遥感科学与技术研究方向范例(12篇)
时间:2024-02-27
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遥感作为信息获取和更新的重要技术手段之一,已经在海洋、渔业、测绘和军事等许多领域得到了迅猛发展和广泛应用。上海海洋大学海洋技术专业培养目标是具备坚实的数理基础,掌握海洋科学的基本理论和基本知识,受到海洋信息探测与应用方面的基本训练,能在海洋信息技术、空间测量技术、遥感技术、地理信息系统技术及其相关领域从事科研、教学、管理及技术工作的高素质海洋科技人才。遥感是上海海洋大学海洋技术专业主要方向之一,而《遥感原理》是海洋技术专业遥感类基础课程。《遥感原理》课程涉及了大量的数学和物理知识,这些大量的数学和物理公式对相当一部分同学来讲枯燥、难懂,使同学们在课程学习过程中,缺乏对课程学习的兴趣。笔者结合教学过程中经验,针对相关问题,在此浅谈一下在该课程教学上的思考和实践。
1关注遥感科学的最新进展
要让同学们喜欢遥感课程,首先要激发他们对课程的兴趣。现在的大学生有个性、有主见,接收新生事物快,是一个开放的群体。同学们普遍对所学学科的发展动态和发展前沿感兴趣,他们迫切希望知道所学课程对将来就业和相关课程进一步学习有什么作用。遥感知识更新很快,新理论、新方法和新研究领域不断地出现,遥感研究猛烈地冲击着各学科的前沿,这一特点正符合年轻大学生的好奇心[1]。
在教学过程中,在完成学生对遥感基本知识体系的构建的基础上,把遥感科学的最新进展的一些内容融到课程讲授内容中。例如:告诉同学们,近几十年来,欧美发达国家对资源与环境问题日益重视,而遥感信息技术已成为在国家层面上调查与获取环境资源基本数据,评估国家社会经济和生态环境可持续发展能力的有力工具。在美国、瑞典、澳大利亚、德国和日本等国家,几乎在所有较大规模的资源调查和开发规划中都利用遥感资料和常规资料相结合,提供综合分析数据供有关部门使用。我国已经成功发射了海洋卫星、气象卫星和资源卫星,初步显示了可为生态环境监测提供大量数据。同时,近十几年来在应用空间信息技术进行资源、环境的动态监测及可持续发展综合管理研究方面,也已经积累了大量数据信息和许多较为成熟的经验。遥感应用已从定性向定量发展。加强多源、多模态、多时相数据的融合和同化应用技术研究;注重高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率及全天时、全天候和全频段的监测和研究;注重遥感数据真实性校验和地面定标技术研究;充分开发遥感数据资源,解决全球或区域性的环境和资源问题,为社会经济发展服务,是遥感发展的主要特点。通过国内外遥感现状的对比,使同学们认识到我们国家遥感的基础理论和技术在国际上的地位,以及我们在遥感的基础理论方面和发达国家的差距。这些遥感的基础理论也就是那些大量枯燥、难懂的数学和物理公式。这样既激发了同学们的争强好胜、不服输的天性,又让他们理解遥感基础理论在学科发展中的重要性,他们看到这些枯燥、难懂的数学和物理公式也就感到亲切了。同时,也明白了这些基础理论知识是他们将来遥感类课程进一步学习的基础。
2引入最新的遥感案例
遥感具有比较明显的应用技术学科的特点,它把地学研究中的概念逻辑思维变成直观的、形象的空间模型,深化了人们对自然现象的认识,其涉及到的知识面十分广泛,如果面面俱到,势必导致走马观花。因此,遥感原理课程的授课过程主要讲授遥感的基本数学和物理原理,完成对基本知识体系的构建。通过教学内容的优化,使学生对遥感在整体把握的前提下,能够抓住重点,以点带面,引导学生自主学习其他知识。在讲授遥感在地学中的应用部分,适当介绍当前遥感在卫星研制、有效载荷、地面处理、应用研究和业务化监测等方面发展的最新案例。并且将原理、算法等注重数学物理基础知识等环节融合到每一部分的案例教学内容里,使学生在学习案例的过程中自然地掌握那些枯燥、难懂的物理原理和数学算法[2-3]。
例如:以近年来每年爆发的黄海绿潮遥感监测为案例,介绍了光学遥感和微波遥感不同的遥感技术对监测绿潮时空分布监测方法的差异。在此案例讲解过程中,介绍了TM/ETM+数据、MODIS各级数据产品和微波数据ENVISATASAR,针对每种遥感影像,分别介绍其传感器和成像的基本原理。从空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率4个方面重点讲解遥感图像的特征,并且结合黄海绿潮监测实例讲授光学遥感和微波遥感的不同物理原理。同时在案例讲解过程中,引申出藻类遥感数学反演算法,这些算法只讲述基本原理和思路,而具体推导过程,引导有兴趣的学生在课后通过文献阅读资料查找自行学习。
关键词:遥感课程环境专业教学探讨
引言
2002年联合国的研究结果显示全球环境岌岌可危[1]。伴随着环境问题日益成为人类关注的热点,以及对未来可持续发展的渴望,人们对生态环境问题的关注越来越多。通过对环境的多个要素定性与定量化地评价来诊断生态系统的状况,并探讨改进环境管理方式,以期达到可持续发展和人与自然和谐的目的。
遥感科学与技术为满足人们对环境监测和评价相关信息的无止境的需求而平添了手段。遥感科学与技术是在测绘科学、空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新兴边缘学科。它通过遥感器采集目标对象的数据,并通过对数据的分析来获取有关地物目标、或地区、或现象的信息的一门科学与技术[2]。
目前已有一些环境专业开设遥感课程,本文结合作者在该课程讲授过程中的认识,从遥感的原理、特点、应用方面探讨遥感在相关专业设置的意义。
1.遥感介绍
1.1.遥感基本原理
由于任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的性质,被探测物体与电磁波的相互作用构成了它电磁波特性,它是遥感探测的依据。遥感器包括扫描仪、摄影机、摄像机、雷达、辐射计等,用于接收和记录目标物电磁波特征。这些信息,记录在数字介质上,可通过卫星上的微波天线传回至地面接收站。地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息之后,进行一系列的处理,如信息恢复、辐射校正、几何校正、投影变换等,再转换为用户可使用的通用数据格式[3]。各专业人员按不同的应用目的再进行大量的信息处理和分析,用于资源、环境、农业、林业、渔业、地质、气象、水文、城市、工程、军事等方面的应用。
1.2.遥感的特点
1.2.1.大面积同步观测
由于遥感平台高,视角广,可以同步探测到的地面范围大,容易发现地球上一些重要目标物空间分布的宏观规律。例如我国2008年发射的环境一号A星(HJ-1A)、B星(HJ-1B)。每颗卫星上均装载性能相同的两台CCD相机,以星下点对称放置,平分视场、并行观测,联合完成对地刈幅宽度为700公里。
1.2.2.高时效性
遥感可以在短时间内对同一地区进行重复探测,发现地球上的动态变化,这对于天气预报、自然灾害、军事行动等都非常重要。以环境卫星为例,单颗星可4天重复观测同一地区,两颗星组网后可2天重复观测同一地区。地球同步轨道卫星可以每半个小时对此观测一次,FY-2C星和D星同时工作实现了我国静止气象卫星“双星观测、互为备份”,并在主汛期实现了每15分钟获取一次云图。
1.2.3.数据的客观性和可比性
由于遥感的探测波段、成像方式、、数据记录等均可按要求设计,使其获得的数据具有同一性或相似性。同时考虑到新的传感器和信息记录都可以向下兼容,所以数据具有可比性,遥感自20世纪六七十年代以来已经得到广泛应用,存储大量的数据,这对于我们客观研究地球环境变化提供了可能,从多年变化中了解到变化发生的范围、程度和趋势。
1.3.遥感在环境监测的应用
1.3.1.遥感在大气环境监测中的应用
大气中的温室气体通过它的辐射效应改变地气系统的辐射平衡和气候变化。气溶胶在很多生物地球化学循环中具有重要作用,它的光学厚度分布直接影响地气系统的辐射收支,极端情况下的沙尘暴爆发则会对人类活动和环境带来多方面影响。遥感可实现臭氧、气溶胶、沙尘暴等的监测。
1.3.2.遥感在陆地环境监测中的应用
遥感能反映水质差异变化、富营养化、溢油污染、城市热岛效应、土地利用/土地覆盖变化、荒漠化等。以水环境监测为例,因为水的温度、密度、颜色、透明度等的变化能够在遥感图像上反映出来。如富营养化的水体中某些藻类繁殖生长,遥感图像某些波段数值会异常升高。
1.3.3.遥感在海洋环境监测中的应用
遥感能够监测海洋表面水温、海流移动、海水分布、波浪、沿海岸泥沙混浊流,以及赤潮、海面油污染等。在进行海洋遥感的同时,仍可利用水面舰船、浮标、海滨研究站配合观测,使遥感获得的资料能得到验证和更好的利用。
2.课程设置探讨
2.1.课程设置的必要性
现代遥感技术应用对现代环境科学研究方法的贡献是革命性的。环境科学侧重于研究环境污染与生态破坏的控制问题,在系统思想和系统科学理论、计算机技术以及数理模型方法等的有力支持下,已经逐步从经验性的定性描述走向相对客观的定量分析。在此基础上,遥感技术与环境科学的相互交叉,形成一个重要的遥感应用分支和环境科学研究的技术工具学科-----环境遥感。同时环境遥感作为遥感的应用研究领域之一,以其历史较长、发展全面、经验丰富和技术成熟的特点,有力支持了作为信息科学重要分支的整个遥感学科的理论发展和体系建设。环境遥感应用领域越来越广,例如城市扩展动态监测评价,防护林的保护规划和建设,海岸带的生态环境变迁分析,海上溢油、热污染的发现和监测,大气污染范围识别与定量评价、重大自然环境灾害的评估等,应用范围几乎涵盖了环境保护领域的各个方面[4]。
2.2.课程设置的考虑
目前,环境遥感已作为环境专业的专业选修课进入大学课堂,随着对课程的讲授的认识以及学生学习效果的反馈,笔者发现了一些问题并提出针对性的建议。
首先,让学生了解环境遥感是多门学科尤其是遥感科学、地理科学、计算机科学及环境科学综合集成的结果,其最终服务于全球和区域的环境研究。环境遥感应设置在第三学年末或者第四学年初讲授,从而让学生在已有相关背景知识的基础上更好地学习环境遥感这门课程。
其次,在课程的理论知识讲授过程中,引用研究实例以提高课程的生动性,增加学生上机实习的学时,并且在上机实习时多配备助教以随时解决遇到的问题。应以启发式教学为主,并结合相应的专题讲座,以此提高学生对环境遥感这门课程的兴趣。
最后,教师的专业功底是讲授好这门课程的前提。主讲教师应具备扎实的遥感、环境科学、地理信息系统的背景知识和计算机基础。
关键词:遥感技术;国土资源管理;土地资源调查;应用现状
中图分类号:P237文献标识码:A
1、概述
遥感(RemoteSensing)也就是遥远感知,指的是在高空与外层空间的各种平台上,运用各种传感器来充分的获取反映地表特征的各种数据,通过传输、变换与处理,来提取其中有用的信息,最终实现研究地物性质、位置、变化、空间形状及其与环境的相互关系的一门现代应用科学。遥感信息具有信息丰富、动态性以及周期性,且其获取的效率是比较高的,可以直接的以数字方式记录传送等特点。遥感技术以精确、动态、快速、综合以及宏观的优势为国土资源管理与调查提供了先进的探测与研究的手段,国土资源遥感调查的成果将会成为经济建设的决策以及规划来提供有效地依据,从而为国土的综合开发、整治规划以及地区的经济发展来提供关键的系列基础资料,并可以充分的保障资料的全面性、现实性以及科学、合理性。
