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关键词:地理检测;测绘遥感;技术;应用分析
地理检测技术在地质工程中,已经得到了广泛的应用,随着矿质勘探和生物科学的发展,对地理检测技术有了更高的要求,地理检测技术要想很好的发挥其应有的作用,就必须对检测的技术和方法进行更新,测绘遥感技术就是在这种背景下产生的,遥感技术是利用远距离的电磁波等手段,向需要探测的目标发射信号,然后通过返回的信号,就可以计算出目标的形状和组成等,目前已经有很多公司开发了相应的测绘遥感系统,在实际的检测过程中,只需要把相关的设备安放到指定位置即可,然后通过对设备进行简单的设置,设备就会自行的进行目标的测绘,极大的改善了传统地理检测的难度。
1 测绘遥感技术简述
遥感英文名为Remote Sensing,简称RS,顾名思义,遥感就是指通过非接触式的手段,通过一些必要的传感器,进行远距离检测的方法,然后就可以根据对目标探测的数据,对目标物体的特性和性质等进行深入的分析,从广义上来说,遥感是指所有远距离探测的方式,而狭义上的遥感技术就是通过具体的设备,收集探测目标的相关数据,然后对这些数据进行分析,在实际的应用中,通常都会采用一些对电磁波反应灵敏的设备,然后向探测的地区发射电磁波,电磁波在接触到物体时,会进行反射和散射等,同时目标物体自身会进行辐射,而探测的设备就是将这些与目标相关的电磁波都收集起来,通过计算机的特定运算,就可以得出物体的相关属性,测绘遥感技术的最初应用是在空中拍摄,在上世纪中期时,由于遥感技术可以迅速的获取某个地区的地形地貌,开始被人们所重视,到了第一颗卫星发射时,遥感技术开始走向成熟,经过了多年的不断完善,现在的遥感技术在地理检测中得到了广泛的应用。
1.2 测绘遥感技术的特点
从遥感的发展历程中可以看出,遥感从最初的航空拍摄,发展到现在的地质测绘,其每个阶段的进步都是根据实际的需要来的,因此其具有很高的实用性,现在的遥感技术都是利用卫星进行的,卫星在高空进行拍摄时,可以对很大的空间同时进行探测,而传统的地理检测方式,通常都需要人工的参与,这种方式每次检测的范围非常小,获取的数据有很大的局限性,而要想完成大面积的检测工作,就需要大量的人力和时间,而卫星遥感的这种测绘方式,可以同时收集到一个地区大量的数据,对数据的处理也都是由计算机进行,由于卫星绕地球的周期都比较短,对同一地区进行遥感的时间间隔也比较短,尤其是地球同步卫星,始终保持在地球上空的同一个位置,就可以不断的对这一地区进行遥感,那么收集到的数据都是最新的,如果这一地区发生了地质变化,也能够很快的通过测绘遥感,收集到变化后的地理护具,这是传统的地理检测技术无法相比的,从检测成本的角度上考虑,卫星遥感技术也要好很多,由于不需要人员进行实地的检查,就能够节省人员和设备的相关费用,而卫星的存在,遥感通常都是其功能的一部分,同时对一些沙漠等荒凉地区的地理检测,地面的检测很难进行,如果采用卫星遥感的方式,就可以非常简单的解决。
2 地理检测中测绘遥感的技术应用
2.1 获取相关的地理数据
从某种意义上来说,在地理检测中使用遥感技术,极大的促进了地理学的发展,由于遥感技术可以获取到地区表面的图像,而且随着摄像相关技术的发展,卫星上所带的拍摄设备分辨率越来越高,获取到的图像也越来越清晰,测绘遥感技术的这个功能是地理检测的基本功能,已经在很多地理领域得到了应用,尤其是地图的绘制中,目前大多数地图都是通过这种方式获取的,由于这种卫星遥感测绘出来的地图,能够真实的表现出建筑物等的实际情况,受到了用户的广泛称赞,除了对地球表面进行拍照意外,遥感技术还能够利用波普获取到更多的地理信息,通过这种卫星的光谱遥感,对地下的情况也能够进行信息的获取,目前我国的一些卫星就配备了最新的高光谱设备,利用这个设备能够获取到很多地理资源的信息,这些信息对水利和矿产等领域有很重要的作用。
2.2 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。
3 结语
通过全文的分析可以知道,遥感技术已经是现代地理检测中的主要方式,与传统的一些检测技术相比,遥感技术的对地理检测的空间上增大了,检测的时间上却缩短了,能够有效的保证相关地理信息数据的准确性和有效性,而且随着遥感技术使用设备的更新,对地理检测将变得更加精确,相信随着时间的推移,测绘遥感的技术将会在地理检测中得到更好的应用。
参考文献
[关键词]金矿勘查 地质条件 遥感技术
[中图分类号]P627 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-9-100-1
随着科学技术突飞猛进的发展,遥感技术等高科技勘察技术蓬勃发展,广泛应用在海洋、地址、土壤等领域,并取得良好效果。这是一种新兴技术,充分利用微波、红外线以及可见光等,通过扫描、摄影、处理、传输物质的生物、化学特征,从而进行远距离勘察的现代化新技术。随着计算机技术的不断成熟,遥感探测技术通过计算机辅助,充分进行信息的分类、提取,与此同时,在GIS地理信息系统的协助下,成功走向智能化与定量化。
