前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的航天遥感技术主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:航空遥感技术、现状、应用、趋势、成就
中图分类号:TP7文献标识码: A 文章编号:
一、航空遥感的发展现状
一九六零年美国的学者就提出了遥感这一概念,这是一项FQ综合技术,将其定义为以摄影方式或以非摄影方式获得被探测目标的图像或数据的技术,是为了更加全面的描述这种技术和方法,从现实的意义来分析,通常我们把它称为一种远离的目标,通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。一九七二年第一颗地球资源卫生发射升空,一直以来,法国、美国、俄罗斯、日本、印度以及中国等国家陆续发射了对地观测的卫星,并且越来越多。如今,大气窗口的全部都已被卫星遥感的多传感器技术所覆盖,光学遥感包含以下几种:近红外、见光及短波红外区,以探测目标物的反射和散射热红外遥感的波长可从8/an到14Inn,以射率和温度等辐射特征,微波遥感的波长是从1mm到100cm的范围,其中被动微波遥感主要是以目标的散发射率与温度的探测为主,主动微波遥感通过合成孔径雷达探测目标的反向散射特征。微波遥感能够全天时、全天候的对地进行观测,雷达干涉的测量多数采用两付天线同步成像,或者是一付天线需要隔一段时间之后重复成像,利用同名像点的相位差对地面目标的三维坐标进行测定,精度可以达到5In~10In,差分干涉测量定相对位移量的精度更高,在自动获取数字高程模型的精度上得到很大的提高。航空航天遥感对地定位不依赖地面的控制,也就是对影像目标的实地位置能够确定,过去的一个世纪中取得的重大成果中就包括从空中和太空观测地球获取影像,体出了多平台多传感器航空航天遥感数据获取技术趋向于三高。多平台多传感器航空航天遥感数据获取技术有着非常快速的发展,并趋向于高空间分辨率、高光谱分辨率及高时向分辨率。在二零零一年卫星遥感的空间分辨率有了快速的提高,而时间分辨率的提高则是由于小卫星技术的快速发展,传感器与小卫星星座的大角度倾斜可以以1d~3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。
因为具有全天候全天时的特征,以及应用INSAR和东一INSAR进行高精度三维地形及其变化测定的可能性,因此,全世界各国家都在普遍关心的就是SAR雷达卫星。在机载和星载SAR传感器以及应用研究方面我们国家还处于形成体系的阶段,如今,我们国家将把遥感数据获取的方法全面推进,从而形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。
二、航空遥感技术的应用
从遥感科学的本质来分析,就是通过对地球表层的遥感,如岩石圈、大气圈、水圈以及生物圈都属于地球表层。根据遥感仪器所选用的波谱性质遥感技术可以分为以下几种,声纳遥感技术、电磁波遥感技术、物理场遥感技术等。电磁波遥感技术是利用各种物体或物质反射出不同的特性的电磁波而进行遥感。包括见光、微波及红外等遥感技术。按照感测目标的能源作用可以分为以下两种技术,包括:被动式遥感技术、主动式遥感技术。如果按照记录信息的表现形式来分的话,可以分为图像方式以及非图像方式,若按遥感器使用的平台来分,可以分为航空遥感技术、航天遥感技术、地面遥感技术等三种技术。从遥感的应用领域来分的话,可以分为环境遥感技术、地球资源遥感技术、海洋遥感技术以及气象遥感技术等。遥感应用具体包括:土地资源调查、陆地水资源调查、植被资源调查、城市遥感调查、地质调查、海洋资源调查、环境资源调查以及考古调查与规划管理等。
三、我国航空遥感技术的发展趋势
科学技术在不断的进步,光谱信息逐渐趋向成像化,雷达成像向多极化发展,光学探测多向化,地学分析也越来越智能化,环境研究也向动态化发展,资源研究方面也趋于定量化,这对遥感技术的实时性有很大的提高,并且对遥感技术的运行性也起到很大的提高作用,使它向多频率、多尺度、全天候的方向发展,与此同时,还要向高效快速以及高精度的目标发展下去。其一、随着高性能新型传感器研制开发水平的不断提高,以及环境资源遥感对高精度遥感数据的要求越来越高,高光谱分辨率以及高空间已经成为卫星遥感影像获取技术的未来发展方向。遥感传感器的改进与突破重点体现在像光谱仪和雷达上,高分辨率的遥感资料对地质勘测以及海洋陆地的生物资源调查都有非常显著的效果。其二、全天候全天时获取影像并穿透地物是雷达遥感具有的能力,并且在对地观测领域有很大的优势。无论是干涉雷达技术,还是被动微波合成孔径成像技术,还是三维成维技术及植物穿透性宽波段雷达技术都在发挥着越来越重要的作用,并且也是实现全天候对地观测的非常主要的技术,使环境资源的动态监测能力得到很大的提高。其三、不断开发陆地表面温度及发射率的分离技术,并使其得以完善,对陆地表面的能量交换进行定量估算并进行监测,除此之外,还要对平衡过程进行监测,这会在全球气候变化的研究中起到更大的作用。其四、由航空、航天与地面观测台站网络等组成的并且以地球作为研究对象的综合对地观测数据获取系统,不但具有提供定性、定位、定量的能力,而且还具有提供全天候、全空间及全时域的数据能力,为资源开发、地学研究、环境保护及区域经济的持续发展提供科学数据,同时提供信息服务。
四、我国在航天遥感技术方面已取得的巨大成就
在对地观测系统中一项重要的组成部分就是航空遥感,无论是在灾害应急响应监测方面,还是在高精度地表测量中以及矿产资源探测等领域都发挥着非常重要的作用。有了863计划等国家科技计划的支持,我们国家一直坚持自主创造并不断创新,在无人机遥感、高精度轻小型航空遥感、高效能航空SAR遥感等领域都自主研发了红外、可见光、激光、合成孔径雷达等航空遥感传感器,技术非常先进并且实用性很强,把国外的技术垄断与技术壁垒彻底打破了,研发出一系列的软件及硬件产品,并且是适合我们国家国情的产品,形成独具特色的全国航空遥感网,应用领域包括地矿、测绘、环保、农业、水利、减灾、交通、军事以及一些重大的工程建设,并且发挥出了非常重要的作用。如今,我们国家的遥感技术在国际中处于领导者的地位。
