关键词:土地利用总体规划;遥感;全球定位系统;地理信息系统
“3S”技术是基于计算机技术和网络通信技术的解决与地球空间信息有关的数据获取、存储、传输、管理、分析与应用等问题的信息系统,其包括摄影测量与遥感(RemoteSensing,RS)、地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)、和全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)(简称“3S”技术)。土地利用总体规划是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排,是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资源合理分配和土地利用协调组织的综合措施。“3S”技术为土地利用总体规划的数据采集、图形制作及信息管理等多个环节提供强有力的技术支持。
一.摄影测量与遥感(RS)在土地利用总体规划中的作用
摄影测量从产生至今,已经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。随着数字摄影测量技术和设备的不断完善和发展,数字摄影测量系统(DPS)必将取代过去传统的光机型测量仪器。遥感是不与探测目标相接触,应用探测仪器,从远处把目标的电磁波特性记录下来,再通过分析揭示出物体的特性性质及其变化的综合性探测及技术。
当前,传统的模拟土地利用现状图及其相应的土地管理模式,根本无法适应现在信息化的管理模式及应用需求。随着土地开发利用的速度日益加快,为了实现土地利用现状动态管理、加强土地产权的有效监督、建立“以图管地”的土地资源管理新模式,已成为土地资源管理工作的迫切要求。摄影测量与遥感技术可以给土地信息系统(LIS)提供大量的相关信息,是信息时代土地利用现状数据采集、更新和修正的重要手段。
随着计算机技术、信息技术、空间技术的迅猛发展,摄影测量进入了全数字时代,遥感技术进入1m以内的高分辨率和立体观测阶段,摄影测量与遥感技术的差异不断减小。事实上,“摄影测量(包含影像判读)”与“遥感”这两个名词指的是不同时期的同一学科,遥感是摄影测量学的补充与发展。数字摄影测量的出现,使得通过计算机处理从航空摄影测量或航天遥感图像上获得GIS数据的想法得以实现。它是将数字影像或数字化影像通过计算机进行处理和加工,以获取建立GIS所需的相关信息。
GIS基础信息可以分为地形信息、图形信息和属性信息三类。因此,通过航片可以生成数字高程模型(DEM),为土地信息系统提供所需的地形信息;还能从航片生成正射影像,从正射影像提取结构信息以提供图形信息;同时通过对航片影像的判读和专题分类,为土地信息系统提供属性信息。
航空摄影像片主要用于编制大中比例尺影像地图,在土地利用总体规划中,主要用作城市规划和土地开发整理工程等的工作底图。航空摄影测量主要测量地球表面的几何形态,其精度主要取决于测量仪器和影像质量,人为影响因素相对较小,在一定条件下,测量工作质量较易控制。遥感信息具有综合性、宏观性、客观性、周期性和时空变化多层性等特性,这些特性使其成为编制中小比列尺土地利用现状图的重要信息源,主要用于土地利用总体规划。这是由于卫星遥感影像通常属于二维处理的范围,尽管某些卫星遥感影像可以进行高程测量,但目前这一技术还未成熟完善。卫星影像解译还必须与外业调查相结合,否则解译质量很难符合要求,同时在卫星影像解译过程中,人为影响因素较大,要求作业员有较高素质。
二.GPS在土地利用总体规划中的作用
GPS是利用多颗导航卫星的无线电信号,对地球表面某一地点进行定位、报时或对地表移动物体提供导航的技术系统。GPS能辅助摄影测量和遥感测量,在土地利用总体规划中主要用于空间定位。当前,GPS辅助的空中三角测量利用少量的几个控制点或仅利用一个控制点(基准点)即可将定位精度控制在厘米级精度,完全能满足大、中比例尺的测图要求。
随着GPS接收机硬件技术的不断完善以及GPS动态定位技术的不断发展,使得动态确定载体姿态的技术有了巨大进步,因而大大增强了GPS在遥感中应用领域的作用。目前,GPS已与多种传感器(如机载激光断面测量系统、合成孔径雷达等)配合使用,从很大程度上提高了这类传感器的测量与定位精度。GPS在摄影测量和遥感中的应用主要有三个方面:第一,高精度动态相机定位,辅助空中三角测量;第二,辅助导航航摄飞行,以实现航摄的精确定点;第三,与其它传感器配合,确定载体的位置、速度与加速度、姿态。
近些年,国内外相关研究人员在上述三个方面的研究中已取得了突破性进展。这些进展中最重要的一项是克服了机载动态GPS应用的主要限制因素,同时又解决了运动中载波相位模糊这一难题,极大地促进了GPS在摄影测量与遥感中的实际应用。GPS在摄影测量和遥感方面的广泛应用,对土地利用规划无疑有巨大帮助作用。
三.GIS在土地利用总体规划中的作用
当前,GIS在土地利用总体规划中应用和发展趋势主要体现在以下几个方面:
(一)规划设计分析
目前,GIS已普遍应有于土地利用总体规划设计中,如:规划技术指标分析、土地地类适应性评价、地类规划平衡分析等。通过GIS提供的信息技术支持,增强了分析的广度和深度。
(二)辅助土地利用总体规划设计
通过遥感数据和GIS强大的地理空间信息管理和分析功能,能便捷、准确地计算农田规模和环境容量,能快速地对土地利用总体规划的各项生态指标和经济指标进行分析,能高效地完成土地利用总体规划中的基质改良工程量、田面平整等指标计算,从而有效确定各地块利用方式,辅助土地利用总体规划合理选择各项工程。GIS技术的应用极大提高了规划的准确性、科学性和工作效率,正确客观地指导规划的编制和规划方案设计。
(三)规划设计方案虚拟
虚拟GIS具有观察立体细节的功能,土地利用总体规划设计者通过虚拟GIS能直观观察田块、房屋、道路等各层虚拟景观,进而分析土地利用的各项效益与弊端,通过结合GIS数据库可实时对田块、房屋、道路等地物定位,获得规划设计区域的三维图像。利用VR技术建立相应的三维模型,提高土地利用区域的模拟仿真精度,增强了三维GIS的功能。规划设计者可通过三维模型对土地利用总体规划设计进行更为直观的感受,辅助进行形象思维和空间造型,由此做出更为正确的评价和筛选。
关键词：3S集成技术；公路工程；3S；可行性研究
Abstract:thelineselection,fromthehighwayengineeringgeologicalexploration,engineeringdesigntothehighwayoperationmanagement,3Stechnologyinformationanalysismethodhasotherirreplaceablerole.Finallytheapplicationprospectof3Sintegrationtechnologyinhighwayengineeringarediscussed.
