導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇遙感研究報(bào)告，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。

篇1

【關(guān)鍵詞】 基層 藥品不良反應(yīng) 監(jiān)測(cè)報(bào)告

藥品是用來預(yù)防、診斷疾病，有目的地調(diào)節(jié)人的生理功能并規(guī)定有適應(yīng)癥，用法和用量的物質(zhì)[1]。但藥品也存在危害人體健康的一面——藥品不良反應(yīng)。

1 藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告的緊迫性

為減少或避免藥品不良反應(yīng)的發(fā)生，必須對(duì)各種藥物的不良反應(yīng)有明確的認(rèn)識(shí)，但這需要一段較長(zhǎng)時(shí)間，尤其是新藥在上市前不可能全部完成這項(xiàng)工作。大量事實(shí)說明，建立藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告制度十分重要，因?yàn)榻?jīng)過數(shù)十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的觀察與匯總所形成的具有一定參數(shù)、基數(shù)規(guī)模的檔案，對(duì)于有關(guān)機(jī)構(gòu)綜合分析這種藥品不良反應(yīng)的發(fā)生率、波及范圍，以及危害程度具有重要的決策意義[2]。

2 某市藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告工作的調(diào)查研究

2.1 調(diào)查方法 高校藥學(xué)專業(yè)和臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生查閱當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)文獻(xiàn)資料，到各個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生單位實(shí)地調(diào)查研究。并以該市醫(yī)療衛(wèi)生單位藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告工作為研究對(duì)象，對(duì)獲取的信息進(jìn)行綜合分析。

2.2 調(diào)查結(jié)果 某市處于長(zhǎng)江三角洲南翼，一個(gè)重點(diǎn)開發(fā)開放城市。市級(jí)定點(diǎn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)有市人民醫(yī)院及其市級(jí)?？漆t(yī)院共6家。此外，鄉(xiāng)鎮(zhèn)及街道定點(diǎn)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)12所。

2.2.1 市藥品監(jiān)督管理局2007年上半年公布的有效不良反應(yīng)報(bào)告表633例[3]分析 從上報(bào)的633份ADR報(bào)告來看，藥品不良反應(yīng)報(bào)告數(shù)量總體呈上升趨勢(shì)；常用藥物特別是抗菌藥物、中成藥的注射劑引起的不良反應(yīng)比例最高，占45.7％，而片劑和膠囊劑等口服劑型在報(bào)告中所占比例僅為10％左右。

2.2.2 某市人民醫(yī)院藥物不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)情況 市人民醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學(xué)、科研、急救、預(yù)防、保健于一體的三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院，是目前該市醫(yī)療設(shè)備、整體規(guī)模最好的一家醫(yī)院，又是市藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告制度的具體實(shí)施單位，自從成立藥品不良反應(yīng)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)以來，各科的科主任、護(hù)士長(zhǎng)為監(jiān)測(cè)網(wǎng)成員，藥劑科和臨床藥學(xué)研究室共同承擔(dān)日常的具體工作，負(fù)責(zé)藥品不良反應(yīng)收集，藥事宣傳，臨床查房，開展臨床合理用藥指導(dǎo)，血液濃度及不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)，出版《藥訊》季刊。

2.2.3 其他醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)藥物不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)情況 市級(jí)?？漆t(yī)院沒有專職的臨床藥師，也沒有設(shè)置專門的臨床藥學(xué)室，但有兼職人員。按照上級(jí)部門規(guī)定，由醫(yī)生登記已發(fā)生的不良反應(yīng)，然后由兼職藥師統(tǒng)計(jì)、上報(bào)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院以下的衛(wèi)生室、站、所，規(guī)模小，醫(yī)護(hù)人員少，對(duì)不良反應(yīng)也了解，但一般不注意。特別是藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告，街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）衛(wèi)生院平均每年1-2例，而村衛(wèi)生室、個(gè)體診所不良反應(yīng)報(bào)告率極低，有的甚至沒有報(bào)告。

2.3 結(jié)果分析 市人民醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)重視，相關(guān)科室、臨床藥師、醫(yī)生、護(hù)士能較好地參與到藥品不良反應(yīng)的監(jiān)測(cè)報(bào)告工作之中。其實(shí)，全國(guó)70%的農(nóng)民生活在基層，藥品在基層農(nóng)民中使用的數(shù)量是巨大的，理所當(dāng)然產(chǎn)生的不良反應(yīng)也就非常多?；鶎俞t(yī)院是發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)不良反應(yīng)的主要場(chǎng)所，也是不良反應(yīng)報(bào)告的主要來源。但是我們不難看出，基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)ADR報(bào)告意識(shí)較弱、報(bào)表數(shù)量極低，有的甚至是零報(bào)告，與真實(shí)的ADR發(fā)生率嚴(yán)重不符，除外新藥的原因之外，還與一些錯(cuò)誤的思想觀念有關(guān)。如藥品生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)營(yíng)企業(yè)因害怕影響藥品的銷售量和企業(yè)形象而不敢做出正確的報(bào)告；醫(yī)院醫(yī)生因害怕被認(rèn)定為醫(yī)療事故，承擔(dān)責(zé)任也不及時(shí)上報(bào)。此外，還與廣大基層群眾文化水平低，普遍相信中藥等有關(guān)。

3 干預(yù)措施

在調(diào)研中我們真切地感受到藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)報(bào)告的重要性和緊迫性，而且，在調(diào)研的基礎(chǔ)上也提出了一些干預(yù)措施：一是要進(jìn)一步加強(qiáng)市人民醫(yī)院的引領(lǐng)作用；二是要大力加強(qiáng)有關(guān)藥品不良反應(yīng)的宣傳教育；三是基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)必須加強(qiáng)對(duì)藥品不良反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的工作力度。通過這些措施期待基層藥品不良反應(yīng)的監(jiān)測(cè)報(bào)告工作有進(jìn)一步改善。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳春福.藥學(xué)概論[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2002，1.

[2] 周文穎等. 藥物安全不良反應(yīng)及其監(jiān)測(cè)[J]. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)，2006，27（6）：27 - 29.

篇2

關(guān)鍵詞：城市遙感；學(xué)科主旨；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)體系

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市問題日漸突出。針對(duì)城市問題的研究產(chǎn)生了城市科學(xué)這門學(xué)科。隨著城市及城市科學(xué)的發(fā)展，遙感技術(shù)在城市規(guī)劃、城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)及城市管理中的應(yīng)用越來越廣泛和深入。在城市調(diào)查方面，遙感技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確、全面地獲得城市地質(zhì)背景、土地利用狀況、生態(tài)環(huán)境、市政建設(shè)、交通、水利、農(nóng)林、旅游等等方面的數(shù)據(jù)和資料。對(duì)不斷地調(diào)查城市現(xiàn)狀、變化和發(fā)展，為配合城市總體規(guī)劃和分區(qū)詳細(xì)規(guī)劃的制訂及順利實(shí)施，對(duì)城市景觀建設(shè)和環(huán)境保護(hù)，提供了全面有效的方法。因此，自上個(gè)世紀(jì)90年代以來，逐漸形成和發(fā)展了城市遙感這門新興的交叉學(xué)科。

一、城市遙感的學(xué)科發(fā)展背景

在國(guó)外，利用城市遙感方法進(jìn)行城市土地利用、住宅密度、居住質(zhì)量、城市交通、城市人口、城市變化及其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素的研究已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。我國(guó)也曾在京津、上海、廣州等地進(jìn)行過綜合性的城市遙感調(diào)查，在城市土地利用監(jiān)測(cè)、城市綠地調(diào)查、城市環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、城市熱島研究、城市規(guī)劃及城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面都取得了可喜的成果。各級(jí)政府和社會(huì)公眾已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，城市遙感已成為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理不可分割的重要組成部分和技術(shù)支持，成為各級(jí)政府強(qiáng)有力的輔助決策工具和指導(dǎo)與加強(qiáng)地區(qū)管理的現(xiàn)代化手段。以上海市為例，自1988年以來，上海市已連續(xù)開展了三輪遙感綜合調(diào)查，為上海市城市布局的合理調(diào)整、新區(qū)規(guī)劃、老區(qū)危簡(jiǎn)房的拆遷改造、城市交通、城市建設(shè)現(xiàn)狀、考古、城市防洪排澇、城市綠化與改善城市生態(tài)環(huán)境等多方面提供了大量基礎(chǔ)性資料和輔助決策依據(jù)，為許多政府重大工程提供了研究報(bào)告和影像資料。此外對(duì)各郊縣的土地資源與全市灘涂資源進(jìn)行過詳盡的調(diào)查。多年的實(shí)踐證明，城市遙感技術(shù)業(yè)已成為上海市各級(jí)政府決策的重要輔助手段。但是對(duì)于該課程的體系與內(nèi)容、教學(xué)方法等尚缺乏完整的論述。

二、城市遙感學(xué)科的研究主旨和內(nèi)容

國(guó)際上已經(jīng)舉辦了8屆國(guó)際城市遙感大會(huì)。充分借鑒和參考國(guó)際同行認(rèn)可的學(xué)科體系；同時(shí)針對(duì)本科教學(xué)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。一些具有基礎(chǔ)性的內(nèi)容需要補(bǔ)充進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，比如現(xiàn)代化進(jìn)程中城市問題，城市科學(xué)的理論等；而一些深度交叉的課題則沒必要過度展開，如城市生態(tài)學(xué)等。同時(shí)考慮到學(xué)生已有遙感基礎(chǔ)，以及遵循教學(xué)要循序漸進(jìn)的原則，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容為：①現(xiàn)代化進(jìn)程中的城市問題；②城市遙感基礎(chǔ)；③城市遙感傳感器和數(shù)據(jù)源；④城市地區(qū)遙感影像判讀；⑤城市地區(qū)遙感特征檢測(cè)技術(shù)；⑥城市地區(qū)建筑物探測(cè)和三維重建；⑦城市土地利用和城市景觀結(jié)構(gòu)；⑧城市熱、水、空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)安全；⑨城市規(guī)劃的遙感應(yīng)用；⑩城市遙感的發(fā)展前景。

三、城市遙感學(xué)科的教學(xué)體系

城市遙感教學(xué)是針對(duì)遙感專業(yè)高年級(jí)本科生開設(shè)的課程，主要教學(xué)內(nèi)容是遙感技術(shù)在城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用。教學(xué)指向?qū)W科研究和應(yīng)用是前沿，是該專業(yè)的高級(jí)選修課。針對(duì)該課教學(xué)目的和教學(xué)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)課程內(nèi)容如下：

1.城市問題引論。隨著中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，城市化進(jìn)程在加快。城市規(guī)劃、建設(shè)和保護(hù)等過程的問題日益凸顯。如城市交通問題，環(huán)境保護(hù)問題，城市規(guī)劃問題等。向?qū)W生介紹城市發(fā)展現(xiàn)狀，城市化問題，城市科學(xué)理論等問題。著重分析在中國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程中城市所面臨的問題，研究現(xiàn)狀和可行的解決辦法。指出遙感技術(shù)在解決相關(guān)問題時(shí)的優(yōu)越性和局限性。

2.城市遙感基礎(chǔ)。針對(duì)城市遙感應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹遙感基礎(chǔ)概念、遙感平臺(tái)與傳感器、遙感圖像處理基礎(chǔ)等基本內(nèi)容。著重對(duì)新型高分辨率衛(wèi)星、航空和地面?zhèn)鞲衅髟诔鞘羞b感中應(yīng)用范圍和價(jià)值做了介紹和評(píng)價(jià)。

3.城市遙感解譯。面向城市遙感應(yīng)用，有針對(duì)性的講授城市遙感解譯的基本概念，關(guān)鍵技術(shù)和流程。主要包括城市遙感影像解譯基礎(chǔ)、城市遙感影像目視解譯、城市遙感影像數(shù)字解譯、城市遙感影像解譯與判讀的基本框架、城市主要地物目標(biāo)特性、衛(wèi)星影像判讀特點(diǎn)、城市遙感影像數(shù)字判讀方法和流程等內(nèi)容。針對(duì)城市目標(biāo)特性，著重介紹了相應(yīng)的遙感影像解譯方法和流程

4.城市特征提取。介紹了城市點(diǎn)、線、面特征的各類自動(dòng)半自動(dòng)提取方法。點(diǎn)特征提取算子介紹了Moravec算子、Forstner算子、Susan算子和結(jié)構(gòu)化算子的原理和應(yīng)用模型，并比較了各類算子的實(shí)際提取效果。線特征提取方面，首先介紹了基本的邊緣檢測(cè)算子，包括微分算子、二階差分算子和直線提取算子Hough，并對(duì)各類算子的實(shí)際提取結(jié)果做了比較分析；然后介紹了城市道路特征的特性，遙感提取難度和方法，包括基于結(jié)構(gòu)信息、GIS信息、感知編組、統(tǒng)計(jì)信息、自適應(yīng)模板、帶狀Snake的和其他新型的道路提取方法。

5.城市三維重建。三維GIS是目前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，城市三維重建是三維GIS的主要數(shù)據(jù)生產(chǎn)方法。講授了利用攝影測(cè)量技術(shù)和利用LiDAR技術(shù)的半自動(dòng)城市三維重建方法，在此基礎(chǔ)上介紹了城市三維GIS建設(shè)現(xiàn)狀，以及基于三維城市模型的真正射影像生成技術(shù)。對(duì)各種方法的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)、技術(shù)流程做了詳細(xì)說明。

6.城市土地利用和空間結(jié)構(gòu)演化。首先介紹了遙感變化檢測(cè)的一般方法和流程、遙感變化檢測(cè)典型方法及性能分析、變化區(qū)域提取技術(shù)等。包括基于像素、基于特征的變化檢測(cè)方法。并結(jié)合具體系統(tǒng)研發(fā)案例，介紹了典型方法的開發(fā)、組合和應(yīng)用情況。在此基礎(chǔ)上，介紹了土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和城市空間結(jié)構(gòu)演化監(jiān)測(cè)的基本流程、方法和案例。

7.城市熱環(huán)境遙感。中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，城市熱環(huán)境的日益惡化在各個(gè)層面并沒有得到普遍的重視。隨著城市化水平不斷提升，熱環(huán)境影響因素日益復(fù)雜，城市熱環(huán)境日益惡化，需要引起社會(huì)公眾的重視，并研究采取有效的解決辦法。著重介紹基于遙感影像的城市地表溫度定量反演、城市熱環(huán)境的空間分布及過程變化分析以及城市熱環(huán)境的尋因分析。最終利用多因子與城市熱環(huán)境之間的定量關(guān)系建立預(yù)測(cè)模型，并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)城市地表溫度和格局的變化，為城市規(guī)劃提供決策依據(jù)。

8.城市水環(huán)境遙感。水是生命之源，一方面城市生活離不開水，另一方面隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，人類造成了嚴(yán)重的水污染。因此，授課內(nèi)容分為三個(gè)方面：水體的光譜特征、水資源遙感和水污染遙感。城市水資源遙感主要對(duì)湖泊環(huán)境監(jiān)測(cè)，諸如湖水溫度、鹽度、水深、洋流、波浪等湖泊諸要素的測(cè)量，為湖泊研究及指導(dǎo)湖泊漁業(yè)生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。水污染遙感主要介紹對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、懸浮泥沙、石油污染、廢水污染、熱污染和固體漂浮物等污染情況進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)的方法和案例。

9.城市大氣遙感。空氣污染是影響人類健康的重要因素，在中國(guó)的城市地區(qū)空氣污染相當(dāng)嚴(yán)重。與常規(guī)大氣污染的監(jiān)測(cè)方法相比，衛(wèi)星遙感技術(shù)具有監(jiān)測(cè)范圍廣、速度快、成本低和便于進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)。氣溶膠是大氣污染的主要表現(xiàn)形式，授課內(nèi)容包括利用地基氣溶膠遙感數(shù)據(jù)和地面大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究分析氣溶膠光學(xué)厚度在大氣環(huán)境領(lǐng)域中的適用性。利用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和氣象探空數(shù)據(jù)研究大氣染污邊界層高度。研究城市大氣氣溶膠的定量遙感反演技術(shù)。以北京為例，構(gòu)建歸并后的氣溶膠光學(xué)厚度與大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的模型，對(duì)所構(gòu)模型、所得到的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，實(shí)現(xiàn)大氣污染指標(biāo)的空間分布及質(zhì)量評(píng)價(jià)。

10.城市遙感發(fā)展展望。主要講授城市遙感領(lǐng)域新的技術(shù)和方法，最新的發(fā)展趨勢(shì)和前沿問題。包括高分辨率遙感傳感器的發(fā)展方向、城市遙感技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域、城市遙感技術(shù)未來發(fā)展方向等內(nèi)容。

國(guó)內(nèi)多所高等院校都已先后為高年級(jí)本科生開設(shè)了《城市遙感》專業(yè)選修課。但是對(duì)于該課程的體系與內(nèi)容、教學(xué)方法等尚缺乏完整的論述。本文充分借鑒和參考國(guó)際同行認(rèn)可的學(xué)科體系，針對(duì)本科教學(xué)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。并就教學(xué)體系和內(nèi)容開展了較為詳細(xì)的介紹，可為相關(guān)專業(yè)城市遙感學(xué)科的教學(xué)工作提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫家柄.遙感原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.

