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序論:在您撰寫遙感技術的應用時,參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導您走向新的創(chuàng)作高度。
衛(wèi)星遙感技術集中了空間、電子、光學、計算機通信和地學等學科的最新成就,是當代高新技術的一個重要組成部分。我國衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展和應用已經走過了多年艱苦探索與攀登的道路。如今,我們欣喜地看到衛(wèi)星遙感應用技術已經起步并正在走向成熟和輝煌。
眾所周知,近十年來全球空間對地觀測技術的發(fā)展和應用已經表明,衛(wèi)星遙感技術是一項應用廣泛的高科技,是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要尺度。現(xiàn)在不論是西方發(fā)達國家還是亞太地區(qū)的發(fā)展中國家,都十分重視發(fā)展這項技術,無論在政策、資金,還是在人力、物力上都給予衛(wèi)星遙感以特別的重視和傾斜,寄希望于衛(wèi)星遙感技術能夠給國家經濟建設的飛躍提供強大的推動力和可靠的戰(zhàn)略決策依據(jù)。這種希望給衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展帶來新的機遇。面對這種形勢,我國衛(wèi)星遙感技術如何發(fā)展,如何使衛(wèi)星遙感技術真正成為實用化、產業(yè)化的技術,直接為國民經濟建設做好先行,是值得我們認真思考而且必須做出正確回答的問題,同樣它也是當前業(yè)界人士關注的熱門焦點。
衛(wèi)星遙感技術應用
1、衛(wèi)星遙感技術應用現(xiàn)狀
首先,到目前為止,我國已經成功發(fā)射了十六顆返回式衛(wèi)星,為資源、環(huán)境研究和國民經濟建設提供了寶貴的空間圖像數(shù)據(jù),在我國國防建設中也起到了不可替代的作用。我國自行研制和發(fā)射了包括太陽和地球同步軌道在內的六顆氣象衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)已在氣象研究、天氣形勢分析和天氣預報中廣為使用,實現(xiàn)了業(yè)務化運行。1999年10月我國第一顆以陸地資源和環(huán)境為主要觀測目標的中巴地球資源衛(wèi)星發(fā)射成功,結束了我國沒有較高空間分辨率傳輸型資源衛(wèi)星的歷史,已在資源調查和環(huán)境監(jiān)測方面實際應用,逐步發(fā)揮效益。我國還發(fā)射了第一顆海洋衛(wèi)星,為我國海洋環(huán)境和海洋資源的研究提供了及時可靠的數(shù)據(jù)。
其次,除了上述已發(fā)射的遙感衛(wèi)星外,我國還先后建立了國家遙感中心、國家衛(wèi)星氣象中心、中國資源衛(wèi)星應用中心、衛(wèi)星海洋應用中心和中國遙感衛(wèi)星地面接收站等國家級遙感應用機構。同時,國務院各部委及省市地方紛紛建立了一百六十多個省市級遙感應用機構。這些遙感應用機構廣泛的開展氣象預報、國土普查、作物估產、森林調查、地質找礦、海洋預報、環(huán)境保護、災害監(jiān)測、城市規(guī)劃和地圖測繪等遙感業(yè)務,并且與全球遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和定位導航衛(wèi)星相配合,為國家經濟建設和社會主義現(xiàn)代化提供多方面的信息服務。這也為迎接21世紀空間時代和信息社會的挑戰(zhàn),打下了堅實的基礎。
最后,非常關鍵,必須要重點指出的是兩大系統(tǒng)的建立完成。一是國家級基本資源與環(huán)境遙感動態(tài)信息服務體系的完成,標志著我國第一個資源環(huán)境領域的大型空間信息系統(tǒng),也是全球最大規(guī)模的一個空間信息系統(tǒng)的成功建立;二是國家級遙感、地理信息系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)的建立,使我國成為世界上少數(shù)具有國家級遙感信息服務體系的國家之一。我國遙感監(jiān)測的主要內容為以下三方面;
(1) 對全國土地資源進行概查和詳查;
(2) 對全國農作物的長勢及其產量監(jiān)測和估產;
(3) 對全國森林覆蓋率的統(tǒng)計調查。
2、衛(wèi)星遙感技術應用前景
國際上衛(wèi)星遙感技術的迅猛發(fā)展,將在未來十五年內把人類帶入一個多層、立體、多角度、全方位和全天候對地觀測的新時代。由各種高、中、低軌道相結合,大、中、小衛(wèi)星相協(xié)同,高、中、低分辨率相彌補而組成的全球對地觀測系統(tǒng),能夠準確有效、快速及時地提供多種空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)。
隨著對地觀測技術的進步以及人們對地球資源和環(huán)境的認識不斷深化,用戶對高分辨率遙感數(shù)據(jù)的質量和數(shù)量的要求也不斷提高,從而促進了高光譜分辨率遙感的發(fā)展。高分辨率的空間信息能夠較好的滿足諸多用戶的需求,它們的重要特征就是具有商業(yè)化前景。
在國家經濟建設中,對空間遙感信息以及空間地理信息的需求將日益增長。為使我國現(xiàn)代化經濟建設得以持續(xù)穩(wěn)固發(fā)展,空間遙感信息技術和應用必須相適應的發(fā)展。我們可以從我國對遙感信息和技術的應用需求來看衛(wèi)星遙感應用前景,這主要表現(xiàn)在社會公益需求方面和遙感圖片的商業(yè)應用需求兩個方面:
(1)社會公益需求。
主要有以下幾種類型:
①土地利用、城市化及荒漠化監(jiān)測;
②農作物、森林等可再生資源的監(jiān)測和評估;
③災害監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測。
此外,對道路、建筑工程的設計、選址等方面也有著廣闊的前景。這方面的需求主要靠政府扶持。
(2)商業(yè)應用需求。
遙感技術的應用是極其廣泛的,凡是涉及地球科學的各門類的學科和技術種類,遙感技術都能為它們提供信息。這種廣泛性必然會使對遙感數(shù)據(jù)的需求用戶范圍變廣,因此除了社會公益型用戶外,還存在部分商業(yè)應用型用戶。雖然這些商業(yè)應用型用戶由于遙感衛(wèi)星正處于產業(yè)化初期,市場尚未形成規(guī)模的原因,目前數(shù)量較少,但隨著將來技術的進步,商業(yè)化的發(fā)展,這部分的用戶肯定會逐漸增多,最終成為用戶群體中的主要成員。
高空間分辨率圖像數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)緊密結合,在未來的城市規(guī)劃、地籍管理、工程評估等方面將有廣闊的市場,預計每年會有14%左右的增長率;近年來,由于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的增加和小型廉價的工作站、圖像處理系統(tǒng)、軟件的發(fā)展,與此相關的空間信息服務公司大大增加,由此形成的增值收益是衛(wèi)星圖像銷售收益的六倍。由此可見,衛(wèi)星遙感的商業(yè)化是衛(wèi)星遙感應用產業(yè)化發(fā)展的推動力之一。
衛(wèi)星遙感技術的產業(yè)化發(fā)展
1、衛(wèi)星遙感技術蘊藏巨大的產業(yè)化前景
遙感技術應用的基礎是遙感信息的獲取。地面物體在遙感圖像上形成各種信息是一個復雜的過程,這個復雜過程是由人類生活的真實地表空間的復雜性、千變萬化性和成像過程的復雜性共同決定的。具體地說,人類生存的地表空間是復雜的,是宏觀有序、微觀混亂的地理綜合體,成像獲取的遙感圖像的光譜值是混合光譜,受多種因素的影響。從信息論角度來講,遙感成像過程是信息從多到少的映射,是個確定過程,是把一個千變萬化、形形的地球表面高度概括、總結、選擇、壓縮的過程。正是這個過程,使得遙感影像中包含的信息具有宏觀性、多樣性、綜合性、周期性、量化等特點。這些特點決定了遙感影像中包含著人類生產活動各個研究和應用領域所需要和感興趣的信息,各個研究和應用部門均可以從不同的遙感影像中提取和挖掘出所需的信息,為本部門的發(fā)展和應用服務,為國民經濟建設服務。這也就是遙感信息具有跨部門、跨學科的特點。遙感信息的上述特點決定了遙感技術從起源就蘊藏著巨大的產業(yè)化前景。
2、衛(wèi)星遙感技術發(fā)展的不平衡性需要加速產業(yè)化
