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遥感技术的优越性

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遥感技术的优越性

遥感技术的优越性范文第1篇

关键词:测绘工作;遥感测绘;措施

中图分类号:P24 文献标识码:A

从上世纪五十年代苏联发射的第一颗人造地球卫星迄今,遥感技术已经经历了半个多世纪的发展历程,当前的遥感技术不再局限于人造地球卫星,多种专门用于环境、资源监测卫星的发射与运转以及航天飞机等都为其信息获取提供方便。当前的测绘工作主要包括环境监测、地质勘测以及资源测绘等,而遥感技术因其特有的优势在测绘行业中受到越来愈多测绘工作者的青睐。

一、遥感技术发展概况

遥感技术顾名思义是通过相关设备对被监测事物进行遥远的感知而获取相应监测数据的一种测绘手段。其最关键的装置在于传感器。遥感技术通过传感器对地面事物进行感知并且获取信息数据,再利用传感器将数据传输到地面,利用计算机等对数据进行分析比较,最终对所要监测的事物获得一个比较全面的数据信息。从遥感应用上看,遥感技术是多种学科的交叉综合应用,它的学科基础是建立在空间信息技术上,同时将测绘科学、电子科学地球科学、计算机科学等各学科知识相互融合渗透,因而遥感技术综合了当前各学科的优势,是一项先进的测绘技术。

二、测绘工作中遥感技术应用现状分析

2.1 测绘遥感应用不够广泛

从遥感技术的发展来看,其发展前景比较乐观,而且技术的应用领域和应用水平不断在拓展。但是就当前遥感技术的应用现状来看,依然面临着不少问题,最主要的就是实际应用范围不够广泛,遥感技术在当今依然是一项不为人所熟知的测绘技术。这个问题主要表现在当前的测绘工作,比如地形地质勘测、工程勘探等还是习惯采用传统的测绘技术,对于遥感技术还比较陌生,对其应用就更加受限制,观念上的制约以及对遥感技术的不熟悉制约了遥感技术在更多的领域发挥其作用,也不利于遥感技术的大力推广。

2.2 遥感工作资金造价价高

遥感技术在工作中价格较高也是制约遥感技术进一步普及应用的重要问题。伴随着遥感技术以及计算机技术的发展,遥感正在从实验阶段走向技术应用阶段,其地理测绘、地质勘探、灾害监测、环境资源检测的功能逐渐凸显出来。但是反观当前的各项测绘工作,遥感技术的应用反没有体现出其应有的角色。主要原因就在于应用遥感技术花费太大,造价太高,因而我国应用遥感技术的领域主要是在重点部门的重点科研项目,比如说运用遥感对地质灾害、环境污染、资源勘探等进行测绘,而一般的工程地质检测、煤矿开采等应用不多。

2.3遥感信息源空间分辨率较低,应用水平较低

遥感技术在地质灾害勘测、环境污染检测等方面的优越性将会大大推动我国的地质灾害研究事业以及环境保护事业的发展。因而提高遥感技术信息源的空间分辨率,对于加强数据、的准确性、拓展遥感技术的覆盖范围、测量水平是极为有利的。

三、完善遥感技术在测绘工作中应用的策略及其具体做法

随着遥感技术在测绘工作中的不断普及,遥感信息技术的一些弊端和漏洞也逐步显现出来,而有效提高遥感技术的技术水平,加强其技术推广,是完善测绘工作中遥感技术的重要举措。相关人员要明确遥感技术在测绘工作中的实际应用。

3.1遥感技术在测绘工作中的应用

目前,遥感技术在测绘工作中应用领域比较广泛。与传统测绘工具相比,遥感技术具有明显的优势,极大的规避了传统测绘工作的弊端。

3.1.1遥感技术覆盖范围比较广,能够全面了解所在区域的地理情况,获得全面的资料数据。

3.1.2遥感技术能进行全天候、全方位、动态实时的检测。这是遥感技术最大的一个优势,遥感技术以全球定位系统作支撑,完成空间导航和定位之后,可以全天候24小时对所检测区域进行动态实时的检测,比如对矿区环境污染的检测,可以获取全面动态的检测数据和画面,从而为矿区环境污染的防治提供有效的研究数据。

3.1.3遥感技术受人为干预比较少,能够比较客观的反映所监测区域的实际情况。传统测量手段受主观因素干扰比较大,因而测量的数据会出现误差累积、偏差较大等问题,但是运用遥感技术会有效规避人力测量的劣势,误差不累计,测量数据精度较高。例如在矿区资源监测与定位上,运用遥感技术可以准确定位资源所在范围,避免造成资源浪费以及不科学开采导致的生命安全问题。

3.2加强对遥感技术深度研究,拓展应用领域

应用遥感技术开展地质调查是相当必要的,也是社会经济发展的客观要求和需要。就当前社会发展状况来看,遥感技术的应用有着广阔的发展前景,相关人员要从加强遥感技术深度研究这一方面出发,提高遥感技术的测量精度,进一步拓展其应用领域。

