前言:中文期刊網精心挑選了大氣遙感技術的應用范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。
大氣遙感技術的應用范文1
關鍵詞:遙感技術;環境監測;運用
遙感技術的應用,經過近幾十年的發展,在國民經濟中的各個領域廣泛滲透。結合GIS、GPS等技術的協同發展,“3S”技術的快速發展,遙感技術已成為推動保護環境、資源利用的不可或缺的工具。以其具有的大面積同步觀測、多波段全天候工作、瞬間成像功能等優越特點,并與航空航天領域結合,已逐漸成為環境監測領域的高成本效益的監測工具,具有良好的發展前景。
一、遙感在環境監測中的應用
1、水環境污染監測
遙感技術在水環境污染中的應用,主要是分析水體的光譜特征、確定水體界線、水體溫度以及反演水體懸沙規律、葉綠素規律等,基于統計關系的定量反演或定性的進行遙感影像分析,最終確定水體的綜合水質指數,反應水質污染現狀。環境監測領域正逐步由定性監測發展到定量反應,同時這也是遙感技術發展的必然趨勢。
目前,遙感技術應用于水環境監測,可較高精度的反應出水體的泥沙濁度、葉綠素水平、水體溫度,并可對SS、SD、DO、BOD5、COD、TN、TP等指標有一定指示作用,對水體富營養化的監控有一定作用。并且目前應用海洋遙感衛星進行海洋污染監控效果較好,對大范圍的海洋石油污染、海洋化學污染具有一定重大的意義,具有較大應用。
2、大氣環境污染監測
目前,遙感技術應用于大氣環境監測主要是對其進行臭氧監測、氣溶膠含量監測、有害氣體和熱污染監測,以及對沙塵暴的監測、酸沉降的監測等,隨著傳感器科技的不斷進步,應用十分廣泛,全球目前唯一臭氧測量手段即為遙感。采取衛星為傳感器搭載平臺的遙感技術收集大氣信息和地表信息區域性更大,而且是瞬間完成的,應用于大氣污染調查,可最大程度避免其誤差產生,有利于對大氣污染進行動態監測。
遙感用于臭氧監測時,主要是通過測量臭氧對熱紅外輻射量的吸收,進而分析臭氧含量的。但遙感技術用于有害氣體監測仍是通過間接解譯敏感植物受影響狀況。對災害性的大氣問題的監測主要是包括沙塵暴、酸沉降、有毒有害氣體泄漏等問題的監測,嚴重危害環境質量,屬嚴重的環境污染問題。許多傳感器的特定數據對其便有較好的觀測效果,如美國NOAA的高級甚高分辨率輻射計,便可對氣候監測、厄爾尼諾現象等許多環境災害進行描述性監測??傮w來說,現如今經過幾十年的發展,遙感技術應用于大氣監測發展迅速。
3、植被生態監測
植被生態監測被各種監測均視為重要監測項目,所有監測衛星均需特殊考慮植被周期及生長規律,以便獲得更好的監測效果。植被生態遙感的應用主要應用于:植物生態健康狀況解譯、植被動態變化的調查城市綠化調查、草場資源調查、林業資源調查等。根據植物不同種類、不同狀態具有不同的光譜特征,對植被生態狀況可以進行良好細致的把握。在我國植被生態監測極為重要,其不僅關乎國民經濟,而且影響生態安全問題。因此植被生態監測意義重大。
4、土壤及土壤污染監測
遙感技術應用于土壤監測,具有極其重要的意義,因為土壤關系著農業生產、流域非點源污染、沙塵暴、礦產資源等。土壤監測中的遙感技術應用是將土壤類型、土壤分布規律根據遙感影像解譯出。由于土壤監測是大范圍的監測,因此具有監測效果較好的傳感器為大波段、覆蓋范圍較大的傳感器。
5、土地利用監測
遙感技術應用于土地利用監測即為以傳感器為“手段”對土地利用進行分析,對土地覆蓋利用變化情況進行表達,進而對城市環境規劃起到一定的輔助作用。城市土地利用遙感圖像資料通過解譯,可進而可對城市發展、森林覆蓋、礦產資源開發利用、生態環境等進行檢測。對此可進行間隔長度為五年或十年的跨度,經過圖片疊加,可發現分析出明顯規律。
由于現如今城市熱島效應愈加劇烈,已達到干擾生態的程度,遙感技術對城市熱島的監控,有利于分析其產生原因,改善其現有狀態。遙感技術應用于城市還突出貢獻于城市熱島效應方向,如Landsat7的熱紅外波段6即對地表溫度、水溫變化以及城市熱島有特別的判斷作用。
二、遙感在環境監測中運用的前景
通過對遙感技術及GIS、GPS技術的開發研究,隨著遙感影像獲取技術的日益精湛,傳感器的精度水平及應用水準逐步提高,環境監測中的遙感技術具有十分廣闊的發展前景。在今后的發展中,主要對環境監測中遙感技術的智能化進一步提升,使其由遙感數據直接智能自動處理,節省人力消耗。最后,發展智能化技術是需要一定時間和精力的,因此技術良好的團隊,以及優秀的遙感技術管理技術是環境監測中遙感技術健康快速發展的前提。
