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遥感技术功能主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
任秋华, 董佳容, 洪声, 毛旭明, 王颖, 张惠珍, 王树军
【摘要】 比较不同治法的中药复方对H22肝癌小鼠瘤质量、体质量及免疫功能等的影响。方法:选择移植性肝癌H22小鼠为模型,观察不同治法的中药复方常规水煎剂的抑瘤作用,并通过检测各组小鼠T淋巴细胞增殖功能、自然杀伤细胞(natural killer, NK)杀伤功能、T淋巴细胞表型变化及γ干扰素(interferon-γ, IFN-γ)和白细胞介素-4(interleukin-4, IL-4)含量来比较免疫功能状况。结果:以毒攻毒组小鼠瘤质量显著小于其他各组小鼠,抑瘤率达65.8%(P
【关键词】 中医治法; 中药复方; 肝癌;体质量; 免疫力; 小鼠
Objective: To compare the influence of traditional Chinese compound recipes (TCCRs) with different efficacy on body weight, tumor weight and immune function in H22 cancer-bearing mice.
Methods: H22 cancer-bearing mice were chosen to observe the effects of TCCRs with different efficacy on tumor growth inhibition and detect the proliferation function of T lymphocytes, the activity of natural killer (NK) cells, the changes of T lymphocytes and the content of interferon-γ (IFN-γ)and interleukin-4 (IL-4).
Results: Tumor weight of H22 cancer-bearing mice in Yidu Gongdu Recipe (YDGDR, a compound traditional Chinese herbal medicine using poison as an antidote for poison)-treated group was obviously lighter than that in the other TCCR-treated groups and the tumor inhibition rate in YDGDR-treated group was 65.76% (P
Conclusion: YDGDR has a good effect of inhibiting tumor growth and can reinforce cellular and humoral immune function in tumor-bearing mice. FZPBR can strengthen the body.
Keywords: therapeutic methods, traditional Chinese medicine; composite (traditional Chinese drugs); liver cancer; body weight; immunity; mice
肿瘤是临床常见病,运用传统中医疗法治疗肿瘤是中国的一大特色。目前中医治疗肿瘤主要分为扶正培本、清热解毒、活血化瘀、化痰散结、以毒攻毒等5种方法,临床医生大多使用其中的一种或几种方法治疗肿瘤,根据文献[1-6]报道,这些方法都有不同程度的临床疗效。由于论文的作者来自不同省市及不同的医疗机构,导致即使是治疗同一癌肿的论文,也很难就其临床疗效作一比较,以确定哪种治疗方法更为有效。本研究以肝癌(H22)小鼠为模型,观察并比较了不同治法的中药复方对肝癌荷瘤小鼠瘤质量、体质量及免疫功能等的影响。
1 材料和方法
1.1 实验材料
1.1.1 中药制备 扶正培本方由黄芪、当归等组成,经水煎浓缩后,相当于含生药1.2 g/ml;清热解毒方由黄连、黄柏、黄芩、栀子等组成,经水煎浓缩后,相当于含生药0.66 g/ml;活血化瘀方由大黄、庶 虫虫等组成,相当于含生药1.0 g/ml;化痰散结方由半夏、陈皮、茯苓等组成,经水煎浓缩后,相当于含生药0.84 g/ml;以毒攻毒方由斑蝥、陈皮、谷芽等组成,经水煎浓缩后,相当于含生药0.01 g/ml。
1.1.2 动物 C57BL/6小鼠,雄性,10周龄,购自中国科学院上海实验动物中心。
1.1.3 瘤株 肝癌H22瘤株,由上海市免疫学研究所提供。
1.1.4 试剂 刀豆蛋白A(concanavalin A, Con A),Sigma公司产品;CD3、CD4、CD8单抗(eBioScience公司);自然杀伤细胞(natural killer, NK)试剂(上海市免疫研究所自配);氚-胸腺嘧啶核苷(tritiated thymidine, 3H-TdR)(上海原子能研究所);γ干扰素(interferon-γ, IFN-γ)和白细胞介素-4(interleukin-4, IL-4)检测试剂盒(深圳晶美生物工程有限公司)。
1.2 实验方法
1.2.1 造模方法 无菌条件下取生长7~9 d传代接种的H22细胞株,将5×106个细胞接种于每只小鼠右侧腋窝皮下。
1.2.2 动物分组及给药方法 小鼠70只,10只作为正常组,其余均按上法造模。小鼠接种肿瘤5 d后,随机分成生理盐水组、扶正培本组、清热解毒组、活血化瘀组、化痰散结组和以毒攻毒组,共6组,每组10只,生理盐水组予以生理盐水处理,其余各组给予相应的中药水煎液,均灌胃0.2 ml/只,连续给药15 d。
1.2.3 标本采集 停药次日,断颈处死小鼠,剥离肿瘤组织并无菌取脾。
1.3 检测指标
1.3.1 小鼠体质量、瘤质量及抑瘤率 胃饲15 d后,称取各组小鼠体质量;处死小鼠后完整剥离肿瘤,用电子天平称取瘤质量,计算抑瘤率。抑瘤率(%)=(生理盐水组瘤质量-中药复方组瘤质量)/生理盐水组瘤质量×100。
1.3.2 T淋巴细胞增殖功能 采用3H-TdR掺入法。在96孔平底培养板中,每孔加入小鼠脾细胞悬液100 μl,浓度为5×106/ml,三复孔培养。同时,分别加入ConA 10 μl。于37 ℃、5% CO2条件下培养72 h。终止培养前16 h,每孔加入3H-TdR 1 μCi。用细胞收集仪将细胞收集于玻璃纤维滤纸上,β-液闪仪测定每分钟计数(counts per minute, cpm),并计算刺激指数(stimulation index, SI)。
1.3.3 NK杀伤功能 用1640培养液分别调整小鼠脾细胞(效应细胞)和体外培养的K562细胞(靶细胞)浓度为5×106/ml和1×105/ml。按效应细胞∶靶细胞=50∶1比例,各取100 μl加入96孔平底培养板,37 ℃、5% CO2条件下共同培养4 h。并设自然释放和最大释放组作为实验阴阳性对照。然后1 000 r/min,离心5 min。吸取上清100 μl,加入底物液100 μl,静置3 min显色。再加入100 μl HCl终止反应,490 nm波长读取OD值。计算NK细胞的杀伤百分率。
1.3.4 T淋巴细胞表型 采用直接免疫荧光及流式细胞仪分析。取小鼠脾细胞1×106个,加入适量PE-Cy5-CD3、FITC-CD4和PE-CD8混合单抗,室温避光孵育20 min。1 000 r/min,离心5 min,洗涤2次后,加入300 μl固定液,上机检测。
1.3.5 细胞因子 采用酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)法测定。收集小鼠脾细胞经ConA刺激24 h后的培养上清,按照细胞因子检测试剂盒操作说明分别测定IFN-γ和IL-4的含量。
1.4 统计学方法 采用SAS软件方差分析统计各组别数据差异的统计学意义。
2 结 果
2.1 不同治法的中药复方对荷瘤小鼠体质量、瘤质量及抑瘤率的影响 与正常组比较,以毒攻毒组小鼠体质量下降明显(P0.05)。与生理盐水荷瘤对照组比较,不同中药复方组小鼠瘤质量均小于对照组,有一定的抑瘤作用,其中尤以以毒攻毒方的抑瘤作用最明显,抑瘤率达65.76%,与其他各组比较,差异有统计学意义(P
2.2 不同治法的中药复方对荷瘤小鼠T淋巴细胞增殖的影响 与正常组比较,各组小鼠T淋巴细胞转化功能均显著降低(P
2.3 不同治法的中药复方对荷瘤小鼠NK、T细胞亚群变化的影响 生理盐水荷瘤对照组NK细胞杀伤活性与正常对照组比较,差异无统计学意义,说明罹患肝癌后,并不能有效地刺激小鼠NK细胞产生针对肿瘤的免疫应答;清热解毒、活血化瘀和以毒攻毒组小鼠NK细胞杀伤活性显著增高,分别为生理盐水组的5.05、4.07和5.17倍(P
此外,与正常对照组比较,各组小鼠T细胞数量均明显下降(P
在正常情况下,CD4+/CD8+比值应该大于1,但在机体带瘤状态下,机体可产生应激反应,并促进CD8+ T细胞增殖,CD4+/CD8+比值因而发生倒置,但CD8+ T细胞数量的升高却有助于机体杀伤肿瘤细胞;而CD4+CD25+调节性T细胞是一种抑制性T细胞,能抑制CD8+ T细胞的杀伤功能,从而有助于肿瘤的生长。扶正培本、清热解毒和活血化瘀组CD4+/CD8+比值接近或超过正常组,但肿瘤生长仍比较明显,这是因为CD4+CD25+调节性T细胞及其他抑制性细胞抑制了CD8+ T细胞抗肿瘤作用的发挥,故肿瘤生长未得到明显抑制。以毒攻毒组CD4+/CD8+比值虽接近生理盐水荷瘤对照组,但抑瘤作用较好,可能是因为以毒攻毒中药抑制了CD4+CD25+调节性T细胞及其他抑制性细胞,致使CD8+ T细胞能发挥抗肿瘤的作用,因而有较好的抑瘤作用。见表3。
2.4 不同治法的中药复方对荷瘤小鼠分泌细胞因子能力的影响 IFN-γ测定显示,与生理盐水荷瘤组相比,以毒攻毒中药组小鼠T细胞分泌IFN-γ能力显著升高(P
3 讨 论
肿瘤是一种常见病、多发病,严重危害病人的生命健康,研究传统中医治疗肿瘤的不同治法在抗肿瘤中的作用,有助于促进传统中医治疗肿瘤大法的理论研究,进而提高中医治疗肿瘤的临床疗效。
以毒攻毒中药可以明显抑制荷瘤小鼠肿瘤的生长,抑瘤率高达65.8%(P
