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農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感技術(shù)

時(shí)間:2023-10-07 09:02:22

導(dǎo)語(yǔ):在農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感技術(shù)的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感技術(shù)

第1篇

關(guān)鍵詞:遙感信息技術(shù);農(nóng)業(yè);運(yùn)用

中圖分類號(hào):TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來(lái)探測(cè)地表物體對(duì)電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波,從而提取這些物體的信息,完成遠(yuǎn)距離識(shí)別物體。遙感的實(shí)現(xiàn)還需要遙感平臺(tái),如衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球等,它們的作用就是穩(wěn)定地運(yùn)載傳感器。目前,在農(nóng)業(yè)發(fā)展中有著很大的運(yùn)用價(jià)值。

1 簡(jiǎn)述遙感信息技術(shù)的概念與作用

1.1 概念分析

遙感技術(shù)依其遙感儀器所選用的波譜性質(zhì)可分為電磁波遙感技術(shù)、聲納遙感技術(shù)和物理場(chǎng)(如重力和磁力場(chǎng))遙感技術(shù)。電磁波遙感技術(shù)是利用各種物體/物質(zhì)反射或發(fā)射出不同特性的電磁波進(jìn)行遙感的,其可分為可見光、紅外、微波等遙感技術(shù)。按照感測(cè)目標(biāo)的能源作用可分為主動(dòng)式遙感技術(shù)和被動(dòng)式遙感技術(shù);按照記錄信息的表現(xiàn)形式可分為圖像方式和非圖像方式;按照遙感器使用的平臺(tái)可分為航天遙感技術(shù)、航空遙感技術(shù)和地面遙感技術(shù);按照遙感的應(yīng)用領(lǐng)域可分為陸地水資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植被資源調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、城市遙感調(diào)查、海洋資源調(diào)查、測(cè)繪、考古調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)和規(guī)劃管理等。

1.2 整體作用

市場(chǎng)銷售服務(wù)平臺(tái)的信息化建設(shè),是為了鼓勵(lì)發(fā)展各類農(nóng)產(chǎn)品的購(gòu)銷、經(jīng)濟(jì)、合作組織,形成農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)銷的主體,從而解決農(nóng)產(chǎn)品的買賣難題,鼓勵(lì)和促進(jìn)增收。信息化市場(chǎng)銷售服務(wù)平臺(tái)在服務(wù)內(nèi)容上,是產(chǎn)品銷售、資金籌措、技術(shù)開發(fā)、信息共享等方面的服務(wù),在服務(wù)的期限上,技術(shù)和服務(wù)實(shí)體無(wú)比穩(wěn)固;在合作領(lǐng)域上,要加強(qiáng)發(fā)展產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)、家用和銷售環(huán)節(jié)。在組織形式上,壯大銷售的經(jīng)濟(jì)人隊(duì)伍,拓展銷售的信息渠道,劃分不同產(chǎn)業(yè)、區(qū)域的影響組織,盡快建立不同服務(wù)內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)信息營(yíng)銷系統(tǒng)。

2 探討基于遙感信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的運(yùn)用方式

2.1 利用“3S”提取農(nóng)業(yè)背景信息參與區(qū)劃計(jì)算

農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃是根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)氣候條件的要求和氣候資源的地理分布特征來(lái)進(jìn)行分區(qū)劃片的,在某種農(nóng)作物的氣候可種植區(qū)內(nèi)還有不同的地物類型,不同的農(nóng)作物要求不同的地理環(huán)境。為使農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更具有指導(dǎo)作用,將非氣象因子引入到農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中。農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃對(duì)象中往往對(duì)土壤pH值要求很高,根據(jù)土壤類型分布可以得出土壤pH值的分布,將其作為區(qū)劃的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),使得區(qū)劃更加有實(shí)際應(yīng)用意義。利用GIS將土壤分類圖作為一項(xiàng)數(shù)據(jù)層參與氣候資源數(shù)據(jù)層集運(yùn)算,得出包含土壤類型信息的區(qū)劃結(jié)果。譬如,在江西省萬(wàn)安縣在全省優(yōu)質(zhì)早稻種植氣候區(qū)劃和萬(wàn)安縣臍橙種植綜合區(qū)劃中,除了應(yīng)用1∶25萬(wàn)的地理數(shù)據(jù),還結(jié)合了TM影像數(shù)據(jù),輔助GPS定位抽樣,把早稻、臍橙的可能種植區(qū)(農(nóng)田、荒山荒坡)提取出來(lái),排除了山體、水體、居民點(diǎn)、道路等不能種植臍橙和早稻的區(qū)域,把可能種植區(qū)與農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃圖做邏輯交集運(yùn)算,得到了全省優(yōu)質(zhì)早稻和萬(wàn)安縣臍橙種植規(guī)劃圖(見圖1)。

圖1 江西省萬(wàn)安縣臍橙種植區(qū)劃

2.2 大氣污染監(jiān)測(cè)管理

無(wú)論是點(diǎn)源污染,還是線源污染,其空間分布以及屬性可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行管理,而污染擴(kuò)散的影響因子的空間分布同樣可以作為GIS的空間數(shù)據(jù)組成部分,所以基于GIS可以建立大氣污染擴(kuò)散模型,進(jìn)而GIS也提供了豐富的功能以表現(xiàn)污染物強(qiáng)度空間分布,可以查詢強(qiáng)度分布狀況,并可以結(jié)合其它社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)行更加細(xì)致的評(píng)價(jià)分析。譬如,包頭是我國(guó)大氣污染治理的重點(diǎn)城市,包頭關(guān)于大氣污染擴(kuò)散的研究工作較多。冶金部建筑研究總院1982針對(duì)包鋼地區(qū)的煙氣綜合治理規(guī)劃,利用風(fēng)洞模擬試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等提出了“大氣輸送氣候?qū)W模式”(ATCM)。1989年包頭市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,針對(duì)包頭新市區(qū)大氣擴(kuò)散模式和SO2容量計(jì)算,提出了基于美國(guó)EPA的ISC(工業(yè)復(fù)合源大氣擴(kuò)散模式)的城市多源高斯模式。這些模式的建立為包頭市的大氣污染治理和管理提供了可靠的依據(jù)。在包頭市的研究工作中,利用1月份平均風(fēng)速、風(fēng)向、頻率,并將其換算為風(fēng)頻表,對(duì)包頭市的37個(gè)高架點(diǎn)源造成的地面SO2濃度的空間變化進(jìn)行模擬。

將模型預(yù)測(cè)結(jié)果圖與包頭市環(huán)境監(jiān)測(cè)站繪制的等值線圖相比較。模型在工業(yè)區(qū)的預(yù)測(cè)值比較切合實(shí)際,在昆都侖區(qū),預(yù)測(cè)值偏小,原因應(yīng)該是由于包頭地區(qū)在1月份特定風(fēng)向條件下,工業(yè)污染對(duì)該區(qū)域的影響比較小,相比之下居民取暖燃煤造成的SO2污染就較突出。總體來(lái)看,無(wú)論從工業(yè)區(qū)還是居民區(qū),模型預(yù)測(cè)的SO2的濃度不存在數(shù)量級(jí)上的差別。

2.3 農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)

遙感技術(shù)具有客觀、及時(shí)的特點(diǎn),可以在短期內(nèi)連續(xù)獲取大范圍的地面信息,用于農(nóng)情監(jiān)測(cè)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近20a,農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)一直是遙感應(yīng)用的一個(gè)重要主題。從“七五”利用氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行北方11省市小麥估產(chǎn)起步,經(jīng)過(guò)“八五”重點(diǎn)產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)研究,到“九五”建立全國(guó)遙感估產(chǎn)系統(tǒng),使我國(guó)的遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷向?qū)嵱没~進(jìn)。目前已經(jīng)具有對(duì)全國(guó)冬小麥、春小麥、早稻、晚稻、雙季稻、玉米和大豆等農(nóng)作物的估產(chǎn)及其長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)的能力,在作物收割前2~4周提供作物播種面積和總產(chǎn)數(shù)據(jù),每10d提供1次作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)結(jié)果。這些信息為國(guó)家掌握糧食生產(chǎn)、糧食儲(chǔ)運(yùn)、糧食調(diào)配和糧食安全提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。 這些業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)的建成和使用,為科學(xué)合理地制定國(guó)家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、制定農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口政策和計(jì)劃、調(diào)控糧食市場(chǎng)、及時(shí)合理安排地區(qū)間的糧食運(yùn)輸調(diào)度、宏觀指導(dǎo)和調(diào)控種植業(yè)結(jié)構(gòu)、提高相關(guān)企業(yè)與農(nóng)民的經(jīng)營(yíng)管理水平等做出了積極貢獻(xiàn),標(biāo)志著我國(guó)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)已進(jìn)入新的階段。

2.4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物信息遙感獲取理論和方法方面,突破了作物長(zhǎng)勢(shì)、養(yǎng)分等信息的遙感獲取關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)出了作物葉面積指數(shù)(LAI)、氮素、葉綠素、水分等系列探測(cè)儀器設(shè)備,建立了基于多時(shí)相、多光譜、多角度的作物株型結(jié)構(gòu)參數(shù)探測(cè)模型,提高了作物L(fēng)AI和長(zhǎng)勢(shì)的遙感監(jiān)測(cè)精度,提出了作物熒光被動(dòng)遙感探測(cè)技術(shù)方法和基于紅邊特征、弱水汽吸收特征的植株水分光譜探測(cè)方法,建立了作物冠層組分垂直分布梯度與營(yíng)養(yǎng)診斷應(yīng)用模型。為解決農(nóng)田信息快速獲取的瓶頸問(wèn)題,構(gòu)建了基于多平臺(tái)、多源遙感信息融合的作物信息獲取體系,提出了以星-機(jī)-地同步觀測(cè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、生化組分遙感填圖為手段、作物C/N代謝平衡和優(yōu)質(zhì)均一化產(chǎn)品為應(yīng)用目標(biāo)的農(nóng)學(xué)參量定量反演綜合方法,實(shí)現(xiàn)了遙感“面狀信息”與地面“點(diǎn)狀信息”有機(jī)融合,顯著提高了作物、土壤信息獲取精度和判讀能力。

2.5 作物估產(chǎn)

目前主要應(yīng)用于:

2.5.1 大面積作物環(huán)境監(jiān)測(cè)

如通過(guò)NOAA衛(wèi)星遙感影像的綠度值,了解大面積作物的分布和長(zhǎng)勢(shì),并根據(jù)該作物在某一些地區(qū)的生長(zhǎng)日歷(拔節(jié)、開花等)和氣象衛(wèi)星所提供的資料,對(duì)某一作物地區(qū)可能發(fā)生的氣象災(zāi)害、土壤水分的保證率和流行性病蟲害等發(fā)生早期警報(bào)。

2.5.2 大面積估產(chǎn)

如利用陸地衛(wèi)星進(jìn)行某一作物的生態(tài)分區(qū),收集每一生態(tài)分區(qū)內(nèi)歷年該作物的產(chǎn)量以及有關(guān)的氣象資料建立產(chǎn)量模式,同時(shí)進(jìn)行與衛(wèi)星同步的高空、低空和地面光譜觀測(cè),然后根據(jù)衛(wèi)星影像所提供的信息進(jìn)行某一作物的產(chǎn)量估測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)地理信息平臺(tái)是土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)、地理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科與通信和網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái),形成對(duì)土壤和農(nóng)作物宏觀和微觀監(jiān)測(cè),并對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育情況以及環(huán)境進(jìn)行信息獲取、分析和預(yù)測(cè)的信息系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)地理信息平臺(tái)突破了信息受到區(qū)域限制的局限性,將傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提升到快速調(diào)查、分析、監(jiān)測(cè)、診斷、決策進(jìn)而管理的新高度。遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要是在進(jìn)行農(nóng)用土地資源調(diào)查、作物估產(chǎn)和氣象災(zāi)害、作物病蟲害的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)等方面。農(nóng)業(yè)已成為遙感技術(shù)最大的應(yīng)用部門之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 李新功.借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)建立我國(guó)政府主導(dǎo)型農(nóng)業(yè)信息化體系[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì),2003(05):23.

[2] 馬云峰,陳建,李偉清.我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化的現(xiàn)狀及對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2004(05):3-5.

