遥感技术工作原理

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遥感技术工作原理范文第1篇

【关键词】现阶段；水工环地质勘查；技术；应用范围

水工环地质勘查技术是指对某一地区的地质构造、环境、水文状况以及灾害地质等进行勘察的技术，在社会生产生活的多个方面都发挥着十分重要的作用。随着科学技术的不断进步，水工环地质勘察技术也在不断完善，其经济效益和社会效益日益突显，做好水工环地质勘察技术的掌握和应用有着重要意义。

一.现阶段水工环地质勘察的状况概述

在水工环地质勘察工作中，通过借助先进的勘察技术和设备，能够实现对地质环境和灾害情况的全面了解和掌握，从而为矿产开采工作提供准确指导，确保开采的高效、顺利进行。同时，水工环地质勘察还存在技术难度高、管理困难、能耗过大等诸多问题，需要进一步解决。

在社会经济发展和科学技术进步的双重影响下，现阶段我国水工环地质勘察技术有了长足进步，勘察结果的准确性、可靠性大幅度提升，对矿产资源的开发和采集发挥着重大作用。

但是，我国矿产能源需求巨大，当前矿产市场中还存在着较大的缺口，现有能源日益紧张，矿产资源开发深度不断加大，采集难度也不断提升，同时还存在着严重的环境污染、储量减少等问题，如何实现经济效益、社会效益和环境效益的统一，是水工环地质勘察索要面临的重大问题[1]。

二.现阶段水工环地质勘察中的技术

（一）TEM技术及其原理

TEM技术就是瞬变电磁技术，最开始是在航空物探领域中被应用，在我国的应用始于上世纪70年代，在地质灾害、环境勘测中应用较为广泛。

TEM技术需要借助电磁设备，其工作原理是通过向地下发射脉冲电磁波，根据地磁波发送间歇期的二次涡流，来分析地质的特性，如果出现异常二次场或者涡流场不均匀体情况时，就可判定地下存在电性不均匀地质体；同时，由于地下不同介质受电磁场影响不同，电磁波的传播时间会被延长，在地下不断深入，出现烟圈效应，所以，利用烟圈效应反馈的信息，也可以分析瞬变磁场的变化情况，以此作为地质勘察的重要依据。

（二）GPS技术及其原理

GPS技术就是全球导航定位系统，解决了传统地面地质勘察工作方式存在的不足，有效提高了勘察工作效率，在水工环地质勘察中有着广泛应用。GPS技术工作原理是通过卫星导航技术，实现对地面不同位置地质情况的勘察，其工作过程为：先通过3颗以上卫星对地面接收机进行定位，通过接收机对卫星的连续观测，利用无线通讯技术实现卫星与GPS接收机间信息传递，然后使用相应软件完成信息的处理与分析，得到基准点的基线向量，计算出其WGS-84坐标，以此坐标为基础，通过参数的变换得到勘察区域的坐标等信息。

（三）RTK技术及其原理

在RTK技术中，各级系统差分法的原理，可以将卫星数据改正残余和载波相位测量数据中的误差降低到合理范围内，实现厘米级的数据测量，常用的相位差分有三种方式，其共同点是改正数据的发送和接受分别由基准站和流动站完成。

RTK技术的工作原理为：将接收设备放置于选定的基准站中，流动站同样需设置与基准站相同的接收设备，数量大于1，由统一卫星向这些接受设备中发送信号，通过不同站点、不同接收机接收信号的对比，计算出GPS差分，并将差分改正后传递给流动站，确定流动站的准确位置[2]。

（四）RS技术及其原理

RS技术就是遥感技术，其工作原理是在高空处接收地球表面发出的各种电磁波信息，然后经过对信息的扫描、摄影和传输、处理后，得到地表不同物体的图像和数据，实现远距离控测和识别。在RS技术中，核心设备是遥感仪器，针对不同的测量对象设备也有所差别，主要包括声呐遥感、电磁波遥感和物理场遥感三种。

三.现阶段水工环地质勘察技术应用范围

随着我国城市化进程的不断加快，城市水工环地质勘察任务日益加重，城市环境问题十分复杂、人口密集，迫使水工环地质勘察的范围不断加大、技术水平不断提高。

在上述各种水工环地质勘察技术中，TEM技术具有对异常地质体敏感性高、横向分辨率高等优点，对深度目标勘察较为有效，尤其适用于悬空勘察的项目。GPS技术主要对解决城市社会问题有着较突出的优点，在环境污染、地质灾害、城市土地利用和人体健康以及城市垃圾处理等方面应用较多。RTK技术在现阶段主要在环境污染检测和防治、地质灾害调查等方面应用较为广泛。RS技术手段丰富，被应用于多个方面的水工环地质勘察中，包括陆地水资源、植被资源、土地资源和海洋资源的调查以及考古调查、测绘和环境监测等方面[3]。

结语

综上所述，随着现代信息技术的快速发展，水工环地质勘察技术手段日益丰富、技术水平不断提升，对我国水工环地质勘察工作的良好开展提供了有效条件。在我国现阶段水工环地质勘察技术中，技术实力依然无法有效满足当下勘察工作的需求，深入了解并掌握各种水工环地质勘察技术，做好其在实际勘察工作中的应用，可以有效解决我国在能源利用、环境保护和城市规划等方面的问题，促进社会经济的发展。

参考文献

[1]刘在乾.水工环地质勘察中的技术及应用范围浅析[J].低碳世界，2014，21：172-173.