由高精度小型化POS、高精度轻型组合宽角数字相机、稳定平台、轻小型机载LIDAR、超轻型飞机(或无人机)和相应软件组成了高精度轻小型航空遥感系统。此系统与国外一些同类的产品相比,具有以下优点:重量轻、体积水、成本低、功能全并且操作起来非常方便,更重要的是拥有自主知识产权,主要应用于大比例尺测绘、高分辨率对地观测、数字城市建设以及重大自然灾害应急响应等方面,不但可以节省大量的人力、物力以及财力,而且对于遥感工作效率及效益有很大的提高。
高效能航空SAR遥感应用系统不但突破了系统总体与系统集成、X波段干涉SAR、P波段极化SAR技术,而且还突破了地形测图处理技术,技术指标要满足测图精度的要求,这样才能有利于技术流程及标准的形成,把国外技术的封锁彻底打破了,使国内的空白得到了填补,使我国成为世界上第三个拥有先进航空SAR遥感系统的国家。
参考文献:
[1]马蔼乃.遥感概论.北京:科学出版社,1984
[2]浦瑞良,宫鹏.高光谱遥感及其应用.北京:高等教育出版社,2OO0
[关键词]遥感技术;土地管理;应用
中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)13-0397-01
土地管理在我国发展中也属于一项较为重要的工作,为了能够更好地提高土地资源的可持续开发,我国先后也引入了多种不同的测量技术,其中遥感技术就属于一项较为重要的技术,将其应用到土地管理过程中能够及时对土地各项信息变化情况进行掌握,同时还能为我国土地资源治理提供相应的数据支持。也正是因为如此,我国在进行土地管理工作的过程中,遥感技术的应用成了工作中比不可少的一项手段,而笔者也对其应用要点以及具体应用进行了以下的分析。
1.遥感技术应用要点
在应用遥感技术的过程中,需要使用精度较为准确的椭圆面积公式对土地范围进行测量,并且都需要将其交由计算机来进行计算和调整。而相关人员需要选择5100控制点,并且使用先进的卫星照片对560个大型校正放大点进行矫正,1∶25万规模的卫星图片可以使用颜色对土地进行分类管理。对于一些土地利用较高的与区域可以对其进行以及测量,其中15区可以采用映射以及统计数据这两种方式对其进行测量,在测量过程中一定要确保全国各地地理面积相对误差不能大于10%,其中,森林以及农田一定要小于5%,然后按照不同的土地使用单位选择较为典型的区域构建结构、颜色、位置、分布等情况进行解释。另外,还要使用业内标准对其进行衡量和检验[1]。
2.遥感技术在我国土地管理中的应用
2.1 遥感技术在我国土资源概查中的应用
遥感技术在我国土地管理中的应用,还体现在土地资源调查以及耕地保护当中,并且之前就已经产生了较大的作用,在这一方面的应用,就目前来看,其无论是技术水平还是规模都已经得到了较为显著的发展,并且也已经形成了产业化。而本文主要是对其在我国土资源概查中的应用进行了分析,早在1980年我国就已经第一次应用遥感技术完成了全国土地利用调查制图,并且基本上已经查清了家底,达到了国家级概查的精度要求,那一次全国土地资源调查规模十分之大,范围也十分的广,是见过以来都不存在的,这也是遥感技术在我国土地资源管理中的具体应用,并且在应用过程中属于较为成功的典范,具有一定的里程牌作用,也正是因为这一次的遥感技术的应用,在一定程度上奠定了遥感技术在我国土地管理中的应用基础。
2.2 遥感技术在我国国土地资源详查中的应用
遥感技术在我国土资源概查中的应用,在很大程度上弥补了我国土地资源面积长期不清这一问题,但是,因为那个阶段技术以及条件都存在一定的限制,所以,在实际应用过程中,卫星数据地面分辨率还是较低,因此,很难真正满足国家对于土地资源管理的需求,在这种情况下,我国从1984年5月开始,就已经开始了全国大范围内的土地资源详查工作,而在具体工作过程中,其使用了高精度遥感数据源,目的就是为了土地资源详查结果的准确性,具体实施技术主要是以县(市)为单位,采用航空航天遥感技术并且按照相关技术规程来进行全野外调查工作;在进行外业调查工作的过程中则主要是以航空航天遥感像片和大比例尺地形图作为主要技术,并且还将计算机以及光学技术结合在一起对其进行处理。遥感技术在我国国土地资源详查中的应用也取得了较为显著的成果,具体表现为在1995年就已经完成了全国2843个县(市)外业土地利用现状调查以及汇总,并且还编制出了相应的土地利用现状图,而这些资源至今还在为我国土地资源合理利用产生重大影响[2]。
2.3 遥感技术在我国土地利用动态监测中的应用
从1999年开始,国土资源相关部门就开展了第一次利用高分辨遥感资料,对全国土地利用情况进行了动态监测,而这也拉开了遥感技术在我国土地利用动态监测中的应用序幕,并且就目前来看,这一项工作在土地管理过程中有着非常重要的作用,如果遥感数据分辨率非常高的话,其在进行土地利用动态监测的过程中效果也就会更加显著。遥感技术在我国土地利用动态监测当中的应用,其主要是利用已存在的较为成熟的技术方式,并且选择两个时相的TM、SPOT座位数据源,然后对其进行纠正、融合以及配准等处理,这样就能最大程度提高地物的空间分辨率以及光谱识别能力,土地用动态遥感监测技术流程见图1,主要是利用计算机自动提取技术,以及人机交互的方式来对其变化特征进行观察,之后再将其交由专业的技术人员进行核查,这样就能获得较为准确的变化图斑位置、面积、类型、范围等信息,最终就能得到当年耕地和非耕地变更和占用信息[3]。遥感技术在我国土地利用动态监测中的应用有着显著的优势,能够对主要城市建设占用耕地的数据进行准确的监测,而我们监测过程中所获得的结果,则能将其作为针对性的指导工作数据,这样就能在很大程度上减少外爷查找变化地的时间,最大程度提升土地管理的工作效率和质量。此外,在土地管理过程中,如果能够将这一项技术配合到土地执法检查过程中,就能最大程度强化国土资源执法工作,为我国土地资源管理以及规划,提供较为合理又有效的科学依据。
3.结语
综上所述,遥感技术在我国土地管理中的作用十分重要,能够为我国土地资源管理提供较为科学的决策依据,因此,在发展过程中,一定要不断对遥感技术加大推广和研究,以此来将遥感技术在我国土地管理中的价值发挥到最大。
参考文献
[1] 夏庆成,方乃芳.浅谈遥感技术在我国土地管理中的应用与进展[J].城市地理,2015,15(6):78-79.
