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关键词:遥感技术地籍测绘应用
引言:地藉测绘总体来说是一项政府行为上的技术工作,是政府行使土地管理职能并且具有法律意义的行政技术手段,其主要工作是调查土地及其附着物的位置、界线、质量、权属和利用现状等基本情况来测绘其几何形状与面积。数字地籍测绘包括数据采集和成图成果数字化两方面,即应用全站仪等测量仪器实地采集数据、编辑地籍图、生成宗地图、建立地籍数据库、输出面积汇总表、进行地籍数据动态管理等,直接为土地、城建、规划等部门提供权威数据。随着遥感技术以及计算机技术的发展,越来越多的人开始研究遥感技术在地籍测绘中的应用,并取得了显著效果,大大提高了经济和社会效益。
一、遥感技术概述
遥感技术,是测绘技术的一种,指的是通过传感装置,不直接跟被检测对象进行直接的接触,从而获得被检测对象的相关详细的信息,对这些信息进行分析加工描绘,遥感技术是21世纪一项新的测绘科学技术。我们利用遥感技术,能够对土地利用的现状和水土流失的现状进行大范围的核查和更新,能够对全国的土地利用现状和信息进行全面的了解,这些都能对每一季度和每一年的土地利用及变更数据进行更新、管理、分析、查询、备案。
遥感技术是基与卫星或者飞机以及其他的飞行装置为其技术释放的依托,来收集地面或者研究目标相关电磁信息,以此来判断整个地球局部土地环境以及地藉等相关资料的技术手段。遥感技术最早起源于上世纪60年代,是把航空摄影技术和计算机技术结合并得到了发展,从而形成了现在的遥感技术。可以这么说,将遥感装置设ing置在高空飞行器中,进行相关测量,这种方式成为航空遥感。随着科学技术的进步,以及计算机技术的飞速发展,当前的遥感技术应用越来越广泛,在我国地籍测绘领域中,利用遥感技术对土地相关信息进行全面的分析,记录大量可行性以及科学性数据,并依此判断和识别地籍的相关资料。
二、现代地籍测绘与“数字国土”的关系
现代地籍测绘、地籍信息系统与“数字国土”三者有着密切的关系。现代地籍测绘为建立地籍信息系统提供基础数据,但为了有效管理和共享大量的地籍测绘成果,需要建立一个地籍信息系统,进而就可以存放各种图形和属性等信息,并对国土资源部门进行从“部”到“厅”到“局”的各种行政级别上的空间应用分析。“数字国土”包括广泛的数据和信息,高分辨率影像和数字地图是其中的重要数据之一,地籍测绘正是地籍信息系统建设及其网络体系建设即“数字国土”的重要内容。现代地籍测绘、地籍信息系统和“数字国土”的关系。
现代测绘技术是运用地籍测量中的一些先进技术和方法,它是融地籍测量外业、内业于一体的综合性作业系统。其最大优点就是在完成地籍测量的同时可建立地籍数据库,并通过一定的途径建立地籍管理系统,为完成“数字国土”工程、实现电子政务和现代地籍管理奠定基础。现代地籍测绘主要是采用自动采集地籍要素的方式,利用全站仪、计算机或PDA采集地籍要素,传输到计算机上,运用专用的地籍数据处理软件,对其进行分析、整理、编辑和入库。其基本流程为:
(1)资料分析:对测区已有的地籍数据进行分析,熟悉测区地形,根据本身已有的设备和最终建立地籍数据库的要求确定采用何种测量技术。在资料分析过程中,可以考虑能否使用“准地籍测量”。
(2)数据获取:数据获取途径包括两种:第一种是通过上述分析,直接利用已有的资料,如原始的正确的地籍档案资料等;第二种是野外直接采集与收集。数据采集必须根据建立数据库的要求,得到适宜的数据格式。数据获取的内容,包括全要素地形数据、地籍数据、地类数据、控制数据。
(3)数据编辑、整理、入库:对于获取的各种数据。按照数据库建库技术要求进行编辑、整理、人库,并进行各种统计、分析、汇总,最终建市地籍数据库,形成地籍管理系统
三、遥感技术在地藉测绘中的应用
动态监测应用 随着计算机和遥感技术的进步、发展,越来越成熟的技术已融进地籍测绘中,比如遥感结合地理信息系统,以及GPS等定位技术,给土地测绘带来了更多的方便。遥感技术在地籍测绘中的应用,最直接的一点便是其动态监测。地籍测绘相互资料便于核查土地利用总体规划,为国家整体规划以及相关决策提供可靠、可行的理论资料。应用数字摄影测量与遥感模式进行地籍测量前景非常广阔。由于地籍测量的精度要求较高,数字摄影测量主要以大比例尺航空像片为数据采集对象,利用该技术在航片上采集地籍数据,其控制点和目标点主要采用航测区域网法和光束法进行平差,即所谓的空三加密,进而通过专有数字摄影测量的数据处理软件,完成地籍测量的内外业。
数字摄影测量与模式得到的地籍图信息丰富,实时性强,既具有线划地图的几何特征,又具有数字直观、易读的特性;地籍图上的界址点完善。不受通视条件的限制;除要用GPS像控和地籍权属调查外,大部分工作均是在内业中完成,既减轻了劳动强度,又提高了工作效率,是一种广有前途的地籍测量模式。
四、内业扫描数字化测量模式
用扫描数字化方法对已有地形图或地籍图采集数字化地籍要素数据,而界址点的坐标数据则由之前所述的两种模式测出和计算得到,或把已有界址点的坐标数据输入计算机,然后将这两部分数据叠加,并在数据处理软件的控制下得到各种地籍图和表册。
“准地籍测量”就是近年来出现的内业扫描数字化模式,即在已有的地形图上根据地籍台账实地标绘宗地界址线,划分街道、街坊、调查区及编号,调查宗地座落、地名、门牌号码、房屋结构及层数,标示不清或精度不符时,可待日后做地籍调查和变更填补;这种地籍测量模式的前提条件是要求测区内的地形图或地籍图现时性强,并且具有完备的控制点和目标点。
摘要:本文探讨了现代测绘技术的发展现状,并介绍了在矿山测量、湿地、水利工程和精准农业四个方面的应用。关键词:测绘;应用;发展
随着现代测绘技术的出现,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生产方式。现代测绘产业以“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,解释某些自然现象,解决人类社会可持续发展等重大问题的重要工具。一、现代测绘技术的发展概况(一)GPS的发展全球定位系统(GPS)是美国从20世纪70年代开始研制,于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。1996年2月,美国总统令宣布GPS为军民两用系统,标准定位服务对民用开放,2000年5月,美国总统令SA关闭,价格不贵的民用GPS接收机能将其水平定位精度从不低于100m提高到15~20m,民用GPS的具备了真正的实用价值。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,GPS的应用领域正在不断地开拓,目前,各种类型的GPS接收机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测。GPS已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术,已经成为大地测量的主要技术手段,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)遥感技术的发展遥感包括卫星遥感和航空遥感,航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用,卫星遥感用于测图也正在研究之中并取得一些意义重大的成果,基于遥感资料建立数字地面模型进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。自20世纪初菜特兄弟发明人类历史上第一架飞机起,航空遥感就开始了它在军事上的应用,从1972年第一颗地球资源卫星发射升空以来,美国、法国、俄罗斯、欧空局、日本、印度、中国等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。遥感平台有地球同步轨道卫星、太阳同步卫星、太空飞船、航天飞机、探空火箭,并且还有高、中、低空飞机、升空气球和无人飞机等:传感器有框幅式光学相机,缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计、雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。(三)GIS的发展地理信息系统作为多个学科、多种技术交叉融合的产物,至今只有40多年的历史。地理信息系统起源于20世纪60年代加拿大和美国学者的在土地和交通方面的地理信息研究。1998年1月31日美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心的一次讲演,在该讲演中戈尔正式提出数字地球的概念。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,是现代测绘技术的重大技术支撑。二、现代测绘技术的应用现代测绘技术作为一门新的信息科学在经济和社会可持续发展的诸多领域正发挥着愈来愈大的作用。在这里主要介绍现代测绘技术在矿山测量方面、湿地方面、水利工程方面和精准农业方面的应用情况。
