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关键词:遥感探测 海洋内波 光学遥感 太阳耀斑
中图分类号:P714 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)09-0225-02
1、引言
海洋内波是海洋中的一种普遍现象,是界面水体波动的现象。这种波动现象发生在海面表现为波浪,在海洋内部则为内波。其最大振幅出现在海洋内部,对自由海面没有多大影响。波动频率介于惯性频率和频率之间,其恢复力在频率较高时主要是重力与浮力的合力,当频率低至接近惯性频率时主要是地转科氏惯性力,所以内波也成为内重力波或内惯性-重力波。本文主要论述了海洋内波的可见光遥感探测及成像机理研究。
海洋内波[1]发生具有很强的随机性,直接观测海洋内波不仅花费昂贵,且只能局部观测。随着遥感技术的发展,可见光、高度计和SAR遥感逐步成为探测海洋内波的主要方法。相对于传统的观测海洋内波的方法,遥感探测的方法具有空间覆盖范围广,分辨率相对较高,资料获取费用相对较低且信息记录在影像上比较直观等优点。目前,机载和星载雷达或光学传感器都可以在大空间内观测到海洋内波。
2、国内外研究现状
最早就是利用遥感技术光学手段观测到内波的,Shand 1953年利用航空摄影的方式记录了内波引起海面明暗的条带现象。此后就不断地有这方面的研究报告。Apel (1975)利用陆地卫星Land Sat可见光遥感图像观测到了内波,并指出卫星遥感是探测研究海洋内波的新技术。Hennings等(1994)证明了内波的太阳耀斑成像机制的一阶理论。Weidemann et al.(2000)利用光学方法研究内波发现内波在海洋底部深层浑浊水的扰动可以利用离水辐射率探测到。Shan CHEN和A.J.CHEN[2](2000)分别利用ERS-1/2上SAR图像和SPOT1-3可见光图像资料来调查南中国海和苏禄海内孤立波在海面的特征,比较了海洋内波的特征在SAR和可见光图像上相似和不同,同时给出了内波可见光图像特征在耀斑区和非耀斑区域的差异。Msheimer(2001)进一步论述了可见光内波遥感的机理,在Cox—Munk模型理论的基础上,研究了海表面的太阳耀斑在内波可见光成像中起着重要的作用,内波的波流作用导致海洋表面发生辐聚辐散的变化,该过程改变了海面小面元的起伏程度,即改变了海面的粗糙度,进而影响了光学传感器接收到海面适当倾斜小面元对太阳耀斑镜面反射的辐亮度,影响了可见光遥感图像上明暗条纹的光亮成度。Jackson利用2002年8月到2004年5月收集的3581幅MODIS内波图像数据对全球范围的海洋内波进行了总结,得到了全球范围的高频非线性内波的分布图。观测表明,内波不仅在大陆架和大陆坡处常见,而且在各个大洋也观测到了大量内波的存在。Yang ding-tian(2009)利用中巴资源卫星(CBERS)的可见光遥感数据探测和计算了海南岛东部的内波分布、传播方向、波长和振幅等信息,结果表明此区域内波的传播方向是背离海岸的。Matthews等(2010)利用太阳耀斑信息, 从全色遥感立体测绘仪影像中观测到了Lombok海峡附近的内波。
这些研究表明,内波引起的光学图像的变化可以由可见光遥感探测到。
3、海洋内波可见光遥感成像机理
Cox和Munk[3] 1954年利用航空拍摄的照片中的太阳耀斑信息测量了海表面小斜坡的分布,通过试验得到了太阳耀斑区域辐亮度与海面小坡度概率分布的关系,并且得到了不同风速下海表面小坡度的概率分布函数的经验关系式,同时假设海表面波都是由许多类似于镜面的小平面组成,每一个小平面具有特定的斜率,海表面波中的大部分可以为水平风向函数被描述为统计斜率分布的平均。假设在海表面存在确定的坐标系如图1所示。轴正向指向逆风方向,轴的正向指向为轴正向逆时针旋转,即侧风方向,Z轴指向天顶,单位向量和分别指向太阳和卫星传感器如图1所示。
内波在光学遥感影像中的成像机理与SAR 成像非常相似,在内波传播区域形成辐聚辐散作用改变了海表面的粗糙度,进而调制了海表面的小面元的倾斜程度,使得可见光遥感图像中太阳耀斑增加或消失,因而可以在光学遥感图像中成像。
决定太阳耀斑区辐亮度的是那些适合角度海表面小面元的反射,太阳耀斑反映了那些小面元的累积效应。合适坡度值的小面元越多,卫星传感器接受到的太阳耀斑辐亮度越强。通过综合分析我们得到太阳耀斑的辐亮度为[4]
式中:为风速。从(1)~(4)式可以看出,太阳耀斑的辐亮度和海面粗糙度是有关系的。海洋内波流调制的辐聚辐散效应使得海面的粗糙度增加或减小,从而影响了海面斜坡的概率分布函数的变化,影响了太阳耀斑的辐亮度,在可见光图像上表现为或明或暗的条纹。把(2)和(3)式带入(1)式,我们得到关于海面粗糙度为参数的太阳耀斑相对辐亮度,即 (5)
若已知太阳的入射角和传感器的反射角,我们可以通过(5)式计算太阳耀斑的辐亮度。
4、遥感传感器的比较
随着遥感技术的进步和各类传感器精度的提高,利用光学遥感海洋内波逐渐增多,相比SAR和红外辐射计而言可见光仪器可以弥补其较低的空间分辨率,利于观测。但可见光遥感同时收到天气和昼夜交换的制约。红外辐射计、合成孔径雷达、可见光传感器的比较如表1所示。
5、结论与展望
本文初步探讨了光学遥感利用太阳耀斑探测海洋内波的可见光成像机理。光学遥感具有探测范围广、成像分辨率高和所获信息记录在影像上比较直观,分析解译也比较容易的优点。作为内波探测的一种方法可与SAR和红外遥感探测内波方法相结合,提高探测概率,获得更宽的探测条件。目前,海洋内波可见光遥感探测研究有一定的认识但尚处于探索阶段。虽然现阶段获得了大量的可见光探测内波图像,但关于内波调制下的光学成像机理还需进一步研究。
参考文献
[1]林辉.星载SAR海洋内波遥感进展研究[J].地球物理学进展.2004第25卷(3):1081-1091.