衛(wèi)星遙感信息的獲取技術得到了驚人的發(fā)展,空間分辨率和光譜分辨率已經達到相當高的程度??臻g分辨率由千米級、百米級,到米級、分米級,光譜分辨率由幾百個納米、幾十個納米,到幾個納米。多空間尺度、多光譜尺度以及多時間尺度的海量衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的獲取技術已經形成,但衛(wèi)星遙感信息的應用則相對發(fā)展滯后,出現(xiàn)了衛(wèi)星遙感獲取技術的快速發(fā)展與信息應用滯后的矛盾。這個矛盾使得人們在欣喜地獲得大量可用數(shù)據(jù)的同時,卻在解決實際問題時仍然對知識萬分饑渴,深感信息的短缺。這主要是因為衛(wèi)星遙感影像信息的應用過程遠比獲取過程要復雜得多。遙感圖像的解譯和應用過程是信息從少到多的映射 ,是個不確定過程,無法從數(shù)學上直接求得確定解。從信息論來說,是因為遙感成像過程在保留了總體信息的同時,壓縮了細節(jié)信息,同時還附加有噪音,減少了信息量,從而使遙感影像上所包含的信息量不足以表達人們所希望求解的諸多地理對象的內在的不確定度。這種不確定性程度因對象不同而不同??梢园堰b感信息應用過程看成是一個信息傳遞系統(tǒng),一個將遙感數(shù)據(jù)轉換為可用信息的過程。而遙感數(shù)據(jù)到信息的轉換,是由業(yè)務用戶的信息需求所驅動的,選擇什么樣的模型以及最終達到什么樣的目的完全因應用部門而異。由于支持“數(shù)據(jù)到信息”過程的基礎知識很少和短缺,限制了遙感數(shù)據(jù)直接產生的經濟和社會效益,從而影響了遙感數(shù)據(jù)的應用廣度和深度。因此,要加強衛(wèi)星遙感技術向國民經濟和社會發(fā)展諸多行業(yè)和領域的滲透、輻射,與各行業(yè)、領域的傳統(tǒng)方法相結合,而不是排斥和完全代替,以提升傳統(tǒng)行業(yè)、發(fā)展新興行業(yè),加速衛(wèi)星遙感技術產業(yè)化的進程。
衛(wèi)星遙感技術的產業(yè)化發(fā)展歷程
1、實用化是產業(yè)化的前提
衛(wèi)星遙感技術具有其他技術不可替代的優(yōu)勢,但也有它的局限性,主要表現(xiàn)在:
(1)遙感技術在電磁波譜中僅反映地物從可見光到微波段電磁波譜的輻射特性,而不反映地物的其它波譜段特性。因此,它不能代替地球物理、地球化學等方法,但它可與其集成,發(fā)揮信息互補效應。
(2)衛(wèi)星遙感信息主要反映是近地表的現(xiàn)象、區(qū)域和運動狀態(tài)等。這一局限性與人類在地球科學和其他科學研究中不斷向地下深處發(fā)展之間產生了矛盾。這一矛盾使得遙感技術在不同行業(yè)和領域的應用程度可能會因應用領域的深入而受到影響。
(3)衛(wèi)星遙感信息獲取過程的確定性與信息應用反演時的不確定性產生了明顯的矛盾。該矛盾使衛(wèi)星遙感技術在各行業(yè)、領域深入應用的效果受各種因素影響大,效果好壞不定。
之所以強調這些局限性是因為只有正確地認識到衛(wèi)星遙感技術的優(yōu)勢和局限性,才能揚其所長,補其所短,使它更加實用化。
顯然,衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的深入應用僅靠遙感技術和遙感知識是完全不夠的。實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)良好和深入的應用需要三方面的信息和知識:一是遙感信息和相關的處理技術;二是應用領域的專業(yè)信息和相關技術及知識;三是借鑒其他領域先進的信息技術。只有這三方面知識和技術的共同支持,應用部門才能更加準確地提取和理解賦存于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中的專門信息,有效地服務于生產和研究。這三個方面的信息和技術可歸納為兩個結合,即遙感技術與各應用領域的專業(yè)技術相結合,遙感技術與其他現(xiàn)代信息技術相結合。這兩方面的結合方式和結合的緊密程度與應用部門或個人感興趣的目標地物賦存的地理空間及復雜性有密切關系。正是由于這種賦存地理空間的差異和對象屬性、運動狀態(tài)的復雜性差異,不同部門在進行遙感信息應用時,采用上述兩個結合的程度也不同,遙感信息的應用廣度和深度也有差異。無論對哪個應用部門、哪個學科或個人,不斷深入地應用遙感信息來有效地解決問題,上述這兩個結合都是必要的。換句話說,發(fā)揮快速發(fā)展的遙感技術的強大優(yōu)勢,結合各行業(yè)和領域的傳統(tǒng)有效的方法技術,整合現(xiàn)代信息技術,發(fā)展交叉技術,從多學科、廣視角來解決各行業(yè)和領域遇到的實際問題,有利于衛(wèi)星遙感技術的實用化,從而有利于推動衛(wèi)星遙感技術的產業(yè)化。
2、商業(yè)化是產業(yè)化的催化劑
在市場經濟的大背景下,實用化商業(yè)化產業(yè)化是產業(yè)化的必由之路。沒有實用化,就談不上商業(yè)化,沒有商業(yè)化就形成不了產業(yè),沒有產業(yè)化的推動,任何一項高新技術,包括衛(wèi)星遙感技術就不可能持續(xù)地發(fā)展下去。
所謂商業(yè)化就是要將衛(wèi)星遙感技術作為商品在市場經濟大環(huán)境下進行競爭,形成衛(wèi)星遙感技術的規(guī)范化、規(guī)?;袌?。要想促進衛(wèi)星遙感技術的商業(yè)化,那就必須要轉變觀念,樹立競爭意識,進行技術創(chuàng)新,研制開發(fā)新一代高水平的遙感衛(wèi)星,提供高質量、具有優(yōu)勢的產品。同時,采用成熟技術,商業(yè)現(xiàn)貨產品和發(fā)射小型衛(wèi)星的辦法降低生產成本。擴大市場需求,提供不同檔次級別的圖像產品和增益產品,培養(yǎng)個體用戶,大力發(fā)展個人圖像服務。改變傳統(tǒng)作業(yè)方式,實行商業(yè)運作,加強數(shù)字提供商與信息增值服務商之間的合作,逐步增大純商業(yè)化系統(tǒng)的比例。采取符合市場經濟規(guī)律的正確方針和有力措施,進行綜合經營,實行薄利多銷。遙感衛(wèi)星產業(yè)包括衛(wèi)星制造業(yè)、發(fā)射服務業(yè)、地面應用服務業(yè)和地面設備制造業(yè)等。地面應用服務業(yè)包括代銷或經銷其他公司或非商業(yè)化的民用遙感產品等。
3、產業(yè)化的主要模式以及發(fā)展趨勢
(1)衛(wèi)星遙感技術產業(yè)化的主要模式。
①混合模式;
②政府政策促進商業(yè)遙感衛(wèi)星產業(yè)化的模式。
(2)衛(wèi)星遙感技術產業(yè)化的發(fā)展趨勢。
①跨國公司合并,形成規(guī)模開發(fā)能力;
②既競爭又合作,軍民商遙感衛(wèi)星同時出擊;
③開發(fā)通用衛(wèi)星平臺;
④1米高分辨率遙感衛(wèi)星市場成為焦點;
⑤以創(chuàng)新技術優(yōu)勢開拓市場;
⑥國家和私營公司采用高新技術合作開發(fā);
⑦以衛(wèi)星品牌和標準產品占領市場。
我國衛(wèi)星遙感技術的產業(yè)化發(fā)展
1、我國衛(wèi)星遙感技術產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
目前,我國1000多家3S(GPS,RS,GIS)單位的十多萬名從業(yè)人員構成了我國遙感市場的主體,他們直接或間接從事衛(wèi)星遙感技術的軟硬件研制、應用和開發(fā)工作。資料顯示,遙感已成為我國地理空間信息產業(yè)的一個重要組成部分,發(fā)揮的作用越來越明顯,并成為有關行業(yè)的主導技術,如在城市土地動態(tài)監(jiān)測、違章用地處罰、水土流失調查、生態(tài)環(huán)境評價、大型工程選線選址等方面。
(1)衛(wèi)星遙感的產業(yè)鏈
①衛(wèi)星遙感基礎設施的制造與發(fā)射,持續(xù)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源是遙感產業(yè)發(fā)展的基礎。
②衛(wèi)星數(shù)據(jù)加工以及增值服務,是遙感應用的前提;離開了不同種類、不同級別的數(shù)據(jù)加工,遙感的產品將非常單一,應用的范圍將縮小。
③地理信息產業(yè)為主的信息應用,是遙感產業(yè)擴展與延伸的主要方面和新的增長點。
④工程建設應用始終是遙感應用的重點之一。
⑤政府的公益事業(yè)、政府的政策導向是遙感生命力所在。
(2)衛(wèi)星遙感市場的特點
①多極化的市場已經出現(xiàn),發(fā)展勢頭強勁,并且不斷加快,但公益服務仍占據(jù)主導地位。這是從經濟總量對比得出的結果,但需求是多渠道的;多極化市場的出現(xiàn)將逐步改變政府的主導地位。
②產業(yè)鏈和市場細分逐漸形成。遙感需求層次已形成,不同分辨率的數(shù)據(jù)為不同用戶服務,同時遙感需求的網(wǎng)絡正在逐步有序化。
