卫星遥感监测技术范文

导语：如何才能写好一篇卫星遥感监测技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：MODIS 遥感 旱情 NDVI

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0010-02

旱情监测是一个公认的难题。旱情的监测最初是利用气象数据，数据主要来源于稀疏的气象站点。这些基于气象站点数据不能完全的或不能及时获取，干旱监测的精确性和及时性就会降低。遥感技术宏观、客观、迅速和廉价的优势及其近年来的飞速发展，为旱情监测开辟了一条新途径。卫星系统以相当少的设备提供全球尺度上时间和空间连续的数据，基于卫星数据进行干旱监测的潜力大大增加。应用遥感技术监测干旱从20世纪70年代开始，到目前为止，存在着以下几方面的问题。

（1）目前开展的旱情监测主要还是停留在气象灾害层面上，还没有深入到农业层面，现有的监测仅是气象灾害或灾害性天气的监测，仅知道哪里有旱情发生，但这种旱情能否成为农业灾害，还不能确切地得知。

（2）随着遥感传感器的发展，用不同的传感器获取数据成为可能，但是旱情监测对于遥感数据的选择有一定的限制。空间分辨率提高，则微观尺度监测的结果精度会提高；时间分辨率提高，对各种突发性、快速变化的自然灾害有更强的实时监测能力。一般空间分辨率越高，时间分辨率就会降低。因此，在遥感数据的选择上需要考虑空间和时间上的折衷，这取决于旱情监测范围、精度要求以及旱情自身的特点等等。例如，小范围的监测可以选择TM数据或雷达数据计算反映旱情的指标，全国范围内的监测可以选择NOAA/AVHRR数据或MODIS数据。由于干旱是一个累积的过程，如果有一个长时间序列的遥感数据进行干旱的监测，就可以很好的监测旱情的发展趋势，为决策提供更加可靠的信息。遥感数据多通道信息可以增强对地球复杂系统的观测能力和对地表类型的识别能力。在考虑遥感数据空间分辨率和时间分辨率的前提下，也要充分利用遥感数据提供的多光谱信息。因此，实现全国范围内的旱情监测，遥感数据是否容易获取也是旱情监测最后能否运行的一个决定因素。

（3）目前利用遥感数据计算各种能直接或间接反映干旱情况的物理指标，己形成了很多种方法。但是干旱的发生由众多因素决定，而旱灾更为复杂，涉及农作物生长及其对水分的时空需要变化。因此，指标的选取也是旱情监测最后能否运行的一个决定因素。各种指标都有自身的优缺点，例如，有些对于作物的监测比较好，有些对于裸土监测效果比较理想；有些指标容易计算，但考虑的影响因子比较少，有些指标考虑的影响因子比较全面，但太过于复杂，使得全国范围内的计算难以实现。因此在指数的选取上不仅要体现对作物旱情监测的优势，而且要考虑指数在全国范围内的计算是否可以进行。

1 国内遥感旱情监测指标反演进展

我国对VCI和TCI两个指数的应用都相对国外晚一些，蔡斌等用VCI参照当时降水对全国1991年春季干早进行了监测和研究，使用的是1985年至1991年的NOAA全球标准化植被指数资料，时间分辨率为7天。选取出中国范围内的NDVI时间序列数据，并对NDVI时间序列资料采用中值滤波法来去除噪声，然后计算NDVI最大值和NDVI最小值。冯强等在基于植被状态指数的全国干早遥感监测试验研究中，使用的是1981年至1994年的NDVI时间序列数据，空间范围覆盖全国，空间分辨率为8 km，时间分辨率为10天。但是在计算NDVI最大值和最小值时首先将NDVI历史数据从8 km重采样为1.1 km。冯强等在基于植被状态指数的土壤湿度遥感方法研究中使用的数据与上述一样。

2 某地区遥感旱情监测指标反演

遥感技术提供了丰富的信息，从可见光到短波，再到热红外，最后是微波。1990年以来，利用各波谱段数据计算各种反映干旱指标的方法己经有很多，例如NDVI、距平植被指数、植被状态指数（VCI）、温度条件指数（TCI）等等。最近10年里，遥感监测干旱的方法的研究有以下三个特点，一是使用己有的指数，如NDVI、VCI、TCI、CWSI和TS/NDVI等等。计算的原理相同，使用的数据空间时间分辨率不同，或是计算时参数的处理方法不同，或是模型的不同；二是根据已有的原理，提取新的指数，如VTCI、VTDI、DSI等等；三是遥感与气象或是水文数据结合建立的新的指数，如BMVCI等等。借用某种气象或水文指数，分析其原理并将其中一些参数用遥感数据代替得到新的指数。

现将最近几年中用于旱情监测的几种主要方法的原理分别介绍如图1。

（1）距平植被指数法。

本文所用数据是2009年4月与7月的MODIS月合成的NDVI产品。MODIS数据的几何纠正和镶嵌是用USGS EROS数据中心开发的MRT几何纠正软件进行的。得到该地区的每月合成数据后，生成生长季4月与7月的数据（图2）。从图上可以看出，7月份相对于4月旱情有所缓解。

（2）植被状态指数法。

在不同地区，因为不同区域作物生长季处于不同阶段，需水情况不同，旱不旱不能通过NDVI值的大小来说明，而NDVI与历史平均值的偏差，又弱化了天气的影响。

NDVI的变化受天气的影响，尤其是类似严重干旱的极端天气现象时，会远远超过正常年际间的NDVI变化，有可能造成某一特定时期内不同像素间监测结果的可比性变差。为了反映天气极端变化情况，消除NDVI空间变化的部分，使不同地区之间有可比性，Kogan提出了植被状态指数VCI。定义如下：

（3）

其中，是j时的植被状态指数，是j时的NDv工值，是所有图像中最大的NDVI值，是所有图像中最小的NDVI值。是NDVI在j时的相对于最大NDVI的百分比。Kogan假设植被NDVI最大值在最佳的天气中得到（考虑到土壤营养的吸收，天气条件可以刺激生态系统资源的利用），最小值在非有利的情况下得到，如干旱和热，通过生态系统资源的减少（干旱年缺水减少了土壤营养的吸收），直接抑制了植被的生长。这样，如果有足够长时间的NDVI序列数据，就可以从中提取出和，反映出极端气候状况，计算的VCI结果在不同地区的比较更为合理。VCI是基于NDVI反演得到的，因此对植被的监测效果比较好，作物播种或收割后的时间，监测效果比较差。

本文所用数据是2009年4月与7月的MODIS月合成的NDVI产品。MODIS数据的几何纠正和镶嵌是用USGS EROS数据中心开发的MRT几何纠正软件进行的。得到该地区的每月合成数据后，生成生长季4月与7月的数据。分析得出，7月份相对于4月旱情有所缓解。与反映的趋势基本相同。

（3）叶面缺水指数法NDWI。

本文所用数据是2009年4月与7月的MODIS月合成的NDWI产品。MODIS数据的几何纠正和镶嵌是用USGS EROS数据中心开发的MRT几何纠正软件进行的。7月份相对于4月旱情有所缓解。与反映的趋势基本相同。

3 结论

本文应用MODIS数据对南方某地区的旱情进行了监测，以作物生长季的4月和7月作为对比，分析了，及NDWI三个指标的变化趋势。相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

参考文献

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关键词：遥感技术；土地管理；应用

中图分类号： P237 文献标识码： A 文章编号：

随着土地利用动态遥感监测技术与方法的日臻成熟及国土资源管理需求的日益扩大,采用多源，多时相，多种分辨率的遥感数据,形成多目标多周期多尺度的遥感监测成果越来越广泛地应用于国土资源管理的多个领域,发挥着重要的作用。

一、监测成果在土地变更调查中的应用

为保持二次调查成果的现实性,从2010年起,国家将土地变更调查与遥感监测工作统一起来,全面启动全国土地利用变更调查监测与核查工程其技术路线是各地以遥感监测发现的变化图斑为引导,将大范围土地变更调查转变为目标明确的点线调查,提高了准确性,通过应用监测结果复核土地变更调查,发现土地变更调查的错漏现象,抽取部分重点地区重点地类,组织开展国家级外业实地核实工作。

1.1技术方法先进

这种结合土地利用动态遥感监测成果开展土地变更调查的技术模式,在二次调查成果基础上,充分运用GIS，RS数据库技术作为调查和数据控制的基础,以GPS技术作为外业调查的手段,起点高,精度高,效率高

1.2减少人为干预,保障数据真实

以往国家单纯对数据流量的合理性进行审核,外业实地核实量很小,人为干预调查成果的空间较大新形势下土地变更调查工作,以全覆盖的遥感影像为基础,结合遥感动态监测成果,对数据质量总体掌控,辅以对数据流量的合理性审核,可以全面核查每一变化图斑的地类位置范围,尤其国家级外业核查手段的采用,最大限度地避免了人为干预调查数据的现象,保证了数据的真实性阎。

