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遥感概论论文

时间:2022-03-05 20:28:51

遥感概论论文

遥感概论论文范文1

[论文摘要]为适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求,针对农科本科生的特点,本文明确了遥感课程教学目标,通过分析当前遥感教材的优缺点确定了适宜教材,依据理论联系实际以及学以致用的原则提出了以应用为目标的主要教学内容。

遥感就是对地球表面的地学过程及特征进行物理量测量,并以数字量的形式客观地收集、记录、传输、处理和重现这一信息的科学技术,是现代空间信息科学的主要组成部分[1],涉及到空间、电子、光学、计算机和生物学、地学等学科领域,特别是在资源监测、环境管理、全球变化、动态监测等中应用非常广泛,显示其优越性。目前已广泛应用于农业、林业、地质、地理、水文、海洋、气象、环境等领域,已发挥重大作用。农业遥感即为将现代遥感技术与农业科学相结合,而应用于农业生产领域的一门新兴前沿技术,在当今遥感领域中最为活跃,也是迄今遥感应用最成功的领域之一,一直受相关科研机构、高等院校以及政府的积极关注。其中与农业学科领域关系密切的应用主要有:土壤调查,水分监测,草原调查、估产及监测,农学中的作物长势监测、营养诊断与作物估产,植保中的病虫害监测,农业气象中的农业气候研究与监测,农业生态中的环境保护和鱼情水产研究等[2]。伴随我国农业信息化进程的快速提升,遥感课程在高校农科本科生教育中的地位日趋重要。面对当前高等教育中新型农科人才需求,许多本科专业,对遥感技术都提出了很高的要求[3],因此,为适应农业现代化和信息化的要求,必须进一步加强遥感课程教学以及提升学生遥感技术应用水平。基于此,根据笔者近5年的遥感课程教学实践,本文结合农科本科生的实际特点制定遥感课程教学目标、选择适宜教材以及调整教学内容。

一、教学目标

通过本课程的教学,使农科本科生了解农业遥感的基本理论、基础知识、研究现状及农业遥感技术发展趋势与应用,了解电磁辐射与电磁波谱的相关知识,学习地物波谱的测定方法,认识地物反射光谱的响应规律,学习绘制地物反射光谱曲线的方法,掌握常规的遥感仪器和软件的操作方法,理解遥感技术农学机理,掌握遥感图像处理的基本原理和方法,掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能,掌握光谱数据处理方法,使农科本科生掌握研究农业遥感的基本方法和基本技能,注重培养农科本科生的实际操作和应用能力。

二、适宜教材

依据农科特点和遥感在农业领域中的应用现状,选择适宜教材是比较困难。如教育部面向21世纪课程教材《遥感导论》[2],这部教材的特点是内容丰富,涉及技术原理较多、较深,对于农科本科生而言,技术原理显得过深、有些内容较为陈旧,尤其应用案例。《植被与生态遥感》[4]教材内容系统,编排合理,理论分析深入、学术价值较高,但有关遥感基础概念和基本技能甚少,作为农科本科生教材尚不合适。《遥感概论》[5]内容编排逻辑性强,概念清晰易懂,实验内容简单而易开展,但很多应用案例比较陈旧,不能满足当今新型农科本科生人才需求。21世纪高等院校教材《遥感技术导论》[6]内容系统,理论构架完整,概念清晰易懂,技术注解详细,但对于农业应用涉及较少,所选应用案例也较老化。《农业定量遥感基础与应用》[7]是一本系统阐述农业遥感新应用的专著,可作为农科本科生教学的参考书,但由于技术理论基础体系不完整、内容因偏重于农情遥感而显得覆盖面不够广泛,不适宜作为农科本科生教材。为此,笔者讲解遥感原理时选择《遥感技术导论》作为教材,讲解较新遥感农业应用案例时选择《农业定量遥感基础与应用》作为教材,这样可有效地提高学生的遥感理论和实践应用水平,以适应新型农科人才培养的要求。

三、教学内容

科学地选择教学内容,优化教学内容,合理教学分配,是《遥感导论》教学的关键环节[8]。主要内容为遥感的基本概念、类型、特点、发展概况与在不同应用领域中所发挥的作用、电磁辐射与地物光谱特征、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感图像处理、遥感图像目视解译与制图、遥感在农业领域的应用等。

电磁辐射与地物光谱特征主要讲解斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律、黑体辐射规律或普朗克公式、大气的成份和结构、典型植被光谱反射特性以及地物反射三种形式(镜面反射、漫反射和方向反射),重点解释该内容所涉及到的一些术语或概念,比如电磁波谱、光谱特征、辐照度、辐射出射度、朗伯源、绝对黑体、太阳常数、大气窗口、光的干涉和衍射、反射率及反射波谱等,该内容要配套开展光谱测定仪的使用及光谱数据处理操作方法等光谱实验。遥感成像原理与遥感图像特征主要讲解世界范围内主要的陆地卫星、气象卫星、对地观测系统(EOS)卫星和海洋遥感卫星平台、摄像像片的几何特征(垂直摄像、倾斜摄像、几何特征、中心投影、垂直投影和像片的比例尺)、微波遥感的概念和特点以及四种分辨率(光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率和辐射分辨率)间的关系。遥感图像处理主要讲解光学原理(亮度对比、颜色对比、颜色性质、明度、色调、饱和度以及加色法和减色法等)、遥感影像的预处理(包括辐射校正、几何校正、对比度增强、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等)和多源信息复合等,该内容要配套开展辐射校正、几何校正、拼接、镶嵌、掩膜、融合、link等上机操作性实验。遥感图像目视解译与制图主要讲解遥感影像的目视解译、遥感影像的监督分类和非监督分类及其误差和精度评价、专题图制作等。遥感在农业领域的应用主要讲解植被遥感、土壤遥感、水体遥感等。

四、结语

遥感技术是20世纪60年代兴起的一种从远距离不实际接触物体而感知地表目标物及其特征的综合性探测技术,是现代空间信息科学的主要组成部分,涉及到多种学科领域,它的功能和价值引起了许多学科的关注。

近5年,面向农科本科生基础知识的实际情况,笔者以学生发展为本紧扣教学大纲开展遥感课程教学,教学目标制定明确,教材选用适宜,教学内容丰富,覆盖面广,应用实例典型且较新。结合遥感技术在农业领域中的应用,主要内容涵盖了农业资源与农田环境监测、数字农作技术、精确农业、农情监测预报等主要应用领域,集中体现遥感可视为农业资源利用的“好管家”、农田管理的“好帮手”、农情监测的“千里眼”等重要作用。

课程教学目标定位合理,重点突出,符合农科本科生实际,适应当前新型农科人才发展的需求。所选用的教材互补性强,主次分明,难易程度适中,有利于农科本科生人才培养。教学内容本着理论联系实际以及学以致用的总体原则进行系统讲授,概念讲解透彻,有明显的重点和难点,遥感图像解译方法适应当前农业应用需求,覆盖面较广,且系统性强,适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求。

近5年教学实践证实,针对农科本科生的特点,本文该课程的教学目标、教材和教学内容是合理的,与当前高等教育中新型农科人才培养的要求是相适应的。

[参考文献]

[1]杨邦杰.农情遥感监测[M].北京:中国农业出版社,2005.

[2]梅安新,彭望琭,秦其明,等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]王鹏新,严泰来,张超,等.农业院校研究生遥感科学与技术系列课程建设初探[J].高等农业教育,2008,06:80-83.

[4]张佳华,张国平,王培娟.植被与生态遥感[M].北京:科学出版社,2010.

[5]彭望琭.遥感概论[M].北京:高等教育出版社,2002.

[6]常庆瑞,蒋平安,周勇等.遥感技术导论[M].北京:科学出版社,2004.

遥感概论论文范文2

【关键词】农业资源与环境遥感课程教学改革

【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2016)09-0016-02

一、引言

遥感技术是环境、城市、农业、林业、海洋、地质、气象、军事等探测研究的新手段,应用越来越广泛,在许多高校相关专业学习中也受到了越来越多的重视。随着高光谱遥感、微波遥感、高分辨率影像,以及3S集成技术的应用,遥感技术得到更加深入、全面的应用和发展。遥感课程是新疆农业大学农业资源与环境专业本科生的专业选修课,拟通过该课程的学习,使学生系统全面地了解遥感技术的基本理论、技术体系、原理方法,以及图像分析处理和解译的知识,并且能利用遥感技术解决专业领域相关问题的能力。农业资源与环境专业遥感课程的开设具有非常重要的作用。

二、农业资源与环境专业开设遥感课程的必要性

农业资源与环境专业的本科生主要学习农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态、资源信息技术等方面的基本理论和基本知识,要求具备农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力,同时具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。毕业后能在农业、国土、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、农业资源遥感与信息技术的科研、管理等工作。因此,要求该专业学生掌握基本的土地规划与制图、资源信息管理等方面的技术。这些都要求学生能有效的利用遥感技术方法,掌握遥感的基本技能,这也使得农业资源与环境专业开设遥感课程非常必要。

三、农业资源与环境专业遥感课程存在的问题及特点

(一)课程部分内容抽象难懂,学生专业知识储备不足

遥感课程中遥感原理章节要求学生掌握遥感的物理基础,包括地物的电磁波特性、电磁辐射与地物波谱的基本概念与性质、遥感成像原理等,涉及许多抽象的理论知识及相关定理、概念。一般要求在学习遥感课程前,具备测量学、地图学、计算机技术和相关的专业知识,而农业资源与环境专业本科生没有相关的知识储备,对许多遥感课程涉及的重要知识内容仅限于高中的地理、物理知识水平上,对计算机的掌握能力也仅限于一般的应用,这就使得在理论教学上,需要重新制定适合其能力水平的教学内容。