抗肿瘤作用最好的以毒攻毒方抗肿瘤免疫反应作用也很明显,主要表现在它能明显促进T淋巴细胞增殖(P
化痰散结中药促进荷瘤小鼠分泌细胞因子IFN-γ和IL-4的能力较其他中药复方强,但对增强T细胞和NK细胞增殖能力无明显作用;扶正培本中药对提高荷瘤小鼠机体免疫功能多项指标的作用均不明显。
综合以上各实验结果,清热解毒、活血化瘀和化痰散结中药虽然能促进小鼠的体液免疫应答能力,但由于在肿瘤免疫应答过程中起主导作用的是CD8+ T细胞介导的细胞免疫应答,因此这些中药组小鼠体内肿瘤生长未见明显抑制;扶正培本中药对提高荷瘤小鼠机体免疫功能多项指标的作用均不明显,也没有明显抑制荷瘤小鼠肿瘤生长,这与某些文献[7]的报道不一致,值得再进一步研究。以毒攻毒中药既能上调小鼠的细胞免疫功能,又能有效刺激小鼠的体液免疫功能,因此能有效抑制小鼠肿瘤的生长,故以毒攻毒法应该成为中医治疗肿瘤的主要方法之一。以毒攻毒中药有一定的毒副反应,可出现体质量下降和脱毛现象,而扶正培本中药能使荷瘤小鼠毛发亮丽而有光泽,且活泼好动,显示了较好的强壮作用。
【参考文献】
1 Tang HJ, Gao SP, Zheng Y, et al. Clinical observation of 288 cases treated by Chinese medicine after surgery of mammary cancer. Shanghai Zhong Yi Yao Da Xue Xue Bao. 2002; 16(3): 23-25. Chinese with abstract in English.
唐汉钧, 高尚璞, 郑勇, 等. 中医药治疗乳腺癌术后288例临床观察. 上海中医药大学学报. 2002; 16(3): 23-25.
2 Sun TZ, Zheng YL, Wang XQ. Influence of Qirui Fuzheng Capsule on activities of IL-2, NK cells and T cell subgroups in lung cancer. Zhong Yi Yao Xue Kan. 2004; 22 (12): 2229-2230. Chinese.
孙太振, 郑玉玲, 王祥麒. 芪瑞扶正胶囊对肺癌IL-2、NK细胞活性和T细胞亚群的影响. 中医药学刊. 2004; 22(12): 2229-2230.
3 Zhou AG, Huang DW, Ding YX, et al. Clinical and experimental studies on treatment postoperative gastric cancer with combined therapy of Fuzhen Huoxue anticancer prescription and chemotherapy. Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi. 1996; 16(9): 519-521. Chinese with abstract in English.
周阿高, 黄大慰, 丁钰熊, 等. 扶正活血抗癌方合并化疗治疗胃癌(术后)的临床与实验研究. 中国中西医结合杂志. 1996; 16 (9): 519-521.
4 Zhong Y, Zhou RY, Wu LY. Clinical observation on the effect of Fuzheng Ruanjian Decoction in treating 60 cases of progressive cancer patients. Liaoning Zhong Yi Za Zhi. 2003; 30(11): 913-914. Chinese with abstract in English.
钟薏, 周荣耀, 吴丽英. 扶正软坚汤治疗晚期恶性肿瘤60例临床观察. 辽宁中医杂志. 2003; 30 (11): 913-914.
5 Li DT, Sun GZ. Changes of serum immuno-cellular factors in patients of hepatocarcinoma treated with the therapy of Yiqi Huoxue Ruanjian Jiedu decoction. Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Xiao Hua Za Zhi. 2005; 13(4): 226-228, 232. Chinese with abstract in English.
李东涛, 孙桂芝. 益气活血软坚解毒法对肝癌患者免疫因子的影响. 中国中西医结合消化杂志. 2005; 13(4): 226-228, 232.
6 Chen Z, Zhai XF, Su YH, et al. Clinical observation of cinobufacini injection used to treat moderate and advanced primary liver cancer. Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao. 2003; 1(3): 184-186. Chinese with abstract in English.
关键词:遥感技术 林业监测 应用要点
林业遥感技术是通过非接触性和非实地性的观测和记录林业的地理、生物、生态和其他信息,是现代做好林业监测、调查和信息获取的重要技术手段。应该在对遥感技术做出科学理解和认知的基础上,提高对林业遥感技术的重视程度,详细了解影响林业遥感技术效果的因素,明确林业遥感技术的特点,结合实际林业监测工作做好林业遥感技术的应用,提升林业监测的质量和水平,为实现林业事业又好又快发展服务。
1、遥感技术的概述
遥感技术,英文简称RS(是Remote Sensing的缩写),是一种通过非接触性和非实地性的观测和记录目标物,获取目标物体各种信息的一种技术。遥感技术在林业的应用可以称为林业遥感技术,是指通过卫星和飞机对林业资源进行监测和调查,形成对林业资源实时地和动态地监测,形成各种数据和信息,为林业决策和发展提供基础上和实施上的参考。
2、林业遥感技术的特点
2.1 林业遥感技术具有高效性
林业资源的在我国分布区域辽阔,应用林业遥感技术可以使国家有关部门在短时间里掌握大面积的林业资源状况及变化情况。
2.2 林业遥感技术具有层次性
要想提高林业资源调查和监测的精确程度和速度,就必须利用抽样技术,建立林业遥感技术不同高度的遥感平台,获得多层次遥感资料,在配合多阶抽样技术的前提下,有效提高林业资源调查和监测的速度和精度。
2.3 林业遥感技术具有动态性
林业资源的具有再生性和周期性的特点,决定了林业遥感技术必须保证林业资源信息监控和调查的动态性,实现多时相遥感和动态遥感。
2.4 林业遥感技术具有基础性
林业遥感技术得到的林业资源信息是定量的数据,方便林业资源管理、调查和监测,应该重点做好林业用地面积和森林蓄积量的定量监控工作,为林业资源调查和监测做好基础性工作。
2.5 林业遥感技术具有差异性
不同的传感器和不同的介质,接受和记录林业资源的属性不尽相同,为了林业规划的合理、林业生产的科学、林业监测的全面,必须提高林业遥感技术的差异性,将各种类型的信息接收和记录下来,以利于科学分析和综合利用。
3、遥感技术在林业监测中的应用要点
3.1 做好林业遥感技术在三个方面的应用工作
首先,做好对林业资源遥感资料的成图工作,林业资源的面积、土地类型的判定、制图和调绘是林业资源遥感技术的基础工作,也是其优势的主要方面,是林业监测的根本性工作。其次,做好木材蓄积量的估计工作,针对各地实际情况,开展有代表性的估量试验,为林业监测工作提供详尽的蓄积量信息。最后,做好林分调查因子的估计工作,加强林业遥感技术和传统监测技术的相互配合,对各种因子做以详细描述和准确记录。
3.2 做好林业遥感技术的信息共享工作
林业监测离不开林业信息的共享,林业遥感技术的信息共享是林业信息合作的重要措施,据相关林业文件报告显示,世界绝大多数国家已把遥感技术当作林业资源调查信息的主要获取手段。但各国调查方法差异很大,标准(如分类系统)也不相同,这就使资料失去可比性,影响信息共享。我国已经建立国家级的森林资源监测体系和监测项目,就是这方面很好的尝试,在林业资源分类方法与监测体系上与国际上进行了协调。这方面的工作有力地促进了各地林业信息和数据资源的共享,便于林业监测工作的开展和深入。
3.3 做好林业遥感信息的信息融合工作
随着科学技术的不断进步、社会的不断发展,对林业遥感信息源的多形式应用成为林业技术工作人员所面临的重要问题,如何做好林业遥感信息的融合工作,使信息来源多样化,信息加工多功能化,将不同系统和不同来源的信息融合成为一项值得关注的工作。随着信息源的多样化,人们总希望将各种信息源的优点集中在一起,而不是简单的叠加,这无疑是一项十分有意义的工作。目前,应该做好林业遥感信息与地理信息系统和全球卫星定位系统的融合工作,实现信息的无缝对接。
3.4 提高林业遥感数据的精度
林业应用航天遥感数据的一个重大障碍是当前运行的卫星传感器的空间分辨率低,导致现有信息源不能满足林业上的一些特殊要求,如树种的区分。当前信息源即使能区分树种组,由于大量的混杂像元存在,致使分类精度一直很低。随着高光谱技术的出现和发展,上述问题的解决有了可能。如树种区分,森林结构的表达,郁闭度及其它林分因子的测定等。高光谱是一个新的思路,它将原来仅有6~7个波段的区间,细分为更多的波段(如从400~2450m分为192个波段),目的在于建立窄光谱段与地物的直接对应关系,实现空中对地物的直接鉴别,尽管仍会有混杂与干扰,但通过多维光谱空间信息的分析,也能将林业的相关问题适当解决。
4、结语
综上所述,在林业监测工作中应用林业遥感技术是时代对林业整体工作的一项要求,林业技术人员应该明确林业遥感技术的概念,清楚林业遥感技术的特点,找到确实有效掌握林业遥感技术提升林业监测质量的方法,为林业的发展服务。本文来自于实践和基层,难免会出现水平和角度上的缺陷和漏洞,希望能够对同行起到抛砖引玉的作用,也希望同行能把文中的缺欠当做新研究的开始,通过大家的共同努力,共同推进林业监测工作的深入,振兴林业事业。
参考文献
[1]侯彦林,贺红仕,徐吉炎 等.农田防护林生态效益遥感研究方法[J].生态与环境遥感研究北京:科学出版社,1990:44~50.