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关键词:地质资料、拜仁达坝、银铅锌矿、开发利用。
内蒙古地质矿产勘查开发局成立近半个世纪,广大地质科技工作者以崇高的使命感和责任感,跋山涉水,栉风沐雨,在自治区境内开展了大量的矿产勘查和地学研究,探明了82种470余处矿产地,取得了一大批珍贵的地质科技成果,累计各类地质矿产科技档案资料3300多档40余万件,为自治区经济建设提供了可靠的资源储量和地质资料。
地质工作是国家现代化建设的重要基础,地质科技档案工作是地质工作全过程的重要组成部分。丰富的馆藏地质科技档案,是开展编研和开发利用工作的基础和前提条件。我局属地化后,随着自治区地勘单位体制改革、企业化进程,为全局未来的生存和发展,急需寻找新的矿产基地作为我局企业化经营的支柱产业。地质科技工作人员从地质科技档案资料入手,收集查阅了300多档1:20万区域地质矿产、区域化探、区域重力、1:50万―1:100万航磁等成果资料,对资料进行二次、三次开发利用,在取得新的信息基础上,编制了 “十五”找矿战略规划,确定了五个重要成矿区(带),1998―2002年期间,进行了重点攻关,取得了明显的找矿效果。
克什克腾旗拜仁达坝大型银铅锌矿床的发现是对地质科技档案资料中储存的科技信息的发掘和加工过程,是开发利用地质科技档案信息资源最典型例证。现就拜仁达坝大型银铅锌矿床的发现经过作一简要介绍。
一、化探异常分析与筛选
我局地质科技工作者先从1:20万区域化探资料入手,查阅了全区1:20万化探报告40多档,结合区域地质背景、区域地球物理特征,重点分析研究原地矿部第一、第二综合物探大队提交的19幅大兴安岭西坡地区1:20万化探扫面成果报告。在这些成果中圈出6000多个化探异常,经分析、排查,在西乌旗、奥果木尔苏木两个图幅中圈出70个综合化探异常,其中甲类异常2个(已知矿点),乙1类异常4个(已知矿化点),其余64个为丙类和乙2、乙3类异常。对这70个化探异常,不可能都去野外逐一查证,怎样筛选异常?选择什么样的异常?才能取得较好的找矿效果?这是首要解决的问题。异常筛选工作,我们先后进行了四次。第一次筛选出“高、大、全”(强度高、面积大、元素组合齐全)的化探异常,即甲类和乙1类。第二次是根据所归纳的甲类和乙1类异常划分出成矿远景区,第三次是在前两次筛选的基础上,进行物化探资料综合整理与研究,对异常进一步筛选与评价。然而,第三次异常筛选工作中,盲目的紧跟部一物、二物的综合研究报告中的思路,把二叠系作为主要赋矿地层,把“高、大、全”化探异常作为主要工作对象,找矿效果不佳,走了一段弯路。所以在第四次异常筛选时,试图避开二叠系这个主要赋矿地层,把低、缓、弱异常作为重点选择对象,并根据新的认识和新的思路,重新制定了化探异常筛选原则。
二、化探异常筛选原则
经过对资料的重新认识和综合编研,吸取前人的经验教训,分析和总结自身所走过的弯路等种种原因,在各家各派研究成果的基础上,制定了8项化探异常筛选原则。
1、1:20万区化扫面报告中划分的乙2类、乙3类和丙类(低、缓、弱)化探异常,经1:5万加密测量后,异常重现性好,成矿元素组合较齐全,规模较大的化探异常,是重要的找矿标志。
2、元古界老地层区及各类地层与岩体的内外接触带,有化探异常分布,是有利成矿部位。
3、北东向和近东西向断裂及断裂交汇处,有化探异常分布,是成矿有利部位。
4、环形构造、火山机构、隐爆角砾岩筒,并有断裂与之纵横交切,有化探异常分布,是有利成矿位置。
5、重力梯级带、重力低缓斜坡、重力异常等值线同向扭曲部位等,有化探异常分布,是有利成矿部位。
6、正负磁异常过渡带、局部正磁异常边部、形态规则的低缓异常等,有化探异常分布,是有利成矿位置。
7、围岩蚀变发育,主要是褐铁矿化、黄铁矿化、铅锌矿化、硅化、矽卡岩化、绿泥石化、锰矿化、绢云母化、绿帘石化、萤石化等等,有化探异常分布,是重要的找矿标志。
8、莫霍面变异带,如椭圆状、元宝形状莫霍面陡变带(幔坡与幔隆过渡带)等,有大面积化探异常分布,可能是大型和超大型矿床形成的最重要的深部构造部位。
上述8项化探异常筛选原则,是资料编研和开发利用过程中总结出的最重要成果,特别是在大兴安岭地区地质找矿工作中可以推广应用。
三、区域地质资料和深部物探资料的综合研究和应用
经过查阅大量的区域地质矿产报告和深部物探(莫霍面、地震)资料,经反复分析、研究鉴定,得出结论是,大兴安岭古生代褶皱系属于兴蒙古生代地槽褶皱系,从早古生代到晚古生代二叠系均有分布,其中石炭系和二叠系地层面积较大,分布范围较广,所以古生代褶皱系基底是大兴安岭地区的主要基底构造层。大兴安岭地区尚有中生代火山基底大量分布,还有前寒武结晶基底(深变质岩系)断续分布,所以大兴安岭基底结构具有多元化特征。否定了一些地质报告中的不正确的提法。通过深入研究,认为在利用地质档案资料,应由表及里,由浅入深,去粗取精,去伪存真,择其优而录用之。无论是筛选异常,划分成矿远景区,还是选择找矿靶区,都需要高度重视大兴安岭多元化结构与矿产的形成和分布规律的关系。认为镶嵌在古生代褶皱系里的元古生界老地层可能是更重要的赋矿层位。