2、遥感技术在国土资源管理的应用
2.1、土地资源调查监测中遥感技术的具体应用
作为一种获得信息的有效方式,遥感技术的信息量丰富、信息获取周期短,并具有多光谱的特性,所以,它在我国的土地资源调查当中有着十分重要的作用。20世纪80年代,MSS卫星遥感数据采集技术便开始应用于全国土地概查工作当中;80年代后期,原国家土地管理局应用航空遥感技术开展了全国绝大多数地区1:1万土地利用现状调查。90年代初,全国县级土地详查工作也在遥感技术的支持下展开,进入新世纪以来,大量新设备、新技术,诸如QuickBird,IKONOS,SPOT-5等高分辨率、多时段卫星数据开始广泛应用于土地资源的调查监测当中,在全面展开利用动态遥感进行土地监测工作的前提下,逐步建立了全国的土地遥感监测体系。
所以,近些年来,遥感技术在国土资源管理中的应用已经开始朝着规模化与标准化的方向发展。然而随着科学技术的发展,各级政府也逐渐的开始顺应形势,
颁布了《SPOT2.5m数字正射影像图制作技术规定》、《土地利用动态遥感监测规程》以及《土地利用现状调查技术规程》等等的标准规程,2005年,国土资源部承担了国家“863”课题“规模化高效土地资源遥感业务运行系统”建设,进而开展了高分辨率遥感影像的数据处理、土地利用信息自动提取等等各种遥感高端技术的研究;2007年,第二次全国土地调查利用了大量的技术路线以及技术方法,使得遥感技术得到了广泛的应用与发展。
2.2、在地质环境调查与地质灾害监测中遥感技术的应用
现代遥感技术的进步和发展,对环境监测、地质灾害监测的研究提供了崭新的道路。在地质灾害,诸如地震、滑坡、泥石流等的调查研究中,遥感技术的优势和作用被充分发挥,在1976年唐山地震的救灾工作的时候,我们利用机载遥感资料进行震后相应的救灾工作,而且利用高科技的1:1万航片制定了相应的震害图,在唐山地震的营救中起到了重要的作用,有效提升救灾工作效率,能够节省时间和资金的耗费,更加真实客观地反映了灾害地区的受灾状况。
2.3、在矿产资源调查、开发利用监测中遥感技术的应用
高光谱遥感通常是利用搭载于航空或航天平台上的成像光谱仪监测各类地物的光谱特性,取得相应的图谱合一的信息。所以,它被充分地利用到矿产资源调查、开发和利用的各类监测活动,为其提供了技术支持和发展空间。
随着AIS-1的出现,遥感技术在地质方面的应用由多光谱的定性描述向高光谱定量物质组成鉴别进行技术跨越,至此,我国高光谱矿物填图技术逐步开始应用到地表岩石、矿物的具体识别与填图当中。20世纪90年代开始,国土资源部利用遥感技术对多个矿产资源进行了开发和监测,基本查明了进行监测的区域各类矿种能够进行开采的具置、废弃物分布状况等,并方便进行各类执法活动,经过多年的实践,各类与矿产资源开发有关的遥感技术已经有了很大发展,为矿产资源开发活动能够长期有效地进行奠定了坚实的基础。
3、遥感技术应用中存在的种种问题
3.1、数据资源不够丰富
高分辨率、多时相的遥感信息资源在国土资源管理工作当中显得尤为的重要,虽然它已经在各个方面均有很大的提高,但是,因其资金与科技等等问题的限制,高水平、高质量的遥感数据的卫星源却是非常的少。在国内虽然有“遥感三号”以及“遥感四号”等等均可以有效地用于国土资源的管理工作,但是这些卫星的分辨率具有成像周期长、相对比较低等的缺点,所以就不能够充分的满足国土资源管理工作的各类需求。因此,我国通常都是从国外来购买相应的遥感资料以及遥感数据,高质量遥感数据资源是相当的珍贵,我国自主获取高水平、高质量的遥感影像数据源的各种手段均有待提升与提高,才可以获得更好的遥感资料。
3.2、遥感技术实力薄弱,高分辨率遥感影像的信息自动化水平不高
现今,遥感技术可以对中分辨率遥感数据来进行一个非常成熟的科学研究。而目前土地利用遥感监测务必要在充分满足管理以及生产需要的大前提之下来进行,但是目前基于纹理的分类和信息的提取技术依旧满足不了其的各项要求,高分辨率遥感影像的信息自动化水平较低。
4、遥感技术在未来的国土资源管理中的发展状况
作为一项新的技术手段,随着科学技术的发展以及各类数据库资源的有效利用,遥感技术在国土资源管理中的应用向更深层次和更广泛的空间发展。
4.1、地质环境调查与地质灾害监测方面遥感技术的利用前景
遥感技术应用于地质环境调查与地质灾害监测具有不可代替的优势,针对目标区域的特点,利用遥感技术,可以对目标区域的地质环境和地质灾害进行监测,而且遥感技术应用于地质灾害监测逐步从定性化向定量化发展,并可逐步应用于地震前期的监测,今后,利用遥感技术研究地质灾害,一般需要在使用卫星系统的基础下,以航空、地面等多种监测为主要的手段,进行全天候、多时相的连续观测,从而达到事半功倍的效果和作用。
4.2、资源开发和管理方面遥感技术的利用前景
利用高光谱遥感技术光谱信息层次丰富、波段窄、分辨率高等优势,能够做到反复演示某些指示矿物的丰度,将使遥感技术能够更好地利用在各种矿产资源的开发管理和监测方面,成为地质及矿产资源找矿、监测等方面的重要技术手段。
4.3、土地利用调查与监测方面遥感技术的利用前景
一般来说,国土资源部每年对全国50万人口以上城市的土地利用情况进行相应的监测工作。但近些年来,随着对国土资源管理工作的需要,许多省市进行监测的时间间隔越来越短。随着管理工作的需要和科技的发展,遥感技术的各类特征和优势,十分有利于相应工作的开展,所以,一些地级市为了更好地进行国土管理工作,也开始进行相应的监测工作,其趋势是省级监测的时间间隔将会越来越短,地级市进行监测的次数越来越多。
近年来,随着遥感技术调查工作的顺利开展和进行,帮助国土资源管理部门和各级政府基本实现了遥感监测技术在国土资源管理中的产业化经营和应用。但由于种种限制,在天气状况不好的情况下,常用的遥感影像数据技术对于数据和资料的获取有着很大的缺陷性和局限性,不能准确地获取国土利用问题的各类资料,所以,随着科学技术的发展和提高,遥感技术需要避免恶劣天气所带来的种种影响,使其具有全天候穿透能力等优势,这样将会在未来的土地利用和调查中充分发挥其重要作用和价值。
总之,随着遥感技术的发展,更多的方面和领域通过利用遥感技术中高分辨率卫星数据,对土地变更、土地执法以及土地利用情况等等问题来进行一个深入的调查,在国土资源管理问题方面来发挥着巨大的作用,随着科学技术的发展以及遥感技术的深入运用,遥感技术已经可以应用到土地资源调查评价领域之中,并且还具有十分广阔的应用前景。
参考文献
[1]王瑾.浅谈遥感技术在国土资源管理中应用和发展[J].吉林农业,2011,09:61+69.
[2]王文卿.遥感技术在国土资源管理中的应用现状及前景[J].测绘通报,2009,06:38-40.
关键词:找矿突破战略行动遥感技术应用及发展方向
遥感(RemoteSensing)即遥远的感知。从字面上理解,就是远距离不接触“物体”而获得其信息。是指在高空和外层空间的各种平台上,运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据,通过传输、变换和处理,提取有用的信息,实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系的一门现代应用科学。由于遥感技术的发展,人类开始从多维和宏观的角度去认识世界。
1、“找矿突破战略行动”
提高矿产资源对经济社会发展的保障能力,科学发展,一直是国土资源部的重点工作,也是当前一项紧迫的任务。随着我国工业化、城镇化进程的加快和经济社会的不断发展,矿产资源匮乏的态势在我国愈发显现。在45种主要矿产中有11种国民经济支柱性矿产出现严重短缺趋势,其中石油、铁矿石、铜、钾的对外依存度已超过50%,如不加强地质勘查和加快转变经济发展方式,矿产资源对经济发展的支撑力和承载力将面临很大挑战,成为制约经济可持续发展的关键因素。面对严峻的现实,探索创新地质找矿新机制、实现地质找矿新突破迫在眉睫。
2011年,国务院常务会议讨论通过了《找矿突破战略行动纲要(2011-2022年)》。提出要加强基础地质调查与研究;推进重点成矿区带基础地质调查和综合研究,查明资源潜力和勘探开发前景;加快重点成矿区带的矿产远景调查,寻找新的找矿靶区;加强重要矿产勘查;加强主要含油气盆地的地质勘查和老油气区的新领域深度挖潜;勘查开发以页岩气、煤层气为重点的非常规油气资源;开展老矿山深部和接替资源勘查,延长矿山服务年限。国土资源部提出了阶段目标,即3年实现地质找矿重大进展,5年实现找矿重大突破,8到10年重塑矿产勘查开发格局。这意味着新一轮地质找矿热潮将蓬勃掀起。
2、遥感技术在“找矿突破战略行动”中的应用
目前,我国已进入到找盲矿、隐伏矿的阶段,找矿难度日益增大,常规的矿产勘查方法、手段已不能适应形势发展的要求,在“找矿突破战略行动”中迫切需要新技术、新方法。
(1)随着航天技术和计算机技术的飞速发展,量化遥感异常在区域找矿预测、矿产资源潜力评价中的应用越来越广泛,开启了遥感找矿应用的新时代。在当前的技术条件下,人们利用人机交互解译手段和遥感图像处理方法,可以从遥感数据中提取遥感地质构造信息、侵入体信息以及蚀变遥感异常等找矿信息,进行遥感地质解译和判别,建立遥感找矿地质标志、遥感蚀变信息标志和矿床改造信息标志。地质工作者不仅利用遥感图像进行地质构造、地质体、地层岩性的目视解译,结合数理统计方法间接获取找矿信息,而且还利用遥感数据进行矿化蚀变信息半定量一定量分析,借助GIS技术实现遥感异常信息与地质、物探、化探等异常信息的叠加分析,优化找矿异常信息。遥感找矿信息可以直接指导找矿和找矿靶区预测。
(2)我国立体勘查技术体系逐步建立,在遥感技术方法和仪器研发及应用方面取得显著进步,突破了多项遥感地质调查关键技术,在成像(高)光谱、干涉雷达和高精度航空定向定位等技术等领域达到世界先进水平,初步形成了一些专业技术标准,研发了多台/套地面光谱仪,开发了具有全部自主知识产权的便携式近红外光谱(矿物)分析仪等遥感应用系统,在基础地质、矿产勘查、地质调查中发挥了重大作用。
(3)近年来,以遥感技术为依托的计算机多元信息地质系统发展迅速,预测出一大批有价值的成矿靶区,取得了较好的找矿效果,改变了过去单纯依靠地质划圈圈、钻机打孔的找矿路子,由注重勘查变为注重分析,代表着地质调查技术发展的潮流和发展方向。
在多元信息地质系统综合运用技术中,遥感起着特殊重要的作用,即:
作为信息源,遥感图像含有地质矿产信息,并且,由于它的宏观和综合信息特征,使之成为联系地质、物探、化探信息的中介和桥梁,起到了穿针引线的作用。
遥感的数字化特征,使它一诞生就与计算机技术紧密联系在一起。事实上,近几年正是由于遥感和GIS集成技术的发展,才促使地质、物探、化探、遥感多元信息分析技术的迅速发展。遥感在其中起到了助推器的作用。
由于遥感的技术特点,常常被安排在找矿工作前期,用以解决宏观地质矿产信息问题,而后,在遥感矿产地质信息指导下,有目的地安排物化探、地质工作。遥感起到了尖兵的作用。
3、遥感技术的发展方向