【关键词】测绘新技术;测绘工程;测量运用
工程测量中,测绘技术的选择是否合理与工程建设的施工期以及施工质量有直接关系,而且也会影响到施工效率。随着生产力水平的提高和社会经济的高速发展,传统的测绘技术已经不能满足社会的要求。在这种形势下,测量新技术开始受到人们的关注,并逐渐成为测绘工程测量领域中研究范围最广的技术,各种测量新技术仍然需要不断改进和完善。
1 测绘新技术在测绘工程测量中的应用分析
测绘新技术主要包括3S技术,即全球地位系统、地理信息系统、遥感技术,数字化测绘技术、摄影测量技术、三维工业测量技术、信息化测绘技术。本文主要分析这几种技术在测绘工程测量中的应用。
1.1 全球定位系统在测绘工程测量中的应用
全球定位系统属于一种卫星导航系统,它的主要功能是定位和跟踪,在测绘工程测量中运用这个系统可以测量地理上的空间距离,之后再用计算机来全面综合的分析得到的信息,进而确保测量的准确,为工程的设计和施工提供有力的资料。它能够实现对整个工程项目的完全覆盖,进而全程监测工程项目,它能够实现对工程项目的定位,大大节省了劳动力,缩短施工期,提升施工效率。不过,全球定位系统在测绘工程测量中的应用仍然有某种风险,比如采集数据的时候,数据有可能会发生损坏或者丢失,数据的有效性会降低。所以,工作人员要加强对数据信息的管理,及时备份数据,保证数据的稳定安全,这是测绘工程测量中不能忽视的问题。
1.2 地理信息系统在测绘工程测量中的应用
地理信息系统是新兴科学,它包括测绘遥感科学、计算机科学、环境空间科学等等,它能够采集和存储数据信息,还可以对这些数据信息进行管理,此外,地理信息系统还能够进行预测预报、空间提醒、辅助决策,这些多元的功能使得这项技术可以建立起一个数据库,并且具备输出能力,根据测量的要求,它可以高效的处理数据。传统的测绘技术受地理环境的限制,而地理信息系统可以突破这种限制,它在很多条件复杂的环境中,比如野外仍然可以正常使用,同时能够保证测量的准确,管理上也非常容易,因而,有助于降低测量的难度,提高工程建设的效率。
1.3 遥感技术在测绘工程测量中的应用
航空摄影技术是遥感技术出现和发展的基础,它可以分成两种,一是航天遥感技术,二是航空遥感技术。航天遥感技术是工作人员利用空中飞行器来搜集数据信息;航空遥感技术是利用空中平台测量地势地图。一般而言,遥感技术在地形图的测绘工作中应用比较广泛。它能够高效的搜集小比例尺和中比例尺的地形图的数据,确保了基本地形图测量的精确性。
在具体的测绘工程测量中,运用遥感技术,能够对工程建设的面积实现同步观测,该技术的时效性强,经济性好,由于遥感技术的优势明显,使其在测绘工程测量中所占的比例增加。
1.4 数字化测绘技术在测绘工程测量中的应用
过去,由于受技术的限制,地形图的测绘和工程图的测绘工作需要很多人力和物力,并且工作环境恶劣,而且因为图形较为单一,成图时间较长,无法满足工程建设的要求。数字化测绘技术可以有效的应对这种情况,数字化测绘技术包括两种技术,第一种是地图技术,第二种是成图数字化技术。数字化测绘技术能够将数据采集与数控绘图仪结合到一起,形成一个自动的测图系统,不但可以减小成图的难度,而且有助于实现自动图形测绘,同时,它建立起来的数据库能够帮助日后的图形测绘。所以,数字化测绘技术的优势明显,它的精确度高、容易保管、工作效率高。
1.5 摄影测量技术在测绘工程测量中的应用
摄影测量技术就是通过摄影的方法,处理收集到的信息资源。当前主要的摄影技术是数字摄影及摄影技巧,已经逐渐发展到数字化摄影测绘,用影像进行处理,然后再利用计算机技术来测绘影像,把在室外进行的测量转换成室内的测量,在测量时,无需与建筑工程中的实物接触,工作量因此降低,精确度和速度都很快,在人口密集的地方,通过摄影测量技术可以迅速地大面积成图,为工程建设提供指导。
1.6 三维工业测量技术在测绘工程测量中的应用
随着社会和高新技术的发展,工业生产迎来了新的发展机遇,很多工业生产需要快速准确的测点定位生产监测、产品的质检、生产中控制和自动化的流程,然而,传统测量技术无法实现工业生产的这些要求。因而,三维工业测量技术出现并发展,很快的被用在了工业生产中的诸多方面,推动了工业生产。三维工业测量技术就是利用传感器,比如电子经纬仪或者近景摄影仪,利用计算机的帮助来组成三维的测量系统。
1.7 信息化测绘技术在测绘工程测量中的应用
信息化测绘技术是测绘技术发展的一个崭新的阶段,它是数字化测绘的进步,不论是在技术水平上还是各种效率上,都有了新的提高,它是测绘技术在测绘工程测量中总的发展方向。该技术最明显的特征就是能够在任何地方、任何地点开展地理信息服务以及帮助工程测量,它包括许多前沿技术,比如RTK技术、现代坐标基准构建技术等等。在工程测量中,大大提升了测量的准确性,而且在生态环境保护、资源和能源节约、建设新农村等领域也得到了应用,其社会效益和经济效益较高。
2 测绘新技术发展的展望
测绘技术仍然在不断更新变化着,信息化测绘技术是目前最先进的测绘技术,但是在我国许多工程测量中,还没有真正实现信息化测绘技术的大范围普及。所以,我们依然要对信息化测绘技术进行探究,推动它的进一步发展。新测绘技术的发展是科技发展的结果,要想全面的发挥出它们的价值,应当在测绘工程测量中大力推广这些技术,为提高我国工程建设的质量提供更好的指导,促进国民经济的发展。
3 结束语
测绘技术是工程建设的质量的保障。随着社会和科技的进步,未来将会涌现出更多的测绘新技术,加快工程建设的步伐,提高社会效益。尽管与过去相比,我国测绘新技术的发展有了很大的进步,但是仍旧与发达国家存在着较大的差距,这就要求我们仍然需要不断完善测绘技术。未来,会出现更先进的测绘技术,更好的推动我国工程测绘的进步和发展。
参考文献:
[1]罗昭献.测绘新技术在测绘工程测量中的应用[J].中国高新技术企业,2012(16)
[2]段惠明.测绘新技术在测绘工程测量中的应用研究[J].经营管理者,2013(30)
[3]孙艳超.浅谈测绘工程测量中测绘新技术的运用[J].黑龙江科技信息,2013(26)
关键词:测绘 新技术 工程测量
在目前具体施工过程中,人们逐渐重视测量技术的使用,以便获得更加准确的测量结果,保证建设施工质量,新时期,科学技术为我们提供了许多新型测绘技术,像数字化技术、3s技术以及信息化测绘技术等应运而生,这在一定程度上推动了测绘行业的快速发展,同时,又提高了现代建设施工的准确率,但实际测量工作中,由于测量人员缺乏对新技术的了解,不能对其进行合理应用,不仅影响测量进度,而且影响测量质量,对后期施工的正常进行将十分不利,对此,本文将详细围绕测量技术在具体工程中的实际应用情况,深入了解测绘工作的流程,不仅提升工作效率,而且保证建设施工质量。
1 数字化技术的应用
数字化技术在工程测量中运用较为频繁,其主要包括成图数字化以及地图技术,实施测量时,要想在GIS技术的指导下,完成对相应地图的数字转化工作相对较难,它对人力、物力、财力等有硬性要求,而借助数字化技术,只需将纸质地图的精度以及比例通过编辑便可得到相关规定,完成既定任务。现阶段,广泛应用的扫描以及跟踪技术,通过将比例尺大的地图从多个角度获取信息资源,在准确、可靠、高效的数字化技术的帮助下,可快速完成相应任务。在工程测量中,经常遇到大比例尺工程图,传统获取数据的方法是组织相关人员进行实地考察,不仅工作环境恶劣,而且要求在短时间内将所采集的数据信息进行分析处理,工作量十分庞大,导致完成绘图所需的时间过长,而且一旦测量人员失误产生误差,将影响后期施工建设的顺利开展,而数字化技术凭借自身高效、快捷、准确更优势,已经帮助测绘人员完成了一定量的工作。
