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【关键词】农业资源与环境遥感课程教学改革
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2016)09-0016-02
一、引言
遥感技术是环境、城市、农业、林业、海洋、地质、气象、军事等探测研究的新手段,应用越来越广泛,在许多高校相关专业学习中也受到了越来越多的重视。随着高光谱遥感、微波遥感、高分辨率影像,以及3S集成技术的应用,遥感技术得到更加深入、全面的应用和发展。遥感课程是新疆农业大学农业资源与环境专业本科生的专业选修课,拟通过该课程的学习,使学生系统全面地了解遥感技术的基本理论、技术体系、原理方法,以及图像分析处理和解译的知识,并且能利用遥感技术解决专业领域相关问题的能力。农业资源与环境专业遥感课程的开设具有非常重要的作用。
二、农业资源与环境专业开设遥感课程的必要性
农业资源与环境专业的本科生主要学习农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态、资源信息技术等方面的基本理论和基本知识,要求具备农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力,同时具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。毕业后能在农业、国土、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、农业资源遥感与信息技术的科研、管理等工作。因此,要求该专业学生掌握基本的土地规划与制图、资源信息管理等方面的技术。这些都要求学生能有效的利用遥感技术方法,掌握遥感的基本技能,这也使得农业资源与环境专业开设遥感课程非常必要。
三、农业资源与环境专业遥感课程存在的问题及特点
(一)课程部分内容抽象难懂,学生专业知识储备不足
遥感课程中遥感原理章节要求学生掌握遥感的物理基础,包括地物的电磁波特性、电磁辐射与地物波谱的基本概念与性质、遥感成像原理等,涉及许多抽象的理论知识及相关定理、概念。一般要求在学习遥感课程前,具备测量学、地图学、计算机技术和相关的专业知识,而农业资源与环境专业本科生没有相关的知识储备,对许多遥感课程涉及的重要知识内容仅限于高中的地理、物理知识水平上,对计算机的掌握能力也仅限于一般的应用,这就使得在理论教学上,需要重新制定适合其能力水平的教学内容。
(二)教学方法单一,缺乏多样的教学手段
现在许多高校开设的遥感课程,仍以教师课堂讲授为主,学生被动的接收,参与度不高。这就需要改革教学手段,采取多样化的教学方式,组织小组讨论,案例分析,更有效的利用多媒体技术和网络。另一方面,高校本科生很少参加老师的项目,科研工作仍以研究生为主,调动本科生参与到教师的科研项目中,可以促进其快速的了解遥感在专业领域的应用,提高学生学习的积极性。
(三)重视度不够
农业资源与环境专业本科生在培养模式上,往往更注重农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态等理论知识的学习,对配套的相应技术方法的掌握不重视;同时与本专业教师对遥感技术的掌握及重视程度也密切相关。在实习环节不设计相应的实习,要想单一的从一门遥感课程的学习中获取所需的本领面临很大困难。
四、课程简介