③產業(yè)規(guī)模擴大,遙感數(shù)據(jù)市場競爭激烈,市場需求不斷增強。
④遙感軟件產業(yè)發(fā)展平緩,起伏不大。
⑤市場準入制和競爭機制正在建立。
2、我國衛(wèi)星遙感技術產業(yè)發(fā)展途徑
每個國家遙感衛(wèi)星的發(fā)展戰(zhàn)略各不相同,沒有哪個國家的遙感衛(wèi)星發(fā)展道路和戰(zhàn)略是最好的,適用于一切國家的。世界上有許多國家如美國、法國、印度等都已走出了一條適合自己發(fā)展的道路。我國也很有必要根據(jù)自身的應用需求、經濟實力和技術基礎等條件,并借鑒其他國家的發(fā)展經驗制定遙感衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略??偨Y和分析其它國家遙感衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略及其特點,有助于我們把握好方向、正確定位和制定合理的遙感衛(wèi)星發(fā)展計劃??v觀美國及其它國家遙感衛(wèi)星發(fā)展所走過的歷程,廣大專家、學者整理歸納出以下四點適合我國衛(wèi)星遙感技術產業(yè)發(fā)展的有效實現(xiàn)途徑。
(1)商業(yè)化。
商業(yè)化是一條值得探索的道路。我國財力有限,采用商業(yè)運作模式可以充分利用衛(wèi)星資源。如果遙感衛(wèi)星產品能夠打開國內市場、打入國際市場,并在市場上占據(jù)一定份額,遙感衛(wèi)星將能自負盈虧,政府不必投資,便可使其處于一個良好的循環(huán)狀態(tài),如果政府少量投資,將使其更有競爭力。由于遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)本身的社會性和公益性,以及市場的特殊性,要在短期內實現(xiàn)商業(yè)化是很困難的,不可急于求成,要充分借鑒別國成功的經驗,避免它們曾經出現(xiàn)過的問題,在商業(yè)化的過程中政府的扶持和調控是必不可少的。
(2)國際合作。
衛(wèi)星是一項投資巨大的產業(yè),可以通過國際合作來共同承擔風險和投資成本。走國際合作的道路,通過技術引進、消化、發(fā)展,一可減輕國內經濟負擔,二可分散風險。國際合作這種運作模式也是當前的一個發(fā)展方向。
(3)重視應用。
發(fā)展遙感衛(wèi)星的目的是為了應用,應強調系統(tǒng)的應用效益,切實改變重技術、輕應用的傾向,技術發(fā)展要與應用效益掛鉤。我國資源一號衛(wèi)星,應用還很有潛力可挖,應加大宣傳力度,綜合管理遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應用,以發(fā)展推動應用,以應用促進發(fā)展。
(4)軍民合用。
關鍵詞:遙感技術;農業(yè);應用進展
引言
遙感技術是一種獲取地表物體幾何和物理性質的技術。早期的遙感圖像的解譯,通常通過目視判讀方法,隨著計算機的加速發(fā)展,解譯方法得到了快速發(fā)展,一種使用計算機對原始遙感影像進行圖像增強、圖像變化、輻射校正、幾何校正等一系列的預處理,然后通過相應的遙感處理軟件進行進一步精處理,對結果進行處理,最終通過專業(yè)技術人員的經驗進行解譯,直接對解譯結果進行處理,生成具有處理特征的遙感影像[1]。目前,遙感可分為高光譜遙感和多光譜遙感。高光譜遙感不僅可以探測到被遮蓋的地物,而且可以準確地估計植物生態(tài)系統(tǒng)的物理和化學參數(shù)的變化,包括土壤水分、土壤特性、植物質、土壤生物化學參數(shù)、土地利用動態(tài)監(jiān)測變化等。多光譜遙感是利用具有2個及2個以上光譜通道,采用多種傳感器對地物進行同步成像的一種遙感技術;將地物反射的電磁波信息劃分為若干個光譜波段,用于接收和記錄地物信息[2,3]。當前遙感技術的發(fā)展使得遙感應用領域逐漸擴大,有林業(yè)遙感、資源遙感、遙感地質、氣象遙感、災害遙感、軍事遙感、農業(yè)遙感等,尤其在農業(yè)遙感領域得到了廣泛的應用,從早期的農業(yè)墑情監(jiān)測和農作物面積變化監(jiān)測,再到農業(yè)資源利用監(jiān)測,以及利用無人機對區(qū)域水資源和農業(yè)干旱的監(jiān)測與評價等。
1遙感在農業(yè)領域的應用
遙感可以獲得大量的信息,多平臺和多分辨率,快速、覆蓋范圍廣等,是遙感數(shù)據(jù)的一個重要的優(yōu)勢。農業(yè)遙感技術是遙感技術和農業(yè)科學技術相結合形成的,是可以及時掌握農業(yè)資源、作物生長以及農業(yè)災害信息等的最佳方式,在調查和評估,以及農業(yè)生產的監(jiān)測和管理中具有獨特的作用[4,5]。現(xiàn)代農業(yè)遙感發(fā)展的新興技術,可以實時監(jiān)測湖泊和水庫水面的高度以及評價區(qū)域水資源和農業(yè)干旱,包括作物品種質量監(jiān)控和鑒定[6-9]。
2農業(yè)遙感技術在我國的起步與發(fā)展
農業(yè)遙感的發(fā)展是遙感技術的重要應用領域,中國自20世紀70年代末以來,就已經進行了農業(yè)遙感的初步應用。原北京農業(yè)大學(中國農業(yè)大學的前身)根據(jù)國家土壤調查的要求,在中國國家計劃委員會的支持下,由中國科教委和農業(yè)農村部組織聘請外國專家培訓了專門的遙感應用人才隊伍,在1983年5月成立了中國國家農業(yè)遙感培訓中心。此后,我國將遙感技術廣泛應用于農作物產量估算、農業(yè)氣象、土地資源調查與監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境變化等領域。目前,遙感技術的應用進入了大量的實際應用化的階段。我國大力開展國際合作與研究,積極探索遙感領域的前沿技術,使得中國成為世界上遙感領域技術先進的國家之一[10,11]。進入20世紀90年代中后期,出現(xiàn)了大量比較成熟的農業(yè)遙感軟件,包括農業(yè)資源調查與監(jiān)測的軟件,由中國科學院農業(yè)遙感實驗室組織開發(fā)的遙感處理軟件———土地利用調查與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件;中國農業(yè)科學院草原研究所開發(fā)的北方草原產量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件等,新的遙感處理軟件大大提高了人們的工作效率。近年來,各部門逐漸建立了地方的遙感中心,為國民經濟建設提供了大量支持。隨著遙感技術的逐漸成熟、數(shù)據(jù)來源的大量增加,以及計算機軟硬件性能的快速提高,使得遙感應用逐漸普及[12]。
3遙感在當前農業(yè)應用中的進展
當今農業(yè)發(fā)展的趨勢是精準農業(yè),具有高質量、安全、低耗、高效的特點,精準農業(yè)的大量信息采集,如農作物長勢監(jiān)測、作物害蟲監(jiān)測、作物產量預測,土壤水分預報等農業(yè)精準信息,為精準農業(yè)的農業(yè)信息管理提供了依據(jù)。雖然國內的遙感在農業(yè)方面做了一些工作,但仍處于起步階段[13-16]。農業(yè)遙感在未來應加強應用的深度和廣度研究。通過3S技術的結合,在農業(yè)生產管理、農業(yè)資源、農業(yè)工程監(jiān)理和其它現(xiàn)代農業(yè)建設領域,為農業(yè)部門的科學決策提供了詳實的支持數(shù)據(jù)。高光譜遙感技術和無人機技術已經成為農業(yè)遙感新的研究熱點[14]。
3.1高光譜遙感在農業(yè)遙感中的應用