Keywords:3Sintegratedtechnology;highwayengineering;3S;feasibilitystudy
中图分类号E932.4文献标识码：A文章编号：2095-2104（201中图分类号2
引言：
随着现代空间探测及计算机信息技术的发展,遥感、全球定位系统、地理信息系统技术(简称3S)在高速公路可行性研究及勘察设计中发挥越来越重要的作用。自从1998年1月31日美国副总统戈尔提出了“数字地球”(DigitalEarth)的概念后,“数字地球”“数字城市”相继成为本世纪的热门术语和新兴学科,数字地球的核心是地球空间信息科学,地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是“3S”技术及其集成,所谓“3S”是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的统称,是目前对地球观测中空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术,他集中了空间探测、电子技术、计算机、数据库、互联网、通讯、人工智能和地球科学等众多最新成就,为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。
3S集成技术在发达国家已得到了广泛的应用，在我国也得到了高度重视，随着计算机技术的应用，空间技术交叉渗透，信息科技蓬勃发展，3S集成理论正在得到不断的发展，已逐步在土地、资源、农业、水利、工程建设、物探和环境等领域得到应用。本文主要研究3S集成技术在道路工程的应用[1]。
1．3S集成技术的概述
“3S”是地理信息系统（GeographicalInformationSysterm简称GIS）、遥感（RemoteSensing简称RS）和全球定位系统（GlobalPositioningSystm简称GPS）的英文缩写简称，其中GPS和RS分别用于获取点、线、面等空间信息或监测其变化，GIS是完成空间数据的存储、分析和处理。这三种空间信息技术已经较广泛的应用。
三者在空间信息管理上各具特色,均可独立完成自身具有的功能,同时相互之间又有许多关联,在解决问题的功能上各有优点与不足。三者的结合与集成已成为空间科学的发展方向和必然趋势。3S技术在公路规划和勘察选线方面的应用研究和勘察设计实践,在多段高速公路及大型隧道的勘察设计应用中取得了很好的效果,不但提高速度2~3倍以上,而且可以全面认识公路工程地质环境的特征,提高工作质量,尤其在减少不良地质危害、优化选线设计质量等方面,具有巨大的经济效益和社会效益,具有很好的发展应用前景[2]。
3S集成不是GPS、RS、GIS的简单组合，而是一种利用现代测绘技术、遥感技术、定位技术、图像和图像处理技术与计算机技术于一体，向GIS和RS数字图像处理系统提供足够的数量、精度、可靠性、完备性的空间数据，通过空间分析、预测、决策，确保地理信息问题的优化、系统地解决[1]。3S集成是高度自动化、实时化、智能化的对地观测系统，并有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能。
3S融合技术是公路勘察的先进手段。遥感、全球定位系统和地理信息系统技术为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。3S技术各有特长:遥感图像能够快速获取大面积信息,但有些地物属性又不可全面感知(如高程和经纬度);GPS可以迅速定位目标,但没有地理属性;GIS具有信息查询分析和管理能力,但数据的获取比较困难;因此它们的结合应用是当代信息科学发展的必然趋势。3S技术的结合有多种形式,主要根据工作需要而定。应用卫星和航空遥感图像与计算机信息处理技术的结合,可以快速编制各种比例尺(1∶200000~1∶10000甚至更大比例尺)的遥感图和解译工程地质图,指导选线勘察工作。其综合效益可以提高30%~200%以上,地质选线速度可以提高3~5倍以上。遥感、全球定位系统与地理信息系统的功能和数据资源,彼此可以相互结合,实现功能互补,资源共享。基于GPS的遥感探测,可以获得具有3维地理信息的遥感图像数据,并输出3维地形模型数据(DEM)和各种实用图件,大大简化了传统地形测量的过程,是地理制图技术的一个飞跃[3]。