1遥感探测技术的一般概念及其应用情况
遥感探测矿产的核心就是通过遥感探测器以及遥感图像等提取岩矿蚀变情况以及区域地质信息。现阶段,在勘探矿产中应用较为广泛的探测器有MSS陆地卫星、TM陆地卫星、STOP卫星、航空红外扫描仪、侧视雷达等等。除了上述探测仪以及形成的图像外,航空彩红外图、卫星气象图以及国土卫星图等等,应用也比较广泛。平台上所有的数据都是通过图像处理得出来,主要由四种较常用的处理图像方法:强团、色度、饱和(HIS)色彩空间转化;主成分变换;比值处理与最佳合成;GIS方法。
地物波谱特征,是进行遥感探测的基础。其中,需要重点关注岩石等矿物质的波谱特征与植物波谱特征。
2金矿勘测中遥感技术的应用
2.1岩矿遥感技术
现阶段,地质理论与遥感技术充分结合,进行金矿勘测已经形成了一整套方法、理论体系,通过岩石的波普特征,结合金矿成矿特点以及金矿蚀变信息,使得遥感探测金矿成为一种可能。
根据对遥感图像的分析以及借鉴西方发达国家的经验,地下信息情况与遥感图像上的不同环形、线形构造有非常密切的关系。通常情况下,线形构造一般为软弱结构层面,比如说,挤压破碎地带、密集裂隙地带、断层、软岩夹层等等。构造活动带往往会形成热液矿床,一般较大的地质活动,都会伴随岩浆活动,进而产生一定的矿化作用。在岩浆热液的作用下,会在遥感图像上产生环形图像,也就是热环构造。地壳内部的岩浆产生热动力,一方面带动地壳深处的矿物质到达浅处,进而成矿;一方面岩浆本身的温度,也会活化一定距离内的金矿,并进入热循环,热液含金度大幅度上升。在压力、温度等影响下,会在其内外缘区的线性构造中富集金矿。
提取金矿蚀变信息。由于含金热液的活动与金矿富集有着密切的联系,所以说,通常情况下,在金矿附近,矿岩石变非常强烈。主要由硅化蚀变、粘土蚀变、碳酸盐蚀变以及铁帽蚀变等等。通过蚀变作用而成的矿物质有典型特征,内含丰富的硅酸盐、水分子、羟基酸、高价阳离子等等。经过蚀变围岩的反射光谱形态与正常围岩相比,会在特定波段表现出非常显著的差异性,相应的,得出的遥感图像也有很大差别。通过多波段的遥感资料以及强大的图像处理技术,就能够方便的找到金矿蚀变信息。
通过对遥感图像的分析以及提取金矿蚀变信息,就能够进行具体的找矿勘测。第一步,选择高分辨率、高水平的遥感航天图像,从整体上分析较大变形带、断层系与金矿床之间的空间关系,通过构造类型的划分,进一步研究金矿构造。第二步,选择大比例的图像,进一步研究断裂范围内的环形构造、线形构造,与此同时,充分利用线形、环形构造以及深大断裂情况,研究利于成矿区的具置。第三步,增强处理遥感图像,提取蚀变信息数据,在图像上找到异常区域,并与上一步的线形、环形构造相结合,找到成矿靶区。
2.2生物化学遥感技术
这种技术主要研究生物圈中元素的迁移、演化等规律,由地球植物化学与动物化学组成。现阶段,金矿勘测中,主要是采用地球植物化学方法。金属元素对生物的影响,会导致植物群落变化以及植物变种,这些异常的植被就是遥感找矿的植物标志。生物技术与遥感技术相结合,更加丰富、完善了探矿理论。
金矿区的植被通常会被矿物元素毒害,进而产生化学效应,影响较轻的出现叶面温度、细胞、色素、绿度等异常,影响较重的会出现异常植被。这些异常情况只能通过特定的遥感技术才能判别。叶体变异导致了植物的波形与页面光谱发生变化,通常在遥感图像上呈现各种色彩、灰度,通过遥感技术能够进行深入探测、提取信息,进而通过异常图像展现出来。由于受到金元素的波普特征与化学效应的影响,会出现不同的影像图像,根据图像进一步推测隐伏矿藏存在的可能性。
通过遥感技术,植物紫外荧光异常情况,可以通过近紫外波段检测;植物色素的异常情况,能够通过可见光波段进行精确探测;叶子异常细胞结构以及叶冠异常结构,能够通过近红外波段检测;叶冠异常含水量能够通过中红外波段进行检测;叶冠异常表面温度,能够通过远红外波段检测;叶冠异常结构、叶冠异常表面温度、叶体异常含水量能够通过微波波段进行检测。
通过生物化学遥感技术,在金矿勘测中取得了良好效果。比如说,在研究云浮远景区金矿以及高圳靶区金矿中,这项技术应用良好,在遥感图像上,受毒害植被呈现金黄色,背景区域呈现红色;河台金矿中,在遥感图像上,受毒害植被呈现金黄色,背景区域呈现黄红色。
3结语
综上所述,本文针对遥感探测技术的一般概念、应用情况以及应用重要性开始入手分析,从两个方面:岩矿遥感技术,生物化学遥感技术详细论述了金矿勘测中如何应用遥感技术。这项技术在我国的利用程度还比较低,需要进一步研究、探讨、论证。
参考文献
[1]汪红强,杨柏林.遥感技术寻找内生金矿床的机理及方法探讨[J].地质地球化学,2010(11).
[2]胡西顺,刘金成,汪振洋,王波.植物地球化学测量及其在金洞子金矿区的应用效果[J].地质与勘探,2012(03).