关键词:遥感技术;资源;环境;软件;应用
中图分类号:TP237 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)23-5360-02
20世纪60年随航天技术和电子计算机技术的发展,遥感技术应运而生。遥感技术根据各类传感器收集的地面物体的电磁波信息,并利用计算机编程技术或者遥感专业软件制作遥感图像,广泛应用于资源考察、灾害监测、环境保护、测绘、军事及气象监测等领域。在地球资源紧缺、环境问题日益突出的现状下,遥感技术得到了空前的重视和广泛的应用,成为观测地球的重要手段。
1 遥感相关技术
遥感图像处理的关键技术主要包括了遥感图像几何校正技术、影像融合技术、图像增强技术以及图像分类技术。利用计算机遥感软件或者基于VC++编程都能实现上述相关功能。国内外已有多种专业的遥感数字图像处理软件,如PCI、ENVI、EDADRS、VirtuoZo、ArcInfo、ArcView等。这些软件为遥感技术在资源调查、环境保护、城市规划等领域的应用提供了强有力的技术保障。ERDAS IMAGINE 是美国ERDAS 公司开发的遥感图像处理系统。它的功能相比于其他软件更为先进,操作更为灵活,因此占有了很大的市场份额,是遥感图像处理系统的代表软件。而一些我国自主研发的软件,如中国国土资源航空物探遥感中心研制开发成功的“野外调查微机辅助遥感图像解译系统“、“成像光谱数据分析处理系统”;成都理工大学研制开发成功的“正射遥感影像地图制作系统”等软件系统都已得到推广应用[1]。
1.1遥感图像处理技术
遥感图像处理技术主要包括了:遥感图像几何校正、图像增强技术、以及图像分类技术。下面分别介绍这几个处理技术。
由于卫星传感器视角和地球表面曲率的影响,影响上地物发生几何形变,因此在应用卫星遥感影像之前,必须经过几何校正。图像几何纠正包括空间变换和灰度值内插两步。几何纠正可通过遥感图像处理软件,如ERDAS,或者通过VC编程实现。EDARS进行几何纠正的流程图如图1所示。
遥感图像增强技术指的是将高分辨率全色波段影像与最佳波段组合的多光谱影像进行融合,得到高分辨率、多光谱的融合影像的过程。融合后的图像与原图像相比,更加清晰,提高了视觉效果,改善了几何精度及识别和分类的精度。一般多采用多光谱TM图像和SPOT全色图像进行融合。
遥感图像分类技术指的是利用计算机或目视判读对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行属性的识别和分类,从而识图像信息所对应的地物,提取所需地物信息。计算机自动识别分类技术尚不成熟,因此仍然需要目视判读辅助识别。计算机自动识别分类方法主要分为监督分类法和非监督分类法两种,这两类方法均可在EDARS中实现。监督分类方法需要从研究区域选取有代表性的训练区作为样本,根据已知训练区的样本,选择特征参数,建立判别函数对像元进行分类。非监督分类没有训练区作为样本,主要根据像元间的相似度大小进行归类合并。
2 资源环境应用
2.1资源调查
资源的可持续利用是可持续发展的基础,没有资源的可持续利用,不可能有可持续发展。资源调查主要包括了金属矿产资源勘探及农业资源调查监测两方面。
遥感技术已经在地质矿产勘探、金属、天然气、资源调查中发挥了重要作用[2]。20世纪20年代航空遥感被用于农业土地调查。多光谱原理应用于遥感后,根据各种植物和土壤的光谱反射的特性,建立了丰富的地物波谱与遥感图像解译标志,在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面,取得了丰硕的成果[3]。
利用遥感信息进行资源调查具有成本低、速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制,减少投资的盲目性,保证图像数据的不断更新等优点。在资源调查之前, 可以利用卫星遥感数据, 预先进行判读和分析,以便圈定若干远景区域,,有的放矢;其次利用卫星影像和数据,参照路线考察的样本和实况, 进行较小比例尺的自动分类与制图,满足概查的需要; 必要时再进一步缩小靶区范围,进行大比例尺航空遥感与摄影测量, 结合地面实况调查和取样,编制正射影像地图及系列专题地图,可以满足定量、定位的精度要求。我国在地质及森林资源调查中的经验表明,利用遥感可以节约成本一半, 加快速度一倍[4]。
2.2环境监测
遥感技术在全球环境变化监测方面的应用也是十分广泛的,主要包括:(1)气象监测;(2)臭氧层监测;(3)海洋监测;(4)环境灾害监测等。在气象监测方面,卫星遥感技术在气象上的应用是比较成功的,气象卫星云图为研究云的分布及运动规律提供了准确的信息,如台风监测等。在大气臭氧观测方面,大气臭氧观测包括总含量及其浓度分布廓线的测量。观测方法有在地面上用臭氧分光光度计测量不同天顶角下的太阳紫外光谱, 从而计算出大气臭氧总含量及其浓度分布线;或者在卫星上测量大气对太阳紫外线的后向散射光谱或大气臭氧的红外吸收光谱, 推大气臭氧总含量及浓度分布廓线; 或者用气球将臭氧探测仪送入高空, 测量平流层的臭浓度[5]。在海洋监测方面,遥感能为海洋学家提供跟踪大尺度洋流、中尺度涡流实时调查信息;为海洋气象学的研究提供有关海面上空的云图和风暴潮、台风信息;为海洋生物学的研究提供有关海洋初级生产力和海洋生物环境方面的信息;为海洋地质研究提供有关重力场、海平面、大地水准面等海面地形的测高资料;还能为海洋环境保护提供快速大尺度监测和区分海面溢油及其它海面污染的方法与图像[6]。在环境灾害监测方面,遥感广泛应用于地球温室效应、洪涝灾害、旱灾、地震、森林火灾、沙尘暴等环境现象的监测中。以地震监测为例,近年地震频发,地震后,交通堵塞、通信中断,遥感技术成为信息获取和灾害监测的重要手段。卫星遥感技术能够及时提供宏观灾情,有利于有关方面对灾情做出科学评估,进而采取救灾防灾减灾措施,意义重大[7]。
3 结束语
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势, 它不仅可以广泛应用于资源调查,而且可以快速、实时、动态、省时省力地进行大范围的环境监测。遥感技术作为资源调查和环境监测的重要手段之一, 发挥着不可替代的作用。
参考文献:
[1] 熊盛青.国土资源遥感技术应用现状与发展趋势[J].国土资源遥感,2002(1):1-5.
[2] 徐冠华,田国良,王超,等.遥感信息科学的进展和展望[J].地理学报,1996,51(5):385-397.
[3] 韩秀梅,张建民.农业遥感技术应用现状[J].农业与技术,2006,26(6):32-35.
[4] 黄敬峰.论遥感技术与资源、环境可持续发展研究[J].遥感技术与应用,1999,14(1):65-70.
