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【關鍵詞】遙感技術;大氣環(huán)境;監(jiān)測?
環(huán)境問題越來越嚴峻,各類的污染給人類的生活和工作帶來了很大的影響,破壞了人們的日常生活并且威脅到人們的生命安全。遙感技術主要有兩種類別:一為主動式遙感監(jiān),二為被動式遙感監(jiān)測,主要以環(huán)境監(jiān)測為主,利用遙感傳感器監(jiān)測大氣結構,對污染源進行定位追蹤,直接對污染物進行區(qū)域跟蹤測量,從而獲取某一區(qū)域大氣污染的綜合信息,以及時制定治理措施來減少大氣污染的不利影響,對大氣環(huán)境的治理產(chǎn)生了無法忽視的影響。?
1、大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術的基本原理?
遙感監(jiān)測就是用儀器對一段距離以外的目標物或現(xiàn)象進行觀測,是一種不直接接觸目標物或現(xiàn)象而能收集信息,對其進行識別、分析、判斷的更高自動化程度的監(jiān)測手段。它最重要的作用是不需要采樣而直接可以進行區(qū)域性的跟蹤測量,快速進行污染源的定點定位,污染范圍的核定,污染物在大氣中的分布、擴散等,從而獲得全面的綜合信息。根據(jù)所利用的波段,?遙感監(jiān)測技術主要分為紫外、可見光、反射紅外遙感技術;熱紅外遙感技術和微波遙感技術三種類型。?
大氣環(huán)境遙感監(jiān)測作為遙感技術應用中較為重要的內(nèi)容之一,在業(yè)務上不同于常規(guī)氣象要素的監(jiān)測。常規(guī)氣象要素遙感監(jiān)測[1]?主要是指測量大氣的垂直溫度剖面、大氣的垂直濕度剖面、降水量及頻度、云覆蓋率(云量和云層厚度)?和長波輻射、風(風速和風向)?、地球輻射收支的測量等。而大氣環(huán)境遙感則是監(jiān)測大氣中的臭氧(O3?)、CO2、SO2、甲烷(CH4)?等痕量氣體成分以及氣溶膠、有害氣體等的三維分布。這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別,但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜特征,如影響水汽分布的主要光譜波長在017μm,?O3在0155~0165μm?之間存在一個明顯的吸收帶等,因此我們實際上可通過測量大氣散射、吸收及輻射的光譜特征值而從中識別出這些組分來。研究表明,在衛(wèi)星遙感中,有兩個非常好的大氣窗可以用來探測這些組分,即位于可見光范圍內(nèi)的0140~0175μm?的波段范圍和在近紅外和中紅外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm?波段處。?
2、遙感技術在大氣污染監(jiān)測中的作用?
2.1被動式空基遙感監(jiān)測?
被動式遙感監(jiān)測主要作用于臭氧層、大氣氣溶膠、溫室氣體、大氣污染物、大氣熱污染源等等,這些問題很多不僅僅是區(qū)域性問題,甚至已經(jīng)成為全球性問題,影響著全世界的正常發(fā)展。太陽直接輻射遙感技術利用散射和衰減,測量二氧化碳、臭氧等大氣的主要組成部分,對有害氣體、污染物、熱污染源等進行監(jiān)測,逐漸成為遙感技術中最常用的一種監(jiān)測技術?,F(xiàn)階段,城市工業(yè)不斷發(fā)展,霧霾成為人們生活中的一種普遍現(xiàn)象,嚴重影響著人們的身心健康,而遙感技術與地理信息系統(tǒng)技術相結合,獲取霧霾地區(qū)的綜合信息,通過對圖像以及數(shù)據(jù)的分析得出影響霧霾的主要因素,從而制定相應的措施來消除霧霾。除此之外,隨著城市化的不斷發(fā)展,城市熱島效應成為城市發(fā)展的主要問題,遙感技術通過研究城市下墊面的熱紅外遙感總結城市熱島變化規(guī)律,對熱島效應的解決提供了一定的事實依據(jù)。?
2.2主動式空基遙感監(jiān)測?
主動式空基遙感監(jiān)測的載體是雷達,主要有機載和星載雷達,它可以在短時間內(nèi)發(fā)射大功率的電磁波,再根據(jù)回波信號的振幅和位相分析得出測量物的方向、距離等數(shù)據(jù),主動式遙感不依賴于太陽輻射,可以晝夜工作,還可以根據(jù)探測目的的不同,主動選擇電磁波的波長和發(fā)射方式。主動式遙感可以用來監(jiān)測大氣中的臭氧、水汽、二氧化硫以及三氧化氮等分布情況,分析這些成分如何影響平流層和對流層,有利于制定空間雷達的探測技術,對大氣環(huán)境的治理起著無法替代的作用。遙感技術正在經(jīng)歷由單一型遙感監(jiān)測向多方面監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合性分析過渡,即多時相監(jiān)測,對于污染物信息的監(jiān)測可以做到更準確及時客觀,使得大氣污染監(jiān)測上升到一個新高度。?
3、遙感技術的發(fā)展方向?
人們越來越重視環(huán)境問題,對環(huán)境的需求也不斷增加,改善環(huán)境成為當前社會發(fā)展的重要任務,遙感技術能夠改善環(huán)境,那就應該更大限度的開發(fā)利用這一技術。遙感技術還可以從以下一些方面取得進步:?