关键词:水文水资源;遥感技术
正文:
1遥感技术的概述
遥感技术是一种先进的探测技术,它将物理、信息技术、化学等集于一身,利用物体的反射或辐射磁波的特性,在仪器不接触物体的条件下,用传感仪器对远距离目标进行辐射或反射,收集电磁波,并对收集到的信息进行识别和测量,并最终获得成像。遥感系统创建于遥感系统之上,能有效获取信息,实时存储,用于传输并加以处理。它利用物体的光谱性能,根据实际情况,对物体作出正确判断,提升勘测的质量。根据遥感技术所利用的波段,可以将遥感技术分为光谱波段遥感技术、红光技术、绿光技术和红外光技术。光谱波段技术主要是用于监测气象和海底鱼群,红光技术主要是用于对植物生长和变化的监测,而红外光技术主要是来探测矿产和土地资源,绿光技术则是用于对地下水的探测。
2我国水文水资源技术发展趋势
从现阶段水文水资源工程实际研究可以看出,水文技术已经获得了很好的发展成就,在实际的研究和发展中不断加强对于新技术的应用,然而其在实际的社会环境中还有很多问题存在,例如,水文水资源监测技术很难有效的满足社会以及经济的发展需要,并且其在其他的行业当中研究基础也比较薄弱,缺少相应的信息共享等。在当前所存在的实际问题可以看出,对于水文水资源技术在未来的发展中就需要对当前所存在的问题进行处理,需要不断加强工程技术的创新,对和其他行业之间的交流合作关系进行有效结合,来实现跨学科的发展。
3遥感技术在水文水资源工作领域中的应用
3.1降水量监测
在降水量实际的监测中主要应用的就是雷达以及气象卫星和航空飞机等,采用相关的计算机技术对空间信号有效处理以及计算。地面降水量稀少时,可以采用雷达对于该地区的降雨量进行预测,在云层比较厚时通常可以应用气象卫星以及雷达进行结合起来实施阶段。气象卫星通常主要应用在一些较大的降水量预报当中,其主要应用综合方式以及微波辐射方式等。现阶段,较为常用的就是航空飞机深入到云层实施监测,并且对相关数据进行分析,并且采用计算机来对相关的云雨信息进行收集,来为水文部门在降水量监测中提供相应的依据。
3.2蒸发量监测
通常,对于蒸发量监测,通常主要应用卫星来实现对其监测,卫星监测主要采用的方式有统计经验法以及能量余项法等,另外对于一些比较复杂的监测,还可以应用遥感信息模型实施计算。采用该信息模型实施计算,并且结合实际的环境条件和模型不同特点,还可以对模型进行多层模型的分析。例如,一层模型主要对于地表当中的植被以及土壤进行应用,二层模型主要应用在地表植物或者地上以及地下土壤热量余热的应用,对于多层模型主要可以应用在一些多层土壤当中。现阶段,我国较为先进的蒸发量监测所采用的模型就是政务蒸腾计算机模型,能够有效实现非均匀地面条件的蒸散计算。
3.3径流量预测预报
通常,在实际的水文水资源工程当中,对于径流量的预报主要采用的就是卫星遥感技术对其有效处理,在对河川径流实际的估算当中,采用遥感技术很难有效实现。对于遥感技术的应用中其对于土壤、地貌和植被以及相应的水资源,通常对蒸发量、降水量与土壤含水量等进行思考,并且在此基础上展开进行估算。对于遥感技术所收集的信息主要就是采用相关的计算机水文模型对其有效处理和分析,以此来获得径流量的预测结果。
3.4地下水遥感
在水文水资源预测当中,水下水位勘测非常复杂,其往往会受到地质环境的影响,在勘测当中人工勘测数据往往不相符,因此就需要采用科学合理的技术来实现勘测辅助的作用。在当前遥感技术大量重视的基础上,地下水位勘测也获得了很好的发展。地下水遥感技术能够采用对地表的植被以及地貌形状等数据有效模型处理以及计算,从而在对地下水勘测当中对相关的数据间接获得,对于地下水信息的获取主要可以采用地表植被信息来有效表现,地表植被所表现出来的信息能够采用遥感技术来获得,并且在此基础上对其有效处理之后对地下水文信息进行获取。
3.5灾害预防
遥感技术还可被应用到洪水、旱情等的监测中。如将其应用到水土流失情况的监测中,即能做到提前预防,在水土流失处栽种上不同种类的植被,即能减轻水土流失程度。当前的土壤侵蚀监控里,大多都是通过逐像元比较与分类比较的模式来实施监控的,而水土流失主要是依照水土流失定量计算模型展开分析的。在数据计算下获得监控区域土壤信息,实现自然灾害的提前预防。
3.6水污染监测
一般而言,在水土受污染后,自身透明度、颜色、密度与温度等指标均可能会出现不同情况的改变,并引发水体反射率改变,此种改变在遥感图像上会展现出色调、形态、纹理等特征的差异。
所以,通过遥感图像能完成水土污染源、面积、范围与浓度的识别。此外,通过遥感数据还可随时跟踪监督水体污染变化情况;其次,突然性水污染监测。现有的流域中绝大多数流域水资源均存在着不同程度的水污染问题,若要保证群众饮水安全,产生突发性水污染后,通过小型飞机或卫星等遥感影像数据,进一步追踪污染状态,对污染物拦截排放方案的制定更有利。
结语:
随着我国科技发展水平的不断提高,遥感技术在水文水资源中的应用也变得越来越成熟,在水文水资源当中对于遥感技术的应用能够使得其方法有效扩展,这样就将研究过程中的人力以及物力和时间等因素节约,从而为水文工作的开展奠定良好的基础。
参考文献
[1]杨静.水文水资源勘测中遥感技术的应用[J].科技创新与应用,2016,(22):227.
[2]孙凯.水文水资源工作中遥感技术的应用分析[J].科技创新导报,2015,(32):150+152.