应用GIS3维地形模型叠加遥感图像的技术,可以生成真实的地形模型,是当前在计算机上进行公路环境分析、优化路线方案的现代化技术之一。对优化路线方案,提高设计质量和速度有关键作用,是当前高等级公路勘察设计自动化的主要发展方向。另外,应用3S系统的信息采集、分析与制图功能,可以有效进行公路交通各个阶段的管理工作。例如,路区遥感图像的更新及专题图的输出,工程建设数据统计与图像图形显示,车流量与经济发展分析,车辆GIS与GPS动态安全管理等。从公路选线、工程地质勘察、工程设计到公路运行管理,3S技术的信息分析技术有其他手段不可替代的作用;遥感航测制图更有其速度快、质量高、节省人力物力的优势,而3维遥感航测数据是公路勘测设计自动化的基础。
2.3S技术在公路工程应用中的特点
2.1集成化
传统的公路测量、设计表现为离散式、分离式的测、设、绘的过程,譬如野外测量就可以分为测角、量距、水准等三大要素,而利用3S技术的勘测设计则是集成测绘技术,表现为外业、内业用图一体化、集成化。
2.2实时化
经典的公路工程从规划、勘测、设计到施工、运营是建立在对路线外业观测数据的后处理基础上的,到获得3维坐标有一定的时间滞后。而3S技术可根据某些内容的要求实时、快速地确定3维坐标。
2.3动态化
3S技术依据其技术系统,将拟建公路的相关信息(地形、地质、气候、水文等)收集、分析、处理,在计算机上产生出数字地形、地质及构造的立体模型,直观地进行路线设计,动态演示公路的平面和立面位置。
[关键词]大数据；遥测遥控；发展趋势
中图分类号：U644.4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）06-0348-01
当前人类社会日益网络化信息化，网络革命不断创新重构着生产力和生产关系，推进各领域的技术和产业升级。借助信息技术创新，现代遥测遥控技术的应用实践突飞猛进。本文基于大数据思维和理论，结合遥测遥控领域现状分析，旨在研究信息大数据化引领下的新理论新技术对遥测遥控技术发展的影响。
1.大数据之于信息社会发展的重要意义
1.1大数据的概念与特征
狭义上讲，大数据即是信息爆炸衍生堆叠产生的巨量数据资源。广义上讲，也指待搜集、分析、处理、转化的数据集合，以及整个操作过程和方法。具有四个明显特征，一是数量大，量化单位以千T计起；二是类型杂，既有数字、符号等结构数据，也有文本、图像、音视频等非结构化数据；三是纯度低，相比庞大的数据量，以任何主题获取的数据集合都显得渺小；四是重时效，大数据操作必须具备良好的时效性，否则难以应用。
1.2大数据化的内在要求
大数据化引发的信息风暴，致使海量数据需要在网络中多向移动，并需要在分析过程中被有效地操作。这要求我们必须革新思维理念，改变以往小数据量低效率的工作方法，坚持以创新网络技术服务能力为基础，有效管理和使用数据资源。具体地，要优化网络的数据源架构，融合交换与存储网络为一体，强化数据流截取重组能力，量化提纯关联性高信度数据，通过高效的整合与转化，最终形成有价值的决策依据。因此，在大数据时代，任何技术上跨越发展，将不能只是子系统和新功能上的简单更替和叠加，而必然是大数据思维导向下的基于技术平台上的系统性创新。
2.遥测遥控技术发展情况
2.1遥测遥控技术的重要作用
现代远程测控系统包含遥测和遥控是两个基本功能，由测量、控制、通信三个模块组成。随着通信技术的不断发展，远程测控手段又分为基于电话线、以太网（互联网）等方式的有线测控，以及基于无线电、激光等方式的无线测控。
系统依托传感器获取被测对象自然数据，经由通信组件传输信号，实现数据采集；通过系统后台籍由微机对数据的整合、分析、处理，转化为调控参数，实施具体控制行为；自动控制系统根据持续更新的遥测数据加以反馈操作，实现对测控系统联动控制。
一直以来，远距离、广分散或难接近对象的测控比较困难，遥测遥控技术的发展应用不仅使之得以解决，更能有效遂行监视和管理。不仅为总体态势监测与决策科学性提供了支撑，更能利用实时监测数据集，提供民生信息的查询服务功能，以及飞机、卫星等高精尖大机械设备自主操控功能，以及异常数据警报和辅助查故清障功能。凭借以上功能特性，遥测遥控技术在国防工业和国民经济中得到广泛应用。