3.2.1国家相关部门要加强对遥感技术开发研究的鼓励和推动,采取相关措施推动遥感技术的普及和应用。比如,利用政策优势,鼓励相关部门在开展测绘工作者运用遥感技术,将遥感技术从示范性试验阶段推动到大范围应用普及阶段,使遥感技术能够真正发挥其技术的优越性,对传统测绘手段进行革命性的改造和开创。这将会大大推动遥感技术与实际测绘工作的联系水平,不仅有利于遥感技术发挥其测绘水平上的优势,更有利于在实践中发掘遥感技术的弊端,从而推动遥感技术在实践中不断完善和发展。

3.2.2加大对遥感技术的资金投入也是深度研发遥感技术的关键举措。一项技术从开始研发到投入使用要历经漫长的过程,遥感技术从最初出现到现在也已经经历了将近半个世纪的时间,我国也逐渐成为遥感技术大国。但是仅仅如此是不够,我国必须向着遥感强国的目标前进,因此加强技术的深度研发是极其必要的。相关研究部门要重视现代遥感技术在各行各业测绘工作中的应用,提高观念意识,加强对遥感技术开发的资金支持力度,鼓励更多的研究者深度研究遥感技术,解决现阶段遥感技术在应用中面临的技术性问题,拓展遥感技术的应用领域。

3.3大力推广遥感技术,加大遥感技术普及力度

遥感技术只有在大力推广中才能显示其技术的活力和对测绘工作的广泛适应力。当前遥感技术已经凸显出其难以比拟的技术优势和环境适应力,比如,能够适用各种复杂地形的勘探工作,能够实现对火灾、气象灾害、地质灾害过程的实时检测,动态获取相关数据,为开展灾害研究和建立灾害防御体系提供便利等,因此必须要大力推广遥感技术,提高普及程度。

3.3.1相关人员要从降低遥感技术工作造价出发,通过降低使用遥感技术进行工程测绘的资金花费,来实现各行各业测绘工作对遥感技术的应用。只有减少资金预算,才能促使更多的行业选择应用遥感技术,而不仅仅集中于少数几个重点行业的重点项目。

3.3.2提高遥感技术的空间分辨率也将有利于遥感技术的普及。早期遥感技术受分辨率限制,较多应用于宏观的检测,而当前由于新工作思路的拓展,遥感技术与地质的符合程度越来越高,受距离的限制也越来越小。但是相关人员在改善工作思路,加大遥感技术地质检测水平上还需进一步努力。

四、总结

总而言之,遥感技术在测绘工作中的应用,已经成为社会发展的必然趋势。伴随着科技的进步和计算机的普及,遥感技术的应用范围必将会大大拓展,遥感地质、环境资源监测、气象、灾害检测乃至工程矿区勘探测量中的遥感应用也必会进一步拓展,其在国民经济、社会发展以及灾害预防等方面的作用会越来越大。

参考文献

[1] 覃永勤.浅谈现代测绘技术的发展及其工程应用[J].广西城镇建设,2010.

[2] 曾庆斌,韩金芳,马丽新,刘丽.现代测绘技术在工程地质测绘中的应用[A].

第二届 " 测绘科学前沿技术论坛 " 论文精选[C].2010.

遥感技术的优越性范文第2篇

关键词:遥感技术;特点;海洋测绘;应用

遥感是以航空摄影技术为基础,在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。遥感(Remote Sensing),从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身,从远处通过仪器(传感器)探测和接收来自目标物体的信息(如电场、磁场、电磁波、地震波等信息),经过信息的传输及其处理分析,识别物体的属性及其分布等特征的技术。通常遥感是指空对地的遥感,即从远离地面的不同工作平台上(如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等)通过传感器,对地球表面的电磁波(辐射)信息进行探测,并经信息的传输、处理和判读分析,对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。遥感方式有主动式和被动式两种,主动式遥感先由遥感器向海面发射电磁波,再由接收到的回波提取海洋信息或成像。被动式遥感的传感器只接收海面热辐射能或散射太阳光和天空光的能量,从中提取海洋信息或成像。当前,遥感形成了一个从地面到空中,乃至空间,从信息数据收集、处理到判读分析和应用,对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系,成为了获取地球资源与环境信息的重要手段。

一、遥感技术的特点

遥感作为一门对地观测综合性技术,它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要,更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下几方面:

(1)可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右,陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右,可及时获取大范围的信息。一张陆地卫星图像,其覆盖面积可达3万多平方公里。这种展示宏观景象的图像,对地球资源和环境分析极为重要。

(2)能动态反映地面事物的变化。遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测,这有助于人们通过所获取的遥感数据,发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时,研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面,遥感的运用就显得格外重要。

(3)获取信息的速度快,周期短。遥感探测能在较短的时间内,从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测,并从中获取有价值的遥感数据。由于卫星围绕地球运转,从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料,以便更新原有资料,或根据新旧资料变化进行动态监测,这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。

(4)获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方,自然条件极为恶劣,人类难以到达,如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术,特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

(5)获取的数据具有综合性。遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据,这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象,宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布,真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征,全面地揭示了地理事物之间的关联性。

