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遥感技术在林业中的应用范文1
关键词:伐区限额;遥感技术;检查方法
中图分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:16727800(2011)012015002
作者简介:吕(1972-),男,山西翼城人,硕士,山西林业职业技术学院助讲,研究方向为计算机基础教学、计算机技术应用林业调查与分析。1遥感技术在伐区检查中的应用
1.1遥感技术的含义
遥感技术是一项兴起于20世纪60年代的探测技术,主要是根据电磁波的原理,在一定距离之外,对目标对象的电磁波信息进行收集、处理和成像,从而感知地面各种景物的性质、状态和数据,是一门相对综合性的技术,可以有效的完成高质量的快速测绘数据。
遥感技术在现实的科学活动中呈现出运用多样化的趋势,遥感市场的需求也很旺盛,这种动力主要来源于政府部门,比如国土调查、资源监测、工程规划、粮食评估等各个方面。本文所介绍的遥感技术在伐区检查中的应用也是其中的重要一项内容。随着我国不断兴起的数字城市建设,高分辨率的卫星遥感数据将对城市的管理发挥积极的作用。
1.2遥感技术在伐区检查中的重要性
森林的采伐在现代生产生活中是一项带有经营性质的活动,会不可避免地导致地球表面所覆盖植被的减少。而诸多地理经验表明,地表上覆盖物的减少和变化,会带来一定的地表波普特征变化,从而引发整个生态环境的变迁。由此可见加强森林采伐的监测和科学化管理,采用卫星遥感数据来掌握森林采伐的变化信息,可以有效的把握随时改变的实际情况,对于其他的地理行为有很强的参照价值。而近年来遥感技术的试点应用充分证明了这是切实可行的有效技术,掌握的数据相对准确有效。
2遥感技术在伐区检查中的工作思路
遥感技术在实际的伐区检查中有一套相对完整的工作思路。主要可概括为选准目标、验证目标、确定目标三大块。
2.1选准目标
以不同时期的多期数据为基础,锁定发生变化特征的被检测森林地块,初步确定属于何种变化类型,初探造成这种变化的原因。
2.2验证目标
为获得较为全面的目标采伐区分布情况,要采用计算机识别和人工目视两种途径,勾绘出发生变化的地块,并在现有档案材料的基础上修正遗漏和错误的图斑。
2.3确定目标
在前两个步骤的基础上进行判读,再结合实地抽样调查的结果得出目标森林的单位面积的采伐蓄积量,以此获得无证采伐的数据,用以指导其他工作的开展。
3遥感技术在伐区检查应用中的优势
3.1提高了资料整合、管理与运用的准确率
传统的地理信息系统为现代的国土资源调查、林业资料判断提供了基础性和原始性的数据支持,但随着自然百态在日复一日的变化,这些相对早期的地理数据、林业资源统计、伐区采伐的记录、林地的征用占用情况等信息需要得到全新的判定和修正。这时采用遥感技术展现了极大的优越性,比如在查询数据方面、图像统计方面、汇总数据方面等等,都可以起到判别真伪、查漏补缺、及时完善的作用。
3.2提供了强大、丰富的图件信息
遥感技术基于先进的科技水平被赋予了强大的成图功能,可以方便的获取更多一手的清晰图像,为伐区检查中的各项工作提供了很多便利。相比较传统的测量方法,基本是手工操作,利用皮尺等工具进行丈量,既容易出现误差,也对人员的分配造成了极大的浪费。遥感技术在这方面的弥补,使图像呈现的精准而快速,美观且实用,说服力更强,表现成果也更有说服力,而完成这些工作也只需要相关的技术人员即可。
3.3展现了客观、真实的数据信息
森林资源会随着时间的推移及所处环境的变迁而发生变化,直接的表现在短时间内是细微的,很难真实的感受到。只有把一段时间内的很多信息和数据进行比对,才更容易发现其中的微妙。遥感技术的存在因为可操作性强,不需要大规模的人工测量即可获得随时的信息。整合不同时间段内获取的信息数据,就可清晰的看到森林资源的变化,看到森林改变的历史再现,这样的数据更能直观的展现森林面貌,使检查工作的开展取得更加真实的效果。
3.4方便了对采伐区的判定和把握