遙感技術目前在環境監測領域已廣泛應用于水環境、大氣環境、土壤環境、生態環境等方面的監測,但由于很多技術還滿足不了定量分析的需求,對大部分的形成機理仍有盲點,多數只是從影像資料直觀定量分析,因此在技術上還應有所提高,對其高精度傳感器需進一步開發以及相關制度體制需進一步建立。但由于其所具優點點突出,應用前景良好。
總結:
遙感技術是一種高科技技術手段,是一種高投入并具有可持續性可觀回報、可觀效益的高科技技術。但遙感技術仍只是一種技術手段,應用于環境監測領域,雖可廣泛的、快速的、動態的掌握信息,但是通過遙感這一“碧空慧眼”也只是能夠獲得地表信息,即環境監測的所需的環境數據資料,同時還是需要具有一定技能的相關工作人員對其數據進行分析、解譯等配合工作,才能使遙感更加發揮作用。
參考文獻
[1] 葉圓圓,高良敏.遙感技術在環境監測中的應用[J].環境保護與循環經濟.2014.02(09):58-60.
[2] 吳志毅,韓薩出日拉.遙感技術在環境監測中的應用研究[J].北方環境.2013.05(08):150-151.
[3] 王麗寧.淺談信息技術在環境監測中的應用[J].科技創新導報.2013.05(11):157.
[4] 石麗娜,趙旭東,韓發.遙感技術在環境監測中的應用和發展前景[J].貴州農業科學.2010.01(11):175-178.
大氣遙感技術的應用范文2
關鍵詞:遙感技術;環境監測;應用;水環境監測;大氣環境
一、水環境遙感監測技術的應用
水環境遙感監測的任務是通過對遙感影像的分析,獲得水體的分布、泥沙、有機質、化學污染等狀況和水深、水溫等要素的信息,從而對一個地區的水資源和水環境等做出評價,為環境、水利、交通、航運等部門提供決策支持。應用遙感技術,可以快速監測出水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍等。水體及其污染物的光譜特性是利用遙感信息進行水環境監測和評價的依據。
1、水體富營養化監測
水體富營養化是指氮、磷等植物營養物質含量過多所引起的水質污染現象,這種現象在江河湖泊中稱為水華,在海中則叫做赤潮。水體富營養化遙感監測是通過分析水體反射、吸收和散射太陽輻射能形成的光譜特征與富營養化水質參數濃度之間的關系 ,建立富營養化水質參數的定量遙感反演模型,并分析各水質參數之間的相關性 ,建立適當的富營養化評價模型。利用衛星遙感進行大范圍湖泊、海洋富營養化空間分布及動態評價,具有監測范圍廣、速度快、成本低和便于長期動態監測的優勢,還能發現一些常規方法難以揭示的污染物排放源、遷移擴散方向以及影響范圍等特征。
2、懸浮固體
水中懸浮固體(ss)含量是水質指標的重要參數之一。SS不僅可以作為水體污染物的示蹤劑,其含沙量的多少還直接影響水體的透明度、水色等光學性質。一般來說,對可見光遙感而言,0.58~0.68um對不同泥沙濃度出現輻射峰值,即對水中泥沙反應最敏感,是遙感監測水中懸浮物質的最佳波段。在實際監測當中,選擇與懸浮物質濃度相關性好的波段,結合實測懸浮物質的數據進行分析,從而建立特定波段輻射值與懸浮固體濃度之間的關系模型,然后進行反演得出懸浮固體的濃度。
3、油污染
遙感監測油污染不僅能夠發現污染源、確定污染的區域范圍和估算油的含量,而且通過連續監測,能夠得到溢油的擴散方向和速度,預測將會影響的區域。
4、熱污染
由于人類活動向水體排放的“廢熱”引起環境水體的增溫效應而產生的污染稱之為水體熱污染。水體熱污染可直接影響到水生生物的多樣性,導致局部生態系統的破壞,從而影響人類的生產生活。遙感監測水體熱污染是一種有效的宏觀監測手段,目前主要的探測方法有熱紅外遙感和微波遙感。
二、大氣環境遙感監測技術的應用
1、臭氧層監測
臭氧對低于0.3微米紫外區電磁波具有較高的吸收能力,基于此,臭氧層臭氧含量多少的測定可通過紫外波段進行。吸收帶在2.74毫米位置,應選用11083MH2頻率的地面微波輻射計與射電望遠鏡進行大氣中臭氧垂直分布的監測,如大氣臭氧不斷增加其含量,將導致溫度不斷上升,這種情況下,可選用紅外波段進行大氣臭氧層監測。
2、監測大氣氣溶膠
大氣氣溶膠一般是指煙、霧、塵等。這些大氣氣溶膠的形成往往是因為火山爆發、火災及工業廢氣等。污染物位置及范圍的確定可以直接通過遙感圖像進行分析,同時預測、預報時可遵循其位移情況及發展規律進行分析。如漂浮于低空的塵埃,可利用對植物受害程度的監測進行間接研究。
3、監測有害氣體