2 3s技术的应用情况
3s技术是测绘新技术的主要力量,由GPS全球定位技术、遥感技术以及地理信息技术构成,综合运用这三种技术,在提高工程测量工作效率的前提下,推动其朝着智能化、科技化方向发展,因此,成为测绘工作的“新宠”。
2.1 3s技术的主要优势
①生动直观。3s技术是指在测量工作中,在电脑上直观生动的将测量地区的地理位置、地形地势以及地貌状况加以呈现,从而对测量地区形成整体性认识。
②更新生命力旺盛。3s 技术是科学技术发展的产物,在科学技术前进的过程中,其实现了测绘行业的智能化与数字化进步,同时,产生其他新型技术,以牢固树立自己在测绘工作中的稳定力量。
③适用性高。3s 技术能够根据顾客的不同要求对产品作出相应的分析与处理,使其具备某种功能,以满足顾客的需求,减少不必要矛盾的发生,提高工作质量。
2.2 3s技术在实际测量中的应用情况
①全球定位系统。其又可以称为卫星导航系统,可以完成定位于导航工作。因此,在测量中,可以充分利用这一特性,完成对地理空间距离的测量,再通过计算机对所收集的数据作深入分析,以便提高最终数据的真实性,保证后期建设的质量。运用这一系统时,要求测绘人员具备一定的计算机水平,能够借助计算机的力量将此系统获取的相应数据进行分析处理,为后期的建设做好充分的准备,从这个角度来讲,其降低了测绘人员的工作量,提高了工作效率。
②遥感技术。其包括航天遥感技术以及航空遥感技术两种类型。航天遥感技术是借助卫星及其他飞行器进行数据信息收集;航空遥感技术是指在飞机、气球或其他空中平台进行测量地表的地势以及地貌情况,目前,这一技术在测绘地形图中应用较为广泛。进行实地测量时,可以运用这一技术完成测量建设工程面积的任务,由于测量某一地区的地形、地势以及地貌难度较大,而这一技术则有效解决了这一问题,提升了测量的经济性效益,缩短了测量工期。
③地理信息系统。此系统主要是测量人员综合运用网络技术、计算机以及遥感技术以获得地面空间距离的相应数据信息,通过对三维模型的分析与处理,获取能够保证实际施工质量的信息,能够起到提前预测、辅助决定的效果,例如,在工程测量中,为做好规划管理任务,可运用此技术对相关信息进行预测,以推动决策科学化,能够提升实际测量的科学性,减少不必要的失误。
3 信息化测绘技术的实际应用
伴随着科学技术的更新换代,工程测量所使用的测绘技术已经实现由传统到数字化的转变,新时期,其又迎来了发展的新机遇,不仅创新了原有的技术而且极大地提高了测量效率,实现数字化以及智能化将是测绘技术发展的主要任务。而信息化测绘技术主要应用于需要时时刻刻提供地理信息、进行工程测量的领域,其主要由现代坐标基准构建技术与新型网络RTK技术,运用其进行测量能够保证信息的精准度,对于新型农村建设、生态发展以及降能减耗方面发挥着重要作用,拓宽了自己的应用领域,同时,有利于推动我国和谐社会的构建。
4 摄影测量技术的应用情况
此系统是通过常见的摄影方式完成对相应数据的分析与处理,从而获得最终需要的信息。现阶段,进行数字化摄影以及技巧性摄影是摄影技术的主要组成部分,在计算机技术迅猛发展的同时,大量高质量、精度的摄影机器陆续面世,能够更加完整、全面、时时的获得所需的信息,运用此技术进行工程测量要求工作者能够借助摄影器材的影像处理功能,并结合计算机技术完成相应测绘工作,此技术的广泛运用不再需要测绘人员对测量场地进行实地考察、勘测(有的测量场地地形崎岖、地理位置偏僻,测量人员要承受自然、心理以及生理上的压力,这严重影响了测量效果),只需对其影像进行深入分析处理,极大降低了测绘人员的工作量,但对其摄影技术有一定的要求。
5 结束语
各种新测绘技术的出现推动了测绘行业的快速发展,通过合理运用相应的技术,不仅有效提升了工作效率,缩短了工程测量的时间,而且保证了所获取的信息的准确度,提升了建设施工的经济效益与社会效益,新时期,随着经济全球化的加剧,我国的测绘技术所面临的发展环境正发生着改变,这要求测绘工作人员应重视提升自身素质,正确运用各种测绘新技术,以推动更多新型技术的出现,满足我国测绘发展的需要,真正实现测绘技术数字化、网络化、智能化的发展,改善我国测绘技术的现状。
参考文献:
[1]李耕.关于水利水电工程测量技术的探讨[J].资源节约与环保,2014(08).
[2]陈静.水利水电工程测量技术的发展[J].水利规划与设计,2014(04).
关键词:土壤侵蚀 遥感监测 目视解译 遥感光谱
中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0030-02
遥感技术的发展为人类提供了从多维和宏观角度进行陆地生态环境监测的可能。遥感的优势在于能以不同的时空尺度不断地提供多种地表特征信息,这对于传统的以稀疏离散点为基础的对地观测手段是一场革命性的变化(赵英时,2003)。自从有了航空摄影以来,航空像片就在土壤侵蚀监测中发挥着重要的作用(陈述彭,1992),而航天遥感的出现,更为土壤侵蚀的监测提供了丰富的信息和广阔的空间,使得土壤侵蚀监测从定位监测拓展到区域或更大范围,从而将水土保持监测推向更深广的层次。国内外目前发展的土壤侵蚀遥感监测方法,主要有目视解译方法和计算机自动分类方法。
1 目视解译分析方法
目视解译方法根据操作手段和辅助工具的不同,主要有两种方式,目视解译和计算机人机交互解译。但两者只是由于硬件设施的差异所导致的操作手段和方式的不同,其实质是一样的。该方法着重于根据土壤侵蚀环境因子特征在遥感影上的客观反映来进行分析解译和光谱特征识别。首先需要确定分类分级系统,其次建立解译标志,然后进行图像的判读、绘制专题图等流程。早期的目视解译方式,是“通过直接观察或借助判读仪器(放大镜、立体镜、密度分割仪和彩色合成仪等)研究地物在遥感图像上的各种影像特征(如形状、大小、灰度、阴影、图形结构),并通过地物间的相互关系的推理、分析,达到识别地物目标的过程”(陈述彭,1990)。而人机交互解译是以计算机为平台,借助GIS软件,以数字遥感影像为信息源,依据野外验证过程中所建立的解译标志,建立遥感影像特征与地物原型之间的直接和间接关系,并综合地物波谱知识、植被指数、地学空间分布规律和物候知识等,来识别地物的过程。
随着遥感和计算机信息技术的发展,由水利部水土保持监测中心为项目主持单位,由中国院遥感应用研究所为项目技术主持单位,采用人机交互解译方式,于1999年3月正式实施全国第二次土壤侵蚀遥感调查,并于2002年了成果公告。2000年水利部又组织开展了全国第三次土壤侵蚀遥感调查。近期水利部陆续在黄河、长江中上游地区、黑河、塔里木河流域等重点水土保持生态建设区开展了水土保持监测(许峰,2004)。到20世纪90年代,随着遥感技术的快速发展,人机交互解译方法已广泛应用于土壤侵蚀监测(赵忠海,2003,曾琪明,1996)。土壤侵蚀目视解译除了应用于全国土壤侵蚀调查外,目前基本上呈现出应用范围广、手段单一,以区域性研究为主、零散分散、缺乏系统性,研究结果也只反映了“一家之言”,缺乏实地验证。同时受监测手段的限制,效率低、非定量化、监测结果易忽视细节信息,受主观因素影响较大。但在大尺度土壤侵蚀遥感调查中,尤其是对我国这样地域广、地形复杂的现实条件,在新的技术未突破之前,人机交互解译是目前主要的监测手段。