第2篇

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù);發(fā)展;應(yīng)用;

中圖分類號(hào):P258 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-3520(2014)-11-00-01

隨著科技水平的不斷進(jìn)步,測(cè)繪技術(shù)也在不斷發(fā)展,其主要包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等。遙感技術(shù)與衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)是綜合了衛(wèi)星技術(shù)、航天技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等多項(xiàng)高新技術(shù)的研究成果而形成的最新技術(shù)成果,地理信息系統(tǒng)技術(shù)則集合了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間分析與模擬技術(shù)綜合研究而形成的。這三項(xiàng)技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的核心,他們是空間技術(shù)和信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)的綜合集成。

一、現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展概況

(一)遙感技術(shù)(RS)的發(fā)展。遙感包括衛(wèi)星遙感和航空遙感,衛(wèi)星遙感用于測(cè)圖正在研究之中并取得一些意義重大的成果,航空遙感作為地形圖測(cè)繪的重要手段已在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用,基于遙感資料建立數(shù)字地面模型進(jìn)而應(yīng)用于測(cè)繪工作已獲得了較多的應(yīng)用。遙感信息獲取技術(shù)已從可見光發(fā)展到紅外、微波;從單波段發(fā)展到多角度、多波段、多極化;從低分辨率發(fā)展到高分辨率甚至超高分辨率。傳感器有框幅式光學(xué)相機(jī),光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、面陣掃描儀、CCD線陣、激光掃描儀、雷達(dá)測(cè)高儀和合成孔徑雷達(dá)等;遙感平臺(tái)有太陽(yáng)同步衛(wèi)星、地球同步軌道衛(wèi)星、太空飛船、探空火箭、航天飛機(jī),并且還有升空氣球,高、中、低空飛機(jī)以及無(wú)人飛機(jī)等,它們幾乎覆蓋了可透過(guò)大氣窗口的所有電磁波段。

(二)全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)的發(fā)展。GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱,而其中文簡(jiǎn)稱為“球位系”。GPS是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供全天候、實(shí)時(shí)和全球性的導(dǎo)航服務(wù),并用于核爆監(jiān)測(cè)、情報(bào)收集和應(yīng)急通訊等一些軍事目的經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn),耗資巨大,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)共由24顆GPS衛(wèi)星布設(shè)組成。GPS采用的是全球性地心坐標(biāo)系統(tǒng),坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)量中心。

(三)地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展。地理信息系統(tǒng)作為多種技術(shù)、多個(gè)學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物,至今只有40多年的歷史。地理信息系統(tǒng)起源于20世紀(jì)60年代加拿大和美國(guó)學(xué)者的在土地和交通方面的地理信息研究。1998年1月31日美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐诩永D醽喛茖W(xué)中心的一次講演,在該講演中戈?duì)栒教岢鰯?shù)字地球的概念。地理信息系統(tǒng)作為對(duì)空間地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、管理、分析的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng),其發(fā)展和應(yīng)用對(duì)測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展意義重大,是現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的重大技術(shù)支撐。

二、現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)作為一門新的信息科學(xué)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的諸多領(lǐng)域正發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用。在這里主要介紹現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在濕地方面、礦產(chǎn)普查與勘探、農(nóng)業(yè)方面以及水利工程方面的應(yīng)用情況。

(一)濕地方面。利用遙感技術(shù)對(duì)濕地生物資源的分布、生長(zhǎng)狀況及其變化進(jìn)行估測(cè)。利用遙感技術(shù)多層次、多時(shí)相的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能獲得及時(shí)可靠的數(shù)據(jù),通過(guò)地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新,并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析,可得到濕地的動(dòng)態(tài)變化情況。應(yīng)用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù),獲取濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析評(píng)價(jià)所需要的數(shù)據(jù),借助GPS技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)采樣調(diào)查、土壤采樣、植被樣方調(diào)查等常規(guī)野外調(diào)查。根據(jù)濕地信息系統(tǒng)的功能,可將其劃分為兩大類:決策支持型地信息系統(tǒng)與查詢服務(wù)型信息系統(tǒng)。

(二)礦產(chǎn)普查與勘探。礦產(chǎn)普查與勘探目的是為了開發(fā)地下資源,找出有用礦物,并確定其形狀大小及儲(chǔ)藏量(通常簡(jiǎn)稱儲(chǔ)量)。礦產(chǎn)普查,首先是查明礦床位置,并加以圈定,確定其隱伏部分或其他隱伏礦體的大致分布地段,作為勘探基地,并作出礦床的遠(yuǎn)景評(píng)價(jià),然后確定是否進(jìn)行勘探。為此,在沒(méi)有適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)比例尺地形圖使用時(shí),須進(jìn)行正規(guī)的地形測(cè)圖,或配合地質(zhì)工作同時(shí)進(jìn)行路線圖測(cè)量,或進(jìn)行簡(jiǎn)易測(cè)圖,以及少量的普查工程測(cè)量,以便為礦點(diǎn)檢查做出評(píng)價(jià)報(bào)告和下一步勘探設(shè)計(jì)提供資料。

(三)農(nóng)業(yè)方面。農(nóng)業(yè)中,利用GPS技術(shù)對(duì)采集的農(nóng)田信息進(jìn)行空間定位;利用GIS技術(shù)建立農(nóng)田自然條件、土地管理、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間數(shù)據(jù)庫(kù);利用RS技術(shù)獲取農(nóng)田小區(qū)內(nèi)作物生長(zhǎng)狀況、生長(zhǎng)環(huán)境以及空間變異的大量時(shí)空變化信息,為分析農(nóng)田內(nèi)資源有效利用狀況、自然條件、作物產(chǎn)量的時(shí)空差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方信息。RS、GPS、GIS技術(shù)及自動(dòng)化控制技術(shù)為支撐的精確農(nóng)業(yè)將促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。它可以收集土地利用現(xiàn)狀、農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況、植被分布、土壤肥力等多種信息、農(nóng)作物的災(zāi)情分布,將信息技術(shù)與農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),最大限度地優(yōu)化各項(xiàng)農(nóng)業(yè)資源與生產(chǎn)要素的合理分配,獲取高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益。

(四)水利工程方面。遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)地對(duì)大河、大江和湖水水位進(jìn)行監(jiān)測(cè),可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)洪水災(zāi)害面積。RS和GIS集成能及早預(yù)報(bào)洪水淹沒(méi)范圍和干旱災(zāi)情范圍,為防災(zāi)、抗災(zāi)提供準(zhǔn)確信息。在水利樞紐工程竣工后,需對(duì)水庫(kù)大壩、大型橋梁等進(jìn)行精密的、連續(xù)的監(jiān)測(cè)。現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)提供了連續(xù)、實(shí)時(shí)的安全運(yùn)行監(jiān)控手段。利用數(shù)字測(cè)圖技術(shù)或全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量建立數(shù)字地面模型,應(yīng)用GIS的分析決策功能,可以方便快速地進(jìn)行水庫(kù)大壩選址、引水渠修建庫(kù)容計(jì)算、受益范圍等設(shè)計(jì)工作,為開發(fā)利用水資源提供科學(xué)依據(jù)。

三、結(jié)束語(yǔ)

以“3S”一體化或集成為主導(dǎo)的空間信息技術(shù)體系已逐漸成為測(cè)繪學(xué)或地球信息學(xué)新的技術(shù)體系和工作模式,其先進(jìn)性、時(shí)效性明顯。現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)將朝著高科技、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數(shù)字化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]劉海世.基于現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用研究[J].科技致富向?qū)В?012,33:165.

第3篇

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù);大氣環(huán)境;監(jiān)測(cè)

環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重,各類污染給人類的生活和健康帶來(lái)了很大的影響,嚴(yán)重破壞了人們的日常生活并威脅到人們的生命安全。遙感技術(shù)主要分為主動(dòng)式遙感監(jiān)測(cè)和被動(dòng)式遙感監(jiān)測(cè),以環(huán)境監(jiān)測(cè)為主,利用遙感傳感器監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu),對(duì)污染源進(jìn)行快速定位,直接對(duì)污染物進(jìn)行區(qū)域跟蹤測(cè)量,從而獲取某一區(qū)域大氣污染的綜合信息,以及時(shí)制定治理措施來(lái)減少大氣污染的不利影響,對(duì)大氣環(huán)境的治理產(chǎn)生了無(wú)法忽視的影響。

1 大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本原理

遙感監(jiān)測(cè)就是用儀器對(duì)一段距離以外的目標(biāo)物或現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè),是一種不直接接觸目標(biāo)物或現(xiàn)象而能收集信息,對(duì)其進(jìn)行識(shí)別、分析、判斷的更高自動(dòng)化程度的監(jiān)測(cè)手段。它最重要的作用是不需要采樣而直接可以進(jìn)行區(qū)域性的跟蹤測(cè)量,快速進(jìn)行污染源的定點(diǎn)定位,污染范圍的核定,污染物在大氣中的分布、擴(kuò)散等,從而獲得全面的綜合信息。根據(jù)所利用的波段, 遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)主要分為紫外、可見光、反射紅外遙感技術(shù);熱紅外遙感技術(shù)和微波遙感技術(shù)三種類型。

大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)作為遙感技術(shù)應(yīng)用中較為重要的內(nèi)容之一,在業(yè)務(wù)上不同于常規(guī)氣象要素的監(jiān)測(cè)。常規(guī)氣象要素遙感監(jiān)測(cè)[1] 主要是指測(cè)量大氣的垂直溫度剖面、大氣的垂直濕度剖面、降水量及頻度、云覆蓋率(云量和云層厚度) 和長(zhǎng)波輻射、風(fēng)(風(fēng)速和風(fēng)向) 、地球輻射收支的測(cè)量等。而大氣環(huán)境遙感則是監(jiān)測(cè)大氣中的臭氧(O3 )、CO2、SO2、甲烷(CH4) 等痕量氣體成分以及氣溶膠、有害氣體等的三維分布。這些物理量通常不可能用遙感手段直接識(shí)別,但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜特征,如影響水汽分布的主要光譜波長(zhǎng)在017μm , O3在0155~0165μm 之間存在一個(gè)明顯的吸收帶等,因此我們實(shí)際上可通過(guò)測(cè)量大氣散射、吸收及輻射的光譜特征值而從中識(shí)別出這些組分來(lái)。研究表明,在衛(wèi)星遙感中,有兩個(gè)非常好的大氣窗可以用來(lái)探測(cè)這些組分,即位于可見光范圍內(nèi)的0140~0175μm 的波段范圍和在近紅外和中紅外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段處。

2 遙感技術(shù)在大氣污染監(jiān)測(cè)中的作用

2.1 被動(dòng)式空基遙感監(jiān)測(cè)

被動(dòng)式遙感監(jiān)測(cè)主要作用于臭氧層、大氣氣溶膠、溫室氣體、大氣污染物、大氣熱污染源等等,這些問(wèn)題很多不僅僅是區(qū)域性問(wèn)題,甚至已經(jīng)成為全球性問(wèn)題,影響著全世界的正常發(fā)展。太陽(yáng)直接輻射遙感技術(shù)利用散射和衰減,測(cè)量二氧化碳、臭氧等大氣的主要組成部分,對(duì)有害氣體、污染物、熱污染源等進(jìn)行監(jiān)測(cè),逐漸成為遙感技術(shù)中最常用的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)。現(xiàn)階段,城市工業(yè)不斷發(fā)展,霧霾成為人們生活中的一種普遍現(xiàn)象,嚴(yán)重影響著人們的身心健康,而遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合,獲取霧霾地區(qū)的綜合信息,通過(guò)對(duì)圖像以及數(shù)據(jù)的分析得出影響霧霾的主要因素,從而制定相應(yīng)的措施來(lái)消除霧霾。除此之外,隨著城市化的不斷發(fā)展,城市熱島效應(yīng)成為城市發(fā)展的主要問(wèn)題,遙感技術(shù)通過(guò)研究城市下墊面的熱紅外遙感總結(jié)城市熱島變化規(guī)律,對(duì)熱島效應(yīng)的解決提供了一定的事實(shí)依據(jù)。

2.2 主動(dòng)式空基遙感監(jiān)測(cè)

主動(dòng)式空基遙感監(jiān)測(cè)的載體是雷達(dá),主要有機(jī)載和星載雷達(dá),它可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射大功率的電磁波,再根據(jù)回波信號(hào)的振幅和位相分析得出測(cè)量物的方向、距離等數(shù)據(jù),主動(dòng)式遙感不依賴于太陽(yáng)輻射,可以晝夜工作,還可以根據(jù)探測(cè)目的的不同,主動(dòng)選擇電磁波的波長(zhǎng)和發(fā)射方式。主動(dòng)式遙感可以用來(lái)監(jiān)測(cè)大氣中的臭氧、水汽、二氧化硫以及三氧化氮等分布情況,分析這些成分如何影響平流層和對(duì)流層,有利于制定空間雷達(dá)的探測(cè)技術(shù),對(duì)大氣環(huán)境的治理起著無(wú)法替代的作用。遙感技術(shù)正在經(jīng)歷由單一型遙感監(jiān)測(cè)向多方面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合性分析過(guò)渡,即多時(shí)相監(jiān)測(cè),對(duì)于污染物信息的監(jiān)測(cè)可以做到更準(zhǔn)確及時(shí)客觀,使得大氣污染監(jiān)測(cè)上升到一個(gè)新高度。

