遥感科学与技术研究篇1
岁末年初，我们来到中国科学院遥感与数字地球研究所采访陈富龙，走进了他在遥感技术领域的探索历程。
青春熠熠辉
2011年，亚洲遥感协会为陈富龙颁发了“村井俊治奖――年度亚洲遥感学会最佳青年论文奖”。这在别人眼里光芒四射、让人惊叹的荣誉，在陈富龙的叙述中却如云淡风轻般平常，若不是我们有意提起，他似乎早已将之忘诸脑后。
“之所以获奖，在我看来归属于两大原因：一是因为我的选题比较有意义――用微波遥感技术解释冰川变化与全球变暖之间规律的关系，获得了一些定量的分析结果，该选题得到了评委们的青睐。二是我的工作做得还算细致，不仅在理论上做出了创新，还通过实地考察进行了科学验证。”
诚然，一个年青科学家对理想的执着与追求本不是为了所谓的奖项，因为科研之路意味着枯燥与乏味，意味着日复一日的实验与攻坚，意味着淡漠名利，甘于寂寞。每当谈起当初为何会选择走上遥感技术研究的专业道路，陈富龙回忆说，一切都是顺其自然的结果。
在1999年的秋天，陈富龙顺利走进了武汉大学遥感信息工程学院的殿堂，珞珈山下的四年，是他人生中的一段美好时光。随着专业课程的开启，陈富龙对遥感这种新型、实用性技术的兴趣日渐浓厚。他说，接触的时间越久，掌握的理论越多，他越发现，遥感是一门应用面很广的科学，它不仅涉及到全球变化和地球系统科学方面的研究，在资源环境和其他领域也有着广泛的应用。
遥感研究的广阔前景让陈富龙更加扎实深入地将自己的研究开展下去。在拿到本科毕业证书之后，陈富龙又报考了中国科学院遥感应用研究所，开始了硕博连读的学习。对于他来说，研究生阶段的学习才是开启探索生活的真正起点。
然而，在一个地方待久了，总想去外面的世界看一看，想去世界上最好的学校、最好的课题组进一步深造、丰富一下自己的理论知识。抱着这样的信念，2008年7月，陈富龙得到了去香港深造的机会。在香港中文大学三年博士后研究员科研生涯的磨砺中，他曾多次带领项目团队，成功完成课题项目工作，并于2011年7月博士后出站，在香港中文大学担任副研究员，开始了在雷达干涉与时序数据分析等方向的研究工作。
“在香港，我参与了香港中文大学DG项目、香港研究资助局RGC项目以及香港创新署itF基金等项目，主要做的是雷达干涉地表沉降监测与分析研究，尤其关注了珠三角城市群地表下陷与滑坡泥石流等地质灾害。2010年，我所在的团队提出了大型人工线状地物空间技术监测的理念，并组织召开了首届大型国际研讨会，我们倡导把空间遥感技术应用于大型人工线状地物监测保护与智能管理。”
香港海外科研经历，陈富龙认为它对自己的人格素养及求学笃实的科研态度起到了很好的塑造作用，而今回到内地工作，完成了从求学人到治学人的角色转换，对他而言是一个新的开始，更是一个全新的挑战。
其实，在遥感与测绘方向历经磨炼的陈富龙，早已是这一领域的一颗“新星”，他具备扎实的学术能力，曾在重要学术期刊上40余篇（其中以RemoteSensingofenvironment代表SCi论文10余篇），完成专著撰写1部，组织国际研讨会3项，参加国内外学术会议并做专题报告10余次，aDSaR2011获最佳论文奖，aCRS2011获Shunjimuraiaward（亚洲遥感学会最佳青年论文奖），受邀参与SCi学术期刊和国际研讨会论文审稿20余次，获得国家专利和软件著作权共2项。他还擅长技术沟通和科研交流，曾赴美国USGS、意大利CnR访问并作专题报告，能与国内外专家畅谈，曾同武汉大学、中国测绘科学研究院、中国科学院等兄弟单位进行项目合作。
为遥感考古尽一份力
十后，提出了文化强国的理念，中国科学院遥感与数字地球研究所所长郭华东院士顺势希望把遥感考古这个方向做实做强。遥感考古是一个很有潜力、新兴的学科方向，尽管我国早在十余年前就涉足了这一领域，并经过多年努力获得了系列阶段性成果，但仍缺乏科学方法论的指导，亟需开展以电磁波全谱段考古机理与响应为代表的基础研究，也就是在这样的背景之下，陈富龙作为高层次人才被该所引进，并寄予引领和发展遥感考古的厚望。
其实，通过遥感技术辅助考古并不是什么新鲜事。上世纪80年代国外就有所尝试，我国科学家也曾利用雷达卫星遥感技术揭示了被沙土掩埋的长城遗迹及隋唐大运河遗迹等。目前空间遥感技术应用于遗产监测与保护已引起国内外的高度重视。联合国教科文组织第34届世界遗产大会明确指出“随着遥感技术的持续进步，可利用该技术提供世界遗产地时序信息，以证实世界遗产所面临的威胁是否减轻或恶化”。
但对于将遥感技术应用于考古领域的现状，陈富龙所在的数字遗产研究室并不是特别满意，研究团队认为“在我国，遥感技术和考古基本上是‘两张皮’，各干各的，最多也就是搞考古的拿着遥感图像看一看，没有让两个学科真正的融合在一起”。陈富龙指出，目前考古科学研究范式正在经历嬗变，多学科交叉融合与创新也层出不穷，相关研究亟需向纵深方向发展。其次，“现有的海洋卫星、资源卫星都有对应的谱段对其进行监测，而遥感考古这个方向没有卫星，显而易见遥感考古研究目前散而杂，并没有形成一门健全的学科体系。”
基于遥感考古的重要性及其发展现状，陈富龙加入中国科学院遥感与数字地球研究所后竭尽全力希望为该学科的发展尽一份力。
“目前我的主要研究方向集中在雷达遥感考古、遥感地质灾害以及雷达遥感与冰川冻土三个方面。”方向清晰之后，陈富龙在遥感技术的创新之路上，以自己的严谨、勤奋以及对社会的责任不懈地攀登着、奋斗着，为遥感考古技术的进步贡献着自己的青春和智慧，也努力地诠释着一个年青科学家对理想的执着与追求。
雷达遥感考古
文化遗产是记录人类社会演化和进步的宝贵财富，受各国政府高度重视。近年来，人类活动加剧、全球变暖及重大自然灾害严重威胁着文化遗产地的安全和可持续发展，亟需各国政府采取切实措施，探索科学有效的方法对文化遗产进行监测、保护和管理。而雷达遥感具有全天候，全天时的工作能力、通过主动发射脉冲信号波，获取反映地物雷达后向散射的地物特征。雷达遥感极化和穿透特性有利于干沙区考古目标的探测与发现，其干涉特性有利于遗产目标及赋存环境变化监测与灾害分析。
基于雷达遥感技术的优越性，近期陈富龙参与了中意政府间的合作项目“基于对地观测的中意文化遗产地智能管理与试点应用研究”。项目通过对认知的提升、方法的创新和技术的开发，中意双方联合开展文化遗产地智能管理应用研究，以支持文化遗产地持续监测和完整性保护。项目主要关注中意双方遥感、地球物理和诊断工具在文化遗产科研中的交流和训练，进而实现优势互补和共同进步。令人欣喜的是，目前该项目已取得阶段性产出，包括通过了共建虚拟联合实验室的预案，以实现数据和成果共享等。
此外，在项目“基于雷达遥感的吴哥遗产地灾害监测与评估”中，陈富龙以中-高分辨率星载雷达为主要数据源，充分利用雷达遥感全天时、全天候和穿透等特性，研究基于强度及相干特性的吴哥遗产地洪水监测与评估方法，深入探索以SBaS为代表的大范围地表形变和以4D-inSaR为代表的遗产本体异常形变。以时序分析为切入口，研究吴哥遗产本体及周边赋存环境异常形变地质灾害发展趋势与演变规律；通过对洪灾信息统计分析、异常形变监测与诊断，为吴哥遗产地可持续化发展提供理论依据和技术支撑。
遥感地质灾害与冰川冻土
地质灾害日益严重，考虑到对突发性地质灾害抢灾救灾工作的时效性要求，应用遥感技术开展地质灾害监测极其必要，是当代高新技术发展的必然趋势。将雷达遥感用于地质灾害的监测也是陈富龙长期以来关注的科研方向之一。他以国家中长期科技发展规划为纲领，结合我国城市化进程和高速交通网迅猛发展，从探索雷达遥感理论方法出发，首次围绕大城市群地表沉降、大型轨道交通安全运营监测等前沿科学问题，引入永久散射体雷达干涉技术（pS-inSaR）开展高精度定量形变反演研究，在大范围地表沉降及交通网形变监测、滑坡体驱动力分析等方面获得了一系列显著成果，并获同行专家一致好评。
在这一领域，他典型的科研产出包括：利用微波遥感全天时、全天候的优势，对多云多雨香港地区潜在滑坡实施遥感监测，并完成驱动力分析和地学解释，研究成果可用于大型遗产地周边不稳定地表探测、识别与评估；结合我国大城市圈发展规划，首次尝试使用永久散射体干涉技术开展大范围城市群地表沉降和驱动力分析研究，以珠江三角洲为例获得了令人鼓舞的阶段性成果；结合极化和相干信息，以上海为试验区反演获取高密度地表形变场并完成驱动力分析；针对市政工程建设，采用雷达干涉技术，获取广州地铁5/6线施工现场地表形变信息，为施工建设提供智力支持，积极探索雷达干涉技术在大型人工线状地物（以高铁、高速公路等轨道交通网为代表）形变监测方法等研究。
雷达遥感与冰川冻土
随着人类开发大自然的加剧，全球变化（包括全球变暖、臭氧层破坏、森林锐减、物种灭绝、资源短缺）已经成为国内外社会关注焦点，并将对人类生存和社会可持续发展产生长远影响。冻土作为冰冻圈中全球变暖响应敏感因子，其演化模式不仅可用于分析、预测变暖趋势，且同区域乃至全球水环境、碳循环、生态、农业和地表景观息息相关。鉴于其重要性，冻土科学已发展成为地球系统科学的热点问题。应对冻土演变与人类活动复杂的交互响应，在我国深化西部和边远地区资源大开发背景下，如何掌握我国冻土时空分布规律，建立冻土演化与区域气候、环境耦合机制，评价冻土退化对大型基建工程的影响已成为制约区域可持续发展的关键科学问题之一。
遥感科学与技术研究篇2
关键词：城市遥感；教学方法；实践环节；教学思路
遥感技术可以快速、准确地获取城市规划、发展、保护的相关信息，既可获得城市宏观全貌和综合数据，又可获得城市的行人车辆等微观图像和数据，可以全面、高效、实时地了解城市的发展变化。由于其超越地面调查等常规方法的优势，城市遥感技术自上世纪90年代以来，已经成为遥感、城市建设、管理、环境保护等城市问题专家们共同关注的热点，遥感技术也被越来越广泛地运用到城市规划科学的各个领域中。国际城市遥感大会认为，城市遥感主要是充分利用各类传感器采集的信息为城市调查和监测服务。