由于高光譜遙感不會對農作物造成損害,因而被廣泛應用于監(jiān)測農作物的葉片面積。這彌補了傳統(tǒng)遙感技術獲取農作物葉面積指數(shù)時間過長的缺點,從而獲得最準確、損害最小的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過高光譜的觀測和分析,可以得到更為精確的農作物葉面積指數(shù),形成不同的遙感反演模型。如,使用地物光譜儀測量冬小麥在特定波段范圍內的反射率和透射率,使用冠層分析儀對冬小麥進行分析,形成光譜曲線;經過觀測,形成遙感反演模型,并將模型估計值與實際觀測值進行對比,結果顯示,明顯提高了遙感反演模型的整體精度?,F(xiàn)階段,我國農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的主要方向和目標是精細農業(yè),在農業(yè)監(jiān)測中高光譜遙感技術具有快速高效、準確、無損的特點,已經成為了農業(yè)遙感監(jiān)測中被廣泛應用的手段。精細農業(yè)可以通過科學、系統(tǒng)的管理方法對農業(yè)資源利用進行合理規(guī)劃,在不污染環(huán)境的前提下,通過遙感技術提高農產品產量和質量??紤]到精細農業(yè)對數(shù)據(jù)和信息的需求,傳統(tǒng)的分析方法已不能滿足現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的需要。因此,3S技術的綜合被應用到農業(yè)監(jiān)測中。高光譜遙感在精準農業(yè)的發(fā)展中得到了廣泛的應用。利用高光譜技術獲得更完整和更準確的農作物參數(shù),為農作物的種植與管理提供了有利的保障[18-20]。高光譜遙感技術除了上述內容,在全面的農作物質量監(jiān)測,通過獲取農作物在不同生長時期的數(shù)據(jù)特征進行全面的預測以及最后的生產,目前主要集中在不同農作物的種植面積和產量以及質量監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)訪問與存儲。雖然高光譜技術已經全面、準確應用于農業(yè)中,但還需要進一步的研究。如何將高光譜遙感技術應用于作物機理和農業(yè)信息的監(jiān)測以及完善農業(yè)光譜信息數(shù)據(jù)庫,為進一步提高農業(yè)信息監(jiān)測模型的適用性和準確性提供支持[22-26]。
3.2無人機遙感在農業(yè)中的研究進展
3.2.1農田空間信息農田空間信息包括地理坐標信息、通過視覺和機器識別獲得的農作物分類信息。通過無人機可以識別農田邊界來預估種植面積。傳統(tǒng)方法進行農田的面積測量,具有時效性差和農田邊界位置與實際情況差異大的缺點,不利于精準農業(yè)的實施監(jiān)測。無人機可以準確、有效并且實時獲取全面的農田空間信息,具有傳統(tǒng)的測量無法比擬的優(yōu)勢。無人機航拍圖像可以實現(xiàn)農田基本空間信息的識別,農作物區(qū)域面積的計算和種類的識別僅通過數(shù)碼相機就可以實現(xiàn)??臻g定位技術的快速發(fā)展,大大提高了農田定位信息研究的精度和深度,隨著無人機影像空間分辨率的提高,地形、坡度和高程信息的引入,可以實現(xiàn)較為準確的農田空間信息監(jiān)測。張宏明等利用無人機DEM數(shù)據(jù)提取農田灌溉渠道系統(tǒng),對于灌溉渠道提取完整性達到85.61%[19]。
3.2.2作物生長信息農作物的生長狀況可以通過多種信息反映,如產量信息、表型參數(shù)以及營養(yǎng)指標來表示。包括植被覆蓋度和葉面積指數(shù)等,多種信息相互關聯(lián),共同代表了作物的生長,與最終產量直接相關[21]。在野外信息監(jiān)測研究中起著主導作用。
3.2.3作物生長脅迫因子農田墑情監(jiān)測熱紅外法是農田土壤含水量監(jiān)測的常用手段。在高植被覆蓋度的地區(qū),通過葉片氣孔的關閉,可以有效減少蒸騰引起的水分損失,增加地表感熱通量,從而減少地球表面的潛熱通量,導致作物冠層溫度上升。水分脅迫指數(shù)能夠反映農作物的水分含量與作物冠層溫度的關系。通過傳感器的熱紅外波段可以有效地獲得作物冠層溫度,進而有效反映農田水分狀況。在植被覆蓋度比較低的地區(qū),土壤水分可以間接表示下墊面的地表溫度變化,由于水的加熱溫度變化是一個緩慢的過程,因此土壤水分的分布可以間接反映白天下墊面溫度的空間分布。裸地對遙感的溫度監(jiān)測是一個重要的干擾因子,在冠層溫度監(jiān)測中較為重要。研究者研究了裸地溫度與作物表面覆蓋度的關系,確定了裸地引起的冠層溫度測量值與真值之間的差距。將修正結果應用于農田水分監(jiān)測,提高了監(jiān)測結果的準確性。在實際農田生產經營中,農田漏水也是人們關注的焦點。利用紅外成像儀對灌溉渠的滲漏進行監(jiān)測,準確率達93%[27-29]。
3.2.4病蟲害監(jiān)測通過熱紅外波段的實時監(jiān)測,可以有效反映作物病蟲害分布的動態(tài)變化情況。作物在健康的條件下,蒸騰作用是通過氣孔的開閉來調節(jié)的,以保持農作物溫度的恒定。當發(fā)生病害后,葉面會發(fā)生病理變化。病原菌植物對植物蒸騰作用的影響比較明顯,會造成侵染部分溫度的升降。一般情況下,植物易感會導致氣孔開度失調,使致病區(qū)域的蒸騰作用高于健康區(qū)的蒸騰作用;旺盛的蒸騰作用會導致致病區(qū)域溫度的下降,致病區(qū)域的葉片溫差明顯高于正常葉片的溫差,直到壞死部位的細胞完全死亡,葉片會變得枯黃,葉片的蒸騰作用完全喪失。通過健康植株溫差始終低于葉片表面的溫度的原理[30-33],可以實時監(jiān)測作物病蟲害的變化趨勢。
4總結
4.1我國遙感技術在農業(yè)應用中的發(fā)展
在我國主要糧食主產區(qū),建立了產量估算信息系統(tǒng),冬小麥遙感產量估算操作系統(tǒng)是RS與GIS技術相結合的產物。可以將整個產量估算的操作環(huán)節(jié)集成到計算機系統(tǒng)的操作中,具有完整的數(shù)字化操作能力,可以輸出各種產量估算結果。大量冬小麥產量估算試驗結果表明,利用冬小麥遙感產量估算操作系統(tǒng)進行大面積作物產量估算的精度可達95%以上,隨著運行年限的逐漸積累,操作系統(tǒng)的生產精度將逐步提高,運行成本將逐年降低。同時,我國迫切需要了解農業(yè)種植結構的變化,針對于種植面積計算的要求、監(jiān)控的增長潛力、建立單位面積產量模型和遙感監(jiān)測,中國科學院農業(yè)研究實驗室在GIS技術的支持下開發(fā)了一種作物產量估算的實用操作系統(tǒng)。并且,東北的三江平原,南方的太湖平原也相繼建立了遙感監(jiān)測系統(tǒng),取得了良好的應用效果。
4.2遙感在農業(yè)發(fā)展中的前景
中國國家科教委將“RS、GIS和GPS綜合應用研究”列為國家科技攻關重點項目。到目前為止,遙感信息技術已連續(xù)7個“五年規(guī)劃”被列為國家重點項目,體現(xiàn)了國家對遙感的重視??梢灶A見,遙感可以有效地應用于農業(yè)發(fā)展中,使其走上產業(yè)化發(fā)展的道路[35]。
5結語
隨著國家空間基礎設施建設的持續(xù)推進以及“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”的深入實施,中國將擁有更多的國產資源調查監(jiān)測衛(wèi)星。物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的發(fā)展以及現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的需要,將使得我國農業(yè)遙感技術的研究和應用進一步發(fā)展。
5.1農業(yè)遙感的應用范圍和應用領域的拓寬
物聯(lián)網(wǎng)加大數(shù)據(jù)與遙感觀測、導航與定位,結合其它學科領域,可以促進農業(yè)遙感自身的發(fā)展,跨學科的應用也將擴大農業(yè)遙感的應用領域。需要進一步建立“空、天、地”三位一體的農業(yè)綜合管理系統(tǒng),深入發(fā)展遙感觀測精度的智能農業(yè)、農作物育種表型、農業(yè)保險的監(jiān)測和評價、綠色農業(yè)發(fā)展、農業(yè)政策的效果評價等方面。
【關鍵詞】遙感技術;土地勘測技術;優(yōu)勢
前言
隨著社會經濟的發(fā)展,特別是城市建設步伐的加速,城市土地利用每年都在發(fā)生明顯的變化。傳統(tǒng)的土地利用調查需要花費大量的人力、時間和經費,難以適應土地利用的這種快速變化。遙感以其覆蓋面大、信息更新快、人為干擾因素小等優(yōu)點已逐漸應用到土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測中。
一、遙感技術的發(fā)展及優(yōu)勢
在高空間分辨率遙感圖像上,地物的空間特征在地物識別中越來越占據(jù)主導地位,而在中、低分辨率圖像識別中起主要作用的色調及統(tǒng)計特征將退居次要的或輔助的地位。高光譜技術的興起與發(fā)展,使遙感從鑒別發(fā)展到對地物的直接識別。高光譜遙感的最大特點是可以獲得和重建像元光譜,從而依據(jù)光譜特征直接識別地物類型、地物組成以致地物的成分,反演地物的物理、化學參量。隨著光譜分辨率的提高,地物的光譜特征在識別中越來越占據(jù)主導地位,工作方法則由圖像分析轉變?yōu)橐宰V分析為主的圖譜結合模式,并使遙感應用逐漸擺脫“看圖識字”階段,而越來越依賴于對地物波譜特征的定量分析和理解。時間分辨率的提高細化了遙感動態(tài)監(jiān)測的時間粒度,使遙感變化檢測研究發(fā)展到對地物或現(xiàn)象演化過程的研究,序列圖像分析方法會逐漸成為新的研究熱點。
二、土地利用動態(tài)監(jiān)測