3 遙感技術(shù)的發(fā)展方向

人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境問(wèn)題,對(duì)環(huán)境的需求也不斷增加,改善環(huán)境成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要任務(wù),遙感技術(shù)能夠改善環(huán)境,那就應(yīng)該更大限度的開發(fā)利用這一技術(shù)。遙感技術(shù)還可以從以下一些方面取得進(jìn)步:

(1)遙感技術(shù)主要分為主動(dòng)式遙感和被動(dòng)式遙感,把主動(dòng)與被動(dòng)式衛(wèi)星遙感相結(jié)合,可以更加準(zhǔn)確的進(jìn)行對(duì)污染物的監(jiān)測(cè),把污染物監(jiān)測(cè)的誤差精確到更小,不斷改進(jìn)大氣環(huán)境遙感技術(shù),對(duì)大氣環(huán)境遙感進(jìn)行定量化研究,形成一套嚴(yán)密的大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)行系統(tǒng),把遙感技術(shù)與地面監(jiān)測(cè)共同運(yùn)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)中,以便更加準(zhǔn)確及時(shí)的制定解決環(huán)境污染的措施。

(2)在當(dāng)今社會(huì),技術(shù)在任何方面都是不可或缺的,與此相應(yīng),互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以充分配置資源,使全球的資源和信息得到共享,實(shí)現(xiàn)遙感技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化,普及遙感監(jiān)測(cè)技術(shù),可以借鑒其他國(guó)家的遙感技術(shù)創(chuàng)新之處與經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行多國(guó)合作,利用其它國(guó)家的資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng),提高監(jiān)測(cè)的效率。

(3)人才的進(jìn)步才是社會(huì)的進(jìn)步,必須要保證技術(shù)性人才的培養(yǎng),國(guó)家要加大人才扶持力度,提供更多的人才發(fā)展機(jī)會(huì),培養(yǎng)大批實(shí)用型人才和技術(shù)創(chuàng)新型人才,只有如此遙感技術(shù)才可能會(huì)有飛躍性的突破。

(4)技術(shù)的不完善使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確,而數(shù)據(jù)分析是制定措施的重要依據(jù),提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度是必須的,對(duì)此,應(yīng)該研發(fā)更高性能的傳感器以提高衛(wèi)星遙感的分辨率,使數(shù)據(jù)精確度更高,更好的判斷污染物信息,避免誤判情況的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境問(wèn)題與人類發(fā)展息息相關(guān),實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處是社會(huì)發(fā)展的必然要求,在尊重自然的基礎(chǔ)上,通過(guò)自己的一系列活動(dòng)改變環(huán)境對(duì)于自身的不利影響并造福于人類是對(duì)每個(gè)人的要求。環(huán)境問(wèn)題種類多樣,大氣污染、水污染、固體廢棄物污染等都可以通過(guò)遙感技術(shù)得到一定程度的治理,遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)力量,遙感技術(shù)應(yīng)該不斷發(fā)展自身,為制定科學(xué)準(zhǔn)確的政策提供更加有理有據(jù)的支持。

參考文獻(xiàn):

[1]劉紅,張清海,林紹霞.等.遙感技術(shù)在水環(huán)境和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2013(1).

第4篇

[關(guān)鍵詞]遙感應(yīng)用;變化檢測(cè);資源環(huán)境衛(wèi)星氣象學(xué)一般流程

一、遙感技術(shù)變化檢測(cè)應(yīng)用

1.1 遙感技術(shù)變化檢測(cè)應(yīng)用綜述

從1972 年美國(guó)發(fā)射第一顆陸地資源衛(wèi)星以來(lái),對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷擴(kuò)大,應(yīng)用成效也得到不斷提高由于遙感觀測(cè)有著信息獲取方式優(yōu)良,獲取條件相對(duì)簡(jiǎn)單,實(shí)時(shí)性、高效性、廣域性以及其他諸多優(yōu)點(diǎn),因而如何從遙感觀測(cè)所供給的大量數(shù)據(jù)中提取變化信息,并將這些信息運(yùn)用于生產(chǎn)生活的方方面面,已經(jīng)成為目前遙感應(yīng)用領(lǐng)域中一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題,變化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂變化檢測(cè)技術(shù)就是對(duì)不同時(shí)段的目標(biāo)或現(xiàn)象狀態(tài)發(fā)生的變化進(jìn)行識(shí)別、分析的計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng),包括判斷目標(biāo)是否發(fā)生變化、確定發(fā)生變化的區(qū)域、鑒別變化的類別、評(píng)價(jià)變化的時(shí)間和空間分布模式。在遙感技術(shù)幾十年的發(fā)展歷程中,變化檢測(cè)技術(shù)的研究成了各地專家學(xué)者研究的一個(gè)重要的課題。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、空間探測(cè)技術(shù)以及其他與遙感有關(guān)的諸多領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的帶動(dòng)下,世界各地學(xué)者跨國(guó)、跨領(lǐng)域的交流合作下,基于遙感影像的變化檢測(cè)技術(shù)迎來(lái)了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期。然而就目前的技術(shù)與設(shè)備而言,目前所采用的任何一種變化檢測(cè)方法都具有其局限性。在下文中,我們將就各類方法的局限性與優(yōu)越性進(jìn)行討論,了解其特點(diǎn)與所適用的領(lǐng)域。

1.2主流變化檢測(cè)方法及優(yōu)缺點(diǎn)

隨著數(shù)十年來(lái)各國(guó)學(xué)者跨學(xué)科跨領(lǐng)域的合作交流,遙感相關(guān)學(xué)科的蓬勃發(fā)展,作為土地覆蓋利用監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)的變化檢測(cè)方法日益繁多。可以將遙感影像的配準(zhǔn)方式以及變化檢測(cè)的數(shù)據(jù)源作為劃分依據(jù),將目前主流的變化檢測(cè)方法分為兩大類、七種方法。第一類是先進(jìn)行圖像配準(zhǔn)后變化檢測(cè)的方法;第二類是變化檢測(cè)與圖像配準(zhǔn)同步進(jìn)行的方法。或者,可以按照是否需要進(jìn)行實(shí)現(xiàn)分類作為劃分依據(jù),將變化檢測(cè)方法劃分為兩類:即直接比較變化檢測(cè)法、分類的變化檢測(cè)法。

二、遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用

2.1遙感技術(shù)應(yīng)用于資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的必要性

自第一次工業(yè)革命以來(lái),經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾便已經(jīng)存在,且受到世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及后續(xù)兩次工業(yè)革命的影響,人與自然、人與資源的矛盾日益加劇。如何處理與社會(huì)發(fā)展相共生的資源匱乏以及環(huán)境惡化,成為人們不得不面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。然而一直以來(lái),兩道天塹阻隔在資源環(huán)境問(wèn)題處理的面前,即如何全面而快速地獲取資源環(huán)境變化信息,以及如何高效高精度的處理這些數(shù)據(jù)。直到20世紀(jì)60年代,隨著空間探測(cè)技術(shù)的發(fā)展以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日漸成熟,遙感技術(shù)進(jìn)入了人們的視野之中。遙感技術(shù)以其觀測(cè)的廣域性、數(shù)據(jù)獲取的綜合性、資料采集與數(shù)據(jù)處理的高效性、處理結(jié)果的高精度性等優(yōu)勢(shì)成了現(xiàn)如今,局部乃至全球資源環(huán)境數(shù)據(jù)獲取與處理的重要手段。

2.2遙感技術(shù)應(yīng)用于資源環(huán)境的優(yōu)越性

遙感技術(shù)對(duì)環(huán)境研究來(lái)說(shuō),其優(yōu)越性可歸納為“高、遠(yuǎn)、多”。

高,遙感影像從高空對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),所受的遮蔽少,視野開闊,觀測(cè)范圍大,鳥瞰全局,從而使遙感影像更加完備而全面的實(shí)現(xiàn)地面觀測(cè)。

遠(yuǎn),遙感技術(shù)能夠不直接接觸被測(cè)物體,遠(yuǎn)距離的獲取地物的幾何與物理信息,對(duì)目標(biāo)地物及其所處的環(huán)境不造成干擾,使得獲得的數(shù)據(jù)更加客觀可靠。

多,包括多點(diǎn)位、多譜段、多時(shí)相、多高度的遙感影像和“多次增強(qiáng)”的遙感信息。

總的來(lái)說(shuō),遙感技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境資源中,可以為用戶提供時(shí)空連續(xù)性的區(qū)域性同步信息。這些信息具有綜合性、系統(tǒng)性與同時(shí)性,而這也恰恰是遙感技術(shù)區(qū)別于其他技術(shù),在資源環(huán)境中的應(yīng)用所具有的優(yōu)越性。

2.3遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的發(fā)展趨勢(shì)

遙感影像獲取技術(shù)方面,隨著高性能新型傳感器的研制開發(fā)水平的提高以及環(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)。遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用主要呈現(xiàn)以下五個(gè)大的發(fā)展的趨勢(shì):

2.3.1 遙感影像獲取技術(shù)蓬勃發(fā)展

2.3.2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)呈現(xiàn)高速性、大容量性和高精度性的特點(diǎn)

2.3.3 4S技術(shù)(GIS、GPS、RS、ES)技術(shù)呈現(xiàn)集成化、一體化的發(fā)展趨勢(shì)

2.3.4 遙感信息模型與遙感信息處理方法的逐步發(fā)展完善

2.3.5 國(guó)家環(huán)境資源信息系統(tǒng)以及環(huán)境遙感應(yīng)用系統(tǒng)的建立

可以預(yù)見的是,遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用在未來(lái)的發(fā)展中,功能模塊集成化、技術(shù)科學(xué)化、數(shù)據(jù)處理智能化、檢測(cè)科學(xué)化等特點(diǎn)將更加明顯。隨著遙感技術(shù)以及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,在未來(lái)的生產(chǎn)生活中,遙感技術(shù)必將更加深入而廣泛地應(yīng)用于資源環(huán)境資料的獲取與處理,以其獨(dú)特的優(yōu)越于生產(chǎn)生活。

3 遙感技術(shù)在氣象學(xué)中的應(yīng)用

3.1遙感技術(shù)應(yīng)用于氣象學(xué)的優(yōu)越性與局限性

大氣遙感作為遙感技術(shù)數(shù)十年間發(fā)展最為迅速的新興學(xué)科,在大氣科學(xué)中一直發(fā)揮著重要作用,是現(xiàn)今氣象學(xué)的支柱學(xué)科之一。隨著氣象學(xué)的研究與發(fā)展,氣象學(xué)對(duì)全球范圍以及區(qū)域范圍的大氣特征的觀測(cè)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)其時(shí)空連續(xù)性。且由于氣象學(xué)研究的主要對(duì)象無(wú)法直接接觸,或直接接觸難度大,遙感技術(shù)作為一種不直接接觸被測(cè)物體,即可獲得其物理幾何特性的觀測(cè)技術(shù),顯示出了其獨(dú)特的魅力。另一方面大氣物理學(xué)、近代電磁學(xué)、計(jì)算機(jī)及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,傳感器等硬件O施的完善,都進(jìn)一步地推動(dòng)了遙感技術(shù)在氣象學(xué)中應(yīng)用的深度與廣度。

大氣遙感是利用遙感器傳感器所監(jiān)測(cè)到的監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及變化,不需要直接接觸目標(biāo)而進(jìn)行區(qū)域性的跟蹤測(cè)量,能夠快速地進(jìn)行污染源的定點(diǎn)定位,從而獲得全面的綜合信息得一門遙感技術(shù)。安置在遙感平臺(tái)上的傳感器通過(guò)對(duì)大氣光譜特性的觀測(cè),可以將無(wú)法由遙感手段直接得到的各氣體成分以及其他的各個(gè)物理量判讀出來(lái)。遙感技術(shù)所用的探測(cè)波段廣,可以根據(jù)不同大氣成分的電磁波譜特性,選用合適的波段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí),由于遙感平臺(tái)上所搭載的傳感器對(duì)于各種波譜的探測(cè)寬度與靈敏性遠(yuǎn)高于人眼,故可以探測(cè)到人眼無(wú)法識(shí)別的對(duì)象。遙感測(cè)量獲得的原始影像能夠給氣象學(xué)研究提供更多的原始數(shù)據(jù),而遙感影像的后續(xù)處理則能將所獲取的大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有益于氣象研究的信息。