一、城市遥感学科特点
武汉大学、中国地质大学（武汉）等拥有测绘类学科的高等院校，都已先后为高年级本科生开设了《城市遥感》专业选修课。一般认为，城市遥感的主要教学内容包括：①城市遥感数据源和传感器；②城市地区特征探测和判读；③城市遥感数据解译；④城市地区建筑物检测和重建；⑤城市土地利用变化和城市发展遥感监测；⑥城市环境遥感；⑦城市社会经济遥感；⑧城市遥感发展展望。当然，各个高校教学体系和教学内容并不完全相同，但基本的思想是围绕遥感技术在城市问题的应用开展主题式的介绍和讨论。分析城市遥感学科的特点，它是一门前沿性和实践性要求很高的学科。即，城市遥感的研究和教学内容都是采用最新的遥感技术和方法解决城市发展中的最新问题，其研究思路、研究方法都具有前沿性和独特性。比如，很多学者采用最新的人工智能方法解决城市目标的分类问题，其中就涉及到比较复杂的人工神经网、人工免疫、机器视觉等先进的分类理论，以及蚁群算法、支持向量机、小波等比较复杂的数学优化计算方法。这些最新技术和方法的应用为城市遥感教学带来了很大的挑战。第二，城市遥感是实践性很强的学科，它是针对城市发展中出现的实际问题出现的，是试图利用遥感的方法解决相关问题，因此要求教学过程中要培养学生针对实际问题寻找解决问题思路的能力。城市遥感学科也是一门开放性的学科。城市遥感发展至今，仍处在不断发展，不断完善的进程中。早期主要是针对城市发展中的问题，采用遥感技术手段解决相关问题；近年来，学者们开始有意识的开展系统研究，试图建立城市遥感学科的理论和方法体系。包括城市遥感理论基础，遥感技术的优势和局限等根本性的问题，已经得到研究。但是到目前为止，关于城市遥感的严格定义、理论体系、研究范围和边界等问题尚未明确的提出，因此城市遥感学科的教学提倡在基本理论的指导下，围绕主题开展教学和讲授，启发学生关于城市遥感具体研究主题的思考。
二、城市遥感的教学方法探讨
1.围绕研究主题教学。由于城市遥感学科的特点，其研究主要针对现代化进程中城市建设发展面临的问题，主题性较强。因此，在教学过程中，也需要围绕一个个的研究主题讲授相关的知识和技术。例如，城市水资源遥感，围绕城市发展中对水的需求，水的污染的现状，讲授利用遥感技术实施水资源遥感和水污染遥感的技术和方法。城市水资源遥感主要对湖泊环境监测，诸如湖水温度、盐度、水深、洋流、波浪等湖泊诸要素的测量，为湖泊研究及指导湖泊渔业生产提供了基础。水污染遥感主要介绍对湖泊富营养化、悬浮泥沙、石油污染、废水污染、热污染和固体漂浮物等污染情况进行遥感监测的方法和案例。
2.结合案例教学。由于城市遥感处在发展之中，一系列新的方法和技术逐渐采用到相关问题的处理中。其中很多方法比较抽象，难以理解。例如人工神经网、人工免疫、机器视觉、蚁群算法、支持向量机、小波分析等。为了避免学生对枯燥的算法知识感到厌倦，增强学生学习的兴趣，除了尽量深入浅出，用最简单的语言描述复杂的理论和公式外，还要尽量结合各种案例，详细展示方法的原理，以及采用方法的原因和效果。例如，对于遥感图像的变化检测，我们利用相关变化评估系统开发经验，介绍了各类像素级方法的原理，实验结果，在实际工作中的应用价值等，做了直观的比较分析，便于学生掌握相关知识。
3.启发探索性学习。城市遥感是一门不断发展的学科，高年级本科生中很大一部分人也即将从事具有探索性和创新性的研究工作。因此，改变早期填鸭式的教学方式，培养学生独立探索和创新的思维是非常重要的。我们在教学过程中有意鼓励学生独立思考，提出问题、分析问题和解决问题，为从事研究性的工作打下良好的基础。在具体教学中，一是鼓励学生针对教学内容所教授的方法和思路，提出自己的看法，分析现有方法的不足，提出自己解决问题的方法；二是在布置的作业中，要求学生针对主题，独立搜索资料，发现问题、分析问题和解决问题，并要求学生根据研究课题的撰写风格完成作业。此外，课外与学生展开交流，就相关的学科问题和研究热点讨论交流，培养学生研究兴趣和能力，推介学生积极参与相关研究课题。在课程结束后，依然与学生保持联系，就研究学习问题交流，吸引学生加入研究课题。
4.鼓励广泛学习。遥感学科是纯粹的技术科学，为了解决任何问题，都需要将遥感学科与该领域的知识结合，并深刻理解该学科的特点和知识。比如，从事遥感地质研究，必须具有地质学基础，对各类岩石的物理性质、岩层产状、地质构造等相关内容具有深入的了解。又如从事环境遥感，必须在环境科学、水文学、大气学等相关领域具有一定的基础。从事城市遥感的工作，必须对城市科学、城市规划、城市建设、城市生态等相关学科深入了解，单纯的遥感知识学习是非常不够的。因此，在教学过程中，我们鼓励学生广泛学习相关学科的理论和知识。具体手段是，在教学过程中引导性的介绍水文、大气、物理等相关学科知识，并提供参考文献供学生课外阅读。在布置的作业和论文中涉及的问题，都需要大量参考相关学科的知识。在成绩的评价体系中，明确将参考知识的量作为评价标准之一。
三、城市遥感的实践教学
城市遥感是针对城市发展中出现的具体问题发展出的一门学科，是试图利用遥感技术解决相关问题而逐渐发展起来的。因此，城市遥感是在大量实践工作基础上建立起来的学科，在教学工作中也必然需要大量的实践教学工作。否则，学生缺乏针对实际城市问题的解决能力，无法适应城市遥感的相关工作。鉴于学生已经具有遥感专业基础，也具有一定的遥感软件操作和编程能力，我们的实践教学主要培养学生利用遥感软件和技术解决城市问题的能力。目前，国内普遍开展的城市遥感调查工作，包括制作城市影像图，开展城市土地利用遥感调查，城市建筑物类型及密度遥感调查，城市绿化及园林建设遥感调查，城市交通遥感调查，城市环境的遥感调查，城市地质、地理条件遥感调查等20余项工作内容。城市土地利用、土地覆盖的发展变化，是城市规划、建设、发展、保护的重要依据和成果，也是城市生态安全、城市景观保护等的基础。因此，学生掌握相应实践能力对于后续开展相关工作是非常重要的。实践教学过程中，一方面要培养学生遥感图像处理的能力，在掌握相关原理的基础上运用遥感软件处理多源多时相遥感图像的动手能力；另一方面要培养学生对于相关领域知识的了解和理解，包括城市土地利用、土地规划、环境保护、城市生态等相关知识。尤为重要的是，培养学生针对具体问题，独立寻找解决方案和技术手段，设计技术路线，独立解决问题的能力。
本文首先深入分析了城市遥感学科的特点，它具有前沿性、实践性和开放性。在此基础上，本文积极探索有效的城市遥感教学方法，提出综合采用围绕研究主题教学、结合案例教学、启发探索性学习、鼓励广泛学习等教学方法，提高学生学习兴趣和效果，培养学生独立思考和探索的能力，为进一步研究打好基础。针对实践教学环节，本文通过深入分析，提出了最合适的实践内容和方法，着重锻炼学生的动手能力，培养独立解决问题的能力。
参考文献：
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遥感科学与技术研究篇3
关键词：遥感地质问题关键技术
中图分类号：F470.1文献标识码：a
前言
随着计划经济向市场经济转轨,地矿行业各遥感应用部门更加重视遥感技术的发展。目前大型的遥感应用和研究项目大多采用公开招标、公平竞争的方式确定承担单位,另一方面地质工作的难度正在不断地增加。面对这些挑战,近年来地矿行业各部门更加重视遥感技术的发展。
一、当前我国遥感地质工作的基本特点
1遥感技术队伍经过工作实践更加成熟
(1)我国遥感地质队伍已建成多层次的组织机构。我国遥感地质队伍是随着遥感技术的普及和应用的深入不断壮大的,在各部门的重视下,现在地矿行业各部门都建立了地质遥感中心;各大区局、省局建有遥感站、所;地质大队则设有遥感队、组。形成了组织有序、结构完善、技术互补,信息相通的三级网络组织系统。
(2)已建成一支具有较高的知识层次的遥感技术队伍。遥感技术是一集多种学科最新科技成就于一体的高新技术,遥感地质应用则涉及众多地学领域的知识,因此遥感科技人员必须具有遥感、地质和其它相关学科的理论知识和相应的工作经验。经过多年努力,地矿行业遥感队伍已普遍成了知识密集型的队伍,各部门具大专以上文化程度的职工人数大多超过60%,而且具备了一批掌握多种学科知识的综合性人才,技术结构日趋合理。近年来,各单位在注意提高职工总体技术素质的同时,重视把一些理论基础扎实、思路开阔、善于接受新生事物的年青人安排到重要的技术岗位上,让他们在实践中锻炼。无疑,这些年青科技人员的迅速成长,将为遥感地质事业的发展带来朝气蓬勃的活力。
(3)遥感队伍保持了地质健儿的优良传统。随着地质工作的深入,近年地矿行业承担的遥感地质应用项目大多集中在边远省份或一些自然条件较差的地区,如新疆、西南“三江”、藏北、大兴安岭等地。为了获取实地调查资料,验证遥感解译结果,科技人员常常深入崇山峻岭、森林沼泽,继承和发扬了老一辈地质队员不畏艰险,勇往直前的光荣传统。由于各地区地矿行业的遥感队伍普遍具备较强的技术实力,富有战斗力,在一系列国家、部委级的大中型遥感项目中取得了显著成绩,大多数成员已成为各省区遥感中心以及全国地方遥感应用协会的核心和中坚力量。
(4)我国遥感地质队伍经受了改革浪潮的考验。随着改革的深入,地矿行业的遥感单位也在经历机构的体制转变和队伍的战略性调整,以适应社会主义市场经济的发展。在这种新形势下,各单位一方面充分调动广大科技人员的聪明才智和积极性,做到人尽其才,调整机构,缩减编制,合理安排分流下岗人员;一方面解放思想,开阔思路,在完成地质指令性任务的同时,拓展服务领域,提高效益,使遥感地质队伍变得越来越精干。
二、存在的主要问题
