導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇高光譜遙感技術(shù)現(xiàn)狀，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：水工環(huán)地質(zhì)；應(yīng)用；遙感信息；調(diào)查

中圖分類號(hào)： P283 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

概述

遙感技術(shù)首先應(yīng)用在資源宏觀普查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)上，而后才擴(kuò)展到生態(tài)環(huán)境調(diào)查、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等方面。經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)、推廣和應(yīng)用，遙感已成為各種自然資源調(diào)查、環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與工程應(yīng)用不可缺少的地理空間信息獲取、更新和分析的手段和數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著空間技術(shù)的進(jìn)步，遙感技術(shù)已從過(guò)去單一的遙感技術(shù)發(fā)展到包括遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位技術(shù)在內(nèi)的空間信息技術(shù)的應(yīng)用，其領(lǐng)域已深入到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)際安全以及人民生活的各個(gè)方面，稱為水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查與災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估的重要技術(shù)支撐。

二、水工環(huán)領(lǐng)域遙感應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)近30年的應(yīng)用研究，遙感技術(shù)依靠傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，在水工環(huán)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。遙感水文地質(zhì)開始逐步形成一門獨(dú)立的學(xué)科。傳統(tǒng)的遙感水文地質(zhì)著重于水文地質(zhì)測(cè)繪系統(tǒng)中定性特征的解釋和特殊標(biāo)志的識(shí)別，近期的研究則擴(kuò)展到應(yīng)用熱紅外和多光譜影像進(jìn)行地下水流系統(tǒng)內(nèi)的地下水分析和管理，目前研究的重點(diǎn)集中到了空間補(bǔ)給模式、污染評(píng)價(jià)中植被、區(qū)域測(cè)圖單元參數(shù)的確定和空間地下水模型中地表水文地質(zhì)特征的監(jiān)測(cè)?？v觀國(guó)內(nèi)外遙感技術(shù)在水工環(huán)領(lǐng)域的一些應(yīng)用成果，可把近年來(lái)遙感技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀概括為以下幾個(gè)方面：

4.1從目視解譯發(fā)展到計(jì)算機(jī)輔助解譯

如線性影像計(jì)算機(jī)自動(dòng)判釋專家系統(tǒng)及土地利用（分類）計(jì)算機(jī)判讀模型以及機(jī)助信息提取與制圖系統(tǒng)等。由于影像的多解性及識(shí)別系統(tǒng)的不完善性，雖還需要投入一定的人力工作，但已大幅提高解譯工作效率。

4.2從幾何形態(tài)解譯到充分利用光譜信息

過(guò)去的多光譜遙感數(shù)據(jù)波段劃分過(guò)少，只有幾個(gè)波段，使地面波譜測(cè)試數(shù)據(jù)與圖像光譜數(shù)據(jù)難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據(jù)影像的色彩、色調(diào)、紋理、陰影等所形成的幾何形態(tài)特征。隨著機(jī)載成像光譜儀（高光譜）技術(shù)的商業(yè)運(yùn)作及2000年前后的高光譜成像衛(wèi)星的發(fā)射，使得用光譜信息對(duì)地物的分析更精細(xì)、更準(zhǔn)確。

4.3出現(xiàn)地面溫度反演技術(shù)

地面溫度反演是指從熱紅外圖像數(shù)據(jù)的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數(shù)據(jù)進(jìn)行組分溫度反演法等。

4.4從定性分析評(píng)價(jià)到依靠計(jì)算機(jī)數(shù)字模型模擬的定量分析評(píng)價(jià)

如遙感技術(shù)在地下水流系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)建立的地形、流域面積、水系密度等數(shù)據(jù)集結(jié)合氣象數(shù)據(jù)建立空間補(bǔ)給模型。數(shù)字模型成為遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)的重要途徑，而DEM/DTM是涉及地形數(shù)據(jù)計(jì)算方面不可缺少的工具。

4.5使用單一遙感信息源到多元信息擬合

目前的遙感應(yīng)用技術(shù)，已不再是單一使用各種遙感數(shù)據(jù)，而是根據(jù)需要結(jié)合利用了其他信息源，如地質(zhì)、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學(xué)特征及人類活動(dòng)等資料。這樣，圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理尤其重要，如幾何較正、多波段數(shù)字合成、鑲嵌、數(shù)據(jù)變換等，而地理信息系統(tǒng)（GIS）在多元信息數(shù)據(jù)管理中起著重要作用。

4.6從單一手段應(yīng)用到多手段應(yīng)用

近年來(lái)，遙感技術(shù)（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的綜合應(yīng)用，即“3S”技術(shù)，成為遙感技術(shù)應(yīng)用的主流。GIS是數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。GPS 衛(wèi)星定位的基本原理是將無(wú)線電信號(hào)發(fā)射臺(tái)從地面點(diǎn)搬到衛(wèi)星上，組成一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，應(yīng)用無(wú)線電測(cè)距交會(huì)的原理，便可由 3 個(gè)以上地面已知點(diǎn)(控制站)交會(huì)出衛(wèi)星的位置，反之利用 3 顆以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會(huì)出地面未知點(diǎn)(用戶接收機(jī))的位置。用戶使用 GPS 接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收3 顆以上的 GPS 衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出測(cè)站點(diǎn)(接收機(jī)天線中心)到 3顆以上 GPS 衛(wèi)星的距離，并解算出該時(shí)刻GPS 衛(wèi)星的窄間坐標(biāo)，據(jù)此利用交會(huì)法解算出測(cè)站點(diǎn)的位置。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本工作方法是，在基準(zhǔn)站上安置l 臺(tái) GPS 接收機(jī)，對(duì)所有可見GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站(流動(dòng)站)。在流動(dòng)站上，GPS 接收機(jī)在接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后根據(jù) GPS 相對(duì)定位的原理，即時(shí)解算出相塒基準(zhǔn)站的基線向量，解算出基準(zhǔn)站的 WGS-84 坐標(biāo)；再通過(guò)預(yù)設(shè)的 WGS-84坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示出用戶需要的三維坐標(biāo)及精度；GPS可以對(duì)地面控制點(diǎn)精確定位，提高遙感數(shù)據(jù)空間精度。另外，在具體手段配合上，也出現(xiàn)了遙感技術(shù)與物探技術(shù)、鉆探技術(shù)等相結(jié)合的新方法。

4.7數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的成熟，推進(jìn)了制圖工作的現(xiàn)代化，改善了基礎(chǔ)圖件的質(zhì)量和成圖效率，并影響著遙感技術(shù)的調(diào)查方法。該技術(shù)的產(chǎn)品可直接作為GIS的數(shù)據(jù)源，便于遙感與GIS一體化研究與開發(fā)。如我國(guó)自己開發(fā)的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件VIRTUOZO，具有數(shù)字化測(cè)圖、自動(dòng)生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

4.8遙感技術(shù)應(yīng)用成果向著便于保存、復(fù)制、攜帶及傳輸方向發(fā)展

這意味著遙感技術(shù)應(yīng)用成果的數(shù)字化。由于是數(shù)字成果，可載于多種介質(zhì)上，如CD-ROM、磁帶及計(jì)算機(jī)硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數(shù)字地球”計(jì)劃的提出及我國(guó)國(guó)土資源部“數(shù)字國(guó)土”工程的實(shí)施，遙感應(yīng)用成果數(shù)字化顯得尤其必要。

三、主要遙感信息源及其發(fā)展

根據(jù)傳感器類型不同，遙感圖像可分為可見光攝影、紅外攝影和掃描、多光譜掃描、微波雷達(dá)和成像光譜圖像等。近10年來(lái)，傳感器技術(shù)迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在：①圖像分辨率提高，衛(wèi)星圖像分辨率已達(dá)到米級(jí)。②具備立體觀察功能。③應(yīng)用波段數(shù)增加，機(jī)載高光譜成像儀已投入使用。如美國(guó)的AVIRIS（航空可見光/紅外成像光譜儀），波譜范圍0.4~2.5/l，波段數(shù)224個(gè)。CASI（袖珍航空光譜成像儀），波譜范圍0.4~0.95/u，波段數(shù)72個(gè)。高光譜成像光譜儀簡(jiǎn)稱成像光譜儀，也稱超光譜成像儀，按其波段數(shù)目可分為高光譜成像光譜儀（波段數(shù)

四、結(jié)語(yǔ)

在水工環(huán)地質(zhì)中對(duì)3S技術(shù)的采用，已經(jīng)得到了很好驗(yàn)證，可以一步到位外業(yè)的測(cè)量，節(jié)省了很多不必要的中間環(huán)節(jié)，對(duì)外業(yè)工作量進(jìn)行最大限度地減少，從而縮短整個(gè)測(cè)量工期，提高工作效率。同時(shí)，簡(jiǎn)化外業(yè)工序和迅速完成也可以使所有的后續(xù)專業(yè)工序更快的完成。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：遙感水質(zhì)監(jiān)測(cè)遙感數(shù)據(jù)

1水體遙感監(jiān)測(cè)的基本理論

1.1水體遙感監(jiān)測(cè)原理、特點(diǎn)。影響水質(zhì)的參數(shù)有：水中懸浮物、藻類、化學(xué)物質(zhì)、溶解性有機(jī)物、熱釋放物、病原體和油類物質(zhì)等。隨著遙感技術(shù)的革新和對(duì)物質(zhì)光譜特征研究的深入，可以監(jiān)測(cè)的水質(zhì)參數(shù)種類也在逐漸增加，除了熱污染和溢油污染等突發(fā)性水污染事故的監(jiān)測(cè)外，用遙感監(jiān)測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)大致可以分為以下四大類：渾濁度、浮游植物、溶解性有機(jī)物、化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)。

利用遙感技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的主要機(jī)理是被污染水體具有獨(dú)特的有別于清潔水體的光譜特征，這些光譜特征體現(xiàn)在其對(duì)特定波長(zhǎng)的光的吸收或反射，而且這些光譜特征能夠?yàn)檫b感器所捕獲并在遙感圖象中體現(xiàn)出來(lái)。如當(dāng)水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，浮游植物中的葉綠素對(duì)近紅外波段具有明顯的“陡坡效應(yīng)”，故而這類水體兼有水體和植物的光譜特征，即在可見光波段反射率低，在近紅外波段反射率卻明顯升高。

1.2水質(zhì)參數(shù)的遙感監(jiān)測(cè)過(guò)程。首先，根據(jù)水質(zhì)參數(shù)選擇遙感數(shù)據(jù)，并獲得同期內(nèi)的地面監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)。現(xiàn)今廣泛使用的遙感圖象波段較寬，所反映的往往是綜合信息，加之太陽(yáng)光、大氣等因素的影響，遙感信息表現(xiàn)的不甚明顯，要對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列校正和轉(zhuǎn)換將原始數(shù)字圖像格式轉(zhuǎn)換為輻射值或反射率值。然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇不同波段或波段組合的數(shù)據(jù)與同步觀測(cè)的地面數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，再經(jīng)檢驗(yàn)得到最后滿意的模型方程（如圖）。

圖1：遙感監(jiān)測(cè)水質(zhì)步驟簡(jiǎn)圖

2水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)常用的遙感數(shù)據(jù)

2.1多光譜遙感數(shù)據(jù)。在水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)中常用的多光譜遙感數(shù)據(jù)，包括美國(guó)Landsat衛(wèi)星的MSS、TM、ETM 數(shù)據(jù)，法國(guó)SPOT衛(wèi)星的HRV數(shù)據(jù)，氣象衛(wèi)星NOAA的AVHRR數(shù)據(jù)，印度遙感IRS系統(tǒng)的LISS數(shù)據(jù)，日本JERS衛(wèi)星的OPS(光學(xué)傳感器)接收的多光譜圖像數(shù)據(jù)，中巴地球資源1號(hào)衛(wèi)星（CBERS--1）CCD相機(jī)數(shù)據(jù)等。

Landsat數(shù)據(jù)是目前應(yīng)用較廣的數(shù)據(jù)。1972年Landsat1發(fā)射后，MSS數(shù)據(jù)便開始被用于水質(zhì)研究中。如解亞龍等用MSS數(shù)據(jù)對(duì)滇池懸浮物污染豐度進(jìn)行了研究，明確了遙感數(shù)據(jù)與懸浮物濃度的關(guān)系；張海林等用MSS和TM數(shù)據(jù)建立了內(nèi)陸水體的水質(zhì)模型；Anne等人用TM和ETM 數(shù)據(jù)對(duì)芬蘭的海岸水體進(jìn)行了研究。

SPOT地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)，較陸地衛(wèi)星最大的優(yōu)勢(shì)是最高空間分辨率達(dá)10m。SPOT數(shù)據(jù)應(yīng)用于水質(zhì)研究中，學(xué)者們也做了一些研究。如可以利用SPOT數(shù)據(jù)來(lái)估算懸浮物質(zhì)濃度和估計(jì)藻類生物參數(shù)。

AVHRR(高級(jí)甚高分辨率輻射計(jì))是裝載在NOAA列衛(wèi)星上的傳感器，每天都可以提供可見光圖像和兩幅熱紅外圖像，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)等許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如1986年，國(guó)家海洋局第二海洋研究所用NOAA數(shù)據(jù)對(duì)杭州灣懸浮固體濃度進(jìn)行了研究。

2.2高光譜遙感數(shù)據(jù)

2.2.1成像光譜儀數(shù)據(jù)。成像光譜儀也稱高光譜成像儀，實(shí)質(zhì)上是將二維圖像和地物光譜測(cè)量結(jié)合起來(lái)的圖譜合一的遙感技術(shù)，其光譜分辨率高達(dá)納米數(shù)量級(jí)。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者主要利用的有：美國(guó)的AVIRIS數(shù)據(jù)、加拿大的CASI數(shù)據(jù)、芬蘭的AISA數(shù)據(jù)、中國(guó)的PHI數(shù)據(jù)以及OMIS數(shù)據(jù)、SEAWIFS數(shù)據(jù)等進(jìn)行了水體水質(zhì)遙感研究，對(duì)一些水質(zhì)參數(shù)，如葉綠素濃度、懸浮物濃度、溶解性有機(jī)物作了估測(cè)。

2.2.2非成像光譜儀數(shù)據(jù)。非成像光譜儀主要指各種野外工作時(shí)用的地面光譜測(cè)量?jī)x，地物的光譜反射率不以影像的形式記錄，而以圖形等非影像形式記錄。常見的有ASD野外光譜儀、便攜式超光譜儀等。如對(duì)我國(guó)太湖進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)，水面光譜測(cè)量就用了GRE-1500便攜式超光譜儀，光譜的響應(yīng)范圍0.30~1.1um，共512個(gè)測(cè)量通道，主要將其中0.35~0.90um的316個(gè)通道的數(shù)據(jù)用于水質(zhì)光譜分析。并且非成像光譜儀與星載高光譜數(shù)據(jù)的結(jié)合，可望研究出具有一定適用性的水質(zhì)參數(shù)反演模型。

