遥感监测技术方案范文
时间：2024-01-04 17:46:36
导语：如何才能写好一篇遥感监测技术方案，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。
篇1
确定海洋功能区遥感监测要点时应考虑三方面因素。首先，海洋功能区划既有对管辖海域的整体约束，也有对具体功能区的功能定位和管理要求，但前者最终也是要通过后者来体现的，所以海洋功能区划监测应立足于对各个功能区的监测;其次，海洋功能区的位置、范围和功能定位是人为划定的，对功能区的监测，主要是指对功能区内开发利用活动状况的监测;第三，由于目前海域动态监视监测系统主要采用的是中高分辨率的光学遥感数据，因此，遥感监测对象主要考虑水面及以上的目标，且目标的空间尺度应在数十米以上。基于以上考虑，对照1．1中海洋功能区划的效力点，排查得出海洋功能区遥感监测要点如下:(1)功能区内规模较大的用海地物。据此可评估功能区内的用海布局、强度和集约度等开发利用情况。(2)用海地物对应的海域使用类型。据此可评估功能区内用途管制要求的落实情况。(3)用海地物对应的用海方式和占用岸线长度。据此可评估功能区内用海方式控制要求和围填海规模控制指标、自然岸线长度保留指标的落实情况。
2海洋功能区遥感监测关键技术分析
要实现利用遥感数据监测海洋功能区划实施情况的目标，必须具备检测用海、鉴别用海和分析用海的能力。为此，需要解决几个关键环节的技术问题。
2．1地物识别和信息提取遥感图像的光谱信息是检测地物目标并实施分类的依据。像元间的光谱差异主要缘于对应地物的材质不同，但在海洋开发活动中，地物的材质与用途没有绝对的对应关系，如码头、桥梁、道路、平台等都有可能采用砼质材料。因此，用海信息的提取不能采用传统的基于像元的分类方法，而应采用人工干预下的面向对象的影像分类方法。面向对象的影像分类方法要以适宜的尺度分割为基础，目前已有不少旨在实现图像最优分割的方法，效果较明显［1］。将专家在目视解译过程中所运用的知识和经验归纳成规则集，可用于鉴别分割出的对象［2］。完备的知识系统是十分复杂的，实际应用中常采用部分简单的知识规则来识别对象，一些学者［3-4］将这类方法应用于养殖用海的识别，取得了较好效果。海洋功能区遥感监测可以采用上述方法，但尚需针对光学遥感所能监测的各类用海，制定有效的分类规则体系。
2．2海域使用类型和用海方式判别海域管理中对海域使用类型、用海方式和用海面积的界定是按照现有行业标准《海域使用分类》(HY/T123-2009)［5］和《海籍调查规范》(HY/T124-2009)［6］执行的，海域适用分类以行业用途为主要依据，用海方式是按对海域自然属性影响程度和特殊管理要求划分的。而遥感手段仅能监测到用海地物，不能直接判别行业用途和特殊管理要求。因此，对海域使用类型和用海方式的判别，需要根据用海地物的特征进行推测。
2．3海洋功能区划实施情况辅助分析海洋功能区划实施情况分析的范围是整个管辖海域，它的基础是每个功能区的监测结果，包括功能区内开发利用状况及其区划符合性两部分内容。对此，应建立相应的评价指标和方法。
3海洋功能区遥感监测方案设计
3．1主体思路监测方案设计既要瞄准业务化应用需要，又要充分发挥目视鉴别的直观性和计算机分析的高效性等优势，尽量简便易行。较为成熟的思路是在海域动态监视监测系统平台上，在人工干预下，利用遥感技术对海洋功能区实施监测，辅助分析海洋功能区划实施情况。在检测功能区内用海活动时，参考视觉注意机制，执行从区域用海到用海单元，再到用海地物的检测流程;而在鉴别用海活动时，则执行从用海地物，到用海单元，再到海域使用类型的推测流程。用海活动鉴别采用视觉鉴别、计算机辅助分类和环境关联性分析相结合的方法。
3．2基础条件(1)信息系统平台。应在现有海域动态监视监测系统基础上，扩充具有图像多尺度分割处理功能，并能统计图像对象的光谱特征、几何特征等特征参数的遥感影像处理模块。(2)资料基础。应在信息系统中准备以下资料:1)当前时段的监测资料。即经几何纠正和辐射校正的光学遥感影像数据，波段数至少3个，空间分辨率优于10m。合成影像一般采用真彩色合成模式，或以近红外、红、绿波段数据为RGB的组合模式。2)前一时段的监测成果资料。包括前一监测时段获得的海陆分界线，要求采用线型矢量数据格式;前一监测时段的海域使用现状分布资料，采用面状矢量数据格式，并含用海项目名称、用海地物名称、海域使用类型、用海方式等属性信息。3)现状基础资料。包括海洋功能区划资料，要求采用面状矢量数据格式，并含功能区等级表中所有的属性信息;现行有效的海陆管理界线，采用线型矢量数据格式;现状水深数据，以理论最低潮面为基准，采用栅格数据格式;现状海岸地貌数据，采用面状矢量数据格式，并含沿岸植被、底质分布等属性信息。
3．3监测流程与方法(1)划分监测单元。将海洋功能区划图层与遥感影像叠置，按二级类海洋基本功能区界线(未细分二级类海洋功能区的按一级类功能区界线)划分对应的影像区域。(2)比对前一监测时段功能区内海域使用信息。将前一时段的监测成果资料与遥感影像叠置，先判定前一监测时段已明确的用海单元，其次确定监测时段内的用海动态及变化区域，然后确定需要鉴别的新用海地物。(3)影像特征目视鉴别。目视检测用海目标，总结目视鉴别指标，包括地物位置、(与周围水体、地物的)颜色差异、空间结构、方向、尺寸、(与其它地物)相邻关系。(4)分析用海环境条件。提取影像单元周边的自然状况和开发状况信息。自然状况指标有平均水深、离岸距离、海岸底质等。开发状况指标有周围临海地物、周围海域使用类型、周围用海方式、周围用海地物等。(5)提取影像特征。先选择适宜的尺度参数，在影像区域内进行影像分割处理。再在有待鉴别的海域使用目标区域，针对每个分割后的影像单元，统计表1所列光谱特征、几何特征等标志信息。(6)鉴别用海地物。这一步骤是功能区遥感监测流程中的关键，需要根据各影像单元的特征标志，对照用海地物判读标志，鉴别用海地物。用海地物按表2分类。各类用海地物的鉴别规则由目视指标、影像特征测算指标和用海环境指标组成，以人工岛为例，鉴别规则如表3所列。(7)推断用海类型和用海方式。根据用海地物类型和用海环境条件，对照用海地物鉴别规则和《海域使用分类》(HY/T123-2009)、《海籍调查规范》(HY/T124-2009)，判别用海单元及其用途与范围，推断海域使用遥感目标的用海类型和用海方式。(8)海洋功能区划实施情况分析。先利用空间分析工具，按照相应指标，分析功能区内的开发利用状况，再按照相应标准，辅助分析用海活动的海洋功能区划符合性。海洋功能区划实施情况分析内容和指标见表4所示。(9)监测成果编制。生成定制格式的监测图件和监测报告。
4海洋功能区遥感监测方案适用性分析
上述方案的实质是针对海洋功能区划的效力点，明确了海域使用遥感监测的技术流程，以及其中各环节的监测分析内容、方法、指标或规则。笔者的应用经验表明，该方案适用于对海洋功能区内开发利用活动的快速检测和对海洋功能区划实施情况的辅助分析。方案的适用性来自以下几方面的保障:(1)新一轮的海洋功能区划(2011～2012年)中的目标指标和功能区管理要求都比较明确。(2)海域使用绝大部分在海面上都能得到反映。目前海域使用动态监视监测采用的遥感资料的空间分辨率已经很高，具备应用于海洋功能区监测的能力。(3)面向对象的遥感分类技术已在海岸带地区得到成功应用，特别近年来对各类用海分类规则的归纳越来越趋于成熟，使海域遥感分类的精度和效率得到了显著提高。
5结语
篇2
【关键词】北斗卫星导航系统；遥感技术；土壤肥力；化肥施放
中国作为拥有几十亿人口的农业大国，近年来土壤质量问题严峻。究其原因：难以获取土壤质量的信息，无法实时掌握土壤状况，判读其变化趋势。当今国内不恰当的施肥，使得土壤中所含的有机质过多或过少，影响作物的生产量，造成土地贫瘠。因此，如何实时监测土壤的肥力情况，在正确时间增减施肥，从而实现既可以增加农作物生产，使农业生产者的利益最大化，又可以避免环境的污染，同时兼顾性能，系统成本，和实际使用等方面因素。所以，本决策系统将北斗卫星系统、RS技术技术联系在一起，为农业生产者提供所测得及时的土壤状况信息，方便合理控制化肥地施放。
1 系统总体方案设计
图1主要是将北斗卫星技术的定位功能及短信通信功能、RS技术对土壤、作物养分的监测功能综合构建，能够实时实地地监测土壤肥力加以分析处理，最终得出施肥方案和生产布局建议。能够让农业生产者及时地了解自己土壤的状况，在提高作物产量和保护环境方面都有着重要的影响。
1.1 北斗卫星应用模块
北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。其在监测土壤肥力实时决策的应用体现如下：
1.1.1 高精度定位
在接收机对卫星观测中，可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，再引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。北斗系统根据这一功能可以确定监测土地具置信息，同时结合气象卫星就可以了解耕地周边地理信息，气候条件如年降水，均温，日照时间等，有助于决策系统提供正确的施肥方案。
1.2 构建地区土壤肥力指数系统模块
下表是土壤养分分级标准：
土壤养分分级标准主要针对有机质、全氮、速效氮和速效钾的含量进行分级，每种级别对不同的成分的含量不同。土壤有机质多，土壤水含量大时，土壤肥力则会增高；相反，土壤氧化铁，二氧化硅含量多时，则土壤肥力会下降。在实时监测土壤化肥施用系统中是利用RS技术检测土壤中的有机质，而有机质则是土壤肥力的标志性的物质，其含有丰富的植物所需的养分，是衡量土壤养分的指标。有机质的分级可作为土壤养分的分级。
其流程图如下图所示：
利用遥感技术监测，为了更精确监测土壤肥力指数，应选择空间分辨率高的TM影像。
由表2可知，TM4 、TM5近红外波段对土壤等地物的含水量很敏感，TM7波段对岩石矿物类较为敏感。所以选择TM4-5-7波段组合能有效利用不同波段的特性，扩展图像的动态范围，结合影响土壤肥力因素，从而测定判断土壤肥力指数。
获取TM遥感影像，对图像进行图像增强，K-L变化，分类处理。
1.2.1 图像增强
指的是利用图像增强线性拉伸，使图像细节特征表现得更加丰富。对原始图像上每个像元亮度值逐一地用线性方程计算，并得出一幅反差扩大的数字图像。
1.2.2 K-L变化
将TM4-5-7三个波段组成的彩色图像进行K-L变化，能去除TM图像噪声，使可利用的信息量增多，利于图像细节特征分析，适合土壤肥力监测。
1.2.3 分类处理
在TM4-5-7波段组合图像中，每一像元都有一定亮度值（0～255），对每一个像元进行亮度值计算。土壤有机质多，土壤水含量大时，则其反射率低，遥感图像上该土壤像元色调偏暗；若土壤氧化铁，二氧化硅含量多时，则其反射率大，遥感图像上该土壤像元色调则会偏亮。利用亮度值划分出来的肥力等级方法可以达到87%的吻合率。并利用GIS叠加分析功能，在北斗卫星地图上叠加亮度值数据，构建曲面三维立体坐标模型，就可以很直观地观察出各个地区土壤肥力指数。再对标准土壤进行以上分析操作，即可确定出标准土壤肥力指数。从而可对肥力由低到高进行划分，建立起土壤肥力指数系统。
1.3 构建作物养分信息模块
作物叶片中的叶绿素与植物的光合作用密切相关，通过分析叶片的光谱特征信息，从中了解作物含水量，氮、磷、钾含量，就能间接地了解作物的健康状况。高光谱仪遥感检测是一种非损伤性测定~绿素光谱的方法，它通过测定绿色植物叶片的反射率、透射率和吸收率来测定叶绿素含量。
在作物叶片光谱波段特征中，1530nm和1720nm波段适合对作物水分的估算。国内田庆久等研究了小麦叶片水分含量与光谱反射率在1450nm附近水的特征吸收峰深度和面积之间的关系是正相关，得出了利用光谱反射率可以定量测定作物含水量和诊断小麦缺水状况。因此，可利用此方法是可以监测作物水分。通过高光谱仪分析叶片养分含量方法，间接知道土壤养分含量状况，再比对健康叶片光谱分析结果，即健康作物养分含量状况，就可以了解作物所缺养分，以及此时该施用何种化肥和施用数量。据此，构建作物养分光谱信息数据库就可及时掌握作物养分含量状况，所需土壤肥力、肥料状况等重要农情，有助于指导用户因地施肥。
2 建立决策系统
决策系统是结合北斗卫星定位系统，地区土壤肥力指数系统与作物光谱信息数据所得出的作物养分种类和含量三方面建立起的，同时利用遥感技术的实时信息，就可以得到土地肥力变化趋势和作物长势，及时调整施肥方案。决策系统通过结合以下几个方面进行判断：
2.1 土地地理信息
利用北斗卫星定位系统获得耕地周围地理信息如耕地地形坡度坡长，附近水体还有气象变化等。耕地坡度坡长越大，则随着降雨强度地增大，对土壤的淋溶、侵蚀也会加强，土壤养分流失速度也会增快。周围水体的流向和分布也会影响土壤养分分布。
2.2 土壤肥力指数。
理论计算公式为：
肥料需要量=（一季作物的总吸收量-土壤养分供应量）/（肥料中该养分含量*肥料当季利用率）
土壤养分供应量（kg/ha）=土壤养分（肥力）测定值（mg/kg）*2.25*
土壤养分有效利用系数=空白地植株吸收养分量（kg/ha）/土壤养分（肥力）测定值（mg/kg）*2.25
2.3 作物养分含量
作物生长表现特征在很大程度上体现了土壤养分状况。通过获取作物养分含量信息，可以判断土壤养分缺失或过多等情况，利用这些情报，就可以科学合理地制定正确施肥种类方案，如氮肥，磷肥，钾肥等化肥。
3 结果和分析
结合北斗卫星导航系统和高空间分辨率遥感影像，获取耕地附近水体，气候条件等地理信息，计算耕地的土壤肥力指数，土壤养分含量，然后据此制定出有效施肥方案。这种方法不仅能做到实时监测土壤的肥力情况，在正确时间增减施肥和使用正确化肥，从而实现在最有效地利用化肥的情况下，既可以增加农作物生产，使农业生产者的利益最大化，又可以避免环境的污染，这是一个经济效益高，可靠性强的监测方法。
【参考文献】
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[6]韦玉春，汤国安，等.遥感数字图像处理教程[M].科学出版社：138.
篇3
【关键词】 采矿工程；实践教学；教学研究与改革；地理空间信息技术
1 引言
采矿工程专业是培养具备矿业工程学科的宽厚基础知识和专业基本技能，能在金属、非金属、化工和能源等行业从事矿物安全高效开采的科学研究、技术开发、行政管理、文化教育、项目规划与设计、基建施工和生产经营等方面的工作，适应社会主义市场经济发展的高级工程技术人才［1］。它具备很强的实践性，在本科的四年培养过程实践教学包括实验、实习、设计等实践环节。武汉理工大学是首批列入国家“211工程”重点建设的教育部直属重点大学，采矿工程是学校211工程重点建设和发展的优势学科，拥有矿业工程一级学科博士学位授权点、2个二级学科博士学位授权点、1个博士后科研流动站、1个湖北省重点实验室。经过50余年的建设与发展，本学科总体实力进入国内先进行列，已成为促进我国矿业工程领域技术进步和高层次人才培养的重要基地。
但是，随着采矿技术的不断革新与发展，传统采矿工程工艺已经产生了巨大变化［2］。特别是随着地理空间信息技术应用的深入和渗透，它作为数字矿山的基础核心技术，由全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）三部分组成，简称“3S”技术，已经在矿山开发的多个工艺环节得到应用，发挥了重要作用，取得了积极的效果［3］。因此，有必要对采矿工程专业的实践教学培养体系进行相应的调整优化，以适应生产的需要。
2 指导思想
以地理空间信息技术为核心提升建设传统采矿工程专业，把采矿工程专业办成从事固体矿床开采的“大采矿”专业，培养“适应能力强、实干精神强、创新意识强”具有国际竞争力的新型采矿工程“三强人才”。即在确保现有理论课时总体平衡的前提下，以专业实践教学内容改革为核心，根据国家对采矿学科的要求和采矿科技发展状况，按照“宽口径、厚基础”的“大采矿”模式，对专业实践教学内容体系进行整体优化和重组，课程中要充分反映地理空间信息技术对采矿工程全过程的支撑作用。新的实践教学体系既要吸取先进采矿国家采矿专业课程体系优点，又要结合我国采矿业的实际情况，具有前瞻性和实用性。同时，在这个过程中兼顾我校另外与采矿工程关联度较高的一级学科——安全工程的发展，形成我校采矿工程明显的安全特色。
3 实践教学内容优化方案
3.1 基于全球定位系统的优化方案
GPS系统作为一个空基无线电卫星导航定位系统，它利用空间卫星和对应的接收机为全球提供全天候高精度的三维坐标、三维速度和时间，共七个指标时空信息，地球表面和其上方任何地点都可以以无源方式接收并用于定位导航，主要由空间导航卫星、地面监控站和用户设备三部分组成［4］。国内外已经将GPS技术用于露天矿开采设备的跟踪、调度、控制，同时在矿山的高陡边帮、排土场等区域的地质灾害监测与预警也得到了充分应用。以全球定位系统为核心，辅助全站仪和数字水准仪，搭建数字矿山智能导航与实时监测实验平台，对“矿山测量”、“矿山提升与运输”、“矿床露天开采”、“爆破工程”等课程的实践内容进行优化设计。通过智能化的测量机器人、三维激光扫描仪、GPS定位系统及其配套软件，在基础层次上要求学生独立完成矿山地形、开采进度及现状、井巷等工程测量，并在此基础上进行测量数据的处理等；在更高级层次上，则通过矿山设备定位与跟踪实验、运输调度系统设计与优化实验、钻孔设备钻进导航实验，拓展并提高学生独立完成矿山设备调度、运输系统优化、安全监测与预警、开采量估算等能力。
3.2 基于遥感技术的优化方案
遥感技术是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术。它是应用人造卫星、飞机或其他探测仪器，不与探测目标相接触，从远处收集地物目标的电磁辐射信息，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术［5］。国内外已经将遥感技术用于露天采矿活动的动态监测，可全面掌握矿产资源的开发利用现状。以遥感影像数据处理为核心，搭建矿山环境卫星遥感监测实验平台，对“矿山测量”、“资源数字化技术”、“地质学”、“矿业技术经济学”、 “资源与环境” 等课程的实践内容进行优化设计。通过高分辨率遥感影像的解译和模式识别，将其同PSInSAR、GPS和GIS进行有效集成，形成多源遥感数据矿区环境与灾害信息精准监测实验教学体系，设计高光谱和高空间分辨率数据矿区植被退化、尾沙、废矿堆积等多参数遥感精准提取实验，GPS、PDA、RS和远程数据传输集成的矿区野外巡查系统开发综合实验，以及矿业扰动区地质灾害和生态环境变化监测与预警综合实验。在教学实践过程中，重点是针对国家关注的矿产资源违法采矿和破坏性开采，以及由此造成的滑坡、崩塌、地面沉降、地裂缝等地质灾害和植被退化等生态环境破坏重大问题，培养学生对矿业活动引发的地质灾害和生态环境的多源遥感精准监测技术与提取的实际操作能力，有助于学生形成预报预警实时化、自动化的思维，提高非法采矿监测和国家重点矿山管理的技术水平。
3.3 基于地理信息系统的优化方案
地理信息系统是由计算机系统、地理数据和用户组成，通过运用地理信息科学和系统工程理论，科学管理和综合分析各种地理数据，提供土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理等任务所需要的各种地理信息的技术系统。国内外已经将地理信息系统技术用于矿山生产的安全开采及监测管理中。以地理信息系统为核心，结合虚拟仿真技术，搭建矿山虚拟与数字化拓展实验平台，对“资源数字化技术”、“岩体测试技术”、“爆破工程”、“矿山设计原理”等课程的实践内容进行优化设计，结合我校已经购买的SURPAC和3DMine软件，通过三维虚拟仿真环境，升华露天开采课程设计、地下开采设计、工程设计数字化训练、毕业设计等教学实践环节。要求其掌握矿山数字化和可视化的方法，建立矿山地质数据库、矿体块体模型和实体模型；达到拓展学生数字化设计能力、三维视景空间理解能力，提高学生矿山数字化意识目的。
4 实践教学相关措施
在利用地理空间信息技术对采矿工程专业实践教学进行优化过程中，我们坚持围绕着强化质量意识、精品意识和成果意识，强化优势和突出特色来展开，并以此推动采矿工程专业的整体发展。
以学生创新项目形式激发学生参与实践教学兴趣。结合我校每年设立的开设创新性设计实验、大学生科研创新计划项目等构建创新的实践教学体系，包括教学观念的调整、实践教学内容的改革和创新以及实验技术和手段的改革和创新。
以不同层次实验类型布局强调实践教学侧重点。将实验分为验证性实验、设计性实验以及综合性实验。验证性实验在理论教学课时内进行，设计性实验和综合性实验按课群单独开实验课。课程设计提倡以实际系统为主，硬件设计和软件程序设计并重。
以教师队伍的建设切实提高实践教学质量。坚持主讲教师是实验教学的第一责任人的制度。主讲教师根据实验平台的建设实际，负责相关实验或实验课程内容的设计和实验大纲的制订，并且承担至少一个班的实验教学任务；实验指导教师负责相关实验教学的实施，主讲教师和实验教师密切配合，共同完成实验教学任务。
5 结束语
采矿工程专业属于应用型工科专业，随着科学技术的发展，必将面临着新的挑战和发展机遇，要求必须能切合生产需要，将新型科技手段同传统采矿问题进行交叉，不断革新采矿工程本科教学的实践教学体系，从而使学生对矿山开采过程的规划、设计、施工及经营管理和工矿企业的安全环境检测与监测、安全监察与管理、安全设计与生产、安全教育与培训等方面的能力有整体的提高。
参考文献
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篇4
1.1RS技术在水资源保护方面的应用
一是常规水污染监测。通常情况下，当水体遭受污染时，其本身的颜色、透明度、密度以及温度等指标均会发生一定程度的变化，由此会直接导致水体反射率变化，这种变化在遥感图像上会呈现出形态、色调、纹理以及灰阶等特征的差别。为此，可以应用遥感图像对水体污染源、污染范围、浓度、面积等进行识别，同时借助遥感数据还能对水体污染进行跟踪监测。当水体出现热污染时，受污染区域内的水温会高于其它水体，此时，可应用热红外影像对水体温度进行反演，借此来识别污染源、范围、面积等信息，进而监测污染情况。二是突发性水污染监测。目前，很多流域的水资源常常会出现突发性水污染问题，为确保饮用水安全，可在突发性水污染出现后，利用小型飞机或是卫星等遥感影像数据，对污染过程进行追踪，为污染物拦截排放方案的制定提供依据。
1.2RS技术在水文水资源调查中的应用
（1）降水量监测。通过遥感资料能够获取降水的空间分布特征，这种方法适用于一些雨量监测站或是雷达观测站比较稀少的地区。目前，可用于估算降水量的遥感信息源主要包括雷达、气象卫星以及航空飞机等等，其中雷达常被用于短时期局部地方价降雨量的预测预报，而气象卫星则可对大范围降雨进行估算。雷达是微波遥感的重要组成部分之一，其主要是利用大气层中的降水粒子对电磁波的吸收与散射作用，再通过对回波信号的处理，从而确定出降水粒子的后向散射能量，最后借助计算机便可计算出实时降雨量。在某些特殊的情况下，雷达很难对数据进行有效数据，如云层较厚，此时可将雷达与卫星两种测量方法进行结合，由此便可对降雨量进行测定。
（2）蒸发量监测。这是一种借助物理方法对地表能量与质量转化进行勘测的手段。近年来，随着RS技术在水文水资源领域中的广泛应用，使得蒸发量的估算日趋成熟。在对蒸发量进行计算的过程中，可借助全遥感信息模型。例如，在对某水域的水资源进行调查中，可以利用ERDASIMAGINE8.7系统中的几何计算模型，确定检查点的误差，并借助野外采点数据，在地图上选点后，用数字化仪对控制点坐标进行采集。
（3）地下水观测。在水位勘测的过程中，地下水观测是一个相对比较复杂的环节，由于各种因素的影响，观测数据结果的准确性不高。而RS技术的出现使这一问题获得了有效解决，应用该技术可通过对地表植被和地形地貌等特征，间接获得地下水的勘测数据。虽然采用RS技术对地下水进行勘测时，无法直接观测到地下水，但是地下水反映在地表植被上的信息却能够借助遥感图像进行破译，由此便可获得相应的水文信息。
1.3RS技术在洪涝灾害评估中的应用
洪涝灾害是自然灾害中波及范围较广、危害性较大的灾害之一，由此造成的直接和间接损失非常巨大。应用RS技术能够对洪涝灾害进行实时动态监测，从而可以准确确定出洪水的淹没范围和面积，为灾害的控制工作提供了可靠的依据。随着RS技术的不断完善以及新数据源的出现，使该技术在洪涝灾害监测方面取得了一些进展。如有些业内人士应用RS与GIS技术，并以Radarsat影像为数据源，对我国淮河水情进行了实时监测，在较短的时间内对内涝区和淹没区的灾情进行了评估。
1.4RS技术在土壤水分及旱情监测中的应用
所谓的土壤水分具体是指土壤自身的湿度或是土体当中的含水量，它是地表水与地下水的连接纽带，一旦土壤水分大量流失，便会引起干旱。现阶段，很多专家学者都将研究的重点放在了RS技术在土壤水分与旱情监测中的应用上，并提出了多种土壤水分的监测方法，依据遥感光谱波段，可将监测方法分为两大类：
（1）光学遥感。主要是指利用可见光、近红外、热红外对土壤水分进行监测。此类监测方法的算法较多，常用且比较成熟的有热惯量法、植被指数法、作物缺水指数法等等。
（2）微波遥感。由于微波本身对云层具有较强的穿透力，并且不会受到光照条件的限制，最为重要的是长波段的微波可以穿透植被并对土壤有一定的穿透能力。所以，可利用微波遥感对土壤水分进行监测。在实际应用中，微波遥感分为两种方式，一种是被动式，即通过微波辐射计获取土壤的亮温温度，在借助相应的模型反演土壤水分；另一种是主动式，即借助土壤本身的介点特性与含水量的关系对土壤水分进行监测。
1.5RS技术在水域解译中的应用
为水域解译的具体流程。由于水资源本身具有低反射率与较强的红外波谱吸收特性，故此在遥感卫星影像当中，其特征更加明显。表物解译结果。
2.结论
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关键词：无人机，解决方案，应用
前言
无人驾驶飞机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。由于它是高科技技术的集中载体，其主要应用于现代战争。无人驾驶飞行器遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，无人驾驶飞行器的市场也逐渐成熟，将成为未来的主要航空遥感平台之一。以无人驾驶飞行器为空中遥感平台的技术，正是适应这一需要而发展起来的一项新型高科技应用性技术，能够较好地满足现阶段我国对“数字中国、数字城市、数字生活”制图的需求。
1无人机发展的现状
1.1无人机硬件现状
目前国内航空专业高校、研究院所和航空、航天集团公司作为国家的军工支柱企业，其研制的无人机技术远高于民营企业，很多民营企业设计的飞机，虽然说确实能满足普通的需求，但只是少许知识加概念加大胆尝试而试验出来的，没有吹风数据，缺少详细的气动参数，冗余度、综合集成方面都存在很多问题。但无人机在我国毕竟首要用于军事用途，所以几乎全部是由航空集团、航天集团以及院校研制与生产，主要是应付军队的需求，任务很饱满，所以才无瑕顾及民用领域。
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。它最早出现于20世纪20年代，当时是作为训练用的靶机使用的。
新一代无人机的发展方向：从低空，短航时向高空，长航时发展。下表列出了几种典型的用于遥感的小型无人机：
1.2无人机应用软件现状
无人机摄影测量系统是具有GPS 导航、自动测姿测速、远程数控及监测的无人机低空定时摄影系统，系统以无人驾驶飞行器为飞行平台，以高分辨率数字遥感设备为机载传感器，以获取低空高分辨率遥感数据为应用目标，主要用于地理数据的快速获取和处理。从而为制作正射影像、地面模型或基于影像的城市测绘提供最简捷、最可靠、最直观的应用数据。系统由无人机摄影硬件系统和无人机摄影软件系统组成。硬件系统主要包括无人机、机载系统、监控系统三部分。软件系统包括航线设计、飞行控制、远程监控、航摄检查、数据预处理五个部分，有效实现了快速航线设计、航摄覆盖检查、实时数据传输、数据预处理等相关内容，有效解决了程控平行飞行和程控姿态稳定的难点。系统不但可用于城市低空高分辨率彩色影像的获取与纠正，而且经开发研制的多相机组合摄影系统可实现多面摄影构造三维城市模型。
现今比较成熟的解决方案的是：
（1）中国测绘科学研究院
现代航测自动空三软件（MAP-AT） 是无人飞行器遥感监测系统的重要组成部份，该处理系统是针对现代航空摄影测量的特点进行研制开发，使用多种足够强壮的数学工具，实现其精确的定位解算，大大放宽了对相机内方位元素、畸变差、航高差、重叠度和像片倾斜角的限制。
MAP-AT系统吸纳新近出现的先进计算机技术、惯导测量技术和GPS定位技术，在传统航测的基础上进行摄影测量处理的技术创新，因而在处理速度、自动化程度、产品多样性方面超过已有的处理软件功能。
该软件系统以自动空中三角测量处理为核心、扩展提供数字高程模型、正射影像等产品制作功能，并正在研制线划制图与三维景观模型的功能模块。
该软件能处理各种数码相机影像和传统胶片扫描影像，包括轻型飞行平台搭载的轻型数码相机获取的影像（只要遥感平台能获取足够的信息量）。能适合在当前多种计算机(包括笔记本电脑)上进行内外
业一体化(外业调绘加内业测图)立体测图和立体检查。
（2）武汉适普软件有限公司
全数字化摄影测量系统 VirtuoZo 为用户提供了从自动空中三角测量到测绘地形图的全套整体作业流程解决方案。
VirtuoZo 可处理航空影像、近景影像、卫星影像(SPOT1－4、TM 等)、高分辨率的IKONOS、QuickBird、SPOT5 卫星影像和可量测数码相机影像。其开放的数据交换格式也可与其他测图软件、GIS 软件和图像处理软件方便的共享数据。
VirtuoZo 大部分的操作不需要人工干预，可以批处理地自动进行。用户也可以根据具体情况灵活选择作业方式。
VirtuoZo 拥有多种高效实用的测图模式以及 Microstation 接口测图模块，切合测图生产的实际情况，是采集三维基础地理信息的理想平台。
VirtuoZo 已经大大的改变了我国传统的测绘模式，提高了行业的生产效率，她不仅是制作各种比例尺的 4D 测绘产品的强有力的工具，也为虚拟现实和 GIS 提供了基础数据，是 3S 集成、三维景观和城市建模等最强有力的操作平台。
以上两种软件各有千秋，建议选用VirtuoZo。
2 无人机航测应用前景
无人机航测主要用于数字国土工程建设、国土资源调查与利用技术发展工程,向国家和社会提供全新的成果,以满足国民经济发展和社会进步当前和长远的需要。以下是列举的部分需求：
2.1测绘生产的需要
无人机遥感数据获取系统遵循航空摄影测量原理开发。基于高分辨率航摄影像可制作出测绘所需的大比例尺数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）和数字线划图（DLG）。在大比例尺数字产品基础上进行制图综合，能够快速更新国家基本比例尺地形图（现阶段还只能生产出最大比例尺为1:2000的DLG）。该系统还能够服务于地籍测量等工作。
2.2土地开发整理
无人机遥感技术能够在土地开发整理的下述工作阶段中进行应用：利用无人机遥感系统获取的高清晰正射影像，各级领导和专家不用到达现场就可以直观地确定项目区范围，保证选址踏勘的合理性，核实新增耕地的真实可靠性和有效性，减少了繁重的外业踏勘工作量，节省了时间，提高了工作效率。
2.3新农村建设应用
新农村建设中的城市空间布局和基础设施建设与现有地理环境密切相关。我省已经启动 “千村示范万村整治”工程，大量需要基于农村范围的高清晰数字正射影像、数字高程模型、数字线划图，用来科学合理解决新农村规划、居民迁移、工程量计算、退耕还林等系列问题。
2.4突发事件应急监测
面对突发事件，比如环境污染、群体性治安事件、自然灾害突发事件等，政府管理部门需要及时掌握突发事件发生地点的具体情况（如影响范围、影响程度等），这时可以通过无人机遥感数据获取系统快速出动，对突发事件发生区域现状实施监测，提供及时、准确、详细的突发事件信息，为政府管理部门指挥调度和决策提供科学依据，从而提高对突发事件的快速应变和处理能力。
2.5自然灾害监测
我省是自然灾害频发的地区，灾害类型繁多，地类复杂。基于数字正射影像图，灾害发生前，可做好相应防范工作；灾害发生中，可及时了解灾害现状，预测蔓延趋势，做好应急决策；灾害发生后，可进行灾后损失评估，做好相应善后等工作。
2.6城镇建设规划
基于高分辨率城镇影像图，可对现有城镇规模结构、职能分工和空间布局进行合理调整，科学制定区域交通、通信、能源、供水、排水、防洪等布局规划，发挥城镇整体效益。
2.7水利部门应用
基于数字正射影像和数字高程模型，不仅能为大型水工建筑物（桥梁、堤坝、水库、闸门等）提供选址服务，还能实时监测其施工进程；此外，还可以进行水资源调查、水环境监测、水土保持监测和泄洪区淹没范围预演等，便于防汛指挥调度。
2.8土地资源监察
国土资源部科技与国际合作司和湖南省国土资源厅正在开展土地监管季度“一张图”技术研究与示范。建成土地监管每季度“一张图”的新技术示范区。由于无人机遥感数据获取系统具有机动快速、视频实时传输、高危地区探测安全、成本低、机动灵活等优点，能够对我省违规违法用地、滥占耕地、破坏生态环境等现象做到及早发现、及时制止，使国土资源监察工作更加快速、高效和直观，它将成为我省土地资源监察的主要遥感数据获取工具。
2.9矿山资源监测
利用无人机遥感数据获取系统在我省开展矿山资源环境监测工作，能够及时快速获取矿山环境实时影像，为及时查处和纠正矿产资源开发中出现的问题，规范和整顿矿产资源管理和开发秩序，保障国家矿产资源开发的可持续发展，提供有效的技术支撑，具有十分重要的现实意义。
2.10公安部门应用
在高分辨率、高信息量的数字正射影像图基础上，公安部门不仅能够针对重要社会活动、案件高发、防范薄弱、群众需要的重点时段和部位上，实现对动态环境下社会治安的有效控制和警力部署，而且各安防单位在发生紧急情况报警时，可详细了解报警位置及周围环境的详细情况，供紧急指挥使用。
2.11交通部门应用
篇6
关键词：遥感技术；城市交通；规划与监测；应用
城市交通是城市地理学的重要组成部分，一直受到学者的广泛关注。城市交通对保证城市生产、生活正常运转、加强城乡间联系起着重要的纽带和促进作用[1]。在短时间内，城市交通呈现为静态的位置关系，在较长的时间内，表现出动态的演化过程。传统的交通规划方式很难对其动态变化进行及时的监测及规划调整。随着遥感技术的发展，其在交通规划与监测中的应用研究日趋深入，为城市交通规划与监测研究提供一条新的途径。
一、遥感技术
（一）遥感介绍
遥感（Remote Sensing）是指利用某种传感器装置不接触被测物体来获取地表的信息，通过数据传输和处理实现研究地面物体形状、大小、位置、性质及环境相关关系的一门现代化应用技术[2]。遥感技术具有快速、综合、动态、宏观、多层次、多时相的优势。随着科学技术的提高，遥感技术不断提高和完善，其应用领域由传统的调查、测绘等向城市信息调查、规划等方面拓展，服务领域不断扩展，获得相关学者的普遍重视，具有重要的应用价值。
现在城市交通是一个快速发展的开放系统，要对其实施合理的规划、建设和管理就必须及时掌握和全面分析其发展过程中的变化和信息。遥感技术可以准确、快速的获取城市交通线路长度、道路宽度等有关信息[3]。遥感技术既可以获得城市交通宏观的现状和综合数据，也可以获得每一条线路等城市交通微观的数据，能够实时、高效地为城市交通规划与发展提供多方面的分析数据和基本信息。
（二）遥感技术的特点
遥感作为一门对地观测综合性技术，它具有与其他技术不同的特点，主要归纳为三个方面：
1、探测范围广、采集数据快
遥感探测能在较短的时间内，对大范围的地区进行观测，并从中获取有价值的遥感数据[4]。对于很好的掌握地面事物的现状具有重要的作用，同时提供了宝贵的资料。
2、能动态的反应地面事物的变化
遥感监测可以周期地、重复地对同一地区进行监测，有助于人们获得数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。
3、获取的数据具有综合性
遥感探测所获取的是同一地段、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[5]，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，全面的揭示了地理事物之间的关联性。
二、遥感技术在城市交通规划与监测中的应用
（一）城市交通基础数据调查
城市交通调查中，基于点的传统地面调查，不仅费时费力，而且难以准确描述城市交通的基本面貌。遥感数据具有覆盖范围广和时效性的特点，利用遥感技术可以获得城市交通现状的总体状况。根据遥感影像上的城市交通道路特征，可以全面、准确的获取城市交通中道路长度、路网结构、道路宽度、停车场的规模和数量、街道绿化等城市交通基本信息数据；根据航空遥感影像可以获得城市交通路面上车辆速度、种类和密度等信息。如结合影像纹理特征和滤波技术，更能突出城市交通的线性边界，使用边缘检测和跟踪处理，可以提取城市交通现状矢量图。
（二）城市交通规划
要对城市交通发展战略和路网结构进行充分地规划，就要求对城市的地形地貌特征、交通的交叉口设置、管理方式、坡度、长度和路网的现状等信息有充分的认识，并且要掌握城市发展现状信息，利用遥感技术可以快速、准确的获取相关信息。根据多时相遥感影像可以获取城市扩展方向及速度和城市交通发展的现状，对其进行空间分析，借此对比城市交通需求与城市交通现状差距，为城市交通规划方向提供合理的决策依据。同时，根据遥感影像或连续拍摄的航片，能够获得城市交通拥堵的时间分布和空间分布，获得城市地面常规公交车辆的满载情况。借此可以有效的掌握城市交通实际的时空需求情况，为城市交通规划调整提供决策依据。
（三）城市交通动态监测
随着我国城镇化进程的快速发展，城市不断向外扩张，城市空间扩张加剧了城市交通压力。许多城市存在车流量多、交通拥挤等问题。在城市交通规划中，不仅要对城市交通各种要素的现状进行分析，还要对城市交通变化进行监测。利用遥感影像能获得城市交通动态发展的实时数据，为城市交通动态监测提供依据，是城市交通变化监测的有效手段。遥感对城市交通动态监测主要是通过对多时相遥感影像加工、处理获得城市交通动态变化信息。通常情况下，主要采用两类监测方法，一类是基于像元分类，如最大似然法、支持向量机，决策树等；另一类是面向对象分类法，如最邻近法，隶属度分类、面向对象决策树分类等。
三、结束语
在城市交通规划监测过程中，需要掌握多方面的基础数据，传统情况下，这些数据的获取需要进行实地调查，因而会耗费很多人力物力，并且持续时间较长，获得数据不全面，而遥感技术具有实时性、动态性和宏观性的特点，为城市交通规划与监测提供了新的基础数据调查途径，具有广阔的应用前景，但是遥感数据也具有一定的局限性，它不能全部代替传统地面调查。所以，城市交通规划部门及相关应用部门，在实际应用操作过程中，要根据具体的调查内容分析遥感技术应用的可行性，选择合适的应用方案，从而充分发挥遥感技术的价值。（作者单位：贵州师范大学）
基金项目：贵州师范大学研究生创新基金资助（研创201525）
参考文献：
[1] 张树鹏. 基于城市交通公平性的城市公共交通系统发展研究[D].兰州交通大学，2011.
[2] 孙家柄，舒宁，关泽群.遥感原理、方法和应用[M].北京：测绘出版社，1997：1-114.
[3] 崔龙. 遥感在城市规划管理中的应用[J].新材料新装饰，34，38.
篇7
关键词：水文水资源；遥感技术
正文：
1遥感技术的概述
遥感技术是一种先进的探测技术，它将物理、信息技术、化学等集于一身，利用物体的反射或辐射磁波的特性，在仪器不接触物体的条件下，用传感仪器对远距离目标进行辐射或反射，收集电磁波，并对收集到的信息进行识别和测量，并最终获得成像。遥感系统创建于遥感系统之上，能有效获取信息，实时存储，用于传输并加以处理。它利用物体的光谱性能，根据实际情况，对物体作出正确判断，提升勘测的质量。根据遥感技术所利用的波段，可以将遥感技术分为光谱波段遥感技术、红光技术、绿光技术和红外光技术。光谱波段技术主要是用于监测气象和海底鱼群，红光技术主要是用于对植物生长和变化的监测，而红外光技术主要是来探测矿产和土地资源，绿光技术则是用于对地下水的探测。
2我国水文水资源技术发展趋势
从现阶段水文水资源工程实际研究可以看出，水文技术已经获得了很好的发展成就，在实际的研究和发展中不断加强对于新技术的应用，然而其在实际的社会环境中还有很多问题存在，例如，水文水资源监测技术很难有效的满足社会以及经济的发展需要，并且其在其他的行业当中研究基础也比较薄弱，缺少相应的信息共享等。在当前所存在的实际问题可以看出，对于水文水资源技术在未来的发展中就需要对当前所存在的问题进行处理，需要不断加强工程技术的创新，对和其他行业之间的交流合作关系进行有效结合，来实现跨学科的发展。
3遥感技术在水文水资源工作领域中的应用
3.1降水量监测
在降水量实际的监测中主要应用的就是雷达以及气象卫星和航空飞机等，采用相关的计算机技术对空间信号有效处理以及计算。地面降水量稀少时，可以采用雷达对于该地区的降雨量进行预测，在云层比较厚时通常可以应用气象卫星以及雷达进行结合起来实施阶段。气象卫星通常主要应用在一些较大的降水量预报当中，其主要应用综合方式以及微波辐射方式等。现阶段，较为常用的就是航空飞机深入到云层实施监测，并且对相关数据进行分析，并且采用计算机来对相关的云雨信息进行收集，来为水文部门在降水量监测中提供相应的依据。
3.2蒸发量监测
通常，对于蒸发量监测，通常主要应用卫星来实现对其监测，卫星监测主要采用的方式有统计经验法以及能量余项法等，另外对于一些比较复杂的监测，还可以应用遥感信息模型实施计算。采用该信息模型实施计算，并且结合实际的环境条件和模型不同特点，还可以对模型进行多层模型的分析。例如，一层模型主要对于地表当中的植被以及土壤进行应用，二层模型主要应用在地表植物或者地上以及地下土壤热量余热的应用，对于多层模型主要可以应用在一些多层土壤当中。现阶段，我国较为先进的蒸发量监测所采用的模型就是政务蒸腾计算机模型，能够有效实现非均匀地面条件的蒸散计算。
3.3径流量预测预报
通常，在实际的水文水资源工程当中，对于径流量的预报主要采用的就是卫星遥感技术对其有效处理，在对河川径流实际的估算当中，采用遥感技术很难有效实现。对于遥感技术的应用中其对于土壤、地貌和植被以及相应的水资源，通常对蒸发量、降水量与土壤含水量等进行思考，并且在此基础上展开进行估算。对于遥感技术所收集的信息主要就是采用相关的计算机水文模型对其有效处理和分析，以此来获得径流量的预测结果。
3.4地下水遥感
在水文水资源预测当中，水下水位勘测非常复杂，其往往会受到地质环境的影响，在勘测当中人工勘测数据往往不相符，因此就需要采用科学合理的技术来实现勘测辅助的作用。在当前遥感技术大量重视的基础上，地下水位勘测也获得了很好的发展。地下水遥感技术能够采用对地表的植被以及地貌形状等数据有效模型处理以及计算，从而在对地下水勘测当中对相关的数据间接获得，对于地下水信息的获取主要可以采用地表植被信息来有效表现，地表植被所表现出来的信息能够采用遥感技术来获得，并且在此基础上对其有效处理之后对地下水文信息进行获取。
3.5灾害预防
遥感技术还可被应用到洪水、旱情等的监测中。如将其应用到水土流失情况的监测中，即能做到提前预防，在水土流失处栽种上不同种类的植被，即能减轻水土流失程度。当前的土壤侵蚀监控里，大多都是通过逐像元比较与分类比较的模式来实施监控的，而水土流失主要是依照水土流失定量计算模型展开分析的。在数据计算下获得监控区域土壤信息，实现自然灾害的提前预防。
3.6水污染监测
一般而言，在水土受污染后，自身透明度、颜色、密度与温度等指标均可能会出现不同情况的改变，并引发水体反射率改变，此种改变在遥感图像上会展现出色调、形态、纹理等特征的差异。
所以，通过遥感图像能完成水土污染源、面积、范围与浓度的识别。此外，通过遥感数据还可随时跟踪监督水体污染变化情况；其次，突然性水污染监测。现有的流域中绝大多数流域水资源均存在着不同程度的水污染问题，若要保证群众饮水安全，产生突发性水污染后，通过小型飞机或卫星等遥感影像数据，进一步追踪污染状态，对污染物拦截排放方案的制定更有利。
结语:
随着我国科技发展水平的不断提高，遥感技术在水文水资源中的应用也变得越来越成熟，在水文水资源当中对于遥感技术的应用能够使得其方法有效扩展，这样就将研究过程中的人力以及物力和时间等因素节约，从而为水文工作的开展奠定良好的基础。
参考文献
[1]杨静.水文水资源勘测中遥感技术的应用[J].科技创新与应用,2016,(22):227.
[2]孙凯.水文水资源工作中遥感技术的应用分析[J].科技创新导报,2015,(32):150+152.
篇8
【关键词】 卫星定位遥感监测
1 卫星通信
目前,卫星通信主要有卫星固定通信、卫星移动通信、卫星广播等几种方式。在水利行业应用最为广泛的是卫星固定通信,而其中的宽带通信业务应用将越来越普遍。
为增强防汛减灾能力,提高防汛指挥调度信息化水平,2008年水利部开始建设新一代水利卫星通信系统,系统已于2010年下半年投入运行。水利卫星转发器采取一次性购置15年使用权的方式,采用Ku+C的方案;卫星主站采用目前主流的DVB-S2技术体制,支持星型/网状混合组网的方式。业务以数据、视频和语音为主,广播业务为辅。
(1)卫星资源。新一代水利卫星通信平台拥有27.2MHz卫星资源,其中,Ku波段有22.2MHz,采用亚洲5号卫星;C波段有5MHz,采用亚太6号卫星。
(2)卫星主站平台。水利部新一代宽带卫星通信主站平台采用美国iDirect公司的产品,该系统代表了目前IP宽带多媒体VSAT卫星通信系统发展的最新成就和最高水平。iDirect系统基于标准IP协议平台,实现了IP技术与卫星通信技术的深层融合。
(3)语音数据通信小站。语音与数据小站采用星形网的连接方式。按此配置组网,即可实现水位、雨量、流量等各类水雨情数据传输,又可满足语音通信和高速数据通信(如Internet接入)等业务需求。
(4)综合业务小站。综合业务小站与语音数据小站的区别是增加了视频监控功能,其他功能与结构基本一致,考虑到综合业务小站有视频传输业务或未来有视频传输业务,通过链路计算,在1.2米天线的基础下,功放需增大至4W。
为了保证传输较好图像品质,根据图像的分辨率,卫星网络提供通道传输速率384-1024Kbps。
(5)应急便携站。应急便携型卫星小站用于流域范围内应急抢险机动通信,一旦流域内出现险情,可以随时调用到受灾现场通过一跳的卫星通信与后方指挥中心的语音、数据和视频实时通信,用于抢险救灾指挥调度。
新一代水利卫星通信网建成后,有效解决了各流域水文报汛、应急抢险机动通信、工程视频监视、互联网接入等综合业务的需求,提高了流域防汛减灾、水资源管理和水利工程管理等工作的现代化水平,扭转了部分地区通信条件落后的状况,增强了重点防洪区域的通信保障,对于整个水利防汛通信专网通信保证能力的提升具有重要意义。
2 卫星定位
卫星导航定位技术的发展始于六十年代。卫星定位的工作原理实际上就是利用三个以上卫星的已知空间位置交会出地面未知点(接收机)的位置。目前已开始运行的卫星导航系统主要包括全球定位系统(GPS)、格洛纳斯(GLONASS)、北斗卫星导航系统等。目前,卫星导航定位在水利行业的应用主要有如下几点:
(1)在工程测量中的应用。卫星定位技术可用于进行水下地形测量。近几年兴起的GPS-RTK(Real Time Kinematic)技术可通过实时差分定位技术在野外实时得到厘米级定位精度。通过该技术并结合数字测深仪,可进行高效水下地形测量。在长江三峡水利枢纽右岸三期下游围堰拆除工程中,就曾采用这一技术。
(2)在工程变形监测中的应用。为保证水利工程安全运行,对其进行变形监测和安全预报是非常必要的。国内相关科研机构做了这方面的试验,结果证明卫星定位技术用于各种工程变形监测是可行的,可以满足毫米或亚毫米级的精度要求。如湖北隔河岩水电站大坝外观变形GPS自动化监测系统就是一个成功的典范。
(3)在水利通信与应急方面的应用。采用卫星定位技术可以精确地定位险情发生的地点,辅助通信技术后能实现现场和指挥中心的联动。
3 卫星遥感
卫星遥感是现代高性能,不受地域限制的空间信息获取手段,在国民经济,社会发展中起到非常重要的作用。
自80年代以来,我国利用资源卫星及其它航天、航空遥感方法,在洪涝、干旱灾害的监测与评估、水土流失调查与动态监测、水利工程前期规划、大型水库工程的地质调查、生态环境及水资源、水污染监测与调查、干旱沙漠区的水资源调查以及有效灌溉面积调查等方面进行了大量的应用与研究,在国家资源环境调查和宏观决策、水利工程建设、洪涝灾情监测和评估等方面发挥了重要作用。目前,卫星遥感技术在水利行业主要有以下几种应用。
(1)用于防汛抗旱。水利部每天接收NOAA、风云、MODIS等遥感数据用于日常防汛抗旱、水情气象会商等。
(2)洪、涝灾害遥感监测与评估。利用卫星遥感数据对洪、涝灾害、山体滑坡、堰塞湖等进行监测,对灾情进行损失评估,在防洪指挥决策和灾情调查、处置中发挥重要作用。洪、涝灾害是水利遥感技术应用的重点。水利部曾多次利用卫星遥感技术,对我国发生的重大洪涝灾害进行监测。
(3)用于防洪工程管理。利用卫星遥感技术对在建大型防洪工程进行工程实施进度监测,有效掌握工程实施状况。三峡大坝施工时曾利用卫星遥感技术,对大坝建设工程进行阶段监测。另外,利用遥感技术可监视大型防洪工程的运行状况,如水域的变化状况等。
(4)遥感监测旱情。利用卫星遥感技术大面积、快速获取同一时期内的地面降雨量和土壤前期含水量,再与气象部门预报的降水量、蒸发量等相结合,利用适当的水文计算模型,就能快速地计算出某一地区的产汇流和径流量,也就可以实现洪水或旱情预测、预报和预警,对防灾减灾具有重要的作用。
篇9
关键词：水土保持防治；3S技术；探讨
有调查分析显示，随着我国经济的高速发展，使得我国环境问题日益突出，水土流失与荒漠化越来越受到人们的关注。我国水土流失与荒漠化的特点是：类型复杂，范围广，人为因素为主，但到目前为止相关部门还没找出一个令人满意的解决方案。尽管近来在水土流失与荒漠化的动态预测、监测以及防治规划等方面已取得部分研究成果，但没有形成一个可遵循的统一技术标准，难以为水土保持与荒漠化防治提供可靠的信息支持。因此迫切需要在标准化和规范化的基础上应用一些高新技术来提高我国水土保持与荒漠化防治的效率。
1 3S技术的概述
随着信息技术的高速发展，20世纪80年代以来，遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）技术得到快速发展并向一体化（3S一体化）和实用化方面迈进。RS技术为区域性、大范围的环境调查和监测提供了时间和空间上连续覆盖的信息源；GIS技术为区域性空间数据的管理和分析提供了强有力的工具；GPS实时动态地提供精确的定位信息。3S技术在水土保持与荒漠化防治中的应用，使得建立全国水土流失动态监测网络，全面监测，快速调查和定期公告全国水土流失基本状况，实现全国水土流失与荒漠化的信息化管理和科学决策成为可能。通过3S技术，我们可将不同空间范围水土流失和荒漠化动态监测的技术规程建立成一个数据库，进而开发水土保持与荒漠化防治的评价模型，促进水土保持与荒漠化防治的信息化、现代化，建立水土保持与荒漠化防治信息系统，从而推动水土保持与荒漠化防治事业健康、顺畅发展。
2 GIS技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
在20世纪中后期迅速发展起来的地理信息系统，是将多学科交叉并用于地理学研究的新技术。该系统以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，是地理研究和地理决策服务的技术系统，主要有以下几方面的特点：①以地理研究和地理决策为目的，通过建立相应的地理模型，可以分析区域空间和进行动态预测，从而产生高层次的地理信息；②具有空间性和动态性，能够采集、分析、管理和输出多种地理空间信息；③由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用的信息，完成人类难以完成的工作。由于地理信息系统有以上特点，从而能够很方便地应用于水土保持与荒漠化防治中，如基础资料收集与整理，运用地理信息系统专题图数字化，模型的建立及地形因子提取，信息的复合与结果输出。
3 RS技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
3.1 进行水土流失与荒漠化的遥感调查
通过遥感技术对水土流失与荒漠化的情况进行全面调查，这样既高效又简单。在选择卫星相片时，一般要选择同一时期，并且反差适中、影像清晰以及各项指标均能符合要求的相片。应用土地资源评价图、土地类型图等图件，根据分类系统，建立解译标志，对卫星像片进行解译、分析，得出水土流失与荒漠化类型及程度，并结合实地调绘和样点测试，勾绘成草图，再经检验校核，评价精度，修改整饰，标记完成水土流失或荒漠化现状图。
3.2 水土流失与荒漠化的遥感监测
区别于遥感调查技术，摇感监测是选取的是不同时期的遥感资料，并且采用多时相遥感影像复合技术。该技术包括多季相影像分类和多年代影像监测，前者可以提高分类精度，后者只是监测变化情况。多季相遥感影像复合分类技术中由于单时相普遍存在着同谱异物现象，植被及土地利用类型因物候期不同而产生一系列光谱变化，所以，选择类内综合差最小，类内综合方差最大的两个季相的影像组合作分类，这样就可以减轻同谱异物现象，进而提高遥感自动分类的精度。然而，多年代影像复合监测技术选用两个年代的同季相影像作比较，使监测更加清晰、明了。对于同一季相，稳定地类光谱反射率是相差不大的，而变化地类的光谱反射差异明显，在对影像数据做累加主成分分析变换后，变化地类与稳定地类的特征往往集中表现在不同的主分量中，故选择适应波段组合可鉴别变化类型。水土流失与荒漠化动态监测中根据其光谱特性等对航片及卫星像片进行解译、分析，并结合野外校检最终成图。
4 GPS技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
GPS系统是美国自20世纪70年代开始研制的卫星导航和定位系统，其具有以下特点：①功能多、精度高，可为各类用户连续提供动态目标的三维航速、时间信息等；②全球地面连续覆盖，该系统可以保证地面上任何地点、任何时刻最少可以接收四颗卫星信号，最多可以接收十一颗卫星信号，达到了全球全天候动态导航与定位的目的；③实时定位速度快，可在极短时间内进行对移动目标的定位；④操作简单，观测简便；⑤保密性强，抗干扰性能好；⑥观测点间不需通视，大大减少了建立觇标的费用。
随着GPS的优点越来越明显，在水土保持生态建设中的应用发展很快，部分重点项目已经使用或正在使用该项技术。全国水土保持监测方案中明确要求，在全国水土流失监测中，尤其对地面监测，要充分利用GPS全球定位技术，实现数据的快速采集，甚至还可以进行对象属性的实时分析。
4.1 应用于水土保持领域
GPS对水保工程的设计具有很大辅助作用，如完成图班的跟踪、样点侵蚀量的调查及坡度量测、数字地面模型、淤地坝工程设计等：①通过GPS中的RTK技术，把一台基站设在已知点，可以进行相关流动站跟踪图班测试，并可以制出精度较高的三维土地利用现状图；②利用GPS测出坝址处一系列地形特征点的坐标数据，利用相关软件编制成数字地面模型，再进行相关的后处理工作，进而求出各特征点的坐标。此法动化程度比较高，可提供多方案比较，便于技术人员今后对设计结果进行修与纠正。
4.2 应用于水土流失动态监测
通过GPS技术，在卫星遥感影像上找出明显地物点，在已建立的控制网上进行外业观测，并求出相关地物点的坐标，作为遥感影像几何精度纠正的依据，用于宏观区域水土流失动态监测；同时，可以根据航测成图的要求，从中选取某些象征性的地物特征点，便于外行人的观测，求出点的三维坐标，建立立体模型，采集有关数据，通过计算机的后处理以求得更加精确的变化量，进而为重点区域的监测工作提供可靠信息。
5 结束语
本文主要探究了3S技术在我国水土保持与荒漠化防治领域中的应用情况，并对实现全国水土流失与荒漠化的信息化管理和科学决策提出了相应的措施。同时，只有将3S技术有效运用到土流失与荒漠化动态监测领域，并开发水土保持与荒漠化防治的相关评价模型，才能建立和健全我国水土保持与荒漠化防治信息系统，进而促进该事业的健康、全面发展。
参考文献：
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篇10
关键词：遥感；城市规划；实效性
Abstract：With the help of application of remote sensing technology，the paper discusses the practical question about the disconnection between the result of design and effectiveness of monitoring in urban planning implementation．By monitoring and analysing the master plan of Tang Zhang Town，it evaluates reasons for the problem of master plan in the past three years and clarifies the fact that remote sensing technology will have a broad prospect in monitoringthe effctiveness of urban planning in the furture city.
Key words：remote sensing；urban planning；effectiveness
中图分类号：C918文献标识码：A
文章编号：1674-4144（2011）-11-29（5）
引言
随着经济全球化背景下我国城市化的加速发展、面对现实工作中纷繁复杂的城市发展需求，规划工作者普遍面临着规划设计成果与实施效果监测之间脱节的诸多困惑，感到规划编制成果在一定阶段的实效性监测评价无从下手，现行的城市规划编制、审批、监测反馈体系仍存在空白处。而遥感技术的运用对城市规划实效性的监测评价未尝不是一种有益的探索尝试。
1城市规划实效性监测评价的意义
城市规划实效性的有效监测，是实现城市可持续发展的必然途径。西方诸多发达国家曾经在城市发展过程中，因缺乏有效的监控，而遭遇了种种问题，走了不少弯路，造成了不必要的浪费，以至于给城市的长期发展带来了诸多不良影响。如今随着国民经济的发展，我国正进入了从农业化向工业化、产业化过度的严峻时期，各地城市规模需要不断扩大，大批城市农村涌现。伴随着城镇规模的不断扩大，我国城市发展面临严峻考验，为了实现我国城市发展的良性循环，使城市沿着正确、健康的方向发展，我们需要即时掌握城市发展动态。
当前，我国城市规划领域的学者大都还停留在进行大量城市规划研究，遵循对问题的现象描述、分析、随后提出规划方案的模式，但对已有规划政策的实施后果却很少做深入细致的分析和研究。而城市是一个复杂的综合体，为了应对复杂多变的城市领域，城市规划决策要有弹性和应变能力，它是一个决策、评价、反馈、调试、完善而循序渐进的过程。城市规划的决策是建立在评估反馈的基础上的，它一方面通过不断地决策来解决问题，另一方面又通过不断地执行并适时反馈来修正所作决策。因此，我们需要一个有效地城市规划动态监测评价机制，遥感技术用于城市规划动态监测正好为城市规划学者提供了一套研究城市发展动态和城市规模及变化趋势的手段，对城市的可持续发展具有深远的意义。
1.1监测城市规划实施过程中的质与量，实现城市可持续发展战略
随着我国城市建设进入前所未有的高速发展期，城市规划实施质与量的关系一直困扰着规划管理部门，相反城市在建设过程中倒是出现了一系列问题，大量违规、违章建筑，占用了大量农田，为了避免类似问题的发生，为城市发展创造良好的空间，实现城市可持续发展战略，必须有一套快速有效的办法，使得相关部门能够实时的掌握城市发展情况，在此背景下，我们以高分辨率遥感影像和城市规划相关资料以及坐标控制资料为对象，运用遥感技术、GIS技术，来找出城市监测的快速有效办法，解决城市发展过程中的突出矛盾。
1.2监测城市的规模与性质，确保城市规划制定的科学性
规划编制中经反复论证确定的城市性质、规模，在很多城市的实际运作中几乎不起作用，很多城市的城市经济的发展和各类项目的选择与建设并不按城市性质来引导和控制，城市人口、用地规模更只是规划期末的目标值或参考值。规划实施过程中用地增长速度的快慢、规模的大小的监测，对确保城市规划的科学性具有深远的意义。
1.3监测城市用地布局是否合理，增加城市规划操作的灵活性
城市用地总体布局是规划制定过程中经反复征求意见后确定的蓝图，规划在市场经济多元投资体制和在行政力在建设行为中起决定作用的现行体制面前表现脆弱，规划的灵活性不足，尤其是时过境迁后“蓝图”所定之位并非一定更合理。通过加强城市用地布局的合理监测，确保了在城市发展建设中不会因用地性质的规定过死、对大型公共服务设施的定位过细，影响了城市良性发展。
1.4监测城市用地的集中与分散，保障城市土地利用的合理性
当前，我国的许多城市规划尤其是中小城镇规划都提出分散工业要向城镇集中，这在理论上符合国家的产业布局政策和城市规划、土地利用规划的基本原则，但在实际操作中与现行规划标准和土地政策相矛盾。现实中工业集聚度越高，矛盾越突出，城镇用地规模与土地供给缺口就越大，造成城镇用地“不平衡”问题。所以，通过监测城市用地中各功能用地的集中与分散，促进城市土地利用更趋于合理。
2遥感技术在城市规划动态监测中的运用
当前，各个城市的遥感数字地图由于城市的发展和各种社会经济因素的影响，处在不断的变化之中。用遥感监测的方法来更新中小比例尺的地形图，信息直观、效率高，通过对现行城市规划动态监测，会给城市规划的良性发展提供更快更好的决策数据。本文以棠张镇的遥感影像为实例研究对象，结合棠张镇总体规划（2007-2020）的近三年实施情况的动态监测，探讨遥感技术在城市规划动态监测中的运用。
2.1城市用地类型专题图制作
城市土地利用是监测城市规划动态变化的主要途径，根据选取遥感影像数据的可判读性，通常对城市变化图斑遥感解译采用制作专题图的方式来进行。即按照城市规划行业标准首先将城市划分为各种用地类型，然后再将每种类型用地中的变化信息分别提出，从而完成城市建设变化的分类工作。此过程可保证绝大部分变化图斑分为相应的城市变化，与常规的遥感解译城市用地变化的方法相比，工作效率有了较大的提高。
而城市用地则按土地使用主要性质进行划分和归类，参考《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ 137-90），结合《江苏省城市规划管理技术规定（2004年版）》，将城市土地划分10大类〔居住用地、公共设施用地、市政公用设施用地、对外交通用地、道路广场用地、工业用地、仓储用地、特殊用地、绿地、水域及其他用地)。
Autodesk公司从AutoCAD2004开始支持海量数据的存取，这里正是采用了AutoCAD的强大矢量功能对正摄纠正后的影像数据按照城市用地分类办法进行分类矢量化，并以不同色块返回边界填充来区分各类用地（根据需要可规定分类规则及类别数量），分类后转化成栅格数据，并赋予各类灰度值，色差最小值为20，各类灰度值与后来分类建模时的灰度值保持一致，满足将来叠加分类的需要。这里我们通过对棠张镇2007年建成区遥感影像进行解译分类（分类结果见图1，表1）。
2.2变化图斑用于城市地形图的更新
基于棠张镇的遥感影像，通过在DOM制作上进行了严格的质量控制，经过对图面精度抽样分析，发现提取的变化图斑精度完全能够达到1：5万地形图的精度标准，而且现在的城市规划动态监测都是对城市各个时期的连续监测，这样，下一期监测就能够剔除上一期监测的伪图斑，从而使监测变化真实的反应城市建设过程中的变化，然后经过分类分层变化和属性赋值，来更新城市图形数据库。
在棠张镇的遥感图像文件处理上，主要是运用遥感软件或GIS软件如Erdas的矢量实用工具模块的Vertor To Raster工具，将地理信息数据库中相应的待更新的建筑物矢量做栅格化处理，生成与提取的建筑物成果分辨率相同的图像。
利用绝大多数建筑物所共有的一些几何特性，例如正交性、平行性以及对称性等，可以将获取的建筑物轮廓进行规格化处理，最终生成标准化的建筑物影像数据。将待更新建筑物数据生成的影像数据与提取的建筑物影像做相减运算，再做归一化处理，即将没有变化的区域赋以255，255，255的灰度值；将新增加的建筑物赋以255，0，0的灰度值；将拆除了的建筑物赋以0，0，255的灰度值，即可得到变化模板影像（图2为本次采用的棠张镇局部影像获取的变化模板影像）。从变化模板影像中提取已拆除建筑物的模板，将待更新的建筑物矢里与之套合，可以清楚地发现变化了的建筑物矢量。通过人机交互编辑矢量数据，可以实现对城市建设用地矢量的更新。
从变化模板影像中提取新建建筑物的模板，通过与更新采用的现势性很强的遥感影像对比分析，通过人机交互，可以分离出新建建筑物的影像数据。将该影像数据直接矢量化，导人存待更新的建筑物矢量，即可实现对新增建筑物矢量的更新。分别为通过人机交互提取出的新建建筑物以及更新后的建筑物矢量数据。从而使遥感监测变化真实的反应城市建设过程中的变化。
3基于遥感技术的城市规划实效性监测评价
为了达到城市规划动态监测变化信息提取的自动化、快速化，本文对不同时期的棠张镇建筑物轮廓进行自动提取，主要包括两个方面，一是对于数字正摄影像的制作过程及质量控制做了详细的阐述，加上大量试验验证，得出了遥感影像处理的规律和相应算法；另外对于城市规划建成区内的建筑物轮廓进行了计算机自动提取，并做了大量实验，得出了一套切实可行的城市规划动态监测的方法，为将来的批量数据处理和变化信息获取提供了技术支持。通过以上监测方法，笔者对三年来棠张总体规划的实施效果得出以下评价：
3.1“均衡发展”下的“力量分散”
规划实施中镇区建设受现状掣肘较大，虽然在总体规划实施时有一定的侧重，但是更多的是考虑镇域范围几个主要空间单元的相对均衡发展，从而构筑了一个“三足鼎立”式的镇域片区结构，而老镇区、河西、北部工业三个片区功能上均较为综合，缺乏必要的组合与统筹。这使得原本规模不大、集聚效应相对偏弱的棠张镇，无法快速通过集聚效应形成镇域的核心发展空间，“平衡均摊”的发展模式是导致近年来棠张镇镇区发展速度较为缓慢的根本原因。
3.2“内生动力”下的“相对封闭”
在规划的实施过程中，对区域发展趋势关注较少，尤其是忽略了徐州新市区快速外拓对棠张镇区可能形成的巨大影响，从而在城镇发展战略、城镇性质、城镇产业发展以及城镇性质导引方面，基本局限在棠张镇域和铜山县这两个空间范畴内，即强调的是城镇的“内生动力”，而并未将棠张镇放在更大的区域范围加以整体思考。正是因为过于强调“城镇内生动力”，使得整个镇域和镇区的规划布局显得相对封闭和自成体系，城镇空间发展体系缺乏足够的外部适应性和抵抗扰动的能力，无法适应当前区域城镇化以及区域产业结构调整所带来的外部环境变动，在一定程度上束缚了棠张镇的跨越式发展。
3.3“趋势外推”下的“墨守成规”
由于规划编制者过于立足城镇自身的视角，在规划预期目标设定过程中强调的是“趋势外推式”的推理演绎思维，即过多的表现为“局内人”的特征，缺乏“局外人”的广阔视野。这尤其表现在城镇规模预测和区域交通框架等方面，如完全靠自身积累的规模规划预测结果显然忽视了更占据主导地位的外部要素注入，而在区域交通框架方面，对于区域交通衔接和改善优化也缺乏足够的远景设想。这导致了棠张镇近几年的发展特征：“修补、填充”多于“伸展、开拓”，显得过于“墨守成规”。
3.4“镇区范畴”下的“全域缺失”
从整个规划成果来看，上版总体规划和传统城镇总体规划类似，即“关注镇区”多于“关注镇域”，在简单构筑镇村体系结构之后直接对镇区范围内用地进行规划布局。这对于一般城镇来说无可厚非，但对于邻近强势区域增长极的大城市边缘区城镇来说，相对狭小的镇区空间并非未来城镇化发展必然和唯一的重点，其受大城市影响的区域具有更多的空间不确定性和跳跃性。这从最近棠张镇相关领导部门提出“六大平台”的发展战略中可以看出一些端倪，即棠张镇的产业经济发展和城镇化进程必然是一种“全域化”模式，而不是仅仅以镇区为唯一主体的。
3.5“经济思维”下的“品质遗落”
上版总体规划以推进工业化和打造商贸流通中心为重点，将城镇简单的看做“经济发展的容器”，在城镇化中前期阶段，这种发展思路往往在城镇开发建设过程中具有一定的指导作用，但随着区域竞争的日趋白热化以及“宜居、高效、生态”等城镇发展主流模式的盛行，简单的通过外在经济要素集聚而忽视“城镇核心品质”塑造，必然会使得城镇发展的后劲无以为继，在区域竞争中失去先机。
4展望
通过研究遥感技术在棠张镇总体规划动态监测中的应用，采用地理模型分析方法，适时提供棠张镇多种空间和动态的遥感信息，将RS和GIS相结合的技术应用于棠张总体规划实施监测中，摆脱了在过去规划过程中常见的弊端，如信息收集不到位，许多重要信息的不可及性等，为总体规划实施和及时调整提供科学准确的基础数据与专题分析，从而得出更有说服力的规划方案。RS和GIS的结合将实现各种精度的城市土地利用信息的实时动态获取，从而实现总体规划的动态性，针对棠张镇总体规划实施三年来存在的问题进行剖析。
对于这种信息技术在城市规划实施动态监测分析中的应用，我们可以获取一般分析方法所没有的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现城市空间过程演化的模拟和预测。因此，遥感技术的应用应该贯穿整个城市规划实施监测过程,其应用前景将是广阔的。
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