1理论基础和应用基础研究不足或滞后已成为技术进步和应用向纵深发展的障碍。虽然中国国土资源航空物探遥感中心(以下简称为航遥中心)定位为遥感应用部门,但对于行业和专业应用的一些理论基础和应用基础问题,如遥感地质信息机理、岩矿波谱(反射、发射、微波等)特征及其地质意义等,完全依靠他人的研究成果,或指望和等待他人研究,是不现实的,也远不能满足应用的需求。
2数据获取能力严重不足,长期依赖国外资源卫星,难以提供长期、稳定的数据保障;缺乏一些对地质应用很有价值的新型数据源(如高光谱数据);航空遥感数据的集成度较低,机动和应急反应能力不足。
3一般化的研究较多,甚至多有重复,深层次的研究较少;面上的问题研究较多,针对典型地质问题或需求的研究较少;跟踪、模仿性研究较多,探索性、前瞻性的研究较少。
4研究分散,技术集成度较差,方法的协同应用能力不足。
5信息基础设施、实验手段和技术保障能力的建设和发展滞后,制约了研究向纵深方向发展;成果的智能化、产品化的程度较低,影响了技术方法的规模化应用和推广。
6研究缺乏系统性和连续性,急功近利仍较严重;科研项目管理等同于工程项目或生产项目,难以按照科学技术发展的规律规划和部署工作。
三、遥感地质存在的问题及关键技术
1高光谱矿物填图技术的发展和深化。矿物填图可以说是高光谱最成功的，也是最能发挥其优势的应用领域，它使遥感地质由识别岩性发展到识别单矿物以至矿物的化学成分及晶体结构。在可见短波红外谱段，识别的矿物主要为等过渡元素的氧化物和氢氧化物、含羟基矿物、碳酸盐矿物以及部分水合硫酸盐矿物，可识别的矿物可达近40种。
2遥感地质学由定性步入定量化发展阶段。高光谱、高分辨率、热红外多/高光谱、雷达干涉、激光雷达、GpS、poS系统等技术的兴起和发展，使遥感地质学不再局限于基于图像色调与纹理特征的目视解译，而继表层遥感应用领域之后，逐渐步入了定量化发展阶段。
3技术集成和应用技术体系构建。地球是一个复杂的开放巨系统，将地球科学作为系统科学，以整体论和系统论的观点研究地球已成为地球科学家的共识。对地观测技术以其宏观性、区域性、综合性、多尺度及高频度，已成为地球系统科学研究不可缺少的手段。系统论的奠基人钱学森院士指出，研究开放复杂系统和复杂性科学的方法是“从定性到定量的综合集成方法”。以复杂性科学理论方法开展技术集成，构建应用技术体系，建设应用技术系统将成为当前遥感应用发展的主流。对于遥感地质应用而言，在目前的发展阶段，技术集成和应用系统建设主要有以下两种类型。
a应用技术系统。针对特定的应用领域，根据不同遥感手段和不同技术方法的特点，将多种遥感技术、多种遥感信息及多种数据处理信息提取方法有机地加以优化组合，集成为优势互补、协同作业的应用技术体系，以提高整体应用的水平、成效和技术经济效益。如遥感地质调查与地质找矿技术系统、地质灾害调查和监测技术系统、地质环境调查和评价技术系统等。
b.业务运行系统。针对特定的应用目标，将遥感数据及辅助数据和环境数据的采集、数据处理、信息提取、信息分析、专家知识、应用模型、真实性检验、信息服务等技术环节和技术方法，按专业要求和统一标准加以集成，形成具有业务化运行能力的运营系统。如矿物填图系统、地面沉降监测系统及矿山资源开发多目标遥感监测系统等。
4遥感服务由以数据服务为主
向技术服务和信息服务转变。与遥感地质应用技术系统，特别是业务运行系统建设同步，遥感向社会所提供的服务也将由数据服务为主逐渐向数据、技术和信息综合服务转变。地质信息是经济和社会发展不可或缺的重要基础信息。新的经济社会发展形势对地质工作提出了更高的要求。按照“国务院关于加强地质工作的决定”的要求，为缓解资源约束，保障经济发展，推进城乡建设，开展国土整治，防治地质灾害，改善人居环境等提供客观、准确、现时的地质信息服务，是中国地质调查局遥感地质工作的重要战略任务和主体目标，也是遥感地质发展的必然。
结束语
长期以来,地矿行业的遥感单位之间建立了良好的合作关系,互相支持,共同完成了许多在国内有影响的大型项目。近年,地矿行业的遥感单位也加强了与其它行业遥感单位的合作,为发展我国的遥感事业而不懈努力。
参考文献
[1]陈旭锋.遥感地质勘查技术发展趋势研究[J].民营科技.2012(04)
[2]郭峰利,杨联荣.浅谈地质找矿中的遥感技术[J].中国新技术新产品.2012(08)
遥感科学与技术研究篇4
关键词：城市遥感；学科主旨；教学内容；教学体系
近年来，随着城市化进程的加快，城市问题日渐突出。针对城市问题的研究产生了城市科学这门学科。随着城市及城市科学的发展，遥感技术在城市规划、城市生态环境监测及城市管理中的应用越来越广泛和深入。在城市调查方面，遥感技术可以快速、准确、全面地获得城市地质背景、土地利用状况、生态环境、市政建设、交通、水利、农林、旅游等等方面的数据和资料。对不断地调查城市现状、变化和发展，为配合城市总体规划和分区详细规划的制订及顺利实施，对城市景观建设和环境保护，提供了全面有效的方法。因此，自上个世纪90年代以来，逐渐形成和发展了城市遥感这门新兴的交叉学科。
一、城市遥感的学科发展背景
在国外，利用城市遥感方法进行城市土地利用、住宅密度、居住质量、城市交通、城市人口、城市变化及其他社会经济要素的研究已取得长足的进展。我国也曾在京津、上海、广州等地进行过综合性的城市遥感调查，在城市土地利用监测、城市绿地调查、城市环境污染监测、城市热岛研究、城市规划及城市生态环境监测等方面都取得了可喜的成果。各级政府和社会公众已经认识到，城市遥感已成为城市规划、建设和管理不可分割的重要组成部分和技术支持，成为各级政府强有力的辅助决策工具和指导与加强地区管理的现代化手段。以上海市为例，自1988年以来，上海市已连续开展了三轮遥感综合调查，为上海市城市布局的合理调整、新区规划、老区危简房的拆迁改造、城市交通、城市建设现状、考古、城市防洪排涝、城市绿化与改善城市生态环境等多方面提供了大量基础性资料和辅助决策依据，为许多政府重大工程提供了研究报告和影像资料。此外对各郊县的土地资源与全市滩涂资源进行过详尽的调查。多年的实践证明，城市遥感技术业已成为上海市各级政府决策的重要辅助手段。但是对于该课程的体系与内容、教学方法等尚缺乏完整的论述。
二、城市遥感学科的研究主旨和内容
国际上已经举办了8届国际城市遥感大会。充分借鉴和参考国际同行认可的学科体系；同时针对本科教学的特点设计相应的教学内容。一些具有基础性的内容需要补充进教学内容，比如现代化进程中城市问题，城市科学的理论等；而一些深度交叉的课题则没必要过度展开，如城市生态学等。同时考虑到学生已有遥感基础，以及遵循教学要循序渐进的原则，因此，我们设计教学内容为：①现代化进程中的城市问题；②城市遥感基础；③城市遥感传感器和数据源；④城市地区遥感影像判读；⑤城市地区遥感特征检测技术；⑥城市地区建筑物探测和三维重建；⑦城市土地利用和城市景观结构；⑧城市热、水、空气环境监测和生态安全；⑨城市规划的遥感应用；⑩城市遥感的发展前景。
三、城市遥感学科的教学体系
城市遥感教学是针对遥感专业高年级本科生开设的课程，主要教学内容是遥感技术在城市规划、建设、管理和环境保护等方面的应用。教学指向学科研究和应用是前沿，是该专业的高级选修课。针对该课教学目的和教学要求，我们设计课程内容如下：
1.城市问题引论。随着中国现代化进程的发展，城市化进程在加快。城市规划、建设和保护等过程的问题日益凸显。如城市交通问题，环境保护问题，城市规划问题等。向学生介绍城市发展现状，城市化问题，城市科学理论等问题。着重分析在中国工业化和城市化进程中城市所面临的问题，研究现状和可行的解决办法。指出遥感技术在解决相关问题时的优越性和局限性。
2.城市遥感基础。针对城市遥感应用，简单介绍遥感基础概念、遥感平台与传感器、遥感图像处理基础等基本内容。着重对新型高分辨率卫星、航空和地面传感器在城市遥感中应用范围和价值做了介绍和评价。
3.城市遥感解译。面向城市遥感应用，有针对性的讲授城市遥感解译的基本概念，关键技术和流程。主要包括城市遥感影像解译基础、城市遥感影像目视解译、城市遥感影像数字解译、城市遥感影像解译与判读的基本框架、城市主要地物目标特性、卫星影像判读特点、城市遥感影像数字判读方法和流程等内容。针对城市目标特性，着重介绍了相应的遥感影像解译方法和流程
4.城市特征提取。介绍了城市点、线、面特征的各类自动半自动提取方法。点特征提取算子介绍了moravec算子、Forstner算子、Susan算子和结构化算子的原理和应用模型，并比较了各类算子的实际提取效果。线特征提取方面，首先介绍了基本的边缘检测算子，包括微分算子、二阶差分算子和直线提取算子Hough，并对各类算子的实际提取结果做了比较分析；然后介绍了城市道路特征的特性，遥感提取难度和方法，包括基于结构信息、GiS信息、感知编组、统计信息、自适应模板、带状Snake的和其他新型的道路提取方法。
5.城市三维重建。三维GiS是目前研究和应用的热点，城市三维重建是三维GiS的主要数据生产方法。讲授了利用摄影测量技术和利用LiDaR技术的半自动城市三维重建方法，在此基础上介绍了城市三维GiS建设现状，以及基于三维城市模型的真正射影像生成技术。对各种方法的发展现状、趋势、技术流程做了详细说明。
6.城市土地利用和空间结构演化。首先介绍了遥感变化检测的一般方法和流程、遥感变化检测典型方法及性能分析、变化区域提取技术等。包括基于像素、基于特征的变化检测方法。并结合具体系统研发案例，介绍了典型方法的开发、组合和应用情况。在此基础上，介绍了土地利用动态监测和城市空间结构演化监测的基本流程、方法和案例。
7.城市热环境遥感。中国作为发展中国家，城市热环境的日益恶化在各个层面并没有得到普遍的重视。随着城市化水平不断提升，热环境影响因素日益复杂，城市热环境日益恶化，需要引起社会公众的重视，并研究采取有效的解决办法。着重介绍基于遥感影像的城市地表温度定量反演、城市热环境的空间分布及过程变化分析以及城市热环境的寻因分析。最终利用多因子与城市热环境之间的定量关系建立预测模型，并动态监测城市地表温度和格局的变化，为城市规划提供决策依据。