与发达国家相比,我国遥感地质勘查技术仍存在明显不足。目前,重引进、轻消化、吸收和自主开发的情况比较普遍;仪器开发的集成度还不够高,智能化、系列化不够强;软件和硬件开发还缺少人性化设计。对此,我们应全力攻关,争取在较短的时间内解决这些问题。为更好地服务“找矿突破战略行动”,遥感技术应进一步瞄准国际前缘,从满足国家矿产资源和能源探测、地质环境灾害监测等需要出发,进行遥感新技术的研发和攻关。重点研发和攻关适于地质填图、发展能够进行深部找矿的遥感技术,推进地质找矿突破。
要充分发挥遥感高科技对地质找矿的引领和支撑作用,实现遥感与传统地学信息和现代信息技术的结合,在遥感常用方法上下功夫,包括进一步加强基础遥感理论、高光谱遥感卫星应用,干涉雷达,航空遥感系统,遥感矿化信息定量化提取、国产卫星系统建设等方面的方法试验和应用研究,初步形成全波段、多类型遥感数据获取能力;研制适于地质找矿和地质填图的机载高光谱传感器,开发航空热红外测量系统;发展能够进行深部找矿的遥感技术,如雷达技术、X光技术和伽玛射线探测技术等。
参考文献
关键词:遥感;湿地;监测
中图分类号:G353文献标识码:A
1前言
湿地自然生态系统与森林,海洋并列为世界三大生态系统,享有“地球之肾”的美称,是自然界最富生物多样性的生态景观之一。它不仅在净化环境,调节气候,改善人类居住条件等方面具有重要作用,而且是众多的动植物,尤其是珍稀濒危物种中的鸟类,两栖类等生长栖息之处,具有较大开发潜力的自然土地资源。近些年来由于人口与土地资源等原因,中国湿地已经进行了一定规模的开垦,或受到干扰和破坏,及时准确的掌握湿地资源的现状和动态具有重要的意义。而且随着计算机和数据处理技术的发展,遥感和地理信息技术逐渐称谓研究地球表面变化研究的主要手段。遥感技术为湿地环境状况提供了有效的信息源;地理信息系统有较强的空间信息处理和分析能力,具有空间性和动态性,能准确分析和综合地对复杂的地理信息系统进行空间定位和动态分析。因此遥感技术的发展以及地理信息系统对遥感信息处理,分析的强有力支持,使遥感技术成为宏观监测最重要的手段。
2吉林省湿地现状与分布特点
2.1湿地现状
吉林省是东北地区湿地分布主要的区域之一,据中国重要湿地名录记载,作为全国主要湿地分布区的东北共有湿地21片区,其中吉林省占了8个片区。根据2009年第二次湿地资源调查结果显示,全省湿地总面积为172.8万公顷,占全省土地总面积的9.2%,其中天然湿地102.5万公顷。2.2吉林省湿地分布特点
吉林省湿地的特点是类型多、分布广、区域差别显著、生物多样性丰富。东部主要是以长白山为主的森林沼泽湿地和泥炭沼泽湿地;中部主要是以湖泊为主的湖泊湿地;西部主要是内陆河流及平原沼泽湿地;全省有湿地野生植物87科212属501种,野生动物20目53科278种,其中濒危重点保护物种70种。
2.3存在的问题
吉林省湿地面临的主要问题包括湿地面积萎缩、退化严重、保护管理不力、财力不足(除了向海、莫莫格、龙湾等几个部级湿地自然保护区基本建设和事业经费纳入财政预算,绝大多数因为资金短缺等困难,加上当地人对湿地功能认识不足造成湿地管理与保护不力,甚至改变湿地的用途)、对于湿地真实状况掌握不足(类型不统一、边界不严格、面积范围出入大、重开发利用轻保护)。
3监测的目的和目标
3.1监测的目的
湿地监测的目的就是在基于国情要素数据基础上,综合其他自然社会经济行业数据,充分挖掘数据承载的湿地动态变化信息、空间关联信息,剖析威胁湿地安全的因素,评价湿地生态安全程度,给出安全存在阈值,为有针对性地开展分级别、分层次的湿地生态恢复保护方案制定提供科学依据。
3.2监测的任务
湿地监测的任务就是紧紧围绕党的十重大部署和重大决策,使研究成果为省政府管理部门、社会公众以及广大湿地环境研究人员提供各种基础信息和动态信息,为环境管理单位正确决策提供依据,为相关应用和研究单位提供技术示范流程,从而把地理国情监测更加紧密地融入生态文明建设之中。4遥感技术对湿地资源监测的技术优势
与传统方法相比,遥感技术对湿地资源监测具有快速、准确和经济性的优势。
快速:空间遥感可以在短时间内大范围完成对同一地区的重复探测,这对于监测湿地动态变化非常重要。准确:高空间分辨率、高光谱分辨率使遥感可以准确地获得地表属性和数量信息。经济性:与传统方法相比,遥感的费用投入和所获得的效益要大得多,有人估计这个效益比可以达到1:80,甚至更高。可以大大地节省人力、物力、财力和时间。5湿地资源调查和监测的应用
5.1调查范围
湿地调查的范围覆盖符合湿地定义范围内的各类湿地资源,包括面积为8公顷(含8公顷)以上的近海与海岸湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地以及宽度10m以上,长度5km以上的河流湿地。
5.2调查方法
湿地的调查方法主要包括一般调查方法和重点调查方法。
5.2.1一般调查方法
一般调查方法采用以遥感(RS)为主、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为辅的“3S”技术。即通过遥感解译获取湿地型、面积、分布(行政区、中心点坐标)、平均海拔、植被类型及其面积、所属三级流域等信息。通过野外调查、现地访问和收集最新资料获取水源补给状况、主要优势植物种、土地所有权、保护管理状况等数据。
5.2.2重点调查方法
重点调查的湿地斑块调查采用以遥感(RS)为主、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为辅的“3S”技术。即通过遥感解译获取湿地型、面积、分布(行政区、中心点坐标)、平均海拔、所属三级流域等信息。在多云多雾的山区,如无法获取清晰的遥感影像数据,或遥感无法解译湿地型,则应通过实地调查来补充完成。通过野外调查、现地访问和收集最新资料获取水源补给状况、土地所有权等数据。自然环境要素、水环境要素、湿地野生动物、湿地植物群落与植被、湿地保护与利用状况、受威胁状况等的重点调查,以重点调查湿地为调查单元,根据调查对象的不同,分别选取适合的时间和季节、采取相应的野外调查方法开展外业调查,或收集相关的资料。
5.3在吉林省生态文明建设中的应用
在建设生态文明中,我们应尊重自然、顺应自然、保护自然,建设美丽中国,建设美丽吉林;优化国土空间开发格局。构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局;加大自然生态系统和环境保护力度。扩大森林、湖泊、湿地面积,保护生物多样性;加大水土流失综合治理力度;推进三江平原、松辽平原等重点湿地保护,实施流域湿地生态补水工程,在有条件的区域开展退耕还湿和湿地生态移民试点;支持吉林查干湖水源保护区等开展湖泊生态环境保护;支持吉林西部地区等加快盐碱地治理,实施河湖连通工程,建设生态经济区;支持东北地区生态文明先行示范区建设,开展节能减排财政政策综合示范。6遥感技术在环境科学中的应用和发展趋势
随着科学技术的进步,光谱信息成像化,雷达成像多极化,光学探测多向化,地学分析智能化,环境研究动态化以及资源研究定量化,大大提高了遥感技术的实时性和运行性,使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。
1)遥感影像获取技术越来越先进
随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高,高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。
开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术,定量估算和监测陆地表面的能量交换和平衡过程,将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。
2)遥感信息处理方法和模型越来越科学神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术,会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。
3)建立国家环境资源信息系统国家环境资源信息是重要的战略资源,环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调控能力,为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支持。
总之,遥感技术在湿地监测领域有广泛应用,随着科学的进步,遥感技术会越来越先进,其所发挥的作用也会越来越大。
参考文献:
[1]郑立中,中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展,科学技术部高新技术司;
[2]李静,遥感技术发展的新趋势分析(ENVI),适普软件有限公司;
[关键词]煤矿;遥感技术;遥感背景;遥感应用
1前言
自动化技术在开发我国矿业资源、促进矿业经济发展、实现矿山生产现代化的进程中起着不可替代的作用。因此,将自动化技术应用于传统煤炭企业的改造具有现实意义,它可以提高企业现代管理水平,改变煤炭工业的形象。在上世纪的60年代逐渐兴起的遥感技术,以其具有高速、精确、快捷等特点,被广泛的应用于农业领域、资源领域、环境领域、生态领域、地质及海洋领域等。煤矿区是一种不同的背景、不同的要素之间互相作用而形成的相对复杂的区域,人们的高强度的开采使自然环境遭到了严重的破坏,极大的改变了生态环境,造成了大气和水体等方面环境污染,当然也引发许多的地质灾害,笔者经过对今年来的有关这方面的科技成果的前提上,提出了遥感技术领域应用在煤矿有关领域的具体的三个方向:煤矿区环境污染的监测、煤矿区生态环境的调查及煤矿区地质灾害的分析。遥感技术的广泛应用为煤矿区提供了先进技术和方法储备,为服务于煤矿区资源的环境保护,实现煤炭资源的可持续性开发提供有价值的参考。
2遥感技术的概述
早在1981年,我国第一个煤炭遥感的专门机构就正式成立了,承担着国家科学委员会“六、五”等重点科研的课题。总结并发现煤层和煤系在地面的光场内及热场波谱特征,建立了煤碳层热红外的辐射分带模式,确定煤炭遥感理论的基础,建立遥感技术对煤炭地区地质调查的工作方法及程序。在1984年,“煤炭部的遥感地质中心”正式的成立,通过对设备的引进及技术的改造,遥感技术的应用领域也随着进一步的扩大,煤矿生产过程中的水害方面的防治、矿井突水方面的预测、矿区的地质灾害及环境调查、煤矿区火烧区域调查监测等发挥着重要的作用。完成“鄂尔多斯地区构造特征遥感地质的研究”项目,很好的奠定煤炭遥感地位。在1986年,煤航遥感的应用研究院正式成立,随着科学技术的进步,计算机软件及硬件的技术快速发展和计算机技术广泛的普及,促使遥感技术也发生突破性飞跃,煤炭资源的调查评价、矿区灾害的调查监测、生态环境的调查和动态监测、煤矿信息管理的系统研究方面,使遥感技术优势得到充分的发挥。前后完成许多诸如“云南三江地区煤炭资源的调查级评价”等复杂项目,取得一系列的高水平研究的成果。在这20多期间,我国有关单位和人员经过了不断的探索、力求创新发展,现在煤炭遥感等方面的技术已经形成航空高光谱和航天的高分辨率、地面的探测及GPS与GIS相结合相对完善的遥感技术研究应用体系,完成各种遥感技术应用的科学研究的项目达到200多项,获得了部级和省部级的奖励30多项,取得良好社会效益与经济效益。虽然煤炭遥感总应用的水平和西方发达国家相比较仍然有一些差距,但是在煤炭的资源调查和评价方面、煤田火区的调查和动态监测方面研究水平已经正在不断的接近,甚至可以达到世界领先水平。
