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【关键词】遥感技术;灾害;安全;影响
中图分类号:TP7 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
我国是一个幅员辽阔的大国,地貌地势复杂多变,因此会出现很多的自然灾害。尤其是最近几年,由于气候的变化异常,生态环境一度恶化,灾害问题也愈演愈烈。而如何预防灾害,遥感技术于是成为了最好的武器。
二、遥感技术在灾害调查中的优势及作用
1、获取范围广、速度快
遥感技术能从空中大面积地对灾害进行宏观监测研究,对于大范围的监测区域,能最大的发挥出遥感技术的优势。近年来,无人机低空遥感系统的快速发展,使无人机可快速到达监测区域,通过机载高精度遥感设备及时获得遥感监测结果,为抢险救灾提供快速可靠的应急保障,是遥感技术的应用得到了进一步的延伸。
2、获取信息量大、效率高
遥感技术可以快速地传导、接收、处理和提取大量与灾害相关的信息。通过各种手段,可以识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性。这不仅给灾害监测赢得了大量时间,而且及时获得了丰富的灾情背景资料,为高效数据模型的建立创造了先决条件。
3、获取信息受自然环境影响小
遥感技术无需接触地物即可获得所需信息,在遭遇灾害的情况下,遥感影像使我们能够方便立刻获取的地理信息。在自然环境极端恶劣的地区,遥感影像甚至是我们能够获取的唯一信息。在5.12汶川地震中,遥感影像在灾情信息获取、救灾决策和灾害重建中发挥了重要作用。
4、获取数据具有时效性、可比性
遥感影像具有自身的周期性,可以通过技术手段获得所需要时间的影像数据,从而通过各个时段的数据进行对比,获得感兴趣区域所发生的变化,以及发展趋势、规律。
三、遥感技术在灾害防治过程中的作用
遥感技术具有视域大的宏观特性,它的探测波段从可见向微波和红外延伸,使人们对地物的观察和研究具有全天候和全天时的可能;另外,它还能周期成像,有利于动态监测和研究。遥感技术以其独特的对地观测视角及特性,在灾害的防治过程中起了如下作用:
1、动态监测与指挥救灾
通过卫星影像获得的遥感数据,具有一定的周期性,可以通过对某区域长时间的监测,获得某一灾害事件的发展趋势,实现动态监测,提前预警。也可通过航空手段,得到短期的监测数据,提供应急保障。这样可实现实时、现场指挥救灾。
2、灾情评估
把灾前、灾中、灾后卫星数据的融合,根据相关部门提供的专业数据库可以获得较为客观的灾情评估,为政府部门救灾制定部署方案,也可为其它单位、企业提供必要的参考数据。
3、防治规划
通过遥感数据结合其它数据库系统,获得一定的致灾因子,评估灾害防治措施是否具有可行性,为灾害的防治规划提供专业的、可靠的依据。
4、实施监督
可通过遥感数据的对比,对灾害区域防治前与防治后进行监测对比,使管理部门及时获得实施情况,保证防治措施按时、按质、按量的完成。
四、遥感技术在灾害监测中的应用范围
1、遥感技术在地质灾害监测中的应用
我国的地质灾害遥感调查技术是为大型工程的可行性研究提供地质灾害分布、潜在危害及环境基础资料。实践证明,遥感技术在识别滑坡、泥石流,制作区域滑坡、泥石流分布图,评价滑坡、泥石流对大型工程施工及运行的影响等方面发挥了巨大的作用。
当前,地质灾害遥感解译是根据地质灾害及其要素、后壁、滑体、前缘、物源区、流通区、堆积区等的形态特征,在航空像片或卫星图像上以目视方法进行了解的识别能力。这对于自然灾害发生前后的遥感图像变化与现场验证相结合,同时结合其它非遥感资料,并通过研究影响地质灾害发育的环境地质条件、自然环境条件以及社会经济环境条件等因素来间接地推断研究区域内地质灾害发生的可能性。
目前,直接通过遥感图像发现并研究地质灾害的发生和发展还存在很大困难。因此,现有的滑坡、泥石流遥感调查只能提供区域宏观的、定性的解译成果,不能提供比较精确、定量的地质灾害信息,也没有形成有效的地质灾害演化评价模型,无法对地质灾害的发生进行预警。所以,当前的地质灾害遥感调查技术方法迫切需要进一步改进和提高,以满足地质灾害防治工作的需要。
2、遥感技术在农业灾害监测中的应用
我国一直是一个传统的农业大国,也是世界上遭受农业灾害最严重的国家之一。 农业灾害不仅使广大人民的生产、生活质量和生命财产的安全受到影响,而且还间接地影响了其它产业的发展,给经济、社会等领域带来不可估量的影响,是构建和谐社会、保障人民安居乐业的极其不利的因素。因此,及时、客观的了解我国农业灾害发展情况,并采取一定的防治措施,对于社会的安定团结、经济的可持续性发展具有十分重要的意义。农业灾害的传统监测方法主要采取田间定点监测和随机调查等方法,在具体操作上表现为费事、费力、效率低下等缺点,而且有些农业灾害(如病虫害等)在发生早期并不能靠肉眼识别,这就造成了传统的农业灾害监测方法容易造成较大的误差.
通过遥感手段,依据植物的光谱特性,可以对农作物旱灾监测、冻害监测、虫害监测等方面获得快速、大范围的数据,具有经济、快速、准确的优势。
应用遥感信息进行灾害监测的问题
1、当前遥感数据的获取相对较高昂,在既保障时相,又保障精度的情况下,数据获得需要更高昂的代价,因此需要国家大力发展遥感卫星应用产业,重视遥感技术在灾害监测中的应用,让遥感技术高效、经济的为灾害监测服务,给广大人民的生命、财产提供安全保障,为经济发展、社会稳定提供强有力的支持。
2、遥感技术需要结合其它相关部门的专业数据库,才能发挥出它最大的效力,具备更多的行业应用。因此需要多部门协作,制定统一、有效的应用机制,长期观测、积累数据,为灾害监测与防治提供科学的数据支撑。
3、遥感技术要与地理信息技术、人工智能技术、图像处理技术等技术领域结合,才能在灾害监测与防治中,获得更加稳定、可靠、真实、客观的数据,而如何将这些技术结合在一起,还需要进一步的攻关、研究。
六、结束语
遥感技术是目前新式的监测灾害的手段,科学的运用此项技术可以很好的监测灾害的发生,而且是重要的、可行的。随着相关技术不断地完善和提高,遥感技术一定会成为地质灾害监测的重要手段之一。但是就目前现状而言,遥感技术在灾害监测中还是存在一些局限和问题,仍需有关的科技人员不断地探索和完善。
【参考文献】
[1]黄小雪遥感技术在灾害监测中的应用[J]遥感应用技术2005
[2]马蔼乃遥感概论与应用[J]测绘学科2000
随着全球环境问题日益突出,环境灾害与环境事故频发,卫星遥感技术在环境监测与管理中得到大量应用,在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。美国、日本及欧洲的一些国家近年来都在大力发展环境遥感监测技术。目前在轨运行的和计划发展的国内外卫星传感器提供数据的空间分辨率已从公里级发展到亚米级,重复观测频率从月周期发展到几小时,光谱波段跨越了可见光、红外到微波,光谱分辨率从多波段发展到超光谱,遥感数据获取技术正走向实时化和精确化,卫星遥感应用正在向定量化和业务化快速发展[1]。当前,我国环境监测任务十分繁重,特别是对基于卫星遥感技术的环境遥感监测有着迫切需求。
1、遥感技术简介