[2]王則任.淺議城市遙感綜合調(diào)查――以南京為例[J].現(xiàn)代城市研究，2001，（4）：23-25.

[3]王貞福.從印度新德里看城市遙感技術(shù)在快速發(fā)展的大都市中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)，2008，（2）：32-34.

[4]陳基偉，程之牧.城市遙感技術(shù)在特大型城市政府決策中的重要作用――以上海市為例[J].測(cè)繪科學(xué)，2004，29（3）：61-64.

篇3

1（略）

國(guó)內(nèi)在環(huán)境信息科學(xué)的一些主要論題包括環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境遙感、環(huán)境模型、環(huán)境可視化、環(huán)境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀(jì)90年代以來，環(huán)境信息化發(fā)展迅速，特別是從上至下的各級(jí)政府主管部門環(huán)境信息系統(tǒng)的建設(shè)極大地推動(dòng)了這一工作的進(jìn)展，環(huán)境地理信息系統(tǒng)則已成為實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息化的主要途徑。地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，正在從初期的信息管理、環(huán)境專題制圖發(fā)展到Gls與環(huán)境模型集成陳9]、35技術(shù)集成的多媒體環(huán)境系統(tǒng)、基于Gls的環(huán)境污染擴(kuò)散模擬t‘’，‘“1、基于GIS的環(huán)境治理決策支持系統(tǒng)等。遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，一些主要領(lǐng)域包括大氣污染遙感、水環(huán)境遙感、固體廢棄物遙感監(jiān)測(cè)、城市熱島效應(yīng)與熱環(huán)境監(jiān)測(cè)、植被遙感、景觀格局遙感監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等。環(huán)境建模與模擬一直是環(huán)境工程研究的重要內(nèi)容，一方面，各種數(shù)學(xué)模型、物理模型、統(tǒng)計(jì)模型在環(huán)境信息科學(xué)中得到大量應(yīng)用，另一方面，基于環(huán)境過程機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬模型、元胞自動(dòng)機(jī)(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環(huán)境領(lǐng)域受到重視。數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)是從海量數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘和提取對(duì)決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規(guī)則的過程，筆者在1999年即面向環(huán)境信息化與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，試圖將二者結(jié)合，提出“環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)”并進(jìn)行了初步研究?？梢暬潜磉_(dá)和傳輸環(huán)境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實(shí)現(xiàn)環(huán)境現(xiàn)象、過程的真實(shí)感表達(dá)，能夠更加逼真地傳輸環(huán)境信息。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用中受到了研究人員的重視卿]?！疤摂M地理環(huán)境”是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下地球科學(xué)研究的創(chuàng)新平臺(tái)，依托這一平臺(tái)，能夠進(jìn)行環(huán)境科學(xué)與工程相關(guān)的理論研究、技術(shù)開發(fā)、工程實(shí)踐、模擬決策等活動(dòng)。針對(duì)環(huán)境信息技術(shù)集成應(yīng)用的趨勢(shì)，聶慶華提出了“數(shù)字環(huán)境”的概念，數(shù)字環(huán)境是環(huán)境信息化的過程和結(jié)果，是三維顯示的數(shù)字虛擬環(huán)境，包括環(huán)境信息數(shù)字化、環(huán)境信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)境分析模型化和環(huán)境空間決策的智能化、環(huán)境過程和管理可視化。盡管國(guó)內(nèi)目前在環(huán)境信息科學(xué)各個(gè)分支方向的研究非?；钴S，但缺乏整體性、系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)和探討。本文在分析環(huán)境信息科學(xué)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，基于環(huán)境信息流和信息分析處理構(gòu)建了環(huán)境信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)，并以煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)治理與管理為例，全面分析了環(huán)境信息科學(xué)理論、方法與技術(shù)的應(yīng)用，以期促進(jìn)環(huán)境信息科學(xué)研究及其在構(gòu)建和諧社會(huì)、推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用。

2環(huán)境信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)及其在煤礦區(qū)的應(yīng)用

2.1環(huán)境信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)盡管環(huán)境信息科學(xué)的概念提出已有近20年的時(shí)間，但從目前國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀來看，對(duì)于環(huán)境信息科學(xué)的概念、學(xué)科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環(huán)境信息科學(xué)研究計(jì)劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進(jìn)環(huán)境信息科學(xué)研究的視角出發(fā)，首先需要對(duì)環(huán)境信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行界定。HuangGH等川提出的環(huán)境信息科學(xué)的構(gòu)成要素及相互之間的關(guān)系見圖l，這是當(dāng)前引用較多的環(huán)境信息科學(xué)體系結(jié)構(gòu)。由圖1可見，環(huán)境信息科學(xué)是多學(xué)科集成的領(lǐng)域。傳感器綜合技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展使得大尺度地面采樣技術(shù)成為可能，處理不同特征、尺度和復(fù)雜性問題的模型綜合成為新的挑戰(zhàn)，包括不同模擬、優(yōu)化、評(píng)價(jià)模型以及相關(guān)信息技術(shù)與平臺(tái)的合并，不同技術(shù)輸人與輸出之間的聯(lián)接，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎(chǔ)上，HuangGH等「‘〕提出基于環(huán)境信息科學(xué)研究的環(huán)境決策支持系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)（圖略）USGS的研究報(bào)告’)中，將環(huán)境信息科學(xué)定義為:環(huán)境信息科學(xué)是為加強(qiáng)對(duì)不同復(fù)雜程度的環(huán)境現(xiàn)象的理解，并提出新的認(rèn)識(shí)的，集成物理、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)的多學(xué)科方法的研發(fā)、試驗(yàn)和應(yīng)用的學(xué)科。不同定義都強(qiáng)調(diào)環(huán)境信息科學(xué)的多學(xué)科交叉、以信息技術(shù)為支持、解決復(fù)雜環(huán)境問題的特點(diǎn)。Huang等川的觀點(diǎn)顯然更強(qiáng)調(diào)以遙感、地理信息系統(tǒng)和GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的空間信息技術(shù)與環(huán)境科學(xué)和工程的交叉，而USGS的定義則重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)、人工智能等在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是USGS在其未來環(huán)境信息科學(xué)發(fā)展規(guī)劃中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了計(jì)算智能等技的應(yīng)用?；谝陨嫌^點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外研究的進(jìn)展，結(jié)合我們的研究實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，以環(huán)境信息流和環(huán)境信息處理分析為主線，可以構(gòu)建環(huán)境信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)方法（圖略）。環(huán)境信息科學(xué)的理論基礎(chǔ)來源于面向環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域需求的多學(xué)科理論交叉，技術(shù)支持在于面向環(huán)境信息流的多技術(shù)手段集成，最終通過不同學(xué)科領(lǐng)域方法模型的綜合，實(shí)現(xiàn)環(huán)境科學(xué)與工程各個(gè)階段、各個(gè)過程的目標(biāo)和任務(wù)。因此，需要從多學(xué)科理論交叉與多技術(shù)手段集成的角度推進(jìn)環(huán)境信息科學(xué)研究。

2.2環(huán)境信息科學(xué)在煤礦區(qū)綜合應(yīng)用的研究從一定意義上來講，環(huán)境信息科學(xué)并不是一門獨(dú)立存在的新興學(xué)科，而是諸多學(xué)科的交叉和集成。不同學(xué)科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用、資源環(huán)境規(guī)劃與城鄉(xiāng)管理、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域都從不同的角度開展著與環(huán)境信息科學(xué)密切相關(guān)的內(nèi)容，這些學(xué)科的研究成果是促進(jìn)環(huán)境信息科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。換言之，以前進(jìn)行的研究工作往往是從環(huán)境信息科學(xué)的開展的相關(guān)論題研究，其重點(diǎn)還在于不同學(xué)科方向，但已經(jīng)構(gòu)成了環(huán)境信息科學(xué)研究的基礎(chǔ)層。為了促進(jìn)環(huán)境信息科學(xué)的研究，需要改變從外部到內(nèi)部的“包圍型”研究模式，努力推進(jìn)從核心到的“拓展型”發(fā)展模式，即從環(huán)境信息流出發(fā)，組織和集成相關(guān)學(xué)科的研究，特別是在不同學(xué)科交叉鏈接的關(guān)鍵論題上開展深入研究，以便形成適應(yīng)環(huán)境信息科學(xué)體系與研究需求的理論方法體系和應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)。煤礦區(qū)作為1種以資源開采為驅(qū)動(dòng)力發(fā)展起來的特殊地理區(qū)域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區(qū))破壞上覆巖層原始應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致地下水流失、地面塌陷，進(jìn)而引發(fā)土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導(dǎo)致嚴(yán)重大氣污染和土壤損害，甚至引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害。因此，煤炭區(qū)是1種典型的由于礦山開采導(dǎo)致的景觀破壞、環(huán)境污染、生態(tài)退化的復(fù)雜區(qū)域，煤礦區(qū)的環(huán)境問題具有明顯的復(fù)雜性。目前，對(duì)于煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發(fā)研究開采沉陷與地表變形預(yù)計(jì)、監(jiān)測(cè)與治理;(2)從煤礦區(qū)土地資源管理角度出發(fā)研究煤礦區(qū)土地利用/覆蓋變化與生態(tài)響應(yīng);(3)從煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境角度出發(fā)研究礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防，(4)從煤礦區(qū)水資源環(huán)境角度出發(fā)研究礦井水害、水污染與水資源調(diào)控;(5)從景觀格局生態(tài)學(xué)角度出發(fā)研究煤礦區(qū)景觀格局;(6)從地理環(huán)境演變角度出發(fā)研究煤礦區(qū)地理環(huán)境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應(yīng)用角度出發(fā)研究礦區(qū)資源環(huán)境遙感與信息系統(tǒng);(8)從大氣污染角度出發(fā)研究煤礦區(qū)大氣污染評(píng)價(jià)與控制;(9)從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià);(10)從管理學(xué)與可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理與可持續(xù)發(fā)展決策;等等。對(duì)以上不同視角的研究進(jìn)行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時(shí)空環(huán)境信息是其中的關(guān)鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數(shù)據(jù)的支持、需要環(huán)境信息和背景信息的集成、需要計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和分析工具的支持、需要環(huán)境知識(shí)和其它領(lǐng)域知識(shí)的交叉和集成。因此，從環(huán)境信息科學(xué)的角度出發(fā)，可以集成現(xiàn)有的研究工作，充分應(yīng)用相關(guān)學(xué)科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進(jìn)環(huán)境信息科學(xué)研究的同時(shí)，也進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的研究。實(shí)現(xiàn)整合的關(guān)鍵在于不同研究視角之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系構(gòu)建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統(tǒng)相互作用。煤礦區(qū)環(huán)境信息科學(xué)綜合研究與應(yīng)用體系框架（圖略）。按照該研究框架，煤礦區(qū)環(huán)境信息科學(xué)的重點(diǎn)在于多學(xué)科研究的交叉點(diǎn)，主要包括:(l)基于采礦環(huán)境影響機(jī)理的模型建立、參數(shù)獲取;(2)各種環(huán)境模型的建立、參數(shù)提取與模型驗(yàn)證(面向環(huán)境系統(tǒng)分析的環(huán)境評(píng)價(jià)、污染擴(kuò)散、環(huán)境演變模型和面向環(huán)境管理決策的規(guī)劃模型、優(yōu)化配置、動(dòng)態(tài)演變模型以及環(huán)境保護(hù)治理與生態(tài)重建方案設(shè)計(jì));(3)面向環(huán)境監(jiān)測(cè)的遙感信息源選擇與圖像處理、環(huán)境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環(huán)境相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與建立;(4)環(huán)境信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)平臺(tái)下的模型解算與解釋、分析結(jié)果可視化與應(yīng)用;(5)集成信息、模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)、知識(shí)的環(huán)境決策支持系統(tǒng)(專家系統(tǒng))構(gòu)建。(6)資源一環(huán)境一人類一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的信息流與信息應(yīng)用。

篇4

關(guān)鍵詞：空間信息技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2013）07-0050-03

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[1]?？臻g信息技術(shù)是指采用現(xiàn)代探測(cè)與傳感技術(shù)、攝影測(cè)量與遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等為主要手段，研究地球空間目標(biāo)與環(huán)境參數(shù)信息的獲取、分析、管理、存儲(chǔ)、傳輸、顯示、應(yīng)用的一門綜合和集成的信息科學(xué)和技術(shù)[2]。

近年來，在物聯(lián)網(wǎng)概念及其應(yīng)用迅速發(fā)展的背景下，空間信息技術(shù)迎來了應(yīng)用與發(fā)展的新機(jī)遇，并逐漸顯示出了其在物聯(lián)網(wǎng)中的重要地位和不可替代的作用。探討空間信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用與應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)多方的技術(shù)融合與協(xié)同發(fā)展的必要性日益顯現(xiàn)。

1 空間信息技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況

1.1 空間信息技術(shù)的發(fā)展

空間信息技術(shù)是當(dāng)前人類獲取并處理大區(qū)域地球空間及其動(dòng)態(tài)信息的唯一技術(shù)手段。隨著科技的進(jìn)步，空間信息技術(shù)無論是在單項(xiàng)技術(shù)還是在綜合集成上，都得以飛速發(fā)展，尤其是在1998年戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”概念后，世界各國(guó)均紛紛出臺(tái)相關(guān)的發(fā)展策略與長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。目前，在空間信息獲取上，全球?qū)Φ赜^測(cè)能力不斷增強(qiáng)，人類逐步進(jìn)入一個(gè)多源、多時(shí)相、全方位和全天候?qū)Φ赜^測(cè)的新時(shí)代；在空間定位技術(shù)上，則以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系統(tǒng)為代表，在靜態(tài)動(dòng)態(tài)定位精度、運(yùn)行可靠性以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上都得以改善與提高；在空間信息分析處理上，GIS作為集地理、測(cè)繪、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科為一體的交叉綜合性學(xué)科快速發(fā)展，其以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入、輸出、組織和管理，更關(guān)鍵的是GIS提供了對(duì)信息的認(rèn)識(shí)表達(dá)、綜合分析、理解決策等方面的技術(shù)和模型，具有強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)處理與空間信息分析功能，業(yè)已成為地球空間信息科學(xué)的重要理論內(nèi)涵與技術(shù)手段，是空間信息技術(shù)深化應(yīng)用的核心，并向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、三維化以及智能化等方向發(fā)展。