(1)遙感技術主要分為主動式遙感和被動式遙感,把主動與被動式衛(wèi)星遙感相結合,可以更加準確的進行對污染物的監(jiān)測,把污染物監(jiān)測的誤差精確到更小,不斷改進大氣環(huán)境遙感技術,對大氣環(huán)境遙感進行定量化研究,形成一套嚴密的大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術運行系統(tǒng),把遙感技術與地面監(jiān)測共同運用到環(huán)境監(jiān)測中,以便更加準確及時的制定解決環(huán)境污染的措施。?
(2)在當今社會,技術在任何方面都是不可或缺的,與此相應,互聯(lián)網(wǎng)技術可以充分配置資源,使全球的資源和信息得到共享,實現(xiàn)遙感技術的網(wǎng)絡化,普及遙感監(jiān)測技術,可以借鑒其他國家的遙感技術創(chuàng)新之處與經(jīng)驗,進行多國合作,利用其它國家的資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng),提高監(jiān)測的效率。?
(3)人才的進步才是社會的進步,必須要保證技術性人才的培養(yǎng),國家要加大人才扶持力度,提供更多的人才發(fā)展機會,培養(yǎng)大批實用型人才和技術創(chuàng)新型人才,只有如此遙感技術才可能會有飛躍性的突破。?
(4)技術的不完善使得監(jiān)測數(shù)據(jù)的不準確,而數(shù)據(jù)分析是制定措施的重要依據(jù),提高數(shù)據(jù)的準確度是必須的,對此,應該研發(fā)更高性能的傳感器以提高衛(wèi)星遙感的分辨率,使數(shù)據(jù)精確度更高,更好的判斷污染物信息,避免誤判情況的發(fā)生。?
4、結束語?
環(huán)境問題與人類發(fā)展息息相關,實現(xiàn)人與自然的和諧相處是社會發(fā)展的必然要求,在尊重自然的基礎上,通過自己的一系列活動改變環(huán)境對于自身的不利影響并造福于人類是對每個人的要求。環(huán)境問題種類多樣,大氣污染、水污染、固體廢棄物污染等都可以通過遙感技術得到一定程度的治理,遙感技術的應用范圍也越來越廣泛,作為環(huán)境監(jiān)測的重要技術力量,遙感技術應該不斷發(fā)展自身,為制定科學準確的政策提供更加有理有據(jù)的支持。?
參考文獻:?
[1]劉紅,張清海,林紹霞.等.遙感技術在水環(huán)境和大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用研究進展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學,2013(1).?
關鍵詞:西氣東輸二線工程;航測;遙感技術
中圖分類號:TP7文獻標識碼: A 文章編號:
1 航空攝影測量與遙感技術
航空攝影測量[ aerial photogrammetry ]指的是在飛機上用航攝儀器對地面連續(xù)攝取像片,結合地面控制點測量、調(diào)繪和立體測繪等步驟,繪制出地形圖的作業(yè)。
遙感是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器,在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物,獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息(如電場、磁場、電磁波、地震波等信息),并進行提取、判定、加工處理、分析與應用的一門科學和技術。
當前,隨著計算機技術、電子與信息技術、網(wǎng)絡技術、空間技術的發(fā)展和各種測量高新技術的不斷出現(xiàn),使得油氣長輸管道勘察設計的測設手段得到了迅速發(fā)展。航空攝影測量與遙感技術作為現(xiàn)代測繪技術的先進代表和大范圍內(nèi)采集地形原始數(shù)據(jù)最理想、最有效的方法和手段,已成為我國長距離、大口徑、高壓力的油氣管道測設中最主要的地形數(shù)據(jù)來源之一。航測與遙感技術應用在長輸管道線路設計中,對改進長輸管道測設技術和能力、提高工程設計質(zhì)量以及推動長輸管道測設新技術的發(fā)展起到了重要作用。
2西氣東輸二線工程在設計中應用航測與遙感技術
西氣東輸二線工程西起新疆的霍爾果斯口岸,管道總體走向為由北向南、由西向東,東至浙江、上海,南至廣東、廣西,途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、江西、廣東、廣西、浙江、上海、湖南、江蘇、安徽和香港共15個省、市、自治區(qū),線路總長約8600km,設計輸氣能力300´108m³/a,是一條連接中亞進口氣源、國內(nèi)塔里木氣田、準噶爾氣田、吐哈氣田、長慶氣田和沿線中西部地區(qū)、華東、華南、長三角、珠三角等用氣市場的重要能源通道。該項目的建設,將進一步滿足快速增長的天然氣市場需求,提高我國清潔能源利用水平,是構筑我國油氣戰(zhàn)略通道的重要工程。
西氣東輸二線工程是目前世界上最長的大口徑高壓輸氣管道工程,作為我國戰(zhàn)略性能源工程,建設人員在可行性研究階段決定全線引入航測與遙感技術作為管道線路設計的輔助手段,發(fā)揮航測與遙感技術優(yōu)勢,提高設計質(zhì)量,減少設計人員內(nèi)外業(yè)反復工作量,縮短設計周期,為西氣東輸二線建設提供優(yōu)質(zhì)的設計服務。