该课程理论课30个学时,实验上机10个学时,共计40学时。教学目标要求掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统;熟悉遥感数据的特征和应用、不同卫星遥感数据及其影像信息提取的方法;了解遥感信息的应用以及3S(GIS,RS,GPS)技术的集成应用。教学方法以课堂讲授、讨论、案例分析相结合,并辅以实验课上机操作。考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数占30%;期末考试70%,考试形式为闭卷笔试。
五、教学内容、方法及考核形式的改革
(一)教学内容改革
一般农业院校农业资源与环境专业开设的遥感课程,在内容上主要包括电磁辐射及物体的波谱特性、彩色基本原理、遥感技术系统、摄影成像、扫描成像、卫星遥感及其影像、遥感图像的分析解译、遥感数字图像处理、遥感技术的应用、高光谱遥感与微波遥感,以及地理信息系统与3S技术等内容。部分章节内容较深奥,对于农业资源与环境专业学生来说,缺乏前期的专业知识储备,理解掌握困难,而且在实际中的应用性较小。因此,本人在实际教学中将该课程内容进行了整合,弱化了彩色基本原理、摄影成像、扫描成像等部分内容的学习,主要突出遥感应用部分的知识讲解,尤其是遥感技术在农业资源与环境领域的应用方面,更是增加了许多相应的实例,以案例的形式进行深入的讲解,加深学生对遥感在本专业应用的理解。把3S技术集成应用章节也做为重点,使得教学内容更加具有前沿性。另外在实验上机环节,将重点放在遥感技术的应用方面,以求更好地激发学生的学习积极性。
(二)教学方法与方式改革
在理论教学环节将传统的板书与先进的多媒体技术以及网络教学相结合,加深学生对相关概念、公式的理解,同时也提高学生兴趣,增加互动。在实验上机环节的教学过程中,有效的利用有限的上机时间,将重点放在遥感技术的应用案例分析上。提倡学生利用课余时间自学遥感常用软件的基本操作,在课堂上不把遥感软件的基本操作作为重点讲述内容。其次,要多采用引导、启发的方式,进行小组讨论,让学生参与到课堂的互动教学过程,活跃课堂气氛。
(三)考核方式改革
在考核方式上,考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数等平时成绩占30%,期末闭卷笔试占70%。平时成绩主要根据课堂上参加小组讨论做汇报的情况,实验上机部分的课程作业为主。在实验课的学习中,要求以遥感技术在农业资源与环境领域的某一方面的应用为内容,完成一份详实的实验报告。期末考试在考试内容上作出调整,不要求学生死记硬背深奥的概念,不设计相关复杂的计算题目,引导学生以理解为主,根据专业背景增加学生对遥感的应用及发展趋势的掌握。
六、总结
农业资源与环境专业的本科生在培养过程中要求掌握农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力,要具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。要求其必须掌握遥感的基本技能,在毕业走上工作岗位后能利用遥感技术开展土地规划与制图、资源信息管理等方面工作。因此,培养单位要重视遥感课程的教学,使其通过该门课程的学习,具备一定的遥感专业技能,更好的服务于农业资源与与环境专业领域的各项研究和管理工作。
参考文献:
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[2]奚秀梅,贺凌云.遥感课程实验教学改革与设计[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2010,03:110-111.
[3]马丹.农业院校遥感课程的教学改革[J].教育教学论坛,2013,09:59-61.
1.提高农作物产量和质量方面