在具體的應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)外相繼開展了數(shù)字地球、智慧地球、數(shù)字區(qū)域、數(shù)字城市、數(shù)字社區(qū)等一系列研究。目前的應(yīng)用已走出軍事、測(cè)繪等傳統(tǒng)領(lǐng)域，進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域，包括資源環(huán)境、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程建設(shè)、交通、電力、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、電信、商業(yè)、旅游、現(xiàn)代物流等領(lǐng)域以及大眾服務(wù)行業(yè)，并形成了規(guī)模強(qiáng)大的空間信息產(chǎn)業(yè)[3]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)理念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來之路》一書 [4]。1998年，美國(guó)麻省理工大學(xué)（MIT）提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。1999年，美國(guó)Auto-ID首先明確提出“物聯(lián)網(wǎng)”概念。2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）《ITU Internet Reports 2005：The Internet of things》年度報(bào)告，正式將“物聯(lián)網(wǎng)”稱為“the Internet of Things”，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)行了擴(kuò)展 [5]。目前，國(guó)外對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)、應(yīng)用主要集中在美、歐、日、韓等少數(shù)國(guó)家。2008年，歐盟智慧系統(tǒng)整合科技聯(lián)盟（EPOSS）發(fā)表《2020的物聯(lián)網(wǎng)：未來藍(lán)圖》的報(bào)告。2009年，彭明盛提出“智慧地球”概念，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬就職后，將“智慧地球”提升為國(guó)家層級(jí)的發(fā)展戰(zhàn)略，從而引起全球關(guān)注。2009年6月，歐盟委員會(huì)提交了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》，隨后了其物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。日本政府自20世紀(jì)90年代中期以來相繼制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多項(xiàng)國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。韓國(guó)政府自1997年起出臺(tái)了一系列推動(dòng)國(guó)家信息化建設(shè)的產(chǎn)業(yè)政策。我國(guó)也在2006年的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）》中將物聯(lián)網(wǎng)的核心傳感網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。2009年，總理提出“感知中國(guó)”概念，并于2010年《政府工作報(bào)告》中指出要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用，國(guó)家工業(yè)和信息化部門也把物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展作為國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)確定的三大發(fā)展目標(biāo)之一。

與基礎(chǔ)性研究同步，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究也取得了一定的進(jìn)展，在倉(cāng)儲(chǔ)物流、假冒產(chǎn)品的防范、智能樓宇、路燈管理、智能電表、城市自來水網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療護(hù)理、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)傳感技術(shù)的精確應(yīng)用、智能化專家管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遙感系統(tǒng)、生物信息和診斷系統(tǒng)、食物安全追溯系統(tǒng)等領(lǐng)域體現(xiàn)了極大的應(yīng)用價(jià)值，并將發(fā)揮巨大的潛在作用。

2 空間信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用

2.1 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供空間認(rèn)知的基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展，使得人們生活在一個(gè)由計(jì)算與通信技術(shù)構(gòu)成的信息空間與物理空間共存的空間中。在這個(gè)對(duì)偶空間中，既有存在從物理空間中獲取信息形成信息空間的組成過程，也有從信息空間向物理空間提供信息的反饋過程[6]。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要認(rèn)知物理空間，并促進(jìn)兩個(gè)空間的深度融合，而對(duì)于物理空間的認(rèn)知與基準(zhǔn)問題則應(yīng)包括幾何、物理和時(shí)間基準(zhǔn)等內(nèi)容，這些也恰是空間信息技術(shù)研究的基本問題。空間信息技術(shù)在確定空間信息幾何形態(tài)和時(shí)空分布上的技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用發(fā)展間接上奠定了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于物理空間的認(rèn)知基準(zhǔn)。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)化是任何行業(yè)發(fā)展必須面對(duì)的問題，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由于其自身綜合性、交叉性等特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化問題尤為突出。而伴隨著空間信息技術(shù)發(fā)展形成的一系列空間信息標(biāo)準(zhǔn)，包括括數(shù)據(jù)的格式、精度、質(zhì)量以及信息的分類編碼、安全保密、技術(shù)服務(wù)等諸多方面的內(nèi)容可以直接被物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化所借鑒，至少在空間數(shù)據(jù)與信息上可以利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化成果。

2.2 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)空間信息

人們接觸的信息中約80%和地理位置相關(guān)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中空間信息更是占據(jù)重要地位，空間信息技術(shù)則可以為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的空間信息。隨著3S技術(shù)（RS、GPS、GIS）的進(jìn)步以及與信息、通信技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)的實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)分類識(shí)別、跟蹤定位和監(jiān)測(cè)監(jiān)管。一方面，隨著制圖學(xué)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)理論與技術(shù)的進(jìn)步，業(yè)已形成多層次標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)，并直接影響到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣度和深度[7]。另一方面，RS和GPS也是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)獲取相關(guān)空間信息的途徑之一。其中，RS作為宏觀觀測(cè)地球的手段，其數(shù)據(jù)的空間、時(shí)間、光譜、輻射分辨率不斷提高，數(shù)據(jù)傳輸與處理的實(shí)時(shí)性顯著增強(qiáng)，并積累了大量的歷史數(shù)據(jù)形成空間影像動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)；GPS的定位精度和覆蓋范圍也不斷提升，且從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，從單點(diǎn)到廣域，從事后處理到實(shí)時(shí)定位，足以為物聯(lián)網(wǎng)提供高精度的實(shí)時(shí)定位信息，另外，GPS還可以為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信息。

2.3 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供空間數(shù)據(jù)的分析處理、集成管理與數(shù)據(jù)挖掘

物聯(lián)網(wǎng)本意是要將物體與物體通過傳感器、網(wǎng)絡(luò)等聯(lián)合為有機(jī)整體，要將物體的特征特性轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)進(jìn)行信息傳輸交流，這些數(shù)據(jù)具有異構(gòu)、分散、多源、海量和時(shí)空動(dòng)態(tài)等相關(guān)特性，這給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與管理帶來了挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須將繁雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的集成聚合與分析處理，才能保證物體之間的信息交流。作為空間信息技術(shù)之一的地理信息技術(shù)則是空間信息的存儲(chǔ)、處理、分析、管理和應(yīng)用的核心技術(shù)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理方面，業(yè)已形成先進(jìn)的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和成熟的空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；在數(shù)據(jù)的分析處理上，GIS有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理能力，尤其在空間分析能力上更是其區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的顯著標(biāo)志。

空間分析是為獲取和傳輸空間信息而基于地理對(duì)象的位置及形態(tài)特征的分析與建模的系列技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特征要求其具有強(qiáng)大的空間分析能力，以達(dá)到對(duì)海量空間數(shù)據(jù)的處理分析、挖掘、推理，并達(dá)到智能決策與服務(wù)的目的。當(dāng)前，空間信息技術(shù)在數(shù)據(jù)管理與處理上已從傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)逐步向空間決策支持系統(tǒng)轉(zhuǎn)變[8]。為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，空間數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘還將向泛空間信息分析、協(xié)同實(shí)時(shí)處理、智能推理、面向公眾服務(wù)等方向轉(zhuǎn)變[9]。

2.4 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供空間可視化技術(shù)

人占據(jù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中人與物的信息交互的主導(dǎo)地位。有研究表明，人獲取客觀世界的信息約有80%來自視覺，相對(duì)于其它途徑和方式，圖形圖像信息最易被人們直接識(shí)別，可視化技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換解釋為直觀的圖形，從而簡(jiǎn)化、便捷了人們獲取信息的方式與途徑。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中涉及復(fù)雜的多源、多維空間數(shù)據(jù)，空間可視化理論與技術(shù)奠定了其可視化的基礎(chǔ)，并在一定程度上提高了人/機(jī)、人/物的信息交互效率。此外，GIS的發(fā)展已從傳統(tǒng)的2維地圖發(fā)展至2.5維與真3維空間信息系統(tǒng)，其基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的虛擬環(huán)境與情景模擬技術(shù)日趨成熟，以數(shù)字地球?yàn)榇淼南到y(tǒng)建設(shè)也已在應(yīng)用方向逐漸普及，這些都將在新時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中向廣度和深度發(fā)展。未來計(jì)算機(jī)技術(shù)與人的思維科學(xué)將進(jìn)一步融合，人也會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)虛擬環(huán)境中的一部分，而其大前提則是需要借助空間信息可視化技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來保證人與物、人與虛擬環(huán)境、人與空間信息的交互。

2.5 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供其他相關(guān)技術(shù)支撐

空間信息技術(shù)除了在空間數(shù)據(jù)的管理、處理、可視化等領(lǐng)域以外，還可以為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供很多其他相關(guān)技術(shù)支撐。例如，在物聯(lián)網(wǎng)中人與物的物理空間是連續(xù)的，而傳感器所獲取的數(shù)據(jù)大多為點(diǎn)數(shù)據(jù)，在獲取連續(xù)的空間數(shù)據(jù)上則需要空間信息相關(guān)技術(shù)的支撐。遙感就是獲取大范圍數(shù)據(jù)的最佳手段之一，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，借助其與相關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)反演也是當(dāng)前通過點(diǎn)源數(shù)據(jù)獲取大范圍連續(xù)數(shù)據(jù)的技術(shù)方法。

另外，早在物聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)之前，空間信息技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，產(chǎn)生了諸多應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)與相關(guān)支撐技術(shù)，例如基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)、分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)與技術(shù)、移動(dòng)GIS平臺(tái)與技術(shù)等。在這些平臺(tái)之上又成功地出現(xiàn)了一系列應(yīng)用，如導(dǎo)航、智能購(gòu)物等公眾LBS服務(wù)，又如數(shù)字地球、數(shù)字城市等大區(qū)域范圍的應(yīng)用。在這樣一些應(yīng)用上，已經(jīng)出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)概念的雛形，這些已建成以及正在發(fā)展的平臺(tái)為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了平臺(tái)與技術(shù)基礎(chǔ)，很多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建可以基于上述平臺(tái)，添加物聯(lián)網(wǎng)的傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能等技術(shù)以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能，例如冷鏈物流管理系統(tǒng)等[10]。

3 空間信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

有學(xué)者指出物聯(lián)網(wǎng)的概念脫胎于應(yīng)用，其相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用雛形早已出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括資源、環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、公共安全、交通運(yùn)輸、城市管理、平安家居和醫(yī)療健康等等，而這些領(lǐng)域中很多都是空間信息技術(shù)傳統(tǒng)與新興的應(yīng)用領(lǐng)域。在即將來臨的物聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代中，空間信息技術(shù)在這些領(lǐng)域中成功的應(yīng)用案例和知識(shí)積累也將為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

3.1 空間定位技術(shù)應(yīng)用

空間定位技術(shù)自誕生以來，逐漸由軍方轉(zhuǎn)向民用，已形成巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，目前較為成熟的應(yīng)用主要有導(dǎo)航、物流以及各種基于位置的服務(wù)（LBS）。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，空間定位技術(shù)提供了人、物的空間位置信息，在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中有著舉足輕重的地位并有著廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。例如，人和物的跟蹤定位，在安全、物流、遠(yuǎn)程醫(yī)療、LBS服務(wù)等相關(guān)領(lǐng)域都是不可或缺的，空間定位技術(shù)勢(shì)必被這些領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)所應(yīng)用。

3.2 遙感技術(shù)應(yīng)用

遙感是空間信息技術(shù)中最具歷史的技術(shù)，在地質(zhì)、資源環(huán)境、災(zāi)害、區(qū)域、城市等調(diào)查監(jiān)測(cè)、分析預(yù)測(cè)方面有著成功的應(yīng)用。作為一種傳感技術(shù)，遙感將在這些領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與應(yīng)用中成為系統(tǒng)信息源之一，也必將因其具有低代價(jià)大范圍連續(xù)獲取信息的能力而大有作為，尤其是在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)傳感器以點(diǎn)信息源為主的情況下，遙感獲取的信息恰是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用中有待發(fā)掘的藍(lán)海領(lǐng)域。

3.3 地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)的核心技術(shù)涵蓋多源空間數(shù)據(jù)集成、空間信息可視化、空間分析技術(shù)、空間數(shù)據(jù)挖掘和GIS 應(yīng)用建模等諸多方面[11]，因此，在各領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，GIS不僅可以提供功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、交換、分析、管理和應(yīng)用，還可以提供對(duì)空間與非空間信息的認(rèn)識(shí)、分析與數(shù)據(jù)挖掘、表達(dá)和決策的技術(shù)和模型。隨著物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用的深入，出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)與GIS的集成應(yīng)用[12]，一些物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)也直接基于GIS而設(shè)計(jì)開發(fā)，因此GIS在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景也越來越被人們所共識(shí)。

4 結(jié) 語(yǔ)

從物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，到近年來的快速發(fā)展，許多先進(jìn)理念與科技創(chuàng)新不斷出現(xiàn)，但有學(xué)者指出物聯(lián)網(wǎng)還缺乏理論依據(jù)和技術(shù)支撐，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要傳感、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及空間信息技術(shù)等相關(guān)理論技術(shù)的支撐。徐冠華院士曾在國(guó)家遙感中心成立15周年紀(jì)念會(huì)上提到，空間信息技術(shù)在過去的幾十年里得到了迅速發(fā)展，但在產(chǎn)業(yè)化和實(shí)用化方面還有相當(dāng)距離，而物聯(lián)網(wǎng)概念的誕生及其在各領(lǐng)域的發(fā)展恰為空間信息技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)和發(fā)展機(jī)遇。因此，清醒地認(rèn)識(shí)空間信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中的作用及其應(yīng)用，促進(jìn)空間信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的集成結(jié)合對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：國(guó)情監(jiān)測(cè)；礦產(chǎn)資源；監(jiān)管；三維礦山

中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1引言

礦產(chǎn)資源是人類生產(chǎn)和生活資料的基本源泉，我國(guó)，90%以上的能源，80%的工業(yè)原料來之礦產(chǎn)資源。礦業(yè)在取得巨大成就的同時(shí)，也給社會(huì)生態(tài)環(huán)境帶來一些危害，大量的開發(fā)活動(dòng)所造成的破壞與污染越來越嚴(yán)重。如何有效地管理礦業(yè)、維護(hù)礦產(chǎn)資源開采秩序，遏制違法行為，有效保護(hù)和利用礦產(chǎn)資源，保障礦山安全生產(chǎn)，協(xié)調(diào)礦山與地方的矛盾，提升礦產(chǎn)資源監(jiān)管水平，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源管理工作的規(guī)劃化、科學(xué)化，從而促進(jìn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)健康、可持續(xù)發(fā)展，成為礦產(chǎn)資源管理部門亟待解決的問題。

目前，我國(guó)正在開展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作，綜合利用了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、航空航天遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）等現(xiàn)代測(cè)繪地理信息技術(shù)及各時(shí)期測(cè)繪成果檔案，對(duì)自然、人文等地理要素進(jìn)行動(dòng)態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測(cè)，并統(tǒng)計(jì)分析其變化量、分布特征、地域差異、變化趨勢(shì)等，形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖件和研究報(bào)告等，為礦產(chǎn)資管的監(jiān)管提供了詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1]。本文為了提升礦產(chǎn)資源監(jiān)督管理手段，保護(hù)、合理利用礦產(chǎn)資源，充分利用遼寧省第一次全國(guó)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)成果，結(jié)合3S技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，設(shè)計(jì)和研究基于地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)流程結(jié)構(gòu)

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)基于省市縣多級(jí)數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，上級(jí)礦管部門對(duì)本級(jí)和下屬單位的礦業(yè)權(quán)審批、礦產(chǎn)開采、礦產(chǎn)復(fù)墾等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。省市縣三級(jí)通過上下級(jí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)省、市、縣三級(jí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)同步更新和共享。如下圖所示，省級(jí)通過抽取程序，采用增量抽取的方式獲取下級(jí)部門的礦山日常監(jiān)管數(shù)據(jù)、礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)等，并集中到地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，通過在線動(dòng)態(tài)分析，圖文展示、實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)礦政管理部門的礦業(yè)權(quán)登記過程、礦產(chǎn)開采情況、礦產(chǎn)復(fù)墾情況等以及對(duì)礦山企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)管。

2.2系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)子模塊是礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)的兩大基石，因此在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，必須從業(yè)務(wù)子模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮結(jié)構(gòu)的完備性、格式和編碼的規(guī)范化，又要盡可能地避免數(shù)據(jù)的冗余[2]。在系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)時(shí)，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，層次清晰，并具有較強(qiáng)的開放性和可伸縮性，將系統(tǒng)劃分為若干既相對(duì)獨(dú)立又相互協(xié)調(diào)、可共享信息的子系統(tǒng)[3]。這些子系統(tǒng)再依據(jù)一定的通訊規(guī)則和集成模式完成各自獨(dú)立的功能的同時(shí)，能夠有機(jī)的集成在一起，服務(wù)于整個(gè)系統(tǒng)的信息處理目標(biāo)，同時(shí)應(yīng)用子系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的合理調(diào)度、組織，形成數(shù)據(jù)的合理流向，完成系統(tǒng)的整體功能，維持系統(tǒng)的旺盛的生命力。

根據(jù)礦產(chǎn)資源監(jiān)管業(yè)務(wù)的要求，其邏輯結(jié)構(gòu)層面上又可以劃分為五個(gè)部分：技術(shù)層，數(shù)據(jù)層、中間層、應(yīng)用層和用戶層[4]。具體的邏輯結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖2 邏輯框架結(jié)構(gòu)圖