3煤矿领域的遥感技术应用
3.1煤矿区环境污染的监测
第一、大气污染的监测
矿区的大气污染一般来源是工业生产产生的污染和交通运输产生的污染,以及生活污染,主要的污染物有气态的污染物、气溶胶类污染物。在工业生产的过程中所需要的动能、热能及电能来源是燃烧化石等燃料。在工艺生产的过程中排放及泄漏气体污染物和粉尘所造成煤矿区的大气污染。除此之外,矿区的交通运输及居民的生活需要,燃烧矿物燃料向大气排放烟尘和油烟也能致使大气污染。
遥感技术的应用与煤矿区大气污染环境监测理论基础:第一、大气污染可以直接影响到空气中微粒的分布和构成,影响到电磁波在大气中的传播,并利用特定的波段实现其对大气污染中成分直接的分析。第二、空气污染会影响到植被的生长。特定的波长会对植被的光谱特产生很多影响。因此,对植被光谱的特征定量诊断和分析,从而可以反推出大气污染。
第二、地表水污染的监测
煤炭的开采对水污染有着多源性。伴随着煤炭的开采产生的矿井水中一般都含有大量悬浮物,有的表现出高矿化度及酸性或含放射性元素和氧化物,如果直接外排将会对地表上的水资源产生比较大的污染。煤矸石若在雨水淋滤的作用下逐渐形成酸性水。会对周围的水环境造成严重的污染。大型矿井中的工作机械用油泄露,其中一部分会随着矿井水排到地面导致污染环境。另一部分会流到井下也造成污染。除此之外,矿区中的固体废弃物、液态的污染物及空气污染会直接影响到区域地表及地下水资源,将导致严重水污染。卫星遥感技术应用在矿区的水污染监测,主要通过增强的方法来突显出影像中得水体分布情况。运用一种密度分割的方法对矿区不同波段的水体进行分化等级,建立有效水资源污染的遥感技术解译标志。从而实现对地表水污染程度宏观的调查。与此同时,高光谱遥感技术在水资源环境的监测分析和水体污染的定量分析及水质参数的提取等方面应用有明显的优势。
第三、其他的污染监测
矿山中的固体废弃物是由于矿产开采、加工等过程中产生了的废弃岩石,其中煤矸石的排放量最多。矸石山的堆积会引发大气、水、土壤的污染等方面问题。并且会使矿区的景观破坏,会严重影响到附近居民生活及植物生长。遥感监测矿区的土壤污染,主要是通过遥感技术影像对土壤污染区进行定性识别和划分。其次是对植物生长的状态及参数来反推出土壤的污染状况。与此同时用遥感数据来反演出土壤中的污染元素浓度及其他参数。运用高光谱技术遥感信息能定量反演出污染元素和污染物的浓度,进而实现对于土地污染及监测和分析,也能提高监测的效率。除此之外,矿山中的开采通过对视觉、噪音等影响附近居民的生产生活环境,从而构成看到潜在环境的污染源。
3.2煤矿区生态环境的调查
第一、植被覆盖信息的提取
矿区开采的过程中,在矿山建设工业广场、修简易公路、砍伐附近树木、搭建工人大棚、堆放矿区中的废石废渣等,都会对地表的植被有着较大的破坏,降低本区域的植被覆盖率。与此同时,煤矿区的生产和建设中造成土壤的坚硬和板结,有机质和养分及水分的缺乏。造成了土地的贫瘠,土地养分的短缺,土地承载力的下降,植物会难以生存,将导致矿区很大面积的人工裸地形成。会极大破坏矿区的生态系统。从矿区各个年份和不同类型的影像数据,并运用一些遥感图像方面的处理软件平台,提取和计算出归一的化植指数,再根据类似元二分线性的模型估算出矿区植被的覆盖率。同时,用非监督分类的方法对煤矿区植被的覆盖率进行分类和赋色,进而得出这若干年植被的生长状况和时空变化。
第二、土地利用及覆盖信息的提取
遥感技术应用于煤矿研究中最广泛地方是煤矿区的土地利用分类、环境调查、变化监测。长期煤矿的开采对煤矿区土地和生态环境都造成了严重破坏。尤其是露天煤矿区的土地复垦和生态重建等问题成为煤矿区生态问题中最为重要的研究性内容。热点地区(珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾)和脆弱地区(东北一带,干旱半干旱带)相关的研究已经趋于成熟。在遥感技术与地理信息系统的支持下,以煤矿区相遥感的影像作为数据源。依据矿区土地使用分类的特点及需要。用最大似然法来监督分类和人机相互解译结合的方式来解译。计算出土地利用的程度综合性指数和动态度指数等。有效的分析矿区的土地利用方面的僵盖状况,从而反映出区域土地使用变化结构特征和各个利用土地类型变化方向的演变规律。
第三、景观生态的分类研究
矿区由于是矿业生产有着特殊规律。例如生态环境的扰动和效益递减等规律的影响,生态景观与农地、林地、城市等景观不同。景观变化也会比一般农地和城市的景观更显著。在煤矿区地物遥感技术信息的提取基础上,根据突出的景观演化与生态类型的变化、空见尺度的选择分析和定量研究相结合的原则,构建出有景观类型、景观组及景观系多类分层的煤矿区生态的分类体系。与此同时,基于不同的尺度,煤矿区多时相、多传感器和多分辨率等遥感技术影像的景观分类也是研究的热点。
3.3煤矿区地质灾害的分析
第一、煤矿塌陷的调查
地下煤炭的开采导致矿区塌陷已经是目前煤矿区主要的地质灾害。因开采塌陷而造成土地的塌陷,致使原来平整的土地逐渐变成凹凸不平,造成了水土流失和季节性或常年性积水的现象,给工业和农业的生产带来巨大损失。用遥感技术能快速且准确的确定塌陷位置及其范围,进一步分析土地塌陷对矿区土地利用有着重要的影响的意义。
第二、草地荒漠化的分析
煤炭开发对于草地的影响体现:草地被直接破坏和草地的荒漠化。采矿扰动是一种人为的驱动力,在生态脆弱区,破坏了草地饿生态系统结构及功能。致使草地的生态系统自我调节的功能下降,破坏了原有的生态系统平衡,导致生态系统脆弱且不稳定。会对草地荒漠化的产生和发展起到重大推动作用。煤矿区的草地荒漠化进行分析比较好的方法是:利用光谱混合分解模型光谱删来提取出沙壤比例及植被盖度。通过主成分饿变换及散度分析,选取植被、沙壤、阴影、轻壤,并利用无约束线性光谱混合分解模型对不同时相的遥感图像进行混合像元分解,采用了逐像元线性内插的方法,构建出不同时段的植被盖影像。
第三、其他地质灾害的调查
煤矿区土地的沉降往往会引起地面的塌陷裂缝、山体滑坡等地质的灾害。通过结合大量的野外调查,可以从遥感技术影像中的各个位置、不同色调及形态等,构建滑坡、地裂缝、崩塌等矿区地质灾害影像的识别标志。滑坡壁会在遥感影像中呈亮白色,常出现于比较高的山坡;在形态上会呈弧形或簸箕形;山底常被人类干扰呈浅蓝色。崩塌在影像上是白色和浅蓝色相混合的现象,往往出现在较陡峭地势的山区,形态表现是漏斗状和片状分布,总体上的面积比较大,人工干扰的因素相对比较弱。地裂缝则在遥感影像中表现为不规则的线,灰白色的色彩,与周边褐色的荒地形成了对比。
4结论
随着我国经济的快速发展,能源的需求量不断增大,尤其是煤炭资源在我国能源中的比重依然很大,这就对煤矿自动化技术快速发展提出了要求。遥感技术在应用于煤炭的开采和矿区生态环境的分析发挥着重要的作用。因此,煤矿的自动化控制中自然少不了对遥感技术的需求和应用。本文通过对遥感技术在煤矿各个领域中的应用,重点分析了煤矿区环境污染的监测、生态环境的调查和地质灾害的分析和研究,来阐述煤炭自动化控制中的遥感技术。
[参考文献]
[1]戴立乾,赵鸿燕.媒矿区煤尘污染遥感监测研究卟河南科学。2011.27.
[2]张娟,彭胜龙,靳云鹏.等遥感监刺技术在煤矿区环境地质问题中的应用UJ企业导报.2010(11).
[3]胡振琪,陈涛基于ERDAS的矿区植被覆盖度遥感信息提取研究――以陕西省榆林市神府煤矿区为例UJ西北林学院学报.2012,23(2).
【关键词】遥感技术;大气环境;监测?
环境问题越来越严峻,各类的污染给人类的生活和工作带来了很大的影响,破坏了人们的日常生活并且威胁到人们的生命安全。遥感技术主要有两种类别:一为主动式遥感监,二为被动式遥感监测,主要以环境监测为主,利用遥感传感器监测大气结构,对污染源进行定位追踪,直接对污染物进行区域跟踪测量,从而获取某一区域大气污染的综合信息,以及时制定治理措施来减少大气污染的不利影响,对大气环境的治理产生了无法忽视的影响。?
1、大气环境遥感监测技术的基本原理?
遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测,是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息,对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。它最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量,快速进行污染源的定点定位,污染范围的核定,污染物在大气中的分布、扩散等,从而获得全面的综合信息。根据所利用的波段,?遥感监测技术主要分为紫外、可见光、反射红外遥感技术;热红外遥感技术和微波遥感技术三种类型。?
大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一,在业务上不同于常规气象要素的监测。常规气象要素遥感监测[1]?主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率(云量和云层厚度)?和长波辐射、风(风速和风向)?、地球辐射收支的测量等。而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧(O3?)、CO2、SO2、甲烷(CH4)?等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别,但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征,如影响水汽分布的主要光谱波长在017μm,?O3在0155~0165μm?之间存在一个明显的吸收带等,因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。研究表明,在卫星遥感中,有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分,即位于可见光范围内的0140~0175μm?的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm?波段处。?
2、遥感技术在大气污染监测中的作用?
2.1被动式空基遥感监测?
被动式遥感监测主要作用于臭氧层、大气气溶胶、温室气体、大气污染物、大气热污染源等等,这些问题很多不仅仅是区域性问题,甚至已经成为全球性问题,影响着全世界的正常发展。太阳直接辐射遥感技术利用散射和衰减,测量二氧化碳、臭氧等大气的主要组成部分,对有害气体、污染物、热污染源等进行监测,逐渐成为遥感技术中最常用的一种监测技术。现阶段,城市工业不断发展,雾霾成为人们生活中的一种普遍现象,严重影响着人们的身心健康,而遥感技术与地理信息系统技术相结合,获取雾霾地区的综合信息,通过对图像以及数据的分析得出影响雾霾的主要因素,从而制定相应的措施来消除雾霾。除此之外,随着城市化的不断发展,城市热岛效应成为城市发展的主要问题,遥感技术通过研究城市下垫面的热红外遥感总结城市热岛变化规律,对热岛效应的解决提供了一定的事实依据。?
2.2主动式空基遥感监测?