然而,受限于當(dāng)前遙感技術(shù)的發(fā)展水平以及軟硬件設(shè)備的技術(shù)條件,遙感應(yīng)用于氣象學(xué)中所獲得的衛(wèi)星云圖分辨率有限,同時(shí)由于除觀測(cè)對(duì)象外其他大氣成分干擾,攝取的影響將會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的為誤差,嚴(yán)重的影響測(cè)量精度,降低了遙感影像所獲取的氣象學(xué)資料的可靠性。

3.2遙感技術(shù)應(yīng)用于氣象學(xué)的幾個(gè)實(shí)例

3.2.1有害氣體的監(jiān)測(cè)

有害氣體通常指人為或自然條件下產(chǎn)生的二氧化硫、氟化物、乙烯、煙霧等對(duì)生物有機(jī)體有害的氣體。但用遙感技術(shù)對(duì)大氣中的某一成分進(jìn)行觀測(cè)時(shí),我們往往不能直接對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)。但是,@并不意味著遙感技術(shù)不適用于該類觀測(cè)。我們可以利用所觀測(cè)成分特定的電磁光譜特性間接地監(jiān)測(cè)該成分的分布以及變化情況;或者我們可以通過(guò)觀察這些不易直接觀測(cè)的成分對(duì)其他地物的影響,以達(dá)到對(duì)目標(biāo)成分追蹤觀測(cè)的目的。比如地表硫化面,酸雨對(duì)植物的腐蝕情況等等。

3.2.2城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)

城市熱島效應(yīng)是城市中的空氣溫度高于城市周圍郊區(qū)的溫度,故形成了從城市流向郊區(qū)的一種環(huán)流。與有害氣體監(jiān)測(cè)相類似,城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)同樣采用了間接監(jiān)測(cè)的手段。我們知道到,植被覆蓋率與植被覆蓋種類和城市熱島效應(yīng)的影響范圍存在很強(qiáng)的相關(guān)性。通過(guò)比對(duì)城郊的植被變化,就可以得到城市熱島到效應(yīng)的影響范圍。當(dāng)然,我們也可以通過(guò)直接比較不同時(shí)相的遙感熱紅外影像直接得到城市熱島效應(yīng)的日/年變化規(guī)律。

4 遙感技術(shù)應(yīng)用的一般流程總結(jié)

遙感技術(shù)應(yīng)用的一般流程:

隨著遙感技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣闊,各個(gè)學(xué)科與遙感技術(shù)的聯(lián)系逐漸加強(qiáng),遙感技術(shù)的規(guī)范化、流程化成了大勢(shì)所趨。如何建立一個(gè)普遍適用的大體操作流程,成了我們現(xiàn)在急需解決的問(wèn)題,筆者根據(jù)平時(shí)所學(xué)以及匯總眾多的資料,現(xiàn)提出自己的觀點(diǎn)。

4.1利用遙感平臺(tái)上的傳感器對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行觀測(cè),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取與輸入。

4.2采集光譜特征,并依照光譜特征建立模型,并對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估,以此作為是否重建模型的依據(jù)。

4.3利用所建立的模型對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,可分為三個(gè)流程:(1)建立數(shù)據(jù)處理流程;(2)選擇各個(gè)環(huán)節(jié)所采用的數(shù)據(jù)處理方法;(3)輸入所需處理數(shù)據(jù)并配置相關(guān)參數(shù)。

4.4獲取處理后的數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。

5 存在的問(wèn)題及展望

5.1存在的問(wèn)題

遙感技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,已經(jīng)成為一個(gè)十分完善的學(xué)科體系,應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。然而,在現(xiàn)階段的技術(shù)條件的限制下,遙感技術(shù)仍然需要面對(duì)一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

首先是遙感技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中,尺度與角度的問(wèn)題。由于用不同空間分辨率獲取的圖像間沒(méi)有簡(jiǎn)單的平均或平分對(duì)關(guān)系。[16]傳感器的分辨率與地物的輻射值并不滿足線性相關(guān)。同時(shí),由于傳感器所接收到的輻射信號(hào)具有多源性和多時(shí)性,這就給數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)帶來(lái)了不便。另一方面,雖然隨著人工智能與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展,遙感信息的提取效率越來(lái)越高。然而由于技術(shù)條件以及軟硬件條件的限制,遙感信息的自動(dòng)提取仍然是我們急需解決的問(wèn)題。最后,隨著時(shí)間維度的加入,遙感數(shù)據(jù)變得異常復(fù)雜。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)四維數(shù)據(jù)進(jìn)行同化,是我們不得不面對(duì)的問(wèn)題。

5.2 對(duì)遙感未來(lái)的展望

遙感技術(shù)方興未艾,即使是發(fā)展到現(xiàn)在,仍然有著巨大的發(fā)展?jié)摿Αo(wú)論是空間探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,還是傳感器的更新?lián)Q代,都將極大地促進(jìn)遙感技術(shù)的發(fā)展與繁榮。展望未來(lái),我們可以發(fā)現(xiàn)遙感技術(shù)將呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn):

5.21隨著傳感器的更新?lián)Q代以及遙感技術(shù)更高精度的要求,衛(wèi)星遙感將呈現(xiàn)高分辨率、高精度的發(fā)展趨勢(shì)。

5.2.2隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展與廣泛使用,各式雷達(dá)傳感器的廣泛使用,遙感技術(shù)走向全天候、全時(shí)段的新階段。

5.2.3熱紅外遙感技術(shù)的大力推廣使得遙感技術(shù)對(duì)于與地球表面熱量有關(guān)的地物及其變化的監(jiān)測(cè)進(jìn)入了一個(gè)新的高度。

5.2.4 4s技術(shù)的發(fā)展使得遙感技術(shù)呈現(xiàn)集成化一體化的趨勢(shì)。

5.2.5數(shù)字地球概念的提出,使得遙感技術(shù)與其他相關(guān)學(xué)科在全球?qū)用嫔蠈?shí)現(xiàn)了一體化、系統(tǒng)化、聯(lián)系化,構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的整體網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)束語(yǔ)

自19世紀(jì)60年代遙感誕生之日起,數(shù)十年來(lái),遙感技術(shù)在變換檢測(cè)、資源環(huán)境信息獲取與處理等諸多領(lǐng)域一直發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)然,任何技術(shù)都不是萬(wàn)能的,都有其局限性。然而遙感技術(shù)盡管經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的發(fā)展,但其應(yīng)用前景依舊廣闊。尤其是隨著深空探測(cè)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、波譜分辨技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科的不斷發(fā)展推進(jìn),遙感技術(shù)更是展現(xiàn)出來(lái)前所未有的生機(jī),筆者限于所學(xué)知識(shí)有限,無(wú)法對(duì)遙感技術(shù)進(jìn)行更深層次的專業(yè)化討論,但我們相信,遙感技術(shù)的前景一定是務(wù)必廣闊的。

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第5篇

關(guān)鍵詞:精細(xì)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)全球定位系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

引言

“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的核心指導(dǎo)思想就是要利用現(xiàn)代地球空間信息技術(shù)獲取農(nóng)田內(nèi)影響作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的各種因素的時(shí)空差異,避免因?qū)r(nóng)田的盲目投入所造成的浪費(fèi)和過(guò)量施肥施藥造成的環(huán)境污染。具體而言,就是利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)采集的農(nóng)田信息進(jìn)行空間定位;利用遙感技術(shù)獲取農(nóng)田小區(qū)內(nèi)作物生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)狀況和空間變異的大量時(shí)空變化信息;利用地理信息系統(tǒng)建立農(nóng)田土地管理、自然條件(土壤、地形、地貌、水分條件等)、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間數(shù)據(jù)庫(kù),并對(duì)作物苗情、病蟲害、墑情的發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析模擬,為分析農(nóng)田內(nèi)自然條件、資源有效利用狀況、作物產(chǎn)量的時(shí)空差異性和實(shí)施調(diào)控提供處方信息;在獲取上述信息的基礎(chǔ)上,利用作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)控,合理地進(jìn)行施肥、灌溉、施藥、除草等耕作措施,以達(dá)到對(duì)田區(qū)內(nèi)資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的產(chǎn)量。精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)是運(yùn)用全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制器及變量執(zhí)行設(shè)備等信息技術(shù),對(duì)大田農(nóng)作物生產(chǎn)和畜牧生產(chǎn)實(shí)施監(jiān)控,從而提高作物和畜牧產(chǎn)量和質(zhì)量,最大限度地保護(hù)生態(tài)環(huán)境,保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、國(guó)內(nèi)外“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的應(yīng)用情況

1.1國(guó)外“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的應(yīng)用情況在北美、歐洲和澳大利亞等地“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)主要用于土地資源的詳查及監(jiān)測(cè),農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況的監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)測(cè),災(zāi)害性天氣、旱情、澇情和水情的監(jiān)測(cè),農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測(cè)與精細(xì)防治和大地號(hào)農(nóng)田的優(yōu)化施肥等方面。

到了八十年代和九十年代,由于遙感技術(shù)(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的應(yīng)用,進(jìn)行農(nóng)情監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)已達(dá)到更加精確的程度,所用設(shè)備的數(shù)量和精度都在提高。目前全球已有20000臺(tái)“產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器”投入了使用,有的就裝在收獲機(jī)械上。

目前,在一些國(guó)家“可變比率灑施機(jī)”的試用引起了人們的極大興趣。該機(jī)器的設(shè)計(jì)者試圖借助于RS、GIS和GPS等技術(shù)獲取田間信息(包括土壤參數(shù)和病蟲害情況等),同時(shí)機(jī)器自動(dòng)控制農(nóng)藥、化肥和種子的施入量。由于優(yōu)化施肥,農(nóng)場(chǎng)主從中可能獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

另一種“可變比率灑施機(jī)”名為“實(shí)時(shí)閉循環(huán)系統(tǒng)”(Real-timeclosed-loopSystem),其設(shè)計(jì)者是想盡可能地?cái)[脫對(duì)3S技術(shù)的依賴,田間信息直接由安在灑施機(jī)上的探測(cè)設(shè)備獲取,并立即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并自動(dòng)控制農(nóng)藥、化肥和種子的施入量。這種機(jī)器保證了所測(cè)得信息與所采取措施的地點(diǎn)的一致性。

1.2國(guó)內(nèi)“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的應(yīng)用情況我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然條件十分復(fù)雜,自然災(zāi)害頻繁,因此“精細(xì)農(nóng)業(yè)”技術(shù)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是非常重要的。

我國(guó)利用地球資源技術(shù)衛(wèi)星遙感資料進(jìn)行土壤和水文調(diào)查開始于七十年代末和八十年代初,山西、內(nèi)蒙等省(區(qū))的土壤調(diào)查和農(nóng)業(yè)區(qū)劃工作就利用了衛(wèi)星遙感資料。

1984-1986年,我國(guó)在京、津、冀地區(qū),進(jìn)行了大規(guī)模的冬小麥衛(wèi)星遙感試驗(yàn),取得了一定成果。1985和1986年小麥產(chǎn)量預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分別為92%和95%。

可見,我國(guó)“精細(xì)農(nóng)業(yè)”基本上還停留在衛(wèi)星遙感、地理信息系統(tǒng)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)方面

二、“精細(xì)農(nóng)業(yè)”的技術(shù)思想

精細(xì)農(nóng)業(yè)其核心思想是通過(guò)對(duì)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、土壤含水量、植物營(yíng)養(yǎng)、病蟲害、雜草等)實(shí)際存在的空間和時(shí)間差異性的分析,確定影響小區(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,以充分利用資源,實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)、最合理的投入,獲得經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上的最大效益。精細(xì)農(nóng)業(yè)之所以引起全世界廣泛的關(guān)注,首先是因?yàn)樗茱@著提高產(chǎn)量,提高耕地資源利用潛力和保護(hù)環(huán)境;其次,是因?yàn)榫?xì)農(nóng)業(yè)研究的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展本身的范圍,它提供的技術(shù)思想和改造客觀世界的認(rèn)識(shí)思維方式,其影響更是深遠(yuǎn)的。

三、精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)構(gòu)成

3.1GPS——全球定位系統(tǒng)推動(dòng)精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是在20世紀(jì)70年代末開始建立的全球定位系統(tǒng)。它是一種高精度、全天候、全球性的無(wú)線電導(dǎo)航、定位、定時(shí)系統(tǒng),它可提供連續(xù)、定位和原子時(shí)鐘信息。