8.城市水环境遥感。水是生命之源，一方面城市生活离不开水，另一方面随着城市化进程的发展，人类造成了严重的水污染。因此，授课内容分为三个方面：水体的光谱特征、水资源遥感和水污染遥感。城市水资源遥感主要对湖泊环境监测，诸如湖水温度、盐度、水深、洋流、波浪等湖泊诸要素的测量，为湖泊研究及指导湖泊渔业生产提供了基础。水污染遥感主要介绍对湖泊富营养化、悬浮泥沙、石油污染、废水污染、热污染和固体漂浮物等污染情况进行遥感监测的方法和案例。
9.城市大气遥感。空气污染是影响人类健康的重要因素，在中国的城市地区空气污染相当严重。与常规大气污染的监测方法相比，卫星遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测等优势。气溶胶是大气污染的主要表现形式，授课内容包括利用地基气溶胶遥感数据和地面大气污染监测数据，研究分析气溶胶光学厚度在大气环境领域中的适用性。利用激光雷达数据和气象探空数据研究大气染污边界层高度。研究城市大气气溶胶的定量遥感反演技术。以北京为例，构建归并后的气溶胶光学厚度与大气污染监测数据之间的模型，对所构模型、所得到的结果进行评价分析，实现大气污染指标的空间分布及质量评价。
10.城市遥感发展展望。主要讲授城市遥感领域新的技术和方法，最新的发展趋势和前沿问题。包括高分辨率遥感传感器的发展方向、城市遥感技术新的应用领域、城市遥感技术未来发展方向等内容。
国内多所高等院校都已先后为高年级本科生开设了《城市遥感》专业选修课。但是对于该课程的体系与内容、教学方法等尚缺乏完整的论述。本文充分借鉴和参考国际同行认可的学科体系，针对本科教学的特点设计相应的教学内容。并就教学体系和内容开展了较为详细的介绍，可为相关专业城市遥感学科的教学工作提供一定的参考。
参考文献：
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[2]王则任.浅议城市遥感综合调查――以南京为例[J].现代城市研究，2001，（4）：23-25.
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[4]陈基伟，程之牧.城市遥感技术在特大型城市政府决策中的重要作用――以上海市为例[J].测绘科学，2004，29（3）：61-64.
遥感科学与技术研究篇5
[基金项目]国家自然科学基金项目（41371125）；四川师范大学重点培育项目（13ZDL03）
[通信作者]*彭文甫，博士，副教授，研究方向为环境遥感，e-mail：
[作者简介]潘荟交，e-mail：
[摘要]中药多种植在气候环境条件适宜的山区，山区地势复杂，种植地块分散，很难获得准确的种植面积。因此加强对复杂环境下中药种植面积监测方面的研究对于中药材种植的规模化、产业化有着至关重要的意义。该文以泸定县藏药波棱瓜种植为例，利用遥感与GiS技术，以tm，etm影像为遥感信息源，结合地面样方调查的GpS数据，在GiS平台上进行数据分析和研究，提取出泸定县藏药波棱瓜的种植面积。结果表明：①所采用的中藏药波棱瓜种植面积估算方法、技术可行，能够在复杂的山区环境下，进行种植面积的遥感监测；②利用该方法估算出泸定县中藏药波棱瓜的种植面积是57.15hm2，与当地统计结果相比较，误差在5%以内；③鉴于遥感数据在获取、预处理以及解译过程中存在一定的误差，遥感数据的分类结果直接作用于作物类别的提取，因此分类精度很大程度上影响着面积提取的精度，估算结果存在着一定的误差。
[关键词]遥感；地理信息系统；中藏药；种植面积估算；泸定县
近年来，中药产业迅猛发展，中药资源深入细致的调查对于中药产业的规模化、产业化起着至关重要的作用。传统的中药资源储量调查一直采用收购量推算，人为主观估算，缺乏科学性[1]，调查结果已经不能满足快速发展的中药产业的需求。因此，利用新技术开展中药资源调查及其蕴藏量估算成为中药资源研究、保护及利用的首要问题[2-3]。遥感技术作为一门新兴的综合性科学技术，在资源调查中能提供空间和时间上连续的区域性同步信息，体现了其技术在实际应用中的优越性。将遥感技术广泛应用于中药资源的调查中，能够为中药材重点品种的产量、资源蕴藏量、生物学特性、主产区分布及需求量等方面的调查提供更为简单、科学、准确的思路和方法。国内许多专家学者进行了利用遥感技术对药用植物资源监测的研究，并取得了一定的进展。孙宇章等所进行的野生苍术资源量监测是国内利用遥感技术对单个野生药用植物进行调查研究的开创和示范[4]；郭兰萍等研究了不同生态环境类型药用植物资源的遥感监测方法，分别对野生药用植物资源和栽培药用植物资源的监测方法进行了阐述，为不同类型的药用植物提供遥感监测的思路和方法[5]。张小波等探讨了利用遥感技术进行野生稀有药用植物遥感监测的方法和标准[6]。
中药产业的发展以及环境的破坏致使野生中药的数量和质量越来越不能够满足当今社会对中药材的需求，因此中药材的人工种植便成了解决供求问题的关键。一部分专家学者也将遥感技术运用于人工栽培类药材的研究。其中，陈士林等利用遥感技术对人参种植区的人参种植面积进行调查，建立了人参资源遥感调查的技术路线和方法，对人参进行了产区面积测算和估产，判读精度都在90%以上[7]；周应群等以三七为例研究了以遥感技术为基础栽培类药用植物资源调查方法，计算了栽培中药三七分布的面积、蕴藏量和产量[8]。但是目前大部分的研究还是针对野生资源的保护和开发而进行的面积测量以及蕴藏量的估算，以中药产业发展为目的，针对人工种植药材进行的药材长势、病虫害情况、产量预估等动态监测研究仍然处于探索阶段，实际运用研究较少。
本文以四川省甘孜州泸定县的中藏药波棱瓜种植地位研究对象，基于遥感与GiS技术为支持，以tm，etm影像为信息来源，结合GpS地面样方调查、地面定位数据分析以及其他资料，对泸定县具有重要作用的中药材进行监测和分析，统计中药材资源的分布、数量等资源变化情况，实时掌握研究区中药材变化情况。该研究结果能够比较科学的分析泸定县藏药波棱瓜的种植情况，计算出泸定县藏药波棱瓜的种植面积，达到较高的估算结果。
1研究区概况
泸定县位于四川省西部二郎山西麓、甘孜藏族自治州东南部，界于邛崃山脉与大雪山脉之间，大渡河由北向南纵贯全境（图1）。东与石棉县相连，位于东经101°46′―102°25′，北纬29°54′―30°10′。南北长69.2km，东西宽49.9km，全县总面积2165.35km2（未含争议区域面积198.48km2）。泸定县地处四川盆地到青藏高原过渡带上，受东南、西南季风和青藏高原冷空气双重影响，气候垂直差异明显，海拔1800m以下地区属亚热带季风气候，为有名的干热河谷地区。县境内最高海拔（贡嘎山）7556m。泸定气候冬无严寒，夏无酷暑，冬季干燥温暖，季均温度7.5℃；夏季温凉湿润，季均温度22.7℃；年平均气温16.5℃，年平均无霜期279d，年均降雨量664.4mm。波棱瓜生长在海拔1500～3500m，喜欢凉爽、湿润、向阳的环境，泸定县的气候条件适合波棱瓜的人工栽培。本次研究选取的研究区域是泸定县冷碛镇、兴隆镇。这2个镇从2005年开始种植波棱瓜到目前已经形成一定的规模，种植地块相对集中。
2数据来源与研究方法
2.1数据来源及处理研究区中藏药波棱瓜种植面积的遥感监测的数据包括：①波棱瓜种植地区的tm，etm遥感影像，来源于中国科学院；②Dem数据（30m），来源于USGS；③泸定县土地利用信息和泸定县乡镇行政边界矢量图，来源于四川师范大学西南土地资源与评价教育部重点实验室；④GpS野外实测点、线、面数据，包括数码相机拍摄相信息；⑤泸定县自然、社会和经济概况以及其他的环境背景资料，来源于泸定县政府。
图1研究区位置
Fig.1thelocationofstudyarea
本研究采用的7，8月份的遥感数据，该时间段内，波棱瓜处于生长最旺盛期，利于信息提取。首先，对研究区遥感影像进行几何校正，泸定县区域影像裁剪；其次，将影像信息、矢量数据、GpS采样数据投影到统一坐标系统下；最后进行遥感影像分类和精度检验。
2.2研究方法本研究拟采用地面GpS定位调查与tm，etm遥感信息解译相结合的研究方法，基于tm，etm遥感影像的高海拔地区波棱瓜种植面积监测技术，建立波棱瓜的遥感监测模型，提出波棱瓜种植区域的遥感监测系列方法。具体包括：①波棱瓜生长环境分析；②遥感影像解译；③GpS野外定位与实测；④面积提取（图2）。
图2技术路线
Fig.2thestudyroute
3结果与分析
3.1波棱瓜实宜性分布根据野生波棱瓜的生长环境及对泸定县波棱瓜种植基地的实地调研可以确定波棱瓜种植高程范围定在2300～3500m。利用aRCGiS9.3软件从原始Dem影像上提取出泸定县适宜人工种植波棱瓜的高程范围，得到提取后的Dem图，再将提取后的高程图与泸定县的土地利用现状图相叠加，叠加处理以后则可以得到波棱瓜适宜种植海拔范围内的土地利用现状图（图3）。该图中绿色部分就是波棱瓜适宜种植的海拔范围。泸定县藏药波棱瓜的栽培选择的地块都是突然为细沙壤土，阳光充足、阴凉湿润、保水但不积水、土质疏松，肥力充足、富含腐殖质、土层深厚的耕地[9]。由此可见，藏药波棱瓜的种植适宜范围大部分在海拔2300～3500m的耕地，少部分在林地和草地。
图3海拔2300～3500m土地利用
Fig.3Landusecoverageatelevation2300-3500mofDem