二氧化硫氟化物等有害氣體在人為、自然條件下產生,這些有害氣體對生物肌體將造成嚴重的危害,一般選用間接解譯標志進行,受污染后植被反射紅外線的能力將有所降低,與正常植被相比,受污染后植被的顏色、紋理與動態標志都發生了極大的改變,如彩紅外圖象顏色會變暗,樹木郁閉度降低等,通過這些特性可以對污染情況進行間接分析。
4、監測城市熱島效應
城市熱島效應是由于城市人口密集、產業集中,進行形成了市區溫度比郊區溫度高的小氣候情況。這種現象屬于大氣熱污染氣候,一般對城市熱島效應進行監測的方式都會選用流動觀測結合定點觀測的方式。但這種方式具有較高的成本、其監測范圍較小,同時很容易受到各種因素的影響,其極限性較大。遙感技術在城市熱島效應監測中的應用,不僅提高了監測的精確度,還降低了成本。并實現了定性到定量、靜態到動態的轉變,實現了較大范圍同步監測,同時可以對城市熱島效應內部熱信息的區別進行提取與分析。
三、土地環境遙感監測技術的應用
目前不斷出現環境變化問題,如全球碳循環的量化與氣候變化的生物反饋,要求數據對大面積土地覆蓋特點進行描述,遙感技術主要以人造衛星為基礎,是一個強大的制作陸地覆蓋圖工具,通過光譜的差別對土地覆蓋類型進行分類。從上個世紀80年代起,在全球變化、可持續發展中遙感數據已經得到了廣泛地應用。作為全球變化研究項目的重要組成部分,土地利用與土地覆蓋研究在遙感技術的應用下取得了不錯的成績。
作為環境的主要組成成分,植被可以對區域生態環境進行反映,還是解譯土壤、水文等因素的標志。在大型植被、生物物理及生態學參量研究、估算中遙感技術的應用十分有利。應用遙感圖像可以進行臨時分析,同時還可以將附近地區全面的數據提供給相關部門,隨著遙感技術水平的提升,可以有效提高植被指標的準確度,如葉面積指數、單位面積等。
按照氣候、可燃物積累及含水量等因素,促使衛星遙感技術結合地理信息系統與全球定位系統,可以對森林火災可能發生的區域、時段及等級進行準確預測,這樣可以對火災產生的損失降到最低,并能第一時間選用行之有效的措施進行有效處理。
四、結束語
綜上所述,隨著科學技術水平的不斷提升,遙感技術作為環境監測的重要技術之一,其監測結果是否準確,對生態環境可持續發展具有關鍵性的作用。在環境監測中,應對國際資源環境衛星系統進行充分利用,加大我國環境監測遙感技術的應用力度,完善環境監測體系,為人類的發展及美化環境提供一份可靠的保障。
參考文獻
[1]陳琳;王浩;;遙感技術在我國環境監測中應用現狀及展望[J];科技資訊;2007年18期
大氣遙感技術的應用范文3
當前社會經濟的不斷發展,為科學技術的進步創造力良好的物質條件與經濟基礎,各種現代的信息技術手段層出不窮。在經濟快速發展的同時,我們需要面臨更為嚴重的生態環境監測和保護問題。遙感技術尤其是衛星遙感技術近些年來在環境監測中得到了有效的運用,國際遙感技術研究水平也得到了進一步的提升。本文結合當前我國生態環境監測與保護的現狀以及遙感技術的發展狀況,對遙感技術在生態環境監測和保護中的應用進行分析。
2我國當前的生態環境監測與保護
2.1發展現狀
隨著近些年來社會經濟的不斷發展,科研技術也取得了一定的進步,為生態環境監測提供了一套科學可行的技術支持,目前國內也逐步建立起立地球動態觀測信息網絡,同時取得了較多的研究成果,并相繼在新疆、內蒙等地區建立起了生態站,為我國將來一段時間生態環境監測和保護工作提供了重要的基礎保障。
2.2發展趨勢
通過以上對于我國當前的生態環境監測和保護現狀分析來看,雖然我國當前在生態環境監測與保護方面還存在著諸多的問題,例如技術上比較滯后、管理制度跟不上、人員能力水平存在不足等等,即使如此,但整體趨勢是向前發展的。未來該工作的發展趨勢應是在地面監測技術與3S技術相結合的基礎上,實現由當前的生態環境質量評價到生態風險以及早期生態環境預警和保護方面的轉變。當前我國部分城市已經開始使用遙感技術對生態環境進行監測與保護,這些先進的技術手段必將對我國生態環境的保護工作起到良好的推進作用。
3遙感技術的原理及應用領域
3.1基本原理
遙感技術主要是利用安裝在遙感平臺上的傳感器,對被監測物體定時、定量的發射不同的電磁波譜,并對其所反射回傳感器的電磁波譜進行接收和記錄,在經過地面處理后還原成原始圖像,從而進行各項研究工作。其中運用的傳感器是指安裝在遙感平臺的用來探測地面物體電磁波的儀器,對于不同的研究項目,當前已經研究出了多種多樣的電磁波譜傳感器。利用傳感器對于各種物體在可見光以及紅外線和微波范圍內的電磁輻射的探測和接收,并經過一系列較為復雜的技術處理,將其提供給不同的用戶,方便其開展工作。
3.2應用領域
(1)資源遙感監測
