火灾遥感监测的原理和方法

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇火灾遥感监测的原理和方法范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

火灾遥感监测的原理和方法范文第1篇

【关键词】“3S”技术；地理信息技术；考点诠释

地理信息技术指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等。近年考试考查中，该考点呈现材料的方式比较新，并与学科知识联系较为紧密；考查角度比较新，侧重考查考生的比较辨析能力。考题更加重视知识点的纵深，所以想仅从题面上就能看到考点并不容易。笔者认为应引导学生学会分析和挖掘考点，在平时复习中要多读图看图，运用图解法将提供新材料、新情境的文字式选择题进行迁移突破，化难为易；运用图图互变、文图互变、图表互变转换思维角度，推导地理规律和原理。目前现代地理信息技术的应用不仅仅是一种单一技术的应用，常常是两种或多种技术的综合应用，其中地理信息系统是必不可少的，如遥感和地理信息系统在自然灾害监测中的应用，本文就该考点作详尽具体的诠释。

一、遥感（RS）

1.定义：是人们在航空器（如飞机、高空气球）或航天器（如人造卫星）上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。

2.组成：有遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等。

3.遥感的优越性：（1）提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率；（2）遥感信息作为重要的信息源，为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展，提供了条件。

4.应用：区域地理环境研究的前提是获取地理信息，在区域地理环境研究中，遥感广泛应用于资源凋查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。遥感技术的应用范围很广。除了森林火灾、洪水监测外，还广泛应用于农业、地质、海洋研究、环境监测等许多方面。而且我国的遥感技术也已经在世界上具领先地位。具体应用分析如下：

二、全球定位系统（GPS）

利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。

1.组成：GPS包括三个部分：空间部分―GPS卫星星座；地面控制部分―地面监控系统；用户设备部分―GPS信号接收机。地面上任何一点、任何时刻的上空至少有4颗GPS卫星。用他们提供的星历参数和时间信息算出地面点的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息（GPS卫星定位的基本原理）；用户设备部分――GPS信号接收机。

2.特点：全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性

3.应用：（1）为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间；（2）在区域地理环境研究中的应用：如野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置（经度和纬度）、高程（海拔），从而可在野外调查中获得更为精准的数据；（3）在日常生活中应用――GPS导航。无论是在何时何地，只要拥有GPS信号接收机，就能知道自己前进的方向和所处的地理坐标。目前GPS广泛的应用于交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。

三、地理信息系统（GIS）

专门处理地理空间数据的汁算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。

1.地理信息系统的简要程序：其工作流程由地理空间数据的输入、管理、分析和表达等过程构成，即“信息源――数据处理――数据库――空间分析――表达”。

2.应用的领域相当广泛：凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可用到；（1）在区域地理环境研究中，地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息；（2）利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能，可对区域内的地理要素进行精确的分析、评价；（3）运用地理信息系统对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测；（4）地理信息系统在城市管理中的应用已得到推广。在城市管理中的具体应用如下：

四、地理信息技术与数字地球

1.“3S”技术的联系和区别：（1）遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理信息的空间定位，地理信息系统主要用来对地理信息数据的管理、更新、空间分析和应用评价等；（2）遥感技术为地理信息系统提供信息数据，加快了地理信息数据库系统的更新，保证了地理信息系统的时效性，全球定位系统为遥感信息数据地面定位目标选择、野外验证、图像分类等提供了必要的数据信息，为更好地利用遥感技术解决实际问题提供支持。既互为独立发展又相互促进。

火灾遥感监测的原理和方法范文第2篇

【关键词】3S技术 退耕还林（草）

退耕还林(草)工程是一个非常复杂的项目，如何对工程进行管理、工作怎样开展、如何进行下一步工作安排和部署，都要进行科学的管理和监测，利用常规技术是比较困难的。特别是象退耕还林(草)这样大型的工程监测和决策、工程的设计，若要在短时间内迅速完成，快速决策，利用3S技术将是一个重要的发展趋势，综合RS的宏观、大量信息、更新周期短，GPS的精确定位，GIS的综合处理、空间分析和管理的长处，科学的对退耕还林（草）工程进行动态监测、分析管理及决策。将“3S”技术应用到退耕还林(草)中,可快速、准确地查清退耕坡地面积,制定科学、合理的实施方案,及时、有效地监督检查工程实施的进展和效果。