2.3新型衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。新的衛(wèi)星陸續(xù)升空為水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)提供了更高空間、時(shí)間和光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)。如美國(guó)的LandsatETM 、EO--1ALI、MODIS，歐空局的EnvlsatMERIS等多光譜數(shù)據(jù)和美國(guó)的EO-1Hyperion高光譜數(shù)據(jù)。Koponen用AISA數(shù)據(jù)模擬MERIS數(shù)據(jù)對(duì)芬蘭南部的湖泊水質(zhì)進(jìn)行分類，結(jié)果表明分類精度和利用AISA數(shù)據(jù)幾乎相同；Hanna等利用AISA數(shù)據(jù)模擬MODIS和MERIS數(shù)據(jù)來(lái)研究這兩種數(shù)據(jù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的可用性時(shí)發(fā)現(xiàn)；MERIS以705nm為中心的波段9很適合用來(lái)估算葉綠素a的濃度，但是利用模擬的MODIS數(shù)據(jù)得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI數(shù)據(jù)和HyMap數(shù)據(jù)結(jié)合，對(duì)德國(guó)梅克萊堡州湖區(qū)水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，為營(yíng)養(yǎng)參數(shù)和葉綠素濃度的定量化建立了算法。

3水質(zhì)遙感存在的問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)

3.1存在的問(wèn)題：①多數(shù)限定于定性研究，或進(jìn)行已有的航空和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析，卻很少進(jìn)行定量分析。②監(jiān)測(cè)精度不高，各種算法以經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)方法為主。③算法具有局部性、地方性和季節(jié)性，適用性、可移植性差。④監(jiān)測(cè)的水質(zhì)參數(shù)少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數(shù)。⑤遙感水質(zhì)監(jiān)測(cè)的波段范圍小，多集中于可見光和近紅外波段范圍，而且光譜分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水質(zhì)的研究。

3.2發(fā)展趨勢(shì)

3.2.1建立遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。研究利用新型遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)定量監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)與方法，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的水安全定量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，針對(duì)不同類型的內(nèi)陸水體，建立多種水質(zhì)參數(shù)反演算法，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)遙感和定量遙感的跨躍，從中獲得原始創(chuàng)新性的成果。

3.2.2加強(qiáng)水質(zhì)遙感基礎(chǔ)研究。加深對(duì)遙感機(jī)理的認(rèn)識(shí)，特別是水質(zhì)對(duì)表層水體的光學(xué)和熱量特征的影響機(jī)理上，以進(jìn)一步發(fā)展基于物理的模型，把水質(zhì)參數(shù)更好的和遙感器獲得的光學(xué)測(cè)量值聯(lián)系起來(lái)；加深目視解譯和數(shù)字圖象處理的研究，提高遙感影象的解譯精度；增強(qiáng)高光譜遙感的研究，完善航空成像光譜儀數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

3.2.3開展微波波段對(duì)水質(zhì)的遙感監(jiān)測(cè)。常規(guī)水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)波段范圍多數(shù)選擇在可見光或近紅外，尤其是缺乏微波波段表面水質(zhì)的研究情況。將微波波段與可見光或近紅外復(fù)合可提高對(duì)表面水質(zhì)參數(shù)的反演能力。

3.2.4拓寬遙感水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)?，F(xiàn)階段水質(zhì)遙感局限于某些特定的水質(zhì)參數(shù)，葉綠素、懸浮物及與之相關(guān)的水體透明度、渾濁度等參數(shù)，對(duì)可溶性有機(jī)物、COD等參數(shù)光譜特征和定量遙感監(jiān)測(cè)研究較少，拓寬遙感監(jiān)測(cè)項(xiàng)是今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。應(yīng)加強(qiáng)其他水質(zhì)參數(shù)的光譜特征研究，以擴(kuò)大水質(zhì)參數(shù)的定量監(jiān)測(cè)種類，進(jìn)一步建立不同水質(zhì)參數(shù)的光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2.5提高水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)精度。研究表明利用遙感進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)反演，其反演精度、穩(wěn)定度、空間可擴(kuò)展性受遙感波段設(shè)置影響較大，利用星載高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)反演，對(duì)其上百的波段寬度為10nm左右的連續(xù)波段與主要水質(zhì)參數(shù)的波譜響應(yīng)特性進(jìn)行研究，確定水質(zhì)參數(shù)診斷性波譜及波段組合，形成構(gòu)造水質(zhì)參數(shù)遙感模型和反演的核心技術(shù)，提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)精度。

3.2.6擴(kuò)展水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)模型空間。系統(tǒng)深入的研究水質(zhì)組分的內(nèi)在光學(xué)特性，利用高光譜數(shù)據(jù)和中、低分辨率多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)遙感定量監(jiān)測(cè)機(jī)理研究，進(jìn)行水質(zhì)組分的

定量提取和組分間混合信息的剝離，消除水質(zhì)組分間的相互干擾，建立不受時(shí)間和地域限制的水質(zhì)參數(shù)反演算法，形成利用中內(nèi)陸水體水質(zhì)多光譜遙感監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)研究低分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的遙感定量模型。

3.2.7改進(jìn)統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)。利用光譜分辨率較低的寬波段遙感數(shù)據(jù)得到的水質(zhì)參數(shù)算法精度都不是很高，可以借鑒已在地質(zhì)、生態(tài)等領(lǐng)域應(yīng)用的混合光譜分解技術(shù)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類技術(shù)等，充分挖掘水質(zhì)信息，建立不受時(shí)間和地域限制的水質(zhì)參數(shù)反演算法，提高遙感定量監(jiān)測(cè)精度。

3.2.8綜合利用“3S”技術(shù)。利用遙感技術(shù)視域廣，信息更新快的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)、快速地提取大面積流域及其周邊地區(qū)的水環(huán)境信息及各種變化參數(shù)；GPS為所獲取的空間目標(biāo)及屬性信息提供實(shí)時(shí)、快速的空間定位，實(shí)現(xiàn)空間與地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；GIS完成龐大的水資源環(huán)境信息存儲(chǔ)、管理和分析。將“3S”技術(shù)在水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)中綜合應(yīng)用，建立水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量信息的準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)快速，推動(dòng)國(guó)家水安全預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)。參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

篇3

關(guān)鍵詞：遙感信息；水工環(huán)；應(yīng)用

遙感信息技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與實(shí)踐，已經(jīng)集合了傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)，這使得遙感信息技術(shù)在水工環(huán)中的應(yīng)用更為深化。現(xiàn)如今，遙感信息技術(shù)已經(jīng)成為水工環(huán)不可缺少的技術(shù)，隨著水工環(huán)勘察需求的加大，對(duì)該技術(shù)會(huì)更大的依賴。

1 遙感信息在水工環(huán)中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)的遙感信息技術(shù)需要人工進(jìn)行解譯，但是隨著信息技術(shù)的融入，可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)解譯，大大提高了解譯效率。如線性影像計(jì)算機(jī)自動(dòng)判釋專家系統(tǒng)及土地利用（分類）計(jì)算機(jī)判讀模型以及機(jī)助信息提取與制圖系統(tǒng)等。由于影像的多解性及識(shí)別系統(tǒng)的不完善性，雖還需要投入一定的人力工作，但已大幅提高解譯工作效率。

1.2 從幾何形態(tài)解譯到充分利用光譜信息。過(guò)去的多光譜遙感數(shù)據(jù)波段劃分過(guò)少，只有幾個(gè)波段，使地面波譜測(cè)試數(shù)據(jù)與圖像光譜數(shù)據(jù)難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據(jù)影像的色彩、色調(diào)、紋理、陰影等所形成的幾何形態(tài)特征。隨著機(jī)載成像光譜儀（高光譜）技術(shù)的商業(yè)運(yùn)作及2000年前后的高光譜成像衛(wèi)星的發(fā)射，使得用光譜信息對(duì)地物的分析更精細(xì)、更準(zhǔn)確。

1.3 出現(xiàn)地面溫度反演技術(shù)。地面溫度反演是指從熱紅外圖像數(shù)據(jù)的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數(shù)據(jù)進(jìn)行組分溫度反演法等。

1.4 從定性分析評(píng)價(jià)到依靠計(jì)算機(jī)數(shù)字模型模擬的定量分析評(píng)價(jià)。如遙感技術(shù)在地下水流系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)建立的地形、流域面積、水系密度等數(shù)據(jù)集結(jié)合氣象數(shù)據(jù)建立空間補(bǔ)給模型。

1.5 使用單一遙感信息源到多元信息擬合。目前的遙感應(yīng)用技術(shù)，已不再是單一使用各種遙感數(shù)據(jù)，而是根據(jù)需要結(jié)合利用了其他信息源，如地質(zhì)、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學(xué)特征及人類活動(dòng)等資料。這樣，圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理尤其重要，如幾何較正、多波段數(shù)字合成、鑲嵌、數(shù)據(jù)變換等，而地理信息系統(tǒng)（GIS）在多元信息數(shù)據(jù)管理中起著重要作用。

1.6 從單一手段應(yīng)用到多手段應(yīng)用近年來(lái)，遙感技術(shù)（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的綜合應(yīng)用，即“3S”技術(shù)，成為遙感技術(shù)應(yīng)用的主流。GIS是數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。

1.7 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的成熟，推進(jìn)了制圖工作的現(xiàn)代化，改善了基礎(chǔ)圖件的質(zhì)量和成圖效率，并影響著遙感技術(shù)的調(diào)查方法。該技術(shù)的產(chǎn)品可直接作為GIS的數(shù)據(jù)源，便于遙感與GIS一體化研究與開發(fā)。如我國(guó)自己開發(fā)的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件VIRTUOZO，具有數(shù)字化測(cè)圖、自動(dòng)生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

1.8 遙感技術(shù)應(yīng)用成果向著便于保存、復(fù)制、攜帶及傳輸方向發(fā)展。這意味著遙感技術(shù)應(yīng)用成果的數(shù)字化。由于是數(shù)字成果，可載于多種介質(zhì)上，如CD-ROM、磁帶及計(jì)算機(jī)硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數(shù)字地球”計(jì)劃的提出及我國(guó)國(guó)土資源部“數(shù)字國(guó)土”工程的實(shí)施，遙感應(yīng)用成果數(shù)字化顯得尤其必要。

2 遙感信息在水工中的應(yīng)用

2.1 在水文地質(zhì)中的應(yīng)用

遙感信息技術(shù)主要是用來(lái)進(jìn)行測(cè)繪，以此提高水文地質(zhì)勘查的準(zhǔn)確性，同時(shí)也便于對(duì)水文地質(zhì)工作展開定量或者是定性分析。遙感信息技術(shù)能夠進(jìn)行光譜合成，也可能進(jìn)行圖像處理，而這樣的功能正是水文地質(zhì)勘查需要的，如果地域比較特殊，工作人員借助遙感技術(shù)能夠分辨出水質(zhì)與植物，依據(jù)水質(zhì)與植物之間的關(guān)系，就此推斷出該區(qū)域水質(zhì)的具體情況。遙信信息技術(shù)在水文地質(zhì)中的應(yīng)用，還便于地下水系統(tǒng)分析，這樣工作人員就能夠隨時(shí)對(duì)地下水水質(zhì)情況進(jìn)行了解，一旦發(fā)現(xiàn)污染，會(huì)立即展開評(píng)價(jià)，采取措施。紅外熱感技術(shù)也是應(yīng)用在水文地質(zhì)勘查中一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，該技術(shù)主要用來(lái)進(jìn)行地下熱水勘察，工作人員利用紅外成像，能夠直接判斷出地表溫度，而后再進(jìn)行精確的計(jì)算，即可分析出地下熱水情況。

2.2 在工程地質(zhì)中的應(yīng)用

目前，我國(guó)工程選址中基本上都會(huì)應(yīng)用遙感信息技術(shù)，尤其是大型工程選址，遙感信息技術(shù)更是不可或缺。工程選址過(guò)程中運(yùn)用遙感技術(shù)，能夠提升地質(zhì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，以此實(shí)現(xiàn)選址區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行更為科學(xué)的分析，利于工程建設(shè)進(jìn)行有效的規(guī)劃。工程地質(zhì)中應(yīng)用遙感信息技術(shù)，能夠得到最為直觀的圖像，工作人員可以依據(jù)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，而且由于圖像是通過(guò)衛(wèi)星影像傳輸?shù)模杂^測(cè)質(zhì)量完全能夠保證。借助衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，能夠?qū)庾V數(shù)據(jù)展開認(rèn)真的處理以及科學(xué)的計(jì)算，這對(duì)工程選址來(lái)說(shuō)異常重要，通常情況下，工程選址人員都是依據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)完成選址工作。遙感信息技術(shù)能夠?qū)⒌乇韴D像顯現(xiàn)出來(lái)，而工作人員則可以通過(guò)地表圖像對(duì)該區(qū)域內(nèi)的地貌、地質(zhì)環(huán)境等展開分析，這不僅能夠保證工程選線具有真實(shí)性，還能夠保證工程合理。與此同時(shí)，遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，還能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行判斷，通過(guò)構(gòu)建科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)工程區(qū)域內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)的災(zāi)害情況進(jìn)行評(píng)估，再充分的利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，兩者統(tǒng)一起來(lái)，對(duì)工程順利進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)。

2.3 在環(huán)境地質(zhì)中的應(yīng)用

遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，有利于環(huán)境監(jiān)測(cè)水平的提高。遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，有利于工作人員對(duì)水資源污染狀態(tài)展開分析，針對(duì)污染嚴(yán)重程度，工作人員可以進(jìn)行不同程度的測(cè)量。比如對(duì)于工業(yè)廢水，通常是利用遙感信息技術(shù)中熱感圖像，通過(guò)圖像分析，工作人員能夠掌握工業(yè)廢水污染范圍，具體分布情況以及污染程度等?，F(xiàn)階段，遙感信息技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用程度更加深入，專家學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行了大力的研究，取得了比較好的效果。目前，遙感信息技術(shù)能夠?qū)λ亮魇闆r進(jìn)行密切的監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能夠?qū)Φ刭|(zhì)變化情況展開監(jiān)測(cè)，這對(duì)我國(guó)水資源保護(hù)，提高水資源利用率有著積極的作用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可知遙感信息技術(shù)已經(jīng)在水工環(huán)中得到了深入的應(yīng)用，當(dāng)然隨著遙感技術(shù)研究的深入，技術(shù)水平的提升，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加的廣泛，優(yōu)勢(shì)會(huì)更加的突出。因?yàn)檫b感信息技術(shù)的應(yīng)用，使得水工環(huán)工作人員不必經(jīng)常進(jìn)行外業(yè)測(cè)量，以此提升了工作效率。當(dāng)然具體如何應(yīng)用遙感信息技術(shù)，還需要工作任意結(jié)合具體的工程實(shí)踐而定。

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篇4

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；水利工程：應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前 言：我國(guó)是一個(gè)水資源十分短缺的國(guó)家，水旱災(zāi)頻繁，從古到今，我們既受益于水，也受害于水，與水旱災(zāi)害進(jìn)行了長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人口不斷增加，環(huán)境持續(xù)惡化，水文水資源問(wèn)題也受到大家的重視，因此，傳統(tǒng)的水利調(diào)查、規(guī)劃、管理技術(shù)的基礎(chǔ)上引入先進(jìn)的遙感技術(shù)，將更有助于水利信息的獲取、更新和應(yīng)用，促進(jìn)水利行業(yè)的發(fā)展。

一、遙感技術(shù)的特點(diǎn)

