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农业卫星遥感技术范文1
【关键词】遥感技术;灾害;安全;影响
中图分类号:TP7 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
我国是一个幅员辽阔的大国,地貌地势复杂多变,因此会出现很多的自然灾害。尤其是最近几年,由于气候的变化异常,生态环境一度恶化,灾害问题也愈演愈烈。而如何预防灾害,遥感技术于是成为了最好的武器。
二、遥感技术在灾害调查中的优势及作用
1、获取范围广、速度快
遥感技术能从空中大面积地对灾害进行宏观监测研究,对于大范围的监测区域,能最大的发挥出遥感技术的优势。近年来,无人机低空遥感系统的快速发展,使无人机可快速到达监测区域,通过机载高精度遥感设备及时获得遥感监测结果,为抢险救灾提供快速可靠的应急保障,是遥感技术的应用得到了进一步的延伸。
2、获取信息量大、效率高
遥感技术可以快速地传导、接收、处理和提取大量与灾害相关的信息。通过各种手段,可以识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性。这不仅给灾害监测赢得了大量时间,而且及时获得了丰富的灾情背景资料,为高效数据模型的建立创造了先决条件。
3、获取信息受自然环境影响小
遥感技术无需接触地物即可获得所需信息,在遭遇灾害的情况下,遥感影像使我们能够方便立刻获取的地理信息。在自然环境极端恶劣的地区,遥感影像甚至是我们能够获取的唯一信息。在5.12汶川地震中,遥感影像在灾情信息获取、救灾决策和灾害重建中发挥了重要作用。
4、获取数据具有时效性、可比性
遥感影像具有自身的周期性,可以通过技术手段获得所需要时间的影像数据,从而通过各个时段的数据进行对比,获得感兴趣区域所发生的变化,以及发展趋势、规律。
三、遥感技术在灾害防治过程中的作用
遥感技术具有视域大的宏观特性,它的探测波段从可见向微波和红外延伸,使人们对地物的观察和研究具有全天候和全天时的可能;另外,它还能周期成像,有利于动态监测和研究。遥感技术以其独特的对地观测视角及特性,在灾害的防治过程中起了如下作用:
1、动态监测与指挥救灾
通过卫星影像获得的遥感数据,具有一定的周期性,可以通过对某区域长时间的监测,获得某一灾害事件的发展趋势,实现动态监测,提前预警。也可通过航空手段,得到短期的监测数据,提供应急保障。这样可实现实时、现场指挥救灾。
2、灾情评估
把灾前、灾中、灾后卫星数据的融合,根据相关部门提供的专业数据库可以获得较为客观的灾情评估,为政府部门救灾制定部署方案,也可为其它单位、企业提供必要的参考数据。
3、防治规划
通过遥感数据结合其它数据库系统,获得一定的致灾因子,评估灾害防治措施是否具有可行性,为灾害的防治规划提供专业的、可靠的依据。
4、实施监督
可通过遥感数据的对比,对灾害区域防治前与防治后进行监测对比,使管理部门及时获得实施情况,保证防治措施按时、按质、按量的完成。
四、遥感技术在灾害监测中的应用范围
1、遥感技术在地质灾害监测中的应用
我国的地质灾害遥感调查技术是为大型工程的可行性研究提供地质灾害分布、潜在危害及环境基础资料。实践证明,遥感技术在识别滑坡、泥石流,制作区域滑坡、泥石流分布图,评价滑坡、泥石流对大型工程施工及运行的影响等方面发挥了巨大的作用。
当前,地质灾害遥感解译是根据地质灾害及其要素、后壁、滑体、前缘、物源区、流通区、堆积区等的形态特征,在航空像片或卫星图像上以目视方法进行了解的识别能力。这对于自然灾害发生前后的遥感图像变化与现场验证相结合,同时结合其它非遥感资料,并通过研究影响地质灾害发育的环境地质条件、自然环境条件以及社会经济环境条件等因素来间接地推断研究区域内地质灾害发生的可能性。
目前,直接通过遥感图像发现并研究地质灾害的发生和发展还存在很大困难。因此,现有的滑坡、泥石流遥感调查只能提供区域宏观的、定性的解译成果,不能提供比较精确、定量的地质灾害信息,也没有形成有效的地质灾害演化评价模型,无法对地质灾害的发生进行预警。所以,当前的地质灾害遥感调查技术方法迫切需要进一步改进和提高,以满足地质灾害防治工作的需要。
2、遥感技术在农业灾害监测中的应用
我国一直是一个传统的农业大国,也是世界上遭受农业灾害最严重的国家之一。 农业灾害不仅使广大人民的生产、生活质量和生命财产的安全受到影响,而且还间接地影响了其它产业的发展,给经济、社会等领域带来不可估量的影响,是构建和谐社会、保障人民安居乐业的极其不利的因素。因此,及时、客观的了解我国农业灾害发展情况,并采取一定的防治措施,对于社会的安定团结、经济的可持续性发展具有十分重要的意义。农业灾害的传统监测方法主要采取田间定点监测和随机调查等方法,在具体操作上表现为费事、费力、效率低下等缺点,而且有些农业灾害(如病虫害等)在发生早期并不能靠肉眼识别,这就造成了传统的农业灾害监测方法容易造成较大的误差.