关键词:环境;污染;遥感技术
引言
随着我国经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一,正发挥着不可替代的作用。遥感技术是获取环境信息的有力手段,是实现这一目的的极有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况,正确评价环境质量,寻求改善生态环境的途径和措施,具有重要的意义。
1遥感技术概述
1.1基本概念
遥感技术是从卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征,并将特征记录下来,供识别和判断。
1.2特点
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低、质量高,便于进行长期动态监测等优势,还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态,因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等方面.其最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量,快速进行污染源的定点定位、污染范围的核定、大气生态效应、污染物在水体、大气中的分布、扩散等变化,从而获得全面的综合信息。
2环境污染遥感监测技术
遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性,远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术,根据所利用的波段,遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术、微波遥感技术三种类型.当前,遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理和军事侦察等诸多领域。
3环境污染遥感监测技术的应用
3.1水环境污染遥感监测
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的,可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。遥感监测视野开阔,对大范围内发生的水体扩散过程容易通览全貌观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点.从而查明污染物的来龙去脉。
3.1.1泥沙污染及水体浑浊度分析
水体中泥沙含量增加使水反射率提高.随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬粒径增加,水体反射量逐渐增加,反射峰亦随之向长波方向移动,即红移.又由于水体在0.93~1.13μm附近对红外线吸收多,不适宜作悬浮泥沙浓度的判定波段.定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段应在0.65~0.85μm之间。
3.1.2城市污水监测
城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物,它们分解时耗去大量氧气,使污水发黑发臭,当有机物严重污染时呈漆黑色,使水体的反射率显著降低,在黑白像片上呈灰黑或黑调的条带.使用红外传感器,能根据水中含有的染料、氢氧化合物、酸类等物质的红外辐射光谱弄清楚水污染的状况.水体污染状况在彩红外像片上有很好的显示,不仅可以直接观察到污染物运移的情况,而且凭借水中泥沙悬浮物和浮游植物作为判读指示物,可追踪出污染源。
3.1.3废水污染和水体热污染调查
废水由于水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。废水污染一般用多光谱合成图像进行监测,有的根据温度的差异也可用热红外方法测定.热污染使用红外传感器,能根据热效应的差异有效地探测出热污染排放源,热红外扫描图像主要反映目标的信息,无论白天、黑夜,在热红外像片上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明显,水温的差异在像片上也能识别出来.利用光学技术或计算机对热图像作密度分割,根据少量同步实测水温,可正确地绘出水体的等温线.因此热红外图像能基本上反映热污染区温度的特征,达到定量解译的目的。
3.2大气污染遥感监测
大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。对于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱,可以通过测量大气的吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来。
3.2.1有害气体的监测
人为或自然条件下产生的SO2、氟化物等对生物肌体有毒害的气体,通常采用间接解译标志进行.植被受污染后对红外线的反射能力下降,其颜色、纹理及动态标志都不同于正常的植被,如在彩红外图象上颜色发暗、树木郁闭度下降、植被个体物候异常等,利用这些特点就可以间接分析污染情况.对于地面污染,例如农田遭受污染之后,作物的生长将起特殊变化,地下水的污染也会引起地面植被的变化,与正常生长区的作物有不同的光谱表现.多光谱成像仪能监测这些变化,从而圈定地面污染分布范围,进一步对地面污染预防规划。
3.2.2臭氧层监测由于臭氧对0.3μm以下紫外区的电磁波吸收严重,因此可以用紫外波段来测定臭氧层臭氧含量的变化.在2.74μm处有个吸收带,可以用频率为11083MHz的地面微波或用望远镜来测定臭氧在大气中的垂直分布.又由于大气中臭氧含量高则温度高,又可以用红外波段来探测。
4发展趋势
遥感影像获取技术方面,随着高性能新型传感器的研制开发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高,高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。雷达遥感技术具有全天候全天时影像的获取能力以及对一些地物的穿透能力,将得到更广泛的应用。以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统必将是当前及今后遥感技术发展的重要方向之一。
遥感信息模型的发展方面,遥感信息机理模型的发展和拓宽,特别是不确定性遥感信息模型与人工智能决策支持系统的开发与综合应用也将是一个重要研究和应用方向。将环境污染遥感监测技术(RS)与地理信息系统(GIS)、全球定位系统(Geographic Information System,GPS)、专家系统(Expert System,ES)技术集成,利用环境污染遥感监测集成系统,可以大大提高环境监测的科学性,合理性及智能化程度,从而大扩展环境监测的应用范围,开发集GPS、RS、GIS、ES于一体、适合环境保护领域应用的综合多功能型的遥感信息技术,也将是今后环境遥感技术的发展趋势。