国外学者也有采用目视解译方法进行土壤侵蚀监测,Bococ(1988)利用SPOT立体影像图,用目视解译的方法绘制了Mxeioc的土壤侵蚀图。Raina(1993)通过TM假彩色合成影像进行重度、中度和轻度土壤侵蚀图的绘制。
2 基于遥感光谱反射值自动监测
该方法是依据遥感影像中地物光谱反射值进行定量分析,以提取土壤侵蚀的信息。即将图像中每个像元根据其在不同波段的光谱亮度、空间结构特征或其他信息,按照某种规则或算法划分为不同的类别。最简单的分类是只利用不同波段的光谱亮度值进行单像元自动分类;另一种不仅考虑像元的光谱亮度值,还利用像元和其周围像元之间的空间关系,如图像纹理、特征大小、形状、方向性、复杂性和结构,对像元进行分类。
图像分类中最常用的即监督分类和非监督分类,其中监督分类的算法有平行算法、最小距离法、最大似然法和基于概率分布的贝叶斯(Byaes)分类器等,非监督分类也称为聚类分析或点群分析,即在多光谱图像中搜寻、定义其自然相似光谱集群组的过程。其算法主要有重复自组织数据分析技术。除以上图像分类方法外,还发展了模糊分类、空间结构纹理分类和人工智能神经元网络方法等。
Evnas(1990)认为,真正反映土壤侵蚀的信息通常是土壤表层微观的色调、质地和光谱特征,然而这些微观信息差异由于地表覆盖物或其它信息干扰,很难被遥感探测器感知,所以单纯地利用遥感方法进行土壤侵蚀研究十分困难。所以基于遥感影像光谱值监测土壤侵蚀,主要原理是基于土壤侵蚀所导致的地形地貌或植被因子的变化,如地表的冲沟、细沟,植被枯竭等效应信息在光谱影像上的客观反映。
除了采用遥感影像分类方法提取侵蚀信息,模糊分类方法、混合像元分解方法的发展,己不仅仅应用于土地覆盖、农作物分类中,同时也应用于土地退化监测,这些方法在欧洲地中海地区土地退化监测中应用最多。由于土壤侵蚀,造成地形地貌或植被因子的变化,如冲沟、植被枯竭等信息在光谱影像上会被客观地反映,从而利用植被指数或混合像元光谱分解方法可获得植被或土壤信息。尽管光谱指数对估算植被覆盖率效果不错,但对于衰老植被则效果不太理想,但衰老植被对土壤侵蚀有着抑制作用,因此在土地退化监测中相关学者采用像元光谱分解一线性光谱分解法监测了地中海地区意大利Sicliy的植被覆盖度(deJnog,1999)。分解方法的基本假设则是每个像元的光谱反射值是每个纯组分光谱反射值与其所占权重的线性组合。同样,Mettemihct(1998)采用线性光谱分解方法,提取了玻利维亚的Sacbaa流域的土壤侵蚀信息与制图。他利用LnadsatTM的六个波段的信息,选择了五个端元,而从影像中选择端元是其中的关键。研究结果表明,线性光谱分解模型可以有效地应用于区域土壤侵蚀信息提取及制图。同样,在地中海地区土地退化监测中,有学者采用了光谱分解方法和波谱形状指数来监测土地退化。结果表明,采用上述方法可以进行区域土地退化的制图,而采用光谱分解方法从光学遥感影像中提取土壤侵蚀性状特征有更大的潜力。同时景观单元分析表明,结合DEM变量与光谱信息对土地退化评价十分有用。在地中海区域土地退化评价监测中,基于线性光谱分解方法计算植被丰度、提取土地退化特征信息研究很多。除上述方法外,部分学者分析了由于土壤侵蚀而导致的环境要素的改变,从而尝试建立这些变化与植被指数的相关关系。Sinhg(2004)认为由于土地退化、如土壤侵蚀,会导致表土丧失、有机质减少、土壤物理化学性质的改变,最终表现于土壤颜色的改变,在颜色上表现较高的Munesll值。他们通过长时间序列的NOAA/AVHRR影像来监测土壤亮度值,最终达到监测土壤侵蚀的过程。首先通过NOAA AVHRR影像研究土壤颜色(Mun esll)与NDVI之间相关关系,结果表明Hue与NDVI、Chorma与NDVI之间的相关性很好,从而基于NDVI与土壤颜色之间的相关关系来评价土壤颜色,最终用于土壤侵蚀监测。通过理论模型建立了土壤颜色、植被指数、表面温度和发射率(emissiviyt)之间的回归方程,结果表明通过多种植被指数(NDVI、MSAVI、PAVI等)来监测土壤颜色是有效的,从而可以监测土壤侵蚀或其它自然灾害导致的土壤变化(singh,2005)。无论是目视解译还是遥感光谱反射值自动监测,两者基于遥感技术进行土壤侵蚀监测决定了它们的本质依据相似,只是手段和方式不同。遥感影像所携带的信息是地表特征的客观反映,而土壤侵蚀是复杂地理系统负向效应运动的结果,它不同于土地覆盖或其它地物,它是一种效应的结果,无法从影像光谱特征信息上直接提取土壤侵蚀信息的量度值。只能通过这种结果造成地表环境因子的改变而获取,如冲沟、植被枯竭或土壤特性的改变等信息在光谱影像上的客观地反映而获得土壤侵蚀信息。因此,将两者手段相结合,可以称为基于指标规则的土壤侵蚀遥感监测方法,也可用于土壤侵蚀监测。即采用目视解译的原理和依据,但处理过程中结合了影像光谱反射值自动运算等。遥感影像目视解译过程根据分类、分级系统,参考分级指标,在非遥感信息源(如土地利用、土壤图和地形图等)支持下,由判读者综合遥感影像光谱特征所携带的各项指标特征,判断得出图斑单元所代表的土壤侵蚀类型及强度。
在黄土高原土壤侵蚀强度遥感监测中,选用降雨、地面物质抗蚀性、植被覆盖度和地形因子,采用变权模糊数学模型进行水蚀定量评判。边多等(2003)采用该方式,以1∶2.5万彩红外航片和TM影像为主要信息源,对“一江两河”地区进行了土壤侵蚀监测。黄诗峰等(2001)建立了基于栅格地理信息系统的流域土壤侵蚀量估算的指标模型,结合嘉陵江上游西汉水流域具体情况,以降雨、地形、沟谷密度、植被盖度、成土母质等为主要指标,对流域土壤侵蚀量进行了估算。同样是基于判别规则和逻辑综合分析的过程,并且参考指标与土壤侵蚀目视解译过程一致,但是在基于遥感提取单因子方法上略有不同的还有,通过特定算法自动提取植被信息,进行综合判别土壤侵蚀强度。国外也有相关方法的应用研究。
3 遥感监测方法总结
综上所述,基于遥感方法进行土壤侵蚀监测尽管随着航空航天遥感的发展很早就开展起来,但目前存在着如下状况和问题。基于遥感方法,尤其是通过影像光谱特征进行分析、直接获取土壤侵蚀监测的研究在国内外研究还较少,并且国外研究主要集中于地中海地区土地退化监测研究中。
我国的土壤侵蚀遥感监测手段以目视解译为主,是区域土壤侵蚀遥感监测的主流手段。从己发表文献统计,研究监测范围从全国土壤侵蚀调查到各个省级、流域或更小地域单元。应用范围广、手段单一,以区域性研究为主、零散分散、缺乏系统性,研究结果也只反映了“一家之言”,缺乏实地验证。同时受目视解译的限制,工作量大、效率低、非定量化、监测结果易忽视细节信息,受主观因素影响较大。20世纪80年代初的全国土壤侵蚀遥感调查开始以目视解译方法为主,现在经历了航天遥感技术的快速发展的20多年,尤其是定量遥感分析技术的发展,但新的土壤侵蚀监测的研究方法较少。
参考文献
关键词:遥感技术;地震预测工作;应用
我国位于亚欧大陆板块交界处,大陆板块的缓慢运动,使我国的地震发生频率相对较高。所以,能够及时、准确、有效地进行地震预报、监测以及震后救灾工作就显得非常有必要。遥感技术的特点是高效率信息收集、获取信息量较大、方式多样与间隔时间较短等,可以保证全方面24h的动态监测,所以其用于地震预测、地震灾害现场调查与震后损失核算等是一个比较有价值的课题。该文主要对遥感技术用于地震预测工作进行简要描述。
1遥感技术与地震