2.2遥测遥控技术的发展现状
随着遥测遥控技术迅猛发展，遥测遥控系统取得了长足进步，不仅造就了军事领域的专业优势，也在民事应用与服务上取得了巨大成功。
军事应用深层推进，日益精确先进。随着军事现代化建设的不断加快，我国军事领域遥测遥控技术突飞猛进。应用集中在高尖端军事研发实践中，如航天器发射运行，导弹试验与实战，无人机部署与任务实施，并具备战场空间建设的遥测综合试验能力；技术手段上从低端有线测控向高端无线测控发展，由早期仅有简单的专线、电话线测控等，发展到如今多频谱无线电、激光水下、量子通信等国际领先的测控技术，成为国防系统不可或缺重要支撑力量，极大地提升了军事斗争准备水平与实战能力。
民事应用广为拓展，功能服务便利化。多种测控技术服务工业建设和百姓民生，如天上的气象、水文、地质卫星通过实时监测提供预测信息，北斗系统通过速度和路径监测，为飞机、汽车、轮船行驶提供准确的定位和导航服务；地上的电力网、石油网、天然气网通过对载荷、压力等指标的监测，调控确保能源安全；水上的航标通过自动控制和检测、监测、测量，实现海域、流域信息获取和共享等等，都极大地提高了生产效率，便利生活生产需要。
2.3制约遥测遥控技术发展的因素
当前遥测遥控系统虽然已经比较成熟完善，但在以下三方面上仍有缺陷：
一是稳定性不够。随着传感器性能提升，数据量猛增，遥测遥控系统必须具备大容量、高精度、高速率的特性。但是随着测控系统日益电子化和网络化，受到电子设备和网络通路都易受干扰的影响，遥测遥控系统长期稳定运行，将面临着越来越多风险。
二是可靠性不高。一方面，测控技术与仪器运用横跨了多个学科领域。随着任务要求增多，诸类型元器件扩展，系统复杂程度也将大大增加，将直接降低了系统整体可靠性。另一方面，远程测控任务面临的大距离、高动态难度在显著增加，军事电子对抗环境下的针对性干扰又必须面对，种种极端严酷的客观条件，都影响着测控精度与效果。
三是适应性不强。随着系统应用领域更加广泛，对测控功能又提出了诸多新要求新标准。为提高系统适应能力，应当保持系统接口开放化，并实行标准化和模块化设计，确保较高的兼容性，以期满足不同任务需要对系统的要求。
3.信息大数据化条件下的遥测遥控技术发展趋势
顺应测控系统开放化、标准化的发展潮流，立足大数据思维的应用导向，通过不断融合对新技术新手段，远程测控的发展前景将愈加广阔和明朗。
3.1网格化远景。随着网络技术进一步发展，基于物联网深度应用，以及大数据应用实现，大数据经由互联网与测控系统关联结合后，测量、传输、控制、反馈的一系列功能，将可完全由网络进行系统组网――自主匹配传感器、即时传输测量数据、引导联网控制机构同步作动，直至符合任务指令需求。远程测控将如同电力网格一样，实现任务指引下的即开即用，并更加及时有效。
3.2可视化操作。虚拟仪器仪表技术优化了测控的人机工程，当前带有发信功能的智能化测控原件越来越多地被采用，在大数据的支持下，虚拟仪器仪表将更加逼真全面，并具有高度定制般的人性化，辅助测控系统更易操作、更加精确。
3.3智能化融合。通过在数据采集端、子控制系统上加装嵌入式智能联网芯片，可实现测控系统的分布式数据处理，既符合大数据要求和特点，又能增强了系统的实时性，并促进了测控信息的同步共享。将整个系统数字化的同时，有助于提升测控系统的准确性。
3.4集成化发展。大数据思维下，遥测遥控技术的发展应朝着感知更多、处理更快、反馈更好的方向发展，尽可能满足多种任务需要。这需要更多更灵敏得传感器，更迅捷的信息传输能力，更强大的数据处理与支配能力。这就必须按照集成化发展的思路改进测控系统，以模块化的形式设计综合一类功能的子系统，并根据标准化协议预留扩展端口，确保系统的多任务应用的实现，适应数据洪流环境下对遥测遥控的需要。
大数据对信息价值获取与应用有着极高的要求，为技术创新发展奠定了坚实的基础。传统遥测遥控技术面临的发展瓶颈，将在大数据信息条件下得以破除，并极大地降低运营成本、增强系统可维护性，实现远距离精确测控和实时全面资源共享，有效促进其在国防工业和国民经济领域的革新发展。
参考文献
[1]孙亮，现代测控技术的发展及应用[J]，电子质量，2006（10）.