遥感技术(remotesensing,简称rs)是在现代物理学、空间技术、计算机技术、数学方法和地球科学理论的基础上建立和发展起来的边缘科学,是一门先进的、实用的探测技术,目前正进入一个能快速、及时提供多种对地观测及测量数据的新阶段。按遥感平台的高度大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感,按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感,热红外遥感、微波遥感3种类型,按研究对象可分为资源遥感与环境遥感两大类。随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达和高分辨力表层穿透雷达和星载合成孔径雷达技术日益成熟,遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波本文由收集整理红外、热红外、微波方向发展。波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。高光谱遥感的发展,使得遥感波段宽度从早期的0.4μm(黑白摄影)、0.1μm多光谱扫描)到5nm(成像光谱仪),遥感器波段宽度窄化,针对性更强,可突出特定地物反射峰值波长的微小差异;同时,成像光谱仪等的应用,提高了地物光谱分辨力,有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性。
2、环境遥感基础工作的应用技术
水环境遥感监测方面,初步开展了水环境可遥感指标体系研究,对叶绿素a悬浮物有色可溶性有机物溶解性有机碳水面温度透明度等监测指标的光谱特征和规律进行了研究;初步开展了环境一号卫星在水环境领域中的应用潜力分析研究;初步开展了水环境指标(如叶绿素a悬浮物水温)遥感反演与信息提取的技术流程研究大气环境遥感监测方面,初步开展了大气可遥感指标体系研究,对气溶胶悬浮颗粒物o3,so2,no2,co2,ch4等监测指标的光谱特征和规律进行了研究;初步开展了环境一号卫星在大气环境领域中的应用潜力分析研究以及大气环境指标(如气溶胶光学厚度)遥感反演与信息提取的技术流程研究[2]。
2.1 可见光、反射红外遥感技术
用可见光和反射红外遥感器进行物体识别和分析的原理是基于每一物体的光谱反射率不同来获得有关目标物的信息。该类技术可以监测大气污染、温室效应、水质污染、固体废弃物污染、热污染等,是比较成熟的遥感技术,目前国际上的商业和非商业卫星遥感器多属此类。该类遥感技术用于环境污染监测,目前主要是要提高传感器多个谱段信息源的复合,发展图像处理技术和信息提取方法,提高识别污染物的能力。重点发展其在大气污染、温室效应、水质污染、固体废弃物污染、热污染等监测中的应用。
2.2 热红外遥感技术
自然界中的所有物质,无论白天或夜间,都以一定波长向外辐射能量。在热红外遥感中,所有被观测的电磁波的辐射源都是目标物。目前红外探测器所使用的电磁波段,主要有3~5μm和8~14μm两个波段,对地表常温物体的探测通常使用8~14μm波段。热红外遥感主要探测目标物的辐射特性(发射率和温度),鉴别出物质材料的类型,评价出各种现象根据热辐射特征。
2.3 高光谱遥感技术
高光谱遥感技术的发展是人类在对地观测方面所取得的重大技术突破之一,是21世纪的遥感前沿技术。高光谱遥感数据的特点高光谱分辨率和高空间分辨率,它将传统的图像维与光谱维信息融合为一体,在获取地表空间图像的同时,得到每个地物的连续光谱信息,从而实现依据地物光谱特征的地物成份信息反演及地物识别,因此在环境污染物监测中发挥主要作用。
3、遥感技术在生态环境监测与保护中的应用
我国的生态环境日益恶化,因此,如何在保护和改善生态环境的前提下发展生产已经提到了决策者们的议事日程上来。建立生态监测信息系统已经成为当务之急。这样的生态监测系统集生态环境信息管理、数据库管理、生态环境各要素的实时监测、时间和空间查询分析等多功能为一体,可满足实时动态、分时段监测、查询和分析的要求[3]。
目前,环境污染已成为一些国家的突出问题,利用遥感技术可以快速、大面积监测水污染、大气污染和土地污染以及各种污染导致的破坏和影响。近些年来,我国利用航空遥感进行了多次环境监测的应用试验,对沈阳等多个城市的环境质量和污染程度进行了分析和评价,包括城市热岛、烟雾扩散、水源污染、绿色植物覆盖指数以及交通量等的监测,都取得了重要成果。国家海洋局组织的在渤海湾海面油溢航空遥感实验中,发现某国商船在大沽锚地违章排污事件,以及其它违章排污船20艘,并作了及时处理,在国内外产生了较大影响。随着遥感技术在环境保护领域中的广泛应用,一门新的科学——环境遥感诞生了。
[关键词]遥感技术;数字城市
数字城市是数字地球的重要组成部分,是综合运用G1S、遥感、遥测、网络、多媒体和虚拟仿真等技术,对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统。简言之,数字城市就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中,充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种信息资源加以整合并充分利用。它将城市信息管理与服务融合到基于Internet网络的数字化系统中,具有三维、多重分辨率空间信息的特点。目前,数字城市尚无严格的定义,从本质上说,数字城市是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络技术和现代通信技术为纽带,运用3S技术、遥测、虚拟现实技术等建立起来的城市网络信息环境。数字城市对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类地描述,也可以说数字城市利用现代信息技术将城市的过去、现在甚至未来在网络上进行数字化虚拟实现。数字城市以数字化方式表示城市的各种信息,不仅包括城市及其空间位置有关的直接信息,如地形、地貌、建筑、水文、资源等,还包括相关的人口、经济、教育、军事等社会信息。
城市,是一个日新月异的开放系统,及时掌握其发展进程中的新信息及变化信息是对其实施合理规划、建设和管理的基础。而传统的陈旧的信息获取手段及过时的信息数据只会使得任何的管理和规划都成为城市健康发展的制约因素。因此,运用新的信息获取手段和实时的信息数据对城市进行合理的规划和管理已势在必行。
遥感技术作为一利,在不直接接触的情况下,对目标物或自然现象远距离感知的探测技术,可以快速、准确地获取城市发展、建设的有关信息,既有城市宏观的全貌和综合数据,又有城市的一屋一桥等微观图像和数据,可以全面、高效、实时地了解城市的发展变化。正是由于这种有别于以往任何常规方法的优势,城市遥感逐渐成为遥感、城市建设、环境专家们共同关注的热点,遥感技术也被越来越广泛地运用到城市建设的各个领域中。简而言之,城市遥感即以城市为研究对象,利用遥感技术为城市规划和建设管理者提供多方面的地理基础信息和其他与城市发展有关的分析资料。目前,城市遥感主要是采用航空与航天遥感相结合,配合地面检查的方法。全球3000多颗卫星的运作(法国的SPOT,美国的快鸟,印度的IRS等),各种不定期的航空和地面遥感的作业,可见光摄影、彩色红外摄影、热红外扫描、多光谱扫描等各种成像方式的使用,使得多分辨率、多光谱、多质量等级的城市动态信息(图像和数据)的获取成为可能。如今,城市遥感技术的运用,已成为城市规划、管理和城市现代化和科学化管理的水平高低的一个重要标志。
1.遥感技术应用于数字城市的特点
1.1 成像范围广:卫星利用其独特的地理优势。对地面进行观测、成像。由于卫星能够覆盖广阔的地面范围,将区域地理数据浓缩在一张或几张遥感影像上,可更直观地对其进行分析。一景Landsat影像对应的地面实际面积为185×185km,一景SPOT图像对应的地面实际地面面积为60×60km,因此,这样就能使我们更直观地了解整个城市的概貌,并且能够使得图中的相应位置关系及地理位置较准确,数字城市建设的精度更高。