遥感技术(RS)指的是通过使用一定的方式能够远距离获取“物体”的各种信息。使用遥感器远距离获取目标对象的各种数据,再采用特定方式对收集的数据进行分析研究,进而得到目标对象的相关情况。遥感技术是根据电磁波和地球表面物质之间的特定关系建立的,目的在于探测、分析、研究地球现有的资源和地理面貌,是对地球表面的空间与时间的特征以及规律变化进行观察研究的新型技术。遥感技术的优点是概括性强、综合性优异、宏观调控力强、具有直观可视性等,由此能够最大限度地预防人为性的干扰,在合理分配有限资源的同时,使震区各项数据能够快速有效地传输。通过将遥感技术和传统地震探测技术进行对比,能够发现遥感技术要更先进、更科学以及更加具有时效性,其使用于地震的预测工作具有重要的现实意义。地震的实质是地球内部的某种结构产生突然性的破裂引发震波,在某个范围中引发地震的现象。地震现象伴随的是灾难与危险,具有突然性、危害严重性以及影响较大等特征,是国际上公认的最危险的自然灾害之一。我国所处的位置是亚欧大陆板块交界处,地壳运动频繁,因此地震发生的数量也相对较多。世界范围内死亡人数前十的地震中,有一半发生在我国。使用遥感技术进行地震预测、地震灾害调查和损失评估等震前震后各种处理工作,提高了地震预测的准确性,能有效控制和减少震后各种问题的发生。目前,遥感技术在灾后重建工作的规划中得到了广泛的应用,在强震区之中,利用遥感技术还可以评估灾后重建工作的进展,为管理人员提供坚实的技术支撑。利用遥感技术,还可以获取震区的地理资料,为灾后重建工作的开展提供科学的科技保障。
2遥感技术应用于地震
传统的地震预测、地震情况调查、灾情了解等信息收集方式只能采用实地勘测等方法。虽然能够得到精确性和可信度很高的数据信息,但其附带着巨大的人力和成本的投入。那么使用遥感技术能够优化传统实地勘测方式的缺陷,伴随而来的是更加先进、更加科学的地震各个阶段的处理工作,其在地震领域中具有很大的应用前景。遥感技术主要以航天遥感影像分辨率为基础,伴随高分辨率影像技术的发展,推动着遥感技术在地震各个阶段的广泛使用。
3遥感技术在地震预测中的应用
地震的预测工作是一个国际性的研究课题,主要是由于地震形成原因的复杂性和多样性,且受到目前科学技术的限制,无法形成及时有效、准确的地震预测工作。现在将卫星遥感技术应用到地震预测的研究正在处于发展阶段,伴随而来的是很多难关需要攻克,现在科研人员研究的重点是使用遥感技术进行地震震前监测,其中心是对震区的热异常情况进行探测分析。地震发生前的地表温度异常在国际的历史上有很多记载,我国历史文献中也有很多资料记录了地震时地表温度异常的情况。在强烈地震发生时,震中位置周围一定范围内将会出现温度升高的情况,同时这种温度升高包括空气温度、地表温度以及地表下浅层温度等。传统地震预测技术对震前温度变化的研究主要是对全国台网监测的气温、浅层土地温度与中、深层水温等数据的分析,同时对震中位置附近区域的地表与指定深度的地下温度情况变化的分析研究。然而其有一定的局限性,只能监测局部位置的温度异常,无法形成范围性温度变化趋势的数据。热红外遥感技术的特点是覆盖性、24h动态信息监测、信息多样性等,因此能够对震区热异常信息影像形成连续性监测。
4遥感技术在地震灾害评估中的应用
地震灾情的获取与评估是降低灾害影响的有效途径,但是传统人工勘探途径不仅费用高,且工作效率低。实际上,早在1906年,美国科学界就利用风筝记录了地震灾后影响,从此,遥感技术开始应用在地震灾害的调查与分析中,自此之后,遥感技术开始普遍应用在地震灾害信息的预测中,获取了突出的社会效益与经济效益。利用遥感技术来获取震害信息,可以及时收集到道路、桥梁、建筑物等设施的信息,为地震后的灾害评估提供资料支持。作为一种新兴的空间对地观测技术,遥感技术正日益发展成为一种先进的手段,并应用于各个不同的科学领域当中。对地震科学而言,快速、高效及准确地获取信息具有至关重要的意义,而遥感的特性恰好满足了这一需求。不同光谱段和不同空间分辨率的遥感数据可以根据其自身的特点应用于地震研究的各个研究方向。开展多源地震空间数据的综合研究,并建立多源遥感数据地震应用模型是今后空间技术应用于地震行业的必然发展趋势。震害损失快速评估未来的发展应主要定位于结合高精度遥感数据和遥感震害模型的3S技术(RS、GIS及GPS)的应用,通过震害信息自动识别技术和目标物的精确定位技术真正实现震害快速得出结论。
5结语
关键词:水利水电工程 地质勘测 遥感技术应用
中图分类号:U445 文献标识码:A
前言:遥感(RS)技术通常主要应用于预可行性研究阶段或可行性研究阶段。Rs技术与其他勘察手段配合,有利于大范围进行地质测绘,提高填图质量和选线选址的质量,减少野外地质调查的盲目性,并可以大大减少外业工作量,提高作业效率。遥感技术作为一种工程地质勘测手段,近年来在我国水利地质勘测工程中应用越来越广泛,其用途主要包括:工程地质调查与制图、岩溶调查、对滑坡、崩塌、泥石流等物理地质现象的调查,输水隧洞、渠道等跨区域、长距离等线状大型工程地质调查,地貌、地质、地形、气候、水文等复杂特殊地区的工程地质调查,省时且经济。随着高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率卫星数据的日益丰富及普及,RS对水利建设及管理的影响和作用必将越来越大。
1.工程勘测中遥感技术应用的必要性及其应用效果
工程勘测是各种工程建设质量优劣的先决条件。勘测质量的优劣,直接影响了设计质量,而设计质量则影响了工程建设的质量。要修建一项理想的工程,除要考虑政治、经济、国防等因素外,还必须充分掌握工程所在地区的地形、地貌、地质、水文、气候等自然环境条件。采用传统的地面勘测方法,由于视野的局限,拟查明自然环境条件是很困难的,尤其是在地形、地貌、地质、水文、气候等复杂的地区,有时由于手段的限制,勘测质量得不到保证,造成工程选线、选址的变动,甚至到了施工阶段,还不得不补做勘测前期的工作。更有甚者,给施工或日后的运营带来无穷的后患,这样的例子不胜枚举。
遥感技术的应用,可以克服单纯地面勘测的不足,它与其他勘察手段相结合,可以从整体上提高工程勘察的质量,因而,具有明显的技术经济效益。遥感技术应用的效果主要表现如下:
1)有利于大面积地质测绘,提高填图质量和选线、选址的质量;
2)可克服地面观测的局限性,减少盲目性,增强外业地质调查的预见性;
3)减少外业工作量,提高了测绘效率,某些外业工作可移到室内进行,改善了劳动条件。
一般认为,工程勘察中采用遥感技术后,预可行性研究阶段可提高工作效率2~3倍,可行性研究阶段,可提高1倍左右。有些地区,应用遥感技术后,勘察效率提高的更多些。
工程勘察中,应用遥感技术可获取地貌、地层(岩性)、地质构造、水文地质、不良地质等信息。尤其是对工程影响较大的滑坡、崩塌、错落、岩堆、坠石、泥石流、岩溶、沙丘、沼泽、盐渍土、河岸冲刷、水库坍岸、冲沟、人工坑洞、地震地质等不良地质现象,其判释效果更为明显。工程勘察中,利用陆地卫星遥感图像一般可编制1∶5万~1∶20万的有关图件;利用航空遥感图像可编制1∶5百~1∶5万的有关图件。
上述不同比例尺图件的编制可满足工程勘察编制图件的需要。工程勘察中所采用的遥感图像比例尺不同阶段而有所不同。一般在预可行性研究阶段主要应用1∶5万~1∶20万的陆地卫星图像,重点地段可用1∶5万航空遥感图像;可行性研究阶段,采用1∶5千~1∶2万的航空遥感图像。