(一)矿山测量方面遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间,并积累了丰富的经验。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。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用,所有这些,都说明遥感技术应用于矿山测量是矿山测量实现其现代任务的重要保证。利用GPS技术进行矿区地表移动监测、水文观测孔高程监测、矿区控制网建立或复测、改造等。其应用于矿山测量工作的地面部分已成为现代矿山测量的一项重要支撑技术。以矿区资源环境信息系统为平台,以各种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,作为矿山可持续发展的决策支持系统。(二)湿地方面利用遥感技术对湿地生物资源的分布、生长状况及其变化进行估测。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,通过地理信息系统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,可得到湿地的动态变化情况。应用遥感和地理信息系统技术,获取湿地生态环境质量分析评价所需要的数据,借助GPS技术进行水质采样调查、植被样方调查、土壤采样等常规野外调查。根据湿地信息系统的功能,可将其划分为两大类:查询服务型信息系统和决策支持型地信息系统。(三)水利工程方面遥感技术能够实时地对大江、大河和湖水水位进行监测,可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围,为防灾、抗灾提供准确信息。在水利枢纽工程竣工后,需对水库大坝、大型桥梁等进行连续的、精密的监测。现代测绘技术提供了连续、实时的安全运行监控手段。利用全数字摄影测量或数字测图技术建立数字地面模型,应用GIS的分析决策功能,可以方便快速地进行水库大坝选址、库容计算、引水渠修建、受益范围等设计工作,为开发利用水资源提供科学依据。目前,大中城市都有由数字测图技术或全数字摄影测量技术建立的城市数字地形图,给排水管线的规划、设计可在数字地形图上进行。(四)精准农业方面精确农业中,利用GPS技术对采集的农田信息进行空间定位;利用RS技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息;利用GIS技术建立农田土地管理、自然条件、作物产量的空间分布等的空间数据库;对作物苗情、墒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。GPS、RS、GIS技术及自动化控制技术为支撑的精确农业将促进现代农业的发展。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、结语以“3S”一体化或集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学新的技术体系和工作模式,其先进性、时效性明显。现代测绘技术将朝着高科技、自动化、实时化和数字化方向发展。
【关键词】测绘技术;地形测量学
地形测量学是研究测绘地形图及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术学科。地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图,以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。
地形测绘是研究地球局部表面形状和大小,并将其测绘成地形团的理论和技术。通过测定小范围地表高低起伏形态和地物(如建筑物、道路、耕地等)的特征点的平面位置和高程,经相应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。从而获得与相应地面几何图形相似的地形图,为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。
传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点。
1 测绘自动化技术
测绘自动化是集数据采集、处理、传输、显示于一体。随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化,测绘技术自动化技术发生了重大变革,3S技术(GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感)及其集成技术成为测绘技术自动化技术的核心。
1.1 GPS技术 GPS(Global Positioning System)称为全球定位系统,是美国20世纪70年代开始研制的,它历时20年,于1994年3月全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统,是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘工具。
GPS定位技术与常规地面测量定位相比,具有抗干扰性能好、保密性强,功能多、应用广,观测时间短,执行操作简便,全球、全覆盖、全天候、高精度的特点。特别是RTK的定位精度可达厘米级,在水上定位得到了广泛的应用。
GPS RTK(Real Time Kinematic)技术开始于90年代初,是一种全天候、全方位的新型测量系统,称载波相位动态实时差分技术,是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式,是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。
GPS RTK具有定位精度高且精度分布均匀,速度快、效率高,观测时间短,方便灵活,测程不受限制,不受通视条件影响等优点。
1.2 GIS技术 地理信息系统(Geographical Information System-GIS)是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统,是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于:它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起,并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。
GIS具有以下的基本特点:一是公共的地理定位基础;二是多维结构;三是标准化和数字化;四是具有丰富的信息。
地理信息系统对空间地理信息进行处理,准确采集有关的数据,并对地理空间数据和信息进行处理、管理、更新和分析,是采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术的技术系统,对现代测绘技术自动化技术的起重要支撑作用。
目前GIS地理信息将向着数据标准化(Interoperable GIS)、数据多维化(3D&4DGIS)、系统集成化(Component GIS)、系统智能化(Cyber GIS)、平台网络化(Web GIS)和应用社会化(数字地球)的方向发展。