2.2.1技術(shù)層

技術(shù)層是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，為系統(tǒng)的實(shí)施提供技術(shù)保障。本系統(tǒng)的架構(gòu)和開發(fā)采用當(dāng)前主流的開發(fā)技術(shù)。主要包括：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，WebGIS技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及組件開發(fā)技術(shù)等。這些技術(shù)成熟穩(wěn)定，為系統(tǒng)的順利實(shí)施打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2.2數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供了永久化存儲(chǔ)的支持。數(shù)據(jù)層主要包括數(shù)據(jù)的采集、獲取、提取、組織、管理、更新、維護(hù)等。數(shù)據(jù)組織與管理是指對(duì)集中-分布式、異構(gòu)(矢量、影像、屬性、文檔)、多數(shù)據(jù)源、多分辨率的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；數(shù)據(jù)的更新與維護(hù)是指在數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上, 根據(jù)不同的管理層次, 在統(tǒng)一的組織管理原則指導(dǎo)下, 利用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、礦政信息等多種信息源, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的各種更新與維護(hù)。這些數(shù)據(jù)庫(kù)按照功能劃分為空間矢量數(shù)據(jù)庫(kù)、影像數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.3平臺(tái)層

平臺(tái)層是應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層之間的一個(gè)橋梁，平臺(tái)層對(duì)系統(tǒng)的公共組件進(jìn)行管理，將數(shù)據(jù)和應(yīng)用進(jìn)行屏蔽，使得系統(tǒng)具有良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性，滿足系統(tǒng)分步實(shí)施的需要。針對(duì)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，分為地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)和礦產(chǎn)資源信息服務(wù)平臺(tái), 以建立地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享、礦產(chǎn)監(jiān)管功能共享為目標(biāo)，使礦產(chǎn)管理規(guī)范化、動(dòng)態(tài)監(jiān)管實(shí)時(shí)化。

2.2.4應(yīng)用層

應(yīng)用層針對(duì)礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)的需要開發(fā)各功能模塊。每個(gè)模塊完成特定的功能。由于各模塊的開發(fā)是基于公共平臺(tái)之上的，使得各模塊間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)通訊都很方便快捷，系統(tǒng)應(yīng)用層采用可伸縮設(shè)計(jì)以滿足不同層次的需求。公共平臺(tái)中集成了系統(tǒng)大量的功能組件和功能模塊，應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)就是按應(yīng)用要求對(duì)功能組件或功能模塊的組裝, 實(shí)現(xiàn)對(duì)專題數(shù)據(jù)的管理以及專題數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)或融合。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大加快了系統(tǒng)的開發(fā)速度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2.5用戶層

用戶層實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)系統(tǒng)的操作。系統(tǒng)用戶包括各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、礦產(chǎn)管理部門的工作人員，系統(tǒng)維護(hù)人員。根據(jù)系統(tǒng)權(quán)限的不同，用戶可以與不同的界面進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新，系統(tǒng)管理，礦山監(jiān)管、分析決策，信息查詢，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，成果輸出等。

3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)的總體目標(biāo)是利用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合已有的國(guó)土資源電子政務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)權(quán)審批輔助審查、礦產(chǎn)基本信息查詢、礦山開采現(xiàn)狀地表覆蓋數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新、違法違規(guī)開采和資源破壞及時(shí)預(yù)警，礦產(chǎn)復(fù)墾數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新、礦產(chǎn)復(fù)墾立項(xiàng)三維輔助審查、地質(zhì)環(huán)境評(píng)估三維實(shí)景展示等。

根據(jù)系統(tǒng)總體要求，系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)管理、圖形輔助審查、專題監(jiān)管分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、三維礦山、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、常用工具、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)接口等。

3.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)日常維護(hù)等，用于統(tǒng)一配置、維護(hù)管理各類礦產(chǎn)資源專題數(shù)據(jù)及地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能支持海量空間數(shù)據(jù)的快速組織管理；提供數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等工具便于維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)；提供界面化的操作方式，及時(shí)將遙感影像、地形圖、地理國(guó)情、礦產(chǎn)復(fù)墾數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行更新，保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)勢(shì)性，保證數(shù)據(jù)分析和監(jiān)管的有效性。

3.2圖形輔助審查

3.2.1疊加分析

在礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)中，導(dǎo)入礦產(chǎn)資源的相關(guān)信息及坐標(biāo)，根據(jù)管理工作的需要，利用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過疊加分析功能，自由選定分析條件，將礦產(chǎn)資源信息與地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行疊加分析并形成分析報(bào)告。

3.2.2緩沖區(qū)分析

選定一個(gè)或者多個(gè)礦產(chǎn)圖形或者自定義一個(gè)點(diǎn)、線、面，在礦產(chǎn)資源監(jiān)管信息系統(tǒng)中，可以對(duì)選定的或者自定義勾畫的圖形要素創(chuàng)建一定范圍的緩沖區(qū)，進(jìn)行空間分析。如重點(diǎn)水源和旅游風(fēng)景區(qū)為禁采區(qū)，對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采規(guī)劃時(shí)，可以對(duì)禁采區(qū)建立緩沖區(qū)來為礦產(chǎn)資源執(zhí)法監(jiān)察提供輔助決策作用。

3.2.3對(duì)比分析

可以選擇多個(gè)年份的礦產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，以圖形、表格、模型等形式展現(xiàn)礦產(chǎn)資源的變化情況及規(guī)律，對(duì)礦產(chǎn)資源管理、礦產(chǎn)資源復(fù)墾、礦產(chǎn)資源執(zhí)法都具有重要作用。

3.3專題監(jiān)管分析

3.3.1礦產(chǎn)分布分析

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)通過調(diào)用已有的礦政信息，套合高分辨率遙感影像及遼寧省地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可按照行政區(qū)劃、礦種等條件，自動(dòng)進(jìn)行礦產(chǎn)資源分布規(guī)律分析，并形成分析報(bào)告。系統(tǒng)同時(shí)提供按照任意區(qū)域范圍輸出各類礦產(chǎn)資源分布圖件及專題圖件等，包括對(duì)專題圖的頁(yè)面調(diào)整和整飾功能。

3.3.2礦產(chǎn)開采地表覆蓋情況分析

在各類礦產(chǎn)開采數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，結(jié)合地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)及GIS技術(shù)，按照年、季度、礦產(chǎn)名稱、企業(yè)單位、行政區(qū)劃（可具體到鄉(xiāng)級(jí)單位）、礦產(chǎn)編號(hào)等條件，對(duì)礦產(chǎn)開采地表覆蓋情況進(jìn)行分析，形成多時(shí)態(tài)的分析報(bào)告。同時(shí)，將分析結(jié)果與高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)疊加，為礦產(chǎn)執(zhí)法監(jiān)察提供數(shù)據(jù)支持。

3.3.3礦產(chǎn)復(fù)墾地表覆蓋匯總分析

礦產(chǎn)復(fù)墾是現(xiàn)階段解決礦產(chǎn)環(huán)境及礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要途徑。目前，由于我國(guó)有關(guān)的法律和法規(guī)，涉及到礦產(chǎn)環(huán)境保護(hù)方面的規(guī)定，大多限于“三廢”污染與治理，而對(duì)礦產(chǎn)存在的其他環(huán)境問題關(guān)注不夠，缺少對(duì)礦產(chǎn)復(fù)墾工作的有效監(jiān)督。本系統(tǒng)正是利用先進(jìn)的信息化手段，將礦產(chǎn)復(fù)墾與遙感影像、地理國(guó)情數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行綜合分析、可按照上報(bào)的礦產(chǎn)復(fù)墾方案對(duì)礦產(chǎn)復(fù)墾進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)督、分析，形成分析報(bào)告，供管理人員決策。

3.3.4非法采礦區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計(jì)

根據(jù)地表露天開礦分布情況，對(duì)照礦業(yè)權(quán)審批數(shù)據(jù)，對(duì)開采區(qū)域或行政區(qū)進(jìn)行非法開采礦的地表覆蓋情況進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)比土地利用現(xiàn)狀分類形成專題統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

3.4動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)搭建可視化平臺(tái)，采用形象的圖形圖像語(yǔ)言和簡(jiǎn)便的計(jì)算機(jī)表達(dá)方式，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)的數(shù)據(jù)和最新的圖形數(shù)據(jù)資料進(jìn)行比較分析并結(jié)合實(shí)際監(jiān)督檢查，對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并與設(shè)定的指標(biāo)或計(jì)劃相比較，對(duì)潛在的安全問題、違法違規(guī)開采、礦產(chǎn)復(fù)墾時(shí)限、復(fù)墾比例等問題及時(shí)提出預(yù)警信息，對(duì)資源開發(fā)和監(jiān)管過程中存在的問題及時(shí)警示，為管理部門對(duì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用、打擊非法采礦行為、監(jiān)督礦產(chǎn)復(fù)墾等提供科學(xué)依據(jù)。

3.5三維礦山

利用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過Skyline三維分析擴(kuò)展模塊，疊加DEM和DOM數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)生成礦產(chǎn)三維模型，建立虛擬三維場(chǎng)景。用戶能夠在三維模型監(jiān)督礦產(chǎn)開采、污染、復(fù)墾情況，自由調(diào)整觀察者的觀測(cè)視角，并能迅速定位到目標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)輔助開展地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境評(píng)估。

3.6數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢滿足不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求，針對(duì)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)，統(tǒng)提供了模糊查詢、快捷查詢、自定義查詢等各種靈活方便的查詢功能。

3.7報(bào)表統(tǒng)計(jì)

3.7.1礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過調(diào)用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用自定義報(bào)表模板，靈活統(tǒng)計(jì)礦業(yè)權(quán)分類情況一覽表、礦業(yè)權(quán)交易情況一覽表、礦業(yè)權(quán)審批情況一覽表等工作報(bào)表。

3.7.2采礦區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計(jì)

對(duì)礦產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)開采區(qū)域、行政區(qū)劃（鄉(xiāng)級(jí)名稱、縣級(jí)名稱、市級(jí)名稱等）、開采礦的地表覆蓋情況進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，還可以根據(jù)其各類指標(biāo)設(shè)定進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)等。

3.7.3礦產(chǎn)復(fù)墾區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計(jì)

礦產(chǎn)復(fù)墾是指在開采礦過程中，為有效保護(hù)環(huán)境進(jìn)行的復(fù)墾生態(tài)治理。在地理國(guó)情數(shù)據(jù)底圖基礎(chǔ)上，依據(jù)礦產(chǎn)復(fù)墾立項(xiàng)要求，對(duì)礦產(chǎn)企業(yè)的開采區(qū)域、行政區(qū)劃（鄉(xiāng)級(jí)名稱、縣級(jí)名稱、市級(jí)名稱等）、開采礦復(fù)墾的地表覆蓋情況進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，也可設(shè)定各類指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)。

3.7.4非法采礦區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計(jì)

根據(jù)地表露天開礦分布情況，對(duì)照礦業(yè)權(quán)審批數(shù)據(jù)，可對(duì)開采區(qū)域或行政區(qū)進(jìn)行非法開采礦的地表覆蓋情況進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)比土地利用現(xiàn)狀分類形成專題統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

3.8常用工具

系統(tǒng)提供面積量算、長(zhǎng)度量算、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化等常用工具。

3.9系統(tǒng)維護(hù)

系統(tǒng)維護(hù)功能主要提供一些系統(tǒng)管理的可視化工具，協(xié)助系統(tǒng)管理員更有效地管理系統(tǒng)。功能包括：組織機(jī)構(gòu)管理、角色管理、用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 ,系統(tǒng)字典管理等。

3.10系統(tǒng)接口

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)接口，能實(shí)現(xiàn)與已有礦政管理平臺(tái)及將來系統(tǒng)功能升級(jí)的銜接。

4結(jié)束語(yǔ)

礦產(chǎn)資源監(jiān)管一直是礦產(chǎn)資源管理研究的熱點(diǎn)問題，隨著地理國(guó)情普查工作的不斷推進(jìn)，充分利用地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)監(jiān)管從事后到事前模式的轉(zhuǎn)變，不但拓展了地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的應(yīng)用范圍，而且?guī)?dòng)了礦產(chǎn)資源管理模式的深刻改變，從而更加促進(jìn)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)與應(yīng)用，提升了礦產(chǎn)資源管理水平，為提高礦產(chǎn)資源管理的可持續(xù)性，市縣礦產(chǎn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開采及復(fù)墾等工作有機(jī)結(jié)合奠定了基礎(chǔ)。

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篇6

為優(yōu)化林地結(jié)構(gòu)，提高林地效益，科學(xué)管理林地，促進(jìn)全市林業(yè)又好又快發(fā)展，根據(jù)上級(jí)部署，經(jīng)市政府研究，現(xiàn)就在全市開展林地保護(hù)利用規(guī)劃編制工作有關(guān)事項(xiàng)通知如下：

一、編制林地保護(hù)利用規(guī)劃的目的和任務(wù)要求

這次林地保護(hù)利用規(guī)劃編制，主要是對(duì)全市各類林地區(qū)劃、森林資源、公益林界定等進(jìn)行全面調(diào)查、核實(shí)、論證，搞好基礎(chǔ)調(diào)查、資料收集、專題研究，查清森林資源數(shù)據(jù)，建立健全林地保護(hù)利用管理機(jī)制，為今后全市林業(yè)發(fā)展和保護(hù)利用林地提供依據(jù)。工作重點(diǎn)是明確林地范圍、功能，科學(xué)界定保護(hù)等級(jí)和質(zhì)量等級(jí)。規(guī)劃編制工作從7月20日開始，到年底前完成，林地檔案管理數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要在年底前完成。

二、規(guī)劃編制的基本原則

（一）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)原則。正確處理林地保護(hù)與利用、林地保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，促進(jìn)林地的科學(xué)合理利用，充分發(fā)揮森林的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，注意與上級(jí)規(guī)劃相銜接，與全市有關(guān)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。

（二）廣泛參與原則。既要認(rèn)真組織專業(yè)技術(shù)人員扎實(shí)做好基礎(chǔ)調(diào)查、資料收集、專題研究和政策建議等工作，又要采取多種形式，廣泛聽取鎮(zhèn)村、有關(guān)部門及社會(huì)公眾的意見建議，確保規(guī)劃具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)和廣泛的社會(huì)認(rèn)同。

（三）注重落實(shí)原則。綜合運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、行政、法律手段，積極保護(hù)現(xiàn)有林地，適度補(bǔ)充林地，科學(xué)利用林地，將已有林地和林業(yè)發(fā)展用地目標(biāo)任務(wù)層層分解落實(shí)到鎮(zhèn)村、到山頭地塊，建立起符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的林地檔案管理數(shù)據(jù)庫(kù)。

三、工作步驟

（一）落實(shí)規(guī)劃基數(shù)（7月20日—8月31日）。以最新森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，以林相圖為基礎(chǔ)，利用遙感影像圖進(jìn)行對(duì)比分析，并做必要的補(bǔ)充調(diào)查，落實(shí)基準(zhǔn)年的規(guī)劃基數(shù)。

（二）研究具體問題（9月1日—9月30日）。研究林地保護(hù)管理政策、建設(shè)用地需求及節(jié)約集約利用林地措施、林地結(jié)構(gòu)和布局優(yōu)化、林地補(bǔ)充來源規(guī)劃，落實(shí)規(guī)劃實(shí)施保障等。

（三）確定規(guī)劃框架（10月1日—11月20日）。明確未來林地保護(hù)利用的基本戰(zhàn)略，確定林地保護(hù)利用規(guī)劃的主要目標(biāo)和相應(yīng)控制性指標(biāo)，提出保護(hù)利用措施，按照縣級(jí)林地保護(hù)利用規(guī)劃文本格式，形成規(guī)劃框架。規(guī)劃框架經(jīng)市林業(yè)局評(píng)審后報(bào)省林業(yè)局審定。以審定同意后的規(guī)劃框架為指導(dǎo)，確定優(yōu)化方案，編制規(guī)劃文本、相關(guān)說明、規(guī)劃圖表、綜合研究報(bào)告等規(guī)劃成果。