2 .遥感技术在水利水电工程勘测中的应用
遥感技术按照遥感平台的高度不同,一般分为航天遥感、航空遥感和地面遥感共3大类。遥感技术由于视域广阔、信息丰富、具立体感、卫星影像成周期性重现以及获取资料快速等特点,被广泛应用于水利水电工程中有关重大工程地质问题及相关的环境等问题的调查与研究。
2.1 区域构造稳定性研究。由于遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息,较好地反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态,所以对研究区域构造格架,确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性有重大作用。因此遥感技术的应用也成为研究此问题必用的手段。
2.2 水库区塌、滑坡、泥石流调查。在大型水利水电工程库区岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆积体的调查中,有一些工程应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译,结合野外现场观察、复查和检查查明了许多久拖不决的影响库岸稳定性评价的大型或较大型、塌滑体的数量,分布及其稳定状态。
2.3 岩溶调查。利遥感影像,特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质调查有其特殊的优势,像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地貌现象,而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异,判断地下水的分布和泉水分布等。清江招来河、高坝洲,黄河万家寨等工程曾利用彩红外航片解译来研究岩溶及岩溶渗漏问题,都取到了良好的效果。
2.4 中小比例尺地质测绘填图。推广遥感技术,在保持必须的野外工作量和成图现场校核工作的前提下,中小比例尺地质图以遥感成图取代常规地质测绘;建筑物及其它重要地区大比例尺工程地质图优先考虑遥感成图。这是十年前在全国水利水电勘测工作会议上由水利水电规划总院提出的“勘测技术发展目标”文件所确定的。
2.5岩土工程开挖面地质编录。为适应大型水利水电工程施工中进行反馈设计、安全预报和存档备查的需在人工开挖高边坡、大型地下建筑物和大坝基坑的开挖中采用地面遥感技术,进行地质编录,并为有关的稳定分析和现场预报提供翔实的地质资料和数据是很必要的。
2.6水土保持、防洪与移民安置容量研究。如1994年,长江勘测技术研究所承担的长江上游水土保持重点治理区滑坡、泥石流发育程度与稳态区域研究项目,该项目在研究中利用TM卫片对陇南、金沙江下游、三峡库区3大片进行解译与发育程度的划分(滑坡分四级,泥石流分五级)作出了区划图,提出了防治意见和预警系统建立的基本设想。1990年地矿部航空物探中心与长江委规划处、综勘局一道,开展长江中游干流防洪工程现状遥感调查,用TM卫片和1∶3万~1∶5万彩红外航片进行解译和编写报告,提交的成果获得了较好的成效。移民安置容量研究,航卫片,尤其是彩红外航片,以其对土地利用类型的可判读性和现实性,为移民安置容量分析确定提供了新手段。
3.结语
水利水电工程勘探技术正处于一个飞速发展的阶段,综合采用各种勘探方法是促使勘探技术从“定性测量”向“定量测量”的关键。在技术的采用过程中,既要积极的采用新技术,同时不能够忽视传统技术的再利用,这样才能促进勘探技术的提高。
参考文献:
[1]杜道生,陈军,李政航.RS、GIS、GPS的集成与应用.北京:测绘出版社,1995.
【关键词】测绘工程;技术;发展
1、概述
传统的测绘工程长期依靠经纬仪、平板仪、水准仪进行工作,随着现代测绘技术的逐步扩大应用,向传统测绘工程技术告别的时代已经到来。现代测绘技术的核心是卫星导航定位技术、遥感技术和地理信息系统技术。其中,卫星导航定位技术和遥感技术是航天技术、卫星技术、传感器技术、现代通信技术、计算机技术等高新技术综合集成的结果,地理信息系统技术是计算机技术、数据库技术、空间分析与模拟技术综合集成的结果。因此,现代测绘技术是空间技术和信息技术等现代高新技术的综合集成,也是国家高新技术的重要组织部分。
2、现代测绘工程技术的发展
2.1 测绘仪器的发展现代测量仪器以自动化、数字化、智能化、网络化为方向发展,传统的光学测量仪器呈现出被弃用的趋势。全站仪堪称工程测量的代表仪器,它是电子经纬仪和测距仪的集成体。全站仪不仅具有电子测角和电子测距的功能,而且具有自动记录、存储和运算能力,有很高的工作效率。目前还出现了“自动目标识别全站仪”,可以自动跟踪反射器并实时得到三维坐标,在软件的支持下与设计值比较,从而控制施工过程。用于高精度定向的陀螺经纬仪向激光陀螺定向发展。另外,将陀螺仪和全站仪集成就出现了陀螺全站仪。大面积的首级控制测量早已使用GPS全球定位系统。目前,用于控制测量的静态GPS接收机已实现天线、接收机和电源一体化,操作完全自动化。用于图根控制测量和采集数据的实时动态RTK GPS接收机,可以瞬时获得地面点的坐标。另外,它还可以在30~50km范围内按坐标施工放样。将全站仪和GPS集成一体,就出现了“超站仪”,它改变了工程测量外业的作业模式,实现控制测量、碎部测量和施工放样的一体化和无缝衔接作业。三维激光影像扫描仪可以快速、精确和可靠地获得被识别物体三维空间数据,在桥梁变形、水坝监测及建模、土石滑坡监控、开挖容量测量、城市数字化测量等方面非常有用。高精度高程测量方法目前还是采用几何水准测量,但水准测量的仪器实现了数字化和自动化。数字水准仪不光实现了自动安平,还配合条码标尺,实现观测自动化和测量结果数字化。数字水准仪主要是利用相关法和相位法的原理实现自动读取视线高和视线距离。
2.2 现代测绘技术的发展
2.2.1 全球定位系统GPS即全球卫星定位系统。它最初是由美国国防部开发的,利用离地面约两万多公里高的轨道上运行的24颗人造卫星所发射出来的讯号,以三角测量原理计算出收讯者在地球上的位置。GPS采用的是全球性地心坐标系统,坐标原点为地球质量中心。GPS自问世以来,充分显示了其在无线导航、定位领域的霸主地位。
2.2.2 遥感技术
遥感(RS)是一种远距离,大面积几何形态、位置以及相关物理特性的传感手段。广义的遥感包含航空摄影测量。现代航天遥感技术(RS)可提供分辨率的影像资料,航空遥感技术即全数字摄影测量可提供分米级甚至厘米级的影像资料。遥感技术在近一、二十年内飞速发展,既有框幅式可见光黑白摄影、多光谱摄影、彩色摄影、彩红外摄影、紫外摄影,又有全景摄影机、红外扫描仪,红外辐射计、多光谱扫描仪、成象光谱仪,CCD线阵列扫描和矩阵摄影机、微波辐射计、散射计,合成孔径雷达及各种雷达和激光测高仪等。传感器的研制在向更高的空间分辨率方向发展的同时,也向全方位的立体观测能力方向发展。遥感多时相性,提供了人们长期、系统和动态研究地球表面的变化及其规律的可能性。
2.2.3 地理信息系统
