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Abstract: in this paper, the "3 S" technology (GPS, RS, GIS) also expounded, the 3 S integration technology and its prospects are introduced, and with 3 S technique to rely on, expounds the "3 S" technology in the land survey of application.
前 言:随着GPS(球定位系统)技术、RS(遥感)技术和GIS (地理信息系统)技术的不断发展和应用,GPS、RS和GIS紧密结合的“3s”一体化技术已成为土地调查的一个崭新的方向已经在国家土地调查及全国土地利用遥感监测中得到很好的应用。
关键词:GPS、RS、GIS、3S集成技术、土地调查
Keywords: GPS, RS, GIS, 3 S integration technology, the land survey
中图分类号:P228.4文献标识码:A 文章编号:
1 “3S”技术
“3S”是全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)的简称。
1.1全球定位系统(GPS)
卫星导航系统(Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System),简称全球定位系统(GPS)。GPS能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位,米级至亚米级精度的动态定位,亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。GPS已广泛应用于各个行业领域中。
1.1.1 GPS的应用特点
用途广泛、自动化程度高、观测速度快、定位精度高。
1.1.2 GPS的应用局限性
GPS定位系统并不是可以用在任何环境中的,如树林、城市的遮挡将影响GPS信号的接收。GPS应用的局限性如下:信号遮挡、信号干扰、多路径效应。
1.2遥感技术(RS)
1.2.1基本概念
遥感技术(Remote Sensing,简称RS),是通过观测电磁波,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”。
通常把用不同高度的平台使用传感器收集地物的电磁波信息,并将这些信息传输到地面并加以处理,从而达到对地物的识别与监测的全过程,称为遥感技术。
1.2.2遥感的特性
(1)空间特性——视域范围大,具有宏观物性;
(2)光谱特性——探测波段从可见光向两侧延伸;
(3)时相特性——能够瞬间成像和周期成像,有利于动态监测和研究。
1.3地理信息系统(GIS)
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气在内)与空间和地理分布有关的数据的信息系统。该系统具有数据采集与输入功能;数据编辑与更新功能;数据存储与管理功能;空间查询与分析功能;数据显示与输出功能等。
2 “3S”集成技术
随着“3S”研究和应用的不断深入,单独地运用其中的一种技术已经不能满足工程的实际需求。国际上“3S”的研究和应用开始向集成化方向发展。在这种集成中:GPS主要被用于实时、快速地提供目标,包括各类传感器和运载平台的空间位置;RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息,发现地球表面上的各种变化,及时地对GIS进行数据更新;GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取,作为新的集成系统的基础平台,并为智能化数据采集提供地学知识。
3 “3S”技术在土地调查中的应用
随着“3S”技术的日益进步和广泛运用,基于“3S”技术的土地查应用已经进入了实用阶段。
3.1 RS在土地调查中的应用
随着遥感技术的进步和发展,遥感数据源已经向全天候、超光谱、高时空分辨率方向发展。RapidEye、SPOT5、IRS等中分辨率卫星数据的应用,以IKONOS、GeoEye-1、QuickBird 、WorldView-I和WorldView-II等为代表的高分辨率遥感数据的应用,为遥感监测提供了广泛的数据源。
国土资源管理部门利用卫星遥感影像进行年度土地利用变更调查工作。国家在利用遥感影像生产上制定了相应的技术规程,如国家测绘局制定的《1:10000数字正射影像(DOM)生产技术规定》、《1:5万数字高程模型生产技术规定》,国家测绘局、国土资源部地籍管理司和中国土地勘测规划院制定的《SPOT2.5米数字正射影像图制作技术规程》以及国务院第二次全国土调查调查领导小组办公室针对于“二调”制定的《第二次全国土地调查底图生产技术规定》等。
遥感信息具有探测范围大、资料实时新颖、信息丰富、影像处理高效等特点。但遥感技术在土地调查的应用上也存在不足,受影像价格和分辨率和采集能力的制约,县级1:5000或更小比例尺土地调查中多以中分辨率影像为主。
3.2 GPS在土地调查中的应用
GPS在土地调查中的主要应用有:
建立测量控制网,便于常规方法测量;
利用RTK技术测量权属界址点和变化图斑的界限;
基于PDA/GPS技术外业直接发现变化图斑并采集定位点坐标和属性数据。GPS测量控制网一般采用静态定位方式,其特点是观测基线组成一系列封闭图形,并通过平差,成果精度高。
3.3 GIS在土地调查中的应用
GIS 能够管理、分析和综合多源、多时态、多层次土地调查信息,它的核心是将空间信息和属性信息有机结合在一起,通过对空间数据的处理和分析,对土地利用现状进行有效地空间分析。地理信息系统有多种信息表达方式,通过图表、互联网、图件等可以清晰地了解和处理分析结果。因此成为土地调查的核心技术,在土地调查中得到了广泛的应用。
GIS 技术的进步及其相关软件的成熟为管理土地调查数据、建设数据库、开展决策分析提供了有力的工具,更为“3S”技术集成应用与土地调查工作提供了基础。在GIS 支持下进行分层分类提取。
我国应用较成功的GIS软件有ArcGIS、MapGIS、Maplnfo和SuperMap等。随着GIS向多功能、高精度、现势性强的时态地理信息系统方向发展,向与计算机空间信息可视化技术及虚拟现实技术相结合的方向发展,向基于网络的WebGIS方向发展,其在土地调查中的应用具有十分广阔的前景。
3.4“3S”技术集成应用
综合应用RS技术、GPS定位技术、GIS技术,作为一个有机的整体,以GIS为核心实现“3S”技术的集成,形成一个对土地利用数据进行采集、处理分析和输出的完整技术体系。
我国土地利用基础图件更新问题,提出了全数字化环境下“3S”技术与外业调查相结合的土地利用现状图快速更新技术流程和方法,并给出了不同比例尺图件更新数据源流程获取、变化信息快速提取、零星地类与遗漏图斑补测等关键技术的解决途径。其具体的技术路线是:
①外业调查在GPS技术引导和准确定位下,确认变化图斑的类型、面积、范围和权属,核实地物宽度和零星地物(包括遗漏的小图斑)的量测;
②以遥感技术和己有的土地利用现状数据库、土地利用现状图为基准,利用计算机自动化发现变化信息,或人机交互解译提取土地利用变化信息,进行土地利用现状图的更新;
③内业在地面调查的基础上,利用GIS技术在多源信息的支持下,实现对基础图件的数字化更新。
4结 论
“3S”技术的迅速发展,保障了土地调查工作的快速、精确和高效率进行,节省了大量的人力、物力、财力。卫星遥感影像是现阶段全国土地调查工作的重要数据源,随着技术的进步,在不久的站将来必将形成一套崭新的技术处理手段,更加快速、有效、准确地进行土地调查及土地动态监测等工作。
参考文献
[1]宁津生等,测绘学概论,武汉:武汉大学出版社,2004
关键词:地质矿产勘查;3S技术;应用研究
在当前我国经济和社会平稳可持续发展的背景下,地质矿产勘查工作成了非常重要的工作,它为国民经济发展提供了重要能源基础,能够有效保障各行各领域的能源需求。随着我国综合国力的不断增强,科学技术的不断进步,越来越多的先进技术开始在地质矿产勘查领域中应用,其中最为突出的就是3S技术,能够极大的提高勘察工作的效率。
1.3S技术分析
所谓3S技术,即全球定位技术(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)的统称,这三种技术在实践中能够形成同一互补且相互独立的有机整体。其中全球定位技术(GPS)所起到的作用是进行位置坐标标注、地理信息系统(GIS)对数据进行分析和比对并筛选出有效信息、遥感技术(RS)作用是获取样本数据,3S技术的集成应用如图1所示。
1.1全球定位系统技术