伐区分为有证伐区和无证伐区两种。对于有证伐区,相关的森林监管部门会保存相对应的数据信息和图像数据,让之后的检测有证可查、有据可依。但是很多的无证伐区长时间成为人工检查、测量的盲区,而遥感技术的出现,让这些盲区变得清晰可见。所有的森林覆盖地经过遥感技术的扫描,成片的无证采伐区会在遥感的影像上清晰可见,提高了对整个伐区准确度的把握,也为以后的常规检查和制定整体工作方案提供了便利。
3.5增强了检查工作的效率及有效性
对于伐区的检查和监测是一项涉及多个方面、结合多种数据的工作,会存在不同伐区种类的叠加。对于多重数据的整合在传统的工作方法中很难获得有效的途径,而且增加了检查的工作强度。遥感技术的出现弥补了这种工作方法的空缺,在图像的呈现上会清晰的分布出叠加的区域和伐区的界限,所反映的不同种类的伐区分布图一目了然,极大地提高了工作效率。有效地规范了后期工作中的伐区划分等工作。
4遥感技术在伐区检查应用中遇到的问题
4.1数据获取难度大
在实际的应用遥感技术工作中,即对采伐限额进行情况检查时,会对时间性提出很高的要求。选取的合适的遥感信息源存在一定难度,过境的卫星可以提供的有效数据相对较少,让获取工作遇到很大困难。特别是数据的时相,根据实际的情况特点,最佳的检查时间为每年度的第一天,这一天可以有效的避免时相叠加的情况,但对获取数据的实际操作却提出了更高的要求。
4.2伐区正判率不高
遥感技术在实际的应用实践中,对于采伐蓄积偏小的伐区等会存在正判率不高的情况,一般呈现在50%左右的水平。由于森林植被时刻处于变化中,但没有采伐的情况还是有一定存在的,例如在荒山上造林,对造林地进行抚育,以及其他的地类变化等,都需要对比造林经营的相关数据资料才能进行综合判定。这些工作的把握难度不可避免的会导致工作人员对数据进行判读失误。
4.3分辨率大小左右判读
分辨率是使用遥感技术中的重要参考标准。不同的技术程度会呈现不同的分辨率,并且不同分辨率又会对判读产生很大的影响。当然,分辨率越高将会越有利于数据的判读,但是随之而来的是高昂的工作成本。这也呼吁我国尽快研发出更高效更实惠的技术手段,回避这方面带来的矛盾,尽量让高分辨率的技术提供在成本范围内,为相关的科研活动提供更准确的依据。
5结束语
综上所述,采用遥感技术进行采伐限额执行情况检查,是对传统检查手段的一种创新,从实践上看是有效的,解决了很多以往无法处理的问题,发现了很多以往被忽视掉的问题。从最终的结果来看,应用遥感技术,可以更加客观全面地了解受检单位的管理情况。
遥感技术在伐区检查中的作用是明显的,可以有效地弥补传统检查方法的不足,同时形成一种有效的辅助手段,呈现一种全新的工作思路,很值得借鉴。同时,根据相关试点的实际情况可以得知,使用高分辨率卫星遥感技术可以对伐区进行有效的监测,有助于最终得到高精度和高准确性的森林采伐数据,这对于加强森林采伐的规范化操作具有重要的意义。
参考文献:
[1]党永锋.遥感技术在森林资源连续清查中的应用[J].林业资源管理,2004(6).
遥感技术在林业中的应用范文2
关键词:遥感;数字图像处理;应用
引言
如今,现代化进程不断深入到各个领域,遥感技术的使用大大提高了勘察能力,随着发展,遥感技术已经广泛应用在森林资源的调查中,从实际调查结果上看,不但提供了准确数据,也把原本复杂的数据统计变得科学、便利,本文结合遥感技术,通过分析,进一步明确相关森林调查工作的具体发展过程,并且提出了森林资源调查过程中应该重视的问题与应对策略,下面具体分析:
1遥感技术在森林资源一类清查中的应用
应用遥感技术进行森林资源一类清查,首先是进行数字图像处理,在进行精准几何校正后,提取土地利用和森林特征信息以及在图像上能采集到的生态环境信息,然后匹配公里网,在要判读的固定样地交叉点上设置2~3mm的判读样圆(在此指TM图像,其他图像要根据不同空间分辨率来设置判读样圆的大小),在判读样圆中进行地类和其他相关因子的调查,固定样地方法目前存在两大问题,一是受当时定位技术影响,许多固定样地与地形图上的公里网交点不一致,造成了图像上的公里网交点与地面上进行过调查的固定样地不在一个位置上,也就是说应用遥感技术进行监测时,由于位置的不同而造成地类判别的错误,因此应用遥感技术进行监测时应该应用GPS定位系统将误差改正过来,方法是将错就错,即将地面多次调查的宝贵数据不应丢弃,所以应将与地形图上公里网交点不匹配的地面固定样地准确位置标在遥感图像上,并建立该点的坐标和影像数据库。