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遙感技術原理與應用范文1
關鍵詞:遙感地質制圖 蝕變信息提取 構造信息提取 高光譜遙感技術
中圖分類號:P237 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)05(c)-0000-00
一、遙感技術的基本特征
長期以來,地質工作者迫切希望能有一種“窺一斑而知全豹”的方法來找礦,因此遙感技術以其獨有的遠程觀測以及判斷特點在地質找礦中的作用就突顯出來。首先,由于遙感是遠距離探測技術,所以遙感可以不對物體進行接觸而進行探測,正因為如此遙感技術可以覆蓋更廣的范圍,因此在進行找礦工作時,遙感可以將所觀測范圍內地表以及地貌的情況通過影像傳輸給衛星,然后由地面接收站接收圖像,讓工作人員對觀測到的數據進行處理和分析。其次,因為遙感技術覆蓋范圍廣,并且能同時觀測多個區域,所以節省了觀測時間,并且傳輸的圖像信息更加準確,工作人員能夠通過處理后的數據和圖像找到礦產資源的位置,甚至能了解大致的分布范圍,這為找礦工作節省了人力以及物力。通過研究遙感影像上的地質構造與成礦的關系,可認識成礦規律并圈定找礦遠景區,通過對遙感圖像進行增強處理,綜合分析,可提取地質信息,在我國最早使用遙感圖像的行業是地質行業。
遙感技術從字面上可以理解為“遙遠的感知”,因此遙感技術是通過遠距離傳輸來進行觀測和新詞采集的,這就需要電磁波、紅外線以及可見光等的幫助。遙感技術在進行影像分析時,檢測到的影像中會出現特定的光譜特征和紋理特征,含礦區域會呈現出較為明顯的標志?,F人們將許多先進的科學技術應用到遙感技術當中,其中對計算機的應用是必不可少的,因為通過遙感技術傳輸到地面的圖像需要經過計算機軟件的圖像和數據處理,才能將含礦區域顯示出來,從而根據顯示的情況進行工作項目計劃的設計以及開展。遙感技術在地質方面的應用一般都是以制圖為主,并與地質圖相套合,使得遙感影像圖與地質圖具有相同的地圖投影坐標系統,這可使工作區遙感概貌與地質圖相互對應的,并能產生立體感較強的畫面,以綜合圖件來反應工作成果。
隨著現有礦產資源不斷地被發現并且開采,導致礦產所在地普遍有自然及地理環境較為惡劣的情況,不便于人工的探測及尋找,因此遙感技術在這種地形條件差、交通不便的高寒地區具有常規地質方法不可替代的優越性。
二、遙感技術的找礦應用
遙感探測礦產的核心就是通過遙感探測器以及遙感圖像等提取巖礦蝕變情況以及區域地質信息。在找礦中的直接應用就是提取遙感蝕變信息,圍巖蝕變是熱液與原巖發生的相互作用,是成礦作用。因此,蝕變巖礦物的存在能夠幫助遙感技術進行探測,因為這種物質有光譜特征,在遙感影像上具有特殊的顯示,因此能夠根據蝕變的類型,預測礦物的種類以及分布。
遙感技術進行礦物探測的原理,是因為地物普遍都能夠進行電磁波的反射和投射,而每種地物因為其結構以及特性不同,所以反射出的光譜也不相同,因此就可以根據地物反射出的光譜特征,判斷地物的種類,并通過光譜圖像進行信息的提取。
遙感技術能夠對地物進行探測,并向地面傳回遙感圖像以及數據,通過對遙感影像的前期處理,進行圖像的降噪,以及真彩色或者假彩色的合成,對遙感影像進行目視解譯,所謂的目視解譯就是通過以往的經驗以及知識,對遙感影像上存在的地物根據其形狀、顏色、周圍環境等情況進行判讀,從而判斷出影像中存在的物體都是什么。在利用遙感影像進行找礦的應用時也是如此,需要針對遙感圖像的內容聯系周邊地質環境判斷是否有成礦的可能。利用遙感技術進行找礦時,可以通過多種空間影像進行信息的提取,比如影像上的線狀區域、環狀區域、帶狀區域等情況,都能夠研究礦物資源是否存在。除此之外,對于色異常以及斷裂構造的信息提取都能夠進行隱秘礦物資源分布的探測,這是找隱伏礦床的重要手段之一,是區域地質填圖的理想技術之一。
三、遙感地質找礦技術的發展趨勢及前景
(一)高光譜數據的應用
遙感技術一直被作為輔助手段應用于地質學中,但隨著計算機領域高新技術的快速發展,遙感技術的進步和應用,尤其是作為現展的技術手段也愈加顯得重要,領域也在不斷的擴大。遙感技術本身包含多方面的內容導致其復雜無比,但是因為高光譜遙感的廣泛應用,利用這種方法輔助地質工作進行探測的技術也開始逐步成熟。高光譜遙感技術在地質找礦中因其高空間分辨率給遙感地質找礦添加新的血液,高光譜是集多種探測及信息處理技術于一體的綜合性技術。它的基礎工作原理是利用成像光譜儀與納米級的光譜分辨率來進行成像,成像的同時記錄下成百條的光譜通道數據,這種技術能夠進行輻射信息、光譜信息、地物空間信息的同步獲取,從每個像元上均可以提取一條連續的光譜曲線。高光譜圖像能夠顯示出豐富的信息,并可通過反演圈出礦化區。
(二)3S技術的結合
所謂的3S技術就是遙感(RS)、地理信息系統(GIS)及全球定位系統(GPS)這三種技術,3S技術是目前地質勘探的業界利器,三種技術各自有各自的優勢。利用GPS能夠通過微信信號進行定位,并能夠測量三維空間數據,在信號足夠好的情況下,探測的數據是十分準確的。地理信息系統作為地理信息的集合,具有儲存、處理地理信息數據等多種功能,并且地理信息系統的數據庫具有高集成、一體化并且儲存空間大的特點,因此地理信息系統與遙感技術的結合,能夠為遙感技術提高海量的數據儲存空間,并且還能夠進行數據以及圖像的管理及瀏覽,并能夠將搜集到的海量地理數據信息然后回饋給信息中心進行分析,然后遙感技術RS負責在地理區域內進行找礦工作。