3.2GIS——地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),在計(jì)算機(jī)軟、硬件的支持下,對(duì)有關(guān)空間數(shù)據(jù)按地量坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行預(yù)處理、輸入、存儲(chǔ)、查詢、檢索、運(yùn)算、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用、研究,并處理各種空間實(shí)體和空間關(guān)系。它有如下特征:具有采集、管理、分析和輸出多種空間信息的能力;具有空間分析、多要素信息分析和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的能力,可為宏觀決策管理服務(wù);能實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的空間分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究。將GIS用于精細(xì)農(nóng)業(yè)中,可對(duì)農(nóng)田小區(qū)的作物產(chǎn)量和各種影響因素進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和管理。

3.3RS——遙感技術(shù)遙感技術(shù)可根據(jù)對(duì)遙感資料的解譯,獲得所研究區(qū)域內(nèi)有關(guān)信息,具有宏觀、快速、動(dòng)態(tài)等特點(diǎn)。不同含水量的土壤具有不同的地表溫度,因而具有不同的熱紅外特性和熱輻射特性。農(nóng)作物不同生長(zhǎng)期和不同生長(zhǎng)情況均有不同的光譜反射曲線,所以結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)抽樣調(diào)查的資料和GIS數(shù)據(jù)庫(kù),并依靠有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),利用RS可獲得土壤含水量、作物長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量等重要資料。

3.4DSS——決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)是根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和專家在長(zhǎng)期生產(chǎn)中獲得的知識(shí),建立作物栽培與經(jīng)濟(jì)分析模型、空間分析與時(shí)間序列模型、統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)分析與預(yù)測(cè)模型和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析模型,利用GPS、RS獲得的各種信息及GIS建立的數(shù)據(jù)庫(kù),針對(duì)小區(qū)內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境和生長(zhǎng)條件時(shí)間和空間上存在的差異作出分布式投入決策,即生成田間投入處方圖。決策支持系統(tǒng)DSS綜合了專家系統(tǒng)ES(expertsystem)和模擬系統(tǒng)SS(simulationsystem),因而能為精細(xì)農(nóng)業(yè)的實(shí)施提供正確的決策支持。:

3.5ST——信息采集與處理技術(shù)信息采集與處理技術(shù)是獲取各種信息的重要手段。精細(xì)農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)首先在于認(rèn)識(shí)農(nóng)田小區(qū)內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境和生物情況的差異而這必須依賴于各種先進(jìn)的傳感器。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種非接觸快速測(cè)量傳感器和智能化傳感器為精細(xì)農(nóng)業(yè)提供了全新的技術(shù)支持。

第6篇

Abstract: UAV remote sensing technology has been widely applied to long-distance pipeline because of the difficult management problems of long-distance oil and gas pipeline, such as the long distance, wide distribution, advantageous location of transmission line pipeline, pipeline security protection, and so on. So it needs the help of UAV remote sensing technology. Aiming at the application of UAV remote sensing technology in the long-distance pipeline, combined with the principle of UAV remote sensing technology, this paper discusses how to strengthen the role of UAV in pipeline management.

關(guān)鍵詞: 無(wú)人機(jī)遙感;長(zhǎng)輸管道;應(yīng)用;管道管理

Key words: UAV remote sensing;long-distance pipeline;application;pipeline management

中圖分類號(hào):P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2013)32-0197-02

作者簡(jiǎn)介:常文見(1975-),男,河南開封人,北京分公司經(jīng)理,研究方向?yàn)樽?cè)工程、測(cè)量工程。

1 無(wú)人機(jī)遙感在長(zhǎng)輸管道中的應(yīng)用現(xiàn)狀

無(wú)人機(jī)遙感的發(fā)展直接推動(dòng)了長(zhǎng)輸管道的應(yīng)用,在最近十年特別明顯。高清晰度衛(wèi)星的發(fā)展是無(wú)人機(jī)遙感對(duì)長(zhǎng)輸管道管理發(fā)展的契機(jī)。早在上世紀(jì)末,1999年美國(guó)發(fā)射的Ikonos衛(wèi)星開啟了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)長(zhǎng)輸管道管理的先河。緊接著2000年以色列成功發(fā)射了EROS-1A衛(wèi)星以及2001年發(fā)射的Quick Bird(0.61m)衛(wèi)星,高分辨率數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)逐漸成熟,應(yīng)用的范圍也變得越來(lái)越廣。特別是2002年SPOT-5(2.5m)衛(wèi)星的升空,航空遙感獲得的高分辨率影像數(shù)據(jù)得以滿足工程管道監(jiān)測(cè)的需求。同時(shí)也因此增加了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍,在深度與廣度上都得到了擴(kuò)展,衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍依次也得到了延伸,逐漸廣泛地涉足到工程建設(shè)管理領(lǐng)域。我國(guó)衛(wèi)星遙感數(shù)字處理的進(jìn)程較早,適普公司開發(fā)的Imagexuite RS是攝影、測(cè)量、數(shù)字圖像處理以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的完整集成,它將遙感影像的處理推向“多功能化、和極簡(jiǎn)化”的發(fā)展方向,這有利于將遙感圖像的特點(diǎn)應(yīng)用到油氣工程管線的管理中。而它也成為了保證我國(guó)能源動(dòng)脈安全的重任,而長(zhǎng)輸管道主要埋設(shè)在地段險(xiǎn)要,交通不便的地方,這影響了油氣管管理員的徒步巡線工作。而缺乏常規(guī)人巡線的工作勢(shì)必會(huì)給管道定期巡檢帶來(lái)諸多困難,特別目前打孔盜油現(xiàn)象較為頻繁,這些都為管道安全保衛(wèi)帶來(lái)了隱患。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)正好與長(zhǎng)輸管道監(jiān)測(cè)要求相契合,對(duì)管道管線空間信息的獲取是最主要的功能,這項(xiàng)技術(shù)也很快被我國(guó)掌握而迅速運(yùn)用到長(zhǎng)輸管道管線的管理中。包括“山區(qū)管道巡檢、近海油氣管道監(jiān)視、災(zāi)后次生災(zāi)害評(píng)價(jià),無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)首次應(yīng)用于管道巡線,補(bǔ)充了傳統(tǒng)人工巡線方式,能夠幫助迅速定位管道的位置,以更好地應(yīng)對(duì)管道的保衛(wèi)工作。

2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)原理

無(wú)人遙感技術(shù)是一項(xiàng)綜合性強(qiáng),并融合了多學(xué)科的綜合性現(xiàn)代化衛(wèi)星信息技術(shù)。它融合了無(wú)人駕駛飛行器、遙感傳感器、遙測(cè)遙控、通訊、GPS差分定位和遙感等多種先進(jìn)技術(shù),真正實(shí)現(xiàn)了“自動(dòng)化、智能化、專題化”。無(wú)人遙感技術(shù)通過(guò)獲取遙感的數(shù)據(jù),分析處理轉(zhuǎn)換成管道管線的空間信息,其特點(diǎn)是成本低、功耗低、可以重復(fù)利用、風(fēng)險(xiǎn)小。諸多優(yōu)勢(shì)下無(wú)人機(jī)遙感很好地完成了空中監(jiān)測(cè)、地面覆蓋和數(shù)據(jù)處理的幾大任務(wù)。無(wú)人機(jī)遙感空中部分由遙感傳感器、遙感空中控制、無(wú)人機(jī)平臺(tái)組成,地面部分由航跡規(guī)劃、無(wú)人機(jī)地面控制以及數(shù)據(jù)接收幾部分組成。

其主要作用是通過(guò)衛(wèi)星的控制器控制空中拍攝的狀態(tài),在控制半徑內(nèi)通過(guò)更改部分控制參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)地面規(guī)劃的控制軌跡,無(wú)人機(jī)航空控制模塊確保了對(duì)預(yù)定航線遙感影像的采集工作,以及對(duì)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)接收和遙感影像的后期處理,它關(guān)系到了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,是無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在長(zhǎng)輸管道中應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的拍攝相當(dāng)復(fù)雜,拍攝需要進(jìn)行幾何校正,傾角大而無(wú)規(guī)律,通過(guò)若干次的變形再由無(wú)人機(jī)遙感影像的幾何校正原理采取多種方式的集合校正,讓數(shù)據(jù)結(jié)果更精確。而多項(xiàng)式校正法的重點(diǎn)并不是空間集合關(guān)系,而是對(duì)圖像變化的模擬,通過(guò)對(duì)圖像變形的“平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭、彎曲”達(dá)到更好的綜合變形效果。多次校正后,根據(jù)前后影像的的坐標(biāo)關(guān)系的對(duì)比,找出一個(gè)適當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式(包括一次、二次、三次多項(xiàng)式幾何校正)來(lái)獲得精確度較高的結(jié)果,這是長(zhǎng)輸管道管理這個(gè)對(duì)精確度要求較高行業(yè)的客觀要求。結(jié)果三次多項(xiàng)式的校正,其變換的幾何校正法的變換方程為:

x=a1X3+a2Y3+a3X2Y+a4XY2+a5X2+a6Y2+a7XY+a8X+a9Y+a10y=b1X3+b2Y3+b3X2Y+b4XY2+b5X2+b6Y2+b7XY+b8X+b9Y+b10

多項(xiàng)式的系數(shù)并不是任選的,而是通過(guò)分析遙感獲得的原始圖像數(shù)據(jù)變化和像素亮度值而求出,通過(guò)變化的多項(xiàng)式系數(shù)可以對(duì)變換后的像素亮度值進(jìn)行7個(gè)空間的灰度轉(zhuǎn)換。整數(shù)的內(nèi)插得出新的像元值灰度的插值,常用的插值方法很多,包括“最鄰近插值、雙線性插值、雙三次插值”等。應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道的無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)主要采用的是雙線性插值。具有沒(méi)有連續(xù)灰度的特點(diǎn),同時(shí)運(yùn)算量又極大地少于雙三次插值,最大程度地保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 以蘭成渝輸油管道為例無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用

蘭成渝輸油管道作為我國(guó)最長(zhǎng)的長(zhǎng)輸管道,管道沿線地貌復(fù)雜多變,大部分地段地質(zhì)復(fù)雜、交通條件惡劣、不利于常規(guī)巡線工作的進(jìn)行,在此,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)就得到了充分的應(yīng)用,而其主要作用有以下兩點(diǎn):①傳統(tǒng)巡線方式的補(bǔ)充巡線作為管道管理的重要內(nèi)容,巡線工周期性的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡線就是對(duì)管道安全輸送的保證,因?yàn)楣艿赖穆肪€長(zhǎng)、分布范圍較廣,每個(gè)輸油站的管道的管理都需要花費(fèi)不少人力和物力,對(duì)于人力無(wú)法巡查的地界,采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行管道的巡線,代替人工巡線,避免巡線的遺漏。與傳統(tǒng)人工巡線比較,無(wú)人機(jī)巡線可以代替幾十個(gè)人工巡視,縮減人力物力的同時(shí),節(jié)省了時(shí)間,提高了在惡劣自然氣候時(shí)的巡線效率,同時(shí)受到自然氣候和地形的影響較小,代替人員巡線獲取管道的地理位置信息。人工巡線的另一大麻煩就是徒步巡線在高海拔、險(xiǎn)要地區(qū)危險(xiǎn)性大,而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能很好地彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。②無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還能防止管道因?yàn)楸淮蚩妆I油導(dǎo)致原油泄漏,進(jìn)而造成的環(huán)境污染和管材破壞。這對(duì)于打擊盜油行為起到了一定威懾作用,超強(qiáng)的反偵察能力,能夠加強(qiáng)對(duì)盜油現(xiàn)象的監(jiān)控,由于在巡線不方便的區(qū)域往往是打孔盜油的高發(fā)地區(qū),巡線人員很難發(fā)現(xiàn)盜油人員。而且通過(guò)無(wú)人機(jī)的視頻拍攝技術(shù),能夠清楚地監(jiān)測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,對(duì)可疑人員起到監(jiān)視作用,幫助公安機(jī)關(guān)找到盜油人員。此外還能夠做定點(diǎn)盤旋跟蹤,通過(guò)無(wú)人機(jī)在管道打孔油高發(fā)地段巡檢,可以及時(shí)有效警示不法盜油人員,有效保障管道運(yùn)營(yíng)安全。