在西氣東輸二線工程的建設過程中,航測與遙感技術主要應用于線路設計的工作中。作為線路選擇和優(yōu)化的輔助工具,遙感技術主要通過影像圖片和數(shù)字高程信息實現(xiàn)其輔助功能。
在利用遙感技術之前,設計人員首先根據(jù)地形圖確定管道的擬定路由,然后根據(jù)擬定路由的中線坐標確定航測路線,待影像圖片和數(shù)字高程信息拍攝、測量完成后對圖片進行糾正、裁剪、拼接等處理,最后由線路設計人員應用軟件在處理好的影像圖片上添加帶有坐標的線路文件,對擬定路由進行優(yōu)化,實現(xiàn)其輔助功能。
3 航測與遙感技術的優(yōu)勢
西氣東輸二線工程全線采用了航空攝影測量的手段獲得遙感圖像和地面高程信息,遙感圖像為真彩色全波段圖像,分辨率0.5m,地面高程信息精度為每1m一個高程點,這些遙感資料經(jīng)過GIS手段構建模型,服務于選線工作。作為管道設計的新技術,遙感技術具備以下優(yōu)點:
a時效性較強。由于傳統(tǒng)地形圖繪制時間多在上世紀50-90年代,存在區(qū)域性更新及更新速度慢的問題。然而近三十年是中國經(jīng)濟騰飛的三十年,各地方經(jīng)濟隨之發(fā)展,人口增加,縣、市、鎮(zhèn)、村的規(guī)模擴大,河湖、交通線等地物都發(fā)生了變化,單純依靠年代久遠的地形圖經(jīng)常造成線路選擇的失誤,造成沒有必要的反復工作量。西氣東輸二線工程所用的遙感影像圖均為線路設計階段拍攝航空遙感圖片,其反映出的地物信息均為最新的信息,時效性非常好,從而在保證設計準確性的同時大大減少了線路設計人員的內(nèi)業(yè)工作量。
b 視覺效果更直觀。選線時,同地形圖、行政區(qū)圖、交通圖等傳統(tǒng)地圖相比,遙感的真彩色影像圖視覺效果更加直觀、準確。傳統(tǒng)地圖只能依靠各種抽象的圖例、顏色、線條等表示地形地物,而真彩色影像圖以照片的方式把地物呈現(xiàn)給設計人員,地物清晰、具體、直觀,容易判別。
c 不受地形限制。選線時,由于地形的差別,山區(qū)地段選線比平原段要困難得多,在新疆、甘肅、寧夏等高寒地區(qū),人跡罕至,選線人員到達線路位置的難度非常大甚至存在安全風險。在傳統(tǒng)的選線模式下,由于地形限制,大型河流穿跨越工程、隧道工程確定穿越點、隧道入(出)口的選擇都存在難于總體把握和全面考慮的問題。遙感技術利用航測的影像圖片和數(shù)字高程可以打破地形的限制,使選線人員可以在不親臨現(xiàn)場的情況下獲取擬定線路方案所需的地形地貌信息,從而在保證設計質(zhì)量的同時大大減少了線路設計人員的外業(yè)工作量。
4 航測與遙感技術需要改進的問題和建議措施
作為西氣東輸二線工程設計工作應用的新技術,航測與遙感技術在與線路設計的結合過程中還存在一些問題,需要在以后的工作中加以改進:
a航測與遙感技術受天氣的影響
西氣東輸二線工程全部的遙感圖像都需要在飛機上拍攝出來,天氣情況對機的飛行和遙感圖像清晰度都有很大影響,對于春季沙塵天氣,夏季雷雨天氣,冬季風雪天氣,這些都會延誤遙感圖像的拍攝工作,在一定程度上影響設計的進度。
克服天氣的影響主要有兩種措施可以采用,第一,采用航天遙感方法拍攝的衛(wèi)星圖片避免航空遙感受天氣的限制,以遙感圖像時效性為代價確保工程進度;第二,根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點選取最佳航測季節(jié),及時關注航測區(qū)域的天氣預報,選取晴好天氣有計劃的提前開展航測工作。
b航測與遙感技術航帶寬度問題
西氣東輸二線工程遙感圖像的寬度為管道中線兩側各600m,如果在遙感圖像拍攝完成后再發(fā)生改線幅度大于600m的情況,就需要進行現(xiàn)場人工測量來獲取數(shù)據(jù),因此遙感圖像有限的寬度對線路的選擇存在束縛。
發(fā)生超出航帶寬度改線主要是原因:
城鎮(zhèn)規(guī)劃范圍、土地資源利用的調(diào)整速度過快,環(huán)境敏感區(qū)域級別變更。
地下特殊地質(zhì)結構、重要歷史文物等在現(xiàn)行勘察規(guī)范不能完全滿足工程前期需要。
建議在線路設計的各個階段注重和地方相關部門結合與溝通,同時在設計工作前期針對特殊地段,特殊情況應提前進行有針對性的勘察工作,在局部可做加寬航測帶方式處理。
c航測與遙感技術費用高
西氣東輸二線工程采用的是航測與遙感技術,利用飛機在飛行過程對中線兩側拍攝遙感圖像,由于安全要求較高,此項工作必須委托專業(yè)的測繪機構來完成,需要花費高額的費用來完成遙感資料的獲取工作。同時航測帶寬度也是影響最終費用的因素之一,傳統(tǒng)測繪方式多為管道中心線兩側各200m。
對于航空器費用高的問題,建議可采用相對廉價的航天遙感技術。即采用人造衛(wèi)星代替飛機拍攝遙感圖片或更為廉價的航空器遙感技術,如高空氣球、無人機。這樣在時效性可以接受的范圍內(nèi)節(jié)省大筆費用。針對航測帶寬的問題,需要大量的工程經(jīng)驗積累以及經(jīng)驗豐富的工程專家技術把關。同時可考慮根據(jù)地形地貌難度區(qū)域性劃分航測帶寬度的方法降低航測費用。
5結語
航測與遙感技術作為近年來引入管道設計工作的新技術,為西氣東輸二線工程線路的選擇提供了很大幫助,不但為設計工作節(jié)省了大量的人力、物力、財力和時間,而且對一些不易地面踏勘觀測的地形地物從俯瞰的角度給出了清晰的表示。因此,航測與遙感技術在以后的管道設計工作中還有很大的利用空間,需要繼續(xù)深入研究、實踐,使其更好的融入到設計工作中,發(fā)揮更大的輔助作用。
參考文獻:
[ 1 ]湯國安,張友順,劉詠梅. 遙感數(shù)字圖像處理[M ]. 北京:高等教育出版社, 2004.