另外一个问题是固定样地中的有林地一般人为地受到保护不进行采伐,因此,使地类中有林地的动态变化失真,为此需要应用GPS在原固定样地附近设置临时样地,由于该样地没有设标,但又具有准确的坐标位置,故这些样地也可以转变成附加的固定样地。由于当前在天然林保护工程中,大流域的中上游设置了许多禁伐区,同时已进行了五期以上的连续清查,在这些多期数据测定的基础上,在禁伐区内应采用遥感判读,数学模型预测的方法对有林地中的林分因子进行估测,既可保证一定的精度要求,又可减少大量的野外调查工作量和经费。另一种方法是用安置在飞机上的鱼眼相机进行点抽样的大比例摄影(一次曝光可获得一个像对),然后通过立体判读量测获得各项林分因子。
2遥感技术在森林生态环境调查中的应用
在经济深入发展的背景下,生态环境急剧恶化。因此,为了及时了解森林生态环境的状况,应重视无人机遥感影像在这一领域的应用研究。据研究表明,在森林生态环境调查中,无人机遥感影像的应用具有如下价值:一是可及时查明森林资源的变化情况,用以指导生态保护工作的开展;二是可准确估出树种的组成及其空间结构;三是通过纹理分析,便可估出树种的组成及其空间关系,从而保障了森林生态的平衡。此外,森林水文调查的作用在于平衡生态及发挥其防洪与抗旱效果。
3遥感在森林资源调查中的应用过程
3.1森林蓄积量调查利用航空像片
在对森林蓄积量的调查中,可以通过对调查因子的判定以及小班轮廓的描绘,将蓄积量进行确定。比较实用的方法有以下5种。
3.1.1第一种方法是典型选样法。这是一种比较适合广泛使用的方法,不仅具有一定的代表性,还具有足够的数量数据样点,根据像片中所展示出来的样点,进而将蓄积量进行计算。
3.1.2第二种方法是样地实测法。这种方法需要先将小班的轮廓描绘出来,之后在将目标规划中的带状作为样地,之后在进行样地的蓄积量的计算。
3.1.3第三种方法是分层抽样法。通过将森林的影像进行分层,之后在将每一个分层中的小班进行描绘,这样根据分层中的蓄积量推测出总的蓄积量。
3.1.4第四种方法是像片判读和实测回归法。通过像片对蓄积量进行估计,同时也对地面的蓄积量进行估计,进而根据回归法进行蓄积量的计算。
3.1.5第五种是多元回归法。这种方法是将像片中所显示出来的蓄积量和影响因子全部列举出来,之后建立多元回归方程,根据小班因子所显示的值带入方程中,进而得到蓄积量。
3.2森林火灾观测
3.2.1森林发生火灾时,等级的确定与森林火灾发生时的特点有关,火灾发生时需要对火源分布情况、气候情况以及发生火灾区域植被的种类,这些都是判断火灾等级的依据,通过卫星对这些指标进行判断,进而将火灾等级进行确定。在发生火灾时还可以借助红外来对火灾区域的水分以及热度进行测试,将上面的三个指标的数值进行确定,进而判断火灾的等级。想要对火灾的等级做最后的确定,还需要对火源密度等信息进行确定,之后结合相关的数据确定火灾的等级。
3.2.2调查火灾损失。森林中发生火灾之后,会使得整个植被都受到影响,因为森林中的植被在燃烧之后,会引起地面的波谱发生变化,并且能够被可靠测量,与未发生火灾之前区域以及未发生火灾之前区域的波谱会有明显的差别。因为被火烧过的区域所显示出来的卫星光谱与以往不同,这时候卫星光谱吸收红光,进而在波谱上所显示出来的颜色会比较淡,正常的林地中所显示出来的波谱是颜色偏深的颜色。进而能够根据两段波谱的不同对火灾所带来的伤害进行判断。
3.3森林病虫害观测
对森林病虫的观测时,可以选择红外方法计量和航空的光谱进行计量。因为林木在受到病虫的伤害之后与正常的林木所展示出来的反射率有很大的区别。比如,松树在受到病虫的侵害之后,会在不同的时期展现出不同的反映,在病虫害中期时候,针叶会开始变黄,进而可见度降低,光谱所能蚪邮盏降墓庠嚼丛缴伲进而导致反射率逐渐的增加,进而根据松树的光谱反射图的不同来判断病虫害程度。
结束语:
综上,在实际引用过程中,遥感技术尚存在一些不足,但结合实际发展,遥感技术必然可以为森林工作者服务,并且相信日后的不断发展,技术会越来越科学,总之,在森林资源调查过程中,应该积极运用遥感技术,相关工作过程中,也要以实际情况为主,针对森林资源调查情况,认真进行遥感技术的运用,包括常见问题都要给予积极处理,这样才能提高遥感技术使用的有效性,从而进一步推动遥感技术在现实生活中的使用效率。
参考文献:
遥感技术在林业中的应用范文3
关键词:林业信息化;3S技术;基础建设
中图分类号:S7 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20170631033
引言
信息化技术的发展促进了经济的建设和各行各业的发展,同样,也成为促进林业可持续发展的重要手段[1]。林业信息化是林业生产建设过程中,借助现代化信息技术实施信息的搜集和管理的过程,是当前林业快速、健康发展的保障。这其中包括统一规划和协调林业信息资源的标准,实现网络化,智能化,一体化的林业信息管理模式,而信息化范围包括生产、管理、科技推广和教育[2]。目前,以3S技术为核心的现代化林业信息管理系统在全国范围内已初步建立,为我国的数字林业的建设提供了强大的支撑,使我国朝着规范化、国际化的林业信息管理又迈进了一步。基于当前遥感技术、地理信息系统、全球定位系统以及数据库等相关信息技术为研究对象并结合笔者林业工作实践介绍林业信息技术发展的现状,并对这些技术的应用展开探讨。
1 我国林业信息化技术发展现状
林业信息化这一理念是德国20世纪60年代提出的,于20世纪末期引入我国,对我国的相关体系的建设提供了理论指导[3]。我国林业发展起步时间晚,不过发展迅速,目前已经初步建立了林业信息化体系,不过发展水平与国际先进水平之间还有一定的差距。在过去的很长一段时间,我国林业信息化建设一直处于一种低水平重复建设的阶段,导致大量的人力物力的消耗,例如在林业资源信息的搜集方面,依靠大量的人力对森林植被进行逐一地测量,不仅工作量大而且计算精度难以保证,在数据的更新方面也存在这巨大的障碍[4]。严重制约了我国的林业信息化体系的建设。由于林业信息缺乏统一的标准,使得在信息的传递和共享方面也存在着较大的制约性,导致了林业信息交流的不顺畅。而且基层林业设施的落后,直接影响了后期的信息化技术的普及,加上基层单位对于信息的管理意识不到位,业为相关的信息的泄露埋下了隐患。
以上的这些问题长期地困扰了我国的林业信息化工作的开展,我国于21世纪初期重视发展3S技术以提高我国的林业信息化管理水平,即遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)。同时,在大数据环境下,数据库技术也得到了充分的应用,成为3S技术应用中的重要技术支撑。以上技术的应用大幅度提升我国林业信息采集的效率和精准性,为实时的林业管理、调查、监控提供了可能。同时,为我国林业信息化迈向国际提供了有力保障。
2 林业信息技术应用
2.1 遥感技术
遥感技术一般是指对地球的地面以及高空天梯的监测的系统的总称。由信息处理平台、信息发射及接收系统和遥感仪器构成,其中的平台常见的有气球、人造卫星、飞机以及高塔等,这些平台因使用的环境、功能的不同,在分辨率、使用寿命和使用频次方面也存在着差异[5]。在接收器和发射器方面除常规的可见光、红外线之外,为了适应不同环境和功能的检测,还衍生出了多谱段扫描仪、微波雷达、成像光谱仪等特种仪器,并不断的朝着高清化、多极化、便捷化的方向发展。
遥感技术可以说极大地便利了森林火灾以及病虫害的防治工作。传统的森林火灾的监控主要采用地面巡逻以及塔台t望的方式,观察范围有限而且频次较低不利于突况的处理,在大多数交通不便的深山中发挥的作用十分有限。目前通过低轨道卫星以及极轨气象卫星等手段,能够对地面的热点及时监控,通过卫星数字数据可直接计算出过火面积,对火灾实时进行掌控,同时根据火灾点的地理情况制定最佳的救援路线和林区的分割区域[6]。在森林病虫害的监控方面,遥感技术也大展拳脚。森林病虫害如果不能及时发现并有效的控制,很可能造成大面积森林的毁灭性破坏。在森林病虫害爆发前期,植物受到病虫害的影响叶片内部结构,从而影响光谱反射率,体现在叶片的颜色上,然后通过前后的红外彩色片进行对比从而在发病的早期就监测出来。
2.2 地理信息系统
地理信息系统是上个世纪中叶发展起来的地球科学研究技术,是一个多元学科。相关的技术是以搜集地球地理空间数据为基础的,通过地理模型分析,提供地域的动态、立体的信息,为地质、地理的研究提供模块化的研究数据。
GIS技术在营造林规划设计中运用,方便更准确地了解林业资源现状及生物多样性,可以有效直观地进行生产经营方案的制定。应用管理营造林规划档案,动态生成本地区的可造林地情况分布图,可以更好地实现适地适树提供可视化手段[7]。在林业管理方面目前也大量的引入了地理信息系统相关技术,通过GIS技术可以有目的的将所管理的林区进行划分,而且地理信息数据一次采集可以多次使用,克服了传统采集数据出现的误差大和工作量大的缺陷。此外,可以利用的空间分析功能把坡度、坡向、土壤类型、海拔高度等因子作为适地适树分析的主要立地因子进行立地分析和造林树种的选择,提高适地适树分析的可视化程度[8]。
2.3 全球定位系统
全球定位系统是美国军方为强化军事科技于20世纪70年代研发的卫星导航以及定位系统,是目前精度最高应用最广泛的定位系统。该系统的水平精度误差在1~2mm,山地丘陵地区精度可控制在5cm以内,由24颗常规卫星加3颗备用卫星构成。实时动态监测到达厘米级的精准度使得该系统成为在林业信息化管理中的重要手段。除此之外,我国也自行研制了定位系统中国北斗卫星导航系统(BDS),该系统是继美国全球定位系统以及俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统之后的第3个功能较为完善的定位系统,已经获得联合国卫星导航委员会的认可。定位精度在10m以内,可在全球范围全天候提供高精准导航定位服务。
GPS技术的出现迅速应用到了各个领域之中,在林业信息化建设方面也起到了举足轻重的作用。在森林管理中,凡是需要M行位置的确定、区域以及立体空间的划分都需要应用到GPS技术。例如在我国保护珍稀树木的工作中,就对一些古老的珍惜物种建立了GPS管理档案,在这些档案中,清晰的记录着这些物种的位置信息,为林业的管理和保护工作提供了便利。
2.4 信息数据库
在当前的信息时代,大数据环境应运而生。在林业信息化管理中即便是一个小的林区一天也会产生超过大量的数据,更不用说全国的林业信息了。产生的数据要及时的进行存储和分析,这样才能转化成有利于林业生产建设的有用信息。目前我国已经初步建立了地方以及国家层面的林业数据搜集体系,建立了统一的数据分析平台。在此基础上,建立了森林病虫害、火灾以及生物多样性数据库,在林业管理中需要相关数据可以通过授权直接从数据库中调取一手信息,大大方便了林业的管理效率,最大程度的促进了信息的共享。
3 总结
随着林业信息化技术的不断深入,我国林业也取得可长足的发展,初步构建了林业信息化管理体系。现代化林业信息技术渗透到造林育林、森林病虫害防治、火灾预警以及森林保护等多个方面,为林业工作的开展提供了极大的便利,切实的提高了工作效率,节省了人力物力。林业信息化建设为林业产业的建设提供了一个开放的、统一的、综合性的平台,为我国林业的可持续健康发展提供了科学的方案。虽然我国在林业信息化技术方面取得了一定的成果,但形势依然不容乐观,我国与国际上的许多发达国家还存在很大的差异。林业工作可谓是任重而道远,打造林业强国将是每一个林业工作者的不懈追求。
参考文献
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[3]李军,宋春辉,许建闻,等.3S技术及其在林业中的应用前景[J]. 现代农业科技,2009,32(10):78-79.
[4]郭少波,王丰,雷和平.3S技术在林业的应用与前景[J]. 陕西林业,2009,24(02):65-68.
[5]赵强国,吴胜义,梁林怀.3S技术在数字林业中的应用[J]. 陕西林业科技,2009,22(01):349-352.
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[7]白景萍.精准林业与3S技术[J]. 山西林业科技,2008,26(04): 96-100.
遥感技术在林业中的应用范文4
关键词:计算机;林业;现状;前景
中图分类号:G623.58文献标识码: A 文章编号:
随着现代科技的迅猛发展,计算机技术逐渐渗透到社会的每个角落,林业亦不例外。林业的现代化已经离不开计算机技术,林业的每一次发展和飞跃都“烙”上了计算机技术及其应用的痕迹。例如在木工机械中,计算机控制技木的应用与发展成为木工机械理论研究的主题;林产工业、林产化学工业、木材加工剩余物利用、林产工业环境保护等因计算机技术而迅速发展。
计算机应用于林业勘测技术,同时引入摄影测量、大地测量、遥感、物理大地测量、地图学、地球动力学等勘察测绘学科专业,使林业勘测技术取得长足进展。智能化林业信息技术依靠计算机技术、生物工程等高新技术,让我国逐步建立起林业科技创新体系。林业信息化是林业现代化的基础和重要标志,其伴随着“3S”技术(RS、GIS、GPS)、计算机网络技术等现代信息技术的迅速发展而产生,是我国测绘领域最前沿、最尖端科技,综合了绘图、编辑、图形及文件输出为一体。
一、计算机技术在林业中的应用现状
1、计算机技术实现了林业办公自动化
1.1.1林业电子政务系统的建立
在林业相关管理部门中,计算机技术让实现了在人事、资源、档案管理、统计报表等方面网络化,让林业工作人员从繁重、枯燥、重复的劳动中解放出来,让大家有更多的时间和精力去作与林业有关的事情,让我们的林业办公业务向集成化、办公信息协同化、办公管理知识化、办公系统智能化方面发展。
1.1.2计算机让林业视频会议系统有效建立
通过计算机技术建立起来的视频会议系统是一种利用电话网建立起来的节资、省时、方便、高效的会议方式。它把不同地点、不同会场实时场景和语音连接起来,向与会者提供分享听觉和视觉的空间,使各方用户有“面对面”交谈感觉。视频会议系统由五大部分组成:视频会议终端、多点控制单元MCU、网络管理软件、传输网络及相关附件(投影仪、监视器、录像机等),视频会议系统的建立进一步增强了林业的办公自动化水平。
2、计算机让3S技术在现代林业中广泛应用
1.2.1 GIS在林业中的应用
GIS的应用从根本上改变了传统森林资源信息管理方式,成为现代林业经营管理的新工具。GIS在林业领域的应用主要有:
a.森林资源信息管理
国外GIS在森林资源信息管理中的应用较早,而我国森林资源信息管理在这一方面的建设正在开展。GIS技术与森林资源管理相结合,用于森林资源档案管理、森林资源动态监测与管理、林业土地利用变化监测、林权管理等方面。森林资源地理信息管理将空间数据视为不可或缺的信息与属性数据进行综合分析,克服单一数据分析缺陷。近年,基于GIS技术我国研发了不同类型、尺度的森林资源地理信息系统,省、县、林场、乡村各级森林资源地理信息系统在森林资源管理中起到了重要作用。
b.森林经营优化决策
GIS技术与森林经营优化决策有机结合,形成一个辅助决策的模型,对其进行定量分析,为编制森林经营方案提供准确信息,使森林经营方案更科学、实用。林业生产中将两者有机结合,综合分析空间数据及属性数据,将优化决策的成果以可视化方式表现出来,也可为森林经营由过去粗放经营向高度集约经营转变提供可视化技术支持,为森林经营优化决策提供定时、定量、定位信息。
c.森林分类经营区划
应用GIS技术将研究区域森林进行功能区分,以可视化的方式将森林区划分类经营的成果展示出来,区划成果可保存,一次输入多次调用,改变以往林业区域布局主观性太强的弱点。依赖GIS空间分析功能将森林的主导功能更好的发挥出来,实现森林分类经营区划的可视化、自动化、图形化。
d.森林抽样设计
传统样点布是借随机数表在地形图、航片( 影像) 、林业专题图上标出,然后用量的方法根据样点图上坐标到实地找相应位置。而使用GIS系统中林业专业抽样设计功能就可以实现多种样点布设,使森林抽样样点可视化,任意查询和打印样点分布图及详细位置。
e.林业专题制图
采用GIS软件建立相应数字化林相专题图,借助GIS技术形成动态资源专题图,把森林资源动态监测与高产栽培措施结合,形成科学经营决策方案。
f.森林采伐设计
森林采伐设计管理应用GIS技术可将下达采伐限额指标与其数字化图面材料结合起来。对于森林采伐量的空间直观分析就是将采伐预定量落实到小班,应用GIS技术直观地反映到具体地域空间,反映出各种不同的采伐方式和采伐量的地理空间分布。借助 GIS 分析其相关地理属性间的联系,分析采伐量空间上的合理性,分析采伐进程和空间配置方案与保护生物多样性的影响。
g.营造林规划设计