1.2 成像周期短:数字城市是一个信息系统,而且是一个动态的系统。随着数字城市建设步伐的加快,城市面貌日新月异,要使数字城市不断地促进城市发展,数字城市也只有不断地更新、不断地变化。因此,这对数字城市的维护提出了更高的要求,遥感利用其成像周期短的特性,在此又显示出其独特的一面,如Landsat卫星的重访周期为16天,CBERS中巴地球观测卫星的重访周期为26天,SPOT卫星回归周期为26天,但由于采用倾斜观测,所以实际上可以对同一地区用4~5天的进行观测。因此,遥感数据为数字城市数据库的实时更新提供了有力保障,我们可以从遥感影像那里获得源源不断的数据,保证了数字城市与城市建设的同步发展。
1.3 成像方式多:通过卫星人们可以获得多时相、多谱段、多点位遥感影像,这大大拓宽了研究问题的视野。通过多次图像处理,取出人们所需的遥感信息,从而不再局限于原始的影像数据。多时相的影像数据使人们对城市的变化有较清晰的了解,尤其是对城区的动态变化,还可以对城区的环境进行实时动态监测。多谱段使人可以获得紫外、可见光、近红外、远红外和微波等不同波段的信息,扩大人类的视野。多点位成像使人们能够获得多角度的物体影像,从而实现立体三维观察。
2.遥感技术在数字城市中的应用
2.1 制作城市图像:包括卫星遥感图像制作、航空像片镶嵌、计算机制图及彩红外正射影像图研制等。利用遥感资料使用光学或计算机技术可制作不同种类、各种比例尺的专题图或影像图,以满足不同使用者的需求。不论是规划者、建设者、管理者或决策者,均可以从图中了解所需要的信息,在图上拟定方案或对策。
2.2 城市土地利用现状调查:当前,城市用地共分为十个大类,分别是:居住用地、公共设施用地、工业用地、仓库用地、对外交通用地、道路广场用地、市政公用设施用地、绿地、特殊用地、水域和其他用地。在实际工作中,我们可以根据不同的应用需要,进行相应类型的遥感调查,获取相应的遥感资料,然后绘制出土地利用现状图和土地利用演变图,并自动测算出该区域内各利,用地的面积、分布、变化情况及发展趋势。城市规划和管理者通过这些资料,可以判断城市布局是否合理,城市绿地是否足够,存在哪些不足,需要如何改进,从而因地制宜,为城市制定相应的规划、建设和管理方案。
2.3 城市人口普查:在定性、定量、定位的调查了城市各种土地利用现状后,可迅速而准确地获得城市的总建筑密度、住宅房屋密度等城市用地特征参数。而城市居住建筑密度与人口分布密度往往有着某种必然的联系,因此,可以以住房密度作为变量用于人口普查、人口统计学等方面的研究,从而为国家人口普查提供一个方便、快捷、精确的辅助手段。
2.4 城市环境质量调查:城市环境是自然环境和社会环境综合作用下的人工环境。环境质量是指城市各环境要素本身及其组合受到污染影响的程度。当前,城市环境质量调查的主要内容是固体废弃物污染、大气污染、热污染和水污染。
2.4.1 固体废弃物调查:由于固体废弃物自身的物理化学分解作用,其温度一般比周围地面的温度要高,所以在航空热红外图像上表现出明显的色调特征,从而可以利用遥感图像对固体废弃物进行有效的调查。
2.4.2 大气污染调查:根据遥感影像特征,可对各
种污染源的分布、污染物的扩散途径进行调查。例如通过遥感影像可以直接统计出市区所有锅炉、烟囱的分布、数量、类型和道路上汽车的数量、类型,求出其与烟尘、废气排放量之间的相关系数,考虑城市气象、地形、风速、风向、绿化等多方面因素,并结合实地观测数据,则可对城市大气污染程度进行测定。
2.4.3 热污染调查:城市热污染主要包括由于臭氧层被破坏致使的“温室效应”和表现为城市市区温度高于郊区的“热岛效应”。利用热红外遥感,对城市的热辐射进行白天和夜间扫描,通过影像判读分析,可以查明城市热源、热场位置和范围,并对城市热岛的分布规律、形态特征等进行研究。从而,可以对城市热环境进行科学合理的规划、整治和管理。
2.4.4 水污染调查:由于溶解或悬浮于水中的污染物成分、浓度不同,使水体的颜色、密度、透明度、温度产生差异,导致水体反射率的变化,因而在遥感图像上表现出色调、灰阶、纹理特征等方面的差别。例如,工厂中排出的冷却污水比环境水温高,在多光谱图像和热红外图像中有明显的反映,密度分割后即可确定热水污染的范围。如果利用多时相遥感图像,还可求出热水污染的扩散方向和扩散系数。油膜反射率和水的反射率不同,且主要差别发生在0.30微米和0.45微米之间,所以利用一般彩色或紫外航空航天摄影资料可获得最佳效果,计算出油污染的面积。城市管理者根据这些遥感信息,可以判断出水体污染的分布、类型及程度,从而调整城市的不合理布局,整治和关闭污染超标工厂,妥善安置工业和生活垃圾。
2.5 为“城市管理信息系统”提供基础资料:运用遥感技术,可以为建立“城市管理信息系统”提供实时的、动态的、多波段、多分辨率的海量空间地理信息,从而为建立“数字城市”、“虚拟城市”奠定良好的基础。
3.数字城市对遥感提出新的要求
数字城市建设需要许多高新技术的支撑,遥感作为其中之一,也面临着很大的考验,数字城市对遥感提出的新的更高要求主要体现在:
3.1 高分辨率:主要体现在空间分辨率和时间分辨率的提高上。数字城市并不是一个非常宏观的概念。它要求能够服务于人们的日常生活,与大家的生活息息相关。因此,系统要求实现从“宏观”到“微观”的突破;同时。数字城市要求卫星对同一地区成像的周期缩短,实现数据仓库中数据的不断更新。保证数字城市的现势性同。虽然遥感技术在分辨率上有了很大的提高,成像周期也有明显的缩短。但还不能满足数字城市建设的要求。因此,实现遥感技术高分辨率是数字城市建设的关键之。
3.2 智能化:数字城市的发展要求必须要有高分辨率卫星图片等遥感数据的智能获取,包括卫星轨道数据的自动提取、接收,轨道的自动计算与选择,参数的自动调整、操作过程的自动调度等智能化接收技术与自动完成图像导航,亚像元几何校正、融合与数字摄影测量,光谱校正、精确匹配、自动分类与地图分幅镶嵌处理等智能化图像处理技术,这不仅可以提高数据的精度,减少一些人为因素的影响,同时,这也大大提高了效率,推动了数字城市的建设步伐。
3.3 定量化:过去,遥感技术的应用仅仅局限于定性分析,这已经不能满足人类的需求了,从定性分析到半定量分析再到定量分析逐渐成为人们研究的方向。数字化城市就是要求对城市定量化表示,因此,遥感技术作为数字城市的关键技术之一,实现定量化分析将对数字城市的建设具有决定性作用,也将是遥感技术史上的一次革命。
3.4 图像处理技术的提高:通过卫星所获得的遥感影像包含有相当的干扰信息,即“噪声”,实现有用信息的成功提取也是一项关键技术,虽然目前图像的处理方法和技术很多,如增强处理、滤波处理等,但是大量的有用信息还不能被提取出来,这严重阻碍了信息的利用率,因此,针对遥感的特点,研究出一些实用的遥感图像处理方法,也成为数字城市建设的当务之急。
关键词:遥感影像;地图修测;应用;价值
中图分类号:G255文献标识码: A
1 引言
在现阶段,随着城市建设速度的不断加快,对地形图现势性要求逐渐上升。随着时间的不断推移,其现势性相对较差,如何快速地更新地形图已成为了目前测绘工作的关键课题。针对大面积地形图更新方法而言,目前包括航空摄影测量、全野外测量、正射影像修测、IKONOS卫星影像修测等,在选择方法时必须要立足于图幅位置,以不同用途与目的、精度要求为根本依据。
2地图修绘作业中遥感影像技术方案概述
立足于地图比例尺更新成本角度,针对地图更新的卫星影像而言,主要包括四种:一是TM影像,其分辨率达18.5m;二是QUCKBIRD影像,其分辨率达0.65m;三是SPOT影像,分辨率有10m、5m、2.5m三种;四是IKONOS影像,分辨率达1m。由于城市地图比例尺不尽相同,故主要技术方案有两种:(1)在TM、SPOT影像技术之上的更新方案,适用于比例尺较小的城市地图;(2)在高分辨率遥感影像技术之上的更新方案,适用于比例尺较大的城市地图。针对此两种技术方案的工作要点而言,主要包括地形图扫描、数字栅格地形图、城市栅格地图等,但不同的卫星遥感影像所处理的方式不一致。