关键词：应用；遥感技术；展望；无人机
引言
遥感技术起源于1960年左右，它是探测领域中非常重要的一项技术。它依据了电磁波的有关理论，结合了各种先进的传感仪器，把距离较远的目标反馈回来的信息加以搜集，再对这些信息做相关的处理，最终形成目标的全景图像。当下，在借助人造卫星的基础上，遥感技术可确保18天以内就能返回一次全球的真实图像。同时，在运用了遥感技术之后，还可高效地测绘出研究区域对应的地图。
1无人机遥感技术的简述
关于无人机遥感这种技术的描述可从四个方面来把握。第一是技术的组成，无人机遥感综合了以下几种技术：一是传感技术；二是通讯技术；三是遥控技术；四是遥感对应的应用技术；五是GPS技术。第二是获取的方式，获取方式有以下三点特征：一是专题化；二是智能化；三是自动化。第三是获取的信息，获取的信息主要有以下几种：一是环境信息；二是国土信息；三是资源信息。第四是技术的重要优势，这些优势尤其表现在以下几点：一是起飞速度快；二是成本低廉；三是结构较为简单。
2无人机遥感技术的具体情况
2.1无人机遥感技术所具备的特征
跟载人飞行器相比较，无人机遥感有着独特的技术优势。这些技术优势尤其体现在下列几点：（1）由于无人机不需要载人，所以它可以飞行到一些较高或者较危险的区域进行航拍，这是载人飞行器无法与无人机比拟的地方；（2）与载人飞行器相比较，无人机在实际的飞行中所耗费的资金更为低廉；（3）无人机被划分到我国的遥控飞行器一类，所以它的整个审批流程较为简单，相反载人飞行器属于现实中的飞行器，它的整个审批流程非常复杂；（4）载人飞行器有着极为严格的起降要求，而无人机却没有过于严格的降落场地和起飞场地要求，所以它在航拍飞行中实现中途转场比较容易；（5）航拍中，无人机所具备的安全性能也远远超过了载人飞行器；（6）同载人飞行器比较，无人机可随时进行重新拍摄，并且拍摄时间极短，成像效果也非常清晰。
尽管无人机遥感有着如此多的技术优势，但它的技术劣势也较为明显。这些技术劣势主要表现在下列几方面：（1）无人机遥感所返回的遥感影像有着极高的分辨率，这种分辨率甚至实现了以分米级来计算的精密程度。但是，影像的相幅偏小，相片数量非常庞大，甚至达到了千张以上。这种大工作量的工作方式，降低了无人机遥感工作的效率。同时，影像倾角的角度一般来说较大，并且倾斜方向没有任何规律可遵循。所以，无论是连接点的布设还是提取工作都变得非常困难。（2）载人飞行器通常比较稳定，相比之下无人机就显得不够稳定。假如高空中的风速较大，那么航飞轨迹就会出现不规则的现象，甚至偏离了本身的主航道。这样，无论是拍摄中的旁向重叠度还是航向重叠度都不够规则，影像间的实际重叠程度就更大。（3）无人机无法携带专业化的测量相机。所以，它拍得的影像难免会有所变形。这是由于地面事物跟单幅相机间的投射关系很复杂，所以影像内存在的几何关系也就很不稳定。在这种影响下，影像就会呈现出倾斜的效果甚至变形。
2.2无人机遥感的影像处理流程
2.2.1影像的畸变差纠正
当前的无人机航拍方式是中国航拍方式中最为先进的一种方式。它有着独特的技术优势，可在任意时刻进行航拍，并且拍摄的时间极短，成像效果也非常清晰。所以，无人机航拍这种方式被大范围的运用。现实中，无人机有着不同的类型，所携带的相机也有着不同的类型，不同的搭配方式使得最终的成像质量也有巨大的差异。不过，一般情况下无人机都是配备的普通相机。普通相机拍出来的相片边缘会出现畸变的现象。这可能给后续的数据处理带来极大的误差。为了最大限度控制数据的误差，对影像的畸变加以纠正就成了必备的工作。处理方式主要包含了以下几种：一是消除畸变；二是消除主点偏移；三是旋转影像。
2.2.2影像的三角测量
三角测量的过程是在空中自动完成。以往，影像的转点工作与选点工作都是以人工方式来操作完成。可是，无人机遥感却能让这两项工作在空中便自动完成。同时，像点中的各个坐标也是自动获取。它能为区域网平差程序结算提供依据[1]。这样，坐标系中加密点所处的空间位置及其定向参数都能随之而获得。三角测量主要对以下几方面的内容加以测量：一是内定向的相关测量；二是相对定向的相关测量；三是模型连接的相关测量；四是模型转点的相关测量；五是偏移量的相关测量；六是连接点的相关测量；七是特征点的相关测量。
2.2.3DOM影像与DEM影像的生成
DOM影像与DEM影像的具体生成步骤如下：首先，借助平差程序可解算出拍得的影像对应的外方位元素；接着，把相邻影像跟外方位元素充分匹配，便可迅速取得相关的同名特征点；然后，通过这些同名特征点便可以生成DEM影像；最后，让生成的这个DEM影像跟相关的同名特征点再次拼接，便可得到需要测量区域的DOM影像图片。
2.3无人机遥感的关键技术