1.3数据覆盖广,整合度高

对照遥感监测影像,对国家下发遥感监测图斑逐一核实,并将规划耕保执法和地籍等多个部门的数据进行有效整合"整合年度土地利用计划下达!执行情况资料,基本农田补划调整等相关图件数据资料,年度建设用地审批，土地开发复垦整理等资料,违法用地的数量，范围，位置及查处资料,全面摸清了辖区内土地利用变化情况,尤其是新增建设用地情况,克服过去主要依据用地批文进行土地变更的局限性,保证了年度变更调查成果完整性，现势性。

1.4遥感监测技术在洪涝地质灾害评估中的应用

洪涝灾难的发生具有突发性特点,洪涝灾难的预警预告，救灾和安排灾后的重建需要对洪涝灾害相关信息进行及时准确可靠的采集和反馈传统基于人工为主的信息采集技术手段,周期长,效率低,很难满足防洪抗涝的需要"遥感监测技术因其具有观测范围广，获取信息量大速度快实时性好动态性强等优点,在洪涝地质等自然灾害评估得到越来越多的应用。

当灾害发生时为了快速获取耕地被淹及滑坡崩塌泥石流的地质灾害实情,为灾后重建提供基础数据和决策依据,通过遥感影像灾情复合项目,获取灾后分辨率为2.smSPots及分辨率为Zm的卫星影像,对卫星影像进行校正融合镶嵌,制作数字卫星正射影像图;利用新购的灾后影像与灾区标准时点统一更新二调数据库灾情发生前的影像数据灾区标注的灾情数据等资料进行对比分析,提取灾毁耕地和地质灾害信息图斑,利用行政界线对灾害面积进行汇总统计;利用专业软件,集成三维地形模型基础地理信息数据灾情专题数据等,直观形象展示灾害发生区域地形地貌，受灾面积和统计报表等信息实践证明,遥感监测技术应用在灾情评估及灾后重建过程中发挥了重要作用，

1.5监测成果在土地执法检查工作中的应用

遥感影像执法检查是在年度土地变更调查国家级外业核查后,依据年度变更调查数据库及遥感监测成果,对照遥感监测影像,从监测图斑中抽点图斑,开展土地执法检查工作"遥感影像提供了一个客观的,持久的解译数据源,数据结果具有重现问,是土地执法检查部门事前发现事中跟踪事后评价的基础数据来源,最大限度地及早发现土地违法行为,包括因交通不变不易通过巡查及时发现或因检查不到位而隐藏的土地违法,威慑了各地不规范用地行为,遏制了违法用地现象,取得了明显的效果。

二、对遥感技术问题及建议

遥感监测成果在土地管理工作和国民经济建设中发挥了巨大作用但多年积聚的海量遥感监测数据及其丰富成果,如何扩大其应用范围,更好的发挥社会效益和经济效益还有有一些问题。

2.1遥感监测成果时效性问题

辅助开展年度变更调查并依据监测影像对变更调查成果进行复核是土地利用动态遥感监测主要应用方面受天气条件卫星重访周期及制作周期及年度变更机制影响,一些地区在年度变更调查启动甚至成果上报前未能及时收到遥感监测成果,给各地年度变更工作开来不便这就要求我们不断壮大我们的遥感监测人才队伍,大力发展我国自主知识产权的遥感卫星,尤其是高分辨卫星,优化成像质量,加快推动我国动态遥感监测产业发展随着根据国土资源主题业务需求定制,国土资源部自主的资源一号OZC卫星的成功发射和稳定运行,后续星的陆续发射和在轨组网,国产卫星数据必将成为我国土地利用动态遥感监测提供有力数据支撑另一方面,要充分考虑我国幅员辽阔,气象环境条件复杂的特点,优化卫星接收数据源类型组合和数据接收时间安排,科学规划遥感监测任务生产。

2.2遥感监测成果社会化问题

在土地利用动态遥感监测实现全覆盖常态化的背景下,国家每年均需要投人较大的人力物力用于遥感监测工程,因此,拓宽遥感监测应用领域显得尤为迫切。目前,遥感监测的应用主要用途是为辅助年度变更调查,开展年度变更调查国家级外业核查,在此基础开展的土地!矿产卫片执法检查工作,在拓宽应用领域方面受到组织模式管理制度技术方面的制约,遥感监测成果应用共享水平有待提高扩大遥感监测成果的应用社会化水平,首先要进一步提高对数据应用和共享机制建设的认识,完善现有制度和数据汇交办法,加强协调，其次要在扩大数据成果应用范围,监测成果立足国土资源管理需求,面向社会公益性逐步扩大遥感监测信息披露的数量质量,扩大成果信息的可查询度,以满足更多使用单位的需求,促进成果应用社会化。

参考文献：

[1]周春兰,张秋劲,徐亮,潘倩,刘佳. 遥感技术在攀枝花矿区生态环境监测中的应用[A]. 叶宏.《四川环境》杂志社[C].: 《四川环境》杂志社,2012:23-24-25-26-27.

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关键词：遥感水质监测遥感数据

1水体遥感监测的基本理论

1.1水体遥感监测原理、特点。影响水质的参数有：水中悬浮物、藻类、化学物质、溶解性有机物、热释放物、病原体和油类物质等。随着遥感技术的革新和对物质光谱特征研究的深入，可以监测的水质参数种类也在逐渐增加，除了热污染和溢油污染等突发性水污染事故的监测外，用遥感监测的水质数据大致可以分为以下四大类：浑浊度、浮游植物、溶解性有机物、化学性水质指标。

利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图象中体现出来。如当水体出现富营养化时，浮游植物中的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，故而这类水体兼有水体和植物的光谱特征，即在可见光波段反射率低，在近红外波段反射率却明显升高。

1.2水质参数的遥感监测过程。首先，根据水质参数选择遥感数据，并获得同期内的地面监测的水质分析数据。现今广泛使用的遥感图象波段较宽，所反映的往往是综合信息，加之太阳光、大气等因素的影响，遥感信息表现的不甚明显，要对遥感数据进行一系列校正和转换将原始数字图像格式转换为辐射值或反射率值。然后根据经验选择不同波段或波段组合的数据与同步观测的地面数据进行统计分析，再经检验得到最后满意的模型方程（如图）。

图1：遥感监测水质步骤简图

2水质遥感监测常用的遥感数据

2.1多光谱遥感数据。在水质遥感监测中常用的多光谱遥感数据，包括美国Landsat卫星的MSS、TM、ETM 数据，法国SPOT卫星的HRV数据，气象卫星NOAA的AVHRR数据，印度遥感IRS系统的LISS数据，日本JERS卫星的OPS(光学传感器)接收的多光谱图像数据，中巴地球资源1号卫星（CBERS--1）CCD相机数据等。

Landsat数据是目前应用较广的数据。1972年Landsat1发射后，MSS数据便开始被用于水质研究中。如解亚龙等用MSS数据对滇池悬浮物污染丰度进行了研究，明确了遥感数据与悬浮物浓度的关系；张海林等用MSS和TM数据建立了内陆水体的水质模型；Anne等人用TM和ETM 数据对芬兰的海岸水体进行了研究。

SPOT地球观测卫星系统，较陆地卫星最大的优势是最高空间分辨率达10m。SPOT数据应用于水质研究中，学者们也做了一些研究。如可以利用SPOT数据来估算悬浮物质浓度和估计藻类生物参数。

AVHRR(高级甚高分辨率辐射计)是装载在NOAA列卫星上的传感器，每天都可以提供可见光图像和两幅热红外图像，在水质监测等许多领域广泛应用，如1986年，国家海洋局第二海洋研究所用NOAA数据对杭州湾悬浮固体浓度进行了研究。

2.2高光谱遥感数据

2.2.1成像光谱仪数据。成像光谱仪也称高光谱成像仪，实质上是将二维图像和地物光谱测量结合起来的图谱合一的遥感技术，其光谱分辨率高达纳米数量级。国内外的学者主要利用的有：美国的AVIRIS数据、加拿大的CASI数据、芬兰的AISA数据、中国的PHI数据以及OMIS数据、SEAWIFS数据等进行了水体水质遥感研究，对一些水质参数，如叶绿素浓度、悬浮物浓度、溶解性有机物作了估测。

2.2.2非成像光谱仪数据。非成像光谱仪主要指各种野外工作时用的地面光谱测量仪，地物的光谱反射率不以影像的形式记录，而以图形等非影像形式记录。常见的有ASD野外光谱仪、便携式超光谱仪等。如对我国太湖进行水质监测时，水面光谱测量就用了GRE-1500便携式超光谱仪，光谱的响应范围0.30~1.1um，共512个测量通道，主要将其中0.35~0.90um的316个通道的数据用于水质光谱分析。并且非成像光谱仪与星载高光谱数据的结合，可望研究出具有一定适用性的水质参数反演模型。