近年来,利用电场、磁场、激光等物理因子刺激农作物种子及幼苗而使其高产、优质的技术已经越来越多地应用于现代农业生产中,并取得喜人的经济效益。通过电磁场的粒子束诱变育种技术的开展,为培育新品种增添了新的活力。不仅损伤轻、突变率高、突变谱广,面且具有高激发性、剂量集中性和可控性,将来还可能发展成定位,成为基因工程的一个有效手段。
2.农业监测、预测及病虫害防治方面
采用红外扫描的方法.可以为农作物诊断“疾病”。如:采用卫星遥感技术,通过红外扫描仪测量其下方农作物散发出来的热量。判断农作物患病情况或受到病虫害侵袭的情况。这样可以及时处理作物的病情和采取预防措施。同时,考虑到现代农业生产中的土壤水分情况,利用微波遥感技术来探测、估算土壤的温度和植物的水分情况。便于了解土壤中的水分信息.采取切实有力的措施保障植物水分的供应。
3.现代农业机械方面
农业要实现现代化,首先就要实现农业的机械化,农业机械化是现代农业的重要标志。一台好的农机具要做到高效使用,必须要做到在完成同样的耕作任务条件下,省时、省力、省钱,减少在农机具上的力的损耗,减少机械无用功的损耗,减少燃料的消耗。
一台好的农机具要保证完成额定任务的同时,必须提高各种燃料的燃烧率,达到最大作功,根据热力学第二定律,虽然效率不可能达到100%,但我们必须提高它们的燃烧效率,力争做到既节省燃料,又完成工作任务。
保证农机具的维修和保养顺利而有效的进行,必须加强对操作员和维修人员的电学方面的培养,保证驾驶员和维修人员在夜间工作和维修过程中注意电的敏感特性。如:焊接金属器具时的电焊机的工作特性。同时考虑到现代农业机械化的基本组成原理更多的是采用集中控制电路,很多情况下都是采用自动控制系统.这就要求维修和操作人员必须熟悉电学的基本知识,这样就能保证农机具的故障率减少,提高农机具的使用“寿命”。
4.遥感技术在现代化大农业的应用
传统的管理方式和灾情调查周期长且很难及时准确地了解整体状况,常常延误最佳管理时期。遥感技术的应用可以解决这些难题。下面从物理学的角度简单阐述遥感技术在现代化大农业的应用。
(1)遥感技术产前的应用
利用遥感技术进行耕地和水资源空间分布的提取,为合理规划农业工程提供准确直观的数据支撑。为科学调整作物种植结构、配方施肥和耕地的分级定价发包提供基础支撑数据。农民结合品种特性进行合理的品种区划规划和科学选种,为优质、高产打好基础。
(2)遥感技术产中的应用
利用多源、多时相的遥感影像数据,进行水稻插秧进度检测。及时掌握总体的插秧进度,督促生产落后区域抢抓农时,为水稻生产安全打好基础。在水稻成长过程中,建三江垦区5-9月可能会发生低温冷害,农户可以利用遥感数据结合气象数据及时进行低温冷害的监测,为及时采取防灾措施提供重要的信息。并且可以利用遥感技术结合叶色诊断技术,对水稻主要生育期及连续多雨、低温、高温等突发性天气异常时期进行长势监测。为及时了解大区域水稻长势的准确情况,针对生育期延迟等长势异常现象进行水肥指导。同时有针对性依据水稻不同的长势进行有目的的施肥调控,可以节约成本,提高肥料利用效率,促进水稻优质高产,并实现节能减排。由于建三江垦区种植面积分布连续成片,长期种植水稻,在适宜的天气气象条件下会使水稻产生一些病虫害,但是大面积的喷药,会浪费很多的资源还会增加农药在农作物上的残留。因此,利用遥感技术进行病虫害的检测,可以解决快速、准确、全区域病虫害灾情的预警和监测,并制定针对性强、科学有效的病害防控措施,在节能减排的同时,又促进了水稻的绿色生长。
(3)遥感技术产后的应用
水稻收获后,利用遥感技术建立秋整地和秸秆还田进度监测体系,和利用遥感技术准确地监测全区域的积雪厚度,为新的一年调整种植计划、用选优培提供重要的参考。可见,遥感技术在现代化大农业的生产中具有十分重要的意义。