(三)遙感技術與傳統地物化找礦方法的融合
因為礦床的形成并不是一種物質造成的結果,因此想要實現利用遙感技術進行找礦工作,就必須要將遙感技術與地、物、化找礦方法結合起來,避免因為探測單一的物質而造成的失誤和阻礙情況的發生。目前以遙感信息為主體,建立多源地學數據庫進行綜合信息找礦法勢在必行。
結束語:
遙感技術作為地質勘查的重要手段,對礦產資源的可持續發展有著積極的作用。利用這一高新技術不但破解了我國目前由于資源匱乏而出現的深層次找礦難題,也為我國勘探科學的進步找到了新的出發基點。因為遙感技術實時、準確的特性,被廣泛應用于地質找礦工作中,這項技術在地質找礦中的運用,不僅有效地提高了地質找礦的質量以及數量,還提高了找礦工作的準確性,并且提高了工作效率,因此遙感找礦技術的實運用還擁有更加廣闊的發展空間。
參考文獻
[1] 錢建平,伍貴華,陳宏毅.現代遙感技術在地質找礦中的作用【L】.地質找礦論叢, 2012,27(3):355-359.
遙感技術原理與應用范文2
關鍵詞:遙感技術 水污染監測 大氣污染監測 地面污染監測
中圖分類號:TP79 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)06(b)-0128-02
步入21世紀以來我國的經濟步入高速發展階段,由于經濟結構的不合理在經濟發展過程中引發的一系列環境問題也愈發突出,環境監測是環境保護的重要手段。環境監測的基礎是環境分析,伴隨著遙感技術的飛速發展,遙感技術發展迅速,越來越廣泛的應用環境監測領域,現已能測出水體的多種水質參數,如泥沙含量等;能測定大氣濕度、氣溫、以及多種物質的濃度分布,如NOx、PM2.5等;可調查土地利用情況、大型環境污染事故和區域生態情況等[1]。環境監測過程中,遙感技術在水環境污染檢測、大氣環境污染檢測、地面污染及土地利用發展監測等方面有廣泛的應用[2]。
1 遙感技術
1.1 遙感技術的原理
遠距離不直接接觸物體的遙感技術也可以識別、測量并分析目標物質,它利用的是物體反射或輻射電磁波的固有特性。遙感技術的分類方式有按遙感平臺分類和按傳感器的探測波段分類兩種:其中遙感平臺包括航空遙感(分為氣象衛星遙感和陸地衛星遙感)、航宇遙感、地面遙感、航天遙感。傳感器的探測波段包括多波段遙感、微波遙感(1mm~10m)、紅外遙感(0.76~1000um)、可見光遙感(0.38~0.76um)、紫外遙感(0.05~0.38um)。
與光學遙感相比較,微波遙感對地球覆蓋層的穿透能力較紅外波段強,其特點是能全天時和全天候觀測、含有幅度、特征信號豐富、極化和相位,其中全天時和全天候觀測能力是光學遙感不具備的。在不同的環境監測領域可使用不同的遙感監測技術[3]。
1.2 遙感監測技術的應用
遙感如今已深入到多種領域的應用中,如漁業、農業、林業、地質、地理、海洋、氣象、水文、城鄉規劃、環境監測、地球資源勘探、軍事偵察、土地管理、室內測量、海洋、陸地、大氣信息的采集以至全球范圍的環境變化。遙感方法的選擇應具有針對性??刹捎媒t外、可見光遙感技術監測溫室效應、大氣污染、固體廢棄物污染和水質污染等;熱紅外遙感技術則通常用來監測大范圍地表的溫度狀況;要想獲得某一地區的夜間資料或云雨較多地區的資料、或者某些目標隱藏在林下、埋藏于地下則宜選用微波遙感,因為從波長來分析,與紅外波相比,微波的波長要長得多,所以微波的散射較小,減少了在大氣中的衰減,云、煙、霧、雨對其基本上沒有限制。
2 遙感技術在環境污染監測中的應用
2.1 水環境污染監測領域
污染水與清潔水的反射光譜特征研究是水體遙感監測的基礎??偟膩碚f,清潔水吸收光的性能較強,這是因為清潔水具有較低的反射率。故水體在一般遙感影像上表現為暗調。可以采用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術進行水質監測。在污染物種類繁多的江河湖海各種水體中,通常將其分為熱污染、富營養化、海洋石油污染和固體漂浮物等幾種類型,以方便使用遙感方法對各種水污染物進行研究。
在富營養化的水體中,其程度可通過葉綠素濃度來反映,浮游生物迅速繁殖,水體兼有植物和水兩種光譜特征,光譜曲線隨浮游植物的含量的升高越近似于綠色植物的反射光譜。葉綠素主要吸收紅光、藍光而反射綠光。在可見光波段0.44Lm(藍光)和0.65Lm(紅光)處有兩個吸收帶,但在0.55Lm(綠光)附近有反射率為10%~20%的一個波峰。一般采用0.45~0.65Lm附近的光譜線段調查水體中懸浮物質的數量及葉綠素含量[4]。
海洋環境惡化的重要原因是海洋石油污染和向海洋傾倒廢棄物。每年全球超過一千多萬噸的石油及其制品排入海洋,這對海洋生態來說是嚴重的災難。此外,附近大量的農田化學肥料、城市生活廢水和工業污水也隨河流匯入海洋,擴大了海洋污染范圍,惡化了生態環境,使環境質量下降。應用海洋遙感衛星可以為海洋環保部門提供必需的資料和數據,因為遙感能大范圍搜索石油污染和化學污染并估算污染的范圍及其擴散情況,從而為海洋環保部門提供了必需的數據和資料[5]。