(6)获取信息的手段多,信息量大。根据不同的任务,遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体,也可采用紫外线,红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性,还可获取地物内部信息。例如,地面深层、水的下层,冰层下的水体,沙漠下面的地物特性等,微波波段还可以全天候的工作。

目前,遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。在未来,预计遥感技术将步入一个能快速,及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感图像的空间分辨率,光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展,尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透,将会越来越广泛。

二、遥感技术在海洋测绘领域的应用

海洋遥感技术主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术,可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测,以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。

海洋遥感主要应用于调查和监测大洋环流、近岸海流、海冰、海洋表层流场、港湾水质、近岸工程、围垦、悬浮沙、浅滩地形、沿海表面叶绿素浓度等海洋水文、气象、生物、物理及海水动力、海洋污染、近岸工程等方面。遥感监测己成为海洋及海岸带主要的监测手段和信息源。

利用传感器对海洋进行远距离非接触观测,以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。海洋不断向环境辐射电磁波能量,海面还会反射或散射太阳和人造辐射源(如雷达)射来的电磁波能量,故可设计一些专门的传感器,把它装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上,接收并记录这些电磁辐射能,再经过传输、加工和处理,得到海洋图像或数据资料。

海洋的各种经济和军事活动,都需要获取及时、准确的海面现场数据。高频地波雷达以探测距离远、面积大,并能超视距、全天候探测海面等优越性,被广泛应用在世界海洋经济活跃的重要区域。利用卫星高度计资料进行潮波分析、海洋风浪场、重力场、海洋大地水准面、全球气候变化等研究;应用合成孔径雷达(SAR)信息进行海底地形、海洋内波、海浪方向谱等研究;以光学和微波遥感信息为主,通过多源信息复合技术建立海流、海面风场分析方法和模型;我国在以上海为中心的长江三角洲外缘,舟山群岛的朱家尖和象山分别建立了两个高频地波雷达站,夜以继日地观测两站连线以东四万平方公里海面风、浪、流的数据。

风力、波浪、潮流等是塑造海洋环境的动力,利用RS,GPS 等现代海洋观测技术可以大范围快速、准确、直接地获得海洋动力信息,对于海面风场观测,遥感所获得的海面风数据一般是距海20nm 处的观测资料。这些资料的取得有助于台风大风预报和波浪预报。对于海浪观测,可以通过合成孔径雷达反演波浪方向谱或者可以通过动力模式来解决表面波场问题;对于海流观测,海洋中的海流主要受风力、引潮力和密度分布不均匀所驱动。测流主要使用雷达高度计,目前已联合使用卫星定位装置、数据采集系统和海流浮标,取得了有价值的资料。

21 世纪是人类开发利用海洋的新世纪,随着对地球认识的不断深化,海洋的作用越来越被人们所认识。我国东临太平洋,是世界上重要的海洋国家之一。利用遥感技术合理开发利用海洋资源,切实保护海洋生态环境,对于实现海洋资源、环境的可持续利用和海洋事业的协调发展,具有重要的意义。■

参考文献

[1]陈洪云,翟国君;海洋测绘进展评述[J];海洋测绘;2004年01期

[2]黎刚;环境遥感监测技术进展[J];环境监测管理与技术;2007年01期

遥感技术的优越性范文第3篇

关键词:遥感技术;大气环境;水环境;生态环境;环境监测

通过运用遥感监测技术,我们能够很好的应对过去监测工作中遇到的难题,比如时空阻隔,无法体现整体,费用过高等等,由于当前的生态不断恶化,此时高速全面的遥感工艺已然成为了我们最常使用的监测措施。

1 遥感技术概述

1.1 遥感的概念

所谓的遥感技术,具体的说是一类借助物体反射电磁波,来实现远程监测目的的一种技术。其借助观测设备,利用各种物体的独特光谱性能来实现观测目的,获取有价值的内容。

1.2 遥感的分类

(1)如果按照探测波段来区分的话,我们可把其划分为:紫外遥感、可见光、红外遥感、微波遥感。(2)如果按照搭载设备的平台来划分的话,我们可以把其分成:航天遥感技术、航空遥感技术和地面遥感技术。(3)如果按照传感设备的运行形式来区分的话,我们可以把其分成:主动式遥感技术、被动式遥感技术。

2 遥感工艺在环境监测中的意义

2.1 监测区间宽,综合全面

如果只是从地表观测的话,我们能获取的信息非常少,但是如果使用遥感设备从卫星上拍摄的话,很显然获取的信息非常全面,而且更加真实。该技术可以从总体上观测环境,确保监测工作朝着立体化方向发展,具有区间宽,综合性强的特点。

2.2 高效快速

因为该项技术使用的飞行装置都是非常先进的,因此它能够以较快的速率获取所需的资料,所以能够提升工作效率。而且,信息的传递是借助电子光学设备来完成的,所以其更加的现代化,便于我们更好的创建数据模型。此时我们国家的信息总数较之于一般措施获取的信息总数要多很多。