通过遥感手段,依据植物的光谱特性,可以对农作物旱灾监测、冻害监测、虫害监测等方面获得快速、大范围的数据,具有经济、快速、准确的优势。
应用遥感信息进行灾害监测的问题
1、当前遥感数据的获取相对较高昂,在既保障时相,又保障精度的情况下,数据获得需要更高昂的代价,因此需要国家大力发展遥感卫星应用产业,重视遥感技术在灾害监测中的应用,让遥感技术高效、经济的为灾害监测服务,给广大人民的生命、财产提供安全保障,为经济发展、社会稳定提供强有力的支持。
2、遥感技术需要结合其它相关部门的专业数据库,才能发挥出它最大的效力,具备更多的行业应用。因此需要多部门协作,制定统一、有效的应用机制,长期观测、积累数据,为灾害监测与防治提供科学的数据支撑。
3、遥感技术要与地理信息技术、人工智能技术、图像处理技术等技术领域结合,才能在灾害监测与防治中,获得更加稳定、可靠、真实、客观的数据,而如何将这些技术结合在一起,还需要进一步的攻关、研究。
六、结束语
遥感技术是目前新式的监测灾害的手段,科学的运用此项技术可以很好的监测灾害的发生,而且是重要的、可行的。随着相关技术不断地完善和提高,遥感技术一定会成为地质灾害监测的重要手段之一。但是就目前现状而言,遥感技术在灾害监测中还是存在一些局限和问题,仍需有关的科技人员不断地探索和完善。
【参考文献】
[1]黄小雪遥感技术在灾害监测中的应用[J]遥感应用技术2005
[2]马蔼乃遥感概论与应用[J]测绘学科2000
农业卫星遥感技术范文2
湖南省卫星遥感技术应用于国土资源管理起步于上世纪70年代中期,经过近40年的宣传普及和试验研究,特别是近10年来的长足发展,现已进入到比较成熟的生产实用阶段。已形成湖南省遥感中心、湖南省国土资源规划院、湖南省第一测绘院、湖南省第二测绘院、湖南省第三测绘院、湖南省测绘科研所以及湖南省国土资源信息中心等单位遥感力量组成的遥感技术应用队伍,拥有500多名遥感专业从业人员,近8000万元遥感专业设备,且每年投入专项经费近2亿元,在土地利用与矿产资源调查与监测、地质灾害预警与应急反应等领域取得了显著的社会效益与经济效益。
随着国土资源科学管理的需要和遥感技术应用水平的提高,湖南卫星遥感应用已成为支撑政府决策的有力工具。卫星遥感技术的应用不仅在国土资源管理,在经济建设和社会发展中的作用也日益重要,前景越来越广阔。
历史回顾
湖南卫星遥感的过去主要是遥感技术应用方法试验。1970年代中期至1980年代中期,在国家科委、国家计委、国家基金委、中国科学院、湖南省政府、湖南省计委、湖南省科委等部门的支持下,湖南率先进行了“湖南省国土调查多平台遥感预试验”。
1980年代中期至1990年代初,湖南省和中科院资源与环境信息系统国家重点实验室合作,进行了“洞庭湖区地理信息系统”研究。 1990年代初至中期,进行了“湖南省防洪减灾信息工程运行系统方案”研究,有力地推动了3S技术在防洪减灾中的应用。
1990年代中期至2000年代初,在原国家计委支持下,实施“湖南省国土资源遥感综合调查”项目,通过卫星遥感技术,基本查明了湖南省各类资源和环境状况,为我湖南省经济社会发展总体规划和政府科学决策提供了重要的基础数据。
湖南省卫星遥感技术开始用于土地资源、矿产资源、水资源、森林资源、旅游资源以及生态环境、自然灾害等方面的调查研究,并取得了良好效果。
应用现状
湖南卫星遥感技术应用工作开展近40年来,通过不断的实践与摸索,在技术方法上已基本成熟,遥感装备水平为满足应用需求得到了全面改善。土地利用变化与矿山开发状况遥感调查与监测、区域地质与矿产地质遥感调查研究、地质环境与地质灾害遥感预警与应急等领域均取得了重大成果。地质等遥感信息形成机理研究、遥感与多源地学数据的综合应用,迈上了新的台阶。
第二次全国土地调查
2007年3月至2009年12月,湖南省第二次全国土地调查工作期间,湖南省以卫星遥感底图为基础,通过遥感解译与外业调查,全面查明了全省土地利用现状、土地权属状况、基本农田分布状况和城镇地籍状况,真实掌握了土地基础数据,为全省经济社会发展与国土资源管理提供了准确性高、现实性强的基础数据。
土地利用遥感监测与土地年度变更调查
2000年组建湖南省国土资源厅以来,基于土地资源管理的“批、供、用、补、查”对基础数据的需求,国土资源部门每年基于卫星遥感数据开展土地利用变化遥感监测。特别是2009年第二次土地调查结束之后,随着卫星遥感技术的不断发展,实现了全省土地监测“一张图”的全覆盖。
土地利用遥感监测能及时准确地反映土地利用变化的最新情况,其成果是土地年度变更调查的主要依据。土地年度变更调查以新增建设用地、土地开发整理复垦耕地以及其他相关地类的变化为主要对象,以客观准确反映年度内土地利用变化情况为主要目标,对满足土地管理日常业务的现实需求,实现监管方式从“以数管地”到“以图管地”的重大转变,进一步扩大调查成果应用的深度和广度,提高土地基础数据资料的社会化服务水平,有效保障土地参与国家宏观调控,满足经济社会发展的迫切需要具有重大意义。