在對水體熱污染監測中,熱紅外圖像能定量解譯并反映熱污染區的溫度特征。在熱紅外波段,由于水體的熱容量大,特征明顯,其遙感影像輻射低,色調暗。熱紅外波段影像可以識別與周圍水體有顯著溫差的熱污染水體。
2.2 大氣污染監測領域
利用氣象衛星,大氣遙感可以定期監測大氣溫度及水蒸汽垂直分布情況。通常不可能用遙感手段直接識別的物理量如氣溶膠含量和各種有害氣體是影響大氣環境質量的主要因素。有些微量氣體分子的輻射和吸收光譜是固定的,如二氧化碳、水汽、甲烷、臭氧等。所以可反演推算大氣的吸收、輻射及散射光譜[6]。通過遙感圖像可以直接分析出大氣氣溶膠的分布和光學厚度,而大氣污染的程度和性質只能利用間接解譯標志來推斷,這是因為有害氣體通常不能在遙感圖像上直接顯示出來。
用霧、霾和沙塵天氣的遙感目視解譯作為例子。遙感信息的傳輸規律和介質的特性密切相關,霧、霾、沙塵的物理特性決定了其輻射傳輸特性,在傳感器的各通道上,他們具有出不同的波譜特性,所以要想監測霧、霾、沙塵的特性,我們首先應該了解他們在物理性質上差異,并且清楚波譜特性受物理特性的影響情況,然后再選擇選擇合適的遙感通道。
霧的粒子由水滴或冰晶組成,它具有較大的粒子尺度和充足的水汽含量,已經達到了飽和狀態,這主要是因為霧是由靠近地面的水汽凝結或凝華形成的。因為液態水或冰晶組成的霧的散射基本上不受波長的影響,所以在遙感圖像上霧主要是乳白色或青白色,它具有顯著的日變化和明顯的霧區與晴空區的界限。霾主要由各種污染物組成,如大量極細的塵、硫酸鹽、硝酸鹽、碳氫化合物等,細粒子氣溶膠污染是霾天氣的本質。霾是非水溶性的,這是由于干粒子的存在使得水汽含量不能達到飽和狀態,由上述多種污染物形成的霾,包含大量的散射波長較長的光,所以在遙感圖像上霾主要是黃色或灰色,與霧相比,沒有明顯的日變化和顯著的與晴空區的界限。刮大風時,地面的各種沙塵物質被風卷起,從而形成了沙塵天氣,黃土高原、蒙古高原、西部沙漠、沙化農田以及中亞沙漠是導致中國沙塵性天氣形成的主要沙塵來源,因此分布尺度跨度大的一些粒子比如粘土、硅酸鋁、石英等是決定沙塵質的主要物質。由于沙塵天氣主要發生在水汽含量非常小、飽和狀態非常低的沙漠及附近的半干旱地區,所以沙塵粒子一般具有較長的散射波長,在遙感圖像上主要是黃色或深黃色。
大氣衛星都攜有探測大氣反射、輻射的紅外通道,這使得氣象衛星能夠對霧霾類天氣進行監測。通過這些探測,土壤、植被、水體等下墊面對太陽輻射的反射輻射和自身的發射輻射都能被遙感到。
2.3 地面污染和土地利用發展監測領域
在污染區的作物與正常生長區的作物相比,其生長會發生特殊的變化從而具有不同的光譜表現并可利用間接解譯來確定地面污染。我們可以定期地監測地面的情況得知土地利用方式的變化,從而使資源管理更加便利。由于人工建筑物的形狀和規則反射率較高使得其特別容易測定[7]。因此在城市規劃中,通過遙感圖像,各類普遍問題如都市擴大的速度和規模等和各類特殊問題如隔熱不佳的建筑物的熱損失等都能被準確地跟蹤并解決。此外,森林砍伐和牧場開墾的速度和規模也可以用遙感來監視[8]。
以城市熱島效應為例,由于工業的發展,某些企業成為熱污染源,使得城市市中心的溫度大都高于郊區。地物的輻射溫度,如NOAA氣象衛星AVHRR的第4、5通道、Landsat-TM的第6波段,先用熱紅外遙感測定,然后推算出地表溫度,進而熱源就能根據熱效應的差異而有效地被探測出。要想詳細反映熱污染在該城市的分布狀況,分析人口密度、城市布局、建筑物類型等受城市溫度和其他熱能消耗的影響,分析城市熱島的時空分布、熱島成因、熱島強度等特征,首先利用光學技術或計算機對熱圖像進行密度分割,然后對比幾個同步的實測溫度,畫出準確的城市等溫線[9,10]。
3 國內發展現狀和展望
目前,遙感技術在中國的應用較少,大部分的遙感圖像仍需要從外國購買。此外,中國的遙感圖像分析,現在只能達到定性階段或初步的定量階段,由于現在我國的國家環境遙感系統平臺不完善,不能共同享有各地的環境遙感數據和其它成果,遙感監測技術發展遲緩。中國雖是后來者,但是現在遙感技術發展迅速,在環境監測領域逐步受到重視,應用也更加廣泛,我國在這些方面也體現出了優勢。我國通過遙感技術對環境進行監測,重視遙感技術與GIS和GPS系統的集成是其中一個最主要的特點。當前國內的遙感技術主要應用在監測機動車排氣,小城鎮環境,大河流域水質,礦區環境污染,各地區生態環境,內陸湖泊水質,森林火災、海洋赤潮和沙塵暴等領域。
隨著不斷發展的遙感技術,以及國產衛星數據質量的逐步提高,其在環境監測領域的發展非常迅速,前景廣闊。通過強化3S技術和遙感定量監測與GIS集成分析信息的系統建立,管理、查詢、分析遙感動態監測數據以及實時監測和預警突發性環境污染事故等功能將會最終實現。
參考文獻
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[7] 韓燕,崔玉民.淺談遙感技術在環境監測中的應用[J].阜陽師范學院學報(自然科學版),2007(1):42-45.