(二)教学方法单一,缺乏多样的教学手段

现在许多高校开设的遥感课程,仍以教师课堂讲授为主,学生被动的接收,参与度不高。这就需要改革教学手段,采取多样化的教学方式,组织小组讨论,案例分析,更有效的利用多媒体技术和网络。另一方面,高校本科生很少参加老师的项目,科研工作仍以研究生为主,调动本科生参与到教师的科研项目中,可以促进其快速的了解遥感在专业领域的应用,提高学生学习的积极性。

(三)重视度不够

农业资源与环境专业本科生在培养模式上,往往更注重农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态等理论知识的学习,对配套的相应技术方法的掌握不重视;同时与本专业教师对遥感技术的掌握及重视程度也密切相关。在实习环节不设计相应的实习,要想单一的从一门遥感课程的学习中获取所需的本领面临很大困难。

四、课程简介

该课程理论课30个学时,实验上机10个学时,共计40学时。教学目标要求掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统;熟悉遥感数据的特征和应用、不同卫星遥感数据及其影像信息提取的方法;了解遥感信息的应用以及3S(GIS,RS,GPS)技术的集成应用。教学方法以课堂讲授、讨论、案例分析相结合,并辅以实验课上机操作。考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数占30%;期末考试70%,考试形式为闭卷笔试。

五、教学内容、方法及考核形式的改革

(一)教学内容改革

一般农业院校农业资源与环境专业开设的遥感课程,在内容上主要包括电磁辐射及物体的波谱特性、彩色基本原理、遥感技术系统、摄影成像、扫描成像、卫星遥感及其影像、遥感图像的分析解译、遥感数字图像处理、遥感技术的应用、高光谱遥感与微波遥感,以及地理信息系统与3S技术等内容。部分章节内容较深奥,对于农业资源与环境专业学生来说,缺乏前期的专业知识储备,理解掌握困难,而且在实际中的应用性较小。因此,本人在实际教学中将该课程内容进行了整合,弱化了彩色基本原理、摄影成像、扫描成像等部分内容的学习,主要突出遥感应用部分的知识讲解,尤其是遥感技术在农业资源与环境领域的应用方面,更是增加了许多相应的实例,以案例的形式进行深入的讲解,加深学生对遥感在本专业应用的理解。把3S技术集成应用章节也做为重点,使得教学内容更加具有前沿性。另外在实验上机环节,将重点放在遥感技术的应用方面,以求更好地激发学生的学习积极性。

(二)教学方法与方式改革

在理论教学环节将传统的板书与先进的多媒体技术以及网络教学相结合,加深学生对相关概念、公式的理解,同时也提高学生兴趣,增加互动。在实验上机环节的教学过程中,有效的利用有限的上机时间,将重点放在遥感技术的应用案例分析上。提倡学生利用课余时间自学遥感常用软件的基本操作,在课堂上不把遥感软件的基本操作作为重点讲述内容。其次,要多采用引导、启发的方式,进行小组讨论,让学生参与到课堂的互动教学过程,活跃课堂气氛。

(三)考核方式改革

在考核方式上,考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数等平时成绩占30%,期末闭卷笔试占70%。平时成绩主要根据课堂上参加小组讨论做汇报的情况,实验上机部分的课程作业为主。在实验课的学习中,要求以遥感技术在农业资源与环境领域的某一方面的应用为内容,完成一份详实的实验报告。期末考试在考试内容上作出调整,不要求学生死记硬背深奥的概念,不设计相关复杂的计算题目,引导学生以理解为主,根据专业背景增加学生对遥感的应用及发展趋势的掌握。

六、总结

农业资源与环境专业的本科生在培养过程中要求掌握农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力,要具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。要求其必须掌握遥感的基本技能,在毕业走上工作岗位后能利用遥感技术开展土地规划与制图、资源信息管理等方面工作。因此,培养单位要重视遥感课程的教学,使其通过该门课程的学习,具备一定的遥感专业技能,更好的服务于农业资源与与环境专业领域的各项研究和管理工作。

参考文献: 

[1]潘竟虎,赵军.高师遥感课程实践教学的改革[J].理工高教研究,2008,01:118-120. 

[2]奚秀梅,贺凌云.遥感课程实验教学改革与设计[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2010,03:110-111. 

[3]马丹.农业院校遥感课程的教学改革[J].教育教学论坛,2013,09:59-61. 

遥感概论论文范文3

(湖北大学资源环境学院,湖北 武汉 430062)

【摘 要】针对遥感原理地理科学和城乡规划专业的教学现状与存在的问题,以培养学生动手能力和解决实际问题能力为出发点,从课程体系、教学模式及实践教学的角度,提出了教学改革的基本内容与途径,并对教学改革的实践效果进行了分析。

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关键词 遥感;教学改革;实践应用

1 遥感教学在地理科学和城乡规划教学现状分析

遥感是湖北大学地理科学、资源环境与城乡规划专业的必修课,通过近几年的本科及研究生教学实践及学术反馈意见,发现学生对于遥感在本专业的应用认识不足,突出表现在对于解决实际问题存在困难,无从下手。主要存在如下原因:

1.1 学生基础知识背景不一致

湖北大学地理科学专业、城乡规划专业有悠久历史,但是本科专业招收学生不分文理科,每个学生基础不同,而遥感导论采用的教材是梅安新的《遥感导论》[1],内容以理工为基础设定的,着重于遥感基本原理和方法的介绍,文科背景的学生对于遥感原理中涉及的数学和物理知识基础薄弱,在学习过程中存在困难。

1.2 其它课程不能有效衔接密切

遥感在多个行业学科中都有较广泛的应用,如地质、水文、植被、土壤等方面,学生提前具备这些相关知识对于了解遥感的应用非常重要。但在很多教学计划中将遥感设置为早期专业基础课,而其它相关课程要么同时开设,要么安排得更晚,这种时间安排上的错位,导致学生无法理解遥感的具体应用,加上对理论知识无法深入领会,导致学习遥感课程缺乏兴趣,教学达不到效果。

1.3 课程实践安排不够多

目前的遥感课程设置仍主要以基本原理理解为主[2,3],教材中对实际应用方面缺乏具体指导,导致大部分学生无法将理论与实践衔接,从而在实际问题解决上存在困难,难以培养学生对遥感的认知和动手能力。

1.4 实践教学无法与专业挂钩

学院专业任课老师主要是地理信息系统专业背景,缺乏地理科学实际应用项目的支撑[4],无法从专业角度上给予更加生动丰富的例子进行说明遥感的重要性。从目前教育现状来看,高校遥感老师对各行业的应用知识体系并不完备,要清楚介绍遥感在其它学科中的具体应用,是存在难度的。

1.5 教学方式互动性不足

教学中主要以教师讲授为主,虽然配合使用了多媒体教学[5],但缺乏相关学科的融会贯通和实际项目的操作,并缺乏学生的主动参与过程,导致多数学生认为该专业较难,学习兴趣和积极性不高。从而在衔接研究生课程阶段,无法正常使用遥感、GIS工具,动手能力不强,不足以支撑自主创新性研究,不利于科研人才培养。

2 实践教学改革的基本内容与途径

根据目前教学中存在的问题,结合遥感和地理科学专业的特点,提出了一系列的教学改革方法:

2.1 构建以学生为本的遥感教学体系

遥感原理中大量的数学、物理基础对于文科学生是相当困难的。课堂教学中,学生无法在短时间内迅速掌握所有的数学及物理基础[6],因此针对文理学生兼有情况,简化遥感基础的描述,规避大量数学、物理公式,把主要精力放在重点上,让学生通过实践操作体会遥感原理。在实践操作中,适时补充说明原理及用途,结合软件教学,说明书中的知识难点。

2.2 构建实践型学习的遥感实践课程

实践课程重点是对遥感图像进行基本处理,结合书本重点,让学生熟练掌握基本操作,主要内容包括数据前期处理、数据图像处理、影像分类。加大实践课程的比重,规避大量文字及语言、公式的学习过程,能在较短时间让学生理解遥感课程的内容。

2.3 拓展学生思维,增强空间科学相关的理解

地理科学及城乡规划专业是认知性和实践性都非常强的专业。地理概念和地理要素的理解对学生的抽象思维和认知能力要求较高,传统的理论知识讲授方式都难以真实、形象的展现在学生面前,因而使教学效果受到一定程度的影响。目前地理科学课程教学的实践机会不多,难以经常性的外出认知真实的地理要素。结合GIS和三维遥感技术[7-8],利用arcgis软件,实现三维,从三维角度,提高学生兴趣,让学生从现实角度理解遥感和GIS空间科学专业。

2.4 丰富完善互动式教学手段

教学手段的丰富能够提升学生的兴趣。实际教学中,结合学生感兴趣区域,引导学生掌握不同遥感数据类型,查阅资料及掌握网上数据下载方式,如自己的家乡为分析区,从数据理解到处理及应用,逐步完成遥感教学课程内容。引导学生在课堂外通过多种途径,查阅参考资料,培养学生自主学习的能动性,调动学习的积极性,拓宽学生的知识面,提高综合素质。

2.5 结合丰富的实际项目,提高学生的综合能力

笔者所在的资源环境学院能有机会参加自然地理及城乡规划相关项目,因此结合实际项目经验,分专业进行综合操作:

(1)地理科学专业,更加关注自然环境、生态环境,因此实习中侧重对地物的理解,例如植被类型图的制作,水系图的制作等应用。通过这个过程,使学生对遥感图像的前期数据准备、数据几何纠正,影像分类过程有较好理解。

(2)城乡规划专业,更加关注土地利用现状和城市格局变化。因此在实习中,为加强对规划相关内容的理解,如要求其土地利用现状图的制作,结合GIS统计各项土地利用情况及现状分析;或者以某项目布局进行设计,结合高分遥感影像和GIS,完成功能布局以及一些统计量,或对城市景观格局变化结合遥感高分影像及分析数据进行总结。

3 教改效果分析

近学期年来,通过一系列的遥感实践教学探索,已取得了一些阶段性成果,主要表现在:

(1)学生已经能够独立解决一些跟遥感相结合的专业操作,提高了动手能力及解决问题的能力,为他们今后的工作打下坚实的基础。

(2)有一部分学生对遥感产生了浓厚的兴趣,在研究生期间选择以此为研究方向进行继续攻读地理/规划方面的研究生。

4 总结

较好的完成遥感课程在各专业的教学中是一项复杂有难度的工作,如何结合遥感学科的特点适应各专业需求是需要不断探索的问题。以上笔者仅在实践教学中提出了一些经验和想法,为更好的使用社会需求,立足于当前社会发展,需要不断提高遥感实践教学水平。

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参考文献

[1]梅安新,彭望琭.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001.