主动式空基遥感监测的载体是雷达,主要有机载和星载雷达,它可以在短时间内发射大功率的电磁波,再根据回波信号的振幅和位相分析得出测量物的方向、距离等数据,主动式遥感不依赖于太阳辐射,可以昼夜工作,还可以根据探测目的的不同,主动选择电磁波的波长和发射方式。主动式遥感可以用来监测大气中的臭氧、水汽、二氧化硫以及三氧化氮等分布情况,分析这些成分如何影响平流层和对流层,有利于制定空间雷达的探测技术,对大气环境的治理起着无法替代的作用。遥感技术正在经历由单一型遥感监测向多方面监测数据的综合性分析过渡,即多时相监测,对于污染物信息的监测可以做到更准确及时客观,使得大气污染监测上升到一个新高度。?
3、遥感技术的发展方向?
人们越来越重视环境问题,对环境的需求也不断增加,改善环境成为当前社会发展的重要任务,遥感技术能够改善环境,那就应该更大限度的开发利用这一技术。遥感技术还可以从以下一些方面取得进步:?
(1)遥感技术主要分为主动式遥感和被动式遥感,把主动与被动式卫星遥感相结合,可以更加准确的进行对污染物的监测,把污染物监测的误差精确到更小,不断改进大气环境遥感技术,对大气环境遥感进行定量化研究,形成一套严密的大气环境遥感监测技术运行系统,把遥感技术与地面监测共同运用到环境监测中,以便更加准确及时的制定解决环境污染的措施。?
(2)在当今社会,技术在任何方面都是不可或缺的,与此相应,互联网技术可以充分配置资源,使全球的资源和信息得到共享,实现遥感技术的网络化,普及遥感监测技术,可以借鉴其他国家的遥感技术创新之处与经验,进行多国合作,利用其它国家的资源环境卫星系统,提高监测的效率。?
(3)人才的进步才是社会的进步,必须要保证技术性人才的培养,国家要加大人才扶持力度,提供更多的人才发展机会,培养大批实用型人才和技术创新型人才,只有如此遥感技术才可能会有飞跃性的突破。?
(4)技术的不完善使得监测数据的不准确,而数据分析是制定措施的重要依据,提高数据的准确度是必须的,对此,应该研发更高性能的传感器以提高卫星遥感的分辨率,使数据精确度更高,更好的判断污染物信息,避免误判情况的发生。?
4、结束语?
环境问题与人类发展息息相关,实现人与自然的和谐相处是社会发展的必然要求,在尊重自然的基础上,通过自己的一系列活动改变环境对于自身的不利影响并造福于人类是对每个人的要求。环境问题种类多样,大气污染、水污染、固体废弃物污染等都可以通过遥感技术得到一定程度的治理,遥感技术的应用范围也越来越广泛,作为环境监测的重要技术力量,遥感技术应该不断发展自身,为制定科学准确的政策提供更加有理有据的支持。?
参考文献:?
[1]刘红,张清海,林绍霞.等.遥感技术在水环境和大气环境监测中的应用研究进展[J].贵州农业科学,2013(1).?
关键词:地质找矿;遥感;发展方向
Abstract:withthedevelopmentofeconomicconstruction,thedemandformineralresourcesisincreasing,thedifficultyoffindingthesurfacedepositscontinuestodeepen,halfconcealedoreprospectingdirectiontendstobeconcealed,deposit,andpaidmoreandmoreattentionintheresearchofpoorcoveragearea,coveringhalfthework.Remotesensingtechnologyisanewprospectingmeans,inprospectingforincreasingthedifficultyofsituation,peoplepaymoreandmoreattentionbytheexperimentalresearch,thedevelopment,currentlyinthegeologicalprospectinghasmaderemarkableachievements,andbecomeanimportantmethodforgeologicalprospecting.
Keywords:geologicalprospecting;remotesensing;developmentdirection
中图分类号:文献标识码:文章编号:
引言:随着遥感技术的推广,遥感地质技术人员不断在实践中总结和提高,遥感技术的应用程度日臻成熟,地质的许多方向都有了不同程度的发展。遥感影像可以全面、客观地记录地表综合景观的几何特征,遥感图像不仅可以获得地表景观的形态、分布特征组合,而且还可以获得物质的成分和结构等,进而实现地物识别的目的。遥感技术在地质找矿中的应用包括直接应用和间接应用:直接应用是指遥感蚀变信息的提取,间接应用则包括地质构造信息、植被的光谱特征及矿床改造信息等方面。
遥感技术应用于地质找矿主要是在工作的初始阶段,在地质工作程度低、交通及地理条件较差的地区尤为重要。工作的目的是应用遥感影像的地质信息去分析成矿地质条件,确定找矿远景区和圈定成矿有利地段,为进一步开展地质评价工作提供遥感地质依据。
1遥感地质找矿的理论依据与技术基础
遥感信息,特别是多种遥感信息的综合,具有丰富的地质内涵和坚实的物理基础。这使得遥感地质找矿具有宏观性、多波段、信息量丰富、立体感强、便于定位等优势,是地质找矿不可或缺的手段。在遥感地质找矿的遥感影像分析中,传递含矿构造和含矿载体的两种标志:构造、结构、纹理特征;光谱特征。各种矿产资源的形成、产出,都与一定的地质构造条件有关,如斑岩铜矿与中酸入体有关:煤矿赋存在某些地质时代的煤系地层内。前者反映地质控矿构造特征、岩石类型特征等,通过研究遥感影像上显示的线性和环状信息可以揭示区域构造体系及其控矿作用;后者反映了地层层序、岩石类型的差异,矿物成分和含量的差异,特别是矿化蚀变信息。由于蚀变岩矿物具有本身的光谱特征,而一定类型的蚀变岩矿物组合常可指示一定矿种的存在。
2遥感在地质找矿中的应用
遥感技术在地质找矿工作中的应用可归纳为如下几个方面:
利用图像上显示的与矿化有关的地物,直接圈定靶区,为找矿指明方向。如利用植物吸收不同金属元素所产生的不同光反射率、热反射率和叶绿素发光率进行波谱试验,为在植被发育地区快速发现工业矿产开辟新的找矿途径。
利用数字图像处理技术,进行多波段,多种类遥感图像的综合处理分析,增强或提取图像上与成矿有关的信息,尤其是矿化蚀变信息,为找矿提供依据,指明找矿方向和有利成矿的远景地段。
围岩蚀变是成矿作用的产物,是一种重要的找矿标志。常见的围岩蚀变有:矽卡岩化。有关矿产有铁、铜、钨、锡、钼等。云英岩化。与钨、锡、钼、锂、铍等矿产有关。绢云母化。有关矿产有铜、钼、金、铅、锌等。绿泥石化。有关矿产有铜、铅、锌、金、银、锡等。硅化。与铜、金、锑、汞、明矾石、重晶石等多种矿产伴生。由于不同的蚀变矿物具有各自的特征谱带以及岩矿石物理化学性质的差异,使其在多波段遥感图像上表现出不同的颜色、色调和纹理差异。目前,常用的提取蚀变异常的方法有比值分析法,彩色空变换、主成份分析法、光谱角蚀变法等。此外,在异常信息的提取过程中经常受到多种因素的影响,因而需要几种方法的有效组合,而不能只依靠某一种方法。
2.1地质构造信息的解译
构造运动是地壳内部的内在活动因素,它与变质事件、热事件、成矿作用联系在一起,而内、外生矿床的形成和分布均不同程度地受一定地质构造事件的控制。地质构造在遥感图像上常表现为线性与环形特征。线性特征,是像片上呈连续或断续的线状或带状展布的影像,其空间分布型式有一定规律性。线性形迹主要指断裂和节理等构造,它控制着岩浆活动及矿液的运移、储存,对导矿、运矿、储矿起着重要作用。环形构造在地壳中以近圆形的构造环带为特征,多是地壳内部活动的表现,对形成火山型、热液型矿床关系密切。线性构造、环形构造及构造交叉部位,往往是成矿的重要部位。通过对遥感图像上色调、阴影、形状的研究可以更直观的看出研究地区的地质构造,有利于成矿预测。
2.2地层信息的解译
岩石的组成成分、内部结构、光照条件等因素决定了它的光谱特征。岩性解译就是利用不同岩层反射光谱差异所形成的形态、结构、纹理、色调等影像差异,来判定出露地面的岩石的物理特性和产出特点,划分不同岩石类型或岩性组合。由于所有内生、外生矿床均与一定时代的岩性、地层及岩相有关,因此在成矿预测的过程中,首先要找出有关像片图形、地貌特征或与一定植物的联系,以便发现矿床赋存的有利层位与构造。
3遥感地质找矿的发展前景
20世纪末以来。随着数字地球的提出和现代信息技术取得新进展,数字地球的理论方法和现代信息技术的新进展引入地质勘查领域。应用现代信息技术的新进展进一步解决矿产资源问题成为地质找矿发展的必然趋势。在数字地球框架下,将遥感技术与地质领域传统方法技术相结合。与其它现代信息技术相结合。
基于数字地球的遥感找矿技术.其核心是遥感信息的延伸应用和信息化。它的目的是最大限度地利用信息资源,以提高矿产资源的勘查效果。一方面,露出地表的矿明显减少,勘查目标已由地表或近地表转向地下深处的隐伏矿床.找矿难度愈来愈大。另一方面.各种地学手段取得的信息资源愈来愈丰富。为遥感信息与其它地学信息的集成创造了条件。而后遥感应用技术有利于发挥遥感找矿的技术优势,发现用常规地质方法很难发现的地质体和地质现象,为找矿提供新的依据。
遥感找矿应用须从遥感“技术索引”的思路走出来,从控矿构造迈向与成矿机理研究相结合的高度。遥感应用必须与物化探、磁力、重力、地震探矿方法相结合,还需要进一步重视地热、地气的热力作用,深入研究生物地球化学效应、地球化学填图方法、生物成矿和数字地质的空间统计分析方法。只有加深对地表成矿信息的理解和诠释,才有可能对深部的、海底的隐伏矿床,由此及彼、由表及里.从地球系统科学与地质信息科学的深度作出科学的推论和预测。
随着遥感技术的发展,传感器的空间分辨率和光谱分辨将大幅提高,遥感信息量也将大幅增加。要在海量数据中提取有用的找矿信息,必然对遥感数据处理系统提出更高的要求。目前,多光谱遥感数据处理系统在数据的压缩、传输、专业软件的发展上都取得了很大的进步。在高光谱遥感数据分析、处理方面关键是在光谱维上进行图像信息的展开和定量分析。此外,实现信息分析模型和算法语言的改进也将大大提高遥感信息处理的速度和精度,提高找矿工作的效率。
四、结束语
遥感技术作为矿产勘查的一种手段应用于找矿,并取得了一定成就。遥感技术的直接应用是蚀变遥感信息的提取,遥感技术的间接应用包括地质构造信息、植被的光谱特征及矿床改造信息等方面。遥感找矿具有很大的发展前景。
多源数据的融合处理能够避免单一信息的片面性,使融合结果更加准确和客观。特别是利用遥感技术寻找深部矿床时,单纯使用遥感图像象存在明显的局限性,往往需要物探、化探地学数据以及各种地质图件的融合处理。
参考文献
[1]徐友宁.矿山环境地质调查研究现状及展望[J].地质通报,2008.
