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关键字:遥感 土地调查 卫星影像 解译样本
1 引言
肇庆地区的第二次土地调查统一采用的是法国斯波特5 (SPOT5)分辨率为2.5m的卫星遥感影像,第二次全国土地调查就是采用最新卫星遥感影像图作为调查基础图件,以土地权属、土地利用现状为主要调查内容,采用国家统一的土地分类标准,以信息技术和空间技术为主要应用手段,通过实地调查,全面查清土地利用的类型、面积、分布状况和土地权属等情况。
土地调查传统作业方法,就是调绘者在对遥感影像进行判读与调绘时,采用的是外业调绘为主的方法。虽然保证了调绘精度,但耗时费力,工作效率低。而利用地类解译样本、遥感影像特征分析等方法对地类进行判读和解译,正好可以弥补这方面不足,能有效辅助影像调绘者在室内进行目视解译,从而使传统的耗时费力的调绘模式,转变成“室内判读为主外业调绘为辅”的节时省力的调绘模式,真正实现调查的快速、高效,既保证了调查成果质量,同时又能充分满足国土资源管理对调查成果的现势性需求。
本文结合广东省肇庆地区的生产实际,对卫星遥感影像在第二次土地调查工作中的应用予以分析和探讨。
2.1 遥感技术的特点
土地更新调查作业中,传统作业世模式是在接受土地更新调查任务后,调绘者对遥感影像进行判读与调绘时,基本采用“外业实地调绘为主内业解译判读为辅”的方法。首先把已有资料与影像进行分析套合处理,再打印成外业调查底图到野外调绘,实地核实土地利用现状,然后回到室内再进一步进行填表、上图等一系列整理工作。这种调查方法虽然调绘精度有保证,但资金和人员投入多,要耗费大量的人力和物力,并且工作效率不高,人为干扰因素大,生产周期长,难以满足国土资源管理和社会经济发展的应用需求。
遥感技术最大的特点是获得资料的周期短、现实性强、客观真实,既可以在较短时间内获得新的现势性强的地面影像数据,又可以获取长期稳定的各种分辨率的影像资料,可以为编制和更新不同比例尺的土地利用基础图件提供现势性强的基础资料,而日益完善的遥感影像计算机解译技术,也能更有效地协助土地调绘者在室内进行目视解译, 帮助他们提高影像判读准确率和解译成果精度,从而减少外业调查工作,提高土地调查工作效率和增强调查成果的现势性。
2.2 遥感影像在土地调查中的应用
利用遥感影像进行土地调查时,首先应广泛收集调查区域历次土地调查成果(包括历年的更新调查成果)、权属调查和基本农田成果等,然后利用遥感正射影像图与最新的更新调查成果进行套合,经分析、修正后,将未发生变化的各种权属界线和地类属性等调查内容,依据最新影像直接转绘到土地调查工作底图上,同时提取和勾划出变化信息,并在图上作好标记,打印出处理和编辑好的图件,作为土地调查外业工作底图,到实地核实确认,并且要对图上作了标记的变化处作为重点调查,逐一进行核实和改正。
利用遥感影像进行土地调查时,判读和解译是关键,而判读又分为室内判读、野外判读。以野外判读为主的传统调查方法,由于劳动强度大、周期长、效率低等,在当今实际工作中正遭逐步淘汰。而室内判读法由于其高效、实用和节时省力,正逐步到得广泛应用,在室内根据地物的成像规律和判读特征,确定各类影像所代表的地类属性和地类的范围大小及正确位置,这样可以大大减少野外调查工作量,节约生产成本、提高工作效率和调查成果质量。
3、利用遥感影像进行土地调查的主要技术方法
利用遥感影像进行土地调查的总体技术思路是充分利用已有的土地调查和历年更新调查资料,将最新的遥感图像与之套合配准,通过室内分析、判读解译提取最新的土地利用变化信息,然后通过打印出外业调查工作底图,在实地对提取的变化信息进行认真的复核检查,最后将外业复核与调查的成果拿回室内,对照最新的遥感影像图,通过对电脑进行人机交互式操作,将外业调查成果输入计算机,成果数据经编辑处理、检查无误后,最终建立调查成果数据库,在这一总体技术思路的指导下,利用遥感影像进行土地调查主要采用下述3种技术方法:
3.1、利用遥感解译样本进行调查的方法
(1)解译样本的采集
解译样片采集时,首先把测区的最新更新调查成果和遥感影像进行分析套合,对调查底图上不同地类(如林地、耕地、道路、河流等)的图斑分别截取地类初步样片,然后在野外对这些样片进行实地核实,核实时还应考虑同一个测区的环境、气候、季节、植被类型等特性,应在不同地点多核实相同的地物类,使地类样片能充分反应该地区的地类分布和影像特征。核实完成后,再返回室内根据核实成果,对地类初步样片进行认真分析,进一步修改和完善,最后形成与实地地类完全相对应的地类样片。
建立肇庆地区遥感影像解译样本对应关系如下表所示:
解译样片采集完成后,室内判绘的作业人员就能以解译样片为依据,认真分析解译样片和实地图斑地类的对应关系,在室内对遥感影像逐一进行判读和解译。
(2)遥感影像的室内解译
解译样片采集完成后,室内作业人员利用最新遥感影像,根据野外采集的解译样片和实践经验,按照地理坐标或者采用对比、类推的方法,利用解译样本与遥感影像的对应关系,对影像图进行详细解译,在精确勾绘出图斑边界线的同时,还正确解译出图斑的地类属性。
在影像室内解译时,还可利用 DEM 数据生成高程分带图、坡度图等辅助资料作为遥感解译的参考,同时配合对解译地区的高度、坡度、阴坡、阳坡等一系列因素进行分析、判断,以增加地类解译的准确性。
利用遥感影像解译样本进行行土地调查的方法,不但能为内业判绘、质量控制提供可靠的作业依据,还能弥补内业人员没有判绘经验、判读错误率高的缺陷,保证了产品的良好质量,而且能缩短工期、节约成本、大大提高土地调查的工作效率。
3.2、遥感影像与调查资料相结合法