遙感技術(shù)是60年展起來(lái)的新技術(shù),目前在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。遙感技術(shù)是空間技術(shù)、應(yīng)用光學(xué)、無(wú)線電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的一門綜合科學(xué)。遙感的含義是使用某種遙感器從遙遠(yuǎn)的地方感測(cè)目標(biāo)信息特征的信號(hào),經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)的處理,從中提取目標(biāo)物有用的信息。實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程所用的各種手段,總稱之為遙感技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)包括有遙感器技術(shù),信息傳輸技術(shù)、實(shí)況調(diào)查技術(shù)、信息處理技術(shù)。遙感技術(shù)的分類有很多種,按遙感器使用的波源性質(zhì)可分為電磁波遙感器、聲學(xué)遙感器;按遙感器運(yùn)載工具可分為航天(衛(wèi)星)、航空(飛機(jī))、陸地遙感等?，F(xiàn)代遙感技術(shù),就其手段和應(yīng)用范圍是非常廣泛的.但從資源勘測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō),比較富有成效的是空間遙感技術(shù),遙感器裝在衛(wèi)星上面利用資源衛(wèi)星上裝置的遙感器可以晝夜進(jìn)行工作從而獲得地面大量的信息資源。

1.洪澇災(zāi)害檢測(cè)

遙感技術(shù)在洪澇災(zāi)害中應(yīng)用比較成熟，在實(shí)際應(yīng)用中主要利用雷達(dá)衛(wèi)星、機(jī)載合成孔徑雷達(dá)、可見光和紅外線遙感影像數(shù)據(jù)，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)洪澇災(zāi)情嚴(yán)重的地區(qū)，進(jìn)行多層次的檢測(cè)和評(píng)估，同時(shí)給出相應(yīng)的災(zāi)情圖像、詳細(xì)評(píng)估報(bào)告和已特定區(qū)域?yàn)閱挝坏臑?zāi)情損失的分區(qū)分類數(shù)據(jù)表格，為提出災(zāi)后重建家園的決策建議打下基礎(chǔ)。

2.地表水資源動(dòng)態(tài)檢測(cè)與評(píng)估

充分合理地使用地表水資源的前提充分掌握地表水資源分布、水量及水資源消耗等信息，由于地表水的特殊光學(xué)特性，這些任務(wù)都可以利用遙感技術(shù)完成。對(duì)于大范圍或者偏遠(yuǎn)地區(qū)，利用衛(wèi)星遙感影像提供直接、間接信息，對(duì)評(píng)價(jià)水資源的變化非常有幫助。

3.地下水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估

地下水是水資源重要組成部分，它是干旱、半干旱地區(qū)灌溉、工業(yè)用水和生活用水的主要來(lái)源，也是極為敏感的生態(tài)環(huán)境因素之一，當(dāng)前水資源的科學(xué)管理工作所面臨困難是缺乏詳細(xì)的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)地下水監(jiān)測(cè)是一種近感方法，視野有限，監(jiān)測(cè)程序也是有點(diǎn)到線，在推測(cè)到面，不僅費(fèi)事費(fèi)力，而且控制點(diǎn)少，代表性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。遙感技術(shù)可以在快速大面積監(jiān)測(cè)地下水中發(fā)揮著重要作用，利用遙感數(shù)據(jù)提供的地表溫度、土壤水分、冰雪、徑流、植被變化等信息估算地下水的補(bǔ)給量和勘探區(qū)地下水資源存儲(chǔ)量，確定其分布，評(píng)價(jià)地下水質(zhì)，對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)等。

4.有效灌溉面積調(diào)查

水利是農(nóng)業(yè)的命脈，我國(guó)80%的糧食及農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)于有效灌溉區(qū)。由于灌區(qū)工程年久失修、功能衰退與喪失以及水資源變化等，造成有效灌溉面在時(shí)空上的變動(dòng)極為復(fù)雜，用統(tǒng)計(jì)方法得到的全國(guó)耕地灌溉面積一直不十分確切。遙感和地理信息系統(tǒng)調(diào)查技術(shù)作為一種有別于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法，近年來(lái)，在有效灌溉面積調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用。

5.灌區(qū)作物ET監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)ET的傳統(tǒng)方法是基于氣象站的點(diǎn)測(cè)資料估算點(diǎn)值，擴(kuò)展到區(qū)域尺度上比較困難。利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)ET，能夠?qū)⒆魑镎羯⒘吭跁r(shí)空上的差別監(jiān)測(cè)出來(lái)，并且將監(jiān)測(cè)區(qū)域擴(kuò)大到氣象數(shù)據(jù)缺乏的地區(qū)。為此利用遙感技術(shù)獲取的ET及實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)，開展基于遙感ET和降水的灌區(qū)水分盈虧分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)水資源狀況進(jìn)行總體把握，為灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、透時(shí)灌溉提供了決策依據(jù)；同時(shí)也有利于灌區(qū)水資源規(guī)劃的合理編制和選取切合實(shí)際的灌區(qū)水資源管理體制。

二、遙感技術(shù)在水利工程規(guī)劃建設(shè)與管理應(yīng)用

遙感技術(shù)在水利工程規(guī)劃建設(shè)與管理中的應(yīng)用主要集中在工程前期現(xiàn)狀調(diào)查，工程中進(jìn)程監(jiān)測(cè)，工程后的效益評(píng)估。

1,利用遙感技術(shù)提取工程區(qū)域的地形、地貌、巖性、土壤、植被信息，建立決策庫(kù)，對(duì)項(xiàng)目可選的位置、路線進(jìn)行可行性分析評(píng)估進(jìn)而選擇最佳位置、線路并對(duì)水利工程周邊環(huán)境的影響進(jìn)行評(píng)估。這些基礎(chǔ)信息可以為項(xiàng)目的實(shí)施不同階段的工程人員服務(wù)。對(duì)牽扯到移民、土地征用等需要補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題可以利用監(jiān)督或非監(jiān)督分類方法調(diào)查面積。比如在規(guī)劃方面： 勘測(cè)調(diào)查是對(duì)水利進(jìn)行規(guī)劃的基礎(chǔ)，為了能更好地對(duì)當(dāng)前的，水利現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，給水利規(guī)劃更詳細(xì)資料，以及對(duì)可能出現(xiàn)的變化提供預(yù)測(cè)，需要將遙感技術(shù)與傳統(tǒng)的調(diào)查手段相結(jié)合，一般情況下主要是依據(jù)地形圖、野外勘察資料來(lái)對(duì)水利規(guī)劃現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，所以，地形圖對(duì)于調(diào)查有很大影響，若是地形圖比較老舊，那么就不得不消耗大量的精力與時(shí)間對(duì)地形圖重新進(jìn)行測(cè)繪，若果運(yùn)用遙感技術(shù)，一般不會(huì)出現(xiàn)這樣問(wèn)題。

2.進(jìn)行工程規(guī)劃如果需要大比例尺成圖，可以利用大比例尺航片或者衛(wèi)片構(gòu)建立體，在立體環(huán)境中提取需要的信息，建立3D信息圖。另外，利用高分辨率影像，還可以實(shí)時(shí)對(duì)工程進(jìn)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)。比如在河流治理方面：對(duì)河流進(jìn)行衛(wèi)星遙感，一般情況下以浮泥作為標(biāo)志，通過(guò)運(yùn)用合理的波段，對(duì)得到的圖像進(jìn)行復(fù)合處理，用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行光學(xué)處理，將背景和次要信息屏蔽，只顯示主要資料，得到水下泥沙分布與地形資料，經(jīng)過(guò)技術(shù)處理的圖片資料上對(duì)于河流泥沙的顯示是非常清晰、客觀的，通過(guò)對(duì)河流泥沙的變化分析，就可以為河流治理提供可靠有價(jià)值的信息。

三、遙感技術(shù)在水利工程方面發(fā)展態(tài)勢(shì)

1，水利遙感數(shù)據(jù)豐富

隨著雷達(dá)技術(shù)、高光譜技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)以及衛(wèi)星集群技術(shù)的飛速發(fā)展，水利遙感應(yīng)用采用的遙感數(shù)據(jù)源方面朝著高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率和新興雷達(dá)遙感的方向發(fā)展，極大地豐富了水利遙感的數(shù)據(jù)源。目前國(guó)外水利遙感數(shù)據(jù)源空間分辨率普遍達(dá)到了米級(jí)，高光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)也大量應(yīng)用，另外，新興的雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)也越來(lái)越多地得到應(yīng)用。

2，水文參數(shù)獲取定量化

定量遙感是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外遙感應(yīng)用的發(fā)展方向，也是水利遙感的發(fā)展趨勢(shì)。定量遙感主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的或物理的模型將遙感信息與觀測(cè)目標(biāo)參量聯(lián)系起來(lái)，將遙感信息定量地反演或推算為某些地學(xué)、生物學(xué)及大氣等觀測(cè)目標(biāo)參量。

3，水利信息提取智能化

目前，影像識(shí)別和影像知識(shí)挖掘的智能化是遙感數(shù)據(jù)自動(dòng)處理的研究獲得了重大突破，遙感數(shù)據(jù)處理工具不僅可以自動(dòng)進(jìn)行各種指標(biāo)處理，而且，可以自動(dòng)或半自動(dòng)提取水系、土地利用等信息，極大提高工作效率。

4，水利遙感應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已不僅僅是一種單純的技術(shù)手段，它已演變成為一種經(jīng)濟(jì)方式----網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)。大量的水利遙感應(yīng)用正由傳統(tǒng)的方式（客戶機(jī)/服務(wù)器）向（瀏覽器/服務(wù)器）方式轉(zhuǎn)移。

結(jié)束語(yǔ)

隨著遙感技術(shù)不斷的發(fā)展進(jìn)步和遙感技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，將在未來(lái)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。把遙感技術(shù)運(yùn)用到水利工程中，解決了水利工程建設(shè)周期長(zhǎng)、技術(shù)條件復(fù)雜、，勘探設(shè)計(jì)、工程實(shí)施和驗(yàn)收等方面問(wèn)題，極大提高水利信息資源的共享程度和應(yīng)用水平，全面提高了水利建設(shè)的效益，對(duì)水利工程信息化研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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>> 基于冠層高光譜的水稻長(zhǎng)勢(shì)估測(cè)的研究 寧夏引黃灌區(qū)水稻冠層高光譜特征研究 幾個(gè)水稻品種的白葉枯病抗性鑒定 水稻條紋葉枯病與白葉枯病防治措施 水稻白葉枯發(fā)生和防控措施 水稻條紋葉枯病發(fā)生規(guī)律與防治技術(shù)研究 水稻條紋葉枯病的發(fā)生及防治 談水稻胡麻葉枯病的發(fā)生原因 硅對(duì)鎘脅迫下水稻幼苗莖葉元素含量的影響 水稻條紋葉枯病與黑條矮縮病綜合防控技術(shù)研究 側(cè)柏葉枯病研究進(jìn)展 水分脅迫條件下水稻傷害機(jī)理及抗旱機(jī)制研究現(xiàn)狀 廣西野生稻抗白葉枯病多菌系鑒定 湖北省水稻條紋葉枯病的發(fā)生與檢測(cè) 水稻條紋葉枯病的發(fā)病原因及防治方法 楚州區(qū)水稻條紋葉枯病發(fā)生原因與防控對(duì)策 水稻條紋葉枯病的發(fā)生特點(diǎn)與防治技術(shù) 20%寡聚酸碘水劑對(duì)水稻條紋葉枯病的藥效試驗(yàn) 淺談稱桿鄉(xiāng)水稻百葉枯病的發(fā)生及防治 水稻條紋葉枯病防治技術(shù) 常見問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：.

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美國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)航空技術(shù)最先進(jìn)，應(yīng)用最廣泛的國(guó)家，農(nóng)用飛機(jī)有20多個(gè)品種，根據(jù)機(jī)型劃分，可分為固定翼飛機(jī)和直升飛機(jī)兩大類;根據(jù)載荷不同，可分為大型和中小型兩類，大型旋風(fēng)式農(nóng)用飛機(jī)載重1.5t，中小型為0.5～1t。農(nóng)用飛機(jī)價(jià)格通常在100～140萬(wàn)美元之間。美國(guó)現(xiàn)有農(nóng)業(yè)航空公司2000多家，在用農(nóng)用飛機(jī)約4000架，注冊(cè)農(nóng)用飛機(jī)駕駛員3000多名，年處理耕地面積近3400萬(wàn)hm2，占美國(guó)年處理耕地面積的40%。森林植保作業(yè)100%采用航空作業(yè)方式。美國(guó)農(nóng)業(yè)航空服務(wù)一個(gè)重要的特點(diǎn)就是有強(qiáng)大的農(nóng)業(yè)航空組織體系，包括國(guó)家農(nóng)業(yè)航空協(xié)會(huì)和近40個(gè)州級(jí)農(nóng)業(yè)航空協(xié)會(huì)。國(guó)家農(nóng)業(yè)航空協(xié)會(huì)有來(lái)自于46個(gè)州的1700個(gè)會(huì)員，會(huì)員主要包括企業(yè)業(yè)主和飛行員。協(xié)會(huì)一方面為會(huì)員提供品牌保護(hù)、繼續(xù)教育、安全計(jì)劃、農(nóng)林業(yè)與公共服務(wù)業(yè)方面的聯(lián)系與信息服務(wù)，另一方面還積極開展提高航空應(yīng)用效率與安全性方面的研究與教育計(jì)劃。由于共同的利益與目標(biāo)，美國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)航空協(xié)會(huì)還與政府機(jī)構(gòu)，包括美國(guó)聯(lián)邦航空管理局、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署、美國(guó)農(nóng)業(yè)部、重要的科研機(jī)構(gòu)如美國(guó)農(nóng)業(yè)部南方平原研究中心以及材料與化學(xué)工業(yè)行業(yè)保持緊密聯(lián)系與合作。另外，協(xié)會(huì)還通過(guò)組織航空年會(huì)，為會(huì)員在新產(chǎn)品、新技術(shù)以及教育方面提供重要的交流機(jī)會(huì)，特別是新技術(shù)趨勢(shì)會(huì)吸引了眾多企業(yè)與農(nóng)場(chǎng)主，他們都希望能夠在會(huì)上尋求到更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)

農(nóng)業(yè)航空施藥作業(yè)是農(nóng)業(yè)航空服務(wù)最主要的作業(yè)項(xiàng)目。在美國(guó)，航空施藥作業(yè)規(guī)范齊全，施藥部件系列完善，能適合不同作業(yè)要求。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)手段如GPS自動(dòng)導(dǎo)航、施藥自動(dòng)控制系統(tǒng)、各種作業(yè)模型的逐步應(yīng)用，施藥作業(yè)變得更加精準(zhǔn)、高效，對(duì)環(huán)境的污染也在不斷降低。

1GPS導(dǎo)航施藥技術(shù)