5结束语
当前,我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划,同时充分利用国际上资源环境卫星系统,开展广泛的国际合作和交流,大力发展我国的环境污染遥感监测技术,并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法,采用遥感技术与地面监测相结合的方法,建立我国的环境污染遥感监测系统。
参考文献
[1]李晓雪.基于遥感技术的环境监测应用分析[J].自动化与仪器仪表,2015(04)
关键词:遥感地址勘查技术;具体应用;研究
0前言
随着信息时代的到来,地质勘查与地质研究技术不断革新,如何利用遥感技术进行地质勘查,受到了越来越多学者的关注。较之其他范畴的地质勘查技术,遥感地质勘查技术具有其独特性,它利用影像直观地分析某区域的地质特性,搜集多元化的地质数据;然而遥感地质勘查技术也具有着一定的局限性,其地质状况分析过程必须经过实验室化验,获取手段较为复杂。因此,对遥感地质勘查技术的研究具有一定的现实意义,在应用过程中应注意扬长避短,发挥其最大效益。
1遥感地质勘查技术概述
1.1遥感地质勘查技术的概念
所谓遥感地质勘查技术,主要是利用飞机与卫星等遥感器等对检测地标的地质数据进行电磁、光谱的扫描与识别,从而深入地分析检测地标的地质特性,从而摸清地质信息与地质特征,为地质勘探工作提供更好的理论与数据依据,以便地质勘探与研究的顺利进行。较之传统的地质勘查技术相比,遥感地质勘查技术凭借其多层次、综合性及宏观性的特点,大大提升了地质勘查检测结果的精准性,具有技术先进、检测结果准确等优势,在现代地质勘查工作中占据着越来越重要的地位[1]。
1.2遥感地质勘查技术的特点
第一,遥感地质勘查技术具有一定的科学性。遥感技术的利用,为地质勘查工作数据采集提供了科学的理论依据。我国的遥感地质勘查技术应用例如卫星、飞机等高端遥感器对检测地标的具体地质状况进行科学的计算与检测,电磁技术、光谱技术同现代化计算机技术与现代化航拍器械的结合,使地质扫描工作更具科学性,为地质勘查与地质研究工作提供了科学的勘查数据与地质资料。第二,遥感地质勘查技术具有较强的精确性。随着矿产需求量不断增大,我国地质勘查工作不断细化,对地质勘查技术的精细化要求也越来越高。遥感地质勘查技术利用电磁技术与光谱技术对地质状况进行扫描与分析,满足了地质勘查工作的精细化需求。
2遥感地质勘查技术的具体应用
2.1对于地质构造信息的获取
在一般情况下,内生矿通常处于地质构造的异常部位与边缘部位,矿产资源主要分布在板块构造不同体的结合部位,这些地质信息都可以利用遥感地质勘查技术进行检测,在遥感器航拍的空间信息可以清楚地检测到板块构造边界地带的矿床。在利用遥感技术提取地质标志信息时,一般选择与检测区域具有成矿几率的线状、带状影像,同时在获取地质构造信息的过程中,对断裂与推覆体这一主要控矿构造模块的信息进行集中处理。在利用电磁与光谱技术扫描地质信息的过程中,由于外部因素与内部因素多方面的影响,图像成像的部分地质纹理信息与地质线性形迹难以清晰显示[2]。对地质构造信息的“模糊作用”可以合理利用专家目视解译或人机交互等科学方法对图像进行处理,利用科学的计算机图像恢复技术或目视比值分析等有效措施,突出重点地质构造信息。在地质构造信息提取的过程中,遥感地质勘查技术可以利用地表岩性特征、地质地貌特征等数据对地质构造隐性信息加以提取。
2.2利用岩矿光谱技术进行识别
岩矿光谱技术是遥感地质勘查技术的理论基础,适用于多光谱技术与高光谱技术,通过对多光谱蚀变信息的提取,对地质进行岩性识别与高光谱矿物识别。由于多光谱技术的光谱分辨率较低,导致岩矿的光谱特征表现力较弱,因此岩矿光谱技术主要基于图像线性信息与图像灰度特征,对岩矿的反射率差异进行分析。高光谱技术可以获取连续光谱信息,直观地识别地质类型,这是区别于多光谱技术的主要特征。岩矿光谱技术可以利用多光谱技术与高光谱技术有效地识别岩矿类型,识别与成矿作用有直接关系的矿物蚀变信息,对蚀变强度进行定量,为地质勘探工作提供技术支持。
2.3利用植被波谱特征进行找矿
矿产资源受到地下水微生物等外部因素的影响,可能使蕴藏的金属资源或矿产资源产生化学反应,使地表层产生一定程度上的结构变化,影响土壤层的成分组成[3]。地表植物对矿产资源存在着不同程度的聚集度与吸收度,使得地表植被的繁盛光谱特征产生不同的差异。基于这一特征,遥感地质勘查技术可以根据提取到的植被光谱异常信息进行分析,将植被光谱的异常色调进行有效的分离与提取,根据异常植被光谱对该地区是否存在矿产进行合理判定,提高矿靶区勘查工作的准确性,指导相关地质勘查工作的开展。针对植被对金属含量呈现的差异性,相关部门可以在既定矿区详细地收集植被样品的光谱特征,通过图像处理技术重点分析较为特殊的植被光谱,在光谱分析过程中,明确波谱测试技术灵敏度的有限性,对植被微弱的金属含量信息进行深入的分析,结合当地地质地貌实际情况科学地判定当时是否存在矿产资源。
3结论
随着我国国民经济的快速发展,国家对于矿产资源的需求量就越来越大,利用有效的矿产勘查技术显得尤为重要。遥感地质勘查技术一方面较之传统的勘查技术确实更具效率与精确性,可以根据实际地质情况进行有效的监测与评价,具有一定的先进性;另一方面随着矿产资源需求量的增大,遥感技术的发展面临着更为严峻的挑战。因此在应用遥感地质勘查技术的过程中,应不断对遥感技术进行完善与创新,实现对矿产资源的有效监控。
作者:缪杰 李凤 马娟 张辉 单位:1. 莒县陵阳地震台 2. 河北省地震局石家庄中心台 3. 昌邑地震台
参考文献:
关键词:遥感技术数字城市信息化测绘应用
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
21世纪是一个数字化时代,城市信息化水平已经成为衡量一个城市现代化程度的重要指标。数字城市是城市信息化从分散到整合、从局部到整体、从独立到集成的历史必然和发展的高级阶段。数字城市的发展对一个城市的经济发展水平、城市规划、城市建设、城市管理等有着积极的影响。
数字城市的建设和运行需要空间信息技术基础支撑。空间数据是一类最基础最重要的信息资源。城市测绘做为空间数据生产和加工的技术行业,在数字城市中仍将发挥重要的基础和支撑作用。
随着城市测绘行业逐步从传统的外业采集和制图转变成为信息服务业,用户对测绘信息的要求不断提高,信息化测绘的提出已成为必然。遥测遥感作为信息化测绘空间信息获取的一种重要手段,为数字城市信息化测绘提供技术体系的支撑,确保其实现提供自动化、智能化和实时化地回答何时何地、何目标发生了何种变化的4A服务的目标。