3.2GpS野外样方数据采集野外样方数据采集是本次研究最重要的一个环节，通过野外数据采集初步建立波棱瓜判读标志。研究确定样方区域定在泸定县藏药波棱瓜种植地兴隆镇、冷碛镇。对这2个区域的每一样方，利用GpS进行精确定位，分别通过点、线、面进行数据采集；同时，再利用数码相机对地块四周的情况做拍照，以作后期室内比对，为以后解译后验证提供方便。野外采集到的数据利用GpS自带软件GiSoFFiCe对测量的数据进行差分纠正，最后建立数据库。野外实地GpS采样信息（图4）。
图4野外样方数据采集
Fig.4thefieldinvestigationdatabasedonGpS
3.3遥感影像分类根据所建立的地物特征标志在eRDaS中应用监督分类中的最大似然分类法对冷碛、兴隆镇遥感影像进行分类。影像分类参考全国1km×1km网格土地利用数据、四川雅安芦山地震救灾数据之土地利用图90m×90m、《土地利用现状分类》国家标准以及野外考察数据。根据本次研究的需要，将泸定县冷碛镇和兴隆镇遥感影像的土地利用类型划分为林地、耕地、草地、水域、其他用地5大类。再将波棱瓜采样数据导入影像分类结果后可以看到，波棱瓜种植的实际采样数据大部分位于影像分类结果中的耕地内，少部分在草地和林地（图5），与本文进行的波棱瓜适宜性分析结果相符合。
3.4波棱瓜种植面积测算在波棱瓜适宜性分析和遥感影像分类的基础上，确定波棱瓜的解译标志。选取542作为波棱瓜遥感影像解译的波段组合，在GiS中将冷碛镇、兴隆镇遥感影像图与野外GpS样方实测波棱瓜种植基地地块的点、线、面叠加。遥感影像的直接判读标志：位置、颜色和色调、结构（图案）、纹理、形状、大小、阴影、立体外貌；间接判读标志：水系、地貌、土质、植被、气候、人文活动等。根据
图5泸定县冷碛、兴隆镇遥感影像分类
Fig.5ClassificationofremotesensingimageinLengqiandXinglongtownofLudingcounty
前面所做的准备工作来判断波棱瓜解译标志。在确定了分类标志以后（图6），在eRDaS8.5中运用Classifier模块中的Signatureeditor和SupervisedClassification工具对冷碛镇和兴隆镇的波棱瓜遥感影像图进行监督分类。将分类后的遥感影像分类图导入GiS中，把栅格格式的数据转化为矢量格式，并进行同地类的图层合并，得出泸定县的冷碛镇和兴隆镇的波棱瓜种植矢量图层，计算波棱瓜种植的面积。通过上述分析可以得出，泸定县冷碛镇、兴隆镇的藏药波棱瓜规模种植的面积约为57.15hm2（表1），生长范围大致在海拔2300～3500m的山地。
4结论
本文应用遥感与GiS技术，集成多源数据信息，探讨了中药种植面积估算的方法与技术路线，能够在复杂的山区环境下，对泸定县中藏药波棱瓜种植面积的进行遥感估算，估算结果具有较高的精度，该方法具有可行性，可用于类似中药种植面积的估算。
估算结果表明，泸定县藏药波棱瓜的种植面积是57.15hm2，与当地政府的统计结果60hm2相比，误差在5%以内。
图6解译标志的确定
Fig.6Determinetheinterpretationsigns
从研究情况分析，遥感影像的分类精度影响泸定县中藏药波棱瓜种植面积的提取精度，采用更高分辨率遥感数据、提高遥感分类精度等就成为这一研究工作的重要条件。本次研究，只估算了波棱瓜的种植面积，并未估算波棱瓜的产量，如何应用3S技术，实现对中药种植面积、产量的动态监测，仍然是需要进一步研究的工作。
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遥感科学与技术研究篇6
【关键词】地理信息系统;遥感技术;专题地图编制
GiS是地理信息系统的简称，是结合计算机网络技术而形成的一门新兴专业，该项技术可以运用计算机网络技术帮助人们进行地理信息的录入、分类、搜索等，必要时可以进行自动化的运算。RS是遥感技术的简称，遥感技术主要应用卫星和遥感仪器，在卫星中采集的信息和信号传输给遥感设备，遥感设备分析之后汇总出遥感目标的实际数据，该项技术在不进行实地考察的基础上，即可轻松获取某一地段的地理信息。遥感影像地图充分利用这两种核心技术进行地图的绘制，绘制的地图不仅精准而且具有实用性，受到人们的好评。
一、专题地图编制的流程及技术准备工作
1、专题地图编制流程。遥感专题地图编制结合了地理信息系统（GiS）与遥感技术（RS）两大科学技术，并以实际的地理地图为编制的基础的高技术水平的工作。其工作流程十分复杂，包含计算机技术、数据收集技术、地理测量技术、图像处理技术、地图编绘技术等多种学科技术。本文主要对遥感图像处理、数字化地图、tm图像几何精校正、图形整饰、图形数字输出等一系列工作作出了详细的介绍分析。而完成上述工作的最关键步骤则是要保证图像数据资料的精准，因此在工作的过程中要对合成好的图像以及处理过的图像进行准确的几何校正，以此来保证后期整理工作能够良好的进行，保证遥感图像的多中心斜墨卡托投影能够顺利的转变为编制所要求的高斯―克吕格投影。同时在专题地图编制过程中还要科学的研究分析卫星图像和以整理好的图像，及时对由于卫星姿态等原因造成的几何失真与畸变进行纠正调整。用严谨的工作态度和科学的工作方法来保证遥感图像与专题地图能够严格配准，只有这样才能成功的编制出科学实用的遥感影像专题地图。
2、专题地图编制的技术准备工作.前期的准备工作对于本文的研究分析十分重要，这需要对我们现在掌握的所有国内外关于的地理信息系统（GiS）及遥感技术（RS）的应用软件进行综合评估，并且要结合实际情况，将现有的微机作为主要的硬件条件，选择出最适合的地理信息系统和遥感技术软件。因为mapGiS地理信息系统软件同时在地理信息系统（GiS）和遥感技术（RS）两方面都具有强大的功能，是优秀的系统软件，所以此次研究选用mapGiS地理信息系统软件。由于mapGiS地理信息系统软件对GiS信息和RS信息的强大的整合能力，在本文的研究过程中得到了成功的应用。
二、专题地图编制的遥感图像处理及地图数字化
1、遥感图像处理。（1）多波段彩色合成。遥感技术主要应用地表不同植被和建筑物所发出的的不同波长而确定具体的测试区域的植被和建筑。这种利用遥感技术形成的图像主要应用在农业综合开发以及土地的综合利用中。图像能够更加清晰的反映某一区域的植被覆盖情况、河流水文条件等。通过大量的数据分析和实践积累，我们发现选择4、5、3三个波段按红、绿、蓝进行彩色合成是最有效的手段。（2）图像增强。图像增强在于增加图像的清晰性和可读性，排除干扰因素。因所用tm图像数据的时相和成像质量较好，干扰因素较少，做灰度拉伸和直方图均衡化两种处理。
2、地图数字化。就正常的工作而言，我们会对于工作的区域进行整体的布局，根据一定规律进行划分，进而形成了数字化的版块，对于我们的区域进行清晰的描绘，使得我们表达的效果得到很好地体现。（1）原图清绘、扫描。进行图形描绘与扫描有着自己的特性，一般的情况下我们会把相关的因素进行很好地整合，进而形成一张完整的地图，为了我们使用的过程更加的方面绘制成为比例一致的图形，其他的细节根据实际的需要进行添加，形成我们所需要的文件。（2）栅格图像矢量化。通过人机交互方式将栅格图像文件进行矢量化。（3）建立拓朴关系。矢量化形成的主要是点、线数据，而面域（区域）并未建立，因此需要进行拓扑处理以建立区域及区域间的空间关系。
三、专题地图编制的遥感图像校正及配准和数字补充
几何精校正是遥感影像处理的重要环节，只有这一环节顺利完成才能够保证整体遥感影像专题地图编制的质量和效率。以此必须以地图的地理数学基础为准对收集及合成的遥感图像进行几何精校正，以此来保证遥感图像与实际地图能够严格配准，来满足在遥感图像上精确量算的需要。
1、地面校正控制点（GCp）的采集。（1）GCp的数量。地面校正控制点（GCp）的采集是影响遥感影像几何校正精度和效率的重要因素，因此必须要经过严格科学的计算，应用几何精校正模型中的科学算法对地面校正控制点（GCp）数量进行计算，得出的结果是最有效，最能保证校正的精度。正是由于地面校正控制点的特殊性与重要性，在进行遥感影像专题地图编制的过程中需要在此环节格外注意，以保证整个遥感影像专题地图编制的质量和效率。（2）GCp的选择与分布。应选择在地图与遥感图像上均明显可见，能精确定位的永久性的地物点为校正控制点，GCp要尽量均匀分布。（3）采集GCp坐标，编辑GCp文件。遥感技术进行定位发生了很大的变化，已经慢慢的从传统的向卫星定位系统进行普及，对整体的识别的情况来讲起到了很好地表达的效果，我们进行坐标的采集的精度就会更加的高，对于我们采集的这些数据来说最终变成参照的数据，提供标准的尺度。
2、几何精校正。在我们的工作过程的校正模块的环节是必不可少的，是提供精确数据的依据。对于校正工作来说提倡多步走的策略，可以对于不同的情况采用有针对性的设计，例如灰度值重采样样法来说就会运用双线性内插法，校正在我们实际的工作中的意义非常的巨大，一定要根据要求做好各方面的工作。
3、图像配准。由于不同的技术其测量的单位不同，所以最终得到的地图数据还需要对图形和图像进行配准。配准的方式比较简单，主要是需要专业配准人员操作，对技术的要求比较高。
4、数字化补充。虽然利用图形和色彩能够有效的辨识不同的目标物，同时经过地理信息系统和遥感技术处理后的影响更加的真实，具有极高的辨识度，但是一些山体和水文的数据资料还需要进行数据化的补充，更便于观测者进行直观的分析。
结束语
通过本文研究分析，地理信息系统技术（GiS）和遥感技术（RS）相结合来对遥感专题地图进行编制是一个复杂，并对科技技术水平要求很高的工作。在专题地图的编制过程中将GiS作为基础平台，把地理信息和遥感空间信息精确计算进行复合整理。在实际的运用过程中能够很好的掌握地理信息，能够有科学依据的对于地质、地貌、地表情况进行分析，帮助人们在规划设计时能做出科学的决策，提高了整体规划设计的质量。
【参考文献】
遥感科学与技术研究篇7
关键词：遥感技术；资源；环境；软件；应用
中图分类号：tp237文献标识码：a文章编号：1009-3044（2013）23-5360-02
20世纪60年随航天技术和电子计算机技术的发展，遥感技术应运而生。遥感技术根据各类传感器收集的地面物体的电磁波信息，并利用计算机编程技术或者遥感专业软件制作遥感图像，广泛应用于资源考察、灾害监测、环境保护、测绘、军事及气象监测等领域。在地球资源紧缺、环境问题日益突出的现状下，遥感技术得到了空前的重视和广泛的应用，成为观测地球的重要手段。
1遥感相关技术
遥感图像处理的关键技术主要包括了遥感图像几何校正技术、影像融合技术、图像增强技术以及图像分类技术。利用计算机遥感软件或者基于VC++编程都能实现上述相关功能。国内外已有多种专业的遥感数字图像处理软件，如pCi、enVi、eDaDRS、VirtuoZo、arcinfo、arcView等。这些软件为遥感技术在资源调查、环境保护、城市规划等领域的应用提供了强有力的技术保障。eRDaSimaGine是美国eRDaS公司开发的遥感图像处理系统。它的功能相比于其他软件更为先进，操作更为灵活，因此占有了很大的市场份额，是遥感图像处理系统的代表软件。而一些我国自主研发的软件，如中国国土资源航空物探遥感中心研制开发成功的“野外调查微机辅助遥感图像解译系统“、“成像光谱数据分析处理系统”；成都理工大学研制开发成功的“正射遥感影像地图制作系统”等软件系统都已得到推广应用[1]。
1.1遥感图像处理技术
遥感图像处理技术主要包括了：遥感图像几何校正、图像增强技术、以及图像分类技术。下面分别介绍这几个处理技术。
由于卫星传感器视角和地球表面曲率的影响，影响上地物发生几何形变，因此在应用卫星遥感影像之前，必须经过几何校正。图像几何纠正包括空间变换和灰度值内插两步。几何纠正可通过遥感图像处理软件，如eRDaS，或者通过VC编程实现。eDaRS进行几何纠正的流程图如图1所示。
遥感图像增强技术指的是将高分辨率全色波段影像与最佳波段组合的多光谱影像进行融合，得到高分辨率、多光谱的融合影像的过程。融合后的图像与原图像相比，更加清晰，提高了视觉效果，改善了几何精度及识别和分类的精度。一般多采用多光谱tm图像和Spot全色图像进行融合。
遥感图像分类技术指的是利用计算机或目视判读对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行属性的识别和分类，从而识图像信息所对应的地物，提取所需地物信息。计算机自动识别分类技术尚不成熟，因此仍然需要目视判读辅助识别。计算机自动识别分类方法主要分为监督分类法和非监督分类法两种，这两类方法均可在eDaRS中实现。监督分类方法需要从研究区域选取有代表性的训练区作为样本，根据已知训练区的样本，选择特征参数，建立判别函数对像元进行分类。非监督分类没有训练区作为样本，主要根据像元间的相似度大小进行归类合并。
2资源环境应用
2.1资源调查
资源的可持续利用是可持续发展的基础，没有资源的可持续利用，不可能有可持续发展。资源调查主要包括了金属矿产资源勘探及农业资源调查监测两方面。
遥感技术已经在地质矿产勘探、金属、天然气、资源调查中发挥了重要作用[2]。20世纪20年代航空遥感被用于农业土地调查。多光谱原理应用于遥感后，根据各种植物和土壤的光谱反射的特性，建立了丰富的地物波谱与遥感图像解译标志，在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面，取得了丰硕的成果[3]。
利用遥感信息进行资源调查具有成本低、速度快，有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少投资的盲目性，保证图像数据的不断更新等优点。在资源调查之前，可以利用卫星遥感数据，预先进行判读和分析，以便圈定若干远景区域，，有的放矢；其次利用卫星影像和数据，参照路线考察的样本和实况，进行较小比例尺的自动分类与制图，满足概查的需要；必要时再进一步缩小靶区范围，进行大比例尺航空遥感与摄影测量，结合地面实况调查和取样，编制正射影像地图及系列专题地图，可以满足定量、定位的精度要求。我国在地质及森林资源调查中的经验表明，利用遥感可以节约成本一半，加快速度一倍[4]。
2.2环境监测
遥感技术在全球环境变化监测方面的应用也是十分广泛的，主要包括：（1）气象监测；（2）臭氧层监测；（3）海洋监测；（4）环境灾害监测等。在气象监测方面，卫星遥感技术在气象上的应用是比较成功的，气象卫星云图为研究云的分布及运动规律提供了准确的信息，如台风监测等。在大气臭氧观测方面，大气臭氧观测包括总含量及其浓度分布廓线的测量。观测方法有在地面上用臭氧分光光度计测量不同天顶角下的太阳紫外光谱，从而计算出大气臭氧总含量及其浓度分布线；或者在卫星上测量大气对太阳紫外线的后向散射光谱或大气臭氧的红外吸收光谱，推大气臭氧总含量及浓度分布廓线；或者用气球将臭氧探测仪送入高空，测量平流层的臭浓度[5]。在海洋监测方面，遥感能为海洋学家提供跟踪大尺度洋流、中尺度涡流实时调查信息；为海洋气象学的研究提供有关海面上空的云图和风暴潮、台风信息；为海洋生物学的研究提供有关海洋初级生产力和海洋生物环境方面的信息；为海洋地质研究提供有关重力场、海平面、大地水准面等海面地形的测高资料；还能为海洋环境保护提供快速大尺度监测和区分海面溢油及其它海面污染的方法与图像[6]。在环境灾害监测方面，遥感广泛应用于地球温室效应、洪涝灾害、旱灾、地震、森林火灾、沙尘暴等环境现象的监测中。以地震监测为例，近年地震频发，地震后，交通堵塞、通信中断，遥感技术成为信息获取和灾害监测的重要手段。卫星遥感技术能够及时提供宏观灾情，有利于有关方面对灾情做出科学评估，进而采取救灾防灾减灾措施，意义重大[7]。
3结束语
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低，且便于进行长期的动态监测等优势，它不仅可以广泛应用于资源调查，而且可以快速、实时、动态、省时省力地进行大范围的环境监测。遥感技术作为资源调查和环境监测的重要手段之一，发挥着不可替代的作用。
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遥感科学与技术研究篇8
关键词：遥感技术 环境科学 应用 3s一体化 发展趋势
遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。
20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。
一、遥感技术在环境科学中的应用
1.遥感技术在水污染监测方面的应用
（1）利用红外扫描仪监视石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。
（2）利用遥感技术监测水体富营养化
浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。
（3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染
废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。
（4）应用红外扫描仪监测水体热污染
应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。
（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化
水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。
2.遥感技术在大气环境监测方面的应用
（1）臭氧层
臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11o83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算出臭氧浓度的水平分布。
（2）大气气溶胶
利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。
（3）有害气体
彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。
（4）气候变化
美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。
3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用
彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。
4.应用遥感技术监控生态环境
遥感影像真实记录地貌形态特征并提供各环境参数的组合情况，根据其空间一致性和差异性进行区域环境范围的生态区划。利用遥感卫星相片还可以编制森林树种、生长状况和森林覆盖图，使用计算机集群分类，精度可高达8o％ 。一般野生动物环境与森林植被关系最为密切，通过研究植物的分布与长势可大致确定动物的活动繁殖场所，从而编制森林野生动物保护规划。
5.利用遥感技术监测自然灾害
遥感技术对于暴雨、水土流失、地震和山体滑坡等地质灾害的调查与监测也很有效。比如说地震与地球活动构造块体分布及其活动方式密切相关，利用卫星预测地震技术主要集中在电磁波辐射和电离层异常监测、地表形变监测、红外辐射监测以及卫星重力监测等方面。但由于目前技术条件的限制，地震还是不能准确预测，2008年5月的汶川大地震几乎震碎了中国人的心，期待有一天，我们中国人能通过遥感技术准确预测地震灾害，今天的悲剧永远不要发生了。