美國(guó)的農(nóng)用飛機(jī)都配備精密儀器和設(shè)備，如GPS是很普遍的裝備，部分農(nóng)用飛機(jī)還配備流程控制、實(shí)時(shí)氣象測(cè)試系統(tǒng)和精確噴灑設(shè)備。飛機(jī)上的GPS系統(tǒng)，由駕駛艙儀表板上的移動(dòng)地圖顯示裝置、指示燈條以及鍵盤組成。在施藥作業(yè)之前，施藥規(guī)劃人員通過(guò)手持GPS測(cè)量確定施藥作業(yè)區(qū)域的邊界點(diǎn)，當(dāng)這些邊界點(diǎn)加載到施藥飛機(jī)的GPS接收器上，就形成一個(gè)施藥區(qū)域地圖。GPS根據(jù)區(qū)域地圖規(guī)劃出施藥作業(yè)的航路圖，并準(zhǔn)確地使飛機(jī)沿著規(guī)定路線施藥，有效避免重噴和漏噴。當(dāng)藥箱中的藥液不夠時(shí)，GPS會(huì)記錄結(jié)束噴藥的關(guān)閉點(diǎn)，待藥液重新加載完成后，飛機(jī)會(huì)從關(guān)閉點(diǎn)開始繼續(xù)施藥。大多數(shù)GPS系統(tǒng)在駕駛艙內(nèi)都有一個(gè)顯示屏，可以實(shí)時(shí)顯示噴藥地塊、路線和飛機(jī)在已規(guī)劃航路中的位置，便行員進(jìn)行監(jiān)控及修正。GPS獲取的作業(yè)信息，如飛機(jī)飛行軌跡、噴霧系統(tǒng)開與關(guān)、飛行速度等，也可以輸入到GIS系統(tǒng)中，用來(lái)分析施藥作業(yè)情況。這些信息也被作為一種合法的記錄，用于由于施藥可能產(chǎn)生的糾紛處理中［1］。

2航空噴嘴

美國(guó)航空施藥噴嘴根據(jù)霧化方式主要分兩種:液力霧化噴嘴和旋轉(zhuǎn)離心霧化噴嘴(圖1)。航空用液力噴嘴的設(shè)計(jì)類似于地面施藥裝備的噴嘴，但是有較大的區(qū)別:一是由機(jī)飛行的速度比較快，因此航空施藥液力噴嘴的流量非常大;二是由于航空噴嘴工作時(shí)會(huì)遇到高速空氣流，因此航空施藥液力噴嘴工作時(shí)會(huì)受到很大的空氣剪切力;三是航空噴嘴的安裝角度與地面噴嘴不同，高速空氣流會(huì)直接影響霧滴譜。典型的航空施藥液力噴嘴是CP噴嘴系列，多頭CP噴嘴可以提供多種孔徑，飛行員通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴嘴座來(lái)改變噴量，通過(guò)快速調(diào)節(jié)噴桿實(shí)現(xiàn)噴嘴角度向前或向下改變。另外一種航空施藥噴嘴是旋轉(zhuǎn)式離心霧化噴嘴(Micron公司制造)，驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和風(fēng)力驅(qū)動(dòng)兩種形式。這種噴嘴主要有3個(gè)特點(diǎn):①霧滴可控，可以通過(guò)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，有效地控制霧滴直徑。②大流道結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，所以非常適合應(yīng)用于可溶性粉劑和懸浮劑的噴灑作業(yè)。③主要用于低量施藥，因此用此類噴嘴進(jìn)行航空施藥，通常只需要6～8個(gè)噴嘴。

3航空噴嘴模型

美國(guó)農(nóng)業(yè)部航空應(yīng)用技術(shù)研究中心研究出一種航空噴嘴噴灑模型，通過(guò)噴嘴的電腦模型，可以清晰了解噴嘴產(chǎn)生的霧滴情況，以便選擇并設(shè)計(jì)合適的作業(yè)參數(shù)。噴嘴模型可以通過(guò)噴嘴型式、噴霧壓力、氣流速度和噴霧藥液來(lái)預(yù)測(cè)將會(huì)產(chǎn)生的霧滴譜。目前，航空噴嘴模型不僅給使用者提供作業(yè)依據(jù)，還作為EPA、州監(jiān)管部門及相關(guān)人員等評(píng)估噴霧作業(yè)霧滴譜范圍是否符合農(nóng)藥使用標(biāo)簽規(guī)定的依據(jù)。噴嘴空中霧滴譜數(shù)據(jù)研究，最早從1954年開始，Akesson、Bouse、Hewitt、Picot等開展了在各種條件下、不同噴嘴霧滴譜的相關(guān)研究，但是這些研究數(shù)據(jù)獲取方式不統(tǒng)一。直到1990年，應(yīng)EPA的要求，由38家美國(guó)農(nóng)業(yè)化工公司資助的農(nóng)藥飄移研究小組收集、研究了大約2000個(gè)產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估飄移。1999年，美國(guó)農(nóng)業(yè)工程師學(xué)會(huì)，ASAE，2005年更名為技術(shù)委員會(huì)又通過(guò)“合作標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目”，制訂了農(nóng)用噴霧霧滴譜分類標(biāo)準(zhǔn)。按照標(biāo)準(zhǔn)程序，SDTF獲得一系列噴嘴霧化數(shù)據(jù)，Hermansky、Hewitt分別建立模型來(lái)描繪了這些噴嘴［1～2］。建立噴嘴模型，引起了美國(guó)國(guó)家航空協(xié)會(huì)的興趣，它要求建立一些最常用噴嘴模型。隨后，NAA和USDA對(duì)市場(chǎng)上所使用的噴嘴進(jìn)行了調(diào)查，將固定翼飛機(jī)所使用的市場(chǎng)占有率超過(guò)5%以及一些具有獨(dú)特設(shè)計(jì)或霧化特性的噴嘴列入了名單，這些噴嘴包括現(xiàn)在市場(chǎng)占有率超過(guò)60%的CP可調(diào)噴嘴、水射流噴嘴(Lund、TVB等)。目前，美國(guó)DSDA-ARS的DropKirk模型已成為美國(guó)航空施藥作業(yè)條件選擇的重要依據(jù)［3］。

4航空飄移預(yù)測(cè)模型

美國(guó)十分重視農(nóng)藥噴灑作業(yè)中霧滴飄移引起的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)于航空施藥的安全區(qū)域，已有明確的法律條文規(guī)定。目前，飄移模型已成為決策是否允許航空施藥和處理相關(guān)糾紛的重要手段。20世紀(jì)70年代末到80年代初，美國(guó)林業(yè)局開始用計(jì)算機(jī)模型來(lái)分析和預(yù)測(cè)航空施藥中霧滴飄移、沉積情況。最早的模型是FSCBG模型，該模型研究天氣因素、蒸況和冠層穿透對(duì)沉積分布的影響，預(yù)測(cè)霧滴分布、沉積，用于制定施灑作業(yè)方案和對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在Teske等研究人員努力下，F(xiàn)SCBG模型發(fā)展成為著名的AGDISP模型。用戶可以輸入噴嘴、藥液、飛機(jī)類型、天氣因素等，通過(guò)對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的飄移。該模型將飛機(jī)尾流、翼尖渦流、直升機(jī)旋翼下旋氣流和機(jī)身周邊空氣擾動(dòng)納入到對(duì)霧滴的影響因素，把航空施藥的噴灑霧滴作為離散對(duì)象進(jìn)行分析，以平均直徑和體積分?jǐn)?shù)為衡量參數(shù)，再將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)拉格朗日方程處理，得到霧滴的運(yùn)動(dòng)軌跡，以此來(lái)預(yù)測(cè)霧滴的運(yùn)動(dòng)和地面沉積模式，可以說(shuō)該模型的建立為其他模型奠定了基礎(chǔ)。在AGDISP模型的基礎(chǔ)上，STDF做了一系列田間試驗(yàn)，為建立計(jì)算機(jī)飄移模型數(shù)據(jù)庫(kù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。STDF與EPA合作，在2002年正式注冊(cè)了AGDRIFT模型，用于官方監(jiān)管農(nóng)業(yè)航空噴霧施藥相關(guān)事宜。近幾年，AGDISP模型還不斷地被完善。Teske和Thistle等針對(duì)AGDISP模型預(yù)測(cè)范圍小的缺陷，對(duì)該模型進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，運(yùn)用靜態(tài)高斯模型法、高斯云團(tuán)模型和物理角度分析飛機(jī)尾流、大氣湍流相互作用、N-S方程求解3種方法，將該模型有效準(zhǔn)確預(yù)測(cè)范圍擴(kuò)至20km;澳大利亞Hewitt等將地理信息系統(tǒng)引入到航空飄移模型中，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)風(fēng)速的測(cè)定來(lái)優(yōu)化噴施策略，以減少在非靶標(biāo)區(qū)域的農(nóng)藥飄移損失［4］;新西蘭Praat等開展了從噴霧器(機(jī))和作物冠層特性角度出發(fā)，進(jìn)行一系列飄移研究;德國(guó)Kaul等也基于一些具體作物進(jìn)行了相關(guān)的沉積、飄移研究，取得了一定的進(jìn)展［5］。美國(guó)Hoffmann、Fritz和Lan通過(guò)一系列噴嘴在低速風(fēng)洞中測(cè)得的尺寸和流量建立了WTDISP模型，然后用同樣的噴嘴做實(shí)際試驗(yàn)，得到了很好的對(duì)比結(jié)果［6～7］。

5航空靜電噴霧技術(shù)

靜電噴霧技術(shù)可以增加霧滴在靶標(biāo)上的沉積，減少非靶標(biāo)區(qū)的飄移，在溫室、果園等地面噴灑作業(yè)中已有成功應(yīng)用。1966年，Carlton等開展航空靜電噴霧技術(shù)研究［8］，1999年Carlton獲得航空靜電噴霧系統(tǒng)專利［9］，此專利被美國(guó)SES公司購(gòu)買并形成商業(yè)化產(chǎn)品。與地面靜電噴霧系統(tǒng)不同的是，每個(gè)航空靜電噴嘴為相距30mm相連的2個(gè)噴嘴組成(圖2)。航空靜電噴霧系統(tǒng)的靜電發(fā)生器，分別產(chǎn)生正或負(fù)電壓，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，安裝在飛機(jī)的機(jī)翼兩側(cè)的航空靜電噴嘴，分別與靜電發(fā)生器的正或負(fù)壓輸出端連接，使兩機(jī)翼負(fù)載的正、負(fù)電壓達(dá)到平衡，機(jī)身或噴霧支架上總靜電場(chǎng)近似于零。靜電噴霧系統(tǒng)的霧滴感應(yīng)充電電壓為8～10kV，噴嘴工作壓力為0.5MPa，霧滴VMD約為150μm，施藥液量為9～18L/hm2。近年來(lái)，美國(guó)學(xué)者對(duì)航空靜電噴霧系統(tǒng)的作業(yè)效果做了一些評(píng)估試驗(yàn)，2001年Kirk、Hoffmann、Carlton研究了系統(tǒng)在棉花上的田間應(yīng)用效果［10］，2003年Kirk研究了系統(tǒng)抗飄移性能［11］，試驗(yàn)結(jié)果表明，航空靜電噴霧系統(tǒng)可有效減少施藥液量和提高藥液沉積量，但是沒(méi)有提高病蟲害防治效果和減少下風(fēng)處的噴霧飄移。由于美國(guó)農(nóng)藥標(biāo)簽規(guī)定施藥量大于靜電施藥量，航空靜電噴霧系統(tǒng)價(jià)格與應(yīng)用效果等方面的問(wèn)題，限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

6航空變量施藥技術(shù)

航空變量施藥技術(shù)，是將不同空間單元的數(shù)據(jù)與多源數(shù)據(jù)(土壤性質(zhì)、病蟲草害、氣候等)進(jìn)行疊加分析為依據(jù)，根據(jù)不同地塊的不同要求，有針對(duì)性的進(jìn)行作業(yè)。航空遙感與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，利用軟件轉(zhuǎn)換為處方圖，提供給飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)制造商。變量控制系統(tǒng)下載這種處方圖，利用處方圖來(lái)控制施藥量。航空精準(zhǔn)施藥系統(tǒng)有2個(gè)主要部件:GPS系統(tǒng)和變量施藥控制系統(tǒng)。HemisphereGPS公司2010年產(chǎn)品AirIntelliStar采用了一種新的技術(shù)———Crescent接收器，這種新的接收器的頻率為20Hz，使飛行員操作盤接收的信號(hào)1s能夠更新20次。與普通的5Hz或10Hz相比，20Hz的頻率能夠提供更精確的信號(hào)，因?yàn)轭l率越高，系統(tǒng)就能夠更準(zhǔn)確、更準(zhǔn)時(shí)地作出相應(yīng)的變量控制。還有許多其他的公司提供類似的技術(shù)裝備，AG-NAV公司有一種型號(hào)為AG-NAV2的導(dǎo)航設(shè)備，它可以提供給飛行員田地寬度、方向?qū)Ш揭约捌渌鳂I(yè)信息。Adapco公司生產(chǎn)的WingmanGX具有較大的使用范圍，可以提供基本的飛行指導(dǎo)、飛行記錄、噴灑流量控制等功能，是一個(gè)先進(jìn)的空中噴灑管理系統(tǒng)，WingmanGX系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)通過(guò)氣象傳感器系統(tǒng)接收和處理氣象信息，準(zhǔn)確的氣象信息分析減少了噴灑過(guò)程中農(nóng)藥在非靶標(biāo)作物上的飄移量，最大程度地優(yōu)化噴灑質(zhì)量。由于航空變量噴灑系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，所以關(guān)于農(nóng)藥投放和變量系統(tǒng)反應(yīng)精確度的信息很少。2005年，Smith和Thomson選擇了一個(gè)經(jīng)緯度已知的區(qū)域評(píng)估了SatlocAirstarM3導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS的位置及機(jī)械系統(tǒng)反應(yīng)滯后問(wèn)題［12］。2009年，Thomson等測(cè)試了流量變量控制系統(tǒng)的定位精度，并且通過(guò)給出一些變量指令，觀察它反應(yīng)的快速性和準(zhǔn)確性，相應(yīng)地改進(jìn)了控制系統(tǒng)［13］。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空技術(shù)的研究現(xiàn)狀

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)是利用各種技術(shù)和信息工具來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生產(chǎn)率的最大化。這種新的技術(shù)可以使航空施藥更加精確、更有效率。近幾年來(lái)，包括全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、土壤地圖、產(chǎn)量監(jiān)測(cè)、養(yǎng)分管理地圖、航拍、變量控制器和新類型的噴嘴如寬頻調(diào)制變量噴嘴等精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)了航空應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。機(jī)載遙感系統(tǒng)可以產(chǎn)生精確的空間圖像用來(lái)分析農(nóng)田植物的水分、營(yíng)養(yǎng)狀況，病蟲害的狀況;空間統(tǒng)計(jì)學(xué)可以更好地分析空間圖像，通過(guò)圖像處理將遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成處方圖，從而實(shí)現(xiàn)航空變量施藥作業(yè)。因此，遙感、空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、變量施藥控制技術(shù)對(duì)于航空精準(zhǔn)變量施藥作業(yè)系統(tǒng)都是至關(guān)重要的［14］。

1遙感技術(shù)