二、相关概念
2.1信息化测绘
面向城市规划的信息测绘体系是指以CAD和GIS软件为平台,以基础地理空间数据管理为核心,采用空间数据库技术、网络技术、多媒体技术、数据挖掘和知识发现等技术,优化空间数据的采集、生产、处理流程,建立更新、共享、分发、安全的机制和标准化体系,提高产品的精度和信息化的程度,以既服务于城市规划编制又服务于城市规划管理为最终目标的数据库。信息化测绘体系建设是当前测绘事业发展和地理信息资源共享的热点问题,和空间数据基础设施建设相一致,信息化测绘主要是体现在技术、装备和服务上。其中:技术体系是测绘信息化发展中技术形态变革的体现,主要包括空间对地观测技术和地理信息处理、管理、显示、服务、应用等技术,核心是快速卫星导航定位技术、精确与定量遥感技术、网络地理信息系统技术、虚拟现实技术、空间信息网格技术等;装备体系是测绘信息化发展中基础设施和装备条件变革的体现,主要包括卫星导航定位系统平台、现代测绘基准体系基础设施、航空航天遥感影像快速获取平台、先进野外测绘技术装备、地理信息数据处理技术装备以及地理信息数据交换传输服务网络等。在服务方面随着计算机技术、通信技术、航天遥感、卫星导航定位等科学技术的发展,信息化测绘体系能够实现自动化、智能化和实时地回答何时(when)、何地(where)、何目标(what object)、发生了何种变化(what change),并且把这些时空信息(即4w)随时随地提供给每一个人,服务于每一件事,传达到每一个需求的地方(4A服务—Anyone、Anything、Anytime and Anywhere)。信息化测绘体系的特征为测绘生产自动化、测绘成果多样化、测绘服务网络化、测绘产品社会化,从而推动传统测绘产业改适升级、加快信息化测绘从基础设施建设、开发利用地理信息快速获取技术、建设地理信息网络化服务体系是信息化测绘体系建设的主要任务。信息化测绘的本质仍然是一种数字化体系,数字化是信息化测绘的基础。
2.2遥感技术
遥感,顾名思义,就是从遥远处感知,在不与研究对象直接接触的情况下,获得其特征信息、并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。
遥感技术的基础是通过观测电磁波,从而判读和分析地表的目标以及现象,其中利用了地物的电磁波特性,即“一切物体,由于其种类及环境条件不同,因而具有反射或辐射不同波长电磁波的特性”,所以遥感也可以说是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性,通过观测电磁波,识别物体以及物体存在环境条件的技术。利用遥感技术,可以对土地利用现状进行大范围的核查和更新,能够及时了解土地利用状况变化等信息;能够对年度土地利用变更调查数据进行更新、管理和分析。
在遥感技术中,接收从目标反射或辐射电磁波的装置叫做遥感器(Remote Sensor),而搭载这些遥感器的移动体叫做遥感平台(Platform),包括飞机、人造卫星等,甚至地面观测车也属于遥感平台。通常称用机载平台的为航空遥感(Aerial Remote Sensing),而用星载平台的称为航天遥感。
三、遥感技术在信息化测绘中的基本流程
本节主要针对机载平台的航空遥感进行测绘基本流程的研究。
3.1航空摄影 航空摄影就是将航摄仪安装在飞机上,按照一定的技术要求对地面进行摄影的过程。测绘航空摄影是指获取指定地区的航摄资料,用以测绘一定比例尺的地形图、平面图或正摄影图像;识别地面目标和设施,进行资源调查等。航空摄影测量经历了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量几个阶段。
3.2 立体测图 以前航空摄影测量立体内业测图常用的是双像解析摄影测量。目前,随着科技的发展,全数字摄影测量已广泛应用于航空摄影测量立体内业测图。数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理,应用计算机技术,从影像(数字影像或数字化影像)以数字方式提取所摄对像的几何与物理信息的摄影测量分支学科。包括计算机辅助测图(常称为数字测图)与影像数字化图。
立体测图的基本流程:
3.2.1数据准备 数据准备主要包括航空摄影测量成果和区域网外业像片控制点测量成果。
3.2.2解析空中三角测量进行加密、创建立体模型 解析空中三角测量就是用计算的方法,根据航摄像片上量测的像点坐标和少量地而控制点坐标,采用较严密的数学公式,根据最小二乘法原理用计算机解算待定点的平面坐标和高程。方法有航带法、独立模型法、光束法。目的是为影像纠正、数字高程采集和航摄立体测图提供定向成果。主要成果是像片定向点大地坐标和像片的外方位元素。涉及资料准备、内业加密点的选点观测、相对定向、解析空中三角测量平差计算、区域网接边、质量检查和成果整理与提交等环节。
3.2.3设置测区模型参数 测区参数包括测区目录和文件以及一些基本参数。
3.2.4 立体相对的定向 立体相对的定向包括内定向、相对定向和绝对定向。
内定向:系统自动对左、右影像进行内定向。目的是建立数字影像与所摄物体表面相应的点之问的数学关系,从而提取数字影像中的信息。
相对定向:定向过程中不考虑相片的绝对坐标及姿态,仅恢复摄影时两张相片的相对位置和姿态,这样建立的模型称为相对定向模型。
绝对定向:在相对定向基础上,再对相对定向模型进行整体的平移、缩放、旋转,达到绝对位置。
引入外方位元素进行模型定向(用解析的方法处理立体相对),恢复地面目标的空间坐标。目前常用的是用光束法双像解析摄影测量来解求地面目标的空间坐标,此方法将待求点与已知外业控制点同时列出误差方程式,统一进行平差解析。
3.3数字化编辑 ①对数字化测图产品进行外业核实工作、对新增地物进行补测。航片是特定时期的航摄影像,不能体现近期变化的地理要素,这就需要人工进行传统的野外测量,并把野外测量结果添加到已完成的测图成果。②根据不同要求运用相应软件进行数字化编辑成图。立体采集的只是各种地理要素的线化图,采集完成后需根据不同要求进行地理要素的整理、归类、符号化等工作。③检查验收 数字化编辑的成果需进行严格的检查,包括数据精确度及完整性等检查。生产单位检查验收后的成果需专门的质检机构进行详查或抽查才能获得最终的测量成果。
3.4数据整理、入库
四、结束语
信息化测绘是我国测绘实现由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后进入的又一个新的发展阶段,它代表着我国测绘在进入新世纪后现代化建设总的战略方向,走信息化测绘的道路,也是测绘行业由生产走向服务的必由之路。遥感技术应用于城市测绘体现出了快速、准确、省时、省力的特点,顺应了社会发展的潮流。随着科技的不断发展、进步,遥感技术在测绘中的作用将会越来越大。
参考文献:
[1]刘学民,等.遥感技术在测绘科学中的应用[J].科技创新导报,2010.