目前全球定位系统应用最广泛的是美国开发研制的GPS系统,该系统由24枚离地约20000km的卫星组成,围绕着6个轨道进行运转,使用者通过该系统能够获取到准确的位置,误差仅为1m左右。GPS不仅仅能够提供准确的位置,还能够提供运行轨迹分析。在实践中应用具有以下明显的优势:一是稳定性较好,不受外界天气因素的干扰、不受时间、空间的干扰,能够实时地提供准确的多维定点;二是能够较为快速地进行定时、定点,还能够对运行轨道进行预测和分析;三是应用范围广泛,不仅仅在目前的地质矿产勘查方面能够实现应用,同时在交通、水利等诸多领域也有着广泛的应用;四是服务的范围广泛,如上文所述,GPS系统只需要24颗卫星即可覆盖全球的定位;五是定位法则便捷,使用者不需要在特定位置进行定位,可以检测到运动的物体,随意移动都可以获取到准确的数据。
1.2地理信息系统技术
地理信息系统简而言之,属于一种处理数据的计算机软件系统,能够对地理信息数据进行管理。主要的作用在于能够对数据进行分析、修改、储存、分类、输出等一系列的处理。同时还能够通过数据加工以特定的形式进行转换,标注在地图上,进而实现信息的可视化。除此之外,地理信息系统还能够对数据进行处理和加工,进行动态显示,能够实现数据的实时监控。地理信息系统的数据处理是一个非常复杂的系统,所处理的数据能够为地质矿产提供有效准确的数据。
1.3遥感技术
遥感技术的原理是通过电磁波的发射、吸收这样反复循环的过程,对电磁波信息进行分析,形成数据图像,通过不直接接触物体的情况下,来辨识物体。遥感技术成像的方法有两种,即胶卷成像,利用相机胶卷来进行拍摄,发展至今,胶卷成像已成为过去式,目前普遍采用数字成像的方式,利用计算机来对电波信号进行处理,转换为规则图像。遥感技术能够节省人力物力,简单地获取到有效的信息,尤其是面对一些环境较为复杂的区域,遥感技术能够拍摄出不同角度的信息,通过三维成像的方式来还原物体图像。
2.地质矿产勘查工作中3S技术应用分析
2.1全球定位系统的应用分析
全球定位GPS系统自投入使用之日到如今,已运用了几十年的时间,全球定位GPS系统的应用能够为地质工作者提供地质矿产的时间、空间和地理数据信息,具有非常大的应用价值。全球定位GPS系统操作简单,卫星定位技术作为信息化的重要组成部分,在地质矿产工作的勘查领域已成为非常重要的部分。在矿产资源勘查的实践中,我们主要通过全球定位GPS系统和北斗卫星定位系统。全球定位GPS系统相对于传统的无线电定位系统而言,受天气的影响更小,准确度更高,通过对卫星定位系统的利用,能够有效监测地质情况,能够准确定位出矿产资源的具置,对矿产发展情况进行准确的定位,以便于地质工作者更加高效率的开展工作。全球定位GPS系统在地质矿产勘查领域中进行测量时,需要根据实际的地形进行测绘,主要的目的是为矿区提供不同比例的地形图,以满足实际勘查的需要,针对不同的项目,以往主要采取的是经纬仪和测距仪进行测图,实际运行过程中需要按照设定控制网点、控制次网点并结合加密控制点进行测量,随着科学技术的发展,上述测量的方式烦琐,全球定位GPS系统的应用能够满足实际项目所需要的精度、速度以及费用等方面的要求,操作相对简单,在地质测量中能够广泛使用。在发现矿产藏区后,首先应该建立GPS网,由于不属于不同的地质勘探工程,矿区可以通过地质技术来制作简易的全球定位GPS系统控制网,在此基础之上来实现测设基线的项目,以确保地质勘查项目的顺利运行。针对矿区GPS控制网构建而言,能够完成地质工程的测量工作,这样一来不仅仅能够节省工作时间,还能够极大提升经济效益。在完成基线点测量工作之后,开始沿着基线点布设主要的测量线,沿着基线点零的位置,顺时针将望远镜旋转90°,将勘探线方向作为主要的施测剖面。然后在勘探方向分别通过全球定位GPS系统对不同的地形点进行探勘,并利用全球定位GPS系统对地形点进行测定,并根据坐标数据来外出完成测量作用,对数据进行汇总分析后,可绘制出矿区的剖面图。
2.2地理信息技术的应用分析
地理信息技术是基于信息技术发展而来的地理信息管理系统,信息技术本身就具备了综合信息、动态预测、信息分析和处理的能力,因此地理信息技术优势十分明显。地理信息技术包含了数据的管理、传输、录入和分析等,最后经过处理得出最终的数据,能够直观地展现在地质工作者面前,在减灾防灾方面具有非常大的应用价值。我国各地区的自然资源局就通过地理信息技术,绘制了全国的地质信息图,这对于全国各地的矿产开发、勘查工作提供了良好的基础,同时也避免了数据重复产生的成本。利用地理信息技术还能够对区域的矿洞、山脉等地形图具体成数据信息,产生多维度的信息预报,为地质发展情况提供准确有效的信息数据,同时也为地质矿产勘查和开发提供信息平台,有效提高了工作效率。在开展地质矿产勘查的过程中,地理信息技术应用的地质图像能够发挥出重要的作用,因此在进行勘查的过程中,地质图像的准确性至关重要,是之后工作的重要基础,为确保地质图像的准确性,需要在测绘领域、采矿领域数据工作等方面加强质量控制,在实际勘查的工作中,工作人员可以应用专业的分析模型和地理信息系统,这对确保地质图像的准确性有很大的效果。地质矿产勘查的信息资料对地质矿产勘查有很大的影响,地质工作人员在工作中会引用到前人留下的信息资料,因此为提高地质矿产勘查工作的质量,必须要加强地质探勘的资料管理工作,应用地理信息技术能够实现地质勘探资料的电子化录入,这对于信息资料的安全性保障有了很大的提高,通过地理信息技术还能够实现图形与信息资料的建立,能够为用户提供可靠的依据,因此为确保地理信息系统的高效性,必须要加强矿产勘查资料的完整性和真实性。为进一步提高地质勘查工作的有效性和高效性,还需要加强地质定量分析工作,这是非常关键的内容。在实际工作过程中,地理信息系统能够实现对信息数据的充分利用,同时还可以构建数据模型,提高信息数据的处理效率,这对促进矿产勘查工作的顺利进行意义重大,目前这项信息数据处理技术发展并不全面,在外来需要不断地提高智能化的技术水平,才能够有效发挥出地理信息系统的应用效果。
2.3遥感技术的应用分析
随着科学技术的进步,遥感技术也在不断地改进和完善,在地质矿产勘查领域,遥感技术的应用已不再是纯粹的遥感技术应用,同时还集成了地球物理信息、图像处理技术、数据库技术、三维可视化及虚拟仿真等诸多先进技术,这样综合的技术应用,实现了虚拟矿产资源勘查区,以实现对矿产资源的虚拟勘查,如图2所示。遥感技术作为3S技术中的一种,能够对区域的地壳和地层结构进行综合分析,并具体绘制成像。同时还能够针对该地区的矿产资源,描绘出具体的分布图与分布规律信息。这对于传统采用人工的方式进行勘察,效率提升很大,同时对于环境恶劣、荒漠地区的勘查,遥感技术的应用能够替代人工的方式进行资料收集,为地质矿产勘查提供了极大的便利,提高了矿床的发现概率,为地质矿产的勘查、开发,提供了良好的数据基础。不同地区的地质构造运动,导致了地质矿产的地区分布差异,特定区域中地质矿产存在的条件一般为特定的岩石组合,因此岩石作用十分重要,岩石自身所具有的光谱特点为遥感技术的应用提供了极大的便利,分析遥感图像接触图像的各个参数进行差异化分析,以识别岩石的特性,而地质矿产的分部主要集中在地质结构中的边缘以及特殊变异部位。通过不同遥感技术进行找矿的关键在于从矿物质产生的时间上进行分析,以确定矿产分部的因素,是否展现出带状分部的特征,在特定矿产区域,借助影响提取主要的信息,同时能够对相应的地质影响进行分析,将有效的矿产资源位置信息提取出来,让地质工作者对整个区域的地质情况有一个综合的把握,进而确定找矿的理论依据。遥感技术的应用能够一定程度上解释地质信息,地质构造运动会导致地壳内部活动,同时矿作用、热事件、变质会同步进行,地质结构事件控制了地质内部矿产资源储量的变动,遥感技术的应用能够观察到遥感图像的变化情况,当遥感图像变动为线性时,图像上会显示呈持续形式或断续形式的线状、带状的分布影像,这个遥感影像说明地质结构中存在着断裂、节理等结构,控制了岩浆的具体活动,同时对矿液的移动、储存等都起到了十分重要的作用。当地质结构在遥感图像呈现出环状时,即呈现出圆形的结构环状,说明地质结构的活动主要发生在地壳中,这是一个非常鲜明的外在特征。总而言之,无论遥感图像表现出来的形状如何,是线性或者环形,通过遥感技术的应用,所形成的图像可对地质工作者进行深入直观的分析,这对于地质矿产勘查十分有帮助。
关键词:3S技术;城市规划;应用阶段;监测;控制测量
Abstract: in recent years, with the rapid development of science and technology, all kinds of high-tech development also change rapidly. Technology brings people convenience is gradually into people's daily life. Application of the present stage of geographic information technology, remote sensing technology and global positioning system of these three kinds of technology are also becoming more popular, this paper mainly discusses the application of the third science and technology in the increasing speed of the city of Beijing.