3原有地形图修测分析
通常状况下,借助卫星遥感正射影像来进行原有地形图的修测,主要是借助正射影像进行地物删查。在作业中,针对影像不清楚的部分而言,禁止轻易删掉。由于树影突出的地方难以绘出,故在影像判读能力相对不足的作业员必须要谨慎处理,要尽可能地确保作业精度,就原有地形图修测而言,主要包括以下几个方面。
3.1 道路修测
首先,删掉正射影像上未出现的道路,构建新图层,绘出正射影像上重新增设的道路。在绘制过程时,必须要注意两个方面:
针对大车路而言,必须要分析其实际宽度,按照比例尺绘出,譬如实地宽窄之间的变换频数较多,可采用中等宽度将其绘制成平行线。而小路要依据实测中心位置采用单线绘制。等级公路、高速公路、等外公路必须要依据其实际宽度进行绘制。
3.2 房屋与其附属物修测
删掉正射影像上未出现的房屋,构建新建层,绘出正射影像上重新增设的房屋。在绘出时,必须要注意三个方面的内容:(1)必须要绘制房顶,包括房屋主体与其附属小房,绘图时主要描绘房屋外檐;(2)针对建筑物凹凸部分绘制而言,>0.4mm部分要依据实体绘出,包括廊、台阶、围墙、院门、篱笆、栅栏、门墩等。需要注意的是,不能区分的栅栏、围墙、篱笆等影像可在新建围墙图层中绘出。在图上,当台阶长度<6.0mm时,无需修测。围墙、栅栏、篱笆影像不能区分的均于新建的围墙层绘出。
3.3 水系与其附属物修测
删掉正射影像上未出现的水系与其附属设施,构建新图层,绘出正射影像上重新增的水系。在绘出时,必须要注意三个方面的内容:(1)分开绘出河流、池塘,河流为狭长、连续分布、相互贯通的线状水体,池塘为相对独立的线状水体;(2)在进行池塘线绘制时,禁止采用绘水面的线,直接将池塘坎上檐线绘出即可;(3)当出现河流与渠道贯通现象,则断开河流与渠道,分开置层。当不能区分房屋与池塘形状时,可在池塘中注明。
3.4 管线与其附属设施修测
删掉正射影像上未出现的管线与其附属设施,构建新图层,绘出正射影像上重新增的管线。在绘出时,必须要把握三个要点:(1)注意图形连续性,单个可考虑树影;(2)绘时注意点位采集,必须要把握影像交点(根部)。当影像模糊时,要从走向与像主点位置出发,进行杆根部与顶部判别;(3)要进行高压线修测。
4 内业编绘分析
在内业编绘过程中,要纠正表示不明确的地方,禁止轻易改动原始数据。同时,针对外业调绘数据信息而言,在图上要全部编绘。就编绘过程而言,首先要精准读图,准确描绘外业信息数据,作房屋房檐改正处理,采用相应的像主点调整投影差,确保成图精度。就外业特别注明的部位而言,要依据外业所设置的房高来进行投影差纠正。当外业设置的房高不准确时,为确保其精度,要从正射影像角度出发,判断房屋底部,可进行房屋移动。在移动过程中,要确保高程地物同步移动,从而保证地物相对精度。针对道路类型判别而言,主要依据外业调绘尺寸来进行,特殊标明部位要给予外业调绘要求进行编绘,采用正射影像补充道路,确保其相互贯通,可舍弃小支路。另外,要依据外业调绘进行注记,包括村名、道路名称、桥名称、河流名称等。当编绘完外业补测数据后,要进行水准高程加注,分层处理图形数据,明确新建层层码。
5 外业补测与调绘分析
在进行矢量地形图更新时,由于影像上无法进行地物判别,必须要借助外业调绘来确定。外业调绘可验证室内解译成果,实测线状地物宽度,调查新增地物名称注记,并纠正原有数据不准确的地方。在外业调绘时,必须要注意一下几个方面的内容:(1)针对新增房屋而言,其调绘内容包括楼层、房檐,并进行房屋定性;(2)更正新增房屋内业修测不确切的部分,并纠正栅栏、围墙内业判读错误的地方;(3)调绘路等级、名称、宽度及桥性质、名称等;(4)调绘企事业单位名称、池塘性质、河流名称、村名等;(5)调绘杆走向、性质及植被类型。针对实地变化较大的地物而言,可进行补测处理,包括新建小区、高压杆等。
6结束语
综上所述,遥感影像在地形图修测中应用前景广阔,应用高分辨率的遥感影像技术进行大比例尺地形图更新,高效、廉价,属于大比例尺地形图未来更新的新方向。在实际操作中,必须要重视外业调绘,明确地物类型、属性,有助于确保其精度。
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关键词:图像融合;遥感;小波变换
1 引言
图像融合技术是将源于不同类型遥感器的图像中包含的信息所整合,用来更好的适应人类视觉系统和完成后续的处理工作。获取的多源数据来自于不同的遥感器,包括可见光,红外,机载雷达和合成孔径雷达(SAR)等。根据传感器的不同,所获取的图像针对同一场景的表达也不同,为了能更好的表达该场景的信息,因此利用图像融合技术可将两个或更多的不同图像信息融合。常见的遥感图像融合方法可根据分析手段分为空域和频域两种处理方法。常用的多尺度变换是典型的频域分析方法,因其特有的多尺度特性,成功被应用到图像融合中。一些常见的多尺度工具如高通滤波器(High Pass Filter,HPF)、拉普拉斯塔分解、小波变换、Gabor 变换、小波包变换、非下采样小波变换、轮廓波变换(Contourlets)以及轮廓波包变换等。Zheng 等提出了一种基于支撑值变换的方法,该方法为一种多尺度模型,论文中已成功的应用到多源图像处理中。
2 图像融合方法
图像融合应用的处理过程主要有:配准、融合、特征提取、识别与决策。依掘融合所处的阶段划分,一般分为三个层次:像素级融合、特征级融合、决策级融合。像素级融合直接在原始图像上进行,在某些场合,融合之前需要对原始图像做诸如图像增强、降噪等预处理。在融合的三个层次中,像素级融合处于最低级层次,能够提供其他层次融合处理所不具备的细节信息,融合准确性最高,但需处理的数据最多。特征级融合首先从图像中提取特征,再对特征做处理。决策及融合对获得的特征识别、分类后再融合。
遥感图像的全色波段( Pan)和多光谱波(MS)的融合即Pan-sharpening。目前,常用的Pan-sharpening方法大致可以分为三类:
2.1分量替换法(CS)
该类方法对MS图像做光谱转换获得新的投影,直接用Pan图像替换某一分量,再经反变换后生成融合图像。IHS变换融合、PCA融合均属于CS方法。IHS变换融合用Pan图像直接替换变换后得到的I分量;该方法最大的局限之处在于仅能应用于RGB三通道。然而,若变换后的I分量与Pan图像的直方图不能较好地匹配,则会产生较为严重的光谱失真现象。针对这一问题,Tu提出了一种自适应的方法计算I分量,该方法对减小光谱失真有一定的作用。CS中另一个主要方法为主成分替换(PCS)。PCS主要依赖于主成分分析( PCA),由于PCA变换后的第一主分量包含了原图大部分的空间信息,用Pan图像替换PCA变换后的第一主分量,再经逆PCA变换得到融合结果。该模型能够有效地提高空间分辨率,但同时也造成了较严重的光谱失真现象。
2.2 多分辨率分析(MRA)融合方法
MRA方法利用空域滤波器从Pan图像中提取高频信息,根据ARSIS模型将高频信息注入MS波段中,注入方式由波段间结构模型(IBSM) 确定。常见的方法有小波变换融合,Laplacian金字塔融合,此类方法有效地解决了融合图像的光谱失真现象。1983年,Burt提出了基于Laplacian金字塔的多分辨率分析,拉普拉斯金字塔由高斯金字塔演化而来,其各高频子带就是高斯金字塔中每一层图像与在下一层图像基础上对该层进行预测所得到的图像之差形成的一系列残差图像。Burt选取绝对值最大的系数作为融合后的系数以获得原图像中的边缘等重要信息。随后出现了对比度金字塔变换形态学金字塔变换、梯度金字塔等图像融合算法。对比度金字塔的每一层图像为高斯金字塔变换中相邻两层图像之比。梯度金字塔能够有效地提取出图像的细节信息,提高了算法的鲁棒性和抗噪性。
2.3 MRA和CS相结合的方法