近幾年，隨著一系列探測(cè)地球資源衛(wèi)星的發(fā)射，衛(wèi)星遙感技術(shù)已成為用于特定地點(diǎn)監(jiān)測(cè)和管理作物生長(zhǎng)狀況的重要和有效的工具。一些商業(yè)衛(wèi)星公司通過(guò)遙感技術(shù)提供不同的空間、光譜特性和分辨率的衛(wèi)星影像，再利用這些動(dòng)態(tài)變化的衛(wèi)星影像來(lái)監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)，并對(duì)作物產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然在成像幅度和成像擺角等方面有顯著優(yōu)勢(shì)，但是也有很多不足，例如確定這些系統(tǒng)的光譜波段、飛行位置以及高度和采集時(shí)間是很困難的。隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、圖像處理技術(shù)和數(shù)碼攝錄技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)高效的航空遙感系統(tǒng)來(lái)克服衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的不足，成為一種新趨勢(shì)。航空遙感系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)靈活、作業(yè)選擇性強(qiáng)、時(shí)效性好、準(zhǔn)確度高。遙感裝置包括:數(shù)碼相機(jī)、CCD(電耦合器件)照相機(jī)、攝像機(jī)、高光譜照相機(jī)、多光譜照相機(jī)、熱成像照相機(jī)。高光譜成像和多光譜成像的區(qū)別在于光譜波段的數(shù)量。多光譜一般包含幾個(gè)光譜波段數(shù)據(jù)，光譜往往并不是連續(xù)的。高光譜包含了幾十個(gè)到數(shù)百個(gè)波段數(shù)據(jù)，并且是一套連續(xù)的光譜波段。在過(guò)去的10年里，航空高光譜遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用一直穩(wěn)步增長(zhǎng)。Goel、Yang、Dobermann等開展了利用高光譜技術(shù)進(jìn)行高粱、棉花的產(chǎn)量評(píng)估報(bào)告工作［15～21］。Huang、Pinter、Yang等研究表明，與高光譜圖像的系統(tǒng)相比，因?yàn)榻档土藬?shù)據(jù)密度，多光譜系統(tǒng)便宜得多，適合獲取作物、土壤、雜草或地面覆蓋信息，是服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)藥噴灑既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的技術(shù)手段［22～26］。通常，在實(shí)際的航空遙感應(yīng)用中，要基于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性來(lái)選擇不同類型的光譜成像系統(tǒng)。

2遙感飛機(jī)

航空遙感系統(tǒng)的飛機(jī)主要以小型農(nóng)用飛機(jī)和無(wú)人駕駛直升飛機(jī)為主。圖3所示為USDA-ARS大面積病蟲害管理研究中心航空應(yīng)用技術(shù)團(tuán)隊(duì)用于航空遙感系統(tǒng)的飛機(jī)。其中圖3a為空中拖拉機(jī)公司生產(chǎn)的402-B型農(nóng)用飛機(jī)，裝載一個(gè)整合的氣象系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地測(cè)量和記錄風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度以及壓力。圖3b為Cessna公司生產(chǎn)的206型農(nóng)用飛機(jī)，主要用于航空遙感系統(tǒng)，機(jī)載系統(tǒng)包括:數(shù)碼相機(jī)、多光譜相機(jī)、TerraHawk遙感系統(tǒng)(圖4)。圖3c為Rotomotion公司生產(chǎn)的SR20型和SR200型無(wú)人駕駛直升飛機(jī)，其中SR20使用電池供電飛行時(shí)間約為25min，可以承載2.25kg的載荷;SR200使用汽油燃料提供動(dòng)力飛行時(shí)間可達(dá)到1h，可以承載約22.5kg的載荷。兩種機(jī)型都可以通過(guò)軟件實(shí)時(shí)控制飛行路線，或者按照預(yù)先設(shè)定好的路線飛行。圖3d為AgHusky農(nóng)用飛機(jī)，同樣是Cessna公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，裝載了一個(gè)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和變量控制系統(tǒng)，主要用于變量航空噴灑技術(shù)的研究。

3空間統(tǒng)計(jì)學(xué)

空間統(tǒng)計(jì)學(xué)首次提出和形成于20世紀(jì)50年代。近些年來(lái)，隨著地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)的發(fā)展，空間統(tǒng)計(jì)學(xué)已經(jīng)引起越來(lái)越多的重視，已被廣泛用于空間數(shù)據(jù)的建模與分析，并且用于自然科學(xué)如地球物理學(xué)、生物學(xué)、流行病學(xué)和農(nóng)業(yè)。大量研究成果表明，空間統(tǒng)計(jì)學(xué)具有在農(nóng)業(yè)管理中應(yīng)用的優(yōu)越性和好處。Stein等通過(guò)給玉米提供不同劑量的氮肥，然后利用空間統(tǒng)計(jì)學(xué)建立不同的模型來(lái)監(jiān)測(cè)玉米的產(chǎn)量［33］。通過(guò)此研究，他們強(qiáng)調(diào)了空間分析在降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、制定可變資源配置上的優(yōu)越性。Bongiovanni等發(fā)現(xiàn)，把空間回歸分析應(yīng)用于產(chǎn)量管理，可以用來(lái)調(diào)節(jié)玉米和大豆氮肥的變量施肥策略［34～35］。Lambert等指出利用空間經(jīng)濟(jì)學(xué)、空間地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、空間趨勢(shì)分析氮肥的使用量比普通的最小二乘法、相鄰分析法能夠提供更精確、更強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)保證［36］。Yao等利用土壤樣本數(shù)據(jù)、航空高光譜成像系統(tǒng)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)成功地制作了一幅土壤營(yíng)養(yǎng)圖［37］。Misaghi等使用空中圖像、土壤參數(shù)、作物參數(shù)制作了預(yù)測(cè)草莓產(chǎn)量的模型［38］。Bajwa等建立了不同的空間模型測(cè)試各種各樣變化的歸一化植被指數(shù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于遙感技術(shù)可見光和近紅外地區(qū)的成像，以應(yīng)對(duì)氮含量和葉柄硝態(tài)氮含量的營(yíng)養(yǎng)預(yù)測(cè)［39］。Huang等發(fā)現(xiàn)遙感圖像可以用來(lái)預(yù)測(cè)空間模型和地面的土壤特性和作物冠層覆蓋率等［40］?？偟膩?lái)說(shuō)，遙感圖像數(shù)據(jù)和空間統(tǒng)計(jì)方法，可以提供有價(jià)值的、完整的信息管理。這些信息可用于制作配方、產(chǎn)量等應(yīng)用地圖，支持變量精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。

研究趨勢(shì)

目前，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在農(nóng)業(yè)航空技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)，主要有以下3個(gè)方面。

1圖像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)

圖像的實(shí)時(shí)處理可以彌合遙感和航空變量噴灑的差距。數(shù)據(jù)的采集和處理是精細(xì)航空噴灑的重要部分之一，無(wú)論是空中圖像采集、地面?zhèn)鞲衅骷皟x器的監(jiān)測(cè)、人們的觀察，或?qū)嶒?yàn)室樣品的檢測(cè)，其數(shù)據(jù)分析必須正確，這樣才便于更好地了解因果關(guān)系。為了能準(zhǔn)確地繪制航空變量噴灑的地圖，收集實(shí)時(shí)的多光譜圖像是一個(gè)挑戰(zhàn)。研究的最終目標(biāo)是建立一個(gè)界面友好的圖像處理軟件系統(tǒng)，旨在快速分析空中圖像的數(shù)據(jù)，以便于在數(shù)據(jù)采集后可立即進(jìn)行變量噴灑。

2多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)

多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以把不同位置的多光譜數(shù)據(jù)、多分辨率數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、生物數(shù)據(jù)加以綜合，消除傳感器間可能存在的冗余和矛盾的數(shù)據(jù)互補(bǔ)，降低其不確定性，形成對(duì)系統(tǒng)的相對(duì)完整一致的感知描述，從而提高遙感系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反映的快速性和正確性，降低決策風(fēng)險(xiǎn)。

3變量噴灑系統(tǒng)

目前，現(xiàn)有的商業(yè)變量噴灑控制設(shè)備成本高并且操作困難，因此在應(yīng)用方面受到限制。所以需要開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)的、應(yīng)用軟件界面友好的整合系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)處理空間分布信息并指導(dǎo)在有效面積上的噴灑作業(yè)。此外，噴嘴的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到釋放最佳霧滴大小的目的，并提供最大的應(yīng)用效果，尤其是噴嘴的大小應(yīng)根據(jù)適當(dāng)?shù)膲毫缦薅O(shè)計(jì)，同時(shí)可以調(diào)節(jié)噴嘴的最佳壓力范圍。精確的航空噴灑作業(yè)系統(tǒng)使得農(nóng)藥的利用更加合理和有效，從而滿足農(nóng)民的要求，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

篇7

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù) 環(huán)境科學(xué) 應(yīng)用 3S一體化 發(fā)展趨勢(shì)

遙感是從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺(tái)上，如高塔、氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)等，通過(guò)傳感器對(duì)地球表面的電磁波輻射信息進(jìn)行探測(cè)，然后經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析，對(duì)地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測(cè)與監(jiān)測(cè)的綜合性技術(shù)。遙感技術(shù)從遠(yuǎn)距離采用高空鳥瞰的形式進(jìn)行探測(cè)，包括多點(diǎn)位、多譜段、多時(shí)段和多高度的遙感影像以及多次增強(qiáng)的遙感信息，能提供綜合系統(tǒng)性、瞬時(shí)或同步性的連續(xù)區(qū)域性同步信息，在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大優(yōu)越性。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，環(huán)境遙感技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣。從陸地的土地覆被變化，城市擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，土壤侵蝕與地面水污染負(fù)荷產(chǎn)生量估算，生物棲息地評(píng)價(jià)和保護(hù)，工程選址以及防護(hù)林保護(hù)規(guī)劃和建設(shè)。到水域的海洋和海岸帶生態(tài)環(huán)境變遷分析，海面懸浮泥沙、葉綠素含量、黃色物質(zhì)、海上溢油、赤潮以及熱污染等的發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)，珊瑚和紅樹林的現(xiàn)狀調(diào)查與變化監(jiān)測(cè)，堤壩的規(guī)劃與水沙平衡分析，水下地形地遙調(diào)查以及水域初級(jí)生產(chǎn)率的估算。再到大氣環(huán)境遙感中的城市熱島效應(yīng)分析，大氣污染范圍識(shí)別與定量評(píng)價(jià)，大氣氣溶膠污染特征參數(shù)化，全球水、氣和化學(xué)元素等的循環(huán)研究，全球環(huán)境變化以及重大自然災(zāi)害的評(píng)估等，幾乎覆蓋了整個(gè)地球系統(tǒng)。

一、遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

1.遙感技術(shù)在水污染監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

（1）利用紅外掃描儀監(jiān)視石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高達(dá)1000萬(wàn)噸，利用多光譜航片可對(duì)海面石油污染進(jìn)行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，更精密地判斷和解譯信息，參照?qǐng)D片畫出不同油膜厚度的大致分級(jí)圖。通過(guò)彩色密度分割圖像，特別是數(shù)字密度分割圖，可以更準(zhǔn)確地判斷油量的分布情況。通過(guò)彩色密度分割可把相差零點(diǎn)零幾厚度的海面油膜區(qū)分出層次來(lái)，這有利于用航空遙感對(duì)海面油的擴(kuò)散分布和半定量研究。濃度大的地方是黃色，往外擴(kuò)散的油膜變薄，呈黃紫混在一起的顏色，再往外擴(kuò)散的油膜就更薄些呈紫色。通過(guò)對(duì)污染發(fā)生后各天的氣象衛(wèi)星圖像的對(duì)比分析，確定油膜的漂移方向，計(jì)算出其擴(kuò)散速度和擴(kuò)散面積。

（2）利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化

浮游植物中的葉綠素對(duì)藍(lán)紫光和紅橙光有較強(qiáng)的吸收作用，當(dāng)水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，我們就可以利用遙感技術(shù)推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區(qū)的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復(fù)合光譜，另外有機(jī)或無(wú)機(jī)顆粒物也會(huì)吸收入射光，影響水體的透明度。

（3）通過(guò)遙感技術(shù)調(diào)查廢水污染和泥沙污染

廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬(wàn)別，特征曲線上的反射峰位置和強(qiáng)度也不大一樣，可以用多光譜合成圖像進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水中懸浮泥沙的濃度和粒徑增大，水體反射量也會(huì)相應(yīng)增加，反射峰隨之紅移，定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段是0.65～0.85微米。

（4）應(yīng)用紅外掃描儀監(jiān)測(cè)水體熱污染

應(yīng)用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量，真實(shí)反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調(diào)。冷水和冰輻射能量少，呈深色調(diào)。熱排水口處通常呈白色羽流，利用光學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)對(duì)熱圖像作密度分割，根據(jù)少量的同步實(shí)測(cè)水溫，畫出水體等溫線。

（5）通過(guò)遙感技術(shù)分析水域的分布變化和水體沼澤化

水體總體反射率較低，選擇1.55～1.75微米波段的多時(shí)域影像可以分析水域的分布變化。沼澤化在時(shí)域圖像上反映為水體面積縮小，從水體向邊緣有規(guī)律變化，顯示出不同程度的植被特征。

2.遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

（1）臭氧層

臭氧層位于地球上空25～30千米的平流層中，對(duì)0.3米以下紫外區(qū)的電磁波有較大吸收，可用紫外波段來(lái)測(cè)定臭氧層的變化。臭氧層在2.74毫米處也有一個(gè)吸收帶，可用頻率為11O83兆赫茲的地面微波輻射計(jì)來(lái)測(cè)定臭氧在大氣中的垂直分布。另外臭氧層會(huì)吸收太陽(yáng)紫外線而升溫，可使用紅外波段來(lái)探測(cè)，如用7.75～13.3微米熱紅外探測(cè)器測(cè)定臭氧層的溫度變化，參照濃度與溫度的相關(guān)關(guān)系，推算出臭氧濃度的水平分布。

（2）大氣氣溶膠

利用遙感圖像可分析大氣氣溶膠的分布和含量，工業(yè)煙霧、火災(zāi)濃煙和大規(guī)模沙塵暴在遙感圖像上都有清晰的圖像，可以直接圈定其大致范圍。利用周期性氣象衛(wèi)星圖可監(jiān)測(cè)沙塵運(yùn)動(dòng)，估計(jì)其運(yùn)動(dòng)速度，及時(shí)預(yù)報(bào)沙塵暴。通過(guò)衛(wèi)星資料可及早發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)，把災(zāi)害損失降到最低。大比例圖片可用來(lái)調(diào)查城市煙囪的數(shù)量和分布，還可以通過(guò)煙囪陰影的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算其大致高度。應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)影像進(jìn)行微密度分割，建立煙霧濃度與影像灰度值的相關(guān)關(guān)系，可測(cè)出煙霧濃度的等值線圖。

（3）有害氣體

彩紅外相片可監(jiān)測(cè)有毒氣體對(duì)污染源周圍樹木和農(nóng)作物的危害情況，通過(guò)植物對(duì)有害氣體的敏感性來(lái)推斷某地區(qū)大氣污染的程度和性質(zhì)。一般污染較輕的地區(qū)，植被受污染的情況不宜被人察覺(jué)，但其光譜反射率卻會(huì)明顯變化，在遙感影像上表現(xiàn)為灰度的差異。正常生長(zhǎng)的植物葉片能強(qiáng)烈反射紅外線，在彩紅外相片上色澤鮮紅明亮。受到污染的葉子，其葉綠素遭到破壞，對(duì)紅外線的反射能力下降，其彩紅外相片顏色發(fā)暗，如白蠟樹受污染后呈紫紅色，柳樹呈品紅色略帶藍(lán)灰色。

（4）氣候變化

美國(guó)、歐盟、日本和俄羅斯的地球同步軌道氣象衛(wèi)星組成的靜止氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)晝夜不停地觀測(cè)地球的氣候變化，得到全球范圍內(nèi)的大氣參數(shù)、海洋參數(shù)、地表狀況、輻射收支和臭氧分布等信息，對(duì)全球變暖、臭氧層空洞以及厄爾尼諾現(xiàn)象的研究非常重要。