Keywords: 3S; city planning; application stage; monitoring; control measure
中图分类号:TU98 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
引言
3S 技术即地理信息技术、遥感技术以及全球定位系统的统称,3S 技术是目前为止城市规划过程中最为常见的应用技术。地理信息技术简称GIS,它具有标准化、多维化和数字化的特点,能够综合的处理与分析空间数据;遥感技术简称RS,它能够通过空间平台上的传感器获取信息,所得图像具有直观、真实和实时的特点;全球定位系统即GPS,也是最为常见的技术,它能够精确定位,且操作便捷,可以提供野外基础测绘的控制数据。这三种技术拥有各自的特点,在城市规划的过程中发挥着各自的优势,下面本文就重点的论述它们在城市规划中的具体应用。
一、地理信息技术(GIS)在城市规划中的应用
通过GIS 技术能够直观和理性的进行城市规划,由于其具有阶段性、广泛性以及局部性的特点,因此在动态城市规划以及城市规划管理方面起着关键的技术支撑作用,同时对于城市规划的决策也起到了决定作用。下面本文就从该技术在城市规划中应用的阶段以及应用的具体方面进行详细的论述。
(一)GIS 技术在城市规划中的应用阶段
GIS 技术在城市规划中的应用阶段主要分为三个,即信息统一管理阶段、规划分析决策阶段以及规划数字成果阶段,在每个阶段中该技术都发挥着重要的作用。首先在第一阶段,该技术能够建立起规划区范围内的数据基础信息库,获得充足且丰富的信息,为城市规划的前期做好准备和各种分析;第二个阶段,该技术能够利用各种数据基础的资料进行空间的查询与统计,得出分析结果,为城市规划的各个环节做好准备,编制详细的方案,并提供空间分析与支持;在最后的阶段,该技术能够提供城市规划的数字产品,方便城市规划的管理部门更好的利用这一
技术进行规划建设。
(二)GIS 技术在城市规划中的具体应用
GIS 技术在城市规划的过程中可以应用在多个方面。首先能够利用城市小比例尺的地形图建立起相应的城市整体或者是部分空间模型,再利用数据库资料对应相关的公路、建筑等设施进行查询,以为城市规划提供更为直观详细的规划资料;其次能够利用该技术实现城市规划土地的集成化管理,方便城市规划的相关部门更详细准确的了解土地的规划现状以及规划体的建设情况,为城市土地的综合利用提供了巨大的帮助;除此之外,利用该技术还能够实现规划审批的高效快捷,提高规划的效率;对于旧城的拆迁规划,也能够快速的建立起三维地理模型,对拆迁总量进行详细的调查。这些具体的应用技术对于城市规划的进程具有积极的作用。
二、遥感技术(RS)在城市规划中的应用
遥感技术在城市规划过程中也普遍应用,如遥感技术能够将遥感图像作为城市规划的基础图像,使得城市规划者在总体规划以及详细规划中都能够减少盲目性带来的偏差;同时该技术还能够制作出大型彩色图纸,能够为规划者提供直观的规划依据。遥感技术还能够实现专题规划,为城市规划系统建立起较为细致的规划数据源。
但是不能忽视的是,遥感技术在城市规划的应用过程中由于缺乏高分辨率的数据、城市规划者对于遥感技术的运用不熟练等因素的制约,遥感技术也存在一些不足之处,需要辅以其他技术的协调才能够更为合理的应用在城市规划过程中。下面本文就具体的论述遥感技术在城市规划中的具体应用。
(一)能够实现对土地资源利用率的实时监测
土地资源在城市规划的过程中具有重要的作用,是城市规划的最为关键的因素,在规划的过程中要实时的掌握其利用的动态,这样才能做到心中有数,实现合理规划。利用遥感技术,能够准确的检测土地利用率的动态信息,并提供详细的资料,为加强城市规划过程中土地管理提供了更为坚实的平台。除此之外,遥感技术还能够检测城市规划的发展变化,并结合城市的综合发展情况提供更为准确的规划信息。
(二)提供环境检测动态变化
温度和湿度等自然环境的变化对于城市规划也会产生一定的影响。而自然环境的变化会引起地物波谱特征的变化,通过遥感技术能够及时的监测这种变化,再通过遥感图像的特征分析,为城市规划的动态环境监测提供最为可靠的数据支持。
(三)为城市规划提供对话式操作系统
除上述具体应用之外,遥感技术还能够利用其获取的数字影像制作出数字正射影响DOM、数字线划地图DLG 以及数字高程模型DEM,这样就能够为城市规划提供出详尽可靠的数据,并能够为城市规划提供对话式的操作系统。与此同时,还能够利用遥感技术制作成地形图,为城市规划提供详尽的地形图纸。
三、全球定位系统(GPS)在城市规划中的应用
全球定位系统具有实时性的特点,在应用于城市规划过程中时能够减少观测的繁杂性,降低观测的时间,为规划者提供较为可靠的数据资料,因此说GPS 在城市规划过程中起到了重要的作用。下面本文就从三个方面论述该技术在城市规划中的具体应用。
(一)对城市规划控制测量
城市规划的过程中需要区分城市建成区和规划区,由于城市的控制网点面积较大、准确度要求高,这就要求有先进的技术支持,而GPS 在这方面具有优势,能够很好的帮助规划者划定规划范围。该技术弥补了静态测量中精确度低的缺陷,无论是在作业精度和准确度以及规划效率方面都具有明显的优势,因此在城市规划中经常用到。同时,城市规划中的线控点测量也需要利用该技术,由于GPS 技术不需要逐级设置控制点,因此减少了时间,提高了效率,也能为城市规划提供所需的精确数据。
(二)用地测量中的精确应用
城市规划中免不了进行用地测量,在进行测量的过程中应用GPS 技术,不仅能够实时的进行地面选址,确定土地的计算范围,还能够利用计算的数据进行分类研究,提高精确度和测量的速度。
(三)在城市规划中建筑物规划放线中的应用
建筑物规划放线过程中,放线点既要和城市建筑物的情况相符合,又要满足整体城市规划的总需求,这样双重标准要求下来,对于放线的精确度要求就更为严格。GPS 技术的应用能够充分的协调二者之间的关系,找出最为合适的衔接点,确保准确度,满足需求。
上文中简单的论述了3S 技术在城市规划中的应用,除了上述的应用之外,3S 技术还在城市规划中的其他方面发挥着不可替代的作用,如城市规划信息的采集与数据更新、城市现状的动态调查控制、城市规划设计的方案评估以及模拟分析方面都起着重要的作用,为城市规划的发展打下了坚实的基础。
结束语:随着科技的进步,高技术在城市规划的过程中广泛的应用,其中最有代表性的就是3S 技术的应用,在上文的论述中,本文简单的阐述了三种技术在城市规划中的具体应用,说明了在新技术的帮助下城市规划不仅提高了工作的效率,也得到了更为准确的规划数据和动态监测情况,使得城市规划朝着更为合理的方向发展,希望本文的论述能够对今后的城市规划工作有所帮助。
参考文献:
[1] 张琛程俊“3S”技术在城市规划中的应用城市建设理论研究,2012 年第4 期
[2] 罗名海3S 技术的发展趋势与在城市规划中的应用前景地理空间信息,2004 年04 期
[3] 吴威龙基于3S 技术的数字城市规划安徽农业科学,2007年第25 期
关键词:信息技术;全球定位系统;遥感技术;地理信息系统;森林;管理
1引言