关键词:遥感技术环境科学应用3S一体化发展趋势
遥感是从远离地面的不同工作平台上,如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等,通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测,然后经信息的传输、处理和判读分析,对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测,包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息,能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息,在环境科学领域的应用具有很大优越性。
20世纪90年代以来,环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化,城市扩展动态监测评价,土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算,生物栖息地评价和保护,工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析,海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测,珊瑚和红树林的现状调查与变化监测,堤坝的规划与水沙平衡分析,水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析,大气污染范围识别与定量评价,大气气溶胶污染特征参数化,全球水、气和化学元素等的循环研究,全球环境变化以及重大自然灾害的评估等,几乎覆盖了整个地球系统。
一、遥感技术在环境科学中的应用
1.遥感技术在水污染监测方面的应用
(1)利用红外扫描仪监视石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨,利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析,将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较,更精密地判断和解译信息,参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像,特别是数字密度分割图,可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来,这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色,往外扩散的油膜变薄,呈黄紫混在一起的颜色,再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析,确定油膜的漂移方向,计算出其扩散速度和扩散面积。
(2)利用遥感技术监测水体富营养化
浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用,当水体出现富营养化时,我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱,另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光,影响水体的透明度。
(3)通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染
废水的颜色与悬浮物性状千差万别,特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样,可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大,水体反射量也会相应增加,反射峰随之红移,定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65~0.85微米。
(4)应用红外扫描仪监测水体热污染
应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量,真实反映其温度差异。在热红外图像上,热水温度高,辐射能量多,呈浅色调。冷水和冰辐射能量少,呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流,利用光学技术和计算机对热图像作密度分割,根据少量的同步实测水温,画出水体等温线。
(5)通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化
水体总体反射率较低,选择1.55~1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小,从水体向边缘有规律变化,显示出不同程度的植被特征。
2.遥感技术在大气环境监测方面的应用
(1)臭氧层
臭氧层位于地球上空25~30千米的平流层中,对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收,可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带,可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温,可使用红外波段来探测,如用7.75~13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化,参照浓度与温度的相关关系,推算出臭氧浓度的水平分布。
(2)大气气溶胶
利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量,工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像,可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动,估计其运动速度,及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾,把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布,还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割,建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系,可测出烟雾浓度的等值线图。
(3)有害气体
彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况,通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区,植被受污染的情况不宜被人察觉,但其光谱反射率却会明显变化,在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线,在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子,其叶绿素遭到破坏,对红外线的反射能力下降,其彩红外相片颜色发暗,如白蜡树受污染后呈紫红色,柳树呈品红色略带蓝灰色。
(4)气候变化
美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化,得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息,对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。
3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用
彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化,热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状,窄的呈线状,城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色,高层楼房带有宽长影,平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色,绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息,对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同,利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。
4.应用遥感技术监控生态环境
遥感影像真实记录地貌形态特征并提供各环境参数的组合情况,根据其空间一致性和差异性进行区域环境范围的生态区划。利用遥感卫星相片还可以编制森林树种、生长状况和森林覆盖图,使用计算机集群分类,精度可高达8O%。一般野生动物环境与森林植被关系最为密切,通过研究植物的分布与长势可大致确定动物的活动繁殖场所,从而编制森林野生动物保护规划。
5.利用遥感技术监测自然灾害
遥感技术对于暴雨、水土流失、地震和山体滑坡等地质灾害的调查与监测也很有效。比如说地震与地球活动构造块体分布及其活动方式密切相关,利用卫星预测地震技术主要集中在电磁波辐射和电离层异常监测、地表形变监测、红外辐射监测以及卫星重力监测等方面。但由于目前技术条件的限制,地震还是不能准确预测,2008年5月的汶川大地震几乎震碎了中国人的心,期待有一天,我们中国人能通过遥感技术准确预测地震灾害,今天的悲剧永远不要发生了。
二、遥感技术的发展趋势
随着科学技术的进步,光谱信息成像化,雷达成像多极化,光学探测多向化,地学分析智能化,环境研究动态化以及资源研究定量化,大大提高了遥感技术的实时性和运行性,使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。
1.遥感影像获取技术越来越先进
(1)随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高,高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。遥感传感器的改进和突破主要集中在成像雷达和光谱仪,高分辨率的遥感资料对地质勘测和海洋陆地生物资源调查十分有效。
(2)雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力,在对地观测领域有很大优势。干涉雷达技术、被动微波合成孔径成像技术、三维成像技术以及植物穿透性宽波段雷达技术会变得越来越重要,成为实现全天候对地观测的主要技术,大大提高环境资源的动态监测能力。
(3)开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术,定量估算和监测陆地表面的能量交换和平衡过程,将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。
(4)由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统,具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间的数据能力,为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供科学数据和信息服务。
2.遥感信息处理方法和模型越来越科学
神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术,会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器,大大提高分类的精度和类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率的融合与复合应用,是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。
3.3S一体化
计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点,将推动3S一体化。全球定位系统为遥感对地观测信息提供实时或准实时的定位信息和地面高程模型;遥感为地理信息系统提供自然环境信息,为地理现象的空间分析提供定位、定性和定量的空间动态数据;地理信息系统为遥感影像处理提供辅助,用于图像处理时的几何配准和辐射订正、选择训练区以及辅助关心区域等。在环境模拟分析中,遥感与地理信息系统的结合可实现环境分析结果的可视化。3S一体化将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统。
4.建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统
随着3S一体化,资源与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加,遥感数据处理系统就必须要有更高的处理速度和精度。神经网络具有全并行处理、自适应学习和联想功能等特点,在解决计算机视觉和模式识别等特大复杂的数据信息方面有明显优势。认真总结专家知识,建立知识库,寻求研究定量精确化算法,发展快速有效的遥感数据压缩算法,建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统。
5.建立国家环境资源信息系统