遙感動態(tài)監(jiān)測主要涉及圖像預處理和土地利用變化信息提取,并相應有圖像預處理方法和土地利用變化信息提取方法。
1、遙感圖像預處理方法
遙感圖像預處理是為了更好地提取土地利用變化信息,處理效果的好壞直接決定土地利用動態(tài)監(jiān)測的精度。
(1)圖像的增強處理
將原來不清晰的圖像變得清晰或把人們感興趣的某些特征強調出來(同時抑制不感興趣的特征)的圖像處理方法稱為圖像增強。增強方法有多種,如直方圖調整、直方圖線性擴展、濾波及主成分分析等。但值得指出,圖像增強處理專門性很強,不存在對所有問題效果都好的增強方法。
(2)圖像幾何精度校正
這項工作是校正遙感圖像記錄的數(shù)據(jù)。常用的方法是一般齊次多項式。校正過程:先通過地面控制點數(shù)據(jù)對原始遙感圖像的幾何畸變過程進行數(shù)學模擬,建立原始畸變圖像空間與幾何標準空間的數(shù)學對應關系,再利用這種數(shù)學關系將畸變圖像空間中的全部元素轉換為標準空間中的元素。應當注意所用地形圖比例尺應接近基本監(jiān)測圖的成圖比例尺。
另外,幾何校正要注意重采樣方法選擇。重采樣實質上是根據(jù)原始空間與標準空間的對應關系,在原始空間中取一點或若干點,按一定的準則組合成標準空間中對應點的數(shù)值,比較準確地再現(xiàn)原始圖像空間中反映的地物光譜特性。常用的重采樣方法有最鄰近法、雙線性差值法和三次卷積法。在這3種方法中,尤以三次卷積法為佳。
(3)不同時相、不同分辨率圖像的配準
圖像配準主要是指不同遙感數(shù)據(jù)源的配準,目的是為了清除數(shù)據(jù)間的系統(tǒng)誤差。多時相圖像間準確的空間配準是動態(tài)變化監(jiān)測所必需的。要得到可靠的土地利用變化結果,需極高的圖像配準精度。
(4) 多光譜TM 圖像與SPOT全色圖像的融合
多光譜圖像提供豐富的地物光譜信息,全色圖像具有很高的空間分辨率,將這兩類圖像進行融合,可產生彩色高分辨率多光譜圖像――融合圖像。由于高分辨率衛(wèi)星圖像的出現(xiàn),多分辨率圖像的融合已成為重要研究領域。融合方法有多種,如IHS變換法、主分量變換法和小波變換法等。
2、土地利用變化信息提取方法
(1)變化信息直接提取法
變化信息直接提取,是對兩個時相的遙感圖像進行點對點的直接運算,經變化特征的發(fā)現(xiàn)、分類處理,獲取土地利用變化信息。
a圖像差值法。即將一個時相的某一波段光譜灰度值減去另一時相的對應像元的光譜灰度值,較早應用的是單波段圖像差值法。單波段差值圖像中難以提取動態(tài)信息;對MSS7,MSS5,MSS4差值圖像進行彩色合成,則可綜合各個波段的動態(tài)信息,并很好地突出植被變化信息。
b圖像比值法。這是對兩個時相多譜段數(shù)據(jù)中同名像元的光譜灰度值施以除法運算。比值法可以部分地消除陰影影響,突出某些地物間的反差,具有一定的圖像增強作用。一方面,比值圖像可供直接判讀,提取其中的專題信息;另一方面,只要稍加邏輯變換,便可用以直接檢測明顯變化的環(huán)境要素。
c植被指數(shù)法。是綜合利用植被在紅光部分的強吸收與在近紅外部分的強反射特點提取植被動態(tài)信息。常見的有比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、垂直植被指數(shù),這些指數(shù)在森林資源動態(tài)監(jiān)測中使用尤其廣泛。
d多時相復合分類法。將兩時相或多時相遙感數(shù)據(jù)復合,通過遙感分類提取變化信息。在這種方法的監(jiān)督處理過程中,訓練區(qū)的確定比較困難。
(2)計算機自動分類后比較法
該方法是在對比多時相的遙感圖像前,先進行各時相遙感圖像的單獨分類。用該方法的優(yōu)點是能獲取各個像元的土地利用轉變類型,不僅能獲取變化的數(shù)量和特點,還能獲取變化的類型,并有利于減少不同時相圖像因大氣和傳感器差異產生的誤差。
(3)日視解譯法
該方法是以土地利用現(xiàn)狀調查資料為基礎,確定各地類的解譯標志,在遙感圖像上劃出各地類界線,得到遙感分類圖,再比較各時相的遙感分類圖。此外,香寶提出了RS,GIS一體化,即通過遙感數(shù)字圖像一人機交互判讀一計算機量測匯總一數(shù)據(jù)庫來提取土地利用信息的方法。
三、土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究展望
我國土土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究取得了豐碩的研究成果。但是,當前研究中存在以下不足:
1、土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的技術體系和分類體系有待進一步完善
遙感技術應用于土地利用變化監(jiān)測有一定的限制性,在現(xiàn)有條件下部分地區(qū)還難以覆蓋進行監(jiān)測,如何在現(xiàn)有的土地利用分類體系基礎上進一步研究和完善適用于土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的分類指標體系。是我國土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究的重要任務。
2、應注重加強遙感圖像處理和土地利用變化信息提取的研究
土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測技術方法主要包括圖像預處理方法和信息提取方法,在實踐工作中,應該對傳統(tǒng)的圖像處理和信息提取方法改進,探索新的技術方法手段,提高土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的精度。
3、將3S技術綜合運用到土地利用動態(tài)監(jiān)測中,提高土地調查的效率和精度
地理信息系統(tǒng)技術能夠快速地進行數(shù)據(jù)分析,全球定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)通過對研究區(qū)域實時定位為作業(yè)人員采集數(shù)據(jù)提供支持,將二者運用到土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測中,能夠有效地提高土地資源調查的精度。
4、土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)建設有待進一步加強
我國整個土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測體系尚待完善,應該有計劃地建立一個集3S技術、計算機技術和管理信息系統(tǒng)于一體的土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng),能夠有效地完成變化監(jiān)測、變化趨勢預測和綜合評價,進而對我國土地利用變化進行長期動態(tài)監(jiān)測,滿足社會經濟發(fā)展對土地信息的需求。
結束語
總之,遙感技術在土地資源管理中應用的深度和廣度必然會日新月異,多時相、高分辨率的遙感數(shù)據(jù)會進一步加強高精度、大比例尺土地利用動態(tài)監(jiān)測。在時空一體化的基礎上,“3S”一體化技術的研究成為必然趨勢,其應用成果將更好地把握土地利用變化趨勢,為經濟社會資源的和諧發(fā)展提供科學依據(jù)。
參考文獻
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關鍵詞:遙感技術;土地利用調查;應用特點;局限性;調查方法
Abstract:This paper briefly analyses the development of remote sensing technology in China and its function, and discusses the limitations of the application of remote sensing technique to investigation of land use present situation, focusing on the remote sensing technology in the land use application and characteristics of investigation, and the application of remote sensing technology in the use of land resources survey methods were introduced in detail, for staff reference.