“3S”技术是遥感技术(Remote Senescing RS)、地理信息系统(Geographical information System GIS)、全球定位系统(Global Positioning System GPS)这3种技术名词的统称,这3种系统的综合应用就构成了3S技术。目前关于3S技术的研究与运用,世界各国水平不一,而我国关于3S技术的利用范围也愈加广泛。由于3S技术在各个领域中的特殊地位,需要对3S技术有相应的了解,以便全面认识3S技术的实际意义。这3种技术有各自的运用特征和具体使用领域,但是在实际工作中,三者密不可分,相辅相成。地理信息系统与全球定位系统是遥感技术的数据源,为遥感技术提供各种所需的相关数据,无论是图像分析,还是地理位置的确定,相关数据都会通过遥感技术进行汇总,再进一步分析与加工处理得到人们所需要的重要信息。
23S技术在森林防护管理中的作用
3S技术的应用范围极为广泛,与各个领域都有一定的联系与运用,在自然灾害的监测与预防工作中有着独特的意义。在地质勘探领域,对于资源勘察有着指导性的作用,在社会治安上,对于进一步协助公安与相关部门侦破案件、维护社会秩序,责任重大。3S技术的运用领域较为广阔,而细化到森林防护管理中,3S技术不仅可以清查森林资源的分布特征、实现规划化与数字化经营,还可以进一步设计林区道路,实现森林的科学管理,另一方面,3S技术对于森林火灾的预防以及病虫害的监测都具有实践性的作用。本文以森林防护管理中森林火灾预防工作为具体研究案例,进行相关分析。
作为陆地生态系统的主体,森林资源有着不可替代的地位,不仅是完美与强大的资源库、基因库和蓄水库,更由于其本身的调节气候、保持水土、涵养水源、改良土壤、防风固沙、减少污染等功能,对美化环境有着重要的意义。作为资源库对保持生物多样性,改善生态环境和维护生态平衡,更是有着决定性的作用。森林火灾对森林的危害极大,顷刻之间能够造成巨大的损失,不仅危害社会自然生存环境,更是对社会的稳定造成极大的影响。火灾过后,土地缺少森林的覆盖,极易形成水土流失,同时水旱灾害不断,风沙不断肆虐,也会影响社会的发展。在我国不少林区,居民点与农田和山林交错,一旦发生火灾,极有可能烧毁房舍、粮食等财产,甚至会危害到群众的生命安全,影响人民群众的生产与生活。森林火灾另一方面还会烧死林中的生物及各种林副产品,对自然系统造成严重的危害,也对经济发展极为不利。因此,应加强森林防火管理,学习西方发达国家经验,将3S技术运用于森林防火管理活动中,对森林防护管理工作进行指导,从防止、扑灭及预测等环节加强防护管理工作。
33S技术在森林防火管理中的应用分析
森林火灾是森林防护管理中面临的主要问题之一,了解森林火灾的原因,是做好防火工作的前提。通常可以把火灾的原因归为自然和人为两大类。我国气候类型多样,在干旱季节,雷雨天气较多,雷电触及林木引起树冠燃烧,极易形成火灾。另外干旱季节的阳光辐射过于强烈,林地腐殖质层或泥炭层在高温的条件下,易发生自燃现象,也容易引起火灾。但根据统计,大多数森林火灾的发生是人为因素造成的。生产性和非生产性火源是人为因素中的两大分类。生产性火源主要包括烧荒、烧垦、放炮采石等用火,这种生产性火源引起的森林火灾占森林火灾的70%以上。非生产性火源与人们的主观行为有关,野外吸烟、烧火取暖、烧烤食物、烧山赶野兽、烧黄蜂、烧蛇鼠、上坟烧纸、燃放烟花炮竹、小孩玩火、精神病人放火等都是非生产性火源。同时要严防不法分子的纵火行为。无论是自然原因,还是人为因素,火灾一旦发生,都将造成无法挽救的损失,因此,做好森林防火工作至为关键。
由于森林火灾的突发性特点,火灾发生前期的并没有相对明显的迹象,尤其是人为性火灾。鉴于此,森林管理者必须要提高警惕,从细小出发,在日常工作中就要严格落实相关信息的收集与整理的工作,在火灾防护管理中做到未雨绸缪,从源头上减小森林火灾发生的可能性。
(1)建立防火数据库。作为森林防护管理工作者,应该利用全球定位系统与地理信息系统收集与整理各种地图信息。具体来说,一是全国以及各地区的行政区划图,二是各地的地形地貌图,三是地区居民分布图等。另一方面各个地区的交通路线图以及林区分布图也要细致审视,对于灭火工具图,要放在整体与宏观的地位上。在使用3S技术过程中,可以运用 GIS进行处理,使其数字化,通过整合数据信息,为管理者提供有效信息服务。
(2)对地图的属性进行相关的分类,以文字或者图像的形式划分为可以分为气象数据、地形数据、 居民数据、 交通数据等,具体方式以图像或者文字不定。在整合地图数据信息与属性资源两者相联系的基础上,森林防护管理组要找到相应的处理方法,具体情况具体分析,将已经设定具体的方案进一步系统化。另一方面,要及时更新数据库的变化动态,现代社会的发展较为迅速,为了了解森林资源发展变化的最新动态,必须及时更新数据库相关信息。森林防护管理者只有随时了解森林资源现状,在不断丰富的数据库信息中找到有效信息,才能将森林防护管理工作做好,及时提出森林火灾防护的有效方案。
(3)通过进行数据的检索与输出,以便于向森林防护管理工作者提供更为直观的数据信息。
43S技术在森林灭火管理中作用分析
在森林防护管理工作中,一旦森林火灾发生,有效的灭火管理技术与措施尤为重要。在灭火管理中需要有效结合GIS 与各种相关技术来确定火灾的具体情况。在模拟森林火灾发生时,第一时间要通过地理信息系统与遥感技术了解火灾发生的具体范围及动态情况。卫星遥感技术有着自身的优势,比如可以以较低的成本来获得较大范围的信息,同时也由于其快速的成像效果,直接为森林灭火工作提供有力依据。但是,遥感技术自身也具有一定的局限性,其精准程度较低,因而在实际运用过程,会结合地理信息系统,更为有效地处理与整合图像以及数据库信息与资源利用,从而进一步精准定位,减少森林火灾的毁害,挽救森林火灾所造成的损失。而全球定位系统能够通过卫星来进一步实现精准定位,GPS而且不受地点、时间和天气状况的影响,在森林防火灭火过程有着突出的作用。GPS与GIS的结合运用,可以进一步实现和确定较准确的行动方向,同时借助GIS的查询功能还能出具相关的现场报告。3S技术在森林火灾发生时,准确定位火灾的经纬度,由相关定位信息整合后,制定出森林灭火的各个行动方案,选择最佳方案,通过通讯技术,最后指导灭火工作。
5结语
森林火灾的防护管理工作意义重大,由于火灾对森林危害巨大,一旦发生,不仅会耗费过多的人力、物力和财力,而且对森林资源造成难以估量的损失。因此,森林防护管理工作者应该加强对森林火灾的预测工作,防范于未然。GIS能够有效分析及管理各种信息,为林火的预测提供直观、形象的数据资源。将这一功能广泛应用将会收到火灾预测的良好效果。随着科技的发展与进步,3S技术对森林防护管理的各个方面都有着积极的作用。森林防护管理工作者应该结合高新科技,建立森林防火“信息高速公路”,加强林火监测,通过卫星遥感监测,提高发现火情能力,加强指挥决策,在防火指挥中心通过地面监测和卫星监测系统,随时在计算机中监测雷击火发生的精确位置,及时作出应急措施。将技术引入到森林防护管理工作中,进一步实现我国林业的成熟发展。
参考文献:
[1] 钟淼.“3S”技术在林业实践中的应用研究[J].内蒙古林业调查设计,2008(4):39~40.