（四）抓好規(guī)劃論證（11月21日—11月30日）。征求市發(fā)改、財(cái)政、國(guó)土等部門對(duì)規(guī)劃編制的意見，對(duì)規(guī)劃目標(biāo)及林地規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局和相關(guān)政策等進(jìn)行重點(diǎn)論證，并與相關(guān)規(guī)劃相銜接。

（五）報(bào)批規(guī)劃成果（12月1日—12月20日）。規(guī)劃成果報(bào)市林業(yè)局評(píng)審?fù)ㄟ^后，報(bào)省林業(yè)局批準(zhǔn)。

四、工作措施

（一）廣泛宣傳，增強(qiáng)全社會(huì)保護(hù)林地意識(shí)。充分運(yùn)用電視、廣播、市情等媒體，采取辦專欄、專版等形式，廣泛宣傳編制和實(shí)施林地保護(hù)利用規(guī)劃的重要意義，宣傳保護(hù)森林和林地的法律法規(guī)知識(shí)，為林地保護(hù)利用規(guī)劃實(shí)施營(yíng)造良好的輿論氛圍。

（二）精心組織，確保編制工作順利推進(jìn)。市林業(yè)局要精心組織，統(tǒng)籌安排，搞好技術(shù)培訓(xùn)和工作指導(dǎo)，保障技術(shù)支撐；要加強(qiáng)監(jiān)督檢查，完善林地監(jiān)測(cè)、評(píng)估和統(tǒng)計(jì)制度，保證編制工作順利開展。各鎮(zhèn)政府、街道辦事處、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會(huì)從7月20日開始，要安排2名技術(shù)人員，分組搞好林地資源調(diào)查，到8月20日完成調(diào)查。發(fā)改局、財(cái)政局、國(guó)土局、環(huán)保局、城建局、農(nóng)業(yè)局、交通運(yùn)輸局、水利局、產(chǎn)芝水庫(kù)管理局等部門要密切配合，積極參與，確保如期完成規(guī)劃編制任務(wù)。

篇7

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)航測(cè)技術(shù)；土地整治項(xiàng)目；應(yīng)用；探討

0 引言

土地整治是指對(duì)田、水、路、林、村等實(shí)行綜合治理，對(duì)自然災(zāi)害損毀或者生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)破壞的土地進(jìn)行復(fù)墾，對(duì)宜農(nóng)未利用土地進(jìn)行開發(fā)，增加有效耕地面積，提高耕地質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)田生產(chǎn)能力，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效改善傳統(tǒng)的農(nóng)用地利用格局，擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)規(guī)模，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收和改善生態(tài)環(huán)境的行為，是農(nóng)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、城鎮(zhèn)工礦建設(shè)用地、未利用地開發(fā)與土地復(fù)墾等綜合整治活動(dòng)。在土地整治活動(dòng)中，項(xiàng)目的立項(xiàng)可行性研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程量預(yù)算、項(xiàng)目施工、進(jìn)度監(jiān)控以及竣工驗(yàn)收所需的高分辨率、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、高精度的數(shù)據(jù)和圖件，正是近年來興起的不失機(jī)動(dòng)靈活、可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)又低成本、精度高的一種無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)及技術(shù)能夠很好實(shí)現(xiàn)的。

1 無人機(jī)航測(cè)的特點(diǎn)

低空無人機(jī)航空攝影測(cè)量是繼衛(wèi)星遙感、大飛機(jī)遙感之后發(fā)展起來的一項(xiàng)新型航空遙感技術(shù)，它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.1 無人機(jī)起降方便

采用滑起、滑降、彈射、傘降等方式，無需機(jī)場(chǎng)起降和進(jìn)行機(jī)場(chǎng)協(xié)調(diào)等一系列工作，對(duì)起降場(chǎng)地要求低，一般有凈空條件較好的平整的草地或公路即可。

1.2 可以獲取準(zhǔn)確度高和高分辨率的影像

能低空作業(yè)和云下攝影，可以獲取分辨率在0.05～0.5米之間的影像和相對(duì)精確的定位數(shù)據(jù)。

1.3 效率高

無人機(jī)航空攝影不受地形影響，可進(jìn)入各種復(fù)雜地域拍攝，無論是林地、高原、盆地、水域都可以實(shí)施攝影，獲取數(shù)據(jù)全面準(zhǔn)確，有效拍攝時(shí)間長(zhǎng)，能夠高效率完成工作任務(wù)。

1.4 無人機(jī)運(yùn)輸方便

系統(tǒng)集成度高，只需裝載于一般的運(yùn)輸車中，也可進(jìn)行鐵路或航空托運(yùn)，方便在各地開展工作任務(wù)。

1.5 成本低

整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)、維修成本較低，運(yùn)行成本也比有人機(jī)和常規(guī)測(cè)繪較低。

1.6 內(nèi)業(yè)成圖快速

利用相關(guān)軟件可以快速的完成空三、DEM、DOM、DIG的制作。

2 貴州省土地整治項(xiàng)目主要測(cè)量技術(shù)要求

坐標(biāo)系統(tǒng)：平面采用1980西安坐標(biāo)系，高程采用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)。

正射影像分辨率與成圖比例尺：地面分辨率不低于0.20米，成圖比例尺一般為1∶2000，若因項(xiàng)目有特殊需要的，成圖比例尺可定為1：500或1∶1000。

控制測(cè)量：平面和高程觀測(cè)、平差、精度限差要求采用《城市測(cè)量規(guī)范》要求；GPS測(cè)量時(shí)應(yīng)采用《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T18314-2009）要求開展控制測(cè)量。三、四等水準(zhǔn)測(cè)量按照《國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》執(zhí)行。RTK測(cè)量依據(jù)《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量技術(shù)規(guī)范》（CH/T 2009-2010）要求進(jìn)行。

地形圖測(cè)繪：按照《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》（GB/T20257.1 -2007）執(zhí)行。補(bǔ)充要求：實(shí)測(cè)項(xiàng)目區(qū)紅線范圍外30米內(nèi)的地形和地類；高程注記至分米；獨(dú)立地物應(yīng)注記高程，各類坎子要注記兩端坎頭的高程和坎中間點(diǎn)的上下高程；道路交叉口、涵洞均應(yīng)注記高程；山脊及地形急劇變化處和特殊地貌應(yīng)注記高程，山頂制高點(diǎn)、鞍部的高程應(yīng)全部注記；水利建筑物及附屬設(shè)施實(shí)測(cè)上圖，；水田應(yīng)逐塊表示，不允許綜合，并測(cè)注高程；水庫(kù)、池塘要測(cè)繪水涯線并注高程；池塘應(yīng)測(cè)注塘頂邊高程以及量取塘頂至水面的高度；水系應(yīng)完整表示出來，實(shí)測(cè)紅線范圍內(nèi)溝渠走向、寬度、堤頂高程；涉及到土地整理的主要路、溝、池、凼、水源等要素應(yīng)盡可能將其測(cè)繪完整，偏離紅線太遠(yuǎn)時(shí)，可標(biāo)示其概略走向和距離；道路中心、交叉路中心、獨(dú)立地物、涵洞、橋面、山頂、鞍部、各類坎頂、坎底的高程。

3 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在土地整治項(xiàng)目中的應(yīng)用

按照省廳的要求，我院在風(fēng)岡縣進(jìn)化鎮(zhèn)和務(wù)川縣黃都鎮(zhèn)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田整治項(xiàng)目中采用了無人機(jī)航測(cè)技術(shù)，現(xiàn)將作業(yè)依據(jù)、作業(yè)流程及方法、成果資料進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，并就無人機(jī)航測(cè)技術(shù)及成果在土地整治活動(dòng)中各個(gè)階段的應(yīng)用進(jìn)行探討。

3.1 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)作業(yè)依據(jù)

《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（GB/T7931-2008）；《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》（GB/T7930-2008）；《數(shù)字航空攝影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范》（GB/T23236-2009）；《無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求》（CH/Z3002-2010）；《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》（CH/Z3003-2010）；《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z3004-2010）；《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》（CH/Z3005-2010）；《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測(cè)量數(shù)字化測(cè)圖規(guī)范》（GB/T15967-2008）。

3.2 作業(yè)流程及方法

航線設(shè)計(jì)主要指標(biāo)：按照攝區(qū)范圍、平均基準(zhǔn)面高程進(jìn)行航線設(shè)計(jì)。保證同一航攝區(qū)域高差不大于設(shè)計(jì)航高的1/6時(shí)，兩個(gè)項(xiàng)目相對(duì)航高設(shè)計(jì)為550米和800米，同時(shí)保證測(cè)區(qū)航向重疊不小于65%、旁向重疊不小于35%，像片傾角不大于5度，旋偏角不大于15度。

航攝：本次采用LT-150G型固定翼無人機(jī)搭載35mm定焦鏡頭的佳能5D markⅡ型數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行航攝。

像控點(diǎn)測(cè)量：利用VirtuoZo Smait航空攝影測(cè)量影像快速拼接軟件生成的正射影像圖作為工作地圖，利用GPS-RTK方法，按照1：1000地形圖成圖要求進(jìn)行像控點(diǎn)選刺和測(cè)量。

空三加密：利用低空航測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)DPGrid先對(duì)像片進(jìn)行畸變糾正、內(nèi)定向，然后進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)、控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺、區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算、人工調(diào)整等過程，當(dāng)區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算各項(xiàng)精度指標(biāo)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后生成空三加密成果。

數(shù)字化成圖：由空三加密成果恢復(fù)建立立體模型利用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZo NT按照成圖要求和土地整治測(cè)量技術(shù)要求進(jìn)行地形地物的立體采集，然后在CAD軟件上進(jìn)行圖形編輯。然后打印地形圖數(shù)據(jù)到實(shí)地進(jìn)行檢查、調(diào)查、核實(shí)和定性，室內(nèi)根據(jù)外業(yè)調(diào)繪底圖進(jìn)行修改、處理，最后形成標(biāo)準(zhǔn)的地形圖成果。

DEM、DOM制作：利用已測(cè)制完成的數(shù)字化地形圖數(shù)據(jù)生成測(cè)區(qū)的高程模型（DEM），然后利用高程模型進(jìn)行影像糾正、投影轉(zhuǎn)換，經(jīng)過勻光勻色、鑲嵌、裁切、檢查、編輯，形成整個(gè)測(cè)區(qū)的正射影像圖（DOM）。

3.3 完成的成果資料

完成項(xiàng)目區(qū)GPS控制成果、像控點(diǎn)成果、空三加密成果、實(shí)測(cè)土地利用現(xiàn)狀圖、項(xiàng)目規(guī)劃圖、工程布置圖、項(xiàng)目單體工程設(shè)計(jì)圖（冊(cè)）、項(xiàng)目竣工圖、項(xiàng)目區(qū)正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）等。

3.4 成果精度檢核

對(duì)完成的地形圖和正射影像圖成果，利用GPS-RTK測(cè)量方法實(shí)地測(cè)量地物點(diǎn)進(jìn)行檢查，兩個(gè)測(cè)區(qū)共隨機(jī)抽查了1025個(gè)點(diǎn)，平面中誤差為0.43米，高程中誤差為0.55米，粗差點(diǎn)51個(gè)，可見整體成果精度能夠滿足1：2000地形圖相關(guān)技術(shù)要求。

3.5 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)及成果在土地整治活動(dòng)中各個(gè)階段的應(yīng)用

可行性研究階段：利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)完成的DOM、DEM、DLG成果，以及該成果構(gòu)建的項(xiàng)目區(qū)三維立體模型，方面土地管理者、決策者、規(guī)劃設(shè)計(jì)者、評(píng)審專家和公眾能夠運(yùn)籌帷幄之中，對(duì)項(xiàng)目有個(gè)直觀的了解、分析研究和科學(xué)的決策，編制可行性研究報(bào)告等。

規(guī)劃設(shè)計(jì)與預(yù)算階段：可以利用DOM、DEM、DLG成果以及立體像對(duì)，對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)各項(xiàng)單體工程、重點(diǎn)工程進(jìn)行精細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、坡度和工程量計(jì)算，繪制項(xiàng)目規(guī)劃圖、工程布置圖、項(xiàng)目單體工程設(shè)計(jì)圖（冊(cè)）和編制預(yù)算編等。

項(xiàng)目施工階段：分階段性的利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行航攝，利用影像進(jìn)行疊加對(duì)比分析，可以隨時(shí)掌握工程進(jìn)度等。

竣工驗(yàn)收階段：利用無人機(jī)航測(cè)快速的提供全方位的、精度高的影像數(shù)據(jù)及圖文資料，通過疊加對(duì)比，可準(zhǔn)確直觀的分析工程施工與設(shè)計(jì)的一致性及最終成效，有利于成果驗(yàn)收。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然目前無人機(jī)航測(cè)技術(shù)還存在無人機(jī)航攝會(huì)出現(xiàn)俯仰和橫滾角較大、數(shù)碼航片圖幅多、需要的像控點(diǎn)數(shù)量較多等缺點(diǎn)，但是通過實(shí)踐表明，只要通過認(rèn)真組織，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范和技術(shù)要求執(zhí)行，在土地整治活動(dòng)中，無人機(jī)航測(cè)技術(shù)與常規(guī)測(cè)繪和有人機(jī)航測(cè)比較，具有快速機(jī)動(dòng)、需要測(cè)量人員少、成本低、受空域限制少、效率高等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又能夠快速、高效的提供滿足精度要求的各種數(shù)據(jù)資料和空中飛行服務(wù)，因此，筆者認(rèn)為無人機(jī)航測(cè)技術(shù)及成果在土地整治活動(dòng)中各個(gè)階段的應(yīng)用是可靠、可行的，是可以大力推廣應(yīng)用的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何敬，李永數(shù)，徐京華，魯恒.無人機(jī)影像制作大比例尺地形圖試驗(yàn)分析[J].測(cè)繪通報(bào)，2009（08）.

篇8

[關(guān)鍵詞]大數(shù)據(jù)；信息技術(shù)；數(shù)據(jù)處理

[中圖分類號(hào)]TP274[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

20世紀(jì)中葉計(jì)算機(jī)的誕生標(biāo)志著電子時(shí)代正式開始，從此人類社會(huì)開始生產(chǎn)并存儲(chǔ)各類型的數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)次計(jì)算機(jī)技術(shù)革命，單位面積所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量大大提高。近年來，由于WEB2.0應(yīng)用的全面爆發(fā)，網(wǎng)絡(luò)參與者同時(shí)也成了網(wǎng)絡(luò)信息的制造者，由WEB2.0帶來的大規(guī)模非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)開始呈現(xiàn)出幾何增長(zhǎng)。因此，麥肯錫公司在2011年的報(bào)告《Big Data：the Next Frontier for Innovation》[1]中，對(duì)這種密集型數(shù)據(jù)爆炸的現(xiàn)象成為“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的到來。

1大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)的概念并不是憑空出現(xiàn)的，它的前身是海量數(shù)據(jù)。但兩者之間有所區(qū)別。海量數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)量的規(guī)模之大，并沒有對(duì)其特性進(jìn)行定義。而大數(shù)據(jù)的概念包含了大數(shù)據(jù)的體積、傳播速率、特征等內(nèi)容。雖然截至目前還沒有對(duì)大數(shù)據(jù)有統(tǒng)一的定義，但被廣泛接受的定義為：大數(shù)據(jù)是無法在一定時(shí)間內(nèi)用通常的軟件工具進(jìn)行收集、分析、管理的大量數(shù)據(jù)的集合[2]。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)一般歸納為四點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)總量大，目前大數(shù)據(jù)的最小單位一般被認(rèn)為是10～20TB的量級(jí)；二是數(shù)據(jù)類型多，包括了結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；三是數(shù)據(jù)的價(jià)值密度很低；四是數(shù)據(jù)產(chǎn)生和處理的速度非?？?。這四個(gè)特點(diǎn)又被稱作大數(shù)據(jù)的4 V理念，即：Volume，Variety，Value，Velocity[3]。

2大數(shù)據(jù)的技術(shù)

依據(jù)大數(shù)據(jù)生命周期的不同階段，可以將與大數(shù)據(jù)處理相關(guān)的技術(shù)分為相應(yīng)的三個(gè)方面：