4 無(wú)人機(jī)遙感在長(zhǎng)輸管道選線中的作用

從總體上看,無(wú)人機(jī)遙感在長(zhǎng)輸管道選擇上為“優(yōu)選管道線路走向方案、工程設(shè)計(jì)、工程量計(jì)算、工程投資估算和工程設(shè)防”提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持,總體作用表現(xiàn)在以下三點(diǎn):①無(wú)人機(jī)遙感可以直接獲得關(guān)于管道管線的宏觀性基礎(chǔ)數(shù)據(jù),比如油氣長(zhǎng)輸管道的埋設(shè),以及通過(guò)各種手段收集、分析和處理有關(guān)“地”的資料。“地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層、巖性、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、腐蝕場(chǎng)、溫度場(chǎng)”等資料都可以從遙感圖像中獲得。而遙感圖像具有“概括性、宏觀性”等效應(yīng),設(shè)計(jì)人員根據(jù)遙感圖像的輔助判斷管線工程的可靠性和安全性,測(cè)試工程量和投資量,宏觀地輔助管道的選線和最優(yōu)化的管道布置路線。目前,我國(guó)長(zhǎng)輸管道的圖像解析工作已經(jīng)比較寬泛,只進(jìn)行了“地貌、地質(zhì)、植被和人文景觀的解譯”。即便如此,因?yàn)檫b感技術(shù)的推廣對(duì)于線路方案在工程階段上的采用還是獲得了一定的成功。②可提供動(dòng)態(tài)性、現(xiàn)勢(shì)性很強(qiáng)的信息資料。衛(wèi)星可以為地面提供動(dòng)態(tài)性和實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的信息資料,對(duì)同一個(gè)地區(qū)的持續(xù)測(cè)量有利于精確對(duì)同一地區(qū)的研究。比如針對(duì)河床穩(wěn)定性的研究,就會(huì)轉(zhuǎn)移監(jiān)測(cè)同一地域,比如對(duì)“推斷洪水頻率、滑坡和沖溝”的監(jiān)測(cè),并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做預(yù)測(cè)性評(píng)估。專一性的監(jiān)測(cè)為信息的獲取和分析提供了便利,提高了信息獲取的實(shí)時(shí)性,這與目前的地形圖分析是不同的,地形圖更新緩慢而與現(xiàn)實(shí)不符造成巨大的數(shù)據(jù)誤差,而當(dāng)前的地區(qū)區(qū)域建設(shè)更新非常快,只有無(wú)人機(jī)遙感獲得的地理空間信息才能滿足對(duì)地區(qū)精確定位的需求。③為管道選線提供更多的信息。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以為管道選線提供更為豐富的信息,并且“多波段、多時(shí)域、多攝站”的圖像信息是其他手段無(wú)法給予的。通過(guò)多重豐富的信息借助計(jì)算機(jī)儀器不斷擴(kuò)大對(duì)區(qū)域地理信息空間的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,而這些精確度高、解析質(zhì)量高的圖像同時(shí)應(yīng)用于對(duì)腐蝕性土壤的研究,利用遙感衛(wèi)星技術(shù)可以保證和監(jiān)測(cè)地下管道的安全。可以預(yù)見,隨著無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)研究的逐漸深入,越來(lái)越多有用的信息將會(huì)得到挖掘,技術(shù)人員也可以更多地把遙感圖像翻譯成現(xiàn)成的信息。

5 結(jié)論與展望

遙感技術(shù)的應(yīng)用研究和實(shí)踐早在上世紀(jì)末已經(jīng)取得了很大的成就。對(duì)于長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸線的建設(shè)是一項(xiàng)巨大而又持久的建設(shè),特別是最近十年高分辨率衛(wèi)星的迅速發(fā)展直接推動(dòng)了長(zhǎng)距離輸油輸氣管道工程的建設(shè)。無(wú)人機(jī)遙感因?yàn)槠渥鳂I(yè)效率高、靈活性強(qiáng)、使用方便、能夠完成高難度動(dòng)作而在長(zhǎng)運(yùn)輸管道上廣泛運(yùn)用。因?yàn)榭梢詾楣艿捞峁o(wú)人遙感巡線中的可靠地段沿線的數(shù)據(jù),能夠彌補(bǔ)因?yàn)闊o(wú)法人工巡線帶來(lái)的真空地帶,而造成的數(shù)據(jù)遺失。在管道保衛(wèi)中起到了不可替代的作用。再者,通過(guò)分析傳來(lái)的無(wú)人機(jī)的視頻圖像,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的狀況做出及時(shí)的追蹤和調(diào)整。在危險(xiǎn)情況下做出應(yīng)急處理,第一時(shí)間控制危險(xiǎn)源。所以加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感在長(zhǎng)運(yùn)輸管道的應(yīng)用對(duì)于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在災(zāi)害識(shí)別和次生災(zāi)害評(píng)估發(fā)揮著先進(jìn)的作用,當(dāng)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)得到改進(jìn)發(fā)展以后,無(wú)人機(jī)管理系統(tǒng)將為長(zhǎng)運(yùn)輸管道的管理質(zhì)量的提升發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。

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第7篇

【關(guān)鍵詞】多源信息;水資源立體監(jiān)測(cè);水資源管理

引言

我國(guó)的水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)以地面監(jiān)測(cè)技術(shù)為主,很難完成水資源的精細(xì)化監(jiān)測(cè)。但是通過(guò)構(gòu)建地面監(jiān)測(cè)體系、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、陸面同化系統(tǒng)的水資源監(jiān)測(cè)技術(shù),能夠大幅提升水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量。因此,有必要對(duì)以多源信息為核心的水資源立體監(jiān)測(cè)技術(shù)展開分析。

1水資源監(jiān)測(cè)方法

1.1地面監(jiān)測(cè)

通過(guò)地面監(jiān)測(cè)得出的水資源監(jiān)測(cè)結(jié)果可以用作遙感反演以及建模模擬結(jié)果的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),所以地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定準(zhǔn)確性。我國(guó)擁有完善的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),比如國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心就能夠提供多個(gè)區(qū)域不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的氣溫、濕度等數(shù)據(jù),而國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)則可以完成對(duì)不同城市地下水水位以及溫度等參數(shù)的采集與傳輸。但需要注意的是,我國(guó)地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的普及度雖然越來(lái)越高,但是在部分自然環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜的城市地區(qū),地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)量密度卻略顯不足,而且得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)依然存在誤差,所以為了保證水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量,需要研究水資源立體監(jiān)測(cè)技術(shù),圖1為水資源流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.2遙感監(jiān)測(cè)

在不同平臺(tái)中,遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可以分為星載監(jiān)測(cè)、機(jī)載監(jiān)測(cè)等,在面對(duì)不同的監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí),遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠通過(guò)多種不同的電磁波段以及傳感器來(lái)完成監(jiān)測(cè)效果,提升監(jiān)測(cè)質(zhì)量。而且遙感技術(shù)在進(jìn)行水資源監(jiān)測(cè)過(guò)程時(shí)還能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取大面積的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并找出監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的空間部分特征。除此之外,因?yàn)樾禽d遙感同時(shí)兼具了周期性與靈活性,所以在進(jìn)行水資源要素時(shí)間變化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí),相比地面監(jiān)測(cè),遙感監(jiān)測(cè)能夠在保證監(jiān)測(cè)范圍的同時(shí)獲得更高的時(shí)空分辨率。在自然條件相對(duì)惡劣的地區(qū)很難鋪設(shè)地面監(jiān)測(cè)設(shè)施,而遙感技術(shù)則不會(huì)受到地面自然環(huán)境的限制,所以遙感技術(shù)在信息數(shù)據(jù)的獲取上具有非常大的優(yōu)勢(shì),但需要注意的是,遙感技術(shù)測(cè)量時(shí)得出的數(shù)據(jù)精度非常依賴傳感器、反演算法等外界因素,所以遙感技術(shù)應(yīng)用是需要選用其他檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)其得出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證[1]。

2水資源立體協(xié)同監(jiān)測(cè)

2.1立體協(xié)同監(jiān)測(cè)機(jī)理

我國(guó)部分地區(qū)的地形以及環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜,所以我國(guó)部分地區(qū)依然存在地面監(jiān)測(cè)站覆蓋范圍不足的問(wèn)題,而且即使是地面監(jiān)測(cè)站相對(duì)比較密集的地區(qū),在個(gè)別區(qū)域以及時(shí)間段依然會(huì)出現(xiàn)水資源信息監(jiān)測(cè)質(zhì)量不足的問(wèn)題,而結(jié)合遙感技術(shù)之后,就能緩解地面監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的監(jiān)測(cè)范圍問(wèn)題。地面監(jiān)測(cè)技術(shù)、遙感技術(shù)以及模型模擬技術(shù)的監(jiān)測(cè)機(jī)理具有非常大的差異,三種監(jiān)測(cè)技術(shù)有不同的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與技術(shù)缺陷。在進(jìn)行水資源監(jiān)測(cè)時(shí),通過(guò)三種監(jiān)測(cè)技術(shù)的協(xié)同作業(yè),能夠顯著提升水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量,在開展水資源協(xié)同監(jiān)測(cè)之前,需要發(fā)揮出遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的潛在價(jià)值,因?yàn)檫b感技術(shù)是協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)中的基礎(chǔ)核心。遙感技術(shù)中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)作為協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)行時(shí)的支撐手段,其包含了單一衛(wèi)星平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息融合以及多個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息融合。協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)則包含衛(wèi)星遙感—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)、再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感—再分析協(xié)同監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感—再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)、多元素協(xié)同監(jiān)測(cè),五種不同的監(jiān)測(cè)手段涉及的核心算法包括降尺度、數(shù)據(jù)信息融合等。

2.2水資源立體協(xié)同監(jiān)測(cè)

2.2.1不同監(jiān)測(cè)方式的協(xié)同監(jiān)測(cè)衛(wèi)星遙感—再分析協(xié)同監(jiān)測(cè)在實(shí)踐過(guò)程中會(huì)通過(guò)多時(shí)相重建來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)云覆蓋量不超過(guò)15%的MODIS地表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)處理,并將重建后的溫度數(shù)據(jù)與再分析地表溫度進(jìn)行結(jié)合分析,以此保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性以及獲取空間完整。通過(guò)將得到的數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵變量運(yùn)用在每天空間完整的1km分辨率的土壤水分計(jì)算中,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的協(xié)同監(jiān)測(cè)。衛(wèi)星遙感—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠提升監(jiān)測(cè)時(shí)的數(shù)據(jù)精確度與監(jiān)測(cè)范圍。通過(guò)這種監(jiān)測(cè)方式能夠完成對(duì)植被指數(shù)、反照率以及其他數(shù)據(jù)參數(shù)的采集,還可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)完成對(duì)大面積土壤中水分含量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[2]。通過(guò)再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠協(xié)同較低空間分辨率對(duì)土壤水分產(chǎn)品進(jìn)行再分析,通過(guò)協(xié)同檢測(cè)能夠獲取每天連續(xù)不斷且空間完整的1km分辨率的土壤水分含量,相較于衛(wèi)星遙感—地面協(xié)同監(jiān)測(cè)而言,這種監(jiān)測(cè)方式測(cè)得的土壤水分其具有更高的精確度。衛(wèi)星遙感—再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)具有非常強(qiáng)的監(jiān)測(cè)能力,因?yàn)檫@種協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠在監(jiān)測(cè)過(guò)程中結(jié)合不同監(jiān)測(cè)方式各自的優(yōu)勢(shì),相比其他監(jiān)測(cè)方式,這種協(xié)同監(jiān)測(cè)的方式能夠進(jìn)一步提高土壤水分的監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