Keywords: remote sensing; land use investigation; application; limitation; investigation method清空內容
前言
遙感技術的發(fā)展極大便利了土地利用的調查,使得調查周期縮短,準確度和可靠性大大提高,減少了傳統(tǒng)調查方式下的人力財力投入。雖然在實際操作中遙感技術還存在一些缺陷,相信隨著計算機信息技術的進一步提高,高新技術的不斷發(fā)展,遙感技術在土地利用調查中的應用會日趨完善。
1、我國遙感技術的發(fā)展及作用
遙感技術在我國的應用起步較早,是伴隨航天技術的發(fā)展而來的,最近幾年來發(fā)展迅速,應用領域也在不斷擴大。我國國家統(tǒng)計局自上個世紀八十年代開始便在全國范圍內開展了廣泛的土地資源調查統(tǒng)計工作,在這個調查過程中將遙感技術引入進來,通過遙感技術得來的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了對我國整體土地使用情況的首次了解,調查結果的準確性保障了我國后期土地政策制定的適用性。從此我國的土地使用情況開始了用遙感技術進行勘察的方式,并且在長期的發(fā)展中趨于完善,技術水平不斷提高。遙感技術在我國土地資源管理中發(fā)揮著重要的作用。
1.1 服務于各級政府,有利于提高政府政策的準確性,依據(jù)遙感情況制定完善的土地資源管理計劃,及時對土地利用過程中出現(xiàn)的問題作出反饋,起到對有限國土資源的保護和合理規(guī)劃作用;
1.2 及時反映當前土地的利用情況,為后期進行城市建設規(guī)劃以及了解土地利用總體情況奠定基礎;
1.3 為整體土地利用發(fā)展規(guī)劃提供充足的信息。
2、遙感技術應用于土地利用現(xiàn)狀調查的局限性
遙感技術是一項發(fā)展較早的技術,在長期的不斷完善過程中趨于精確,能夠對對象做出較為準確的定位和勘測,極大便利了地理調查。遙感技術從廣義上來講,是指在較為遙遠的地方借助專門的特殊探測儀器,將遠處的物體輻射的波長信號進行記錄和接受,再通過專業(yè)處理程序進行再加工,從而將遠處物體通過圖像的形式展現(xiàn)出來,從而能夠使得勘測人員通過觀察圖像,了解遠處的情況和環(huán)境。遙感技術由遙感平臺、傳感器、應用系統(tǒng)等多個部分共同構成。
2.1 遙感技術的使用對專業(yè)人員的技術要求較高,使得遙感技術的推廣和操作中的準確性面臨困境,技術的制約使得勘測結果失效。
2.2 遙感影像色彩鮮艷且對比強烈,這為調查提供了較為完善直觀的數(shù)據(jù)支持,但也存在著難以判斷圖片物體的具體面積和大小,要進行具體測量。
2.3 在遙感技術使用的過程中還面臨著地界統(tǒng)計的出入,因此在統(tǒng)計的結果中存在一定偏差。因此,遙感技術并不能完全取代傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法,還需要在不斷完善現(xiàn)代化統(tǒng)計手段的同時兼顧傳統(tǒng),采取多元調查方法結合的方式增強最終數(shù)據(jù)的可靠性。
3、遙感技術在土地利用調查中的應用及特點
遙感技術相比較于其他調查方法,能夠24小時不間斷工作,并且能夠及時有效的獲得土地使用情況資料,遙感技術受地區(qū)環(huán)境限制較少,能夠在有限的時間里盡快的完成任務。遙感技術在信息的記錄上可體現(xiàn)出周期性以及豐富的動態(tài)性,能夠及時記錄土地使用的變更情況。傳統(tǒng)的土地利用調查依賴于大量的人力和物力投入,工作周期長,工作的準確性不高,成本極高。土地利用調查是在城市化進程進一步加快,經濟飛速發(fā)展的情況下發(fā)展起來的,強化土地資源規(guī)劃、管理、保護和合理的利用是適應社會發(fā)展的必要措施和基礎工作。
3.1 起點較高,具有全局性,基于遙感技術的土地利用調查一般而言具有全局性特點,而且往往具有很強的宏觀性,起點高的特點使得建立在這一基礎上的調查更有利于統(tǒng)籌全局,把握整體的土地資源利用情況;
3.2 技術要求高,遙感技術看似原理簡單,實際操作起來卻需要較高的技術水平和專業(yè)要求,在管理上也需要專業(yè)人員的科學化管理,從勘測到記錄都需要較高的技術水平;
3.3 實際應用性,遙感技術應用下的土地使用調查,不僅要求提供最終的調查結果和準確性較高的土地利用現(xiàn)狀調查,還要求為現(xiàn)實的整體規(guī)劃做出調整,最終應用于整體土地政策的規(guī)劃,提高土地資源利用率。
由上可見,傳統(tǒng)的土地調查方法較不科學,存在著周期長、資金投入多、調查受周圍因素干擾大的問題,極大影響了整個調查的整體運作情況,客觀性和周期性不強最終使得所得數(shù)據(jù)和記錄的可用性不大,與現(xiàn)實的結合不緊密。而遙感技術則具有了明顯的優(yōu)勢,周期短、客觀性和準確性強,這為土地資源的有效利用提供了數(shù)據(jù)支持。
4、遙感技術應用于土地資源利用的調查方法
遙感技術需要多方面技術的綜合應用,比如勘測技術、信息處理技術、圖像處理技術、網(wǎng)絡信息技術、數(shù)字化信息記錄技術等。多方面技術的綜合應用決定了遙感技術在使用過程中的技術性和專業(yè)性。遙感技術在土地調查應用過程中的關鍵環(huán)節(jié)是遙感影像的制作和再加工過程,這個環(huán)節(jié)最終決定了遙感技術應用于土地調查的好壞。
4.1 影像校正
影像校正是指通過遙感技術所得的遙感圖像信息,按照打底的水準面和坐標系對圖像中物體的具置,使得遙感圖像數(shù)據(jù)依據(jù)現(xiàn)實環(huán)境幾何坐標進行校正。影像校正分為多個步驟,首先第一步便是位置的計算,位置選取是控制點確定的重要一步,控制點的選擇正確與否,直接影響了整個影像校正的過程??刂泣c的選擇要堅持易分辨、特征明顯的原則,保證控制點的選擇能夠準確為后期影像的處理奠定基礎,找準位置。另外在控制點的選擇上還應該注意在圖像的邊緣留有一定數(shù)量的控制點,避免在處理過程中因為誤差出現(xiàn)影像外推。
4.2 遙感影像的配準
遙感影像的配準是指將多重影像進行重疊,即是將影像中的地理坐標和影像之間的統(tǒng)一,具體操作是在配準過程中選擇多項式模型,以人機交互的方式實現(xiàn)對影像的配準。在配準過程中要盡量減少誤差,并且盡可能實現(xiàn)對配準的現(xiàn)實適用性。遙感影像的配準是實現(xiàn)了控制點與影像之間的配合,是將標準化的空間方式進行整合,最終在有限的范圍內對影像進行配準。
4.3 遙感影像的融合
遙感影像的融合是指將多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個地理坐標中,采用專業(yè)科學的算法和運算方式將多幅影像合并在同一個新的圖像中。影像的融合包括了基本信息、色彩的融合。融合的過程是將傳感器得到的不同類型的信息加以綜合,用單一傳感器減少多重遙感器帶來的不必要麻煩和矛盾,使得最終影像能夠直觀易懂,并且能夠清楚認識。最終融合的圖像是綜合了多元的信息產生的,具有豐富性和準確性,能夠反映更多的信息,減少因為單幅影像造成的信息不清晰,從而提高數(shù)據(jù)的適用性和利用率。另外從影像的色彩來看,融合之后的影像色彩飽和度更高,對比度強,位置能夠更加精確的表示出來。
4.4 遙感影像的識別
遙感影像的識別和判讀是一個較為專業(yè)的過程,一般來說分為觀察和計算機自動分類兩種方法,遙感監(jiān)測得到的最終影像仍然需要專業(yè)的判讀。人為和計算機的兩種方式應該與實際勘測的地形和物體情況相聯(lián)系,就土地利用調查的實際環(huán)境和要求來看應該采用人機交互的方式對影像進行識別和判讀,將圖像信息轉化為描述性語言,增強影像的描述性和可視性。
5、結束語
目前的土地資源越來越稀缺,因此,對土地資源的利用情況進行調查顯得尤為重要。遙感技術在長期的發(fā)展中已經日漸成熟,在各個領域中被廣泛應用。遙感技術在土地資源調查中的應用,極大地提高了調查的效率和準確性。
參考文獻:
[1] 常慶瑞等,《遙感技術導論》,科學出版社,2004年,第18-19頁
[2] 湯國安等,《遙感數(shù)字影像處理》,科學出版社,2004年,第123-131頁
關鍵詞:土地利用;遙感技術;土地調查
中圖分類號: U412.1+4文獻標識碼: A 文章編號:
引言
遙感作為20世紀60年代初發(fā)展起來的一門新興技術,經過幾十年的迅速發(fā)展,已廣泛應用土地調查這個領域。遙感是指非接觸的,遠距離的探測技術。一般指運用傳感器/ 遙感器對物體的電磁波的輻射、反射特性的探測,并根據(jù)其特性對物體的性質、特征和狀態(tài)進行分析的理論、方法和應用的科學技術。遙感系統(tǒng)可分為信息源、信息獲取、信息處理和信息應用四個部分。如今遙感圖像分辨率在不斷地提高, 借助遙感圖像,可以對耕地和建設用地等土地的變化情況進行直接、及時、客觀的調查和定期的監(jiān)測, 在土地利用調查中,遙感技術正逐步成為其主要方法。隨著遙感圖像分辨率的提高, 利用遙感圖像對耕地和建設用地等土地的變化情況進行及時、直接、客觀的定期監(jiān)測已成為可能, 遙感技術逐步成為土地利用動態(tài)監(jiān)測中的主要方法。