现实中，遥感技术是把多种技术综合以后取得的技术成果。上述已经谈到：无人机遥感综合了五种主要的技术，第一种是传感技术，第二种是通讯技术，第三种是遥控技术，第四种是应用技术，第五种是GPS技术。在这五种技术中，最为关键的技术又可细分成八种。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是专用数据对应的处理技术。第三种是传感器对应的控制技术。第四种是平台稳定涉及的相关技术。第五种是相机定标的相关技术。第六种是相机校验的相关技术。第七种是快速处理的相关技术。第八种是3S技术。而依据平台框架的情况来具体划分，关键技术又应该被划分成三种基本的技术。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是获取数据的相关技术与下传数据的相关技术。第三种是地面接收与处理技术[4]。文章将对这三种最为关键的技术进行一一的介绍。
2.3.1无人机遥感平台集成技术
无人机中，平台结构主要包含了以下几种：一是飞行器对应的系统；二是信息传输对应的系统与测控对应的系统；三是保障对应的系统；四是信息获取对应的处理系统。平台结构具体如图1所示。无人机中安装的是面阵CCD相机[2]。通常，拍摄操作是由相机头部来具体完成。相机头部又由三个部分构成，第一部分是数码后背，第二部分是镜头，第三部分是机身。对无人机来说，遥感平台需要体积小且分辨率偏高的相机。因此，大面阵CCD数码与120中型幅面相机是最佳的组合[3]。再者，高清图像是无人机影像的一个重点。所以，拖影便成了影像中的一个重要障碍。为此，遥感平台必须尽量把拖影的像元控制在0.5以下。假设像元是9um×9um，高度是500m，速度是每秒钟33m，焦距是50mm。那么可得出曝光时间是1/733秒，快门应选用1/1000s以上[5]。假设焦距用字母f来表示，成像面尺寸用字母L来表示，视场角用字母θ来表示。那么焦距公式是tg（θ/2）=（L/2）/f[6]。而主控计算机需要起到三方面的作用，首先是对相机进行良好的控制，其次是对图像加以传输，再次是对图像加以保存。因此，PC/104+嵌入式计算机是最好的选择[4]。
2.3.2下传数据的相关技术与获取数据的相关技术
因为无人机遥感会产生极大的数据量，所以下传图像的过程中一般来说会选择高压缩比的压缩技术。压缩方案具体如下：系统中的数据链路共有两条，传输中多模态遥感器会与工控机互相配合，一方面可通过其中一条链路把遥感数据传送到硬盘中做备份处理，另一方面可通过另外一条链路把遥感数据传送到压缩模块中做压缩处理。
另外，图像获取的具体步骤如下：（1）系统中的IO设备可把遥感数据统统读取出来；（2）遥感数据在控制板是BMP这种格式的数据，通讯程序可把这种格式的数据全部读取出来，再把数据全部写入到DSP中；（3）DSP中具备压缩模块，压缩模块会把这些图像由BMP格式转换成JPEG格式；（4）JPEG格式的所有图像会被存储到指定的内存中；（5）通讯程序从指定内存中把JPEG格式的所有图像给读取出来再传送到数据链路中。
2.3.3地面对数据的接收与处理
对无人机来说，无论是地面的接收工作还是地面的处理工作都必须依托于数据接收站。数据接收站既可以是固定式也可以是移动式。而无论是哪种类型的数据接收站都必须具备以下五种基本功能：一是存储海量数据的基本功能；二是建立海量数据库的基本功能；三是管理海量数据的基本功能；四是分发海量数据的基本功能；五是纠正数据的基本功能。
3结束语
综上，文章首先阐述了无人机遥感这种技术的本质。其次，文章阐述了无人机遥感这种技术的基本情况：一是这种技术所具备的特征；二是这种技术在处理中的详细流程；三是这种技术具体包含了哪些关键技术，并对这些关键技术分别加以介绍。
参考文献
[1]兵远远.无人机遥感在某铁矿矿区资源监测中的应用[D].辽宁工程技术大学，2012.
[2]马瑞生.微型无人机航空遥感系统及其影像几何纠正研究[D].南京农业大学，2013.
[3]范成晓，韩军，熊志军，等.无人机遥感技术现状及其应用[J].测绘科学，2014，27（22）：16-19.
[4]欧新伟，周李建，冯青山，等.无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用[J].科技创新导报，2011，5（21）：21-23.
关键词：云计算;大数据;遥感;GIS;集群
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）44-0227-02
一、前言
社交网络、视频监控、智慧地球等应用的逐步普及，预示着真正进入一个大数据的时代，而云计算无疑是解决大数据的好方式。云计算提供可用、便捷、按需的网络访问，是传统分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化等计算机和网络技术发展融合的产物。
为了适应发展各大高校计算机专业也逐步开设了云计算的课程，但其教学的方式大多还处于基础的理论探讨和现有国外成熟系统的比较分析，使学生很难对云计算有一个直观、透彻的认识。急需要一个云计算的实验教学平台，从理论教学向实践教学转变，才能使学生拨开云计算的“神秘面纱”，走进内部剖析的关键技术。
二、选用遥感云GIS平台作为云计算的实验教学平台的优势
1.遥感云GIS是利用计算机技术对地球表面空间相关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示的技术。其天然的海量数据的管理、计算，是云计算的良好的应用背景。