土地矿产卫片执法检查
土地矿产卫片执法检查是国土资源管理的常态化手段,每年开展一次。本工作利用卫星遥感技术定期监测土地利用变化和矿产勘查开采状况等,发现全省土地矿产疑似违法图斑,并对违法情况进行核查,为及时发现、制止和查处违法用地、违法勘查开采矿产资源行为提供了科学依据。
近3年来,共发现并查处土地违法案件3200多起,违法占用土地4万多亩,违法占用耕地1.6万多亩,矿产违法案件999起。各县市区国土资源部门依据相关法律法规对违法主体处以罚款1.2亿多元,违法主体补办手续产生的土地矿产收益在100亿元以上。3年土地矿产卫片执法中,各县市区对违法主体处分200余人,其中县处级4人,科级及以下82人;移送司法机关21人,申请法院强制执行300多起;个别土地违法严重的县(市、区)被国家问责或警示约谈。
土地矿产卫片执法对土地矿产违法行为起了极大的震慑,增强民众法律意识,对稳定土地市场、规范矿业秩序发挥了巨大作用,促进了地方经济良性发展。
耕地后备资源调查与永久基本农田划定
耕地资源是经济社会发展的重要保障。2010-2011年,我省基于卫片遥感图像及其解译成果为调查底图,投入专业技术人员1000余名,耗时两年,全面查清了全省耕地后备资源的类型、数量、质量、权属和分布。
2010-2012年,我省利用卫星遥感技术,投入专业技术人员2000余名,在外业逐图斑核查的基础上,通过基本农田区位调整和划定、基本农田落实到地块和农户、基本农田占用和补划以及设立基本农田保护标志等,全面健全了基本农田图表册基础资料,落实了基本农田保护责任,建立了基本农田数据库,规范了保护标识及责任卡。永久基本农田划定对切实提高基本农田的区位稳定程度、集中连片程度、落地到户程度和信息化程度,全面提升基本农田保护水平,落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策,协调农业用地与建设用地的矛盾,严格控制对耕地的占用,稳定农民承包土地的思想,有效改善农业生产条件等发挥了重要作用。
农村集体土地确权登记发证
农村集体土地确权登记颁证是国务院部署的一项重大土地调查工程。该工作以0.5米的航天或航空遥感图像为外业调查底图,以内业判读指界与野外现场勘界相结合的方法,进行权属调查、界址点采集,然后经内业上图、套合“二调”图斑线和地类、编辑、裁切,编制成农村土地所有权地籍图和宗地图,建立集体土地所有权数据库,并进行分类统计和面积汇总,有效地提高了工作效率。
矿产资源开发多目标遥感调查与监测
为加强矿产资源管理,从2006年开始,湖南省启动了矿产资源开发多目标遥感调查与监测,每年开展一次。
该工作利用卫星遥感技术,在湖南省开展矿产资源开发利用状况、矿山环境和矿产资源规划执行情况遥感调查与监测工作,获取矿产资源开发客观数据,为矿政管理部门制定矿产资源规划、整顿矿产资源开发秩序、治理矿山地质环境等提供技术支持和决策依据。
地质灾害预警预报和应急反应
湖南是我国地质灾害严重的省区。针对湖南严重的地质灾害, 2004年以来,我省基于气象卫星信息和多普勒雷达信息,在汛期开展地质灾害卫星遥感预警预报工作,向相关部门和公众通过Web GIS实时预警预报信息。
10年来,共地质灾害预警预报信息500余次,成功预报200多次,最大限度地减小了因地质灾害所造成的人员伤亡和财产损失,产生了显著的社会效益和经济效益。
另外,基于多源对地观测卫星信息开展的,集预警预报、应急调查、应急评估、应急指挥于一体的突发性地质灾害应急反应体系,也于2011年开始研究,预计在近年可以运行,并将成为我省防灾减灾的重要技术手段。
未来趋势
卫星遥感技术是信息化建设的重要组成部分,也是全面推动信息产业化发展的生力军。迅速发展的卫星遥感技术,正逐步成为国土资源管理中及时有效的技术支撑。卫星遥感技术服务于国土资源管理工作,已具备多样的信息获取途径和系统而科学的信息处理方法,已成为当代国土资源管理首选的技术手段和主要的决策助手。
农业卫星遥感技术范文3
1 多源卫星数据
1.1 航空遥感
无人机是当前比较先进的航拍技术。自控的卫星五人驾驶机与传统航空遥感的区别在于其能够携带专业的数码相机,灵活性较强,可在云层下飞行,避免云对其的限制。这正这项优点其被研究生广泛应用。
1.2 Landsat系列卫星
陆地卫星Landsat能够帮助获得TM等遥感图像,这些图像能够帮助土地利用现状,并编制具体运用情况。
TM影响共有7个波段,每个波段能够充分结合不同事物的光谱特征和大气影响,其自身已经实现优化。在具体实践中,只有第6个波段稍欠丰富外,其他的地表光谱信息是很全面的。
1.3 SPOT系列卫星
