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【关键词】技术发展战略,地质遥感,应用技术系统
一、前言
通过对遥感技术和遥感地质发展现状和发展趋势的分析,以经济和社会可持续发展对矿产资源、能源和地质信息的重大需求为牵引,以地质理论、地球系统理论和复杂性科学理论为指导,围绕地质工作的地质矿产调查、地质灾害和环境监测、矿山开发和环境监测的三大战略任务,提出建设和发展地质矿产和能源遥感勘查和评价技术系统、地质灾害和地质环境监测技术系统及业务运行系统、矿山开发和矿山环境监测技术系统及业务运行系统三大应用技术系统和卫星数据采集与地质应用服务系统、全数字化综合航空遥感集成与信息服务系统两大信息服务系统的遥感地质发展战略目标。促进和实现遥感地质分析由定性向定量,遥感地质应用由技术向技术集成,地质服务由数据向数据、技术和信息的综合服务方向发展和转化。
二、遥感地质技术的主要进展和存在问题
1.主要进展
“国土资源大调查”为遥感地质的发展带来了新的发展机遇。自“十五”国土资源大调查开展以来,遥感地质研究和应用取得了一批具有影响力的成果。遥感地质在理论、技术和应用方面都得到了跨跃式地发展,技术水平显著提高,技术实力明显增强,地质应用层次得到大幅度提升。
(1)技术进步。区域性多光谱蚀变信息提取、高光谱矿物填图、干涉雷达地表形变监测、基于POS的航空地理直接定位、正射影像图生成等技术以及遥感信息化建设方面都取得显著进展,已赶上和接近当今世界先进水平,取得了喜人的应用成效,在技术上已基本形成或初步形成工程化的应用能力。
(2)地质应用。地质应用在深度和广度上都有不同程度的深化和拓展。遥感区域地质调查、遥感矿产资源评价、遥感滑坡调查与监测、地质环境动态监测、石漠化遥感调查与监测、区域性地面沉降监测等都已取得具有影响性的成果;矿山开发与环境监测已初见成效。
2.存在的主要问题
(1)理论基础和应用基础研究不足或滞后已成为技术进步和应用向纵深发展的障碍。虽然中国国土资源航空物探遥感中心(以下简称为航遥中心)定位为遥感应用部门,但对于行业和专业应用的一些理论基础和应用基础问题,如遥感地质信息机理、岩矿波谱(反射、发射、微波等)特征及其地质意义等,完全依靠他人的研究成果,或指望和等待他人研究,是不现实的,也远不能满足应用的需求。
(2)数据获取能力严重不足,长期依赖国外资源卫星,难以提供长期、稳定的数据保障;缺乏一些对地质应用很有价值的新型数据源(如高光谱数据);航空遥感数据的集成度较低,机动和应急反应能力不足。
(3)一般化的研究较多,甚至多有重复,深层次的研究较少;面上的问题研究较多,针对典型地质问题或需求的研究较少;跟踪、模仿性研究较多,探索性、前瞻性的研究较少。
(4)研究分散,技术集成度较差,方法的协同应用能力不足。
(5)信息基础设施、实验手段和技术保障能力的建设和发展滞后,制约了研究向纵深方向发展;成果的智能化、产品化的程度较低,影响了技术方法的规模化应用和推广。
(6)研究缺乏系统性和连续性,急功近利仍较严重;科研项目管理等同于工程项目或生产项目,难以按照科学技术发展的规律规划和部署工作。
三、遥感地质技术和应用的发展趋势
遥感技术的发展带动和促进遥感应用向着多尺度、定量化、集成化和业务化的方向发展。在遥感地质领域,发展趋势明显表现为:
1.高光谱矿物填图技术的发展和深化。矿物填图(MineralMapping)可以说是高光谱最成功的,也是最能发挥其优势的应用领域,它使遥感地质由识别岩性发展到识别单矿物以至矿物的化学成分及晶体结构。在可见-短波红外谱段,识别的矿物主要为Fe、Mn等过渡元素的氧化物和氢氧化物、含羟基矿物、碳酸盐矿物以及部分水合硫酸盐矿物,可识别的矿物可达近40种。而使用中-热红外谱段,有可能识别绝大多数的矿物类型。矿物填图不仅可以直接识别与成矿作用密切相关的蚀变矿物,圈定找矿靶区,指导和帮助找矿,还可根据矿物的空间分带、典型矿物或标志矿物的成分及结构变化,推断成岩成矿作用的温压条件、热动力过程、热液运移和岩浆分异的时空演化,恢复成岩成矿历史,建立不同矿床的成矿模型和找矿模型。
2.遥感地质学由定性步入定量化发展阶段。高光谱、高分辨率、热红外多/高光谱、雷达干涉(InSAR)、激光雷达(LIDAR)、GPS、POS系统等技术的兴起和发展,使遥感地质学不再局限于基于图像色调与纹理特征的目视解译,而继表层遥感应用领域之后,逐渐步入了定量化发展阶段。遥感地质定量化主要包括:①地质体及地质目标的自动识别;②地质体几何参数及其变化的定量量测或量化估计,如地质体或地质构造产状,滑坡滑动方向、滑动距离和滑动体积,地表形变量和形变速率等;③地质体成分,主要是组成岩石的基本成分———矿物丰度和化学成分的定量反演;④以遥感信息为主要信息源的遥感地质定量应用模型,包括物理模型、经验模型、统计模型、模糊模型及灰色模型等,如岩性岩相的划分与地质制图模型、成矿模型、找矿预测模型、矿产资源评价模型;⑤、矿山环境监测模型以及地质环境评价模型等。
3.技术集成和应用技术体系构建。系统论的奠基人钱学森院士指出,研究开放复杂系统和复杂性科学方法是“从定性到定量的综合集成方法”。以复杂性科学理论方法开展技术集成,构建应用技术体系,建设应用技术系统将成为当前遥感应用发展的主流。对于遥感地质应用而言,笔者认为,在目前的发展阶段,技术集成和应用系统建设主要有以下两种类型。
①应用技术系统。针对特定的应用领域,根据不同遥感手段和不同技术方法的特点,将多种遥感技术、多种遥感信息及多种数据处理信息提取方法有机地加以优化组合,集成为优势互补、协同作业的应用技术体系,以提高整体应用的水平、成效和技术经济效益。
②业务运行系统。针对特定的应用目标,将遥感数据及辅助数据和环境数据的采集、数据处理、信息提取、信息分析、专家知识、应用模型、真实性检验、信息服务等技术环节和技术方法,按专业要求和统一标准加以集成,形成具有业务化运行能力的运营系统。如矿物填图系统、地面沉降监测系统及矿山资源开发多目标遥感监测系统等。
4.遥感服务由以数据服务为主向技术服务和信息服务转变。与遥感地质应用技术系统,特别是业务运行系统建设同步,遥感向社会所提供的服务也将由数据服务为主逐渐向数据、技术和信息综合服务转变。
四、结束语
地质信息是经济和社会发展不可或缺的重要基础信息。新的经济社会发展形势对地质工作提出了更高的要求。按照“国务院关于加强地质工作的决定”的要求,为缓解资源约束,保障经济发展,推进城乡建设,开展国土整治,防治地质灾害,改善人居环境等提供客观、准确、现时的地质信息服务,是中国地质调查局遥感地质工作的重要战略任务和主体目标也是遥感地质发展的必然。
参考文献:
1 多源卫星数据
1.1 航空遥感
无人机是当前比较先进的航拍技术。自控的卫星五人驾驶机与传统航空遥感的区别在于其能够携带专业的数码相机,灵活性较强,可在云层下飞行,避免云对其的限制。这正这项优点其被研究生广泛应用。
1.2 Landsat系列卫星
陆地卫星Landsat能够帮助获得TM等遥感图像,这些图像能够帮助土地利用现状,并编制具体运用情况。
TM影响共有7个波段,每个波段能够充分结合不同事物的光谱特征和大气影响,其自身已经实现优化。在具体实践中,只有第6个波段稍欠丰富外,其他的地表光谱信息是很全面的。
1.3 SPOT系列卫星
2002年5月SPOT-5卫星发射升空。与之前发射的尾箱相比,其能够为研究者提供更加准确、丰富的地表信息资源。该卫星的遥感影像的控件分辨率是2.5m,其传感器能够帮助获得立体影像,并且在储存和传输等性能上都有提高。此外,其还能够符合土地利用动态变化检测的要求。将数据进行校正、增强和分类等,在通过实地调查资料的前提下,获得研究区内卫星区内遥感影响的翻译标志。然后根据对卫星遥感影像的计算机自动解译,能确定土地利用的类型。
1.4 雷达遥感
雷达遥感比光学成像遥感要进步很多,其不仅能够长时间工作,还可以穿透地物。因此,雷达遥感是当前应用十分广泛的一种。
有学者针对热点雷达数据ERS-2展开探究,发现经过一系列的预处理后和实验区分区后,根据土地的类型可以分为非监督类和BP神经网络类对土地利用进行划分。结果发现,多光谱遥感的数据,SAR遥感数据是可以替代的。