1.3 RS技术 遥感RS(Remote Sensing)起源于20世纪60年代,不直接接触被研究的目标,感测目标的特征信息(一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射),经过传输、处理,从中提取人们感兴趣的信息。遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。遥感技术依其波谱性质,可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。
遥感信息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、多时相、多极化;从空间维扩展到时空维;从静态分析发展到动态监测。
RS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(图像处理),GPS作为GIS有力的补测、补绘手段,实现了GIS原始地图数据的实时更新。3S的综合应用是一种充分利用各自的技术特点,快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术,三者的紧密结合,为地形测量提供了精确的图形和数据。
2 测绘自动化技术的发展趋势
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统、智能化,测绘技术自动化技术向着3G技术及集成技术自动化、实时化、数字化,数据库和应用软件的开发应用,三维可视化技术以及人工智能化发展。使测绘技术自动化技术能全方位的应用于地形测量中,提高了地形测量的效率和准确性。
2.1 3G技术及集成技术的进一步发展 积极普及3G技术的应用,改进3G技术中存在问题,更新3G及其集成技术测量的方法和手段,加强测量精度和准确性,使3G技术能在地形测量测绘技术领域的应用进一步扩展。
全球数字摄影测量系统在GPS、GIS、RS和3S集成技术中的应用,对数码摄影测量和地形测量更加普及和深化,使测绘技术向电子化、自动化、数字化方向发展。
2.2 测绘软件及数据库的开发与更新 加强地形测量数字化测绘软件的研发,使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全,使测绘软件技术在地形测量中起到了相当重要的作用。
更新完善信息数据库,将采集的测量数据转换直接进入信息数据库,数据管理查询方便,数据共享,实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理,实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化,实现测绘数据的传输网络化、多样化、社会化,使测绘技术走向自动化,实时化,数字化。
2.3 人工智能和专家系统在测绘技术中的应用 随着计算机技术的发展和测绘技术与相关学科的交叉、综合,人工智能和专家系统在测绘技术中有着广泛的应用前景。计算机利用专家知识模拟人脑思维进行推理,从事智能化的数据、图形处理和信息管理工作,极大地提高工作效率,使测绘技术向自动化、智能化发展。
全球定位系统(GPS)、数字摄影测量系统(DPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和专家系统(ES)这5S技术的发展和相互结合,专家系统在其中发挥着重要的作用,专家系统对整个测量流程进行控制,并执行相应的推理、分析和处理工作,并可实现信息资源共享,实时动态监测诊断,提高效率和质量,是测绘技术通向实时、自动、智能测量系统的关键。
最早提出“数字地球”概念的是美国前副总统阿尔,戈尔。1998年他在加利福尼亚科学中心的一次演讲时向人们描绘了数字地球的应用前景:借用对地观测、计算机、互联网等技术,把有关地球上每一点的相关信息,按地球的地理坐标加以整理,然后构建一个全球的信息模型,把地球“缩小”,直至把它“装”进计算机。借助这个数字地球,人们不论走到哪里,都可以快速、形象、完整地按地理坐标了解地球上任何一点、任何方面的信息。
数字地球即虚拟地球,实际上是以因特网为基础,以空间数据为依托,以虚拟现实技术为特征,具有三维界面和多种分辨率浏览器的面向公众开放的系统。它把用遥感技术获取的资源、环境、社会、经济和人口等数据或信息,在计算机网络系统里,按地球坐标,从局部到整体,从区域到全球,进行融合。以不同空间、时间、物质和能量的多种分辨率进行多维显示,形成一个巨大系统,使我们能够大量地获得、存储、处理和显示关于我们地球的各种环境和文化信息,通过对当前现实地球景观和过程的直接表达,实现对未来和现实地球场景的预测、预观。通俗点说,就是能模拟展现过去、现在和未来。
数字地球是整个地球全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。数字地球要解决的技术问题是计算机科学、海量数据存贮、卫星遥感技术、互操作性、元数据等问题。显然,面对如此一个浩大的工程,任何一个政府组织、企业或学术机构,都是无法独立完成的,它需要成千上万的个人、公司、研究机构和政府组织的共同努力。自从数字地球这一概念提出后,引起国际社会极大关注和响应。1999年由中国科学院发起在北京隆重召开第一届数字地球国际会议,此后关于数字地球理论与技术的讨论及相关应用研究迅速发展起来。目前世界上许多国家都在积极地发展和运用先进的科学技术如遥感、地理信息系统、全球定位系统为代表的地球空间信息技术获取地球信息,国外一些软件商已经开发了一些与数字地球有关的系统。我国承担的“数字奥运”项目即是数字地球研究与应用的一个范例:从应用遥感技术对奥运环境的动态监测,到应用虚拟仿真技术来展现场馆、交通、环境工程动态变化和进展,以及实现虚拟奥运网络与浏览,使2008奥运会的成功举办受到各国称赞。
数字地球已经开始走进我们的生活:当你到了一个陌生的地方,GPS汽车导航仪会为你引路;足不出户你可身临其境般“逛”敦煌;想旅游Google地球可以把你“带往”世界任何地方……
可以预见,随着地球空间信息学的发展而建立的数字地球,必将在社会发展、国民经济建设、环保和国防安全中发挥重要作用,在未来的知识经济社会中产生巨大的经济效益和社会效益,构建“数字地球”已不再是梦想!
寻根探源话病毒
廖云新
从上个世纪致命的埃博拉和艾滋病,到本世纪初肆虐全球的sARs、以及今年四月始于墨西哥的甲型H1N1病毒,一个个新奇古怪的传染性疾病在世界各地不断“抛头露面”,给人类健康带来极大威胁。
那么,病毒从何而来?就像人类起源问题一样,病毒的起源仍然是生物进化史上的一个重要谜题。因为病毒没有化石,所以比起其他动物,病毒的溯源工作更加困难,科学家目前对病毒的起源有三种假说:
第一种假说:病毒是地球上生物进化过程中最为原始的生命物质,它产生于化学进化之后,因此它既有化学大分子属性,又有生物的部分特征。该学说暗示病毒是从无生命到有生命的过渡型物质,其位置处于化学大分子和原始细胞之间。地球生命演化的过程表现为:无机物一有机物一化学大分子一病毒一原核生物一真核生物。这个假说是根据生命起源学说和分子进化理论提出来的,是一种纯粹的假设。
第二种假说:病毒是高级微生物的退行性生命物质,即微生物在其生存过程中可能会丢失部分基因,这部分基因丧失了独立自我繁殖能力,只能重新进入微生物细胞中找到相应的位置才具有活力,久而久之便退化为病毒。
第三种假说:病毒来源于正常细胞的核酸,因偶然途径从细胞内脱离出来进而演变为病毒。该假说又称内源性假说。其间接的实验证据为:作为细胞一部分的质粒可随时脱离细胞,并在细胞间传递,病毒与质粒是相似的。
由于1999年在古细菌中发现了所谓“反转子”的遗传单位,这为病毒在基因水平上的起源及进化提供了新的证据。“反转子”是仅含一个基因并且能自我复制的一段核酸分子,具有重要的基因捕获功能。经过考证,初步估计“反转子”在4亿年前就已经存在了。
【关键词】地形测量;测绘技术;发展趋势
1. 引言