2.3新型卫星遥感数据。新的卫星陆续升空为水质遥感监测提供了更高空间、时间和光谱分辨率的遥感数据。如美国的LandsatETM 、EO--1ALI、MODIS，欧空局的EnvlsatMERIS等多光谱数据和美国的EO-1Hyperion高光谱数据。Koponen用AISA数据模拟MERIS数据对芬兰南部的湖泊水质进行分类，结果表明分类精度和利用AISA数据几乎相同；Hanna等利用AISA数据模拟MODIS和MERIS数据来研究这两种数据在水质监测中的可用性时发现；MERIS以705nm为中心的波段9很适合用来估算叶绿素a的浓度，但是利用模拟的MODIS数据得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI数据和HyMap数据结合，对德国梅克莱堡州湖区水质进行了监测，为营养参数和叶绿素浓度的定量化建立了算法。

3水质遥感存在的问题与发展趋势

3.1存在的问题：①多数限定于定性研究，或进行已有的航空和卫星遥感数据分析，却很少进行定量分析。②监测精度不高，各种算法以经验、半经验方法为主。③算法具有局部性、地方性和季节性，适用性、可移植性差。④监测的水质参数少，主要集中在悬浮沉积物、叶绿素和透明度、浑浊度等参数。⑤遥感水质监测的波段范围小，多集中于可见光和近红外波段范围，而且光谱分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水质的研究。

3.2发展趋势

3.2.1建立遥感监测技术体系。研究利用新型遥感数据进行水质定量监测的关键技术与方法，形成一个标准化的水安全定量遥感监测技术体系，针对不同类型的内陆水体，建立多种水质参数反演算法，实现实验遥感和定量遥感的跨跃，从中获得原始创新性的成果。

3.2.2加强水质遥感基础研究。加深对遥感机理的认识，特别是水质对表层水体的光学和热量特征的影响机理上，以进一步发展基于物理的模型，把水质参数更好的和遥感器获得的光学测量值联系起来；加深目视解译和数字图象处理的研究，提高遥感影象的解译精度；增强高光谱遥感的研究，完善航空成像光谱仪数据处理技术。

3.2.3开展微波波段对水质的遥感监测。常规水质遥感监测波段范围多数选择在可见光或近红外，尤其是缺乏微波波段表面水质的研究情况。将微波波段与可见光或近红外复合可提高对表面水质参数的反演能力。

3.2.4拓宽遥感水质监测项。现阶段水质遥感局限于某些特定的水质参数，叶绿素、悬浮物及与之相关的水体透明度、浑浊度等参数，对可溶性有机物、COD等参数光谱特征和定量遥感监测研究较少，拓宽遥感监测项是今后的发展趋势之一。应加强其他水质参数的光谱特征研究，以扩大水质参数的定量监测种类，进一步建立不同水质参数的光谱特征数据库。

3.2.5提高水质遥感监测精度。研究表明利用遥感进行水质参数反演，其反演精度、稳定度、空间可扩展性受遥感波段设置影响较大，利用星载高光谱数据进行水质参数反演，对其上百的波段宽度为10nm左右的连续波段与主要水质参数的波谱响应特性进行研究，确定水质参数诊断性波谱及波段组合，形成构造水质参数遥感模型和反演的核心技术，提高水质监测精度。

3.2.6扩展水质遥感监测模型空间。系统深入的研究水质组分的内在光学特性，利用高光谱数据和中、低分辨率多光谱数据进行水质遥感定量监测机理研究，进行水质组分的

定量提取和组分间混合信息的剥离，消除水质组分间的相互干扰，建立不受时间和地域限制的水质参数反演算法，形成利用中内陆水体水质多光谱遥感监测方法和技术研究低分辨率遥感数据进行大范围、动态监测的遥感定量模型。

3.2.7改进统计分析技术。利用光谱分辨率较低的宽波段遥感数据得到的水质参数算法精度都不是很高，可以借鉴已在地质、生态等领域应用的混合光谱分解技术，人工神经网络分类技术等，充分挖掘水质信息，建立不受时间和地域限制的水质参数反演算法，提高遥感定量监测精度。

3.2.8综合利用“3S”技术。利用遥感技术视域广，信息更新快的特点，实时、快速地提取大面积流域及其周边地区的水环境信息及各种变化参数；GPS为所获取的空间目标及属性信息提供实时、快速的空间定位，实现空间与地面实测数据的对应关系；GIS完成庞大的水资源环境信息存储、管理和分析。将“3S”技术在水质遥感监测中综合应用，建立水质遥感监测和评价系统，实现水环境质量信息的准确、动态快速，推动国家水安全预警系统建设。参考文献：

[1]张继贤，乔平林.水资源环境遥感监测与评价[M].北京:测绘出版社，20__.

[2]谢欢，童小华.水质监测与评价中的遥感应用[J].遥感信息，20__.

[3]齐峰，王学军.内陆水体水质监测与评价中的饿遥感应用[J].环境科学进展，1999.

[4]解亚龙，李勃，王星捷等.滇池悬浮物污染丰度的遥感检测分析[J].昆明理工大学学报，20__.

[5]张海林，何报寅.遥感应用于湖泊富营养化评价的研究[J].上海环境科学，20__.

[6]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，20__.

[7]万余庆，张凤丽，闫永忠.高光谱遥感技术在水环境监测中的应用研究[J].国土资源遥感，20__.

[8]周艺，周伟奇，王世新等.遥感技术在内陆水体水质监测中的应用[J].水科学进展，20__.

[9]李嵘.遥感技术在水环境监测中的应用研究[J].江西化工，20__.

[10]顾先冰，司群英.国内外遥感卫星发展现状[J].航天返回与遥感，20__.

作者简介：

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我国在经济的高速发展期片面强调经济发展，而忽视了生态环境的保护，因而目前大面积区域生态环境十分脆弱，且脆弱区域的范围仍在不断扩大。国家为此大范围的开展了环境监测对脆弱生态环境进行监测。生态环境监测通过先进的技术监测生态环境的动态变化，并对数据进行分析及时警示人们保护环境。生态环境中的环境监测根据实际需要其内容主要包括：

（1）对资源开发引起的生态系统变化的监测；

（2）监测遭到破坏的生态系统状况及其在治理过程中的恢复状况的监测；

（3）对环境污染物（包括农药、化肥、有机污染物和重金属等）在生态链中的迁移和转化的监测；

（4）监测评估人类活动对陆地生态系统的影响；

（5）水土流失的面积监测及其分布和对生态环境影响的监测；

（6）监测分析水污染及其对水中生态系统的结构的影响；

（7）监测生态平衡；

（8）濒危物种的分布及其栖息地的监测；

（9）监测生态系统中微量气体的释放量与吸收量。

2生态环境监测的应用意义

生态环境监测的应用具有深远的现实意义。生态环境关乎社会的和谐，而生态文明建设也对生态环境的状况提出了新的要求，所以生态环境监测工作的开展需要不断向深处广处发展。但是生态环境的监测工作的开展常常遭遇一些影响，如天气的干扰等，所以生态环境的监测需要一些先进设备和技术的辅助，目前生态环境监测的技术主要包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）三种。以下主要从这三种技术入手，分析他们的应用及其应用意义。

2.1遥感技术的应用

RS技术是利用卫星作业，卫星运作中对物体本身发出的电磁波十分敏感，而物体发出的电磁波能够反映物体本身的位置及表层等的变化，遥感技术便是借用卫星的这一特点，利用卫星进行远程监控。所以说遥感技术主要关注远程的生态状况及其变化趋势。遥感技术在监测的时候会实时的将远程信息记录下来，并形成数据库反馈回地面的信息收集站，这整个过程周期非常短暂，但是内容却很丰富，如海洋、森林、草原等都会覆盖其中。其工作原理以草原植被的遥感监测为例大体解释为：草原植被现在面临着严重的荒漠化威胁，良好状态下的草原在卫星感测图上基本呈现一种颜色，如果部分草原出现了荒漠化，也就是说草原植被区域减少，从而地表发射的电磁波就会区别于植被完整状态下的草原电磁波，不同的电磁波被卫星感应后草原植被荒漠化的区域在感测图上就会呈现另一种颜色。遥感卫星的检测数据主要是以卫星图的形式，其中有颜色及颜色深浅的变化，颜色深浅主要是指地表、水域等的变化程度，非常的直观简易。遥感技术主要应用于生态环境领域的生态破坏监测，通过卫星监测生态是否被破坏及其受破坏的程度，根据遥感技术的监测结果启示我们某些局域的生态状况及该采取什么措施处理和预防，此外遥感技术应为结合卫星监测所以还可以从气象云图的变化预测局域气象灾害等自然灾害的发生，从而为请专家有针对性地制定预防措施方面的作用十分突出。在生态环境检测中RS遥感技术的应用十分广泛，它监测与预测于一体，能有效的减少人力和物力的投入，是环境监测方面的不可或缺的实用技术，大大提高了生态环境的监测水平。