目前,我国SAR遥感监测技术主要被应用在那些不方便获得卫星遥感数据的区域。据数据统计显示:在农作物生长季,无论是北方还是南方多光谱遥感数据的利用率都普遍较低,不到5%,其中南方比北方总体上还要低。但是SAR获得的地观测数据可以达到100%。从上述调查中我们不难发现,SAR比较适合于农业、林业等资源调查较高的选择。
2 多源遥感卫星数据的融合
2.1 融合类型
2.1.1 同一传感器不同分辨率的遥感影像数据的融合。笔者在分析资料时发现,有学者会选择法国的2.5m的SPOT-5的全色卫星影像数据和10m的多光谱卫星影像数据,借助影像融合的办法,利用影像的纹理和光谱响应等特征,结合土地利用现状矢量图库完成土地利用现状的调查。
2.1.2 不同传感器的遥感影像数据的融合。在不透光传感器的数据融合方面,有学者采用2002年和2003年SPOT 及ETM+数据在专业遥感软件的辅助下利用多源遥感数据融合技术进行土地利用变化信息提取并对变化信息进行野外调查核实 ,这种办法能够大大降低查找变化地块的效率和时间,调查结果的质量也能够提升,其为以后开展土地变更调查工作的开展提供了一种新的途径和方法。
2.2 多源遥感影像融合的过程
多源遥感影像融合的过程一般分为2个过程:数据预处理和影像融合。
3 遥感影像分类
3.1 目视解译法
目视翻译已经成为信息社会中地学研究中一项十分重要的基本技能,在遥感应用方面也不例外。遥感技术信息的获得能够更加实时、准确。例如重大自然灾害信息等等,其可以无时不刻的关注检测地球的资源和环境的变化程度,为日后世界各国的发展提供真实可靠的信息服务。
目视解释作为遥感图像解译的一类,有往往被称为目视判读。它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。
3.2 计算机自动分类法
计算机自动分类法主要分为非监督和监督两类。具体如下:
非监督是完全根据像元的光谱特性所进行的分类,比较适用于那些对分类区了解不够的情况。该方法的使用需要注意的是原始图像的所有波段应参照分类运算,结果是各类像元数大体等比例。非监督类受人为干预的影响较少,其自动化程度较高。非监督分类一般要按照以下几个步骤实施:初始分类、专题判别、分类合并、色彩确定、分类后处理、色彩重定义、栅格矢量转换、统计分析。
监督分类与非监督分类相比,其更多的是受人为干预较多,主要被应用在研究区域相对熟悉的情况。监督类应该首先选择那些可以识别或借助其他相关信息可以断定类型的模板,然后将通过计算机将具有相同特性的像元进行分类。监督分类是运行需要经过以下结果步骤:建立模板(训练样本)、评价模板、确定初步分类图、检验分类结果、分类后处理、分类特征统计、栅格矢量转换。
为了保证数据的精确度,一些新的分类方法也逐渐出现,但是大都由于程序过于复杂而没有被广泛应用。因此,在遥感技术不断发展的条件下,应该充分利用多源遥感技术数据,并借助GIS技术,尽量实现遥感数据的进一步精确。
4 讨论
随着我国科学技术水平的不断进步,多源卫星遥感成为土地利用中不可缺少的重要工具。其融合选择的最佳办法是能够针对不同区域和图像特点进行选择和融合。其融合不同于其他,其关键在于不仅需要融合前两幅图像的精确配准,还应该具体融合方法。
当前,多源卫星遥感数据的融合仍然存在诸多问题,这些问题的存在严重影响融合的质量和水平。其具体融合需要解决的问题主要有以下几点:多光谱与多传感器、多空间下遥感影像的融合的理论框架、模型及其算法的研究,影像的性能评价标准的确定,融合理论的精度的提高,实际应用时会受不同影响以及计算机自动分类等问题,是今后卫星遥感数据融合需要努力研究的方向。
关键词:遥感技术;发展现状;未来趋势
中图分类号:TP79 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-22-14-1
遥感技术为我国解决国土资源管理方面提供大量的帮助。下面笔者就我国国土资源管理技术中遥感技术的发展现状及其未来的发展趋势谈谈自己的看法。
1 遥感技术在我国国土资源管理技术中的发展现状
1.1 数据库中储存的数据不够丰富
随着改革开放的不断深入发展,我国对新科技的重视程度越来越高。虽然我国是一个地大物博,资源丰富的国家,但是由于人口众多,使得我国的人均占有率远远低于其他国家,因此对国土资源进行合理的管理是非常必要的。但是,由于我国对国土资源管理方面使用遥感技术的时间还不是很长,而且,虽然现在国内已用“遥感三号”、“遥感四号”等高科技遥感技术对国土进行检测,但是由于这些技术还不够成熟,使得许多的数据还不能被一一地检测出来并进行存储,从而导致数据库中存储的数据还不够丰富。
1.2 资金短缺
众所周知,我国的科技正在日新月异地发展着,但是由于起步和发展的时间还不是很长,致使许多技术还不够成熟,还需进一步的扩展和提升。目前,我国许多自主研发的遥感工具中的卫星分辨率还相对较低,而且成像所需的周期也比较长。因此,为了获得多时相、高分辨率的遥感信息资源、资料和数据,我国就必须从国外进行采购。而目前我国在国土资源管理方面所使用的许多遥感数据和遥感资料都是从国外购买的,这花费了我国大量的资金,从而导致资金的短缺。
1.3 技术不先进
我国国土资源管理方面所需的遥感监测数据必须是高分辨率的遥感数据,因为,只有这些数据才能够可靠、准确地为有关部门提供相关的土地方面的信息及数据,也才能够满足我国国土资源管理方面的日常管理和生产需要。目前,我国对中分辨率的遥感数据的科学研究和应用已经比较成熟和可靠。但是,由于我国在信息提取技术和纹理的自动分类等部分关键技术方面还存在较大的问题和欠缺,因此还不能够完全满足我国的需求,同时,我国的高分辨率遥感技术中的影像信息自动化水平依旧处于较低的位置。因此,我国必须要加大研究力度,改变技术方面存在的缺陷。
2 遥感技术在我国国土资源管理技术中的未来趋势
由于遥感技术所拥有的四大特点:(1)能够较大面积地对同一地区进行同步、全面的观测,并且能够不受地形和各种阻碍物影响;(2)能够在较短的时间内对同一地区进行多次的探测,并及时的将信息反馈回来;(3)能够从多方面对同一地区进行探测,以便获得更加全面的信息;(4)高科技的遥感技术与传统的技术相比,性价比更高,具有较大的实用价值和社会价值。因此遥感技术将会成为我国未来国土资源管理技术中的重要手段之一。
2.1 对国土的利用情况进行检测和调查
基于我国地大物博、资源丰富,但人均占有量低的基本国情,未来我国必将对土地资源的利用情况进行严格的检测和调查。同时,由于我国气候条件、地质条件的限制,使得我国的土地测量工作面临着众多的挑战。然而,遥感技术的使用却能够很好地解决这些方面的难题,并能够为相关部门提供更为准确、可靠、真实的信息及数据,这种种优势使遥感技术在国土利用方面有着广大的发展前景。
2.2 对地质环境和地质灾害进行检测和预防
我国是个灾害多发性的国家,而且每一次灾害的发生都令我国蒙受了巨大的损失,而目前广泛应用的遥感技术能够对已发生过地质灾害和可能发生地质灾害的地区进行全面、系统的调查,同时,还能够查明灾害形成的原因及其发展趋势,从而为更好地对灾害进行预防打下夯实的基础,使损失减到最小。综上所述,我国必将对其加大投资力度。
2.3 对矿产资源进行合理的开发和管理
我国目前资源极度短缺,因此对矿产资源进行合理的开发和管理是现阶段迫在眉睫的事情。而遥感技术中的高光谱成像仪能够实现地物空间信息、光谱信息、辐射信息的同步获取,并建立岩石光谱的信息模型,充分利用高光谱的窄段波、高光谱分辨率的优势对矿产资源进行分析和探测,为相关部门的探测提供准确、可靠的信息及数据。
3 总结
综上,遥感技术已成为我国国土资源管理方面不可或缺的探测手段,而且,随着我国科技的发展及进步,我国未来将能够自主的研发高性能的遥感技术,并不断地对其进行完善和提高,最终给我国国土资源的管理带来质的飞跃和革命性的进步。
参考文献
[1]王文卿.遥感技术在国土资源管理中的应用现状及前景[J].测绘通报,2009(06).