[5]《大气科学辞典》编委会.大气科学辞典[M].北京:气象出版社,1994.
关键词:无人机;遥感测绘技术;工程测绘
无人机经过将近百年的发展,目前无人机技术已逐步完善和成熟。与传统的飞行器相比,无人机具淞榛钚院谩⒉僮骷虻ァ⒊杀镜土等特点,无人机的技术从军事领域逐渐扩展到了民用领域,被越累越多的运用到地理、工程测绘中。
1 无人机遥感技术的发展现状
无人机技术又称为无人机航测遥感技术,是通过利用无线电设备来控制飞行器,来快速的获取信息的技术。无人机技术主要是有无人飞行器平台、分辨率较高的数码传感器、GPS导航定位系统以及数据处理系统几部分构成的,是将计算机、GPS、和信息通讯及数据处理技术相融合的高新技术。传统的地面测绘信息的采集主要是依靠卫星或载人飞机来获取,但信息采集的成本偏高、受天气条件限制大、更新速度慢等限制了在测绘方面的应用。相比之下,无人机遥感技术成本低廉、操作简单、成像清晰、周期短等优点,这些优点弥补了传统的测绘信息采集手段的不足和缺陷。目前,我国的无人机技术研究取得了重大进展,已被很多国家引进。
2 无人机遥感技术的优势与不足
2.1 无人机遥感技术的优势
一是快速灵活。由于无人机无需载重驾驶员,从而省去了驾驶设备以及安全救生设备的重点,这就大大降低了机体的重量,重量的减轻使无人机飞行更轻便。无人机遥感监测十分快速,效率大大提高。在应急事件处理中,无人机适用于大范围的监测,日检测能力最高可达2000多平方公里,使监测效率大幅度提升。
二是遥感监测范围更宏观。无人机遥感技术不仅能对狭小的地理空间进行监测和数据采集,也能对更大范围和空间进行监测。无人机遥感技术主要运用光谱分析对监测区域进行数据分析和信息采集,并可以实现同时多架、多次的大范围检测,能保证检测的准确性。此外,无人机遥感技术可以通过三维仿真模拟技术来展现宏观情景,为应急事件的处理等提供准确、宏观的技术信息。
三是数据处理速度快,分辨率高。与卫星影像的分辨率相比,无人机的影像分辨率要高出很多,一般能达到0.1-0.5米。无人机遥感技术可与GIS进行快速集成,迅速搭建监测应用。
2.2 无人机遥感技术的不足
一是飞行不够平稳。机体轻是无人机的一大优点,但同时由于无人机机体很轻,当飞行高度升高时,容易受高空风力的影响,从而导致无人机飞行不稳定,使影像不清晰。
二是传感器控制不够完善。普通的无人机由于技术的限制和要求,尚不能打在精度较高的传感器,这使得监测工作无法获取精度较高的信息和图像,无法满足大比尺的测绘要求。
三是对通讯系统的依赖性大。由于无人机是通过技术人员操作,利用传感器传递信号来实现和完成的,因此,无人机的控制程序对通讯系统的依赖程度很高。无人机对GPS和通讯系统的依赖使黑客很容易通过编码程序来干扰无人机的正常飞行,引发安全问题。
3 无人机遥感技术在工程测绘中的应用
3.1 测绘影像资料的获取
无人机遥感技术在进行测量测绘时,首先要选择合适的飞行平台,飞行平台要根据地形地貌的特点进行适当的选择。与传统的影像获取手段不同,无人机的飞行旋偏角大而像幅小,因此,在获取影像资料时,可以采用空中三角的测量技术,空中三角技术通过对拍摄进行纠正和修复,可以有效的防止拍摄中的漏洞。此外,无人机遥感技术在进行测绘影像资料的获取时,可通过采用曝光延迟拍摄补偿、转弯缓冲、飞行姿态控制等技术来实现。
3.2 进行测绘数据的采集
无人机在进行测绘数据信息的采集时,主要是运用自动加手动技术相结合,通过二者的结合,将不合格的测绘数据和信息进行清除,提高信息的有效性和准确性。同时,根据测量的数据和结果,通过单一模型定向操作。无人机遥感技术在进行定向操作时,要针对航行的路线进行定向分析,通过数据分析来确定航线是否正常,是否发生了弯曲,从而对航线进行操作,确保航线的精确度。
3.3 无人机拍摄数据的处理
跟传统的数据采集的方式不同,无人机对数据的处理在数码影像的排列上不上规则的,因为无人机的飞行角度问题,俯仰角和旋偏角较大,影像堆叠度对比增大,这就导致容易产生影像变形的问题。为了得到高质量的影像,无人机搭载的数码相机一般都是变焦镜头。为此,可先对变焦镜头进行标定,再对标定结果进行分析,寻找不同焦段上相机内参数及畸变参数与焦距之间的内在关系,从而得到变焦相机快速标定和畸变改正的方法,就能充分利用相机的变焦功能,从而提升无人机的工作效率。
3.4 低空作业中无人机遥感技术的应用
在山体较高,无人机起降条件不稳定或云层较低,视线不好的情况下,使用无人机进行低空航拍遥感技术,不仅可以更快、更高效的获取影像资料,可以大大显现无人机遥感技术的优势。同时,进行低空无人机遥感测绘,可以广泛应用于城市建设、资源环境检测、应急事故救灾等工作。无人机遥感技术在低空作业中的应用越来越广泛和重要。比如当前研制成功的“无人飞艇低空航测系统”的应用,这种系统通过创新自检校、自稳定功能的组合特宽角低空数码相机系统,利用特殊设计的像片重叠关系和检校软件,有效纠正因轻薄机械形变引起的误差。并通过利用边缘视场补偿相机姿态角偏旋提高精度的方法,大大减轻了成像系统的整体重量。与传统的信息采集技术相比,在自动化方面的要求上无人机的要求更高,无人飞艇低空航测技术利用专门的数据处理软件,大大提升了无人机的自动化水平,从而明显提高了影像处理的清晰度和分辨度。
目前,随着无人机轻便灵活、操作简便等优势的显现,无人机被越来越广泛的应用于城市建设、水土保持监测、防汛抗旱、应急突发事件等方面,技术也在不断提高和成熟。因此,应在工程测绘中广泛应用无人机遥感技术,来大大提高工程测绘的精度,获取更清晰、质量更高的影像信息。
参考文献
[1]尧志刚.论无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].住宅与房地产,2016(18):256.