关键词:遥感技术;地质勘查;概况;技术应用;发展
一、遥感技术的概况
遥感技术出现于上个世纪60年代,是一种根据电磁波原理而产生的探测技术。主要应用原理是利用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波、红外线和可见光等信息,对这些信息进行采集、分析和处理,最终形成影像,从而实现对目标物体及其附近各种景物的探测和识别。这种探测技术具有直观性和整体性的两大特点,利用遥感技术对所需材料进行拍摄,将使拍摄的地质信息更加清晰、全面。
遥感技术在地质工作中的大量应用,可以为地质工作提供大量的信息资源。在探测地质情况时,运用不同波段和不同遥感仪器,可以获取更多有价值的信息。同时遥感技术在应用过程中受地面环境的限制很小,探测的范围也比传统的探测技术要广泛很多,更能顺利完成地质勘察工作。
二、地质勘查中遥感技术的应用
1、地质构造信息的获取
不同地质构造的边界或者由于板块运动而产生的变异部位通常存在着内生矿。重要矿产一般都是随机分布在不同板块连接或者临界的地方,随着重大地质的变异相继产生,矿床为带状分布,规模与地质构造的变异差不多。
遥感技术应用在矿产资源的探测方面多表现在空间信息上。主要通过提取该区域矿产的线状影像资料,主要包括地质的断裂、变异等;环状影像资料,主要包括火山、盆地等;带状影像资料,主要包括岩层信息等。还有从控矿断裂交切处出现的块状影像资料和感矿相关的色异常中提出的相关信息。需要说明的是,如果断裂变异为主要控矿构造时,利用遥感技术对断裂信息重点提取分析具有重要的作用。
遥感技术在拍摄成像处理的过程中,通常会出现不清晰和模糊的情况,造成人们无法对那些有兴趣想要重点探索的区域进行清楚的识别。人们利用自我的目测解释或者通过人机互动等方法,对所提取的遥感影像综合分析处理,例如:加强边界线处理,增加灰度调色,利用科学算法等一系列方法,使地质构造信息简单明了的显现出来。此外,遥感技术仍可以通过地表地貌、植被、岩石分布等主要特征,综合提取分析,来获得隐蔽的构造信息。
2、利用植被波谱特点探矿
受地下水和微生物的共同作用,矿产资源中的金属元素、矿物质都可能或多或少的对上边地层结构产生影响,从而使土壤的营养构成产生变化,生长在最上方土壤上边的植被对于金属元素有着吸附和聚集的作用,导致自身生长过程中水分和叶绿素等主要物质的变化,那就产生了植被反射光谱的差异。因此,这就为遥感技术的应用奠定了理论基础,人们可以通过提取分析遥感资料中植被光谱的异常信息来探寻矿产资源。
人们应该掌握不同植被或者同种植被不同叶、茎含金属量的差异变化。所以,通过对已知现有矿区不同植被或同种植被的不同部位作为样品,进行光谱测试,归纳分析总结出对金属最有吸收聚集作用的植被,将这一种类的植被定为矿产探测的有效植被,其余作为辅助植被。遥感技术的图像处理一般通过光谱增强技术,采用主要成分分析,监督分类等方法。一般情况下,遥感图像上的异常颜色分布均为植被反射的光谱异常信息,我们通过对图像的分析和处理,将这些细微的异常信息分析、提取出来,并将他们直观、重点的重新标注于遥感图像上边,以此来综合推断未探知的矿产资源大致分布。由于植被体内有些金属元素的成分含量
3、矿床信息的变化依据
由于外界环境的不断变化,矿床也会随之产生某些性状的变化。我们可以通过调取不同时段的遥感资料和图像进行宏观对比,分析矿床的剥蚀改造作用;综合相关成矿深度的知识,找出矿床的产出部位。
三、地质勘查工作中遥感技术的发展趋势
1、高光谱的实际应用
高光谱是一种融合了计算机、探测、光学、信号处理于一身的综合技术。充分显示了纳米级别的光谱分辨率在光谱仪中的实际应用,在成像的时候可以同时记录下数百条的光谱通道数据,从每一个像元中提取连续的光谱曲线,实现空间信息,光谱信息和辐射信息的同时获取,所以有着很大的发展空间。高光谱的图像光谱信息具有层次分明、信息丰富的特点,对于不同波段有阵不同的信息变化量,通过建立相关模型,得出矿物的丰度。人们应该充分利用高光谱的优势,加强数据应用处理能力。
2、数据的整合
伴随着大量新型传感器的不断产生,可以从不同的空间、时间和光谱范围等诸多方面来客观真实的反应地物目标的特点,形成同一个区域的多元数据,和单元数据比较,多元数据具有互补性的优点。单源数据仅能突出地物目标在一个方面或者几个方面的特点,想要全面,多层次的了解目标,就必须以多源据作为基础,提取更多丰富、有意义的信息。多源数据的发展促使数据整合技术的不断前进。借助数据整合,我们不仅可以删除无用信息,提高数据处理效率,还可以将有价值的信息集中整合起来,形成互补优势。
3、3S技术的有机结合
遥感(RS),地理信息系统(GIS),全球定位系统(GPS)统称为3S。我们利用全球定位系统可以有效的迅速定位,确认全球范围内的任何点坐标并进行科学管理。大量的遥感数据需要更大的空间,所以更加需要强大的管理系统。现阶段,随着人力成本的大幅上升,在区域范围内探寻矿产资源的过程中,遥感技术已经表现出了小投资大回报的绝对优势,所以RS和GIS的技术整合相当重要。随着3S技术的不断升级完善,地质工作人员可以尝试3S和可视系统、卫星通信系统等先进科学技术的综合应用,
四、结束语
综上所述,随着社会市场经济的快速发展,工业化、城市化程度的不断加深。在地质勘查中,一定要采用先进的科学技术,才能确保地质勘探工作的顺利实施。遥感技术作为地质勘查工作的重要手段,在地质工作中占据着重要的位置。采用遥感技术对地质进行有效勘测,才能促进社会经济的快速发展。
参考文献
[1] 陈旭锋. 遥感地质勘查技术发展趋势研究[J]. 民营科技. 2012(04)
[2] 王润生. 遥感地质技术发展的战略思考[J]. 国土资源遥感. 2008(01)
[3] 王迪楠. 遥感技术在地质勘查找矿中的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2014(14)
关键词:测绘新技术,3S
随着现代测绘新技术的出现,无论在学科理论,或在技术体系,以及应用范围上都取得了重大的发展,甚至可以说是重大的变革,从而也将彻底地改变传统测绘的方式。当前测绘产业以“3S”技术为特征,现代测绘技术已经成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重大问题的重要工具。工程测量技术服务领域主要包括:农业、林业、水利、交通 、城市建设等行业,随着计算机和网络技术的结合 、测量仪器的数字化和智能化,使得数字化测绘技术得到了广泛的应用,3S以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,数据采集和处理的逐渐自动化、实时化和数字化,测量新技术的服务范围也进一步扩宽,才能更好的为社会服务。论文格式,3S。。
一、现代测绘新技术(3S)的发展概况
(一)全球定位系统技术(GPS)的发展
GPS是美国从上世纪七十年代开始研制,于九十中期年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在三维空间范围内进行全方位实时导航与定位。随着精度从最初的百米范围内提高到1米以内,现在的GPS已经民用化。随着GPS系统的不断创新改进,硬、软件的不断完善,GPS的应用领域正在不断地扩宽,目前,各种体积小、精度高类型的GPS问世,更加方便的用于野外测量。GPS技术作为测绘发展更新的新技术,已经成为大地测量的先进技术手段,也是最具潜力的全能型技术。GPS定位技术与常规地面测量定位相比,除具有对测站选择更灵活、更适应不利条件、全天候连续作业外。还具有比任何地面常规技术供数量更多、精度更高的数据信息。
(二)遥感技术(RS)的发展
遥感技术包括:卫星遥感和航空遥感,其中航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实际中得到了广泛的应用,卫星遥感影像测图也取得较好的效果,运用遥感资料建立数字地面模型进而应用于测绘工作已广泛的应用。航空遥感最先在军事上应用,1972年第一颗地球资源卫星发射升空以来,很多国家都相继发射了众多对地观测卫星。遥感信息获取技术已从可见光发展到红外、微波:从单波段发展到多波段、多角度、多极化;从空间维扩展到时空维;从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率。