1 RS在退耕还林中的应用

RS由于其时效性强，价格便宜受到了各行各业的重视。其在林业上已有较为成熟的应用。如一类调查、二类调查、荒漠化监测等。在大面积的退耕还林工程中进行应用可以节约大量的调查经费，并且可以及时反映工程的进展情况及病虫害、火灾等情况。但林业应用最广的LANDSAT5 TM遥感资料分辨率为30m，在工程应用稍有不足，若利用SPOT的10m分辨率的资料与TM的资料进行镶嵌叠加应用，多波段合成可达到10m的分辨率，满足工程需要，还可以直接应用SPOT5数据，SPOT5卫星在保持视场为60公里不变的情况下，将全色影像分辨率提高到2.5米，将多光谱影像分辨率提高到10米。另外还可采用国产资源卫星资料(如中巴资源卫星的CCD数据，分辨率19.5m)进行监测，更加节约经费。

调查采用遥感与现地常规调查相结合的方法进行。选择当年度合适季节的遥感（TM影象或国家资料卫星）资料作为调查的信息源，卫星影象的比例尺为1：2.5-5万。获取遥感图象后，通过实地调查及相关资料的TM等影象色调特征及形态特征综合分析，建立工程区退耕和新造林地、草地、耕地等各类的解译标志，作为判读的依据后进行遥感资料的判读并获取信息。

先要完成对遥感图像的处理和判断分类、建立DEM，下一步就进入了核心的步骤，即是对遥感图像、DEM和土地利用图、行政区图等矢量图形进行叠加分析，得到最终成果。

2 GIS在退耕还林中的应用

利用GIS 可以对整个退耕还林工程进行管理监测。要对工程进行管理，首先建立退耕还林工程的数据库，其中的图形库的主要内容除了各级行政界限外，还需要各种地形因子，如等高线、土壤、植被、土地利用类型。在叠加上各类与退耕、造林和种草等相关资料的同时，利用GIS强大的分析功能，对退耕还林地区进行科学规划，哪些地方首先退、退多大范围，退下来后根据自然条件及技术条件确定怎么还等。每年及时更新数据，随时掌握及时的信息，并可随时提供各种信息的图件，便于直观了解，为整个工作的安排部署提供可靠的依据。

退耕还林工程监测信息系统在内容上由计算机硬件、系统管理软件和包括数据采集（样线、线段）记录表的数据处理和统计报表生成软件、GIS通用工具及制图软件、图象处理软件及统计分析软件等在内的应用软件，以及记录退耕还林工程区自然资源、环境与社会经济状况的图象库、统计分析及专题评价模型库等基础数据库组成。

3 GPS在退耕还林中的应用

GPS作为一种十分有效的定位工具，它能在任何时候全天候实时确定所在地点的大地坐标，并可通过导航达到目的地。而传统的定位技术在缺乏明显地物的地区定位往往困难重重，使用GPS定位，速度快、误差小、简便易行。

GPS在退耕还林工程中其作用为配合GIS和RS使用。其准确的定位为GIS提供准确的地理信息，为使工程建设能够不重不漏及其它提供依据。其准确的坐标定位对RS和GIS信息的匹配提供了联系，为建立解译标志提供了保证。同时还可以在准确坐标处拍摄照片，作为建立解译标志的依据。

GPS 最重要的性能是可获取点、线、面的数据，如点的坐标、线的方向、面的大小等。在退耕还林工程监测中，需要测量地块的信息，如退耕面积、位置等。在野外，用常规方法高精度采集这类数据一般比较困难，用GPS则显示出其巨大的优越性。GPS可沿着界线的方向，在行进中记录数据。所采集的数据，应用响应配套软件（比如MAPSOURCE软件）可以直接成图，甚至直接得出地块面积及三维坐标（经度、纬度和海拔）。这样丈量长度和计算面积则非常方便，并且误差很小。再结合其它数据，形成退耕还林工程信息图。