2.2GPS技术的应用

GPS是一种定位技术，在环境监测领域的应用能够适时地对遥感技术提供的信息变化区域进行定位导航，具有精确、客观的特性。GPS技术主要是对遥感技术提供的实况数据感测图等加以分析提供地理坐标，其的应用原理是：遥感技术将实况数据传输予GPS仪器，GPS仪器进行定位导航后建立新的数据库，并同步对实况变化坐标进行动态观测。GPS技术在生态环境领域的应用在遥感技术的基础上的一大创新，它能够应用与实时动态的监测目标的状况，这也是比遥感技术进步的一大特点。此外这一技术还能应用于某一时段的事物数量监测，从而对相关方面进行推测，比如监测某一区域的树木数量从而监测出树木某一时段的二氧化碳吸收量。这一技术应用也是十分广泛，在生态环境监测方面可以与遥感技术相互辅助，适时监测出动态数据，并能对一些措施的有效性进行适时关注，还能监测生态链的平衡程度，这样能够减少物力、人力的投入，而且宏观、便利。

2.3GIS技术的应用

GIS技术一种地理信息处理技术，包括信息输入、储存、管理、分析处理、应用等。其内部储存大量的信息，并且能够分析数据，从而对措施的采取起到辅助决策的作用，GIS技术联合遥感、GPS技术能够形成数据监测和处理的系统，对生态环境某段时期内的变化还能提供原始数据，对生态变化的分析提供参考。GIS技术在生态环境监测领域的作用非常突出，该技术具有丰富的地理数据，可辅助宏观决策。GIS技术在生态发展的规划方面作用突出，此外还能分析地理资源的开发状况，参与地理资源的管理，从而极大地辅助生态平衡的监测。该技术还能联合GPS的气象预测功能，在生态环境的灾害预测方面起到十足轻重的作用，因此GIS技术在生态环境的监测方面具有准确性、真实性、辅、实用性。

3结束语

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关键词：遥感；监测；信息

中图分类号：TP79 文献标识码：A

1 监测系统的意义

应用资源卫星数据，许多国家开展了农业资源调查、农作物长势监测、面积监测和产量预报等。农情信息是指导农业生产、制定粮食政策与对外贸易政策的重要信息。早在20世纪70年代西方多国就合作开展了大面积农作物长势监测、遥感估产计，充分利用了农业、气象、数学、计算机、GPS地面调查及遥感技术。近20a来，一些西方国家利用资源卫星进行小麦、大豆、水稻、玉米和马铃薯等农作物的估产，以增加或减少某种农作物的种植或确定粮食政策。

遥感技术在我国农业上的应用，从20世纪70年代末起步，经过20a的艰苦努力，目前已发展到实用化水平。我国农作物遥感估产研究取得了很大发展，从冬小麦单一作物发展到小麦、水稻、玉米等多种作物，从小区域发展到大区域，从单一信息源发展到多种遥感信息源的综合应用，监测精度不断提高。

农作物遥感估产包括长势与趋势监测和产量早期预报等两个方面。在充分利用多年来遥感估产成果的基础上，建成了NOAA AVHRR数据实时预处理系统，并利用AVHRR最大NDVI图像与上年同期数据对比实现农作物长势遥感监测；在高精度耕地数据库的支持下，解决和研发了作物长势遥感监测综合方法、区域作物生长过程遥感提取方法。从实时作物长势监测、作物生长过程监测、农业气象分析、物候和土地利用等辅助信息的运用等角度，构建了综合分析作物长势的技术。利用遥感技术对农作物进行监测具有效率高、费用低、灵活性强、简单易用和多用途的特点，精度基本可达95%以上。

东北地区是我国重要的粮食生产基地，进入21世纪后，建立现代化高标准的农业生产基地，对决策的科学化提出了更高的要求。随着社会主义市场经济体制的逐步建立，运用原有的信息渠道很难保证所需信息的可靠性、精确性与时效性。建立“东北地区玉米、水稻、大豆遥感监测系统”可实现信息收集和分析的定时、定量和定位，将使农业的科学决策提高到一个新的水平，促进农业由传统农业向现代农业过渡，加快与国际市场接轨的步伐，实现农业与农村经济的可持续发展。20世纪70年代以来，欧美等先进国家应用遥感技术在农业生产上取得了巨大经济效益和社会效益。我国是农业大国，特别是东北地区耕地资源丰富，农业生产比较发达，本项目具有广阔的应用空间，它的实施也将在农业生产、农业资源保护开发和社会主义新农村建设方面发挥巨大作用。

2 监测系统的目标

监测玉米、水稻种植面积增减变化及原因；背景数据库的建设；地面样方布局设立；玉米、水稻单产估算模型设计；玉米、水稻长势监测。

3 技术路线

3.1 信息获得

通过SPOT、TM、CBCS图像获取农作物种类、面积和分布状况；通过MODIS图像进行农作物长势及洪涝、干旱灾害的监测；利用GPS技术进行地面监测并对遥感图像进行校正和补充；利用GPS技术设立固定监测点，结合遥感图像监测对区域内的土地沙地、碱化及洪涝进行监测；通过调查获取有关图件、数据及其他自然与社会经济资料。

3.2 建立地理信息系统数据库

用GIS对获取的各类信息进行格式化与规范化处理、储存。

3.3 信息分析

运用GIS监测空间分析功能和有关专业模型，对数据库中的数据进行解译、分析、摸拟、监测。

3.4 决策支持

在信息分析的基础上，通过信息与技术集成形成决策支持系统，提供咨询服务，并可具体回答以下几个方面问题：各作物的面积、产量、长势、环境现状、存在问题、农业环境发展趋势、资源利用形状、沙化、碱化、洪涝的范围、程度、分布等。

技术流程图见图1。

图1 技术流程图

4 监测系统的内容

4.1 划分不同的区域

根据东北地区不同的生态特征和地域分异规律，确定玉米、水稻生态区区划指标，划分出若干个玉米、水稻生态适宜区。在生态适宜区的基础上划分遥感监测区，然后进行监测样点的配置。每个生态适宜区作为一个估产单元。

4.2 收集玉米、水稻生育期数据资料，建立东北地区玉米、水稻生育期基础资料数据库

按玉米生长的苗期、拔节期、抽穗期、籽粒灌浆（腊熟）期和水稻生长的拔节期、花期、灌浆期收集日照、温度（≥10℃积温）、水分（降水量、蒸发量）、养分、旱灾、风灾数据资料；收集各个不同生态适宜区的种植制度、农业措施、播种方法的资料；把所收集的数据全部录入到数据库中。

4.3 选择最佳卫星监测时相

玉米面积提取：穗期阶段至花粉期阶段（7月下旬至8月中旬）。

玉米产量预测：以高空间分辨率卫星数据为基础，利用EOS卫星的MODIS资料数据，对玉米拔节期、抽雄期、成熟期的NDVI进行监测，通过长势监测对比，计算出玉米单产。

水稻面积提取：利用资源卫星TM或CBCS选择水稻的花期影像，提取水稻面积。

水稻产量预测：以高空间分辨率卫星数据为基础，利用EOS卫星的MODIS资料数据，对水稻各个生育期进行NDVI监测。通过长势监测对比，结合其他资料，计算出水稻单产。

4.4 监测样方的地面资料调查与获取

以划定的生态适宜区为基础，平均每个生态适宜区布设5个样方，要根据自然地理特征及玉米、水稻主产区的不同，有侧重的布设样方，地面样方的尺寸应为500m×500m或1000m×1000m大小。

地面样方调查方法是首先在每个生态适宜区内确定1个代表本区最基本的土、肥、水、气等因素的样方，进行实地调查。然后统一调查项目，统一调查标准、统一调查时间，在各样方上展开工作。地面样方调查分为两部分。一是小地类调查，每种作物完成一次即可。二是地面抽样样方调查，调查内容包括样方内的各种地类面积（GIS管理），每种作物完成一次；长势和旱情（含其他可调查的重大自然灾害类型、程度等）；单产调查；访问农民。

调查所获取的各种图件资料、数据资料、样方调查报告由项目组人员分别数字化录入、建档并存入数据库中。

4.5 面积监测中的小地类系数获取

以玉米水稻生态适宜区为基础，从每个生态适宜区采取随机抽样的方法，进行实地测量，计算出小地类系数，每种作物抽样应不少于10个样方，样方尺寸不小于1000m×1000m×1000m。

4.6 种植面积图解译、编制与成果汇算

采用RS软件对玉米、水稻面积进行解译、面积量算、汇总。采用GIS应用软件对解译面积进行编制绘图。

5 监测系统的建设前景

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关键词：　遥感技术；测绘技术；遥感监测

中图分类号：TP7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1020114－01

0　引言

随着经济的快速发展，人类生存环境的变化和日益激烈的国际竞争，对自然和太空资源的开发和争夺利用已成为影响人类发展进程的重要因素。遥感正是为满足这样的需求而产生的一门综合性技术。数字化测绘技术是伴随着计算机和网络技术的发展以及测量仪器的智能化而发展起来的的一门新兴的技术。它标志着我国测绘技术的进一步发展与壮大。本文围绕遥感技术在数字化测量中的特点进行了简要的探讨。