第二次全国土地调查,特别强调要充分利用已有的土地详查和变更资料,利用遥感影像进行土地调查时,在加强内业处理的基础上,可把重点放在提取影像变化信息上,在野外只对变化的图斑进行重点核实,这样可以大大提高土地调查的工作效率,充分发挥遥感技术的作用。具体做法是:将第一次土地详查获得的1∶1万土地利用现状图和历年土地变更图件扫描矢量化,经过几何校正后与同精度的遥感图像套合、配准,保留地类属性没有变化的图斑,只从遥感图像上提取与原有土地利用现状图上变化的部分,经过外业实地核实后,根据外业核实成果,在内业做进一步的修改处理后,就可以获取最新的土地利用现状图。
3.3、利用遥感影像特征分析方法判读和解译地类
(1)解译前的准备
内业解译前应广泛收集调查区内的权属调查、地类调查和基本农田资料以及历年的土地变更调查资料,同时要收集大量有关自然地理状况、交通、水利、农、林业、工矿、特殊用地等相关参考资料。对遥感影像图要重点检查标准分幅影像清晰度、云、雾覆盖要<5%、内图廓尺寸、坐标系是否正确、图面整饰是否齐全规范等内容。检查好后对遥感影像图进行预处理和纠正,主要是对影像进行坐标换算(坐标加减带号)、投影换带等一系列的技术处理,以便于图像地类特征提取和数据处理建库。
(2)解译的分类原则
在对遥感影像进行解译过程中,应该遵循从已知到未知、先易后难、先山区后平原、先整体后局部、先宏观后微观的分类步骤,以利于提高解译准确度和工作效率。
(3)解译的方法
首先要确定调查区域中各种地类的遥感影像特征,在遥感影像上,不同的地物有不同的特征,这些影像特征是判读识别各种地物的依据。影像特征分析就是从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面对拟被提取的地物进行影像的定性分析。通过对这些地物的影像的定性分析,总结、归纳出这些地物要素各自所具有的影像特征,根据这些影像特征,作业人员就可以在室内对影像进行判读、解译。以广东省肇庆地区为例,各种地类的影像特征具体分析如下:
水田:平原地区水田一般具有明显的几何形状、田块较大、边界清晰、 有渠道灌溉设施、多呈大面积分布、有道路与居民点相连。而沟谷中的水田呈不规则状,大部分呈窄而长的条状。水田颜色调随土壤、湿度、农作物种类及生长季节不同而不同。一般湿度大的色调较暗、干燥的较浅;生长着农作物的较暗、成熟的较浅;农田灌溉时较暗、不灌溉时较浅。由于该测区的遥感影像是2007年12月份生产的,农作物已经收割,因此水田颜色较均匀,均为浅褐色。。
旱地:旱地几何形状不规则,位置多位于山区,旱地界线较为清楚,影像纹理结构比较粗糙,颜色大多为浅灰白色。
果园:果园排列紧密整齐,边界形状不规则,颜色为大多为绿色或浅绿色,果树的纹理较清晰。
林地:林地受地形控制,边界一般自然圆滑,呈不规则形状,有绒状纹理,色彩泛绿、树冠颗粒明显。
水域用地:主要包括河流、水库和池塘,颜色由于光线反射角度及水体深度的不同,其色调也往往有所不同,其中河流但大多都呈浅蓝色、几何形状为条带状,且常有不规则弯曲,而水库大都为深蓝色、几何形状为不规则、面积较大、一般与河流相连。池塘大都呈蓝色、面积较小,位置大都位于村庄边或山坡旁,形状大都为四方形或弧形。
公路:公路通常为弯曲的条带状,颜色一般为:沥青路呈灰黑色,水泥路呈灰白色,大都连接有城镇和村庄。
城镇:城市建筑物比较集中,高层建筑物有狭长的阴影,小区住宅为排列整齐的单体建筑,居民地几何形状特征明显,一般呈四方形,边界清晰,多呈黑白相间的颜色。
村庄:农村居民地建筑占地面积一般较小,形状散乱,无规则,多呈灰黑相间的颜色,村庄边界不够明显。
通过对上述地物的影像特征分析,作业人员在室内就可基本上判读出耕地、林地、水系、道路、建筑物等基本地物的属性,然后再把这些解译出地类属性的图斑转绘到影像图上,并且编辑打印出外业调查底图,再到野外进行巡查核实,重点只对影像中难以辩别的和新增变化的地物在外业进行认真核实、补查。这样不但可以减轻野外劳动强度,而且还能大大提高生产效率。
4、解译成果的核实
解译成果的核实,就是将内业利用解译样本和遥感影像特征分析等方法,解译出来的地类属性成果,在外业进行认真核实,以确定解译成果的正确性。
首先应充分利用和分析收集相关成果资料,把原有资料与最新遥感影像进行对比,与影像不一致的,应进行外业核实,在实地要以影像为依据,认真调查核对地类图斑的地类代码、范围和属性,并测量出道路、沟渠、河流等线状地物的宽度,同时增补内业判绘遗漏和新增变化的地类。然后在室内,根据外业核查成果修正错误,增补新增地物、完善地类属性,从而确保最终解译成果的正确性。
5、结论
本文应用SPOT5遥感影像,利用建立解译样本和采用遥感影像特征分析等方法,对遥感影像先进行室内解译,在内业解译和判读出绝大部份地类属性后,再到实地核实确认,同时增补新增和变化的地物,这种调查方法不但能减轻野外劳动强度,缩短调查工期,而且还能大大提高工作效率。随着遥感技术的发展,遥感技术、计算机技术的进一步互相渗透和融合,遥感技术在土地调查和国土资源管理中正在得到越来越广泛的应用,由于传统的土地利用调查方法已不再适应当今土地科学有效利用及社会经济快速发展的需要,而遥感技术由于具有客观、动态、便捷、和成本低等优点,因此在今后的国土资源管理和社会经济建设中具有较高的推广应用价值。
6、参考文献
[1] 濮静娟.遥感图像目视解译原理与方法.北京:中国科学技术出版社.1992
[2] 汤国安・遥感数字图像处理[M].北京:科学出版社,2004.170-173
[3] 陈姝.遥感图像分类方法及研究进展[J].河北农业科学.2009,13(1)
关键词:遥感技术 应用