2002年5月SPOT-5卫星发射升空。与之前发射的尾箱相比,其能够为研究者提供更加准确、丰富的地表信息资源。该卫星的遥感影像的控件分辨率是2.5m,其传感器能够帮助获得立体影像,并且在储存和传输等性能上都有提高。此外,其还能够符合土地利用动态变化检测的要求。将数据进行校正、增强和分类等,在通过实地调查资料的前提下,获得研究区内卫星区内遥感影响的翻译标志。然后根据对卫星遥感影像的计算机自动解译,能确定土地利用的类型。
1.4 雷达遥感
雷达遥感比光学成像遥感要进步很多,其不仅能够长时间工作,还可以穿透地物。因此,雷达遥感是当前应用十分广泛的一种。
有学者针对热点雷达数据ERS-2展开探究,发现经过一系列的预处理后和实验区分区后,根据土地的类型可以分为非监督类和BP神经网络类对土地利用进行划分。结果发现,多光谱遥感的数据,SAR遥感数据是可以替代的。
目前,我国SAR遥感监测技术主要被应用在那些不方便获得卫星遥感数据的区域。据数据统计显示:在农作物生长季,无论是北方还是南方多光谱遥感数据的利用率都普遍较低,不到5%,其中南方比北方总体上还要低。但是SAR获得的地观测数据可以达到100%。从上述调查中我们不难发现,SAR比较适合于农业、林业等资源调查较高的选择。
2 多源遥感卫星数据的融合
2.1 融合类型
2.1.1 同一传感器不同分辨率的遥感影像数据的融合。笔者在分析资料时发现,有学者会选择法国的2.5m的SPOT-5的全色卫星影像数据和10m的多光谱卫星影像数据,借助影像融合的办法,利用影像的纹理和光谱响应等特征,结合土地利用现状矢量图库完成土地利用现状的调查。
2.1.2 不同传感器的遥感影像数据的融合。在不透光传感器的数据融合方面,有学者采用2002年和2003年SPOT 及ETM+数据在专业遥感软件的辅助下利用多源遥感数据融合技术进行土地利用变化信息提取并对变化信息进行野外调查核实 ,这种办法能够大大降低查找变化地块的效率和时间,调查结果的质量也能够提升,其为以后开展土地变更调查工作的开展提供了一种新的途径和方法。
2.2 多源遥感影像融合的过程
多源遥感影像融合的过程一般分为2个过程:数据预处理和影像融合。
3 遥感影像分类
3.1 目视解译法
目视翻译已经成为信息社会中地学研究中一项十分重要的基本技能,在遥感应用方面也不例外。遥感技术信息的获得能够更加实时、准确。例如重大自然灾害信息等等,其可以无时不刻的关注检测地球的资源和环境的变化程度,为日后世界各国的发展提供真实可靠的信息服务。
目视解释作为遥感图像解译的一类,有往往被称为目视判读。它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。
3.2 计算机自动分类法
计算机自动分类法主要分为非监督和监督两类。具体如下:
非监督是完全根据像元的光谱特性所进行的分类,比较适用于那些对分类区了解不够的情况。该方法的使用需要注意的是原始图像的所有波段应参照分类运算,结果是各类像元数大体等比例。非监督类受人为干预的影响较少,其自动化程度较高。非监督分类一般要按照以下几个步骤实施:初始分类、专题判别、分类合并、色彩确定、分类后处理、色彩重定义、栅格矢量转换、统计分析。
监督分类与非监督分类相比,其更多的是受人为干预较多,主要被应用在研究区域相对熟悉的情况。监督类应该首先选择那些可以识别或借助其他相关信息可以断定类型的模板,然后将通过计算机将具有相同特性的像元进行分类。监督分类是运行需要经过以下结果步骤:建立模板(训练样本)、评价模板、确定初步分类图、检验分类结果、分类后处理、分类特征统计、栅格矢量转换。
为了保证数据的精确度,一些新的分类方法也逐渐出现,但是大都由于程序过于复杂而没有被广泛应用。因此,在遥感技术不断发展的条件下,应该充分利用多源遥感技术数据,并借助GIS技术,尽量实现遥感数据的进一步精确。
4 讨论
随着我国科学技术水平的不断进步,多源卫星遥感成为土地利用中不可缺少的重要工具。其融合选择的最佳办法是能够针对不同区域和图像特点进行选择和融合。其融合不同于其他,其关键在于不仅需要融合前两幅图像的精确配准,还应该具体融合方法。
当前,多源卫星遥感数据的融合仍然存在诸多问题,这些问题的存在严重影响融合的质量和水平。其具体融合需要解决的问题主要有以下几点:多光谱与多传感器、多空间下遥感影像的融合的理论框架、模型及其算法的研究,影像的性能评价标准的确定,融合理论的精度的提高,实际应用时会受不同影响以及计算机自动分类等问题,是今后卫星遥感数据融合需要努力研究的方向。
农业卫星遥感技术范文4
关键词:遥感技术 水污染监测 大气污染监测 地面污染监测
中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)06(b)-0128-02
