,能方便及时地获取各种宝贵资料;(4)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。利用不同波段对物体不同的穿透性,还可获取地物的内部信息。
2.遥感技术在水土保持监测工作中应用的策略
水土保持监测主要包括两部分内容,即土壤侵蚀监测和水土保持治理监测。土壤侵蚀监测核心内容即监测土壤侵蚀类型、范围、程度、强度等信息,水土保持治理监测则监测水土保持治理措施内容及治理措施对于减缓、抑制流失的发展所起的作用,即水土保持成效监测,如治理前后土壤侵蚀动态变化、环境因子、社会经济因子等的变化,通过定量指标来监测这些变化。由于水土保持监测的复杂性,实际执行难度较大,准确性有待提高。随着遥感技术及遥感信息技术的应用,解决了水土保持监测工作中的难题,极大地提高了工作准确性和工作效率。
2.1遥感技术应用于土壤侵蚀监测
土壤侵蚀遥感监测不同于其他生态环境遥感监测,主要表现在:(1)影像的时相对土壤侵蚀信息获取影响比较大。地球上的植被具备明显的物候变化,也就是说不同季节会有明显不同的植被覆盖度,而植被覆盖度又是判别土壤侵蚀强度最重要指标之一。在土壤侵蚀调查中,影像时相的影响是不能忽略的。(2)土壤侵蚀强度在遥感影像上无法直接进行判读,得不到直观的信息。(3)土壤侵蚀强度分类工作复杂多样,分类时,不仅要兼顾遥感和非遥感信息进行综合分析,而且即使对遥感信息源来说,也需要对其反映的直接信息再作进一步分析。
2.2遥感技术应用于水土流失监测
水土流失的发生与发展不是一个静态的过程,而是一个时空变化的动态过程,它的监测与评估需要根据不同的目的而采用不同的尺度。不同的卫星遥感影像其特点也有所区别,如气象卫星影像具有监测范围大、时间分辨率高和数据处理费用低廉等优点,而其缺点是时间分辨率低,像元所反映的信息具有较大的地域混合。因此,气象卫星遥感技术适用于大范围,植被盖度、地表、坡度等组成物质比较均一的地方;资源卫星具有多时相特段、性多波,高空间分辨率等优点,有效地获取精确的地表信息,为水土流失信息的提取以及模型的分析提供数据保障。但它也具有对一个地区重复观测周期长,在关键时期有可能得不到所需的资料等缺点。为了满足水土流失监测在空间分辨率、时间分辨率等方面的要求,通常需要将不同来源的信息进行组合来提高了水土流失监测的数据源精度。
2.3遥感技术应用于水资源污染监测
遥感技术能应用于水资源污染监测是因为污染水的光谱效应。水中溶解或悬浮的污染物,其组成与浓度也不同,这样水体反射能量的变化在遥感图像上也表现出纹理、结构、灰度、色调的微细差别。水的反射包含着水的镜面与表面反射、水体及水底地形反射等不同的类型,具有高度复杂性。当遥感技术应用于水资源污染监测时,对海洋与内陆水质监测也有区别。如遥感技术监测海洋石油污染的效果就比较好,可以发挥实时、同步和大范围连续监测的特点。遥感技术监测内陆水质时,由于内陆水体本身的光谱特征复杂多变,并且大气散射影响严重辐射信息,遥感监测所能得到的水质参数种类较少,所以内陆水质监测中虽然遥感技术得到了广泛应用,但还应仔细分析,区别对待。内陆水质遥感监测的主要对象为各类湖泊富营养化的监测与江、河污染监测(包括排污口、污染带);主要环境遥感指标有可溶性有机物、浮游植物、悬浮物、总氮、总磷等。目前对水体中浮游植物的监测主要靠测定叶绿素含量,遥感技术已经能达到监测规定的要求;而可溶性有机物、悬浮物、总氮、总磷等的遥感监测还存在或多或少的问题,有待进一步的研究。
2.4遥感信息在生产建设项目水土保持方案审批中的应用
在生产建设项目的水土保持方案的审批阶段,通过遥感影像得到生产建设项目所在地的植被覆盖情况、土地利用情况等,结合水土保持分区图、土壤侵蚀强度图、水文气象数据和其它资料进行综合分析,可以提高对该项目可能造成的水土流失情况预测的准确性,辅助判断方案中的水土保持措施的是否满足相关规定要求,能否有效防止水土流失。从而判断上报的水土保持方案是否合理,为生产建设项目的审批决策提供依据。
结束语
随着GPS和RS技术的发展,在进行水土保持监测时,可将GIS作为信息平台,综合利用GPS、RS以及各种常规的地观测数据的地面接收技术监测方式,从而对水土保持实施监测。总体来说,遥感技术依靠及时快速的提供信息和真实客观、形象的优点,可对水资源污染进行良好、有效地监测为及时采取防护、疏导措施和环境评价提供了基础,是水资源污染监测中非常行之有效的技术手段。
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