[2]杨承蕊,张和生,遥感技术在我国土地利用调查中的应用[J],科技情报开发与经济,2008(01).
【关键词】测绘工作;遥感测绘;应用
1 遥感技术发展概况
从20世纪50年代开始,遥感技术就已经步入人们的视野,第一颗由苏联发射的人造地球卫星就是凭借遥感技术而取得成功。截止到目前,遥感技术已谱写了半个世纪的篇章,纵观今天的遥感技术,已经不再应用于人造地球卫星领域,多种应用在航天飞机卫星运转、发射、检测以及环境方面的遥感技术提供更为客观、真实的数据。现阶段,我国测绘工作具体涵盖资源测绘、地质勘测以及环境检测等方面,由于遥感技术的显著性效果,在此行业中被普遍应用。
所谓的遥感技术,主要是指利用相关设备对遥远的事物进行监测,从而获取信息及感知的有效方式。其中,传感器这项装备可以说是遥感技术最为关键的设备。利用传感器自身的传播性能,遥感技术感知附近及地面事物,在经过确定及筛选之后,获得有用的数据,同时再将这些信息与数据利用传感器传递到地面,采用分析法与计算机技术对其进行系统的比较,最终得出较为全面、客观的信息。此外,遥感技术渗透了计算机科学、地球科学、测绘科学及地球科学等学科知识,结合了各个学科的优点,整合而成的一项高端、先进而又精确测绘技术。
遥感技术具有获取数据资料范围大、获取信息的速度快,周期短、获取信息受条件限制少、获取信息的手段多,信息量大等特点。航空遥感具有技术成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、适于大面积地形测绘和小面积详查以及不需要复杂的地面处理设备等优点。缺点是飞行高度、续航能力、姿态控制、全天候作业能力以及大范围的动态监测能力较差。但作为一种探测和研究地球资源与环境的手段,仍是方兴未艾、不可取代的。
2 测绘工作中遥感技术应用现状分析
2.1 测绘遥感应用不够广泛
在我国,在所有的测绘工程项目中,遥感技术是完成任务目标的必备手段,可见,具有十分广阔的发展前景,技术的水平与领域也随之不断延伸。然而,由于人们习惯和观念,对遥感技术存在一定陌生感,导致其推广受限。
2.2 遥感工作资金造价高
在实际工作当中,有些测绘项目因为遥感技术价格高等问题望而怯步,随着近几年来计算机技术以及遥感技术的快速发展,促成遥感技术由最开始的理论层面正式步入实质阶段,其具体的环境资源、灾害监测、地质勘探以及地理测绘方面的检测功能逐渐明显。但是,仍然遥感技术造价高、花费大等特点仍然制约了其发展。此外,在我国,遥感技术主要应用在一些重点研发的科研项目上,譬如说资源勘探、环境污染以及地址灾害等方面,而用于煤矿开采或工程地址检测方面的则少之又少。
2.3 遥感信息源空间分辨率较低,应用水平较低
遥感技术在环境污染检测以及地质灾害勘测方面的优势将会促进我国环境保护失业用户地质灾害研究事业的长远发展,所以,从某种方面来看,提高遥感技术信息员的空间分比率,在测量水平、覆盖范围、以及信息数据准确性方面有着不容忽视的作用。
3 完善遥感技术在测绘工作中应用的策略及其具体做法
随着时展,遥感技术也被广泛应用于各个测绘工程项目中,遥感信息技术的漏洞与不足也愈加明显,而完善遥感技术手段、加强其宣传力度以及提高技术水平可以说是普及遥感技术的主要方式。
3.1 遥感技术在测绘工作中的应用
现阶段,遥感技术在我国测绘工程项目中应用较为广泛,因为遥感技术相比传统的测绘工具,其优势更为明显,避免了很多容易出现的测绘漏洞。
3.1.1 跟传统的测绘技术相比,遥感技术发生人为干预的情况较少,可以客观、全面的将监测区域的情况反映出来。而若是采用传统的方式进行测量,极容易出现误差偏大或误差累积等现象。而不得不说,遥感技术的测量数据比较真实、准确。譬如说:在矿区资源的定位和监测上,可以通过遥感技术来确定煤矿资源的具置,避免以为内不科学开采威胁生命或资源浪费等问题。
3.1.2 与传统的测绘方式不同,遥感技术能够动态实时、全方位、全天候的进行工作,这可以说是遥感技术最为显著的特点,它以全球定位系统作为后盾与支撑,在完成空间定位与导航工作之后,能够实时监测区域的实际情况。
3.1.3 遥感技术发展至如今,应用范围已经极为广阔,它可以迅速了解所在区域的地质特点、资源所在地以及地理情况,从而获取全面、精确的数据。
3.2 加强对遥感技术深度研究,拓展应用领域
可以说,在地质调查这项工作中,应用遥感技术不仅是社会经济发展的急迫需要与客观要求,从事物本身出发来看,也是十分必要的。就我国目前的发展态势来讲,遥感技术的发展前景极为广阔,应进一步以研究遥感技术为出发,提高其精度、准确度以及宣传力度。首先,加大资金的投入力度可以说也为遥感技术的深入研究工作做出了贡献。我国必须以进一步开发遥感技术为核心,以强国为目标从而不懈努力。除此之外,我国还需提高思想认识与观念意识,增加遥感技术的覆盖范围,加大资金扶持力度,解决当前各大测绘工程项目应用遥感技术而遭遇的一些难以解决的问题,拓展其技术领域。其次,相关部门也应重视起来,加强对遥感技术的推动、深入研发与鼓励,可制定一系列优惠政策来促进遥感技术的应用及普及。
3.3 大力推广遥感技术,加大遥感技术普及力度
只有在大力推广工作中,才能充分的显示遥感技术对测绘工作的适应力与优势。现阶段,不少应用遥感技术的测绘工程项目已经发现遥感技术高超的环境适应力以及技术优势,譬如谁:能够勘测不同地形,实现对地质灾害、气象灾害以及火灾等的全程监测,获取真实的数据,为建立灾害防御制度以及我国灾害研究做出了巨大的贡献,适合监测不同地形,可实现对地质灾害、气象灾害以及火灾的全程监测,从而获取有效的数据信息,为建立灾害防御制度以及我国灾害研究做出了巨大贡献,所以,增加遥感技术的覆盖面积以及普及程度势在必行。
3.3.1 利用遥感技术来降低项目工程的测绘造价,实现遥感技术在各行各业的实用度。只有降低资金成本,让更多和项目去接受,而不是目前集中在几个重点项目上。
3.3.2 提高遥感技术的空间分辨率也将有利于遥感技术的普及。早期遥感技术受分辨率限制,较多应用于宏观的检测,而当前由于新工作思路的拓展,遥感技术与地质的符合程度越来越高,受距离的限制也越来越小。但是相关人员在改善工作思路,加大遥感技术地质检测水平上还需进一步努力。
4 结束语
总之,在当今的测绘工作中,应用遥感技术已经成为社会发展的必然趋势。随着计算机的普及与科技的进步,遥感技术的覆盖范围将会大大增加,实现遥感工程司、灾害、气象、地质遗迹环境资源监测等项目,拓展遥感技术的应用范围,让其充分发挥自身优势,在灾害预防、社会发展以及国民经济上做出贡献。
参考文献:
[1] 覃永勤.浅谈现代测绘技术的发展及其工程应用[J].广西城镇建设,2012,(08).