“遥看苍茫大地,感知前沿科技”。该中心的科研人员每天用心遥看龙江大地的每片新绿,他们用心血凝结的科研成果遍布每一寸土地。黑龙江省农业科学院遥感技术中心隶属于黑龙江省农业科学院,是1983年农业部在全国成立的3个遥感分中心之一,是东北地区唯一从事农作物种植面积、自然灾害、农作物长势动态监测与产量评估、土地利用动态测、地理信息系统和物联网等领域的研究。2009年经农业部发展计划司和全国农业资源区划办公室批准为农业部遥感应用中心哈尔滨分中心,2009年正式挂牌。中心现有在职人员22名,其中研究员4名,副研究员1名,助理研究员6名,管理人员4名,具有硕士以上学历13人。
中心设立的数字化实验室面积达230.84平方米,可容纳21名科技人员同时工作;输入输出室内配备了先进的宽幅彩色扫描仪、绘图仪、激光打印机等仪器;仪器室拥有数码摄像机、数码相机、手持GPS、差分GPS、车载GPS、投影机、UPS、土壤湿度速测仪等硬件设备,并配备了相应的图像处理软件(Erdas、Ermapper等)和GIS软件(Arcgis、Maptitude等);服务器室内拥有大型数据存储设备磁盘阵列,最大可存储20T的数据;3S技术成果演示厅集成了现代技术,能进行成果演示、技术培训、学术交流等,使中心的整体面貌上了一个新台阶。在院党组的大力支持下,中心已着手建立MODIS农情监测系统,建立了MODIS农业信息预警项目后,中心每月对黑龙江省农作物的长势、旱情、涝情、灾害进行预警,也可随时根据具体需要作出某一方面的预警。经过常年的预警信息数据汇总,几年后建立一个科学、完整、准确的黑龙江省农作物的长势、旱情、涝情、灾害预警模型。
黑龙江省农业科学院遥感技术中心成立近30年来,承担了国家农业部和省政府各有关部门安排下达的农业资源调查,自然灾害评估和农作物长势动态监测与产量评估等多项任务,组织实施黑龙江省与国家的遥感技术研究与应用课题以及项目30余项,其中部分课题和项目获省政府、厅(局)科技进步奖。近几年,该中心聘请美国密歇根州大学全球变化和地球观测中心主任为客座研究员,邀请比利时新鲁汶大学J-P Malingreau博士等3位遥感专业的领军人物到中心座谈,并经常与国内外知名遥感专家进行学术交流。随着黑龙江现代化大农业的崛起,黑龙江农科院为龙江农业书写了科技振兴的传奇,遥感技术中心的科技人员则为黑龙江现代化大农业书写了浓墨重彩的一笔。他们奔忙在春耕夏忙,专研于数字化实验室和田间地头之间,为龙江农业现代化农业的发展作出了突出贡献。
该中心设有地理信息系统科研、农作物灾害监测及预警、农作物种植结构空间分布、农作物长势监测等研究室,并设立了仪器设备室、输入输出室以及集成了现代技术具备成果演示、技术培训、学术交流等功能“3S”技术成果演示厅。
在黑龙江省委省政府及省农科院的领导下,各项科研工作都取得了较大的成绩,屡获殊荣:2011年获中国农业资源与区划学会科学进步一等奖一项、二等奖两项、三等奖两项,2012年获国家技术科学进步二等奖。“十一五”以来,中心项目资金累计为一千多万元,组织实施国家农业部安排下达黑龙江省与国家的遥感技术研究、应用课题与项目百余项,参加国防科工局高分一期项目,主持国家自然科学基金重点项目一项;承担农业部重点课题《建设主要农作物遥感监测系统》的建设,利用遥感技术、地理信息系统和全球定位系统等现代空间信息技术,结合地面调查方法,建立一个适合中国国情的、满足决策部门需求的、可长期业务化运行的全国主要农作物遥感估产和农情监测系统,为农业部正在进行的建立农产品预警系统、农业结构调整、农业资源区域优势分析和优势农产品区域布局规划等重点工程,提供基础性和支持性信息。建立了MODIS农情监测系统,把各类分析、统计、预算信息直接送到管理部门,辅助管理部门做出合理、科学决策。
2015年1月9日,国家科学技术奖励大会在北京召开,由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所唐华俊研究员牵头完成的项目成果“农业旱涝灾害遥感监测技术”获得2014年度国家科技进步二等奖。黑龙江省农业科学院遥感技术中心就是这个项目的主要完成单位之一。