中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2014)02-0200-01
1 遥感的简单介绍
“遥感”顾名思义就是:“遥远的感知”,也就是:不直接接触到有关目标而能收集到信息,而且还能进行分类和分析。遥感所收集的信息是由目标物反射或发射的电磁波。收集电磁波息信的装置就叫传感器。装载传感器的设备,如:人造卫星和飞机等称为遥感平台。现代遥感技术从空中利用遥感设备在地面进行物体性质检测。它有许多功能:
1.1 观测的面积大
根据陆地卫星轨道910km左右的高度与航摄飞机可达10km左右的高度来看由得高,观测的面积就广阔。每张陆地卫星图像覆盖的地面面积高达3000kmg2。而我国要覆盖全部陆地面积只需要600多张左右卫星图像就可以了。这就为人们展示了一种宏观的景象,对于地球资源及环境要素的分析极其有利。
1.2 收集信息的速度快,周期短
在以前用一般方法进行一次实地测绘地图,通常要十年或几十年重复一次,而应用了航摄测量的方法以后,确只要几年才能重复一次,在卫星围绕地球运转的同时,便能讯速收取所经地区的各种自然现象的最新资料。以陆地卫星4、5为例,每16天可以覆盖地球一遍。因此,利用遥感技术以后,地图的更新时间可以大大缩短,一些地区自然现象的动态变化也能很快地反映出来,并及时做出预报。
1.3 局限性少
在对于恶劣的自然条件,如高山、沙漠、冰川、沼泽等难以开展工作的区域,或由于国界的限制不可达到的地区,用航天遥感的方法,则很容易收取所需要的资料。
1.4 方法多,收集的信息量大
遥感技术能够适应各种不同的任务和目的,先用不同的遥感仪器使用不同的波段来收取所需要的资料。现代的遥感技术能利用红外线、紫外线、微波波段和可见光波波段来进行探,不但能探测到地面的性质也能探测到目标的一定深度。有些波段具有对干沙土、植被、云、雾、冰等的穿透性和识别性。
遥感技术可以根据不同的目的和任务,选 用不同的波段和不同的遥感仪器,取得所需的信息。现代的遥感技术不仅能利用可见光波段探测物体,而且能利用人眼看不见的紫外线、红外线和微波波段进行探测,不仅能探测地表的性质,而且可以探测到目标物的一定深度。某些波段具有对云、雾、冰、植被、干沙土等的穿透性,可深化对被测目标的认识。例如:对水具有一定穿透性的有可见光的蓝光波段,它可采用较长的微波雷达探测冰层,还可以穿透冰层到达下面的水体或地底面。微波波段具有长时间的工作能力。因此它获取的信息量大,根据有关资料显示“以四波段陆地卫星多光谱扫描图像为例,像元点的分辨率为79m×57m,每一波段含有7600000个像元,一幅标准图像包括四个波段,共有3200万个像元点”。
1.5 作用广
现在遥感技术的应用领域很广泛。因为遥感主要是进行测绘方面的应用,而测绘数据又是应用于全行业的基础使用,不仅用于军事的侦察,还广泛应用于地理、地质、气象、水文、农林业、规划和建设及环境保护并多领域,具有较高的经济、生态和社会效益。
2 遥感技术系统和基本过程
遥感技术系统是实现遥感目的的方法、设备和技术的总称,它是一个多维、多平台多层次的立体化观测系统。从总体上看,任何一个遥感任务的实施,均由遥感数据获取、有用信息抽取及遥感应用三个基本球节组成。而每个环节的进行,都要有相应的基础研究和技术手段的支持。
遥感过程是指遥感信息的或取、传输、处理分析判读应用的全过程,它是通过以卫星、飞机和汽车为观测平台,在距离目标物几米至几千真米的距离以外,采用光学、电子光学等探测设备,接收的反射,散射,电磁辐射目标对象在图像胶片或数字磁带记录的形式发射能量,然后将信息发送到地面站,接收站将这些遥感数据进一步加工成遥感资料产品,以提取有用的信息,如(图1):
遥感技术系统是一个通用的系统实施方法、设备和技术。现已成为从地面到高空的多维观测系统。大量的研究,包括遥感数据采集,基础研究,运输,处理,分析和应用遥感物理研究等。遥感技术系统包括:
2.1 遥感平台
(1)地面平台:三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台。(2)航空平台:包括飞机和汽球。(3)航天平台:包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船等。
2.2 遥感仪器
传感器是接受、记录目标物电磁波谱特征的仪器,是遥感技术系统的核心。(如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机等)
2.3 信息的传输与记录
遥感器接收到地物目标的电磁波信息被记录在胶片或数磁带上。
2.4 信息处理
遥感卫星地面站,接收、处理、存档、分发各类地球资源遥感卫星数据并进行相关的研究,为遥感应用提供数据服务。
2.5 分析应用
包括对遥感数据根据某种目的进行分析,处理,测绘,制图的一系列的设备,技术和方法的遥感数据的应用程序。遥感技术系统是一个非常复杂的系统。对于一个特定的遥感目的。能以发挥技术优势和整体系统的各个子系统选择最佳经济效益的最佳结合。遥感数据收集是在由遥感平台和传感器构成的数据采集系统中或得技术支持下实现的,由于各种平台和遥感器都有自已的适用范围和局限性,因此往往根据具体任务的性质和要求的不同而采用的组合方式,以取得较好的应用效果。片面地强调某种平台或遥感器的重要性,甚至把它们对立起来,是不适宜的。
参考文献
[1]刘丹丹.《遥感技术与应用》[M].哈尔滨地图出版社,2009.
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:
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.