1　遥感技术概述

遥感技术应用于数字化测绘，可以快速制作高质量地图，满足社会各方面需求。遥感技术的涵义遥感，顾名思义，就是从遥远处感知，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。遥感由空基系统、地基系统和研究技术支持系统组成。获取数据资料范围大，获取信息速度快、周期短，获取信息受条件限制少，获取信息的手段多，信息量大等都是遥感技术所具有的特点。

2　遥感技术的发展

遥感包括卫星遥感和航空遥感，航空遥感作为地形图测量的重要手段已在实践中得到了广泛的应用，卫星遥感用于测图也正在研究之中并取得一些意义重大的成果，基于遥感资料建立数字地面模型进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。自20世纪初莱特兄弟发明人类历史上第一架飞机起，航空遥感就开始了它在军事上的应用，从1972年第一颗地球资源卫星发射升空以来，美国、法国、俄罗斯、欧空局、日本、印度、中国等国家都相继发射了众多对地观测卫星。遥感信息获取技术已从可见光发展到红外、微波：从单波段发展到多波段、多角度、多极化；从空间维扩展到时空维；从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率。遥感平台有地球同步轨道卫星、太阳同步卫星、太空飞船、航天飞机、探空火箭，并且还有高、中、低空飞机、升空气球和无人飞机等：传感器有框幅式光学相机，缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计、雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。

3　数字化测量技术的优势

1）通过计算机模拟的方式，在屏幕上生动直观地反映出地貌、地形特征及地籍等要素，图像清晰明了，基本可弥补、甚至改变传统产品符号、线条、文字、数字、等非具一定专业知识才能认知的不足和缺陷。

2）数字化测量产品在使用、维护甚至更新方面都体现出了方便快捷的特点，能随时保持产品信息的现势性，可随时补充完善，随时出提供使用新图。

3）按照用户的需要的不同，可对产品的各种要素数据进行再加工，得到图件的用途也就不同，并且还可以任意对图形进行缩放和拼接，使用起来更加广泛。

4）利用地形、地籍等数字化的测量成果，作为底图在计算机上进行各种设计与规划，在进行许多方案的设计与比较时显得非常方便，对各种要素的汇总统计及叠加分析也做到了准确方便。计算机的合理使用也大大提高了测绘作业的效率，且规范化程度、自动化程度、科学化程度、数字化测绘产品的应用水平也将得到提高。由此不难看出，数字化测绘符合现代社信息会的要求，是现代测绘的重要发展方向。因此，以传统测绘为主的专业测绘单位要以发展数字化测绘技术作为单位发展的方向与目标。

4　遥感技术在数字化测量中的应用

4.1　土地利用动态遥感监测

在2009年，我国所应用的遥感技术主要是确保在调查土地数据过程当中的现势性问题。一般情况下，国土资源在审批以后所负责监管的工程，也就是在遥感监测一张图的建设工程开始时，主要是为了结合第二次的全国统一土地调查时点底图的生产，一般在生产覆盖所有遥感正射影像图的基本条件下，最为重要的就是要达到全国统一覆盖的监测系统。所谓建设的遥感监测工程则是在每年都必须要达到先进的遥感影像全覆盖建设以及土地变化信息的重要提取功能，从而在日后进行调查变更与核查时提供了较为便利的条件基础，此外还可以确保实现土地数据达到一定的真实性与现势性的目的，进一步提高建设土地资源监管系统的重要作用。

现在所应用的遥感技术主要是针对变更土地的调查以及动态监测等，所以他们可以统称为土地利用动态遥感监测。这种监测一般主是对利用土地的调查数据和图件作为调查的基础，再通过处理遥感图像以及它的识别技术，并且在遥感图像所显示的图面上再进行提取变动的具体信息，以实现对土地变化可以及时地进行监测，也可以对其进行客观和直接的定期监测。这种监测手段是不同于其它监测的，由于遥感监测的精度较高，并且速度快，所监测的范围也较广，因此它可以精确的测量出国土资源管理的事实影像的，并且也最为基础的信息管理做出动态监测的结果。在现阶段，由于遥感技术在随着不断的进步发展，而影像的分辨率也在跟随不断的有所提高，在计算机技术以及处理信息技术等方面的技术与日俱增，从而也就促使了土地利用动态遥感监测的技术有所提高，在应用方面也得到了较为广泛的推广。

4.2　应用遥感技术的方法制地籍图

制作遥感地籍图，主要就是在利用计算机的制图环境，通过应用遥感所编制的资料再制作出所需要的地籍图，同时，这也是利用遥感信息在研究地理以及测绘制图过程当中最为重要的一个应用。在应用遥感技术用来制图的主要流程一般表现在几个方面：1）必须要选用较为合适的影像源，因为在不同数据源的表现下会体现出不同的特征。当前，我们普遍应用的遥感影像大概分为SPOT、QuickBird、Landsat-TM等。2）应选用某一种遥感软件对其影像进行分析，并且纠正影像的配准问题。3）融合于遥感影像当中，主要是通过与影像的融合技术，突出当中应用较高的分辨率，从而确保光谱的主要特征。此外，还可以对融合以后的影像对其做线性拉伸以及灰度变换等一些增强的处理，用以加强图像的清晰度和对比度，出更为突出细节部分。第四，在应用目视解译以及踏勘实地二者相结合的方法，可以把不同地物的不同形状以及在不同区域范围上可以从影像当中进行提取，也就是形成一定的矢量文件。

5　结语

数字化的测绘工作是极其繁琐的，只有采取一定的科技手段才能提高工作效率，及时完成任务。随着遥感技术的发展，给测绘工作带来了不少便利，随着计算机技术以及GPS等技术的日臻完善，遥感技术应用于测绘领域也日趋成熟，相信随着科学技术的发展与进步，遥感技术的应用水平将步入一个全新的台阶。

参考文献：

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当前社会经济的不断发展，为科学技术的进步创造力良好的物质条件与经济基础，各种现代的信息技术手段层出不穷。在经济快速发展的同时，我们需要面临更为严重的生态环境监测和保护问题。遥感技术尤其是卫星遥感技术近些年来在环境监测中得到了有效的运用，国际遥感技术研究水平也得到了进一步的提升。本文结合当前我国生态环境监测与保护的现状以及遥感技术的发展状况，对遥感技术在生态环境监测和保护中的应用进行分析。

2我国当前的生态环境监测与保护

2.1发展现状

随着近些年来社会经济的不断发展，科研技术也取得了一定的进步，为生态环境监测提供了一套科学可行的技术支持，目前国内也逐步建立起立地球动态观测信息网络，同时取得了较多的研究成果，并相继在新疆、内蒙等地区建立起了生态站，为我国将来一段时间生态环境监测和保护工作提供了重要的基础保障。

2.2发展趋势

通过以上对于我国当前的生态环境监测和保护现状分析来看，虽然我国当前在生态环境监测与保护方面还存在着诸多的问题，例如技术上比较滞后、管理制度跟不上、人员能力水平存在不足等等，即使如此，但整体趋势是向前发展的。未来该工作的发展趋势应是在地面监测技术与3S技术相结合的基础上，实现由当前的生态环境质量评价到生态风险以及早期生态环境预警和保护方面的转变。当前我国部分城市已经开始使用遥感技术对生态环境进行监测与保护，这些先进的技术手段必将对我国生态环境的保护工作起到良好的推进作用。

3遥感技术的原理及应用领域

3.1基本原理

遥感技术主要是利用安装在遥感平台上的传感器，对被监测物体定时、定量的发射不同的电磁波谱，并对其所反射回传感器的电磁波谱进行接收和记录，在经过地面处理后还原成原始图像，从而进行各项研究工作。其中运用的传感器是指安装在遥感平台的用来探测地面物体电磁波的仪器，对于不同的研究项目，当前已经研究出了多种多样的电磁波谱传感器。利用传感器对于各种物体在可见光以及红外线和微波范围内的电磁辐射的探测和接收，并经过一系列较为复杂的技术处理，将其提供给不同的用户，方便其开展工作。

3.2应用领域

（1）资源遥感监测

资源遥感监测在资源类别上可以将其划分为土地资源、水力资源以及其他方面的资源监测。世界各国在发展过程中都需要强大的自然资源作为后盾，因此资源遥感监测有着重要的意义。遥感技术对于我国石油资源开发、矿产资源探测以及五年计划期间的各项工作都发挥了极为重要的作用，为促进我国现代化经济建设作出了巨大的贡献，这也是我国目前不断重视的原因。

（2）农作物监测

遥感技术对于农作物的监测主要是利用卫星传感器所发回的传感数据，在地面工作站的加工处理后，对农作物的产量指标进行估算。另一方面，遥感技术还能对小麦、玉米等农作物的病虫害情况进行遥感监测，有利于农作物病虫害的防治，加强农作物的管理力度，从而减少其带来的经济损失。

（3）气象监测

遥感技术在我们生活中最为常见的应用就是我们经常接触到的气象预报，其与我们日常工作和生活息息相关，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分内容，为人们的带来极大的便利，随着科学技术的不断向前推进，气象预测方面将会更加准确，可靠性也会逐步增强。当前我国应用于气象观测和预报的卫星主要是自主研发的风云系列气象卫星。