步入21世纪以来我国的经济步入高速发展阶段,由于经济结构的不合理在经济发展过程中引发的一系列环境问题也愈发突出,环境监测是环境保护的重要手段。环境监测的基础是环境分析,伴随着遥感技术的飞速发展,遥感技术发展迅速,越来越广泛的应用环境监测领域,现已能测出水体的多种水质参数,如泥沙含量等;能测定大气湿度、气温、以及多种物质的浓度分布,如NOx、PM2.5等;可调查土地利用情况、大型环境污染事故和区域生态情况等[1]。环境监测过程中,遥感技术在水环境污染检测、大气环境污染检测、地面污染及土地利用发展监测等方面有广泛的应用[2]。
1 遥感技术
1.1 遥感技术的原理
远距离不直接接触物体的遥感技术也可以识别、测量并分析目标物质,它利用的是物体反射或辐射电磁波的固有特性。遥感技术的分类方式有按遥感平台分类和按传感器的探测波段分类两种:其中遥感平台包括航空遥感(分为气象卫星遥感和陆地卫星遥感)、航宇遥感、地面遥感、航天遥感。传感器的探测波段包括多波段遥感、微波遥感(1mm~10m)、红外遥感(0.76~1000um)、可见光遥感(0.38~0.76um)、紫外遥感(0.05~0.38um)。
与光学遥感相比较,微波遥感对地球覆盖层的穿透能力较红外波段强,其特点是能全天时和全天候观测、含有幅度、特征信号丰富、极化和相位,其中全天时和全天候观测能力是光学遥感不具备的。在不同的环境监测领域可使用不同的遥感监测技术[3]。
1.2 遥感监测技术的应用
遥感如今已深入到多种领域的应用中,如渔业、农业、林业、地质、地理、海洋、气象、水文、城乡规划、环境监测、地球资源勘探、军事侦察、土地管理、室内测量、海洋、陆地、大气信息的采集以至全球范围的环境变化。遥感方法的选择应具有针对性。可采用近红外、可见光遥感技术监测温室效应、大气污染、固体废弃物污染和水质污染等;热红外遥感技术则通常用来监测大范围地表的温度状况;要想获得某一地区的夜间资料或云雨较多地区的资料、或者某些目标隐藏在林下、埋藏于地下则宜选用微波遥感,因为从波长来分析,与红外波相比,微波的波长要长得多,所以微波的散射较小,减少了在大气中的衰减,云、烟、雾、雨对其基本上没有限制。
2 遥感技术在环境污染监测中的应用
2.1 水环境污染监测领域
污染水与清洁水的反射光谱特征研究是水体遥感监测的基础。总的来说,清洁水吸收光的性能较强,这是因为清洁水具有较低的反射率。故水体在一般遥感影像上表现为暗调。可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术进行水质监测。在污染物种类繁多的江河湖海各种水体中,通常将其分为热污染、富营养化、海洋石油污染和固体漂浮物等几种类型,以方便使用遥感方法对各种水污染物进行研究。
在富营养化的水体中,其程度可通过叶绿素浓度来反映,浮游生物迅速繁殖,水体兼有植物和水两种光谱特征,光谱曲线随浮游植物的含量的升高越近似于绿色植物的反射光谱。叶绿素主要吸收红光、蓝光而反射绿光。在可见光波段0.44Lm(蓝光)和0.65Lm(红光)处有两个吸收带,但在0.55Lm(绿光)附近有反射率为10%~20%的一个波峰。一般采用0.45~0.65Lm附近的光谱线段调查水体中悬浮物质的数量及叶绿素含量[4]。
海洋环境恶化的重要原因是海洋石油污染和向海洋倾倒废弃物。每年全球超过一千多万吨的石油及其制品排入海洋,这对海洋生态来说是严重的灾难。此外,附近大量的农田化学肥料、城市生活废水和工业污水也随河流汇入海洋,扩大了海洋污染范围,恶化了生态环境,使环境质量下降。应用海洋遥感卫星可以为海洋环保部门提供必需的资料和数据,因为遥感能大范围搜索石油污染和化学污染并估算污染的范围及其扩散情况,从而为海洋环保部门提供了必需的数据和资料[5]。
在对水体热污染监测中,热红外图像能定量解译并反映热污染区的温度特征。在热红外波段,由于水体的热容量大,特征明显,其遥感影像辐射低,色调暗。热红外波段影像可以识别与周围水体有显著温差的热污染水体。
2.2 大气污染监测领域
利用气象卫星,大气遥感可以定期监测大气温度及水蒸汽垂直分布情况。通常不可能用遥感手段直接识别的物理量如气溶胶含量和各种有害气体是影响大气环境质量的主要因素。有些微量气体分子的辐射和吸收光谱是固定的,如二氧化碳、水汽、甲烷、臭氧等。所以可反演推算大气的吸收、辐射及散射光谱[6]。通过遥感图像可以直接分析出大气气溶胶的分布和光学厚度,而大气污染的程度和性质只能利用间接解译标志来推断,这是因为有害气体通常不能在遥感图像上直接显示出来。
用雾、霾和沙尘天气的遥感目视解译作为例子。遥感信息的传输规律和介质的特性密切相关,雾、霾、沙尘的物理特性决定了其辐射传输特性,在传感器的各通道上,他们具有出不同的波谱特性,所以要想监测雾、霾、沙尘的特性,我们首先应该了解他们在物理性质上差异,并且清楚波谱特性受物理特性的影响情况,然后再选择选择合适的遥感通道。