黑龙江省农科院为龙江农业书写现代大农业的新篇章,遥感中心为龙江农业生产提供强大农业遥感技术支撑。
遥感是利用工作在不同电磁波范围、运行在不同高度和不同类型遥感平台上的技术,连续不断、夜以继日、周而复始地获取以地球表面为主体的遥感数据,对地球表面的各种物体进行探测,把握地球表面物体、现象和过程的变化及其演变过程。
遥感开辟了人类认知地球的崭新视角,为人类提供了从多维角度和宏观尺度上去认识宇宙世界的新方法和新手段,实现了历史性的跨越。目前,我国的遥感应用已取得了令人瞩目的成就,在经济建设和社会发展中发挥着越来越重要的技术支撑和服务作用。
受国家重视应用前景广
中国遥感技术起步于20世纪70年代末,30年来,国家非常重视遥感技术的发展,连续4个五年计划都把发展遥感技术列为国家重点科技攻关项目,把遥感技术作为国民经济建设35项关键技术之一。
在应用方面,遥感已在土地资源、土地利用及其动态监测,主要农作物的遥感估产,森林资源调查包括植树造林及退耕还林评估,重要自然灾害的遥感监测与评估,城市发展和规划的遥感监测等众多领域得到全面应用。
遥感应用为国家和各级政府提供了大量科学的宏观辅助决策信息,产生了巨大的社会经济效益。越来越多的部门,已经或正在将这些技术纳入部门业务化应用中,成为主管部门执法或制定产业政策、行业规范及行业技术改造的主要技术之一。
国家中长期规划把遥感对地观测列为重点项目,将遥感应用列为相关部门的重点应用内容。我国卫星发射有长期规划,保证了遥感应用的信息源,保证了我国的遥感应用持续发展。
各领域实践处处开花
1.土地资源调查和土地动态遥感监测
随着人口的增加,耕地的减少,我国面临着如何尽快查清国土资源的数量和分布的重大问题。
我国利用遥感技术先后完成了全国土地利用调查。在20世纪80年代初期采用陆地卫星MSS数据编制了全国818幅1∶25万土地利用图等。20世纪80年代中期我国又应用航空和卫星遥感技术与野外调绘相结合,完成全国的土地利用详查,查清了我国土地权属、类型、数量、质量、分布及利用状况。从此取得了全面、翔实、准确的全国土地利用现状的第一手资料,为编制国民经济和社会发展计划,制定有关政策和科学决策等提供了重要依据。我国应用陆地卫星TM数据、中巴卫星数据等完成了20世纪80年代中期、90年代中末期和2000年代中期1∶10万和1∶25万全国土地利用调查,并建立了业务运行系统,具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现在我国正利用遥感数据进行第二次全国土地详查工作。
2.遥感在自然灾害监测评估中的应用
遥感技术为自然灾害的监测评价提供了强有力的技术手段。经过20多年的科技攻关和建设,我国已建立了重大自然灾害遥感监测评估运行系统,已经形成了对台风、暴雨、洪涝、旱灾、森林与草原火灾、雪灾、冰凌、赤潮、地震、沙尘暴以及典型区的虫害、滑坡、泥石流等灾害的监测能力,特别是快速图像处理和评估系统的建立,已经具有了对突发性灾害的快速应急反应能力,使该系统能在几个小时内获取灾情数据,1天内做出灾情的快速评估,1周内完成详细评估报告。
系统建成后已先后在1987年的大兴安岭特大森林火灾,1998年我国长江、嫩江特大洪水,2000年易贡大滑坡地质灾害,2003年淮河大洪水以及2008年“5•12”汶川特大地震等灾害监测中投入运行,为国家各级防灾减灾部门决策提供服务,产生巨大的社会和经济效益。