[ 2 ]樊紅,詹小國. ARC / INFO應用與開發(fā)技術[M ]. 武漢:武漢大學出版社, 2002.
[ 3 ]梅安新.彭望琭.秦其明.劉慧平.遙感導論.北京:高等教育出版社.2001.
[ 4 ]西氣東輸二線工程可行性研究報告
關鍵詞 遙感;應用;發(fā)展趨勢
中圖分類號TP75 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)68-0209-02
1 遙感的定義與分類
1.1 遙感的定義
遙感,從廣義來說泛指各種非接觸、遠距離探測物體的技術;而本文談論的遙感是指電磁波遙感,即狹義的遙感,其定義是:從遠距離、高空以至外層空間的平臺上,利用可見光、紅外、微波等探測儀器,通過攝影掃描、信息感應、傳輸和處理等技術過程,識別地面物體的性質(zhì)和運動狀態(tài)的現(xiàn)代化技術系統(tǒng)。
1.2 遙感的分類
按照研究對象遙感可分為資源遙感與環(huán)境遙感兩大類[1],資源遙感以調(diào)查自然資源狀況和監(jiān)測再生資源的動態(tài)變化為主。環(huán)境遙感則是對自然與社會環(huán)境的動態(tài)變化進行監(jiān)測并做出評價與預報的統(tǒng)稱。此外,按照應用空間尺度遙感可以把遙感分為全球遙感、區(qū)域遙感和城市遙感三種類型。
遙感是一門綜合性的技術,它涉及地理學、測繪學、計算機科學與技術、規(guī)劃管理等許多學科。它的概念和基礎是物理學、測繪學、地質(zhì)學、地理學;它的技術支撐是航天技術、計算機技術和圖像處理技術。伴隨著航天技術的不斷進步,空間遙感對地觀測獲得了巨大的發(fā)展,可以預計,在今后的遙感發(fā)展過程中,全方位、全覆蓋、多角度、高分辨及高時效的遙感觀測系統(tǒng),將會被廣泛的應用在各個領域的調(diào)查研究工作中。
2 遙感應用
遙感的應用已從上世紀早期單純的軍事用途擴大到現(xiàn)代生活的各個方面,如土地管理、氣象預報、全球變化研究、災害監(jiān)測、資源調(diào)查與動態(tài)變化監(jiān)測、生態(tài)調(diào)查、旅游、交通等各行各業(yè),成為服務人類現(xiàn)代生活的重要高科技手段之一。
2.1 遙感在土地資源中的應用
遙感技術是土地資源狀況調(diào)查評價與動態(tài)監(jiān)測的重要技術手段。隨著遙感技術在空間識別、地物波譜識別和變化時間識別方面能力的提高,土地遙感正在成為遙感科學的重要分支。我國歷來對國土資源十分重視[2],特別是自國土資源部成立以來,非常重視土地資源的動態(tài)監(jiān)測工作,從1999年開始,遙感監(jiān)測工作作為國土資源大調(diào)查的重要組成部分,連續(xù)16年,每年開展對全國重點地區(qū)的遙感監(jiān)測。
土地遙感的應用領域包括[1]:監(jiān)測建設用地變化趨勢、布局及規(guī)模;為土地資源管理提供現(xiàn)勢基礎資料;輔助檢查土地利用總體規(guī)劃執(zhí)行情況;復核土地變更調(diào)查;輔助開展土地變更調(diào)查;輔助開展土地利用現(xiàn)狀圖更新;基本農(nóng)田保護區(qū)監(jiān)測;配合土地執(zhí)法檢查。
2.2 遙感在礦產(chǎn)資源中的應用
不論用什么方法找礦,了解礦床形成過程和成礦原理都是非常重要的,遙感找礦也不例外。在漫長的地質(zhì)年代里,沉積、巖漿及變質(zhì)三大類巖石也在不停地進行轉化,在地質(zhì)構造等作用下,可以在不同類型的巖石中,形成由各種不同的金屬礦物和非金屬礦物富集而形成的各種礦床,而遙感影像能夠真實
地記錄地球表面三大類巖石的光譜與紋理特征。同時,采用遙感技術圈定各類構造形態(tài)、色異常等現(xiàn)象,對于礦產(chǎn)調(diào)查、圈定成礦遠景區(qū)、成礦預測也有著重要的指導作用。遙感技術尋找油[3]是通過提取遙感影像的烴類微滲漏信息來預測油區(qū)的烴類微滲漏暈以其特有的波譜特性可以被遙感技術檢測,從而實現(xiàn)油氣預測,這也是遙感技術直接找油的原理。
2.3 遙感在城市建設中的應用
城市是一個時代經(jīng)濟、社會、科學和文化的匯聚點,在全面建設小康社會中,我國城市化速度還將加快。遙感在城市建設中應用主要為以下三個方面:1)城市景觀結構調(diào)查。土地是城市賴以存在的物質(zhì)基礎,城市遙感首先就是調(diào)查城市土地利用狀況,提供工商業(yè)、文化、交通、綠地和水體的分布和面積;2)城市道路規(guī)劃與交通環(huán)境分析。低空航空攝影[4]對全市車流的瞬時調(diào)查,就可以幾乎同時測出各個路段和交叉路口的機動車和自行車的車流密度,編繪出主要道路交叉口的車流量圖,既簡便易行,又準確可靠,在交通管理、道路拓寬和過街橋、立交橋選址等方面,都能夠發(fā)揮作用;3)城市環(huán)境污染調(diào)查。受污染損害的植物[5],葉片葉綠素降低,在彩色紅外像片上紅的成分減少,污染程度通過影像色調(diào)的變化被記錄下來,再參考樹木缺株、形態(tài)或冠幅變小的程度,就可以繪制出分輕、中、重三級的污染程度。
2.4 遙感在海洋領域的應用