遙感技術在土地利用調查中應用的可行性
遙感技術相比較于其他調查方法,能夠24小時不間斷工作,并且能夠及時有效的獲得土地使用情況資料,遙感技術受地區(qū)環(huán)境限制較少,能夠在有限的時間里盡快的完成任務。遙感技術在信息的記錄上可體現(xiàn)出周期性、動態(tài)性以及豐富的動態(tài)性,能夠及時記錄土地使用的變更情況。傳統(tǒng)的土地利用調查依賴于大量的人力和物力投入,工作周期長,工作的準確性不高,成本極高。土地利用調查是在城市化進程進一步加快,經濟飛速發(fā)展的情況下發(fā)展起來的,強化土地資源規(guī)劃、管理、保護和合理的利用是適用社會發(fā)展的必要措施和基礎工作。
遙感技術在土地利用統(tǒng)計中的應用具有以下特點:1、起點較高,具有全局性,基于遙感技術的土地利用調查一般而言具有全局性特點,而且往往具有很強的宏觀性,起點高的特點使得建立在這一基礎上的調查更有利于統(tǒng)籌全局,把握整體的土地資源利用情況;2、技術要求高,遙感技術看似原理簡單,實際操作起來卻需要較高的技術水平和專業(yè)要求,在管理上也需要專業(yè)人員的科學化管理,從勘測到記錄都需要較高的技術水平;3、實際應用性,遙感技術應用下的土地使用調查,不僅要求提供最終的調查結果和準確性較高的土地利用現(xiàn)狀調查,還要求為現(xiàn)實的整體規(guī)劃做出調整,最終應用于整體土地政策的規(guī)劃,提高土地資源利用率。由上可見,傳統(tǒng)的土地調查方法較不科學,存在著周期長、資金投入多、調查受周圍因素干擾大的問題,極大影響了整個調查的整體運作情況,客觀性和周期性不強最終使得所得數(shù)據(jù)和記錄的可用性不大,與現(xiàn)實的結合不緊密。而遙感技術則具有了明顯的優(yōu)勢,周期短、客觀性和準確性強,這位土地資源的有效利用提供了數(shù)據(jù)支持。
遙感技術應用于土地利用調查的方法
遙感技術需要多方面技術的綜合應用,比如勘測技術、信息處理技術、圖像處理技術、網(wǎng)絡信息技術、數(shù)字化信息記錄技術等。多方面技術的綜合應用決定了遙感技術在使用過程中的技術性和專業(yè)性。遙感技術在土地調查應用過程中的關鍵環(huán)節(jié)是遙感影像的制作和再加工過程,這個環(huán)節(jié)最終決定了遙感技術應用于土地調查的好壞。2.1影像校正
影響校正是指通過遙感技術所得的遙感圖像信息,按照打底的水準面和坐標系對圖像中物體的具置,使得遙感圖像數(shù)據(jù)依據(jù)現(xiàn)實環(huán)境幾何坐標進行校正。影像校正分為多個步驟,首先第一步便是位置的計算,位置選取是控制點確定的重要一步,控制點的選擇正確與否,直接影響了整個影像校正的過程。控制點的選擇要堅持易分辨、特征明顯的原則,保證控制點的選擇能夠準確為后期影像的處理奠定基礎,找準位置。另外在控制點的選擇上還應該注意在圖像的邊緣留有一定數(shù)量的控制點,避免在處理過程中因為誤差出現(xiàn)影像外推。
2.2遙感影像的配準
遙感影像的配準是指將多重映像進行重疊,即是將影像中的地理坐標和影像之間的統(tǒng)一,具體操作是在配準過程中選擇多項式模型,以人機交互的方式實現(xiàn)對影像的配準。在配準過程中要盡量減少誤差,并且盡可能實現(xiàn)對配準的現(xiàn)實適用性。遙感影像的配準是實現(xiàn)了控制點與影像之間的配合,是將標準化的空間方式進行整合,最終在有限的范圍內對影像進行配準。
2.3遙感影像的融合
遙感影像的融合是指將多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個地理坐標中,采用專業(yè)科學的算法和運算方式將多幅影像合并在同一個新的圖像中。影像的融合包括了基本信息、色彩的融合。融合的過程是將傳感器得到的不同類型的信息加以綜合,用單一傳感器減少多重遙感器帶來的不必要麻煩和矛盾,使得最終影像能夠直觀易懂,并且能夠清楚認識。最終融合的圖像是綜合了多元的信息產生的,具有豐富性和準確性,能夠反映更多的信息,減少因為單幅影像造成的信息不清晰,從而提高數(shù)據(jù)的適用性和利用率。另外從影像的色彩來看,融合之后的影像色彩飽和度更高,對比度強,位置能夠更加精確的表示出來。
2.4遙感影像的識別
遙感影像的識別和判讀是一個較為專業(yè)的過程,一般來說分為觀察和計算機自動分類兩種方法,遙感監(jiān)測得到的最終影像任然需要專業(yè)的判讀。人為和計算機的兩種方式應該與實際勘測的地形和物體情況相聯(lián)系,就土地利用調查的實際環(huán)境和要求來看應該采用人機交互的方式對影像進行識別和判讀,將圖像信息轉化為描述性語言,增強影像的描述性和可視性。三、遙感技術應用于土地利用現(xiàn)狀調查的局限性
遙感技術的使用對專業(yè)人員的技術要求較高,使得遙感技術的推廣和操作中的準確性面臨困境,技術的制約使得勘測結果失效。遙感影像色彩鮮艷且對比強烈,這位調查提供了較為完善直觀的數(shù)據(jù)支持,但也存在著難以判斷圖片的物體的具面積和大小,要進行具體測量。在遙感技術使用的過程中還面臨著地界統(tǒng)計的出入,因此在統(tǒng)計的結果中存在一定偏差。另外遙感技術并不能完全取代傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法,還需要在不斷完善現(xiàn)代化統(tǒng)計手段的同時兼顧傳統(tǒng),采取多元調查方法結合的方式增強最終數(shù)據(jù)的可靠性。
結束語
隨著遙感技術的不斷成熟和計算機技術的不斷發(fā)展, 今后利用遙感影像來獲取信息在國土資源管理乃至社會經濟可持續(xù)發(fā)展中將會發(fā)揮越來越重要的作用。土地更新調查將來會發(fā)揮越來越大的作用,也會成為土地利用的必要工作,在接下來的發(fā)展中,如何更快、更準確地進行土地調查是今后研究的方向。
參考文獻
[1]楊存建,徐育建,馮亮.基于遙感和GIS的土地利用動態(tài)變化研究[J].地域研究與開發(fā),2008(4).
[2]曹贄昀,葛利平.土地利用更新調查在全數(shù)字攝影測量工作站上數(shù)據(jù)采集的思考[J].浙江測繪,2005(2).
[3湯國安等,《遙感數(shù)字影像處理》,科學出版社,2004年.
關鍵詞:遙感技術;農業(yè)產業(yè)監(jiān)測;應用研究
隨著社會的不斷發(fā)展與進步,遙感技術已經被應用在諸多行業(yè)中,也為行業(yè)發(fā)展提供全新契機。就農業(yè)產業(yè)監(jiān)測工作來說,遙感技術被應用在農業(yè)土壤、氣象以及多方面內容中,遙感技術的應用范圍隨著技術的發(fā)展不斷拓展。近幾十年,中國農業(yè)發(fā)展迅速,農業(yè)產業(yè)由手工作業(yè)逐漸轉向機械作業(yè)。隨著近代的遙感技術出現(xiàn),將農業(yè)產業(yè)推向全新高度,農業(yè)逐漸邁向高效化、精準化發(fā)展方向,這也是未來農業(yè)發(fā)展的主要趨勢。
一、遙感技術概述
所謂的遙感技術,就是指對較遠的區(qū)域具有感知意識。從事物發(fā)展的角度來看,遙感技術的出現(xiàn),能夠進行遠處探知,并根據(jù)所收集信息,對信息進行分析以及處理。遙感技術能夠對不同事物特征加以分析,感知地面事物性質。此外,遙感技術可以根據(jù)不同事物或是物體,呈現(xiàn)出不同波普,對地面上的多種事物或是物體加以識別,具有極強地遠方感知能力。通俗來講,就是利用天空中的飛機、衛(wèi)星等多種飛行物所含有的遙感器,對地面的數(shù)據(jù)加以收集以及整理,并對不同的數(shù)據(jù)進行識別、分析以及傳送等,這也是遙感技術主要特征。
二、遙感技術的主要特征
(一)信息獲取速度快衛(wèi)星可以根據(jù)地球自轉周期進行運轉,并能在運轉工作中,對最新的數(shù)據(jù)進行獲取,并將獲得的信息技術更新,也能對原有數(shù)據(jù)加以更改。同時,快速信息獲取速度,能夠對新舊動態(tài)變化進行及時監(jiān)測。
(二)信息獲取受限少地球的自然生態(tài)系統(tǒng)較為復雜,不同區(qū)域的地形、地質、地貌存在較大差異。像是沼澤、沙漠等區(qū)域,人類不僅難以跨越,更難以對其地面工作進行檢測。而利用遙感技術,在信息獲取上,所受限制較少。遙感技術不需要技術人員到區(qū)域現(xiàn)場進行觀測,能夠借助遠程控制系統(tǒng),在惡劣的情況下借助遙感技術,獲取多種信息數(shù)據(jù)。
(三)信息獲取方法多對目前的遙感技術加以分析,遙感技術可以根據(jù)不同的人去需求,選取不同的波段以及遙感一起,對信息進行收集工作。較為常見的有可見光、紫外線、紅外線以及微波探測等。這些不同的信息獲取方式,由于不同波段,對物體造成的穿透性存在差異,進而對不同地面物體信息加以獲取。
三、遙感技術在農業(yè)產業(yè)監(jiān)測中的實際應用
(一)分析農業(yè)生產所需資源遙感衛(wèi)星在地表開展掃描監(jiān)測工作,主要用用多波段傳感器,多波段傳感器,能夠根據(jù)布偶聽的物體信息,對其數(shù)據(jù)進行頸環(huán)收集。就目前所獲圖像來看,不同的地表物體,具有不同的紋理、形狀以及色調,這些信息之間都存在差異。只有根據(jù)不同的識別特征,并對地表的物體特征加以分析與識別。利用遙感技術,對農業(yè)產業(yè)進行監(jiān)測的這一過程,也是遙感技術的主要應用原理。