[8] 屈冉,王昌佐,劉慧明,等.緬甸與我國接壤地區森林砍伐遙感監測分析[J].環境與可持續發展,2012(5):98-102.
遙感技術原理與應用范文3
[關鍵詞]遙感技術 大氣 環境監測 污染
中圖分類號:X8 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)05-0211-01
一、概述
對于大氣環境污染問題,無論是我們個人還是我們的國家都需要對其引起高度重視,并采取一切措施對其實施科學的監測和治理。在對大氣環境實施監測過程中,遙感技術作為大氣污染控制的重要手段之一,始終發揮著重要的作用。遙感技術不只能對大范圍的大氣環境變化和大氣環境污染進行快速、動態、實時、省時省力地監測,同時還能對突發性大氣環境污染事情的發作、開展、停止進行實時、快速的跟蹤和監測,這樣就能及時采取相應的處置措施,從而減少大氣污染形成的損失。
二、大氣環境遙感監測技術的基本原理
遙感監測就是用儀器對一段距離以外的目標物或現象進行觀測,是一種不直接接觸目標物或現象而能收集信息,對其進行識別、分析、判斷的更高自動化程度的監測手段。它所起到的最重要作用就是不需要采樣而直接可以進行區域性的跟蹤測量,從而快速進行污染源的定點定位,污染范圍的核定,污染物在大氣中的分布、擴散等,從而獲得全面的綜合信息。根據所利用的波段,可以將遙感監測技術主要分為三種類型,即:紫外、可見光、反射紅外遙感技術;熱紅外遙感技術和微波遙感技術。大氣環境遙感監測作為遙感技術應用中較為重要的內容之一,在業務上與常規氣象要素的監測不同。常規氣象要素遙感監測主要是指測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) 和長波輻射、風(風速和風向)、地球輻射收支的測量等。而大氣環境遙感則是監測大氣中的臭氧(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在017μm,O3在0155~0165μm 之間存在一個明顯的吸收帶,因此我們實際上可通過測量大氣散射、吸收及輻射的光譜特征值而從中識別出這些組分來。研究表明,在衛星遙感中有兩個非常好的大氣窗可以用來探測這些組分,即位于可見光范圍內的 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。
三、遙感技術在大氣環境監測中的應用
根據遙感技術的工作方式可以將其分為主動式遙感監測和被動式遙感監測兩品種型。
1、大氣環境的主動式空基遙感監測
星載或機載的微波雷達是當前大氣環境的主動式空基遙感的主要監測技術。主動式雷達是由發射機經過天線在很短的時間內,將一束很窄的大功率電磁波脈沖向目的物發射,隨后再應用同一天線對目的地物反射的回波信號停止承受后顯現的一種傳感器?;夭ㄐ盘柕恼穹?、位相因物體的不同而不同,基于這一點就使其在承受處置后,目的地物的方向、間隔等數據能夠觀測出來。目前,多數國度都停止了空間雷達探測方案的制定。如:1993年美國NASA首先應用機載的探測雷對大氣中氣溶膠的散布停止了監測;1994年Bourdon.A在希臘雅典應用機載差分吸收雷達對雅典市上空的光化學霧停止了丈量,取得了一些大氣污染物如SO2、NO2、O3和氣溶膠等的空間散布數據。
2、大氣環境的被動式空基遙感監測
當前大氣環境的被動式地基遙感的主要監測技術有:太陽直接輻射的寬帶分光輻射遙感、微波輻射計遙感、多波段光度計遙感。所謂的太陽直接輻射遙感是應用日光在大氣中的衰減和散射,對大氣組分停止丈量,它是通過對可見光的丈量,來對氣溶膠的反演,應用紫外線波段來對大氣臭氧、二氧化碳等丈量。由于在很寬的頻率范圍內大氣分子的吸收輻射可產生特定的譜線,且不同分子及不同的能級躍遷所產生的譜線不同,微波輻射計就是經過對這些不同的輻射頻率信號的承受,從而對大氣組分停止反演。應用微波輻射計可將大氣臭氧和氯化物丈量出來,其對大氣臭氧的丈量精度和地基陶普生光譜儀丈量精度差不多。多波段光度計遙感是一種以太陽為光源的被動式地基遙感手腕,大氣中氣體分子以及大氣氣溶膠粒子會散射和吸收自大氣上界入射到地氣系統的太陽輻射,在空中所接納到的太陽輻射,包含了大氣中氣溶膠信息,經過接納到的輻射停止丈量,就可將氣溶膠的信息反演出來。從當前情況看,最為精準的辦法就是采用多波段光度計遙感來丈量氣溶膠光學厚度,多波段光度計遙感通常被用來對衛星遙感的結果停止校驗,如應用MODIS衛星材料對北京地域的氣溶膠光學厚度停止了丈量,與此同時也與應用空中光度計對北京地域的氣溶膠光學厚度停止的丈量結果停止了比擬。通過實驗可以證明,兩種辦法的丈量結果即精度相當,這也闡明了應用衛星遙感對氣溶膠的監測,是一種地基遙感監測較好的替代辦法。