【关键词】地形测量;测绘技术;自动化技术
1.前言
随着网络技术及计算机的发展,测量仪器的自动化技术智日益成熟,促进了社会的进步。地形测量学科,是技术科学,同时也是理论学科,通过进行地形的测量工作,可为企业在矿区的开采以及国家在位城市的建设以及工程实施等各方面提供较大的帮助,更好地加快了经济的发展。测绘通常可分为一下的五个组成部分:施工测量、控制测量、竣工测量、变形监测及地形测量。
2.现代的测绘技术
卫星导航定位技术与遥感技术及地理信息系统技术时现代测绘技术的关键及核心体现。首先,遥感及卫星导航的定位技术均是卫星技术、航天技术、通信技术及计算机、传感器技术等高科技技术的综合集成。其次,地理信息的系统技术,则是综合运用数据库技术、计算机技术及虚拟技术、空间分析技术等共同集成的体现。因此,可将测绘技术看成是信息技术及空间技术的合集体,为国家再建设的过程中发挥了重要的作用,是我国高新技术的体现,也是高新技术重要的构成部分之一。
2.1 全球定位系统
全球定位系统也称为GPS 技术,研制于美国,时间为20世纪70年代。其比传统的定位方法相比较,其更具更好的保密性以及更具备较强的抗干扰行等。于此同时,全球定位系统技术应用的范围较为广泛,功能更完善、更样多,观测及测量用时更短、执行更快捷。
2.1.1 全球定位系统的应用体现
GPS的首要功能就是三维导航,不论是步行者、地面车辆、还是轮船或者飞机等均都利用GPS的导航功能进行准确的导航。首先,可对车辆进行跟踪。利用电子地图及GPS均可准确显示出车辆的确切方位,很好地掌握车辆运行的时时信息,还可以随着目标的改变移动,使目标保持在显示屏幕上,实现多车辆及多屏幕、多窗口同时进行跟踪。其次,利用GPS的导航功能,实现对重要的货物及车辆的运输跟踪,并且提供出行的线路及导航,主要为自动线路的规划及人工线路的设计。最后,还可以进行信息的相关的查询:城市交通的指挥中心通过利用GPS的导航功能,查询及了解并且对监测范围内的车辆的运行情况,进行较好的指挥,还可实现与被跟踪、被监控的车辆,进行通话及合理的调度,进而实现有效管理。
2.2 地理信息系统技术
地理信息系统作为地球空间信息的统计分析与管理的信息及集成表达的高新技术的综合系统,能将地球表面的事物的特征以及地理方位实现有效结合,可通过计算机的屏幕较为直观形象地表达出来。其的特点为:是多维结构、地理定位基础、丰富的信息、数字及标准化等于一体。其可处理空间的地理信息,并准确记录相关的数据,并这些信息及数据进行处有效地管理与分析。其也是计算机图形学与多媒体及采用数据库相结合的综合系统,在现代的测绘技术发展中起到重要的支撑引导作用。
2.3 遥感(Remote Sensing)技术
遥感技术于上20世纪的60年代开始发展,其不与被研究物进行直接接触,而是对目标的有关信息进行感测,通过传输及处理,可从中提取对人们研究有用的信息。遥感技术主要包括陆地、摄影、航天摄影及测量、卫星等技术。遥感技术按照其的波谱性质又分为三个部分:物理场、电磁波及声学遥感技术这三类。直至目前,遥感信息技术取得较大发展,表现在:由最初的可见光到微波、红外;由空间维发展至时空维;由静态观测发展至动态的分析监测;由单波段到多角度、多波段、多极化、多时相等。遥感技术为GIS提供信息源,GIS 为RS提供空间数据管理和分析的技术手段,GPS作为全球定位系统较为充分的补测手段,实现了对GIS的传统地图及数据的有效更新。遥感技术与全球定位系统及地理信息系统的合理应用,能最大限度的充分发挥自身技术的特点,做到精准、经济而快速地提供人们需要的相关信息,进行各项工作的研究。这三方面技术的密切结合,为我国的地形测量工作提供可靠真实的数据及图形。
2.3.1 遥感技术在城市规划管理中的应用
遥感技术在城市的用地现状及规划方面而言,具有较大的意义。城市规划需要的信息以及较多较为重要的项目,均可从遥感资料中得到。例如,仓库的类型、城市的工业及交通研究、城市住房质量及用地的分类、人口的数量以及环境分析、绿化系统等方面,均可从遥感资料中,获取有效的、可靠地信息。遥感技术还可获取城市用地的内部结构、空间及数量上的变化情况,综合各时期的遥感资料,较能准确客观地了解城市规划及建设情况;客观地看待并分析城市的发展方向及趋势,为城市的用地规划及合理布局提供参考资料。
2.3.2 遥感技术在城市变化监测中的应用
遥感技术在城市的变化监测工作中,其通过不同的感图像进行的组合及加工处理,进而得到地物的动态变化的信息。总所周知,人工建筑物使城市构成的重要主体,而且建筑物还时常处于更新及变化等改建中,因此,利用传统的方法存在很大的难度,加上未能准确地及时地了解其的变化,使城市变化监测工作无法正常开展。遥感技术能利用其的高分辨率及高光谱的遥感技术的融合,较好地、较方便、清晰的显示并且识别城市的高速路与街道、铁路桥梁及各类建筑物,能提取城市变化的动态信息,并对城市的建筑物的密度与类型进行调查,为城市的发展及变化进行服务。
3.测绘及自动化技术在经济中的应用
关键词:遥感;地理国情普查;防洪抗旱
一、遥感影像技术在地理国情普查应用中的优势
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本性工作。普查的目的是查清我国自然和人文地理要素的现状和空间分布情况,为开展常态化地理国情监测奠定基础,满足经济社会发展和生态文明建设的需要,提高地理信息和政府、企业和公众的服务能力。
遥感技术之所以能够在地理国情普查中应用,是由于它具备了四个特点:首先,遥感技术具有宏观性以及区域性的特点,宏观性的特点使遥感技术在我国土地资源调查中应用成为了可能,而遥感技术的应用也改变了传统的地理国情普查方法。同时,遥感技术又能够将区域内的空间以及地理信息真实、清楚地观察到,并且反映出区域地理分布特征以及相互之间的关系。其次,遥感技术具有综合性的特点。遥感技术在对地理信息进行观察时,能够从空间、时相以及破断三方面形成探测网,形成的地球表面信息包括了光谱空间、地理空间以及时间空间等五维信息,人们观察以及分析问题能够更加全面。再者,遥感技术具有多波段性的特点。在对地理进行研究时,遥感器能够发出不同波段的波对地物信息进行探测,也使得探测的信息更加全面和准确。比如在使用可见光波段的波虽然能够较好的探测整个城市概况,但是却不能探测城市的热污染,必须使用红外遥感数据。最后,遥感技术还具有多时相性特点。在对地理信息进行普查时,使用遥感技术能够对同一地理信息进行多时段的重复探测,获得同一地理位置的多时相信息,进而能够发现该地区的地理变化。
二、遥感影像技术
(一)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。
(二)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。
(三)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,找出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、遥感影像技术在地理国情普查中的应用
(一)遥感技术在地表特征的应用
地表类型划分范围广阔,地貌形态复杂多样,为简化地貌类型,同时兼顾地貌对地表产流量影响的差异,以卫星图像为基础,将区内划分为几个大的地貌类型,即中山区、低山丘陵区、平原区、及黄土高原区。地表岩性应用遥感岩性地层解译结果,考虑到不同岩性的透水性能,为了使区内的下垫面类型趋于简单化和带有普遍性,将其共性特征组合如下:(1)黄土、第四纪冲洪积物,透水性较强;(2)砂岩、砂砾岩,结构较为松散,孔隙裂隙较为发育,透水性较强;(3)砂岩、砂泥岩,透水性一般;(4)变质岩、岩浆岩,透水性较弱;(5)碳酸盐岩,透水性较强。
(二)遥感技术在防洪抗灾中的应用
1、防洪抗旱
自遥感技术诞生以来,遥感技术在防洪抗旱中发挥了巨大的作用。灾害发生后可以根据水体与其他第五光谱明显不同的特点,利用多光谱图像快速确定受灾面积。在此基础上根据已有的社会信息,利用遥感图像分析功能进行叠加分析,可以快速的对灾情进行评估。为救灾,减灾提供信息基础。在此方面水利行业已经做了大量的工作取得了成熟经验。
2、水土保持
为了有效的进行水土保持工作,对土壤侵蚀和水土流失调查,监测和评价,具有十分重要的意义。目前遥感技术成为水土保持研究的重要技术手段,在区域土壤侵蚀和水土流失研究中得到了广泛的应用。水土流失的研究有以下两种:(1)土壤侵蚀动态的监测,其关键是提取影响土壤侵蚀因子信息;(2)水土流失定量研究。
(三)遥感技术在油气开发中的应用
从油气构造的遥感解译分析,到综合遥感资料与物化探资料进行油气综合评价,再进一步发展到将遥感技术与油气化探、地面波谱测试、地磁、地温、能谱测量以及地电化学勘探手段相结合而进行的遥感方法直接找油,标志着遥感技术应用在油气勘探领域的一次次重大飞跃。但是利用遥感探测也存在一定的问题:
遥感影像在识别岩性方面,由于火成岩的热红外光谱特性比其它岩类要清楚得多,所以对于火成岩的研究相对的较成熟一些。但是对于沉积岩和变质岩的研究则相对的较少,主要是由于岩石中的不同矿物对热红外光谱影响较大。因此对于岩石和矿物发射光谱特性的关系及其影响因素需要进一步的研究。
将热红外谱域的研究延伸到3~5μm和17~25μm,目前对这两个热红外谱域的岩石、矿物光谱特性还知之甚少。油气遥感技术不断发展,不仅可以在前期油气勘探中发挥作用,并将会涉及到油气勘探的各个阶段。在隐蔽油气勘探、岩性油气勘探、水动油气勘探及老油气田的扩大、挖潜勘探中同样可以取得成效。
(四)土地利用现状调查
当前,城镇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类用地的面积、分布、变化情况及发展趋势。城镇规划和管理者通过这些资料,可以判断城镇布局是否合理,城镇绿地是否足够,存在哪些不足,需要如何改进,从而因地制宜,为城镇制定相应的规划、建设和管理方案。