经过地质和地球物理资料的研究和对比,进一步提高了对该地区的认识,突出了大兴安岭具有多元化基底结构特征,重现了古生界褶皱系里镶嵌着元古代地块的现象,提出了大兴安岭火山机构可能是中小型矿床形成的有利位置;各类环形构造和断裂交汇处(含岩体和地层接触带)可能是大中型矿床形成的有利场所;镶嵌在古生界褶皱系里的元古代陆块边缘可能是大型和超大型矿床的最有利部位。这些预测和结论可作为资料综合编研和资料二次、三次开发的重要成果,具有推广应用价值。
在新一轮的地质勘查找矿工作中,内蒙古地矿局地矿处经过地质资料的二次、三次的开发利用,在编研过程中,提高了认识,理清了思路,开拓创新,赋予老资料新生命,取得了一系列新的研究成果,先后编制了1:100德尔布干―大兴安岭地区银、铅锌等20多种元素地球化学图,1:20万布格重力异常图,航磁异常图,遥感影像解译图等等多种综合图件,对大兴安岭地区的地质、构造和矿产的形成和分布规律,作了较系统的解译,在编研过程中,将地球物理资料作为重要的参考资料与区调和综合研究资料套合在一起,形成三维的、立体的,使地质档案资料生动起来,显示出地质资料新的生命力,无疑对指导地质找矿工作具有重要的意义。
四、拜仁达坝大型银铅锌矿床的发现和评述
在总结以往经验教训的基础上,1998年―2000年我局进行第四次异常筛选,根据8项化探异常筛选原则,从1:20万测量成果中70个异常中选出7个。即AS1、AS2、AS53、AS60、AS61、AS63、AS65。后在AS61、AS63、AS65异常范围约500Km2,进行1:5万加密测量,圈出22个综合异常。2001年重点对其中有5号和7号异常(位于元古界地层与岩体接触带)进行Ⅲ级查证。在5号异常区发现了拜仁达坝银多金属矿,远景规模银大于5000吨、铅+锌大于150万吨。截止2003年底计算结果:金属量银:4598.28吨,铅:50.30万吨,锌:105.43万吨,伴生金:1.69吨,伴生铜:2.3万吨,为一特大型银矿,大型铅锌矿,小型金矿,小型铜矿床。成为我国北方地区储量最大的、世界级特大型银、铅锌矿床。
目前共发现54条矿体,20个矿体出露地表,34个矿体为隐伏矿体,其中有工业价值的矿体为22个,现在继续勘探中,矿体的延深和延长尚未控制住,另外其余20处综合异常尚未开展工作,预测拜仁达坝及其可能会发展成为世界级银铅锌超大型矿田,远景规模无可限量,为内蒙古地矿局在大兴安岭地区的地质矿产勘查和矿产资源评价开创了无限美好的前景,也为我局矿业开发提供了丰富的资源基础,并极大地提升了内蒙古在全国矿产资源中的战略地位。
五、结束语
拜仁达坝超大型矿床的发现说明,物探化探、遥感等科技资料是有生命力的,只是由于工作程度不够深入,综合研究程度较低,使得大量的科技档案还静静的躺在资料库里,默默无声的等待着地质工作者去开发利用它们,盼望给予它们复活的机会,发光、发热,为社会服务。地质科技档案资料的编研和开发利用,要有新的认识,新的思路,既要与各研究单位紧密配合,又要与各生产单位紧密联系,封闭无益,互通有无,充分发挥物探化探、遥感等科技资料这一宝贵信息资源的作用。地质档案资料的编研和开发利用过程中,内蒙古地矿局地矿处从传统地质观念的束缚中解脱出来,从陈旧的找矿模式中解脱出来,开拓创新,与时俱进,在大兴安岭地区进行综合研究,取得了重大找矿突破,并且总结出一套符合的地质勘查工作行之有效的找矿方法和技术路线。
物探化探、遥感等科技资料,是地质勘查工作的重要基础资料,是最宝贵的信息资源,是各类矿床,特别是深部隐伏矿床信息的传递者。在物探化探、遥感等科技资料的编研和开发利用过程中,必须摆脱传统理论、传统观念和传统模式的束缚,赋予物探、化探、遥感资料新的生命力,让各类资料活起来,充分发挥基础性地质资料在国家经济建设和社会发展中的作用,提高地勘工作的社会、经济效益。内蒙古拜仁达坝特大型银多金属矿的发现就是最典型的例证。
参考文献:
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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【关键词】数字化 土地工程 土地勘测技术
前言:
土地界线测量是指采集、传输、使用,以提供各类建设项目的土地使用、边界标记的位置确定的领域划分,标定土地边界调查、土地利用现状调查,以及土地面积计算,为土地管理部门审批的建设项目工作提供测绘技术成果。
一、数字应用的关键技术与土地工程勘测
1.1土地工程数字建模的方法
目前使用的主要的表面模型,表面模型(也被称为数字表面模型)早期的历史,其主要内容是外表面表达的准确的工程地质体表示均匀地质建模方法,是被广泛应用于土地工程建模的建模方法。数据源的表面模型在一系列的测量得到的离散数据点的几何特征,包括测量特征点数据和属性数据,然后使用这些数据来解释地质界面的重建结果。可以抽象为按照一系列的点连接形成一个网格,然后确定地质体的空间属性的一些规则的属性,用许多方法来表示表面,包括数学建模方法和模型图,本文的重点是一个图形化的建模方法。普通法是边界表示模型的网格方法、轮廓的方法、不规则的网格方法,一种方法是选择不规则网格的原理图符号模型系统,进行了详细的分析和讨论。这样可以有效地降低实际计算中计算机和人工的所需要的时间。
不规则网格(TIN)是该地区的区域内的一个有限数量的点分为网络连接的三角形。任何一点在三角形的顶点,如果没有顶点,该点的值通常是由在侧边的线性插值得到(在三角高程的三个顶点的两个顶点),所以是一种分段线性模型的三维空间,但在整个区域的连续可微的。有很多种表达方式的拓扑结构,它使用一个简单的记录是:对每个三角形的边和节点,相应的记录,记录两个,由三个三角点记录指向它的三指针,并且有四的记录指针字段包含两个指针到相邻的三角形和两个点记录指针记录;可以直接记录在每个三角形的顶点和相邻的。每个节点包括存储领域的×3坐标值,Y,Z坐标。这种网络拓扑结构的特点是:一个三角形的给定的查询和三个顶点的属性是相邻的三角形是用一个固定的时间长度。它是在计算沿线地形剖面提供了更高的效率,当然,其他的变化可以增加该结构的基础上,为了提高某些特殊的操作效率。
1.2土地工程勘测的数字数据库系统
地理基于GIS的主要方面相关的调查数据和地质工程非空间数据,包括数据源:
(1)从这些数据的基础地理数据:
自然区划图。
这些数字反映的地理区域研究部,河流,道路,住宅区,山区,公共设施及其他自然地理信息。
地形图。
这些数字反映了自然景观的研究领域是如此。
(2)从岩土工程勘察数据:
工程地质研究的区域数据。
经过筛选,勘探点的处理包括所有的地理,环境,地球信息,物理和机械性能,包括:
所有类型的建筑工地,如液化,液化指数,特征周期,地层时代信息,沉积相。
二、RTK土地勘测定界中的应用
土地调查和土地管理近年逐渐形成了重要国土工程工作基础。土地调查是基于土地征用、出让、转让、农用地转用、土地利用总体规划和土地开发复垦整理工作,对项目区的范围,再加上陆地边界点的位置测量、绘制的技术服务,为土地利用的土地面积计算服务。它是用地审批土地管理的重要组成部分,是建设用地审查的有力的保障和土地批准使用的合理、准确、系统,是实行土地使用权的土地保护制度保障体系的技术基础。传统的测量方法和土地勘测了很多不足之处,以产业,行业,包括实地调查和土地测量工作。土地测量是在土地调查工作以外的行业划分的重要一步,土地测量的精密质量起着决定性的作用,在调查和土地划分直接影响到建筑的确切位置。土地测量和现场测量一般分为四个步骤:平面控制测量,放样,确定界址点,界址点测量,实施仪器测量。目前,仪器测量的方法,被广泛应用于各测量单位。常用的方法是在极坐标法和前方交会方法。
土地调查是基于土地征收、征用、转移、转让、农用地转用、土地利用规划及土地开发、整理、复垦土地利用领域,范围定义,边界位置的确定,土地面积的土地使用映射计算,是土地资源和地籍管理科学和精准的技术服务的实现。随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展,RTK技术的日益成熟,已在测绘界广泛应用。RTK测量技术,由于其精度高,实时性和效率,在土地调查中的应用越来越广泛的划分。对RTK技术的实时动态定位技术是两个或两个以上的使用,对两个GPS接收机和接收卫星信号,一个放置在一个已知坐标点为基础,其它的是移动站。在操作中,RTK模式,由发射数据的观测联系在一起,协调信息站到移动站的基站。移动站不仅通过从基站数据链路接收数据,但还收集GPS数据和实时处理系统的观测误差范围内,误差范围结果用毫米计,历时不到一秒钟。
RTK实时动态测量系统(RTK),是GPS测量技术和数据传输技术在GPS测量技术的突破相结合。 RTK测量技术为基于实时差载波相位测量的GPS测量技术。其基本思想是:设置在所述基站的GPS接收机的GPS卫星可见性,要不断观察,并通过观察数据无线电传输设备,实时传输到用户站。在同时使用该站的用户的GPS接收器接收的接收台的GPS卫星信号接收装置,实现数据无线传输,然后根据相对定位,实时三维坐标计算的未知量,并模糊显示用户站的程度。通过实时监测的定位结果,能够收到基站和用户站的观测数据来计算结果,实时的测量结果是成功的,从而减少了冗余的测量结果,缩短观察时间。 RTK测量系统由以下三部分组成:GPS接收设备,数据传输设备,软件系统。数据传输系统包括基站和移动站接收台的无线电发送设备,它是实现实时动态测量的关键。
三、新型数字化土地勘测技术应用研究
数字化土地勘测技术项目的执行时间和不同的空间分辨率和光谱分辨率遥感数据的评估和潜在的土地资源调查监测应用分析,通过对形成土地资源集成示范的观测和研究,新的数字技术是土地调查和土地动态监测的技术支持、过程、方法,完善相关技术标准和技术体系,建立数字化系统的土地资源勘测技术,监测土地资源和生态环境,促进数字土地勘测技术的应用奠定了坚实的技术基础。该项目的主要组成部分包括:
3.1获得遥感不同分辨率的数据,根据国家标准和不同的土地利用/特性的不同尺度的土地覆盖分类系统的诊断标准;目前该技术已经逐步取代了传统的测绘与成图。
3.2确定土地的土壤的物理和化学特性的关系,并研究确定高光谱反射特征利用光谱技术可以监测耕地,林地,草地,水资源,湿地和其他地方,如土地利用/覆盖指数和综合监测指标体系的基础上,土地质量监测;
3.3检测土地沙化状况,建立土壤侵蚀、盐碱化、地下水水位下降、土壤肥力下降综合监测指标,解决土地污染、土地退化问题;
3.4高光谱遥感技术的使用和其他遥感信息源,结合实地调查资料,基础地理信息数据和SOC社会经济统计指标,建立反演模型监测耕地质量指标体系,以及土地质量监测;
3.5预处理和光谱成像光谱仪数据重建。在分析中,把握谱特征和指标的变化,基于成像光谱仪数据处理算法和土地资源信息提取方法;
3.6根据国家“3S”技术,地区,县,不同规模的乡镇土地资源调查监测技术和方法,系统。
3.7完成“全国土地利用/土地覆盖分类系统,基于遥感数据”,“基于TM / ETM +数据的荒漠化信息提取技术”,“多光谱遥感数据的土地资源调查与监测技术要求”“土地退化映射,高光谱数据的研究”等一系列研究报告;
3.8基于TM / ETM遥感、正射遥感两个阶段,是现场集成的土地利用正射影像图的基础上建立土地利用和土地退化的结果数据。
结论:
综上所述,静态和动态的数字化土地勘测系统的发展,是一个高效率地监测社会经济和土地资源状况的科学方法,采用这种数字化土地勘测技术方法和信息管理系统可以保证土地的健康发展,对国土资源监管和利用可以实现社会和经济效益最大化。
参考文献:
[1]刘雯 关于土地勘测定界的方法与应用探讨[J]城市建设理论研究 2013-12-09
[2]周志宇 谈谈土地勘测定界技术流程和方法[J]城市建设理论研究2013.01.09
[3]黄圣恩 岩土工程勘察数字化技术应用探讨[J] 建筑文苑 2010-10-15
自1957年前苏联第一颗人造卫星飞出地球,人类社会步入空间时代以来,与空间相关的技术和产业得到迅猛发展,并产生了巨大的经济效益。回顾40多年来世界空间高技术产业发展状况,展望21世纪初空间产业前景,对于制定适合空间科技及其产业发展政策,发挥空间产业对经济建设巨大推动作用具有重要意义。
一、空间高技术产业现状
空间一般是指地球大气层以外的宇宙空间。空间产业泛指与空间活动相关的产业,主要包括航天制造业和航天服务业两大类型。前者包括卫星和地面设备;后者包括发射和卫星服务。空间产业涉及空间基础设施、空间应用和空间保障等领域。
20世纪90年代以来,空间高技术和产业发展日新月异,越来越多的国家参与研制和发射种类繁多的卫星,并应用到本国的经济发展活动之中。据统计,全世界已有60多个国家、1100多家航天公司投资发展空间技术,170多个国家开展了空间技术的应用工作(1)。美、俄等空间大国频繁地进行发射卫星、载人航天、火星登陆和重返月球等一系列航天活动。运载和卫星制造、空间通讯、空间导航、空间遥感等产业已基本成熟,并产生出巨大的经济和社会效益;空间材料、空间制药、农作物空间育种、空间发电、月球和火星资源利用、地球外生存栖息空间和星际旅行等已出现产业雏形,显示出诱人的产业前景。
(1)运载和卫星制造
宇宙的起源与演化是自然科学重大基本问题之一。宇宙探索将极大地拓宽人类的视野,真正实现人类飞出地球远古梦想,赋予人类宇宙生存观以新的哲学意义。它不仅能够极大地提高人类认识地球、征服太空的自信心,树立起人类的尊严,而且通过探索,将研究开发和验证一批先进的航空航天及其相关技术,从而带动相关产业的发展。
为了实现跨出地球的梦想,关键就在于运载和卫星制造,由此产生了运载和卫星制造业。经过40余年的发展,目前在空间运行的飞行器有6000多个,各国在该领域创造了成千上万个就业机会。从1996-2000年,全球卫星产业(包括卫星制造、发射服务、地面设备制造和卫星运营服务等4个产业领域)收入从1996年的450亿美元逐年递增到2000年的832亿美元,年均增长达17%,总收入达3209亿美。据日本对2000年到2020年卫星发射服务业的市场预测:2005年全球市场为240亿美元,日本为8.1亿美元;2020年全球市场为730亿美元,日本为23.6亿美元。可见,空间产业市场容量巨大,前景非常广阔。
该产业的主要产品有:单级和多级运载火箭、航天飞机、卫星和空间站、登月舱、地面设备、发射和运营服务,以及正在研制的空天飞机。
(2)空间通讯
随着空间活动发展,人类进入了一个崭新的通讯时代,这就是空间通讯时代。
空间通讯已成为全球经济和社会活动中最为有力的工具。通过它提供服务所涉及的领域有:金融、移动通讯、广播、电视、娱乐、家庭直播、电视教育等。由于空间通讯技术的发展,使得世界各个角落人们联系日趋容易,地球才真正成为了“村”。由于空间通讯而大大改变了人们的生活和思维方式。
世界大公司在空间技术及其产业的投资主要集中在空间通讯方面。到1999年底,全球有48家卫星通信公司在运营约200颗商用通信卫星,拥有5981个转发器,商业竞争的十分激烈。预计2000-2009年,全世界将发射约200颗商用通信卫星,卫星通信地面设备市场在2006年将达到460亿美元。全世界大约160个国家与地区建立了约900个卫星通讯地面接收站,我国建有卫星通信主站15座,各类卫星小站2万多个。通过卫星组成了全球通讯网,全球范围内的电视传播和60%的跨洋通讯全部由空间通讯来担任。预计21世纪初,全世界计划发射的卫星将超过1000颗,这些卫星将更先进、更实用,其中通信卫星、全球定位卫星和地球资源卫星被认为最具商业发展前途。
卫星通信产业主要包括:卫星固定通信,卫星移动通信,卫星电视直播/卫星数字音频广播和卫星互联网接入等4个产业领域。
(3)空间导航
卫星导航是卫星技术又一个成功的应用,由此形成了一个全球性的涉及诸多行业、军民通用的高技术产业。现在几乎所有民用和军用飞机,部分船、汽车使用了美国全球定位系统(GPS)的导航接收设备;卫星导航的应用领域还包括野外考察、测绘、地球板块运动、大地水准、洪水水位、海洋升降监测、通讯网时间同步等一切需要利用位置、速度和时间参数的科学、工程和社会活动。
美国的GPS系统,除拥有天上的24颗导航卫星外,地面产品有普通GPS接收机、差分GPS接收机和高精度测地型的GPS接收机。GPS接收机的定位精度可以从百米左右到厘米左右。
目前,全球GPS接收机的生产厂家约有67家,生产的接收机种类有500多种,申请的专利达上千项。我国在渔船和远洋轮上也装有约18万台的接收设备。
2000年,全球GPS产业达到85亿美元的产值,提供了约10万人的就业机会,专家估计,2005年总产值可达600亿美元。
俄国、欧盟和中国也加入了该产业竞争。正在实施和计划实施的导航星座计划还有俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo计划和中国的北斗计划。
该产业的产品主要有:适用于各类场合、不同用途的接收机,及其与其它产品结合形成的用途更为广泛的产品,如与地理信息系统结合起来的汽车地图导航系统,与手机结合起来的集通讯、导航于一身的定位手机。
(4)空间遥感
空间遥感是继卫星通信和卫星导航后的第三个应用领域。目前在地球周围运行的对地遥感卫星包括气象、资源、测绘、海洋、环境监测等卫星。它们不断送回大气、海洋和陆地资源的图像和数据,为气象预报、农林管理、海洋渔业、资源勘测、灾害监测提供了大量人类日常生活不可或缺的信息。
目前对地遥感波段包括电磁波的绝大部分波段,其产品包括可视、红外、微波等波段的图像和数据。据国外报价,每平方公里卫星影像的价格为30-40美元。另据联合国预测,全球遥感和地理信息系统年产值已达40-50亿美元。
根据有关计算,美国应用气象卫星使农业增产和减少灾害损失,每年获益20亿美元,投入产出比值为1:7,前苏联该值为1:10。
利用遥感技术对农作物估产已取得满意结果。从20世纪80年代中期开始,中国先后选择了冬小麦、玉米及水稻等主要农作物进行产量和面积预报。在进行省级(或地区级)大面积的估产中,小麦估产精度优于95%,玉米优于90%,水稻优于85%。
中国气象部门利用本国和国际气象卫星对沿海强台风的预报,已经取得了良好的经济效益和社会效益,如1981-1987年间的几次台风和洪水的准确预报就减少损失几十亿元。
二、方兴未艾的新兴空间产业
21世纪空间高技术产业将以更加迅猛的速度发展,除上述四大相对成熟产业继续向前发展外,以下四个领域将由目前具备产业雏形发展成为成熟的产业。
(1)空间材料加工和空间制药
利用外层空间的微重力、超高真空和超洁净等特殊环境,进行材料加工和制药,已经显示出巨大的商业前景。它将使人类能够在21世纪初生产许多产品,如超纯材料、新的药品和农产品,下一步将要突破的是规模生产技术和工艺。