資源遙感監測在資源類別上可以將其劃分為土地資源、水力資源以及其他方面的資源監測。世界各國在發展過程中都需要強大的自然資源作為后盾,因此資源遙感監測有著重要的意義。遙感技術對于我國石油資源開發、礦產資源探測以及五年計劃期間的各項工作都發揮了極為重要的作用,為促進我國現代化經濟建設作出了巨大的貢獻,這也是我國目前不斷重視的原因。
(2)農作物監測
遙感技術對于農作物的監測主要是利用衛星傳感器所發回的傳感數據,在地面工作站的加工處理后,對農作物的產量指標進行估算。另一方面,遙感技術還能對小麥、玉米等農作物的病蟲害情況進行遙感監測,有利于農作物病蟲害的防治,加強農作物的管理力度,從而減少其帶來的經濟損失。
(3)氣象監測
遙感技術在我們生活中最為常見的應用就是我們經常接觸到的氣象預報,其與我們日常工作和生活息息相關,已經成為人們日常生活中不可或缺的一部分內容,為人們的帶來極大的便利,隨著科學技術的不斷向前推進,氣象預測方面將會更加準確,可靠性也會逐步增強。當前我國應用于氣象觀測和預報的衛星主要是自主研發的風云系列氣象衛星。
(4)地質災害預測
衛星遙感技術對于地質災害的預測,能在很大程度上減免地質災害等帶來的人員傷亡和財產損失,比如天氣預報中提到的暴雨可能會引發的泥石流災害等,但是遙感技術在此領域的應用還處于摸索階段,技術基礎相對較為薄弱。不過相信在未來發展過程中,這方面的能力會持續增強,技術上的差距也會不斷縮小,為地質災害預測提供更加科學準確的預測詳情。除此之外,遙感技術在軍事領域、國防領域以及太空監測領域也都有著廣泛的應用。
4遙感技術在生態環境監測與保護中的具體運用
4.1在大氣狀況監測中的運用
由于當前不斷惡化的環境問題以及越來越嚴重的霧霾現象,人們對于空氣質量的重視程度越來越高,各國政府也在進行著相關研究工作,希望能通過有效的手段改善當前大氣污染狀況。遙感技術通過對大氣中臭氧層、溫室氣體以及大氣氣溶膠含量等指標的監測,實現了對大氣污染狀況的實時監測,節省了大量的人力物力。通過對監測到的信心處理,及時的傳遞給氣象部門和相關部門,便于人們做好防范和補救處理工作。
4.2在水體污染監測中的運用
作為人類賴以生存的基礎資源,水資源對我們的重要性不言而喻,然而當前我們面臨的不僅僅是水資源匱乏問題,還有相當嚴峻的水體污染問題。我國擁有著眾多的河流及湖泊,對于這些河流湖泊的監測使用人工監測的方法所要耗費的各種資源相對較多。衛星遙感技術通過多光譜頻道,能對水體進行多方位監測,從而對水質作出優劣評價,方便于水體污染的監測和治理工作。遙感監測對水體污染的主要監測指標有水體懸浮物、水體溫度、色度以及可溶性有機物的監測等。
4.3在固體廢棄物監測中的運用
在城市發展建設過程中,不可避免的會遺留下一些廢棄物及城市居民生產生活垃圾,對于當前城市現代化建設和生態環境保護工作來說,對這些固體廢棄物的妥善處理相當重要。遙感技術利用對遙感圖像上的色、形、影等解譯處理,能夠較為直觀的呈現出城市固體廢棄物的分布狀況、數量以及類型。從遙感技術手段中獲得的這種高分辨率圖像,能使我們更加詳細的對固體廢棄物的面積及總量進行識別,有利于其處理工作的開展。
5結語
大氣遙感技術的應用范文4
物聯網作為一種新的技術和概念,已經在國內外各國受到高度的關注。物聯網技術應用與環境監測領域具有不可
>> 淺析物聯網在大氣環境監測中的應用 遙感技術在大氣環境監測中的應用 “口試+操作”考核方式在大氣環境監測實踐課程中的應用 傳感器在大氣環境監測中的應用解析 遙感技術在大氣環境監測中的應用及其發展分析 傳感器在大氣環境監測中的應用分析 遙感技術在大氣環境監測中的應用研究 大氣環境監測中對于數字化測量技術的應用 遙感FTIR在大氣環境監測中的新發展 試析數字化測量在大氣環境監測中的運用 遙感FTIR在大氣環境監測中的最新發展 物聯網技術在高層建筑物環境監測中的應用 大氣環境監測的數字化測量 大氣環境監測的分析與思考 物聯網技術在環境監測中的應用分析 物聯網技術在環境監測中的應用 淺析物聯網技術在環境監測中的應用 物聯網在環境監測和保護中的應用研究 大氣環境監測布點研究初探 大氣環境監測布點方法研究 常見問題解答 當前所在位置:l
[2] ITU St rategy and Policy Unit (SPU). ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things [R]. Geneva: International Tele2 communication Union (ITU), 2005.