2.3 措施众多,工艺优秀

该技术能够用来监测普通方法无法监测的区域,比如荒漠以及冰川等区域。借助该技术我们还能够获取红外等不同波段的数据。不仅可以使用摄像措施获取资料,而且还能够通过扫描方式获取所需内容。

2.4 速度快,时间短

对于固定的地区能够多次成像,可以获得最精准的动态信息。

3 具体应用情况

3.1 用来监测大气情况

借助激光以及电脑等先进科技,明确大气信号的传播特点,以及不一样的大气状态之中的信号的具体特点,得到遥感方程式,进而完善有关的理论。由于大气成分在不同的波段吸收电磁波的情况不一样,所以我们可以分别测试各个组分的情况。

目前我们国家已经开始使用该项技术开展环境污染治理工作,其中监测的重点有如下几方面:第一,借助遥感技术,监测大气污染。第二,通过分析遥感图像体现出的植被变化特点,明确污染情况,比如污染的存在区域以及程度和变化特点等。第三,和地表采样获取的信息比对综合,建立完善的定量体系。第四,借助飞机携带监测装置,在污染区域的上方获取样本,进而加以处理。

3.2 用来监测水体情况

对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础,洁净水能够很好的吸收光,它的反射率不高。所以,此类水在遥感图像是色泽较暗。综合考虑空间、时间、光谱分辨率和数据可获得性,landsat8数据是目前水质监测中最有用,也是使用最广泛的多光谱遥感数据。此外,SPOT卫星的HRV数据、IRS-1C卫星数据和气象NOAA的AVHRR数据以及中巴资源卫星数据也有一定的应用。水质遥感监测研究的内容包括:水体浊度、叶绿素、油污染、热污染、有色可溶性有机污染物等,其中在水体浊度和叶绿素的定量监测方面已比较成熟。

3.3 用来监测生态情况

生态环境监测又称生态监测,是环境生态建设的技术保证和支持体系。生态监测的对象可分为农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等。它可以被用来测定较广阔区间的土地使用状态,同时还可以调查大规模的生态污染问题。

3.3.1 分析土地使用情况

遥感技术在土地利用监测中的应用,早在1960年国外就利用TIROS和NOAA卫星数据通过制备指数来研究土地利用和土壤覆盖变化。最近几年,很多国家都开始使用遥感技术来分析土地资源,特别是土地分类工作方面利用的更是频繁。

3.3.2 辅助开展生态调查工作

众所周知,植物能够反映出一个区域的环境状况。而且它还可以体现出所在区域的土壤以及水文等特征。借助遥感技术,我们能够获取植物特点。由于当前的传感设备的性能不断提升,加之处理工艺不断完善,此时像是植被的成分以及数量等等的特性都可以借助放射数据来明确。NOAA气象卫星数据的优点非常明显,比如分辨率极高,而且所需的费用不多,不会受到外在天气干扰,因此被大量的用到植被监测工作之中。

3.3.3 调查生态污染情况

最近几年,由于群众生活水平提升,此时垃圾数量也在增加,这就在无形之中导致了严重的生态污染问题,而借助遥感技术,我们能够测试到垃圾的放置情况以及数量等等,这样便于我们更好的处理。遥感监测固体废物的堆置对图像空间分辨率的要求比较高,需达到3~10m的水平。

4 发展方向

4.1 遥感技术层面

(1)遥感影像获取技术方面,随着高性能新型传感器的研发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高,高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。热红外遥感技术会得到更广泛的应用。雷达遥感工艺的特点较为显著,比如它能够全天性的获取信息,而且有着强大的穿透性,所以被大量的使用。建立以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统。(2)遥感信息模型的发展方面,遥感信息机理模型的发展和拓宽,特别是不确定性遥感信息模型与人工智能决策支持系统的开发与综合应用也将是一个重要研究和应用方向。(3)遥感数据共享方面,积极发挥出国际卫星体系的优点,认真开展交流与沟通活动,确保从时空层面上加以互补。

4.2 与环境监测结合层面

(1)积极发展监测技术,切实发挥出当前监测的作用,将遥感工艺和地表监测措施结合到一起,完善当前的监测体系。(2)开发集成GPS,RS,GIS,ES于一体、适合环境保护领域应用的综合多功能型的遥感信息技术。

4.3 不同环境要素层面

(1)大气环境遥感的定量化、集成化、系统化和全球化;大气环境的主动和被动式卫星遥感一体化。(2)利用新型遥感数据进行水质定量监测,形成一个标准化的水安全定量遥感监测体系,由于水体类型不一样,可以建立对应的反演算措施;提升监测的精确性;开展监测模型研究工作;发挥出“3S”科技的优点。

参考文献

[1]王桥,杨一鹏,黄家柱.环境遥感[M].北京:科学出版社,2004.

[2]康志文,刘二东,贾飚.遥感技术在水环境监测中的应用[J].内蒙古环境科学,2009,21(6):177-180.

[3]陈玲,赵建夫.环境监测[M].北京:化学工业出版社,2008.