2.2.2多要素協(xié)同監(jiān)測(cè)目前我國(guó)大部分地區(qū)的水循環(huán)、水資源要素監(jiān)測(cè)都圍繞著降水、土壤水分等單要素進(jìn)行監(jiān)測(cè),所以反演、監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)在精確度、連續(xù)性、監(jiān)測(cè)成本等方面很難達(dá)到最佳,因此非常有必要進(jìn)行多要素協(xié)同監(jiān)測(cè)。土壤水分—蒸散協(xié)同監(jiān)測(cè),不同地區(qū)的氣候條件具有非常大的差異,蒸散受到能量、土壤水分的影響相對(duì)較大,不同氣候條件下的土壤水分與能量對(duì)于蒸散的影響各不相同。比如在半濕潤(rùn)、半干旱以及干旱區(qū),地面蒸散就會(huì)受到土壤水分含量的限制,所以在制定估算模型時(shí)必須充分考慮到土壤水分給蒸散帶來(lái)的影響,據(jù)研究表明,通過(guò)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可以提升陰天條件下蒸散模擬的數(shù)據(jù)精確度。除此之外,通過(guò)土壤濕度指數(shù)等數(shù)據(jù),同樣可以提升蒸散的模擬精確度。土壤水分—降水—蒸散協(xié)同監(jiān)測(cè),通過(guò)水量平衡方程構(gòu)建出的降水模型可以利用對(duì)土壤水分以及蒸散估算來(lái)完成對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)的反推,而且這種反推估算方式具有相對(duì)較高的數(shù)據(jù)精確度。除此之外,通過(guò)SM2RAIN模型,協(xié)同遙感技術(shù)、蒸散產(chǎn)品、土壤水分等數(shù)據(jù)通過(guò)能夠完成對(duì)降水的模擬,并得到較為準(zhǔn)確的降水信息。土壤水分—蒸散—地下水協(xié)同監(jiān)測(cè),采用遙感技術(shù)能夠豐富水資源的監(jiān)測(cè)信息,為各個(gè)區(qū)域提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定的水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)中的數(shù)據(jù)同化也能夠作為多要素協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù),將監(jiān)測(cè)到的徑流量等數(shù)據(jù)同化到相應(yīng)的模擬模型中,大幅提升水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度[3]。水資源立體監(jiān)測(cè)能夠作用于水量、水質(zhì)等多方面水資源的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),比如在農(nóng)業(yè)用水效率監(jiān)測(cè)中,傳統(tǒng)的灌溉用水效率可以通過(guò)農(nóng)作物根系層中的灌溉水量與飲水量的比值來(lái)得出,但是農(nóng)作物根系層中的灌溉水量通常很難監(jiān)測(cè)出來(lái),所以傳統(tǒng)水資源監(jiān)測(cè)方式在某些特定條件下其監(jiān)測(cè)質(zhì)量并不高。然而通過(guò)水資源立體協(xié)同監(jiān)測(cè)則可以采用遙感蒸散發(fā)模型來(lái)完成灌溉渠的蒸散發(fā)估算,并在蒸散發(fā)量中去掉有效降水量來(lái)得出水資源的消耗量,通過(guò)這種方式得出的農(nóng)業(yè)用水效率具有更高的精確度。通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)能夠完成對(duì)小時(shí)降水量以及累計(jì)降水量的同時(shí)監(jiān)測(cè),當(dāng)降水達(dá)到一定程度之后便會(huì)形成徑流,此時(shí)同時(shí)地面協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠了解到徑流匯集狀況,水面蒸發(fā)時(shí),則可以通過(guò)對(duì)土壤含水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)了解水文數(shù)據(jù)。降水、徑流、蒸發(fā)三者之間的平衡關(guān)系能夠直接從水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中反映出來(lái)。

3案例分析

采用水資源立體監(jiān)測(cè)能夠有效提升監(jiān)測(cè)質(zhì)量,例如,GRACE衛(wèi)星發(fā)射之后使人們能夠正式進(jìn)行陸地水儲(chǔ)量TWS變化空間探測(cè)。通過(guò)從GRACE衛(wèi)星中提取監(jiān)測(cè)區(qū)域的降水、徑流、蒸發(fā)數(shù)據(jù)時(shí),能夠了解到監(jiān)測(cè)區(qū)域的水資源變化趨勢(shì)。Rodell等人通過(guò)GRACE衛(wèi)星監(jiān)測(cè)了水儲(chǔ)量變化又通過(guò)GLDAS模擬了土壤中的水分情況,通過(guò)兩者結(jié)合對(duì)印度西北部平原地區(qū)的地下水虧損情況進(jìn)行了量化。而Ran等人則在2016年結(jié)合了GLDAS以及GRACE衛(wèi)星專門反向推演了由2004—2009年之間長(zhǎng)達(dá)72個(gè)月的海河流域地下水變化。雖然GRACE衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)的數(shù)據(jù)分辨率偏低,但是在水資源監(jiān)測(cè)中依然能夠發(fā)揮出非常好的作用。Long等人將用水空間分析信息加入GRACE衛(wèi)星的水資源儲(chǔ)量反演中,使地下水儲(chǔ)量變化的空間分辨率得到大幅提高。

第8篇

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù);精確施肥;管理;應(yīng)用

中圖分類號(hào):P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):

前言

文章對(duì)精確施肥的概念、理論體系和必要性進(jìn)行了詳細(xì)分析,對(duì)遙感在精確施肥管理中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述,通過(guò)分析,并結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)理論知識(shí),對(duì)遙感技術(shù)在精確施肥管理中的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

二、精確施肥的概念

精確施肥的前身是定位養(yǎng)分管理(sitespecificnutrientmanagement,SSNM)。所謂定位,就是強(qiáng)調(diào)田間不同地點(diǎn)之間的差異性,克服肥料使用的不合理性。最早SSNM指的是按土區(qū)別氮肥管理系統(tǒng)(Soil-specificnitrogenmanagement),只是針對(duì)不同的土壤條件實(shí)行區(qū)別管理,隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,逐漸向系統(tǒng)工程研究方面發(fā)展,不僅針對(duì)土壤,還包括作物、水文、微氣候等條件的時(shí)空變化,在作業(yè)管理中實(shí)行"按需投入"的原則,變均勻投入為變量投入,優(yōu)化作業(yè)操作。

精確施肥的理論技術(shù)體系

精確施肥的理論技術(shù)體系主要包括以下4個(gè)方面:

1.土壤數(shù)據(jù)和作物營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集。這是精確施肥實(shí)施的關(guān)鍵,是確定基肥、追肥施用量的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集方法相比,遙感技術(shù)的發(fā)展,為土壤數(shù)據(jù)和作物營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集提供了一個(gè)非破壞性、快捷實(shí)用的新途徑,不僅節(jié)約了大量的人力和物力,也節(jié)約了大量財(cái)力。

2.差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)。全球定位系統(tǒng)為精確施肥提供了基本條件。無(wú)論是田間作物和土壤信息的實(shí)時(shí)采集,還是肥料的精確施放,都以農(nóng)田空間定位為基礎(chǔ)。

3.決策分析系統(tǒng)。決策分析系統(tǒng)是精確施肥的核心,直接影響精確施肥的技術(shù)實(shí)踐成果。決策分析系統(tǒng)包括地理信息系統(tǒng)(GIS)和模型專家系統(tǒng)二部分。GIS用于描述農(nóng)田空間屬性的差異性;作物生長(zhǎng)模型和作物營(yíng)養(yǎng)專家系統(tǒng)用于描述作物的生長(zhǎng)過(guò)程及養(yǎng)分需求,并根據(jù)不同的施肥策略判斷施肥量的多少。

4.控制施肥。控制施肥是精確施肥的最終實(shí)現(xiàn),需要通過(guò)一定的工程裝備技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)施肥策略的不同而有兩種形式,一是處方信息控制施肥,根據(jù)決策分析后的電子地圖提供的處方施肥信息,對(duì)田塊中肥料的撒施量進(jìn)行定位調(diào)控。二是實(shí)時(shí)控制施肥,根據(jù)監(jiān)測(cè)土壤的實(shí)時(shí)傳感器信息,或根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作物光譜信息或葉片SPAD值分析調(diào)節(jié)施肥量。

四、精確施肥的必要性

“土壤-作物-養(yǎng)分”間的關(guān)系十分復(fù)雜。雖然我們已確定了作物生長(zhǎng)中必不可少的大量元素和微量元素,但作物需求養(yǎng)分的程度因植物的種類不同而有差別。即使是同一種作物,不同的生長(zhǎng)期對(duì)各種養(yǎng)分的需求程度差別也很大。苗期是作物的“營(yíng)養(yǎng)臨界期”,雖然在養(yǎng)分?jǐn)?shù)量方面要求不多,但是要求養(yǎng)分必須齊全和速效,而且數(shù)量足夠。很多作物在營(yíng)養(yǎng)“最大效率期”對(duì)某種養(yǎng)分需求數(shù)量最多,營(yíng)養(yǎng)效果最好。同一作物不同養(yǎng)分的“最大效率期”不同,不同作物同一養(yǎng)分的“最大效率期”也不同。不同養(yǎng)分具有“養(yǎng)分不可替代性”,即作物的產(chǎn)量主要受最少養(yǎng)分含量那個(gè)養(yǎng)分所限制,而這個(gè)最少的養(yǎng)分不能被其他養(yǎng)分所代替。為消除“最小養(yǎng)分率”的限制,大量地使用化肥,而這又造成一系列的環(huán)境問(wèn)題。所以為取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,適應(yīng)不同地區(qū)、不同作物、不同土壤和不同作物生長(zhǎng)環(huán)境的需要,變量處方施肥是未來(lái)施肥的重要發(fā)展方向。

五、遙感在精確施肥管理中的應(yīng)用

1.估算農(nóng)作物播種面積政府和社會(huì)公眾歷來(lái)高度重視

農(nóng)作物播種面積的變化情況,它是國(guó)家制定糧食政策等經(jīng)濟(jì)政策的重要依據(jù),及時(shí)、準(zhǔn)確獲取農(nóng)作物種植面積對(duì)政府制定糧食政策、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村發(fā)展政策具有重要的意義。遙感技術(shù)因其獲得的信息客觀準(zhǔn)確、覆蓋面積大以及省時(shí)、省力、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛運(yùn)用到農(nóng)作物播種面積的估算上。利用遙感技術(shù),能調(diào)查農(nóng)作物覆蓋面積,調(diào)查結(jié)束后得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和分布圖件,通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理,可以估算出農(nóng)作物的播種面積。

監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)

作物長(zhǎng)勢(shì)是作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況評(píng)價(jià)的綜合參數(shù),長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)是對(duì)作物苗情、生長(zhǎng)狀況與變化的宏觀監(jiān)測(cè)。利用遙感技術(shù)對(duì)作物生產(chǎn)的每個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè),獲得時(shí)間序列圖片、圖像,對(duì)這些圖片、圖像進(jìn)行處理得到有用信息,能直觀顯示出作物生長(zhǎng)發(fā)育的節(jié)律特征和時(shí)空變異性的信息。生產(chǎn)者可以通過(guò)利用這些信息,了解不同生長(zhǎng)階段中作物的長(zhǎng)勢(shì),采取相應(yīng)的措施進(jìn)行田間管理。

3.估算作物產(chǎn)量作物產(chǎn)量是重要的經(jīng)濟(jì)情報(bào),因此每個(gè)國(guó)家都很重視作物產(chǎn)量的估算,并依托本國(guó)的技術(shù)水平和綜合國(guó)力,以其最快的速度在作物收獲的前后估算作物的產(chǎn)量。最初用于估產(chǎn)的遙感技術(shù)是農(nóng)學(xué)估產(chǎn),在隨后的發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)氣象學(xué)估產(chǎn)和統(tǒng)計(jì)估產(chǎn)的模式。20世紀(jì)70年代之后,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家率先將遙感技術(shù)應(yīng)用到作物產(chǎn)量估計(jì)這個(gè)領(lǐng)域上來(lái),大大提高了作物估產(chǎn)的精確度。

4.作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

作物生長(zhǎng)需要從空氣、水和土壤中獲取營(yíng)養(yǎng)元素,不同作物在不同時(shí)期對(duì)光、溫、水、氣、土、肥的要求各不相同,這就要求生產(chǎn)者密切關(guān)注作物生長(zhǎng)發(fā)育的生態(tài)環(huán)境。遙感技術(shù)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤侵蝕面積、土地鹽堿化程度及其變化趨勢(shì),也可以對(duì)土壤水分養(yǎng)分和水體環(huán)境及水體污染等作物生態(tài)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),生產(chǎn)者能根據(jù)氣象衛(wèi)星所提供的資料和該作物在某一些地區(qū)的生長(zhǎng)特點(diǎn)采取相關(guān)措施,提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

六、遙感技術(shù)在精確施肥管理中的發(fā)展趨勢(shì)

1.資源的時(shí)間、空間異質(zhì)分布及定量化。眾多研究結(jié)果表明,田間作物的長(zhǎng)勢(shì)、土壤特性(肥力、水分含量、有機(jī)質(zhì)含量、質(zhì)地)等存在著較大的時(shí)空變異,因此如何了解這些時(shí)空差異的分布并量化這些差異,是精確施肥體系的基礎(chǔ)。這就要求充分發(fā)揮遙感的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合其它先進(jìn)的技術(shù)(如GPS、GIS等),快速準(zhǔn)確地探測(cè)出田間信息的時(shí)空變異。

2.數(shù)據(jù)分析處理和解譯技術(shù)等。如何對(duì)遙感獲取的大量田間信息進(jìn)行分析處理,從而提取出最終有用的東西,是遙感技術(shù)成功地應(yīng)用于精確施肥的關(guān)鍵。特別是衛(wèi)星、航空遙感圖像的解譯、大氣校準(zhǔn)等方法,有待于進(jìn)一步提高完善。