（4）地质灾害预测

卫星遥感技术对于地质灾害的预测，能在很大程度上减免地质灾害等带来的人员伤亡和财产损失，比如天气预报中提到的暴雨可能会引发的泥石流灾害等，但是遥感技术在此领域的应用还处于摸索阶段，技术基础相对较为薄弱。不过相信在未来发展过程中，这方面的能力会持续增强，技术上的差距也会不断缩小，为地质灾害预测提供更加科学准确的预测详情。除此之外，遥感技术在军事领域、国防领域以及太空监测领域也都有着广泛的应用。

4遥感技术在生态环境监测与保护中的具体运用

4.1在大气状况监测中的运用

由于当前不断恶化的环境问题以及越来越严重的雾霾现象，人们对于空气质量的重视程度越来越高，各国政府也在进行着相关研究工作，希望能通过有效的手段改善当前大气污染状况。遥感技术通过对大气中臭氧层、温室气体以及大气气溶胶含量等指标的监测，实现了对大气污染状况的实时监测，节省了大量的人力物力。通过对监测到的信心处理，及时的传递给气象部门和相关部门，便于人们做好防范和补救处理工作。

4.2在水体污染监测中的运用

作为人类赖以生存的基础资源，水资源对我们的重要性不言而喻，然而当前我们面临的不仅仅是水资源匮乏问题，还有相当严峻的水体污染问题。我国拥有着众多的河流及湖泊，对于这些河流湖泊的监测使用人工监测的方法所要耗费的各种资源相对较多。卫星遥感技术通过多光谱频道，能对水体进行多方位监测，从而对水质作出优劣评价，方便于水体污染的监测和治理工作。遥感监测对水体污染的主要监测指标有水体悬浮物、水体温度、色度以及可溶性有机物的监测等。

4.3在固体废弃物监测中的运用

在城市发展建设过程中，不可避免的会遗留下一些废弃物及城市居民生产生活垃圾，对于当前城市现代化建设和生态环境保护工作来说，对这些固体废弃物的妥善处理相当重要。遥感技术利用对遥感图像上的色、形、影等解译处理，能够较为直观的呈现出城市固体废弃物的分布状况、数量以及类型。从遥感技术手段中获得的这种高分辨率图像，能使我们更加详细的对固体废弃物的面积及总量进行识别，有利于其处理工作的开展。

5结语

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关键词：高精度卫星地质遥感技术 技术分析 应用例析

中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-01

高精度遥感技术可以简单的理解为收集地面特定目标的电磁辐射信息，判断地球环境和资源的技术。遥感技术的发展经历从实验室单一概念到实用的技术系统，从少技术到多科技领域的有机结合，从单学科的运用到多学科的综合，从静态资源调查到动态环境的监测，从区域性的微观分析到全球性的宏观研究，从发达国家手中的核心秘密到全球性的普遍掌握的过程。20世纪90年代以来，遥感技术己被广泛地应用于地质矿产、冶金、石油、测绘、地理等领域。它具有时效性好、监测范围广、信息量丰富、宏观性强、获取手段丰富等特点。因此，利用高精度遥感技术开展地质工作已经成为时下非常重要的高科技手段。

1 基于高空间分辨光学的地质卫星遥感关键技术分析

1.1 遥感图像数据获取

在遥感图像数据获取的过程中，一般会进行两个方面的选择。一是在空间分辨率方面的选择。遥感图像的选择不在是一味追求高精度的过程，它包含对成像的范围效应和经济适用性的判断。不同的地质现象需要不同的观测距离和尺度，才能合理、完整的运用遥感技术进行成像过程。现阶段，大多数地质工作者已经意识到定点的观测数据已经不能满足地质工作的需要，必须将其应用转换到不同范围和多尺度空间，即要求研究不同的对象需要选择不同尺度的遥感数据。二是在波段组合方面的选择。地面点的辐射值组成的遥感图像具有随机性和不确定性，主要因为遥感图像会受到各种变化因素的影响，同一地面点会因为成像时间不同、气候状况、植物变化等造成不同的成像结果，可能存在同一地面点不同色谱，同一色谱不同地面点的的现象。所以在实际应用中，考虑人眼的特殊性，主要采取RGB彩色合成图像作为解译的标准图像。对于具体地面点的成像而言，选取的波段要满足各波段之间辐射值方差最大、相关性最小、均值大小合理的条件，而且其应尽可能含有丰富的地面点特征。

1.2 图像校正与增强处理

在利用遥感技术成像的过程中，由于传感器和大气条件等因素变化的影响，最终获取的遥感图像会有小幅度的几何变形情况，影响了图像的成像质量，必须加以处理。换而言之，即使用几何纠正的方法对已获取的遥感图像进行处理。几何纠正包括消除倾斜误差和投影误差两方面。遥感图像几何纠正的目的是把几何失真的遥感图像恢复成没有失真的地面点实际图。为了使遥感获取的数据更好地应用于研究工作中，遥感数据必须经过几何纠正的过程，确定合适的比例尺，使遥感数据和已获取的非遥感数据相匹配，便于地质工作中的比较、分析、研究等过程。除了运用几何纠正的方法处理遥感图像之外，通常在实际中还会采用遥感图像增强处理的手段。遥感图像增强处理指通过数学方法和显示技术等手段，增强已获取遥感图像中的信息，使其易于辨别，使信息的分析更加便捷。遥感图像增强处理的核心是通过各种手段提高遥感图像的视觉性、解译性和信息转化性。遥感图像增强处理方法有：灰度增强、边缘增强、彩色增强等方法。遥感图像增强处理的方法根据处理空间的不同分为基于图像空间的空域方法和基于图像变换的频域方法两大类。

1.3 图像融合技术

遥感图像数据融合是从80年代形成和发展的一种自动化信息综合处理技术，是把来源不同的遥感数据在同一坐标系中，采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程，是解决多源遥感数据富集表示的有效途径之一。遥感图像融合方法主要有四种：即信号级融合法、像元级的融合法、特征级的融合法和决策级的融合法。信号级融合指将不同传感器的信号进行混合，产生高质量的融合信息。像素级融合指在各传感器对原始信息未作处理前的一种低水平的数据融合，其具有最高精度但同时具有信息量大、耗费性强的缺点。特征级融合指在各传感器对原始信息进行特征处理的一种中等水平的数据融合，它实现了信息压缩，但同时具有地域原始信息精度的缺点。决策级融合是在像素级和特征级融合的基础上对图像信息进行识别、分类、检测，再对图像进行融合处理的一种最高水平的数据融合。实际情况下，最常使用的融合方法是像素级融合。

2 卫星地质遥感于崩塌灾害中的应用例析

2.1 崩塌信息的特征

崩塌类地质灾害一般发生在陡峻山坡上，在ETM图像和SPOT图像上只能识别大规模的崩塌堆积体却不易分辨人工开挖的山体特征。

但在IKNOS的彩色卫星成像上却会清晰显示崩塌的特征。崩塌信息特征解译的主要标志有：一是位于陡峻的山坡上，在倾斜角大于55度的陡坡地段可出现巨大石块特征的遥感成像；二是崩塌轮廓线明显，崩塌堆积体上植被欠发育；三是崩塌体会形成节理的裂缝影像。

2.2 崩塌活动解释

崩塌的活动情况在遥感图像上易于辨认。具体活动解释如下：仍在发展的崩塌在岩块脱离山体的凹陷部分成色浅，没有植被生长，上部陡峻，有时呈突出的参差状，有时因崩塌壁岩石本身色调较深呈深色调；趋向稳定的崩塌，其成像呈深色调或在浅色调中夹杂斑点，生长少量植物，上部陡峻，崩塌体主要由粗颗粒碎石构成；稳定的崩塌，其崩塌成像的色调深，植被生长茂密，上部陡坡较缓，崩塌体主要由细颗粒土构成，植被生长茂密，一定条件下可以开辟为耕地。

3 结语

高精度卫星地质遥感技术应用于地质灾害监测、预警、评估、分析等方面已获得了巨大成功。

现阶段的工作仍然停留在对灾害的区域性评价等方面，利用高精度卫星遥感技术进行地质灾害的详尽解释与评估等研究方法还是相对欠缺，大部分地质灾害分析过度依靠航空摄像图片等。但是由于信息技术、空间技术、和计算机技术的高速发展，遥感技术在光谱分辨率、时间分辨率、空间分辨率等方面取得了巨大成就，因此利用高精度卫星地质遥感技术进行地质灾害监测、预警、评估是遥感技术体系在地质灾害应用中的必然发展趋势。

参考文献

[1] 李才兴.灾害遥感发展现状分析[J].国际太空，2002（3）.