(五)人口普查
在定性、定量、定位的调查了城镇各种土地利用现状后,可迅速而准确地获得城镇的总建筑密度、住宅房屋密度等城镇用地特征参数。而城镇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。
参考文献
关键词:城市 遥感技术 数据获取 数字城市
中图分类号:X171 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(b)-0029-02
中国目前正处于城市化快速发展期。城市化的发展,一方面创造了城市文明和物质繁荣,给人们带来了极大的生活便利;另一方面则剧烈地改变着原有的生存环境,并产生了一系列城市问题:人口激增、环境污染、耕地占用、绿地减少和生态系统退化等,城市已成为社会矛盾和资源环境问题最尖锐的区域。
因此,如何采取合理有效的技术手段对城市系统进行实时监测和有效管理,最终实现城市的可持续发展,是人类亟待解决的关键问题之一。另外,传统的城市基础信息获取手段由于周期长、费用高、范围有限,难以及时反映城市空间发展趋势,也已成为城市建设与管理的制约因素。因此,采用新兴的信息获取技术对现代城市进行合理的规划管理已显得十分迫切。
1.遥感技术与城市遥感
遥感技术作为一种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一门探测技术,能够快速、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,又有城市街区的微观图像和基础数据,可以全面、高效、实时地揭示城市的发展变化。正是由于遥感技术具有的显著优越性,使得城市遥感逐渐成为众多学者与专业技术人员关注的热点领域,城市遥感技术也开始广泛地运用到城市规划与建设、土地开发、环境监测、人口统计以及园林绿化等各个方面,逐渐成为城市管理决策的核心技术手段之一。所谓城市遥感,即以城市系统为研究对象,利用遥感技术为城市规划管理者提供多方面的基础信息和相关资料的科学技术。目前,城市遥感主要采用航空与航天遥感相结合,同时辅以地面实地调查的一种技术方法。全球现有1000多颗遥感卫星在轨运行(2012年8月数据),如美国的QuickBird,法国的SPOT,中国的CBERS以及印度的IRS等。各种遥感平台的定期与不定期的作业,可见光与彩色红外摄影、热红外扫描、多光谱与高光谱扫描等各种成像技术的应用,使得多分辨率、多光谱、多质量等级的城市动态信息数据的获取成为可能。如今,城市遥感技术的运用,已成为衡量现代城市规划与管理水平高低的一个重要标志。它对于及时了解和掌握城市发展变化及资源环境状况,对于合理进行城市规划、调整用地结构、保护城市环境和实现城市可持续发展具有十分重要的意义。
2.城市遥感技术的应用领域
城市遥感技术为全面、高效、实时地了解城市的发展变化提供了有力的技术支撑,它已逐渐渗透到城市建设和研究的各个领域,在城市规划管理中的巨大的作用也日益显现。目前,城市遥感技术的应用领域主要体现在以下几个方面。
2.1城市基础信息数据的获取
城市基础信息数据包括数字地图、正射影像图、数字高程模型、数字景观模型、数字专题图和各种专用地理信息数据等。现代城市建设需要大量的基础信息数据,利用遥感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,加快城市数字化的进程。近些年,由于计算机技术以及数字图像处理技术的发展,数字正射影像图在城市设计和管理中的应用日趋活跃,其特点正在被城市规划者认同,并在应用实践中得到进一步发展。
此外,为了更真实、直观地反映城市的地形地貌及环境状况,对城市数字高程模型和景观模型等数据的需求也日益增多,利用遥感信息快速生成数字高程模型和景观模型,在技术上已经日臻完善。应用数字摄影测量技术所具有的制作城市景观数字模型的功能,在计算机上能够非常逼真地再现城市场景,并可以多视角浏览,有助于改善城市设计与规划决策。以上基础地理数据的获取与生成均离不开城市遥感技术。
2.2实现城市环境的宏观监测
固体废弃物、大气和水体的污染以及城市热岛都是城市发展中面临的主要环境问题,利用遥感技术可以有效地开展城市环境问题的宏观监测。
例如,不同的物体在遥感影像上具有明显的的灰阶、色调、纹理特征差异。因此,利用高分辨率的遥感图像就可以对城乡结合部的固体废弃物进行解译与识别;其次,根据特定时期的城市大气环境在遥感影像的电磁波辐射强弱特征,结合实地环境监测数据,建立两者之间的相关数学分析模型,可以对城市大气污染的现状与空间分布进行测定与评估;第三,城市热岛是由于城市扩张与热源排放导致的市区温度高于郊区的一种污染效应。研究者可通过对热红外影像的分析判读,揭示城市热岛强度和空间分布范围,并对其分布特征、形成规律等进行深入研究。进而实现对城市热环境进行合理规划和科学管理的目的;在水污染监测方面,遥感技术也能够发挥重要作用,由于不同水体中的污染物成分、浓度不同,导致水体反射率发生变化,因而在遥感图像上也会有明显反映。研究者可通过分析相关遥感信息,判断出水体污染的类型、程度以及空间分布,从而为城市水环境保护提供科学决策依据。
2.3为城市规划提供技术支持
利用遥感技术可以快速、准确地获取城市规划和城市建设所需的各种信息数据。具有遥感信息判读经验的技术人员,通过对城市历史以及现状的各类遥感影像数据进行人工判读解译,结合计算机智能识别与分类技术提取相应的城市专题信息,容易发现城市化发展中存在的一些突出问题,因而可以提出对城市规划与管理决策具有现实意义的建议。遥感技术在城市规划管理中已经和正在发挥着重要的作用,例如,早在20世纪50、60年代,我国就利用航空影像数据对部分城市区域开展了初步调查研究;“十一五”期间,国家建设部启动了针对我国86个重点城市的城市建设遥感动态监测项目;此外,列入国家863计划的信息获取与处理技术重大课题,利用高空间分辨率的QuickBird卫星影像进行城市大比例尺地形图的更新研究,都是遥感技术在城市规划领域应用的很好的例证。可预见,随着城市遥感技术的不断进步,遥感信息数据在城市规划建设中的应用将会产生巨大的社会经济效益。
2.4城市化进程及土地利用动态监控
随着中国经济的快速发展,城市人口与城市空间规模的不断膨胀,城市边缘地带的大量耕地、生态用地正在被蚕食,城市空间急剧扩张中出现的盲目无序、生态环境破坏、公共交通导向滞后等问题,均对城市健康发展构成严重威胁。因此,对城市空间扩展及土地利用变化进行动态监测,是发现和解决城市问题的一个重要途径。在城市化迅速发展的背景之下,利用遥感技术对城市区域不同时相的各类航空、卫星影像数据进行解译分析,能够迅速、准确地获取城市建成区内各种土地利用的现状与历史信息数据。研究者可以客观了解不同时期内城市居住、耕地、林地、水体、交通等用地的面积、分布和动态变化情况,从而为深入研究城市化发展问题、合理进行城市土地利用规划提供强有力的技术手段。
2.5城市园林绿地与植被调查研究
城市绿地与植被是城市自然生态系统的重要构成要素,绿色植物具有释放氧气、净化污染、调节城市气候、美化景观等诸多生态功能,因而在城市系统中充当环境调节器角色。随着城市生态环境日趋恶化,这种作用更加受到人们的关注,城市绿地监测和动态评价已成为城市问题研究的核心内容之一。利用遥感技术能快速准确地获取城市园林绿地的分布和植被覆盖度信息,了解城市绿地景观的组成、植被种类和空间布局。应用遥感影像对城市园林绿地进行调查,首先是根据调查研究的内容选取不同类型、时相和分辨率影像数据,然后对影像数据进行校正、解译和分类。最后计算出绿地面积并对城市植被覆盖状况按等级进行划分,通过对不同时相的遥感数据进行动态变化分析,能够建立起供政府决策利用的空间数据库与模型库。近10年来,国内的北京、广州、上海、天津、深圳、重庆等城市均开展了城市绿地遥感调查和评价研究,各种类型的遥感数据源都得到了广泛地运用,也取得了较好的效果,相关研究成果的取得极大地推动了我国城市绿化及城市生态研究工作。
3.城市遥感技术的发展与展望
遥感技术问世30多年来,其应用的深度和广度都在不断的拓展。目前,这一技术正从单一遥感资料的分析,向多时相、多数据源的信息复合与综合分析过渡,从区域静态分析研究向动态监测和过程预测过渡,从定性调查、系列制图,向计算机辅助的数字处理、定量自动制图过渡,从对各种事物的表面性的描述向内在规律分析、定量化分析过渡。预计在未来一段时期,城市遥感技术将在以下一些方面有较大的发展。
3.1遥感数据获取技术的发展
随着新型传感器研发水平的提高以及城市遥感对各类数据需求的增加,高分辨率卫星遥感数据在城市中得以广泛应用。尤其是IKONOS、QuickBird、GeoEye-1等一系列商业卫星的成功发射和运行,将逐步取代航空遥感数据成为城市遥感的主要数据源。高分辨率卫星数据在城市规划、城市土地调查、环境监测、城市地图和专题地图更新等方面会发挥重要的作用。对于全球用户而言,无论你身在何处,都能够更方便地采用联机方式直接定购和接收产品,相关遥感数据信息能以数字方式传输,在几小时内就可以获取相关数据。
3.2构建新型城市遥感信息模型
遥感信息模型是集地形模型、数学模型和物理模型之大成,它是利用遥感信息和地理信息影像化方法建立起来的一种可视化模型,是一种注重知识表达和影像理解的模型。城市遥感信息模型是遥感技术应用深入发展的关键,构建各类针对具体研究对象的城市遥感信息模型,可计算和反演对实际应用非常有价值的城市环境参数。在过去几十年中,尽管人们发展了许多遥感信息模型,如植被指数和植被覆盖度模型、地表蒸散估算模型、城市地表不透水层模型、地表温度指数及归一化水体指数模型等,但远不能满足当前城市遥感应用的需要,因此发展新的遥感信息模型仍然是当前城市遥感技术研究的前沿。
3.3“3S”信息技术的集成应用