[2]石伟朋.遥感技术在地籍测绘方面的应用[J].信息技术,2009.
[3]张永民.遥感技术在数字城市建设中的应用[J].中国信息界,2010(4).
一、学前准备
1.教学分析
教材分析:中图版地理必修3教材第三章共有四部分内容,总体顺序是:全球定位系统的应用遥感技术地理信息系统数字地球。本节内容是前面内容的延续,又为下一节内容做好铺垫,起着承前启后的作用。遥感技术属于地理信息技术中的重要技术,也是现代高科技信息化的产物,其运作原理涉及多个学科知识,要能理解卫星工作的模式,除了要有足够的知识储备之外,还要有足够的空间想象力。因此,对于高中阶段的学生来说理解和学习遥感技术有一定困难,是本节学习的最大难点。
教学对象:本节课的教学对象是高中二年级学生,有较好的理解能力和一定的知识储备。因此,对本节课学习内容有很好的准备。
教学目标:①知识与技能:了解RS的概念和类型。结合实例了解遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用。②过程与方法:能够运用遥感影像中的直接和间接解译标志对遥感影像进行简单解译。③情感、态度与价值观:关注现代化科学技术在地理科学中的应用,思考和理解地理信息技术的应用对协调人地关系的重要影响,培养学生热爱地理的兴趣。
教学重难点:通过对实例进行分析,了解遥感特点、分类、判读以及应用。
教学方法:学生通过课前观看教师录制好的教学视频,学习本节课的教学内容,做好课前预习工作;课堂上,学生组成小组,共同讨论,协作完成教学任务,小组合作不能解决的问题也可以向教师请教;最后由小组代表与班级同学将自己小组成果与大家共同分享。
2.制作课件
在对教学内容分析的基础上,备课组教师协商讨论,搜集相关资料,将授课内容制作成ppt课件,制作课件时尽量考虑色彩和内容,力求图文并茂、生动形象,能吸引学生的注意力。同时,针对本节课的教学内容,搜集一些相关的拓展性资源,可在百度视频里搜索遥感技术的相关视频,如新科技三分钟“科学千里眼――遥感”。同时,编写相关的练习题,供学生在课前预习后自我检测。
3.视频录制
视频的制作方式很多,可通过电脑或手写板将课件内容录制,生成视频课件。视频内容可以是教师对ppt课件内容进行讲解、展示或注释;还可以由主讲教师像平常上课一样直接讲课,由技术人员用摄像机进行录制生成视频;或者教师在学习网站上搜集查找本节课的教学视频。视频的时长一般保持在15分钟左右,过长会导致学生没有足够时间观看,过短又不能将教学内容全部呈现。最后由教师将准备好的学习资源上传到学习资源库中,供学生下载观看。
4.观看视频
学生下载学习资源库中的视频资源进行观看,可控制视频的播放进度,对于简单部分可以快进或跳过,对于较难部分可以重复观看,还可以暂停来记录笔记。在视频观看结束后,学生可登录作业平台做相关习题,检测预习效果,还可在网络平台上与同伴进行简单交流。
二、课中实施
1.针对问题,合作探究
课堂上首先对各个小组自主学习及习题检测中存在的问题进行汇总交流,让大家共同讨论、合作探究。
学生观看视频后做习题,各小组存在的问题主要集中在:遥感的原理理解不透彻;遥感影像中的像元、分辨率与图像内容清晰度之间的关系理解不到位;遥感影像的判断把握不到位;遥感技术的应用和其它技术容易混淆等。针对以上学生存在的问题,可通过创设情境,激发兴趣,让学生合作探究解决问题。如突破遥感原理的难点时,可给学生创设问题情境:遥感可以打假!曾经有报道,北京中关村某高科技厂家在建设厂房时要求用一种高科技合成材料(具有质轻、防晒等功能)作为房顶,但施工方在施工过程中为获取更多利润,有些房顶只使用一般材料,由于从外观看不出差异,厂家被蒙在鼓里。一年后北京某遥感专业实习学生在判读中关村多种波段的遥感图像时,发现这家工厂的厂房屋顶材质不同,于是向厂方了解,厂方否认用了不同质材,经实习学生的进一步解释,厂方终于明白施工方用了劣质材料,因此,施工方不得不承认这一事实,并加以赔偿。为什么肉眼难以分辨,遥感却具有“火眼金睛”。通过此情境的创设,学生学习遥感原理的兴趣油然而生。
2.总结提炼,概括升华
创设情境、合作探究后,学生构建了自己的知识网络,教师在此基础上,再总结提升、概括升华,达到有效掌握知识、形成能力之目的。如总结遥感原理如下:不同地物在同一波段其反射率不同;同一地物在不同波段其反射率不同;同一地物在不同状态反射波普特征也不同。
除了把学生学习中的问题解决之外,针对文科生的学习,还可把该内容上升到高考的高度。3S图像资料在高考命题中出现的频率较高,几乎每年都有涉及,主要考查遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)的原理及应用,其中遥感影像图片资料由于在考查其它地理知识时也常用到,故出现频率最高,进而对遥感影像图片的判读方法概括总结。
3.真题训练,强化能力
概括升华后,可选取这部分近三年有代表性的高考真题,让学生感受命题思路和考点,加深对这部分内容的掌握,形成思维,提升能力。
三、深化反思
翻转课堂是在宽松环境下进行的学习,同时有实验视频和情境素材的融入,使学生的预习内容由单调、呆板的文字变成有声有色的视频,更能激发学生学习的欲望和兴趣。
由于学习节奏和时间由学生自己安排,可以反复观看视频或跳过已经听懂的部分,避免学习的时间和节奏被教师主宰的现象,真正实现“我选择、我做主、我学习”,有利于培养学生自主学习的能力,是一种真正意义上的分层次学习。
翻转课堂的教学方式可丰富教学内容,扩大教学信息量,学有余力的学生可通过平台获取大量课外延伸学习资源,对拓展学生视野、培养学生综合素质起到显著作用。