3.遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理中的應(yīng)用

彩紅外遙感影像可監(jiān)測(cè)固體廢棄物引起的生態(tài)環(huán)境變化，熱紅外遙感影像可調(diào)查工業(yè)廢水和廢氣的排放情況。城市道路寬的呈帶狀和環(huán)狀，窄的呈線狀，城市廣場(chǎng)一般以塊狀藍(lán)灰色與街道緊密相連于中心地帶。居民區(qū)呈灰色，高層樓房帶有寬長(zhǎng)影，平房呈密集排列的小長(zhǎng)方塊狀。水系呈淺藍(lán)色，綠地呈紅色。從遙感圖像上獲取這些信息，對(duì)優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)有很大幫助。另外城市里的高大建筑物對(duì)太陽(yáng)輻射和其他熱輻射的吸收和釋放特性跟以土地和農(nóng)作物為主要下墊面的郊區(qū)有很大不同，利用熱紅外遙感對(duì)城市下墊面進(jìn)行分析就可以得出城市的熱島效應(yīng)。

4.應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)控生態(tài)環(huán)境

遙感影像真實(shí)記錄地貌形態(tài)特征并提供各環(huán)境參數(shù)的組合情況，根據(jù)其空間一致性和差異性進(jìn)行區(qū)域環(huán)境范圍的生態(tài)區(qū)劃。利用遙感衛(wèi)星相片還可以編制森林樹種、生長(zhǎng)狀況和森林覆蓋圖，使用計(jì)算機(jī)集群分類，精度可高達(dá)8O％ 。一般野生動(dòng)物環(huán)境與森林植被關(guān)系最為密切，通過(guò)研究植物的分布與長(zhǎng)勢(shì)可大致確定動(dòng)物的活動(dòng)繁殖場(chǎng)所，從而編制森林野生動(dòng)物保護(hù)規(guī)劃。

5.利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)自然災(zāi)害

遙感技術(shù)對(duì)于暴雨、水土流失、地震和山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與監(jiān)測(cè)也很有效。比如說(shuō)地震與地球活動(dòng)構(gòu)造塊體分布及其活動(dòng)方式密切相關(guān)，利用衛(wèi)星預(yù)測(cè)地震技術(shù)主要集中在電磁波輻射和電離層異常監(jiān)測(cè)、地表形變監(jiān)測(cè)、紅外輻射監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星重力監(jiān)測(cè)等方面。但由于目前技術(shù)條件的限制，地震還是不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，2008年5月的汶川大地震幾乎震碎了中國(guó)人的心，期待有一天，我們中國(guó)人能通過(guò)遙感技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震災(zāi)害，今天的悲劇永遠(yuǎn)不要發(fā)生了。

二、遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光譜信息成像化，雷達(dá)成像多極化，光學(xué)探測(cè)多向化，地學(xué)分析智能化，環(huán)境研究動(dòng)態(tài)化以及資源研究定量化，大大提高了遙感技術(shù)的實(shí)時(shí)性和運(yùn)行性，使其向多尺度、多頻率、全天候、高精度和高效快速的目標(biāo)發(fā)展。

1.遙感影像獲取技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)

（1）隨著高性能新型傳感器研制開發(fā)水平以及環(huán)境資源遙感對(duì)高精度遙感數(shù)據(jù)要求的提高，高空間和高光譜分辨率已是衛(wèi)星遙感影像獲取技術(shù)的總發(fā)展趨勢(shì)。遙感傳感器的改進(jìn)和突破主要集中在成像雷達(dá)和光譜儀，高分辨率的遙感資料對(duì)地質(zhì)勘測(cè)和海洋陸地生物資源調(diào)查十分有效。

（2）雷達(dá)遙感具有全天候全天時(shí)獲取影像以及穿透地物的能力，在對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域有很大優(yōu)勢(shì)。干涉雷達(dá)技術(shù)、被動(dòng)微波合成孔徑成像技術(shù)、三維成像技術(shù)以及植物穿透性寬波段雷達(dá)技術(shù)會(huì)變得越來(lái)越重要，成為實(shí)現(xiàn)全天候?qū)Φ赜^測(cè)的主要技術(shù)，大大提高環(huán)境資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力。

（3）開發(fā)和完善陸地表面溫度和發(fā)射率的分離技術(shù)，定量估算和監(jiān)測(cè)陸地表面的能量交換和平衡過(guò)程，將在全球氣候變化的研究中發(fā)揮更大的作用。

（4）由航天、航空和地面觀測(cè)臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)等組成以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的綜合對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全時(shí)域和全空間的數(shù)據(jù)能力，為地學(xué)研究、資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)數(shù)據(jù)和信息服務(wù)。

2.遙感信息處理方法和模型越來(lái)越科學(xué)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波、分形、認(rèn)知模型、地學(xué)專家知識(shí)以及影像處理系統(tǒng)的集成等信息模型和技術(shù)，會(huì)大大提高多源遙感技術(shù)的融合、分類識(shí)別以及提取的精度和可靠性。統(tǒng)計(jì)分類、模糊技術(shù)、專家知識(shí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類有機(jī)結(jié)合構(gòu)成一個(gè)復(fù)合的分類器，大大提高分類的精度和類數(shù)。多平臺(tái)、多層面、多傳感器、多時(shí)相、多光譜、多角度以及多空間分辨率的融合與復(fù)合應(yīng)用，是目前遙感技術(shù)的重要發(fā)展方向。不確定性遙感信息模型和人工智能決策支持系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用也有待進(jìn)一步研究。

3.3S一體化

計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)的發(fā)展、信息共享的需要以及地球空間與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的空間分布式和動(dòng)態(tài)時(shí)序等特點(diǎn)，將推動(dòng)3S一體化。全球定位系統(tǒng)為遙感對(duì)地觀測(cè)信息提供實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的定位信息和地面高程模型；遙感為地理信息系統(tǒng)提供自然環(huán)境信息，為地理現(xiàn)象的空間分析提供定位、定性和定量的空間動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；地理信息系統(tǒng)為遙感影像處理提供輔助，用于圖像處理時(shí)的幾何配準(zhǔn)和輻射訂正、選擇訓(xùn)練區(qū)以及輔助關(guān)心區(qū)域等。在環(huán)境模擬分析中，遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)環(huán)境分析結(jié)果的可視化。3S一體化將最終建成新型的地面三維信息和地理編碼影像的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)獲取與處理系統(tǒng)。

4.建立高速、高精度和大容量的遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

隨著3S一體化，資源與環(huán)境的遙感數(shù)據(jù)量和計(jì)算機(jī)處理量也將大幅度增加，遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就必須要有更高的處理速度和精度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有全并行處理、自適應(yīng)學(xué)習(xí)和聯(lián)想功能等特點(diǎn)，在解決計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別等特大復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息方面有明顯優(yōu)勢(shì)。認(rèn)真總結(jié)專家知識(shí)，建立知識(shí)庫(kù)，尋求研究定量精確化算法，發(fā)展快速有效的遙感數(shù)據(jù)壓縮算法，建立高速、高精度和大容量的遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

5.建立國(guó)家環(huán)境資源信息系統(tǒng)

國(guó)家環(huán)境資源信息是重要的戰(zhàn)略資源，環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫(kù)是國(guó)家環(huán)境資源信息系統(tǒng)的核心。我們要提高對(duì)環(huán)境資源的宏觀調(diào)控能力，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的數(shù)據(jù)和決策支持。

6.建立國(guó)家環(huán)境遙感應(yīng)用系統(tǒng)

國(guó)家環(huán)境遙感應(yīng)用系統(tǒng)將利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和地面環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立天地一體化的國(guó)家級(jí)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)以及重大污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可定期報(bào)告大氣環(huán)境、水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的狀況。環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)是其支撐系統(tǒng)，在各種應(yīng)用軟件的輔助下實(shí)現(xiàn)環(huán)境遙感數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和管理；環(huán)境遙感專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)是其應(yīng)用平臺(tái)，在環(huán)境專業(yè)模型的支持下實(shí)現(xiàn)環(huán)境遙感數(shù)據(jù)的環(huán)境應(yīng)用；環(huán)境遙感決策支持系統(tǒng)是其最上層系統(tǒng)，在環(huán)境預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)和決策模型的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行環(huán)境預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)分析，制定環(huán)境保護(hù)的輔助決策方案；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是其數(shù)據(jù)輸入和輸出的開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)境海量數(shù)據(jù)的快速流通。

總之，遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，隨著科學(xué)的進(jìn)步，遙感技術(shù)會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，其所發(fā)揮的作用也會(huì)越來(lái)越大。

參考文獻(xiàn)：1. 任源，楊曉晶. 遙感技術(shù)在現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)第33卷第3期，2007

2. 王旭，徐永花，李莉. 遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì). 地下水第29卷第3期，2007

3. 施益強(qiáng)，陳崇成，陳玲. 遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)與工程應(yīng)用中的進(jìn)展. 科技導(dǎo)報(bào)，2002

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關(guān)鍵詞：數(shù)字測(cè)繪；3S技術(shù)；數(shù)字國(guó)土

Abstract: this paper in digital mapping technology team and 3 s technique, as a representative of the modern technology in cadastral surveying and mapping application analysis, for your reference.

Keywords: digital surveying and mapping; 3 S technique; Digital land

中圖分類號(hào)：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1前言

隨著以數(shù)字測(cè)繪、全球定位系統(tǒng)、遙感和地理信息系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)體系的建立，4D產(chǎn)品以及高精度、高效率的新型測(cè)繪儀器的出現(xiàn)，地籍測(cè)量與現(xiàn)代測(cè)繪新技術(shù)的結(jié)合逐漸緊密，使地籍測(cè)繪從理論到實(shí)踐發(fā)生了根本性變化?，F(xiàn)代地籍測(cè)量主要是指利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)以一定的精度測(cè)定土地界、土地權(quán)屬位置、土地面積并以反映土地利用類型、分布狀況以及質(zhì)量等級(jí)的專門測(cè)量，它為國(guó)家土地管理部門提供具有現(xiàn)時(shí)性的土地詳查資料，并為土地登記提供依據(jù)。

2．測(cè)繪技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

2．1 GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

測(cè)量時(shí)根據(jù)地籍測(cè)量的要求．需要采集兩類數(shù)據(jù)：一是地塊的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)：二是屬性數(shù)據(jù)如權(quán)屬、利用類型等。每測(cè)一個(gè)地物，同時(shí)填寫野外記錄表。GPS技術(shù)在地籍測(cè)繪中的成功應(yīng)用將減少人力費(fèi)用，定位精度高，測(cè)站間無(wú)需通視，在沒(méi)有現(xiàn)成基準(zhǔn)控制點(diǎn)的遙遠(yuǎn)地區(qū)能進(jìn)行高精度的定位計(jì)算，且定位不受人眼視線的限制。控制網(wǎng)幾何圖形已不是決定測(cè)量精度的重要因素，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離長(zhǎng)短可以根據(jù)實(shí)際的需要自由布設(shè)。該技術(shù)操作簡(jiǎn)便，容易使用。隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)， 自動(dòng)化程度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕。由于GPS接收機(jī)的自動(dòng)化程度高，操作非常方便，因而減低了野外測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。精確地三維系統(tǒng)，24z1,時(shí)免費(fèi)使用，全天候作業(yè)。因控制點(diǎn)之間無(wú)通視的要求，省去大量建造標(biāo)志的費(fèi)用，同時(shí)野外實(shí)測(cè)時(shí)間短，人員少，大大降低了測(cè)量成本。該技術(shù)精度高，使用雙頻GPS接收機(jī)，根據(jù)載波相位測(cè)量原理進(jìn)行靜態(tài)相對(duì)定位，目前達(dá)到的典型精度為lppm。能在同一坐標(biāo)系統(tǒng)中提供三維信息，GPS定位是在國(guó)際統(tǒng)一的坐標(biāo)系中計(jì)算的，因此不同地點(diǎn)的測(cè)量成果相互關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。由于信息自動(dòng)接收，數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，內(nèi)外業(yè)緊密結(jié)合，減少了繁瑣的數(shù)據(jù)記簿和手工計(jì)算工作，由于配備有功能完善的數(shù)據(jù)處理軟件，可以迅速提交控制測(cè)量成果，提高了測(cè)量成果的可靠性和規(guī)劃程度。當(dāng)然，GPS測(cè)量也有一定的局限。在建構(gòu)筑物密集的地域。由于多路徑效應(yīng)而造成測(cè)量精度降低，有些位置如樓房角和樹蔭下由于衛(wèi)星信號(hào)被遮擋．接收機(jī)接收不到足夠的衛(wèi)星數(shù)量而無(wú)法正常工作，可以利用GPS在開闊地區(qū)實(shí)測(cè)布設(shè)控制點(diǎn)，解算和處理結(jié)果。然后，利用全站儀及GPS控制成果來(lái)完成細(xì)部測(cè)量作業(yè)，取得了很好的效果，解決了GPS存在的技術(shù)缺陷。但測(cè)量的儀器昂貴，人員技術(shù)要求高。

2．2遙感技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

隨著航空航天影像信息獲取手段朝著多平臺(tái)、多時(shí)相、多傳感器、高分辨率、高光譜和快速機(jī)動(dòng)的方向發(fā)展，高分辨率衛(wèi)星遙感影像將成為地理空間信息獲取與更新的主要數(shù)據(jù)源，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行土地利用動(dòng)態(tài)變更調(diào)查，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取變更信息有著十分重要的意義。遙感的出現(xiàn)，擴(kuò)展了人類對(duì)于其生存環(huán)境的認(rèn)識(shí)能力，較之于傳統(tǒng)的野外測(cè)量和野外觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，遙感技術(shù)增大了觀測(cè)范圍；能夠提供大范圍的瞬間靜態(tài)圖像，用于監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化的現(xiàn)象；能夠進(jìn)行大面積重復(fù)觀測(cè)，即使是人類難以到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)；大大“加寬” 了人眼所能觀察的光譜范圍，遙感使用的電磁波波段從x光到微波，遠(yuǎn)遠(yuǎn)出了可見光范圍；而雷達(dá)遙感由于使用微波，可以不受制于晝夜、天氣變化，進(jìn)行全天候的觀測(cè)；詳細(xì)程度高，航空像片的空間分辨率可以高達(dá)厘米級(jí)甚至毫米級(jí)。與航空遙感相比， 航天遙感能夠進(jìn)行連續(xù)的、全天候的工作，提供更大范圍的數(shù)據(jù)，其成本更低，是獲取數(shù)據(jù)的主要方式，而航空遙感主要應(yīng)用于臨時(shí)性的、緊急的觀測(cè)任務(wù)以獲得高精度數(shù)據(jù)。目前我國(guó)土地管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的方法是在前期土地利用現(xiàn)狀圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)變更申報(bào)到現(xiàn)場(chǎng)勘查，在詳查圖上標(biāo)繪宗地變化的邊界位置、權(quán)屬變化和利用類型的變化，再到室內(nèi)進(jìn)行編繪更新。然而，就目前而言，遙感技術(shù)在土地利用規(guī)劃申的應(yīng)用水平仍處于初級(jí)階段，遙感技術(shù)尚存在一系列難題。難以準(zhǔn)確獲取變化邊界的地理坐標(biāo)，僅從相鄰關(guān)系進(jìn)行外推量測(cè)，難以準(zhǔn)確獲取變化邊界的空間位置坐標(biāo)，圖件更新精度達(dá)不到要求；變化宗地的空間位置難以確定，面積量測(cè)不準(zhǔn)確；不能主動(dòng)監(jiān)測(cè)變化，空間分辨率，光譜分辨率較低，不能滿足實(shí)際需求；遙感技術(shù)雖已受到普遍關(guān)注，但因受財(cái)力投入條件的制約，我國(guó)目前仍沒(méi)能力形成數(shù)據(jù)更新的周期。

2．3攝影測(cè)量技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量具有高精度、高分辨率、高效率、自動(dòng)化程度高、低成本、周期短、作業(yè)方式簡(jiǎn)單以及不受氣候和季節(jié)的限制，這能為我國(guó)大比例尺土地信息調(diào)查提供測(cè)繪的基礎(chǔ)。同時(shí)能為我國(guó)現(xiàn)階段城鎮(zhèn)建設(shè)提供快速的測(cè)繪數(shù)據(jù)更新成果。所以，在地籍測(cè)量中，運(yùn)用攝影測(cè)量的方法測(cè)繪地籍圖具有質(zhì)量高、速度快、精度均勻、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，并提供了精確的數(shù)字化地籍?dāng)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化成圖。由于攝影測(cè)量包括地面攝影測(cè)量和航空攝影測(cè)量。其中，在地面攝影測(cè)量時(shí)，由于前景可能遮蔽后景，造成地面攝影測(cè)量工作難度加大。在航空攝影時(shí)，運(yùn)載航空攝影機(jī)的飛機(jī)不能嚴(yán)格保持水平，且曝光瞬間無(wú)法精確知道航空攝影機(jī)處在空中的具置和狀態(tài)，這些在利用航攝像片制作地形圖過(guò)程中都的解決。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與模式得到的地籍圖信息豐富，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，既具有線劃地圖的幾何特征，又具有數(shù)字直觀、易讀的特性；地籍圖上的界址點(diǎn)完善。不受通視條件的限制；除要用GPS像控和地籍權(quán)屬調(diào)查外，大部分工作均是在內(nèi)業(yè)中完成，既減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了工作效率，是一種廣有前途的地籍測(cè)量模式。

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[關(guān)鍵詞]深部找礦 技術(shù) 沖洗液 前景

[中圖分類號(hào)] O741+.2 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-7-114-1

1深部找礦的目的

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的礦產(chǎn)資源出現(xiàn)明顯的短缺。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家對(duì)于現(xiàn)代礦業(yè)的發(fā)展，在起步上稍晚一些。國(guó)內(nèi)415座礦山中有192座已經(jīng)出現(xiàn)了程度不一的資源短缺現(xiàn)象，那么在實(shí)際情況的推動(dòng)下需要強(qiáng)化深部找礦以及找礦的工作力度。其目的性也是非常明確的，在深部找礦工作實(shí)施中能夠及時(shí)勘探接替礦產(chǎn)資源，同時(shí)能夠?qū)⒌V山的壽命延長(zhǎng)，更重要的是緩解了現(xiàn)有資源短缺的現(xiàn)狀，在礦產(chǎn)持續(xù)性發(fā)展的道路上起到一定的促進(jìn)作用，保證了礦產(chǎn)區(qū)域內(nèi)職工的就業(yè)，因此深部找礦對(duì)國(guó)家的資源和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)有重要的意義。

2深部找礦的技術(shù)

2.1新型遙感技術(shù)。新型遙感技術(shù)在實(shí)際工作的應(yīng)用中為遙感地質(zhì)的找礦賦予了新的紀(jì)元。在遙感技術(shù)中隨著 IKONOS、QuickBird、OB-VIEW、Aster、Hyperion、ALOS、TerraSAR、CBERS-02B等一些數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，增強(qiáng)了空間以及光譜分辨率，其中高光譜遙感數(shù)據(jù)源是最具體實(shí)現(xiàn)深部直接找礦的實(shí)際工作步驟的。新型遙感技術(shù)在我國(guó)的深部找礦中起到了導(dǎo)航性的作用。

2.2液動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)。推動(dòng)我國(guó)鉆探技術(shù)進(jìn)步的就是液動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)，在應(yīng)用領(lǐng)域中，該項(xiàng)技術(shù)起到了拓寬技術(shù)層面的重要作用，隨著液動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)在我國(guó)深部找礦中的應(yīng)用，其成功的程度受到了國(guó)外多方礦業(yè)工作者的高度贊揚(yáng)。但是我國(guó)的液動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)需要在深孔作業(yè)這一方面做更深入的理論研究。

3沖洗液的配比及作用

3.1沖洗液的配比

3.1.1冰層和極地鉆進(jìn)低溫沖洗液。在冰心鉆進(jìn)作業(yè)中，沖洗液的選擇非常重要，也是最關(guān)鍵的技術(shù)部分。通常情況下作業(yè)中煤油 和柴油的用量非常大，唯一的缺點(diǎn)是煤油沖洗液的滲透性非常高，在正常的作業(yè)中沖洗液的滲透會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。為了消除這一隱患，沖洗液可以選擇通過(guò)溶解瀝青達(dá)到的柴油以及氯化鈣水溶液（含有烴基蹦磺酸鈾），與可逆轉(zhuǎn)化劑配比得到?jīng)_洗液專用添加劑，這樣可以在低溫作業(yè)中沖洗液達(dá)到一定的穩(wěn)定性。

3.1.2天然氣水合物永凍層鉆進(jìn)沖洗液。此類型底層作業(yè)中應(yīng)使用低溫沖洗液，但是這一沖洗液的最大特點(diǎn)是含有多種天然氣水合物的成分而達(dá)到抑制劑的效果。在沖洗液中起到抑制性作用的鹽類是NaCl以及CaCl2等，其中NaBr的作用效果與NaCl是同等的。在實(shí)際的配比中決定抑制效果的是鹽類的濃度，在油類沖洗液中天然氣的水合物主要形成控制點(diǎn)是鹽成分的衡量。

3.2沖洗液的作用

3.2.1護(hù)壁性。沖洗液的護(hù)壁性包括兩個(gè)方面，其一是濾失量，另一個(gè)是濾餅質(zhì)量。采用水基類型的沖洗液，過(guò)平衡或者平衡鉆孔進(jìn)行水合物地質(zhì)層面作業(yè)時(shí)，那么沖洗液會(huì)通過(guò)水力壓差以及滲透壓差作用侵入到地質(zhì)中，這樣地質(zhì)的含水量的就會(huì)有一定程度的增大，孔壁的力學(xué)性能減低造成孔壁失去穩(wěn)定性。濾餅在作業(yè)早期不是容易形成的，這部分原因是水合物的分解造成的，而后形成的話質(zhì)量上也不是很高。那么在水合物類型地質(zhì)的探礦作業(yè)中，沖洗液的選擇應(yīng)該具有造壁快，濾失量較小，泥餅質(zhì)量較高的。

3.2.2流變性。影響孔壁穩(wěn)定的沖洗液的流變特性，其中起到?jīng)Q定性的因素是其粘度。沖洗液如果含有較為示意的粘稠度就能夠產(chǎn)生膠結(jié)作用護(hù)壁，但是如果沖洗液的粘稠度過(guò)高產(chǎn)生的高密度就會(huì)對(duì)孔壁作用一定的壓力導(dǎo)致孔壁遭受破壞。所以在凍土地質(zhì)作業(yè)中要注意沖洗液的粘稠度調(diào)節(jié)。

4深部找礦發(fā)展前景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)性發(fā)展，深部找礦成為國(guó)有資源勘探工作的首要戰(zhàn)略方針。09年8月，李副總理在我國(guó)國(guó)土資源部門進(jìn)行視察時(shí)，明確的指出了今后的工作方向，要立足國(guó)內(nèi)，增強(qiáng)深部探礦的勘查力度，將礦產(chǎn)工作對(duì)我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到的促進(jìn)作用提升到最大化。在這一提議中也明顯突出了遙感地質(zhì)勘探的工作力度。

在今后的發(fā)展中，深部找礦將會(huì)形成全球化工作范圍，利用我國(guó)現(xiàn)有的衛(wèi)星勘探技術(shù)將深部找礦全球化的發(fā)展發(fā)揮到最大化，同時(shí)也可以利用不受國(guó)界限制的衛(wèi)星技術(shù)做國(guó)外找礦工業(yè)，也能提供一些相應(yīng)的服務(wù)信息。在我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)中，遙感技術(shù)突出的工作特征就是可以進(jìn)行外星找礦，這是目前國(guó)內(nèi)所有技術(shù)中唯一可以將外星勘探工作做到極致的一種技術(shù)。

深部找礦是唯一解決我國(guó)目前資源短缺的途徑，探礦技術(shù)的應(yīng)用是整個(gè)深部找礦中最重要的工作環(huán)節(jié)，利用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行深部地層的探勘，能夠發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，解決問(wèn)題。深部找礦將是我國(guó)礦產(chǎn)資源的又一個(gè)春天，在這個(gè)春天里礦產(chǎn)的種類將會(huì)展示出枝繁葉茂的生命力，遏制國(guó)內(nèi)的資瓶頸，在礦產(chǎn)資源中打造出另外一片天地。

5小結(jié)

目前我國(guó)礦產(chǎn)資源供應(yīng)形勢(shì)趨近瓶頸狀態(tài)，只有將新型探礦技術(shù)，新思維探礦方法具體實(shí)施到增強(qiáng)勘查力度上，勘探資源儲(chǔ)備量，才能夠保證我國(guó)的經(jīng)濟(jì)走持續(xù)性發(fā)展的路線。在我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)支持下，搭配新概念的工作思維，在實(shí)踐中總結(jié)深部找礦的捷徑。從而將會(huì)穩(wěn)定礦區(qū)職員以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。深部找礦是一個(gè)神圣職業(yè)，而地質(zhì)工作者就是被賦予這種神圣使命的工作人員。目前工作人員的使命就是多找礦，找好礦以及快找礦，而推動(dòng)工作前進(jìn)步伐的就是找礦技術(shù)，遙感技術(shù)給我國(guó)的資源帶來(lái)了一個(gè)新的起點(diǎn)，也對(duì)深部找礦打下了前進(jìn)的基調(diào)。在深部找礦的工作中要使用新型的鉆探技術(shù)和新穎的思維，這樣在理論與實(shí)踐的結(jié)合下才能把深部找礦的工作落實(shí)。深部找礦對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)是資源的拯救與接替，是個(gè)人與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的控制點(diǎn)，通過(guò)本文簡(jiǎn)單的闡述深部找礦的目的，技術(shù)以及發(fā)展前景，總結(jié)出深部找礦對(duì)于我國(guó)資源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不可或缺。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；遙感估產(chǎn)；小麥；估產(chǎn)精度；估產(chǎn)模型；NDVI

中圖分類號(hào)： F061.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.11.016

農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，這決定了農(nóng)業(yè)是糧食安全和經(jīng)濟(jì)安全的基礎(chǔ)。利用農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)可以建立城市糧食安全系統(tǒng)，科學(xué)地指導(dǎo)糧食生產(chǎn)，估測(cè)糧食產(chǎn)量，對(duì)可能發(fā)生的問(wèn)題及時(shí)提供解決方案，能夠有效地提高城市可持續(xù)發(fā)展水平。張家港市是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為主的新興城市，在進(jìn)入21世紀(jì)的前10年，張家港市處于快速的農(nóng)村城市化階段[1]。隨著城市化發(fā)展，人民生活水平有了較大幅度改善，但也帶來(lái)了諸多生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。農(nóng)業(yè)用地不斷萎縮，糧食安全問(wèn)題直接影響著張家港市的可持續(xù)發(fā)展。因此動(dòng)態(tài)地大面積監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和種植面積，科學(xué)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)農(nóng)作物的產(chǎn)量等活動(dòng)，對(duì)張家港市合理利用耕地資源、控制耕地面積進(jìn)一步減少，對(duì)張家港市各部門制定糧食調(diào)配計(jì)劃，對(duì)確保張家港市糧食安全可持續(xù)發(fā)展，為張家港市進(jìn)行農(nóng)業(yè)決策提供及時(shí)、準(zhǔn)確直觀的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)信息管理平臺(tái)都具有重大意義。

近幾十年來(lái)，遙感技術(shù)快速發(fā)展，尤其是近年來(lái)基于3S技術(shù)的估產(chǎn)方法，為農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)的大面積動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確定位種植面積、預(yù)報(bào)農(nóng)作物產(chǎn)量，提供了一個(gè)全新的研究手段和創(chuàng)新平臺(tái)[2-14]。利用3S技術(shù)進(jìn)行農(nóng)作物估產(chǎn)與利用非遙感的傳統(tǒng)估產(chǎn)模式相比，如農(nóng)學(xué)估產(chǎn)模式、氣象估產(chǎn)模式、統(tǒng)計(jì)估產(chǎn)模式[15]，能避開很多復(fù)雜的中間過(guò)程，如影響產(chǎn)量的氣候條件[16]、病蟲害、水肥等，以及農(nóng)學(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的大量抽樣和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，從而用遙感資料與農(nóng)作物產(chǎn)量建立直接的關(guān)系模型。遙感技術(shù)能夠準(zhǔn)確、定量、高效、宏觀地評(píng)價(jià)農(nóng)作物產(chǎn)量變化情況[17]。因此，3S估產(chǎn)技術(shù)與其它估產(chǎn)技術(shù)相比，有著更為廣闊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。為此，得到了各國(guó)、各地區(qū)的廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。

國(guó)際上，農(nóng)作物產(chǎn)量的估測(cè)始于20世紀(jì)初，首先從小麥開始。20世紀(jì)70年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、農(nóng)業(yè)部（USDA） 、國(guó)家海洋大氣局（NOAA）利用遙感技術(shù)聯(lián)合制定并開展“大面積作物調(diào)查試驗(yàn)”計(jì)劃（LACIE），對(duì)世界主要小麥產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)力進(jìn)行估算試驗(yàn)，精度達(dá)90%以上。歐盟利用NDVI與土地覆蓋集成和小樣方方法，建立了農(nóng)作物估測(cè)系統(tǒng)，用于實(shí)施歐盟區(qū)的共同農(nóng)業(yè)政策。前蘇聯(lián)、法國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、加拿大、巴西、阿根毛廷、印度、日本、泰國(guó)等也開展了對(duì)一些主要農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)研究[18-20]。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始，首先以小麥為研究對(duì)象，進(jìn)行糧食作物遙感估產(chǎn)的研究?！捌呶濉逼陂g，國(guó)家氣象局開展了北方11省市冬小麥長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)研究，江蘇省農(nóng)科院、福建省氣象科學(xué)研究所等對(duì)相關(guān)地區(qū)進(jìn)行了水稻監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)。此后數(shù)十年，我國(guó)農(nóng)作物遙感估產(chǎn)研究快速發(fā)展，全國(guó)不同研究院所對(duì)不同農(nóng)作物進(jìn)行了大面積動(dòng)態(tài)地長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)，陸續(xù)建立了一系列農(nóng)作物估產(chǎn)模型，精度不斷提高[21]，主要可以歸納為3類遙感估產(chǎn)模式[22]：“光譜信息―植被指數(shù)―長(zhǎng)勢(shì)信息―產(chǎn)量”模式[23]；“光譜―水分與氮素―產(chǎn)量”模式[24]；“光譜信息―植被指數(shù)―長(zhǎng)勢(shì)信息―生長(zhǎng)模型―產(chǎn)量”模式[25]。此外，農(nóng)作物遙感估產(chǎn)中引入了一些新技術(shù)和方法，如楊小喚[26]將灰色理論方法用于小麥的遙感估產(chǎn)中；白銳崢[27]、劉婷等[28]研究了基于3S技術(shù)的小麥估產(chǎn)方法。