雾的粒子由水滴或冰晶组成,它具有较大的粒子尺度和充足的水汽含量,已经达到了饱和状态,这主要是因为雾是由靠近地面的水汽凝结或凝华形成的。因为液态水或冰晶组成的雾的散射基本上不受波长的影响,所以在遥感图像上雾主要是乳白色或青白色,它具有显著的日变化和明显的雾区与晴空区的界限。霾主要由各种污染物组成,如大量极细的尘、硫酸盐、硝酸盐、碳氢化合物等,细粒子气溶胶污染是霾天气的本质。霾是非水溶性的,这是由于干粒子的存在使得水汽含量不能达到饱和状态,由上述多种污染物形成的霾,包含大量的散射波长较长的光,所以在遥感图像上霾主要是黄色或灰色,与雾相比,没有明显的日变化和显著的与晴空区的界限。刮大风时,地面的各种沙尘物质被风卷起,从而形成了沙尘天气,黄土高原、蒙古高原、西部沙漠、沙化农田以及中亚沙漠是导致中国沙尘性天气形成的主要沙尘来源,因此分布尺度跨度大的一些粒子比如粘土、硅酸铝、石英等是决定沙尘质的主要物质。由于沙尘天气主要发生在水汽含量非常小、饱和状态非常低的沙漠及附近的半干旱地区,所以沙尘粒子一般具有较长的散射波长,在遥感图像上主要是黄色或深黄色。
大气卫星都携有探测大气反射、辐射的红外通道,这使得气象卫星能够对雾霾类天气进行监测。通过这些探测,土壤、植被、水体等下垫面对太阳辐射的反射辐射和自身的发射辐射都能被遥感到。
2.3 地面污染和土地利用发展监测领域
在污染区的作物与正常生长区的作物相比,其生长会发生特殊的变化从而具有不同的光谱表现并可利用间接解译来确定地面污染。我们可以定期地监测地面的情况得知土地利用方式的变化,从而使资源管理更加便利。由于人工建筑物的形状和规则反射率较高使得其特别容易测定[7]。因此在城市规划中,通过遥感图像,各类普遍问题如都市扩大的速度和规模等和各类特殊问题如隔热不佳的建筑物的热损失等都能被准确地跟踪并解决。此外,森林砍伐和牧场开垦的速度和规模也可以用遥感来监视[8]。
以城市热岛效应为例,由于工业的发展,某些企业成为热污染源,使得城市市中心的温度大都高于郊区。地物的辐射温度,如NOAA气象卫星AVHRR的第4、5通道、Landsat-TM的第6波段,先用热红外遥感测定,然后推算出地表温度,进而热源就能根据热效应的差异而有效地被探测出。要想详细反映热污染在该城市的分布状况,分析人口密度、城市布局、建筑物类型等受城市温度和其他热能消耗的影响,分析城市热岛的时空分布、热岛成因、热岛强度等特征,首先利用光学技术或计算机对热图像进行密度分割,然后对比几个同步的实测温度,画出准确的城市等温线[9,10]。
3 国内发展现状和展望
目前,遥感技术在中国的应用较少,大部分的遥感图像仍需要从外国购买。此外,中国的遥感图像分析,现在只能达到定性阶段或初步的定量阶段,由于现在我国的国家环境遥感系统平台不完善,不能共同享有各地的环境遥感数据和其它成果,遥感监测技术发展迟缓。中国虽是后来者,但是现在遥感技术发展迅速,在环境监测领域逐步受到重视,应用也更加广泛,我国在这些方面也体现出了优势。我国通过遥感技术对环境进行监测,重视遥感技术与GIS和GPS系统的集成是其中一个最主要的特点。当前国内的遥感技术主要应用在监测机动车排气,小城镇环境,大河流域水质,矿区环境污染,各地区生态环境,内陆湖泊水质,森林火灾、海洋赤潮和沙尘暴等领域。
随着不断发展的遥感技术,以及国产卫星数据质量的逐步提高,其在环境监测领域的发展非常迅速,前景广阔。通过强化3S技术和遥感定量监测与GIS集成分析信息的系统建立,管理、查询、分析遥感动态监测数据以及实时监测和预警突发性环境污染事故等功能将会最终实现。
参考文献
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农业卫星遥感技术范文5
[关键词]测绘工程 测量技术 全球定位技术 遥感技术 地理信息系统技术
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-3-201-1
测绘工程测量技术是测绘技术在社会建设与发展过程中的直接应用,传统的测绘工程测量技术的应用范围比较狭窄,局限于水利、建筑和交通这几个领域,所包含的主要内容为测图和放样这两个方面。在测绘工程测量技术的不断发展中,其应用领域也越来越广泛。目前比较成熟并且使用得比较广泛的测绘工程测量技术主要有全球定位技术、遥感技术以及地理信息系统技术,这三种方法的优越性都比较明显,在实际应用过程中会大幅提高测量工作的精度与效率,有效节省测绘工作的成本投入,对于测绘行业的发展有着巨大的推动作用。
1测绘过程中的测量技术
1.1全球定位技术
全球定位技术(GPS)最早出现于上个世纪的七十年代,美国成功打造了具有海、陆、空全方位三维导航与定位能力并且可以利用导航卫星实现时间与距离测量的导航与定位系统。之后的几十年,全球定位系统的水平定位精度不断提高,软、硬件特得到不断完善,应用领域越来越广。GPS技术可以全天候工作,不受天气等外界因素的影响,覆盖率达到98%。其三维定点定速功能的精度非常高,因此可以对需要定位的对象进行精准定位。在测量过程中,GPS技术所受到的限制较小,不需要通视就可以准确得到测量结果。GPS技术主要由空间星座、用户设备以及地面监控等三个部分构成:空间星座由二十四颗卫星共同组成,成蜂窝结构,两侧安装有定向太阳能电池;用户设备指的就是GPS接收机,利用接收到的信号来计算所处位置的三维坐标;地面监控主要由地面天线站、主控站以及监测站构成,其对地面上的各位置实行全面监控。
1.2遥感技术
遥感技术是一种以电磁波理论作为基础的深测技术,在实际测量过程中利用传感仪器来收集和处理远距离目标所反射或者辐射出来的电磁波信息,然后根据所得数据进行成像,进而实现对目标的深测。遥感技术以下优点:第一,探测范围广泛。航拍时飞机的飞行高度可以达到10千米左右,陆地卫星轨道也可以达到910千米左右;第二,信息的获取速度快。陆地卫星每十六天就可以覆盖地球一次,周期非常短,资料的获取速度非常快;第三,所受限制条件较少。遥感技术不会受到冰川、高山以及沙漠等环境的影响,也不会受到温度、压力等因素的影响;第四,信息量大。遥感器所获取的信息与遥感器以及把波段的不同有很大关系,每一波段含有七百六十万个像元。遥感技术主要由遥感器、接收装置、图像处理设备、信息传输设备以及遥感平台等部分构成,目前已经在农业、环境保护、地质、海洋、林业、测绘、地理、水文、气象以及军事侦察等众多领域获得广泛应用。
1.3地理信息系统技术
地理信息系统技术(GIS)是近些年才发展起来的一项空间信息分析技术,其在环境和资源领域中的应用可以对各种资源与环境信息进行有效管理,也能动态监测多时期的生产活动,显著提高了工作效率和经济效益。地理信息系统技术主要应用于农业、林业、土地资源、生态环境、灾害预警以及环境资源等方面,目前已经取得了不错的应用成效。在环境资源方面,GIS技术主要以通过建立信息管理系统的方式得到应用,而在土地资源方面,GIS技术可以应用于土地利用现状调查、土地评价、土地利用规划以及土地覆被的动态监测等方面。
2测绘工程测量技术未来的发展
在工程测量技术需求不断增大的情况下,各项测量技术均会在未来获得更大发展。以下从四个方面分析测绘工程测量技术未来的发展方向。
2.1数据采集和处理过程会更加实时化、自动化和数字化
以GPS技术为例,GPS技术的接收机正在朝着轻便、利于携带的方向改进,而广域和实时差分技术以及CCD技术可以更好地满足定位技术对动态、静态以及高精度的各方面需求,同时接收机也会更加轻便。在土地利用范围不断扩大的情况下,土地测绘技术将会逐渐扩展到较为偏僻的地区,这一发展趋势决定了GPS技术的实时化、自动化和数字化,只有让GPS技术不受地域限制、全天候地控制测量范围内的所有区域,工程测量技术才能拥有更加广泛的应用空间。
2.2测量数据的管理会更加标准化、科学化和信息化
在工程测量控制网与城市之间会逐渐使用监控网优化软件来实现测量数据的智能化管理,同时也可以让控制网数据的观测和处理更加标准化、科学化和信息化。
2.3测绘硬件设施会更加国产化、人性化和智能化
我国目前所使用的测绘技术设备大多为进口,在测绘技术不断进步的形势下,国家对测绘设备的研究力度也会相应加大,实现测绘硬件设施的国产化。此外,社会的整体发展趋势也会对测绘技术的发展方向产生一定影响,比如人性化与智能化,在整个社会都在追求人性化与智能化的影响下,测绘行业的发展自然也会顺应这种趋势,实现测绘硬件设施的人性化与智能化。
2.4“3S”集成技术
全球定位系统技术、遥感技术以及地理信息系统技术是测绘工程中最重要的三种技术,这三种技术各有优势与缺陷,在实际运用中根据实际情况选择最为合适的即可。未来的测绘工程测量技术会实现“3S”集成技术――将三种不同测绘技术的优势集中到一起,在它们相通的理论基础上建立相辅相成的关系,集成技术可以同时覆盖信息的采集、处理以及分析等全部过程,让测绘工程的测量技术更加高效,使用范围更广。
3结束语
综上所述,测绘工程中较常使用的三种测量技术中,全球定位技术可以全天候工作,不受天气等外界因素的影响,覆盖率与精度非常高,不需要通视就可以准确得到测量结果;遥感技术有着探测范围广泛、信息的获取速度快、所受限制条件较少以及信息量大等优点,在农业、环境保护、地质、海洋、林业、测绘、地理、水文、气象以及军事侦察等众多领域获得广泛应用;地理信息系统技术可以显著提高工作效率和经济效益,主要应用于农业、林业、土地资源、生态环境、灾害预警以及环境资源等方面。在社会的不断发展下,测量技术的数据采集和处理过程会更加实时化、自动化和数字化,测量数据的管理会更加标准化、科学化和信息化,测绘硬件设施会更加国产化、人性化和智能化,此外还会集成“3S”技术,推动我国测绘事业的发展。
参考文献
[1]刘艳臣.浅谈我国工程测量技术的现状及未来发展[J].黑龙江科技信息,2010(03) .