国家环境资源信息是重要的战略资源,环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调控能力,为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支持。
6.建立国家环境遥感应用系统
国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据,建立天地一体化的部级生态环境遥感监测预报系统以及重大污染事故应急监测系统,可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况。环境遥感地理信息系统是其支撑系统,在各种应用软件的辅助下实现环境遥感数据的存储、处理和管理;环境遥感专业应用系统是其应用平台,在环境专业模型的支持下实现环境遥感数据的环境应用;环境遥感决策支持系统是其最上层系统,在环境预测评价和决策模型的驱动下进行环境预测评价分析,制定环境保护的辅助决策方案;数据网络环境是其数据输入和输出的开放网络环境,实现环境海量数据的快速流通。
总之,遥感技术在环境科学领域有广泛应用,随着科学的进步,遥感技术会越来越先进,其所发挥的作用也会越来越大。
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关键词:土地资源管理;遥感课程;教学改革
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)17-0088-03
从1980年国家科委制订遥感科技发展规划以来,遥感信息技术逐步应用于国家决策、土地资源调查、环境保护、灾害监测、国防建设等各个领域,为人类认识国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球变化提供了新的途径。近年来,全国从事遥感的企事业单位发展势头迅猛,利用遥感技术开展科研及工程应用类项目日益增多,各级测绘、土地、林业、农业、水利等相关企事业单位,对于遥感技术应用及二次开发等人才结构与人才素养的需求也在不断快速增长。目前遥感专业的应届毕业生备受用人单位青睐,2015年本科应届生的就业率达到91.74%。此外,全国有120多所高等院校的农学类、地理科学类、测绘类、土地资源管理类等专业均设置了与遥感相关的课程。随着就业市场竞争日趋激烈,企事业单位致力于提高自身的技术与综合水平,也不断要求遥感技术人员需熟练掌握常用软件信息处理技术(如Erdas,Envi、PCI及Matlab等),同时具备应用和创新能力。因此迫切需要高校遥感课程向实践应用和创新能力方向改革,以便满足国家各个领域对于遥感专业技术人才的需求。
一、土地资源管理类遥感课程教学存在的主要问题
遥感课程是高校土地资源管理专业本科生专业基础课,致力于培养学生学习遥感图像处理与应用的基本理论与处理技术,熟练掌握图像解译与计算机分析的能力,能在国土、城建、农业、房地产及相关领域从事土地调查与评价、土地利用规划、地籍管理等领域的专业技术人才。目前该课程的教学主要存在以下几个方面的问题:
1.缺少与专业学科发展相融合、学生基础相适应、理论与实践相结合的特色教材。目前,各高校沿用的理论教材中,陈述彭、赵英时及孙家m主编的教材适合遥感专业,梅安新的遥感导论适合在非遥感专业中普及。近年来,相当一部分土地资源管理专业教师借助遥感信息处理技术在全球变化、土地资源调查与评价、土地利用规划、节约集约用地分析、土地整理与复垦、耕地保护、农村居民点演变、宅基地退出机制、新型城镇化、生态响应机制等科研领域取得了良好进展,但目前使用的教材在应用方面的介绍尚没有纳入近年来的相关热点与研究成果,沿用教材与本专业特色之间缺少衔接。
2.课程实践方式单一,未能充分发挥学生学习的积极主动性。遥感课程的主要特点在于理论与实践高度结合,通过理论与实践的结合可以使学生更好地掌握抽象的理论知识,并能够较快地培养起软件操作和实际应用能力。由于学时所限,目前多数高校的遥感课程设置45学时,其中实践课程15学时左右;理论教学内容为实践教学内容的两倍,实践教学也以常规上机操作为主。遥感课程的实践环节应该同时包括上机操作和野外实地考察。通过一定课时的野外实践,学生们可以更清楚地明了遥感图像目视解译与地物类别之间的内在联系。此外,遥感课程缺少与专业发展相结合的科研项目及实践案例的讲解与练习,使得学生大多停留在书本上理解知识点,即便学会了简单的上机操作,也难以深入掌握理论知识并灵活运用到真实案例中,一定程度上抑制了学生创新能力的提升。
3.实验所用的遥感图像数据不够丰富,加大了实践教学中图像对比、融合及变化等分析的难度。部分高校购买了多种不同分辨率的遥感影像数据并建立了影像数据库。然而仍有一些学校的地学类专业缺少实验科目所需要的遥感影像数据,大部分依旧采用地理空间数据云,USGS等网站的免费数据,这些免费遥感影像数据的精度达不到足够的标准,难以让学生充分认识不同影像数据的特点及用途,不利于学生对于遥感图像处理技术与方法的掌握。
综上所述,遥感图像处理在教学过程中需结合具体案例,从课程结构、内容体系、教学手段等方面进行调整,使课本知识与实操紧密结合。同时,还可以通过安排学生们适当学习相关的软件二次开发,培养学生的技术创新、自主学习与实际应用能力。
二、遥感课程建设与改革探讨
1.加强土地资源管理类遥感教材建设,更新遥感图像处理与应用教学内容体系。结合当前社会对于遥感应用领域人才需求进一步更新教材,修订完善教学大纲,开展基本原理教学内容、体系和方法改革的讨论和研究,编写出版具有本专业特色的课程教材。教材可从绪论、理论基础、应用技术及实际应用这四个部分编写。绪论部分,在对遥感的基本概念、遥感系统进行阐述的基础上,结合当前国内外的热点领域、方向、经验及成果展开叙述,并进行对比分析,力求学生掌握遥感在土地资源管理领域的应用趋势。理论基础包括遥感的物理基础(地物波谱原理;多光谱遥感、高光谱遥感、微波遥感数据的本质区别)以及平台概述与传感器原理的介绍,通过问题引导及应用举例的方式,使学生熟悉地物电磁波谱特性并了解成像原理。应用技术包括图像预处理(图像辐射校正、几何校正、图像增强及融合)、图像目视解译(目视解译原理与方法、认识图像识别特征、遥感像片判读)、图像的计算机解译(模式识别原理;监督分类与非监督分类;多种特征提取常用方法)及变化检测四大部分,实习设计部分包括ENVI/ERDAS软件在b感图像分类中的应用、遥感与GIS、RS集成应用等内容。编写教材时,应注重各种方法的基本原理、特点、适用范围等,强调掌握技术原理和方法及软件实现手段。最后再将目前国内外在土地资源管理领域的实际案例放进遥感应用章节中。
2.实施多样化理论教学方式,充分调动学生学习兴趣,提高理论教学效果。基础知识教学时,教师们应改变传统的教学习惯,通过多媒体教学、互动式教学、课堂讨论等多样化理论教学方式的交叉使用,调动起学生的学习积极性,培养学生的实操能力,并构建起一种师生良性互动的有效机制。加强对学生学习方法的关注与指导。在理论学习中引导学生自主思考,为学生营造有利于其自主创新学习的课堂氛围,提供生动而具体的材料,培养起学生自主学习的积极性,使学生带着兴趣主动参与到课堂教学中去。新型的课堂教学应强调学生间的互动,可以给学生小组一定的时间就某个有价值的关键问题进行讨论,并在课堂上有各小组代表进行交流,在积极与他人互动讨论中加深对知识的理解。教师在此过程中主要扮演活动指导者的角色,同时也是活动平等的参与者,为遇到难点的学生提供帮助与建议。教改应倡导一种“自主学习课堂”的教学模式,该模式下理想化的学生参与课程流程应是“在预习中提出疑问―在交流中自主探究―在教师讲解中反馈问题―在得出结论后重新消化知识”。在理论教学完成后,再对主要知识点进行串讲,并分析其中存在的问题及将来的解决土建,从而让整个教学体系趋于完整,教学过程有的放矢。
3.增加上机实践与野外实践环节,促进教学与科研的结合,实现理论与实际的对接。为了提高学生实操能力,实践课程的安排应遵循从简单到复杂的原则,在遥感课程课堂教学中,穿插一定课时的上机操作与野外实践课程,遥感数字图像处理涉及的原理和算法很多,因此上机实践环节需要教师将课堂教学中的理论知识与上机实验教学中的软件操作紧密结合,使学生真正理解并熟练掌握遥感图像处理的重要功能。需要与课题讲授的内容相穿插的实践操作部分包括:辐射校正与几何矫正、图像增强处理、目视解译、计算机分类以及图像变化检测。实验课通常使用Erdas或ENVI软件作为平台,并采用AVHRR、MODIS、TM、SPOT、QuickBird等多种分辨率的影像作为实验数据,对应不同的理论模块逐一进行各项实验内容的演示与操作,学生们在教师引导下完成实验内容,并及时收集学生们的实验结果,了解学生对于实验内容的掌握程度,并及时其中存在的问题予以说明,为下一轮实验教学总结经验。实践表明,学生们参与上机操作的意愿较高,对于实验过程中遇到的问题能够及时向教师反馈,实验效果良好。这种理论知识和实验内容相互交叉、反馈式学习的方法提高了学生们对于遥感图像处理软件的操作水平。
野外实践教学重在培养学生正确认识不同地物的反射光谱特征及其差异,帮助学生掌握地理学、土地资源学、地貌学、城市规划等相关课程的原理,培养学生野外发现问题、分析问题和解决问题的能力,掌握对考察地区的地理位置、自然条件、经济区位、地形地貌等内容的综合考察流程与方法,满足现阶段土地资源管理专业遥感课程、土壤地理学课程、地貌学课程等实践教学的需要教学与科研需要。
在制订野外实践教学计划时,要正确处理好理论教学、上机实践与野外实践教学之间的关系,将野外实践教学作为遥感图像处理课程中的有机部分予以统筹安排,制定相应的野外实践教学计划,编写野外实践教学大纲,切实提高野外实践教学的质量与效率。
4.改进教学环境资源,加大软硬件的投资,进一步完善师资队伍建设。由于受到实验教学条件和师资等因素的限制,遥感专业旧有的传统教学模式与实践课已不能满足当前教学发展的需要。因此教学环境的更新建设将是教学改革的新重点,也会成为传统教学的有力补充。具体来看,教学环境的改革应主要集中在加大软硬件的投资建设与加强师资队伍建设两个方面。软硬件条件的好坏是取得良好教学效果的基础,对于优化教学设施与环境,提高学生实践操作的兴趣及重视程度都起着至关重要的作用。因此,学校应重视遥感图像处理专业实验室的建设,配备大容量、高性能的计算机硬件以及Erdas、ENVI、Arcgis、PCI等专业处理软件,为实践教学打下良好的基础。另外,部分院校土地资源管理专业缺少遥感精品课程,可以通过尽快组织精品课程申报与建设,整合土地资源管理专业实验室的课件资料、教师队伍、遥感数据、科研成果、实际案例及硬件设施等各项资源,搭建网络学习平台,推广发展网络学习,保证教师与学生之间及时有效地进行信息交流和共享,大大提高教学效率。
对任何课程来说,师资队伍关系着教学改革成败以及教学效果的好坏。学校应提高教师的准入门槛,一线教师应达到研究方向紧跟学科前沿,授课方面不枯燥乏味,授课过程中能与学生积极互动,对实践课中出现的问题能够快速解决等基本条件。学校还应努力提高在职教师的专业知识水平,秉持“请进来、走出去”的工作思路,为教师参与科研项目提供更多的机会,以期拓展教师培训渠道,为课程改革提供支持,提高本课程教学队伍的整体水平,形成一流的教师团队。除此以外,可以继续加强教研教改的研究,通过教改促进教学水平的提高,提高教学质量,深化教育教学改革。还应加强科研与教学的相互促进,并引导学生开展大学生创新课题申报,使学生以小组团队方式共同研究土地资源管理领域的热点问题,达到以项目促学习的目标,增强学生学习创新能力。
三、总结
遥感图像处理是当前国土资源、环境监测、灾害预警等领域的重要应用技术之一。在新技术日新月异的今天,航天技术的快速发展为遥感发展与应用带来了难得的黄金阶段,遥感业务所服务的对象也因此不断得到扩展。遥感课程作为时下最热门的学科之一,各大高校应更新教学手段与方法,致力于培养适应国民经济发展所需要的遥感专业技术创新与应用人才。高校遥感课程教学改革应立足于常年教学经验与科研成果,结合院校的专业特点,针对教学内容、教学环境、教学方式进行探索。我们应对传统理论与实践教学脱节的教学方式予以改进,通过课堂教学、上机操作与野外实验教学有机结合、相互交叉、及时反馈的方式指导学生掌握理论知识与操作技能;采用教学传授与科学研究联合培养的模式,指导学生参与具体的科研与实验项目,使学生能具备一定的程序开发素养和技术创新能力。在未来的教学实践中,遥感课程的教学将不断予以调整与完善,丰富教学手段,适应遥感学科的发展,并能够基于当前社会与市场对遥感技术人才的需求,不断为社会培养理论知识与实践能力都达到标准的全面型人才。
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【关键词】遥感FTIR;大气环境监测;新发展
随着我们国家经济社会的不断发展,大气环境的污染程度变得越来越严重,尤其是一些具有挥发性物质的污染,不仅严重影响了我们赖以生存的大气环境,还极大程度的危害着我们的身体健康,因此,无论是我们个人还是我们的国家都需要对其引起高度重视,采取一切措施对其实施科学的监测和治理。在对大气环境实施监测过程中,作为主要且科学有效的监测技术,遥感FTIR具有高度的分辨率以及灵敏度,可以在不知道被测对象的前提下进行多组分的同时测定,受到环境监测部门的广泛应用。
一、遥感FTIR的概念描述
通常情况下,环境监测部门采用的是定点取样法对大气的环境状况进行监测,然而,在定点取样法进行观测过程中,得到的观测数据只能单纯地反映较小范围内的大气环境污染的程度,无法实现观测样本点范围外的观测,所以此方法不能适用于大型监测区域的污染监测工作。而遥感FTIR技术作为近几年发展较快、运用较广的综合型探测技术,其使用过程不同于传统的定点取样法,一般不受区域限制,主要的优点如下:
(一)可以实现远距离的监测,遥感FTIR技术可以对远距离的大气污染物实施24小时不间断地监测(二)遥感FTIR技术可以对多组分的混合物进行分析,并且迅速的做出判定(三)遥感FTIR技术应用于大气监测时,可以略过取样等耗时、繁琐的手续(四)遥感FTIR技术对监测的区域面积没有特殊限制,且能够实现地面、高空的三维空间的大气环境监测。