遥感技术工作原理范文第2篇

关键词：激光雷达技术、发展、技术应用

1、前言

激光雷达技术是一门新兴技术，在地球科学领域及行星科学领域有着广泛应用。随着这一技术在相关行业的深入开展，它越来越被世界各国的人们所熟知，并被大力推广、研发和应用，成为当今较为热门的现代量测技术。

激光雷达技术按不同的载体可分为星载、机载、车载及固定式激光雷达系统。其中星载及机载激光雷达系统结合卫星定位、惯性导航、摄影及遥感技术，可进行大范围数字地表模型数据的获取；车载系统可用于道路，桥梁，隧道及大型建筑物表面三维数据的获取；固定式激光雷达系统常用于小范围区域精确扫描测量及三维模型数据的获取。总之，激光雷达技术的出现，为空间信息的获取提供了全新的技术手段，使得空间信息获取的自动化程度更高，效率更明显。这一技术的发展也给传统测量技术带来革命性的挑战。

2、激光雷达技术的发展历程

国外激光雷达技术的研发起步较早，早在20世纪60年代年代，人们就开始进行激光测距试验；70年代美国的阿波罗登月计划中就应用了激光测高技术； 80年代，激光雷达技术得到了迅速发展，研制出了精度可靠的激光雷达测量传感器，利用它可获取星球表面高分辨率的地理信息。到了21世纪，针对激光雷达技术的研究及科研成果层出不穷，极大地推动了激光雷达技术的发展，随着扫描，摄影、卫星定位及惯性导航系统的集成，利用不同的载体及多传感器的融合，直接获取星球表面三维点云数据，从而获得数字表面模型DSM，数字高程模型DEM，数字正射影像DOM及数字线画图DLG等，实现了激光雷达三维影像数据获得技术的突破。使得雷达技术得到了空前发展。如今机光雷达技术已广泛应用于社会发展及科学研究的各个领域，成为社会发展服务中不可或缺的高技术手段。

3、激光雷达技术的工作原理及流程

激光雷达系统是一种集激光雷达扫描探测，卫星定位和惯性导航系统于一身的多功能三维影像获取系统。通常由三部分组成，分别为POS系统，传感器系统以及存储与控制系统。其中POS系统由卫星定位系统和惯性导航系统组成，卫星定位系统通过差分实时测定传感器的空间位置，惯性导航系统精确记录传感器的空间姿态，存储与控制系统将传感器测算的空间信息存储起来，通过后处理软件计算出准确的空间点云数据。并生成各种数字产品如：DSM、DEM、DOM、DLG等，其工作流程如下：

激光雷达技术工作流程（东方道尔）

确定激光雷达技术方案

根据所需要成果的用途及精度，确定采用激光雷达技术的工作方式。对于小比例尺基础测绘和大范围的规划及考察研究，可采用星载激光雷达技术进行数据采集；对于高精度大面积基础测绘及区域性详细规划，可采用机载激光雷达技术进行数据获取；对于交通及观测条件允许的带状区域的基础测绘及高精度信息获取，可采用车载激光雷达技术采集数据；对于小范围、小区域的高精度三维数据获取及建模研究等可采用固定式激光扫描技术采集数据。

数据采集

根据选定的激光雷达技术方法，利用GPS系统获得传感器的空间位置数据，利用惯性导航系统获取传感器空间姿态数据；利用摄影及扫描系统获取空间三维坐标及影像数据；利用存储及控制系统记录所有获取数据，并对定位数据、测姿数据、扫描及影像数据进行归类存储。

数据处理

外业数据采集完成后，利用相关软件，对卫星定位轨迹数据、传感器姿态数据、激光扫描数据进行联合处理，得到大量测点的(X，Y，Z)三维点云数据及影像数据。其中包括影像数据的定向、镶嵌及空三结算；激光数据拼接、滤波及异常值剔除；坐标及高程系统转换等。

数据应用：通过内业联合处理后，生成满足用户需求的数字表面模型DSM、数字高程模型DEM、正射影像图DOM及数字线划图DLG及各类专业地图。

4、激光雷达技术的主要应用领域

随着国际社会对激光雷达技术的深入研究，这一新兴技术的优越性越来越明显，在各个行业均有其独特的优势。激光雷达传感器发射的激光脉冲能部分穿透树林遮挡，直接获取真实地面的高精度三维地形信息。且激光雷达测量不受日照和天气条件的限制，能全天候地对地观测，这些特点使它在灾害监测、环境监测、资源勘查、森林调查、地形测绘等方面的应用更具优势，能有效地弥补常规传感器的缺陷，是对现有航空、遥感技术的一种有效补充。