四、遙感技術的未來發展趨勢
1、大氣環境遙感的定量化、集成化、系統化和全球化
地球觀測系統( EOS) 是劃時代的長期發展的偉大工程,更是一項系統工程,該工程對環境與氣候變遷、全球變化、可持續發展研究等有極其重要的意義。大氣遙感在EOS 中占有重要地位,而現有的大氣遙感尤其是大氣環境遙感的“定量化”和“系統化”水平遠還不能滿足環境與氣候變遷要求,仍需要加強。
2、高光譜、高時間、高空間及多角度、多時相、多偏振等多種數據源的綜合應用
從當前國內外學者對大氣環境遙感監測的研究情況來看,他們在研究中對于大氣環境遙感所用的數據源研究要求的并不高,不只是受陸地衛星數據等單一數據源的限制,同時還需要高光譜分辨率、高空間分辨率或高時間分辨率的衛星遙感數據源。
3、遙感技術在大氣環境監測中的不斷發展,其優勢也逐漸被人們所認可,將遙感監測運用于大氣中各種污染氣體監測中,突顯其重要的使用價值,它能較為精確地提供在燃燒火焰里的激發態分子的轉動或振動的詳細信息
對各種紅外源實行遠距離的非接觸型遙測;監測速度快、精度高;對光譜輻射的能量分布實行絕對監測??傊b感技術的發展以與普及,對于實現科學有效的監測大氣環境提供了重要的知識幫助,從而有助于保護大氣環境。
參考文獻
[1] 徐靜茹《遙感技術在大氣環境監測中的應用研究》[J],《資源節約與環?!?014年05期.
遙感技術原理與應用范文4
[關鍵字]遙感技術 環境監測 應用 發展
[中圖分類號] P237 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-3-165-1
1 遙感技術在環境監測中的應用
我國的遙感技術在環境監測當中的應用多種多樣,但重點都應用在對大氣污染、水污染以及城市溫室效應的監控當中。
1.1 大氣污染遙感監測
大氣污染遙感監測就是向所監測大氣區域發射紫外線或者微波,這些輻射在照射到大氣中的污染物以及大氣不同成分時,會產生不同的輻射和吸收光譜,再通過傳感器將這些光譜監測出來,經過對這些光譜的分析,就容易得出大氣的狀態、結構以及變化走勢。通過這種手段可以具體地檢測出大氣中的臭氧、二氧化碳、二氧化硫、甲烷等微量氣體以及大部分有害氣體的分布情況。通過對這些情況的分析,可以得出大氣當中存在的污染的范圍、種類以及擴散方向,對于提出防治辦法提供重要依據。
1.2 水污染遙感監測
水污染的遙感檢測原理和大氣污染的遙感檢測原理相類似,水體當中的清潔水和污染水對于輻射的反射光譜不同,對于清潔水而言,它的反射率相對較低,反應在光譜上則表現出較短的頻段,這種頻段在遙感影像上的表達就趨于冷色調;相反,污染水的反射率較高,在遙感影像上的表達就趨于暖色調。通過對遙感影像的分析就能得出具體水污染的分布范圍,合理利用這些分析結果就可以制定出水污染的治理方案。
1.3 溫室效應遙感監測
隨著人類工業化的日益發展,工業生產產生的溫室效應問題逐步凸顯出來。特別是在城市及周邊地區,溫室效應更加明顯,我們稱之為城市熱島效應。對于這種效應的遙感監測,最多采用的檢測方法就是對溫度的熱島監測。對于城市地表溫度進行熱紅外遙感監測,得出遙感影像,溫度越高的區域,在遙感影像上的表達就越趨于暖色或者亮色。根據遙感監測的分析結果就能直觀地看出治理城市熱島效應的重點趨于在什么地方。
2 遙感技術在環境監測中的發展歷程
隨著科學技術的不斷發展,遙感技術的發展也日趨成熟。遙感技術最早出現的時候,是根據雷達來接收遙感光譜信號的,它的監測范圍較小,敏感度較低,而且精度也不是很理想。很難用其來完成對于大片面積的高精度的環境質量監測。后來,科學家采用氣球和飛機等航空手段來進行監測,這樣監測的范圍更大,但是由于距離太大,監測經常會受到干擾,所以現在只應用到了部分特殊監測工作當中。最后,通過航天技術,用衛星來進行監測,并且改良了遙感呈像技術,使得遙感環境檢測技術又上了一個臺階。
隨著HJ-1A/ B環境衛星于2008年9月的成功發射,標志著中國的環境監測遙感技術進入了一個新的階段,它對于提高中國的環保能力,推動地面空間的一體化進程起到了極大的作用。在2009年7月,國家環境保護部下屬的衛星環境應用中心的正式成立,初步建立了基于環境衛星的環境應用系統,掌握了利用衛星的環境遙感監測的操作,從而掌握了通過衛星的監測來維持環境的可持續發展的基本能力。衛星遙感數據,已成為環保部的一項重要的空間對地面間環境綜合監測系統的基礎空間數據。此外,環境遙感技術一直是中國先進的環境監測和預警系統的一個重要組成部分。