(1)地形测量学是研究测绘地形图及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术学科。[1]地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图,以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。
(2)地形测绘是研究地球局部表面形状和大小,并将其测绘成地形团的理论和技术。通过测定小范围地表高低起伏形态和地物(如建筑物、道路、耕地等)的特征点的平面位置和高程,经相应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。从而获得与相应地面几何图形相似的地形图,为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。[2]
(3)传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点。[3]
2.目前地形测量的测绘自动化技术
测绘自动化是集数据采集、处理、传输、显示于一体。随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化,测绘技术自动化技术发生了重大变革,3S技术(GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感)及其集成技术成为测绘技术自动化技术的核心。
2.1GPS技术 GPS(Global Positioning System)称为全球定位系统,是美国20世纪70年代开始研制的,它历时20年,于1994年3月全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统,是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘工具。[4]
(1)GPS定位技术与常规地面测量定位相比,具有抗干扰性能好、保密性强,功能多、应用广,观测时间短,执行操作简便,全球、全覆盖、全天候、高精度的特点。特别是RTK的定位精度可达厘米级,在水上定位得到了广泛的应用。
(2)GPS RTK(Real Time Kinematic)技术开始于90年代初,是一种全天候、全方位的新型测量系统,称载波相位动态实时差分技术,是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式,是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。
(3)GPS RTK具有定位精度高且精度分布均匀,速度快、效率高,观测时间短,方便灵活,测程不受限制,不受通视条件影响等优点。
2.2GIS技术。地理信息系统(Geographical Information System-GIS)是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统,是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于:它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起,并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。[5]
(1)GIS具有以下的基本特点:一是公共的地理定位基础;二是多维结构;三是标准化和数字化;四是具有丰富的信息。
(2)地理信息系统对空间地理信息进行处理,准确采集有关的数据,并对地理空间数据和信息进行处理、管理、更新和分析,是采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术的技术系统,对现代测绘技术自动化技术的起重要支撑作用。
(3)目前GIS地理信息将向着数据标准化(Interoperable GIS)、数据多维化(3D&4DGIS)、系统集成化(Component GIS)、系统智能化(Cyber GIS)、平台网络化(Web GIS)和应用社会化(数字地球)的方向发展。
2.3RS技术。遥感RS(Remote Sensing)起源于20世纪60年代,不直接接触被研究的目标,感测目标的特征信息(一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射),经过传输、处理,从中提取人们感兴趣的信息。遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。[6]遥感技术依其波谱性质,可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。
(1)遥感信息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、多时相、多极化;从空间维扩展到时空维;从静态分析发展到动态监测。
(2)RS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(图像处理),GPS作为GIS有力的补测、补绘手段,实现了GIS原始地图数据的实时更新。3S的综合应用是一种充分利用各自的技术特点,快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术,三者的紧密结合,为地形测量提供了精确的图形和数据。[6]
3. 测绘技术自动化技术的发展趋势
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统、智能化,测绘技术自动化技术向着3G技术及集成技术自动化、实时化、数字化,数据库和应用软件的开发应用,三维可视化技术以及人工智能化发展。使测绘技术自动化技术能全方位的应用于地形测量中,提高了地形测量的效率和准确性。
3.13G技术及集成技术的进一步发展。积极普及3G技术的应用,改进3G技术中存在问题,更新3G及其集成技术测量的方法和手段,加强测量精度和准确性,使3G技术能在地形测量测绘技术领域的应用进一步扩展。
全球数字摄影测量系统在GPS、GIS、RS和3S集成技术中的应用,对数码摄影测量和地形测量更加普及和深化,使测绘技术向电子化、自动化、数字化方向发展。
3.2测绘软件及数据库的开发与更新。加强地形测量数字化测绘软件的研发,使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全,使测绘软件技术在地形测量中起到了相当重要的作用。
更新完善信息数据库,将采集的测量数据转换直接进入信息数据库,数据管理查询方便,数据共享,实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理,实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化,实现测绘数据的传输网络化、多样化、社会化,使测绘技术走向自动化,实时化,数字化。
3.3人工智能和专家系统在测绘技术中的应用。
(1)随着计算机技术的发展和测绘技术与相关学科的交叉、综合,人工智能和专家系统在测绘技术中有着广泛的应用前景。计算机利用专家知识模拟人脑思维进行推理,从事智能化的数据、图形处理和信息管理工作,极大地提高工作效率,使测绘技术向自动化、智能化发展。
(2)全球定位系统(GPS)、数字摄影测量系统(DPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和专家系统(ES)这5S技术的发展和相互结合,专家系统在其中发挥着重要的作用,专家系统对整个测量流程进行控制,并执行相应的推理、分析和处理工作,并可实现信息资源共享,实时动态监测诊断,提高效率和质量,是测绘技术通向实时、自动、智能测量系统的关键。
4. 结论
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化,测绘技术自动化技术发生了重大变革,从传统的测绘技术(例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪)向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展,推动了测绘技术自动化技术的活跃和革新,测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展,使地形测量更快速、简单、精确。