关键词: 无人机遥感;长输管道;应用;管道管理
Key words: UAV remote sensing;long-distance pipeline;application;pipeline management
中图分类号:P237 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)32-0197-02
作者简介:常文见(1975-),男,河南开封人,北京分公司经理,研究方向为注册工程、测量工程。
1 无人机遥感在长输管道中的应用现状
无人机遥感的发展直接推动了长输管道的应用,在最近十年特别明显。高清晰度卫星的发展是无人机遥感对长输管道管理发展的契机。早在上世纪末,1999年美国发射的Ikonos卫星开启了无人机遥感技术对长输管道管理的先河。紧接着2000年以色列成功发射了EROS-1A卫星以及2001年发射的Quick Bird(0.61m)卫星,高分辨率数据应用技术逐渐成熟,应用的范围也变得越来越广。特别是2002年SPOT-5(2.5m)卫星的升空,航空遥感获得的高分辨率影像数据得以满足工程管道监测的需求。同时也因此增加了卫星数据的应用范围,在深度与广度上都得到了扩展,卫星数据的应用范围依次也得到了延伸,逐渐广泛地涉足到工程建设管理领域。我国卫星遥感数字处理的进程较早,适普公司开发的Imagexuite RS是摄影、测量、数字图像处理以及计算机技术的完整集成,它将遥感影像的处理推向“多功能化、和极简化”的发展方向,这有利于将遥感图像的特点应用到油气工程管线的管理中。而它也成为了保证我国能源动脉安全的重任,而长输管道主要埋设在地段险要,交通不便的地方,这影响了油气管管理员的徒步巡线工作。而缺乏常规人巡线的工作势必会给管道定期巡检带来诸多困难,特别目前打孔盗油现象较为频繁,这些都为管道安全保卫带来了隐患。无人机遥感技术正好与长输管道监测要求相契合,对管道管线空间信息的获取是最主要的功能,这项技术也很快被我国掌握而迅速运用到长输管道管线的管理中。包括“山区管道巡检、近海油气管道监视、灾后次生灾害评价,无人机遥感技术首次应用于管道巡线,补充了传统人工巡线方式,能够帮助迅速定位管道的位置,以更好地应对管道的保卫工作。
2 无人机遥感技术原理
无人遥感技术是一项综合性强,并融合了多学科的综合性现代化卫星信息技术。它融合了无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通讯、GPS差分定位和遥感等多种先进技术,真正实现了“自动化、智能化、专题化”。无人遥感技术通过获取遥感的数据,分析处理转换成管道管线的空间信息,其特点是成本低、功耗低、可以重复利用、风险小。诸多优势下无人机遥感很好地完成了空中监测、地面覆盖和数据处理的几大任务。无人机遥感空中部分由遥感传感器、遥感空中控制、无人机平台组成,地面部分由航迹规划、无人机地面控制以及数据接收几部分组成。
其主要作用是通过卫星的控制器控制空中拍摄的状态,在控制半径内通过更改部分控制参数来设计地面规划的控制轨迹,无人机航空控制模块确保了对预定航线遥感影像的采集工作,以及对无人机数据采集、实时接收和遥感影像的后期处理,它关系到了数据采集的实时性和准确性,是无人机遥感技术在长输管道中应用技术的一个关键环节。无人机遥感技术的拍摄相当复杂,拍摄需要进行几何校正,倾角大而无规律,通过若干次的变形再由无人机遥感影像的几何校正原理采取多种方式的集合校正,让数据结果更精确。而多项式校正法的重点并不是空间集合关系,而是对图像变化的模拟,通过对图像变形的“平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲”达到更好的综合变形效果。多次校正后,根据前后影像的的坐标关系的对比,找出一个适当的多项式(包括一次、二次、三次多项式几何校正)来获得精确度较高的结果,这是长输管道管理这个对精确度要求较高行业的客观要求。结果三次多项式的校正,其变换的几何校正法的变换方程为:
x=a1X3+a2Y3+a3X2Y+a4XY2+a5X2+a6Y2+a7XY+a8X+a9Y+a10y=b1X3+b2Y3+b3X2Y+b4XY2+b5X2+b6Y2+b7XY+b8X+b9Y+b10
多项式的系数并不是任选的,而是通过分析遥感获得的原始图像数据变化和像素亮度值而求出,通过变化的多项式系数可以对变换后的像素亮度值进行7个空间的灰度转换。整数的内插得出新的像元值灰度的插值,常用的插值方法很多,包括“最邻近插值、双线性插值、双三次插值”等。应用于长输管道的无人机遥感技术主要采用的是双线性插值。具有没有连续灰度的特点,同时运算量又极大地少于双三次插值,最大程度地保证了数据的准确性。
3 以兰成渝输油管道为例无人机遥感技术的应用