GIS应用于营造林规划设计,准确了解林业资源及生物多样性,有效进行生产经营方案决策。应用GIS管理营造林规划档案,动态生成本地区的可造林地情况分布图,更好地适地适树。此外,利用GIS的空间分析功能把坡向、坡度、土壤、海拔等因子作适地适树分析的主要立地因子进行立地分析和造林树种的选择,提高适地适树分析可视化。
1.2.2 GPS在林业中的应用
GPS技术在林业方面应用也相当广泛。凡涉及到点、线、面、立体空间的点位确定和点间位置关系的确定都可以用GPS技术。在森林抽样调查中,采用GPS进行定位,可节省找点时间。当GPS接收机上显示坐标与抽样点的坐标相同或相近时,GPS接收机所在地即为抽样点。利用单点导航,可有目的找抽样点。还可用接收机的航点生成和编辑功能,将抽样点编辑为航线,沿航线找点,提高找点工效。
在飞播造林和飞机喷洒药物进行大面积杀虫时,先设计好飞行航线,利用GPS导航可将种子和药品准确洒在目的地,避免重洒和漏洒,极大地提高飞播和防治工效。此外,利用 GPS 定位技术,快速判断出失火位置和高度,也可以测定失火面积、火势方向、火带宽度等。
1.2.3 RS在林业中的应用
遥感技术的进步和遥感技术应用的深入,未来遥感技术在我国国民经济和林业生产建设中发挥越来越重要作用。人迹稀少,常规方法难以调查的地区使用RS技术就更显其威力,地区的森林资源调查就是用遥感技术完成。遥感是一门对地观测综合性技术,既需要一整套技术装备,又要多种学科参与配合。
RS 技术应用于林业、农业资源调查和生态环境监测。调查内容主要有农业资源、林业资源、水资源等。生态环境变化的监测主要是对草原退化、土地沙漠化和水土流失监测。RS技术在林业森林病虫害监测中也有应用。通过遥感监测可以预报病虫害的发生,报告其危害程度、危害面积及发展趋势等。
二、计算机在林业应用的展望
1、森林档案管理与资源数据库
以往森林档案管理所使用的计算机系统,多是文字和数字卡片,形式单一且不直观。然而,结合多媒体技术,将苗木的整套图象和配音存贮于档案管理系统,更好的对苗木进行评估与利用,减少盲目性。除森林经营档案管理外,建立森林资源档案尤为重要,将以往森林资源数据库结合音频、动画、视频等技术,全方位反映,提供的信息量将会更全面和准确。
2、优化栽培及繁育方案
计算机技术可以在几分钟或稍长时间内完成长达数周、数月乃至数年的栽培实验,直观且图文并茂,能够有效地实现不同栽培效果的对比,节约时间和费用。计算机技术还可以更加直观地比较不同育种方案下遗传进展优劣,帮助筛选最优的繁殖和培育方案。
3、林业信息资源共享
互联网将以往相互孤立、散落在世界各地单独的计算机或相对独立的计算机局域网,借助已发展的电信网络,通过一定通讯协议实现更高层次网络互联,Internet将网络技术、多媒体技术和超文本技术融为一体,实现林业信息资源共享。
4、林业科技实时交流
方便畅顺而廉价的Internet沟通方式,让世界各地林业工作者以E-mall方式沟通与切磋,建立多媒体视频会议环境等,除了能够传输会议参与人员的音频、视频外,还能共享远程应用程序,异地操作和访问、协同演示和合作工作对群组工作应用提供直接手段,一旦发生重大林业灾害,可在世界范围内召开网络会议,提供最快最优解决方案。
林业网络教育和培训
开设电子学习实践天地,提供全真模拟演示,计算机互联网畅游林业高科技领域,时时把握林业发展脉搏,为林业人才培养和职工再教育提供广阔天空。
增加林业电子办公和林业电子签证
覆盖和掺透于林业科技现代化、林业设施现代化、林业管理现代化中的林业信息化,是21世纪林业现代化的重要标志和保证。林业专家在系统、遥感、地理信息和空间定位系统、网络、DNA芯片等技术的研究与应用必有大的所为。
7、拓宽现代信息技术的应用范围
GPS与GIS集成、GPS与RS集成、RS与GIS集成,在森林灾害监测、森林资源监测、全球环境监测、野生动植物资源等方面势必会有更大的应用,向着网络化、开放性、集成化、数据标准化、系统智能化等方向发展。
GIS与Web及数据库技术相结合,形成集数据、语音、图像于一体的宽带综合业务数字网络,将来这一新的工作模式和数据共享机制将会更加广泛的应用于各涉地理信息领域。
三、结论
计算机技术的普及应用必将促进林业工作向着精确、高效、现代化的方向发展,必将给林业带来更好的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1] 刘捷.3S 技术在林业中的应用[J].天津农业科学,2007(1):62-64.
[2] 刘涛.3S技术在森林资源调查中的应用与展望[J].林业科学,2008(11).
[3] 闫秀婧.信息技术对我国林业发展的影响[J].农业科技与信息,2008(10).
[4] 杨帆.浅析GIS的发展现状与未来发展趋势[J].安徽农学通报,2007,13(23).