(三)GIS(地理信息系统)技术的发展
地理信息系统起源于上世纪六十年代在土地和交通方面的地理信息研究。地理信息系统(GIS)作为多个学科、多种技术交叉结合的产物,GIS的提出到现在不到50年的时间。特别是在与民生和经济息息相关的行业,如商业、城市规划、物流、交通、人口普查、疾病分析等领域,GIS技术的运用更是得到空前的发展,地理信息系统作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统,其发展和应用对测绘科学的发展意义重大,是测绘新技术的重大发展和跨越。当前GIS深入到了各行各业乃至千家万户,成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。论文格式,3S。。
二、测绘新技术(3S)在工程测量、林业、水利,高新农业等方面的应用
(一)在工程方面
在工程项目中,可以运用GPS准确的定位,以便准确的找到工程项目的位置,例如地形复杂或山区的土地开发整理项目的准确定位控制点,矿区的范围的界定等。利用遥感技术(RS)在矿山测量中应用遥感资料,可获取矿区实时、动态、综合的信息源,对矿区环境进行监测,为矿区环境保护提供决策支持。利用GIS建立数据管理库,对项目进库后综合管理,以GIS为平台,以3S测量技术为数据获取的途径,可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统,作为工程测量可持续发展的决策支持系统。
(二)在林业方面
3S技术主要在林业方面有三大应用:森林资源调查;森林资源动态监测;森林资源灾害监测利用遥感技术(RS)对林地资源的分布、生长状况及其变化进行调查和估测分析。利用遥感技术多层次、多时相的动态监测功能获得及时可靠的数据,通过GIS技术进行相关数据的实时更新,并对这些数据进行空间分析,可得到林地的动态变化情况。
(三)在水利方面
“3S”技术可以及时有效的防洪减灾,可用于灾前预测、灾中监测和灾后评估;“3S”技术防治水土流失调查预测和水土保持规划,可运用“3S”技术可以监测水蚀、风蚀等多种类型的土壤侵蚀区的侵蚀面积、数量和强度发展的动态变化。可以对水资源实时动态监测和科学管理,水资源实时动态监测在水利信息化中非常重要,因为只有掌握瞬时变化的供水和需水等有关信息,才能科学、准确地进行水资源的配置及调度;“3S”技术在水利工程的勘察设计中得到了充分运用。“3S”技术在水利工程的维护管理中也能发挥重要作用,如南水北调的选线,在DEM的基础上,进行地质情况分析,并结合GIS中的有关地质环境数据库实现合理的选线分析。在水利工程规划设计中也广泛运用“3S”技术。如在水库的规划设计中,利用GIS建立的库区DEM,可以直观、快速、准确地计算出各种库容和淹没面积及开挖土石方量;结合其他GIS专题数据可以进行大型水库淹没区实物量、灌溉区有效灌溉面积和水库淤积量的估算。(四)在高新农业中
运用GPS技术对高新农业信息进行空间定位; RS影像技术可获取区内农作物生长环境、生长状况和空间变化的影像信息,便于区内状况的分析; GIS技术可以建立农田土地管理、自然条件、作物产量的空间分布等的空间数据库;对作物生长苗情、的发生发展趋势进行分析模拟,为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息。3S技术它能够收集土地利用现状、植被分布、农作物的生长情况、农作物的灾情分布、土壤肥力等多种信息,将信息技术与农艺、农机有机地结合起来,最大限度地优化各项农业资源与生产要素的合理分配,获取高产量和最大经济效益,同时又能有效地保护生态环境和农业自然资源,有利于农业的可持续发展。
三、测绘新技术(3S)的集成应用
测绘新技术3S集成应用,取长补短是自然的发展趋势,三者之间的相互作用形成了'一个大脑,两只眼睛'的框架,即和向提供或更新区域信息以及空间定位,进行空间分析,以从提供的大量数据中提取有用信息,并进行综合集成,使之成为科学决策的依据。实际应用中,较为多见的是两两之间的结合,常见的两两结合有以下几种方式:
RS与GIS集成:遥感数据是GIS的重要信息来源,GIS则可作为遥感图像解译的强有力的辅助工具。GIS作为图像处理工具,可以进行几何纠正和辐射纠正,图像分类和感兴趣区域的选取;遥感数据作为GIS的重要信息来源,可以进行线和其他地物要素的提取,DEM数据的生成,以及土地利用变化和地图更新。
GIS与GPS集成:定位、测量、监控导航。
GPS+RS集成:几何校正、训练区选择以及分类验证,提供定位遥感信息查询。
GPS+GIS集成:定点查询专题信息,提供或更新空间点位。
GIS+RS集成:几何配准、辅助分类等,提供和更新区域信息。论文格式,3S。。
四、结语
随着数字化测绘技术的提高, GPS、RS技术在各行各业的广泛应用, GIS技术的不断成熟, 现代工程测量必将朝着测量数字工程化的方向发展。大力开展数字化3S测绘技术的应用与研究将是测绘行业立足者提升自身竞争实力和创造经济效益的首要任务。
关键词:测绘技术;河道测量;水利工程3S测量
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
前言
当前测绘产业以“3S”技术为特征,现代测绘技术已经成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重大问题的重要工具。工程测量技术服务领域主要包括:农业、林业、水利、交通、城市建设等行业,随着计算机和网络技术的结合、测量仪器的数字化和智能化,使得数字化测绘技术得到了广泛的应用,3S以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,数据采集和处理的逐渐自动化、实时化和数字化,测量新技术的服务范围也进一步扩宽,才能更好的为社会服务。
一、现代测绘新技术(3S)的发展概况
1全球定位系统技术(GPS)的发展
随着GPS系统的不断创新改进,硬、软件的不断完善,GPS的应用领域正在不断地扩宽,目前,各种体积小、精度高类型的GPS问世,更加方便的用于野外测量。GPS技术作为测绘发展更新的新技术,已经成为大地测量的先进技术手段,也是最具潜力的全能型技术。GPS定位技术与常规地面测量定位相比,除具有对测站选择更灵活、更适应不利条件、全天候连续作业外。还具有比任何地面常规技术供数量更多、精度更高的数据信息。
2遥感技术(RS)的发展
遥感技术包括:卫星遥感和航空遥感,其中航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实际中得到了广泛的应用,卫星遥感影像测图也取得较好的效果,运用遥感资料建立数字地面模型进而应用于测绘工作已广泛的应用。航空遥感最先在军事上应用,1972年第一颗地球资源卫星发射升空以来,很多国家都相继发射了众多对地观测卫星。遥感信息获取技术已从可见光发展到红外、微波:从单波段发展到多波段、多角度、多极化;从空间维扩展到时空维;从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率。
3 GIS(地理信息系统)技术的发展
地理信息系统起源于上世纪六十年代在土地和交通方面的地理信息研究。地理信息系统(GIS)作为多个学科、多种技术交叉结合的产物,GIS的提出到现在不到50年的时间。特别是在与民生和经济息息相关的行业,如商业、城市规划、物流、交通、人口普查、疾病分析等领域,GIS技术的运用更是得到空前的发展,地理信息系统作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统,其发展和应用对测绘科学的发展意义重大,是测绘新技术的重大发展和跨越。
二、 3S测量技术的应用.