此类方法将MRA方法与CS方法相结合,基于多分辨率分析,将Pan波段图像与成份替换图像融合,再经反变换后生成融合结果。AWLP 、AWRGB 基于多孔小波从Pan图像中获得小波面即高频信息。AWLP根据MS图像中每个波段所占的亮度比例注入空间细节;AW算法将多孔小波与IHS方法相结合,融合图像取得了较高的空间和光谱分辨率。为了更好地解决光谱失真问题,需要考虑MS和Pan波段图像的MTF值对融合质量的影响MTF值反映了图像成像的质量,MS和Pan波段图像的采样频率、分辨率大小等原因造成两者之间MTF值的差异。AWLP在QuickBird和IKONOS数据集上能够取得较好的结果,这是因为算法使用的高通滤波器对应的MTF值为0.185,与Pan波段的MTF值接近。
3 图像融合新技术
近年来,出现了将变分PDE用于图像融合的方法。最先将变分应用于图像融合的是D.A.Socolinsky 的对比度模型。该模型定义多通道图像的对比度,最小化能量泛函得到融合结果,该方法应用于遥感图像融合时没有考虑到光谱和辐射失真问题。Piella在模型中加入了能量增强项,更进一步地提高了图像的对比度。Zhou定义的能量泛函包含4个部分,分别是梯度能量项、辐射降低能量项、通道相关能量项和逆散射项,极小化该能量泛函获得融合后的图像。近年来国内在Pan-sharpening模型方面的工作包括:提出了通用分量替换的扩展模型,构建了新的高通滤波融合方案。设计了四通道对称不可分小波滤波器组,基于加性小波实现MS与Pan图像的融合。提出了一组新的二通道不可分低通滤波器和高通滤波器组,分别对多光谱图像的亮度分量和全色图像作下采样的多尺度不可分小波分解,对分解后的低频图像和高频图像按不同融合规则融合。将几何结构注入能量项、对比度增强能量项和光谱信息保持能量项引入变分模型。融合实验验证了算法的有效性。
4 结语
随着遥感数据源和应用的发展,特征级融合、决策级融合的研究将越来越受到研究人员的重视。虽然说遥感图像融合研究目前处于瓶颈发展期,但是随着硬件条件的提高和数学工具的发展从研究目标来看,图像融合研究已经脱离了主要以空间增强为目标的阶段,融合结果将逐渐以光谱信息提取和空间细节信息保持为目标。因此具有明确物理意义的融合理论正成为研究的热点。同时,融合方法的研究不再停留在算法的组合和复加上,而是将侧重理论体系和统一框架的研究上。相应的,图像融合数据源尺度选择也会得到一定的关注。面向应用的遥感图像融合研究会随着遥感应用领域的拓展而深入进行,同时将加深遥感图像融合方法选择依据的研究。
参考文献:
[1]阮涛.压缩感知遥感图像融合及分类方法研究[D].西安:西安电子科技大学.2012.
关键词:遥感技术;环境监测;应用
中图分类号:O434 文献标识码: A
一、遥感技术的简介
环保事业已经实行很多年了,但是取得效果仍然没有达到预期目标,多数仍处于宏观上的研究,缺乏微观具体的处理,遥感技术的开发突破了这一限制,让环保计划有了实质性的进展,而所谓遥感技术,乍一听会不知所云,其实简单的来说,就是遥远感知,这种技术通常是利用遥感器从高空向地面或海洋探测和感知物体性质的新型技术,其作用原理就是根据不同物体之间的不同波普而随之产生的不一样的反应,对通过相关软件所分析出的物体的反射波普的最终结果,来进行有效识别与判断,常见的遥感监测技术分为热红外遥感技术、微波遥感技术以及可见光反射红外遥感技术,不同的技术类型所应用的领域也不一样,遥感技术已成为环保领域里的重要保护方法。
二、遥感技术广泛的适用范围和重要优势
尽管环保事业在我国已经发展多年,但是遥感技术的应用引入却相对较晚,不过通过近些年来相关人士的不断研发与共同努力,遥感技术在环境监测方面取得了不少的成果,尤其针对城市的大气污染和水污染情况,做到了很好地监测与控制,例如:在进行城市大气污染的监测时,利用遥感技术能够以图象的形式清晰地呈现出空气污染物的形状、大小及分布区域,有利于人们对污染范围的确定和治理,当然,遥感技术的应用范围远远不止于此,随着时代的发展,技术的提升,遥感技术的影响范围越来越广,已经深入包括农业、渔业、地质、气象、林业等众多领域,可谓实现了对其作用的推广化,而受到如此重视和欢迎的原因,归根结底要依靠其独特的优势特点,遥感技术对环境的监测与保护已到了近距离的研究与实施阶段,相比传统的环境监测无法反映污染来源、污染势态范围等弊端,明显有所改善,不仅方便、高效、快捷,能够实时动态地监测环境变化,而且经济成本较低,准确度高,所以被广泛大面积利用。
三、遥感在环境监测中的应用
1、水环境污染监测
遥感技术在水环境污染中的应用,主要是分析水体的光谱特征、确定水体界线、水体温度以及反演水体悬沙规律、叶绿素规律等,基于统计关系的定量反演或定性的进行遥感影像分析,最终确定水体的综合水质指数,反应水质污染现状。环境监测领域正逐步由定性监测发展到定量反应,同时这也是遥感技术发展的必然趋势。
目前,遥感技术应用于水环境监测,可较高精度的反应出水体的泥沙浊度、叶绿素水平、水体温度,并可对SS、SD、DO、BOD5、COD、TN、TP等指标有一定指示作用,对水体富营养化的监控有一定作用。并且目前应用海洋遥感卫星进行海洋污染监控效果较好,对大范围的海洋石油污染、海洋化学污染具有一定重大的意义,具有较大应用。
2、大气环境污染监测
目前,遥感技术应用于大气环境监测主要是对其进行臭氧监测、气溶胶含量监测、有害气体和热污染监测,以及对沙尘暴的监测、酸沉降的监测等,随着传感器科技的不断进步,应用十分广泛,全球目前唯一臭氧测量手段即为遥感。采取卫星为传感器搭载平台的遥感技术收集大气信息和地表信息区域性更大,而且是瞬间完成的,应用于大气污染调查,可最大程度避免其误差产生,有利于对大气污染进行动态监测。
遥感用于臭氧监测时,主要是通过测量臭氧对热红外辐射量的吸收,进而分析臭氧含量的。但遥感技术用于有害气体监测仍是通过间接解译敏感植物受影响状况。对灾害性的大气问题的监测主要是包括沙尘暴、酸沉降、有毒有害气体泄漏等问题的监测,严重危害环境质量,属严重的环境污染问题。许多传感器的特定数据对其便有较好的观测效果,如美国NOAA的高级甚高分辨率辐射计,便可对气候监测、厄尔尼诺现象等许多环境灾害进行描述性监测。总体来说,现如今经过几十年的发展,遥感技术应用于大气监测发展迅速。
3、植被生态监测
植被生态监测被各种监测均视为重要监测项目,所有监测卫星均需特殊考虑植被周期及生长规律,以便获得更好的监测效果。植被生态遥感的应用主要应用于:植物生态健康状况解译、植被动态变化的调查城市绿化调查、草场资源调查、林业资源调查等。根据植物不同种类、不同状态具有不同的光谱特征,对植被生态状况可以进行良好细致的把握。在我国植被生态监测极为重要,其不仅关乎国民经济,而且影响生态安全问题。因此植被生态监测意义重大。
4、土壤及土壤污染监测
遥感技术应用于土壤监测,具有极其重要的意义,因为土壤关系着农业生产、流域非点源污染、沙尘暴、矿产资源等。土壤监测中的遥感技术应用是将土壤类型、土壤分布规律根据遥感影像解译出。由于土壤监测是大范围的监测,因此具有监测效果较好的传感器为大波段、覆盖范围较大的传感器。
5、土地利用监测
遥感技术应用于土地利用监测即为以传感器为“手段”对土地利用进行分析,对土地覆盖利用变化情况进行表达,进而对城市环境规划起到一定的辅助作用。城市土地利用遥感图像资料通过解译,可进而可对城市发展、森林覆盖、矿产资源开发利用、生态环境等进行检测。对此可进行间隔长度为五年或十年的跨度,经过图片叠加,可发现分析出明显规律。
由于现如今城市热岛效应愈加剧烈,已达到干扰生态的程度,遥感技术对城市热岛的监控,有利于分析其产生原因,改善其现有状态。遥感技术应用于城市还突出贡献于城市热岛效应方向,如Landsat7的热红外波段6即对地表温度、水温变化以及城市热岛有特别的判断作用。