遥感技术在林业中的应用范文5
【关键词】遥感技术 双语教学 探讨
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2012)15-0016-02
一 遥感技术双语教学的意义
遥感(Remote Sensing 简称RS)是现代空间信息学的核心技术之一,作为一种高效能的探测、获取、分析和处理空间信息的先进手段,广泛应用于土地管理、城市建设、林业、环境、农业等部门,它是20世纪后期发展起来的新兴学科。遥感技术的发展,揭开了人类从外层空间观测地球、探索宇宙空间的序幕,为我们认识国土、开发资源、研究环境、分析全球变化找到了新的途径。遥感学科是一门新兴的综合性学科,涉及地质、地理、图形图像、计算机、地理信息系统、全球定位系统等领域。自20世纪80年代以来,我国各高校都相继开设了遥感技术课程。
双语教学是指教学大纲中设定的课程(语文课、外语课除外)使用两种语言授课。通常把它分成三种基本类型:(1)沉浸式双语教学(immersion program),学校使用一种不同于学生母语的语言进行教学,如加拿大的法语沉浸式课程;(2)维持性双语教学(maintenance bilingual education),学生上学之处用母语授课,而后逐步过渡到部分科目采用学校规定的另外一种语言学习;(3)过渡型双语教学(transitional bilingual education)。学生上学之初部分或完全使用母语,以后转换到只使用学校规定的另一种语言教学,如美国移民学生的教学模式。在我国,双语教学大都采用沉浸式模式,最重要的任务是提高学生的专业学术水平,将搞好专业课程学习放在第一位。
我院在2001年开始招第一届地理信息本科生,遥感技术作为专业核心课程,开始讲授,现已经给十届学生上了本课程,并在2009年荣获郑州大学精品课程。在此基础上我们开始进行双语教学的探讨和实践,我们进行本课题研究的意义主要有三个方面:首要目的是使学生掌握遥感技术专业课程的基本概念和基本方法,掌握有关专业词汇的外文描述;其次,通过外文教材使学生学习国外先进的工程理念、思维研究方式和应有成果;最后,使学生能真正读懂原版教材,能独立自学外文专业资料,培养国际学术交流能力,能在国际舞台上的各专业领域与世界各国直接开展平等的对话,迎合全球经济一体化的要求以及国家和学生未来发展的需要,同时提高学生的英语实际运用能力。
遥感技术是研究生考试的必考科目,我院该专业学生先后有多人考入北京大学、中国科学院、武汉大学等知名学校的地理信息方向的硕士研究生,这也体现了本系在遥感技术专业课的教授方面的成绩。因此,继续实施并推进双语教学的建设与实践,必将对我校的地理信息系统专业甚至其他学
科的教学方法、学习方式产生变化,对提高研究性、自主性学习,培养具有创新意识的复合型人才发挥巨大的作用。
二 国内遥感技术双语教学的现状分析
2001年9月,国家教育部《关于加强高等学校本科教学工作,提高教学质量的若干意见》明确提出:今后本科教育20%以上的课程必须采用双语教学。我国高等学校双语教学得到了迅速发展。许多高校在部分基础课或专业课教学中直接选用国外原版教材,课堂讲授、课堂讨论、课后作业和成绩考核均采用外业或外语和母语两种语言进行,教学手段和教学方法上都进行了相应改革与创新。天津大学规定,各专业应对2002年秋季以后入学的硕士研究生至少开设一门双语课程。清华大学2001年开设的1440门课程中,有54门课程全部用英语授课,2004年有500门左右的核心课程采用外国著名高校的优秀教材作为教学参考书;复旦大学引进了哈佛大学的7600多种教材;大连理工大学有60门课程采用国外原版教材。
遥感技术是一门新兴的信息技术,发展迅速、更新快、时效性强,在城市数字化建设、数字地球、自然灾害监测、农业和林业监控、地质探矿、太空探测、军事侦察等多方面都有广泛的应用,北京大学、武汉大学、信息工程大学、矿业大学等多家重点大学都开设遥感技术课程,并具备遥感研究的全国重点实验室。展开遥感技术的双语教学课程,引进国外先进的教材,更好地追溯理论来源,技术发展动态,开阔学生视野,提高学生竞争力,为学生进一步学习、研究乃至今后走上工作岗位打下坚实的基础。
遥感技术双语教学,国内较突出的是信息工程大学,该校采用中文、英文教学同步展开、逐步渐进的教学模式,采用朱述龙等人编著的中文教材,采用加拿大资源中心网站提供的教材作为对应英文教材。武汉大学、北京大学则直接应用国外原版教材进行讲授。
三 遥感技术双语教学建设内容
遥感技术双语教学建设包含的七个方面的具体内容,具体如下:本课程通过三年的实际双语教学的实践,积累了一定经验,我们认为要搞好遥感技术专业课程的双语教学工作,有一定的条件,需要从提高教师队伍的英语水平,对双语教学的内容和教材建设充分改革,为实验教学提出了新的挑战,出台新的建设机制,采取新的教学方法和教学手段,对经验和教训进行进一步的探索等几个关键问题进行研究。
1.双语教学队伍建设
通过引进相关方面的高端人才、锻炼人才和留住人才等手段,要逐步形成一支以主讲教授负责、结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好、外语水平一流的教师梯队,要按一定比例配备辅导教师和实验教师,对本课程专业教师进行各种培训及进修,鼓励参与相关的会议,特别是国际会议。
遥感技术在林业中的应用范文6
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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