遙感技術已經在環保部在對全國生態環境現狀調查當中得到應用,并且在內陸水環境和赤潮監測、秸稈焚燒、區域空氣污染監測、沙塵暴監測等項目上有巨大的成功,為獲取環境監測和支持環境管理的信息提供了重要的技術支持。衛星遙感技術已被列入環境管理系統,其中包括環境監測、執法、環境應急、生態保護、核安全監測等。通過研究、實踐和應用,環境遙感系統主要由HJ-1A/ B衛星代替來自其他衛星的空間數據和航空數據提供數據源。同時,應用操作系統對水環境、環境空氣和生態環境已經設置了環境衛星數據分配,結合了衛星遙感隨和空中無人機遙感監測和應用系統,從而充分利用遙感技術對廣泛的區域采取快速和動態監測功能。每天都有大量的監測報告通過衛星回饋到環保部,為環境管理提供了重要的技術支撐和信息服務。
3 遙感技術在環境監測中的發展前景
隨著科技的發展,對于監測設備的技術水平日趨成熟。我們已經不能再滿足于現有的影像獲取技術了。在對于影像的高精度和高解析度要求的前提下,高光譜溫感技術所產生的高分辨率光譜影像已經是遙感技術在環境檢測中發展的大趨勢。日后的遙感檢測技術要走高精度、全天候化、高穿透力的道路,與之相配套的技術會得到更大的發展和更廣的應用。而對于環境監測的要求,也要從城市范圍、省級范圍、全國范圍擴大到全球范圍。通過對全球環境變化的監測來研究治理全球環境,擴大思路,將是日后環境監測發展的主題。另外由于人們對每一類監測數據越來越熟悉,越來越了解他的特點,可以將這些數據類型化,變為相應的數學模型,這樣,就可以開發出一套算法來對所有的監測數據進行人工智能判斷,所以對于監測數據的智能化機械分析的開發,也將被提入日程。現階段的最終目標,就是將全球衛星定位系統、遙感檢測技術、地理信息模型系統、專家系統進行整合,完成環境遙感監測的智能化、自動化、綜合化。
4 結束語
目前,全世界已經有二十多個環境監測衛星在服役,在不就得將來,這個數字會更多。我們對于環境信息的獲取,已經越來越容易,信息的質量,也是越來越直觀。我們獲取這些信息的目的只有一個,就是保護好地球這個我們人類賴以生存的家園的環境,造福我們的子孫后代。至于以后環境質量的好壞,不僅是科學研究的責任,也是全世界人民的共同責任。
參考文獻
[1]梅安新,彭望祿,秦其明,等.遙感導論[M] . 北京: 高等教育出版社, 2001.
遙感技術原理與應用范文5
【關鍵詞】農業院校 遙感實驗課程 教學模式
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)10-0242-01
一、引言
遙感技術作為現代信息技術的重要組成部分,可快速、有效的采集大范圍的地球空間信息,反映地球資源環境動態變化,在地球資源調查與規劃、農業生產管理、環境質量評價與監測、氣象監測、測繪、礦產、軍事等方面得到廣泛的應用。遙感課程是農業院校地理信息系統專業、環境專業、農業資源與環境專業、林業、草業等專業本科生普遍開設的課程。遙感試驗課是遙感課程的實習部分,緊密結合遙感理論課程的教學內容,使學生通過該課程的學習具備分析處理和解譯遙感數據的目的,加深對遙感理論課知識的消化和吸收,并且能利用遙感技術解決自己所學專業領域相關問題,具備一定的遙感技術的應用能力。
二、農業院校開設遙感課程的必要性
農業院校許多專業在本科教育中都會開設遙感課程。遙感課程是地理信息系統(GIS)專業的核心課程,遙感數據是GIS的數據源和更新源;農業資源與環境專業學生利用遙感技術掌握基本的土地規劃與制圖、資源信息管理等方法;對于環境科學專業,遙感技術可以應用到水污染、海洋污染、大氣污染、固體垃圾等各個領域;對于林學專業,可利用遙感技術清查森林資源、監測森林火災和病蟲害;對于農學專業,遙感技術可用于作物估產、作物長勢及病蟲害預報;草學專業,可以進行草產量估算,草地資源調查等。輔助遙感理論課程的遙感實驗課程的主要目的是通過學生的動手實踐,對遙感的原理、概念、應用有進一步的認識和理解,培養學生遙感軟件操作能力和解決實際應用問題的能力。
三、農業院校遙感實驗課程存在的問題
遙感實驗課程是遙感課的實習部分,要求配合理論課的教學內容,開展野外觀測和上機實驗。但目前許多農業院校相關專業對遙感課實驗部分重視不夠,僅開設有限的上機實習。而學生對該課程的理解也不足,沒有充分認識到遙感技術在本專業領域的應用前景,對課程學習積極性不足。另一方面,農業院校相關專業本科生前期知識儲備不足,遙感技術的掌握要求具備許多相關的物理、數學、地理學、計算機技術等知識,而農業相關專業在本科教育中沒有更全面深入的學習這些相關知識,造成學生很難理解掌握較深的遙感課程內容。尤其在實驗課上,需要一定的計算機水平來支撐遙感軟件的應用,很多學生入門難,加之實驗課時設計較少,使得學生不能很好的掌握遙感技術,應用受到限制。