[2] 庆斌,韩金芳,马丽新,等.现代测绘技术在工程地质测绘中的应用[C]//第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选.2010.
环境科学中环境保护是其中重要的一项研究工作,遥感技术和GIS系统也在环境保护中得到了广泛应用,不论是采集信息数据、监测环境动态变化还是环境管理方面都发挥了相应的作用,并且地理信息系统的建立对于控制环境问题具有突出贡献。
一、遥感技术在环境科学中的应用
遥感技术是借助于传感器设备对地面电磁波信息进行探测收集,并对其进行数据处理来完成对资源和环境监测的一种综合技术,遥感技术在环境科学中的应用也是不断拓展,其应用的领域也是越来越多。
(一)在水土保持研究中遥感技术的应用
水土保持是环境保护和监测中的重点,遥感技术在其中的应用主要体现在两个方面上:一是在土壤侵蚀方面,通过建立三维模型能够对同一地区在不断时间段的目标变化进行观测,利用遥感技术能够对某一区域在一段时间内土壤侵蚀的变化和程度进行较为精确的计算,并可将数据整理成土壤侵蚀强度分布图和透视图等以供环境科学工作人员来进行查看和处理,对于水土流失较为严重的地区可以实现动态实时监测;二是在植被覆盖和分布方面,通过利用航空影响能够对地面植被等级和种类进行判断,航空影像的分辨率较高可以完成对局部区域内植被分布和覆盖较为精准的观测,同时结合卫星图像能够对较广区域内的植被分布和覆盖进行分类和信息采集。
(二)城市环境监测规划中遥感技术的应用
在城市环境规划和监测中遥感技术主要应用在两个方面上,一方面是对城市结构进行规划。利用遥感技术能够清楚对城市中的各种建筑结构类型进行区分和判断,从而对城市结构进行规划分类,优化城市结构规划。例如对城市中的道路、居民区进行观测时可以通过遥感影像中颜色和形状的不同来进行判断,像是道路多呈现为带状或是环状或线状,从影像上可以清楚对城市中的交通分布进行辨别。另一方面是对城市热污染的监测上。随着城市建设不断扩大,城市人口和交通流动的增多,使得城市形成了与周围农村和山林不同的独特气候,也就是常说的城市热效应,而这种效应在一定程度上也是一种热污染。而通过遥感技术能够对城市的红外热感分布数据进行收集,对城市不同区域的温度分布进行区分,从而实现对城市热污染的实时监测,从而有针对性地处理相应的热污染。
二、GIS技术在环境科学中的应用
GIS全称为地理信息系统,是通过对空间数据进行收集处理和分析的一种信息系统,由于其对数据处理分析的表现非常出色,在环境科学和地理研究中都得到了广泛应用,尤其是在环境规划、监测和应急预警等方面。
(一)GIS在环境规划中的应用
在环境规划中应用GIS主要是通过将GIS系统中的空间分析技术和已经获取的数据结合起来进行应用,从而为环境规划提供更为精确的规划依据。环境规划不仅要靠规划专家的经验,而且还要依靠丰富的地理环境数据来作为支持。现代GIS系统在水污染控制、环境保护区规划和城市规划等领域中都起到了非常重要的作用,利用其基本的数据库来为决策者提供实时的环境空间信息,利用GIS的数据处理功能能够对各种基础数据进行转换处理,并可将数据通过可视化图表直接显示出来,为环境规划人员提供便利。同时与遥感技术联合还能够完成对城市热效应的全面监测和规划,更深入地分析城市热效应数据,建立相应的城市热效应规划模型,从而为城市未来规划提供模型支持。
(二)GIS在环境监测中的应用
在环境监测中GIS系统主要是通过与遥感技术、GPS技术等进行联合应用,利用遥感技术获取的相应数据信息来建立相应的监测模型,从而完成对某区域内环境的动态监测和分析。基于GIS和遥感技术建立起来的环境监测系统具有使用方便、人机交互友好、数据可视化强等优点,在现代环境监测中得到了广泛应用,能够完成对水域污染、固体废弃物分布和噪声等环境监测工作,尤其是在水质监测方面,依靠遥感技术等其他技术获取的水域地理信息数据建立相应的监测系统能够完成对当地水质的自动监测任务,其监测结构主要见图1。从图1中可以看出基于GIS系统的水质监测系统主要有三个大部分组成,分别是信息数据采集、信息数据传输和信息数据处理这三个部分,三个分工明确、职能清楚,从而能够较为快速地完成对水质的监测工作。
(三)GIS在环境应急预警中的应用
随着GIS系统的不断完善,其能够完成的监测任务也是越来越多,其中应急预警是GIS系统应用较为突出的一种,能够对某区域内重大环境污染事故进行应急预警,快速正确地对事故位置、属性进行判断,并可提供污染扩散的模拟过程,模拟污染在未来一段时间内的发展趋势,从而提供相应的应急处理方案,这样能够让环境控制人员在短时间内及时对环境污染事故进行紧急处理,将环境污染控制在一定范围之内。而现实中的诸多事实也证明了GIS系统在环境应急预警中的重要作用,其与遥感技术的联合应用也使得预警系统的效用不断增强。
三、遥感技术和GIS技术的未来趋势
随着科学技术的不断发展,遥感技术和GIS系统都在不断发展完善当中,遥感技术中对信息数据获取的精确度和数据可靠性在不断增强,而其信息处理模型的建立也是未来遥感技术发展的重点。而GIS系统借助于网络信息技术也在不断实现网络管理和网络实时分布等功能,同时GIS系统和遥感技术的一体化也将成为今后两种技术发展的目标,从现在很多应用中就可以窥见遥感技术与GIS系统之间的紧密联系,而之后遥感与GIS一体化也将不断增强测绘技术在环境科学中的应用作用,使得遥感技术和GIS系统在环境科学中的应用不再局限于浅层提供数据和分析数据,而是向着更深层次发展,并且随着GIS和遥感技术水平的不断提升,一体化的不断加深,两者在我国环境保护监测中发挥的作用也将越来越重要。
结语:
在环境科学中应用遥感技术和GIS系统主要是依靠遥感技术来获取相应的环境信息数据,然后用以获取的信息数据来建立相应的地理信息系统,运用GIS系统对数据进行处理和建模分析,这也是遥感技术和GIS系统在不断融合的过程,两者在环境科学中的联合应用,使得环境科学的各项工作效率得到大大提升,推动了我国环境科学领域的不断向前发展。
遥感就是照相?
说起遥感,很多人认为它的主要作用就是“拍照”:从空中拍下照片进而获取有效信息。实际上,遥感绝非这么简单,“拍照”仅是拉开遥感技术系统的一个小“开篇”,遥感技术的真正作用是将信息从“照片”中提取出来并得以应用。
中国科学院遥感所研究员郭子祺说:“遥感不仅仅只是照相,而在于遥感所获取的地物光谱信号中还包含有可见光波段范围以外的有用信息。一张照片通常反映出来的只是可见光波段范围内的信息,也就是人眼能感觉到的光谱信息。”
“目视解释”和“计算机解释”是目前从遥感图像上获取目标地物信息的主要过程。专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标信息的过程被称为“目视解释”,而“计算机解释”顾名思义,以计算机系统为支撑,利用模式识别技术与人工智能技术,结合专家知识库的解释经验和成像规律等知识进行分析和推理,实现对遥感图像的解释,从而完成信息提取的过程。
目前遥感的光学传感器和微波传感器所能采集到的信息波段范围是很宽泛的,可见光波段只是其中一小部分。按传感器的探测波段的不同,可以把遥感分为紫外遥感、可见光遥感、红外遥感和微波遥感。“而像红外信息、紫外信息等,这些信息普通的照片是反映不了的,只有用专门的成像设备经过转化才能变成人眼看的图像。”郭子祺说。
遥感传输准确无误?