未来由遥感(Rs)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)作为主体构成的空间信息集成技术系统,将完成其从理论、方法、技术框架到实施步骤的研究和应用,最终形成具有多维城市信息获取与实时处理特点的新的综合技术领域。其中,遥感可为地理信息系统提供海量的空间数据信息,地理信息系统为遥感影像处理分析提供高效的辅助工具,全球定位系统为遥感对地观测信息提供实时的定位信息和地面高程模型。“3s”一体化集成将最终建成新型的城市三维信息获取系统,并形成高效、高精度的信息处理分析流程,这对遥感技术在城市系统的应用与发展产生深远的影响。
3.4全面推进“数字城市”的建设
“数字城市”是城市信息化的战略目标和城市现代化的重要标志。遥感技术发展在“数字城市”的建设过程中将扮演举足轻重的角色,遥感信息是“数字城市”的多源信息的一个重要的分支,与城市发展的其他信息相比,有其显著的特点和应用优势。作为“数字城市”建设中的关键性支撑技术之一,遥感信息的获取与处理技术随着数字化时代的到来正在高速发展,人们对遥感信息内在规律与实用价值的认识也愈加深入。因此,遥感技术在城市领域的应用将越来越广泛,这必将推动“数字城市”和“数字地球”的建设,对于提升城市规划和管理决策水平,提高城市建设的社会、经济、生态环境等的综合效益,以及推进城市的科学发展将起到十分重要的作用。
关键词:应用;遥感技术;展望;无人机
引言
遥感技术起源于1960年左右,它是探测领域中非常重要的一项技术。它依据了电磁波的有关理论,结合了各种先进的传感仪器,把距离较远的目标反馈回来的信息加以搜集,再对这些信息做相关的处理,最终形成目标的全景图像。当下,在借助人造卫星的基础上,遥感技术可确保18天以内就能返回一次全球的真实图像。同时,在运用了遥感技术之后,还可高效地测绘出研究区域对应的地图。
1 无人机遥感技术的简述
关于无人机遥感这种技术的描述可从四个方面来把握。第一是技术的组成,无人机遥感综合了以下几种技术:一是传感技术;二是通讯技术;三是遥控技术;四是遥感对应的应用技术;五是GPS技术。第二是获取的方式,获取方式有以下三点特征:一是专题化;二是智能化;三是自动化。第三是获取的信息,获取的信息主要有以下几种:一是环境信息;二是国土信息;三是资源信息。第四是技术的重要优势,这些优势尤其表现在以下几点:一是起飞速度快;二是成本低廉;三是结构较为简单。
2 无人机遥感技术的具体情况
2.1 无人机遥感技术所具备的特征
跟载人飞行器相比较,无人机遥感有着独特的技术优势。这些技术优势尤其体现在下列几点:(1)由于无人机不需要载人,所以它可以飞行到一些较高或者较危险的区域进行航拍,这是载人飞行器无法与无人机比拟的地方;(2)与载人飞行器相比较,无人机在实际的飞行中所耗费的资金更为低廉;(3)无人机被划分到我国的遥控飞行器一类,所以它的整个审批流程较为简单,相反载人飞行器属于现实中的飞行器,它的整个审批流程非常复杂;(4)载人飞行器有着极为严格的起降要求,而无人机却没有过于严格的降落场地和起飞场地要求,所以它在航拍飞行中实现中途转场比较容易;(5)航拍中,无人机所具备的安全性能也远远超过了载人飞行器;(6)同载人飞行器比较,无人机可随时进行重新拍摄,并且拍摄时间极短,成像效果也非常清晰。
尽管无人机遥感有着如此多的技术优势,但它的技术劣势也较为明显。这些技术劣势主要表现在下列几方面:(1)无人机遥感所返回的遥感影像有着极高的分辨率,这种分辨率甚至实现了以分米级来计算的精密程度。但是,影像的相幅偏小,相片数量非常庞大,甚至达到了千张以上。这种大工作量的工作方式,降低了无人机遥感工作的效率。同时,影像倾角的角度一般来说较大,并且倾斜方向没有任何规律可遵循。所以,无论是连接点的布设还是提取工作都变得非常困难。(2)载人飞行器通常比较稳定,相比之下无人机就显得不够稳定。假如高空中的风速较大,那么航飞轨迹就会出现不规则的现象,甚至偏离了本身的主航道。这样,无论是拍摄中的旁向重叠度还是航向重叠度都不够规则,影像间的实际重叠程度就更大。(3)无人机无法携带专业化的测量相机。所以,它拍得的影像难免会有所变形。这是由于地面事物跟单幅相机间的投射关系很复杂,所以影像内存在的几何关系也就很不稳定。在这种影响下,影像就会呈现出倾斜的效果甚至变形。
2.2 无人机遥感的影像处理流程
2.2.1 影像的畸变差纠正
当前的无人机航拍方式是中国航拍方式中最为先进的一种方式。它有着独特的技术优势,可在任意时刻进行航拍,并且拍摄的时间极短,成像效果也非常清晰。所以,无人机航拍这种方式被大范围的运用。现实中,无人机有着不同的类型,所携带的相机也有着不同的类型,不同的搭配方式使得最终的成像质量也有巨大的差异。不过,一般情况下无人机都是配备的普通相机。普通相机拍出来的相片边缘会出现畸变的现象。这可能给后续的数据处理带来极大的误差。为了最大限度控制数据的误差,对影像的畸变加以纠正就成了必备的工作。处理方式主要包含了以下几种:一是消除畸变;二是消除主点偏移;三是旋转影像。
2.2.2 影像的三角测量
三角测量的过程是在空中自动完成。以往,影像的转点工作与选点工作都是以人工方式来操作完成。可是,无人机遥感却能让这两项工作在空中便自动完成。同时,像点中的各个坐标也是自动获取。它能为区域网平差程序结算提供依据[1]。这样,坐标系中加密点所处的空间位置及其定向参数都能随之而获得。三角测量主要对以下几方面的内容加以测量:一是内定向的相关测量;二是相对定向的相关测量;三是模型连接的相关测量;四是模型转点的相关测量;五是偏移量的相关测量;六是连接点的相关测量;七是特征点的相关测量。
2.2.3 DOM影像与DEM影像的生成
DOM影像与DEM影像的具体生成步骤如下:首先,借助平差程序可解算出拍得的影像对应的外方位元素;接着,把相邻影像跟外方位元素充分匹配,便可迅速取得相关的同名特征点;然后,通过这些同名特征点便可以生成DEM影像;最后,让生成的这个DEM影像跟相关的同名特征点再次拼接,便可得到需要测量区域的DOM影像图片。
2.3 无人机遥感的关键技术
现实中,遥感技术是把多种技术综合以后取得的技术成果。上述已经谈到:无人机遥感综合了五种主要的技术,第一种是传感技术,第二种是通讯技术,第三种是遥控技术,第四种是应用技术,第五种是GPS技术。在这五种技术中,最为关键的技术又可细分成八种。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是专用数据对应的处理技术。第三种是传感器对应的控制技术。第四种是平台稳定涉及的相关技术。第五种是相机定标的相关技术。第六种是相机校验的相关技术。第七种是快速处理的相关技术。第八种是3S技术。而依据平台框架的情况来具体划分,关键技术又应该被划分成三种基本的技术。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是获取数据的相关技术与下传数据的相关技术。第三种是地面接收与处理技术[4]。文章将对这三种最为关键的技术进行一一的介绍。
2.3.1 无人机遥感平台集成技术
无人机中,平台结构主要包含了以下几种:一是飞行器对应的系统;二是信息传输对应的系统与测控对应的系统;三是保障对应的系统;四是信息获取对应的处理系统。平台结构具体如图1所示。无人机中安装的是面阵CCD相机[2]。通常,拍摄操作是由相机头部来具体完成。相机头部又由三个部分构成,第一部分是数码后背,第二部分是镜头,第三部分是机身。对无人机来说,遥感平台需要体积小且分辨率偏高的相机。因此,大面阵CCD数码与120中型幅面相机是最佳的组合[3]。再者,高清图像是无人机影像的一个重点。所以,拖影便成了影像中的一个重要障碍。为此,遥感平台必须尽量把拖影的像元控制在0.5以下。假设像元是9um×9um,高度是500m,速度是每秒钟33m,焦距是50mm。那么可得出曝光时间是1/733秒,快门应选用1/1000s以上[5]。假设焦距用字母f来表示,成像面尺寸用字母L来表示,视场角用字母θ来表示。那么焦距公式是tg(θ/2)=(L/2)/f[6]。而主控计算机需要起到三方面的作用,首先是对相机进行良好的控制,其次是对图像加以传输,再次是对图像加以保存。因此,PC/104+嵌入式计算机是最好的选择[4]。
2.3.2 下传数据的相关技术与获取数据的相关技术
因为无人机遥感会产生极大的数据量,所以下传图像的过程中一般来说会选择高压缩比的压缩技术。压缩方案具体如下:系统中的数据链路共有两条,传输中多模态遥感器会与工控机互相配合,一方面可通过其中一条链路把遥感数据传送到硬盘中做备份处理,另一方面可通过另外一条链路把遥感数据传送到压缩模块中做压缩处理。
另外,图像获取的具体步骤如下:(1)系统中的IO设备可把遥感数据统统读取出来;(2)遥感数据在控制板是BMP这种格式的数据,通讯程序可把这种格式的数据全部读取出来,再把数据全部写入到DSP中;(3)DSP中具备压缩模块,压缩模块会把这些图像由BMP格式转换成JPEG格式;(4)JPEG格式的所有图像会被存储到指定的内存中;(5)通讯程序从指定内存中把JPEG格式的所有图像给读取出来再传送到数据链路中。
2.3.3 地面对数据的接收与处理
对无人机来说,无论是地面的接收工作还是地面的处理工作都必须依托于数据接收站。数据接收站既可以是固定式也可以是移动式。而无论是哪种类型的数据接收站都必须具备以下五种基本功能:一是存储海量数据的基本功能;二是建立海量数据库的基本功能;三是管理海量数据的基本功能;四是分发海量数据的基本功能;五是纠正数据的基本功能。
3 结束语
综上,文章首先阐述了无人机遥感这种技术的本质。其次,文章阐述了无人机遥感这种技术的基本情况:一是这种技术所具备的特征;二是这种技术在处理中的详细流程;三是这种技术具体包含了哪些关键技术,并对这些关键技术分别加以介绍。
参考文献
[1]兵远远.无人机遥感在某铁矿矿区资源监测中的应用[D].辽宁工程技术大学,2012.