[2]覃玮.城市工程测量的技术发展初探[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(05) .
农业卫星遥感技术范文6
关键词:精细农业 遥感技术 全球定位系统 地理信息系统
0 引言
“精细农业”的核心指导思想就是要利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异,避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。具体而言,就是利用卫星定位系统对采集的农田信息进行空间定位;利用遥感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;利用地理信息系统建立农田土地管理、自然条件(土壤、地形、地貌、水分条件等)、作物产量的空间分布等的空间数据库,并对作物苗情、病虫害、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;在获取上述信息的基础上,利用作物生产管理辅助决策支持系统对生产过程进行调控,合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施,以达到对田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的产量。精细农业技术是运用全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术,对大田农作物生产和畜牧生产实施监控,从而提高作物和畜牧产量和质量,最大限度地保护生态环境,保证农业的可持续发展。
1 国内外“精细农业”技术的应用情况
1.1 国外“精细农业”技术的应用情况 在北美、欧洲和澳大利亚等地“精细农业”技术主要用于土地资源的详查及监测,农作物生长状况的监测和产量预测,灾害性天气、旱情、涝情和水情的监测,农作物病虫害的监测与精细防治和大地号农田的优化施肥等方面。
到了八十年代和九十年代,由于遥感技术(RS)、全球定位系统( GPS ) 和地理信息系统(GIS)的应用, 进行农情监测和产量预测已达到更加精确的程度,所用设备的数量和精度都在提高。目前全球已有20000 台“产量监测器”投入了使用,有的就装在收获机械上。
目前,在一些国家“可变比率洒施机”的试用引起了人们的极大兴趣。该机器的设计者试图借助于RS、GIS和GPS等技术获取田间信息(包括土壤参数和病虫害情况等),同时机器自动控制农药、化肥和种子的施入量。由于优化施肥,农场主从中可能获得巨大的经济效益。
另一种“可变比率洒施机”名为“实时闭循环系统”(Real-time closed-loop System),其设计者是想尽可能地摆脱对3S技术的依赖,田间信息直接由安在洒施机上的探测设备获取,并立即对数据进行分析并自动控制农药、化肥和种子的施入量。这种机器保证了所测得信息与所采取措施的地点的一致性。
1.2 国内“精细农业”技术的应用情况 我国是个农业大国,农业生产的自然条件十分复杂,自然灾害频繁,因此“精细农业”技术对我国农业生产来说是非常重要的。
我国利用地球资源技术卫星遥感资料进行土壤和水文调查开始于七十年代末和八十年代初,山西、内蒙等省(区)的土壤调查和农业区划工作就利用了卫星遥感资料。
1984-1986年,我国在京、津、冀地区,进行了大规模的冬小麦卫星遥感试验,取得了一定成果。1985和1986年小麦产量预报准确率分别为92%和95%。
可见,我国“精细农业”基本上还停留在卫星遥感、地理信息系统和产量预测方面
2 “精细农业”的技术思想
精细农业其核心思想是通过对农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、土壤含水量、植物营养、病虫害、杂草等)实际存在的空间和时间差异性的分析,确定影响小区产量差异的原因,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区别对待,按需实施定位调控,以充分利用资源,实现最经济、最合理的投入,获得经济上和环境上的最大效益。精细农业之所以引起全世界广泛的关注,首先是因为它能显著提高产量,提高耕地资源利用潜力和保护环境;其次,是因为精细农业研究的意义已远远超出其技术系统应用发展本身的范围,它提供的技术思想和改造客观世界的认识思维方式,其影响更是深远的。
3 精细农业的技术构成
3.1 GPS——全球定位系统 推动精细农业发展的关键技术是在20世纪70年代末开始建立的全球定位系统。它是一种高精度、全天候、全球性的无线电导航、定位、定时系统,它可提供连续、定位和原子时钟信息。
3.2 GIS——地理信息系统 地理信息系统以地理空间数据库为基础,在计算机软、硬件的支持下,对有关空间数据按地量坐标或空间位置进行预处理、输入、存储、查询、检索、运算、分析、显示、更新和提供应用、研究,并处理各种空间实体和空间关系。它有如下特征:具有采集、管理、分析和输出多种空间信息的能力;具有空间分析、多要素信息分析和预测预报的能力,可为宏观决策管理服务;能实现快速、准确的空间分析和动态监测研究。将GIS用于精细农业中,可对农田小区的作物产量和各种影响因素进行存储、分析和管理。
3.3 RS——遥感技术 遥感技术可根据对遥感资料的解译,获得所研究区域内有关信息,具有宏观、快速、动态等特点。
不同含水量的土壤具有不同的地表温度,因而具有不同的热红外特性和热辐射特性。农作物不同生长期和不同生长情况均有不同的光谱反射曲线,所以结合研究区域内抽样调查的资料和GIS数据库,并依靠有关的专业基础知识,利用RS可获得土壤含水量、作物长势和产量等重要资料。