[3] van Donkelaar, A., Martin, R.V., Brauer, M., Kahn, R., Levy, R., Verduzco, C., Villeneuve, P.J., 2010. Global Estimates of Ambient Fine Particulate Matter Concentrations from Satellite-Based Aerosol Optical Depth: Development and Application[J]. Environmental Health Perspectives, 118, 847-855.
[4] 金眾范, 王勇, 盛國松, 張秀梅, 陳書權, 寇澤峰, 趙丹, 王英亮, 2001. 遼寧省地熱觀測現狀及映震分析[J]. 東北地震研究, 17(3), 25-32.
[5] 何世鈞, 陳中華, 張雨, 周文君, 2011. 基于物聯網的海洋環境監測系統的研究[J]. 傳感器與微系統, 30(3), 13-15.
[6]李虹杰, 馬建武, 范新峰, 2009. 大氣環境監測儀器研究進展[J]. 科技創業月刊, 2, 75-77.
[7] Watson, J.G., 2002. Visibility: Science and regulation[J]. J. Air Waste Manage. Assoc., 52, 628-713.
[8] Malm, W.C., Sisler, J.F., Huffman, D., Eldred, R.A., Cahill, T.A., 1994. Spatial and seasonal trends in particle concentrations and optical extinction in the United States[J]. Journal of Geophysical Research, 99, 1347–1370.
[9] Malm W.C. and Schichtel B.A. Pitchford M.L. Ashbaugh L.L. Eldred R. A., 2004. Spatial and monthly trends in speciated fine particle concentration in the United States[J]. Journal of Geophysical Research, VOL. 109, D03306, doi:10.1029/2003JD003739.
[10] Chow, J.C., Watson, J.G., Fujita, E.M., Lu, Z., Lawson, D.R., Ashbaugh, L.L., 1994. Temporal and spatial variations of PM2.5 and PM10 aerosol in the southern California air quality study[J]. Atmospheric Environment, 28, 2061–2080.
[11] Chow, J.C., Watson, J.G., Lowenthal, D.H., Egami, R.T., Solomon, P.A., Thuillier, R.H., Magliano, K., 1998. Spatial and temporal variations of particulate precursor gases and photochemical reaction products during SJVAQS/AUSPEX ozone episodes[J]. Atmospheric Environment, 32, 2835–2844.
[12] Im U., Markakis K., Unal A., Kindap T., Poupkou A., Incecik S., Yenigun O., Melas D., Theodosi., Mihalopoulos N., 2010. Study of a winter PM episode in Istanbul using the high resolution WRF/CMAQ modeling system[J]. Atmospheric Environment, 44: 3085-3094.