在空间进行在地面无法制造的用混合金属、偏晶合金和复合材料制备、生长掺杂分布更均匀、化学配比更加正确和晶体结构更加完美的单晶材料,已进行多次空间试验,并获得了满意结果。在空间进行大尺度蛋白质晶体以及高效率地提纯高纯生物制品,有制药前景的动、植物细胞的生长、代谢、合成及分泌生物活性物质的影响等空间试验也开展了多次,同样获得了满意的结果。
中国利用空间特殊环境进行种子搭载试验,培养了小麦、水稻等粮食作物新品系,在油料、棉花、花卉等经济作物方面也获得了很好的变异品种。对回收的种子进行种植,取得了可喜的结果,如粮食亩产可提高8%-20%,水稻蛋白质含量可提高8%-12%。
美国民用空间技术规划明确了开展和扩展商业性空间工业的目标。据有关资料介绍,美国目前已有20多种地面上难以制成的药物在空间制成。美国国家航空航天局(NASA)建立了空间商业发展中心,与工业界签署了多项促进空间材料制备的协议。中国自1997年开始利用返回式卫星进行空间材料的制备,已经完成了10多次的空间飞行实验,进行了诸如InSb晶体等一系列的生长实验,取得了较好的实验结果。
(2)空间能源
无论从地球上的能源消耗,还是从人类在外层空间停留或居住角度来考虑,能源获取都是一个关键问题。利用空间资源来获取能源,最有可能实现的是太阳能发电和等离子体发电。
①空间太阳能发电
由于外层空间没有大气对太阳光的反射和吸收,空间太阳能发电卫星能接收到近于无损失的太阳辐射;在外层空间,由于不受天气影响,日照时间长,因而在外层空间同样面积一年内可以利用的太阳能,相当于地面的5倍多。如在空间中建造面积55平方公里的太阳电池阵,利用微波传送电能到地面,就能直接为地面用户输送500万千瓦的电力。
目前,美国、日本等已在计划发射太阳能发电卫星,在空间构筑大型太阳能电池阵或太阳能收集器,用微波把所产生的巨大电能传送到地面。
②空间等离子体发电
空间等离子体发电是利用系留卫星来实现的一种发电形式。系留卫星发电系统是利用航天飞机或卫星带动一根金属导线切割地磁场进行发电的系统,可提供在轨飞行器的电能。它的核心部件是等离子体接触器,它是一个与空间环境等离子体作交换电流的装置。
1996年,美国和意大利联合进行了飞行试验,从航天飞机上释放了一条长19.7公里的导电系绳,产生了约1700瓦的功率。虽由于系绳断裂,致使试验中断,却已显示了空间等离子体发电的巨大应用前景。目前,美、加、意、德、日等国均有此类研制计划,有的还进行了有关飞行试验。
(3)外星资源开发利用
外星资源是指地球以外星球(包括月球)资源。21世纪这类资源主要来自月球和火星。
①月球资源的开发利用
月球具有丰富的矿产资源,月岩包含有地壳中含有的全部元素及约60种矿物,其中有6种矿物是地球上没有的。如果进展顺利,人类可能在21世纪20年代实现月球采矿。月球土壤中丰富的He[,3]是核发电站的重要原料,以发电量大著称,如25吨He[,3]发电量,足够美国使用一年。
月球土壤中含氧量丰富,利用月球上的氧,可解决人在月球上供氧问题和推进剂问题。
月球没有大气和磁场,月面引力加速度只有地球的1/6,因而是建立观测基地、进行天文观测和日地空间环境研究的理想场所。
世界各空间大国都重视月球的开发利用。2000年中国航天局了中国航天白皮书,表明了近期中国对月球探测的考虑和计划安排。
②火星资源开发利用
21世纪初人类对宇宙的认识将会有新的飞跃。深空探测、开发和利用的重点领域,除月球外就是火星。火星是离地球最近的一颗行星,对其探测、研究及开发利用具有重要的战略意义。美国1998年已成功实现火星登陆,其它空间大国也在准备实施21世纪探测火星的宏伟计划。这些计划除了认识宇宙外,将会进一步促进空间科技如宇航工程、材料科学、人工智能、计算机技术、信息科学和精密仪器研制等发展,从而推动经济和社会的迅速发展。
(4)外层空间永久居住站和星际旅行
随着人类空间活动的日益增多,空间往返及空间飞行器技术的成熟,在外层空间或外星球建立永久性居住地成为可能。预计2015年,全世界人口达到75亿左右,2050年达125亿左右,地球显然难以承受如此大的人口压力,使得人类离开地球而生活在外层空间和外星球上成为一种选择。美国计划于2010年在月球建立永久基地,2050年建立月球城市,2020年实现人类首次登上火星。
国际空间站已成为迄今为止人类在太空部署的最大和最先进的宇宙飞船,已拥有长驻居民,是通向人类居住地球外星球的一个里程碑。在空间站上的宇航员最长的逗留时间已经超过了1年。人类可能在外层空间建造出许许多多漂浮的太空居留站,在月球建立永久基地的设想已经提出了多年,并计划以此为“跳板”向火星移民。