2.1大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

從海量數(shù)據(jù)時(shí)代開始，大規(guī)模數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存、數(shù)據(jù)遷移一直都是研究的重點(diǎn)。從20世紀(jì)90年代末至今，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)始終是依據(jù)數(shù)據(jù)量大小的不斷變化和不斷優(yōu)化向前發(fā)展的。其中主要有：DAS（Direct Attached Storage），直接外掛存儲(chǔ)；NAS（Network Attached Storage），網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)；SAN（Storage Area Network），存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)和SAN IP等存儲(chǔ)方式[4]。這幾種存儲(chǔ)方式雖然是不同時(shí)代的產(chǎn)物，但各自的優(yōu)缺點(diǎn)都十分鮮明，數(shù)據(jù)中心往往是根據(jù)自身的服務(wù)器數(shù)量和要處理的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行選擇。

此外，這兩年數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的虛擬化從研究走向現(xiàn)實(shí)。所謂虛擬化，就是將原有的服務(wù)器進(jìn)行軟件虛擬化，將其劃分為若干個(gè)獨(dú)立的服務(wù)空間，如此可以在一臺(tái)服務(wù)器上提供多種存儲(chǔ)服務(wù)，大大提高了存儲(chǔ)效率，節(jié)約存儲(chǔ)成本，是異構(gòu)數(shù)據(jù)平臺(tái)的最佳選擇。從技術(shù)角度來講，虛擬化可以分為存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化，網(wǎng)絡(luò)虛擬化是存儲(chǔ)虛擬化的輔助，能夠大幅度提升數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)利用率和傳輸速率。目前IBM、浪潮、思科等公司紛紛發(fā)力虛擬化市場(chǎng)，可以預(yù)見虛擬化會(huì)成為未來大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一個(gè)主流技術(shù)。

2.2大數(shù)據(jù)挖掘

在大數(shù)據(jù)的處理技術(shù)中，超大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘一直是難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。面對(duì)上百TB，甚至PB級(jí)別的異構(gòu)數(shù)據(jù)，常規(guī)的處理工具往往難以擔(dān)當(dāng)重任。需要考慮到的是大數(shù)據(jù)是個(gè)不斷生長(zhǎng)的有機(jī)體，因此在挖掘過程中還要考慮到未來數(shù)據(jù)繼續(xù)增長(zhǎng)所帶來的影響。

因此，大數(shù)據(jù)的挖掘需要采用分布式挖掘和云計(jì)算技術(shù)。Google公司一直是分布式挖掘技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，它研發(fā)了MapReduce分布式挖掘工具[5]，英特爾公司在此基礎(chǔ)上開發(fā)了Hadoop分布式挖掘工具。這兩個(gè)工具都具有高效、高擴(kuò)展、高可靠性和高容錯(cuò)率的特點(diǎn)，并提供免費(fèi)版本，適用于各種類型的大數(shù)據(jù)挖掘。

2.3大數(shù)據(jù)分析

從內(nèi)容來說，大數(shù)據(jù)的分析分為技術(shù)和方法兩種類型。從技術(shù)上講，主要是分布式的數(shù)據(jù)分析和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理等。從方法上講，主要是利用常用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，例如使用可視化的數(shù)據(jù)分析工具。但兩者是一個(gè)有機(jī)的整體。大數(shù)據(jù)處理的最終目的是為了將數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以可視化的方式呈現(xiàn)在用戶面前，包括了處理的全部過程和展現(xiàn)的過程。在數(shù)據(jù)分析過程中，不僅僅是需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化的分析，更需要人工進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇和參數(shù)的設(shè)定，兩個(gè)是辯證的關(guān)系。

隨著大數(shù)據(jù)行業(yè)的興起，產(chǎn)生了一個(gè)新的職業(yè)，被稱作數(shù)據(jù)科學(xué)，而從事該行業(yè)的人員被稱作數(shù)據(jù)科學(xué)家。這類科學(xué)家的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠藝術(shù)性地將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，簡(jiǎn)單明了而且能夠展現(xiàn)出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

麥肯錫在大數(shù)據(jù)的研究報(bào)告中指出，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到每一個(gè)行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，逐漸成為了重要的生產(chǎn)因素[6]。按照專業(yè)領(lǐng)域劃分，信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、商業(yè)、遙感探測(cè)已經(jīng)開始應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)來進(jìn)行研究和生產(chǎn)效益；生物信息技術(shù)、科研情報(bào)所、圖書情報(bào)領(lǐng)域已經(jīng)對(duì)大數(shù)據(jù)展開了研究，并進(jìn)行了規(guī)劃；其他專業(yè)和行業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)可能仍處于了解階段，但大數(shù)據(jù)的浪潮很快就會(huì)波及大部分的行業(yè)領(lǐng)域。

從大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果來看，總體趨勢(shì)與上述的三類專業(yè)呈現(xiàn)出一致性。百度、淘寶等公司作為信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和商業(yè)領(lǐng)域的杰出代表，已經(jīng)對(duì)大數(shù)據(jù)開始了深度應(yīng)用，馬云在卸任阿里巴巴CEO時(shí)更是闡述了大數(shù)據(jù)時(shí)代將改變互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)的面貌，誰(shuí)提前開始大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，就可以獲得未來行業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。大數(shù)據(jù)的普及需要一個(gè)過程，首先從重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)開始，例如信息技術(shù)領(lǐng)域行業(yè)，逐漸擴(kuò)展到其他行業(yè)。美國(guó)已經(jīng)由白宮頒布了大數(shù)據(jù)開發(fā)與利用的國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略，由美國(guó)國(guó)防部和國(guó)土安全局牽頭開展全面推廣大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。我國(guó)目前對(duì)大數(shù)據(jù)的研究并不多，應(yīng)用更是缺乏。如果要推動(dòng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)由國(guó)家層面進(jìn)行大數(shù)據(jù)的平臺(tái)建設(shè)。在今年的國(guó)家自然科學(xué)基金和社會(huì)科學(xué)基金的課題指南中，已經(jīng)提出了很多設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)的課題，相信在未來幾年內(nèi)國(guó)家會(huì)對(duì)大數(shù)據(jù)的研究、開發(fā)與利用提供政策和資金支持。

總而言之，大數(shù)據(jù)的技術(shù)與應(yīng)用還是處于起步階段，其應(yīng)用的前景不可估量。各個(gè)行業(yè)應(yīng)當(dāng)把握時(shí)代脈搏，充分認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)所能帶來的革命性改變，只有這樣才能夠保持創(chuàng)新與進(jìn)步，從而站在行業(yè)的最前沿。

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篇9

關(guān)鍵詞：精細(xì)農(nóng)業(yè)精細(xì)農(nóng)作GPS和GIS工程技術(shù)創(chuàng)新

引言

近兩年來，我國(guó)科技界在研究推進(jìn)新的農(nóng)業(yè)科技革命中，關(guān)于國(guó)外“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的發(fā)展，引起了廣泛的關(guān)注。新聞媒體陸續(xù)有了一些報(bào)導(dǎo)，科技部在篩選“面向21世紀(jì)解決16億人口食物安全的關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目、組織S-863農(nóng)業(yè)高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展計(jì)劃研究以及農(nóng)業(yè)部948引進(jìn)項(xiàng)目立項(xiàng)中，也受到了重視。有的單位已開展了有關(guān)研究和試驗(yàn)示范工程準(zhǔn)備工作,加強(qiáng)了和國(guó)外的學(xué)術(shù)交流與合作聯(lián)系，國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)交流也開始活躍。國(guó)外有關(guān)產(chǎn)業(yè)界開始向我國(guó)推薦其技術(shù)產(chǎn)品，密切關(guān)注中國(guó)走向21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、信息化中這一巨大的潛在技術(shù)市場(chǎng)?？梢灶A(yù)言：“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系的試驗(yàn)示范及其相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)研究，將在世紀(jì)之交成為推進(jìn)我國(guó)新的農(nóng)業(yè)科技革命中的重要研究課題。信息技術(shù)革命為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展提供了新機(jī)遇，在開拓新的前沿科技應(yīng)用研究領(lǐng)域中，發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家的起跑線拉近了距離，時(shí)間上的差距在縮小。在某些重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)發(fā)展上的跨越，將是機(jī)遇性的挑戰(zhàn)。主席1998.9在安徽考察工作時(shí)的講話中指出：“現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)把基因育種工程、電子信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星地面定位系統(tǒng)等高新技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。我們必需有緊迫感，盡快迎頭趕上”。“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系是農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)工程、電子與信息科技等多種學(xué)科知識(shí)的組裝集成，其應(yīng)用研究發(fā)展必將帶動(dòng)一批直接面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應(yīng)用服務(wù)的電子信息高新技術(shù)，如：衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用；農(nóng)田信息快速采集儀器、農(nóng)田耕作、土肥管理、農(nóng)藥利用、污染控制等適用技術(shù)和農(nóng)業(yè)工程裝備及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研究與開發(fā)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)基于知識(shí)和信息的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略性意義。“精細(xì)農(nóng)業(yè)”，即國(guó)際上已趨于共識(shí)的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”學(xué)術(shù)名詞的中譯。國(guó)內(nèi)科技界及媒體報(bào)導(dǎo)中目前尚有各種不同的譯法和對(duì)其內(nèi)涵的理解。實(shí)際上，目前國(guó)外關(guān)于PrecisionFarming的研究，基本上仍是集中于利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)（DSS）為基礎(chǔ)的面向大田作物生產(chǎn)的精細(xì)農(nóng)作技術(shù)，即基于信息和先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代農(nóng)田“精耕細(xì)作”技術(shù)。因此，作者認(rèn)為采用“精細(xì)農(nóng)作”譯名來表達(dá)當(dāng)前這一技術(shù)思想的內(nèi)涵可能更為確切?！熬?xì)農(nóng)作”是直接面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者服務(wù)的技術(shù)，這一技術(shù)體系的早期研究與實(shí)踐，在發(fā)達(dá)國(guó)家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農(nóng)學(xué)家在進(jìn)行作物生長(zhǎng)模擬模型、栽培管理、測(cè)土配方施肥與植保專家系統(tǒng)應(yīng)用研究與實(shí)踐中進(jìn)一步揭示的農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長(zhǎng)環(huán)境條件的明顯時(shí)空差異性，從而提出對(duì)作物栽培管理實(shí)施定位、按需變量投入，或稱“處方農(nóng)作”而發(fā)展起來的；在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，自七十年代中期微電子技術(shù)迅速實(shí)用化而推動(dòng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的機(jī)電一體化、智能化監(jiān)控技術(shù)，農(nóng)田信息智能化采集與處理技術(shù)研究的發(fā)展，加上八十年代各發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)中必需兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、資源、環(huán)境問題的廣泛關(guān)切和有效利用農(nóng)業(yè)投入、節(jié)約成本、提高農(nóng)業(yè)利潤(rùn)、提高農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和減少環(huán)境后果的迫切需求，為“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系的形成準(zhǔn)備了條件。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后GPS技術(shù)的民用化，使得它在許多國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲得迅速發(fā)展，也推動(dòng)了“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系的廣泛實(shí)踐。使得近20年來，基于信息技術(shù)支持的作物科學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、土壤學(xué)、植?？茖W(xué)、資源環(huán)境科學(xué)和智能化農(nóng)業(yè)裝備與田間信息采集技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術(shù)等，在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來，形成和完善了一個(gè)新的精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系和開展了試驗(yàn)實(shí)踐。迄今支持“精細(xì)農(nóng)作”示范應(yīng)用的基本技術(shù)手段已逐步研究開發(fā)出來，在示范應(yīng)用中預(yù)示了良好的發(fā)展前景。近

五、六年來，已有數(shù)千計(jì)的研究成果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告見諸于國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議或?qū)W術(shù)刊物；每年都舉辦專題“國(guó)際精細(xì)農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì)”和有關(guān)裝備技術(shù)產(chǎn)品展示會(huì)；在萬維網(wǎng)上設(shè)置有多個(gè)專題網(wǎng)址，可以及時(shí)查詢到有關(guān)研究發(fā)展信息；美、英、澳、加等國(guó)一些著名大學(xué)設(shè)立了“精細(xì)農(nóng)業(yè)”研究中心，開設(shè)了有關(guān)博士、碩士研究方向及培訓(xùn)課程；日、韓等國(guó)近年來已加快開展研究工作，并得到了政府部門和相關(guān)企業(yè)的大力支持。國(guó)際上對(duì)這一技術(shù)體系的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用前景有了廣泛的共識(shí)，將成為世紀(jì)之交發(fā)展農(nóng)業(yè)高新技術(shù)應(yīng)用研究的重要課題。

“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)思想的內(nèi)涵及其主要支持技術(shù)：

“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)思想的核心，是獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素（如土壤結(jié)構(gòu)、地形、植物營(yíng)養(yǎng)、含水量、病蟲草害等）實(shí)際存在的空間和時(shí)間差異性信息，分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有效的調(diào)控措施，區(qū)別對(duì)待，按需實(shí)施定位調(diào)控的“處方農(nóng)作”。正是信息技術(shù)革命為這一技術(shù)思想的實(shí)踐，提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。千百年來的作物生產(chǎn)，都是以地區(qū)或田塊為基礎(chǔ)，在區(qū)域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有作物均勻生長(zhǎng)條件的對(duì)象進(jìn)行管理，如利用統(tǒng)一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農(nóng)藝措施，滿足于獲得區(qū)域、農(nóng)場(chǎng)或田塊的平均產(chǎn)量的認(rèn)識(shí)水平，很少顧及對(duì)農(nóng)田的盲目投入及過量施肥施藥造成的環(huán)境后果。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣模式，也是在區(qū)域尺度上進(jìn)行品種選擇、土肥監(jiān)測(cè)，通過地區(qū)試驗(yàn)積累的適于當(dāng)?shù)氐脑耘喙芾泶胧┫蜣r(nóng)戶推薦使用。實(shí)際上，即使在同一農(nóng)田內(nèi)，地表上、下影響作物生長(zhǎng)條件和產(chǎn)量的明顯時(shí)空分布差異性，包括農(nóng)田內(nèi)作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區(qū)發(fā)生，再逐步按時(shí)空變化蔓延的特性，早已為人們所認(rèn)識(shí)。幾世紀(jì)前，農(nóng)民把土地劃分為小田塊來耕作經(jīng)營(yíng)，正是受到對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境和產(chǎn)量空間變異的感性知識(shí)的影響。我國(guó)農(nóng)民幾千年來在小塊土地上經(jīng)過勞動(dòng)密集的投入和積累的豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)而形成的“傳統(tǒng)精耕細(xì)作”技術(shù)，也可以在小塊農(nóng)田內(nèi)達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，只是沒有現(xiàn)代科學(xué)方法的定量研究和現(xiàn)代工程手段的支持來形成大規(guī)模的生產(chǎn)力。本世紀(jì)初期，科學(xué)家就研究報(bào)告過作物產(chǎn)量和田間土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年，Illinois大學(xué)C.M.Linsley和F.C.Bauer發(fā)表文章勸告農(nóng)戶應(yīng)繪制自己田區(qū)內(nèi)的土壤酸度分布圖和按小區(qū)需求使用石灰的建議。之后，一直都有關(guān)于農(nóng)田土壤和收獲量空間變異性研究的報(bào)導(dǎo)。八十年代以來，關(guān)于在農(nóng)田中實(shí)施土壤肥力、植保和作物生產(chǎn)定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技術(shù)研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場(chǎng)提供了裝有空間定位和產(chǎn)量傳感器的現(xiàn)代谷物聯(lián)合收獲機(jī)，已可以在收獲過程中自動(dòng)生成以12-15m2為單元組成的農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量分布圖。多年的試驗(yàn)實(shí)踐表明，田區(qū)內(nèi)小區(qū)平均產(chǎn)量的最大差異可以超過100％。由于作物生產(chǎn)還受到氣候變異的影響，經(jīng)連續(xù)多年對(duì)同一田區(qū)積累的數(shù)據(jù)表明，同一小區(qū)年際間的產(chǎn)量差異性也可能是十分明顯的。田區(qū)內(nèi)產(chǎn)量上述明顯的時(shí)空分布差異性，顯示了農(nóng)田資源利用存在的巨大潛力?，F(xiàn)代農(nóng)學(xué)技術(shù)與電子信息技術(shù)的發(fā)展，為定量獲取這些影響作物生長(zhǎng)因素及最終收成的空間差異性信息，實(shí)施基于知識(shí)和現(xiàn)代科技的分布式調(diào)控，達(dá)到田區(qū)內(nèi)資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量成為可能。圖1是精細(xì)農(nóng)作技術(shù)思想的示意圖。其實(shí)施過程可描述為：帶定位系統(tǒng)和產(chǎn)量傳感器的聯(lián)合收獲機(jī)每秒自動(dòng)采集田間定位及對(duì)應(yīng)小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)處理，生成作物產(chǎn)量分布圖根據(jù)田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數(shù)的空間數(shù)據(jù)分布圖，作物生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型，投入、產(chǎn)出模擬模型，作物管理專家知識(shí)庫(kù)等建立作物管理輔助決策支持系統(tǒng)，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖根據(jù)處方圖采用不同方法與手段或相應(yīng)的處方農(nóng)業(yè)機(jī)械按小區(qū)實(shí)施目標(biāo)投入和精細(xì)農(nóng)作管理。上述精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系在許多發(fā)達(dá)國(guó)家的試驗(yàn)和應(yīng)用表明，可以顯著節(jié)約投入，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，受到農(nóng)戶的歡迎。