筆者基于張家港市2005―2008年的TM5影像和IRS-P6影像資料，采用NDVI值比較區(qū)分法，利用3S技術(shù)定量估測(cè)了張家港市8鎮(zhèn)1區(qū)2005―2008年的小麥生產(chǎn)力，建立小麥單產(chǎn)估產(chǎn)模型，同時(shí)進(jìn)行地面小麥生產(chǎn)力統(tǒng)計(jì)，并做了精度分析與校正。實(shí)現(xiàn)了利用3S技術(shù)快速、準(zhǔn)確、客觀估測(cè)張家港市小麥生產(chǎn)力的目標(biāo)，可為張家港市將來(lái)發(fā)展精細(xì)農(nóng)業(yè)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)管理科學(xué)化、定量化，提供理論依據(jù)和新技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。

1 材料和方法

1.1 研究地概況

江蘇省張家港市地處北緯31°43′～32°02′，東經(jīng)120°21′～120°52′，位于長(zhǎng)江下游南岸，江蘇省東南部，為蘇州市下轄縣級(jí)市，也是長(zhǎng)江和沿海兩大經(jīng)濟(jì)帶交匯處的新興港口工業(yè)城市，2012年戶籍總?cè)丝?1.02萬(wàn)。全市總面積998.48 km2，其中，陸地面積785.55 km2。陸地東西最大直線距離44.58 km，南北最大直線距離為33.71 km。北寬南窄，呈倒三角形。地勢(shì)低平，土地肥沃。全年平均氣溫16.5 ℃，歷年平均降水量1 050.5 mm，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。張家港市是蘇州稻麥一年三熟和晚稻、小麥、油菜一年兩熟、小麥、油菜一年兩熟并重的栽培區(qū)，其中主要種植的作物包括小麥、水稻、油菜和棉花等[29]。張家港市下轄8鎮(zhèn)1區(qū)，其縣政府位于楊舍鎮(zhèn)，同時(shí)該鎮(zhèn)也是張家港市區(qū)所在地。

1.2 主要技術(shù)路線

利用3S技術(shù)，以農(nóng)業(yè)系統(tǒng)管理工程理論為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)ETM信息與MODIS信息及不同時(shí)相“天地”資料的疊加分析。基于農(nóng)作物遙感綠度值，即歸一化植被指數(shù)NDVI（Normalized difference vegetation index）、垂直植被指數(shù)PVI（Perpendicular vegetation index）和比值植被指數(shù)RVI（Ratio vegetation index），不同生育期產(chǎn)量資料與植被蓋度的相關(guān)性，通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的產(chǎn)量趨勢(shì)分析，和不同種類的農(nóng)作物識(shí)別、分層、播種面積提取方法研究，分析農(nóng)作物生長(zhǎng)、遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)。加工與處理空間數(shù)據(jù)和制作圖件，進(jìn)而在地面調(diào)查統(tǒng)計(jì)和遙感資料數(shù)據(jù)信息處理的交互方式下，構(gòu)建可運(yùn)行決策支持系統(tǒng)及各類農(nóng)作物單產(chǎn)估測(cè)模型，科學(xué)準(zhǔn)確地、動(dòng)態(tài)地大面積估測(cè)江蘇省張家港市小麥的生產(chǎn)力[2-8]。

1.3 遙感資料數(shù)據(jù)處理

購(gòu)買張家港市2005年3月23日TM5影像，2005年9月29日IRS-P6影像，2006年5月3日IRS-P6影像，2006年9月18日TM5影像，2007年1月24日TM5影像，2008年5月2日TM5影像和2008年7月5日TM5影像（購(gòu)買于中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)中心）。時(shí)間分辨率小于20 d，空間分辨率小于30 m。用ERDAS8.7軟件將這些遙感信息源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成IMAGE格式，以便于ERDAS識(shí)別。為了對(duì)遙感影像進(jìn)行地理校正和投影坐標(biāo)類型的轉(zhuǎn)換，我們從張家港市國(guó)土資源局獲取2004年、2005年、2006年和2007年的土地利用圖。所有遙感影像及土地利用圖均采用UTM-WGS84坐標(biāo)系。利用了國(guó)際上使用較多，發(fā)展較為成熟的6S模型（Second simulation of the satellite signal in the solar spectrum）對(duì)各時(shí)期遙感圖片進(jìn)行大氣輻射校正。

1.4 利用3S技術(shù)估測(cè)小麥種植面積

1.4.1 小麥種植面積提取 本研究基于兩景衛(wèi)星圖片資料逐步疊加，逐步限制，利用監(jiān)督分類法提取小麥種植面積。本研究將土地利用圖和遙感影像圖進(jìn)行疊加分析，首先除去非農(nóng)業(yè)用地，然后再進(jìn)行非監(jiān)督分類[30]，最后根據(jù)實(shí)際地面樣帶調(diào)查的解譯標(biāo)志進(jìn)行目視解譯，基本可以去除小麥農(nóng)田中的非植被用地。

1.4.2 精度驗(yàn)證 為了確定實(shí)際的土地利用狀況，以便驗(yàn)證遙感估測(cè)小麥面積的精度，在小麥的生長(zhǎng)期內(nèi)，利用張家港市土地利用圖和GPS，合理布設(shè)若干條樣條，調(diào)查土地利用圖上的農(nóng)田地區(qū)，準(zhǔn)確地對(duì)較大面積的農(nóng)田地塊進(jìn)行定位，以用作監(jiān)督分類中的訓(xùn)練樣本、檢測(cè)樣本和非監(jiān)督分類中的檢測(cè)樣本。

1.5 利用3S技術(shù)建立小麥單產(chǎn)估測(cè)模型

1.5.1 小麥單產(chǎn)監(jiān)測(cè)樣區(qū)布置 依據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)小麥種植條件、生態(tài)環(huán)境和隨機(jī)均勻性，選取面積大小1 hm2的小麥監(jiān)測(cè)樣區(qū)22個(gè)。利用土地利用圖和GPS對(duì)樣區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，在小麥成熟時(shí)，每個(gè)樣區(qū)隨機(jī)采集2～5個(gè)采樣點(diǎn)（每點(diǎn)1 m2）對(duì)樣地進(jìn)行單產(chǎn)調(diào)查。當(dāng)小麥?zhǔn)崭詈?，調(diào)查每塊樣地的實(shí)際總產(chǎn)量數(shù)據(jù)，用于對(duì)實(shí)際產(chǎn)量的校正和精度驗(yàn)證。

1.5.2 小麥單產(chǎn)估測(cè)模型建立 筆者主要以與小麥產(chǎn)量相關(guān)性較好的生長(zhǎng)期[30]的衛(wèi)片資料為基礎(chǔ)，建立關(guān)鍵生育期的小麥單產(chǎn)的遙感（植被指數(shù)形式）估測(cè)模型。因?yàn)槔眯←湷樗肫谇昂蟮倪b感資料建立產(chǎn)量模型精度最高，綜合考慮實(shí)際天氣狀況、遙感影像接收情況和張家港市小麥的物候期，本試驗(yàn)選取最佳的小麥產(chǎn)量估測(cè)的時(shí)相為3月底―5月初。分析遙感資料，提取小麥相應(yīng)生育期的NDVI和地面實(shí)際統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，建立地面產(chǎn)量與NDVI間的相關(guān)模型。

1.5.3 精度分析與校正 對(duì)張家港市2005―2008年小麥單產(chǎn)與NDVI進(jìn)行相關(guān)性分析，進(jìn)而建立各時(shí)期小麥的單產(chǎn)估測(cè)模型。將不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的布點(diǎn)數(shù)據(jù)分為兩組，一組用于建立單產(chǎn)估產(chǎn)模型，另一組用于對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

本試驗(yàn)遙感資料數(shù)據(jù)用ERDAS8.7軟件和ArcGIS9.0軟件提取處理和分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和圖表制作、SPSS Statistics 17軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理后進(jìn)行ANOVA單因素多重差異分析，均值差的顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 利用3S技術(shù)估測(cè)小麥實(shí)際種植面積的結(jié)果與分析

根據(jù)地面樣線調(diào)查所選定的檢測(cè)樣本對(duì)最終分類結(jié)果精度作進(jìn)一步分析，結(jié)果表明，張家港市2005年小麥耕種面積為1.43萬(wàn)hm2；2006年小麥耕種面積為1.63萬(wàn)hm2；2007年小麥耕種面積為2.06萬(wàn)hm2；2008年小麥耕種面積為2.07萬(wàn)hm2?？傮w上小麥平均分類精度為94%。

總體上，張家港地區(qū)小麥遙感估測(cè)面積和地面調(diào)查面積的差異為3.51%，即小麥遙感估測(cè)面積與地面統(tǒng)計(jì)面積相比為97.6%。對(duì)于不同的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，遙感估測(cè)面積和地面調(diào)查面積間的差異性表現(xiàn)出了較大的變動(dòng)，差異較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)到了30%，如就平均結(jié)果來(lái)看，面積比率最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為大興鎮(zhèn)和常陰沙，其面積比率分別為34.08%和26.68%。

2.2 利用3S技術(shù)估測(cè)小麥單產(chǎn)的結(jié)果與分析

其中，估測(cè)2005年小麥平均單產(chǎn)為20.5 kg?hm-2；估測(cè)2006年小麥平均單產(chǎn)為24.03 kg?hm-2；估測(cè)2007年小麥平均單產(chǎn)為20.32 kg?hm-2；估測(cè)2008年小麥平均單產(chǎn)為22.81 kg?hm-2。從整個(gè)張家港地區(qū)來(lái)看，遙感估測(cè)單產(chǎn)和地面調(diào)查單產(chǎn)差異小于10%，即估產(chǎn)精度大于90%，其中，2007與2008年小麥差異分別為-7.72%和5.19%。遙感估產(chǎn)小麥平均精度為93.55%，能夠滿足估測(cè)所需要的精度。

2.3 小麥總產(chǎn)量遙感估測(cè)的結(jié)果與分析

根據(jù)單產(chǎn)估測(cè)模型與估測(cè)的小麥的種植面積，可以計(jì)算出張家港市不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的總產(chǎn)情況。表中：A為土地總面積，AY為遙測(cè)小麥面積，AD為地面統(tǒng)計(jì)小麥面積，MYd為遙測(cè)小麥單產(chǎn)，MDd為地面統(tǒng)計(jì)小麥平均單產(chǎn)，MYz為遙測(cè)小麥總產(chǎn)，MDz為地面統(tǒng)計(jì)小麥總產(chǎn)，AR為面積比率，MdR為單產(chǎn)比率，MzR為總產(chǎn)比率。部分計(jì)算公式為：面積比率=（遙測(cè)面積-地面統(tǒng)計(jì)面積）/地面統(tǒng)計(jì)面積×100%，單產(chǎn)比率=（遙測(cè)單產(chǎn)-地面統(tǒng)計(jì)單產(chǎn)）/地面統(tǒng)計(jì)單產(chǎn)×100%，總產(chǎn)比率=（遙測(cè)總產(chǎn)-地面統(tǒng)計(jì)總產(chǎn)）/地面統(tǒng)計(jì)總產(chǎn)×100%。

筆者對(duì)利用3S技術(shù)估測(cè)的小麥總產(chǎn)數(shù)據(jù)和張家港市統(tǒng)計(jì)局的官方統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)作對(duì)比與分析研究。2005年遙感估測(cè)小麥張家港市總產(chǎn)為65 463 t，差異為1.11%；2006年遙感估測(cè)小麥張家港市總產(chǎn)為88 012 t，差異為1.74%；2007年遙感估測(cè)小麥張家港市總產(chǎn)為94 334 t，差異為-6.57%。2008年遙感估測(cè)小麥張家港市總產(chǎn)為105 881 t，差異為7.66%。但對(duì)于不同的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，變異較大，如大興鎮(zhèn)，2008年小麥總產(chǎn)比率為49.26%。這表明，利用3S技術(shù)進(jìn)行遙感估測(cè)值與地面統(tǒng)計(jì)值間差異不大。

小麥的估產(chǎn)存在一定誤差的可能原因是，本研究的小麥單產(chǎn)模型是基于小麥生育期內(nèi)遙感資料信息和地面實(shí)際調(diào)查指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性實(shí)現(xiàn)的，模型的經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，在張家港市不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)和不同年份的適用性不同。此外，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原標(biāo)記為農(nóng)田的地塊，當(dāng)前的可能利用類型有多種，如上半年可能為小麥、油菜、菜地、林地、塑料大棚，甚至是建筑用地，而下半年可能為小麥、棉花、菜地、玉米、大豆、林地、塑料大棚等。

2.4 小麥總產(chǎn)量多年變化的趨勢(shì)分析

3 結(jié) 論

（1）小麥種植面積的精確估算，會(huì)直接影響到小麥產(chǎn)量估測(cè)的精度。在研究中，為了區(qū)分不同作物，筆者使用小麥不同時(shí)相的遙感圖像，利用反射光譜明顯差異的特點(diǎn)對(duì)遙感圖像進(jìn)行處理。此外，利用了NDVI值比較區(qū)分法將與小麥生育期相近的作物，如油菜等作物類型有效地區(qū)分開來(lái)。

（2）2005年小麥耕種面積為1.43萬(wàn)hm2，2006年小麥耕種面積為1.63萬(wàn)hm2，2007年小麥耕種面積為2.06萬(wàn)hm2；2008年小麥耕種面積為2.07萬(wàn)hm2。從整個(gè)張家港地區(qū)來(lái)看，估測(cè)小麥種植面積的精度為97.6%。

（3）遙測(cè)小麥平均單產(chǎn)2005年為4 612.5 kg?hm-2，2006年為5 407.5 kg?hm-2，2007為4 572 kg?hm-2，2008年為5 116.5 kg?hm-2，從整個(gè)張家港地區(qū)來(lái)看，遙感估測(cè)單產(chǎn)和地面調(diào)查單產(chǎn)差異小于10%，即估產(chǎn)精度大于90%；其中，2007與2008年小麥差異分別為-7.72%和5.19%；遙感估產(chǎn)小麥平均精度為93.55%。

（4）基于4年遙感數(shù)據(jù)所獲取的張家港市小麥總產(chǎn)量的變化情況建立模型，可以估測(cè)出張家港市城市化發(fā)展對(duì)當(dāng)?shù)匦←湽┬杵胶獾挠绊懖淮?，小麥總產(chǎn)量仍然呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而耕作面積相對(duì)比較穩(wěn)定。

本研究采用高分辨率影像遙感資料，結(jié)合GPS輔以土地利用圖對(duì)樣區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并進(jìn)行估產(chǎn)研究，大大提高小麥生產(chǎn)力遙感估測(cè)的精度?？傊?，做好農(nóng)作物遙感估產(chǎn)的研究，進(jìn)一步提高估產(chǎn)精度，對(duì)張家港市農(nóng)業(yè)部門制定生產(chǎn)管理決策和糧食的宏觀調(diào)控都具有重要意義。

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