不难想象,假如在高空或水陆进行遥感拍摄,空间距离等多方面因素势必会给遥感传输带来一些不可避免的干扰与影响,而这又直接关系到后期的数据处理能否准确进行。
“通过遥感获得的信息是很丰富的。除可见光波段外,红外与紫外波段或者微波波段的信息,人类的肉眼是看不见的,我们只能通过遥感图像来提取与分析其中所包含的信息。”郭子祺说,“而在这些信息当中,有些信息属于干扰信息。比如用卫星遥感来探测地表信息,太阳光通过反射给卫星传感器,这中间有一个过程跟距离,有云雾的干扰、太阳强弱的干扰等等,所以我们需要将它的信息进行修正处理,这些都是属于处理的部分。”
虽然目前遥感信息获取系统已经较为完善,但由于地球大气、陆地和水体非常复杂,所以导致遥感图像出现误差情况难免会发生。不过我们可以通过后期图像处理来进行校正,从而获取更为精准的信息。“比如在遥感信息获取系统工作正常的情况下,由于大气衰减的原因,获取的数据仍然带有辐射误差,这时就需要进行遥感图像大气校正。有时在提取地表生物量时,如果数据未经校正,就有可能得不到准确的遥感信息。”郭子祺说。
遥感技术无所不能?
资源环境、灾害监测、城市规划等等随处可见遥感应用的影子。它遍布在我们生活的每个角落,但这并不代表它无所不能。至少在目前,它仍存在一些“盲点”需要突破。
郭子祺说:“现在的遥感,一般是指利用光谱和微波信号来对地物进行认识。光谱和微波信号能给我们提供很多有用的信息。但光谱信号本身没有穿透能力,微波信号也非常有限。这样就不能给我们提供地表和水面以下的信息,存在探测盲点。这是它的一个不足之处。”
这是否代表地表以下的信息我们无从获取?当然不是!实际上遥感技术本身早已超越了光谱和微波的范畴。“任何的信息都有它的长处和不足的地方,实际上我们现在真正要想解决一个应用目标的话,最好的办法是综合各种有用的信息。”郭子祺告诉笔者,除了光谱微波这种信息源之外,还要结合比如磁、重、电以及声波等有效信息,将它们综合采纳,这样才能对我们地球有一个更全面的认识。
“遥感可测量的物理量应该是涵盖所有的,概念是广义的才更合理,所有物理探测内容都在其中。”郭子祺说,一般人们对于遥感可测量的物理量的理解,只是测量地物光谱吸收反射量和极化干涉等物理量,这其实是一种相对狭义的概念。“目前人类探测世界采用的重力、磁场、声波、光学方法已经广泛应用在宏观和微观物质探测方面,成为探索物质世界的唯一技术手段。广义遥感应该包含这些人类已知探测技术方法。运用广义的遥感技术对我们生存的物质世界才能进行有效的探测,而不仅仅只是观测。”
连线专家
记者:遥感技术在过去几十年中不断探索发展,是什么在支撑着它一路走来?
郭子祺:“任何学术的发展实际上都需要以实际需求作为牵引。例如目前如火如荼的遥感数据同化技术,它是对标准数据反演技术的延伸,目的是对空间分布的环境参数提供物理意义上一致的估计。这是遥感迈向行业部门实际应用的一个很关键的一步。但是这一部分目前行业部门遥感界我觉得还是远远不够。遥感技术本身应该与实际意义相结合,关注实际行业部门的需求,而并非一味盲目的追求技术上的卓越。任何技术必须要应用于生产为它们而服务,这样的技术才能体现出价值。否则的话,你的空中楼阁高高在上,即使技术高超无与伦比,但也只能是离正确的发展道路越走越远。”
记者:卫星、飞机每天拍摄和获取大量的地表信息,但是真正被提出来的被行业部门用到的有效信息微乎其微,这是否会造成资源浪费?
郭子祺:“存储的数据是海量的,但这些数据到底能产生多少社会效应?问题就在于应用技术的缺乏,遥感技术与行业部门的需求脱节,没有为行业部门服务。比如说同样一幅照片测绘部门可以用,国土部门可以用,环保部门也可以用,它可以被很多的部门使用。很多人认为遥感是很大的一个‘框’,什么都可以往里面装,其实这种观点是错误的。概念模糊是存在于短时间内,长期发展下去肯定要概念明确化、精确化。说简单点就是什么技术为什么服务。比如说以后可能会出现海洋遥感就是专为海洋服务,国土遥感就是为国土服务。如果我们背道而驰,只去追求技术的先进性而不与实际应用结合起来,去博得一个需求对口相互促进的形态的话,那么遥感技术下一步该怎么走恐怕会难以抉择。”
一、现代测绘技术的应用
1、矿山测量
在矿山测量中,遥感技术的应用已经经历了较长的时间,也积累了比较丰富的经验。在对矿山环境进行测量时,遥感资料可以帮助测量到矿区最新的动态信息,为矿区的开发和保护提供决策支持,并对矿区环境进行有效监测,以保证矿区环境的安全。在矿山测量中,GPS技术也是常应用到的,GPS技术可以对矿区地表进行移动监测,被广泛的应用与矿山测量工作的地面部分。GPS技术可以定位各种测量技术的方法,建立自动化、智能化的数据采集系统,从而找出适合矿山地质的测绘方法,促进矿山的可持续发展。
2、湿地应用
遥感技术可对湿地生物资源的分布及生长状况进行全天候的监测,及时获得湿地生物多层次的动态数据,实现对生物资源管理系统相关资源的及时更新。通过对这些最新的数据进行有效分析,可以得到湿地的最新变化,从而更好的掌握湿地的变化状态,为湿地研究和应用湿地资源提供有效的信息。湿地里的资源都是比较稀少的,保证湿地资源的应用,是现代测绘技术在湿地应用方面应该注意的问题。利用遥感技术对湿地资源进行勘测,保证湿地资源的充分利用是现代测绘技术在湿地应用方面的最大贡献。
3、水利工程监测
大江、大河的水位监测需要高新技术的支持,遥感技术的应用正适应了高新技术的发展需要。实施遥感技术可以对大江、大河的水位进行有效监测,预测洪水灾害发生的最大面积和对沿岸带来的最大损失,为相关部门提供了准确可靠的数据,从而使相关部门可以进行有效的预防,避免重大灾害事故的发生。而RS和GIS的集成应用则能够预报洪水淹没范围及干旱灾情范围,为抗洪、防灾提供及时有效的信息,以将灾害事故的损失降到最低。利用GIS的分析决策功能,还可以帮助选择准确的水库大坝选址,为开发利用水资源提供有效的帮助。目前,现代测绘技术在水利工程方面的应用已全面展开。
4、农业发展
在农业中,GPS的应用相当广泛,此技术可对农田信息进行空间定位,利用RS技术还可以获取农田里作物生长环境、生长状况等,建立起资源信息管理系统,帮助相关部门找出更加是适合土壤的农作物,从而提高农作物的产量。利用GIS技术对农田的自然条件、农作物的生长状况等进行有效分析,争取最大限度的优化农业资源与生产要素的合理分配,以保证可以获取最高产量和最大经济效益,与此同时,还可以保证农田的生态环境和农业自然资源的有效利用,减少浪费,以实现农业的现代化和可持续发展。
二、现代测绘技术的发展
1、GPS的发展
GPS的全称是全球定位系统,是美国最先开始研制的,并于1994年完全建成,广泛的应用于海、陆、空三个方面。随着时代的进步和经济的发展,GPS技术有了飞跃式的发展,不断的进行改进和完善,其应用领域也在不断的开拓,各种GPS的接收机变得越来越小,更方便在野外进行操作。现在,GPS技术已经广泛的应用到了国民经济的各个部门,并逐渐深入到人们的日常生活当中。GPS技术的问世,是测绘技术发展的一个重要的里程碑,已经成为现代测绘技术应用的重要手段,其未来潜力更是难以估测。与常规的地面测量相比,GIS技术更能适应自然条件,对监测的选择也更为灵活,而且能够持续的进行全天候的作业,其搜集数据的精确度也是达到了顶峰。
2、遥感技术
遥感技术在现代测绘技术中占有重要地位,被广泛的应用到各种环境测绘中去,其中卫星遥感和航空遥感应用比较广泛,这对于发展地形图测绘及航空作业有着重要的作用。遥感技术的应用对于信息资源的获取有着极高的价值,在加强国防的情况下,遥感技术在国防方面的应用便显得尤为重要。各个国家之间的竞争都需要更先进的技术以加强国防,保证国土的安全,遥感技术的应用,可以利用卫星探测技术对外国进行监控,以更好的制定防御策略。
3、GIS的发展