2.经过几十年的发展，已经有较为成功的遥感云计算平台，如googleearth为代表的平台，将全球海量的遥感影像数据放在一个平台上，通过一个轻量级的客户端访问所有数据，能让学生更容易理解。
针对以上情况，本文设计一种开放性的云计算实验教学方案，采用以学生开发为主、教师启发指导为辅的实验教学模式，拓展学生的理论和实践能力。
三、遥感云计算平台系统架构
遥感云计算平台为了应对遥感海量数据存储和高吞吐量的计算的需求，采用“存储―计算”一体化的集群架构，整个集群采用星形拓扑结构，主服务器连接多个节点服务器。主服务器响应外部请求，管理元信息;节点服务器，存储数据和计算工具，避免计算过程中的大量数据迁移、方便性能和存储的扩展。
从逻辑结构上，采用自底向上、层层虚拟化的方式，分别构架资源引擎、数据引擎、计算引擎，最上层采用服务总线统一协调引擎工作并对外提供集群服务。
资源引擎：负责底层所有硬件资源的管理和通讯技术，提供集群文件并行读写的技术支持，使得硬件环境向上透明，上层引擎模块只需要关心逻辑节点，而不再关心硬件服务器。
数据引擎：管理集群内部的所有的遥感、GIS数据的元数据信息，并提供集群数据存储、读取、查询的各种接口，负责数据的迁移、备份、导入、导出等功能。
计算引擎：管理所有的计算工具，进行分布式计算任务的分配、管理等功能。
服务总线：响应来自外部的服务请求，将请求分解到资源、数据和计算，并协调运算，最后响应请求。
在这样的服务体系结构下提供多种遥感云GIS数据服务接口，同时提供二维、三维客户端、智能终端等多种类型的基础功能的客户端。行业应用的开发，只需要根据实际的业务需求在基本客户端的基础上调用数据服务接口进行二次开发，从而大大降低了实验过程中用于基础平台和客户端开发所用的时间。
四、遥感云GIS实验教学方案设计
遥感云GIS实验教学内容主要突出对云计算知识的综合运用能力的培养，通过基于该模拟的云计算平台的实验了解云计算的应用模式，并逐步掌握云计算的内部技术架构。实验包括自主服务搭建、平台服务接口二次开发、计算工具研发等三个方面的内容，从难度上具有一定的层次性，适合不同程度的学生实验。
（一）自主搭建服务
可在虚拟机环境下安装服务器程序，如图2从下到上逐层实现虚拟化，底层服务器节点是单个服务器主要用于存储数据及计算工具之上运行节点守护进程;往上通过四大引擎（资源、数据、计算、可视化）对底层节点实现虚拟化;最上层由主服务和可视化服务对四大引擎实现二次虚拟化，实现对外服务的统一接口;各种客户端通过主服务提供的http接口实现和服务端程序的交互。
学生通过自己动手安装全套遥感服务程序，了解轻量级遥感云服务工作模式，对云计算入门非常有帮助。
（二）平台服务二次开发
该平台的主要功能在于通过网络服务的方式提供基于遥感GIS的二次开发接口，在具体的应用中利用这些接口快速实现遥感服务应用，同时平台提供多种类型的客户端基础模型。
为学生设计多种遥感应用的案例，通过该云服务平台快速完成行业应用的解决方案。
1.林业应用。要求实现对林地区域的管理，以遥感影像作为底图，用矢量数据绘制出林木种类、林区所属等信息，并且在这个基础上实现林区属性数据的查询等功能。利用平台的开放遥感GIS服务接口能够较快速的实现遥感影像及矢量数据的叠加显示，并进行简单的矢量交互查询操作。
2.土地执法应用。通过对某一个区域的不同时间的影像对比，系统自动对变化区域进行提醒报警，方便执法人员主动到现场进行执法调查。该应用利用了调用平台的影像对比工具对指定的影像进行匹配比较，这就是应用了平台的计算服务接口。
3.数字校园应用。主要功能是展示校园的三维场景，在实验中学生自行用3dmax等工具设计学校的建筑物，并导入平台，设定模型的具置。利用平台提供的三维客户端展现在影像地图上的三维场景。该部分的实验主要通过云平台的应用，进一步了解云服务的应用模式，并且在实验开展过程中设计出更多的应用案例，此实验适合具有一定开发能力的学生。
（三）计算工具研发
平台本身除了提供丰富的遥感GIS计算工具之外，也对外开放工具开发接口。设计实验让学生在符合平台工具开发标准的基础上开发自己的处理工具，设计个性化、专业化的数据处理工具，这要求学生具有一定的专业知识，并具有较高的开发能力，对研究生的科研具有帮助。
五、结语
本文提出一种开放性的基于GIS的云计算实验教学方案，涵盖了集群硬件、网络分布计算、遥感GIS大数据存储等关键技术，是对云计算实验教学的一种探索与尝试。通过该实验方案能让学生直接感受到云计算的实际应用，同时激发学生对云计算的学习兴趣。
在近两年的教学过程中，学生基于该实验方案进行设计开发，师生普遍反映对学生云计算的入门和提高有很大的帮助。
参考文献：
[1]任伏虎，王晋年.遥感云服务平台技术研究与实验[J].遥感学报，2012，16（6）.
[2]刘展鑫.基于云计算的GIS架构模式研究[J].黑龙江科技信息，2012，（11）.
[3]范协裕，任应超，杨崇俊，等.基于集群技术的可伸缩云GIS服务平台研究[J].计算机应用研究，2012，29（10）.
[4]丁浩格.云计算环境下虚拟现实实验教学网站的设计与实现[D].漳州：闽南师范大学，2014.
[关键字]遥感技术环境监测应用发展
[中图分类号]P237[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-3-165-1
1遥感技术在环境监测中的应用
我国的遥感技术在环境监测当中的应用多种多样，但重点都应用在对大气污染、水污染以及城市温室效应的监控当中。
1.1大气污染遥感监测
大气污染遥感监测就是向所监测大气区域发射紫外线或者微波，这些辐射在照射到大气中的污染物以及大气不同成分时，会产生不同的辐射和吸收光谱，再通过传感器将这些光谱监测出来，经过对这些光谱的分析，就容易得出大气的状态、结构以及变化走势。通过这种手段可以具体地检测出大气中的臭氧、二氧化碳、二氧化硫、甲烷等微量气体以及大部分有害气体的分布情况。通过对这些情况的分析，可以得出大气当中存在的污染的范围、种类以及扩散方向，对于提出防治办法提供重要依据。
1.2水污染遥感监测
水污染的遥感检测原理和大气污染的遥感检测原理相类似，水体当中的清洁水和污染水对于辐射的反射光谱不同，对于清洁水而言，它的反射率相对较低，反应在光谱上则表现出较短的频段，这种频段在遥感影像上的表达就趋于冷色调；相反，污染水的反射率较高，在遥感影像上的表达就趋于暖色调。通过对遥感影像的分析就能得出具体水污染的分布范围，合理利用这些分析结果就可以制定出水污染的治理方案。
1.3温室效应遥感监测
随着人类工业化的日益发展，工业生产产生的温室效应问题逐步凸显出来。特别是在城市及周边地区，温室效应更加明显，我们称之为城市热岛效应。对于这种效应的遥感监测，最多采用的检测方法就是对温度的热岛监测。对于城市地表温度进行热红外遥感监测，得出遥感影像，温度越高的区域，在遥感影像上的表达就越趋于暖色或者亮色。根据遥感监测的分析结果就能直观地看出治理城市热岛效应的重点趋于在什么地方。
2遥感技术在环境监测中的发展历程
随着科学技术的不断发展，遥感技术的发展也日趋成熟。遥感技术最早出现的时候，是根据雷达来接收遥感光谱信号的，它的监测范围较小，敏感度较低，而且精度也不是很理想。很难用其来完成对于大片面积的高精度的环境质量监测。后来，科学家采用气球和飞机等航空手段来进行监测，这样监测的范围更大，但是由于距离太大，监测经常会受到干扰，所以现在只应用到了部分特殊监测工作当中。最后，通过航天技术，用卫星来进行监测，并且改良了遥感呈像技术，使得遥感环境检测技术又上了一个台阶。
随着HJ-1A/B环境卫星于2008年9月的成功发射，标志着中国的环境监测遥感技术进入了一个新的阶段，它对于提高中国的环保能力，推动地面空间的一体化进程起到了极大的作用。在2009年7月，国家环境保护部下属的卫星环境应用中心的正式成立，初步建立了基于环境卫星的环境应用系统，掌握了利用卫星的环境遥感监测的操作，从而掌握了通过卫星的监测来维持环境的可持续发展的基本能力。卫星遥感数据，已成为环保部的一项重要的空间对地面间环境综合监测系统的基础空间数据。此外，环境遥感技术一直是中国先进的环境监测和预警系统的一个重要组成部分。
遥感技术已经在环保部在对全国生态环境现状调查当中得到应用，并且在内陆水环境和赤潮监测、秸秆焚烧、区域空气污染监测、沙尘暴监测等项目上有巨大的成功，为获取环境监测和支持环境管理的信息提供了重要的技术支持。卫星遥感技术已被列入环境管理系统，其中包括环境监测、执法、环境应急、生态保护、核安全监测等。通过研究、实践和应用，环境遥感系统主要由HJ-1A/B卫星代替来自其他卫星的空间数据和航空数据提供数据源。同时，应用操作系统对水环境、环境空气和生态环境已经设置了环境卫星数据分配，结合了卫星遥感随和空中无人机遥感监测和应用系统，从而充分利用遥感技术对广泛的区域采取快速和动态监测功能。每天都有大量的监测报告通过卫星回馈到环保部，为环境管理提供了重要的技术支撑和信息服务。
3遥感技术在环境监测中的发展前景
随着科技的发展，对于监测设备的技术水平日趋成熟。我们已经不能再满足于现有的影像获取技术了。在对于影像的高精度和高解析度要求的前提下，高光谱温感技术所产生的高分辨率光谱影像已经是遥感技术在环境检测中发展的大趋势。日后的遥感检测技术要走高精度、全天候化、高穿透力的道路，与之相配套的技术会得到更大的发展和更广的应用。而对于环境监测的要求，也要从城市范围、省级范围、全国范围扩大到全球范围。通过对全球环境变化的监测来研究治理全球环境，扩大思路，将是日后环境监测发展的主题。另外由于人们对每一类监测数据越来越熟悉，越来越了解他的特点，可以将这些数据类型化，变为相应的数学模型，这样，就可以开发出一套算法来对所有的监测数据进行人工智能判断，所以对于监测数据的智能化机械分析的开发，也将被提入日程。现阶段的最终目标，就是将全球卫星定位系统、遥感检测技术、地理信息模型系统、专家系统进行整合，完成环境遥感监测的智能化、自动化、综合化。
4结束语
目前，全世界已经有二十多个环境监测卫星在服役，在不就得将来，这个数字会更多。我们对于环境信息的获取，已经越来越容易，信息的质量，也是越来越直观。我们获取这些信息的目的只有一个，就是保护好地球这个我们人类赖以生存的家园的环境，造福我们的子孙后代。至于以后环境质量的好坏，不仅是科学研究的责任，也是全世界人民的共同责任。
参考文献
[1]梅安新，彭望禄，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.