兰成渝输油管道作为我国最长的长输管道,管道沿线地貌复杂多变,大部分地段地质复杂、交通条件恶劣、不利于常规巡线工作的进行,在此,无人机遥感技术就得到了充分的应用,而其主要作用有以下两点:①传统巡线方式的补充巡线作为管道管理的重要内容,巡线工周期性的进行现场巡线就是对管道安全输送的保证,因为管道的路线长、分布范围较广,每个输油站的管道的管理都需要花费不少人力和物力,对于人力无法巡查的地界,采用无人机进行管道的巡线,代替人工巡线,避免巡线的遗漏。与传统人工巡线比较,无人机巡线可以代替几十个人工巡视,缩减人力物力的同时,节省了时间,提高了在恶劣自然气候时的巡线效率,同时受到自然气候和地形的影响较小,代替人员巡线获取管道的地理位置信息。人工巡线的另一大麻烦就是徒步巡线在高海拔、险要地区危险性大,而无人机遥感技术能很好地弥补这一缺点。②无人机遥感技术还能防止管道因为被打孔盗油导致原油泄漏,进而造成的环境污染和管材破坏。这对于打击盗油行为起到了一定威慑作用,超强的反侦察能力,能够加强对盗油现象的监控,由于在巡线不方便的区域往往是打孔盗油的高发地区,巡线人员很难发现盗油人员。而且通过无人机的视频拍摄技术,能够清楚地监测到现场的实际情况,对可疑人员起到监视作用,帮助公安机关找到盗油人员。此外还能够做定点盘旋跟踪,通过无人机在管道打孔油高发地段巡检,可以及时有效警示不法盗油人员,有效保障管道运营安全。
4 无人机遥感在长输管道选线中的作用
从总体上看,无人机遥感在长输管道选择上为“优选管道线路走向方案、工程设计、工程量计算、工程投资估算和工程设防”提供了理论依据和数据支持,总体作用表现在以下三点:①无人机遥感可以直接获得关于管道管线的宏观性基础数据,比如油气长输管道的埋设,以及通过各种手段收集、分析和处理有关“地”的资料。“地形、地貌、地质构造、地层、岩性、工程地质、水文地质、腐蚀场、温度场”等资料都可以从遥感图像中获得。而遥感图像具有“概括性、宏观性”等效应,设计人员根据遥感图像的辅助判断管线工程的可靠性和安全性,测试工程量和投资量,宏观地辅助管道的选线和最优化的管道布置路线。目前,我国长输管道的图像解析工作已经比较宽泛,只进行了“地貌、地质、植被和人文景观的解译”。即便如此,因为遥感技术的推广对于线路方案在工程阶段上的采用还是获得了一定的成功。②可提供动态性、现势性很强的信息资料。卫星可以为地面提供动态性和实时性很强的信息资料,对同一个地区的持续测量有利于精确对同一地区的研究。比如针对河床稳定性的研究,就会转移监测同一地域,比如对“推断洪水频率、滑坡和冲沟”的监测,并通过对数据的分析对其发展趋势做预测性评估。专一性的监测为信息的获取和分析提供了便利,提高了信息获取的实时性,这与目前的地形图分析是不同的,地形图更新缓慢而与现实不符造成巨大的数据误差,而当前的地区区域建设更新非常快,只有无人机遥感获得的地理空间信息才能满足对地区精确定位的需求。③为管道选线提供更多的信息。无人机遥感技术可以为管道选线提供更为丰富的信息,并且“多波段、多时域、多摄站”的图像信息是其他手段无法给予的。通过多重丰富的信息借助计算机仪器不断扩大对区域地理信息空间的监测领域,而这些精确度高、解析质量高的图像同时应用于对腐蚀性土壤的研究,利用遥感卫星技术可以保证和监测地下管道的安全。可以预见,随着无人机遥感技术研究的逐渐深入,越来越多有用的信息将会得到挖掘,技术人员也可以更多地把遥感图像翻译成现成的信息。
5 结论与展望
遥感技术的应用研究和实践早在上世纪末已经取得了很大的成就。对于长距离管道运输线的建设是一项巨大而又持久的建设,特别是最近十年高分辨率卫星的迅速发展直接推动了长距离输油输气管道工程的建设。无人机遥感因为其作业效率高、灵活性强、使用方便、能够完成高难度动作而在长运输管道上广泛运用。因为可以为管道提供无人遥感巡线中的可靠地段沿线的数据,能够弥补因为无法人工巡线带来的真空地带,而造成的数据遗失。在管道保卫中起到了不可替代的作用。再者,通过分析传来的无人机的视频图像,根据现场的状况做出及时的追踪和调整。在危险情况下做出应急处理,第一时间控制危险源。所以加强对无人机遥感在长运输管道的应用对于无人机遥感技术在灾害识别和次生灾害评估发挥着先进的作用,当无人机遥感技术得到改进发展以后,无人机管理系统将为长运输管道的管理质量的提升发挥出越来越重要的作用。
参考文献:
[1]孙泽民,王建宏.长输管道管理现状分析及其对策[J].储运安全,2007:37-38.
[2]回金伟,葛宏立,杜华强,等.无人机遥感发展与应用概括[J].遥感信息,2009(1):88-92.
[3]张祖勋.航空数码相机及其有关问[J].测绘土程,2004,(4).
[4]金伟,葛宏立,杜华强,等.无人机遥感发展应用概况[J].遥感信息,2009(1):AA-92.
[5]宙添杰,宫阿都,李长春,等.无人机遥感系统在低温雨雪冰冻灭害监测中的应用[J].安徽农业科学,2011(1):17-24.