[2]竞霞,胡荣明,琚存勇.《遥感原理与应用》课程教学模式改革探讨[J].教育论坛,2013,6:157-160.

[3]孔祥生,钱永刚,张安定.《遥感概论实验》课程教学改革与实践[J].测绘科学,2013,38(1):183-186.

[4]邓磊,赵文吉,胡德勇.遥感课程实践教学模式探索与教改实践[J].科技创新导报,2012(7):136-137.

[5]马丹.农业院校遥感课程的教学改革[J].教育教学论坛,2013,9:59-61.

[6]张丽.遥感课程实验教学模式探索[J].科技创新导报,2013,25:226.

[7]高超,金高洁,王心源.传统教学与多媒体教学融合以“遥感导论”课程为例[J].中国地质教育,2007(4):118-122.

遥感概论论文范文4

当前,空间信息技术发展迅猛,以空间数据为主的空间信息挖掘和应用成为现代人类生产生活的一个重要特征。特别是遥感影像数据,由于其具有获取方便、周期短、信息量大等特点而成为空间数据的重要组成部分。然而,由于遥感数据的数据量十分庞大,特别是对于具有不同来源、不同分辨率与不同时相的数据,其存储与管理均十分困难,且由于其本身具有的稀缺性与机密性,在一定程度上限制了遥感影像数据的充分利用,因此,迫切需要对其进行有效的组织、存储、管理和共享的研究。

研究表明,为实现影像数据的网络服务,可以利用遥感影像元数据,采用流行的数据库技术对遥感影像数据进行组织与管理,并完成基于XML的影像元数据的,实现用户通过网络对遥感影像数据的查询、检索与访问,为影像数据的共享奠定了基础,同时利用本体技术的优势,建立起遥感影像信息本体。

影像数据的存储管理

1.元数据的存储管理

元数据为空间数据的存储管理与共享提供了有效的手段,通过元数据信息,用户可以在没有真实数据的情况下,获取有关数据的信息,从而为数据的共享与利用提供了可能。目前关于矢量空间数据的元数据标准已经制定,并形成了我国的地理信息国家标准,而关于遥感影像方面的元数据标准,尚处在研究之中,未形成一个普遍接受的标准。为此,国家遥感工程中心在ISO 19115.3 遥感影像元数据标准以及我国即将推出的地理信息元数据标准的基础上,结合项目的实际情况,制订了遥感影像元数据草案。该草案包括7个元数据集、6个公共数据类型和15个代码表,从标识信息、数据质量信息、参照系信息、内容信息、覆盖范围、分发信息和遥感信息等方面对遥感影像数据进行了详细的表述。

2.影像数据的存储管理

由于遥感影像的数据量十分庞大,难以直接进行存储,不利于后续的处理、提取、浏览与检索,因此需要对其进行预处理,主要包括降采样、影像压缩与影像分割等内容。

影像分割是将遥感影像按照行列值分割为相同大小的数据块(tile),并以tile作为影像存储的基本单元。每个tile均以一条记录的方式进行存储,不同记录通过编号进行排列。对于不能够平分的,出现多余的行或列时,应将其单独存放。当用户对影像进行调用时,通过映射关系,只调用与用户有关的tile集合即可,从而优化了数据的存储、传输、浏览模式。

为减小影像的传输数据量和优化显示性能,需建立影像金字塔(图1),通过影像降采样方法,建立一系列不同分辨率的影像图层,每个图层分割存储,并建立相应的空间索引机制。常用的影像重采样方法有双线性差值、立方卷积等。

由于影像的数据量比较庞大,为减小影像的存储空间,还需要对影像进行压缩处理后存储。当用户调用数据时,首先对数据进行解压缩处理,然后再返回给用户。常用的图像压缩方法有JPEG、LZ77等。

3.影像数据库结构设计

遥感影像数据库主要可以分为影像元数据库和影像数据库两部分(图2)。影像元数据库用于对遥感影像元数据标准中的数据集进行存储与管理,影像数据库用于对影像数据进行存储和管理。元数据同影像数据通过ID字段进行一对一的关联,保证了元数据与影像数据的一一对应,从而实现通过元数据可以惟一地查找相应的影像数据,而通过影像数据,又可以惟一地查看该影像数据的相关信息,实现了遥感元数据与影像数据的一体化管理。

影像数据网络共享与服务

1.基于元数据的影像数据网络共享

构建遥感影像元数据的主要目的是为了能够实现影像数据的网络与共享。因此元数据的网络是影像数据的前提与基础。

目前元数据的网络大多采用XML技术。XML是一种元语言,是可以用于描述其他语言的语言。用户可以根据需要,利用XML Schema(或者DTD)自行定义标记和属性,从而可以在XML文件中描述并封装数据。XML是数据驱动的,这使得数据内容与显示相分离。XML可以在类似于Netscape Navigator或Microsoft Internet Explorer的浏览器中显示,并通过因特网在应用之间或业务之间交换,存储到数据库中或从数据库中取出。因此,XML是元数据最好的描述方式,能很好地满足元数据在网上传输、交换的需要。

用户通过网络的元数据信息,可以初步了解遥感影像数据的相关信息,然后通过元数据的导航,实现对影像数据的查询、浏览与检索(图3)。

2.基于本体技术的影像数据网络服务

本体(ontology)是从哲学的一个分支――形而上学中的本体论(Ontology)发展来的一个名词。本体论研究客观事物存在的本质,与认识论(Epistemology)相对。即本体论研究客观存在,认识论研究主观认知。而本体的含义是形成现象的根本实体,因而,本体是概念化的明确说明。最早把本体引入计算机领域的是人工智能领域。

地理信息本体与地理信息分类编码、地理信息标准术语表之间有着相似之处,本体论与分类学、术语学也存在一定的交叉。

然而,地理信息本体并不是地理信息标准术语表。地理信息本体提供了一组具有良好结构性的词汇,而且出现在本体中的词汇经过了严格选取,确保所选的词汇是本领域中最基本概念的抽象与界定。概念与概念之间的关系采用相应技术(如谓词、逻辑等)进行了完整的反映,而正是这些关系的反映使得基于本体的系统实现后能够完成语义层面的一些功能。地理信息标准术语表仅仅是地理信息领域中各种词汇的集合,相对本体而言还比较松散。

本体也不单纯是一个词汇的分类体系,即不是地理信息中的分类和编码表。本体和地理信息的分类非常相似,尤其是把本体的理论应用于地理信息分类编码时,这种相似性更为明显。总的说来,地理信息本体比分类编码表中所反映的词与词之间的关系要丰富。

遥感概论论文范文5

【关键词】煤炭地质;地质遥感技术;应用;创新思考

引言

基于目前地质遥感技术在煤炭领域的应用来看,由于煤炭地质具有多样性及复杂性,在开采人员进行开采的时候往往会出现利用率低、开采不合理等情况,从而使煤炭资源造成浪费,严重时可能还会导致安全事故及财产损失,因此,为适应生产及现代化技术的需要,煤炭地质遥感技术正处于一种新的转型阶段,正面向市场化发展及全面商业化的新方向进行转型。

1 煤炭地质遥感技术的基本概念及特点

1.1 遥感技术的基本概念

遥感技术是在20世纪60年代,根据电磁波的理论对远距离目标所反射和辐射的红外线、电磁波及可见光等信息,利用各种传感的仪器进行收集、处理,并且让这些信息形成影像,从而对目标物及它附近的各种景物进行探测和识别的一种综合探测技术。

1.2 遥感技术的特点

(1)收集手段多,收集信息量大

在运用此技术时,可以运用不同的遥感仪器及不同的波段的仪器设备,来对目标物体进行探测和识别,来得到我们需要的信息;而且这种技术不仅能够探测地表的情况,还能对目标物内部的一定深度进行探测。

(2)具有整体性和直观性

在用遥感技术设备进行拍摄探测时,我们能够获得非常清晰生动的传输影像,并且画面具有明显全面整体性及直观性。

(3)受到的地面限制条件较小,探测范围广

遥感探测技术相对于传统的探测技术来说,遥感技术在进行探测时不但可以不受自然环境的影响,还能够顺利完美的将探测任务完成,收集到可靠的信息。

2 煤炭地质遥感技术的实际应用

2.1 利用遥感技术对煤质地质进行探测和绘图

由于我们在日常生活中的活动范围越来越广,那些实际地形图已经从根本上发生了重大变化,已不能再为我们提供准确的数据,因此,为了满足工作要求,必须对地形图进行及时的更新。所以,我们通过利用遥感技术从太空的卫星中的数据以影像的形式,清晰的传输过来,这种遥感技术不但可以对国家的基础地理信息进行探测识别,还能够将多样性的、不同种类的数据库进行及时的更新。

在煤炭开采的过程中,由于煤炭地质图需要具备较高的精确度,以便采煤进行。因此,煤炭开采的相关技术人员,可以将通过遥感技术探测得到的影像资料作为依据,以多元地学将信息进行综合分析及适当处理,得到对煤炭地质进行的精确的绘图。而且,在水文地质、煤炭资源、煤层气调的调查评价中及在小煤窑实际生产情况的调查监控中,也有用到遥感技术。

2.2 利用遥感技术对煤炭生态环境的污染进行监测

在对环境监测时,主要是对开采时用的化学物品污染调查、煤炭地质环境检查、土地的开垦及生态环境重建的方面的监测,准确的知道环境的影响,从而对进一步加强环境保护及综合治理提供依据。