[2]马瑞生.微型无人机航空遥感系统及其影像几何纠正研究[D].南京农业大学,2013.
[3]范成晓,韩军,熊志军,等.无人机遥感技术现状及其应用[J].测绘科学,2014,27(22):16-19.
[4]欧新伟,周李建,冯青山,等.无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用[J].科技创新导报,2011,5(21):21-23.
关键词:3S技术;地籍测绘;技术应用
中图分类号:P271 文献标识码:A 文章编号:
3S技术分别包括遥感技术、地理信息系统以及全球定位系统,其三者技术的结合使测绘工作的质量有了非常可靠的保障。其中,地理信息系统是对信息进行汇总和结合的,而其余两种技术则是针对遥感图像,使提取的信息得到良好的定位,并依据特定的坐标实现与电子地图的套合。
一、3S技术的分析
(一)遥感技术
遥感技术(RS)通过电磁波对物体进行探测,得知地表物体对电磁波的反射以及发射的电磁波,之后利用对电磁波的处理来获取与物体相关的各项信息,使遥感技术能够远距离的进行物体的识别和探测。遥感技术的应用非常的广泛,如日常生活中的“天气预报”就是通过气象卫星拍摄来的,而其中对云”图像的观测是通过遥感技术来完成的。用遥感技术拍出的图片与我们日常的拍摄非常的类似,不管是植被、大型目标、微小物体,遥感技术都可以通过拍摄对其进行信息的“提取”,并非常清晰地将图像的任何信息显示出来。
(二)地理信息系统
在3S技术中,与地理位置相关的信息就有85%,通常来讲,只要是针对“位置”而言的信息,都称其为地理信息,如林地、耕地的分布情况。作为管理地理信息计算机软件的一个系统,地理信息系统会对所获取的信息进行分类,这样,也就利于信息的管理和应用。另外,地理信息系统会对这些信息进行排列组合以及分析,并具备输出、更新、查询、修改的多种功能。地理信息系统的可视化功能也是非常的独特,它可通过计算机屏幕对信息进行还原。
(三)全球定位系统
全球定位系统,即人们常说的GPS,其实一种进行导航和定位的一个系统。我们常常说,只要掌握了GPS技术,就能够对任何人进行实时的定位,也可以为自己的出行提供很好的导航,是一项拥有强大功能的系统。在太空中,有24颗GPS卫星,它们的功能都有所不同,而全球定位系统就是通过这些卫星的应用来实现定位的。在传统的测量定位中,所应用的设备大都过于庞大,操作起来也非常的繁琐,而在这一点上,全球定位系统就有着一定的优越性。其定位的实施不会受到天气因素的影响,全球的覆盖率也是非常的高,通过七维定点的利用可实现系统的定速定时。在实际生活中,GPS技术的应用已经非常的广泛,并逐步走向商业化、民用化,促使着城市的不断建设和发展。
二、3S技术在地籍测绘中的应用
(一)土地测绘的必要性
作为国家经济建设中的一项基础性工作,土地测绘工作为国家的经济建设提供了非常专业的数据信息,是国家土地宏观管理的重要工作。现阶段的城市建设发展非常迅速,作为国家的基础信息,地籍信息的掌握已经越来越重要,它不仅对土地权的归属信息有所包含,对建筑物等附着物的权属信息也有所包含。在地籍信息的采集中,应用最为广泛的是3S技术,其对地籍信息的获取非常的准确和快捷,并且能够方便安全的对地籍数据库进行管理。就土地测绘性的必要性,国土部门早已做了重要的强调。即通过科学发展的观念来对土地测绘工作进行实践,并且要重视测绘工作的实践意义,促使测绘工作的主要内容得到很好的明确。此外,有效地对地理信息公共平台进行构建,促使服务领域的拓宽和资源共建共享的推进。
(二)3S技术在测绘中的应用
随着我国经济、科技的蓬勃发展,作为国家的信息资源,土地的地籍信息已得到了人们更多的关注。在地籍的测绘工作中,3S技术的应用就使信息的采集变得准确、快捷,使地籍信息数据库的数据能够得到良好的完成。地理信息系统的载体是地籍信息数据库,通过计算机的有效运用,权属调查属性数据与外业测量空间的数据才能够实现良好的融合。3S技术的数字测图模块对工作者进行图形编辑、控制测量功能的提供,并促使绘、测、编工作一体化的实现。
1.在地籍的测绘工作中,3S技术的应用使信息数据的获取变得更加的准确和完整,并促使了测绘效率的进一步提高以及土地资源的自动化、信息化的实现。通过内外业结合的调查方法,促使土地调查技术流程的整体化形成,这当中包括:信息的获取、分析、处理以及应用等,对我国土地的属权、面积、分布等信息进行获取,从而进行4级连通的土地调查数据库的建立。在我国土地的地籍调查中,地籍测绘以及权属调查的工作已经越来越重要,这对土地的实地测量和权属界线的确定非常的有效,也促使了土地信息的有效查询以及土地地籍信息系统的有效建立。
(二)对地籍信息数据源而言,3S技术为它的外业调绘、内业建库等工作有着很大的帮助。尤其在田坎系数、权属境界的测绘中,所得的数据会更为精确。在土籍测量的工作中,3S技术的应用采用的主要是航空的遥感技术。针对农村的土地调查,我们通常以1:10000比例尺为准。通过遥感技术的应用,可对所测地面的客观影像进行有效地获取,其中测量、调查的主要内容也是遥感图像的相关信息。通常依据多信息源、多波段、多平台的遥感影像,在土籍测量中,要对我国的各种地形实现遥感影像的全覆盖,就要通过3S技术的应用才能够达到。对基于GPS、DEM两控制点的微分纠正的技术进行应用,能够使影像的正射纠正几何精度得到很好的提高,只有这样,才能实现无控制点地区的影像纠正。随着遥感技术与计算机的相互结合与应用,3S技术在土地地籍测绘中的应用也会更加的完善。
结束语
总而言之,随着科技的不断发展,新技术在工程测绘中的应用越来越普遍,作为对土地信息进行有效提取和确认的测绘工作而言,信息的准确和及时的掌握非常的重要,而3S技术的应用,为这一测绘工作提供了更多的帮助,也为工程测绘工作的发展带来的新的生机。为此,在今后的测绘工作中,我们要有效地对这些新技术进行应用,促使测绘信息的及时和准确。
参考文献: