前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的衛星遙感技術應用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵字:遙感 土地調查 衛星影像 解譯樣本
1 引言
肇慶地區的第二次土地調查統一采用的是法國斯波特5 (SPOT5)分辨率為2.5m的衛星遙感影像,第二次全國土地調查就是采用最新衛星遙感影像圖作為調查基礎圖件,以土地權屬、土地利用現狀為主要調查內容,采用國家統一的土地分類標準,以信息技術和空間技術為主要應用手段,通過實地調查,全面查清土地利用的類型、面積、分布狀況和土地權屬等情況。
土地調查傳統作業方法,就是調繪者在對遙感影像進行判讀與調繪時,采用的是外業調繪為主的方法。雖然保證了調繪精度,但耗時費力,工作效率低。而利用地類解譯樣本、遙感影像特征分析等方法對地類進行判讀和解譯,正好可以彌補這方面不足,能有效輔助影像調繪者在室內進行目視解譯,從而使傳統的耗時費力的調繪模式,轉變成“室內判讀為主外業調繪為輔”的節時省力的調繪模式,真正實現調查的快速、高效,既保證了調查成果質量,同時又能充分滿足國土資源管理對調查成果的現勢性需求。
本文結合廣東省肇慶地區的生產實際,對衛星遙感影像在第二次土地調查工作中的應用予以分析和探討。
2.1 遙感技術的特點
土地更新調查作業中,傳統作業世模式是在接受土地更新調查任務后,調繪者對遙感影像進行判讀與調繪時,基本采用“外業實地調繪為主內業解譯判讀為輔”的方法。首先把已有資料與影像進行分析套合處理,再打印成外業調查底圖到野外調繪,實地核實土地利用現狀,然后回到室內再進一步進行填表、上圖等一系列整理工作。這種調查方法雖然調繪精度有保證,但資金和人員投入多,要耗費大量的人力和物力,并且工作效率不高,人為干擾因素大,生產周期長,難以滿足國土資源管理和社會經濟發展的應用需求。
遙感技術最大的特點是獲得資料的周期短、現實性強、客觀真實,既可以在較短時間內獲得新的現勢性強的地面影像數據,又可以獲取長期穩定的各種分辨率的影像資料,可以為編制和更新不同比例尺的土地利用基礎圖件提供現勢性強的基礎資料,而日益完善的遙感影像計算機解譯技術,也能更有效地協助土地調繪者在室內進行目視解譯, 幫助他們提高影像判讀準確率和解譯成果精度,從而減少外業調查工作,提高土地調查工作效率和增強調查成果的現勢性。
2.2 遙感影像在土地調查中的應用
利用遙感影像進行土地調查時,首先應廣泛收集調查區域歷次土地調查成果(包括歷年的更新調查成果)、權屬調查和基本農田成果等,然后利用遙感正射影像圖與最新的更新調查成果進行套合,經分析、修正后,將未發生變化的各種權屬界線和地類屬性等調查內容,依據最新影像直接轉繪到土地調查工作底圖上,同時提取和勾劃出變化信息,并在圖上作好標記,打印出處理和編輯好的圖件,作為土地調查外業工作底圖,到實地核實確認,并且要對圖上作了標記的變化處作為重點調查,逐一進行核實和改正。
利用遙感影像進行土地調查時,判讀和解譯是關鍵,而判讀又分為室內判讀、野外判讀。以野外判讀為主的傳統調查方法,由于勞動強度大、周期長、效率低等,在當今實際工作中正遭逐步淘汰。而室內判讀法由于其高效、實用和節時省力,正逐步到得廣泛應用,在室內根據地物的成像規律和判讀特征,確定各類影像所代表的地類屬性和地類的范圍大小及正確位置,這樣可以大大減少野外調查工作量,節約生產成本、提高工作效率和調查成果質量。
3、利用遙感影像進行土地調查的主要技術方法
利用遙感影像進行土地調查的總體技術思路是充分利用已有的土地調查和歷年更新調查資料,將最新的遙感圖像與之套合配準,通過室內分析、判讀解譯提取最新的土地利用變化信息,然后通過打印出外業調查工作底圖,在實地對提取的變化信息進行認真的復核檢查,最后將外業復核與調查的成果拿回室內,對照最新的遙感影像圖,通過對電腦進行人機交互式操作,將外業調查成果輸入計算機,成果數據經編輯處理、檢查無誤后,最終建立調查成果數據庫,在這一總體技術思路的指導下,利用遙感影像進行土地調查主要采用下述3種技術方法:
3.1、利用遙感解譯樣本進行調查的方法
(1)解譯樣本的采集
解譯樣片采集時,首先把測區的最新更新調查成果和遙感影像進行分析套合,對調查底圖上不同地類(如林地、耕地、道路、河流等)的圖斑分別截取地類初步樣片,然后在野外對這些樣片進行實地核實,核實時還應考慮同一個測區的環境、氣候、季節、植被類型等特性,應在不同地點多核實相同的地物類,使地類樣片能充分反應該地區的地類分布和影像特征。核實完成后,再返回室內根據核實成果,對地類初步樣片進行認真分析,進一步修改和完善,最后形成與實地地類完全相對應的地類樣片。
建立肇慶地區遙感影像解譯樣本對應關系如下表所示:
解譯樣片采集完成后,室內判繪的作業人員就能以解譯樣片為依據,認真分析解譯樣片和實地圖斑地類的對應關系,在室內對遙感影像逐一進行判讀和解譯。
(2)遙感影像的室內解譯
解譯樣片采集完成后,室內作業人員利用最新遙感影像,根據野外采集的解譯樣片和實踐經驗,按照地理坐標或者采用對比、類推的方法,利用解譯樣本與遙感影像的對應關系,對影像圖進行詳細解譯,在精確勾繪出圖斑邊界線的同時,還正確解譯出圖斑的地類屬性。
在影像室內解譯時,還可利用 DEM 數據生成高程分帶圖、坡度圖等輔助資料作為遙感解譯的參考,同時配合對解譯地區的高度、坡度、陰坡、陽坡等一系列因素進行分析、判斷,以增加地類解譯的準確性。
利用遙感影像解譯樣本進行行土地調查的方法,不但能為內業判繪、質量控制提供可靠的作業依據,還能彌補內業人員沒有判繪經驗、判讀錯誤率高的缺陷,保證了產品的良好質量,而且能縮短工期、節約成本、大大提高土地調查的工作效率。
3.2、遙感影像與調查資料相結合法
第二次全國土地調查,特別強調要充分利用已有的土地詳查和變更資料,利用遙感影像進行土地調查時,在加強內業處理的基礎上,可把重點放在提取影像變化信息上,在野外只對變化的圖斑進行重點核實,這樣可以大大提高土地調查的工作效率,充分發揮遙感技術的作用。具體做法是:將第一次土地詳查獲得的1∶1萬土地利用現狀圖和歷年土地變更圖件掃描矢量化,經過幾何校正后與同精度的遙感圖像套合、配準,保留地類屬性沒有變化的圖斑,只從遙感圖像上提取與原有土地利用現狀圖上變化的部分,經過外業實地核實后,根據外業核實成果,在內業做進一步的修改處理后,就可以獲取最新的土地利用現狀圖。
3.3、利用遙感影像特征分析方法判讀和解譯地類
(1)解譯前的準備
內業解譯前應廣泛收集調查區內的權屬調查、地類調查和基本農田資料以及歷年的土地變更調查資料,同時要收集大量有關自然地理狀況、交通、水利、農、林業、工礦、特殊用地等相關參考資料。對遙感影像圖要重點檢查標準分幅影像清晰度、云、霧覆蓋要<5%、內圖廓尺寸、坐標系是否正確、圖面整飾是否齊全規范等內容。檢查好后對遙感影像圖進行預處理和糾正,主要是對影像進行坐標換算(坐標加減帶號)、投影換帶等一系列的技術處理,以便于圖像地類特征提取和數據處理建庫。
(2)解譯的分類原則
在對遙感影像進行解譯過程中,應該遵循從已知到未知、先易后難、先山區后平原、先整體后局部、先宏觀后微觀的分類步驟,以利于提高解譯準確度和工作效率。
(3)解譯的方法
首先要確定調查區域中各種地類的遙感影像特征,在遙感影像上,不同的地物有不同的特征,這些影像特征是判讀識別各種地物的依據。影像特征分析就是從色調、形狀、陰影、紋理及影像結構等方面對擬被提取的地物進行影像的定性分析。通過對這些地物的影像的定性分析,總結、歸納出這些地物要素各自所具有的影像特征,根據這些影像特征,作業人員就可以在室內對影像進行判讀、解譯。以廣東省肇慶地區為例,各種地類的影像特征具體分析如下:
水田:平原地區水田一般具有明顯的幾何形狀、田塊較大、邊界清晰、 有渠道灌溉設施、多呈大面積分布、有道路與居民點相連。而溝谷中的水田呈不規則狀,大部分呈窄而長的條狀。水田顏色調隨土壤、濕度、農作物種類及生長季節不同而不同。一般濕度大的色調較暗、干燥的較淺;生長著農作物的較暗、成熟的較淺;農田灌溉時較暗、不灌溉時較淺。由于該測區的遙感影像是2007年12月份生產的,農作物已經收割,因此水田顏色較均勻,均為淺褐色。。
旱地:旱地幾何形狀不規則,位置多位于山區,旱地界線較為清楚,影像紋理結構比較粗糙,顏色大多為淺灰白色。
果園:果園排列緊密整齊,邊界形狀不規則,顏色為大多為綠色或淺綠色,果樹的紋理較清晰。
林地:林地受地形控制,邊界一般自然圓滑,呈不規則形狀,有絨狀紋理,色彩泛綠、樹冠顆粒明顯。
水域用地:主要包括河流、水庫和池塘,顏色由于光線反射角度及水體深度的不同,其色調也往往有所不同,其中河流但大多都呈淺藍色、幾何形狀為條帶狀,且常有不規則彎曲,而水庫大都為深藍色、幾何形狀為不規則、面積較大、一般與河流相連。池塘大都呈藍色、面積較小,位置大都位于村莊邊或山坡旁,形狀大都為四方形或弧形。
公路:公路通常為彎曲的條帶狀,顏色一般為:瀝青路呈灰黑色,水泥路呈灰白色,大都連接有城鎮和村莊。
城鎮:城市建筑物比較集中,高層建筑物有狹長的陰影,小區住宅為排列整齊的單體建筑,居民地幾何形狀特征明顯,一般呈四方形,邊界清晰,多呈黑白相間的顏色。
村莊:農村居民地建筑占地面積一般較小,形狀散亂,無規則,多呈灰黑相間的顏色,村莊邊界不夠明顯。
通過對上述地物的影像特征分析,作業人員在室內就可基本上判讀出耕地、林地、水系、道路、建筑物等基本地物的屬性,然后再把這些解譯出地類屬性的圖斑轉繪到影像圖上,并且編輯打印出外業調查底圖,再到野外進行巡查核實,重點只對影像中難以辯別的和新增變化的地物在外業進行認真核實、補查。這樣不但可以減輕野外勞動強度,而且還能大大提高生產效率。
4、解譯成果的核實
解譯成果的核實,就是將內業利用解譯樣本和遙感影像特征分析等方法,解譯出來的地類屬性成果,在外業進行認真核實,以確定解譯成果的正確性。
首先應充分利用和分析收集相關成果資料,把原有資料與最新遙感影像進行對比,與影像不一致的,應進行外業核實,在實地要以影像為依據,認真調查核對地類圖斑的地類代碼、范圍和屬性,并測量出道路、溝渠、河流等線狀地物的寬度,同時增補內業判繪遺漏和新增變化的地類。然后在室內,根據外業核查成果修正錯誤,增補新增地物、完善地類屬性,從而確保最終解譯成果的正確性。
5、結論
本文應用SPOT5遙感影像,利用建立解譯樣本和采用遙感影像特征分析等方法,對遙感影像先進行室內解譯,在內業解譯和判讀出絕大部份地類屬性后,再到實地核實確認,同時增補新增和變化的地物,這種調查方法不但能減輕野外勞動強度,縮短調查工期,而且還能大大提高工作效率。隨著遙感技術的發展,遙感技術、計算機技術的進一步互相滲透和融合,遙感技術在土地調查和國土資源管理中正在得到越來越廣泛的應用,由于傳統的土地利用調查方法已不再適應當今土地科學有效利用及社會經濟快速發展的需要,而遙感技術由于具有客觀、動態、便捷、和成本低等優點,因此在今后的國土資源管理和社會經濟建設中具有較高的推廣應用價值。
6、參考文獻
[1] 濮靜娟.遙感圖像目視解譯原理與方法.北京:中國科學技術出版社.1992
[2] 湯國安?遙感數字圖像處理[M].北京:科學出版社,2004.170-173
[3] 陳姝.遙感圖像分類方法及研究進展[J].河北農業科學.2009,13(1)
關鍵詞:遙感技術 應用
中圖分類號:TP79 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2014)02-0200-01
1 遙感的簡單介紹
“遙感”顧名思義就是:“遙遠的感知”,也就是:不直接接觸到有關目標而能收集到信息,而且還能進行分類和分析。遙感所收集的信息是由目標物反射或發射的電磁波。收集電磁波息信的裝置就叫傳感器。裝載傳感器的設備,如:人造衛星和飛機等稱為遙感平臺。現代遙感技術從空中利用遙感設備在地面進行物體性質檢測。它有許多功能:
1.1 觀測的面積大
根據陸地衛星軌道910km左右的高度與航攝飛機可達10km左右的高度來看由得高,觀測的面積就廣闊。每張陸地衛星圖像覆蓋的地面面積高達3000kmg2。而我國要覆蓋全部陸地面積只需要600多張左右衛星圖像就可以了。這就為人們展示了一種宏觀的景象,對于地球資源及環境要素的分析極其有利。
1.2 收集信息的速度快,周期短
在以前用一般方法進行一次實地測繪地圖,通常要十年或幾十年重復一次,而應用了航攝測量的方法以后,確只要幾年才能重復一次,在衛星圍繞地球運轉的同時,便能訊速收取所經地區的各種自然現象的最新資料。以陸地衛星4、5為例,每16天可以覆蓋地球一遍。因此,利用遙感技術以后,地圖的更新時間可以大大縮短,一些地區自然現象的動態變化也能很快地反映出來,并及時做出預報。
1.3 局限性少
在對于惡劣的自然條件,如高山、沙漠、冰川、沼澤等難以開展工作的區域,或由于國界的限制不可達到的地區,用航天遙感的方法,則很容易收取所需要的資料。
1.4 方法多,收集的信息量大
遙感技術能夠適應各種不同的任務和目的,先用不同的遙感儀器使用不同的波段來收取所需要的資料。現代的遙感技術能利用紅外線、紫外線、微波波段和可見光波波段來進行探,不但能探測到地面的性質也能探測到目標的一定深度。有些波段具有對干沙土、植被、云、霧、冰等的穿透性和識別性。
遙感技術可以根據不同的目的和任務,選 用不同的波段和不同的遙感儀器,取得所需的信息。現代的遙感技術不僅能利用可見光波段探測物體,而且能利用人眼看不見的紫外線、紅外線和微波波段進行探測,不僅能探測地表的性質,而且可以探測到目標物的一定深度。某些波段具有對云、霧、冰、植被、干沙土等的穿透性,可深化對被測目標的認識。例如:對水具有一定穿透性的有可見光的藍光波段,它可采用較長的微波雷達探測冰層,還可以穿透冰層到達下面的水體或地底面。微波波段具有長時間的工作能力。因此它獲取的信息量大,根據有關資料顯示“以四波段陸地衛星多光譜掃描圖像為例,像元點的分辨率為79m×57m,每一波段含有7600000個像元,一幅標準圖像包括四個波段,共有3200萬個像元點”。
1.5 作用廣
現在遙感技術的應用領域很廣泛。因為遙感主要是進行測繪方面的應用,而測繪數據又是應用于全行業的基礎使用,不僅用于軍事的偵察,還廣泛應用于地理、地質、氣象、水文、農林業、規劃和建設及環境保護并多領域,具有較高的經濟、生態和社會效益。
2 遙感技術系統和基本過程
遙感技術系統是實現遙感目的的方法、設備和技術的總稱,它是一個多維、多平臺多層次的立體化觀測系統。從總體上看,任何一個遙感任務的實施,均由遙感數據獲取、有用信息抽取及遙感應用三個基本球節組成。而每個環節的進行,都要有相應的基礎研究和技術手段的支持。
遙感過程是指遙感信息的或取、傳輸、處理分析判讀應用的全過程,它是通過以衛星、飛機和汽車為觀測平臺,在距離目標物幾米至幾千真米的距離以外,采用光學、電子光學等探測設備,接收的反射,散射,電磁輻射目標對象在圖像膠片或數字磁帶記錄的形式發射能量,然后將信息發送到地面站,接收站將這些遙感數據進一步加工成遙感資料產品,以提取有用的信息,如(圖1):
遙感技術系統是一個通用的系統實施方法、設備和技術。現已成為從地面到高空的多維觀測系統。大量的研究,包括遙感數據采集,基礎研究,運輸,處理,分析和應用遙感物理研究等。遙感技術系統包括:
2.1 遙感平臺
(1)地面平臺:三角架、遙感塔、遙感車和遙感船等與地面接觸的平臺。(2)航空平臺:包括飛機和汽球。(3)航天平臺:包括衛星、火箭、航天飛機、宇宙飛船等。
2.2 遙感儀器
傳感器是接受、記錄目標物電磁波譜特征的儀器,是遙感技術系統的核心。(如掃描儀、雷達、攝影機、攝像機等)
2.3 信息的傳輸與記錄
遙感器接收到地物目標的電磁波信息被記錄在膠片或數磁帶上。
2.4 信息處理
遙感衛星地面站,接收、處理、存檔、分發各類地球資源遙感衛星數據并進行相關的研究,為遙感應用提供數據服務。
2.5 分析應用
包括對遙感數據根據某種目的進行分析,處理,測繪,制圖的一系列的設備,技術和方法的遙感數據的應用程序。遙感技術系統是一個非常復雜的系統。對于一個特定的遙感目的。能以發揮技術優勢和整體系統的各個子系統選擇最佳經濟效益的最佳結合。遙感數據收集是在由遙感平臺和傳感器構成的數據采集系統中或得技術支持下實現的,由于各種平臺和遙感器都有自已的適用范圍和局限性,因此往往根據具體任務的性質和要求的不同而采用的組合方式,以取得較好的應用效果。片面地強調某種平臺或遙感器的重要性,甚至把它們對立起來,是不適宜的。
參考文獻
[1]劉丹丹.《遙感技術與應用》[M].哈爾濱地圖出版社,2009.
關鍵詞:水工環地質;應用;遙感信息;調查
中圖分類號: P283 文獻標識碼: A 文章編號:
概述
遙感技術首先應用在資源宏觀普查、動態監測上,而后才擴展到生態環境調查、環境污染監測等方面。經過多年的試驗、推廣和應用,遙感已成為各種自然資源調查、環境動態監測與工程應用不可缺少的地理空間信息獲取、更新和分析的手段和數據庫。隨著空間技術的進步,遙感技術已從過去單一的遙感技術發展到包括遙感、地理信息系統和全球定位技術在內的空間信息技術的應用,其領域已深入到了國民經濟、社會發展、國際安全以及人民生活的各個方面,稱為水工環地質調查與災害監測評估的重要技術支撐。
二、水工環領域遙感應用技術的發展現狀
經過近30年的應用研究,遙感技術依靠傳感器技術、圖像處理技術及計算機技術的提高,在水工環領域的應用取得了長足的發展。遙感水文地質開始逐步形成一門獨立的學科。傳統的遙感水文地質著重于水文地質測繪系統中定性特征的解釋和特殊標志的識別,近期的研究則擴展到應用熱紅外和多光譜影像進行地下水流系統內的地下水分析和管理,目前研究的重點集中到了空間補給模式、污染評價中植被、區域測圖單元參數的確定和空間地下水模型中地表水文地質特征的監測。縱觀國內外遙感技術在水工環領域的一些應用成果,可把近年來遙感技術的應用發展現狀概括為以下幾個方面:
4.1從目視解譯發展到計算機輔助解譯
如線性影像計算機自動判釋專家系統及土地利用(分類)計算機判讀模型以及機助信息提取與制圖系統等。由于影像的多解性及識別系統的不完善性,雖還需要投入一定的人力工作,但已大幅提高解譯工作效率。
4.2從幾何形態解譯到充分利用光譜信息
過去的多光譜遙感數據波段劃分過少,只有幾個波段,使地面波譜測試數據與圖像光譜數據難以精確比較。因此,圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征,主要根據影像的色彩、色調、紋理、陰影等所形成的幾何形態特征。隨著機載成像光譜儀(高光譜)技術的商業運作及2000年前后的高光譜成像衛星的發射,使得用光譜信息對地物的分析更精細、更準確。
4.3出現地面溫度反演技術
地面溫度反演是指從熱紅外圖像數據的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數據進行組分溫度反演法等。
4.4從定性分析評價到依靠計算機數字模型模擬的定量分析評價
如遙感技術在地下水流系統應用中,根據遙感數據建立的地形、流域面積、水系密度等數據集結合氣象數據建立空間補給模型。數字模型成為遙感技術實現定量評價的重要途徑,而DEM/DTM是涉及地形數據計算方面不可缺少的工具。
4.5使用單一遙感信息源到多元信息擬合
目前的遙感應用技術,已不再是單一使用各種遙感數據,而是根據需要結合利用了其他信息源,如地質、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學特征及人類活動等資料。這樣,圖像數據的預處理尤其重要,如幾何較正、多波段數字合成、鑲嵌、數據變換等,而地理信息系統(GIS)在多元信息數據管理中起著重要作用。
4.6從單一手段應用到多手段應用
近年來,遙感技術(RS)與地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)的綜合應用,即“3S”技術,成為遙感技術應用的主流。GIS是數據庫管理、數據圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。GPS 衛星定位的基本原理是將無線電信號發射臺從地面點搬到衛星上,組成一個衛星導航定位系統,應用無線電測距交會的原理,便可由 3 個以上地面已知點(控制站)交會出衛星的位置,反之利用 3 顆以上衛星的已知空間位置又可交會出地面未知點(用戶接收機)的位置。用戶使用 GPS 接收機在某一時刻同時接收3 顆以上的 GPS 衛星信號,測量出測站點(接收機天線中心)到 3顆以上 GPS 衛星的距離,并解算出該時刻GPS 衛星的窄間坐標,據此利用交會法解算出測站點的位置。實時動態測量的基本工作方法是,在基準站上安置l 臺 GPS 接收機,對所有可見GPS 衛星進行連續的觀測,并將其觀測數據通過無線電傳輸設備實時地發送給用戶觀測站(流動站)。在流動站上,GPS 接收機在接收 GPS 衛星信號的同時,通過無線電接收設備,接收基準站傳輸的觀測數據和轉換參數,然后根據 GPS 相對定位的原理,即時解算出相塒基準站的基線向量,解算出基準站的 WGS-84 坐標;再通過預設的 WGS-84坐標系與地方坐標系的轉換參數,實時地計算并顯示出用戶需要的三維坐標及精度;GPS可以對地面控制點精確定位,提高遙感數據空間精度。另外,在具體手段配合上,也出現了遙感技術與物探技術、鉆探技術等相結合的新方法。
4.7數字攝影測量技術的發展
數字攝影技術的成熟,推進了制圖工作的現代化,改善了基礎圖件的質量和成圖效率,并影響著遙感技術的調查方法。該技術的產品可直接作為GIS的數據源,便于遙感與GIS一體化研究與開發。如我國自己開發的全數字攝影測量軟件VIRTUOZO,具有數字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。
4.8遙感技術應用成果向著便于保存、復制、攜帶及傳輸方向發展
這意味著遙感技術應用成果的數字化。由于是數字成果,可載于多種介質上,如CD-ROM、磁帶及計算機硬盤上,使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數字國土”工程的實施,遙感應用成果數字化顯得尤其必要。
三、主要遙感信息源及其發展
根據傳感器類型不同,遙感圖像可分為可見光攝影、紅外攝影和掃描、多光譜掃描、微波雷達和成像光譜圖像等。近10年來,傳感器技術迅猛發展,主要表現在:①圖像分辨率提高,衛星圖像分辨率已達到米級。②具備立體觀察功能。③應用波段數增加,機載高光譜成像儀已投入使用。如美國的AVIRIS(航空可見光/紅外成像光譜儀),波譜范圍0.4~2.5/l,波段數224個。CASI(袖珍航空光譜成像儀),波譜范圍0.4~0.95/u,波段數72個。高光譜成像光譜儀簡稱成像光譜儀,也稱超光譜成像儀,按其波段數目可分為高光譜成像光譜儀(波段數
四、結語
在水工環地質中對3S技術的采用,已經得到了很好驗證,可以一步到位外業的測量,節省了很多不必要的中間環節,對外業工作量進行最大限度地減少,從而縮短整個測量工期,提高工作效率。同時,簡化外業工序和迅速完成也可以使所有的后續專業工序更快的完成。
參考文獻:
Abstract: UAV remote sensing technology has been widely applied to long-distance pipeline because of the difficult management problems of long-distance oil and gas pipeline, such as the long distance, wide distribution, advantageous location of transmission line pipeline, pipeline security protection, and so on. So it needs the help of UAV remote sensing technology. Aiming at the application of UAV remote sensing technology in the long-distance pipeline, combined with the principle of UAV remote sensing technology, this paper discusses how to strengthen the role of UAV in pipeline management.
關鍵詞: 無人機遙感;長輸管道;應用;管道管理
Key words: UAV remote sensing;long-distance pipeline;application;pipeline management
中圖分類號:P237 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)32-0197-02
作者簡介:常文見(1975-),男,河南開封人,北京分公司經理,研究方向為注冊工程、測量工程。
1 無人機遙感在長輸管道中的應用現狀
無人機遙感的發展直接推動了長輸管道的應用,在最近十年特別明顯。高清晰度衛星的發展是無人機遙感對長輸管道管理發展的契機。早在上世紀末,1999年美國發射的Ikonos衛星開啟了無人機遙感技術對長輸管道管理的先河。緊接著2000年以色列成功發射了EROS-1A衛星以及2001年發射的Quick Bird(0.61m)衛星,高分辨率數據應用技術逐漸成熟,應用的范圍也變得越來越廣。特別是2002年SPOT-5(2.5m)衛星的升空,航空遙感獲得的高分辨率影像數據得以滿足工程管道監測的需求。同時也因此增加了衛星數據的應用范圍,在深度與廣度上都得到了擴展,衛星數據的應用范圍依次也得到了延伸,逐漸廣泛地涉足到工程建設管理領域。我國衛星遙感數字處理的進程較早,適普公司開發的Imagexuite RS是攝影、測量、數字圖像處理以及計算機技術的完整集成,它將遙感影像的處理推向“多功能化、和極簡化”的發展方向,這有利于將遙感圖像的特點應用到油氣工程管線的管理中。而它也成為了保證我國能源動脈安全的重任,而長輸管道主要埋設在地段險要,交通不便的地方,這影響了油氣管管理員的徒步巡線工作。而缺乏常規人巡線的工作勢必會給管道定期巡檢帶來諸多困難,特別目前打孔盜油現象較為頻繁,這些都為管道安全保衛帶來了隱患。無人機遙感技術正好與長輸管道監測要求相契合,對管道管線空間信息的獲取是最主要的功能,這項技術也很快被我國掌握而迅速運用到長輸管道管線的管理中。包括“山區管道巡檢、近海油氣管道監視、災后次生災害評價,無人機遙感技術首次應用于管道巡線,補充了傳統人工巡線方式,能夠幫助迅速定位管道的位置,以更好地應對管道的保衛工作。
2 無人機遙感技術原理
無人遙感技術是一項綜合性強,并融合了多學科的綜合性現代化衛星信息技術。它融合了無人駕駛飛行器、遙感傳感器、遙測遙控、通訊、GPS差分定位和遙感等多種先進技術,真正實現了“自動化、智能化、專題化”。無人遙感技術通過獲取遙感的數據,分析處理轉換成管道管線的空間信息,其特點是成本低、功耗低、可以重復利用、風險小。諸多優勢下無人機遙感很好地完成了空中監測、地面覆蓋和數據處理的幾大任務。無人機遙感空中部分由遙感傳感器、遙感空中控制、無人機平臺組成,地面部分由航跡規劃、無人機地面控制以及數據接收幾部分組成。
其主要作用是通過衛星的控制器控制空中拍攝的狀態,在控制半徑內通過更改部分控制參數來設計地面規劃的控制軌跡,無人機航空控制模塊確保了對預定航線遙感影像的采集工作,以及對無人機數據采集、實時接收和遙感影像的后期處理,它關系到了數據采集的實時性和準確性,是無人機遙感技術在長輸管道中應用技術的一個關鍵環節。無人機遙感技術的拍攝相當復雜,拍攝需要進行幾何校正,傾角大而無規律,通過若干次的變形再由無人機遙感影像的幾何校正原理采取多種方式的集合校正,讓數據結果更精確。而多項式校正法的重點并不是空間集合關系,而是對圖像變化的模擬,通過對圖像變形的“平移、縮放、旋轉、仿射、偏扭、彎曲”達到更好的綜合變形效果。多次校正后,根據前后影像的的坐標關系的對比,找出一個適當的多項式(包括一次、二次、三次多項式幾何校正)來獲得精確度較高的結果,這是長輸管道管理這個對精確度要求較高行業的客觀要求。結果三次多項式的校正,其變換的幾何校正法的變換方程為:
x=a1X3+a2Y3+a3X2Y+a4XY2+a5X2+a6Y2+a7XY+a8X+a9Y+a10y=b1X3+b2Y3+b3X2Y+b4XY2+b5X2+b6Y2+b7XY+b8X+b9Y+b10
多項式的系數并不是任選的,而是通過分析遙感獲得的原始圖像數據變化和像素亮度值而求出,通過變化的多項式系數可以對變換后的像素亮度值進行7個空間的灰度轉換。整數的內插得出新的像元值灰度的插值,常用的插值方法很多,包括“最鄰近插值、雙線性插值、雙三次插值”等。應用于長輸管道的無人機遙感技術主要采用的是雙線性插值。具有沒有連續灰度的特點,同時運算量又極大地少于雙三次插值,最大程度地保證了數據的準確性。
3 以蘭成渝輸油管道為例無人機遙感技術的應用
蘭成渝輸油管道作為我國最長的長輸管道,管道沿線地貌復雜多變,大部分地段地質復雜、交通條件惡劣、不利于常規巡線工作的進行,在此,無人機遙感技術就得到了充分的應用,而其主要作用有以下兩點:①傳統巡線方式的補充巡線作為管道管理的重要內容,巡線工周期性的進行現場巡線就是對管道安全輸送的保證,因為管道的路線長、分布范圍較廣,每個輸油站的管道的管理都需要花費不少人力和物力,對于人力無法巡查的地界,采用無人機進行管道的巡線,代替人工巡線,避免巡線的遺漏。與傳統人工巡線比較,無人機巡線可以代替幾十個人工巡視,縮減人力物力的同時,節省了時間,提高了在惡劣自然氣候時的巡線效率,同時受到自然氣候和地形的影響較小,代替人員巡線獲取管道的地理位置信息。人工巡線的另一大麻煩就是徒步巡線在高海拔、險要地區危險性大,而無人機遙感技術能很好地彌補這一缺點。②無人機遙感技術還能防止管道因為被打孔盜油導致原油泄漏,進而造成的環境污染和管材破壞。這對于打擊盜油行為起到了一定威懾作用,超強的反偵察能力,能夠加強對盜油現象的監控,由于在巡線不方便的區域往往是打孔盜油的高發地區,巡線人員很難發現盜油人員。而且通過無人機的視頻拍攝技術,能夠清楚地監測到現場的實際情況,對可疑人員起到監視作用,幫助公安機關找到盜油人員。此外還能夠做定點盤旋跟蹤,通過無人機在管道打孔油高發地段巡檢,可以及時有效警示不法盜油人員,有效保障管道運營安全。
4 無人機遙感在長輸管道選線中的作用
從總體上看,無人機遙感在長輸管道選擇上為“優選管道線路走向方案、工程設計、工程量計算、工程投資估算和工程設防”提供了理論依據和數據支持,總體作用表現在以下三點:①無人機遙感可以直接獲得關于管道管線的宏觀性基礎數據,比如油氣長輸管道的埋設,以及通過各種手段收集、分析和處理有關“地”的資料。“地形、地貌、地質構造、地層、巖性、工程地質、水文地質、腐蝕場、溫度場”等資料都可以從遙感圖像中獲得。而遙感圖像具有“概括性、宏觀性”等效應,設計人員根據遙感圖像的輔助判斷管線工程的可靠性和安全性,測試工程量和投資量,宏觀地輔助管道的選線和最優化的管道布置路線。目前,我國長輸管道的圖像解析工作已經比較寬泛,只進行了“地貌、地質、植被和人文景觀的解譯”。即便如此,因為遙感技術的推廣對于線路方案在工程階段上的采用還是獲得了一定的成功。②可提供動態性、現勢性很強的信息資料。衛星可以為地面提供動態性和實時性很強的信息資料,對同一個地區的持續測量有利于精確對同一地區的研究。比如針對河床穩定性的研究,就會轉移監測同一地域,比如對“推斷洪水頻率、滑坡和沖溝”的監測,并通過對數據的分析對其發展趨勢做預測性評估。專一性的監測為信息的獲取和分析提供了便利,提高了信息獲取的實時性,這與目前的地形圖分析是不同的,地形圖更新緩慢而與現實不符造成巨大的數據誤差,而當前的地區區域建設更新非常快,只有無人機遙感獲得的地理空間信息才能滿足對地區精確定位的需求。③為管道選線提供更多的信息。無人機遙感技術可以為管道選線提供更為豐富的信息,并且“多波段、多時域、多攝站”的圖像信息是其他手段無法給予的。通過多重豐富的信息借助計算機儀器不斷擴大對區域地理信息空間的監測領域,而這些精確度高、解析質量高的圖像同時應用于對腐蝕性土壤的研究,利用遙感衛星技術可以保證和監測地下管道的安全。可以預見,隨著無人機遙感技術研究的逐漸深入,越來越多有用的信息將會得到挖掘,技術人員也可以更多地把遙感圖像翻譯成現成的信息。
5 結論與展望
遙感技術的應用研究和實踐早在上世紀末已經取得了很大的成就。對于長距離管道運輸線的建設是一項巨大而又持久的建設,特別是最近十年高分辨率衛星的迅速發展直接推動了長距離輸油輸氣管道工程的建設。無人機遙感因為其作業效率高、靈活性強、使用方便、能夠完成高難度動作而在長運輸管道上廣泛運用。因為可以為管道提供無人遙感巡線中的可靠地段沿線的數據,能夠彌補因為無法人工巡線帶來的真空地帶,而造成的數據遺失。在管道保衛中起到了不可替代的作用。再者,通過分析傳來的無人機的視頻圖像,根據現場的狀況做出及時的追蹤和調整。在危險情況下做出應急處理,第一時間控制危險源。所以加強對無人機遙感在長運輸管道的應用對于無人機遙感技術在災害識別和次生災害評估發揮著先進的作用,當無人機遙感技術得到改進發展以后,無人機管理系統將為長運輸管道的管理質量的提升發揮出越來越重要的作用。
參考文獻:
[1]孫澤民,王建宏.長輸管道管理現狀分析及其對策[J].儲運安全,2007:37-38.
[2]回金偉,葛宏立,杜華強,等.無人機遙感發展與應用概括[J].遙感信息,2009(1):88-92.
[3]張祖勛.航空數碼相機及其有關問[J].測繪土程,2004,(4).
[4]金偉,葛宏立,杜華強,等.無人機遙感發展應用概況[J].遙感信息,2009(1):AA-92.
[5]宙添杰,宮阿都,李長春,等.無人機遙感系統在低溫雨雪冰凍滅害監測中的應用[J].安徽農業科學,2011(1):17-24.
關鍵詞:高精度衛星地質遙感技術 技術分析 應用例析
中圖分類號:P618 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)03(c)-0-01
高精度遙感技術可以簡單的理解為收集地面特定目標的電磁輻射信息,判斷地球環境和資源的技術。遙感技術的發展經歷從實驗室單一概念到實用的技術系統,從少技術到多科技領域的有機結合,從單學科的運用到多學科的綜合,從靜態資源調查到動態環境的監測,從區域性的微觀分析到全球性的宏觀研究,從發達國家手中的核心秘密到全球性的普遍掌握的過程。20世紀90年代以來,遙感技術己被廣泛地應用于地質礦產、冶金、石油、測繪、地理等領域。它具有時效性好、監測范圍廣、信息量豐富、宏觀性強、獲取手段豐富等特點。因此,利用高精度遙感技術開展地質工作已經成為時下非常重要的高科技手段。
1 基于高空間分辨光學的地質衛星遙感關鍵技術分析
1.1 遙感圖像數據獲取
在遙感圖像數據獲取的過程中,一般會進行兩個方面的選擇。一是在空間分辨率方面的選擇。遙感圖像的選擇不在是一味追求高精度的過程,它包含對成像的范圍效應和經濟適用性的判斷。不同的地質現象需要不同的觀測距離和尺度,才能合理、完整的運用遙感技術進行成像過程。現階段,大多數地質工作者已經意識到定點的觀測數據已經不能滿足地質工作的需要,必須將其應用轉換到不同范圍和多尺度空間,即要求研究不同的對象需要選擇不同尺度的遙感數據。二是在波段組合方面的選擇。地面點的輻射值組成的遙感圖像具有隨機性和不確定性,主要因為遙感圖像會受到各種變化因素的影響,同一地面點會因為成像時間不同、氣候狀況、植物變化等造成不同的成像結果,可能存在同一地面點不同色譜,同一色譜不同地面點的的現象。所以在實際應用中,考慮人眼的特殊性,主要采取RGB彩色合成圖像作為解譯的標準圖像。對于具體地面點的成像而言,選取的波段要滿足各波段之間輻射值方差最大、相關性最小、均值大小合理的條件,而且其應盡可能含有豐富的地面點特征。
1.2 圖像校正與增強處理
在利用遙感技術成像的過程中,由于傳感器和大氣條件等因素變化的影響,最終獲取的遙感圖像會有小幅度的幾何變形情況,影響了圖像的成像質量,必須加以處理。換而言之,即使用幾何糾正的方法對已獲取的遙感圖像進行處理。幾何糾正包括消除傾斜誤差和投影誤差兩方面。遙感圖像幾何糾正的目的是把幾何失真的遙感圖像恢復成沒有失真的地面點實際圖。為了使遙感獲取的數據更好地應用于研究工作中,遙感數據必須經過幾何糾正的過程,確定合適的比例尺,使遙感數據和已獲取的非遙感數據相匹配,便于地質工作中的比較、分析、研究等過程。除了運用幾何糾正的方法處理遙感圖像之外,通常在實際中還會采用遙感圖像增強處理的手段。遙感圖像增強處理指通過數學方法和顯示技術等手段,增強已獲取遙感圖像中的信息,使其易于辨別,使信息的分析更加便捷。遙感圖像增強處理的核心是通過各種手段提高遙感圖像的視覺性、解譯性和信息轉化性。遙感圖像增強處理方法有:灰度增強、邊緣增強、彩色增強等方法。遙感圖像增強處理的方法根據處理空間的不同分為基于圖像空間的空域方法和基于圖像變換的頻域方法兩大類。
1.3 圖像融合技術
遙感圖像數據融合是從80年代形成和發展的一種自動化信息綜合處理技術,是把來源不同的遙感數據在同一坐標系中,采用一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過程,是解決多源遙感數據富集表示的有效途徑之一。遙感圖像融合方法主要有四種:即信號級融合法、像元級的融合法、特征級的融合法和決策級的融合法。信號級融合指將不同傳感器的信號進行混合,產生高質量的融合信息。像素級融合指在各傳感器對原始信息未作處理前的一種低水平的數據融合,其具有最高精度但同時具有信息量大、耗費性強的缺點。特征級融合指在各傳感器對原始信息進行特征處理的一種中等水平的數據融合,它實現了信息壓縮,但同時具有地域原始信息精度的缺點。決策級融合是在像素級和特征級融合的基礎上對圖像信息進行識別、分類、檢測,再對圖像進行融合處理的一種最高水平的數據融合。實際情況下,最常使用的融合方法是像素級融合。
2 衛星地質遙感于崩塌災害中的應用例析
2.1 崩塌信息的特征
崩塌類地質災害一般發生在陡峻山坡上,在ETM圖像和SPOT圖像上只能識別大規模的崩塌堆積體卻不易分辨人工開挖的山體特征。
但在IKNOS的彩色衛星成像上卻會清晰顯示崩塌的特征。崩塌信息特征解譯的主要標志有:一是位于陡峻的山坡上,在傾斜角大于55度的陡坡地段可出現巨大石塊特征的遙感成像;二是崩塌輪廓線明顯,崩塌堆積體上植被欠發育;三是崩塌體會形成節理的裂縫影像。
2.2 崩塌活動解釋
崩塌的活動情況在遙感圖像上易于辨認。具體活動解釋如下:仍在發展的崩塌在巖塊脫離山體的凹陷部分成色淺,沒有植被生長,上部陡峻,有時呈突出的參差狀,有時因崩塌壁巖石本身色調較深呈深色調;趨向穩定的崩塌,其成像呈深色調或在淺色調中夾雜斑點,生長少量植物,上部陡峻,崩塌體主要由粗顆粒碎石構成;穩定的崩塌,其崩塌成像的色調深,植被生長茂密,上部陡坡較緩,崩塌體主要由細顆粒土構成,植被生長茂密,一定條件下可以開辟為耕地。
3 結語
高精度衛星地質遙感技術應用于地質災害監測、預警、評估、分析等方面已獲得了巨大成功。
現階段的工作仍然停留在對災害的區域性評價等方面,利用高精度衛星遙感技術進行地質災害的詳盡解釋與評估等研究方法還是相對欠缺,大部分地質災害分析過度依靠航空攝像圖片等。但是由于信息技術、空間技術、和計算機技術的高速發展,遙感技術在光譜分辨率、時間分辨率、空間分辨率等方面取得了巨大成就,因此利用高精度衛星地質遙感技術進行地質災害監測、預警、評估是遙感技術體系在地質災害應用中的必然發展趨勢。
參考文獻
[1] 李才興.災害遙感發展現狀分析[J].國際太空,2002(3).
現代測繪新技術的出現發展,不論是在學科理論上、還是技術體系中以及應用范圍上都取得了較重大的發展。目前,測繪產業主要是以“3S”技術為主要的特征,現代測繪技術在人們的生活中已經成為一種重要的工具,為人類研究地球及自然環境,解釋一些自然現象,解決人類社會可持續發展等許多的重大問題。
遙感,從廣義上的概念是泛指一切遠距離無接觸的探測,狹義的定義,遙感是應用探測儀器,不與探測目標相接觸,從遠處把目標的電磁波特性記錄下來,通過分析,揭示出物體的特征性質以及其變化的綜合性探測技術。遙感影像數據是值地表得光譜特征通過大氣層的傳播,被航空或航天的傳感器接收,記錄表達為光譜數據,或者在感光介質上直接反映成為像片數據。不同種類的地表覆蓋,表現為不同的地物特征,最終反映成為不同色度值、亮度值的遙感資料,為計算機的自動分類和作業者準確的目視判讀創造了條件,從而達到提高調查工作的效率和效益的目的。制作衛星遙感數字正射影像圖(DOM),其原理是依據其自身的特點,應用專業的遙感軟件對原始的遙感影像進行輻射校正和幾何校正,達到消除位移誤差和各種畸變,最終得到的衛星遙感數字正射影像地圖包含地理信息和各種所需專題。
遙感技術主要包括衛星遙感和航空遙感兩個方面,作為地形圖測繪的重要手段航空遙感在實際已經得到了廣泛的應用,而衛星遙感影像在測圖工作中同樣取得了較好的效果。
1 與傳統測繪工作相比較遙感技術所具有的優勢
目前,人造地球衛星時間周期短,提供的遙感影像資料經過加工處理可以制作成高速度、高質量的測繪地形圖。①大面積的同步觀測。大面積同步觀測所取得的數據是進行環境、資源調查時最寶貴的資料。然而通過傳統的測繪手段難度較大,工作量巨大。遙感觀測則可以不受地形條件等限制,提供獲取信息的最佳方。②時效性。遙感探測可以做到對同一地區在短時間內進行重復探測,發現地球所發生的動態變化,而傳統的測繪工作則必須在大量的人力、物力前提條件下開展地面調查,用幾年、或者幾十年的時間僅能獲得地球大部分地區動態變化的數據。③經濟性。相比較傳統的測繪技術,遙感技術更大的程度上節省了人力、財力、物力和時間,帶來了較高的經濟效益和社會效益。
衛星遙感信息具有覆蓋范圍大的特點,對宏觀的定性分析具有重要作用與價值。從20世紀的70年代中期開始,我國已經開始利用陸地衛星像片進行區域地質調查以及土地資源調查的工作。伴隨著計算機技術的快速發展的同時,遙感技術也在隨之進步,在地籍測繪工作中,日趨成熟的動態監測已經得到了廣泛的應用,比如遙感技術(RS)與地理信息系統(GIS)、GPS定位技術相結合(3S技術),為開展土地測繪工作提供了許多的便利。動態監測是在地籍測繪中應用遙感技術最直接最便捷的表現就。動態監測是指應用遙感技術,及時監測土地的調查、動態以及變更。
2 在測繪領域的應用
2.1 測繪地形圖 在測繪生產過程中,應用立體攝影測量方法較為普遍,其通過遙感技術來獲取地面的三維信息。雷達衛星的全天候,全天時,不受夜暗和云霧等惡劣天氣影響的特性,隨著雷達遙感快速發展的同時,因此,合成孔徑雷達(SAR)在立體攝影測量中的應用也逐漸開始廣泛。然而,由于斑點和噪聲的原因,因此,合成孔徑雷達的使用受到了一定程度的影響。但是,伴隨著雷達技術快速發展的同時,為獲取地面三維信息干涉合成孔徑雷達技術(INSAR)提供了全新的方法,就是利用干涉雷達技術的提取來制作地形數字高程模型(DEM)。此方法大大改進了獲取數字高程模型(DEM)的傳統模式。
2.2 衛星遙感數字正射影像圖(DOM) 遙感影像是通過遙感技術所獲取得地球表面客體或事物(地物)的影像資料。在應用了專業的地理信息遙感軟件后,通過對原始感遙影像經過輻射校正、幾何校正后,消除各種畸變和位移誤差,然后進行地理配準和圖像融合、增強等手段處理,之后生成具有地理信息和各種專題的衛星遙感數字正射影像地圖。DOM具有一定幾何精度的影像。在城市及區域規劃、土地利用/土地覆蓋制圖、地質和土壤制圖、測繪(地形圖的修補測及專題地圖的制作)的應用廣泛,以及在農、林、牧、漁業、資源專題、濕地制圖、野生動植生態學、環境評價、考古學和地形分析及城市虛擬景觀的制作及評價等方面應用也越來越普及。
2.3 制作專題圖 識別空間不同規模制圖對象,對于遙感圖像空間分辨率方面都有相應的要求。遙感圖像的空間分辨率與地圖的比例尺存在著極密切的關系。在遙感制圖中,由于不同平臺的傳感器所獲取的圖像信息可以滿足成圖精度的比例尺范圍都是不盡相同的。因此,修測更新遙感專題制圖和普通地圖時,應該結合研究、用途、精度和成圖比例尺、宗旨等要求,對不同平臺的圖像信息源,不可通用必須要進行分析篩選適合的,以便達到經濟實用的效果。遙感圖像的時間分辨率差異很大,用顯示制圖對象動態變化使用遙感制圖的方式的同時,不僅需要清楚研究對象自己本身的變化周期,而且更要了解到有沒有與其相對應的遙感信息源。
3 結語
隨著獲取遙感信息和處理技術信息時代到來的高速發展,人們對遙感技術的了解也逐漸深入,遙感技術可以貫穿于地質災害調查、監測、預警、評估的全過程。隨著遙感技術理論的逐步完善以及遙感圖像時間分辨率、空間分辨率與波譜分辨率的不斷提高,為地質測繪工作提供更先進的技術支持和更加全面的數據庫資料。
參考文獻:
[1]陳俊勇.我國工程測量技術的新進展[J].測繪工程,2004.
關鍵詞:遙感技術 環境科學 應用 3S一體化 發展趨勢
遙感是從遠離地面的不同工作平臺上,如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船和航天飛機等,通過傳感器對地球表面的電磁波輻射信息進行探測,然后經信息的傳輸、處理和判讀分析,對地球的資源與環境進行探測與監測的綜合性技術。遙感技術從遠距離采用高空鳥瞰的形式進行探測,包括多點位、多譜段、多時段和多高度的遙感影像以及多次增強的遙感信息,能提供綜合系統性、瞬時或同步性的連續區域性同步信息,在環境科學領域的應用具有很大優越性。
20世紀90年代以來,環境遙感技術應用越來越廣。從陸地的土地覆被變化,城市擴展動態監測評價,土壤侵蝕與地面水污染負荷產生量估算,生物棲息地評價和保護,工程選址以及防護林保護規劃和建設。到水域的海洋和海岸帶生態環境變遷分析,海面懸浮泥沙、葉綠素含量、黃色物質、海上溢油、赤潮以及熱污染等的發現和監測,珊瑚和紅樹林的現狀調查與變化監測,堤壩的規劃與水沙平衡分析,水下地形地遙調查以及水域初級生產率的估算。再到大氣環境遙感中的城市熱島效應分析,大氣污染范圍識別與定量評價,大氣氣溶膠污染特征參數化,全球水、氣和化學元素等的循環研究,全球環境變化以及重大自然災害的評估等,幾乎覆蓋了整個地球系統。
一、遙感技術在環境科學中的應用
1.遙感技術在水污染監測方面的應用
(1)利用紅外掃描儀監視石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高達1000萬噸,利用多光譜航片可對海面石油污染進行半定量分析,將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較,更精密地判斷和解譯信息,參照圖片畫出不同油膜厚度的大致分級圖。通過彩色密度分割圖像,特別是數字密度分割圖,可以更準確地判斷油量的分布情況。通過彩色密度分割可把相差零點零幾厚度的海面油膜區分出層次來,這有利于用航空遙感對海面油的擴散分布和半定量研究。濃度大的地方是黃色,往外擴散的油膜變薄,呈黃紫混在一起的顏色,再往外擴散的油膜就更薄些呈紫色。通過對污染發生后各天的氣象衛星圖像的對比分析,確定油膜的漂移方向,計算出其擴散速度和擴散面積。
(2)利用遙感技術監測水體富營養化
浮游植物中的葉綠素對藍紫光和紅橙光有較強的吸收作用,當水體出現富營養化時,我們就可以利用遙感技術推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復合光譜,另外有機或無機顆粒物也會吸收入射光,影響水體的透明度。
(3)通過遙感技術調查廢水污染和泥沙污染
廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬別,特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣,可以用多光譜合成圖像進行監測。水中懸浮泥沙的濃度和粒徑增大,水體反射量也會相應增加,反射峰隨之紅移,定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段是0.65~0.85微米。
(4)應用紅外掃描儀監測水體熱污染
應用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量,真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上,熱水溫度高,輻射能量多,呈淺色調。冷水和冰輻射能量少,呈深色調。熱排水口處通常呈白色羽流,利用光學技術和計算機對熱圖像作密度分割,根據少量的同步實測水溫,畫出水體等溫線。
(5)通過遙感技術分析水域的分布變化和水體沼澤化
水體總體反射率較低,選擇1.55~1.75微米波段的多時域影像可以分析水域的分布變化。沼澤化在時域圖像上反映為水體面積縮小,從水體向邊緣有規律變化,顯示出不同程度的植被特征。
2.遙感技術在大氣環境監測方面的應用
(1)臭氧層
臭氧層位于地球上空25~30千米的平流層中,對0.3米以下紫外區的電磁波有較大吸收,可用紫外波段來測定臭氧層的變化。臭氧層在2.74毫米處也有一個吸收帶,可用頻率為11O83兆赫茲的地面微波輻射計來測定臭氧在大氣中的垂直分布。另外臭氧層會吸收太陽紫外線而升溫,可使用紅外波段來探測,如用7.75~13.3微米熱紅外探測器測定臭氧層的溫度變化,參照濃度與溫度的相關關系,推算出臭氧濃度的水平分布。
(2)大氣氣溶膠
利用遙感圖像可分析大氣氣溶膠的分布和含量,工業煙霧、火災濃煙和大規模沙塵暴在遙感圖像上都有清晰的圖像,可以直接圈定其大致范圍。利用周期性氣象衛星圖可監測沙塵運動,估計其運動速度,及時預報沙塵暴。通過衛星資料可及早發現森林火災,把災害損失降到最低。大比例圖片可用來調查城市煙囪的數量和分布,還可以通過煙囪陰影的長度來計算其大致高度。應用計算機對影像進行微密度分割,建立煙霧濃度與影像灰度值的相關關系,可測出煙霧濃度的等值線圖。
(3)有害氣體
彩紅外相片可監測有毒氣體對污染源周圍樹木和農作物的危害情況,通過植物對有害氣體的敏感性來推斷某地區大氣污染的程度和性質。一般污染較輕的地區,植被受污染的情況不宜被人察覺,但其光譜反射率卻會明顯變化,在遙感影像上表現為灰度的差異。正常生長的植物葉片能強烈反射紅外線,在彩紅外相片上色澤鮮紅明亮。受到污染的葉子,其葉綠素遭到破壞,對紅外線的反射能力下降,其彩紅外相片顏色發暗,如白蠟樹受污染后呈紫紅色,柳樹呈品紅色略帶藍灰色。
(4)氣候變化
美國、歐盟、日本和俄羅斯的地球同步軌道氣象衛星組成的靜止氣象衛星監測系統晝夜不停地觀測地球的氣候變化,得到全球范圍內的大氣參數、海洋參數、地表狀況、輻射收支和臭氧分布等信息,對全球變暖、臭氧層空洞以及厄爾尼諾現象的研究非常重要。 3.遙感技術在城市環境監測與管理中的應用
彩紅外遙感影像可監測固體廢棄物引起的生態環境變化,熱紅外遙感影像可調查工業廢水和廢氣的排放情況。城市道路寬的呈帶狀和環狀,窄的呈線狀,城市廣場一般以塊狀藍灰色與街道緊密相連于中心地帶。居民區呈灰色,高層樓房帶有寬長影,平房呈密集排列的小長方塊狀。水系呈淺藍色,綠地呈紅色。從遙感圖像上獲取這些信息,對優化城市結構有很大幫助。另外城市里的高大建筑物對太陽輻射和其他熱輻射的吸收和釋放特性跟以土地和農作物為主要下墊面的郊區有很大不同,利用熱紅外遙感對城市下墊面進行分析就可以得出城市的熱島效應。
4.應用遙感技術監控生態環境
【關鍵詞】測繪工作;遙感測繪;應用
1 遙感技術發展概況
從20世紀50年代開始,遙感技術就已經步入人們的視野,第一顆由蘇聯發射的人造地球衛星就是憑借遙感技術而取得成功。截止到目前,遙感技術已譜寫了半個世紀的篇章,縱觀今天的遙感技術,已經不再應用于人造地球衛星領域,多種應用在航天飛機衛星運轉、發射、檢測以及環境方面的遙感技術提供更為客觀、真實的數據。現階段,我國測繪工作具體涵蓋資源測繪、地質勘測以及環境檢測等方面,由于遙感技術的顯著性效果,在此行業中被普遍應用。
所謂的遙感技術,主要是指利用相關設備對遙遠的事物進行監測,從而獲取信息及感知的有效方式。其中,傳感器這項裝備可以說是遙感技術最為關鍵的設備。利用傳感器自身的傳播性能,遙感技術感知附近及地面事物,在經過確定及篩選之后,獲得有用的數據,同時再將這些信息與數據利用傳感器傳遞到地面,采用分析法與計算機技術對其進行系統的比較,最終得出較為全面、客觀的信息。此外,遙感技術滲透了計算機科學、地球科學、測繪科學及地球科學等學科知識,結合了各個學科的優點,整合而成的一項高端、先進而又精確測繪技術。
遙感技術具有獲取數據資料范圍大、獲取信息的速度快,周期短、獲取信息受條件限制少、獲取信息的手段多,信息量大等特點。航空遙感具有技術成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、適于大面積地形測繪和小面積詳查以及不需要復雜的地面處理設備等優點。缺點是飛行高度、續航能力、姿態控制、全天候作業能力以及大范圍的動態監測能力較差。但作為一種探測和研究地球資源與環境的手段,仍是方興未艾、不可取代的。
2 測繪工作中遙感技術應用現狀分析
2.1 測繪遙感應用不夠廣泛
在我國,在所有的測繪工程項目中,遙感技術是完成任務目標的必備手段,可見,具有十分廣闊的發展前景,技術的水平與領域也隨之不斷延伸。然而,由于人們習慣和觀念,對遙感技術存在一定陌生感,導致其推廣受限。
2.2 遙感工作資金造價高
在實際工作當中,有些測繪項目因為遙感技術價格高等問題望而怯步,隨著近幾年來計算機技術以及遙感技術的快速發展,促成遙感技術由最開始的理論層面正式步入實質階段,其具體的環境資源、災害監測、地質勘探以及地理測繪方面的檢測功能逐漸明顯。但是,仍然遙感技術造價高、花費大等特點仍然制約了其發展。此外,在我國,遙感技術主要應用在一些重點研發的科研項目上,譬如說資源勘探、環境污染以及地址災害等方面,而用于煤礦開采或工程地址檢測方面的則少之又少。
2.3 遙感信息源空間分辨率較低,應用水平較低
遙感技術在環境污染檢測以及地質災害勘測方面的優勢將會促進我國環境保護失業用戶地質災害研究事業的長遠發展,所以,從某種方面來看,提高遙感技術信息員的空間分比率,在測量水平、覆蓋范圍、以及信息數據準確性方面有著不容忽視的作用。
3 完善遙感技術在測繪工作中應用的策略及其具體做法
隨著時展,遙感技術也被廣泛應用于各個測繪工程項目中,遙感信息技術的漏洞與不足也愈加明顯,而完善遙感技術手段、加強其宣傳力度以及提高技術水平可以說是普及遙感技術的主要方式。
3.1 遙感技術在測繪工作中的應用
現階段,遙感技術在我國測繪工程項目中應用較為廣泛,因為遙感技術相比傳統的測繪工具,其優勢更為明顯,避免了很多容易出現的測繪漏洞。
3.1.1 跟傳統的測繪技術相比,遙感技術發生人為干預的情況較少,可以客觀、全面的將監測區域的情況反映出來。而若是采用傳統的方式進行測量,極容易出現誤差偏大或誤差累積等現象。而不得不說,遙感技術的測量數據比較真實、準確。譬如說:在礦區資源的定位和監測上,可以通過遙感技術來確定煤礦資源的具置,避免以為內不科學開采威脅生命或資源浪費等問題。
3.1.2 與傳統的測繪方式不同,遙感技術能夠動態實時、全方位、全天候的進行工作,這可以說是遙感技術最為顯著的特點,它以全球定位系統作為后盾與支撐,在完成空間定位與導航工作之后,能夠實時監測區域的實際情況。
3.1.3 遙感技術發展至如今,應用范圍已經極為廣闊,它可以迅速了解所在區域的地質特點、資源所在地以及地理情況,從而獲取全面、精確的數據。
3.2 加強對遙感技術深度研究,拓展應用領域
可以說,在地質調查這項工作中,應用遙感技術不僅是社會經濟發展的急迫需要與客觀要求,從事物本身出發來看,也是十分必要的。就我國目前的發展態勢來講,遙感技術的發展前景極為廣闊,應進一步以研究遙感技術為出發,提高其精度、準確度以及宣傳力度。首先,加大資金的投入力度可以說也為遙感技術的深入研究工作做出了貢獻。我國必須以進一步開發遙感技術為核心,以強國為目標從而不懈努力。除此之外,我國還需提高思想認識與觀念意識,增加遙感技術的覆蓋范圍,加大資金扶持力度,解決當前各大測繪工程項目應用遙感技術而遭遇的一些難以解決的問題,拓展其技術領域。其次,相關部門也應重視起來,加強對遙感技術的推動、深入研發與鼓勵,可制定一系列優惠政策來促進遙感技術的應用及普及。
3.3 大力推廣遙感技術,加大遙感技術普及力度
只有在大力推廣工作中,才能充分的顯示遙感技術對測繪工作的適應力與優勢。現階段,不少應用遙感技術的測繪工程項目已經發現遙感技術高超的環境適應力以及技術優勢,譬如誰:能夠勘測不同地形,實現對地質災害、氣象災害以及火災等的全程監測,獲取真實的數據,為建立災害防御制度以及我國災害研究做出了巨大的貢獻,適合監測不同地形,可實現對地質災害、氣象災害以及火災的全程監測,從而獲取有效的數據信息,為建立災害防御制度以及我國災害研究做出了巨大貢獻,所以,增加遙感技術的覆蓋面積以及普及程度勢在必行。
3.3.1 利用遙感技術來降低項目工程的測繪造價,實現遙感技術在各行各業的實用度。只有降低資金成本,讓更多和項目去接受,而不是目前集中在幾個重點項目上。
3.3.2 提高遙感技術的空間分辨率也將有利于遙感技術的普及。早期遙感技術受分辨率限制,較多應用于宏觀的檢測,而當前由于新工作思路的拓展,遙感技術與地質的符合程度越來越高,受距離的限制也越來越小。但是相關人員在改善工作思路,加大遙感技術地質檢測水平上還需進一步努力。
4 結束語
總之,在當今的測繪工作中,應用遙感技術已經成為社會發展的必然趨勢。隨著計算機的普及與科技的進步,遙感技術的覆蓋范圍將會大大增加,實現遙感工程司、災害、氣象、地質遺跡環境資源監測等項目,拓展遙感技術的應用范圍,讓其充分發揮自身優勢,在災害預防、社會發展以及國民經濟上做出貢獻。
參考文獻:
[1] 覃永勤.淺談現代測繪技術的發展及其工程應用[J].廣西城鎮建設,2012,(08).
[2] 慶斌,韓金芳,馬麗新,等.現代測繪技術在工程地質測繪中的應用[C]//第二屆“測繪科學前沿技術論壇”論文精選.2010.
關鍵詞:水文水資源;遙感技術;有效應用
中圖分類號:TP79 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)11-0240-01
1 遙感技術在水文水資源工作中的優點
在水文水資源的研究工作中,對于人工巡測的技術而言,遙感技術具有較強的應用優勢,像在較短的工作周期內,遙感技術可以獲取大量的數據信息,對研究區域實現二十四小時不間斷的監測,并且不會受到云霧、冰層等自然因素的影響,這在技術層面上做出了有效的拓展;其次,利用遙感技術進行水文水資源的勘測時,不會受到地域性的限制,并且惡劣的天氣狀況也不會造成負面的影響,周圍環境對其勘探工作所產生的影響較小,能夠做到全方位的收集工作;最后,遙感技術搜集資料較為快捷,能夠在短時間內,對所勘探區域形成全球覆蓋成像,縮短了探測周期。
2 遙感技術在水文水資源工作中的應用
2.1 蒸發量的監測
作為一種物理監測手段,蒸發量監測的內容主要是對地表的能量,以及其質量轉化進行監測的內容,在當前,蒸發量監測主要是利用衛星來進行實現的,在這項監測內容上,衛星監測主要包括能量余項法,以及統計經驗法,而對于那些較為復雜的蒸發量監測,還可以利用衛星的運動遙感信息模型,來進行精確化的計算。借助遙感信息面模型來展開計算,可以將實際的環境內容,與不同的模型特點相結合,當然,這里可以將模型進行多層次的劃分,像一層模型可以應用到地表上的土壤情況和綠植情況,而第二層的模型,則可以對地表上下之間的余熱進行監測,建立多層的模型,可以對土壤進行多層次的區分,達到細致化的研究目的。在調查中發現,我國當前使用的蒸發量監測模型較為先進,能夠對一些不夠均勻的地面,達到深入的計算。
2.2 降水量的監測
在降水量的監測工作中,借助遙感技術,可以對降水量的監測精度更進一步。像當地面的雨量站較為稀疏的時候,可以借助雷達,來對局部地區的降水量進行預報,而當積雨云的厚度較大時,則需要對雷達和氣象衛星配合使用,來進行預測和計算。氣象衛星多是用在大面積的降水范圍內,采用的方法,也主要是綜合方法和微波輻射的方法。當下最為常用的降水量監測手段,還是利用航空飛機,其深入到云層中,監測出相關的數據和信息,并借助計算機,來對具體的云雨信息進行精算,這樣可以為水文部門的預報,提供可靠的信息支持。
2.3 地下水的遙感
在水文水資源的工作中,關于地下水的勘探工作最為復雜,由于受到地質環境的影響,僅僅依靠人工來測得的數據對實際的勘探需求,難以進行全面的滿足。遙感技術的應用,為地下水勘探工作打開了瓶頸。通過對地貌特征,以及地表植被進行全面的模型處理,以及細致的數據計算,可以將地下水的信息直觀的反應出來,并且利用遙感技術,還可以對其進行相應的破譯,對相關的地下水信息進行進一步的處理。
3 應用遙感技術時需要注意的具體事項
3.1 遙感技術要與人工相結合
在實際的水文水資源工作中,盡管遙感技術具有較強的應用優勢,可以在工作中,取代人工來進行大面積的勘察工作,但是在一些應用點上,遙感技術并不能達到人工勘探所取得的效果,這就說明在勘探工作中,不能只是單純的使用遙感技術,還需要其與人工技術相結合,將二者的優勢結合到一處,達到資源互補的目的,這樣才能取得更為精確的數據內容。所以相關的工作人員,對于人工勘探作業的內容,不能進行完全的否定。
3.2 對數據內容采集的選擇性
在對水文水資源進行勘探的工作中,遙感技術具有較強的應用優勢,取得了不錯的工作突破,但是無論是哪種遙感工具,其所獲取的信息資料的數量十分巨大,并且具有較為復雜的程度,這就需要在工作中,對水文水資源的相關數據、資料內容,采取相應的選擇性手段,例如像航空遙感,所能獲得的地面資料較大,且其覆蓋的區域也十分的廣泛,但是其對地面資料的分辨率較低,不利于一些細部的研究,這就需要工作人員,要結合實際的工作需求,對數據和相關的信息,進行必要的取舍。
4 結語
總而言之,在水文水資源的勘測工作中,利用遙感技術,可以達到良好的效果,但是在應用中,工作人員還需要抱有一個正確的態度,一方面要結合人工勘測的手段,來對遙感技術進行補充,另一方面對于新出現的技術內容,也要進行及時的應用。遙感技術對水文水資源的研究尺度做出了延伸,新技術的應用,也必將引導水文水資源科學,朝著更高的方向發展下去。
參考文獻
[1]董治.遙感技術在水文水資源領域中的應用研究進展[J].科技創新與應用,2016,(28):240.