地理信息系统的发展历史是比较短暂的,但其对世界的影响却是巨大的。当前,地理信息系统正被广泛的应用到地理勘测中去,对空间地理进行整理和分类,对相关的信息进行采集和处理分析,以更好的了解地质结构,建立更合理的地表建筑,保证地理资源的合理利用。地理信息系统的发展对于现代测绘技术的应用和发展意义重大,已经成为现代测绘技术的重要技术支撑,对现代测绘技术的发展起着不可估量的作用。
三、现代测绘技术发展对国民经济的影响
1、建立数字化的监测系统
随着“数字晋中”的建设,3S被广泛的应用到了国民经济中,施行了地理空间信息资源的开发利用和更新共享。建立完善的信息管理系统必将对地理空间信息进行有效的整理和分类,以保证现代测绘技术在各个方面的合理应用,实现区域信息资源的有效整合。
2、促进国民经济的发展,提高人民的生活水平
现代测绘技术的应用和发展,影响是广泛而巨大的,尤其是RS技术的应用,在各种环境测绘中,RS技术的应用最为广泛和普遍,RS技术为国防事业的发展做出了突出的贡献,维护了国家的安定和社会的稳定,是3S技术中最具有应用意义的技术。
现代测绘技术的发展和应用,必将给国民经济的各个方面带来方便的操作和应用,使3S技术广泛应用,人们在生活中便可根据由现代测绘技术建立的监测系统对所要进行的事情进行准确估量,保证问题的顺利解决。3S技术的广发应用必能促进国民经济的快速发展,实现数字化时展,为人们提供方便有效的系统资源,提高人们的生活水平。
结束语:
经济的发展,带动了各种科学技术的发明,现代测绘技术便是经济快速发展的产物,它的出现,为经济的快速发展带来了更多的便捷。通过对现代测绘技术的应用和发展的分析,也越发的肯定国民经济的发展离不开测绘技术的进步。现代测绘技术的广泛应用给国民经济的发展和人民生活水平的提高带来了福音。加强对现代测绘技术的研究,找出可以进一步提高现代测绘技术应用能力的有效途径,以保证其能够更好的为国家和人民服务。
参考文献:
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卫星遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就,是当代高新技术的一个重要组成部分。我国卫星遥感技术的发展和应用已经走过了多年艰苦探索与攀登的道路。如今,我们欣喜地看到卫星遥感应用技术已经起步并正在走向成熟和辉煌。
众所周知,近十年来全球空间对地观测技术的发展和应用已经表明,卫星遥感技术是一项应用广泛的高科技,是衡量一个国家科技发展水平的重要尺度。现在不论是西方发达国家还是亚太地区的发展中国家,都十分重视发展这项技术,无论在政策、资金,还是在人力、物力上都给予卫星遥感以特别的重视和倾斜,寄希望于卫星遥感技术能够给国家经济建设的飞跃提供强大的推动力和可靠的战略决策依据。这种希望给卫星遥感技术的发展带来新的机遇。面对这种形势,我国卫星遥感技术如何发展,如何使卫星遥感技术真正成为实用化、产业化的技术,直接为国民经济建设做好先行,是值得我们认真思考而且必须做出正确回答的问题,同样它也是当前业界人士关注的热门焦点。
卫星遥感技术应用
1、卫星遥感技术应用现状
首先,到目前为止,我国已经成功发射了十六颗返回式卫星,为资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据,在我国国防建设中也起到了不可替代的作用。我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的六颗气象卫星。气象卫星数据已在气象研究、天气形势分析和天气预报中广为使用,实现了业务化运行。1999年10月我国第一颗以陆地资源和环境为主要观测目标的中巴地球资源卫星发射成功,结束了我国没有较高空间分辨率传输型资源卫星的历史,已在资源调查和环境监测方面实际应用,逐步发挥效益。我国还发射了第一颗海洋卫星,为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可靠的数据。
其次,除了上述已发射的遥感卫星外,我国还先后建立了国家遥感中心、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等国家级遥感应用机构。同时,国务院各部委及省市地方纷纷建立了一百六十多个省市级遥感应用机构。这些遥感应用机构广泛的开展气象预报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监测、城市规划和地图测绘等遥感业务,并且与全球遥感卫星、通信卫星和定位导航卫星相配合,为国家经济建设和社会主义现代化提供多方面的信息服务。这也为迎接21世纪空间时代和信息社会的挑战,打下了坚实的基础。
最后,非常关键,必须要重点指出的是两大系统的建立完成。一是国家级基本资源与环境遥感动态信息服务体系的完成,标志着我国第一个资源环境领域的大型空间信息系统,也是全球最大规模的一个空间信息系统的成功建立;二是国家级遥感、地理信息系统及全球定位系统的建立,使我国成为世界上少数具有国家级遥感信息服务体系的国家之一。我国遥感监测的主要内容为以下三方面;
(1) 对全国土地资源进行概查和详查;
(2) 对全国农作物的长势及其产量监测和估产;
(3) 对全国森林覆盖率的统计调查。
2、卫星遥感技术应用前景
国际上卫星遥感技术的迅猛发展,将在未来十五年内把人类带入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。由各种高、中、低轨道相结合,大、中、小卫星相协同,高、中、低分辨率相弥补而组成的全球对地观测系统,能够准确有效、快速及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测数据。
随着对地观测技术的进步以及人们对地球资源和环境的认识不断深化,用户对高分辨率遥感数据的质量和数量的要求也不断提高,从而促进了高光谱分辨率遥感的发展。高分辨率的空间信息能够较好的满足诸多用户的需求,它们的重要特征就是具有商业化前景。
在国家经济建设中,对空间遥感信息以及空间地理信息的需求将日益增长。为使我国现代化经济建设得以持续稳固发展,空间遥感信息技术和应用必须相适应的发展。我们可以从我国对遥感信息和技术的应用需求来看卫星遥感应用前景,这主要表现在社会公益需求方面和遥感图片的商业应用需求两个方面:
(1)社会公益需求。
主要有以下几种类型:
①土地利用、城市化及荒漠化监测;
②农作物、森林等可再生资源的监测和评估;
③灾害监测和环境监测。
此外,对道路、建筑工程的设计、选址等方面也有着广阔的前景。这方面的需求主要靠政府扶持。
(2)商业应用需求。
遥感技术的应用是极其广泛的,凡是涉及地球科学的各门类的学科和技术种类,遥感技术都能为它们提供信息。这种广泛性必然会使对遥感数据的需求用户范围变广,因此除了社会公益型用户外,还存在部分商业应用型用户。虽然这些商业应用型用户由于遥感卫星正处于产业化初期,市场尚未形成规模的原因,目前数量较少,但随着将来技术的进步,商业化的发展,这部分的用户肯定会逐渐增多,最终成为用户群体中的主要成员。
高空间分辨率图像数据和地理信息系统紧密结合,在未来的城市规划、地籍管理、工程评估等方面将有广阔的市场,预计每年会有14%左右的增长率;近年来,由于卫星数据的增加和小型廉价的工作站、图像处理系统、软件的发展,与此相关的空间信息服务公司大大增加,由此形成的增值收益是卫星图像销售收益的六倍。由此可见,卫星遥感的商业化是卫星遥感应用产业化发展的推动力之一。
卫星遥感技术的产业化发展
1、卫星遥感技术蕴藏巨大的产业化前景