6、遥感在固体废弃物监测方面的应用
目前,地面垃圾乱堆放造成的环境污染在我国各大城市乃至乡村地带随处可见,“垃圾围城”的现象已十分普遍。遥感监测的内容有:工业、生活垃圾的堆放状况,堆放点的分布,堆放点的面积、数量等,优化垃圾处理处置场。从空间分辨率上要求比较高,达到3m~10m的水平。
在固体废弃物的监测方面,利用遥感技术对我国多个城市的工业废渣和生活垃圾及堆放地与污染状况进行了监测,如中国环境科学研究院在“八・五”期间采用遥感方法对北京市的垃圾堆放场作了监测研究。
结束语
遥感技术是一种高科技技术手段,是一种高投入并具有可持续性可观回报、可观效益的高科技技术。但遥感技术仍只是一种技术手段,应用于环境监测领域,虽可广泛的、快速的、动态的掌握信息,但是通过遥感这一“碧空慧眼”也只是能够获得地表信息,即环境监测的所需的环境数据资料,同时还是需要具有一定技能的相关工作人员对其数据进行分析、解译等配合工作,才能使遥感更加发挥作用。
参考文献
关键词:地质矿产;勘察;遥感技术;应用
中图分类号: TD98 文献标识码: A 文章编号:
引言
随着技术的快速发展,地质矿产资源勘查技术也在不断发展,新的勘查技术也在不断应用于。遥感技术方法作为一种新的地质矿产资源勘查手段,在地质矿产资源勘查难度日益增大的情况下,越来越为人们所重视。
一、地质矿产资源勘查中遥感新技术的应用
遥感技术应用于地质矿产资源勘查主要是在工作的初始阶段,在地质工作程度低 交通及地理条件较差的地区尤为重要。遥感影像的地质信息去分析成矿地质条件,确定地质矿产资源勘查远景区和圈定成矿有利地段,为进一步开展地质评价工作提供遥感地质依据。遥感技术在地质矿产资源勘查中的应用包括间接应用和直接应用:间接应用则包括地质构造信息、植被的光谱特征及矿床改造信息等方面,直接应用是指遥感蚀变信息的提取。
1.1 遥感技术间接矿产勘查的应用
(1)地质构造信息的提取
内生矿产在空间上常产于各类地质构造的边缘部位及变异部位,重要的矿产主要分布于板块构造不同块体的结合部或者近边界地带,在时间上一般与地质构造事件相伴而生,矿床多成带分布,成矿带的规模和地质构造变异大致相当。
遥感矿产勘查的地质标志主要反映在空问信息上。从与区域成矿相关的线状影像中提取信息(主要包括断裂、节理、推覆体等类型),从中酸性岩体、火山盆地、火山机构及深部岩浆、热液活动相关的环状影像提取信息(包括与火山有关的盆地、构造),从矿源层、赋矿岩层相关的带状影像提取信息(主要表现为岩层信息),从与控矿断裂交切形成的块状影像及与成矿有关的色异常中提取信息 (如与蚀变、接触带有关的色环、色带、色块等)。当断裂是主要控矿构造时,对断裂构造遥感信息进行重点提取会取得一定的成效。遥感系统在成像过程中可能产生“模糊作用”,常使用户感兴趣的线性形迹、纹理等信息显示得不清晰、不易识别。人们通过目视解译和人机交互式方法,对遥感影像进行处理,如边缘增强、灰度拉伸、方向滤波、比值分析、卷积运算等,可以将这些构造信息明显地突现出来。除此之外,遥感还可通过地表岩性、构造、地貌、水系分布、植被分布等特征来提取隐伏的构造信息,如褶皱、断裂等。提取线性信息的主要技术是边缘增强。
(2)矿床改造信息标志
矿床形成以后,由于所在环境、空问位置的变化会引起矿床某些性状的改变。利用不同时相遥感图像的宏观对比,可以研究矿床的剥蚀改造作用;结合矿床成矿深度的研究,可以对类矿床的产出部位进行判断。通过研究区域夷平面与矿床位置的关系,可以找寻不同矿床在不同夷平面的产出关系及分布规律,建立夷平面的矿产勘查标志。另外,遥感图像还可进行岩性类型的区分应用于地质填图,是区域地质填图的理想技术之一,有利于在区域范围内迅速圈定矿产勘查靶区。
(3)植被波谱特征的矿产勘查意义
在微生物以及地下水的参与下,矿区的某些金属元素或矿物引起上方地层的结构变化,进而使土壤层的成分产生变化,地表的植物对金属具有不同程度的吸收和聚集作用,影响植叶体内叶绿素、含水量等的变化,导致植被的反射光谱特征有不同程度的差异。矿区的生物地球化学特征为在植被地区的遥感矿产勘查提供了可能,可以通过提取遥感资料中由生物地球化学效应引起的植被光谱异常信息来指导植被密集覆盖区的矿产勘查,不同植被以及同种植被的不同器官问金属含量的变化很大,因此需要在已知矿区采集不同植被样品进行光谱特征测试,统计对金属最具吸收聚集作用的植被,把这种植被作为矿产勘探的特征植被,其他的植被作为辅助植被。
遥感图像处理通常采用一些特殊的光谱特征增强处理技术,采用主成分分析、穗帽变换、监督分类(非监督分类)等方法。植被的反射光谱异常信息在遥感图像上呈现特殊的异常色调,通过图像处理,这些微弱的异常可以有效地被分离和提取出来,在遥感图像上可用直观的色调表现出来,以这种色调的异同为依据来推测未知的矿产勘查靶区。植被内某种金属成分的含量微小,因此金属含量变化的检测受到谱测试技术灵敏度的限制,当金属含量变化微弱时,现有的技术条件难以检测出,检测下限的定量化还需进一步试验。
1.2 直接应用———遥感蚀变信息的提取
岩浆热液或汽水热液使围岩的结构、构造和成分发生改变的地质作用称为围岩蚀变。围岩蚀变是成矿作用的产物,围岩蚀变的种类(组合)与围岩成分、矿床类型有一定的内在联系,围岩蚀变的范围往往大于矿化的范围,而且不同的蚀变类型与金属矿化在空间分布上常具规律可循,因此,围岩蚀变可作为有效的矿产勘查标志。
(1)蚀变遥感异常矿产勘查标志
围岩蚀变是热液与原岩相互作用的产物。常见的蚀变有绢云母化、硅化、绿泥石化、夕卡岩化、云英岩化等。
(2)信息提取的实现
与地物发生反射、透射等作用的电磁波是地物信息的载体,地物的光谱特性与其内在的物理化学特性紧密相关,物质成分和结构的差异造成物质内部对不同波长光子的选择性吸收和反射。具有稳定化学组分和物理结构的岩石矿物具有稳定的本征光谱吸收特征,光谱特征的产生主要是由组成物质的内部离子、基团的晶体场效应或基团的振动效果引起的。各种矿物都有自己独特的电磁辐射,利用波谱仪对野外采样进行光谱曲线测量,根据实测光谱与参考资料库中的参考光谱进行对比,可以确定出样品的吸收谷,识别出矿物组合。根据曲线的吸收特征,选择合适的图像波段进行信息提取。
二、地质矿产勘查工作中的几点建议
在地质矿产资源勘查工作的发展过程中,国家必须根据实际情况建立以市场需求为导向的宏观调控机制,为地质矿产资源勘查工作指明方向,促进地质矿产资源勘查工作的发展。
2.1 完善地质矿产资源勘查管理机制,培养创新人才
地质矿产资源勘查工作的发展,与完善的管理制度是密切联系的,只有完善的管理制度,才能够有效地约束地质矿产资源勘查人员的工作行为,提高地质矿产资源勘查工作单位的整体素质,进而提高地质矿产资源勘查工作的技术水平。同时还可以通过完善激励制度与工资制度等,培养创新人才,进而提高地质矿产资源勘查工作的创新能力。另外,完善的管理制度,还有利于提高地质矿产资源勘查工作的效率。
2.2 各种地质矿产资源勘查方法的综合应用
要从地质矿产资源勘查手段综合应用的原则出发,为了实现地质矿产勘查工作的发展,弥补各个地质矿产资源勘查手段的不足,将各种手段综合应用起来,从而实现科学合理的地质矿产勘查。比如,在采用遥感技术地质矿产资源勘查时,同时可以物理探测手段。
此外,国家需要构建公益性质的地质矿产资源勘查工作服务机制,以明确限定公益地质矿产资源勘查与商业地质矿产资源勘查的界限,严禁占有使用矿产权,提高市场的监督力度,规范矿产市场。
结束语
总之,在地质矿产资源勘中,运用新的地质矿产资源勘查方法(遥感技术),遥感技术具有很大的发展前景,新技术在地质矿产资源勘中的广泛应用,为地质矿产勘查的发展起到一个良好的推动作用。
参考文献:
[1]荆凤,陈建平.矿化蚀变信息的遥感提取方法综述[J].遥感信息,2009(08).