3.能直接檢測(cè)農(nóng)作物和土壤狀況的遙感技術(shù)。盡管目前這方面的研究已經(jīng)不少,但是由于所用遙感數(shù)據(jù)來(lái)源的不統(tǒng)一以及作物生長(zhǎng)的時(shí)空差異等一系列原因,造成研究結(jié)果不盡一致,甚至有相悖的結(jié)果產(chǎn)生。因此,要切實(shí)加強(qiáng)環(huán)境脅迫作用下的遙感機(jī)理和遙感標(biāo)志研究,遙感與GIS的集成對(duì)作物脅迫作用的診斷理論以及作物生長(zhǎng)環(huán)境和收獲產(chǎn)量實(shí)際分布的空間差異性機(jī)理和環(huán)境脅迫作用與產(chǎn)量形成的遙感定量關(guān)系等方面的研究,從而建立一整套可用于不同遙感數(shù)據(jù)來(lái)源、不同作物、不同環(huán)境條件下的農(nóng)作物和土壤遙感診斷技術(shù)。

4.開發(fā)可獲取田間(農(nóng)作物和土壤)實(shí)時(shí)信息的傳感設(shè)備。實(shí)時(shí)、便捷、可靠的作物和土壤營(yíng)養(yǎng)傳感器是進(jìn)行科學(xué)的作物肥料管理所必需的,也是精確施肥的關(guān)鍵設(shè)備之一。南京土壤所等在這方面已經(jīng)做了一些研究工作,已研制出了可根據(jù)土壤濕度調(diào)節(jié)控制灌溉的開關(guān)式土壤水分傳感器。

5.關(guān)于遙感技術(shù)探測(cè)氮缺乏的研究已經(jīng)比較成熟,但要真正用于指導(dǎo)實(shí)踐,還需一個(gè)成熟可靠的氮肥決策算法及相應(yīng)的施肥管理系統(tǒng)。盡管目前已經(jīng)有了一些基于遙感技術(shù)的氮肥用量算法,但這些算法具有一定的地區(qū)性,在其他地區(qū)的表現(xiàn)還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。因此,通用的氮肥決策算法的研究將是近幾年精確施肥研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

七、結(jié)束語(yǔ)

遙感技術(shù)對(duì)精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著決定性的作用。甚至可以說(shuō),沒(méi)有遙感技術(shù),就沒(méi)有精確農(nóng)業(yè)。隨著科技的發(fā)展,遙感技術(shù)在精確施肥管理中的應(yīng)用將進(jìn)一步深化,創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益,讓我們拭目以待吧。

參考文獻(xiàn):

[1]楊敏華,胡慧萍.試談遙感發(fā)展與農(nóng)業(yè)信息獲取應(yīng)用技術(shù)[J].遙感信息,2010,(4):44~46.

第9篇

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù) 地籍測(cè)繪 應(yīng)用

引言:遙感,就是利用地面上空的飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料,同時(shí)從里面獲得有關(guān)信息,經(jīng)過(guò)有關(guān)記錄、傳送、分析和判讀來(lái)識(shí)別地物。遙感由空基系統(tǒng)、地基系統(tǒng)和研究技術(shù)支持系統(tǒng)組成。遙感技術(shù)是一門實(shí)用的,先進(jìn)的空間探測(cè)技術(shù),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。測(cè)繪工作,特別是基礎(chǔ)測(cè)繪是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展不可缺少的一項(xiàng)基礎(chǔ)性、前期性和公益性工作。遙感技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)測(cè)繪,可以高速度、高質(zhì)量的測(cè)繪地圖。

一、遙感技術(shù)的特點(diǎn)

遙感技術(shù)具有獲取數(shù)據(jù)資料范圍大、獲取信息的速度快,周期短、獲取信息受條件限制少、獲取信息的手段多,信息量大等特點(diǎn)。航空遙感具有技術(shù)成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、適于大面積地形測(cè)繪和小面積詳查以及不需要復(fù)雜的地面處理設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是飛行高度、續(xù)航能力、姿態(tài)控制、全天候作業(yè)能力以及大范圍的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力較差。但作為一種探測(cè)和研究地球資源與環(huán)境的手段,仍是方興未艾、不可取代的。

二、遙感技術(shù)應(yīng)用時(shí)的流程

動(dòng)態(tài)的遙感技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候,流程一般是選取數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、對(duì)發(fā)生變化的信息進(jìn)行提取和對(duì)檢測(cè)的精度進(jìn)行評(píng)定。

1、選取數(shù)據(jù)

現(xiàn)在遙感技術(shù)選取數(shù)據(jù)一般是通過(guò)衛(wèi)星。在檢測(cè)的時(shí)候應(yīng)該和相關(guān)的土地利用圖進(jìn)行結(jié)合,并且進(jìn)行對(duì)比,在檢測(cè)的時(shí)候把一些生態(tài)、人文等指標(biāo)加入材料中去,從而不斷提高獲取信息的精度。 若是要求精度特別高的時(shí)候,還有必要將GPS 獲取的影像資料補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。

2、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

感技術(shù)直接獲取到的一些數(shù)據(jù)是無(wú)法進(jìn)行直接識(shí)別的,必須經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的轉(zhuǎn)化,才能進(jìn)行識(shí)別,并且還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的修正,提高信息的精確度。

3、對(duì)發(fā)生變化的信息進(jìn)行提取

所謂的變化信息便是新發(fā)生變化的地理信息,對(duì)變化信息進(jìn)行提取是地籍測(cè)繪的過(guò)程中遙感技術(shù)非常重要的應(yīng)用。通過(guò)時(shí)間先后,來(lái)進(jìn)行變化信息量的獲取,并且根據(jù)時(shí)間變化對(duì)未來(lái)進(jìn)行一定預(yù)測(cè),以備參考的時(shí)候使用。

4、對(duì)檢測(cè)的精度進(jìn)行評(píng)定

精度在某種程度上決定了遙感技術(shù)的質(zhì)量,通過(guò)對(duì)于數(shù)據(jù)的分析和記錄,便能夠獲取信息的真實(shí)精確度。

三、在測(cè)繪工作中遙感技術(shù)的應(yīng)用

1、在專題圖制作過(guò)程中的應(yīng)用

所謂遙感專題地圖的制作即在計(jì)算機(jī)制圖的環(huán)境下利用遙感資料編制出各類專題地圖,這是遙感信息在地理研究和測(cè)繪制圖中的重要應(yīng)用之一。

(1)制圖比例尺以及空間分辨率的選擇

空間分辨率也就是地面分辨率,是指遙感儀器所能分辨出的最小目標(biāo)的實(shí)際尺寸,也就是遙感圖像上面一個(gè)像元相對(duì)應(yīng)的地面范圍的大小。因?yàn)檫b感制圖是利用遙感的圖像來(lái)提取專題的制圖信息,所以在選擇圖像空間分辨率時(shí)一定要考慮到下面兩個(gè)因素:一是解譯目標(biāo)最小尺寸,二是地圖成圖比例尺。空間不同規(guī)模的制圖對(duì)象的識(shí)別,在遙感圖像的空間分辨率方面都有一定的要求。地圖比例尺與遙感圖像的空間分辨率有著密切的關(guān)系。所以進(jìn)行普通地圖的修測(cè)更新和遙感專題制圖時(shí),對(duì)不同平臺(tái)的圖像信息源,應(yīng)該結(jié)合研究宗旨、精度、成圖比例尺和用途等要求,進(jìn)行分析選用,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的效果。

(2)波段以及波普分辨率的選擇

在進(jìn)行波普分辨率選擇的時(shí)候,必須注意波段的選擇。波段的數(shù)目、波段的寬度以及波段的長(zhǎng)度都能決定波普分辨率。

(3)時(shí)間分辨率和時(shí)相。由于時(shí)間分辨率在遙感圖像中的差別比較大,所以制圖的時(shí)候,必須充分的了解其變化的周期,找出最能夠揭示其本質(zhì)的最佳時(shí)相。

2、在地籍測(cè)繪過(guò)程中的應(yīng)用

(1)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

隨著遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展、進(jìn)步,日趨成熟的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用已融入地籍測(cè)繪中,例如遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)結(jié)合,以及GPS定位技術(shù)等,給土地測(cè)繪帶來(lái)了諸多的方便。在地籍測(cè)繪中應(yīng)用遙感技術(shù),最直接便捷的一點(diǎn)就是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也就是應(yīng)用遙感技術(shù),對(duì)土地調(diào)查和動(dòng)態(tài)、土地的變更進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在地籍測(cè)繪中,動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)是對(duì)土地的利用率和相關(guān)調(diào)查的資料,通過(guò)圖形以及數(shù)字等難識(shí)別的對(duì)象為基礎(chǔ),利用計(jì)算機(jī)的相關(guān)技術(shù),對(duì)難以識(shí)別的信息進(jìn)行相關(guān)處理,變成可識(shí)別的圖像和文字,從而記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,合理的確定監(jiān)測(cè)周期,以便對(duì)土地利用的變化情況進(jìn)行全新的監(jiān)測(cè),各個(gè)時(shí)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,從而得出最優(yōu)。技術(shù)上的進(jìn)步給人們帶來(lái)了越來(lái)越多的便利,隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的成熟以及完善,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)繪,在將來(lái)一定會(huì)越來(lái)越方便。

(2)遙感技術(shù)

在地籍測(cè)繪中,動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,一般通過(guò)以下流程來(lái)運(yùn)作:數(shù)據(jù)的選取、處理、變化信息的提取和監(jiān)測(cè)精度的評(píng)定。①數(shù)據(jù)的選取,大家都知道地籍管理具備連續(xù)性、高精度性以及綜合性等特征,目前的遙感技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的選取,一般通過(guò)法國(guó)和美國(guó)的Landsat?TM、SPOT兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而監(jiān)測(cè)的精度一直以來(lái)都是遙感技術(shù)最關(guān)鍵的部分,為了提高精度需要,有時(shí)必須結(jié)合相關(guān)土地利用圖,來(lái)作為監(jiān)測(cè)的對(duì)比,并將生態(tài)、人文等相關(guān)指標(biāo)列入地籍測(cè)繪資料中。當(dāng)精度的要求特別高時(shí),必須借助GPS等高分辨率衛(wèi)星影像當(dāng)作補(bǔ)充資料。②變化信息的提取,所謂變化信息,即在固定的時(shí)間段、土地的相關(guān)資料產(chǎn)生變化的相關(guān)量的大小來(lái)提取變化信息,這是遙感技術(shù)在地籍測(cè)繪中最為重要的應(yīng)用,通過(guò)時(shí)間差來(lái)計(jì)算不同時(shí)間段的變化信息量,從而來(lái)預(yù)計(jì)出土地未來(lái)的變化規(guī)律,為今后的整體規(guī)劃提供一定的參考。

(3) GPS RTK的勘測(cè)定界

在現(xiàn)在的土地勘測(cè)中,首先采用遙感影像上粗略標(biāo)注勘界的位置,然后再到野外進(jìn)行GPS-RTK測(cè)量。建設(shè)用地中的土地勘測(cè)定界是實(shí)地的確定土地使用的界線范圍,量測(cè)使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計(jì)算用地面積,測(cè)定界樁的位置等測(cè)繪技術(shù)工作,它不僅給各級(jí)政府的國(guó)管部門審批地籍管理、土地提供可靠依據(jù)而且提供了基礎(chǔ)資料。建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作順序?yàn)椋瑢彶橛玫匚募﨑D現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)DD圖上的紅線設(shè)計(jì)DD實(shí)地的放樣DD審核測(cè)量DD面積測(cè)量與計(jì)算DD繪制建設(shè)用的地界圖DD填繪建設(shè)用的地管理圖DD資料的整理DD建檔,經(jīng)反復(fù)實(shí)地的勘測(cè)、圖上的設(shè)計(jì)、權(quán)屬的調(diào)查后制定出放樣的數(shù)據(jù)。利用GPS RTK技術(shù)勘測(cè)定界放樣,能夠避免關(guān)系距離法和解析法放樣等放樣方法復(fù)雜性,也簡(jiǎn)化了在建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作工程,特別是對(duì)鐵路、公路、輸電線路、河道等線性工程以及特大型工程的放樣尤為實(shí)用。其是遙感與攝影測(cè)量科學(xué)的前沿內(nèi)容。

結(jié)語(yǔ):地籍測(cè)繪工作繁雜,在進(jìn)行實(shí)際工作中,必須通過(guò)對(duì)高科技技術(shù)的運(yùn)用才能有效地完成相應(yīng)的工作,遙感技術(shù)的開發(fā)以及研究,給地籍測(cè)繪工作帶來(lái)了極大的便利,并且隨著科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展以及進(jìn)步,遙感技術(shù)也將更加成熟。

參考文獻(xiàn):

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