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陆源入海排污口是主要的海洋污染源之一，对陆源入海排污口调查，是海洋环境监测的重要内容。近年来，国内各级海洋环境监测机构，相继开展了陆源入海排污口调查工作，国家海洋局也了"陆源入海排污口及邻近海域生态环境评价指南"［1］（HY／T086－2005）（以下简称评价指南）。对此，以往采用的方法主要是实地采样化学分析方法，调查与分析工作量巨大，且成本很高。本文采用卫星遥感技术对近岸陆源入海排污口进行调查［2－3］。针对陆源入海排污口监测的业务需求和卫星遥感数据的特点，作者综合考虑陆源入海排污口调查业务运行的经济性和效益，对陆源入海排污口的调查进行了尝试，提出一种多尺度遥感数据调查陆源入海排污口的方法。该方法充分发挥不同尺度卫星遥感数据在数据获取能力和经济上的差异，利用中分辨率卫星数据进行大范围的环境监测，框定重点监测区域，再以高空间分辨率卫星遥感数据，对重点区域进行排污口分析解译，确定排污口位置和类型。

2研究区与数据

2．1渤海入海处地理背景渤海是中国的内海（图1）。三面环陆，在辽宁、河北、山东、天津三省一市之间，东面经渤海海峡与黄海相通。具置为：北纬37°07′～41°00′、东经117°35′～121°10′。渤海周围有3个主要海湾：北面辽东湾、西面渤海湾、南面莱州湾。渤海海域面积77284km2，大陆海岸线长2668km，平均水深18m最大水深85m，20m内的浅海海域面积占一半以上。渤海地处北温带，夏无酷暑，冬无严寒，多年平均气温10．7℃，降水量500～600mm，海水盐度为30°。

2．2数据及预处理

2．2．1实测数据及预处理实测数据主要包括实测排污口邻近水域光谱数据、叶绿素a和悬浮物浓度含量、水深、水体透明度、水温、水色、排污口经纬度坐标、风速和风向等参数。实测数据共计202个采样点。水体光谱测量采用ASD光谱仪使用表面法测量［4］。表面法水体光谱测量按照标准板－天空光－目标－天空光－标准板－遮阳标准板的顺序进行样点的光谱测量，且每个样点目标至少测量20次，天空光与参考板每次各至少测量10次，即每个样点目标标准板和天空光各至少测量20次，遮阳标准板至少测量10次。取其平均值作为该点的反射光谱值。在避开太阳直射反射、忽略或避开水面泡沫的情况下，ASD光谱仪测量的水体光谱数据LSW为：LSW＝LW＋r•Lsky（1其中，LW为离水辐亮度；Lsky为天空漫散射光，不带有任何水体信息；r＝2．1％～5％，r＝r（W，θv，φvθo，φo）为气－水界面对天空光的反射率，取决于太阳位置（θo，φo）、观测几何、风速风向（W）或海面粗糙度等因素。在表面法观测几何条件下，平静水面可取r＝0．022，在5m／s左右风速的情况下，r可取0．02510m／s左右风速的情况下，取。由此可得离水辐亮度为：再利用水表面总的辐照度Ed（0＋），可以求得遥感反射比Rrs，计算公式为：3这种测量方法可以有效剔除噪音，特别是天空光信号的干扰，具有很高的精度。

2．2．2卫星数据及预处理（1）Landsat数据Landsat－TM是搭载在Landsat－4／5卫星上的传感器，具有红、绿、蓝等7个波段，空间分辨率为30米，回返周期为16天，是一种广泛应用于水质监测的中分辨率卫星传感器。本文采用了9景覆盖整个渤海地区的Landsat－TM数据（数据获取时间为2009年8月和9月，轨道号为：120－122，30－34）。选取其中6景Landsat－TM数据与同步的22个地面实测样点进行渤海水质参数的反演。数据获取时间见表1：利用ENVI的辐射定标工具及Landsat－TM数据头文件中的增益和偏移系数，对Landsat－TM进行辐射定标，再用ENVI的Flaash大气校正模块对影像进行了大气校正。Flaash大气校正的输入参数包括中心点经纬度、卫星类型、地面高度、气溶胶模式和大气模式等，在大气校正时，中心点经纬度、卫星类型、地面高度和气溶胶模式等根据数据实际情况输入或选择，大气模式根据中心点经纬度和数据日期通过查找表选择。进行大气校正获得离水亮度L之后再转换成离水反射率R，转换公式为：其中：t为太阳至水面的大气透射率；F是大气上界太阳辐照度，α是太阳天顶角。采用1∶10000的地形图对大气校正后的影像进行了几何校正，其误差小于0．5个像元。由于本研究的主要区域是水体，与陆地相比，水体反射率很低，变化没陆地明显，因此，研究前应当先将陆地区域掩膜，以免影响后续分析工作。大量研究表明归一化水体指数NDWI是很好的水体指示参数［5－8］，归一化水体指数NDWI表示为：其中：DNGreen、DNNir分别为Landsat－TM绿波段和近红外波段的DN值或者反射率。水体的归一化水体指数NDWI值大于0，设置阈值0就可以很好地将陆地掩膜掉。由于部分数据被云覆盖，为去除云需进行云掩膜。云层在TM1到TM5波段的反射率比水体的反射率要高，在TM4波段云层的反射率高于0．005，而水体的反射率则低于0．005，设置阈值为0．005可以很好地将云层掩膜。（2）快鸟数据快鸟（QuickBird）卫星是美国DigitalGlobe公司2001年10月发射的一颗亚米级分辨率的商业卫星，其全色波段空间分辨率为0．61m，多光谱波段空间分辨率为2．4m，重访周期为1－7d。本文主要利用快鸟数据对排污口进行目视解译。其覆盖范围为天津、秦皇岛、莱州湾和葫芦岛近海区域，数据获取时间分别为2009年8月8日，2009年8月11日，2009年8月3日和2009年5月13日。

3陆源入海排污口遥感监测方法陆源入海排污口调查的主要任务和目标是全面掌握排污口的位置、排污种类及主要污染物浓度，并对监测结果进行科学评价，为排污口的管理提供科学依据。针对陆源入海排污口调查工作，国家海洋局制定了“陆源人海排污口及邻近海域生态环境评价指南”，其提供了一套较完整的陆源入海排污口评价工作模式，确定了水质监测的评价因子，如化学需氧量（COD）、氨氮、叶绿素a和悬浮物浓度等，并规定了水质监测的方法。多尺度遥感数据陆源入海排污口监测方法主要参照评价指南提供的陆源入海排污口评价方法，综合考虑中高空间分辨率遥感数据在适用范围和经济性方面的差异，采用中分辨率卫星遥感数据（Landsat－TM），结合地面实际测量排污口邻近水域水体光谱特征和叶绿素a、悬浮物等水质参数浓度数据，构建遥感数据的水质环境评价指数，进行大范围的水体环境质量监测，划分重点监测区域，再利用高空间分辨率卫星遥感数据（快鸟）进行重点区域的目视解译，获取排污口的精确位置信息，判定排污口污染类型，最后通过野外实地调查，进行解译精度的验证，实现对排污口位置和类型的监测与制图。具体技术路线如图2。

3．1水质参数的反演方法本文中的水质评价参数系应用遥感技术进行水质参数因子的反演而获得，其成本低，节省人力和物力，同时可获得大范围的区域面数据。但目前利用遥感技术并不能完全反演“评价指南”中规定的水质评价参数，仅能反演叶绿素a浓度和总悬浮物浓度等参数。因此，本研究主要利用叶绿素a浓度和总悬浮物浓度进行水质参数的反演，并在此基础上进行水质评价。水质参数具体反演方法参见文献［9］、［12］。

3．2光谱特征的分析除富含叶绿素和悬浮物外，陆源入海排污口邻近海域的光谱特征与清洁水体光谱特征也有较大的差异，因而陆源入海排污口邻近海域的光谱特征也是识别排污口的重要依据。根据叶绿素与悬浮物的敏感波段，可以选择对叶绿素与悬浮物敏感的波段反射率作为排污口邻近海域的水体的光谱特征。

3．3水质评价模式陆源入海排污口邻近海域的水质评价采用两种模式，分别为单要素评价和综合评价。本研究采用“评价指南”的水质评价模式，引入排污口邻近海域水体的光谱特征，实现对陆源入海排污口邻近海域的水质评价。（1）单要素评价单要素评价是对水质的多个监测指标进行逐一评价，以确定水体中的超标污染物和主要污染物。评价标准采用“污水综合排放标准”（GB8978－1996）［10－11］，评价方法采用单因子评价法。计算公式为：其中：Pi为i监测指标的污染指数；Mi为i监测指标的浓度；Si为i监测指标的标准值。（2）综合评价综合评价是在单要素评价的基础上进行，从整体上反映一个排污口邻近海域的综合状况，目的是对排污口进行分级评价，划分重点监测区域。综合评价公式是：其中：P为总体水质指数。指数值越高，水质越差，周围越可能存在排污口。水质参数可利用中分辨率卫星遥感数据进行反演，计算各单要素污染指数，获得总体水质指数，将水质指数按照大小进行分级可以划分重点监测区域，从而可以大大降低监测范围。