大氣遙感技術的應用范文5
關鍵詞:城市遙感;學科主旨;教學內容;教學體系
近年來,隨著城市化進程的加快,城市問題日漸突出。針對城市問題的研究產生了城市科學這門學科。隨著城市及城市科學的發展,遙感技術在城市規劃、城市生態環境監測及城市管理中的應用越來越廣泛和深入。在城市調查方面,遙感技術可以快速、準確、全面地獲得城市地質背景、土地利用狀況、生態環境、市政建設、交通、水利、農林、旅游等等方面的數據和資料。對不斷地調查城市現狀、變化和發展,為配合城市總體規劃和分區詳細規劃的制訂及順利實施,對城市景觀建設和環境保護,提供了全面有效的方法。因此,自上個世紀90年代以來,逐漸形成和發展了城市遙感這門新興的交叉學科。
一、城市遙感的學科發展背景
在國外,利用城市遙感方法進行城市土地利用、住宅密度、居住質量、城市交通、城市人口、城市變化及其他社會經濟要素的研究已取得長足的進展。我國也曾在京津、上海、廣州等地進行過綜合性的城市遙感調查,在城市土地利用監測、城市綠地調查、城市環境污染監測、城市熱島研究、城市規劃及城市生態環境監測等方面都取得了可喜的成果。各級政府和社會公眾已經認識到,城市遙感已成為城市規劃、建設和管理不可分割的重要組成部分和技術支持,成為各級政府強有力的輔助決策工具和指導與加強地區管理的現代化手段。以上海市為例,自1988年以來,上海市已連續開展了三輪遙感綜合調查,為上海市城市布局的合理調整、新區規劃、老區危簡房的拆遷改造、城市交通、城市建設現狀、考古、城市防洪排澇、城市綠化與改善城市生態環境等多方面提供了大量基礎性資料和輔助決策依據,為許多政府重大工程提供了研究報告和影像資料。此外對各郊縣的土地資源與全市灘涂資源進行過詳盡的調查。多年的實踐證明,城市遙感技術業已成為上海市各級政府決策的重要輔助手段。但是對于該課程的體系與內容、教學方法等尚缺乏完整的論述。
二、城市遙感學科的研究主旨和內容
國際上已經舉辦了8屆國際城市遙感大會。充分借鑒和參考國際同行認可的學科體系;同時針對本科教學的特點設計相應的教學內容。一些具有基礎性的內容需要補充進教學內容,比如現代化進程中城市問題,城市科學的理論等;而一些深度交叉的課題則沒必要過度展開,如城市生態學等。同時考慮到學生已有遙感基礎,以及遵循教學要循序漸進的原則,因此,我們設計教學內容為:①現代化進程中的城市問題;②城市遙感基礎;③城市遙感傳感器和數據源;④城市地區遙感影像判讀;⑤城市地區遙感特征檢測技術;⑥城市地區建筑物探測和三維重建;⑦城市土地利用和城市景觀結構;⑧城市熱、水、空氣環境監測和生態安全;⑨城市規劃的遙感應用;⑩城市遙感的發展前景。
三、城市遙感學科的教學體系
城市遙感教學是針對遙感專業高年級本科生開設的課程,主要教學內容是遙感技術在城市規劃、建設、管理和環境保護等方面的應用。教學指向學科研究和應用是前沿,是該專業的高級選修課。針對該課教學目的和教學要求,我們設計課程內容如下:
1.城市問題引論。隨著中國現代化進程的發展,城市化進程在加快。城市規劃、建設和保護等過程的問題日益凸顯。如城市交通問題,環境保護問題,城市規劃問題等。向學生介紹城市發展現狀,城市化問題,城市科學理論等問題。著重分析在中國工業化和城市化進程中城市所面臨的問題,研究現狀和可行的解決辦法。指出遙感技術在解決相關問題時的優越性和局限性。
2.城市遙感基礎。針對城市遙感應用,簡單介紹遙感基礎概念、遙感平臺與傳感器、遙感圖像處理基礎等基本內容。著重對新型高分辨率衛星、航空和地面傳感器在城市遙感中應用范圍和價值做了介紹和評價。
3.城市遙感解譯。面向城市遙感應用,有針對性的講授城市遙感解譯的基本概念,關鍵技術和流程。主要包括城市遙感影像解譯基礎、城市遙感影像目視解譯、城市遙感影像數字解譯、城市遙感影像解譯與判讀的基本框架、城市主要地物目標特性、衛星影像判讀特點、城市遙感影像數字判讀方法和流程等內容。針對城市目標特性,著重介紹了相應的遙感影像解譯方法和流程
4.城市特征提取。介紹了城市點、線、面特征的各類自動半自動提取方法。點特征提取算子介紹了Moravec算子、Forstner算子、Susan算子和結構化算子的原理和應用模型,并比較了各類算子的實際提取效果。線特征提取方面,首先介紹了基本的邊緣檢測算子,包括微分算子、二階差分算子和直線提取算子Hough,并對各類算子的實際提取結果做了比較分析;然后介紹了城市道路特征的特性,遙感提取難度和方法,包括基于結構信息、GIS信息、感知編組、統計信息、自適應模板、帶狀Snake的和其他新型的道路提取方法。
5.城市三維重建。三維GIS是目前研究和應用的熱點,城市三維重建是三維GIS的主要數據生產方法。講授了利用攝影測量技術和利用LiDAR技術的半自動城市三維重建方法,在此基礎上介紹了城市三維GIS建設現狀,以及基于三維城市模型的真正射影像生成技術。對各種方法的發展現狀、趨勢、技術流程做了詳細說明。
6.城市土地利用和空間結構演化。首先介紹了遙感變化檢測的一般方法和流程、遙感變化檢測典型方法及性能分析、變化區域提取技術等。包括基于像素、基于特征的變化檢測方法。并結合具體系統研發案例,介紹了典型方法的開發、組合和應用情況。在此基礎上,介紹了土地利用動態監測和城市空間結構演化監測的基本流程、方法和案例。
7.城市熱環境遙感。中國作為發展中國家,城市熱環境的日益惡化在各個層面并沒有得到普遍的重視。隨著城市化水平不斷提升,熱環境影響因素日益復雜,城市熱環境日益惡化,需要引起社會公眾的重視,并研究采取有效的解決辦法。著重介紹基于遙感影像的城市地表溫度定量反演、城市熱環境的空間分布及過程變化分析以及城市熱環境的尋因分析。最終利用多因子與城市熱環境之間的定量關系建立預測模型,并動態監測城市地表溫度和格局的變化,為城市規劃提供決策依據。
8.城市水環境遙感。水是生命之源,一方面城市生活離不開水,另一方面隨著城市化進程的發展,人類造成了嚴重的水污染。因此,授課內容分為三個方面:水體的光譜特征、水資源遙感和水污染遙感。城市水資源遙感主要對湖泊環境監測,諸如湖水溫度、鹽度、水深、洋流、波浪等湖泊諸要素的測量,為湖泊研究及指導湖泊漁業生產提供了基礎。水污染遙感主要介紹對湖泊富營養化、懸浮泥沙、石油污染、廢水污染、熱污染和固體漂浮物等污染情況進行遙感監測的方法和案例。
9.城市大氣遙感。空氣污染是影響人類健康的重要因素,在中國的城市地區空氣污染相當嚴重。與常規大氣污染的監測方法相比,衛星遙感技術具有監測范圍廣、速度快、成本低和便于進行長期動態監測等優勢。氣溶膠是大氣污染的主要表現形式,授課內容包括利用地基氣溶膠遙感數據和地面大氣污染監測數據,研究分析氣溶膠光學厚度在大氣環境領域中的適用性。利用激光雷達數據和氣象探空數據研究大氣染污邊界層高度。研究城市大氣氣溶膠的定量遙感反演技術。以北京為例,構建歸并后的氣溶膠光學厚度與大氣污染監測數據之間的模型,對所構模型、所得到的結果進行評價分析,實現大氣污染指標的空間分布及質量評價。
10.城市遙感發展展望。主要講授城市遙感領域新的技術和方法,最新的發展趨勢和前沿問題。包括高分辨率遙感傳感器的發展方向、城市遙感技術新的應用領域、城市遙感技術未來發展方向等內容。
國內多所高等院校都已先后為高年級本科生開設了《城市遙感》專業選修課。但是對于該課程的體系與內容、教學方法等尚缺乏完整的論述。本文充分借鑒和參考國際同行認可的學科體系,針對本科教學的特點設計相應的教學內容。并就教學體系和內容開展了較為詳細的介紹,可為相關專業城市遙感學科的教學工作提供一定的參考。
參考文獻:
[1]孫家柄.遙感原理與應用[M].武漢:武漢大學出版社,2009.
[2]王則任.淺議城市遙感綜合調查――以南京為例[J].現代城市研究,2001,(4):23-25.
[3]王貞福.從印度新德里看城市遙感技術在快速發展的大都市中的應用[J].現代應用光學,2008,(2):32-34.
[4]陳基偉,程之牧.城市遙感技術在特大型城市政府決策中的重要作用――以上海市為例[J].測繪科學,2004,29(3):61-64.