(二)應用遙感技術監(jiān)測農業(yè)產業(yè)情況將遙感技術應用在農業(yè)產業(yè)監(jiān)測工作中,能夠對不同的農業(yè)作物加以區(qū)分,不同的農業(yè)作物,其所呈現(xiàn)的光譜具有較大的差異。根據(jù)圖像以及不同的波普,能夠對農業(yè)產業(yè)進行實時的監(jiān)測,并關注農作物的實際生長情況。此外,利用不同階段的生長信息,還能對農作物產量進行評估。就我國遙感技術應用來說,遙感技術主要應用在小麥以及水稻監(jiān)測工作中。
(三)監(jiān)測評估可能出現(xiàn)的農業(yè)災害不同的農作物其所呈現(xiàn)的波譜特征存在差異,就算是一種農作物,也具有不同的內部結構以及外部的特征,其光譜反射率的曲線也是不同的。而遙感技術,正是應用此種方式,對農業(yè)產業(yè)進行監(jiān)測工作,并根據(jù)不同的波普特征,對農業(yè)產業(yè)災害問題加以監(jiān)測與評估。
(四)監(jiān)測農業(yè)生產環(huán)境農業(yè)的生產環(huán)境關乎農業(yè)產量,利用遙感技術,對農業(yè)產業(yè)生產環(huán)境加以監(jiān)測,像是對大氣環(huán)境、水環(huán)境、自然生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測工作中。其中,對大氣環(huán)境的監(jiān)測,主要是對其空氣成分加以監(jiān)測,并對大氣變化進行實時監(jiān)測。而水環(huán)境,則是對水資源的變化情況以及不同水質進行分析。而自然生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測工作,主要指對農村生態(tài)變化、城市開發(fā)狀況以及森林覆蓋等多種情況進行監(jiān)測。礦區(qū)生態(tài)破壞以及森林覆蓋情況等多方面進行監(jiān)測。
關鍵詞:航空攝影;測量;遙感;技術應用
Abstract: with the national defense construction, national economic and social development of geographic space information applications increased demand aerophotogrammetry development with new opportunities at the same time aerophotogrammetry equipment development is also faced with severe challenges. Aviation photogrammetry development, remote sensing technology to provide a space for the location of the theoretical basis and method, and the rapid development of remote sensing technology, is also in photogrammetry has had a huge impact. This article from the user requirement of argument put forward the aerial photogrammetry and remote sensing technology equipment and technology system, discusses the aerial photogrammetry and remote sensing technology application.
Keywords: aerial photography; The survey; Remote sensing; Technology application
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:
一.概述
信息時代,信息是至關重要的資源,而信息的獲取又是其中非常重要的一步。攝影測量與遙感作為對地觀測獲取地物信息的重要手段之一,正發(fā)揮著越來越大的作用。長期以來,攝影測量學被視為一門幾何科學。隨著遙感技術的出現(xiàn)和不斷發(fā)展,這門學科正在從幾何科學向信息科學發(fā)展。攝影測量與遙感技術利用各種不同類型的非接觸傳感器,獲取模擬的或數(shù)字的影像,然后通過解析和數(shù)字化方式提取所需要的信息,在空間信息系統(tǒng)中以數(shù)字方式加以存儲、管理、分析和表達,再通過可視化和符號化技術形成所需要的產品
二.航空攝影測量與遙感裝備體系結構
(1)航空攝影測量
依據(jù)航空攝影測量任務、能力需求和地理空間信息流程,航空攝影測量應由衛(wèi)星對地觀測、對地觀測數(shù)據(jù)綜合接收、地理空間信息綜合處理、管理和應用服務五大功能領域組成,與之相應的航空攝影測量裝備體系結構如圖1所示:
圖1航空攝影測量裝備體系結構
①衛(wèi)星對地觀測系統(tǒng),以衛(wèi)星為平臺,搭載不同精度(如0.6m、0.3m、0.1m或更高地面像元分辨率)、不同工作波段(可見光、微波)、不同測量原理(激光、重力、磁力)的測繪傳感器,形成多平臺組網(wǎng)、多傳感器互補、滿足多地理要素探測、多比例尺地形圖測繪需要的衛(wèi)星對地觀測體系。
②對地觀測數(shù)據(jù)綜合接收系統(tǒng),由中心站和若干分站組成對地觀測數(shù)據(jù)地面綜合接收站網(wǎng),接收站之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與交換;每一個接收站分別由業(yè)務運控管理、對地觀測數(shù)據(jù)綜合接收、影像產品預處理和傳感器定標等功能系統(tǒng)組成。
③地理空間信息綜合處理系統(tǒng),由大地測量數(shù)據(jù)(包括平面、高程、重力、磁力數(shù)據(jù))處理、攝影測量與遙感影像數(shù)據(jù)處理、數(shù)字地圖制圖與印刷等功能系統(tǒng)等組成,通常是多臺套、多功能、異構并行處理的信息系統(tǒng)。
④地理空間信息應用服務系統(tǒng),由地理空間信息服務、地理環(huán)境可視化、地理環(huán)境分析與輔助決策等功能系統(tǒng)組成,依據(jù)國防建設、國民經濟建設和社會發(fā)展對地理空間信息的需求,上述功能系統(tǒng)可組合使用,直接面向用戶提供多功能地理空間信息應用服務。
⑤地理空間信息基礎設施,是以網(wǎng)絡(格)為基礎、以數(shù)據(jù)為中心、分布式存儲、面向對象提供地理空間信息服務的信息基礎設施,一般由地理空間數(shù)據(jù)管理、地理空間信息查詢服務、專題測繪產品定制分發(fā)和網(wǎng)絡管理、信息安全管理、質量控制等功能系統(tǒng)組成。
(2)遙感裝備體系結構
航空遙感系統(tǒng)航空遙感系統(tǒng)主要由傳感器、裝載傳感器的航空遙感平臺及記錄航空影像信息的感光膠片組成。
① 傳感器
傳感器是遙感技術系統(tǒng)的重要組成部分,它通過測量和記錄目標物的電磁輻射強度和特性,直接獲得目標的信息。傳感器一般由收集器、探測器、信號處理器和輸出設備所組成。用于不同目的的傳感器,其工作方式、工作波段及輸出方式各異。有些傳感器是被動地探測目標物所反射或發(fā)射的電磁波輻射,成為一種被動式傳感器,另一種是主動式傳感器。它本身發(fā)射電磁波,然后接收回波。傳感器按記錄方式,可分為非成像傳感器和成像傳感器兩類。
②感光膠片
感光膠片作為攝影機的探測元件,用以記錄地物反射電磁波的性質和強度,不同感光膠片的感受能力不同。長期以來,黑白全色片一直是航空攝影機的標準型膠片。全色膠片的光譜靈敏度占光譜中的紫外(0.3—0.4微米)和可見光(0.4—0.7微米)光譜部分。還有一種用以加工黑白航空相片的紅外感光膠片,這種膠片不僅對紅外和可見光感光而且也對反射紅外(0.7一0.9微米)感光。還有一種彩色紅外膠片,它的出現(xiàn)得益于二戰(zhàn)期間偵察表面涂漆偽裝成植物的各種目標的需求。
③航空遙感平臺
航空遙感平臺用以安放航空傳感器、對地物目標進行遙感探測的工作平臺。它的飛行高度較低,地面分辨率較高,而且有機動靈活、使用方便、資料回收較易等優(yōu)越性。用作航空遙感平臺的氣球主要有三種,一種是自由氣球,它可達到近50千米的高空,既可用來測試傳感器的性能,也可用以收集地面信息。二是氣球,它可上升到11千米高空,持續(xù)6個小時。氣球常常充以氫氣或氦氣,另外還有充灌熱空氣的熱氣球。三是系留氣球,最高可達5千米的高度,它是較為接近地面的固定的空中平臺,用于近地面和低空的遙感觀測。飛機是航空遙感中廣泛使用的一種運載工具,它可以攜帶多種傳感器,主要有航空攝影機、掃描儀和機載側視雷達等。用作傳感器工作平臺的主要有輕型低空飛機、重型飛機、直升飛機和無線電遙控的無人駕駛飛機。
三. 航空攝影測量與遙感技術應用