“精細(xì)農(nóng)作”是基于田間小區(qū)農(nóng)作條件的空間差異性，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化作物生產(chǎn)系統(tǒng)的目標(biāo)而提出的。但工程支持技術(shù)的開發(fā)研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)思想起著關(guān)鍵的作用。如：農(nóng)田信息采集與處方農(nóng)作的空間定位，需依靠衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）；地理空間信息管理和數(shù)據(jù)處理，需要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(GIS)；未來大量地理空間數(shù)據(jù)的更新，需要遙感技術(shù)(RS)的支持；作物產(chǎn)量計(jì)量與小區(qū)產(chǎn)量圖的生成需要能按秒記錄收獲機(jī)累計(jì)產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)地理坐標(biāo)位置的智能型收獲機(jī)械，以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)；田區(qū)空間變量信息的快速實(shí)時(shí)采集，需要研究基于新原理的傳感技術(shù)與信號(hào)處理技術(shù)；按小區(qū)實(shí)施自動(dòng)處方農(nóng)作、調(diào)控目標(biāo)投入需要變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械；制定科學(xué)的農(nóng)作處方需要計(jì)算機(jī)作物管理輔助決策支持系統(tǒng)的支持；作為一個(gè)能協(xié)調(diào)運(yùn)作的智能化系統(tǒng)需要有高效的信息集成以及有關(guān)信息傳輸、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的研究等等。

迄今“精細(xì)農(nóng)業(yè)”在發(fā)達(dá)國(guó)家也不過

五、六年的應(yīng)用試驗(yàn)歷史，部分支持技術(shù)手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究還比較薄弱?！熬?xì)農(nóng)作”應(yīng)用實(shí)踐可根據(jù)不同國(guó)家、不同地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，采用不同的技術(shù)組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學(xué)化與精細(xì)化水平。其中，獲取農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量空間分布的差異性信息是實(shí)踐精細(xì)農(nóng)作的基礎(chǔ)。有了小區(qū)產(chǎn)量分布圖，農(nóng)戶既可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，分析小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，選擇經(jīng)濟(jì)適用的對(duì)策，在現(xiàn)實(shí)可行條件下采取適當(dāng)措施實(shí)施調(diào)控；也可以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件，利用先進(jìn)的科技手段或智能化變量處方農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)控。建立一個(gè)完整的精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系，需要有多種技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)裝備的集成支持

3.“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)發(fā)展與工程技術(shù)創(chuàng)新

3.13S技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究：

“精細(xì)農(nóng)作”中的定位信息采集與處方農(nóng)作實(shí)施，需要采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）。已經(jīng)建成投入運(yùn)行的有美國(guó)GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)。美國(guó)GPS系統(tǒng)包括在離地球約20,000km高空近似圓形軌道上運(yùn)行的24顆地球衛(wèi)星，其軌道參數(shù)和時(shí)鐘，由設(shè)于世界各大洲的五個(gè)地面監(jiān)測(cè)站和設(shè)于其本土的一個(gè)地面控制站進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。使得在近地曠野的GPS接收機(jī)在晝夜任何時(shí)間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)，通過測(cè)量每一衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的傳輸時(shí)間，即可計(jì)算出接收機(jī)所在的地理空間位置。信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，可使微弱的衛(wèi)星信號(hào)為便攜式或掌上型接收機(jī)的小型天線所接收。這是一個(gè)功能強(qiáng)大、對(duì)任何人、在全球任何地方都可以免費(fèi)享用的空間信息資源。盡管美國(guó)政府對(duì)其GPS系統(tǒng)施加了“選擇可用性政策”(SA)的影響和衛(wèi)星信號(hào)在空間傳輸過程中發(fā)生的各種累積誤差，但技術(shù)上可通過差分誤差校正方式及信息處理技術(shù)使通用接收機(jī)的動(dòng)態(tài)3維定位精度容易達(dá)到米級(jí)或分米級(jí)，測(cè)量型GPS接收機(jī)動(dòng)態(tài)定位精度可達(dá)厘米級(jí)要求。近幾年來，GPS產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，若干大公司迅速涉足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提供了用于農(nóng)田測(cè)量、定位信息采集和與智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械配套的DGPS產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通常均具有12個(gè)可選擇的衛(wèi)星信號(hào)接收通道、動(dòng)態(tài)條件下每秒能自動(dòng)提供一個(gè)3維定位數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)定位精度一般可達(dá)分米和米級(jí)，并具有與計(jì)算機(jī)和農(nóng)機(jī)智能監(jiān)控裝置的通用標(biāo)準(zhǔn)接口。如美國(guó)Trimble公司Ag13212通道GPS接收機(jī)，可接收信標(biāo)臺(tái)的地區(qū)性差分校正信號(hào)免費(fèi)服務(wù)或獲得由近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣域差分收費(fèi)校正信號(hào)服務(wù)，提供可靠的分米級(jí)定位和0.1米/小時(shí)的速度測(cè)量精度。系統(tǒng)可用于農(nóng)田面積和周邊測(cè)量、引導(dǎo)田間變量信息定位采集、作物產(chǎn)量小區(qū)定位計(jì)量、變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農(nóng)業(yè)機(jī)械田間導(dǎo)航信息等。配置這一系統(tǒng)需要考慮本地區(qū)可能提供的差分信號(hào)現(xiàn)有條件，或在缺乏上述服務(wù)條件下購(gòu)置兩臺(tái)Ag132和配套通信電臺(tái)建立獨(dú)立的自用差分GPS系統(tǒng)，另還可配置必要的專用可選件如：基站附件、導(dǎo)航附件、背負(fù)式田間信息采集附件、掌上型計(jì)算機(jī)及必要的聯(lián)接信號(hào)電纜等。Ashtect公司的AgNavigator結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有些不同，但功能大體相當(dāng)。DGPS技術(shù)的迅速發(fā)展，使得近幾年來各國(guó)提供局域差分信號(hào)免費(fèi)服務(wù)的信標(biāo)站迅速建設(shè)起來，至1996年末，美國(guó)這類信標(biāo)站的地區(qū)覆蓋范圍已接近國(guó)土的2/3。信標(biāo)站差分信號(hào)服務(wù)半徑約計(jì)300km。我國(guó)在東南沿海原交通部也建立了近20個(gè)這類信標(biāo)站。以近地衛(wèi)星作為星載GPS廣域差分信號(hào)服務(wù)系統(tǒng)在今后幾年內(nèi)也可望在我國(guó)部分地區(qū)相繼建立。在競(jìng)爭(zhēng)中謀求信息高新技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)的商業(yè)利益，將是今后GPS技術(shù)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的總趨勢(shì)。今年3月30日美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐诎讓m新聞會(huì)上，宣布開放GPS衛(wèi)星的L2頻道并進(jìn)一步開放L3頻道民用服務(wù)，這將大大有利于進(jìn)一步改善GPS衛(wèi)星服務(wù)的精度和可靠性，使用戶獲得性能價(jià)格比更好的精確定位、定時(shí)技術(shù)服務(wù)。GPS用戶系統(tǒng)外觀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小型化，操作方便，但技術(shù)含量高。現(xiàn)有國(guó)外農(nóng)機(jī)廠商配套的GPS產(chǎn)品，大多采用OEM方式引進(jìn)關(guān)鍵部件進(jìn)行二次開發(fā)后嵌入于農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用系統(tǒng)中，可使性能價(jià)格比顯著改善。DGPS作為農(nóng)業(yè)空間信息管理的基礎(chǔ)設(shè)施，一旦建立起來，即不但可服務(wù)于“精細(xì)農(nóng)作”，也可用于農(nóng)村規(guī)劃、土地測(cè)量、資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、作業(yè)調(diào)度中的定位服務(wù)，其農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的前景廣闊。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為用于存儲(chǔ)、分析、處理和表達(dá)地理空間信息的計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)，技術(shù)上已經(jīng)成熟。它在“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系中主要用于建立農(nóng)田土地管理，土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)和進(jìn)行空間信息的地理統(tǒng)計(jì)處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達(dá)等，為分析差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方信息。它將納入作物栽培管理輔助決策支持系統(tǒng)，與作物生產(chǎn)管理與長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)模擬模型、投入產(chǎn)出分析模擬模型和智能化農(nóng)作專家系統(tǒng)一起，并在決策者的參與下根據(jù)產(chǎn)量的空間差異性，分析原因、作出診斷、提出科學(xué)處方，落實(shí)到GIS支持下形成的田間作物管理處方圖，指導(dǎo)科學(xué)的調(diào)控操作。由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)涉及廣闊的地理空間和各種管理信息都有明顯的空間隨機(jī)分布特征，GIS在農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在形成農(nóng)業(yè)空間信息地理圖形時(shí)，采樣密度、采樣成本與信息處理的方法如何能更準(zhǔn)確反映參數(shù)的空間分布，仍然是尚待深入研究的課題。由于商用GIS系統(tǒng)的功能一般都照顧到各種類型用戶的需要，針對(duì)農(nóng)業(yè)資源信息管理和精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的需要和農(nóng)村用戶的特點(diǎn)，開發(fā)基于GIS設(shè)計(jì)規(guī)范的簡(jiǎn)單實(shí)用、易于向基層農(nóng)村用戶推廣、界面友好的田間地理信息系統(tǒng)（FIS）已引起學(xué)術(shù)界的注意，值得我國(guó)農(nóng)業(yè)工程師進(jìn)行創(chuàng)新研究。

遙感（RS）技術(shù)是未來精細(xì)農(nóng)作技術(shù)體系中獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源。它可以提供大量的田間時(shí)空變化信息。近30多年來，RS技術(shù)在大面積作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)，農(nóng)情宏觀預(yù)報(bào)等方面作出了重要貢獻(xiàn)。由于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)目前尚達(dá)不到必要的空間分辨率和提供滿足農(nóng)作需要的實(shí)時(shí)性，目前還未用于作物生產(chǎn)的精細(xì)管理。然而，遙感技術(shù)領(lǐng)域積累起來的農(nóng)田和作物多光譜圖象信息處理及成像技術(shù)、傳感技術(shù)和作物生產(chǎn)管理需求密切相關(guān)。RS獲得的時(shí)間序列圖象，可顯示出由于農(nóng)田土壤和作物特性的空間反射光譜變異性，提供農(nóng)田作物生長(zhǎng)的時(shí)空變異性的信息，在一季節(jié)中不同時(shí)間采集的圖象，可用于確定作物長(zhǎng)勢(shì)和條件的變化?；谶b感產(chǎn)業(yè)界對(duì)“精細(xì)農(nóng)作”的商業(yè)興趣，一系列的地球觀測(cè)衛(wèi)星將在近幾年內(nèi)發(fā)射，到2005年，將有超過40個(gè)這類衛(wèi)星提供服務(wù)。大部分這類衛(wèi)星采集的全色圖象，空間分辯率將達(dá)1～3米，多光譜圖象分辯率預(yù)計(jì)可達(dá)3～15米，掃視區(qū)6～30km。由于采用衛(wèi)星遙感比航空攝影的成本將低一半以上，衛(wèi)星遙感技術(shù)可預(yù)期在近3～5年內(nèi)，在“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)體系中扮演重要角色。農(nóng)業(yè)工程師應(yīng)該涉足這一領(lǐng)域，了解有關(guān)的知識(shí)，參與應(yīng)用研究，現(xiàn)在的RS軟件已可裝載在PC機(jī)上使用，性能價(jià)格比已可為普通用戶所接受。

3.2收獲機(jī)械產(chǎn)量計(jì)量與產(chǎn)量分布圖生成技術(shù)

作物產(chǎn)量是許多因素綜合影響形成的結(jié)果和評(píng)價(jià)種植管理水平的基礎(chǔ)?！熬?xì)農(nóng)作”技術(shù)思想也正是從獲得田間小區(qū)產(chǎn)量的差異性信息出發(fā)，分析原因，指導(dǎo)管理決策。在“精細(xì)農(nóng)業(yè)”研究發(fā)展中，雖然也有關(guān)于甜菜、土豆、甘蔗、牧草、棉花、水果等收獲機(jī)械產(chǎn)量計(jì)量及產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成的試驗(yàn)研究成果，但迄今已商品化的產(chǎn)品仍集中于谷類作物收獲機(jī)械方面。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)目前約有20個(gè)制造商供應(yīng)谷物聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)量計(jì)量系統(tǒng)，1997年底，全國(guó)使用這一技術(shù)的聯(lián)合收獲機(jī)約17,000臺(tái)，其中約有一半帶GPS定位系統(tǒng)可支持產(chǎn)量分布圖自動(dòng)生成。一個(gè)主要生產(chǎn)廠商宣稱，至2001年其生產(chǎn)的90%谷物聯(lián)合收獲機(jī)將裝備產(chǎn)量監(jiān)視器。迄今已進(jìn)入商品化的這類產(chǎn)品主要是基于沖擊式-力傳感技術(shù)（如美國(guó)JohnDeree和CaseIH）、容積式光電計(jì)量技術(shù)（如英國(guó)RDS產(chǎn)品）和γ射線流量傳感技術(shù)（如MasseyFerguson產(chǎn)品）等。在谷物流量自動(dòng)傳感過程中，還可同時(shí)測(cè)量?jī)艏Z含水量，在小區(qū)產(chǎn)量分布圖基礎(chǔ)上結(jié)合定位處方投入的成本分析直接顯示小區(qū)經(jīng)濟(jì)效益分布圖（GrossMarginVariabilityMap）。“精細(xì)農(nóng)作”體系中的產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)，需要解決如下的科學(xué)技術(shù)問題：

流量傳感器的計(jì)量精度、穩(wěn)定性、通用性、標(biāo)定簡(jiǎn)便性的進(jìn)一步改善；

產(chǎn)量計(jì)量中同時(shí)獲得收獲機(jī)的實(shí)際割幅和前進(jìn)速度信息；

生成產(chǎn)量分布圖需要的空間分辨率不大于收獲機(jī)械工作幅寬的DGPS定位系統(tǒng)；

針對(duì)不同收獲機(jī)械建立谷物由割臺(tái)至流量測(cè)量點(diǎn)的谷物運(yùn)移過程模型，以校正產(chǎn)量分布信息的動(dòng)態(tài)誤差；

研究采集的定位數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)編碼格式與快速存儲(chǔ)傳輸方式。這些數(shù)據(jù)通常都是存儲(chǔ)在軟盤或IC智能卡中，能一次存儲(chǔ)至少一個(gè)作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，然后再傳入PC機(jī)進(jìn)行處理和生成產(chǎn)量分布圖；

開發(fā)PC上進(jìn)行產(chǎn)量分布圖生成的軟件，含文件結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、誤差校正、數(shù)據(jù)圖形化、顯示方式等；

上述技術(shù)都還需要繼續(xù)完善。研究適于不同國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備、種植特點(diǎn)、適于不同作物和更為精確的上述各環(huán)節(jié)的智能化技術(shù)，仍然是農(nóng)業(yè)工程師面臨的挑戰(zhàn)。谷物聯(lián)合收獲機(jī)電子裝置，包括谷物產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)量和產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)，是當(dāng)代農(nóng)機(jī)研究的一個(gè)重要方向，也應(yīng)是我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備機(jī)電一體化、信息化研究的優(yōu)先發(fā)展方向之一。對(duì)于改善易地收獲、農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化意識(shí)，促進(jìn)作物生產(chǎn)科學(xué)管理，都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)是世紀(jì)之交我國(guó)農(nóng)機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的重要課題。3.3田間變量信息采集與處理技術(shù)