遥感技术的优越性范文第4篇

关键词:遥感 现代水文 水土保持

1前言

随着遥感技术的发展,我国多个领域已经广泛采用遥感技术,在水文水资源领域也逐步开始广泛应用。本文通过介绍遥感技术在水文水资源领域的应用,不仅降低了水文水资源领域的研究成本,提高了研究工作的效率,也促进了水文水资源在社会工作中的延伸发展。

2遥感在水文水资源中的应用

2.1降水

借助于遥感资料,可以获得降水的空间分布特征,特别是在雨量站和雷达观测站点较稀少的地区。用于降水估算的遥感信息源有雷达(数字雷达、WSR-88D雷达)、气象卫星和航空飞机等,其中雷达多用于局部短期雨量的预测预报,而气象卫星则主要用于大面积降雨估算。雷达是微波遥感的一种类型,它利用大气中的降水粒子对电磁波的吸收与散射作用,通过对回波信号的分析处理,确定来自空间采样体积中降水粒子的后向散射的能量,并由计算机计算出实时地面降雨量,由于云层的阻挡,直接用卫星来测定降雨量还不是切实可行的,但是可以将卫星技术与传统的地面测量方法结合起来测定降雨。目前,国内外应用卫星数据来估测降雨量的主要方法有:云层指数法、阈值(极限法)、生命——历史法、形状分类法、综合方法、微波辐射法等。航空遥感是被动式遥感,它实际上是深入云内及云体周围环境做各种飞行的气象专用飞机,可以测出不同的云滴、雨滴和冰晶粒子及其分布;近代探测飞机是采用计算机和各种资料处理系统,使飞机探测获得的大量云雨信息能自动收集、显示和记录下来。

国内遥感估算降水研究相对国外起步较晚,近几年取得了一些研究成果。2003年,王建华应用遥感技术根据不同云层和点雨量间的回归关系,建立了面雨量计算模型,并以GMS影像为信息源,对2000年黄河流域雨量进行遥感反演,精度较高[1];2004年,李致家等[2]利用雷达估测降雨,并与水文模型耦合,将耦合的水文模型应用到实时洪水预报中;2006年,陈利群等[3]基于可见光和红外遥感反演降水的原理,在分析黄河源区降水强度与云亮温,云反射率以及云斜率参数的基础上,建立了黄河源区的基于NOAA/AVHRR—LAC资料估算1h、3h和5h降水强度模型。

2.2蒸散发

区域蒸发(包括土壤蒸发、水面蒸发和植物蒸腾)是区域水量平衡和能量平衡的重要组成部分。随着遥感技术的发展和应用,利用遥感技术估算蒸散发已成为研究的热点和趋势。能

量平衡是遥感方法估算蒸散发的理论基础:

Rn=G+H+LE式中:Rn是净辐射,G是土壤热通量,H是感热通量,LE是潜热通量,单位均为W/m2。

利用遥感研究蒸散发有很多方法,概括起来主要有以下四类:统计经验法、能量余项法、数值模型、全遥感信息模型。

2.3径流与水文模型

尽管遥感技术无法直接测量河川径流,但是借助于水文模型,遥感信息可以用来间接估算河川径流。作为一种信息源,遥感技术可以提供土壤、植被、地质、地貌、地形、土地利用和水系水体等许多有关下垫面条件的信息,也可以测定估算蒸散发、土壤含水量和可能成为降雨的云中水汽含量。以遥感为手段获取的上述信息在确定产汇流特性或水文模型参数时是十分有用的。刘昌明等[4]将应用遥感信息的水文模型粗略的分成三类:第一类是遥感信息和地面同步实测资料的回归模型;第二类是将遥感信息作为水文模型中参数的输入与估计或者是调整水文模型结构后与具有空间特征的遥感资料相耦合的遥感水文模型;第三类是应用遥感资料的水量平衡模型。

国外早期的研究主要是利用遥感资料提取流域地物信息、估算水文模型的参数,进行土壤分类、应用一些经验性的模型估算融雪径流、估算损失参数等。

国内在遥感应用于径流与水文模型方面的研究,主要集中在国外遥感水文模型的应用和运用遥感资料获取流域水文模型的输入以及率定有关的参数等方面。

2.4地表特征及参数提取

地表特征也称为水文下垫面,它影响着径流形成、运移及存储,是影响地面物质和能量交换的重要因素。地表特征遥感应用可以分为两类。

第一类是地表特征的识别和分类。由于不同的地物类型具有不同的波谱特性和分布规律,利用这些信息特征差异可以对地物进行区分,如水体识别、土地利用和土地覆盖分类等。

土地利用变化和土地覆被变化(LUCC)是引起水文过程变化的主要原因之一,遥感技术以其宏观快速、准确、准实时、周期性重复观测等优点在区域土地利用和土地覆被变化的监测中具有明显的优势,也得到了广泛应用。