二、遥感技术的发展趋势
随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。
1.遥感影像获取技术越来越先进
（1）随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。遥感传感器的改进和突破主要集中在成像雷达和光谱仪，高分辨率的遥感资料对地质勘测和海洋陆地生物资源调查十分有效。
（2）雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力，在对地观测领域有很大优势。干涉雷达技术、被动微波合成孔径成像技术、三维成像技术以及植物穿透性宽波段雷达技术会变得越来越重要，成为实现全天候对地观测的主要技术，大大提高环境资源的动态监测能力。
（3）开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术，定量估算和监测陆地表面的能量交换和平衡过程，将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。
（4）由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间的数据能力，为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供科学数据和信息服务。
2.遥感信息处理方法和模型越来越科学
神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率的融合与复合应用，是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。
3.3s一体化
计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点，将推动3s一体化。全球定位系统为遥感对地观测信息提供实时或准实时的定位信息和地面高程模型；遥感为地理信息系统提供自然环境信息，为地理现象的空间分析提供定位、定性和定量的空间动态数据；地理信息系统为遥感影像处理提供辅助，用于图像处理时的几何配准和辐射订正、选择训练区以及辅助关心区域等。在环境模拟分析中，遥感与地理信息系统的结合可实现环境分析结果的可视化。3s一体化将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统。
4.建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统
随着3s一体化，资源与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加，遥感数据处理系统就必须要有更高的处理速度和精度。神经网络具有全并行处理、自适应学习和联想功能等特点，在解决计算机视觉和模式识别等特大复杂的数据信息方面有明显优势。认真总结专家知识，建立知识库，寻求研究定量精确化算法，发展快速有效的遥感数据压缩算法，建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统。
5.建立国家环境资源信息系统
国家环境资源信息是重要的战略资源，环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调控能力，为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支持。
6.建立国家环境遥感应用系统
国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据，建立天地一体化的部级生态环境遥感监测预报系统以及重大污染事故应急监测系统，可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况。环境遥感地理信息系统是其支撑系统，在各种应用软件的辅助下实现环境遥感数据的存储、处理和管理；环境遥感专业应用系统是其应用平台，在环境专业模型的支持下实现环境遥感数据的环境应用；环境遥感决策支持系统是其最上层系统，在环境预测评价和决策模型的驱动下进行环境预测评价分析，制定环境保护的辅助决策方案；数据网络环境是其数据输入和输出的开放网络环境，实现环境海量数据的快速流通。
总之，遥感技术在环境科学领域有广泛应用，随着科学的进步，遥感技术会越来越先进，其所发挥的作用也会越来越大。
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遥感科学与技术研究篇9
关键词：遥感水质监测遥感数据
1水体遥感监测的基本理论
1.1水体遥感监测原理、特点。影响水质的参数有：水中悬浮物、藻类、化学物质、溶解性有机物、热释放物、病原体和油类物质等。随着遥感技术的革新和对物质光谱特征研究的深入，可以监测的水质参数种类也在逐渐增加，除了热污染和溢油污染等突发性水污染事故的监测外，用遥感监测的水质数据大致可以分为以下四大类：浑浊度、浮游植物、溶解性有机物、化学性水质指标。
利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图象中体现出来。如当水体出现富营养化时，浮游植物中的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，故而这类水体兼有水体和植物的光谱特征，即在可见光波段反射率低，在近红外波段反射率却明显升高。
1.2水质参数的遥感监测过程。首先，根据水质参数选择遥感数据，并获得同期内的地面监测的水质分析数据。现今广泛使用的遥感图象波段较宽，所反映的往往是综合信息，加之太阳光、大气等因素的影响，遥感信息表现的不甚明显，要对遥感数据进行一系列校正和转换将原始数字图像格式转换为辐射值或反射率值。然后根据经验选择不同波段或波段组合的数据与同步观测的地面数据进行统计分析，再经检验得到最后满意的模型方程（如图）。
图1：遥感监测水质步骤简图
2水质遥感监测常用的遥感数据
2.1多光谱遥感数据。在水质遥感监测中常用的多光谱遥感数据，包括美国Landsat卫星的mSS、tm、etm数据，法国Spot卫星的HRV数据，气象卫星noaa的aVHRR数据，印度遥感iRS系统的LiSS数据，日本JeRS卫星的opS(光学传感器)接收的多光谱图像数据，中巴地球资源1号卫星（CBeRS--1）CCD相机数据等。
Landsat数据是目前应用较广的数据。1972年Landsat1发射后，mSS数据便开始被用于水质研究中。如解亚龙等用mSS数据对滇池悬浮物污染丰度进行了研究，明确了遥感数据与悬浮物浓度的关系；张海林等用mSS和tm数据建立了内陆水体的水质模型；anne等人用tm和etm数据对芬兰的海岸水体进行了研究。
Spot地球观测卫星系统，较陆地卫星最大的优势是最高空间分辨率达10m。Spot数据应用于水质研究中，学者们也做了一些研究。如可以利用Spot数据来估算悬浮物质浓度和估计藻类生物参数。
aVHRR(高级甚高分辨率辐射计)是装载在noaa列卫星上的传感器，每天都可以提供可见光图像和两幅热红外图像，在水质监测等许多领域广泛应用，如1986年，国家海洋局第二海洋研究所用noaa数据对杭州湾悬浮固体浓度进行了研究。
2.2高光谱遥感数据
2.2.1成像光谱仪数据。成像光谱仪也称高光谱成像仪，实质上是将二维图像和地物光谱测量结合起来的图谱合一的遥感技术，其光谱分辨率高达纳米数量级。国内外的学者主要利用的有：美国的aViRiS数据、加拿大的CaSi数据、芬兰的aiSa数据、中国的pHi数据以及omiS数据、SeawiFS数据等进行了水体水质遥感研究，对一些水质参数，如叶绿素浓度、悬浮物浓度、溶解性有机物作了估测。
2.2.2非成像光谱仪数据。非成像光谱仪主要指各种野外工作时用的地面光谱测量仪，地物的光谱反射率不以影像的形式记录，而以图形等非影像形式记录。常见的有aSD野外光谱仪、便携式超光谱仪等。如对我国太湖进行水质监测时，水面光谱测量就用了GRe-1500便携式超光谱仪，光谱的响应范围0.30~1.1um，共512个测量通道，主要将其中0.35~0.90um的316个通道的数据用于水质光谱分析。并且非成像光谱仪与星载高光谱数据的结合，可望研究出具有一定适用性的水质参数反演模型。
2.3新型卫星遥感数据。新的卫星陆续升空为水质遥感监测提供了更高空间、时间和光谱分辨率的遥感数据。如美国的Landsatetm、eo--1aLi、moDiS，欧空局的envlsatmeRiS等多光谱数据和美国的eo-1Hyperion高光谱数据。Koponen用aiSa数据模拟meRiS数据对芬兰南部的湖泊水质进行分类，结果表明分类精度和利用aiSa数据几乎相同；Hanna等利用aiSa数据模拟moDiS和meRiS数据来研究这两种数据在水质监测中的可用性时发现；meRiS以705nm为中心的波段9很适合用来估算叶绿素a的浓度，但是利用模拟的moDiS数据得到的算法精度并不高。Sabine等把CaSi数据和Hymap数据结合，对德国梅克莱堡州湖区水质进行了监测，为营养参数和叶绿素浓度的定量化建立了算法。
3水质遥感存在的问题与发展趋势