从系统角度看,在未来的几十年内,地理信息系统(GIS)将向着数据标准化(Interoperable GIS)、数据多-维化(3D&4D GIS)、系统集成化(Component GIS)、系统智能化(Cyber GIS)、平台网络化(Web GIS)和应用社会化(数字地球DE)的方向发展。Interoperable GIS互操作地理信息系统(Interoperable GIS)是GIS系统集成平台,它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作,以完成某一特定任务。3D&4D GIS三维(四维)地理信息系统(3D&4D GIS)目前研究重点集中在三维数据结构的设计,优化与实现,以及体视化技术的运用,三维系统的功能和模块设计等方面。
Com GIS面向对象和构件技术的地理信息系统(Com GIS)是把GIS的功能模块划分为多个控件,每个控件完成不同的功能,通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终GIS应用。Web GIS基于WWW的地理信息系统(Web GIS)是利用Internet技术在Web上空间信息供用户浏览和使用。Digital Earth它是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识,其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源,从而完成数字地球的核心功能,光缆、卫星通信技术以及计算机网络等技术则完成海量数据的传输任务。
“3S”是全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)的合称。“3S”集成技术提供了对地球系统进行长期的立体的监测能力,为收集、处理和分析地球系统变化的海量数据提供了工具。在大型工程中,如三峡工程、南水北调、西气东送等,都具有施工范围大、战线长、物流量大、施工周期长、土方工程大等特点。“3S”技术为大型工程提供了最有效的数据和信息采集、分析处理、表达决策的工具。“3S”集成技术将在大型工程中贯穿从勘测、设计、质量监控、安全监控、竣工验收到运行监控管理的一切阶段。
在钻探施工过程中,工人大部分情况下是依靠感觉和经验而获得钻进特征,通过对钻进状态的判断来采取用来调整操作的措施。这种主观性的方法需要钻工具有足够的工作经验和丰富的专业知识,不能轻易掌握并且很难形成标准化操作。近年来,通过利用科学技术研究和对外技术合作,通过各传感仪钻进参数探测系统可以及时准确地掌握钻杆旋转速度,钻进进尺速度,钻杆扭矩,钻进压力,进、返水量,泵压,孔深,泥浆粘度、密度和酸碱度等钻进参数,依据这些参数,钻工可及时、准确地调整操作。不仅大大降低工人劳动强度,还可提高钻进质量和工作效率。随着煤田地质勘探技术的提高,该技术得到越来越广泛的应用。
2地球物理勘探
在当前煤田地质勘探工作中,地球物理勘探是必不可少的技术手段之一。地球物理勘探主要是用物理方法来勘测地壳上部岩石、构造等来澄清地质问题,寻找有用矿产的新兴科学,是根据地质体的物理性质差异,借助一定装置和专门的仪器来探测其物理量分布规律。地球物理勘探常利用的岩石物理性质有:密度、磁导率、电导率、弹性等。与此相应的勘探方法有:重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探等。
2.1电法勘探
电法勘探是根据岩石及矿石电学性质如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性等电学性质差异,借助专门的仪器设备观测和研究地球物理场的变化及分布规律,来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。其主要特点是利用的场源形式多、方法变种多、解决的地质问题多,工作领域宽广。
2.2地震勘探
地震勘探是地球物理勘探中重要的技术手段之一,是通过利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应,推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法,目前采用最多的是高分辨地震勘查技术。高分辨地震勘查技术通过采用高分辨二维地震、三维地震、多波多分量震等方法,来查明断层落差,圈定煤层分叉合并区、岩浆岩对可采煤层的影响范围及陷落柱分布情况等。
2.3重力勘探
重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常,以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状﹐从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。重力勘探具有成本低、深度大、轻便快捷获得煤田地质资料的优点。
2.4磁法勘探
通过观测和分析由岩石、矿石磁性差异所引起的磁异常,进而研究地质构造和矿产资源(或其它探测对象)的分布规律的一种地球物理勘探方法。在地面磁法勘探中,一般是布置一系列的平行等距的测线,垂直于被寻找的对象(矿体等)的走向,在每条测线上按一定距离设置测点,在测点上测地磁场垂直分量的相对值,测线距与测点距之比从10﹕1到1﹕1。在煤田地质勘探中,煤矿与周围岩石的磁性具有明显差异而发生磁异常,地面仪器接收到磁异常后形成数据资料进行保存,然后对该资料进行分析和研究,即可推断出随测区域煤矿的分布规律。
2.5地球物理测井
地球物理测井是运用物理学的原理和方法,使用专门的仪器设备,沿钻井(钻孔)剖面测量岩石的物性参数,了解井下地质情况,从而发现煤层、金属、非金属、放射性等矿藏资源。这是煤田地质勘探中不可缺少的手段。岩石和矿物有不同的物理特性,如导电特性、声波特性、放射性等。在地球物理勘探中相应地建立了多种测井方法,如电法测井、声波测井、放射性测井和气测井等。
3煤田地质勘探中的遥感技术
目前,在地质勘探中已经形成了煤炭遥感技术体系,遥感技术被应用的领域日趋广泛,如在煤炭资源调查、煤层气资源评价以及煤矿区环境评价,水害防治和监测等方面都得到了应用。煤炭资源遥感技术主要是通过应用航天遥感、航空遥感、地面遥感测试等技术,对地下煤炭资源进行调查和评价,以得到煤炭资源开发利用的可靠信息。遥感技术具有高效率、低成本、层次性、时相性、波段性以及较强综合性等特点,是调查和评价煤炭资源的重要技术手段。随着遥感技术的进步,遥感传感器种类也不断增多,同时,还提高了遥感图像分辨率,使遥感数据处理和信息提取技术也得到一定程度的发展。可见,遥感技术有着日益广阔的发展和应用前景,在煤田地质勘探中,调查煤炭资源的遥感探测模式和技术方法逐步得到完善。
4综合勘探方法
由于大部分情况下勘探区地形地质条件和物理性质等复杂,一种简单的勘探技术很难使勘测结果达到十分精确的水准。因此,根据煤矿区的地形地质条件、构造复杂程度等,可以合理选取多种勘探手段,统筹各项勘查工程布置,将得出的各种地质信息进行综合分析,从而提高地质报告的质量。也就是将钻探技术、物探技术、遥感技术以及测井等技术手段相结合,在勘探区内,运用得出的重磁资料推定煤系的分布范围;用高分辨率数字地震控制断层、褶皱和其它异常体的发育;用钻探结合测井方法验证地震勘探结果,并重点控制煤层的变化。煤田地质勘探技术手段多种多样,每一种勘探方王会江:浅析煤田地质勘探技术法都有自己的作用和使用条件,应结合工作实践的具体情况选取适当的方法进行运用,以提高煤田地质勘探的工作效率。
5结语