第二类是地表特征参数的提取与估算。描述下垫面特征的几个重要地表特征参数有植被参数、地面温度、地表发射率和地面反照率等。其中植被参数又包括归一化差值植被指数

(NDVI)、植被覆盖度、叶面指数(LAD等。这些地表特征参数是蒸发遥感模型计算的关键,也是研究地表能量平衡和物质平衡的基础,但用传统方法很难得到区域上的信息,因此,利用遥感技术反演地表特征参数具有重大意义。

2.5水土保持

为了有效地进行水土保持工作,对土壤侵蚀和水土流失调查、监测和评价,具有十分重要的意义。目前,遥感技术成为水土保持研究的重要技术手段,在区域土壤侵蚀和水土流失研究中得到了广泛的应用。

(1)土壤侵蚀动态监测。应用遥感技术进行土壤侵蚀动态监测关键是提取影响土壤侵蚀的因子信息(如降雨、植被盖度、地形因子、成土母岩、土地利用类型以及人为活动等)。目前,应用遥感影响进行土壤侵蚀动态监测的方法有很多,较常用的有分类后对比法、逐像元比较法、影像与GIS数据叠加分析法,以及结合逐像元比较与分类后比较的混合动态监测方法等。我国自20世纪70年代以来,进行了国家和区域±壤侵蚀遥感调查,对全国大河、重点水土流失区进行调查与监测并编制了大量的遥感图件,特别是80年代以来,国家将遥感技术列为重大应用工程进行科技攻关,在黄土高原综合治理等重大项目中取得了一系列有价值的成果。

(2)水土流失定量研究。在众多水土流失定量计算模型中以美国通用土壤流失方程(USIE)的应用最为广泛。许多学者试图从遥感资料中提取通用土壤流失方程式(USLE)中的因子,用以分析和计算。例如,1997年,卜兆宏等[5]提出了一种水土流失定量遥感方法,该法的监测模型表达形式与USLE和RUSLE相同,但其因子算式算法由我国实测资料建立,该法尤其适用于遥感和GIS数据的微机处理。

2.6土壤水分与旱情监测

土壤水分(即土壤湿度或土壤含水量),是联系地表水与地下水的纽带,也是研究地表能量交换的基本要素。土壤水分与干旱的遥感监测是是目前遥感技术应用研究的前沿领域,该领域的探索与研究也一直比较活跃。国内外许多研究人员都做了大量的研究工作,提出了许多监测土壤水分的方法,从遥感光谱波段的使用上,对土壤水分的遥感监测研究可分为两类。

第一类是光学遥感(即可见光一——近红外、热红外遥感)监测土壤水分。光学遥感监测土壤水分的内容十分丰富,算法也很多,比较成熟的方法有以下几种:①热惯量法。热惯量法最早由Watson等[6]提出,它需要利用热红外遥感影像反演下垫面温度,建立与土壤热惯量、土壤水分含量的关系模型和土壤表层与一定深度土壤含水量的关系模型来研究土壤的含水量。我国学者也作了大量研究工作,详细研究成果请参见文献[7~10]。②植被指数法。这种方法认为植被的缺水状况可以通过不同的遥感植被指数来表征,通过植被指数来间接估算土壤水分。常用的方法有归一化植被指数法、距平植被指数法、条件植被指数法、条件植被温度指数和植被供水指数法。③作物缺水指数法。作物缺水指数是土壤水分的一个度量指标,它是由作物冠层温度值转换来的,是利用热红外遥感温度和常规气象资料来间接的监测植被条件下的土壤水分,是遥感监测土壤水分的一种很重要的方法。

第二类是微波遥感监测土壤水分。微波对云层有较强的穿透力,不受光照条件限制,能够全天候工作,而且长波段微波能够穿透植被并对土壤具有一定的穿透能力。这些特点使得

微波遥感在土壤水分监测中就具有其独特的优越性。微波遥感法有被动微波遥感土壤水分和主动微波遥感土壤水分丽种。①被动微波遥感,主要是通过微波辐射计获得土壤的亮温温

度,然后通过物理模型反演土壤水分或与土壤湿度建立经验/统计模型。②主动微波遥感,主要利用土壤的介点特性和含水量间的密切关系。国内外许多学者对雷达后向散射系数和土

壤水分的关系进行系统研究,研究多依据统计方法,通过实验数据的相关分析建立土壤湿度与后向散射系数之间的经验函数关系,而以线性关系应用最普遍。

目前,虽然用遥感资料及其它辅助手段进行土壤水分监测的理论已趋成熟,也提出了许多方法,但是各种方法都有一定的适用条件。对于裸土,热惯量法和微波遥感法都能得到较好的结果。在全植被覆盖条件下,植被指数法和作物缺水指数法比较适用。如何解决部分植被覆盖条件下旱情的监测是一个值得研究的同题,隋洪智[]做出了有益的探索。

2.7水质监测

遥感监测水质,就是依靠监测光谱信号的改变,研究这些光谱的变化与水质参数之间的关系。通过遥感预测的水质参数有:悬浮颗粒物、水体透明度、叶绿素a浓度以及溶解性有机物、水中入射与出射光的垂直衰减系数和一些综合污染指标如营养状态指数等[11]。水质遥感的主要方法有:理论分析方法、经验方法、半经验方法。我国先后对海河、渤海湾、蓟运河、大连河、长春南湖、于桥水库、珠江、苏南大运河等大型水体进行了遥感监测,研究了有机物污染、油污染、富营养化等[12]。