3．4建立高分辨率卫星数据的排污口解译标志在利用中分辨率影像圈定重点监测区域后，利用高空间分辨率影像进行排污口的解译。其解译标志主要包括排污口形状和邻近水域水体颜色。（1）形状：在高空间分辨率影像上，往往可以直接看到排污口，且排污口排出的水体多呈扇形。（2）水色：在真彩色影像中，当水体污染浓度较大且水色显著地变黑、变红或者变黄，并与背景颜色有较大的差异。（3）光谱特征：当水体高度富营养化，水体受到严重有机污染，浮游生物浓度高时，在近红外波段影像污染水体反射率较高。

4排污口的遥感监测与结果分析

4．1水质参数的反演本文利用渤海实测叶绿素浓度和总悬浮物浓度数据，以及对应像元的离水反射率，采用经验－统计方法构建了总悬浮物浓度数据模型，其中随机选取的15个样本点数据用于模型的构建，其余样本点用于模型的验证。反演模型构建的详细情况请见参考文献［9］，叶绿素a的反演模型参见文献［12］，具体应用模型见表3。

4．2排污口光谱特征的识别提取分别选取污染程度轻、较轻、重和较重的4个排污口邻近水域水体光谱进行特征提取分析（图3），其中，6、4、9和11号排污口污染程度分别为较轻、轻、较重和重。从图中可以发现，污染程度越重在TM2波段附近的反射率越高，且有往长波方向移动的趋势，同时在TM3波段会呈现一个谷值，因此，选TM2和TM3波段为排污口的特征波段。

4．3水质评价与重点监测区的划分采用叶绿素a浓度、总悬浮物浓度、TM2波段反射率和TM3波段反射率为评价因子，利用公式（6）进行单因素水质评价，其中，TM2波段反射率和TM3波段反射率的标准值为清洁水体的反射率值。再利用公式（7）进行水质评价，获得总体水质指数分布图，对总体水质指数分布图进行密度分割，划分重点监测区域。

4．4排污口的遥感解译与制图对干排污口的重点监测区，采用高分辨率的快鸟数据，选取了天津、莱州湾、秦皇岛和葫芦岛4区域，进行排污口的解译制图（图4）。首先，根据排污口的形状和水色特征找出监测区域内的排污口，标定其位置；然后，依据排污口附近有无工厂等周边环境特征，对排污口邻近水域作光谱分析，解译判定排污口的污染类型，划分出河流入海口或工业排污口；最后，通过实地调查验证排污口解译的正确性，并进一步确定排污口的污染类型。本研究在重点监测区域共发现排污口23个，经过实地调查发现，只有一处排污口位置解译错误，排污口位置解译正确性超过90％，排污口污染类型属性方面在卫星影像上只能大致区分为工业排污口和河流入海口等，更为详细的划分需实地调查才能准确获得。

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关键词 卫星瞬时视场；遥感影像可视化；研究

中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-033-01

随着轨道上运行卫星数量的与日俱增，科研人员也掌握了越来越多的遥感影像数据。由于遥感影像数据在很多情况下都是被不同部门掌握的，所以，就很难达到资源上的共享，对大量数据进行处理时也会有很大难度。与此同时，这也导致了遥感影像的可视化受到了阻碍。这就要求我们要更加深入的对卫星瞬时视场仿真与遥感影像可视化进行更深一层的研究与探讨。

1 卫星瞬时视场仿真与遥感影像可视化的研究背景及现状

航天技术的发展给人们的生活带来了巨大的改变，在短暂的十几年里，遥感影像技术迅速发展，现在已经有很多同步的卫星在遥感平台中运行。比如说：道卫星、太空飞船、探空火箭等等。航天科技研究人员通过发射与地球同步的轨道卫星并且对一些小卫星进行合理的布局、调整传感器的角度以及倾斜度，来获取更多有价值的遥感影像数据。我国现阶段也在努力研发新技术，力争通过各个方面的努力来获取更多的遥感影像数据，进而形成一个具有自己特点的、自主的、高分辨率的测图卫星。随着航天遥感影像技术的快速发展，遥感影像被应用的范围越来越广泛，并且被应用的水平也越来越高，对遥感系统仿真和遥感影像数据的管理也越来越难。所以，在这种情况下，研究出一套高效、精准的覆盖计算方法就显得尤为重要，同时还要积极开展对遥感影像可视化效果以及反应速度的评估工作，让它们能够在自己的领域当中发挥出最大的作用。

2 卫星瞬时视场仿真研究

2.1 卫星轨道对卫星瞬时视场的影响

对卫星瞬时视场的变化进行研究，主要从它的轨道倾角的变化情况入手，卫星轨道主要可以分为以下几种：1）轨道倾角的度数为零。当轨道倾角是零度时，地球赤道的平面将于轨道平面相重合，这时的卫星飞行状态将会一直保持在赤道的上空，这种情况也被称之为赤道轨道。2）轨道的倾角度数是90°。在90°的情况下，地球的赤道平面将与卫星轨道的平面相互垂直，这时，卫星是在赤道的南北两极之间的上空飞行，这种情况就被称为极地轨道。3）与前面两种情况不同的是，第三种类型轨道倾角既没有形成零度，也没有形成90°。这样的轨道被称为倾斜轨道。在三种类型当中，倾角度数在0°与90°之间，而且卫星的运行方向是由西向东沿着地球自转的轨道运行的，叫做顺行轨道。卫星平面与轨道平面之间的倾角介于90°与180°之间的，并且卫星运行的方向为由东向西，那么，则称之为逆行轨道。

对于不同的卫星轨道，我们要有一个清楚的认识，因为不同的卫星轨道对卫星视场都会产生不同的影响。遥感卫星在针对地面进行观测的时候，出于扩大观测范围的目的，一般情况下都会使用给测摆倾斜照相的办法，让卫星把相机与地面之间的监测作为标准，来进一步进行二维观测。由于遥感卫星有自己固定的运行轨道，所以，这就需要观测的目标要随着卫星的需求而随时变化。有时候为了能够扩大卫星所观测的范围，就会将传感器侧摆，但是，这种状态下的成像会使相机入瞳处的能量受到影响，还会引起相机系统内的地面襄垣的畸变。不过只要合理的选择遥感设备，并且调节好观测时的摆角，就能够使卫星在执行任务的时间里扩大目标之内的空间覆盖率，从而在一定程度上使卫星观测的效率得到提高。在传感器实行测摆之后，对于卫星瞬时视场来说，也在一定程度上发生了变化。

2.2 卫星覆盖模型的服务

随着卫星科技领域的快速发展，科技研究人员对卫星覆盖模型的服务范围、服务标准以及它自身精确度的要求都有所提高。对于卫星覆盖区域的仿真来说，它需要研究出一个可以对覆盖区域顶点经度进行精确计算的方法，但是，从目前的实际情况上来看，因为受到地形因素的干扰，所以，在覆盖区域会存在很多漏点，有很多观测不到、计算不清楚的盲点。对于未来卫星覆盖区域的监测设计来说，就需要再次加大科技力量，能够针对一些特殊地形，比如说峡谷、高山等进行监测，扩大卫星覆盖模型的服务范围。

3 遥感影像可视化研究

随着遥感影像数据的日益增多，给大量影像数据的管理上带来了很大的麻烦，同时，这也是对遥感影像数据管理上的一个巨大考验。星载传感器在幅宽不断扩大的同时它的分辨率也随之增高，这就直接致使单景遥感影像的字节数突然增加。面对这种情况，该怎样把大量遥感影像的数据管理好，成为了一个急需要解决的问题。由于在一般情况下，遥感影像不仅多而且数量巨大，所以，广大用户不就不能够直接将其保存到本机里，对于海量遥感器的影响管理很多时候都是“服务器/客户端”的这种模式，将遥感影像数据先保到服务器，然后让用户自己从服务器里进行下载。这样一来，关于数据的传输、读取以及显示速度都会对遥感器影像的可视化产生影响。

对于传感器遥感影像的影响因素主要有以下几个方面：1）在数据传输过程中的网络因素。由于大量的遥感数据都在指定的服务器中被保存起来，所以，系统要想获取服务器影像的反馈数据，那么，首先要经过遥感影像服务器的允许，在系统发送的数据请求得到允许之后，才可以把影像的具体数据显示出来。2）因为遥感影像的数据量巨大，所以，在一定程度上影响了遥感影像的可视化进程。计算机由于自身的硬件资源有限，所以，它不可能将全部数据一次性都读取出来。但是，这个时候很多用户都在不断的高倍放大或者高倍缩小遥感器的影像，造成了硬盘的数据与内存之间交换过于频繁，致使系统损坏不能正常使用。所以，为了解决遥感影像的可视化问题以及它的显示效率问题，就要求我们必须要加强技术方面的学习以及策略上的调整。

4 总结

在整个航空事业的建设中，对于卫星的发射是具有唯一性的，发射过程不能够出现重复的现象，在研究卫星的通信设备以及轨道运行的时也要非常的严谨、精确。我们要在不断的探索中，寻找解决在卫星瞬时视场仿真和遥感影像可视化中存在的问题，为科技发展做出贡献。

参考文献

[1]李新国，方群.卫星瞬时视场仿真研究[M].西安：西北工业大学出版社，2008.