在退耕还林检查验收过程中，还可以通过GPS轨迹判断检查人员是否达到现地，从轨迹可以看出检查人员的行走路线、到达时间等。

GPS 接收因其厂家的不同，适用的国家和地区不同，内设参数各不相同；正确的参数设置一方面可提高数据的准确度，另一方面有利于用户读取。我国的时区为北京时区，林业常用比例尺的地形图一般使用高斯-克吕格投影，采用大地公里网格坐标结合经纬度的坐标系统，高度（即海拔）以黄海海平面为基准，在采集数据时可根据需要和实际情况设置其他参数。

现在我们一类清查中使用的GARMIN公司的GPS-12美洲豹型、奇遇、小博士等全球定位仪，其定位精度为在经过参数修正后定位精度在7-8m以内，可满足工作需要。

4 问题与讨论

3S技术的应用在我国刚刚展开，退耕还林（草）又是一个规模宏大的生态工程，在具体研究3S技术在这个工程中的应用时，以下几个问题还是值得探讨的。

（1）资金的问题。这项以遥感技术为核心的研究工作需要大量的遥感图像和数字地图作为基础资料和信息来源，而这两种数据的价格都很高，因此必须有充足的经费作为保障。但退耕还林工作到目前为止，国家还没有安排相应的工作经费，并且又主要由县级林业部门负责，一般县上财政都比较困难，特别是西部的一些县，不可能拿出那么多资金来，所以这工作经费的问题是个比较突出的问题。

（2）计算机软、硬件设备的问题。对遥感影像和数字地图的各种处理和分析都需要十分专业的GIS或RS软件支持，因此相关专业软件是必备的。ERDAS8.7和ARCGIS9都可以满足工作需要。要实现动态监测就要求实时获取新的遥感影像，因此要求有大容量的存储设备来存储这些图像数据，而且对大量的数据处理和分析也要求必须配备性能较高的计算机硬件。

（3）人才技术人员的问题。运用3S技术推动退耕是一个复杂的系统工程，必须配备RS、GIS专业人员以及农学、林学、生态学、土壤学等各方面的技术人才，各专业人才相互配合、协同作战才能较好地达到预期目标。而县上往往这方面最薄弱，建议省上或者国家给予更多的技术支持，加强这方面人才的培训和引进。

5 结语

退耕还林工程监测管理中，3S技术替代以往的单纯实地调查，在监测方法上3S技术的应用标志着现代科学技术用于此类工作的一个重要开端。现代遥感技术的使用，不仅提高了调查精度，而且大大节省了时间和资金，提高了工作效率。GPS在精确定位方面的卓越功能使退耕还林工程实施点的确定上如虎添翼。大大提高了工作效率。退耕还林工程信息系统的使用，成为退耕还林工程相关信息的储存、处理、分析与评估的主要手段。该系统的建立与运行大大提高了退耕还林工程的处理能力、效率、技术水平和成功质量，为退耕还林工程注入新的活力。

火灾遥感监测的原理和方法范文第3篇

关键字：计算机；控制技术；林业工程；应用探究

科技发展与经济体的并轨，给计算机在林业工程中的应用提供了广阔的空间。计算机已成为当代青年生活的必须品，联同移动设备让人们的生活百般滋味。

古语有云“大树底下好乘凉”，这也深刻说明了林业在社会生活中的重要地位。当前林业工程的发展最重要的是资源调配，资源利用，资源蓄积，而这些都需要计算机控制技术来辅助，当前，完善的林业信息管理系统和决策系统已经初步落成，可靠的计算机控制软件不断更新，给林业工程送去了简化和高效，使林业工程的管理技术和研究手段都发生了巨大变化。