关键词:高精度卫星地质遥感技术 技术分析 应用例析
中图分类号:P618 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(c)-0-01
高精度遥感技术可以简单的理解为收集地面特定目标的电磁辐射信息,判断地球环境和资源的技术。遥感技术的发展经历从实验室单一概念到实用的技术系统,从少技术到多科技领域的有机结合,从单学科的运用到多学科的综合,从静态资源调查到动态环境的监测,从区域性的微观分析到全球性的宏观研究,从发达国家手中的核心秘密到全球性的普遍掌握的过程。20世纪90年代以来,遥感技术己被广泛地应用于地质矿产、冶金、石油、测绘、地理等领域。它具有时效性好、监测范围广、信息量丰富、宏观性强、获取手段丰富等特点。因此,利用高精度遥感技术开展地质工作已经成为时下非常重要的高科技手段。
1 基于高空间分辨光学的地质卫星遥感关键技术分析
1.1 遥感图像数据获取
在遥感图像数据获取的过程中,一般会进行两个方面的选择。一是在空间分辨率方面的选择。遥感图像的选择不在是一味追求高精度的过程,它包含对成像的范围效应和经济适用性的判断。不同的地质现象需要不同的观测距离和尺度,才能合理、完整的运用遥感技术进行成像过程。现阶段,大多数地质工作者已经意识到定点的观测数据已经不能满足地质工作的需要,必须将其应用转换到不同范围和多尺度空间,即要求研究不同的对象需要选择不同尺度的遥感数据。二是在波段组合方面的选择。地面点的辐射值组成的遥感图像具有随机性和不确定性,主要因为遥感图像会受到各种变化因素的影响,同一地面点会因为成像时间不同、气候状况、植物变化等造成不同的成像结果,可能存在同一地面点不同色谱,同一色谱不同地面点的的现象。所以在实际应用中,考虑人眼的特殊性,主要采取RGB彩色合成图像作为解译的标准图像。对于具体地面点的成像而言,选取的波段要满足各波段之间辐射值方差最大、相关性最小、均值大小合理的条件,而且其应尽可能含有丰富的地面点特征。
1.2 图像校正与增强处理
在利用遥感技术成像的过程中,由于传感器和大气条件等因素变化的影响,最终获取的遥感图像会有小幅度的几何变形情况,影响了图像的成像质量,必须加以处理。换而言之,即使用几何纠正的方法对已获取的遥感图像进行处理。几何纠正包括消除倾斜误差和投影误差两方面。遥感图像几何纠正的目的是把几何失真的遥感图像恢复成没有失真的地面点实际图。为了使遥感获取的数据更好地应用于研究工作中,遥感数据必须经过几何纠正的过程,确定合适的比例尺,使遥感数据和已获取的非遥感数据相匹配,便于地质工作中的比较、分析、研究等过程。除了运用几何纠正的方法处理遥感图像之外,通常在实际中还会采用遥感图像增强处理的手段。遥感图像增强处理指通过数学方法和显示技术等手段,增强已获取遥感图像中的信息,使其易于辨别,使信息的分析更加便捷。遥感图像增强处理的核心是通过各种手段提高遥感图像的视觉性、解译性和信息转化性。遥感图像增强处理方法有:灰度增强、边缘增强、彩色增强等方法。遥感图像增强处理的方法根据处理空间的不同分为基于图像空间的空域方法和基于图像变换的频域方法两大类。
1.3 图像融合技术
遥感图像数据融合是从80年代形成和发展的一种自动化信息综合处理技术,是把来源不同的遥感数据在同一坐标系中,采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程,是解决多源遥感数据富集表示的有效途径之一。遥感图像融合方法主要有四种:即信号级融合法、像元级的融合法、特征级的融合法和决策级的融合法。信号级融合指将不同传感器的信号进行混合,产生高质量的融合信息。像素级融合指在各传感器对原始信息未作处理前的一种低水平的数据融合,其具有最高精度但同时具有信息量大、耗费性强的缺点。特征级融合指在各传感器对原始信息进行特征处理的一种中等水平的数据融合,它实现了信息压缩,但同时具有地域原始信息精度的缺点。决策级融合是在像素级和特征级融合的基础上对图像信息进行识别、分类、检测,再对图像进行融合处理的一种最高水平的数据融合。实际情况下,最常使用的融合方法是像素级融合。
2 卫星地质遥感于崩塌灾害中的应用例析
2.1 崩塌信息的特征
崩塌类地质灾害一般发生在陡峻山坡上,在ETM图像和SPOT图像上只能识别大规模的崩塌堆积体却不易分辨人工开挖的山体特征。
但在IKNOS的彩色卫星成像上却会清晰显示崩塌的特征。崩塌信息特征解译的主要标志有:一是位于陡峻的山坡上,在倾斜角大于55度的陡坡地段可出现巨大石块特征的遥感成像;二是崩塌轮廓线明显,崩塌堆积体上植被欠发育;三是崩塌体会形成节理的裂缝影像。
2.2 崩塌活动解释
崩塌的活动情况在遥感图像上易于辨认。具体活动解释如下:仍在发展的崩塌在岩块脱离山体的凹陷部分成色浅,没有植被生长,上部陡峻,有时呈突出的参差状,有时因崩塌壁岩石本身色调较深呈深色调;趋向稳定的崩塌,其成像呈深色调或在浅色调中夹杂斑点,生长少量植物,上部陡峻,崩塌体主要由粗颗粒碎石构成;稳定的崩塌,其崩塌成像的色调深,植被生长茂密,上部陡坡较缓,崩塌体主要由细颗粒土构成,植被生长茂密,一定条件下可以开辟为耕地。
3 结语
高精度卫星地质遥感技术应用于地质灾害监测、预警、评估、分析等方面已获得了巨大成功。
现阶段的工作仍然停留在对灾害的区域性评价等方面,利用高精度卫星遥感技术进行地质灾害的详尽解释与评估等研究方法还是相对欠缺,大部分地质灾害分析过度依靠航空摄像图片等。但是由于信息技术、空间技术、和计算机技术的高速发展,遥感技术在光谱分辨率、时间分辨率、空间分辨率等方面取得了巨大成就,因此利用高精度卫星地质遥感技术进行地质灾害监测、预警、评估是遥感技术体系在地质灾害应用中的必然发展趋势。
参考文献
[1] 李才兴.灾害遥感发展现状分析[J].国际太空,2002(3).