四、課程簡介
農業院校相關專業的遙感課程一般理論課30個學時,實驗上機10個學時。遙感實驗課程的教學目標要求學生掌握遙感軟件的基本操作,掌握遙感數據的獲取方法;熟悉影像處理、提取的方法,并能將遙感方法應用到本專業領域,完成實驗大作業及實驗報告。教學方法以實驗課上機操作為主??己朔椒槠綍r出勤、課堂表現、實驗結果、實驗報告等方面。
五、遙感實驗課程內容體系設計
遙感實驗課程內容以遙感觀測儀器的使用、遙感數據獲取、遙感數據處理、遙感信息提取,以及遙感在本專業領域的應用五個方面形成一套完整的體系。遙感觀測儀器的使用:主要包括對典型地物反射光譜特征的測量與分析,掌握野外光譜測量方法??稍谛@內晴天選擇不同的土地利用類型測量分析不同地物(如林地、草地、裸地、水體等)的光譜特征。遙感數據獲?。阂髮W生能通過網絡手段下載獲取一定區域、一定精度、相應時段的遙感數據。遙感數據處理:利用遙感軟件掌握遙感圖像的校正、裁剪、拼接、圖像增強等的基本操作。遙感信息提取:利用遙感軟件掌握遙感數據的信息提取及分類方法,能利用遙感數據目視解譯對地物進行分類。遙感在本專業領域的應用:要求學生利用前期掌握的遙感技術方法,針對本專業領域的研究,提出問題,利用遙感技術獲取所需信息,加深對遙感技術的認識和理解,引導學生利用遙感技術解決本專業問題,為其以后自主、有效的利用遙感所需知識解決實際問題做好鋪墊。
六、完善配套材料,改進教學方法,提高教學質量
應進一步完善遙感課程實驗課的教材編制,使學生有參考資料。另一方面,要完善遙感實驗課程影像數據庫的建設,收集農業、環境等相關專業領域的遙感影像,包括不同衛星來源、不同時相、不同分辨率的遙感數據用于該課程遙感影像數據庫的建設,形成體系,以保障遙感實驗課程教學需求。在教學方法上,充分利用多媒體和網絡教學,促進學生課下自主學習,提倡學生利用課余時間提前掌握遙感軟件的基本操作,在課堂上將更多的時間利用到遙感技術的應用案例分析上。在考核方式上,主要包括平時出勤、課堂表現、實驗結果、實驗報告幾個方面。要求學生以遙感技術在本專業領域的某一方面的應用為內容,通過影像的下載、圖像預處理、信息提取、處理等步驟,得到實驗結果,并完成一份詳實的實驗報告。
七、總結
遙感課程是農業院校環境專業、農業資源與環境專業、草業等專業本科生普遍開設的課程。遙感試驗課程結合遙感理論課程的教學內容,使學生通過野外觀測及上機實踐,具備分析處理和解譯遙感數據的能力,能利用遙感技術解決自己所學專業領域相關問題。本文針對農業院校遙感實驗課程存在的問題,設計了一套遙感實驗課程內容體系,對遙感實驗課程教學模式進行了探索研究。以期更好輔助于遙感理論課知識的掌握及吸收,使學生具備學生利用遙感技術解決本專業領域問題的能力。
參考文獻:
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遙感技術原理與應用范文6
【關鍵詞】遙感技術;地質找礦;應用;影響
在當前形勢下,礦產資源已成為制約社會經濟發展的重要因素,經濟的飛速發展對礦產資源的需求也隨之增大,但由于礦床深埋于地層之下很難通過普通的找礦手段發現,給找礦工作增加了巨大的難度。利用新的科學找礦技術是適應地質找礦工作的要求,也是滿足社會經濟發展的需要,遙感技術就是在這種情況下不斷發展,并為找礦技術提供必要技術支持。通過遙感技術進行地質找礦工作,能夠真實全面地反映地質結構的具體成分信息,在將信息加以分析,能夠迅速準確地找到礦床的具置,極大地減少了人工工作量,提高了工作效率。
1 遙感技術概述
遙感技術是產生于上世紀六十年代的一種綜合性的探測技術,當前信息技術等高新技術的快速發展,使遙感技術逐漸應用與各個領域中。具體來說,遙感技術即通過對遠距離相關目標輻射和反射的可見光、紅外線、衛星云圖以及電磁波等數據信息加以收集和處理,然后感知成影像資料,是進行探測和識別相關目標事物的一種技術。遙感技術具有綜合性強、宏觀系統顯現、層次豐富以及快速準確和具備動態性等特點,其能夠有效提高地質找礦工作效率和經濟效益,應用價值極為廣泛,逐漸受到各領域的關注和應用。
遙感技術在地質找礦工作中一般以地質繪圖為主,準確再現區域地質狀況和信息。在地質找礦工作中納入遙感技術是當前開展的促進地質找礦工作的重要途徑和必然要求。遙感技術可以客觀真實地反映地質內的分層信息和成分數據,還能夠對這些地質信息加以全面的分析和處理,對勘探和發現地質礦床的具置有巨大的作用和意義,實現礦產資源的合理開發。遙感技術在地質找礦工作中的應用和影響主要包括以下幾個方面:對地質礦體范圍加以細致勘察、將勘察信息呈現出幾何形態、礦床的地段分析以及成礦區域的相關地質條件等,通過對這些方面的勘察和分析,能夠有效地促進地質找礦工作的進行,提升找礦工作的效率。