相对纸质资源而言,网络和多媒体资源可供学生随时查阅、复习,有利于学生保存和利用学习资源。实验视频可以反复再现,避免教师演示完毕、学生看完热闹却什么也不知或遗忘的现象,更好促进学生掌握知识,也对学生掌握现代地理信息技术有重要帮助。
翻转课堂是建立在师生与课程内容之间的开放有序、互利共生、可持续发展的教学模式,有利于提高教师的教学水平和运用现代教育技术的能力。
关键词:高中地理 地理信息技术 教学目标
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1674-2117(2014)16-0-01
地理信息技术也就是我们平时所说的3S技术,其包括地理信息系统、全球定位系统以及遥感技术,在社会上各个领域中的应用越来越广泛。在地理信息技术与我们的生活联系越来越密切的新形势下,将地理信息技术引入到高中地理课堂中去,将会使学生对地理信息技术的理解进一步加深,同时,能够应用地理信息技术来解决一些实际生活中的问题,对于提升学生的综合素质和实践能力具有重要的作用。当前在高中地理教学过程中,地理信息技术的教学目标可以大致分为三类,即基本目标、实践目标和发展目标。下面将就每一个培养目标进行详尽的阐述。
1 基本目标――理论知识的学习
在进行高中地理信息技术的教学时,首要的培养目标就是加深学生对于地理信息技术的基本认识。基本的教学目标就是让学生对于地理信息技术的概念以及相关的核心技术、遥感技术的概念以及实际应用;地理信息系统的构成以及应用领域;全球定位系统的构成及其应用、电子地图的概念及生活中的运用;基于地理信息技术的数字地球的概念等一些基本的有关地理信息技术概念的学习和掌握。在教学的过程中,教师要抓住教学的重点,帮助学生进一步理解有关地理信息技术相关概念的含义,对于一些超出当前学生认知水平的难点只需进行简单的介绍,让学生适当的了解即可。
2 实践目标――运用能力的培养
地理信息技术教学过程离不开教学实践,因此教学实践环节的培养目标,就是培养学生应用地理信息技术来解决实际问题的能力,主要有以下几个方面:
2.1 初步掌握遥感图像的读图技巧
遥感技术是地理信息技术中的一个重要的组成部分,因此学习遥感图像的判读是地理信息技术教学中的一个重要内容。读图的基础就是对于一些地物的形状、颜色等遥感图像的特征要十分熟悉。例如,遥感图像上人工建筑物的颜色往往会呈现浅蓝色或者是灰白色;天然湖泊的边界往往比较圆滑。同时,还要学会借助已知的地物来推断未知地物。例如,与村庄或者城市相连的线状地物往往是小路,而与湖泊相连的往往是河流等。在教学过程中,教师要注意为学生展示相关的遥感图像,培养学生的读图能力。
2.2 GPS手持机定位导航的实践
当前GPS在生活中的应用越来越多,其强大的导航功能更是受到了越来越多的青睐。目前,GPS手持机的人机界面更加人性化,操作也更加简单方便,使得GPS实际运用的教学难度也进一步降低。在地理信息技术教学的过程中,教师要安排相关的实践活动来让学生掌握GPS手持机的操作和使用。例如,教师可以开展野外拉练等活动,让学生利用GPS手持机的导航功能来指导学生向着目标地前进,在实际应用的过程中让学生掌握GPS的导航定位功能的应用。
2.3 掌握一些简单的GIS软件的操作运用
目前有很多GIS软件,其功能也是多种多样。常用的GIS软件有SuperMap、MapGIS等。在地理信息技术教学过程中,要使学生对至少一种相关的GIS软件的操作能够基本的掌握,同时能利用相关的软件来实现一些数据的处理和加工。在GIS软件学习的过程中主要培养以下能力:数据表的建立、简单的数据查询和数据分析方法的掌握、GIS窗口一些主要的快捷键的使用、通过网络GIS地图查询相关的地理信息、利用GIS软件制作一些专题地图等,进一步提高学生对GIS软件的实际应用能力。
3 发展目标――思想认识的加深
3.1 认识到地理信息技术的重要性
地理信息技术强大的数据获取以及分析和处理能力在社会上的各个领域有着广泛的应用。在实际的教学过程中,教师要让学生对于地理信息技术在中国国民经济发展过程中发挥的作用有更加深刻的认识,让其感受到地理信息技术在国家进行建设决策过程中起到的支持作用。同时,它在生活中实际应用也进一步拓展了人们的生活空间,使人们的生活更加便利舒适,进而让学生在对于地理信息技术的重要性有着充分认识的基础上加强学生对于地理信息技术应用的意识。
3.2 注重地理信息安全的保护
在地理信息技术教学的过程中,还要注重学生的地理信息安全意识的培养。目前信息安全是网络安全中一个极为重要的组成部分,一些不合法的地理信息的应用可能会给他人带来重大的损失甚至有可能触及法律。在地理信息获取和使用的过程中,要提高学生的地理信息安全保护意识,不将一些重要的地理信息外泄,不一些虚假的地理信息,不因个人利益而随意篡改地理信息,不窃取个人使用权限之外的地理信息等,加强学生对于地理信息安全的保护意识,进一步规范地理信息技术的使用。
4 结语
地理信息技术最近几年得到了快速的发展,在社会各个领域有着广泛的应用。在高中地理信息技术教学的过程中,要进一步明确教学目标,加强学生对于地理信息技术的概念理解,提高地理信息技术的实践运用能力,从而进一步提高高中地理信息技术的教学质量。
(吉林省公主岭市范家屯镇第一中学,吉林 公主岭 136105)
参考文献:
[1]潘立新,黄成林.地理信息技术与中学地理教育探讨[J].中国电化教育,2008(2):90-93.
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[4]林培英.中学地理信息技术教学[J].课程・教材・教法,2004(7):58-62.
[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。