例如在1998年我国特大洪水监测中,运用了六颗卫星数据,出动三套航空遥感系统对灾情进行动态监测,并核实了上报受灾面积3 亿多亩为3000多亩的事实,体现了遥感的优势。遥感在汶川大地震灾情监测中发挥了其他手段不可替代的作用,是获取灾情信息的惟一手段。在四川汶川大地震发生后,全力启用了航空、航天遥感设备和专业技术人员,为抗震救灾监测获取、处理和分析数据,并紧急向政府部门、前线指挥部提供了大量快速、有效的灾情数据和信息。
3.农作物遥感估产系统
农业生产形势,特别是各级政府、农业生产管理部门、农产品购销与加工企业以及广大公众都关注的大事。农作物长势与产量是国家社会经济基础信息,对于制定国家和区域社会经济发展规划,制定农产品进出口计划,确保国家粮食安全,指导和调控宏观的种植业结构调整,提高相关企业与农民的经营管理水平均具有重要意义。遥感技术用于农情监测具有得天独厚的优势。近30年来,农作物遥感监测一直是遥感应用的一个重要主题。
中国科学院建成了“中国农情遥感速报系统”,该系统包括作物长势监测、主要作物产量预测、粮食产量预测、时空结构监测和粮食供需平衡预警等5个子系统,可实现全国范围主要农作物的长势监测、单产预测与估算、农作物种植面积提取、种植结构变化监测、粮食总产分析计算、耕地复种指数获取、农业气象分析、农作物旱情遥感监测等农情监测业务,并能获取全球主要农业国家的作物长势和重点产粮国的总产预测等信息。自运行以来,该系统每年监测和预测的信息被国家发改委、国家粮食局、农业部等部门及一些省市应用,现在已推广到期货市场应用。
农业部组织研发并投入业务运行的“国家农业遥感监测系统(CHARMS)”,可定期监测和评价全国大宗农作物面积、长势和产量、草地产草量和草地退化、农业土地资源、土壤墒情、农业灾害等主要农业动态信息,为农业结构调整、粮食安全预警和农业宏观决策提供可靠的技术支撑。
4.遥感在数字城市建设中的应用
遥感在城市建筑监测中发挥了重要作用。城市拆迁是城市建设中的难题,利用高分辨率图像,对拆迁进程一目了然,便于城市建设管理。北京市利用“北京一号”小卫星4米分辨率的图像对较大工程(如奥运工程)的拆迁和建设进行了监测。建设部已经建立了风景名胜保护监管信息系统,实现对风景名胜区环境生态和景观的及时、有效的监管,以迅速遏制国家级风景名胜区“城市化”、“人工化”、“商业化”的趋势恶性蔓延,保护国家风景名胜区的宝贵资源。该系统已纳入建设部日常监管业务。
城市发展已经成为遥感技术应用最具活力的领域之一。利用先进的遥感等空间信息技术可以对城市自然生态中的土地、生物(如绿地)、水、景观等,对社会生态中的环境(如大气污染)和人居环境(如绿化和热岛)等进行监测,为城市建设提供生态布局和治理方案。
对我国直辖市、省会城市和特别行政区的34个城市的中心建成区30年的城市扩展监测结果表明,到21世纪初期,各个城市中心建成区不同程度地增加了中心建成区的面积,城市的建设规模显著增大。实施监测的34个城市的中心建成区面积较监测起始期扩大了2.26倍。
5. 遥感在测绘中的应用
以遥感数据为核心的国家1:5万地形数据库建设已相继完成了数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、矢量核心要素数据库(DLG)、地名(GN)、土地覆盖(LC)、数字正射影像(DOM)、控制点(CP)、元数据库(MD)等专题数据库,并实现对各数据库的集成管理,为广大用户提供高精度的基础地理信息服务。1∶5万基础地理信息更新工程的实施,将大幅度地提高其现势性和改善内容完整性,有力地提升基础测绘成果为国民经济建设、社会发展和国家安全的服务保障能力与水平。
我国西部约 200万平方公里的国土曾经受恶劣自然环境和当时技术水平的制约,一直没有测制过1:5万比例尺地形图。如今,航天遥感、航空摄影、航空航天合成孔径雷达、卫星导航定位、地理信息系统等最新摄影测量与遥感技术,为西部测图工程的顺利实施提供了有力的技术支撑。西部测图工程的实施,对于满足西部重大基础设施建设、资源合理开发与利用、生态建设与环境保护以及国家安全具有十分重大的意义。