海洋遙感[6]是指以海洋及海岸帶作為監(jiān)測、研究對象的遙感,包括物理海洋學遙感、生物海洋學、化學海洋學遙感與海水監(jiān)測、海洋污染監(jiān)測等。海洋遙感大幅度提升了海洋調(diào)查技術水平,與其余調(diào)查手段相比,具有很明顯的優(yōu)勢。如:不受惡劣自然條件的限制、拓展了海洋調(diào)查的廣度、能夠?qū)崟r長效的進行檢測、龐大的信息獲取量以及應用范圍的多樣性。
2.5 遙感在氣象中的應用
氣象衛(wèi)星的出現(xiàn),為人類自上而下觀測大氣層和地表、生態(tài)的變化提供了一種新型可靠的手段,由此應運而生的衛(wèi)星氣象[3]成為大氣科學發(fā)展史上又一新的里程碑。氣象遙感的研究內(nèi)容主要包括兩個方面:一是尋找從衛(wèi)星上探測和獲取大氣中主要氣象要素和大氣現(xiàn)象的理論和方法;二是研究衛(wèi)星資料的處理技術和使用方法。例如利用紅外通道和可見光通道中對比,可以很好解決大霧區(qū)、中高云區(qū)及地表的區(qū)分問題,區(qū)別出哪些是霧,哪些是云,哪些是地表,此外利用遙感還可以對沙塵暴有很好的監(jiān)控作用。
2.6 遙感在地質(zhì)災害管理中的應用
傳統(tǒng)的獲取災害損失評估信息方法主要依靠地面調(diào)查以及歷史資料,耗費時間過長且因資料更新滯后,不能及時的體現(xiàn)地質(zhì)災害管理的作用。隨著遙感技術及其他相關高新技術的高速發(fā)展,地質(zhì)災害遙感調(diào)查正處于逐步推廣的階段。衛(wèi)星遙感技術的宏觀性、全天候和全天時以及周期性,為地質(zhì)災害的研究提供了強有力的手段,并逐漸成為地球災害監(jiān)測系統(tǒng)工程中的主要技術。遙感技術已經(jīng)應用于地質(zhì)災害管理的整個過程。在地質(zhì)災害調(diào)查、監(jiān)測、預警、評估的四個階段中,均能夠及時準確的提供調(diào)查、評估、預警,為地質(zhì)災害管理工作的開展提供依據(jù)。
2.7 遙感在考古中的應用
考古工作,是探索人類文明發(fā)展的重要手段。隨著考古研究工作的擴展,考古學家們從了解個別的考古遺址文化上升到對某一地區(qū)、某一國家,或者是更大范圍的一個時空去認識人類文明的發(fā)展,這就需要考察更大的范圍與空間,僅依靠地面的考古資料就顯得不足,而且也很難使資料收集得完整,利用肉眼去觀察分析考古遺跡現(xiàn)象受時間、地點、氣候、光照等諸多因素影響,具有很大的局限性[8]。而高分辨率遙感圖像、航拍像片的分辨率均可達到1m左右,同時可全球、全天候覆蓋,加上特殊信號可以穿透地表,開展更加精確探測的探測工作,這些先進技術在考古研究、文物保護管理上可起到?jīng)Q定性的作用。
從考古的角度來看,人類遺產(chǎn)的挖掘是繼承和弘揚古代文明的重要途經(jīng)。利用遙感技術開展古遺址尋找、普查研究是最為有效的手段。遙感信息古遺址研究不僅可以填補或充實人類文明歷史,而且對研究古代地緣政治,確定歷史時期的軍事和疆域爭議十分重要,且將大大提高田野考古的效率和質(zhì)量,把我國的考古學提高到一個新的高度。
3 遙感應用的發(fā)展趨勢
隨著遙感技術應用研究的深入發(fā)展,遙感數(shù)據(jù)分辨率不斷提高,數(shù)據(jù)量持續(xù)增長,數(shù)據(jù)處理的方法和程序也日趨復雜,從而導致GIS系統(tǒng)所需要解決的問題也越來越多,GIS的發(fā)展也更加偏向于解決數(shù)據(jù)的存儲、管理和處理,但這樣并不能從根本解決問題。經(jīng)過不斷的總結,最終發(fā)現(xiàn)如果想要解決實際應用中出現(xiàn)的問題,就必須多技術、多方法、多角度、多渠道對數(shù)據(jù)進行搜集處理。遙感技術,是一種信息獲取的技術,相對缺乏信息處理、提取以及解決問題的能力。因而科學家們將遙感技術與GIS、GPS、計算機、仿真、虛擬等多種信息技術緊密結合,共同應用解決復雜的綜合問題。
“3S”技術集成就是在這樣的背景下產(chǎn)生的,3S技術[10]即指遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)3種技術集成的總稱。“3S”集成技術的應用,是一個自然的發(fā)展趨勢,RS和GPS為GIS進行空間分析提供了更新區(qū)域信息和空間定位信息,從RS和GPS提供的大量數(shù)據(jù)中提取有用信息,并進行綜合集成,使之成為決策的科學依據(jù)。GIS、RS和GPS三者技術的集成,形成了一個更加完整、準確及實施的對地觀測、分析及應用系統(tǒng),從而推動了遙感技術的進步。
4 結論
綜上,遙感應用既是系統(tǒng)科學又是系統(tǒng)工程,既是區(qū)域性的又是全球性的,既是邊緣科學又是交叉科學。通過對以上土地監(jiān)測、地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查、城市建設、環(huán)境與災害監(jiān)測、海洋、氣象與考古遙感等幾個主要方面遙感技術應用的介紹,可以看出遙感已經(jīng)滲透到社會生活及科研領域的各個方面,3S技術的集成已經(jīng)成為必然,我們應該進一步發(fā)掘遙感技術應用的潛力,開拓遙感技術應用的新局面,更加有效的保護和科學的利用好我國的資源與環(huán)境。