2.3 利用遥感技术对煤炭地质灾害做调查评估

在采煤区建立一个动态的检测系统,将遥感技术最为监测道具,根据煤矿的地质规律,从而对地质灾害的易发程度进行研究,然后通过数据综合分析,将地质灾害的评估图绘制出来,以预防危险的发生。

3 煤炭地质遥感技术的创新思考

3.1 高光谱遥感技术应用

高光谱遥感技术可以对岩石类型及矿物成分的煤炭地质进行识别,对其中的波谱特征进行空间定位及定量分析,然后进行煤炭地质光谱库建立。这种技术不但具备测量技术,还能进行信息识别及数据处理,通过监测、提取可以直接对地质进行找矿及填图工作。

3.2 高分辨率遥感技术应用

将煤炭地质资料用遥感技术形成高分辨率的图像,不仅可以使煤炭资源开发的合法性及状况及时的反映出来,还可以对煤炭的安全生产及维护进行有效的监测。因此,应将这一技术进行创新、发展。

3.3 遥感技术图像处理及信息提取方法创新

神经网络、小波变换、分型理论、遗传算法、光谱特征匹配、支持矢量机等新的理论及方法,都应该被应用在遥感图像信息处理方面,让遥感技术的信息及图形处理向着多尺度、定量化、高分辨率及模型化等新型技术体系方向发展,使煤炭地质识别、信息提取技术及遥感图像处理技术得到不断地完善。

3.4 进行“3S”一体化技术创新

“3S”技术即遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)的统称,三者间具有密不可分、相辅相成的关系,虽然三者的作用原理不同,但是三者间的结合可以成为一种重要的找矿手段。利用遥感技术可以及时对地质系统中的数据进行更新;地理信息系统则可以为遥感技术提供辅导作用,为遥感技术提供不同的信息及分析手段,有助于遥感技术得到的数据进行精确的影像表达;而全球定位系统可以为煤炭地质的探测提供精确的高程模型及地理位置。因此,为了更精确的得到相关数据,煤炭地质的遥感技术应该进行不断的创新,做到与时俱进,将“3S”技术充分的应用到煤炭地质的探测及开采中去,使煤炭资源向着现代化及产业化的方向发展。

3.5 将数字信息遥感技术创新应用

随着信息化社会的发展,全球已进入数字化信息的时代,不管什么企业都是以数字建立数据信息库。因此,为了使煤炭地质遥感技术向智能化、多功能信息化及综合化等特征发展,用电子计算机对煤炭地质进行现代分析、矿山规划、数据采矿、资源评估等,使先进的技术及有利的工具为煤炭的开发和利用做贡献。

4 结束语

通过本文的研究,可以看出,随着现代社会知识及科技技术的不断进步、发展,为了更好的为煤炭企业做贡献,就要不断地利用先进的科技手段将遥感技术进行创新,得到新的遥感技术手段,为煤炭地质遥感技术开启新的篇章。

参考文献:

[1]毛耀保.关于煤炭地质遥感技术创新的思考[J].中国煤炭地质, 2010(S1).

[2]李生军.对煤炭地质遥感技术创新的分析[J].企业导报,2013(09).

遥感概论论文范文6

[关键词]遥感 教学改革 教学内容 教学方式 实践教学 慕课

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)10-0108-02

遥感是20世纪70年展起来的空间对地观测技术,已在土地管理、城乡规划、农业、林业、环境监测、水文气象、地质地理等方面得到了广泛应用。[1] [2]近年来遥感技术的长足发展使得社会对遥感人才的需求量和专业素质的要求日益提升。目前国内已有170余所高校设置了遥感类本科课程[3],其中“遥感原理与应用”已成为地学及测绘专业的核心课程之一。笔者结合地理信息科学专业“遥感原理与应用”多年的教学实践对教学内容、方法及实践环节的改革进行初步探讨。

一、现阶段教学中存在的问题

纵观目前高校的遥感基础课程教学,主要存在以下几点问题:(1)教学内容陈旧,仅注重基础性和理论性,对实际应用和学术前沿关注不够;(2)教学方法有待改进,“满堂灌”的授课方式只注重“教”而轻视了“学”,学生缺乏学习兴趣,教学效果不佳;(3)实验环节薄弱,学生得不到充分训练,基本技能和综合素质有待提高。这些问题在“遥感原理与应用”课程中也同样存在。

二、改革措施

(一)在教学内容安排上兼顾基础性和前沿性

目前,有关遥感基础知识或基本技能方面的教材很多,其中以《遥感导论》(梅安新主编)、《遥感概论》(彭望f主编)、《遥感数字图像处理教程》(韦玉春主编)和《遥感应用分析原理与方法》(赵英时主编)等教材的应用较为普遍。各种教材内容和重点不一,因此根据教学目的和学生实际,选择适合的教材和教法尤为重要。笔者选择《遥感导论》作为主教材,以《遥感数字图像处理教程》为辅助教材,从中选取部分内容进行重新组合和梳理,安排了如下的教学内容:1.遥感基础知识,包括遥感基本概念、传感器、遥感类型、电磁辐射基础; 2.遥感图像处理,包括遥感大气校正、几何校正、影像裁剪、影像增强、影像分类;3.遥感信息提取,包括常用植被指数、一阶和二阶纹理参数的提取,以及基于提取的遥感指标进行植被覆盖度、植被叶面积指数的定量估算;4.综合应用训练,包括使用常用遥感影像处理软件ENVI和ERDAS进行特定研究区土地利用类型的分类、植被结构参数的提取以及水体叶绿素含量的估算等。同时,遥感学科的发展日新月异,为了让学生及时了解遥感领域的最新发展动态,笔者在教案设计上注意引用一些国外优秀教材,如John A.Richards编写的Remote Sensing Digital Image Analysis、Canada Centre for Remote Sensing编写的Fundamentals of Remote Sensing等,并精选若干国内外学术文献,如《遥感学报》、《地理学报》、《Remote Sensing of Environment》等专业顶级期刊经典文献供学生课后阅读。实践证明,这一做法不仅能有效提升教学内容的现势性,也能激发学生进一步探索遥感领域的兴趣。

(二)教学方法上结合案例教学法,使学生变被动学习为主动学习

传统的教学方式以教授为主,往往只注重“教”而轻视了“学”。针对“遥感原理与应用”课程理论性强、内容抽象的特点,笔者尝试采用“互动式教学法”和“案例教学法”。在处理教学难点时,通过设计疑问,让学生分组讨论,笔者及时点评,改变了传统的教师“一言堂”的做法,强化师生互动。笔者根据学生的问题反馈进一步深入引导,有效化解了教学难度,并调动了学生的学习主动性。如辐射传输过程比较抽象,笔者在讲解时并非围绕教材上的公式推导,而是以日常生活中的拍相片为例,引导学生理解一张相片的质量受到哪些因素的影响。通过合理设问,或者让学生提问,可轻松解决教学难点,学生也反映很容易理解。在进行遥感软件应用教学时主要采用“案例教学法”。可选取一些具有代表性、典型性、实时性的案例进行讲解和分析,或者引导学生运用所学理论对案例进行分析和讨论,以加深和巩固理论知识并学会灵活运用,培养学生分析问题和解决问题能力。[4]例如,基于遥感影像的南方丘陵植被叶面积指数反演、林地水土保持植被三维绿量估算、南京市土地利用时空演变分析、南京市林地植被覆盖度信息提取及太湖叶绿素浓度适时监测等案例,都涉及多个理论知识点,学生从中加深对理论的认识,并自觉地在脑海中实现对知识的构建和对技术应用的了解。笔者发现,案例教学法从实际问题出发,通过一系列问题导向的推理或操作,巩固了诸多知识点,并让学生练习了相关的遥感技能。这一方法打破了教材中的知识体系分割,让学生在最终完成任务后体验到一种学习成就感,教学效果很好。

(三)优化实践教学体系以锤炼学生专业硬功夫

本科阶段“遥感原理与应用”课程中实践教学体系主要包括验证性实验、综合性实验和设计性实验三类。其中验证性实验主要是对基本原理和基本方法的验证,以帮助学生理解课程的基本知识和培养学生的基本技能。如典型地物光谱的测试、遥感影像投影转换、大气校正、几何校正、图像融合、图像的增强处理、遥感影像分类等,使学生初步掌握和熟悉常用遥感图像处理软件的运行环境、操作方法及其功能,提高学生动手能力。综合性实验则是将相关的实验内容有机结合,例如遥感反演林地叶面积指数的实验,基于区域SPOT影像,首先进行大气校正、几何校正等预处理,然后与野外实测的林地叶面积指数样方中心点的矢量图层叠加,建立基于点的感兴趣区,进而提取以实测点为中心,一定范围(如10m)缓冲区内的各波段反射率均值,计算几种植被指数,并用植被指数与实测叶面积指数建立关系模型,用该模型反演研究区林地叶面积指数。综合性实验通常可结合学生的毕业论文进行。设计性实验带有一定的研究性和探索性,一般由教师给定题目和要求,学生3-5人组成一个兴趣小组来共同完成。教师在实验方案的选取、专业文献的阅读等环节给予指导性意见,细节问题由学生把握。如要求学生利用ERDAS软件完成一幅1 / 5万的某市土地利用现状专题地图,教师布置这一任务,明确完成时间和要求,可放手让学生去做,学生有问题则及时解答。设计性实验给学生留有较大的自主空间,可培养学生的科研能力及团队合作精神,对于创新型和应用型人才培养十分必要。这三类实验由浅入深,有步骤地提升学生的遥感应用能力。笔者在实践教学初始阶段就给学生布置设计性、综合性实验任务,较之传统的“填鸭式”讲解,这样带着目标的研讨式学习更能有效激发学生的学习兴趣和潜力,能达到事半功倍的效果。