3.1存在的问题：①多数限定于定性研究，或进行已有的航空和卫星遥感数据分析，却很少进行定量分析。②监测精度不高，各种算法以经验、半经验方法为主。③算法具有局部性、地方性和季节性，适用性、可移植性差。④监测的水质参数少，主要集中在悬浮沉积物、叶绿素和透明度、浑浊度等参数。⑤遥感水质监测的波段范围小，多集中于可见光和近红外波段范围，而且光谱分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水质的研究。
3.2发展趋势
3.2.1建立遥感监测技术体系。研究利用新型遥感数据进行水质定量监测的关键技术与方法，形成一个标准化的水安全定量遥感监测技术体系，针对不同类型的内陆水体，建立多种水质参数反演算法，实现实验遥感和定量遥感的跨跃，从中获得原始创新性的成果。
3.2.2加强水质遥感基础研究。加深对遥感机理的认识，特别是水质对表层水体的光学和热量特征的影响机理上，以进一步发展基于物理的模型，把水质参数更好的和遥感器获得的光学测量值联系起来；加深目视解译和数字图象处理的研究，提高遥感影象的解译精度；增强高光谱遥感的研究，完善航空成像光谱仪数据处理技术。
3.2.3开展微波波段对水质的遥感监测。常规水质遥感监测波段范围多数选择在可见光或近红外，尤其是缺乏微波波段表面水质的研究情况。将微波波段与可见光或近红外复合可提高对表面水质参数的反演能力。
3.2.4拓宽遥感水质监测项。现阶段水质遥感局限于某些特定的水质参数，叶绿素、悬浮物及与之相关的水体透明度、浑浊度等参数，对可溶性有机物、CoD等参数光谱特征和定量遥感监测研究较少，拓宽遥感监测项是今后的发展趋势之一。应加强其他水质参数的光谱特征研究，以扩大水质参数的定量监测种类，进一步建立不同水质参数的光谱特征数据库。
3.2.5提高水质遥感监测精度。研究表明利用遥感进行水质参数反演，其反演精度、稳定度、空间可扩展性受遥感波段设置影响较大，利用星载高光谱数据进行水质参数反演，对其上百的波段宽度为10nm左右的连续波段与主要水质参数的波谱响应特性进行研究，确定水质参数诊断性波谱及波段组合，形成构造水质参数遥感模型和反演的核心技术，提高水质监测精度。
3.2.6扩展水质遥感监测模型空间。系统深入的研究水质组分的内在光学特性，利用高光谱数据和中、低分辨率多光谱数据进行水质遥感定量监测机理研究，进行水质组分的
定量提取和组分间混合信息的剥离，消除水质组分间的相互干扰，建立不受时间和地域限制的水质参数反演算法，形成利用中内陆水体水质多光谱遥感监测方法和技术研究低分辨率遥感数据进行大范围、动态监测的遥感定量模型。
3.2.7改进统计分析技术。利用光谱分辨率较低的宽波段遥感数据得到的水质参数算法精度都不是很高，可以借鉴已在地质、生态等领域应用的混合光谱分解技术，人工神经网络分类技术等，充分挖掘水质信息，建立不受时间和地域限制的水质参数反演算法，提高遥感定量监测精度。
3.2.8综合利用“3S”技术。利用遥感技术视域广，信息更新快的特点，实时、快速地提取大面积流域及其周边地区的水环境信息及各种变化参数；GpS为所获取的空间目标及属性信息提供实时、快速的空间定位，实现空间与地面实测数据的对应关系；GiS完成庞大的水资源环境信息存储、管理和分析。将“3S”技术在水质遥感监测中综合应用，建立水质遥感监测和评价系统，实现水环境质量信息的准确、动态快速，推动国家水安全预警系统建设。参考文献：
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作者简介：
遥感科学与技术研究篇10
关键词：3S技术；环境污染检测；环境保护
1.3S技术概述
3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GiS）和全球定位系统（GpS）的统称，其中，GpS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为遥感对地观测信息提供了准实时或实时的定位信息和地面高程模型；RS用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性或定量数据；GiS则是综合处理与分析多源时空数据的平台。3S的集成将使GiS具有获取准确、快速定位的现势遥感信息的能力，并实现数据库的快速更新；在分析决策模型的支持下，GiS可以快速地完成多维、多元复合分析。
3S技术集成将构成星、地、空一体化的信息系统，自动、实时地进行数据采集、环境监测、灾害监测、全球生态演变监测、空间信息自动更新等。
2.3S技术在环境污染检测方面的应用
通过地球观测卫星或飞机从高空观测地球，监测面积大，能及时发现陆地淡水和海水的污染、大面积空气污染、森林大火、火山喷发、洪水淹没等情况。利用遥感技术获取环境信息，时间周期很短，能及时发现环境的变化，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境危害，保护环境。
装载了差分GRS定位仪的环境检测车，利用差分GpS的准确定位，能将车辆在移动中或在污染源现场采集的数据及时准确的反应到GiS电子地图相应位置上，而每一个固定监测采样点的空间坐标值也能通过GpS精确导入GiS中，并将不断变化的监测值和其在电子地图的相应坐标值进行关联后储存在数据库相应的位置中，这些数据可以为使用这随时调用进行动态分析或环境专题图的输出等。
RS对大范围的环境动态实时监测有得天独厚的优势。人们可以根据被监测污染物质或与其直接相关物质的最大吸收波长，来进行大范围的污染物定性、定量分析。遥感测得的数据，结合GpS精确地对分析的对象进行实时定位，再经过相应地雪编码结合环境数据实时采集系统、环境数据分析进入GiS直接处理，实现实时动态连续监测，从而试对环境污染的监测得以大面积、全天候、全天时进行。
同时，借助GiS软件的帮助，可建立水土流失管理信息综合数据库，实现水土流失的动态监测。
3.3S技术在公路生态环境保护中的研究和技术应用
3.1对公路沿线滑坡和泥石流的研究依据
3S技术因其强大的分辨能力与精确的模拟能力，在生态环境保护领域已广泛应用于调查导致滑坡、泥石流的环境因素，进而开展区域危险性分区及预测，为防治生态环境灾害提供科学的依据。
公路沿线的地质灾害发生、发展与其本身的特点有关：由于公路项目呈现线性、涉及范围广的同时所在环境限制性、封闭性明显，工程设计、施工及运行期管理都存在一定的困难，施工完成后的防护措施亦得不到全方位的调查和落实。对于这样的项目，3S技术更加显示出它超越空间、全时段观测能力的优越性；其在公路项目设计、建设等基础工程中的应用已非常广泛、成熟，而在生态环境保护中的应用起步不久、有待探索。
3.2主要研究内容
第一阶段：对公路沿线典型滑坡和泥石流发生区普查与分析；室内实验、现场监测与理论模型研究；获取监测区的遥感数据，并对遥感数据分类解译及建模；建立本底空间数据库。
第二阶段：建立典型滑坡和泥石流三维数字模型；建立滑坡和泥石流体GiS数据库；研究基于GiS技术平台的遥感图象数字处理方法；探讨基于GiS技术平台，根据遥感解译成果，进行滑坡和泥石流危险度区划研究的理论与方法；研究基于GiS技术平台，利用RS和GpS的多时相更新信息，动态监测滑坡和泥石流的理论方法；研究基于GiS技术平台的滑坡和泥石流预警技术研究。
3.3研究技术路线
（1）滑坡和泥石流遥感解译与辨识
对公路沿线现有滑坡和泥石流进行调查研究，以取得公路沿线亟待整治的滑坡和泥石流区域的相关信息，以及相应的基础地理信息，如植被、水系、居民地等，并对部分滑坡和泥石流区进行必要的现场野外地质踏勘。
对典型滑坡和泥石流进行地物波谱测试，获取监测区的遥感数据，运用数学图象分析处理方法，进行研究区典型滑坡和泥石流多源遥感数据融合技术研究，充分提取滑坡和泥石流监测区的地貌、植被等分类信息。结合对典型工程实例的几何形态特征及光谱特征的研究，初步建立了一系列遥感解译标志，并根据遥感解译标志圈定滑坡区和泥石流体。
（2）建立典型滑坡和泥石流数字模型
对公路沿线数字地面模型进行加工、处理，作为滑坡和泥石流研究的基础地理信息。建立典型滑坡和泥石流三维数字模型的研制工作。
（3）建立典型滑坡和泥石流体GiS数据库
对滑坡和泥石流区域信息与川藏公路沿线Dem进行叠加、融合，提取有关信息，建立针对公路沿线典型滑坡和泥石流体的相关地理信息数据库，包括典型滑坡和泥石流体的地形地貌、地质构造、地层岩性、土地利用、植被覆盖、水系、城镇居民点以及典型滑坡和泥石流体附近主要的建筑物等等。
（4）研究基于GiS技术平台，利用RS和GpS的多时相更新信息，进行滑坡和泥石流动态监测及预警。准备下一步主要从以下几方面开展研究工作：
a在遥感图象解译成果以及滑坡和泥石流危险度区划研究的基础上，利用滑坡和泥石流影响因子（例如地形、地貌、地质、气象水文、土壤含水量、土地利用、植被等）的多时相更新信息，进行滑坡和泥石流动态监测。
b利用多时相高精度卫星影象资料（如干涉雷达）所建立的不同时相的数字高程模型，进行滑坡和泥石流变形动态监测。
c基于GiS技术平台，利用GpS的多时相更新信息，进行滑坡和泥石流动态监测。
4、总结
地理信息系统是一门新兴的学科，亦是一种实用的工具。除了以上提到的这些方面，3S技术在环境领域还用于通过建立数据库进行环境管理、区域环境治理等方面，已经成为环境科学领域中不可或缺的工具。目前，应用3S技术对滑坡、泥石流及水土流失等进行监测的技术正在发展、日趋完善，能起到及时发现以采取保护措施的作用；由此得到的启示是，应该积极把先进的数据技术与环境保护结合起来，做到全方位、全时段监测，提高各种地质灾害动态监测和预警的准确性，为公路保护及公路地质灾害防护提供及时有效的信息。
参考文献：
[1]杜培军，高井祥.“3S”技术的城市环境监测与管理系统研究[J].环境监测管理与技术2000.