2.8地下水

国外遥感技术应用于地下水资源的勘探评价可追溯到1961年,已经有40年的历史。随着遥感技术的发展,多源遥感数据广泛用于与地下水密切相关的地质条件的解译分析和地

下水有关的地表植被、温度、土壤水分等环境因素的提取,取得了有效的成果。李凤全[64]将遥感在地下水研究中的应用归纳为以下几个方面:地下水径流系统、地下水水质评价和制图、热影像应用、基岩地区和线性特征研究、地下水水质和地下水管理。2000年,朱第植等[13]针对南疆民丰戈壁沙漠地区,应用遥感技术,在地貌、水系、构造、古河道等系列解译的基础上,根据不同植被的影像特征建立了找水模型。

3结语与展望

(1)随着遥感技术的迅猛发展,多平台、多时相、高分辨率的遥感数据不断出现,如何将这些海量数据应用到水文水资源领域中是目前研究的热点问题。

(2)与常规观测方法相结合。用常规方法可以观测点上的水文变量(如降水量、蒸发和土壤含水量等),而用遥感技术则可以提供空间面状水文变量的信息。但是,遥感技术直接或间接得到的水文变量要用常规观测的成果进行检验、率定。因此,常规方法和遥感技术相结合,取长补短,对探测水文变量是非常必要的。

(3)与地理信息系统(GIS)相结合。GIS是综合处理和分析空间数据的技术,将遥感数据源与GIS的结合,可以建立包含水文、气象、地形地貌、土壤植被、环境生态等资料的空间地理信息库,在水文水资源领域中发挥作用。

(4)无资料地区的水文过程研究。海量的遥感数据为开展无资料地区的水文过程研究提供了优越的数据源和前提条件。

(5)水文尺度问题研究。一方面,由于水文水资源科学自身尺度问题的复杂性,限制了遥感的应用;另一方面,遥感信息又对水文尺度问题提供了新的技术手段,使水文水资源科学迈上新的台阶。

参考文献

[1]王建华.年尺度下的黄河流域降水遥感反演[J].资源科学,2003,25(6):8—13.

[2]李致家,刘金涛,葛文忠,等.雷达估测降雨与水文模型的耦合在洪水预报中的应用[J].河海大学学报(自然科学版),2004,32

[3]陈利群,刘昌明,杨胜天,等.黄河源区降水遥感反演[J].中国环境科学,2006,26(B07):87—91.

[4]刘昌明,陈效国.黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理研究和进展[M].郑州:黄河水利出版,2001.22—33.

[5]卜兆宏,孙金庄,周伏建,唐万龙,席承藩.水土流失定量遥感方法及其应用的研究[J].土壤学报,1997,34(3):235--245.

[6]Waston K,Rowen I,C,Offield T W.Application of thermal modeling in the geologic interpretation of 1R images[J].Remote Sensing of Environment,197l,3:2017--2041.

[7]刘兴文,冯勇进.应用热惯量编制土壤水分图及土壤水分探测效果[J].土壤学报,1987,24(3):272--280.

[8]张仁华.土壤含水量的热惯量模型极其应用[J].科学通报,1991,36(12):924--927.

[9]肖乾广,陈维英,盛永伟,等.用气象卫星监测土壤水分的实验研究[J].应用气象学报,1994,5(3):312—318.

[10]余涛,田国良.热惯量法在监测土壤表层水分中的研究[J].遥感学报,1997,1(1):24—31.

[11]刘灿德,何报寅.水质遥感监测研究进展[J].世界科技研究与发展,2005,27(5):40一44.

遥感技术的优越性范文第5篇

关键词:工程测量;现状;发展

矿山工程测量是矿山资源开发中的一项重要的技术基础工作,它所提供的信息产品,在矿山的勘探、设计、建设、生产和安全等各方面都是不可缺少的。矿山测量作业的种种客观条件促使科学研究在矿山测量方面的投入。这也使矿山测量作业各个方面的飞速发展。矿山工程测量技术将测量与光电子技术、计算机技术、卫星空间定位技术(GPS)、地理信息技术(GPS)和遥感技术(RS)等新技术、新学科的有机结合。这些新技术的应用都使矿山测量的发展速度不断加快,使一些矿山测量的新技术不断出现。本文将分析目前矿山测量的现状,对矿山测量的发展趋势做一定的分析研究,以供大家探讨研究。

1.我国矿山测量技术的现状

1.1 矿山测量技术的发展

随着计算机技术、微电子技术等的不断被应用,像电子经纬仪、全站型仪器、GPS 接收机和多种地面或岩层移动变形监测仪器,不仅应用于地面测量和数据采集工作,而且提高了工作效率和成果的精度、改善了工作环境、减轻了劳动强度。为开发和保护矿产,土地等自然资源、保护矿区环境做出了重要贡献。十几年来,矿山测量学科在3S 技术矿山应用、数字矿山理论与技术、开采沉陷与防护、矿体几何与矿产经济、矿区土地复垦和生态环境重建等领域蓬勃发展,与测绘科学与技术的其他学科相互交叉融合,取得了令人瞩目的创新成果。