况且激光雷达测量技术又可以同其他技术手段集成使用，如将激光雷达测量技术同传统的航空相机、CCD相机以及红外遥感器等进行结合，可组成一套新的功能更强的遥感系统，为地球空间信息智能化处理提供新的融合数据源，在各行各业的应用都有较大优势， 具体表现如下：

普通测绘中的应用激光雷达技术常被用来测绘带状地形图，其中包括交通线路、输电线路、海岸线、沟、管线路、水下地形等。通过激光雷达技术可以获取高密度、高精度的激光点云数据，去除植被、房屋、其他建筑物等非地形目标上的点云数据，进而生成目标表面模型。

电力线路的设计（东方道尔产品）

文物遗址保护领域的应用对大型的遗迹及文物进行激光扫描，实现文物遗址的三维数字化建模，永久地保存文物信息，减少人为因素对文物的损坏；还可以按照时间序列，将历史文化遗迹在时间隧道中再现；另外借助于互联网，可以快速地实现资源共享，这都将对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。

构建“数字城市”的应用地面激光雷达能够对地面建筑物进行多角度激光扫描，可以快速获取城市中各类建筑物的三维点云数据，并在软件的支持下进行拼接、建模、纹理映射，从而得到“数字城市”所需要的高精度、真三维、可量测的，具有真实感的虚拟城市三维模型。三维模型不但可以对目标建筑进行精确量测，也可以从任意角度实时交互地看到规划效果，获得前所未有的直觉体验。

数字城市（东方道尔产品）

工程测量中的应用

工程测量的特点是:测量范围大小不一;被测目标周围环境复杂，目标之间空间几何关系复杂、也可能时刻处于变化状态等。这些特性就要求能有一种速度快、精度高，且可以实现远距离主动遥感获取空间信息的技术手段来实施测量。而地面激光雷达技术正好可以满足这些要求，并已经被逐步应用于建筑工程、巷道与洞穴测量、工厂设施与管线测量等领域，成为工程测量新的技术力量。

困难区域的DEM(东方道尔产品)林业勘测中的应用森林地区准确的地形及植被参数信息对于林业及自然资源的管理非常重要。而这些数据用常规方法获取较为困难。激光雷达技术它能同时获得树冠底部的地形信息以及树高信息。通过数据后处理，可分析植被并对其加以分类，计算树高、计算木材量，并可动态监测植物的生长情况以及提取林区的真实数字地面模型，成为林业管理的好帮手。

数字高程模型及等高线（东方道尔产品）

灾害调查与环境监测方面的应用

激光雷达测量技术能快速、及时、直接准确地服务于自然灾害的评估、监测及宏观管理。为宏观决策提供技术支持，避免常规测量受环境条件影响而面临的困难。

灾害区域DEM(东方道尔产品)

5、激光雷达测量技术的优越性

激光雷达测量技术的发展历史虽然不长，但已经引起人们的广泛关注，成为国际社会研究开发

的重要技术之一。同其他常规技术手段相比，激光雷达技术具有其自身独特的优越性，主要表现在以下几方面： （1） 采用激光探测技术，直接获取地物三维坐标，采集数据精度相对较高。 （2） 激光雷达的激光脉冲信号能部分穿过植被，能快速获得高精度和高空间分辨率的森林覆盖区的真实数字地表模型（3） 在有少数或无地面控制点的情况下进行作业，且速度快，效率高。（4） 作业安全，它能进行危险地区（如沼泽地带、大型垃圾堆等）的测量工作。 （5） 作业周期快，效率高，易于更新。 （6） 具备全天候获取测区的三维数据的能力； （7） 激光雷达将信息获取、信息处理及应用技术融为一体，更有利于提高自动化及高速化程度。

6、激光雷达测量技术的发展展望

激光雷达技术的发展为获取高时空分辨率的地球空间信息提供了全新的技术手段，使人们从传统的单点数据获取变为连续自动数据获取，并能够快速地获取精确的高分辨率的数字地面模型以及地面物体的三维坐标，同时配合地物的影像，增强人们对地物的认识和识别能力，在社会建设的各个领域均具有广阔的发展前景和应用需求。目前，越来越多的用户对使用激光雷达技术产生了浓厚的兴趣，显示了这项技术的强大市场需求。

激光雷达技术，能够在一定程度上解决城市建设、规划、环保、虚拟显示，军事国防，电子娱乐、灾害预防与控制等方面的数据需求。涉及测绘、国土、规划、电力、交通等多个领域的产业部门的用户。随着激光雷达技术在我国的全面推广以及相关技术的飞速发展，激光雷达技术难度将大大降低，会使越来越多的用户在使用激光雷达技术中获得所需的空间信息，从而创造更大的经济利益和社会效益。

参考文献：

1、LIDAR技术及在高精度测绘领域应用_东方道迩 张生德