2 遙感技術在地質找礦工作中的應用和影響
2.1 利用遙感技術識別地質巖石礦物
巖石是成礦的主要物質基礎和條件,成礦需要適當的不同類型巖石組合,利用遙感技術識別地質巖石礦物是勘測成礦區域的重要途徑。識別和提取地質巖石礦物的具體信息數據需要利用遙感技術分析地質巖石礦物的光譜特征,采用圖像變化、圖像增強以及圖像分析的方法,對地質巖石礦物加以分析處理,能夠最大限度地將不同巖相、不同類型和不同巖性的地質巖石礦物加以區分,勘察最適合和需要的地質巖石礦物。利用遙感技術對地質巖石礦物加以識別對地質填圖工作有重要的影響和作用,其識別很大程度上要依靠地質巖石礦物的光譜和空間特征差別,當前在巖石礦物識別工作中應用交為廣泛的是高光譜遙感成像技術,具有分辨率高、波段多和數據信息量大的技術特點。通過利用高光譜的窄波段對地質巖石礦物加以識別,能夠清晰識別巖石礦物的具體特征,地物光譜的重建和量化提取使區分礦物巖石工作更為容易。
2.2 利用遙感技術提取礦化蝕變數據信息
巖石蝕變信息的提取能夠有效提升地質找礦工作的效率,在地質礦床內圍巖和礦熱液的相互作用會使產生圍巖蝕變現象,圍巖蝕變的類型取決于圍巖自身的內部元素成分和所處礦床的類型,圍巖蝕變類型的判定是找礦工作順利進行的重要依據。圍巖蝕變的常見類型有絹云母化、高嶺土化、硅化、青磐巖化等,當前對礦化蝕變信息的提取主要采取鐵染和羥基進行,礦化蝕變巖石與普通巖石的差異較大,其結構、類型和顏色等都有一定的特殊性,利用遙感技術可使蝕變巖石在特定的光譜波段下顯現出異常的光譜,從而即可進行異常信息的提取,目前廣泛應用的數據源主大多是數據源與ETM相結合的形式。
2.3 利用遙感技術提取地質構造信息
地質找礦工作中地質構造信息的提取是一項重要的環節,實踐證明,礦化蝕變帶的分布具有一定的規律可循,一般地質構造明顯的位置存在礦化蝕變帶的可能性較大,地質構造對成礦的影響較大,成礦的可能性和礦床范圍的大小很大程度上取決于地質構造的實際情況,因此,利用遙感技術加強對地質構造信息的提取和勘測,是尋找礦床的重要因素和途徑,需對其加以科學利用。在具體地質構造信息勘測和提取過程中,提取地質構造的信息主要可分為環形影像解譯和線性影像解譯。需要依據不同類型的成礦構造具體環境,對地質構造數據信息加以提取,比如,對礦化、接觸帶和蝕變相關的地質構造,常常提取其色帶、色環和色塊等異常數據信息;對一些區域性成礦構造往往提取其線性結構的數據信息;對于火山盆地、熱液活動以及中酸入體相關的地質構造需要提取其環形構造數據信息。利用遙感技術提取地質構造信息在成像時可能會出現模糊作用的情況,致使礦區線性形跡各紋理信息變模糊,出現這種情況時,可使用遙感影像中的灰度拉伸、比值分析、邊緣增強以及方向濾波等功能對其加以處理即可。通過對線性和環形影像進行全面、系統的整理和分析,有效結合該區域地質、化探和物探等數據資料,即可判斷成礦區域的分布位置及具體特點,還可以采用數學地質的方法統計分析已經解譯的線性結構,從而準確地判定找礦位置。
2.4 利用遙感技術分析植被波譜特點找礦
地表礦化蝕變巖石成分結構的改變是在微生物或地下水的作用下進行的,這種作用力還能夠改變礦化蝕變巖石上的土壤成分,利用遙感技術分析植被波譜的變化特點來尋找礦床,是一種先進的找礦技術,其主要采用的方法和原理為遙感生物地球化學找礦原理。這種方法主要是在類似礦區的區域,長期觀察植物的生長狀況和變化特點,從而來判定該區域是否存在礦產資源,因為植物在其生長過程中會大量吸收地下土壤和巖石中的礦物元素,致使植物在不同時期的生長也有不同的外部變化,通過利用遙感技術對植物的波譜特征變化加以觀察和分析,尋找礦區的具置。在植物吸收的某項礦物元素超標時,就會使植物產生一定程度的度化作用,就有了相應的生物地球化學效應,這種效應會使植物的生態和生理方面發生相應的變異。比如,植物吸收過多的重金屬會使其產生褪綠或矮化等變化,能夠通過遙感圖像清晰觀察出其植被紅光光譜曲線逐漸向短波方向進行“藍移”,從而迅速、準確地確定礦床或礦區的地理位置。
3 結束語
當前,遙感技術除了以上在找礦工作的應用和影響,也隨著科技的發展不斷更新,出現了多光譜遙感蝕變信息提取技術、高光譜遙感技術等新興的先進技術,為地質找礦工作提供了巨大的技術支持,有效節省了找礦所需的人力、財力和物力需求,提高了地質找礦工作的整體效率。
參考文獻:
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