遥感技术应用的基础是遥感信息的获取。地面物体在遥感图像上形成各种信息是一个复杂的过程,这个复杂过程是由人类生活的真实地表空间的复杂性、千变万化性和成像过程的复杂性共同决定的。具体地说,人类生存的地表空间是复杂的,是宏观有序、微观混乱的地理综合体,成像获取的遥感图像的光谱值是混合光谱,受多种因素的影响。从信息论角度来讲,遥感成像过程是信息从多到少的映射,是个确定过程,是把一个千变万化、形形的地球表面高度概括、总结、选择、压缩的过程。正是这个过程,使得遥感影像中包含的信息具有宏观性、多样性、综合性、周期性、量化等特点。这些特点决定了遥感影像中包含着人类生产活动各个研究和应用领域所需要和感兴趣的信息,各个研究和应用部门均可以从不同的遥感影像中提取和挖掘出所需的信息,为本部门的发展和应用服务,为国民经济建设服务。这也就是遥感信息具有跨部门、跨学科的特点。遥感信息的上述特点决定了遥感技术从起源就蕴藏着巨大的产业化前景。
2、卫星遥感技术发展的不平衡性需要加速产业化
卫星遥感信息的获取技术得到了惊人的发展,空间分辨率和光谱分辨率已经达到相当高的程度。空间分辨率由千米级、百米级,到米级、分米级,光谱分辨率由几百个纳米、几十个纳米,到几个纳米。多空间尺度、多光谱尺度以及多时间尺度的海量卫星遥感数据的获取技术已经形成,但卫星遥感信息的应用则相对发展滞后,出现了卫星遥感获取技术的快速发展与信息应用滞后的矛盾。这个矛盾使得人们在欣喜地获得大量可用数据的同时,却在解决实际问题时仍然对知识万分饥渴,深感信息的短缺。这主要是因为卫星遥感影像信息的应用过程远比获取过程要复杂得多。遥感图像的解译和应用过程是信息从少到多的映射 ,是个不确定过程,无法从数学上直接求得确定解。从信息论来说,是因为遥感成像过程在保留了总体信息的同时,压缩了细节信息,同时还附加有噪音,减少了信息量,从而使遥感影像上所包含的信息量不足以表达人们所希望求解的诸多地理对象的内在的不确定度。这种不确定性程度因对象不同而不同。可以把遥感信息应用过程看成是一个信息传递系统,一个将遥感数据转换为可用信息的过程。而遥感数据到信息的转换,是由业务用户的信息需求所驱动的,选择什么样的模型以及最终达到什么样的目的完全因应用部门而异。由于支持“数据到信息”过程的基础知识很少和短缺,限制了遥感数据直接产生的经济和社会效益,从而影响了遥感数据的应用广度和深度。因此,要加强卫星遥感技术向国民经济和社会发展诸多行业和领域的渗透、辐射,与各行业、领域的传统方法相结合,而不是排斥和完全代替,以提升传统行业、发展新兴行业,加速卫星遥感技术产业化的进程。
卫星遥感技术的产业化发展历程
1、实用化是产业化的前提
卫星遥感技术具有其他技术不可替代的优势,但也有它的局限性,主要表现在:
(1)遥感技术在电磁波谱中仅反映地物从可见光到微波段电磁波谱的辐射特性,而不反映地物的其它波谱段特性。因此,它不能代替地球物理、地球化学等方法,但它可与其集成,发挥信息互补效应。
(2)卫星遥感信息主要反映是近地表的现象、区域和运动状态等。这一局限性与人类在地球科学和其他科学研究中不断向地下深处发展之间产生了矛盾。这一矛盾使得遥感技术在不同行业和领域的应用程度可能会因应用领域的深入而受到影响。
(3)卫星遥感信息获取过程的确定性与信息应用反演时的不确定性产生了明显的矛盾。该矛盾使卫星遥感技术在各行业、领域深入应用的效果受各种因素影响大,效果好坏不定。
之所以强调这些局限性是因为只有正确地认识到卫星遥感技术的优势和局限性,才能扬其所长,补其所短,使它更加实用化。
显然,卫星遥感数据的深入应用仅靠遥感技术和遥感知识是完全不够的。实现遥感数据良好和深入的应用需要三方面的信息和知识:一是遥感信息和相关的处理技术;二是应用领域的专业信息和相关技术及知识;三是借鉴其他领域先进的信息技术。只有这三方面知识和技术的共同支持,应用部门才能更加准确地提取和理解赋存于卫星遥感数据中的专门信息,有效地服务于生产和研究。这三个方面的信息和技术可归纳为两个结合,即遥感技术与各应用领域的专业技术相结合,遥感技术与其他现代信息技术相结合。这两方面的结合方式和结合的紧密程度与应用部门或个人感兴趣的目标地物赋存的地理空间及复杂性有密切关系。正是由于这种赋存地理空间的差异和对象属性、运动状态的复杂性差异,不同部门在进行遥感信息应用时,采用上述两个结合的程度也不同,遥感信息的应用广度和深度也有差异。无论对哪个应用部门、哪个学科或个人,不断深入地应用遥感信息来有效地解决问题,上述这两个结合都是必要的。换句话说,发挥快速发展的遥感技术的强大优势,结合各行业和领域的传统有效的方法技术,整合现代信息技术,发展交叉技术,从多学科、广视角来解决各行业和领域遇到的实际问题,有利于卫星遥感技术的实用化,从而有利于推动卫星遥感技术的产业化。
2、商业化是产业化的催化剂
在市场经济的大背景下,实用化商业化产业化是产业化的必由之路。没有实用化,就谈不上商业化,没有商业化就形成不了产业,没有产业化的推动,任何一项高新技术,包括卫星遥感技术就不可能持续地发展下去。
所谓商业化就是要将卫星遥感技术作为商品在市场经济大环境下进行竞争,形成卫星遥感技术的规范化、规模化市场。要想促进卫星遥感技术的商业化,那就必须要转变观念,树立竞争意识,进行技术创新,研制开发新一代高水平的遥感卫星,提供高质量、具有优势的产品。同时,采用成熟技术,商业现货产品和发射小型卫星的办法降低生产成本。扩大市场需求,提供不同档次级别的图像产品和增益产品,培养个体用户,大力发展个人图像服务。改变传统作业方式,实行商业运作,加强数字提供商与信息增值服务商之间的合作,逐步增大纯商业化系统的比例。采取符合市场经济规律的正确方针和有力措施,进行综合经营,实行薄利多销。遥感卫星产业包括卫星制造业、发射服务业、地面应用服务业和地面设备制造业等。地面应用服务业包括代销或经销其他公司或非商业化的民用遥感产品等。
3、产业化的主要模式以及发展趋势
(1)卫星遥感技术产业化的主要模式。
①混合模式;
②政府政策促进商业遥感卫星产业化的模式。
(2)卫星遥感技术产业化的发展趋势。
①跨国公司合并,形成规模开发能力;
②既竞争又合作,军民商遥感卫星同时出击;
③开发通用卫星平台;
④1米高分辨率遥感卫星市场成为焦点;
⑤以创新技术优势开拓市场;
⑥国家和私营公司采用高新技术合作开发;
⑦以卫星品牌和标准产品占领市场。
我国卫星遥感技术的产业化发展
1、我国卫星遥感技术产业发展现状
目前,我国1000多家3S(GPS,RS,GIS)单位的十多万名从业人员构成了我国遥感市场的主体,他们直接或间接从事卫星遥感技术的软硬件研制、应用和开发工作。资料显示,遥感已成为我国地理空间信息产业的一个重要组成部分,发挥的作用越来越明显,并成为有关行业的主导技术,如在城市土地动态监测、违章用地处罚、水土流失调查、生态环境评价、大型工程选线选址等方面。
(1)卫星遥感的产业链
①卫星遥感基础设施的制造与发射,持续稳定的数据源是遥感产业发展的基础。
②卫星数据加工以及增值服务,是遥感应用的前提;离开了不同种类、不同级别的数据加工,遥感的产品将非常单一,应用的范围将缩小。
③地理信息产业为主的信息应用,是遥感产业扩展与延伸的主要方面和新的增长点。
④工程建设应用始终是遥感应用的重点之一。
⑤政府的公益事业、政府的政策导向是遥感生命力所在。
(2)卫星遥感市场的特点
①多极化的市场已经出现,发展势头强劲,并且不断加快,但公益服务仍占据主导地位。这是从经济总量对比得出的结果,但需求是多渠道的;多极化市场的出现将逐步改变政府的主导地位。
②产业链和市场细分逐渐形成。遥感需求层次已形成,不同分辨率的数据为不同用户服务,同时遥感需求的网络正在逐步有序化。
③产业规模扩大,遥感数据市场竞争激烈,市场需求不断增强。
④遥感软件产业发展平缓,起伏不大。
⑤市场准入制和竞争机制正在建立。
2、我国卫星遥感技术产业发展途径