1.2 矿山测量仪器和技术的现状

“3S”及计算机技术在矿山测量中的应用。GPS、GIS、遥感和计算机等技术不但是整个测绘学科的核心技术,也是矿山测量领域的关键技术,这些先进技术近几年在矿山测量界取得了较大进展,其理论研究和实际应用不断发展和完善。

GPS卫星定位和导航技术与现代通讯技术(无线电通讯、卫星通讯)相结合在测量常规定位技术使工程测量发生了根本性的变化,使其大幅度提高了生产效率。GPS全球定位系统(Global PositioningSystem)在矿山工程测量中的应用,在最近的两年得到了迅速推广,这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。矿山工程的测量主要应用了GPS的两大功能:静态功能和动态功能。GPS 测量的技术特点有:(1)测站之间无需通视;(2)定位精度高;(3)观测时间短;(4)提供三维坐标;(5)操作简便。这些技术和特点在工程矿山测量都是GPS系统的技术特点和优越性的体现。

GIS(地理信息系统)是以采集、计算、存储、分析、管理和应用一切与空间地理分布有关数据的计算机系统。GIS技术在矿山测量作业中的应用也使矿山测量得到了飞速的发展。

遥感技术(RS)是指不与物体直接接触而获得该物体信息的技术,它主要从物体的光特性上认识物体,达到了解物体的目的,从而使传统的测绘技术局限于采集可见光段的信息,扩展到采集不可见光段的、远程的、地下的信息。遥感对地观测技术应用领域得到扩展,现已很大程度上用于测量工程。现在遥感技术在空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率上都有很大提高,从而可更加及时、准确地发现地球表面上的各种变化。

2.矿山测量技术的发展趋势和展望

目前国外的矿山测量技术已经很先进了,进入21世纪以来,发达国家和一些发展中国家纷纷构建天地一体化对地观测体系,以实现全球或区域、全天时、中、高分辨率的时空数字影像数据获取与更新。目前,我国正在规划和构建天基综合信息体系,发射一系列持续运转的、大中小并举、高中低相结合的卫星群,包括通讯卫星、气象卫星、全球导航定位和多分辨率的光学、红外、高光谱遥感,以及全天时、全天候的雷达卫星群,谋求卫星遥感、航空对地观测、卫星导航定位系统与地理信息系统的综合集成,努力实现基于数字影像的地球(地理)空间信息的大众化服务。

中国的矿山测量科学技术经过五十年的发展,已经形成了一定的体系,并取得了很多成果。通过以上的分析可以看出我国的矿山测量的发展趋势。

2.1 建立矿山测量技术的规程规划和适应科技发展的教育人才体系

为保障矿山生产安全和杜绝矿产资源的浪费,首先要制定完善的测量技术规程和生产规范。我国的煤矿测量规程规范还是20世纪80年代制定的,都是比较早的规章制度了。近20年中,矿山测量技术日新月异,与此同时采矿和安全技术也迅速发展,20世纪80年代的测量规程规范早已不适应了,必须组织力量全面修订。

由于测绘高科技是计算机科学、信息科学、光电技术等多学科现代成果的融合,因此,从技术角度上讲,测绘高科技具有极大的难度,从这个意义上,测绘高科技对人才培养提出了更高要求,需要培养多学科交叉的复合性与专业型结合的人才,以增强这些人员适应测绘高新技术的发展,增强开发、应用和应变的能力。

2.2 未来矿山测量技术的趋势

(1)采用高新技术开拓新的领域,中国矿山测量学科历来是矿业科学的一个组成部分,尽管它现在按照政府要求被纳入到测绘科学内,但其特色与丰富的内涵不能改变。在新世纪应更上一层楼,为人类社会的可持续发展做出贡献。“学科”、“学校专业”、“企业岗位”,这是三个既有联系又有区别的概念。这些年来中国的矿山测量勇士们正是这样干的,不局限在传统的圈子里裹足不前,只要国家需要,就毫不犹豫地开辟新的研究领域。而且正令有些矿山测量学科的研究者探索建立矿山生态学这门新学科。

(2)数字摄影测量与遥感技术应用方面近年来由于高科技的迅速发展,数字摄影等多方面的高科技也将运用与工程测量中,当然这只是一个趋势,有待于进一步的研究,以便更好的应用在此方面。目前的数字摄影测量等方面的应用有:卫星遥感技术的现展与应用;机载3维激光扫描与成像技术(LIDAR);GPS- InSAR 集成技术等等。总之,现代的矿山工程测量将不断的与高科技相结合,形成更先进的测量技术。

3.结束语

综上所述,我国矿山工程测量技术近年来飞速发展,本文通过对我国现阶段的矿山工程测量技术的研究分析,讨论其现阶段的技术状况以及将来的发展趋势。

参考文献: