遥感研究报告范文

导语：如何才能写好一篇遥感研究报告，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】 基层 药品不良反应 监测报告

药品是用来预防、诊断疾病，有目的地调节人的生理功能并规定有适应症，用法和用量的物质[1]。但药品也存在危害人体健康的一面——药品不良反应。

1 药品不良反应监测报告的紧迫性

为减少或避免药品不良反应的发生，必须对各种药物的不良反应有明确的认识，但这需要一段较长时间，尤其是新药在上市前不可能全部完成这项工作。大量事实说明，建立药品不良反应监测报告制度十分重要，因为经过数十年甚至更长时间的观察与汇总所形成的具有一定参数、基数规模的档案，对于有关机构综合分析这种药品不良反应的发生率、波及范围，以及危害程度具有重要的决策意义[2]。

2 某市药品不良反应监测报告工作的调查研究

2.1 调查方法 高校药学专业和临床医学专业高年级学生查阅当地相关文献资料，到各个医疗卫生单位实地调查研究。并以该市医疗卫生单位药品不良反应监测报告工作为研究对象，对获取的信息进行综合分析。

2.2 调查结果 某市处于长江三角洲南翼，一个重点开发开放城市。市级定点医疗机构有市人民医院及其市级专科医院共6家。此外，乡镇及街道定点医疗卫生机构12所。

2.2.1 市药品监督管理局2007年上半年公布的有效不良反应报告表633例[3]分析 从上报的633份ADR报告来看，药品不良反应报告数量总体呈上升趋势；常用药物特别是抗菌药物、中成药的注射剂引起的不良反应比例最高，占45.7％，而片剂和胶囊剂等口服剂型在报告中所占比例仅为10％左右。

2.2.2 某市人民医院药物不良反应监测情况 市人民医院是一所集医疗、教学、科研、急救、预防、保健于一体的三级甲等综合性医院，是目前该市医疗设备、整体规模最好的一家医院，又是市药品不良反应监测报告制度的具体实施单位，自从成立药品不良反应安全监测网以来，各科的科主任、护士长为监测网成员，药剂科和临床药学研究室共同承担日常的具体工作，负责药品不良反应收集，药事宣传，临床查房，开展临床合理用药指导，血液浓度及不良反应监测，出版《药讯》季刊。

2.2.3 其他医疗卫生机构药物不良反应监测情况 市级专科医院没有专职的临床药师，也没有设置专门的临床药学室，但有兼职人员。按照上级部门规定，由医生登记已发生的不良反应，然后由兼职药师统计、上报。调查发现乡镇医院以下的卫生室、站、所，规模小，医护人员少，对不良反应也了解，但一般不注意。特别是药品不良反应监测报告，街道（乡镇）卫生院平均每年1-2例，而村卫生室、个体诊所不良反应报告率极低，有的甚至没有报告。

2.3 结果分析 市人民医院领导重视，相关科室、临床药师、医生、护士能较好地参与到药品不良反应的监测报告工作之中。其实，全国70%的农民生活在基层，药品在基层农民中使用的数量是巨大的，理所当然产生的不良反应也就非常多。基层医院是发现和监测不良反应的主要场所，也是不良反应报告的主要来源。但是我们不难看出，基层医疗卫生机构ADR报告意识较弱、报表数量极低，有的甚至是零报告，与真实的ADR发生率严重不符，除外新药的原因之外，还与一些错误的思想观念有关。如药品生产企业、经营企业因害怕影响药品的销售量和企业形象而不敢做出正确的报告；医院医生因害怕被认定为医疗事故，承担责任也不及时上报。此外，还与广大基层群众文化水平低，普遍相信中药等有关。

3 干预措施

在调研中我们真切地感受到药品不良反应监测报告的重要性和紧迫性，而且，在调研的基础上也提出了一些干预措施：一是要进一步加强市人民医院的引领作用；二是要大力加强有关药品不良反应的宣传教育；三是基层医疗卫生机构必须加强对药品不良反应进行监测的工作力度。通过这些措施期待基层药品不良反应的监测报告工作有进一步改善。

参 考 文 献

[1] 吴春福.药学概论[M].北京：中国医药科技出版社，2002，1.

[2] 周文颖等. 药物安全不良反应及其监测[J]. 医学与哲学，2006，27（6）：27 - 29.

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关键词：城市遥感；学科主旨；教学内容；教学体系

近年来，随着城市化进程的加快，城市问题日渐突出。针对城市问题的研究产生了城市科学这门学科。随着城市及城市科学的发展，遥感技术在城市规划、城市生态环境监测及城市管理中的应用越来越广泛和深入。在城市调查方面，遥感技术可以快速、准确、全面地获得城市地质背景、土地利用状况、生态环境、市政建设、交通、水利、农林、旅游等等方面的数据和资料。对不断地调查城市现状、变化和发展，为配合城市总体规划和分区详细规划的制订及顺利实施，对城市景观建设和环境保护，提供了全面有效的方法。因此，自上个世纪90年代以来，逐渐形成和发展了城市遥感这门新兴的交叉学科。

一、城市遥感的学科发展背景

在国外，利用城市遥感方法进行城市土地利用、住宅密度、居住质量、城市交通、城市人口、城市变化及其他社会经济要素的研究已取得长足的进展。我国也曾在京津、上海、广州等地进行过综合性的城市遥感调查，在城市土地利用监测、城市绿地调查、城市环境污染监测、城市热岛研究、城市规划及城市生态环境监测等方面都取得了可喜的成果。各级政府和社会公众已经认识到，城市遥感已成为城市规划、建设和管理不可分割的重要组成部分和技术支持，成为各级政府强有力的辅助决策工具和指导与加强地区管理的现代化手段。以上海市为例，自1988年以来，上海市已连续开展了三轮遥感综合调查，为上海市城市布局的合理调整、新区规划、老区危简房的拆迁改造、城市交通、城市建设现状、考古、城市防洪排涝、城市绿化与改善城市生态环境等多方面提供了大量基础性资料和辅助决策依据，为许多政府重大工程提供了研究报告和影像资料。此外对各郊县的土地资源与全市滩涂资源进行过详尽的调查。多年的实践证明，城市遥感技术业已成为上海市各级政府决策的重要辅助手段。但是对于该课程的体系与内容、教学方法等尚缺乏完整的论述。

二、城市遥感学科的研究主旨和内容

国际上已经举办了8届国际城市遥感大会。充分借鉴和参考国际同行认可的学科体系；同时针对本科教学的特点设计相应的教学内容。一些具有基础性的内容需要补充进教学内容，比如现代化进程中城市问题，城市科学的理论等；而一些深度交叉的课题则没必要过度展开，如城市生态学等。同时考虑到学生已有遥感基础，以及遵循教学要循序渐进的原则，因此，我们设计教学内容为：①现代化进程中的城市问题；②城市遥感基础；③城市遥感传感器和数据源；④城市地区遥感影像判读；⑤城市地区遥感特征检测技术；⑥城市地区建筑物探测和三维重建；⑦城市土地利用和城市景观结构；⑧城市热、水、空气环境监测和生态安全；⑨城市规划的遥感应用；⑩城市遥感的发展前景。

三、城市遥感学科的教学体系

城市遥感教学是针对遥感专业高年级本科生开设的课程，主要教学内容是遥感技术在城市规划、建设、管理和环境保护等方面的应用。教学指向学科研究和应用是前沿，是该专业的高级选修课。针对该课教学目的和教学要求，我们设计课程内容如下：

1.城市问题引论。随着中国现代化进程的发展，城市化进程在加快。城市规划、建设和保护等过程的问题日益凸显。如城市交通问题，环境保护问题，城市规划问题等。向学生介绍城市发展现状，城市化问题，城市科学理论等问题。着重分析在中国工业化和城市化进程中城市所面临的问题，研究现状和可行的解决办法。指出遥感技术在解决相关问题时的优越性和局限性。

2.城市遥感基础。针对城市遥感应用，简单介绍遥感基础概念、遥感平台与传感器、遥感图像处理基础等基本内容。着重对新型高分辨率卫星、航空和地面传感器在城市遥感中应用范围和价值做了介绍和评价。

3.城市遥感解译。面向城市遥感应用，有针对性的讲授城市遥感解译的基本概念，关键技术和流程。主要包括城市遥感影像解译基础、城市遥感影像目视解译、城市遥感影像数字解译、城市遥感影像解译与判读的基本框架、城市主要地物目标特性、卫星影像判读特点、城市遥感影像数字判读方法和流程等内容。针对城市目标特性，着重介绍了相应的遥感影像解译方法和流程

4.城市特征提取。介绍了城市点、线、面特征的各类自动半自动提取方法。点特征提取算子介绍了Moravec算子、Forstner算子、Susan算子和结构化算子的原理和应用模型，并比较了各类算子的实际提取效果。线特征提取方面，首先介绍了基本的边缘检测算子，包括微分算子、二阶差分算子和直线提取算子Hough，并对各类算子的实际提取结果做了比较分析；然后介绍了城市道路特征的特性，遥感提取难度和方法，包括基于结构信息、GIS信息、感知编组、统计信息、自适应模板、带状Snake的和其他新型的道路提取方法。

5.城市三维重建。三维GIS是目前研究和应用的热点，城市三维重建是三维GIS的主要数据生产方法。讲授了利用摄影测量技术和利用LiDAR技术的半自动城市三维重建方法，在此基础上介绍了城市三维GIS建设现状，以及基于三维城市模型的真正射影像生成技术。对各种方法的发展现状、趋势、技术流程做了详细说明。

6.城市土地利用和空间结构演化。首先介绍了遥感变化检测的一般方法和流程、遥感变化检测典型方法及性能分析、变化区域提取技术等。包括基于像素、基于特征的变化检测方法。并结合具体系统研发案例，介绍了典型方法的开发、组合和应用情况。在此基础上，介绍了土地利用动态监测和城市空间结构演化监测的基本流程、方法和案例。

7.城市热环境遥感。中国作为发展中国家，城市热环境的日益恶化在各个层面并没有得到普遍的重视。随着城市化水平不断提升，热环境影响因素日益复杂，城市热环境日益恶化，需要引起社会公众的重视，并研究采取有效的解决办法。着重介绍基于遥感影像的城市地表温度定量反演、城市热环境的空间分布及过程变化分析以及城市热环境的寻因分析。最终利用多因子与城市热环境之间的定量关系建立预测模型，并动态监测城市地表温度和格局的变化，为城市规划提供决策依据。

8.城市水环境遥感。水是生命之源，一方面城市生活离不开水，另一方面随着城市化进程的发展，人类造成了严重的水污染。因此，授课内容分为三个方面：水体的光谱特征、水资源遥感和水污染遥感。城市水资源遥感主要对湖泊环境监测，诸如湖水温度、盐度、水深、洋流、波浪等湖泊诸要素的测量，为湖泊研究及指导湖泊渔业生产提供了基础。水污染遥感主要介绍对湖泊富营养化、悬浮泥沙、石油污染、废水污染、热污染和固体漂浮物等污染情况进行遥感监测的方法和案例。

9.城市大气遥感。空气污染是影响人类健康的重要因素，在中国的城市地区空气污染相当严重。与常规大气污染的监测方法相比，卫星遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测等优势。气溶胶是大气污染的主要表现形式，授课内容包括利用地基气溶胶遥感数据和地面大气污染监测数据，研究分析气溶胶光学厚度在大气环境领域中的适用性。利用激光雷达数据和气象探空数据研究大气染污边界层高度。研究城市大气气溶胶的定量遥感反演技术。以北京为例，构建归并后的气溶胶光学厚度与大气污染监测数据之间的模型，对所构模型、所得到的结果进行评价分析，实现大气污染指标的空间分布及质量评价。

10.城市遥感发展展望。主要讲授城市遥感领域新的技术和方法，最新的发展趋势和前沿问题。包括高分辨率遥感传感器的发展方向、城市遥感技术新的应用领域、城市遥感技术未来发展方向等内容。

国内多所高等院校都已先后为高年级本科生开设了《城市遥感》专业选修课。但是对于该课程的体系与内容、教学方法等尚缺乏完整的论述。本文充分借鉴和参考国际同行认可的学科体系，针对本科教学的特点设计相应的教学内容。并就教学体系和内容开展了较为详细的介绍，可为相关专业城市遥感学科的教学工作提供一定的参考。

参考文献：

[1]孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2009.

[2]王则任.浅议城市遥感综合调查――以南京为例[J].现代城市研究，2001，（4）：23-25.

[3]王贞福.从印度新德里看城市遥感技术在快速发展的大都市中的应用[J].现代应用光学，2008，（2）：32-34.

[4]陈基伟，程之牧.城市遥感技术在特大型城市政府决策中的重要作用――以上海市为例[J].测绘科学，2004，29（3）：61-64.

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1（略）

国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈9]、35技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟t‘’，‘“1、基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿]。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。

2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用

2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系见图l，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。由图1可见，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等「‘〕提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，其结构（图略）USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构及主要技术方法（图略）。环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。

2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。煤矿区环境信息科学综合研究与应用体系框架（图略）。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。

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关键词：空间信息技术；物联网；技术应用

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0050-03

0 引 言

物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。空间信息技术是指采用现代探测与传感技术、摄影测量与遥感对地观测技术、卫星导航定位技术、卫星通信技术和地理信息系统等为主要手段，研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示、应用的一门综合和集成的信息科学和技术[2]。

近年来，在物联网概念及其应用迅速发展的背景下，空间信息技术迎来了应用与发展的新机遇，并逐渐显示出了其在物联网中的重要地位和不可替代的作用。探讨空间信息技术在物联网中的作用与应用，对于促进多方的技术融合与协同发展的必要性日益显现。

1 空间信息技术与物联网的发展概况

1.1 空间信息技术的发展

空间信息技术是当前人类获取并处理大区域地球空间及其动态信息的唯一技术手段。随着科技的进步，空间信息技术无论是在单项技术还是在综合集成上，都得以飞速发展，尤其是在1998年戈尔提出“数字地球”概念后，世界各国均纷纷出台相关的发展策略与长远规划。目前，在空间信息获取上，全球对地观测能力不断增强，人类逐步进入一个多源、多时相、全方位和全天候对地观测的新时代；在空间定位技术上，则以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系统为代表，在静态动态定位精度、运行可靠性以及实时数据上都得以改善与提高；在空间信息分析处理上，GIS作为集地理、测绘、计算机等多学科为一体的交叉综合性学科快速发展，其以空间数据库为基础，进行数据的输入、输出、组织和管理，更关键的是GIS提供了对信息的认识表达、综合分析、理解决策等方面的技术和模型，具有强大空间数据处理与空间信息分析功能，业已成为地球空间信息科学的重要理论内涵与技术手段，是空间信息技术深化应用的核心，并向系统结构化、集成化、网络化、三维化以及智能化等方向发展。

在具体的应用上，国内外相继开展了数字地球、智慧地球、数字区域、数字城市、数字社区等一系列研究。目前的应用已走出军事、测绘等传统领域，进入经济社会发展各个领域，包括资源环境、城乡规划、工程建设、交通、电力、农业、林业、电信、商业、旅游、现代物流等领域以及大众服务行业，并形成了规模强大的空间信息产业[3]。

1.2 物联网的发展

物联网理念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书 [4]。1998年，美国麻省理工大学（MIT）提出了“物联网”的构想。1999年，美国Auto-ID首先明确提出“物联网”概念。2005年，国际电信联盟（ITU）《ITU Internet Reports 2005：The Internet of things》年度报告，正式将“物联网”称为“the Internet of Things”，并对物联网概念进行了扩展 [5]。目前，国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家。2008年，欧盟智慧系统整合科技联盟（EPOSS）发表《2020的物联网：未来蓝图》的报告。2009年，彭明盛提出“智慧地球”概念，美国总统奥巴马就职后，将“智慧地球”提升为国家层级的发展战略，从而引起全球关注。2009年6月，欧盟委员会提交了《欧盟物联网行动计划》，随后了其物联网战略。日本政府自20世纪90年代中期以来相继制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多项国家信息技术发展战略。韩国政府自1997年起出台了一系列推动国家信息化建设的产业政策。我国也在2006年的《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》中将物联网的核心传感网列入重点研究领域。2009年，总理提出“感知中国”概念，并于2010年《政府工作报告》中指出要加快物联网的研发应用，国家工业和信息化部门也把物联网发展作为国家信息产业确定的三大发展目标之一。

与基础性研究同步，物联网应用研究也取得了一定的进展，在仓储物流、假冒产品的防范、智能楼宇、路灯管理、智能电表、城市自来水网等基础设施、医疗护理、精准农业传感技术的精确应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等领域体现了极大的应用价值，并将发挥巨大的潜在作用。

2 空间信息技术在物联网中的作用

2.1 为物联网系统提供空间认知的基准与标准

当前信息技术的发展，使得人们生活在一个由计算与通信技术构成的信息空间与物理空间共存的空间中。在这个对偶空间中，既有存在从物理空间中获取信息形成信息空间的组成过程，也有从信息空间向物理空间提供信息的反馈过程[6]。物联网系统需要认知物理空间，并促进两个空间的深度融合，而对于物理空间的认知与基准问题则应包括几何、物理和时间基准等内容，这些也恰是空间信息技术研究的基本问题。空间信息技术在确定空间信息几何形态和时空分布上的技术进步与应用发展间接上奠定了物联网系统对于物理空间的认知基准。另一方面，标准化是任何行业发展必须面对的问题，物联网系统由于其自身综合性、交叉性等特点，标准化问题尤为突出。而伴随着空间信息技术发展形成的一系列空间信息标准，包括括数据的格式、精度、质量以及信息的分类编码、安全保密、技术服务等诸多方面的内容可以直接被物联网系统标准化所借鉴，至少在空间数据与信息上可以利用现有的标准化成果。

2.2 为物联网系统提供实时与非实时空间信息

人们接触的信息中约80%和地理位置相关，物联网系统中空间信息更是占据重要地位，空间信息技术则可以为物联网系统提供实时和非实时的空间信息。随着3S技术（RS、GPS、GIS）的进步以及与信息、通信技术的结合发展，现已实现对于目标的实时与非实时分类识别、跟踪定位和监测监管。一方面，随着制图学与空间数据库相关理论与技术的进步，业已形成多层次标准化的基础地理空间数据库，为物联网系统提供了基础地理信息平台，并直接影响到物联网应用的广度和深度[7]。另一方面，RS和GPS也是物联网系统获取相关空间信息的途径之一。其中，RS作为宏观观测地球的手段，其数据的空间、时间、光谱、辐射分辨率不断提高，数据传输与处理的实时性显著增强，并积累了大量的历史数据形成空间影像动态数据库；GPS的定位精度和覆盖范围也不断提升，且从静态扩展到动态，从单点到广域，从事后处理到实时定位，足以为物联网提供高精度的实时定位信息，另外，GPS还可以为物联网系统提供统一的时间信息。

2.3 为物联网系统提供空间数据的分析处理、集成管理与数据挖掘

物联网本意是要将物体与物体通过传感器、网络等联合为有机整体，要将物体的特征特性转换为数据进行信息传输交流，这些数据具有异构、分散、多源、海量和时空动态等相关特性，这给系统的数据处理与管理带来了挑战。物联网系统必须将繁杂的数据进行有效的集成聚合与分析处理，才能保证物体之间的信息交流。作为空间信息技术之一的地理信息技术则是空间信息的存储、处理、分析、管理和应用的核心技术，在数据存储与管理方面，业已形成先进的面向对象数据模型和成熟的空间数据库技术；在数据的分析处理上，GIS有强大的空间数据处理能力，尤其在空间分析能力上更是其区别于其他信息系统的显著标志。

空间分析是为获取和传输空间信息而基于地理对象的位置及形态特征的分析与建模的系列技术，物联网系统的特征要求其具有强大的空间分析能力，以达到对海量空间数据的处理分析、挖掘、推理，并达到智能决策与服务的目的。当前，空间信息技术在数据管理与处理上已从传统的空间数据管理系统逐步向空间决策支持系统转变[8]。为适应物联网的发展需求，空间数据分析与数据挖掘还将向泛空间信息分析、协同实时处理、智能推理、面向公众服务等方向转变[9]。

2.4 为物联网系统提供空间可视化技术

人占据物联网系统中人与物的信息交互的主导地位。有研究表明，人获取客观世界的信息约有80%来自视觉，相对于其它途径和方式，图形图像信息最易被人们直接识别，可视化技术将数据转换解释为直观的图形，从而简化、便捷了人们获取信息的方式与途径。

物联网系统中涉及复杂的多源、多维空间数据，空间可视化理论与技术奠定了其可视化的基础，并在一定程度上提高了人/机、人/物的信息交互效率。此外，GIS的发展已从传统的2维地图发展至2.5维与真3维空间信息系统，其基于空间数据库构建的虚拟环境与情景模拟技术日趋成熟，以数字地球为代表的系统建设也已在应用方向逐渐普及，这些都将在新时代物联网的建设中向广度和深度发展。未来计算机技术与人的思维科学将进一步融合，人也会成为物联网虚拟环境中的一部分，而其大前提则是需要借助空间信息可视化技术以及虚拟现实技术来保证人与物、人与虚拟环境、人与空间信息的交互。

2.5 为物联网系统提供其他相关技术支撑

空间信息技术除了在空间数据的管理、处理、可视化等领域以外，还可以为物联网系统提供很多其他相关技术支撑。例如，在物联网中人与物的物理空间是连续的，而传感器所获取的数据大多为点数据，在获取连续的空间数据上则需要空间信息相关技术的支撑。遥感就是获取大范围数据的最佳手段之一，在物联网系统中，借助其与相关点数据的关联反演也是当前通过点源数据获取大范围连续数据的技术方法。

另外，早在物联网概念出现之前，空间信息技术已有了长足的发展，产生了诸多应用基础平台与相关支撑技术，例如基础地理信息平台、分布式空间数据库平台与技术、移动GIS平台与技术等。在这些平台之上又成功地出现了一系列应用，如导航、智能购物等公众LBS服务，又如数字地球、数字城市等大区域范围的应用。在这样一些应用上，已经出现了物联网概念的雏形，这些已建成以及正在发展的平台为物联网系统的构建奠定了平台与技术基础，很多物联网系统的构建可以基于上述平台，添加物联网的传感器、网络通信、人工智能等技术以实现物联网系统功能，例如冷链物流管理系统等[10]。

3 空间信息技术在物联网建设中的应用

有学者指出物联网的概念脱胎于应用，其相关技术与应用雏形早已出现，物联网的应用领域包括资源、环境、工业、农业、公共安全、交通运输、城市管理、平安家居和医疗健康等等，而这些领域中很多都是空间信息技术传统与新兴的应用领域。在即将来临的物联网新时代中，空间信息技术在这些领域中成功的应用案例和知识积累也将为物联网应用与建设奠定基础。

3.1 空间定位技术应用

空间定位技术自诞生以来，逐渐由军方转向民用，已形成巨大的应用市场，目前较为成熟的应用主要有导航、物流以及各种基于位置的服务（LBS）。在物联网系统中，空间定位技术提供了人、物的空间位置信息，在物联网建设中有着举足轻重的地位并有着广阔的应用市场。例如，人和物的跟踪定位，在安全、物流、远程医疗、LBS服务等相关领域都是不可或缺的，空间定位技术势必被这些领域物联网的建设所应用。

3.2 遥感技术应用

遥感是空间信息技术中最具历史的技术，在地质、资源环境、灾害、区域、城市等调查监测、分析预测方面有着成功的应用。作为一种传感技术，遥感将在这些领域物联网建设与应用中成为系统信息源之一，也必将因其具有低代价大范围连续获取信息的能力而大有作为，尤其是在当前物联网传感器以点信息源为主的情况下，遥感获取的信息恰是物联网建设应用中有待发掘的蓝海领域。

3.3 地理信息系统技术应用

地理信息系统的核心技术涵盖多源空间数据集成、空间信息可视化、空间分析技术、空间数据挖掘和GIS 应用建模等诸多方面[11]，因此，在各领域的物联网建设中，GIS不仅可以提供功能强大的数据存储、处理、交换、分析、管理和应用，还可以提供对空间与非空间信息的认识、分析与数据挖掘、表达和决策的技术和模型。随着物联网研究与应用的深入，出现了物联网与GIS的集成应用[12]，一些物联网的建设也直接基于GIS而设计开发，因此GIS在物联网建设中的应用价值和应用前景也越来越被人们所共识。

4 结 语

从物联网概念的提出，到近年来的快速发展，许多先进理念与科技创新不断出现，但有学者指出物联网还缺乏理论依据和技术支撑，物联网的发展需要传感、网络、计算机以及空间信息技术等相关理论技术的支撑。徐冠华院士曾在国家遥感中心成立15周年纪念会上提到，空间信息技术在过去的几十年里得到了迅速发展，但在产业化和实用化方面还有相当距离，而物联网概念的诞生及其在各领域的发展恰为空间信息技术的应用提供了广阔的市场和发展机遇。因此，清醒地认识空间信息技术在物联网系统建设中的作用及其应用，促进空间信息技术和物联网的集成结合对于物联网及其相关产业的快速发展具有重要的现实意义。

参 考 文 献

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[10] 李清泉，李必军.物联网应用在GIS中需要解决的若干技术问题[J].地理信息世界，2010（5）：7-11.

篇5

关键词：国情监测；矿产资源；监管；三维矿山

中图分类号：C35文献标识码： A

1引言

矿产资源是人类生产和生活资料的基本源泉，我国，90%以上的能源，80%的工业原料来之矿产资源。矿业在取得巨大成就的同时，也给社会生态环境带来一些危害，大量的开发活动所造成的破坏与污染越来越严重。如何有效地管理矿业、维护矿产资源开采秩序，遏制违法行为，有效保护和利用矿产资源，保障矿山安全生产，协调矿山与地方的矛盾，提升矿产资源监管水平，实现矿产资源管理工作的规划化、科学化，从而促进矿业经济健康、可持续发展，成为矿产资源管理部门亟待解决的问题。

目前，我国正在开展第一次全国地理国情普查工作，综合利用了全球导航卫星系统（GNSS）、航空航天遥感技术（RS）、地理信息系统技术（GIS）等现代测绘地理信息技术及各时期测绘成果档案，对自然、人文等地理要素进行动态和定量化、空间化的监测，并统计分析其变化量、分布特征、地域差异、变化趋势等，形成反映各类资源、环境、生态、经济要素的空间分布及其发展变化规律的监测数据、图件和研究报告等，为矿产资管的监管提供了详实的基础数据[1]。本文为了提升矿产资源监督管理手段，保护、合理利用矿产资源，充分利用辽宁省第一次全国地理国情普查数据成果，结合3S技术、数据库技术及网络技术等，设计和研究基于地理国情动态监测的矿产资源监管系统。

2系统总体设计

2.1系统流程结构

矿产资源监管系统基于省市县多级数据中心之间的数据联动，上级矿管部门对本级和下属单位的矿业权审批、矿产开采、矿产复垦等情况进行实时监测。省市县三级通过上下级数据交换，实现省、市、县三级数据的动态同步更新和共享。如下图所示，省级通过抽取程序，采用增量抽取的方式获取下级部门的矿山日常监管数据、矿业权数据等，并集中到地理国情动态监测数据仓库中，通过在线动态分析，图文展示、实现对各级矿政管理部门的矿业权登记过程、矿产开采情况、矿产复垦情况等以及对矿山企业的生产过程进行监管。

2.2系统逻辑结构

地理国情动态监测数据库和业务子模块是矿产资源监管系统的两大基石，因此在系统总体设计时，必须从业务子模块和数据库结构两方面进行科学合理的设计，在数据库设计时，既要考虑结构的完备性、格式和编码的规范化，又要尽可能地避免数据的冗余[2]。在系统功能模块设计时，为使系统结构合理，层次清晰，并具有较强的开放性和可伸缩性，将系统划分为若干既相对独立又相互协调、可共享信息的子系统[3]。这些子系统再依据一定的通讯规则和集成模式完成各自独立的功能的同时，能够有机的集成在一起，服务于整个系统的信息处理目标，同时应用子系统通过对数据库的合理调度、组织，形成数据的合理流向，完成系统的整体功能，维持系统的旺盛的生命力。

根据矿产资源监管业务的要求，其逻辑结构层面上又可以划分为五个部分：技术层，数据层、中间层、应用层和用户层[4]。具体的逻辑结构图如下所示：

图2 逻辑框架结构图

2.2.1技术层

技术层是系统实现的基础，为系统的实施提供技术保障。本系统的架构和开发采用当前主流的开发技术。主要包括：网络技术，WebGIS技术，数据库技术以及组件开发技术等。这些技术成熟稳定，为系统的顺利实施打下良好的技术基础。

2.2.2数据层

数据层为整个系统数据提供了永久化存储的支持。数据层主要包括数据的采集、获取、提取、组织、管理、更新、维护等。数据组织与管理是指对集中-分布式、异构(矢量、影像、属性、文档)、多数据源、多分辨率的数据进行管理；数据的更新与维护是指在数据库平台上, 根据不同的管理层次, 在统一的组织管理原则指导下, 利用地理国情动态监测、矿政信息等多种信息源, 实现数据的各种更新与维护。这些数据库按照功能划分为空间矢量数据库、影像数据库和属性数据库。

2.2.3平台层

平台层是应用层与数据层之间的一个桥梁，平台层对系统的公共组件进行管理，将数据和应用进行屏蔽，使得系统具有良好的可维护性和可扩充性，满足系统分步实施的需要。针对本系统的特点，分为地理国情动态监测基础数据平台和矿产资源信息服务平台, 以建立地理国情动态监测数据共享、矿产监管功能共享为目标，使矿产管理规范化、动态监管实时化。

2.2.4应用层

应用层针对矿产资源监管系统的需要开发各功能模块。每个模块完成特定的功能。由于各模块的开发是基于公共平台之上的，使得各模块间的数据交换，系统通讯都很方便快捷，系统应用层采用可伸缩设计以满足不同层次的需求。公共平台中集成了系统大量的功能组件和功能模块，应用系统的开发就是按应用要求对功能组件或功能模块的组装, 实现对专题数据的管理以及专题数据与基础数据的关联或融合。这种结构设计大大加快了系统的开发速度，提高了系统的稳定性。

2.2.5用户层

用户层实现用户对系统的操作。系统用户包括各级领导、矿产管理部门的工作人员，系统维护人员。根据系统权限的不同，用户可以与不同的界面进行交互，实现系统数据更新，系统管理，矿山监管、分析决策，信息查询，数据统计，成果输出等。

3系统功能设计

矿产资源监管系统的总体目标是利用地理国情动态监测信息，结合已有的国土资源电子政务平台，实现矿业权审批辅助审查、矿产基本信息查询、矿山开采现状地表覆盖数据动态更新、违法违规开采和资源破坏及时预警，矿产复垦数据动态更新、矿产复垦立项三维辅助审查、地质环境评估三维实景展示等。

根据系统总体要求，系统主要功能包括数据管理、图形辅助审查、专题监管分析、动态监测、三维矿山、数据查询、报表统计、常用工具、系统维护、系统接口等。

3.1数据管理

数据管理模块包括数据检查、数据入库、数据日常维护等，用于统一配置、维护管理各类矿产资源专题数据及地理国情动态监测数据，能支持海量空间数据的快速组织管理；提供数据录入、数据格式转换等工具便于维护系统数据；提供界面化的操作方式，及时将遥感影像、地形图、地理国情、矿产复垦数据等信息进行更新，保持数据库的现势性，保证数据分析和监管的有效性。

3.2图形辅助审查

3.2.1叠加分析

在矿产资源监管系统中，导入矿产资源的相关信息及坐标，根据管理工作的需要，利用地理国情动态监测数据，通过叠加分析功能，自由选定分析条件，将矿产资源信息与地理国情动态监测信息进行叠加分析并形成分析报告。

3.2.2缓冲区分析

选定一个或者多个矿产图形或者自定义一个点、线、面，在矿产资源监管信息系统中，可以对选定的或者自定义勾画的图形要素创建一定范围的缓冲区，进行空间分析。如重点水源和旅游风景区为禁采区，对矿产资源进行开采规划时，可以对禁采区建立缓冲区来为矿产资源执法监察提供辅助决策作用。

3.2.3对比分析

可以选择多个年份的矿产数据进行对比分析，以图形、表格、模型等形式展现矿产资源的变化情况及规律，对矿产资源管理、矿产资源复垦、矿产资源执法都具有重要作用。

3.3专题监管分析

3.3.1矿产分布分析

矿产资源监管系统通过调用已有的矿政信息，套合高分辨率遥感影像及辽宁省地理国情动态监测数据库，可按照行政区划、矿种等条件，自动进行矿产资源分布规律分析，并形成分析报告。系统同时提供按照任意区域范围输出各类矿产资源分布图件及专题图件等，包括对专题图的页面调整和整饰功能。

3.3.2矿产开采地表覆盖情况分析

在各类矿产开采数据基础之上，结合地理国情动态监测数据，利用计算机及GIS技术，按照年、季度、矿产名称、企业单位、行政区划（可具体到乡级单位）、矿产编号等条件，对矿产开采地表覆盖情况进行分析，形成多时态的分析报告。同时，将分析结果与高分辨率遥感影像数据叠加，为矿产执法监察提供数据支持。

3.3.3矿产复垦地表覆盖汇总分析

矿产复垦是现阶段解决矿产环境及矿产经济发展的主要途径。目前，由于我国有关的法律和法规，涉及到矿产环境保护方面的规定，大多限于“三废”污染与治理，而对矿产存在的其他环境问题关注不够，缺少对矿产复垦工作的有效监督。本系统正是利用先进的信息化手段，将矿产复垦与遥感影像、地理国情数据等信息进行综合分析、可按照上报的矿产复垦方案对矿产复垦进度进行动态的监督、分析，形成分析报告，供管理人员决策。

3.3.4非法采矿区地表覆盖分类统计

根据地表露天开矿分布情况，对照矿业权审批数据，对开采区域或行政区进行非法开采矿的地表覆盖情况进行分类统计，同时对比土地利用现状分类形成专题统计结果。

3.4动态监测

矿产资源监管系统应用地理国情动态监测数据搭建可视化平台，采用形象的图形图像语言和简便的计算机表达方式，同时对数据库中相关的数据和最新的图形数据资料进行比较分析并结合实际监督检查，对矿产资源开发利用过程实行动态监测，并与设定的指标或计划相比较，对潜在的安全问题、违法违规开采、矿产复垦时限、复垦比例等问题及时提出预警信息，对资源开发和监管过程中存在的问题及时警示，为管理部门对矿产资源的开发利用、打击非法采矿行为、监督矿产复垦等提供科学依据。

3.5三维矿山

利用地理国情动态监测基础数据，通过Skyline三维分析扩展模块，叠加DEM和DOM数据，实时生成矿产三维模型，建立虚拟三维场景。用户能够在三维模型监督矿产开采、污染、复垦情况，自由调整观察者的观测视角，并能迅速定位到目标点，同时辅助开展地质灾害环境评估。

3.6数据查询

数据查询满足不同业务的应用需求，针对空间数据和非空间数据特点，统提供了模糊查询、快捷查询、自定义查询等各种灵活方便的查询功能。

3.7报表统计

3.7.1矿业权数据统计

通过调用地理国情动态监测数据，利用自定义报表模板，灵活统计矿业权分类情况一览表、矿业权交易情况一览表、矿业权审批情况一览表等工作报表。

3.7.2采矿区地表覆盖分类统计

对矿产企业可以根据开采区域、行政区划（乡级名称、县级名称、市级名称等）、开采矿的地表覆盖情况进行分类统计，还可以根据其各类指标设定进行分级统计等。

3.7.3矿产复垦区地表覆盖分类统计

矿产复垦是指在开采矿过程中，为有效保护环境进行的复垦生态治理。在地理国情数据底图基础上，依据矿产复垦立项要求，对矿产企业的开采区域、行政区划（乡级名称、县级名称、市级名称等）、开采矿复垦的地表覆盖情况进行分类统计，也可设定各类指标进行分级统计。

3.7.4非法采矿区地表覆盖分类统计

根据地表露天开矿分布情况，对照矿业权审批数据，可对开采区域或行政区进行非法开采矿的地表覆盖情况进行分类统计，同时对比土地利用现状分类形成专题统计结果。

3.8常用工具

系统提供面积量算、长度量算、坐标系统转换、数据格式转化等常用工具。

3.9系统维护

系统维护功能主要提供一些系统管理的可视化工具，协助系统管理员更有效地管理系统。功能包括：组织机构管理、角色管理、用户权限管理、系统参数设置 ,系统字典管理等。

3.10系统接口

系统提供数据服务接口，能实现与已有矿政管理平台及将来系统功能升级的衔接。

4结束语

矿产资源监管一直是矿产资源管理研究的热点问题，随着地理国情普查工作的不断推进，充分利用地理国情动态监测数据成果，实现矿产监管从事后到事前模式的转变，不但拓展了地理国情动态监测数据成果的应用范围，而且带动了矿产资源管理模式的深刻改变，从而更加促进矿产资源的合理开发与应用，提升了矿产资源管理水平，为提高矿产资源管理的可持续性，市县矿产规划、设计、开采及复垦等工作有机结合奠定了基础。

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篇6

为优化林地结构，提高林地效益，科学管理林地，促进全市林业又好又快发展，根据上级部署，经市政府研究，现就在全市开展林地保护利用规划编制工作有关事项通知如下：

一、编制林地保护利用规划的目的和任务要求

这次林地保护利用规划编制，主要是对全市各类林地区划、森林资源、公益林界定等进行全面调查、核实、论证，搞好基础调查、资料收集、专题研究，查清森林资源数据，建立健全林地保护利用管理机制，为今后全市林业发展和保护利用林地提供依据。工作重点是明确林地范围、功能，科学界定保护等级和质量等级。规划编制工作从7月20日开始，到年底前完成，林地档案管理数据库建设要在年底前完成。

二、规划编制的基本原则

（一）统筹协调原则。正确处理林地保护与利用、林地保护与经济发展的关系，促进林地的科学合理利用，充分发挥森林的生态、经济和社会效益，促进经济社会可持续发展。同时，注意与上级规划相衔接，与全市有关规划相协调。

（二）广泛参与原则。既要认真组织专业技术人员扎实做好基础调查、资料收集、专题研究和政策建议等工作，又要采取多种形式，广泛听取镇村、有关部门及社会公众的意见建议，确保规划具有坚实的科学基础和广泛的社会认同。

（三）注重落实原则。综合运用经济、行政、法律手段，积极保护现有林地，适度补充林地，科学利用林地，将已有林地和林业发展用地目标任务层层分解落实到镇村、到山头地块，建立起符合国家标准的林地档案管理数据库。

三、工作步骤

（一）落实规划基数（7月20日—8月31日）。以最新森林资源规划设计调查数据为依据，以林相图为基础，利用遥感影像图进行对比分析，并做必要的补充调查，落实基准年的规划基数。

（二）研究具体问题（9月1日—9月30日）。研究林地保护管理政策、建设用地需求及节约集约利用林地措施、林地结构和布局优化、林地补充来源规划，落实规划实施保障等。

（三）确定规划框架（10月1日—11月20日）。明确未来林地保护利用的基本战略，确定林地保护利用规划的主要目标和相应控制性指标，提出保护利用措施，按照县级林地保护利用规划文本格式，形成规划框架。规划框架经市林业局评审后报省林业局审定。以审定同意后的规划框架为指导，确定优化方案，编制规划文本、相关说明、规划图表、综合研究报告等规划成果。

（四）抓好规划论证（11月21日—11月30日）。征求市发改、财政、国土等部门对规划编制的意见，对规划目标及林地规模、结构、布局和相关政策等进行重点论证，并与相关规划相衔接。

（五）报批规划成果（12月1日—12月20日）。规划成果报市林业局评审通过后，报省林业局批准。

四、工作措施

（一）广泛宣传，增强全社会保护林地意识。充分运用电视、广播、市情等媒体，采取办专栏、专版等形式，广泛宣传编制和实施林地保护利用规划的重要意义，宣传保护森林和林地的法律法规知识，为林地保护利用规划实施营造良好的舆论氛围。

（二）精心组织，确保编制工作顺利推进。市林业局要精心组织，统筹安排，搞好技术培训和工作指导，保障技术支撑；要加强监督检查，完善林地监测、评估和统计制度，保证编制工作顺利开展。各镇政府、街道办事处、经济开发区管委会从7月20日开始，要安排2名技术人员，分组搞好林地资源调查，到8月20日完成调查。发改局、财政局、国土局、环保局、城建局、农业局、交通运输局、水利局、产芝水库管理局等部门要密切配合，积极参与，确保如期完成规划编制任务。

篇7

【关键词】无人机航测技术；土地整治项目；应用；探讨

0 引言

土地整治是指对田、水、路、林、村等实行综合治理，对自然灾害损毁或者生产建设活动破坏的土地进行复垦，对宜农未利用土地进行开发，增加有效耕地面积，提高耕地质量，改善农业生产条件，提高农田生产能力，降低农业生产成本，有效改善传统的农用地利用格局，扩大经营规模，促进农业增效和农民增收和改善生态环境的行为，是农用地、农村建设用地、城镇工矿建设用地、未利用地开发与土地复垦等综合整治活动。在土地整治活动中，项目的立项可行性研究、规划设计、工程量预算、项目施工、进度监控以及竣工验收所需的高分辨率、现势性强、高精度的数据和图件，正是近年来兴起的不失机动灵活、可以实现快速响应又低成本、精度高的一种无人机航测系统及技术能够很好实现的。

1 无人机航测的特点

低空无人机航空摄影测量是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，它的特点主要体现在如下几个方面：

1.1 无人机起降方便

采用滑起、滑降、弹射、伞降等方式，无需机场起降和进行机场协调等一系列工作，对起降场地要求低，一般有净空条件较好的平整的草地或公路即可。

1.2 可以获取准确度高和高分辨率的影像

能低空作业和云下摄影，可以获取分辨率在0.05～0.5米之间的影像和相对精确的定位数据。

1.3 效率高

无人机航空摄影不受地形影响，可进入各种复杂地域拍摄，无论是林地、高原、盆地、水域都可以实施摄影，获取数据全面准确，有效拍摄时间长，能够高效率完成工作任务。

1.4 无人机运输方便

系统集成度高，只需装载于一般的运输车中，也可进行铁路或航空托运，方便在各地开展工作任务。

1.5 成本低

整个系统维护、维修成本较低，运行成本也比有人机和常规测绘较低。

1.6 内业成图快速

利用相关软件可以快速的完成空三、DEM、DOM、DIG的制作。

2 贵州省土地整治项目主要测量技术要求

坐标系统：平面采用1980西安坐标系，高程采用1985年国家高程基准。

正射影像分辨率与成图比例尺：地面分辨率不低于0.20米，成图比例尺一般为1∶2000，若因项目有特殊需要的，成图比例尺可定为1：500或1∶1000。

控制测量：平面和高程观测、平差、精度限差要求采用《城市测量规范》要求；GPS测量时应采用《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）要求开展控制测量。三、四等水准测量按照《国家三、四等水准测量规范》执行。RTK测量依据《全球定位系统实时动态（RTK）测量技术规范》（CH/T 2009-2010）要求进行。

地形图测绘：按照《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》（GB/T20257.1 -2007）执行。补充要求：实测项目区红线范围外30米内的地形和地类；高程注记至分米；独立地物应注记高程，各类坎子要注记两端坎头的高程和坎中间点的上下高程；道路交叉口、涵洞均应注记高程；山脊及地形急剧变化处和特殊地貌应注记高程，山顶制高点、鞍部的高程应全部注记；水利建筑物及附属设施实测上图，；水田应逐块表示，不允许综合，并测注高程；水库、池塘要测绘水涯线并注高程；池塘应测注塘顶边高程以及量取塘顶至水面的高度；水系应完整表示出来，实测红线范围内沟渠走向、宽度、堤顶高程；涉及到土地整理的主要路、沟、池、凼、水源等要素应尽可能将其测绘完整，偏离红线太远时，可标示其概略走向和距离；道路中心、交叉路中心、独立地物、涵洞、桥面、山顶、鞍部、各类坎顶、坎底的高程。

3 无人机航测技术在土地整治项目中的应用

按照省厅的要求，我院在风冈县进化镇和务川县黄都镇高标准基本农田整治项目中采用了无人机航测技术，现将作业依据、作业流程及方法、成果资料进行简单的介绍，并就无人机航测技术及成果在土地整治活动中各个阶段的应用进行探讨。

3.1 无人机航测技术作业依据

《1：500，1：1000，1：2000地形图航空摄影测量外业规范》（GB/T7931-2008）；《1：500，1：1000，1：2000地形图航空摄影测量内业规范》（GB/T7930-2008）；《数字航空摄影测量空中三角测量规范》（GB/T23236-2009）；《无人机航摄系统技术要求》（CH/Z3002-2010）；《低空数字航空摄影测量内业规范》（CH/Z3003-2010）；《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z3004-2010）；《低空数字航空摄影规范》（CH/Z3005-2010）；《1：500，1：1000，1：2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》（GB/T15967-2008）。

3.2 作业流程及方法

航线设计主要指标：按照摄区范围、平均基准面高程进行航线设计。保证同一航摄区域高差不大于设计航高的1/6时，两个项目相对航高设计为550米和800米，同时保证测区航向重叠不小于65%、旁向重叠不小于35%，像片倾角不大于5度，旋偏角不大于15度。

航摄：本次采用LT-150G型固定翼无人机搭载35mm定焦镜头的佳能5D markⅡ型数码相机进行航摄。

像控点测量：利用VirtuoZo Smait航空摄影测量影像快速拼接软件生成的正射影像图作为工作地图，利用GPS-RTK方法，按照1：1000地形图成图要求进行像控点选刺和测量。

空三加密：利用低空航测数据处理系统DPGrid先对像片进行畸变纠正、内定向，然后进行自动转点、控制点转刺、区域网平差计算、人工调整等过程，当区域网平差计算各项精度指标满足规范及设计要求后生成空三加密成果。

数字化成图：由空三加密成果恢复建立立体模型利用全数字摄影测量系统VirtuoZo NT按照成图要求和土地整治测量技术要求进行地形地物的立体采集，然后在CAD软件上进行图形编辑。然后打印地形图数据到实地进行检查、调查、核实和定性，室内根据外业调绘底图进行修改、处理，最后形成标准的地形图成果。

DEM、DOM制作：利用已测制完成的数字化地形图数据生成测区的高程模型（DEM），然后利用高程模型进行影像纠正、投影转换，经过匀光匀色、镶嵌、裁切、检查、编辑，形成整个测区的正射影像图（DOM）。

3.3 完成的成果资料

完成项目区GPS控制成果、像控点成果、空三加密成果、实测土地利用现状图、项目规划图、工程布置图、项目单体工程设计图（册）、项目竣工图、项目区正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）等。

3.4 成果精度检核

对完成的地形图和正射影像图成果，利用GPS-RTK测量方法实地测量地物点进行检查，两个测区共随机抽查了1025个点，平面中误差为0.43米，高程中误差为0.55米，粗差点51个，可见整体成果精度能够满足1：2000地形图相关技术要求。

3.5 无人机航测技术及成果在土地整治活动中各个阶段的应用

可行性研究阶段：利用无人机航测技术完成的DOM、DEM、DLG成果，以及该成果构建的项目区三维立体模型，方面土地管理者、决策者、规划设计者、评审专家和公众能够运筹帷幄之中，对项目有个直观的了解、分析研究和科学的决策，编制可行性研究报告等。

规划设计与预算阶段：可以利用DOM、DEM、DLG成果以及立体像对，对项目区内各项单体工程、重点工程进行精细的规划设计、坡度和工程量计算，绘制项目规划图、工程布置图、项目单体工程设计图（册）和编制预算编等。

项目施工阶段：分阶段性的利用无人机航测技术对项目区进行航摄，利用影像进行叠加对比分析，可以随时掌握工程进度等。

竣工验收阶段：利用无人机航测快速的提供全方位的、精度高的影像数据及图文资料，通过叠加对比，可准确直观的分析工程施工与设计的一致性及最终成效，有利于成果验收。

4 结语

虽然目前无人机航测技术还存在无人机航摄会出现俯仰和横滚角较大、数码航片图幅多、需要的像控点数量较多等缺点，但是通过实践表明，只要通过认真组织，严格按照相关规程规范和技术要求执行，在土地整治活动中，无人机航测技术与常规测绘和有人机航测比较，具有快速机动、需要测量人员少、成本低、受空域限制少、效率高等优势，同时又能够快速、高效的提供满足精度要求的各种数据资料和空中飞行服务，因此，笔者认为无人机航测技术及成果在土地整治活动中各个阶段的应用是可靠、可行的，是可以大力推广应用的。

【参考文献】

[1]何敬，李永数，徐京华，鲁恒.无人机影像制作大比例尺地形图试验分析[J].测绘通报，2009（08）.

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[关键词]大数据；信息技术；数据处理

[中图分类号]TP274[文献标识码]A

20世纪中叶计算机的诞生标志着电子时代正式开始，从此人类社会开始生产并存储各类型的数据。经过数次计算机技术革命，单位面积所能存储的数据量大大提高。近年来，由于WEB2.0应用的全面爆发，网络参与者同时也成了网络信息的制造者，由WEB2.0带来的大规模非结构化数据开始呈现出几何增长。因此，麦肯锡公司在2011年的报告《Big Data：the Next Frontier for Innovation》[1]中，对这种密集型数据爆炸的现象成为“大数据”时代的到来。

1大数据的概念

大数据的概念并不是凭空出现的，它的前身是海量数据。但两者之间有所区别。海量数据强调了数据量的规模之大，并没有对其特性进行定义。而大数据的概念包含了大数据的体积、传播速率、特征等内容。虽然截至目前还没有对大数据有统一的定义，但被广泛接受的定义为：大数据是无法在一定时间内用通常的软件工具进行收集、分析、管理的大量数据的集合[2]。大数据的特点一般归纳为四点：一是数据总量大，目前大数据的最小单位一般被认为是10～20TB的量级；二是数据类型多，包括了结构化、非结构化和半结构化数据；三是数据的价值密度很低；四是数据产生和处理的速度非常快。这四个特点又被称作大数据的4 V理念，即：Volume，Variety，Value，Velocity[3]。

2大数据的技术

依据大数据生命周期的不同阶段，可以将与大数据处理相关的技术分为相应的三个方面：

2.1大数据存储

从海量数据时代开始，大规模数据的长期保存、数据迁移一直都是研究的重点。从20世纪90年代末至今，数据存储始终是依据数据量大小的不断变化和不断优化向前发展的。其中主要有：DAS（Direct Attached Storage），直接外挂存储；NAS（Network Attached Storage），网络附加存储；SAN（Storage Area Network），存储域网络和SAN IP等存储方式[4]。这几种存储方式虽然是不同时代的产物，但各自的优缺点都十分鲜明，数据中心往往是根据自身的服务器数量和要处理的数据对象进行选择。

此外，这两年数据存储的虚拟化从研究走向现实。所谓虚拟化，就是将原有的服务器进行软件虚拟化，将其划分为若干个独立的服务空间，如此可以在一台服务器上提供多种存储服务，大大提高了存储效率，节约存储成本，是异构数据平台的最佳选择。从技术角度来讲，虚拟化可以分为存储虚拟化和网络虚拟化，网络虚拟化是存储虚拟化的辅助，能够大幅度提升数据中心的网络利用率和传输速率。目前IBM、浪潮、思科等公司纷纷发力虚拟化市场，可以预见虚拟化会成为未来大数据存储的一个主流技术。

2.2大数据挖掘

在大数据的处理技术中，超大规模的数据挖掘一直是难点，也是重点。面对上百TB，甚至PB级别的异构数据，常规的处理工具往往难以担当重任。需要考虑到的是大数据是个不断生长的有机体，因此在挖掘过程中还要考虑到未来数据继续增长所带来的影响。

因此，大数据的挖掘需要采用分布式挖掘和云计算技术。Google公司一直是分布式挖掘技术的领导者，它研发了MapReduce分布式挖掘工具[5]，英特尔公司在此基础上开发了Hadoop分布式挖掘工具。这两个工具都具有高效、高扩展、高可靠性和高容错率的特点，并提供免费版本，适用于各种类型的大数据挖掘。

2.3大数据分析

从内容来说，大数据的分析分为技术和方法两种类型。从技术上讲，主要是分布式的数据分析和非结构化数据处理等。从方法上讲，主要是利用常用的数理统计方法来进行数据分析，例如使用可视化的数据分析工具。但两者是一个有机的整体。大数据处理的最终目的是为了将数据之间的关系以可视化的方式呈现在用户面前，包括了处理的全部过程和展现的过程。在数据分析过程中，不仅仅是需要计算机进行自动化的分析，更需要人工进行数据选择和参数的设定，两个是辩证的关系。

随着大数据行业的兴起，产生了一个新的职业，被称作数据科学，而从事该行业的人员被称作数据科学家。这类科学家的一个特点就是能够艺术性地将数据进行可视化分析，简单明了而且能够展现出数据之间的关联关系。

3大数据的应用

麦肯锡在大数据的研究报告中指出，大数据的应用已经渗透到每一个行业和业务职能领域，逐渐成为了重要的生产因素[6]。按照专业领域划分，信息技术、互联网行业、商业、遥感探测已经开始应用大数据技术来进行研究和生产效益；生物信息技术、科研情报所、图书情报领域已经对大数据展开了研究，并进行了规划；其他专业和行业对大数据可能仍处于了解阶段，但大数据的浪潮很快就会波及大部分的行业领域。

从大数据的应用效果来看，总体趋势与上述的三类专业呈现出一致性。百度、淘宝等公司作为信息技术、互联网和商业领域的杰出代表，已经对大数据开始了深度应用，马云在卸任阿里巴巴CEO时更是阐述了大数据时代将改变互联网商业的面貌，谁提前开始大数据的应用，就可以获得未来行业发展的优势。大数据的普及需要一个过程，首先从重点应用行业开始，例如信息技术领域行业，逐渐扩展到其他行业。美国已经由白宫颁布了大数据开发与利用的国家级战略，由美国国防部和国土安全局牵头开展全面推广大数据的应用。我国目前对大数据的研究并不多，应用更是缺乏。如果要推动大数据的应用，应当由国家层面进行大数据的平台建设。在今年的国家自然科学基金和社会科学基金的课题指南中，已经提出了很多设计大数据的课题，相信在未来几年内国家会对大数据的研究、开发与利用提供政策和资金支持。

总而言之，大数据的技术与应用还是处于起步阶段，其应用的前景不可估量。各个行业应当把握时代脉搏，充分认识到大数据所能带来的革命性改变，只有这样才能够保持创新与进步，从而站在行业的最前沿。

参考文献：

[1]Manyika J，McKinsey Global Insti？ tute，Chui M，et al. Big data： The next fron？ tier for innovation，competition，and produc？ tivity[M]. McKinsey Global Institute，2011.

[2]卢胜军，王忠军，栗琳.赛博空间与大数据双重视角下的钱学森情报思想[J].情报理论与实践，2013，36（004）： 1-5.

[3]Hirt C W，Nichols B D. Volume of fluid（VOF）method for the dynamics of free boundaries[J].Journalofcomputational physics，1981，39（1）： 201-225.

[4]Chirillo J，Blaul S. Storage Security： Protecting，SANs，NAS and DAS[M].John Wiley & Sons，Inc.，2002.

[5]Dean J，Ghemawat S. MapReduce： simplified data processing on large clusters[J]. Communications of the ACM，2008，51（1）： 107-113.

[6]郑玲微.大步跨入“大数据”时代[J].信息化建设，2013（1）.

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关键词：精细农业精细农作GPS和GIS工程技术创新

引言

近两年来，我国科技界在研究推进新的农业科技革命中，关于国外“精细农业”技术的发展，引起了广泛的关注。新闻媒体陆续有了一些报导，科技部在筛选“面向21世纪解决16亿人口食物安全的关键技术”项目、组织S-863农业高技术领域发展计划研究以及农业部948引进项目立项中，也受到了重视。有的单位已开展了有关研究和试验示范工程准备工作,加强了和国外的学术交流与合作联系，国内学术交流也开始活跃。国外有关产业界开始向我国推荐其技术产品，密切关注中国走向21世纪实现农业现代化、信息化中这一巨大的潜在技术市场。可以预言：“精细农业”技术体系的试验示范及其相关技术产品的开发研究，将在世纪之交成为推进我国新的农业科技革命中的重要研究课题。信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇，在开拓新的前沿科技应用研究领域中，发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离，时间上的差距在缩小。在某些重要领域实现技术发展上的跨越，将是机遇性的挑战。主席1998.9在安徽考察工作时的讲话中指出：“现在一些发达国家，已经把基因育种工程、电子信息互联网络、卫星地面定位系统等高新技术应用于农业。我们必需有紧迫感，尽快迎头赶上”。“精细农业”技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技等多种学科知识的组装集成，其应用研究发展必将带动一批直接面向农业生产者应用服务的电子信息高新技术，如：卫星定位系统、地理信息系统、遥感技术的农业应用；农田信息快速采集仪器、农田耕作、土肥管理、农药利用、污染控制等适用技术和农业工程装备及其产业化技术的研究与开发，对推动我国基于知识和信息的传统农业现代化，具有深远的战略性意义。“精细农业”，即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词的中译。国内科技界及媒体报导中目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。实际上，目前国外关于PrecisionFarming的研究，基本上仍是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术（DSS）为基础的面向大田作物生产的精细农作技术，即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。因此，作者认为采用“精细农作”译名来表达当前这一技术思想的内涵可能更为确切。“精细农作”是直接面向农业生产者服务的技术，这一技术体系的早期研究与实践，在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性，从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入，或称“处方农作”而发展起来的；在农业工程领域，自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术，农田信息智能化采集与处理技术研究的发展，加上八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求，为“精细农作”技术体系的形成准备了条件。海湾战争后GPS技术的民用化，使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展，也推动了“精细农作”技术体系的广泛实践。使得近20年来，基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术等，在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来，形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农作”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来，在示范应用中预示了良好的发展前景。近

五、六年来，已有数千计的研究成果，实验报告见诸于国际学术会议或学术刊物；每年都举办专题“国际精细农业学术研讨会”和有关装备技术产品展示会；在万维网上设置有多个专题网址，可以及时查询到有关研究发展信息；美、英、澳、加等国一些著名大学设立了“精细农业”研究中心，开设了有关博士、硕士研究方向及培训课程；日、韩等国近年来已加快开展研究工作，并得到了政府部门和相关企业的大力支持。国际上对这一技术体系的发展潜力及应用前景有了广泛的共识，将成为世纪之交发展农业高新技术应用研究的重要课题。

“精细农作”技术思想的内涵及其主要支持技术：

“精细农作”技术思想的核心，是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控的“处方农作”。正是信息技术革命为这一技术思想的实践，提供了先进的技术手段。千百年来的作物生产，都是以地区或田块为基础，在区域或田块的尺度上，把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平，很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的环境后果。传统的农业技术推广模式，也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测，通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上，即使在同一农田内，地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性，包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生，再逐步按时空变化蔓延的特性，早已为人们所认识。几世纪前，农民把土地划分为小田块来耕作经营，正是受到对作物生长环境和产量空间变异的感性知识的影响。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验而形成的“传统精耕细作”技术，也可以在小块农田内达到很好的经济产量，只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期，科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田间分布具有明显的差异性。1929年，Illinois大学C.M.Linsley和F.C.Bauer发表文章劝告农户应绘制自己田区内的土壤酸度分布图和按小区需求使用石灰的建议。之后，一直都有关于农田土壤和收获量空间变异性研究的报导。八十年代以来，关于在农田中实施土壤肥力、植保和作物生产定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技术研究受到广泛的重视。世界著名厂商先后向市场提供了装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机，已可以在收获过程中自动生成以12-15m2为单元组成的农田小区产量分布图。多年的试验实践表明，田区内小区平均产量的最大差异可以超过100％。由于作物生产还受到气候变异的影响，经连续多年对同一田区积累的数据表明，同一小区年际间的产量差异性也可能是十分明显的。田区内产量上述明显的时空分布差异性，显示了农田资源利用存在的巨大潜力。现代农学技术与电子信息技术的发展，为定量获取这些影响作物生长因素及最终收成的空间差异性信息，实施基于知识和现代科技的分布式调控，达到田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的经济产量成为可能。图1是精细农作技术思想的示意图。其实施过程可描述为：带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及对应小区平均产量数据通过计算机处理，生成作物产量分布图根据田间地形、地貌、土壤肥力、墒情等参数的空间数据分布图，作物生长发育模拟模型，投入、产出模拟模型，作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统，并在决策者的参与下生成作物管理处方图根据处方图采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小区实施目标投入和精细农作管理。上述精细农作技术体系在许多发达国家的试验和应用表明，可以显著节约投入，获得良好的经济效益，受到农户的欢迎。

“精细农作”是基于田间小区农作条件的空间差异性，为实现优化作物生产系统的目标而提出的。但工程支持技术的开发研究，对实现这一技术思想起着关键的作用。如：农田信息采集与处方农作的空间定位，需依靠卫星定位系统（GPS）；地理空间信息管理和数据处理，需要应用地理信息系统(GIS)；未来大量地理空间数据的更新，需要遥感技术(RS)的支持；作物产量计量与小区产量图的生成需要能按秒记录收获机累计产量和对应地理坐标位置的智能型收获机械，以及计算机数据处理和产量图自动生成技术；田区空间变量信息的快速实时采集，需要研究基于新原理的传感技术与信号处理技术；按小区实施自动处方农作、调控目标投入需要变量处方农业机械；制定科学的农作处方需要计算机作物管理辅助决策支持系统的支持；作为一个能协调运作的智能化系统需要有高效的信息集成以及有关信息传输、标准化技术的研究等等。

迄今“精细农业”在发达国家也不过

五、六年的应用试验历史，部分支持技术手段还不十分成熟，有待不断研究完善，相关的应用基础研究还比较薄弱。“精细农作”应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件，围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标，采用不同的技术组装方式，逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。其中，获取农田小区产量空间分布的差异性信息是实践精细农作的基础。有了小区产量分布图，农户既可以根据自己的经验知识，分析小区产量差异的原因，选择经济适用的对策，在现实可行条件下采取适当措施实施调控；也可以根据技术经济发展的条件，利用先进的科技手段或智能化变量处方农业机械实现生产过程的自动调控。建立一个完整的精细农作技术体系，需要有多种技术知识和先进技术装备的集成支持

3.“精细农作”技术发展与工程技术创新

3.13S技术农业应用研究：

“精细农作”中的定位信息采集与处方农作实施，需要采用全球卫星定位系统（GPS）。已经建成投入运行的有美国GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统。美国GPS系统包括在离地球约20,000km高空近似圆形轨道上运行的24颗地球卫星，其轨道参数和时钟，由设于世界各大洲的五个地面监测站和设于其本土的一个地面控制站进行监测和控制。使得在近地旷野的GPS接收机在昼夜任何时间、任何气象条件下最少能接受到4颗以上卫星的信号，通过测量每一卫星发出的信号到达接收机的传输时间，即可计算出接收机所在的地理空间位置。信号处理技术的发展，可使微弱的卫星信号为便携式或掌上型接收机的小型天线所接收。这是一个功能强大、对任何人、在全球任何地方都可以免费享用的空间信息资源。尽管美国政府对其GPS系统施加了“选择可用性政策”(SA)的影响和卫星信号在空间传输过程中发生的各种累积误差，但技术上可通过差分误差校正方式及信息处理技术使通用接收机的动态3维定位精度容易达到米级或分米级，测量型GPS接收机动态定位精度可达厘米级要求。近几年来，GPS产业技术发展迅速，若干大公司迅速涉足农业领域，提供了用于农田测量、定位信息采集和与智能化农业机械配套的DGPS产品。这类产品通常均具有12个可选择的卫星信号接收通道、动态条件下每秒能自动提供一个3维定位数据，动态定位精度一般可达分米和米级，并具有与计算机和农机智能监控装置的通用标准接口。如美国Trimble公司Ag13212通道GPS接收机，可接收信标台的地区性差分校正信号免费服务或获得由近地卫星转发的广域差分收费校正信号服务，提供可靠的分米级定位和0.1米/小时的速度测量精度。系统可用于农田面积和周边测量、引导田间变量信息定位采集、作物产量小区定位计量、变量作业农业机械实施定位处方施肥、播种、喷药、灌溉和提供农业机械田间导航信息等。配置这一系统需要考虑本地区可能提供的差分信号现有条件，或在缺乏上述服务条件下购置两台Ag132和配套通信电台建立独立的自用差分GPS系统，另还可配置必要的专用可选件如：基站附件、导航附件、背负式田间信息采集附件、掌上型计算机及必要的联接信号电缆等。Ashtect公司的AgNavigator结构设计有些不同，但功能大体相当。DGPS技术的迅速发展，使得近几年来各国提供局域差分信号免费服务的信标站迅速建设起来，至1996年末，美国这类信标站的地区覆盖范围已接近国土的2/3。信标站差分信号服务半径约计300km。我国在东南沿海原交通部也建立了近20个这类信标站。以近地卫星作为星载GPS广域差分信号服务系统在今后几年内也可望在我国部分地区相继建立。在竞争中谋求信息高新技术产品市场的商业利益，将是今后GPS技术发展竞争的总趋势。今年3月30日美国副总统戈尔在白宫新闻会上，宣布开放GPS卫星的L2频道并进一步开放L3频道民用服务，这将大大有利于进一步改善GPS卫星服务的精度和可靠性，使用户获得性能价格比更好的精确定位、定时技术服务。GPS用户系统外观结构简单，小型化，操作方便，但技术含量高。现有国外农机厂商配套的GPS产品，大多采用OEM方式引进关键部件进行二次开发后嵌入于农业机械应用系统中，可使性能价格比显著改善。DGPS作为农业空间信息管理的基础设施，一旦建立起来，即不但可服务于“精细农作”，也可用于农村规划、土地测量、资源管理、环境监测、作业调度中的定位服务，其农业应用技术开发的前景广阔。地理信息系统（GIS）作为用于存储、分析、处理和表达地理空间信息的计算机软件平台，技术上已经成熟。它在“精细农作”技术体系中主要用于建立农田土地管理，土壤数据、自然条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量的空间分布等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等，为分析差异性和实施调控提供处方信息。它将纳入作物栽培管理辅助决策支持系统，与作物生产管理与长势预测模拟模型、投入产出分析模拟模型和智能化农作专家系统一起，并在决策者的参与下根据产量的空间差异性，分析原因、作出诊断、提出科学处方，落实到GIS支持下形成的田间作物管理处方图，指导科学的调控操作。由于农业活动涉及广阔的地理空间和各种管理信息都有明显的空间随机分布特征，GIS在农业中具有广泛的应用价值。在形成农业空间信息地理图形时，采样密度、采样成本与信息处理的方法如何能更准确反映参数的空间分布，仍然是尚待深入研究的课题。由于商用GIS系统的功能一般都照顾到各种类型用户的需要，针对农业资源信息管理和精细农业实践的需要和农村用户的特点，开发基于GIS设计规范的简单实用、易于向基层农村用户推广、界面友好的田间地理信息系统（FIS）已引起学术界的注意，值得我国农业工程师进行创新研究。

遥感（RS）技术是未来精细农作技术体系中获得田间数据的重要来源。它可以提供大量的田间时空变化信息。近30多年来，RS技术在大面积作物产量预测，农情宏观预报等方面作出了重要贡献。由于卫星遥感数据目前尚达不到必要的空间分辨率和提供满足农作需要的实时性，目前还未用于作物生产的精细管理。然而，遥感技术领域积累起来的农田和作物多光谱图象信息处理及成像技术、传感技术和作物生产管理需求密切相关。RS获得的时间序列图象，可显示出由于农田土壤和作物特性的空间反射光谱变异性，提供农田作物生长的时空变异性的信息，在一季节中不同时间采集的图象，可用于确定作物长势和条件的变化。基于遥感产业界对“精细农作”的商业兴趣，一系列的地球观测卫星将在近几年内发射，到2005年，将有超过40个这类卫星提供服务。大部分这类卫星采集的全色图象，空间分辩率将达1～3米，多光谱图象分辩率预计可达3～15米，扫视区6～30km。由于采用卫星遥感比航空摄影的成本将低一半以上，卫星遥感技术可预期在近3～5年内，在“精细农作”技术体系中扮演重要角色。农业工程师应该涉足这一领域，了解有关的知识，参与应用研究，现在的RS软件已可装载在PC机上使用，性能价格比已可为普通用户所接受。

3.2收获机械产量计量与产量分布图生成技术

作物产量是许多因素综合影响形成的结果和评价种植管理水平的基础。“精细农作”技术思想也正是从获得田间小区产量的差异性信息出发，分析原因，指导管理决策。在“精细农业”研究发展中，虽然也有关于甜菜、土豆、甘蔗、牧草、棉花、水果等收获机械产量计量及产量分布图自动生成的试验研究成果，但迄今已商品化的产品仍集中于谷类作物收获机械方面。据报导，美国目前约有20个制造商供应谷物联合收获机产量计量系统，1997年底，全国使用这一技术的联合收获机约17,000台，其中约有一半带GPS定位系统可支持产量分布图自动生成。一个主要生产厂商宣称，至2001年其生产的90%谷物联合收获机将装备产量监视器。迄今已进入商品化的这类产品主要是基于冲击式-力传感技术（如美国JohnDeree和CaseIH）、容积式光电计量技术（如英国RDS产品）和γ射线流量传感技术（如MasseyFerguson产品）等。在谷物流量自动传感过程中，还可同时测量净粮含水量，在小区产量分布图基础上结合定位处方投入的成本分析直接显示小区经济效益分布图（GrossMarginVariabilityMap）。“精细农作”体系中的产量图自动生成技术，需要解决如下的科学技术问题：

流量传感器的计量精度、稳定性、通用性、标定简便性的进一步改善；

产量计量中同时获得收获机的实际割幅和前进速度信息；

生成产量分布图需要的空间分辨率不大于收获机械工作幅宽的DGPS定位系统；

针对不同收获机械建立谷物由割台至流量测量点的谷物运移过程模型，以校正产量分布信息的动态误差；

研究采集的定位数据和产量数据编码格式与快速存储传输方式。这些数据通常都是存储在软盘或IC智能卡中，能一次存储至少一个作业班内的全部数据，然后再传入PC机进行处理和生成产量分布图；

开发PC上进行产量分布图生成的软件，含文件结构、数据结构、误差校正、数据图形化、显示方式等；

上述技术都还需要继续完善。研究适于不同国家的农业机械装备、种植特点、适于不同作物和更为精确的上述各环节的智能化技术，仍然是农业工程师面临的挑战。谷物联合收获机电子装置，包括谷物产量自动计量和产量图自动生成技术，是当代农机研究的一个重要方向，也应是我国农机装备机电一体化、信息化研究的优先发展方向之一。对于改善易地收获、农机社会化服务，提高农机作业信息化意识，促进作物生产科学管理，都有十分重要的现实意义，应是世纪之交我国农机技术创新的重要课题。3.3田间变量信息采集与处理技术

快速、有效采集和描述影响作物生长环境的空间变量信息，是实践“精细农作”的重要基础。优先需予考虑的主要是土壤含水量、肥力、SOM、土壤压实、耕作层深度和作物病、虫、草害及作物苗情分布信息采集等。目前田间信息快速采集技术的研究仍大大落后于支持精细农作的其它技术发展，已成为国际上众多单位攻关研究的重要课题。现有的土壤信息采集方法是基于定点采样与实验室分析相结合，耗资费时、空间尺度大、难于较精细地描述这些信息的空间变异性。技术创新的方向是研究开发可快速操作，有利于提高采样密度，测量精度能满足实际生产要求的新传感技术和进一步改善空间分布信息的定量描述与近似处理方法。部分参数将可用扫描方式通过安装于作业机械上的传感器连续采集和进一步自动生成空间信息分布图。已经取得实用化或具有良好开发前景的成果，如：土壤含水量测量将在TDR成熟技术基础上，在开发经济实用的基于驻波比、频域法原理、近红外技术的快速测量仪方面拓宽研究领域。土壤主要肥力因素（N、P、K）测量仪器开发方面，基于传统化学分析技术基础上的快速肥力分析仪，目前国内已有实用化产品投入使用，其稳定性、操作性和测量精度虽然尚待改进，但对农田主要肥力因素的快速近似测量具有实用价值；一种基于近红外技术通过间接叶面反射光谱特性进行农田氮肥肥力水平快速评估仪器已在试验使用，它与遥感技术的农业应用密切相关，可以相互借鉴相关技术研究成果；一种基于离子选择场效应晶体管（ISFET）集成元件的土壤主要矿物元素含量测量技术的研究在国外已取得进展，将是值得关注的技术突破性研究方向。土壤耕作层深度对评价土壤持水能力和指导定位处方耕作，确定播种深度、施肥用量密切相关，在美、加、澳等已经开发出不接触式、基于电磁场测量土壤电导率用于评价土层深度分布图的仪器已试验使用，可对指导定位处方深耕取得良好的经济效益；关于SOM传感器，早在数年前已有报导，通过NIR原理研制的可用于田间在线测量的多光谱SOM测量仪已有商品化产品。在作物生长有关变量信息的采集方面，田间杂草识别是“精细农业”支持技术中引起广泛关注的领域。在杂草识别的光谱响应特性方面已有许多研究成果及参考数据可供借鉴。其它田间作物变量传感与空间信息处理技术方面的研究，将围绕新的物理原理与数学方法的应用，如多光谱识别、NIR视角技术、图象模式识别、人工智能方法（ANN、Fuzzy系统分析、ES应用）、状态空间分析、小波分析、卡尔曼滤波方法等。在实践“精细农作”方面，开发基于新的物理原理的近似快速信息采集技术与改善空间地理信息处理方法，仍然是科技工作者面临的艰巨任务。

3.4智能型处方农作机械

七十年代中期微电子应用技术的迅速发展，使得工业化国家的农业机械进入到一个以迅速融合电子技术向机电一体化方向发展的新时期。农业机械的设计中，广泛引入了微电子监控技术用于作业工况监测和控制。八十年代后期起，其监控系统又迅速趋向智能化，由单元控制发展到分布式控制，由单机作业系统向与管理决策系统集成的方向发展。这新一代农业机械装备技术的发展，与过去十多年来基于信息技术的作物生产管理决策支持系统的迅速发展，都是近五年来“精细农作”技术得以进入日益广泛试验实践的重要条件。虽然，迄今支持“精细农作”的若干主要农机装备，除了如前述带产量图自动生成的谷物收获机以外，实施按处方图进行农田投入调控的智能化农业机械,如安装有DGPS定位系统及处方图读入装置的，可自动选择作物品种（二选一）、可按处方图调节播量和播深的谷物精密播种机；可自动选择调控两种化肥配比的自动定位施肥机和自控喷药机；可分别控制喷水量的定位喷灌机均已有商品化产品，并在继续完善。拖拉机驾驶室已安装智能化显示器，在一个LED显示屏上，可随意调用各种图形化可视界面,监控机器各部分的工况和显示处方作业和导航信息。现代带有多处理器的智能型农业机械，已经引用了工业部门中采用的控制器局部网总线技术（CAN），相互间采用光缆传输信息，建立了工业化设计标准。我国当今农业机械技术水平从总体上看与发达国家落后了不止20年，需要在某些领域推动高新技术的应用研究与实践。开发适于我国国情的先进技术。“精细农作”的示范试验研究有可能成为农业机械装备领域应用信息高新技术实现技术创新的切入点。3.5系统集成技术新晨

“精细农业”技术体系是一个集成系统，它涉及到多种学科知识的支持，需要学习应用不同子系统已经形成的硬、软件设计规范、标准、数据格式与通信协议，应用已有的单项技术成果，研究建立某些支持技术的新标准。近几年来，国外研究实践中已经积累了一些进行“精细农业”技术体系集成组装的经验。我国科技工作者要研究这方面的进展，参与国际交流。作为工程师，要善于根据工程项目的整体目标，既能从具体技术角度去思考和研究问题，具有不断突破现有解决实际问题的观念与模式的创新意识；又能注意进行项目目标的整体评估，协调技术先进性与经济可行性的综合优化目标，提出推动技术进步的试验实践方案。

4.问题与思考

篇10

森林信息化的建设不仅是网络上的接入，还要拥有一个技术先进、应用广泛的综合信息系统。在综合信息系统中，信息的存储组织和检索通常是需要解决的中心问题。随着大容量存储技术的成熟和成本的下降，信息数据的存储已经不再是主要矛盾，如何从海量的信息资源中快速查找出需要的信息成了需要解决的主要问题。森林烟火领域里，传统的信息表达形式是公文、研究报告、刊物等。多年来，基于文本的检索技术和语义搜索技术为这些形式的信息提供了方便的查询方法。近年来，图像信息在森林防火领域里的应用呈现了飞速增长的态势，主要形式有卫星照片、雷达成像、数字地图及资料图片等。于是图像领域里的检索需求也渐渐突出出来，比如:如何快速判断出目标是烟火还是其他的目标，如何判断出目标的型号和技术参数等。这些应用需求是通常的文本检索技术所不能满足的，要满足这些检索需求，需要通过信息的内容直接检索，这就需要用到基于内容的图像检索技术。

2检索算法研究

因为图像处理技术本身存在固有的图像相关性，即某一种方法只对某一类图像有效，对其他类型的图像不一定有效的规律，所以针对不同领域里有着某种共性的图像而言，为了达到有效的检索效果，需要提取的特征种类和综合计算方法也不尽相同。针对森林领域的烟火图像库的特点，分析、设计并介绍一种针对烟火图像库的检索方法。

2．1森林烟火图像的特点及分析

在研究针对森林烟火图像的检索方法前，需要对这一类图像的特点进行全面考察，经过对大量烟火图像的考察，发现其有以下几个特点:1)一幅图片通常有且只有一个明显的主题对象2)前景色与背景色的反差通常比较明显3)对象形状一般呈明显的几何形状4)用户的检索需求集中体现在图像的主题对象上。在图像没有分割的条件下，主题对象的特征主要表现在面积较大的区域上，所以在图像分割的结果中，面积较小的区域可以忽略不计，以此减少干扰。图像分割适合通过阈值分割方法或者区域生长方法方便地实现，在实验系统中使用区域生长算法实现。此类检索需要充分针对的是主题对象的特征，背景信息并不重要，所以，要实现相对准确的检索，需尽量剔除背景信息的干扰以获得主题对象的特征，这就需要提取图像的主题目标特征。根据以上特点分析，采用图像分割技术获得图像的主题目标区域，综合使用区域的颜色和形状特征进行检索方案设计。

2．2算法形式化描述

先将图像分割成若干对象区域，对每个区域抽取颜色特征和形状特征，联合构成特征向量，并根据区域重心距离图像中心的远近来设置权重系数，计算区域之间的相似度，进而计算图像之间的相似度，在相关反馈中调整区域的权重系数，让系统记住区域对于表达图像语义信息的重要程度。对每个区域计算三个形状特征参数:一面积百分比、离心率、离散度。不同语义信息的主题对象往往在形状上存在较大区别，通过这三个参数可以进行较好的表达。

3应用模式分析

基于内容的图像检索技术在森林防火领域里的应用主要是从遥感图像中辨认烟火目标。环形火焰的框图分类(如图1所示)。

4检索算法实现

检索算法的实现包括颜色空间转换、图像分割算法、特征提取等几个主要方面，具体描述如下。

4．1颜色空间的选择

RGB颜色空间的三元色各值之间有太高的独立性，而且亮度也同时被植入了这三个值当中，所以，在RGB空间中距离很近的两个颜色会在外观上有很大的反差，不符合人眼感受色彩的方式。而HSI空间的亮度分量与色度分量是分开的，即亮度与图像的色彩信息无关，同时色度和饱和度与人眼感受色彩的方式相当接近，这些特点使得HSI模型非常适合基于内容的图像检索方法。

4．2图像分割的实现

采用区域生长方法实现图像分割和区域的提取，具体由递归函数实现。为了避免图像过大造成程序堆栈溢出，需要对原图做归并处理，在缩略图的基础上进行分割操作。具体步骤如下:1)对图像进行滤波处理，以消除噪声和局部纹理特征的影响。采用最常用的线性平滑滤波器和3*3的模板。2)将图像分成等面积的象素块单元，以每个块的平均色作为本象素块的颜色，把象素块作为缩略图的一个象素，图像最终被转换成缩略图，以下操作均对缩略图进行。为每个象素分配一个标记，初始化值为“未完成”。3)从左上角第1个象素开始选择一个“未完成”的象素作为种子，并建立一个区域，拿其4－邻域空间内的象素和种子进行颜色比较，若两者相似则归并到这个区域中，将该象素的标记改为“完成”，并计算该区域的平均颜色。4)以刚刚并入区域的象素为中心，再依次归并它的4－邻域空间内的象素点，如此递归操作，使单元面积不断扩大，直到没有邻域的象素与其相似或者到了图像边界，此时，一个区域便产生了。5)继续步骤3和4，直到没有可以再归并的象素，此时，图像中的每个象素都已经属于某个区域。6)对分割后的图像进行处理，将符合标准的小区域进行合并。7)染色处理。为了查看分割的效果，使结果更加直观，对每个区域取平均颜色作为区域的代表颜色，并把区域内部的全部点都染成此颜色。值得注意的是，为了得到恰当的生长点，需要迭代使用这个算法，将第1次分割后的区域的中心作为生长点，进行第2次生长，进而得到更好的分割效果。另外，调整颜色比较规则中的阈值，使得分割后图像的区域数不超过5个为易，以避免过分割带来的计算量过大产生误检索。

4．3特征的提取