2002年,美国富商在支付了2000万美元后,经过培训,已经在国际空间站的俄罗斯段进行了太空旅行。俄罗斯开始研发更适合普通人乘坐和观光的飞船。随着通向宇宙空间的飞行器技术的飞速发展,会有越来越多的人愿意去体验从太空中眺望地球、月球和其它行星那激动不已的心情,过一过在失重状态下的太空生活。
三、空间高技术产业的特点
空间投资巨大,一般民用投资难以满足。但随着空间活动的增加和空间技术本身的发展,空间投资逐步显现出了巨大的商用价值,如卫星全球通讯、全球导航等。归纳起来,空间产业主要有以下特点:
(1)国家启动,市场跟进,高投资高回报
在空间产业发展的初期,投资行为属国家行为,主要目标是国家安全和国民经济建设中重大基础问题,如军用侦察卫星、气象卫星和遥感卫星的发展。随着技术的成熟和市场潜力的显现,一些公司开始投资,就像对因特网的前身ARPANET和人类基因组计划的投资,先由国家启动然后市场跟进一样。
(2)空间产业对国家经济建设具有重大促进作用
为了发展空间事业,必然要求钢铁、冶金、电子、材料、计算机、能源化工、元器件等多种行业的大力发展。据美国空间专家估计,美国空间科技上每投资1个美元,将会在提供就业机会和经济增长上获得14个美元的回报。生产函数理论计算表明,美国国家航空航天局(NASA)从1975-1984年增加经费10亿美元,使国民经济总值增加830亿美元(1)。我国有关科技人员在分析了我国航天事业的发展中,得出了1:17的航天经济绩效作用(3)。
(3)空间技术与其它产业形成互动关系
空间技术的发展推动了相关产业的发展;空间技术的应用带动了许多新型产业的出现。许多的空间技术应用在地面有关产业中产生了巨大经济效益,据美国统计,约有10%的投资会带来一系列产生商业效益的副产品技术在国家其它经济行业的应用。以哈勃望远镜为例,将其CCD技术应用到人体胸部组织检查上,避免使用现有的外科手术,不但减轻了病人的痛苦,也使检查更加清晰和有效,同时也产生了巨大的经济效益。用外科手术的方式进行胸部组织检查大约花费是几千美元,而用CCD成像检查只需几百美元。
从空间技术发展的历史很容易了解到,这种相关技术的转移和在其它行业的应用,完全可以由企业或公司来投资并运作,且能够产生高额回报。如中国利用火箭发动机高温密封技术研制生产的特殊阀门新产品,为燕山、大庆、齐鲁、扬子、上海、天津等石化企业引进的生产线提供配套,节约了数千万美元的外汇。
(4)空间活动是高技术产业的发祥地
空间活动是指人类为进入和利用“空间”而开展的各种活动。在短短的40余年的发展过程中,空间活动全面渗透到国家经济建设、国防建设和人民生活的各个方面,孕育和发展了许许多多的高新技术产业,是名副其实的高技术产业发祥地。空间产业具备已形成产业化规模的高技术产业的所有特性,如高战略性、高创新性、高增值性、高渗透性、高投入性、高风险性和高竞争性。
四、对我国空间产业发展的启示
随着我国加入WTO,我国空间高技术产业将面临着更多的商业机会和巨大的商业前景,同时也面临许多意想不到的竞争环境。因而,汲取国内外空间产业的经验,建立在社会主义市场经济条件下的我国空间产业的政策、法规、资本运作、产业促进机制和现代企业的体制机制已经是摆在我们面前的现实问题了。
(1)加强空间高技术产业化
自1970年成功发射第一颗卫星以来,我国空间事业也取得了令人瞩目的成就。但我国空间技术应用的总体水平还不高,还没有形成产业规模,在全球航天产业中的份额只有1%。在国际上已产生重大商业效益的空间通讯和空间导航方面,我国还没有进入世界商用市场的通讯卫星和地面的全球移动通讯系统,没有自己知识产权的GPS地面接收机等。
(2)转换空间技术开发与应用管理机制
国际空间发达国家大多已建立起比较完善的空间技术转移与产业促进政策。如美国在1958年就制定了“国家航空航天法”,以法律形式明确了NASA在技术转移中的任务和职责。我国尚未形成对空间产业一系列的法律、政策和产业促进机制,空间技术开发、利用和转移的管理机制还需要进一步完善,以形成良好和有效的宏观政策和产业发展环境。
(3)按现代企业制度改善和运行现有航天企业
由于计划经济的历史原因,我国所有的航天企业都是在国家计划安排下,按计划经济的体制建立的,在特定的历史条件下为国家做出了巨大的历史性贡献。随着市场经济体制的逐步建立,宏观经济环境必然要求计划经济体制下建立起来的航天企业跟上时代的步伐。事实上,我国在这一领域已经进行了改革,建立了以航天科技集团和航天科工集团为代表的航天企业。但如何真正按现代企业制度来运行,并使之在市场经济的大环境下,对国家经济建设和国家安全发挥更大的作用,应当说还有较长的路要走;同时,如何引入国有资本之外的资金进入空间产业领域,以形成良性竞争的产业环境,也是非常重要和必须面对的问题。
【参考文献】
1.航天技术与现代社会编委会编.航天技术与现代社会.北京:宇航出版社,1996
2.姜景山主编.空间科学与应用.北京:科学出版社,2001