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關鍵詞:遙感技術;礦區(qū);土地管理
1 引言
梅河口市現(xiàn)已探明礦產(chǎn)有24種之多,其中煤炭資源非常豐富,總儲量有1.4億噸,遠景儲量1.6億噸,年產(chǎn)量251萬噸,是梅河口市今后主要開發(fā)礦種之一。但是在礦山開采的同時有的礦區(qū)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)了地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災害,至使農(nóng)田摧毀、減產(chǎn),耕牛、農(nóng)機等設備墮入塌陷坑內(nèi)。對當?shù)厝罕姷慕?jīng)濟收入和生命財產(chǎn)安全造成損害,引起當?shù)厝罕姸啻紊显L[1]。
2 遙感技術及其應用
遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線,對目標進行探測和識別的技術。自80年代以來,隨著全球環(huán)境變化監(jiān)測和研究等計劃的提出與實施,遙感技術和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術等的緊密結合以及新遙感技術領域的不斷開拓,使遙感技術的發(fā)展和應用進人了一個新的階段,廣泛應用于各個領域。
2.1 系統(tǒng)構成 遙感技術是由遙感器、遙感平臺、信息傳輸設備、接收裝置以及圖像處理設備等組成。遙感系統(tǒng)的重要設備就是遙感器,它裝在遙感平臺上,可以是照相機、微波輻射計、多光譜掃描儀或合成孔徑雷達等。信息傳輸設備是飛行器和地面間傳遞信息的工具。而圖像處理設備則是通過對地面接收到的遙感圖像信息進行幾何校正或者濾波等處理,以獲取反映地物性質(zhì)和狀態(tài)的信息。從總體上看,遙感技術由三個基本環(huán)節(jié)組成,即遙感數(shù)據(jù)獲取、專題信息分析和遙感技術應用。遙感技術的專業(yè)內(nèi)容包括任務實施、技術系統(tǒng)和基礎研究三個層次。
2.2 技術特點 現(xiàn)代遙感技術系統(tǒng)是一個具有模塊化結構和多應用目標的系統(tǒng)。總的來說,這種系統(tǒng)具有快速、機動、準確和集成的特點,能夠較好地適應不同應用任務、目標特性和工作環(huán)境的需要,收到多快好省的效果。
3 遙感技術在礦區(qū)土地管理上的應用
3.1 信息系統(tǒng)的建立 現(xiàn)在趨向于RS、GIS及GPS三者的綜合應用,即“3S”技術?!?S”技術是地理信息系統(tǒng)((GIS)、遙感(RS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)的總稱,即利用GIS的空間查詢、分析和綜合處理能力,RS的大面積獲取地物信息特征,GPS快速定位和獲取數(shù)據(jù)準確的能力,三者有機結合形成一個系統(tǒng),實現(xiàn)各種技術的綜合。3S技術通過對礦區(qū)地質(zhì)測量、地質(zhì)填圖、找礦勘探、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、自然調(diào)查、地質(zhì)構造調(diào)查、地質(zhì)采礦條件評價、生產(chǎn)調(diào)度管理、礦產(chǎn)儲量管理、水資源開發(fā)管理、物資管理、礦產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測和質(zhì)量評價等各方面的調(diào)查,選取有效影響因素建立空間數(shù)據(jù)庫,從而實現(xiàn)對礦區(qū)進行沉陷、邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測,同時為礦區(qū)資源勘測、規(guī)劃設計以及開發(fā)提供所需的各種比例尺圖紙等基礎數(shù)據(jù)。
3.2 礦區(qū)土地調(diào)查 礦區(qū)的土地調(diào)點從時間和空間上了解礦區(qū)的土地變化情況。利用實時的遙感資料就可以快速了解整個礦區(qū)的情況。尤其是強降雨前后的遙感圖像對比分析,可查明強降雨對礦區(qū)的影響;每年同一時間的遙感圖像對比分析,可查明年內(nèi)土地的變化情況,從而提高礦區(qū)土地調(diào)查的有效性。
3.3 規(guī)劃 將遙感技術與GIS相結合,對遙感圖片等空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與分析能力,極大的豐富了規(guī)劃設計手段和成果,直觀而理性的空間分析模塊可以輔助規(guī)劃師對規(guī)劃方案進行模擬、選擇和評估,從而優(yōu)選優(yōu)化設計,彌補了原來城市規(guī)劃純圖形、純文字、定量分析與定性分析脫節(jié)的缺陷。使空間數(shù)據(jù)的圖形表達與屬性數(shù)據(jù)的空間分析有了很大的提高,為土地規(guī)劃提供了一個直觀和理性的工具。