现如今,随着我们国家对于遥感FTIR技术在大气环境监测中的应用的深入研究,遥感FTIR中有关于化学计量学以及被动式的遥感监测技术都取得了新的发展。
二、化学计量学在遥感FTIR光谱图的解析中的新研究成果
近几年,计量学的一些方法技巧逐步渗透于化学的各个方面,使得化学计量学逐渐趋于成熟,并在遥感FTIR光谱图的解析中得到越来越多的应用。常见的化学计量学模型有:人工神经网络、经典最小二乘法、偏最小二乘法、卡尔曼滤波法以及遗传算法等,下面我们利用这些化学计量学中的数学模型对遥感FTIR光谱图进行定性、定量地解析。
(一)对多组分信息实施定性、定量地分析
在实际操作中,我们分别利用经典最小二乘法、偏最小二乘法、卡尔曼滤波法以及人工神经网络对光谱图中出现的严重混合大气污染物实行定量地解析。通过分析的结果我们可以发现,这些方法都可以实现对混合型大气污染物的定量检测。同时,在大气污染物的定性鉴别中,我们首先通过偏最小二乘法对一些未知的干扰物进行鉴定,然后再通过人工神经网络对多组分的环境情况进行定量地解析。为了简化神经网络结构、缩短监测时间、减小监测误差,我们用偏最小二乘法对人工神经网络输入的信号实行变量提取,从而高效、准确地解析了遥感FTIR光谱图。与此同时,对于遗传算法这一化学计量模型来说,其不仅具有较高的求解能力以及优良的非线性特征,还是光谱图库中较好的计算机检索工具。
(二)遥感FTIR光谱图的特征信号的提取以及其噪声的处理
噪声的科学、有效的处理对遥感FTIR光谱图的解析具有重要意义,一般情况下,我们可以利用WA进行一定程度的遥感FTIR光谱图信号特征的提取,并且利用WA对信号实施分解时,可以在一定程度上滤除掉光谱图中的噪音干扰,从而突出有用信号的存在位置。通过最新研究发现,对于开路遥感FTIR光谱图的噪音来说,我们可以采用新型数据预处理法实现对噪音的彻底清除,该方法称之为正交信号校正,对其与二阶求导的预处理进行比较,可以得到下图,该图分别利用上述两个方法对以下七种气体的光谱图中的噪音干扰进行处理,得到处理前后的分析模型的误差结果如下:
通过上图的比较结果我们可以看出,利用正交信号校正法对光谱图处理以后分析模型误差为16.58%,比二阶求导处理后的平均误差37.94%要小得多,因此,正交信号校正在对光谱图中噪音的消除功能上具有显著的效果。
三、被动式遥感FTIR在大气环境的监测过程中的应用新成果
近几年,随着遥感FTIR技术的广泛应用,国内外的许多专家对被动式遥感FTIR技术在大气环境中的监测过程进行了大量的科学研究,并且通过研究发现,该技术能够较为准确的感测出热气体放射源所发出的红外辐射中的物理以及化学特性,从而探索出监测大气污染物的新发展方向。
被动式遥感FTIR监测技术的工作原理需要借助于大气污染物的不同温度,其特点是能够在背景信息缺乏的状态下,对任意方向实施数据的收集,避免了样品预处理工序,并且该监测技术可以实现对多种大气污染物的同时监测,不受时间和距离限制。要想熟练掌握被动式遥感FTIR技术并且将该技术有效应用于大气环境的监测过程中,这就要求我们不仅需要了解其工作原理、工作特点,还需要了解监测过程中仪器响应函数的规律。一般情况下,仪器的响应函数又被称为仪器的频率函数,对于不同的实验条件来说,其仪器的响应函数也是不同的,它通常与校正时的黑体温度的高低以及仪器接收信号的大小有关。
随着遥感FTIR法在大气环境监测中的不断发展,利用遥感FTIR法监测大气污染物的优势也逐渐被人们所知,在对大气中各种特殊污染气体实施遥感监测时,遥感FTIR法具有重要的使用价值,它可对各种红外源实行远距离的非接触型遥测;能够较为精确地提供在燃烧火焰里的激发态分子的转动或振动的详细信息;不需要对样品进行预处理并且可对多种燃烧产物实行同时检测;监测速度快、精度高;它还可以对光谱辐射的能量分布实行绝对监测。同时,由于反射望远镜的使用,可以在一定程度上实现远距离遥感监测燃煤的发电厂等一些大型污染性企业所排放的污染性气体。所有这些技术的发展以及普及,对实现大气环境的科学、有效监测提供了重要的知识帮助,有助于大气环境的保护。
四、结语
随着我们国家科学的高速发展以及人们对于遥感FTIR的不断认识,遥感FTIR法在大气环境的监测领域中得到越来越广泛的使用,我们知道,遥感FTIR法可以实现对大气污染物的实时、连续不间断以及多组分的监测,然而,由于我们国家对其研究和探讨起步较晚,对其在大气环境监测的应用技术掌握不熟练,因此,利用遥感FTIR法对大气环境进行监测的技术手段仍然需要进一步发展。随着时代以及科技的不断进步,我们坚信在不久的将来,遥感FTIR监测技术一定会得到更好的加强与推广。
参考文献
遥感技术具有宏观性和现势性强、综合信息丰富等优势,为矿区土壤重金属污染评价提供了可行的方法。本文综述了遥感技术在矿区土壤重金属污染评价方面的研究,并对其进行了展望。
关键词:
遥感;土壤;重金属
1.引言
矿产资源是生产资料和生活资料的重要来源,人类社会的发展进步与矿产的开发利用密不可分。矿产的开采、冶炼、加工过程中大量的铅、锌、铬、镉、钴、铜、镍等重金属以及类金属砷等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。根据2014年4月17日环境保护部、国土资源部的《全国土壤污染调查公报》,“全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,总的超标率达16.1%”、“在调查的70个矿区的1672个土壤点位中,超标点位占33.4%,主要污染物为镉、铅、砷和多环芳烃”。资源、环境是制约社会经济发展的两大瓶颈,如何克服这个瓶颈问题同时又能实现矿山开发的可持续发展,是我国社会必须面对和解决的紧迫的社会问题[1]。传统的土壤重金属污染监测方法有实验室监测、现场快速监测等方法。实验室监测方法虽然测量精度高,但是存在劳动强度大、采样分析费时,适用范围小的缺点;现场快速监测法虽然具有大面积、连续、高密度获取信息的特点,但是还大多处于定性或半定量的试验阶段,易受周围因素影响[2]。各种岩石、土壤、植被及水体等均有各自独特的光谱特征。地物光谱特征的差异,是遥感技术识别各类地物的主要依据,也是应用遥感技术开展土壤重金属污染评价的理论基础。遥感技术以其宏观性和现势性强、综合信息丰富等优势,在矿区土壤重金属污染评价中起到了积极的先导作用,并取得了良好的应用效果。一般情况下,土壤中的有机质、水分、铁氧化物、重金属等对土壤光谱反射率有一定影响。国外相关研究起步较早,始自20世纪六十年代土壤光谱研究[3]。国外有研究中表明,当土壤有机质含量超过2%,铁氧化物、重金属等光谱信息有可能被土壤中的有机质的光谱信息所掩盖,进一步加大了光谱信息提取的难度;同时土壤的反射率会因铁氧化物的存在而在整个波谱范围内有明显的下降趋势,土壤的光谱反射率都朝着蓝波方向下降,并且这种下降趋势可以扩展到紫外区域[4],相关研究陆续拓展至矿区重金属污染中来[5];国内自20世纪八十年代在云南腾冲系统地开展土壤光谱与理化性状关系的研究[6~7],并于九十年代末开展遥感技术在矿区重金属污染监测的探索。目前遥感技术对矿区土壤重金属污染评价研究主要有两个方向:一是植被反演。根据地表植被覆盖以及重金属在植被根茎、叶片中富集,植被在重金属胁迫下叶绿素等光谱特征发生变化的特点,通过植被光谱数据反演土壤中的重金属含量,间接评价重金属污染。二是土壤监测。利用重金属对土壤波谱特性的影响,通过土壤光谱数据监测重金属含量[8-10]。
2.植被反演方法
植被在生长发育的过程中,矿区土壤中的重金属被吸收和富集,对植物的产生的影响主要体现在长势方面产生了生物地球化学效应,如色素含量、水含量、叶面温度的变化,进而影响植被的光谱反射率,植被光谱的变化能够在遥感光谱信息中有所体现。基于以上认识,可以通过植被光谱信息、波谱曲线变化的分析提取污染信息[11]。不同植物对重金属敏感性不同,重金属胁迫导致植物体内生物化学成分发生改变,使电磁波谱反射特性不同。植被反演方法的原理是,运用遥感技术研究重金属污染条件下植被光谱特征变化,建立植被光谱特征与重金属污染条件下植被生长状态参数变化之间的关系[7];研究叶绿素含量与重金属污染之间的关系,分析叶绿素变化敏感的光谱指数及其响应规律,并进行了区域应用与验证[11-13]。研究表明,随着土壤中重金属含量增加,植被近红外、可见光反射光谱特征发生显著变化,表现为可见光光谱反射增强,近红外光谱减少,红边移动范围减少[14-15]。此方法适用于矿区植被覆盖较茂密的区域。王杰等(2005年)以江西德兴铜矿去为实验区,采用美国陆地卫星(Landsat)ETM+数据,采用比值分析、彩色合成、影像融合等方法增强影像视觉效果,对污染区的植被的波谱曲线与正常区的同种植被的光谱特征作对比,总结出受毒化植物叶冠的波谱形态与正常植物叶冠的波谱形态相比发生的形态变异的特征,总结对照区和污染区植被的波谱特征差异和各污染区的受污染程度,分析出不同污染区植物的受毒害程度[16]。雷国静等(2006年)在南方植被茂密区离子型稀土矿区采用高分辨率QuickBird遥感数据采取坐标换的方式,消除土壤信息干扰,获取了较真实的植被受污染影响程度的信息,运用了归一化植被指数密度分割方法和通过旋转二维散点图获得植被绿度方法来提取植被污染信息,取得了较好的效果[17]。李新芝等(2010年)以肥城煤矿区为实验区,将SPOT-5数据2.5米分辨率的全色波段进行小波变换、主成分分析等融合方法提高图像的空间信息量,综合运用缨帽变换、植被与土壤相关性分析、支持向量机分类等方法提取矿区植被信息,并制作了植被等级分布图,确定了不同污染程度的植被覆盖面积,与矿区污染分布的规律具有较好的一致性[11]。黄铁兰等(2014年)以广东大宝山矿区及周边10公里范围作为研究区,分别以ASTER及QuickBird为数据源,采用植被指数法和植被绿度法对植被污染信息进行识别,对获取的植被绿度信息图像进行密度分割,获得植被污染程度及分布情况。同时建议大范围的矿山植被污染信息的识别,考虑到项目综合成本等因素,采用ASTER等低分辨率的数据源,选择植被绿度指数法进行识别。对于小范围的典型矿区,可选用QuickBird等高分辨率的数据源,用植被指数法进行识别[18]。由于混合像元、大气效应的存在,植被信息提取过程中容易出现错分、漏分现象;相关系数的设置易受经验的影响。同时信息提取易受云层、山体阴影和人类生产活动的影响,均存在一定的误提现象。未来应加强信息提取技术、多源遥感数据在植被反演中的应用研究,以解决上述问题。
3.土壤监测方法
土壤是由多种物理化学特性不同的物质的组成的混合体,例如有机质、重金属、水、其他矿物质等。各种物质均有发射、反射、吸收光谱的特性,都会对土壤光谱特征产生影响,同时植被覆盖也对土壤光谱的监测有较大影响,因此对于通过土壤光谱数据直接监测土壤重金属含量的研究,尚处于探索阶段。土壤监测方法的原理是,利用光谱分析方法室内测定土壤发射光谱数据,经线性回归分析或指数回归分析、标准化比值计算、特征光谱宽化处理后,利用回归分析方法建立重金属元素含量与发射率变量之间的土壤重金属反演模型,定量反演出矿区土壤重金属含量[19-23]。此类方法适用于植被覆盖率较低的地区。ThomasKemper等(1998年)在西班牙Aznalcóllar尾矿库溃坝事件土壤重金属污染监测中,基于多元线性回归分析(MLR)和人工神经网络(ANN)方法分别通过化学分析、特征光谱--近红外反射光谱(0.35−0.35μm)手段监测土壤重金属含量,两种手段对As、Fe、Hg、Pb、S、Sb等六种元素监测有较高的相似度。为相似矿区环境的监测提供了较好的借鉴意义[13]。李淑敏等(2010年)以北京为研究区,研究土壤中8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg)的含量与热红外发射率的关系,分析了土壤重金属的特征光谱,并模拟预测了重金属含量的回归模型,为基于遥感光谱的土壤重金属含量监测奠定了基础[24]。宋练等(2014年)以重庆市万盛采矿区为研究区,通过光谱特征物质之间的自相关性来分析土壤中光谱特征物质,在回归分析的基础上建立As、Cd、Zn重金属含量的遥感定量反演模型,监测三种重金属含量,结果表明土壤在近红外波段和可见光波段的反射值比值与土壤中As、Cd、Zn含量存在较好相关性[25]。部分研究对波段选择和光谱分辨率的重要性认识不高,影响了重金属元素光谱信息识别、重金属污染预测精度;土壤中绝大部分重金属,如铅、锌、铬、砷等在可见光—近红外波段区间的光谱特征较弱,易被植被、土壤波谱信息掩盖,对直接利用土壤重金属光谱特征来提取污染信息带来了难度。研究发现,铁氧化物的波谱特征较明显,今后需加强土壤中重金属与铁氧化物相关性的研究,以提高污染信息提取的准确性。
4.未来展望
近年来,遥感技术用于矿区土壤重金属评价取得了一定进展,今后要在以下几个方面寻求突破:
(1)研究遥感信息提取新技术新方法。地物波谱特性易受土壤成分、大气效应、植被等环境噪音的影响,需进一步加强波谱信息提取技术的研究,以提高遥感信息提取的准确性。
(2)加强田间光谱测量研究。目前对土壤重金属监测仅局限于实验室级别的光谱监测,需要进一步探讨其他因素对重金属吸附的影响以建立准确的土壤重金属含量光谱估算模型,并进行大量而精确的实验室与田间的光谱测量工作。
(3)由定性监测向定量监测转变。遥感技术在矿区土壤重金属污染评价方面的研究大多是定性或半定量评价,尚达不到定量评价。需在遥感反演土壤污染信息模型与理论方法、土壤重金属含量与光谱变量的相关关系等方面加强研究,以接近或达到定量评价污染的水平,进而利用遥感技术评价大面积土壤污染及修复。
(4)研制高性能的卫星,提高遥感信息获取能力。作为中国16个重大科技专项(2006年~2022年)之一的高分辨率对地观测系统已进入全面建设阶段,其中2014年8月发射升空的高分二号卫星空间分辨优于1m,这必将改变遥感数据普遍采用国外遥感数据(SPOT、Landsat、QuickBrid等)的局面。
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