大氣遙感技術的應用范文6
一、遙感(RS)技術
1、遙感技術簡介
“遙感”是根據“不同物體的電磁波不同”這個原理來探測地表物體反射或發射的電磁波,從而提取這些物體的信息,完成遠距離識別物體。遙感的工作過程是通過遙感平臺遠載的傳感器來探測地物電磁波特性。遙感平臺的作用就是穩定地運載傳感器。常用的遙感平臺為衛星、飛機和氣球等,當在地面試驗時,還會用到像三角架這樣簡單的遙感平臺。傳感器是安裝在遙感平臺上探測物體電磁波的儀器。針對不同的應用和波段范圍,人們已經研究出很多種傳感器,探測和接收物體在可見光、紅外線和微波范圍內的電磁輻射。傳感器會把這些電磁輻射按照一定的規律轉換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后,要經過一系列復雜的處理,才能提供給不同的用戶使用,用戶用這些處理過的影像開展自己的工作。由于遙感在地表資源環境監測、農作物估產、災害監測、全球變化研究等等許多方面具有顯而易見的優勢,正處速發展中。更理想的平臺、更先進的傳感器和圖像處理技術正在不斷地發展,以促進遙感在更廣泛的領域里發揮更大的作用。我國在九五期間增加接收五顆衛星的觀測數據,包括RADASAT、SPOT、EOSAT等,其中EOSAT能提供分辨率達一米的衛星影象數據,這大大促進遙感技術在我國的應用。在遙感圖像處理軟件方面,由ERDAS公司研究制的ERDASIMAGINF遙感圖像處理軟件,以其先進的圖像處理技術,友好、靈活的用戶界面和操作方式,面向廣闊應用領域的產品模塊,服務于不同層次用戶的模型開展工具,以及高度的圖象處理和地理信息系統(IP/GIS)集成功能,為遙感及相關應用領域的用戶提供了內容豐富而功能強大的圖象處理工具。我國已有不少研究機構或生產部門將該遙感圖像處理軟件系統應用于環境變化監測與規劃、荒漠化監測等重大項目,取得了很好的社會效益和經濟效益。
2、遙感技術的應用
遙感技術在資源詳查、資源利用動態、災害監測與評估等方面已得到較廣泛應用。而在海洋資源開發與環境監測、生物量評估與可持續農業中的應用,在全球環境變化與區域持續發展能力建設方面的貢獻,只是剛剛起步。遙感在城市環境污染調查與環境監測方面的應用舉例如下:(1)大氣污染監測。在大比例尺的遙感圖像上,可以直接統計煙囪的數量、直徑、分布以及機動車輛的數量、類型,找出其與燃煤、燒油量的關系,求出相關系數,并結合城市實測資料以及城市氣象、風向頻率、風速變化等因素,則能夠估算城市大氣狀況。(2)水污染調查。由于溶解或懸浮與水中的污染成份濃度不同,使水體顏色、密度、透明度和溫度產生差異,導致水體反射光能量的變化,而在遙感圖像上,能反映為色調、灰諧、形態、紋理等特征的差別,根據這些影像顯示,一般可以識別水體的污染源、污染范圍、面積和濃度。(3)熱污染。利用熱紅外遙感圖像能夠對城市的熱島效應進行有效的調查。我國在沿海城市地區(天津、北京、上海、廣州以及一些河口三角洲如黃河、長江及珠江等三角洲地區)完成了遙感應用試驗,還在攀枝花、沈陽、洛陽、西安、太原等城市進行了城市環境遙感,取得了良好的效果。例如198Q年在天津曾試用不同高度和多種時相的遙感信息,檢驗其對水、熱、植物污染的監測范圍和限度,證明通過熱紅外圖像研究城市熱力景觀效應和熱島效應,可以綜合反映城市工業布局、建筑密度和綠地水域的環境效應,作為評價城市環境質量的主要依據;同時,以韭菜和樹木生態季相規律的異常,追蹤水域和大氣污染的擴散范圍,指示污染程度,可以作為經常監測城市環境的生物標志。通過紅外遙感,還獲得了海河下游海水倒灌,沿岸污水滲漏的紅外圖像,查明了塘沽新港的污水回游和富營養化。通過航空像片,監測了主要街道的車流、車速和密度。在廣州采用彩紅外和天然彩色航空像片進行城市環境檢測,應用結果表明:彩紅外片對檢測大氣污染源、研究大氣污染對植物生態影響均有良好效果,對水污染中出現富營養化也有明顯反映。天然彩色片對研究水污染、檢測污染源范圍分布、確定污染等級效果良好。但上述像片難以檢測水體的油污染。由于環境監測不僅著眼與物質的空間分布,還要追蹤物質遷移和能量轉換的動態規律,即由二維、三維研究延伸到多維分析,從而反是地球動力學所產生的時間與空間變化,達到解釋運動現象,查明來龍去脈的目的,因此有待于對遙感信息的進一步開發和應用。