1利用遥感图像获取所需河道水文信息以遥感手段获得的河道信息通过信息提取产生需要的专题图像,通过计算机的图像校正、图像增强、图像分类、图像变换及图像数据结构的转换,将遥感信息作为信息源提供给GIS。在对遥感图像进行判读解译和相关分析之前,必须首先对遥感图像进行投影变换和几何纠正处理。为保证遥感图像与地形图保持地理几何位置的一致性,须对遥感影像进行相应的投影变换。最后将图像处理结果转换成GIS能够接受的数据格式。充分利用图形资料(尤其是电子地图)对非电子形式的图形资料要进行数字化,建立起矢量图形库和图像资料。以便提取高程数据以建立数字高程模型(DEM)以及对遥感图像进行几何配准和校正。产生数字高程模型后,就可以利用GIS软件提供的地形分析功能进行等高线计算、水面面积和体积计算、冲淤量计算、坡度坡向的分析和计算等。
2遥感动态监测遥感动态监测就是对同一区域运用不同时相的遥感图像,以获得区域变化的遥感影像。动态变化监测已成为遥感应用的一个主要方面,多时相、多种类型的传感器对同一地区进行定期或不定期的资源与环境调查。能及时、准确、宏观地反映客观情况。以多时相遥感影像为数据源,通过重点分析最佳组合波段的选择和水体信息特征提取的图像处理方法,为遥感技术在水环境方面的研究提供一定的理论依据。同时,利用数字遥感技术实现随时间变化的水域动态监测和枯水期、丰水期的水域变化的动态监测,为防洪、抗洪、水资源合理调度、河道规划治理工作提供科学依据。
3水深遥感冲淤变化分析水深遥感是利用可见光在水体内的穿透能力,通过飞机、卫星等遥感平台,利用辐射计、摄影机等遥感设备将水下一定深度范围内的立体单元信息按照一定的规则采集下来。再通过信息处理软件分离出可见光空透的水体厚度信息,即可获得水深。利用入水辐射强度与水深、水体浑浊度之间的关系。通过测定、处理辐射强度来量测水深。在研究河床冲淤时,常常因实测资料遗缺无法进行系统分析和比较。
4 GIS技术在河道测量中的应用GIS是水文资料管理的重要工具。在GIS中还有计算距离、曲率、表面积、周长等工具。河道演变分析主要是冲淤分析。GIS利用DEM模型数据能立即计算出两冲淤监测断面间的冲淤量。不仅便捷且精度大为提高。河道某断面图的绘制、某地冲淤过程的累积图等。可直接从图上提取数据并自动绘制成图。所有这些GIS功能对于分析河道演变的成因、了解河道演变规律都有着十分积极的意义。GIS技术用于水下地形的冲淤变化分析比传统分析方法更加科学合理、精确度高。
三、 3S技术在水利方面的重要价值。
“3S”技术可以及时有效的防洪减灾,可用于灾前预测、灾中监测和灾后评估;“3S”技术防治水土流失调查预测和水土保持规划,可运用“3S”技术可以监测水蚀、风蚀等多种类型的土壤侵蚀区的侵蚀面积、数量和强度发展的动态变化。可以对水资源实时动态监测和科学管理,水资源实时动态监测在水利信息化中非常重要,因为只有掌握瞬时变化的供水和需水等有关信息,才能科学、准确地进行水资源的配置及调度;“3S”技术在水利工程的勘察设计中得到了充分运用。“3S”技术在水利工程的维护管理中也能发挥重要作用,如南水北调的选线,在DEM的基础上,进行地质情况分析,并结合GIS中的有关地质环境数据库实现合理的选线分析。在水利工程规划设计中也广泛运用“3S”技术。如在水库的规划设计中,利用GIS建立的库区DEM,可以直观、快速、准确地计算出各种库容和淹没面积及开挖土石方量;结合其他GIS专题数据可以进行大型水库淹没区实物量、灌溉区有效灌溉面积和水库淤积量的估算。
四、3S技术在水利应用的前景和展望。
在以信息化带动水利现代化的战略方针指导下,3S在水利行业的应用在技术上已经发展并逐步成熟,而且在水利行业开始应用的主要有以下几个趋势:1集成性:水利信息化进程中的3S技术在实际应用中不仅要通过数据接口将RS、GIS、GPS严格地、紧密地、系统地集合起来,使其成为一个更具有应用价值的大系统,往往还要跟其他的诸如MIS或OA等系统紧密结合,方可满足需求。因此,3S技术与外部系统无缝集成是必然的发展趋势。2以数学模型和决策分析为支撑:对于水利工作者来说,仅对图形进行简单的浏览、查询是没有太大意义的。如何要让3S在水利行业发挥出更大的作用,就要利用3S软件特有的专业分析功能。水利行业要求3S系统平台提供专业的分析算法和专业模型,以便对各种水利数据进行深层次的分析,使系统具有辅助决策支持功能,为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。3网络化:在网络技术和环境日趋成熟和完善的时代,水利部门要借助网络技术,充分利用网络资源,实现资源的共享,实现网络化。
【关键词】煤炭地质;遥感技术;创新分析;探测识别
由于煤炭地质的复杂性、多样性,我们往往会在开发煤炭的过程中出现不合理开采、不高效利用的现象,这样就会造成煤炭资源的浪费,甚至会导致不必要的人身伤亡和财产损失。所以在合理开采煤炭资源时,还要利用现代先进的科学技术来辅助煤炭的勘探、开采及灾害防御。其中,对于煤炭地质的遥感技术就是重要的应用手段之一。
一、遥感技术的概念特点
(1)基本概念。遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术,是根据电磁波的理论,应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波、红外线和可见光等信息,进行收集、处理,并且最后形成影像,从而对目标物体及其附近各种景物进行探测和识别的一种综合技术。(2)主要特点。一是直观性和整体性。通过遥感设备的拍摄处理,我们所获得的传输影像是非常清晰生动的,并且具有很明显的直观性和全面的整体性。二是收集手段多,信息量大。人们可以运用不同波段以及各不相同的遥感仪器设备,来探测识别目标物体,用以获得我们所需要的信息。技术人员不但能够探测地球表面的环境性质,而且可以探测到目标物内部一定的深度。所以说遥感技术的信息手段很多,信息容量非常大。三是受地面条件限制较小。相较于传统的探测技术,遥感技术所探测收集的信息可以不受冰川、高山、沙漠及恶劣环境的影响,能够顺利完美的完成既定任务。四是获取信息的效率高、周期短,而且探测范围较广。
二、遥感技术的实际应用
(1)煤炭地质的探测绘图。一是地形图的及时更新。现在我们生活的实际地形图已经发生了天翻地覆的变化,这就要求我们及时更新地形图,以满足实际的工作需求。我们发射到太空中的卫星可以通过遥感技术传输清晰的影像过来,其数据的时效性强,探测范围广。这一手段已经成为我国获取更新国家基本比例尺地形图的重要途径。此外遥感技术还可以探测识别国家的基础地理信息,及时更新各不相同种类、多种多样尺度的数据库。二是煤炭地质图的获取编制。在开采煤炭的过程中,开采团队需要较高精度的煤炭地质图。我们需要在煤炭地质填图时,做到有的放矢,突出重点。工程技术人员可以把遥感技术测得的影像作为依据,通过多元地学进行信息的综合分析和适当处理,以提取含煤地层、控煤构造、水文地质、工程地质和环境地质信息为重点,进行煤炭资源的地质填图;再依据野外填图获取的地质信息资料,运用相应的软件编制煤炭剖面图和柱状图。除此之外,遥感技术还应用在对煤炭资源、水文地质、煤层气调等的调查评价及对小煤窑的实际生产情况进行监控调查。(2)煤炭地质灾害的调查评估。依据煤层自燃的地质规律,把遥感技术作为必要手段,建立煤矿区的动态监测系统,从而为煤矿区的防火防灾、监测治理提供了重要依据。技术人员还应该通过地质灾害的易发程度,经过综合分析研究,编制地质灾害危险性分区评估图,提出相应的防治方法策略。还要分析遥感影像查明煤层突水的走向、性质和规模,进而确定突水的控制宽度和流量。(3)煤炭生态环境的污染监测。遥感技术在煤炭区生态环境的污染监测中主要应用在煤矿区的环境检查,开采高硫煤导致的酸沉降污染调查和生态环境的重建及土地复垦等方面。其中环境检查就是运用遥感技术获取固体废弃物、粉尘污染、水体污染和土地污染的信息,明晰污染的程度范围,从而为以后的综合治理提供理论依据。
三、遥感技术的发展前景
(1)“3S”技术一体化。遥感技术、地理信息系统、全球定位系统着三者之间的关系是相铺相成,密不可分的。遥感技术可以更新地理系统中的数据,地理系统支持遥感影像的分析表达,全球定位可以提供精确位置和高程模型。煤炭地质的遥感技术应该与时俱进,紧跟“3S”一体化的脚步,促进煤炭资源的产业化、现代化发展。(2)数字煤炭信息领域。随着全世界的信息化发展,煤炭地质的遥感技术也要逐步走向综合化、智能化和多功能信息化。煤炭行业要开拓数字煤炭的信息领域,以信息数据库基础,运用电子计算机进行现代分析、数据采矿、矿山规划和资源评估,从而为煤炭的开发利用提供技术支持和有利工具。(3)健全技术创新机制。在进行煤炭地质遥感技术创新的同时,还要健全遥感技术的创新保障机制。煤炭行业必须统筹规划,明确层次,用来完善煤炭地质的遥感技术创新体制。还要重视煤炭地质学科建设,健全多元化投资新机制,形成自主有效的创新机制。
参 考 文 献
【关键词】水利工程;3S测量技术;河道测量;动态监测;研究与应用
Application of water conservancy measurement 3S technology
Li Gang
(Yili Prefecture, Xinjiang Water Resources and Electric Power Survey and Design Institute Yining Xinjiang 835000)
【Abstract】Into the era of digital information, 3S technology continues to develop, update, put into the field of application is more widely. Measured in water conservancy and hydropower engineering industry, their pluripotency, global, all-weather, continuous and real-time precision three-dimensional navigation and positioning, but also has good noise immunity and confidentiality efficient performance measured in order to ensure water conservancy laid the foundation. The article combines the case of river measurement, erosion and deposition change monitoring, application of the 3S measurement techniques in water projects.