现代测绘新技术的出现发展,不论是在学科理论上、还是技术体系中以及应用范围上都取得了较重大的发展。目前,测绘产业主要是以“3S”技术为主要的特征,现代测绘技术在人们的生活中已经成为一种重要的工具,为人类研究地球及自然环境,解释一些自然现象,解决人类社会可持续发展等许多的重大问题。
遥感,从广义上的概念是泛指一切远距离无接触的探测,狭义的定义,遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质以及其变化的综合性探测技术。遥感影像数据是值地表得光谱特征通过大气层的传播,被航空或航天的传感器接收,记录表达为光谱数据,或者在感光介质上直接反映成为像片数据。不同种类的地表覆盖,表现为不同的地物特征,最终反映成为不同色度值、亮度值的遥感资料,为计算机的自动分类和作业者准确的目视判读创造了条件,从而达到提高调查工作的效率和效益的目的。制作卫星遥感数字正射影像图(DOM),其原理是依据其自身的特点,应用专业的遥感软件对原始的遥感影像进行辐射校正和几何校正,达到消除位移误差和各种畸变,最终得到的卫星遥感数字正射影像地图包含地理信息和各种所需专题。
遥感技术主要包括卫星遥感和航空遥感两个方面,作为地形图测绘的重要手段航空遥感在实际已经得到了广泛的应用,而卫星遥感影像在测图工作中同样取得了较好的效果。
1 与传统测绘工作相比较遥感技术所具有的优势
目前,人造地球卫星时间周期短,提供的遥感影像资料经过加工处理可以制作成高速度、高质量的测绘地形图。①大面积的同步观测。大面积同步观测所取得的数据是进行环境、资源调查时最宝贵的资料。然而通过传统的测绘手段难度较大,工作量巨大。遥感观测则可以不受地形条件等限制,提供获取信息的最佳方。②时效性。遥感探测可以做到对同一地区在短时间内进行重复探测,发现地球所发生的动态变化,而传统的测绘工作则必须在大量的人力、物力前提条件下开展地面调查,用几年、或者几十年的时间仅能获得地球大部分地区动态变化的数据。③经济性。相比较传统的测绘技术,遥感技术更大的程度上节省了人力、财力、物力和时间,带来了较高的经济效益和社会效益。
卫星遥感信息具有覆盖范围大的特点,对宏观的定性分析具有重要作用与价值。从20世纪的70年代中期开始,我国已经开始利用陆地卫星像片进行区域地质调查以及土地资源调查的工作。伴随着计算机技术的快速发展的同时,遥感技术也在随之进步,在地籍测绘工作中,日趋成熟的动态监测已经得到了广泛的应用,比如遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)、GPS定位技术相结合(3S技术),为开展土地测绘工作提供了许多的便利。动态监测是在地籍测绘中应用遥感技术最直接最便捷的表现就。动态监测是指应用遥感技术,及时监测土地的调查、动态以及变更。
2 在测绘领域的应用
2.1 测绘地形图 在测绘生产过程中,应用立体摄影测量方法较为普遍,其通过遥感技术来获取地面的三维信息。雷达卫星的全天候,全天时,不受夜暗和云雾等恶劣天气影响的特性,随着雷达遥感快速发展的同时,因此,合成孔径雷达(SAR)在立体摄影测量中的应用也逐渐开始广泛。然而,由于斑点和噪声的原因,因此,合成孔径雷达的使用受到了一定程度的影响。但是,伴随着雷达技术快速发展的同时,为获取地面三维信息干涉合成孔径雷达技术(INSAR)提供了全新的方法,就是利用干涉雷达技术的提取来制作地形数字高程模型(DEM)。此方法大大改进了获取数字高程模型(DEM)的传统模式。
2.2 卫星遥感数字正射影像图(DOM) 遥感影像是通过遥感技术所获取得地球表面客体或事物(地物)的影像资料。在应用了专业的地理信息遥感软件后,通过对原始感遥影像经过辐射校正、几何校正后,消除各种畸变和位移误差,然后进行地理配准和图像融合、增强等手段处理,之后生成具有地理信息和各种专题的卫星遥感数字正射影像地图。DOM具有一定几何精度的影像。在城市及区域规划、土地利用/土地覆盖制图、地质和土壤制图、测绘(地形图的修补测及专题地图的制作)的应用广泛,以及在农、林、牧、渔业、资源专题、湿地制图、野生动植生态学、环境评价、考古学和地形分析及城市虚拟景观的制作及评价等方面应用也越来越普及。
2.3 制作专题图 识别空间不同规模制图对象,对于遥感图像空间分辨率方面都有相应的要求。遥感图像的空间分辨率与地图的比例尺存在着极密切的关系。在遥感制图中,由于不同平台的传感器所获取的图像信息可以满足成图精度的比例尺范围都是不尽相同的。因此,修测更新遥感专题制图和普通地图时,应该结合研究、用途、精度和成图比例尺、宗旨等要求,对不同平台的图像信息源,不可通用必须要进行分析筛选适合的,以便达到经济实用的效果。遥感图像的时间分辨率差异很大,用显示制图对象动态变化使用遥感制图的方式的同时,不仅需要清楚研究对象自己本身的变化周期,而且更要了解到有没有与其相对应的遥感信息源。
3 结语
随着获取遥感信息和处理技术信息时代到来的高速发展,人们对遥感技术的了解也逐渐深入,遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。随着遥感技术理论的逐步完善以及遥感图像时间分辨率、空间分辨率与波谱分辨率的不断提高,为地质测绘工作提供更先进的技术支持和更加全面的数据库资料。
参考文献:
[1]陈俊勇.我国工程测量技术的新进展[J].测绘工程,2004.
关键词:遥感技术 环境科学 应用 3S一体化 发展趋势
遥感是从远离地面的不同工作平台上,如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等,通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测,然后经信息的传输、处理和判读分析,对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测,包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息,能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息,在环境科学领域的应用具有很大优越性。
20世纪90年代以来,环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化,城市扩展动态监测评价,土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算,生物栖息地评价和保护,工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析,海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测,珊瑚和红树林的现状调查与变化监测,堤坝的规划与水沙平衡分析,水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析,大气污染范围识别与定量评价,大气气溶胶污染特征参数化,全球水、气和化学元素等的循环研究,全球环境变化以及重大自然灾害的评估等,几乎覆盖了整个地球系统。
一、遥感技术在环境科学中的应用
1.遥感技术在水污染监测方面的应用
(1)利用红外扫描仪监视石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨,利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析,将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较,更精密地判断和解译信息,参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像,特别是数字密度分割图,可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来,这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色,往外扩散的油膜变薄,呈黄紫混在一起的颜色,再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析,确定油膜的漂移方向,计算出其扩散速度和扩散面积。
(2)利用遥感技术监测水体富营养化
浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用,当水体出现富营养化时,我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱,另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光,影响水体的透明度。
(3)通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染
废水的颜色与悬浮物性状千差万别,特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样,可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大,水体反射量也会相应增加,反射峰随之红移,定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65~0.85微米。
(4)应用红外扫描仪监测水体热污染
应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量,真实反映其温度差异。在热红外图像上,热水温度高,辐射能量多,呈浅色调。冷水和冰辐射能量少,呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流,利用光学技术和计算机对热图像作密度分割,根据少量的同步实测水温,画出水体等温线。
(5)通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化
水体总体反射率较低,选择1.55~1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小,从水体向边缘有规律变化,显示出不同程度的植被特征。
2.遥感技术在大气环境监测方面的应用
(1)臭氧层
臭氧层位于地球上空25~30千米的平流层中,对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收,可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带,可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温,可使用红外波段来探测,如用7.75~13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化,参照浓度与温度的相关关系,推算出臭氧浓度的水平分布。
(2)大气气溶胶
利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量,工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像,可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动,估计其运动速度,及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾,把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布,还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割,建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系,可测出烟雾浓度的等值线图。
(3)有害气体
彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况,通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区,植被受污染的情况不宜被人察觉,但其光谱反射率却会明显变化,在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线,在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子,其叶绿素遭到破坏,对红外线的反射能力下降,其彩红外相片颜色发暗,如白蜡树受污染后呈紫红色,柳树呈品红色略带蓝灰色。
(4)气候变化
美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化,得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息,对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。 3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用
彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化,热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状,窄的呈线状,城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色,高层楼房带有宽长影,平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色,绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息,对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同,利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。
4.应用遥感技术监控生态环境
【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.
关键词:水文水资源;遥感技术;有效应用
中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)11-0240-01
1 遥感技术在水文水资源工作中的优点
在水文水资源的研究工作中,对于人工巡测的技术而言,遥感技术具有较强的应用优势,像在较短的工作周期内,遥感技术可以获取大量的数据信息,对研究区域实现二十四小时不间断的监测,并且不会受到云雾、冰层等自然因素的影响,这在技术层面上做出了有效的拓展;其次,利用遥感技术进行水文水资源的勘测时,不会受到地域性的限制,并且恶劣的天气状况也不会造成负面的影响,周围环境对其勘探工作所产生的影响较小,能够做到全方位的收集工作;最后,遥感技术搜集资料较为快捷,能够在短时间内,对所勘探区域形成全球覆盖成像,缩短了探测周期。
2 遥感技术在水文水资源工作中的应用
2.1 蒸发量的监测
作为一种物理监测手段,蒸发量监测的内容主要是对地表的能量,以及其质量转化进行监测的内容,在当前,蒸发量监测主要是利用卫星来进行实现的,在这项监测内容上,卫星监测主要包括能量余项法,以及统计经验法,而对于那些较为复杂的蒸发量监测,还可以利用卫星的运动遥感信息模型,来进行精确化的计算。借助遥感信息面模型来展开计算,可以将实际的环境内容,与不同的模型特点相结合,当然,这里可以将模型进行多层次的划分,像一层模型可以应用到地表上的土壤情况和绿植情况,而第二层的模型,则可以对地表上下之间的余热进行监测,建立多层的模型,可以对土壤进行多层次的区分,达到细致化的研究目的。在调查中发现,我国当前使用的蒸发量监测模型较为先进,能够对一些不够均匀的地面,达到深入的计算。
2.2 降水量的监测
在降水量的监测工作中,借助遥感技术,可以对降水量的监测精度更进一步。像当地面的雨量站较为稀疏的时候,可以借助雷达,来对局部地区的降水量进行预报,而当积雨云的厚度较大时,则需要对雷达和气象卫星配合使用,来进行预测和计算。气象卫星多是用在大面积的降水范围内,采用的方法,也主要是综合方法和微波辐射的方法。当下最为常用的降水量监测手段,还是利用航空飞机,其深入到云层中,监测出相关的数据和信息,并借助计算机,来对具体的云雨信息进行精算,这样可以为水文部门的预报,提供可靠的信息支持。
2.3 地下水的遥感
在水文水资源的工作中,关于地下水的勘探工作最为复杂,由于受到地质环境的影响,仅仅依靠人工来测得的数据对实际的勘探需求,难以进行全面的满足。遥感技术的应用,为地下水勘探工作打开了瓶颈。通过对地貌特征,以及地表植被进行全面的模型处理,以及细致的数据计算,可以将地下水的信息直观的反应出来,并且利用遥感技术,还可以对其进行相应的破译,对相关的地下水信息进行进一步的处理。
3 应用遥感技术时需要注意的具体事项
3.1 遥感技术要与人工相结合
在实际的水文水资源工作中,尽管遥感技术具有较强的应用优势,可以在工作中,取代人工来进行大面积的勘察工作,但是在一些应用点上,遥感技术并不能达到人工勘探所取得的效果,这就说明在勘探工作中,不能只是单纯的使用遥感技术,还需要其与人工技术相结合,将二者的优势结合到一处,达到资源互补的目的,这样才能取得更为精确的数据内容。所以相关的工作人员,对于人工勘探作业的内容,不能进行完全的否定。
3.2 对数据内容采集的选择性
在对水文水资源进行勘探的工作中,遥感技术具有较强的应用优势,取得了不错的工作突破,但是无论是哪种遥感工具,其所获取的信息资料的数量十分巨大,并且具有较为复杂的程度,这就需要在工作中,对水文水资源的相关数据、资料内容,采取相应的选择性手段,例如像航空遥感,所能获得的地面资料较大,且其覆盖的区域也十分的广泛,但是其对地面资料的分辨率较低,不利于一些细部的研究,这就需要工作人员,要结合实际的工作需求,对数据和相关的信息,进行必要的取舍。
4 结语
总而言之,在水文水资源的勘测工作中,利用遥感技术,可以达到良好的效果,但是在应用中,工作人员还需要抱有一个正确的态度,一方面要结合人工勘测的手段,来对遥感技术进行补充,另一方面对于新出现的技术内容,也要进行及时的应用。遥感技术对水文水资源的研究尺度做出了延伸,新技术的应用,也必将引导水文水资源科学,朝着更高的方向发展下去。
参考文献
[1]董治.遥感技术在水文水资源领域中的应用研究进展[J].科技创新与应用,2016,(28):240.