一、我国林业工程的特点

1、林业及林业工程

说到林业，我们一定会想到大山密林吧！谁会在意整齐有秩初入沃土的小小树苗呢？它们的朝气也不输参天大树吧！林业的脚步不止在绿化和山水间吧！经济的需求也是林业的重要组成部分，林业工程也是应市场需求而生吧！当然林业的发展更依赖社会建设，只有良性的林业发展才会对社会起到中流砥柱的作用。林业工程是以森林资源的高效利用和可持续发展为目的，研究森林资源的抚育、开发利用和林产品加工等。林业工程虽然是一个综合性的传统领域，但是随着信息技术、电子技术、自动化技术、材料科学等的迅速发展和渗透，它的研究专业化水平也必将得到提高。

2、我国的林业工程及特点

在我国的林业“六大”生态工程中，“天然林保护工程” 是我国林业的一号工程，投资最大，见效慢；“退耕还林还草工程”是我国林业建设史上涉及面最广、政策性最强、群众参与度最高的生态环境建设工程；“‘三北’和长江中下游地区等防护林体系建设工程”是我国涵盖面最大、内容最丰富的防护林体系工程；“京津风沙源治理工程”是首都乃至中国的“形象工程”，也是环京生态圈建设的主体工程 ；“野生动植物保护及自然保护区建设工程”是一个面向未来，着眼长远，具有多项战略意义的生态保护工程。“速生丰产林基地建设工程”是我国林业产业体系建设的骨干工程，也是增强林业实力的“希望工程”。

“六大” 林业重点工程的意义在于发挥森林作为“大自然总调度室”的作用，同时提高我国森林资源的蓄积量，满足国民经济各部门对森林资源的需求。

当然林业工程管理的实现离不开计算机控制技术的支持，林业工程中涉及的海量信息、图像数据和加工制造，都需要数据处理和辅助设计软件，图像采集与数据分析更需要各种数据模型方法支持，历史数据的甄选删除工作更需要专家系统的处理。前不久在加拿大发生的大型火灾让林业资源和环境遭受了巨大的损失，深刻说明了深林防火的重要，林业工程管理的重要。

二、计算机控制技术

1、计算机控制技术的特点

计算机技术与控制应用的结合，将电子技术、自动控制和应用开发技术引向智能化和专业化，巩固了控制管理的核心地位。计算机控制技术很好的将可编程技术、嵌入式技术和网络技术结合起来，为控制需求服务。控制技术的应用很好的提升了生产的精度和速度，信息化生产渐渐成为企业加工的主流，生产过程的自动化程度已远远超过预期。如机器织布机制作出的印花，已完全替代了人工，当然传统特色性加工的发展依然很受市场欢迎。

2、计算机控制技术的工作原理

计算机控制技术根据其系统的工作特点可以分为：操作指导系统、直接数字控制系统、计算机监督系统、集散控制系统和嵌入式系统。其工作原理为：

1） 进行实时的数据采集，把来自测量变送装置的被控制量的瞬间值进行检测和输入。

2） 对数据进行控制决策，把采集到的被控制量进行分析和处理，并按已定的控制规则决定将要使用的控制行为。

3） 注意实时的控制输入，依照控制决策，实时的对执行机构发出控制信号，指导完成控制任务。

3、计算机控制系统的分类

第一，计算机控制首先要有中央处理器，中央处理器可以实现对采集数据的运算和调配。如温度、压力和留速等数据信息的收集、录入、归类、计算、分析、评判和指令设置等，可以通过视频显示设备将关键信息和处理过程显示出来，需要时可以对所需信息进行处理，给操作人员提供设计改进思路和检测跟踪信息。

第二，直接数字控制系统，它是利用 1 台计算机对 1 个或多个参数进行检测，并将检测结果与给定值比较，然后按照之前规定的控制规律进行计算，并将控制量通过接口直接去控制执行机构，对被控对象进行控制。计算机直接控制生产过程。此系统的特点是灵活性大，可靠性高，可实现复杂的控制规律。缺点是危险集中。

第三，监督控制系统，它属于两级控制系统。上位机是监督计算机，面向被控对象的下位机可以是 DDC 系统或模拟调节器。监督计算机的主要任务是采集现场信息，根据数学模型进行最优控制和其它复杂的控制，指挥下位机工作，并可调整下位机的设定值，向操作人员发出操作指示。

三、在林业工程中的作用

1、对林业工程的监测与控制

计算机监测的具体内容为现场数据的采集和保存，它主要的监测对象是试验和生产过程中需要的数据。计算机控制技术中的过程控制是指使用计算机对林业工程生产工艺过程中的温度、湿度、重量、电压、浓度、水压等物理用量和化学用量进行控制。

2、对森林资源的管理

在林业工程林地管理的工作中，对于各种侵入、占用林地的行为，我们可以使用计算机控制技术进行准确的定位、测量，计算出面积。然后再把遥感技术采集到的数据输入计算机中，就可以马上绘制出被侵入、占用林地的准确位置、面积和图形。

3、有助于林业工程的绘图

传统的林业用图都是手工绘制出来的，绘制过程复杂、难度大，图的精确度、 标准度以及规范度难以保证，并且十分不利于检验和修改。以计算机和有关图像图形输出设备为工具，配合使用 GPS 技术、遥感技术以及计算机辅助设计应用软件对林业工程进行绘图，使林业工程的绘图工作发生了巨大的变革。

参考文献：

火灾遥感监测的原理和方法范文第4篇

关键词：地理信息系统；环境科学；土地资源

中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：16723198（2007）11029702

1GIS在资源环境中的应用

1.1GIS在土地资源中的应用

(1)土地资源清查。

20世纪60 至70 年代,加拿大就建立了土地清查地理信息系统(CGIS)，它可以在快速方便地输入实地详查资料的基础上,按要求输出各类土地面积、土地利用现状分布图以及坡度坡向图,也可按用户特定要求输出不同年代的土地利用类型等相应图件。国际土壤学会于1986 年开始着手建立1∶1 000 000的世界土壤O土地数字化数据库(world soils and terrain digital data base 简称SOTER)，希望利用GIS 技术完成全球性的土地资源清查。在我国,地理信息系统用于土地资源清查起步较晚,但发展迅速,它大大方便了土地资源清查与数据共享,为土地资源的合理利用与可持续发展提供了决策信息服务。

(2)土地资源评价与管理。

土地资源评价与管理是地理信息系统应用最早的和较为成熟的领域之一,由此产生了一系列的土地管理信息系统(LIS) 。早期的有美国纽约土地利用与自然资源信息系统(LUNR)， 美国明尼苏达土地管理信息系统(MLMIS) 。

20世纪70 年代以来土地资源信息系统得到迅速发展和普遍应用,出现了巨大的加拿大国家土地信息系统(CanGIS)，新西兰微型计算机土地信息系统(MIDGE，Giltap)，澳大利亚SIRO 土地利用规划信息系统,以及英国发展的土地资源信息系统。这些系统都将土地评价和规划过程相结合,并适用于土地管理,具有综合性和实用性。我国土地资源信息系统始于20世纪80 年代后期,但发展较快,戴旭利用ARC/ INFO 信息系统应用于农业土地资源评价，傅伯杰以延安地区为例建立了资源评价信息系统,周慧珍和贺红士等建立了区域微机土壤信息系统,分别对实验区进行了土地退化评价、土地利用变迁分析和土地肥力评价,倪绍祥、黄杏元等利用土地评价信息系统,改善了土地适宜性评价的效率和精度,将土地适宜性评价和土地利用规划决策联系起来。

1.2GIS在生态环境中的应用

(1)生态环境管理规划与宏观决策。

地理信息系统在生态环境研究中应用广泛,主要有环境监测、生态环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与生态管理以及面源污染等。空间监测信息的综合加工与快速而形象的反映是环境管理的迫切需要,监测信息的综合分析是一个复合型的巨大系统,引入地理信息系统,不仅可满足上述要求,而且可作为支持系统的有利工具。

通过GIS 与这些模型结合可以确定面源污染的影响因素、形成机理和分布规律,在实践中发挥了很好的作用。在我国,面源污染研究起步较晚,仍不够深入,主要是借用国外的一些模型进行土壤侵蚀研究和污染物总量控制,而面源模拟实验进行得很少。

(2)自然灾害预警及灾情分析。

从国内外发展状况看,地理信息系统技术在重大自然灾害和灾情评估中有广泛的应用领域。从灾害的类型看,它既可用于火灾、洪灾、泥石流、雪灾和地震等突发性自然灾害,又可应用于干旱灾害、土地沙漠化、森林虫灾和环境危害等非突发性事故。就其作用而言,从灾害预警预报、灾害监测调查到灾情评估分析各个方面,综合起来有如下几点: ①进行灾情预警预报; ②对灾情进行动态监测; ③分析探讨灾情发生的成因与规律; ④ 进行灾害调查; ⑤ 灾害监测; ⑥灾害评估。

1.3地理信息系统在土地资源与生态环境应用中存在的问题

(1)数据来源与数据质量难以保证。

土地资源与生态环境问题涉及土壤学、环境学与地理学等各个学科领域,其影响因素复杂,需要数据量大且要求质量高。然而由于仪器设备以及人力物力的限制,许多土地资源与生态环境数据难以获取。而且现有数据也往往由于数据来源不一、数据格式各异、年代不同等原因造成土地资源与生态环境数据质量难以保证,特别是数据格式不一,使各地区的数据难以共享,严重影响了GIS 的应用。同时,地理信息系统最基本特点是每个数据项都有空间坐标,即首先定位,才能使定性定量的属性数据与空间数据相连,而传统的人工采集与野外调查数据空间定位能力差,并且往往以点代面,不可避免的带来了各种误差。因此数据来源与数据精度一直是GIS 技术真正解决土地资源与生态环境问题的一个“瓶颈”。

(2)专业模型缺乏通用性。

现代土地资源与生态环境研究从世界范围和历史发展来看,许多发达国家已从第一阶段的侧重调查、分类和制图,进入第二阶段的侧重模拟、监测和管理。在这个阶段,问题的解决依赖于模型的建立,然而现有的模型多是面向某一地区特定条件下建立的,大多不具有空间和时间上的可移植性。

(3)系统集成性差。

集成是将基于信息技术的各种资源及分析方法(计算机硬件、软件、模型、接口及传感器) 集成一个协同工作的整体。随着地理信息系统在土地资源与生态环境中应用的深入,建立了一大批相关地理信息系统。这些专业地理信息系统数据库模型、专业模型以及两者之间的接口和GIS之间的连接方式均不一样,界面不统一不友好。GIS的数据模型仍然缺乏环境模拟所需的时空结构,GIS软件系统也不能够同时处理时空数据的结构可变性以及建立和检验过程的算法可变性。

1.4GIS在水资源与生态环境中的应用

由于水资源与生态环境评价牵涉面广，涉及数据信息来源多，因此需要运用多种手段进行分析研究。遥感技术、技术和管理信息系统技术在水资源与生态环境评价中的综合应用是未来发展的趋势。用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息和各种变化， 是综合处理非空间数据的平台，同时也为空间数据提供了属性信息，则是对多种来源时空数据的综合处理分析和应用以及展示的平台。项技术综合运用将对大范围改善水资源与生态环境之间的关系发挥巨大的作用。

基于水资源与生态环境评价管理信息系统的主要用户对象是系统内部户，目前组件技术已相当成熟，并且由于结构的设计不受开发方式的限制，可以将的分析功能发挥至极致。水资源与生态环境评价管理地理信息系统由专题管理系统、空间数据管理系统及空间数据编辑系统I 部分组成。

专题管理系统是水资源与生态环境评价管理地理信息系统的核心部分，其主要任务是提供空间数据与属性数据进行连接的工具，建设专题信息，将空间数据和水资源与生态环境评价所需的属性数据结合成为有机的整体，使空间数据信息为水资源与生态评价服务，并在此基础上完成对空间数据和属性数据进行双向查询，既可以对属性库进行各类查询，又可将查询结果直观地在地图上表示出来，也能以地图为工具，查询图上各空间要素的详细资料，通俗的说，也就是从表到图、从图到表的双向信息查询，使信息达到既形象直观又详尽、具体的完美统一。专题管理系统还提供对空间信息进行量算、数据显示和输出及其他辅助功能。