快速、有效采集和描述影響作物生長(zhǎng)環(huán)境的空間變量信息，是實(shí)踐“精細(xì)農(nóng)作”的重要基礎(chǔ)。優(yōu)先需予考慮的主要是土壤含水量、肥力、SOM、土壤壓實(shí)、耕作層深度和作物病、蟲、草害及作物苗情分布信息采集等。目前田間信息快速采集技術(shù)的研究仍大大落后于支持精細(xì)農(nóng)作的其它技術(shù)發(fā)展，已成為國(guó)際上眾多單位攻關(guān)研究的重要課題。現(xiàn)有的土壤信息采集方法是基于定點(diǎn)采樣與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合，耗資費(fèi)時(shí)、空間尺度大、難于較精細(xì)地描述這些信息的空間變異性。技術(shù)創(chuàng)新的方向是研究開發(fā)可快速操作，有利于提高采樣密度，測(cè)量精度能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求的新傳感技術(shù)和進(jìn)一步改善空間分布信息的定量描述與近似處理方法。部分參數(shù)將可用掃描方式通過安裝于作業(yè)機(jī)械上的傳感器連續(xù)采集和進(jìn)一步自動(dòng)生成空間信息分布圖。已經(jīng)取得實(shí)用化或具有良好開發(fā)前景的成果，如：土壤含水量測(cè)量將在TDR成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，在開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的基于駐波比、頻域法原理、近紅外技術(shù)的快速測(cè)量?jī)x方面拓寬研究領(lǐng)域。土壤主要肥力因素（N、P、K）測(cè)量?jī)x器開發(fā)方面，基于傳統(tǒng)化學(xué)分析技術(shù)基礎(chǔ)上的快速肥力分析儀，目前國(guó)內(nèi)已有實(shí)用化產(chǎn)品投入使用，其穩(wěn)定性、操作性和測(cè)量精度雖然尚待改進(jìn)，但對(duì)農(nóng)田主要肥力因素的快速近似測(cè)量具有實(shí)用價(jià)值；一種基于近紅外技術(shù)通過間接葉面反射光譜特性進(jìn)行農(nóng)田氮肥肥力水平快速評(píng)估儀器已在試驗(yàn)使用，它與遙感技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用密切相關(guān)，可以相互借鑒相關(guān)技術(shù)研究成果；一種基于離子選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ISFET）集成元件的土壤主要礦物元素含量測(cè)量技術(shù)的研究在國(guó)外已取得進(jìn)展，將是值得關(guān)注的技術(shù)突破性研究方向。土壤耕作層深度對(duì)評(píng)價(jià)土壤持水能力和指導(dǎo)定位處方耕作，確定播種深度、施肥用量密切相關(guān)，在美、加、澳等已經(jīng)開發(fā)出不接觸式、基于電磁場(chǎng)測(cè)量土壤電導(dǎo)率用于評(píng)價(jià)土層深度分布圖的儀器已試驗(yàn)使用，可對(duì)指導(dǎo)定位處方深耕取得良好的經(jīng)濟(jì)效益；關(guān)于SOM傳感器，早在數(shù)年前已有報(bào)導(dǎo)，通過NIR原理研制的可用于田間在線測(cè)量的多光譜SOM測(cè)量?jī)x已有商品化產(chǎn)品。在作物生長(zhǎng)有關(guān)變量信息的采集方面，田間雜草識(shí)別是“精細(xì)農(nóng)業(yè)”支持技術(shù)中引起廣泛關(guān)注的領(lǐng)域。在雜草識(shí)別的光譜響應(yīng)特性方面已有許多研究成果及參考數(shù)據(jù)可供借鑒。其它田間作物變量傳感與空間信息處理技術(shù)方面的研究，將圍繞新的物理原理與數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，如多光譜識(shí)別、NIR視角技術(shù)、圖象模式識(shí)別、人工智能方法（ANN、Fuzzy系統(tǒng)分析、ES應(yīng)用）、狀態(tài)空間分析、小波分析、卡爾曼濾波方法等。在實(shí)踐“精細(xì)農(nóng)作”方面，開發(fā)基于新的物理原理的近似快速信息采集技術(shù)與改善空間地理信息處理方法，仍然是科技工作者面臨的艱巨任務(wù)。

3.4智能型處方農(nóng)作機(jī)械

七十年代中期微電子應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，使得工業(yè)化國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)入到一個(gè)以迅速融合電子技術(shù)向機(jī)電一體化方向發(fā)展的新時(shí)期。農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，廣泛引入了微電子監(jiān)控技術(shù)用于作業(yè)工況監(jiān)測(cè)和控制。八十年代后期起，其監(jiān)控系統(tǒng)又迅速趨向智能化，由單元控制發(fā)展到分布式控制，由單機(jī)作業(yè)系統(tǒng)向與管理決策系統(tǒng)集成的方向發(fā)展。這新一代農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)的發(fā)展，與過去十多年來基于信息技術(shù)的作物生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)的迅速發(fā)展，都是近五年來“精細(xì)農(nóng)作”技術(shù)得以進(jìn)入日益廣泛試驗(yàn)實(shí)踐的重要條件。雖然，迄今支持“精細(xì)農(nóng)作”的若干主要農(nóng)機(jī)裝備，除了如前述帶產(chǎn)量圖自動(dòng)生成的谷物收獲機(jī)以外，實(shí)施按處方圖進(jìn)行農(nóng)田投入調(diào)控的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械,如安裝有DGPS定位系統(tǒng)及處方圖讀入裝置的，可自動(dòng)選擇作物品種（二選一）、可按處方圖調(diào)節(jié)播量和播深的谷物精密播種機(jī)；可自動(dòng)選擇調(diào)控兩種化肥配比的自動(dòng)定位施肥機(jī)和自控噴藥機(jī)；可分別控制噴水量的定位噴灌機(jī)均已有商品化產(chǎn)品，并在繼續(xù)完善。拖拉機(jī)駕駛室已安裝智能化顯示器，在一個(gè)LED顯示屏上，可隨意調(diào)用各種圖形化可視界面,監(jiān)控機(jī)器各部分的工況和顯示處方作業(yè)和導(dǎo)航信息?，F(xiàn)代帶有多處理器的智能型農(nóng)業(yè)機(jī)械，已經(jīng)引用了工業(yè)部門中采用的控制器局部網(wǎng)總線技術(shù)（CAN），相互間采用光纜傳輸信息，建立了工業(yè)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)當(dāng)今農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)水平從總體上看與發(fā)達(dá)國(guó)家落后了不止20年，需要在某些領(lǐng)域推動(dòng)高新技術(shù)的應(yīng)用研究與實(shí)踐。開發(fā)適于我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)技術(shù)?！熬?xì)農(nóng)作”的示范試驗(yàn)研究有可能成為農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備領(lǐng)域應(yīng)用信息高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。3.5系統(tǒng)集成技術(shù)新晨

“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系是一個(gè)集成系統(tǒng)，它涉及到多種學(xué)科知識(shí)的支持，需要學(xué)習(xí)應(yīng)用不同子系統(tǒng)已經(jīng)形成的硬、軟件設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式與通信協(xié)議，應(yīng)用已有的單項(xiàng)技術(shù)成果，研究建立某些支持技術(shù)的新標(biāo)準(zhǔn)。近幾年來，國(guó)外研究實(shí)踐中已經(jīng)積累了一些進(jìn)行“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系集成組裝的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)科技工作者要研究這方面的進(jìn)展，參與國(guó)際交流。作為工程師，要善于根據(jù)工程項(xiàng)目的整體目標(biāo)，既能從具體技術(shù)角度去思考和研究問題，具有不斷突破現(xiàn)有解決實(shí)際問題的觀念與模式的創(chuàng)新意識(shí)；又能注意進(jìn)行項(xiàng)目目標(biāo)的整體評(píng)估，協(xié)調(diào)技術(shù)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)可行性的綜合優(yōu)化目標(biāo)，提出推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的試驗(yàn)實(shí)踐方案。

4.問題與思考

篇10

森林信息化的建設(shè)不僅是網(wǎng)絡(luò)上的接入，還要擁有一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用廣泛的綜合信息系統(tǒng)。在綜合信息系統(tǒng)中，信息的存儲(chǔ)組織和檢索通常是需要解決的中心問題。隨著大容量存儲(chǔ)技術(shù)的成熟和成本的下降，信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)已經(jīng)不再是主要矛盾，如何從海量的信息資源中快速查找出需要的信息成了需要解決的主要問題。森林煙火領(lǐng)域里，傳統(tǒng)的信息表達(dá)形式是公文、研究報(bào)告、刊物等。多年來，基于文本的檢索技術(shù)和語(yǔ)義搜索技術(shù)為這些形式的信息提供了方便的查詢方法。近年來，圖像信息在森林防火領(lǐng)域里的應(yīng)用呈現(xiàn)了飛速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，主要形式有衛(wèi)星照片、雷達(dá)成像、數(shù)字地圖及資料圖片等。于是圖像領(lǐng)域里的檢索需求也漸漸突出出來，比如:如何快速判斷出目標(biāo)是煙火還是其他的目標(biāo)，如何判斷出目標(biāo)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)等。這些應(yīng)用需求是通常的文本檢索技術(shù)所不能滿足的，要滿足這些檢索需求，需要通過信息的內(nèi)容直接檢索，這就需要用到基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)。

2檢索算法研究

因?yàn)閳D像處理技術(shù)本身存在固有的圖像相關(guān)性，即某一種方法只對(duì)某一類圖像有效，對(duì)其他類型的圖像不一定有效的規(guī)律，所以針對(duì)不同領(lǐng)域里有著某種共性的圖像而言，為了達(dá)到有效的檢索效果，需要提取的特征種類和綜合計(jì)算方法也不盡相同。針對(duì)森林領(lǐng)域的煙火圖像庫(kù)的特點(diǎn)，分析、設(shè)計(jì)并介紹一種針對(duì)煙火圖像庫(kù)的檢索方法。

2．1森林煙火圖像的特點(diǎn)及分析

在研究針對(duì)森林煙火圖像的檢索方法前，需要對(duì)這一類圖像的特點(diǎn)進(jìn)行全面考察，經(jīng)過對(duì)大量煙火圖像的考察，發(fā)現(xiàn)其有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)一幅圖片通常有且只有一個(gè)明顯的主題對(duì)象2)前景色與背景色的反差通常比較明顯3)對(duì)象形狀一般呈明顯的幾何形狀4)用戶的檢索需求集中體現(xiàn)在圖像的主題對(duì)象上。在圖像沒有分割的條件下，主題對(duì)象的特征主要表現(xiàn)在面積較大的區(qū)域上，所以在圖像分割的結(jié)果中，面積較小的區(qū)域可以忽略不計(jì)，以此減少干擾。圖像分割適合通過閾值分割方法或者區(qū)域生長(zhǎng)方法方便地實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用區(qū)域生長(zhǎng)算法實(shí)現(xiàn)。此類檢索需要充分針對(duì)的是主題對(duì)象的特征，背景信息并不重要，所以，要實(shí)現(xiàn)相對(duì)準(zhǔn)確的檢索，需盡量剔除背景信息的干擾以獲得主題對(duì)象的特征，這就需要提取圖像的主題目標(biāo)特征。根據(jù)以上特點(diǎn)分析，采用圖像分割技術(shù)獲得圖像的主題目標(biāo)區(qū)域，綜合使用區(qū)域的顏色和形狀特征進(jìn)行檢索方案設(shè)計(jì)。

2．2算法形式化描述

先將圖像分割成若干對(duì)象區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域抽取顏色特征和形狀特征，聯(lián)合構(gòu)成特征向量，并根據(jù)區(qū)域重心距離圖像中心的遠(yuǎn)近來設(shè)置權(quán)重系數(shù)，計(jì)算區(qū)域之間的相似度，進(jìn)而計(jì)算圖像之間的相似度，在相關(guān)反饋中調(diào)整區(qū)域的權(quán)重系數(shù)，讓系統(tǒng)記住區(qū)域?qū)τ诒磉_(dá)圖像語(yǔ)義信息的重要程度。對(duì)每個(gè)區(qū)域計(jì)算三個(gè)形狀特征參數(shù):一面積百分比、離心率、離散度。不同語(yǔ)義信息的主題對(duì)象往往在形狀上存在較大區(qū)別，通過這三個(gè)參數(shù)可以進(jìn)行較好的表達(dá)。

3應(yīng)用模式分析

基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)在森林防火領(lǐng)域里的應(yīng)用主要是從遙感圖像中辨認(rèn)煙火目標(biāo)。環(huán)形火焰的框圖分類(如圖1所示)。

4檢索算法實(shí)現(xiàn)

檢索算法的實(shí)現(xiàn)包括顏色空間轉(zhuǎn)換、圖像分割算法、特征提取等幾個(gè)主要方面，具體描述如下。

4．1顏色空間的選擇

RGB顏色空間的三元色各值之間有太高的獨(dú)立性，而且亮度也同時(shí)被植入了這三個(gè)值當(dāng)中，所以，在RGB空間中距離很近的兩個(gè)顏色會(huì)在外觀上有很大的反差，不符合人眼感受色彩的方式。而HSI空間的亮度分量與色度分量是分開的，即亮度與圖像的色彩信息無關(guān)，同時(shí)色度和飽和度與人眼感受色彩的方式相當(dāng)接近，這些特點(diǎn)使得HSI模型非常適合基于內(nèi)容的圖像檢索方法。

4．2圖像分割的實(shí)現(xiàn)

采用區(qū)域生長(zhǎng)方法實(shí)現(xiàn)圖像分割和區(qū)域的提取，具體由遞歸函數(shù)實(shí)現(xiàn)。為了避免圖像過大造成程序堆棧溢出，需要對(duì)原圖做歸并處理，在縮略圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行分割操作。具體步驟如下:1)對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，以消除噪聲和局部紋理特征的影響。采用最常用的線性平滑濾波器和3*3的模板。2)將圖像分成等面積的象素塊單元，以每個(gè)塊的平均色作為本象素塊的顏色，把象素塊作為縮略圖的一個(gè)象素，圖像最終被轉(zhuǎn)換成縮略圖，以下操作均對(duì)縮略圖進(jìn)行。為每個(gè)象素分配一個(gè)標(biāo)記，初始化值為“未完成”。3)從左上角第1個(gè)象素開始選擇一個(gè)“未完成”的象素作為種子，并建立一個(gè)區(qū)域，拿其4－鄰域空間內(nèi)的象素和種子進(jìn)行顏色比較，若兩者相似則歸并到這個(gè)區(qū)域中，將該象素的標(biāo)記改為“完成”，并計(jì)算該區(qū)域的平均顏色。4)以剛剛并入?yún)^(qū)域的象素為中心，再依次歸并它的4－鄰域空間內(nèi)的象素點(diǎn)，如此遞歸操作，使單元面積不斷擴(kuò)大，直到?jīng)]有鄰域的象素與其相似或者到了圖像邊界，此時(shí)，一個(gè)區(qū)域便產(chǎn)生了。5)繼續(xù)步驟3和4，直到?jīng)]有可以再歸并的象素，此時(shí)，圖像中的每個(gè)象素都已經(jīng)屬于某個(gè)區(qū)域。6)對(duì)分割后的圖像進(jìn)行處理，將符合標(biāo)準(zhǔn)的小區(qū)域進(jìn)行合并。7)染色處理。為了查看分割的效果，使結(jié)果更加直觀，對(duì)每個(gè)區(qū)域取平均顏色作為區(qū)域的代表顏色，并把區(qū)域內(nèi)部的全部點(diǎn)都染成此顏色。值得注意的是，為了得到恰當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)點(diǎn)，需要迭代使用這個(gè)算法，將第1次分割后的區(qū)域的中心作為生長(zhǎng)點(diǎn)，進(jìn)行第2次生長(zhǎng)，進(jìn)而得到更好的分割效果。另外，調(diào)整顏色比較規(guī)則中的閾值，使得分割后圖像的區(qū)域數(shù)不超過5個(gè)為易，以避免過分割帶來的計(jì)算量過大產(chǎn)生誤檢索。

4．3特征的提取