【Key words】Hydraulic engineering;3S measurement techniques;River measurement;Dynamic monitoring;Research and Application
1. 3S技术的含义
3S技术是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)及全球定位系统(GPS)的统称。是多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。能够对空间实体快速地进行精确定位,同时宏观地获取信息,对所得到的特定位置空间信息进行综合分析。
2. 3S技术的特点
遥感(RS)技术是一种卫星遥感技术,不直接接触目标或现象就能收集信息,并据此进行识别与分类。即在地球不同高度平台上使用某种传感器,收集地球各类地物反射或发射的电磁波信息,对这些电磁波信息进行加工处理,用特殊方法判读解译,从而达到识别、分类的目的,为科研工程的生产应用服务。
地理信息系统(GIS)技术是以空间数据为研究对象,在各种地理图形的基础上,以计算机为工具对空间数据进行录入、编辑、判读存储、查询、显示和综合分析应用的技术系统。
全球定位系统(GPS)技术是一种全新的现代定位方法,具有多功能、高效率、高精度的特点,可在全球任意地点,为任意多个用户同时提供几乎是瞬时的三维测速、三维定位服务,极大地改变了传统的定位技术和导航技术,并已逐渐在越来越多的领域中取代了常规光学和电子仪器。
随着3S技术在测绘科学中的应用日趋成熟并广泛应用到水文测量中,河道水文测量的效率和精度有了很大程度的提高。下面作者结合河道测量、冲淤变化监测等案例加以分析。
3. 河道水文测量传统方法存在的缺陷
河道测量是以河道治理和水量调度为应用目的,涉及测量及描述水下泥表面及相邻地带的物理特性的应用科学。长期以来,河道水文测量常利用六分仪、经纬仪、水准仪测定,这些传统的测量方法,不仅测量周期长、精度低,而且劳动强度大、测量标志耗费大,不能满足河道动态监测及河流治理、防洪减灾的需要。
河道水下地形测量及容积、冲淤量的计算是水文测量的基础业务之一,及时了解河道变化及冲淤变化资料,为水资源合理调度、泥沙有效控制、防洪减灾正确决策、灌溉和发电等各项科学管理工作提供基本依据。河道主流变化分析主要是反映河势情况。通常包括对河道平面形态变化、河道纵剖面变化及深泓线变化情况的分析等。
河道冲淤分析是河道演变分析的重要环节,工程中常采用断面法,即利用河道槽蓄量的大小变化判断河道的冲淤。该方法的前提是断面间距能够正确的测定,断面间水底地形和河床变化规则,而且无支流。而实际地形的变化错综复杂,河床参差不齐,所以这种方法计算的冲淤量无法准确反映河道的冲淤变化情况。
4. 3S测量技术的应用
4.1 利用遥感图像获取所需河道水文信息。以遥感手段获得的河道信息通过信息提取产生需要的专题图像,通过计算机的图像校正、图像增强、图像分类、图像变换及图像数据结构的转换,将遥感信息作为信息源提供给GIS。在对遥感图像进行判读解译和相关分析之前,必须首先对遥感图像进行投影变换和几何纠正处理。为保证遥感图像与地形图保持地理几何位置的一致性,须对遥感影像进行相应的投影变换,最后将图像处理结果转换成GIS能够接受的数据格式。
充分利用图形资料(尤其是电子地图,对非电子形式的图形资料要进行数字化,建立起矢量图形库)和图像资料,以便提取高程数据以建立数字高程模型(DEM),以及对遥感图像进行几何配准和校正。产生数字高程模型后,就可以利用GIS软件提供的地形分析功能进行等高线计算、水面面积和体积计算、冲淤量计算、坡度坡向的分析和计算等。
4.2 遥感动态监测。遥感动态监测就是对同一区域运用不同时相的遥感图像,以获得区域变化的遥感影像。动态变化监测已成为遥感应用的一个主要方面,多时相、多种类型的传感器对同一地区进行定期或不定期的资源与环境调查,能及时、准确、宏观地反映客观情况。以多时相遥感影像为数据源,通过重点分析最佳组合波段的选择和水体信息特征提取的图像处理方法,为遥感技术在水环境方面的研究提供一定的理论依据。同时,利用数字遥感技术实现随时间变化的水域动态监测和枯水期、丰水期的水域变化的动态监测,为防洪、抗洪、水资源合理调度、河道规划治理工作提供科学依据。
4.3 水深遥感冲淤变化分析。水深遥感是利用可见光在水体内的穿透能力,通过飞机、卫星等遥感平台,利用辐射计、摄影机等遥感设备,将水下一定深度范围内的立体单元信息按照一定的规则采集下来,再通过信息处理软件分离出可见光空透的水体厚度信息,即可获得水深。利用入水辐射强度与水深、水体浑浊度之间的关系,通过测定、处理辐射强度来量测水深。在研究河床冲淤时,常常因实测资料遗缺无法进行系统分析和比较。
遥感信息获取便捷,水深遥感研究已取得初步成果,因此在缺乏某一阶段实测资料的情况下,可利用历史阶段遥感资料推求出水深,从而实现冲淤分析的目的。考虑到用某一时相遥感资料所得水深精度较实测地形精度差。用实测地形与遥感所得地形直接产生河床冲淤值,误差会很大。而用两个时相遥感水深计算河床冲淤能满足分析精度的要求。
其原因是:尽管遥感水深误差大,但从反演所得的断面图来看,遥感水深误差存在诸多综合因素的影响,两个时相遥感水深误差表现形式基本一样,所以差值减少了系统误差,削减了由遥感信息源转换成水深信息时的误差。此方法计算的结果与用实测地形资料计算的结果基本一致,能满足河床演变分析和冲淤量计算的要求。故水深遥感方法可以在地形资料短缺情况下进行长时段河床演变分析以补充缺测的资料。若将GIS与水深遥感技术相结合,可实现水下地形图数字化,也可以很方便地得到所测水域不同时段、不同冲刷深度(或淤积厚度)的冲淤分布。
5. GIS技术在河道测量中的应用
GIS是水文资料管理的重要工具。在GIS中还有计算距离、曲率、表面积、周长等工具,即用即得,利用DEM模型可以很方便得到某点的高程。河道演变分析主要是冲淤分析。GIS利用DEM模型数据能立即计算出两冲淤监测断面间的冲淤量,不仅便捷且精度大为提高。
河道某断面图的绘制、某地冲淤过程的累积图等,可直接从图上提取数据并自动绘制成图。所有这些GIS功能对于分析河道演变的成因、了解河道演变规律都有着十分积极的意义。GIS技术用于水下地形的冲淤变化分析比传统分析方法更加科学合理、精确度高。
6. RTK技术的应用
促进GPS技术向更深、更广、更新的方向发展,它既克服了常规测量要求点间通视、费工费时而且精度不均匀、外业不能实时了解测量成果和测量精度的缺点,同时又避免了GPS静态定位及快速静态相对定位需要进行后处理,避免了业后处理中发现精度不合乎要求,需进行返工的困扰,RTK实时三维精度可以达到厘米级,大大减轻了测量作业的劳动强度并提高了作业效率。为水下地形测量和GIS前端数据采集提供了有利保障。GPS接收机进行定位测量,测深仪进行水深测量,再加上专业测绘软件和绘图仪便可组成河道测量自动化系统。工程中对采集到的水下地形点的平面、高程数据进行检查校核后,将其输入专业的数字地形图成图软件和断面图成图软件中进行处理,即可得到高精度的数字地形图和断面图。
7. 结束语
总而言之,3S技术的广泛应用,给河道、水库监测管理以及水文测量的勘测带了很大的方便,为河道水文勘测及动态监测、管理方面提供一个崭新的前景。
参考文献
[1] 期刊论文3S技术在河道测量中的应用-水科学与工程技2007(2).
[2] 黎三喜.水利工程中GPS静态测量探讨《甘肃水利水电技术》2009年第10期.
[3] 王力赓.RTK技术在水利工程测量中的应用与研究《治淮》2009年第7期.