做好数据保障与应用业务结合
1. 遥感应用的数据保障问题
遥感应用进入业务化,首先要保证其时效性、数据的可靠性和实用性。这就要求遥感数据能及时提供用户所需要的不同时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率的各种数据,特别是突发性灾害的监测评估,要能在灾害发生后最短的时间内提供遥感数据。
2. 遥感信息与应用业务的结合问题
遥感提供的信息可能只是业务应用涉及的部分信息,要解决业务应用需要与实际应用模型、其他数据与信息等的结合,其难点是遥感信息与应用模型的同化、综合信息的挖掘等。
3. 遥感应用系统集成问题
遥感信息作为业务应用的重要空间信息,其优势是可以快速提供大范围地表的空间分布信息,这是常规方法不可比拟的,但是,遥感信息必须与数据库、模型和应用系统集成在一起才能发挥其应有的作用。目前应用比较好的领域都是这样做的。
“四化”加速遥感应用
1. 遥感应用数据的详细化
由于遥感应用的巨大需求,遥感数据获取技术的飞速发展,适应遥感应用的数据将是多样化的。空间分辨率将会有几公里- 1公里-几百米-几十米-几米-几十厘米级的数据,时间分辨率会有几天-几小时- 1小时-半小时甚至更高时频的数据,光谱间隔将达纳米级。
2. 遥感信息提取的智能化
遥感应用的重要环节是信息提取和挖掘。未来的遥感数据处理和信息提取技术会向自动化、智能化方向发展,关键要解决精度和速度问题,新的算法、模式识别和工作流技术等将会引入到遥感数据处理和信息提取中,大大提高自动化处理和智能化提取的能力,可以自动处理重复、费事的任务,提高操作效率,降低生产成本。
3. 遥感应用的外包服务化
由于遥感的数据-信息-知识-应用的技术环节复杂,因此遥感应用的门槛很高。目前,国际上已出现一些大的企业,承接政府和行业的遥感应用。将复杂的技术问题交给企业解决,从得到的遥感信息和知识中做好自身与专业的结合,从而降低应用的门槛。我国“北京一号”小卫星的应用就是由北京各委办局交给企业做的,取得很好的效果。这种外包服务化是未来遥感应用发展的趋势,也会推动遥感产业化。
4. 遥感应用的大众化
关键词:遥感 空间信息 地质 找矿 应用
一、引言
近年来,空间科学、信息科学、计算机科学、物理学、等科学技术的进步和发展,为遥感技术奠定了必要的技术基础,此外,由于人类活动不断向深度和广度方面发展,遥感技术得到了广泛的应用,从而使得赢得了飞跃的发展,遥感技术在发达国家和一些发展中国家已经成为一个高度重视的科学技术。在地质工作中,遥感数字图像处理属于新的工作方法,充分结合了当前的计算机技术信息技术。在地质工作中主要是通过对一个地区岩性,构造的状况分析后服务与地调填图,矿产普查,工程地质,水文地质及地质灾害治理方面,有着其特殊的高效性,空间性和优势所在。中国遥感事业自70年代至今发生了巨大的变化,在国民经济中的应用也日渐普遍。相对国际发达国家,中国遥感事业与其尚存在较大差距,这也正证明了在学科应用教学方面的前景性和挑战性。本文结合“遥感地质”课程的学习,浅谈下其在未来地学相关工作中的应用。
二、遥感地质在地学方面的意义和作用主要表现在以下几个方面
1.区域地质调查方面
在地质调查方面,我国青藏高原地区明显体现出了遥感数字图像处理的意义和作用。青藏高原空白区是我国存在最大的空白区,因为青藏高原独特的海拨,积雪,压力,缺氧以及交通等因素给地质工作者在这一地区开展工作造成了极大的困难,尤其在藏北,属于“世界屋脊”这一片区域,是生命的,地质工作者很难实地进入,实施开展。青藏高原所占面积巨大,为我国地学,生物学,资源与环境科学提供了富有特色的研究领域和天然的实验室,其研究开发价值极大。近年来国土资源部先后开展了多次地质调查,如1:25万区域地质调查。安多地区平均海拨4700多米,气候已变,极寒,其中部分地区很难进入。中国地质大学(北京)地球科学与资源学院教师承担的地质调查局“安多1:25万安多多幅区域地质调查项目”中就充分利用了遥感数字图像处理技术的优势。