1.5环境影响评价

环境影响评价用以识别和预测某项人类活动对环境所产生的影响, 解释和传播影响信息, 制定出减轻不利影响的对策措施, 从而达到人类行为与环境之间的协调发展。由于GIS 能够集成管理与场地有关的数据, 例如水质, 空气质量、污染源、土地利用状况等, 因而特别适合作为环境影响评价的分析和辅助决策工具。

2GIS的发展趋势

2.1RS、 GPS 和GIS 一体化技术的应用

RS (遥感) 作为一种获取和更新空间数据的强有力的手段,能提供实效性强、准确度高、监测范围大、具有综合性的定位定量信息,于是RS 信息便成了地理信息系统十分重要的数据源,它有助于GIS 数据库的及时更新,确保现实性,特别是环境动态监测,自然灾害防治以及土地利用分类等方面,具有其它类型数据所无法代替的优越性。GPS (全球定位系统) 是美国在24 颗卫星导航系统的基础上发展起来的最新一代卫星定位系统。它由三部分组成,即空间部分、地面监测部分和用户部分。GPS 为RS 影像数据和GIS数据提供精确定位信息。在当今全球变化研究、土地资源与生态环境、信息技术高实效性要求日益急迫的情况下“3S”一体化技术必将成为重要发展方向之一。

2.2应用模型的开发

目前应用模型的研究比较引人注目的是: ①引进空间化的数理统计和系统分析方法。②通过实例研究,建立专业模型。在GIS应用中,应用模型是联系GIS 应用系统与常规专业研究的纽带,模型的建立必须以广泛的专业知识为基础。这既是解决专业模型的关键,也是GIS 功能的扩展。因此应用模型研究是今后研究的重点和发展的主要方向之一。

2.3模型驱动的决策支持系统的发展

以模型库为驱动核心的空间决策支持系统以决策的有效性为目的,建立决策模型和空间复合运算,在不同的决策阶段予以不同的支持,支持决策的全过程,从而避免了运用GIS在空间信息的分析评价、时空分析、预测和模拟及。决策等过程中模型分析功能的不足。因此GIS 在土地资源与生态环境中的传统应用阶段必将走向空间决策支持系统发展阶段。

2.4人工智能的应用和专家系统的开发

20世纪80 年代开始的以知识为对象的信息处理,注意利用人工智能(AI) 的方法,通过专家知识的规范化建立知识库,发展专家系统。利用这种智能型的地理信息系统来解决不能用算法解决的复杂问题,将使GIS 的应用领域获得更大的拓展。

2.5标准化是发展方向

制订统一的规范和标准是信息系统共享的基础。美国、日本、法国和加拿大等国都十分注意全国性的统一规划和标准。我国应吸取国际经验结合本国实际,开展关于资源与环境信息系统国家规范的研究,以便科学而准确地规定系统中的内容分类,数据格式、控制体系、精度标准和技术名词等,以保证不同系统之间的交换和数据共享。

2.6网络地理信息系统的发展

网络技术的发展,给新一代GIS 技术重构带来了巨大的机遇与挑战。GIS 的空间分析方法由原理驱动转变为数据驱动;采用主流技术的标准与协议,实现GIS 空间数据的互操作性和全关系化;从单纯的GIS 技术转向同各种专业应用相结合,使之在全球信息基础设施上得到广泛应用。

参考文献

［1］鞠胜勇. 地理信息系统软件在房产测绘管理中的应用研究［J］．科技资讯，2007，(28).

火灾遥感监测的原理和方法范文第5篇

关键词海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用

随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。

在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。

一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究

以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。

此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。

用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。

在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。

在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。

针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。

在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。

应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。

能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。

二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究

海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。

在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。

我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。

近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。

以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。

海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。

因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。

为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。

三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策

为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。

由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。

随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。