3.4 監(jiān)測 GIS技術中利用實時遙感圖片的解析數(shù)據(jù),能夠在礦區(qū)資源監(jiān)測、環(huán)境信息的獲取、管理及分析評價中發(fā)揮重要作用,為全球和區(qū)域的環(huán)境變化、地面勘測和地下工程提供了前所未有的動態(tài)綜合信息。在煤礦區(qū),應用在對采礦工程影響下的區(qū)域動力地質(zhì)現(xiàn)象、資源開發(fā)及變化、環(huán)境影響與生態(tài)效應、自然變化過程以及社會經(jīng)濟問題的分析評價或預測等方面。
礦區(qū)GIS數(shù)據(jù)獲取的任務是將礦區(qū)已有的地形地質(zhì)圖、外業(yè)觀測成果、航空像片、遙感圖像、文本資料等轉換成GIS可以處理與接收的數(shù)字形式,通常要經(jīng)過驗證、修改、編輯等處理。不同數(shù)據(jù)輸入需要用到不同的設備。
3.5 土地復墾 應用遙感技術進行土地復墾是通過分析不同類型土地的特點,了解土地中各因子在生態(tài)環(huán)境中互相制約的內(nèi)在規(guī)律,從而為合理復墾、利用待復墾土地資源提供科學依據(jù),避免復墾的盲目性、破壞性,增強科學性、現(xiàn)實性,使有限的土地資源得以可持續(xù)利用。
4 結論
本文基于遙感數(shù)據(jù)技術對遙感數(shù)據(jù)進行解析與對比分析,并結合GIS的礦區(qū)土地管理信息系統(tǒng)總體功能框架,研究了系統(tǒng)的主要技術基礎,經(jīng)過開發(fā)成功的系統(tǒng)表明,基于遙感技術與GIS技術的有機結合對礦區(qū)沉陷災害等土地管理信息系統(tǒng)優(yōu)勢明顯,可實現(xiàn)礦地信息的聯(lián)動,在采礦計劃實施前和實施中,可以根據(jù)地表變化特征對采礦可能造成的地表破壞進行預測,對可能造成的房屋破壞進行預評估,進而制定土地征遷預案,實現(xiàn)沉陷災害的預警控制;在沉陷災害發(fā)生地區(qū),可以對土地適宜性進行評價,為礦區(qū)土地復墾提供技術支持。
關鍵詞:航空遙感技術、現(xiàn)狀、應用、趨勢、成就
中圖分類號:TP7文獻標識碼: A 文章編號:
一、航空遙感的發(fā)展現(xiàn)狀
一九六零年美國的學者就提出了遙感這一概念,這是一項FQ綜合技術,將其定義為以攝影方式或以非攝影方式獲得被探測目標的圖像或數(shù)據(jù)的技術,是為了更加全面的描述這種技術和方法,從現(xiàn)實的意義來分析,通常我們把它稱為一種遠離的目標,通過非直接接觸而判定、測量并分析目標性質(zhì)的技術。一九七二年第一顆地球資源衛(wèi)生發(fā)射升空,一直以來,法國、美國、俄羅斯、日本、印度以及中國等國家陸續(xù)發(fā)射了對地觀測的衛(wèi)星,并且越來越多。如今,大氣窗口的全部都已被衛(wèi)星遙感的多傳感器技術所覆蓋,光學遙感包含以下幾種:近紅外、見光及短波紅外區(qū),以探測目標物的反射和散射熱紅外遙感的波長可從8/an到14Inn,以射率和溫度等輻射特征,微波遙感的波長是從1mm到100cm的范圍,其中被動微波遙感主要是以目標的散發(fā)射率與溫度的探測為主,主動微波遙感通過合成孔徑雷達探測目標的反向散射特征。微波遙感能夠全天時、全天候的對地進行觀測,雷達干涉的測量多數(shù)采用兩付天線同步成像,或者是一付天線需要隔一段時間之后重復成像,利用同名像點的相位差對地面目標的三維坐標進行測定,精度可以達到5In~10In,差分干涉測量定相對位移量的精度更高,在自動獲取數(shù)字高程模型的精度上得到很大的提高。航空航天遙感對地定位不依賴地面的控制,也就是對影像目標的實地位置能夠確定,過去的一個世紀中取得的重大成果中就包括從空中和太空觀測地球獲取影像,體出了多平臺多傳感器航空航天遙感數(shù)據(jù)獲取技術趨向于三高。多平臺多傳感器航空航天遙感數(shù)據(jù)獲取技術有著非??焖俚陌l(fā)展,并趨向于高空間分辨率、高光譜分辨率及高時向分辨率。在二零零一年衛(wèi)星遙感的空間分辨率有了快速的提高,而時間分辨率的提高則是由于小衛(wèi)星技術的快速發(fā)展,傳感器與小衛(wèi)星星座的大角度傾斜可以以1d~3d的周期獲得感興趣地區(qū)的遙感影像。
因為具有全天候全天時的特征,以及應用INSAR和東一INSAR進行高精度三維地形及其變化測定的可能性,因此,全世界各國家都在普遍關心的就是SAR雷達衛(wèi)星。在機載和星載SAR傳感器以及應用研究方面我們國家還處于形成體系的階段,如今,我們國家將把遙感數(shù)據(jù)獲取的方法全面推進,從而形成自主的高分辨率資源衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星、測圖衛(wèi)星和對環(huán)境與災害進行實時監(jiān)測的小衛(wèi)星群。
二、航空遙感技術的應用
從遙感科學的本質(zhì)來分析,就是通過對地球表層的遙感,如巖石圈、大氣圈、水圈以及生物圈都屬于地球表層。根據(jù)遙感儀器所選用的波譜性質(zhì)遙感技術可以分為以下幾種,聲納遙感技術、電磁波遙感技術、物理場遙感技術等。電磁波遙感技術是利用各種物體或物質(zhì)反射出不同的特性的電磁波而進行遙感。包括見光、微波及紅外等遙感技術。按照感測目標的能源作用可以分為以下兩種技術,包括:被動式遙感技術、主動式遙感技術。如果按照記錄信息的表現(xiàn)形式來分的話,可以分為圖像方式以及非圖像方式,若按遙感器使用的平臺來分,可以分為航空遙感技術、航天遙感技術、地面遙感技術等三種技術。從遙感的應用領域來分的話,可以分為環(huán)境遙感技術、地球資源遙感技術、海洋遙感技術以及氣象遙感技術等。遙感應用具體包括:土地資源調(diào)查、陸地水資源調(diào)查、植被資源調(diào)查、城市遙感調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、海洋資源調(diào)查、環(huán)境資源調(diào)查以及考古調(diào)查與規(guī)劃管理等。
三、我國航空遙感技術的發(fā)展趨勢
科學技術在不斷的進步,光譜信息逐漸趨向成像化,雷達成像向多極化發(fā)展,光學探測多向化,地學分析也越來越智能化,環(huán)境研究也向動態(tài)化發(fā)展,資源研究方面也趨于定量化,這對遙感技術的實時性有很大的提高,并且對遙感技術的運行性也起到很大的提高作用,使它向多頻率、多尺度、全天候的方向發(fā)展,與此同時,還要向高效快速以及高精度的目標發(fā)展下去。其一、隨著高性能新型傳感器研制開發(fā)水平的不斷提高,以及環(huán)境資源遙感對高精度遙感數(shù)據(jù)的要求越來越高,高光譜分辨率以及高空間已經(jīng)成為衛(wèi)星遙感影像獲取技術的未來發(fā)展方向。遙感傳感器的改進與突破重點體現(xiàn)在像光譜儀和雷達上,高分辨率的遙感資料對地質(zhì)勘測以及海洋陸地的生物資源調(diào)查都有非常顯著的效果。其二、全天候全天時獲取影像并穿透地物是雷達遙感具有的能力,并且在對地觀測領域有很大的優(yōu)勢。無論是干涉雷達技術,還是被動微波合成孔徑成像技術,還是三維成維技術及植物穿透性寬波段雷達技術都在發(fā)揮著越來越重要的作用,并且也是實現(xiàn)全天候?qū)Φ赜^測的非常主要的技術,使環(huán)境資源的動態(tài)監(jiān)測能力得到很大的提高。其三、不斷開發(fā)陸地表面溫度及發(fā)射率的分離技術,并使其得以完善,對陸地表面的能量交換進行定量估算并進行監(jiān)測,除此之外,還要對平衡過程進行監(jiān)測,這會在全球氣候變化的研究中起到更大的作用。其四、由航空、航天與地面觀測臺站網(wǎng)絡等組成的并且以地球作為研究對象的綜合對地觀測數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),不但具有提供定性、定位、定量的能力,而且還具有提供全天候、全空間及全時域的數(shù)據(jù)能力,為資源開發(fā)、地學研究、環(huán)境保護及區(qū)域經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展提供科學數(shù)據(jù),同時提供信息服務。
四、我國在航天遙感技術方面已取得的巨大成就
在對地觀測系統(tǒng)中一項重要的組成部分就是航空遙感,無論是在災害應急響應監(jiān)測方面,還是在高精度地表測量中以及礦產(chǎn)資源探測等領域都發(fā)揮著非常重要的作用。有了863計劃等國家科技計劃的支持,我們國家一直堅持自主創(chuàng)造并不斷創(chuàng)新,在無人機遙感、高精度輕小型航空遙感、高效能航空SAR遙感等領域都自主研發(fā)了紅外、可見光、激光、合成孔徑雷達等航空遙感傳感器,技術非常先進并且實用性很強,把國外的技術壟斷與技術壁壘徹底打破了,研發(fā)出一系列的軟件及硬件產(chǎn)品,并且是適合我們國家國情的產(chǎn)品,形成獨具特色的全國航空遙感網(wǎng),應用領域包括地礦、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、水利、減災、交通、軍事以及一些重大的工程建設,并且發(fā)揮出了非常重要的作用。如今,我們國家的遙感技術在國際中處于領導者的地位。
由高精度小型化POS、高精度輕型組合寬角數(shù)字相機、穩(wěn)定平臺、輕小型機載LIDAR、超輕型飛機(或無人機)和相應軟件組成了高精度輕小型航空遙感系統(tǒng)。此系統(tǒng)與國外一些同類的產(chǎn)品相比,具有以下優(yōu)點:重量輕、體積水、成本低、功能全并且操作起來非常方便,更重要的是擁有自主知識產(chǎn)權,主要應用于大比例尺測繪、高分辨率對地觀測、數(shù)字城市建設以及重大自然災害應急響應等方面,不但可以節(jié)省大量的人力、物力以及財力,而且對于遙感工作效率及效益有很大的提高。
高效能航空SAR遙感應用系統(tǒng)不但突破了系統(tǒng)總體與系統(tǒng)集成、X波段干涉SAR、P波段極化SAR技術,而且還突破了地形測圖處理技術,技術指標要滿足測圖精度的要求,這樣才能有利于技術流程及標準的形成,把國外技術的封鎖徹底打破了,使國內(nèi)的空白得到了填補,使我國成為世界上第三個擁有先進航空SAR遙感系統(tǒng)的國家。
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