每个国家遥感卫星的发展战略各不相同,没有哪个国家的遥感卫星发展道路和战略是最好的,适用于一切国家的。世界上有许多国家如美国、法国、印度等都已走出了一条适合自己发展的道路。我国也很有必要根据自身的应用需求、经济实力和技术基础等条件,并借鉴其他国家的发展经验制定遥感卫星发展战略。总结和分析其它国家遥感卫星发展战略及其特点,有助于我们把握好方向、正确定位和制定合理的遥感卫星发展计划。纵观美国及其它国家遥感卫星发展所走过的历程,广大专家、学者整理归纳出以下四点适合我国卫星遥感技术产业发展的有效实现途径。
(1)商业化。
商业化是一条值得探索的道路。我国财力有限,采用商业运作模式可以充分利用卫星资源。如果遥感卫星产品能够打开国内市场、打入国际市场,并在市场上占据一定份额,遥感卫星将能自负盈亏,政府不必投资,便可使其处于一个良好的循环状态,如果政府少量投资,将使其更有竞争力。由于遥感卫星数据本身的社会性和公益性,以及市场的特殊性,要在短期内实现商业化是很困难的,不可急于求成,要充分借鉴别国成功的经验,避免它们曾经出现过的问题,在商业化的过程中政府的扶持和调控是必不可少的。
(2)国际合作。
卫星是一项投资巨大的产业,可以通过国际合作来共同承担风险和投资成本。走国际合作的道路,通过技术引进、消化、发展,一可减轻国内经济负担,二可分散风险。国际合作这种运作模式也是当前的一个发展方向。
(3)重视应用。
发展遥感卫星的目的是为了应用,应强调系统的应用效益,切实改变重技术、轻应用的倾向,技术发展要与应用效益挂钩。我国资源一号卫星,应用还很有潜力可挖,应加大宣传力度,综合管理遥感卫星数据的应用,以发展推动应用,以应用促进发展。
(4)军民合用。
[关键词]遥感技术;国土资源;调查
中图分类号:P285.2+39 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)11-0398-01
前言
国土资源主要指的是我国境内的一切 资源。遥感卫星能够全面、及时的了解到我国的国土资源信息,并且准确的获取其实际变化情况,在我国国土资源管理中具备非常重要的意义。通过了高分辨率的遥感数据分析,能够全面的掌握我国国土资源的现状,为有关部分的管理提供可靠的依据。随着科学技术的发展和进步,遥感影像数据信息技术的的发展也非常快,且其运行成本非常低,所以该技术的市场前景非常大。
1 遥感技术应用的必要性
1.1 土地资源调查
通过遥感技术能够在短时间内获取的大量的有效信息,且该数据实时的传送到控制的计算机中,与其他的一些非常监测的设施比较发现,卫星遥感的稳定性最强,传送的实时画面最为清晰和准确,土地的边界非常的精确。对于地质环境比较复杂的区域来讲,使用该项技术能够大大降低工作强度,可以将大量的野外工作转换到室内进行工作,提高了舒适度,还能够有效的防止自然环境对数据的影响,降低是管理费用,最主要的是能够充分的保障其勘测的质量和效率。使用卫星遥感技术能够扩大测量的范围,准确的对某区域进行定位。
1.2 地质环境调查和地质灾害预防
使用遥感技术能够提高自然灾害的预防率,卫星可以在地时间内向震中发射频率相同的电磁波,同时根据反射回来的电磁波的具体情况全面的评估地面的具体情况,针对地震发生情况及时的确定出其对于城市产生的破坏作用,为后期的抗震救灾提供非常可靠的依据。
2 遥感技术的实际应用
2.1 在土地利用动态监测中的应用
遥感技术能够实时的检测土地变动情况,在自己的勘察和测绘之后及时的记录,并且将数据传送到控制者计算机中,使得国土资源管理部门可以及时的掌握土地使用情况,全面的了解我国的土地变化的具体情况以及面积变动情况等等。对于重点关注的区域,遥感技术能够全面的进行管理和监测,同时将所有的数据信息进行处理和完善,充分的了解我国的土地使用情况,了解农田和城市发展的状况,全面的落实我国实施的各项土地管理政策,为国家和省市的土地资源管理打下坚实的基础,保障我国资源的合理使用。
2.2 在土地调查中的应用
国土资源的调查过程中,可以将遥感影像作为主要的信息来源,并且使用先进的遥感技术作为支撑,清晰的反映出地面的运行情况和土地的变化情况。通过使用多平台的技术手段及时的获取全面的遥感影像,就目前来讲,我国使用范围最广且技术最为成熟的当属国产卫星遥感正射影像图。
可以使用遥感影像自动化以及影响的提取技术,将遥感技术所提供的影响资料作为原始的基础图片,同时与现有的信息综合起来建立遥感影响查询库,同时在管理者的计算机中进行处理和分析,并且根据数据库中的处理结果以及土地调查使用情况进行全面的分析,进而得出最终的处理结果,可以综合使用计算机技术,将信息进一步的筛选处理,其主要的工作过程如图1所示。
2.3 在土地变更调查中的应用
通过使用不同时期的遥感影像可以及时的了解我国国土资源的变化情况。通过详细的分析不同时期同一地点的影响变动情况,可以实时的发现监测区域内发生的变化情况。同时,使用遥感技术能够及时是掌握我国的土地变更情况,从很大程度上规避了传统测量方式的弊端,大大的减少了室外作业量。但是值得一提的是,应该重视数据库内遥感图的变化以及影响资料的更新,这样才能够充分的保证各项数据的准确性和实时性,能够准确的确定我国的国界线,防止出现不合理变更的现象存在。
3 遥感技术应用过程中存在的问题
3.1 影像分辨率不一致
第一,测量成果的现实性和准确性严重的不平衡。分辨率越是高,所监测的具体面积就会越小,其变动的信息设变化影响也就越明显,造成了同比例尺下的土地调查数据库所反映出来的信息的差别就非常大,并且随着时间的变化,这种差异性会逐渐增大。
第二,成果的应用不公平。现在我国的基本上实施的是一查多用、一图多用的机制,国土资源管理的基础工作在于其调查的数据,数据方面的差异性比较明显,给我国的土钉管理带来了极大的影响,更为严重的是会造成地方经济的重大影响。
3.2 标准未建立
监测图的提取和处理是人机共同完成的,虽然有比较详细的操作方法和手段,但是该过程中受到人为因素的的影响是非常大的。严重的话会造成监测图的变化以及核查认定错误的存在。发生监测错误的影响图资料一般出现在地势比较复杂的山区中,其复核的工作量非常大,给人员、物力、财力都造成了重大的浪费。国家层面上的复核基本使用的是遥感影响,其最终的结果很多都不符合实际情况,存在大量的复核错误情况。出现在这种情况,使得工作人员的积极性会持续下降,出现了消极、应付的工作态度,他们认为国家的核查主要使用的是遥感影响技术,或者将遥感影响作为唯一的参考依据,达到的降低复核的工作量,甚至出现不复核的情况,最终大致了我国的国土资源管理质量严重的下降。
4 遥感技术的改进建议
根据目前我国遥感技术的使用情况以及未来发现的趋势,特提出以下几点建议。
4.1 改进应用模式
我国使用更加科学、合理的遥感影像技术来判定国土资源的调查是否具备真实性和可靠性,不能将遥感技术作为唯一的数据信息。国家在复核的过程中,应该充分的考虑省级的核查意见,同时在以遥感影响作为辅助,这是防止出现核查错误的一个主要的方式。如此一来,可以充分的提升工作人员的工作积极性,最主要的是发挥出遥感技术的特长,而不拘泥于传统的监测方法。
4.2 建立标准
国家可以根据不同的影像资料分辨率采取必要的管理方法,保证土地数据库准确的前提下,保证其公平性。在同一个测量的区域内,尽量的消除因为影像分辨率、数据来源等不同因素所造成核查数据的影响。对于在同一区域内,合理的控制分辨率的差异性,并且适当的放宽所核查的条件。国家在获取所有的信息过程中,应该尽量的选择监测准确性的区域,同时应该将人为的要因素降到最小,尤其是不易测量的边远区域,尽量的减少复核工作量,保证国土资源的调查质量。
5 结语
综上所述,伴随着我国遥感技术的发展和进步,其分辨率也在逐渐的提高,遥感信息技术在我国国土资源领域的应用也在逐渐的扩大,及时的监测了我国国土资源的变化情况,合理的处置违法犯罪情况,充分的利用一切土地资源,根据市场情况以及我国的土地政策进行必要的变动和处理,坚决杜绝一切非法使用土地情况的出现,保障国家和人民的利益不被侵犯。