2.构造地质方面
遥感地质技术在构造地质学方面的应用从空间宏观角度着手,“宏观看构造,微观看结构”。构造地质学在经历了近一个半世纪的发展后,在研究方法和研究程度上都取得了很大的进步。由于构造地质学强调野外实地观测,它的研究精度是随着科学技术的发展而不断提高的。20世纪60年代以后遥感技术的运用,对地质构造的研究产生了极高的效益。虽然遥感技术引入到构造地质学领域已经近半个世纪,但其本身的发展以及构造地质学对其利用的不充分,使得遥感数字图像处理在构造地质学领域还有很大的发展空间。利用好遥感数字图像处理能够使得不同尺度构造的研究有可能在成因和演化及运动学、动力学上结合得好,研究得更深入。
3.矿产勘查方面
伴随着“358”和四部委联合找矿突破行动的实施,遥感找矿将会在今后几年的地质矿产工作中升级为一热点。在矿产勘查方面,利用遥感影像波谱的不同,根据具体岩性波谱可宏观分析该地矿产分布和密集特点。在室内计算机遥感图像数字处理后,再根据具体结果配合以野外实地勘查将大大降低勘查的经济投入和地质工作者的负担,同时也将勘查工作推向了高效性。
3.1遥感找矿模型的建立
矿床模型的地质环境发生在矿床,矿床产出的时空规律、矿床特征等高度概括了矿床模型的特点,覆盖整个矿产地质形成和保全的各个因素,显示出了现在的矿产地质科学研究程度,也显示了理论化矿产资料这一观念认识水平。利用遥感技术在大面积区域寻找找矿化集中区,将图像上的色、线、环、影纹图像与旷田构造的基本要素(成矿岩体、控矿断裂、围岩蚀变)相结合,提取遥感地质矿藏信息,寻找区域找矿标志,通过矿床模型来识别矿床赋存的遥感影特征,建立矿床模型,遥感找矿在1990年代以来,已经成为重点研究研究热点之一。这可以开拓矿床图像分析的新的思路,将矿床地质遥感研究推进到一个新的水平。
3.2综合成矿预测
遥感技术对区域性和全球性成矿带、成矿域研究方面有着极其重要的意义对大量不同来源、不同内容的图像或非图像子量进行综合处理,把原来的地学理论和逻辑思维转换成三维的直观和形象化得、时间和空间模型,把原来的定性概念转化为定量的观念和分析方法,进行多元化地学综合成矿。地物化资料与遥感资料的综合研究提高了地质解译与综合分析的效果与效率,已成为寻找巨型、大型矿床最为有效的找矿方法,也是当前世界找矿趋势。
4.地质灾害方面
遥感数字图像处理可完全应用与地质灾害预报和灾后治理救援方面。汶川地震所引发的堰塞湖,山体坍塌,泥石流等具多。汶川8.0级地震发生后,诸多交通线路中断,信息瘫痪,救灾队伍难以第一时间摸清里面灾害情况,而此时遥感技术将是处理一连续事情的最佳选择手段。遥感数字图像处理对灾后抢救和治理过程中的突发地质灾害的的观测起到了不可磨灭的作用。治理和预测地质灾害是我国迫在眉睫的件大事,故遥感人才是国家急需的专业性技术人才。
三、结语
遥感地质是一个理论和技术相结合的课程,实际可操作性强,我们需要巩固理论基础知识,并不断应用。总之,随着地质信息技术的不断提高,遥感技术实际工作中的应用也会不断增多。通过短期课程,很难掌握遥感地质这门课程的所有知识,真正的掌握遥感技术还需要在以后的课程里不断的学习。通过学习,我们可以全面了解遥感技术在我国的应用前景,在国民经济发展扮演的重要角色,以及对未来地质工作的重要意义,初步了解计算机数字图像处理技术和相关遥感技术。
参考文献
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