参考文献
[1]王运昌.地形测量学[M].冶金工业出版社.1993.p2.
[2]吴贵才.地形测量出版社[M].中国矿业大学出版社.2005.p2.
[3]李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].科技信息.2009.25:p37.
[4]张德军,皱顺平.浅谈土地测绘技术的发展[J].山西建筑.2009.35(29):p355~356.
【 关键词】 工程测绘; 技术; 数字化绘图; 遥感技术.
近年来, 我国测绘科学技术飞速发展. 为工程建设提供了强大技术支撑, 如铁路公路中心线的标定。 水坝、 桥梁及建筑物的空间位置的确定等, 都需依据测量控制点和工程测量技术予以实现. 以保证施工顺利地进行。 为检验工程质量和监视工程设施安全营运提供重要技术手段 , 主要有施工验线、 工程验收测量以及工程建( 构) 筑物变形观测等。在社会管理方面, 一个国家、 一个地区或一个城市的现代化管理往往需要运用现代科学手段建立一系列的管理系统以实现高效、 实时地管理 , 城市交通的科学管理离不开现代化的智能交通系统. 它既需要集成大量、 广泛的空间基础信息资料. 这些部必须运用测绘科技手段来完成。以下就工程测绘测量技术作以简要阐述
1 . GP S地理信息系统技术
G PS是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统, 是融地理学、 测量学: 几何学、 计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于: 它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起 . 并通过计算机屏幕形象、 直观地显示出来 G P S具有以下的基本特点主要有以下几个方面: 一是公共的地理定位基础; 二是多维结构; 三是标准化和数字化; 四是具有丰富的信息。 地理信息系统对空间地理信息进行处理, 准确采集有关的数据 . 并对地理空间数据和信息进行处理 、 管理、 更新和分析, 是采用数据库计算机图形学 、 多媒体等最新技术的技术系统. 对现代测绘技术 自动化技术的起重要支撑作用
2 .RS遥感技术
遥感技术起源于 2 O世纪6 0年代 .不直接接触被研究的目标. 感 测目标的特征信息( 一般是电磁波的反射、 辐射和发射辐射) 。 经过传 输、 处理, 从中提取人们感兴趣的信息。遥感包括摄影、 陆地、 卫星、 航 空、 航天摄影测量等技术。 遥感技术依其波谱性质, 可分为电磁波遥感 技术、 声学遥感技术 、物理场遥感技术 遥感信息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 、多时相、 多极化;从空间维扩展到时空维: 从静态分析发 展到动态监测。R S为GP S提供信息源, G P S为RS提供空间数据管理 和分析的技术手段( 图像处理) 。 G P S作为 G I S有力的补测、 补绘手段。实现了GP S原始地图数据的实时更新。R s的综合应用是一种充分利 用各 自的技术特点. 快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息 的新技术, 三者的紧密结合. 为地形测量提供了精确的图形和数据。
3 数字化绘图
大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容, 数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端,如工作量大' 作业艰苦,作业程序复杂, 烦琐的内业数据处理和绘图工作. 成图周期长,产品单一 等缺点, 符合现代飞速发展的工程需要 在采集数据时, 数据采集人员要准确应用地物代码, 以免在内业成 图时出现错误; 在观测开始时, 相关工作人员需严格按照要求应对测站 点进行检查, 跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业. 确保能完整地 描述地形地貌的特征点, 必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系,测量坎子时。要量取坎子比高.坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后, 如果有必要可把数据备份。目前, 数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模 式。内外业一体化是一种外业数据采集方法, 主要设备是全站仪、 电子 手簿等, 其特点是精度高、内外业分工明确 、便于人员分配,从而具有较 高的成图效率。具有以下的特点
3 .1一测多用
如在一些综合性较强的工程中需要对同一地形图绘制不同比例尺的地形图, 过去的平板测图方法则需要重复工作.而数字化测图则可以同时根据完成的地形图绘制不同比例尺的多个地形图- 因为往往小 比例尺包含了大比例尺地形图测图范围。仅需先测大比例尺图范围.再补充小比例尺测图范围即可满足各不同专业人员对不同比例尺的 地形图的需要
3 .2精度高
数字化成图系统在外业采集数据时,利用全站仪现场 自动采集地 形地物点的三维坐标, 并 自动存储,在内业数据处理时。完全保持了外业测量的精度, 消除了人为的错误及误差来源。 而且外业工作省略了读 数、计算、展点绘图等外业工序,减少了作业人员, 外业工效大大提高,时间缩短, 直接生产成本大幅度下降。
3 .3劳动强度小
数字化成图的过程,减轻了作业人员的劳动强度,使生产周期大大缩短能及时满足用户的要求。
3 .4便于保存管理及更新方便
数字化产品既可以存储在软盘上, 也可以通过绘图仪绘在所需的
图纸上, 线条、 线划粗细均匀, 注记、 字体工整, 图面整齐、 美观。且便于 修改, 能更好地保证图形的现势性和不变形性。 避免重复测绘造成的浪 费, 增加地形图的实用性和用户的广泛性
4 . 工程测量中的数字摄影测量技术
数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理- 应用计算 机技术、 数字影像处理、 影像匹配、 模式识别等多学科的理论与方法。就摄影测量本身而言, 从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影 像来进行测绘的科学与技术: 而从信息科学和计算机视觉科学的角度 来看, 它是利用影像来重建三维表面模型的科学与技术。 也就是在“ 室 内” 重建地形的三维表面模型然后在模型上进行测绘从 本质上来说。它与原来的摄影测量没有区别。因而, 在数字摄影测量系统中, 整个的 生产流程与作业方式, 和传统的摄影测量差别似乎不大, 但是它给传统 的摄影测量带来了重大的变革.
目前通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像. 内业使用专 门的航测软件处理, 进行的航空摄影测量是大面积 、 大比例尺地形测 图、 地籍测量的重要手段与方法, 在计算机上对数字影像进行像对匹 配, 建立地面的数字模型。 再通过专用的软件来获得数字地图 该方法 的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成。它具有成图速度 快、 精度高而均匀 、 成本低, 不受气候及季节的限制等优点。特别适合 于城市密集地区的大面积成图。但是该方法的初期投入较大. 如果一 个测区较小, 它的成本就显得较高。但可以说是今后数字测图的一个 重要发展方向, 未来社会要求的是可以提供数字的、 影像的、 线划的等 多种形式的地图产品。并且随着全数字摄影工作站的出现。 加上 G P S技术在摄影测量中的应用, 使得摄影测量向自动化、 数字化方向迈进。
5. 结语