[2]赵玉灵.遥感矿产勘查模型的研究进展与评述[J].国土资源遥感,2011(11)
关键词:工程地质调绘;遥感技术;应用
近年来,随着遥感技术的快速发展,在工程地质调绘中的应用也越来越成熟,遥感技术的应用极大改变了工程地质调绘的探测方式,特别是对于一些地形较为复杂的工程地质调绘来说,遥感技术的应用克服了许多探测难题。基于遥感技术的众多优势,遥感技术在工程地质调绘中已经得到了普遍性的应用。
一、遥感技术概述
遥感技术是一种从卫星、飞机、热气球等飞行器上获取电磁辐射信息,依据信息进行地质条件、资源条件、环境等方面判断的技术手段。遥感技术最早起源于上世纪60年代,在一些航空器上架设摄影、摄像设备进行拍摄,这是遥感技术发展初期的雏形。随着遥感技术的发展,在航空器上架设遥感器,通过遥感器探测地面物质的电磁辐射信息来形成一种综合的信息反馈,并且最终成像。利用遥感技术在工程地质调绘中进行探测,能够通过这种遥感成像更加全面的分析地质面貌和信息,而且由于任何物体都具有电磁辐射特征,利用遥感技术进行探测也能获得更佳准确的探测信息[1]。同时,在遥感技术中还通常利用可见光、红外线等进行探测,针对不同的地质条件和探测需要,选择不同的遥感探测技术。
二、遥感系统组成
遥感系统一般由遥感平台、信息传输设备、遥感器、图像处理装置等设备组成,遥感器是遥感系统中的主要组成设备,根据不同的探测需要,可以采取不同的遥感器。遥感器有微波辐射、多光谱扫描仪、雷达、摄影摄像设备等不同的技术类型,成像类型也不尽相同。在遥感器对地面物体进行探测后将信息传输给图像处理设备进行进一步的技术处理,图像处理设备对各种信息进行汇总处理后形成图像反映给判释人员。由此可见,在遥感系统中,遥感器以及遥感平台是关键组成部分,无论是基于何种技术的遥感技术,其核心设备都是遥感器,遥感器的技术水平也直接决定着最终的成像质量以及探测质量。
三、遥感技术在工程地质调绘中的应用优势
1.探测范围大
较传工程地质调绘探测方法来说,遥感技术的首要优势便在于其探测范围大,由于遥感器材是安装在航空器上的,航空飞机通常飞行高度在10km左右,极大扩大了这种地面探测范围,而卫星遥感技术的探测范围就更大[2]。扩大了探测范围就能有效保证探测的全面性,在传统工程地质调绘中,由于技术条件所限,很难全面的进行地质分析,特别是对于地质面貌的全面了解。而利用遥感技术进行工程地质调绘,则能非常全面的形成全面地质面貌分析,同时利用不同的探测技术,详细了解地质构成。因而可以看出,在工程地质调绘中应用遥感技术,有利于掌握地质区域的全局信息,形成全面了解。
2.获取信息多
在遥感技术中,通过不同的技术手段,如摄影摄像、电磁辐射、红外线等形成不同的地质信息,从而能够获取更大的信息量,有助于后续的地质调绘。特别是对于一些肉眼不可见的信息,如红外信息、微波信息、紫外线信息等等,利用一些特殊的遥感设备进行探测能够获得关于地质的各方面信息。这一点是传统工程地质调绘手段中无法实现的,在传统工程地质调绘中,只能通过物探等一些方法分析地质结构组成,而这种方法不但费时费力,也不能形成全面的分析地质结构组成。
3.探测速度快
利用遥感技术,能够快速的完成工程地质调绘工作,在工程地质调绘中,通常一周甚至几天就能够完成基本的探测工作,探测效率较传统工程地质调绘方法来说大大提高。同时,在探测过程中,如果遇到地质条件较为负责的情况,如山川险峻难以实地探测,那么就会大大降低探测速度。而遥感技术的应用就解决了这一问题,遥感技术能够克服这些地质条件,不受地质环境的阻碍影响,这就提高了探测速度。
四、遥感技术在工程地质调绘中的应用策略
1.制定合理的工程地质调绘方案
制定关于遥感探测工程地质调绘方案的主要意义便在于对遥感技术进行更加有效的利用,特别是对于地质条件较为复杂的环境进行探测时,应当针对工程地质调绘需求合理安排相应的遥感技术应用方案,合理运用遥感技术,同时也应当充分利用遥感技术的优势,缩短调绘周期,提高调绘质量[3]。
2.选择适宜的遥感平台
针对不同的工程地质调绘需求,应当选择适宜的遥感平台,也就是对于航空航天器材的选择,如飞机、热气球、卫星等等,不同的遥感平台所产生的探测效果是不同的,这就需要在遥感平台选择中要尽量符合工程地质调绘的具体需求。同时,遥感平台的选择也涉及到工程质地调绘效率和成本问题,在遥感技术应用中,也应当充分考虑这一方面。遥感技术的应用范围很广,就在工程地质调绘中的应用来说,可供选择的遥感平台也有很多,各种遥感平台的优势、劣势也不尽相同。
3.充分利用各种遥感技术手段
在工程地质调绘中,应当尽可能全面的对地质条件进行分析,这就要求充分利用各种遥感技术手段,如可见光成像、电磁辐射成像、红外成像等等,这有利于在工程地质调绘中获取更多的地质信息。在利用遥感技术手段中,也应当针对工程地质调绘的具体要求,如果需要分析地质内部结构组成的,则需要选择多种遥感技术手段,如果仅仅需要了解周围地质面貌,那么利用可见光进行遥感成像就能够满足需求。
结论
遥感技术在工程地质调绘应用中有着诸多优势,如探测范围大、获取信息多、探测速度快等,遥感技术在工程地质调绘中应用的快速发展也正是基于这些优势。针对遥感技术的优势以及技术特点,其在工程地质调绘的应用中应当采取一些适当的策略,制定出完善、科学的工程地质调绘方案,充分利用各种遥感技术手段,选择适宜的遥感平台,以达到更好的应用效果。
参考文献
[1]张晓绥,崔红兵,魏清. 遥感技术在公路工可研阶段工程地质调绘中的应用[J]. 内蒙古公路与运输,2005,02:29-31.