(四)迎接“慕课”时代,实现网络资源共享

“慕课(MOOCs)”发端于美国,是“大规模公开在线课程”的简称,具有规模大、无时空限制、开放性、可重复性、互动性、娱乐性等特点。[5]“慕课”是新近涌现出来的一种在线学习模式,是一种将分散的授课者和学习者通过某一个共同的话题联系起来的方法,上课的时间、地点不受限制,无论你身在何处,只需要一台电脑和网络联接即可享受到世界一流大学的一流课程。慕课尊崇创用共享协议,24小时全天开放,凡是想学习的,都可以随时随地进来,因此受众非常广泛。[6]“慕课”不同于以往的网络公开课,其视频课程被切割成数分钟甚至更小的“微课程”,不在“大而全”,而在“小而精”,为新媒体迅速而广泛的传播提供了便利。“慕课”启发了网络时代全新的教学模式――线上(课外)学习与线下(课堂内)探究相结合的“混合教学”模式。“慕课”平台有望整合全球的教学资源并共享之,教师甚至可以自行开发类似于“慕课”的小视频,主要侧重理论知识的传授。“慕课”视频可代替课堂讲授,其明显的优势就是“可重复性”,所有的课程都可以重复学习,学生可根据自己的学习进度选择回放或快进。“慕课”的核心在于“学”,强调以“学”为本的教学价值取向。[7]“慕课”正在全球引发一场“学习的革命”,也激起了专业教学领域广泛的讨论。处于教学一线的教师们应把握时机,顺应时代潮流,充分利用“慕课”平台,开发建设高质量在线课程,最大限度地分享全球优质教学资源,为“遥感原理与应用”课程教学模式的创新注入新的活力。

三、结语

遥感是一门技术更新很快的应用型学科,对人才数量和质量的需求都不断上升。高校遥感教学也应适应本专业的快速发展及社会需求,培养出创新能力强、综合素质高的应用型人才。本文结合笔者的专业教学实际从教学内容、教学方法及实践应用等环节对“遥感原理与应用”课程的改革进行了探索,提出兼顾教学内容的基础性和前沿性、采用案例教学法和互动式教学、优化实践教学体系、迎接“慕课”时代等教学改革措施,对于优化遥感课程教学模式、激发学生专业学习兴趣并全方位锻炼学生综合素养具有积极意义。

[ 注 释 ]

[1] 梅安新,彭望录,秦其明,等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001.

[2] 赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.

[3] 杨卫军,洪港.高校遥感学科建设的现状及其对策[J].湖州师范学院学报,2010(4):113-115.

[4] 岳林琳,胡友利.试论案例教学法在课堂教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2008(20):148.

[5] 郭芸,白琳.网络环境下高校思政课教育教学方法创新研究――慕课对教学模式改革的启示[J].现代教育科学,2014(6):61-65.

遥感概论论文范文7

第二章 、概述

第一节、研究背景

第二节、影像融合的定义

第三节、影像融合的层次

第四节、影像融合的必要性

第五节、影像融合的过程

第三章、影像融合的方法

第四章、影像融合的一般方法

第一节、 典型方法介绍

1、 象元加权法

2、 his变换

3、 pca变换

4、 高通滤波法

5、 小波变换法

第四章、影像融合的应用

第一节、 spot卫星参数

第二节、 landsat tm 卫星参数

第三节、 spot与landsat tm影像融合的优势

第一章 摘要

多源遥感影像数据融合是当前遥感应用研究领域中一个很重要 的尚未成熟的研究方向,本文在全面分析和总结现有的文献和研究成果的基础上,提出了多源遥感影像数据融合的定义,探讨了多源遥感影像数据融合的层次、模型、结构及其特点;归纳总结了多源遥感影响数据融合技术。

本文研究和讨论了象元级影像融合的概念、基本过程、 对影像融合质量的评价,不同的应用有着不同的评价标准。本文的融合目的是为了在提高多光谱影像分辨率的同时保持色调不变,从另一个角度理解为在已知低分辨率多光谱影响和高分辨率全色影像的基础上,模拟生成高分辨率多光谱影像。

数据融合的早期研究大多着重于增强计算能力和有效组合数据的具体方法,并且这些研究主要是基于军事应用背景,所以很长时间内其技术一直处于封闭状态。随着现代空间、微电子、光学、计算机和信息处理技术空前迅猛的发展,卫星遥感技术取得了巨大的效益和成就,日益深刻的影响着世界各国的经济、政治、社会和军事等各个领域。20世纪60年代末,自美国发射第一颗地球资源卫星以来,遥感卫星的地面分辨率越来越高,获取的信息量越来越大,军用与民用的界限也越来越模糊。随着研究的深入和应用领域的扩大,有关这方面的研究内容及成果逐渐披露于各种学术会议和公开文献中。

遥感概论论文范文8

[关键词]遥感图像分类 最大似然 面向对象 决策树分类 精度评价

[中图分类号]P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-9-164-1

0引言

在当前遥感影像分类应用中,常用基于数理统计的监督分类, 其中的最大似然法在应用最为广泛。但是这种算法会因大量存在的“异物同谱”、“同物异谱”现象以及遥感图像自身的空间分辨率问题从而出现较多的漏分、错分的情况[1] 。随着遥感应用技术的不断发展,人们对遥感影像分类计算方法在分类精度、时间度等方面也不断提地提出了新的需求[2][ 3],因此各种分类方法不断被研究发现。目前已经出现了多种新型分类方法, 比如模糊法、神经网络、专家系统、面向对象、支撑向量机等分类法。

1分类原理

本文将分别使用最大似然、面向对象、决策树这三种分类方法对美国陆地卫星landsat-5 TM多光谱遥感图像作为主要数据源进行分析和处理。并以分析和处理后的数据结果对这些分类方法在分类时间、分类精度和分类速度方面做出比较。

1.1最大似然分类方法

最大似然(maximum likelihood classifier)是通过算出遥感影像中的每个像元相对于每个地物类别的归属概率,然后把这个像元划分到出现概率最大的类别中。该方法假设训练区地物的特征符合随机现象,服从正态分布,利用训练区特征求出均值、方差和协方差等特征参数,求出总体的先验概率密度函数。最大似然分类方法是最常使用的监督分类方法之一。

1.2面向对象分类方法

面向对象分割原理:按照一定的规则将影像分割成具有不同特性、相互独立像元的集合过程。其分割结果是把影像分解成与实际地物相对应的不同部分, 一个集合即为一个实体。图像分割过程中同时利用影像的光谱信息和空间信息,在影像上识别和划分出合适的类别集合。

1.3决策树分类方法

决策树分类基本[4,5]原理是:参照一定的规则将影像数据集由上至下逐步划分,最终获得含有不同属性的子类别。分类决策数由一个根节点(Root nodes)、多个内部节点(Internal nodes)和终极节点(Terminal nodes)组成,一个内部节点往上只有一个父节点,往下有两个或多个子节点。在每一个内部节点处会按照一定的规则将该处的数据集划分为两个子集,如此往复直到所有的数据集被分为和预期设想的各个子集一致为止。决策树能够处理光谱信息、纹理信息和高程等多源数据。

2结论与分析

通常“同物异谱”与“异物同谱”在影像处理过程中存在,以及在样本选择中人为误差因素的影响,不同的分类方法的分类结果都会存在一定的误差,导致其结果不能完全准确的反应真实的地物。本文也采用误差矩阵总精度和Kappa系数来进行[6,7]。

实验结果进行对比与分析,得出在这三种方法中,最大似然分类法分类精度最高,较好的区分容易错分的地物,能精准的提取出实际地类。决策树分类法、面向对象方法的精度相对也较高,面向对象在对象建立过程中较为复杂,要做到精准还得靠先验知识的积累,最终人为因素导致精度受限。决策树的分类精度也受到一定的限制是因在规则的获取、量化及综合不确定性知识等方面是实验者较难处理的问题,需要时间和经验去验证结果。最大似然法由于分类精度高,且计算时间快,仍是使用较多的分类方法。

3结论

遥感图像分类是其在应用过程中必不可少的部分。在分类过程中,最终选择何种方法主要取决于图像特征、应用的要求,根据实际的需要,合理科学的运用分类方法,必要的时可混合使用两种或多种方法,使影像分类达到预期的目的。

参考文献

[1]杨凯.遥感图像处理原理和方法[M ]. 北京: 测绘出版社,1988.

[2]骆剑承,王钦敏,马江洪,等. 遥感图像最大似然分类方法的EM改进算法[ J ]. 测绘学报, 2002, 31 (3) : 234 - 239.

[3]杨存建,周成虎. 基于知识的遥感图像分类方法的探讨[ J ]. 地理学与国土研究, 2001, 17 (1) : 72 - 77.

[4]徐会明,靳小兵,季海,等.决策树法在雷电潜势预报中的应用[J].高原山地气象研究,2008,28(4):55-58

[5]Friedl M A,Brodley C E,Strahler A H.Maximizing Land Cover Classification Accuracies Produced by Decision Trees at Continental to Global Scales[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,1999,37(2):969-977

遥感概论论文范文9

关键词:遥感地质勘查技术;具体应用;研究分析

1 遥感地质勘查技术的概述

1.1 遥感地质勘查技术的基本概念

遥感地质勘查技术指通过遥感器对检测的数据运用电磁、光谱进行扫描识别的技术,由于地质勘查的范围比较广,因此在地质勘查期间主要利用的是飞机和卫星遥感器。遥感地质勘查技术在地质勘查工作中的运用能够有利于深入分析所勘查地质的特性,能够全面而深入的研究所勘查的地质信息和地质特征,同时还能为地质勘查获取更为科学的数据和理论。遥感地质勘查技术与传统的地质勘查技术相比,遥感地质勘查技术的检测数据结果更加的准确,而且检测效率也比较高,因此在地质勘查方面的作用越来越重要。

1.2 遥感地质勘查技术的基本特点

首先,遥感地质勘查技术具有科学性。由于遥感地质勘查主要以数据信息来分析地质状况,因此,需要大量且准确的数据,而遥感地质勘查技术主要使用卫星、飞机等遥感器来对勘查的地质实施科学计算,同时利用电磁技术和光谱技术等,通过计算机技术将勘查的地质情况利用航拍获得信息数据,使我国的遥感地质勘查技术更具科学性[1]。

其次,遥感地质勘查技术也具有精确性。由于地质勘查所运用的技术比较先进,同时,随着人们对矿产资源的需求越来越大,因而在地质勘查中的分工越来越细化,而遥感地质勘查技术可以通过电磁技术和光谱技术进行对勘查的地质进行扫描,根据实际扫描额结果显示,遥感地质勘查技术获得的检测数据具有精确性,因而如今被广泛的运用于地质勘查工作中。

2 遥感地质勘查技术的具体应用研究

2.1 遥感地质勘查技术在地质构造信息获取方面的应用

在地质研究过程中,由于地质结构比较复杂,因而在获取准确有效信息的过程中需要相关的设备技术,遥感技术在勘查找矿的工作中运用比较广泛,工作人员根据空间信息数据分析寻找到矿厂的地质标志,然后在提取空间信息的过程中则运用到遥感技术,并对地质结构进行深入的分析研究,并测绘出相关的线性图像,以及地质构造研究中需要注意方面。

在酸性岩体和火山盆地等地质的研究中,需要运用遥感地质勘查技术,可以将勘查的地质结构以图像的形式展现,为地质勘查工作提供科学有效的数据。但由于遥感技术在成像的过程中受到的影响因素比较多,因此,如果遥感地质勘查技术在使用时受到影响,则形成的图像比较模糊,所以使得地质的线性形迹和地质纹理信息都不能全面清晰的显示出来,工作人员在短时间内无法快速弄明白地质结构,这对地质勘测工作产生严重的影响[2]。为了促使遥感地质勘查技术的广泛使用,同时也为了合理运用遥感地质勘查技术,因此,在实际地质勘查工作中,地质勘查工作人员在地质构造成像中主要采用的是人机交互和目视解译等方式,主要通过获取相关的关键信息,然后制作成图,为地质构造提供参考。

2.2 遥感地质勘查技术能够通过获取植被光谱来确定矿产的具置

由于矿区中的金属或者矿物质对周围植被的生长环境产生一定的影响,并且矿区周围的地下水以及地下微生物等对矿区的结构层产生影响,使得矿区的结构层发生很大的改变,让原来比较规律的矿物质结构层发生错乱,对植被生长的土壤层造成破坏,而生长在土壤中的植物在吸收土壤中的养分时,土壤中的金属元素或者矿物质元素进入植被中,使得植物在生长过程中吸收矿区的金属或矿物质元素,让植被的叶绿素发生改变,并通过植被的反射光谱体现出来。而遥感技术正是通过对植被反射光谱的检测分析、以及确定光谱信息来判断该区域是否有矿物质,由于不同种类的植被在吸收金属元素或者矿物质元素后会在不同的器官位置呈现出不同的特点,因而在使用遥感技术时,需要地址勘查工作人员根据不同的植被光谱信息进行全面分析。为了确保对植被光谱分析判断的准确性,工作人员可以收集大量的植被光谱资料,并对其色调进行研究分析,同时在使用遥感技术时,可以利用遥感技术直接分离提取异常色调,进而分析出金属植被的吸收能力和聚集能力。

2.3 遥感勘查技术能够利用岩矿光谱技术识别岩矿性质和地质类型

在遥感地质勘查技术发展运用过程中,主要运用的是岩矿光谱技术,在地质勘查中运用更多的是多光谱技术和高光谱技术,由于多光谱技术和高光谱技术都是通过提取多光谱蚀变信息进而实现对岩石性质的识别,同时也能够对高光谱的矿物质加以识别。其具体的运用如下:由于多光谱技术具有较低的光谱分辨率,因而光谱特征的表现力也比较弱,所以在实际地质勘查运用期间主要以图像线性信息和图像的灰度变化来分析岩矿的特性[3]。而高光谱技术不仅可以获取到连续光谱信息,而且能对不同的地质类型加以直观的识别判断。根据上述的分析,在实际的遥感地质勘查技术运用中,主要将多光谱技术和高光谱技术综合使用,因此在岩矿性质和岩矿地质类型的分析中都能获取准确有效的信息。

3 提高遥感地质勘查技术应用的具体措施

在遥感地质勘查技术应用过程中,其应用范围比较广泛,为地质勘查工作做了非常大的推动作用,同样,随着社会对矿物质资源的需求越来越大,遥感地质勘查技术在应用过程中也存在许多问题,需要工作人员在遥感地质勘查期间采取合理的措施。

首先,地质勘查工作人员要加强对遥感技术的理论研究,实际地质勘查是对理论的实践研究,而在实际地质勘查期间遇到的问题则需要通过理论研究来解决,因此,需要地质勘查工作人员深入研究大量与遥感技术有关的文献资料,并提出新的理论研究,人们对地质勘查的进一步认识提供有价值的参考。

其次,要加强地质勘查技术方面的支持。目前,遥感地质勘查技术的应用正在不断的扩展,为了提高遥感地质勘查技术的运用范围,一方面要对遥感地质勘查技术保持其先进性,另一方面还要培养一批先进遥感地质勘查技术人才,只有配套的技术人才搭配才能在地质勘查工作中获取高效、高质量的成果。除此之外,还要对遥感地质勘查技术的有效应用进行指导并加以规范,尤其是对遥感地质勘查技术方面的责任制度,要及时解决在实际地质勘查中遇到的问题,并在解决问题的同时提出新的发展方向,进而促进我国遥感地质勘查技术的可持续发展。

在国家经济迅速发展的过程中,国家对矿产资源的需求量不断增加,随着遥感地质勘查技术的运用,一方面提高了地质勘查工作的效率,另一方面解决了社会对地质勘查精确度的高要求。本文主要从遥感地质勘查技术在地质构造信息获取、通过植被光谱确定矿产位置、以及利用岩矿光谱技术进行分别岩矿信息和类型等方面进行深入的研究,从而提出了遥感地质勘查技术在应用方面的具体措施,以此促使遥感地质勘查技术的可持续发展。

参考文献

[1]闫佳 .遥感地质勘查技术与应用研究[J].科技经济市场,2014,06:135.

遥感概论论文范文10

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.

关键词: 无人机遥感;长输管道;应用;管道管理

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

中图分类号:P237 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)32-0197-02

作者简介:常文见(1975-),男,河南开封人,北京分公司经理,研究方向为注册工程、测量工程。

1 无人机遥感在长输管道中的应用现状

无人机遥感的发展直接推动了长输管道的应用,在最近十年特别明显。高清晰度卫星的发展是无人机遥感对长输管道管理发展的契机。早在上世纪末,1999年美国发射的Ikonos卫星开启了无人机遥感技术对长输管道管理的先河。紧接着2000年以色列成功发射了EROS-1A卫星以及2001年发射的Quick Bird(0.61m)卫星,高分辨率数据应用技术逐渐成熟,应用的范围也变得越来越广。特别是2002年SPOT-5(2.5m)卫星的升空,航空遥感获得的高分辨率影像数据得以满足工程管道监测的需求。同时也因此增加了卫星数据的应用范围,在深度与广度上都得到了扩展,卫星数据的应用范围依次也得到了延伸,逐渐广泛地涉足到工程建设管理领域。我国卫星遥感数字处理的进程较早,适普公司开发的Imagexuite RS是摄影、测量、数字图像处理以及计算机技术的完整集成,它将遥感影像的处理推向“多功能化、和极简化”的发展方向,这有利于将遥感图像的特点应用到油气工程管线的管理中。而它也成为了保证我国能源动脉安全的重任,而长输管道主要埋设在地段险要,交通不便的地方,这影响了油气管管理员的徒步巡线工作。而缺乏常规人巡线的工作势必会给管道定期巡检带来诸多困难,特别目前打孔盗油现象较为频繁,这些都为管道安全保卫带来了隐患。无人机遥感技术正好与长输管道监测要求相契合,对管道管线空间信息的获取是最主要的功能,这项技术也很快被我国掌握而迅速运用到长输管道管线的管理中。包括“山区管道巡检、近海油气管道监视、灾后次生灾害评价,无人机遥感技术首次应用于管道巡线,补充了传统人工巡线方式,能够帮助迅速定位管道的位置,以更好地应对管道的保卫工作。

2 无人机遥感技术原理

无人遥感技术是一项综合性强,并融合了多学科的综合性现代化卫星信息技术。它融合了无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通讯、GPS差分定位和遥感等多种先进技术,真正实现了“自动化、智能化、专题化”。无人遥感技术通过获取遥感的数据,分析处理转换成管道管线的空间信息,其特点是成本低、功耗低、可以重复利用、风险小。诸多优势下无人机遥感很好地完成了空中监测、地面覆盖和数据处理的几大任务。无人机遥感空中部分由遥感传感器、遥感空中控制、无人机平台组成,地面部分由航迹规划、无人机地面控制以及数据接收几部分组成。

其主要作用是通过卫星的控制器控制空中拍摄的状态,在控制半径内通过更改部分控制参数来设计地面规划的控制轨迹,无人机航空控制模块确保了对预定航线遥感影像的采集工作,以及对无人机数据采集、实时接收和遥感影像的后期处理,它关系到了数据采集的实时性和准确性,是无人机遥感技术在长输管道中应用技术的一个关键环节。无人机遥感技术的拍摄相当复杂,拍摄需要进行几何校正,倾角大而无规律,通过若干次的变形再由无人机遥感影像的几何校正原理采取多种方式的集合校正,让数据结果更精确。而多项式校正法的重点并不是空间集合关系,而是对图像变化的模拟,通过对图像变形的“平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲”达到更好的综合变形效果。多次校正后,根据前后影像的的坐标关系的对比,找出一个适当的多项式(包括一次、二次、三次多项式几何校正)来获得精确度较高的结果,这是长输管道管理这个对精确度要求较高行业的客观要求。结果三次多项式的校正,其变换的几何校正法的变换方程为:

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

多项式的系数并不是任选的,而是通过分析遥感获得的原始图像数据变化和像素亮度值而求出,通过变化的多项式系数可以对变换后的像素亮度值进行7个空间的灰度转换。整数的内插得出新的像元值灰度的插值,常用的插值方法很多,包括“最邻近插值、双线性插值、双三次插值”等。应用于长输管道的无人机遥感技术主要采用的是双线性插值。具有没有连续灰度的特点,同时运算量又极大地少于双三次插值,最大程度地保证了数据的准确性。

3 以兰成渝输油管道为例无人机遥感技术的应用

兰成渝输油管道作为我国最长的长输管道,管道沿线地貌复杂多变,大部分地段地质复杂、交通条件恶劣、不利于常规巡线工作的进行,在此,无人机遥感技术就得到了充分的应用,而其主要作用有以下两点:①传统巡线方式的补充巡线作为管道管理的重要内容,巡线工周期性的进行现场巡线就是对管道安全输送的保证,因为管道的路线长、分布范围较广,每个输油站的管道的管理都需要花费不少人力和物力,对于人力无法巡查的地界,采用无人机进行管道的巡线,代替人工巡线,避免巡线的遗漏。与传统人工巡线比较,无人机巡线可以代替几十个人工巡视,缩减人力物力的同时,节省了时间,提高了在恶劣自然气候时的巡线效率,同时受到自然气候和地形的影响较小,代替人员巡线获取管道的地理位置信息。人工巡线的另一大麻烦就是徒步巡线在高海拔、险要地区危险性大,而无人机遥感技术能很好地弥补这一缺点。②无人机遥感技术还能防止管道因为被打孔盗油导致原油泄漏,进而造成的环境污染和管材破坏。这对于打击盗油行为起到了一定威慑作用,超强的反侦察能力,能够加强对盗油现象的监控,由于在巡线不方便的区域往往是打孔盗油的高发地区,巡线人员很难发现盗油人员。而且通过无人机的视频拍摄技术,能够清楚地监测到现场的实际情况,对可疑人员起到监视作用,帮助公安机关找到盗油人员。此外还能够做定点盘旋跟踪,通过无人机在管道打孔油高发地段巡检,可以及时有效警示不法盗油人员,有效保障管道运营安全。

4 无人机遥感在长输管道选线中的作用

从总体上看,无人机遥感在长输管道选择上为“优选管道线路走向方案、工程设计、工程量计算、工程投资估算和工程设防”提供了理论依据和数据支持,总体作用表现在以下三点:①无人机遥感可以直接获得关于管道管线的宏观性基础数据,比如油气长输管道的埋设,以及通过各种手段收集、分析和处理有关“地”的资料。“地形、地貌、地质构造、地层、岩性、工程地质、水文地质、腐蚀场、温度场”等资料都可以从遥感图像中获得。而遥感图像具有“概括性、宏观性”等效应,设计人员根据遥感图像的辅助判断管线工程的可靠性和安全性,测试工程量和投资量,宏观地辅助管道的选线和最优化的管道布置路线。目前,我国长输管道的图像解析工作已经比较宽泛,只进行了“地貌、地质、植被和人文景观的解译”。即便如此,因为遥感技术的推广对于线路方案在工程阶段上的采用还是获得了一定的成功。②可提供动态性、现势性很强的信息资料。卫星可以为地面提供动态性和实时性很强的信息资料,对同一个地区的持续测量有利于精确对同一地区的研究。比如针对河床稳定性的研究,就会转移监测同一地域,比如对“推断洪水频率、滑坡和冲沟”的监测,并通过对数据的分析对其发展趋势做预测性评估。专一性的监测为信息的获取和分析提供了便利,提高了信息获取的实时性,这与目前的地形图分析是不同的,地形图更新缓慢而与现实不符造成巨大的数据误差,而当前的地区区域建设更新非常快,只有无人机遥感获得的地理空间信息才能满足对地区精确定位的需求。③为管道选线提供更多的信息。无人机遥感技术可以为管道选线提供更为丰富的信息,并且“多波段、多时域、多摄站”的图像信息是其他手段无法给予的。通过多重丰富的信息借助计算机仪器不断扩大对区域地理信息空间的监测领域,而这些精确度高、解析质量高的图像同时应用于对腐蚀性土壤的研究,利用遥感卫星技术可以保证和监测地下管道的安全。可以预见,随着无人机遥感技术研究的逐渐深入,越来越多有用的信息将会得到挖掘,技术人员也可以更多地把遥感图像翻译成现成的信息。

5 结论与展望

遥感技术的应用研究和实践早在上世纪末已经取得了很大的成就。对于长距离管道运输线的建设是一项巨大而又持久的建设,特别是最近十年高分辨率卫星的迅速发展直接推动了长距离输油输气管道工程的建设。无人机遥感因为其作业效率高、灵活性强、使用方便、能够完成高难度动作而在长运输管道上广泛运用。因为可以为管道提供无人遥感巡线中的可靠地段沿线的数据,能够弥补因为无法人工巡线带来的真空地带,而造成的数据遗失。在管道保卫中起到了不可替代的作用。再者,通过分析传来的无人机的视频图像,根据现场的状况做出及时的追踪和调整。在危险情况下做出应急处理,第一时间控制危险源。所以加强对无人机遥感在长运输管道的应用对于无人机遥感技术在灾害识别和次生灾害评估发挥着先进的作用,当无人机遥感技术得到改进发展以后,无人机管理系统将为长运输管道的管理质量的提升发挥出越来越重要的作用。

参考文献:

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遥感概论论文范文11

【关键词】阮籍;《咏怀诗》;旨意遥深

在高中语文课本必修5中,同学们首次接触了阮籍的诗歌《咏怀82首.其一》:“夜中不能寐,起坐弹鸣琴。薄帷鉴明月,清风吹我襟。孤鸿号外野,翔鸟鸣北林。徘徊将何见,忧思独伤心。”这首诗紧扣一个“独”字,选择如水月色、拂衣寒风、悲鸣孤鸿、盘旋宿鸟等形象,描绘出清冷而凄迷的夜景图,渲染出冷漠枯索的气氛。清冷的自然景色衬托孤独者的伤感和愤慨,以景衬情,情景交融。而诗人夜不能寐、起坐弹琴、徘徊忧思,直接表达了痛楚忧伤的孤独感,凸显诗人的忧伤和痛苦之沉重。那么,作者究竟要表达什么样的忧伤和痛苦?

阮籍的主要作品是五言《咏怀诗》82首。这些诗是他政治感慨的记录。诗歌表现了诗人在当时的社会环境下苦闷孤寂的情怀和忧生惧祸的心理,也批评了社会的黑暗和时政的腐败,同时表现了饮酒、求仙、隐逸等消极出世情绪。阮籍的诗歌继承了风、骚和《古诗十九首》的传统,在艺术上大量地运用比兴、象征、用典等手法来抒情言志,因而形成了隐晦曲折、旨意遥深的艺术风格。

阮籍(嗣宗)是魏晋交替时期的著名作家,他的《咏怀诗》不是完整的组诗,但内容丰富多彩,且创作主旨历来众说纷纭,莫衷一是,刘勰曾在《文心雕龙》中称之为“阮旨遥深”,后代论者便顺着这一思路不断深入。也有人说它是“中国古代诗歌史上的千古不解之迷!” 《咏怀诗》旨意遥深的特点受到了众多论者的认可,他们大多认为阮籍在诗中用典颇多,且运用了象征、比喻等表现手法是造成他诗歌的旨意遥深的主要原因。

阮籍创作手法的命意委曲是造成《咏怀诗》旨意遥深的内在原因。《咏怀诗》把思索视角由生活表面现象转向宇宙万物和人生真谛。《咏怀诗》超越了一时一事的具体体验和生活感受,表现了特定环境之下文人悲惨的生存和苦闷的内心,把思索视角由生活表面现象转向宇宙万物和人生真谛。在《咏怀诗》中,思考现实和人生困境的诗作占有很大比重。毫无疑问,这些诗来源于作者对社会现实的感受和对人生困境的思索,但与一般的咏怀诗相比,却有着自身的特点,阮籍的《咏怀诗》中的抒情带有浓厚的哲学色彩。“诗中不局限于一时一事的具体感受,而是由此上升到带有普遍意义的理性思考”。阮籍为了能把这些感受和思考以独到的创作手法表现出来,他在把现实的各种生活事件入诗时,没有作具体而细致的描写,而是把各种事件的背景、过程和细节虚拟化甚至省略,只在诗中表现一些最平常、最普遍的生活现象。而且《咏怀诗》中有一些直接表现阮籍内心苦闷和焦虑的作品,但只笼统地提及了苦闷、和焦虑的原因,没有交代造成这种内心感受具体的社会、生活背景。例如《咏怀诗・三十三》:“一日复一夕,一夕复一朝。颜色改平常,精神自损消。胸中怀汤火,变化故相招。万事无穷极,知谋苦不饶。但恐须臾间,魂气随风飘。终身履薄冰,谁知我心焦。”在这首诗里,阮籍先写了日复一日痛苦的生活状况,然后用“万事无穷极,知谋苦不饶”概括了造成其痛苦的原因。诗歌中虽然包含有阮籍对身边各种社会现实及政治事件的忧虑,但诗人所要表达的又不仅局限于此,还客观地概括了人生路上遭遇的一切接踵而至、疲于应付的烦心事。而“但恐须臾间,魂气随风飘”两句,又引发了作者对人生意义的慨叹和反思,这与前面所提到的生活中诸多的烦心事相联系,“写出了阮籍对人生的洞察和对悲苦现实的思索,深刻揭示了人生的悲剧性”,所以阮籍在诗的末尾所说的“终身履薄冰,谁知我心焦”,诗人就由对周围社会政治环境的忧虑上升为对人生悲剧性的认识。这种写法的诗作比起单纯地咏叹一时一事的咏怀诗而言,也就更加的深刻且带有普遍意义。阮籍《咏怀诗》中“不出现具体的事件和人物,除了作者为了避世、明哲保身之外,还为了使他便于从更高的角度全方位地审视社会、辨析人生。”在诗作中,作者超越了一时一事的社会体验和生活感受,以包罗万象之笔,表现特定的社会环境之下文人的悲苦心境。这种特殊的创作手法是魏晋玄学“略于具体事物而究心抽象原理”的思维方式的具体实践,它把人的思索方向由生活表面现象引向宇宙物万物和人生真谛,因此使人在理解《咏怀诗》的这些作品时总会感到旨意遥深。

参考文献:

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[3]林秋贵.阮籍《咏怀诗・昔日繁华子》之用典与魏晋男宠

遥感概论论文范文12

关键词:遥感;信息提取;数据源

中图分类号:C93文献标志码:A文章编号:1673-291X(2011)12-0305-03

引言

遥感是20世纪60年展起来的综合性对地观测技术,它的产生和发展是人们认识和探索自然界的客观需要[1]。它拓展了人眼观察的光谱范围,大大提高了数据获取的空间详细程度,可应用于军事、农业、林业、地矿、水利和环保等领域。但通过遥感器观测的遥感数据,由于受到太阳和大气等条件的影响,必须经过人工判读或计算机处理,才能最终应用于各种领域。本文综述了基于遥感影像提取地物信息的方法,并列举一些应用实例。

一、多源遥感数据概述

遥感技术作为一种准确、客观、及时获取宏观信息的手段,在城市规划、土地利用监测、农业、林业以及自然灾害预报等方面越来越得到广泛的重视和应用[2]。准确选取适当的遥感数据是快速、精确地发现并提取遥感图像中所需信息的前提[3]。地物信息提取常用的遥感图像可以分为以下几类。

1.多光谱和全色影像。全色影像具有较高的空间分辨率,而多光谱图像可以更精细地描述目标光谱。全色图像与多光谱图像融合,既可以利用全色图像的高分辨改善多光谱图像分辨率,又可以充分利用多光谱图像有的对目标某些独特特征的精细描述,使融合图像包含更丰富的信息[4]。多光谱影像及融合影像是目前地物信息提取研究的主要信息源。

2.SAR影像。合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是一种主动遥感方式,与光学遥感相比,具有全天时、全天候、多波段、多极化工作方式、可变侧视角穿透能力强和高分辨率等特点[5]。SAR影像在水体覆盖区域具有反射值低的特征,能够与其他地物形成明显的反差,在研究水体覆盖变化方面具有独特的优势。SAR图像中还含有丰富的纹理结构信息,不同的地表粗糙度呈现出不同的纹理特征。原始的光谱信息加上纹理信息可以提高影像的精确性,建立和充分应用基于纹理特征的地物分类及信息提取方法,将是今后研究高分辨率遥感影像信息提取的方向之一 [6~8]。

3.高光谱影像。高光谱遥感是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内,利用成像光谱仪获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。高光谱遥感数据有更多的波段,更高的波谱分辨率,使得高光谱数据在生态领域有更广泛的应用[9~10]。对高光谱数据特征的研究和分析对于准确地获得目标地物的有用信息是极其重要的。

4.航片。航空影像数据以其直观、信息量丰富、可读性强等诸多优点,使它既是基础地理数据产品的重要组成部分,又是生产或合成其他基础地理数据产品的信息来源与基础。许多学者在城市防震减灾、沟谷侵蚀定量监测以及测绘中都进行了成功应用[11~12]。

二、遥感影像提取地物信息的方法

1.目视解译。卫星影像的解译是应用遥感技术的一个关键环节,目视解译基于专家经验和智能,是遥感应用的一项很重要的基本功,它是根据样本的图像特征和空间特征(形状、大小、阴影、图形、纹理、位置和布局),并与多种非遥感信息资料相结合,运用生物、地学等相关规律,采用对照分析的方法,由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程[13~15]。目视解译的方法目前在遥感解译中的应用非常普遍。赵兴实等[14]在土壤侵蚀现状调查中,张芳等[15]在森林资源调查中都运用了遥感影像目视解译的方法。

2.非监督分类法。遥感影像的非监督分类也称为聚类或点群分析,是在多光谱图像中搜寻、定义其自然相似光谱集群组的过程。非监督算法是按照某种相似性准则对样本进行合并或分类,不需要人工选择训练样本,仅需极少的人工初始输入,计算机按一定规则自动地根据像元光谱或空间特征组成集群组,然后分析者将每个组和参考数据比较,将其划分到每一类中 [16~17]。但由于“同物异谱、异物同谱”等现象的存在,其结果一般不能令人满意。

3.监督分类法。监督分类是在已知类别的训练场地上提取各类别训练样本,通过选择特征变量、确定判别函数或判别式把影像中的各个像元点划归到各个给定类的分类[17]。监督分类方法由于引入了部分先验知识,故其分类精度相对于非监督分类算法往往较高,同时,算法的稳健性也能得到较大程度地提高[18]。

4.最大似然法。最大似然方法通过对研究区域的统计和计算,得到各个类别的均值和方差等参数,从而确定一个分类函数,然后将待分类图像中的每一个像元代入各个类别的分类函数,将函数返回值最大的类别作为被扫描像元的归属类别,从而达到分类的效果[19]。最大似然法分类一直受到许多学者的关注,张亮等[20]将光谱角以概率因子的形式加入到判别函数中构造一种新的判别函数,有机地将光谱角这一特征信息加入影像分类;吴连喜等[21]将一种改进的最大似然法用于地物识别;陈敬柱等[22]提出了“先主要后次要,层次化推进原则”,应用最大似然方法进行植被信息识别提取,降低了“异质同像”的误判率,较大程度上避免了“混合像元”的不确定因素,同时将“混合像元”作为进一步区分不同植被类型的参考依据,使可解译的植被信息量增加,取得良好的效果。

三、实例分析

1.植被信息提取。遥感技术提取植被信息已经有很长的历史,遥感可以快速有效地监测大面积植被的种类、特性、长势等各类信息。由于植被在不同波段内表现出不同的吸收反射特征,这些特征可以有效地监测出植被的各类信息[23]。丁丽霞等[24]利用TM和SPOT遥感影像,采用目视解译和图像勾绘的方法,得出天目山部级自然保护区毛竹林信息;官凤英等[25]以TM影像为数据源,应用ERDAS提供的非监督分类、最大似然分类和子象元分类三种方法,对典型地物进行了分类和精度评价;李敏等[26]讨论了面向对象的高分辨率遥感信息提取的技术,并从IKONOS影像中提取耕地信息与传统分类方法提取的结果进行了对比。

2.水体信息提取。水资源分布的调查与监测是控制水污染和生态保护的前提,而遥感影像具有监测范围广、获取周期短、地物信息丰富的特点,对调查与监测水资源分布起着重要的作用[27]。黄海波等应用ASTER遥感影像研究了水体信息提取的方法;遥感影像上陆地和水体的边界线被定义为水边线,郑宗生等[28]利用遥感信息提取水边线,可以监测海岸带潮滩的动态变化,也可以利用不同时相的水边线信息构建潮滩的三维地形模型,为淤泥质潮滩剖面的研究提供重要的数据保证。

3.道路信息提取。从遥感数字影像中自动提取道路之类的线性地物信息是遥感信息提取的难点,影像上的道路比其他地物更突出,而且道路成网,关系明晰,但实际提取效果并不理想。如何快速、准确地从遥感影像中提取所需信息已成为研究方向[29~30]。

4.居民地信息提取。居民地是人类从事生产和生活需要而集聚定居的各种形式的居住场所,是自然景观和人造景观的综合体[31]。利用遥感影像快速准确地提取居民地信息可以为灾害评估、城镇扩展和环境变化等相关研究提供必要的基础信息[31~34]。查勇等[32]运用归一化建筑指数,从TM图像成功提取了无锡市城镇用地信息;杨存建等[33]从对居民地的遥感信息机理分析入手,分析了居民地在Landsat TM2、TM3、TM4、TM5、TM7等各个波段上与其他地类的可分性;安如等[34]基于光谱特征分析,建立决策树模型,进行了居民地信息的自动提取。

5.其他地物信息提取。随着遥感技术的不断提高,人们开始考虑使用高分辨率遥感影像对区域人文信息进行提取[35]。遥感在人口估计统计模型中的使用始于20世纪50年代中期,由于与人口信息相关的地表信息在影像上的表达纹理、形状各异,利用某种方法从高分辨率遥感影像中提取人口信息是今后研究的一个突破点[35~36]。

结论与展望

随着遥感技术的迅猛发展,光学、热红外、微波、多光谱、高光谱等大量功能各异的遥感器不断更新换代,遥感已经越来越多地用作提取局域、区域以及全球尺度土地利用、地面覆盖变化特征以及人文特征的信息源。准确选取适当的遥感数据是快速、精确地发现并提取遥感图像中所需信息的前提。全色与多光谱融合影像由于成本较低是目前地物信息提取的主要数据源,不同的研究尺度及研究内容在遥感数据选择上各有侧重。

遥感数据的解译是遥感应用的基本方法,目前采用的解译方法有很多,各有优势,但单一方法得到的解译结果往往不能达到满意的效果。因此许多学者同时使用多种方法进行遥感数据解译。戴昌达等[37]利用Landsat TM数据,采用了图像自动识别分类与目视判读相结合的方法获得城市的面积;陈超等[38]采用目视修改的方法来对监督分类进行补充。

多源遥感数据已经在很多方面有了很大的应用,为人们宏观分类识别地物提供了基础。关于多源遥感数据的处理与信息提取的技术,虽然取得了一些进展,但仍存在一些不足,因此,基于多源遥感数据提取地物信息还有很大的空间值得去研究。

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