综上 , 随着科学技术的进步. 在工程测绘领域也必然会带来新的 突破, 现代工程测量必将朝着测量数字化方向迈进。实践中还有一些 问题亟待不断去的探讨研究 , 鉴于作者水平有限, 文中论述不到之处 望行业同仁多多指正, 今后亦会加强相关理论知识的学习。 争取为工程测绘测量技术研究面建言献策 。
【 参考文献】
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关键词:电子 技术 地震 预报
中图分类号: P315 文献标识码: A
1 电子技术的定义、发展阶段及相关技术应用。
1.1 电子技术
电子技术是指通过电子学的原理,利用电子器件设计和制造某种特定功能电路,来辅助解决实际问题的现代科学。它可主要分为信息电子技术和电力电子技术两大分支。其中信息电子技术包括 模拟 (Analog) 电子技术和l 数字(Digita) 电子技术。电子技术主要的作用在于对电子信号进行处理,其处理方式主要有以下四种:信号发生、信号放大、信号滤波、信号转换。
1.2 发展阶段
电子器件及其电子器件构成电路的应用是电子技术研究的主要内容。而构成各种分立、集成电子电路最基本的元器件主要是半导体器件。随着电子技术迅猛发展,如今各类新型半导体器件不断涌现。而现代电子技术发展方向, 是从传统电力电子学(以低频技术处理问题为主), 向现代电力电子学方向(以高频技术处理问题为主)转变。五十年代末六十年代初的硅整流器件是电力电子技术起源, 到现在为止其发展先后经历了三大时代跨越(整流器时代、逆变器时代和变频器时代), 有力地促进了电力电子技术在社会新领域的应用。而以功率MOSFET、IGBT 为代表,集高频高压和大电流于一身的复合器件(功率半导体),是从八十年代末期和九十年代初期发展起来的,这已经表明传统电力电子技术到现在已经跨进现代电力电子时代。
2 地震预报定义及方法
地震预测主要是利用地震地质、地壳活动性、前兆异常以及环境因素等多种手段研究监测来达到防灾减灾的目的。现代地震预报技术,主要是通过地震监测考察、野外地质调查勘探、室内实验论证多方面,实现对发生地震条件、地震规律、地震前兆、地震机理的监测预报来及时制定相关对策。
2.1 地震预报定义
发震时间、发震地点和震级被称为地震预报的三要素。而地震预报综合五阶段工作程序主要包括地震形势预知、地震中期预报、短期预报、临震预报以及震后预报。震后地震趋势预报指破坏性地震发生之后,及时分析受其影响地区近期内地震活动形势(无震预报、震后强余震及更大地震预报)。
2.2 地震预报方法
地震预报方法通常有以下三类,即地震地质法、地震统计法和地震前兆法。然而这三者之间不能孤立存在,只有相互结合补充,方能获得良好的预报效果。
2.2.1 测震学预报
这种预报方法也称为“以震报震”。它主要通过利用地震活动空间、活动时间及强度变化来达到预报地震三要素(波速比、b值、围空、条带、统计预报等)的目的。到目前为止,测震学预报越来越受到了地震检测工作者的重视,也逐渐作为地震综合数据分析预报的主要依据。
2.2.2 地震前兆观测
它主要通过地震前兆监测设施提供资料,并对数据进行处理划定异常,从而有效预报地震。目前,常见的前兆监测手段一般有以下几类:地下水观测、地形变观测及电磁场观测。
2.2.3 宏观异常
通常,技术性预测总需要结合自然界动植物感官的异常反应才能达到很好的预测效果。而这种预测手段就强调通过感官来发现震前异常现象。它主要包括大规模的动物习性异常、地下水位涨落及果树重花等等等。一旦短时间内大量出现此类异常,地震来临的可能性要大得多。
3 地震预报中电子技术应用
3.1 应用背景
在“九五”期间,我国不断加大国家数字地震台网的建立(包含50 个数字地震台站),并于同时建立了一批区域数字化地震台网。其后,我国又建立了GPS 观测网络(包括25 个连续观测基准站、56 个定期复测基本站和1000 多个不定期复测区域站),从而有利保障中国地壳运动观测网络大型科学工程的有利实施。而且我国在华北、西北及西南等地区设立卫星遥感观测站,来完成在地震监测中卫星遥感技术的应用研究。如今,我国地震预报研究与国际同步进行,并且也取得了重要进展。同时我国及时建立了中国地震局地球物理勘探中心电子技术研究室,来为物探中心所从事的防震减灾事业提供先进的地球物理仪器及野外探测服务。
3.2 电子预测技术分类
3.2.1 遥感技术
该技术主要是利用卫星红外遥感异常监测地震活动。其主要的技术支持是通过卫星遥感影像的分析来判识断层。一般地,只要是断层存在的地方,无论是建筑物还是其他,其潜在的危险是不言而喻的。通过卫星遥感技术,我们可以及时准确地感知地震发生区域,并做好建筑物加固工作,并为未来城市规划做出可行性借鉴。而地质断层在卫星影像上是有非常典型特征的。在通过影像分析后,仍然需要人亲自赴野外进行实地性勘探论证。卫星遥感技术,主要是通过卫星电磁异常与地震、地震电磁的异常特征来达到对地震的实时监控。一直以来,人们都在这方面做了很多尝试。
事实上,地震在活动之前,确实会存在红外遥感所检测到的异常图像情况,而且这些异常往往都分布在很大范围。不过,这种异常的每一次出现并不意味着地震就会出现,其几率对比不成正比。因此这也需要在时间预测与空间分布相结合对应起来。也只有这样才能在一个非常低频的情况下正确处理与地震的关系。另一方面,一旦地震灾难发生,我们应该快速处理好各种信息(电磁场、电磁波以及等离子体和离子浓度、离子流、电子密度等),还包含由地震引发的地质灾害(滑坡,强降雨等等)。这样所获得的参数可以为国家应急提供很大的帮助,尤其是对启用哪个级别应急预案方面作用不言而喻。再一个这种异常出现的几率要比地震出现的几率大的多的多,不是一个数量体两个数量体,这会造成在众多的异常中获取真正的地震前兆非常困难。
3.2.2 GPS定位测量在地震勘探运用中的新兴技术
目前该技术主要包含两种定位方法――绝对定位方法与相对定位方法。前者又叫单点定位,主要通过对地球质心为坐标原点的观测站坐标来实现定位。它的原理是通过全球定位卫星,将其到用户接收机天线之间距离观测量为基,依据卫星瞬时坐标借以确定接收点所对应坐标点。相对定位方法主要是通过导航电文中给出的钟差参数,分析信息发出点的可能性坐标,并把其作为未知数与观测点三维坐标运用数据处理办法求解,得出坐标位置。
1)精密定位技术
精密定位技术分为单点定位和相对定位两类。单点的精密技术主要通过计算卫星轨道参数和卫星钟差,再根据计算结果进行校正处理,得到精确坐标。而精密相对定位技术是将精密星历及IGS站点联测作为起算数据,对空间卫星应采用精密星历进行定轨。
2)信标差分技术
地震勘探工作中导航的精确度非常难以把握,而此技术利用已有的海上无线电信标台,在发射的信号中加入了一个副载波调制,对GPS信号进行了差分修正,使其精确度可达到米级精度。
3)广域差分技术
此技术是在广阔的地域空间内,通过设立GPS跟踪站对GPS基准网进行差分,并对GPS观测量的误差源进行区分,从而对每种误差源都模型化。通过这种技术,可是更正用户GPS观测量,削弱误差源,使定位精度得到极大改善。
4 结语
世界范围内,地震预报始终是一个难题。电子技术的应用与发展,为地震预报提供了一条准确及时更方便的科技发展之路。顺着社会的进步,相信在未来,电子技术将更加广泛地应用在自然灾害的防治方面。它将给人类带来巨大的安全保障。
参考文献
[1] 《中国地震预报概论》( 梅世蓉、冯德益等著,地震出版社1993 年版)
关键词:遥感影像 RGIS 综合信息场
水、土地、能源是人类社会生存和发展的三大战略性资源,而我国水资源问题则更加突出。据预测,到本世纪中叶,我国将进入缺水国家行列,洪涝灾害、干旱缺水、水污染和生态环境恶化已成为我国经济社会可持续发展的重要制约因素。天然水体的实时监测是环境保护的关键 ,监测的手段的现代化则显得尤为重要,随着科学技术的进步,水质监测技术迅速发展,仪器分析、计算机控制等现代化手段在水质监测中得到了广泛应用。分析方法从分光光度法、电位法发展到原子吸收法、原子荧光光谱法、气相色谱法和液相色谱法等;手动和半自动实验方法、仪器也正逐步被计算机控制的自动监测、遥测装置所代替,其中配合RS(卫星遥感)的GIS(地理信息系统,Geographical Information System)是一种很先进可行的技术,然而GIS的应用却存在一些误区。
1、国内外GIS系统概况
遍阅所有的GIS信息系统,实属是一种与地面位置相关的信息系统,每种系统皆可以自成体系,差别仅在于功能。如最常见的ESRI公司的ARC/INFO,包含几千个GIS分析功能,致力于为用户提供优质服务。另外还有GeoMedia,可利用GemediaWebMap工具,动态生成地图,支持GIS数据库的属性等,也能在“HotSpot”功能下产出静态地图。MapInfo公司的MapInfoProfessional是基于Windows之上的桌面地图软件,用于存取、可视化、分析综合的地理数据,以及高级的制图工具、远程数据库存取等。MapXtreme是一个基于Web的地图应用服务器,因而可以将地图信息通过Internet/Intranet传送到整个企业乃至更广的广大用户。Bentley公司主要生产面向工程的软件,它覆盖的工程领域有建设/设计、地理、土木、工厂、机械等。国内的GIS产品功能较弱,有:CityGIS采用面向对象的设计和编码技术,它的最显著的特点就是图形操作灵便、实用尤其是对于大数据矢量和图像;另外它的另一特点体现在它的图形编辑功能,有利于进行屏幕数字化。MapGIS是国家优选的具有自主版权的地理信息系统软件平台,它有三大特点:1.可制作具有出版精度的复杂地质图,2.海量无缝地图数据库管理功能,3.高效的空间分析功能。它将传统的地图制图软件、数据库软件以及数据分析软件功能汇集到一个统一的平台,从而为多源地学数据的综合评价于分析,创造了一个理想的环境。地球上水体(水资源)的时空分布和运动变化信息,并应用GIS方法来研究地球上水体的起源、存在、分布、循环、运动、转化及质和量的变化规律以及地球上水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的相互关系,并应用这些规律为人类适应、利用、改造和保护环境,实现人与自然和谐相处和人类社会的可持续发展提供服务的知识体系。
2、GIS的误区
在建立“航空遥感信息系统”时,随城市发展需求发现,当全世界都在热衷与研究开发GIS时,却存在一个较为隐蔽的误区,而这误区一直影响到我国,如国内行业以为地理信息基础平台,都是测绘地图,这种误区将导致我们的认识、我们的出发点,永远停留在地形图所的含的少量信息上,为此信息采集和应用将永远滞后于全世界孜孜不倦追求的高分辨率遥感影像,包括航空遥感和卫星遥感影像。
一种真正的地理信息系统,其含有地表上下空间的各种地理信息,而绝非像仅靠接触式的勾绘过的地形图作为基础地理信息那样缺乏综合性。应该认为,基于接触式勾绘地形图作为基础地理信息显然满足不了现代城市管理需求,也难称得上基础。因为基础必然具有在此基础上可以获得更多的信息和综合信息量。而地形图通常指大于1:100万比例尺、表示地物复杂程度,反映地面主要要素,如地貌、水文、工程建筑、居民点等;适时地测量和调绘成直接成果,是国家最基本地地图,是编制其他比例尺的土地的基础,而并非是反映内在联系综合性很强的地表遥感影像,所以若把地图作为基础地理信息数据来作GIS,显然远远不够。又因为,当代地理学倾向于对人地关系的地域系统进行综合研究,而一般地形图和城市地图,几乎无法去进行地理分析研究,没听说用地形图做地理信息地分析研究,以及概括地理和地理学内涵。常规地理信息系统,若以地形图作为基础地理信息数据,无疑都已碰到很大困难;而只有抓准地理学精髓观念和概念,从地理信息系统发展的观点去分析。
常见GIS不实用的原因是:1.缺乏图像信息数字化标准和遥感图像库。2.专题成果相互之间的迭置分析尚未真正地建立。3.没有功能灵活与信息传递的GIS软件平台。很多系统还只是一种表面上的结合,尚未达到学术与应用概念的结合、标准与类型的结合,远景与近期目标的结合,好像是无标准的记录系统,无法更新续用,另外如今GIS运行的统计数字,经常不以RS为基础,而以地形图作空间特征介绍,常含有“假数真做”的文章,而不用遥感影像作为具体的电子地图,仿佛身份证,不用免冠照片,而用素描图,行否?这一点早被国家土地资源管理与监督所证实。充分说明了用遥感照片的方式信息效率要高得多。因此,称为数字城市的基础,必须能够“表达已知、呈现未知、扩大认知、挖掘新知”。
3、RGIS的提出
GIS若是一种以遥感(RS)信息为主的地理信息系统,这类系统有一个最大的特点,其有一个空间特征的综合信息过程,是一种非接触式的获取信息的系统,它是对目前以地形图为数字框架的地理信息系统的一种突破,从这个意义上讲是一种真正的地理信息系统,其含有地表上下空间的各种地理信息,而绝非像仅靠接触式的勾绘过的地形图作为基础地理信息那样缺乏综合性。当时在GIS环境中,遥感信息的应用技术未形成一个实用的系统,GIS表达能力远非今日可比,明显的弱点是对信息的容纳和调用存在问题,尽管通称为“遥感信息系统”,试满足遥感信息查询、数据库管理、图形编辑、制图、数据分析和输出,并力求向实用化目标发展,但是缺乏对海量信息及数字城市这样的认识,而是一种迫于“成果”而快速建立的系统。当回顾与检验并找出这些症结的时候,这就为全新的RS和GIS的研究提供了借鉴:GIS必须以RS为基础,以信息流为基础。
GIS定位直接关系到遥感信息库的建库定位和相关技术内容,所以定位是本项目的第一基础:1.要为综合调查建立图象库、文档库服务;2.面对越来越多的遥感图像数据,提出新的方案,包括图像配准和信息处理模型等。要建立一个良好的平台,便于政府、行业管理部门对城市建设、管理进行信息分析和信息更新等工作。前者是信息源,是借助于遥感的原理,或者说应用RS技术捕获城市的面貌的信息。后者是信息处理,是借助于相应的计算机技术开发平台,或者说GIS软件平台作为信息存贮、管理、分析和应用的工具。系统加快了政府管理信息化进程,是适应国民经济和社会信息化发展的迫切要求,尤其是社会公众的电信发展如此之快,媒体传播如此之快,这就加大了政府管理对信息化需求的关注,否则将落后于社会,对政府和企业发展都会有极大影响。同时,是一个动态信息和城市空间信息相关的一种综合显示,而且是一个难度不大的及时信息综合的概念,经过新GIS阶段,即突破为“RGIS”。
RGIS是信息科学、空间科学和地理科学的结合,系统要实现空中对地观察图像数字化、不同比例尺图像迭合分析和不同分辨率图像迭置分析,而建立一个不同点源及不同尺度的遥感数字信息场,使得城市建设和管理者有一个在计算机上就能看到全市综合特征的信息库,即综合信息场。RGIS要体现出以遥感技术和信息系统技术的有机结合,为遥感综合调查信息在进行统一分类和规整处理的技术方案上进行应用的探索研究,RGIS是一个综合分析与表达技术。因此RGIS绝对离开不了综合信息场,也即信息场可视基础主要以RS为基础。其中,地理空间与地学也是一个很有尺度的学问,GIS中社会和国民经济信息等也决不是地图科学。为此,为区别先前的GIS概念,为推广和发展,又不屈服于误解,可称其为RGIS。当你想把GIS作为传统地图的延续,在GIS的开始阶段是允许的。然而,这不是GIS的本意。其本意应当是逐渐对所有的行业信息能包容的综合信息的图。现在已经明朗,最好是以包含了定位与定量内容的RS信息的基础上做行业的几何信息、空间属性与统计的支持决策等处理,这才是RGIS城市地理信息系统。以往地形图的GIS基础已经只是其中的行业图件之一了。因为其他行业管理图件,已经成为各行业自己的GIS基础,实实在在的基础。若同时又强调要以地形图作为所有GIS基础地理信息图,这必将引起对地形图的应用精度和使用期限等问题。从信息化讲,实际上应用RGIS作为管理,就是一个随着管理事件的点源尺度变化而变化的具体的动态信息和静态信息特征。
RGIS绝不是以地形图为基础的地理信息平台,而是以RS影像为基础的确实充满综合信息的系统平台。近期,又被一个有效的事例所证实。某城市的人口统计已经完成,人口普查的分布特征底图,由于其统计底图单元,是以数百人为单元的实际现状,这种小单元大比例关系的底图,统计精度高,而地形图上是缺乏相关联信息的,统计的边界却无法准确落在城市或郊区“正规”的地形图上,唯有依靠能反映地面所有微细的综合信息的彩红外航空遥感数字影像来解决问题,即解决“统计边界”信息落地的问题,这就为人口资源环境问题首先解决了人口统计与地面区域的综合信息相关的表达基础,为建立客观、准确的整个人口资源环境发展和分析,建立了可靠的RGIS基础。有人称矢量地形图是一种最为单一的,只是反映了地物简单的几何边界及其位置,高层建筑与多层建筑在地形图上是区分不出来的,常见一样的形状;地面的微小差别,如植被差别、露裸非露裸土地差别、河海防护堤特征、小路小溪等在地形图上是没有的,建筑物的外形特征、绿化质量特征等都是找不到的。这些常是统计分析、统计单元的信息边界,极其重要,如人口统计单元边界,地形图上无法整合的话,而航空遥感图像可淋漓尽致的反应并准确整合。同时,各基础地理信息系统的矢量线划表达的信息,依据航空遥感地物信息,即可获得非常具体的综合信息,因为在地形图上你所得到的信息太少,新的认识更少,说实在的没有一个城市建设和管理者真的是用地形图来获得管理信息的,因此,不能依靠地形图去承担基础地理信息的重任,而只有依靠高分辨率的遥感信息才能获得,并达到这一目标。换言之,矢量地形图与其他行业管理数字化图是同一种类型的信息,它们都实际上来源于地表真实写照的遥感影像。现代化、信息化、系统化的水质监测体系日益提上议事日程,我们认为在现有的四级水质监测体系下,以提高水质监测技术的现代化、标准化以及管理制度化的水平为目标,逐步建立起实验室、移动监测和自动监测相结合的立体化监测模式,并统一在水利部水质监测中心之下,可以有效全面的解决我国可持续发展过程中所面临的水质监测问题。
4、RGIS的展望
RGIS不仅适用于天然水体的实时监测,还适用于各省大、中、小城市其他方面的发展。正在启动的国家防汛指挥系统工程将在数据传输方面采用通信卫星和安全的网络技术;用遥感技术监测洪涝灾害;在七大江河流域建立以RGIS技术为支撑的包括社会经济、水体、水利工程、地形、土地利用、行政边界、交通、通信、生命线工程等数据层的分布式防洪基础背景数据库或数据仓库;完善水文及灾害预报这些以空间数据为基础的虚拟地球的技术;以及灾前作洪水预报及对未来各种降雨情况下的水情进行模拟等直接为决策提供依据的综合服务。尤其是目前,正值西部大开发进入了实质性的实施运作阶段,城镇建设作为区域社会经济活动的中心,正需要有一个这样的信息基础,也就是说不可避免地谈到数字建设;密切部门间的联系与合作,相互协调,形成合力,从而有效的提高保护城市环境能力。
转贴于 参考文献:
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10.国家遥感中心:全国遥感(3S)行业发展现状调查与分析
[关键词]图像处理智能化;应用;发展
中图分类号:TN911.73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0118-01
[Abstract]introduces the basic concept, principle, and image processing,Account for part of the algorithm,Image compression, enhancement and recovery are briefly discussed, and the characteristics of image collection, processing。With the rapid development of computer, The application of image processing is ubiquitous, Communication engineering, aerospace, biomedical engineering, security industry, military and so on all has the extremely widespread application. This article from the status quo and the content of image processing, intelligent, Summarized the application of related concept, At the same time the paper forecasts the development direction of the future。
[Key words]intelligent image processing; Application; The development of
1、图像处理的研究内容及现状
所谓数字图像处理指的是用数字计算机加工、处理图像,目的是为了恢复图像的本来面目,改善人们的视觉效果,突出图像中目标物的某些特征,提取目标物的特征参数[1]。数字图像处理起源可追溯到20世纪20年代,在50年代时人们开始对数字图像处理进行系统的研究。这个时期的图像处理系统采用机箱式结构,所以系统的体积比较大,功能也比较强,价格较贵。随着时间推移,其演变成小型化,外形绝大部分都采用PC系列危机构成图像处理系统,并采用双屏操作方式,图像卡体积小,且采用大规模集成电路,从而在价格上大大降低,从20世纪90年代初,其突出特点为单屏方式,在Windows平台上编制图像处理软件包。
2、图像处理的应用
图像是人类获取及交换信息的主要载体,数字图像处理的应用领域与人类的生活息息相关,不仅在理论方面有着显著的成功,在实际应用当中也起到至关重要的作用。
2.1 遥感航空航天方面
数字图像处理不仅应用于航天和航空技术方面,还应用在飞机遥感和卫星遥感技术中自JPL对月球、火星照片处理有了新发现之后,许多国家每天派出很多侦察飞机对地球上相关地区进行大量的空中摄影人们利用具有高级计算机的图像处理系统来分析照片,相比以前既加快了速度,又节省了相当一部分人力,还从照片中提取出人工所不能发现的相关有用情报从60年代以来,美国及一些国际组织发射了资源遥感卫星和天空实验室,由于成像条件受到了飞行器环境、姿态、位置、条件等影响,图像质量总不是很高,因此以如此昂贵的代价进行简单直观的判读获取图像是不合算的,而必须采用数字图像处理采用多波段扫描器,在900Km高空对地球每一个地区以18天为一周期进行扫描成像,其图像分辨率大致相当于地面上十几米百米左右。
2.2 生物医学工程方面
数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛,而且很有成效除了文献[2]中介绍的CT技术之外,还有一类是对医用显微图像处理分析,如红细胞、白细胞分类,癌细胞识别,染色体分析等此外,在X光肺部图像增强、超声波图像处理、心点图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用到了图像处理。
2.3 通信工程方面
目前通信的主要发展方向是声音、图像、文字和数据结合的多媒体通信,具体地讲是将电话、电视、和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输其中以图像通信最为复杂和困难,因图像的数据量十分巨大,如传送彩色电视信号的速率达到100Mbit/s以上,要将这样高速率的数据实时传送出去,必须采用编码技术来压缩信息的比特量,在一定意义上讲,编码压缩是这些技术成败的关键除了已应用较广泛的DPCM编码、熵编码、变换编码外,目前国内外正在大力开发研究新的编码方法,自适应网络编码、如分析编码、小波变换图像压缩编码等。
2.4 军事、公安方面
在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确制导和制弹、判读各种侦查照片、建立具有图像传输、存储、和显示的军事自动化指挥系统及飞机、坦克和军舰模拟训练系统等; 在公安方面,判读分析公安业务图片、识别指纹、鉴别人脸,复原不完整图片、监控交通和分析事故等。
3图像处理存在的问题及未来发展
数字图像处理技术快速发展的同时也存在一定的问题,表现在以下四个方面:(1)提高精度的同时还要解决处理速度的问题,发达的数据量和处理速度不相匹配;(2)加强软件研究,创造新的处理方法;(3)边缘科学的研究如人的视觉特性,促进图像处理技术的发展;(4)建立图像信息库和标准子程序,统一存放格式和检索,方便不同领域的图像交流和使用,实现资源共享。
随着计算机科学技术的迅猛发展,图像处理随着应用领域的拓宽,在其应用方向上也随着人们日益要求的提高在逐步延伸,前方未知的领域还有待我们继续去探索。
参考文献