【关键词】地理国情普查;遥感;图像
一、地理国情普查的任务
地理国情主要是指地表自然和人文地理要素的空间分布、特征及其相互关系、是基本国情的重要组成部分。地理国情普查是一项重大的国情国力调查,是全面获取地理国情信息的重要手段,是掌握地表自然、生态以及人类活动基本情况的基础性工作。
地理国情普查的主要对象一是自然地理要素的基本情况,包括地形地貌、植被覆盖、水域、荒漠与地表等的类别、位置、范围、面积等,掌握其空间分布状况;二是人文地理要素的基本情况,包括与人类活动密切相关的交通网络、居民地与设施、地理单元等类别、位置、范围等,掌握其空间分布状况。
地理国情普查的主要任务:(1)收集行业专题数据资料进行整合分析并建立专题资料数据库。(2)利用高分辨率、中分辨率遥感影像数据,制作地理国情普查数字正射影像图,建立控制资料数据库。(3)利用高分辨率遥感影像及数字高程模型数据,根据国家地理国情普查内容指标要求,开展地形地貌、地表覆盖、地理国情要素的普查,在普查过程中采集遥感影像解译样本,建立样本库。(4)对普查形成的成果数据进行建库,按照相关标准规范要求,建立地理国情信息数据库。(5)利用普查成果结合社会经济等数据开展地理国情基本统计、综合统计及分析评价工作,同时根据有关技术规定,编制普查图集和系列图、基本统计报告、分析评价报告等。(6)开发遥感影像提取与解译、数据处理、地理国情信息管理等软件系统,开展地理国情普查软件体系建设。
二、图像遥感技术
地理国情预设的查验对象,凸显出明晰了区域特性;多维架构下的时序变更,有着复杂的倾向。然而,现代特性的遥感技术,可以经由高清拍摄,快速明辨地面范畴内的监测对象。图像传感器特有的新技术,正在不断延展;存留着的数据资源,也渐渐丰富。空间辨识率的升高,为普查数值的存留及获取,供应了可用的数值支持。与此同时,遥感数据接续的处理流程,也提快了速率。商业软件的制备,提升了原有的处理速率,能解析偏多的空间数据。多源架构内的图像融汇,能提炼出明晰的解释,提升数值精度。对选取出来的测区,进行地表层级的完全覆盖,缩减了耗费掉的劳动强度。卫星遥感关联着的新技术,对地观测及查验的水准很高;观测时段被缩减,提炼得来的信息递增,且覆盖范畴被延展。未来时段中,卫星遥感依托的新颖技术,会创设多平台,依循多角度这一方向去延展。
图像遥感技术特点:
(一)遥感技术信息增强提取方面
将常规的图像处理技术结合多元数据分析、模式识别(分类)、图像掩膜等技术,研制了一套“遥感信息多层次分离提取技术”,形成了一套有效的技术方法流程,根据试验区的不同蚀变(矿化)类型所具有的波段特性,分别建立热异常、铁染、含水蚀变矿物、碳酸盐化和植物异常等遥感信息模型,提取与金属矿化蚀变有关的遥感信息。
(二)新型影像图制作方面
图像清晰美观、标准精确,成为一种可与相同比例尺地质图、地形图相映衬的基础图像。图像直观实用,将遥感影像或增强提取的与金属矿化蚀变有关的遥感信息制成图件,可准确地与地质、物化探、地形图等图件相互进行空间扣合,形成新的系列综合图像。
三、遥感技术在地理国情普查中的应用
(一)调查地理要素的状况
在国情地理普查中,使用卫星遥感数据对环境状况以及地理资源状况进行调查,是遥感技术最突出的特点和优势。当前,我国的地球资源卫星在半个月内就能够重复覆盖地面一次,而气象卫星重复覆盖一次的时间更短,只需要几个小时,因此能够实现天气预报的“实时”播报。我国的地学工作者在对各种自然要素进行勘察时,能够有效利用遥感技术对目标区域中的自然要素进行探测,提高了工作效率,并且已经通过不断的使用积累了一定的经验,使遥感技术在地理自然要素的探测中使用更加成熟和有效。另外,在对我国特定区域的人文以及经济要素进行分析时,同样可以使用遥感技术,而且当前也已经落实到实际的应用当中,比如在城市的交通规划、我国部分地区的农作物分布情况等多个方面。
(二)更新地理信息
多元遥感影像融合可以提高地理信息分类的精度,在更新地理信息中发挥着重要的作用。
1.遥感影像变化监测方法
遥感影像可以综合分析多时相的地理图像信息,然后提取出动态的地理信息,实现地理遥感的变化监测。目前主要的地理信息变化监测方法主要有比较分类结果法、光谱变异法、分析主成分法、提取动态信息法、分析矢量变化法、植被指数互减法、图像数据运算法等,可以将这些遥感地理信息变化监测方法总结成基于分析空间模型方法、基于结果比较的分类方法、基于变换空间信息方法、和基于运算图像信息数据方法。
2.遥感影像变化图像信息方法
遥感影像利用不同时相的地理图像变化信息,将多种图像变化信息变换之后进行动态检测和变化监测,主要方法有变换对应成分法、分析频率域法、变换典型成分法、变换KT法、变换主成分法等。以变换主成分法为例,其方法主要是变换不同时相的地理图像变化信息数据的主成分,突出变化信息数据的主要成分。变换主成分法又可以分为:变换多时相主成分法、变换动态主成分法、主成分差值法。
3.遥感数据挖掘技术的应用
与传统的图像数据分析相比,遥感数据挖掘技术对于地理图像信息数据的处理是一种模型识别化的图像数据处理过程,主要的研究方向在于具体图像信息的特征和模式,主要强调经过数据对比、分析和处理,从大量的地理图像信息数据中,发现整合出这些地理图形信息数据中有意义的数据,总结出这些信息数据的知识和规律,找过他们之间的特征和共性,实现相互促进、相互协作。遥感数据挖掘技术在更新地理信息中的应用,可以对基本的地理图像信息进行特征计算和有效分割,为遥感影像提供地理信息规则和知识
(三)分析目标区域内经济与自然要素之间的关系
虽然,通过遥感技术对我国各个地区的人文要素、自然环境以及经济要素之间的联系进行分析的研究比较少,但是遥感技术今后在这方面的应用会成为研究的重点内容之一,而且通过遥感数据对这些要素之间的关系进行分析时可行的。因为区域当中的全部能够探测到的要素都能够被遥感数据所记录,而且每一种数据均为多要素光谱或者但要素光谱特征的综合,因此能够使用这些数据对各种要素的相互联系进行分析,比如可以分析交通发展与城市建设之间的联系等。
(四)测绘遥感技术在地质灾害中的应用
由于卫星遥感技术是在高空对地理信息的收集,那么在一些地质灾害中,对地理检测工作也可以顺利的进行,例如某一地区发生地震后,地形地质都有了较大的变化,要想很好的完成救灾工作,首先就需要一个地震发生地区的最新地图,这时卫星遥感技术不仅能够很快的获取到相关的地图信息,甚至对某一地区的地质灾害情况,也能够做出评估,从而使救灾工作能够很好的进行下去,同时测绘遥感也是地理信息系统收集数据的重要组成,由于该系统需要大量地理信息的检测和收集工作,而测绘遥感技术能够很好的完成,随着该系统自身不断的发展和完善,对相关数据的准确性和有效性要求越来越高,这就要求相关数据在保证精确的同时,还要进行及时的更新,而测绘遥感技术刚好符合这点,随着遥感相关设备的发展,收集的数据精确性越来越高,而卫星对数据的收集本来就有很好的时效性,这可以保证地理信息系统的有效运行。
参考文献: