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(鄭州測繪學校,河南 鄭州 450015)
【摘 要】土地資源調(diào)查的技能和方法是《國土資源調(diào)查》專業(yè)學生應該掌握的專業(yè)核心能力,目前該專業(yè)的學生所學習的土地變更調(diào)查技能還停留在手工調(diào)查的階段,傳統(tǒng)的變更調(diào)查方法已不能滿足土地管理現(xiàn)代化、信息化的需要。研究了基于DOM的土地資源調(diào)查方法和基于遙感圖像變化檢測的土地資源變更調(diào)查方法。
關(guān)鍵詞 遙感;國土資源調(diào)查;實踐教學
基金項目:河南省職業(yè)教育教學改革項目(ZJB11161)。
作者簡介:王勇(1979—),男,河北永年人,工程碩士,畢業(yè)于武漢大學遙感信息工程學院,講師,主要從事攝影測量內(nèi)外業(yè)和遙感圖像處理教學及研究工作。
0 引言
開展國土資源調(diào)查的目的是為了摸清“家底”,利用調(diào)查的結(jié)果指導當?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。由于經(jīng)濟社會發(fā)展變化較快,國土資源的使用變化情況較大,因此必須適時的開展國土資源調(diào)查工作。土地資源是國土資源的重要組成部分,土地資源變更調(diào)查是國土資源管理部門每年都要進行的重要工作,它的主要作用是:為土地資源管理提供基本數(shù)據(jù)和有關(guān)圖件;為合理利用土地、充分發(fā)掘土地資源潛力提供基礎(chǔ)工作和動態(tài)監(jiān)測;為制定綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃、改善或調(diào)整土地利用方式提供重要依據(jù)。土地資源調(diào)查的技能和方法是《國土資源調(diào)查》專業(yè)學生應該掌握的專業(yè)核心能力,目前該專業(yè)的學生所學習的土地變更調(diào)查技能還停留在手工調(diào)查的階段,傳統(tǒng)的變更調(diào)查方法已不能滿足土地管理現(xiàn)代化、信息化的需要。采用簡便先進的技術(shù)手段獲取土地利用變化的地理位置和屬性數(shù)據(jù),利用高科技手段進行實時動態(tài)的土地變更調(diào)查、監(jiān)測勢在必行。本文研究了基于DOM的土地資源調(diào)查方法和基于遙感圖像變化檢測的土地資源變更調(diào)查方法,為改進《國土資源調(diào)查》專業(yè)的課程設(shè)置和學生的操作技能培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ),能進一步提高中職院校培養(yǎng)實用型人才的水平。
1 傳統(tǒng)土地資源調(diào)查方法及優(yōu)缺點
(1)不能準確地獲取變化圖斑邊界的準確位置,僅依靠圖像的相關(guān)特征進行判讀和量測,很難準確的獲取變化邊界的具置,從而導致地類的圖斑形狀產(chǎn)生變形和量測的面積不準確。
(2)傳統(tǒng)的土地變更調(diào)查、統(tǒng)計,過程非常復雜、工作量也比較大,既要到外業(yè)實地調(diào)查,又要進行面積量算、更新圖件,數(shù)據(jù)統(tǒng)計、編寫文字報告主要依靠人工操作來完成,很難保證調(diào)查成果的質(zhì)量。
(3)通過基層上報得到的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù),受行政干預和地方利益的影響較大,會存在錯報、瞞報、漏報的現(xiàn)象,大大降低了土地資源變更調(diào)查的準確性。
2 基于遙感影像的土地資源調(diào)查方法
2.1 土地資源調(diào)查底圖制作
首先要利用gps技術(shù)獲取正射糾正所需的控制點,搜集測區(qū)已有的數(shù)字高程模型(DEM),對多光譜影像和全色影像進行正射糾正,然后經(jīng)過影像融合、鑲嵌生成正射影像圖(DOM)。在正射糾正前,要先配準同步獲取的全色和多光譜影像使得全色和多光譜影像具有統(tǒng)一的地面分辨率,并進行融合。多光譜影像分辨率如果能夠滿足DOM生產(chǎn)規(guī)定要求時,可不與全色影像融合,直接進行正射糾正。影像糾正要保證每景影像不少于9個控制點且均勻分布;配準后的影像應保留原始影像波段數(shù)目、順序和采樣間隔;經(jīng)過融合處理后的影像應有合適的反差,清晰的紋理、均勻的色調(diào)、逼真的色彩,保證影像能夠?qū)⒏氐戎匾仡愵愋颓逦呐凶x出來;鑲嵌處的影像應無裂縫、模糊和重影現(xiàn)象;最后按標準圖幅內(nèi)圖廓外接矩形外擴1cm范圍裁切標準分幅影像。
2.2 土地資源調(diào)查判讀
首先要進行室內(nèi)預判,以DOM為基礎(chǔ),利用MAPGIS軟件平臺,以遙感圖像解譯的方法為基礎(chǔ),認真的分析比較土地利用詳查資料,將我們所需的線狀地物、行政和權(quán)屬界線、土地利用的地類界及地類屬性等要素進行分析提取,在MAPGIS軟件上進行矢量化并把屬性進行整理輸入,制作出土地利用更新調(diào)查底圖供外業(yè)調(diào)繪使用,同時要打印好外業(yè)調(diào)查表。然后按照統(tǒng)一性、科學性、實用性的原則進行土地利用現(xiàn)狀分類,分類時要靠充分考慮到土地的利用方式、覆蓋特征以及它的用途和經(jīng)營特點等因素,確定土地利用分類系統(tǒng)。分類系統(tǒng)建立好以后建立解譯標志,好的解譯標志能夠提高判讀的質(zhì)量。 最后利用計算機自動識別與目視解譯相結(jié)合的信息提取技術(shù),利用外業(yè)調(diào)繪底圖數(shù)字化每一地塊的位置、形狀、范圍,最終將包括每一塊土地的界線、范圍、面積的土地利用信息準確獲得。
3 基于變化檢測的土地資源調(diào)查方法
3.1 選擇數(shù)據(jù)源
利用衛(wèi)星影像進行土地資源變更調(diào)查需要大量的同一地區(qū)不同時相的遙感影像,因此我們要選擇價格適中、易于獲取的衛(wèi)星遙感影像,來保證遙感影像的數(shù)量,并且衛(wèi)星影像的數(shù)據(jù)來源一定要連續(xù)、穩(wěn)定,能夠滿足我們所進行的土地資源變更調(diào)查的精度要求。
3.2 校正和配準
通過圖像配準和相對輻射校正方法實現(xiàn)不同時相遙感圖像的幾何和輻射校正是利用圖像差分法進行變化檢測的關(guān)鍵。配準是將多時相圖像的同名像點互相重疊,將一幅影像作為基準圖像(t2時刻影像),另一幅作為待配準圖像(t1時刻影像),并通過選取的控制點采用多項式的方法確定基準圖像與待配準圖像之間的對應關(guān)系,實現(xiàn)相對配準。
3.3 影像裁剪
由于糾正后,兩幅影像實現(xiàn)了幾何位置的配準,但圖像的形狀發(fā)生了變化,因此要對兩幅圖像進行剪裁,使兩幅圖像所覆蓋的是同一地區(qū)的同樣大小的范圍,這樣才能保證檢測信息的準確性。
3.4 基于差分圖像融合的變化檢測
首先對變化前圖像、變化后圖像分別進行灰度差分和紋理差分,得到灰度差分圖像和紋理差分圖像;然后根據(jù)乘積變換算法融合紋理差分圖像和灰度差分圖像;接著根據(jù)ISODATA算法進行融合后的分類,結(jié)合目視解譯,得到變化區(qū)域。
3.5 土地利用變化信息提取
利用監(jiān)督分類方法將遙感圖像中被增強顯示的變化信息分離出來,最終得到土地利用發(fā)生變化的位置、大小和范圍。
變化信息提取后結(jié)合外業(yè)調(diào)查結(jié)果進行核對比較。必要時還要注意:1)分層規(guī)范、內(nèi)容齊全;2)影像覆蓋完整轄區(qū);3)保留的圖斑及其編號與整理后的《變化圖斑外業(yè)核查記錄表》以及外業(yè)調(diào)查圖、變更調(diào)查圖上的相應圖斑一致。
4 結(jié)論
傳統(tǒng)的土地資源調(diào)查方法費事費力且精度低,已經(jīng)不能滿足目前國土資源管理的工作需要?!秶临Y源調(diào)查》作為中職院校的骨干專業(yè),根據(jù)職業(yè)院校培養(yǎng)技能型人才的目標要求,本文研究總結(jié)了利用DOM作為土地資源調(diào)查底圖的制作方法、規(guī)范要求和基于遙感影像變化檢測的土地資源調(diào)查過程方法,對進行該專業(yè)建設(shè)、課程設(shè)置具有重要意義。
隨著遙感技術(shù)的發(fā)展進步和應用需求的加大,利用遙感技術(shù)進行土地資源調(diào)查將成為各級國土資源管理部門的重要技術(shù)手段,對于《國土資源調(diào)查》專業(yè)的理論教學和實踐教學有很高的指導意義,可以作為各中職院校進行《國土資源調(diào)查》教學改革的重要依據(jù)和參考,該專業(yè)的學生應該熟練掌握這項技能,為工作就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:圖像融合;遙感;小波變換
1 引言
圖像融合技術(shù)是將源于不同類型遙感器的圖像中包含的信息所整合,用來更好的適應人類視覺系統(tǒng)和完成后續(xù)的處理工作。獲取的多源數(shù)據(jù)來自于不同的遙感器,包括可見光,紅外,機載雷達和合成孔徑雷達(SAR)等。根據(jù)傳感器的不同,所獲取的圖像針對同一場景的表達也不同,為了能更好的表達該場景的信息,因此利用圖像融合技術(shù)可將兩個或更多的不同圖像信息融合。常見的遙感圖像融合方法可根據(jù)分析手段分為空域和頻域兩種處理方法。常用的多尺度變換是典型的頻域分析方法,因其特有的多尺度特性,成功被應用到圖像融合中。一些常見的多尺度工具如高通濾波器(High Pass Filter,HPF)、拉普拉斯塔分解、小波變換、Gabor 變換、小波包變換、非下采樣小波變換、輪廓波變換(Contourlets)以及輪廓波包變換等。Zheng 等提出了一種基于支撐值變換的方法,該方法為一種多尺度模型,論文中已成功的應用到多源圖像處理中。
2 圖像融合方法
圖像融合應用的處理過程主要有:配準、融合、特征提取、識別與決策。依掘融合所處的階段劃分,一般分為三個層次:像素級融合、特征級融合、決策級融合。像素級融合直接在原始圖像上進行,在某些場合,融合之前需要對原始圖像做諸如圖像增強、降噪等預處理。在融合的三個層次中,像素級融合處于最低級層次,能夠提供其他層次融合處理所不具備的細節(jié)信息,融合準確性最高,但需處理的數(shù)據(jù)最多。特征級融合首先從圖像中提取特征,再對特征做處理。決策及融合對獲得的特征識別、分類后再融合。
遙感圖像的全色波段( Pan)和多光譜波(MS)的融合即Pan-sharpening。目前,常用的Pan-sharpening方法大致可以分為三類:
2.1分量替換法(CS)
該類方法對MS圖像做光譜轉(zhuǎn)換獲得新的投影,直接用Pan圖像替換某一分量,再經(jīng)反變換后生成融合圖像。IHS變換融合、PCA融合均屬于CS方法。IHS變換融合用Pan圖像直接替換變換后得到的I分量;該方法最大的局限之處在于僅能應用于RGB三通道。然而,若變換后的I分量與Pan圖像的直方圖不能較好地匹配,則會產(chǎn)生較為嚴重的光譜失真現(xiàn)象。針對這一問題,Tu提出了一種自適應的方法計算I分量,該方法對減小光譜失真有一定的作用。CS中另一個主要方法為主成分替換(PCS)。PCS主要依賴于主成分分析( PCA),由于PCA變換后的第一主分量包含了原圖大部分的空間信息,用Pan圖像替換PCA變換后的第一主分量,再經(jīng)逆PCA變換得到融合結(jié)果。該模型能夠有效地提高空間分辨率,但同時也造成了較嚴重的光譜失真現(xiàn)象。
2.2 多分辨率分析(MRA)融合方法
MRA方法利用空域濾波器從Pan圖像中提取高頻信息,根據(jù)ARSIS模型將高頻信息注入MS波段中,注入方式由波段間結(jié)構(gòu)模型(IBSM) 確定。常見的方法有小波變換融合,Laplacian金字塔融合,此類方法有效地解決了融合圖像的光譜失真現(xiàn)象。1983年,Burt提出了基于Laplacian金字塔的多分辨率分析,拉普拉斯金字塔由高斯金字塔演化而來,其各高頻子帶就是高斯金字塔中每一層圖像與在下一層圖像基礎(chǔ)上對該層進行預測所得到的圖像之差形成的一系列殘差圖像。Burt選取絕對值最大的系數(shù)作為融合后的系數(shù)以獲得原圖像中的邊緣等重要信息。隨后出現(xiàn)了對比度金字塔變換形態(tài)學金字塔變換、梯度金字塔等圖像融合算法。對比度金字塔的每一層圖像為高斯金字塔變換中相鄰兩層圖像之比。梯度金字塔能夠有效地提取出圖像的細節(jié)信息,提高了算法的魯棒性和抗噪性。
2.3 MRA和CS相結(jié)合的方法
此類方法將MRA方法與CS方法相結(jié)合,基于多分辨率分析,將Pan波段圖像與成份替換圖像融合,再經(jīng)反變換后生成融合結(jié)果。AWLP 、AWRGB 基于多孔小波從Pan圖像中獲得小波面即高頻信息。AWLP根據(jù)MS圖像中每個波段所占的亮度比例注入空間細節(jié);AW算法將多孔小波與IHS方法相結(jié)合,融合圖像取得了較高的空間和光譜分辨率。為了更好地解決光譜失真問題,需要考慮MS和Pan波段圖像的MTF值對融合質(zhì)量的影響MTF值反映了圖像成像的質(zhì)量,MS和Pan波段圖像的采樣頻率、分辨率大小等原因造成兩者之間MTF值的差異。AWLP在QuickBird和IKONOS數(shù)據(jù)集上能夠取得較好的結(jié)果,這是因為算法使用的高通濾波器對應的MTF值為0.185,與Pan波段的MTF值接近。
3 圖像融合新技術(shù)
近年來,出現(xiàn)了將變分PDE用于圖像融合的方法。最先將變分應用于圖像融合的是D.A.Socolinsky 的對比度模型。該模型定義多通道圖像的對比度,最小化能量泛函得到融合結(jié)果,該方法應用于遙感圖像融合時沒有考慮到光譜和輻射失真問題。Piella在模型中加入了能量增強項,更進一步地提高了圖像的對比度。Zhou定義的能量泛函包含4個部分,分別是梯度能量項、輻射降低能量項、通道相關(guān)能量項和逆散射項,極小化該能量泛函獲得融合后的圖像。近年來國內(nèi)在Pan-sharpening模型方面的工作包括:提出了通用分量替換的擴展模型,構(gòu)建了新的高通濾波融合方案。設(shè)計了四通道對稱不可分小波濾波器組,基于加性小波實現(xiàn)MS與Pan圖像的融合。提出了一組新的二通道不可分低通濾波器和高通濾波器組,分別對多光譜圖像的亮度分量和全色圖像作下采樣的多尺度不可分小波分解,對分解后的低頻圖像和高頻圖像按不同融合規(guī)則融合。將幾何結(jié)構(gòu)注入能量項、對比度增強能量項和光譜信息保持能量項引入變分模型。融合實驗驗證了算法的有效性。
4 結(jié)語
隨著遙感數(shù)據(jù)源和應用的發(fā)展,特征級融合、決策級融合的研究將越來越受到研究人員的重視。雖然說遙感圖像融合研究目前處于瓶頸發(fā)展期,但是隨著硬件條件的提高和數(shù)學工具的發(fā)展從研究目標來看,圖像融合研究已經(jīng)脫離了主要以空間增強為目標的階段,融合結(jié)果將逐漸以光譜信息提取和空間細節(jié)信息保持為目標。因此具有明確物理意義的融合理論正成為研究的熱點。同時,融合方法的研究不再停留在算法的組合和復加上,而是將側(cè)重理論體系和統(tǒng)一框架的研究上。相應的,圖像融合數(shù)據(jù)源尺度選擇也會得到一定的關(guān)注。面向應用的遙感圖像融合研究會隨著遙感應用領(lǐng)域的拓展而深入進行,同時將加深遙感圖像融合方法選擇依據(jù)的研究。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:遙感影像;地圖修測;應用;價值
中圖分類號:G255文獻標識碼: A
1 引言
在現(xiàn)階段,隨著城市建設(shè)速度的不斷加快,對地形圖現(xiàn)勢性要求逐漸上升。隨著時間的不斷推移,其現(xiàn)勢性相對較差,如何快速地更新地形圖已成為了目前測繪工作的關(guān)鍵課題。針對大面積地形圖更新方法而言,目前包括航空攝影測量、全野外測量、正射影像修測、IKONOS衛(wèi)星影像修測等,在選擇方法時必須要立足于圖幅位置,以不同用途與目的、精度要求為根本依據(jù)。
2地圖修繪作業(yè)中遙感影像技術(shù)方案概述
立足于地圖比例尺更新成本角度,針對地圖更新的衛(wèi)星影像而言,主要包括四種:一是TM影像,其分辨率達18.5m;二是QUCKBIRD影像,其分辨率達0.65m;三是SPOT影像,分辨率有10m、5m、2.5m三種;四是IKONOS影像,分辨率達1m。由于城市地圖比例尺不盡相同,故主要技術(shù)方案有兩種:(1)在TM、SPOT影像技術(shù)之上的更新方案,適用于比例尺較小的城市地圖;(2)在高分辨率遙感影像技術(shù)之上的更新方案,適用于比例尺較大的城市地圖。針對此兩種技術(shù)方案的工作要點而言,主要包括地形圖掃描、數(shù)字柵格地形圖、城市柵格地圖等,但不同的衛(wèi)星遙感影像所處理的方式不一致。
3原有地形圖修測分析
通常狀況下,借助衛(wèi)星遙感正射影像來進行原有地形圖的修測,主要是借助正射影像進行地物刪查。在作業(yè)中,針對影像不清楚的部分而言,禁止輕易刪掉。由于樹影突出的地方難以繪出,故在影像判讀能力相對不足的作業(yè)員必須要謹慎處理,要盡可能地確保作業(yè)精度,就原有地形圖修測而言,主要包括以下幾個方面。
3.1 道路修測
首先,刪掉正射影像上未出現(xiàn)的道路,構(gòu)建新圖層,繪出正射影像上重新增設(shè)的道路。在繪制過程時,必須要注意兩個方面:
針對大車路而言,必須要分析其實際寬度,按照比例尺繪出,譬如實地寬窄之間的變換頻數(shù)較多,可采用中等寬度將其繪制成平行線。而小路要依據(jù)實測中心位置采用單線繪制。等級公路、高速公路、等外公路必須要依據(jù)其實際寬度進行繪制。
3.2 房屋與其附屬物修測
刪掉正射影像上未出現(xiàn)的房屋,構(gòu)建新建層,繪出正射影像上重新增設(shè)的房屋。在繪出時,必須要注意三個方面的內(nèi)容:(1)必須要繪制房頂,包括房屋主體與其附屬小房,繪圖時主要描繪房屋外檐;(2)針對建筑物凹凸部分繪制而言,>0.4mm部分要依據(jù)實體繪出,包括廊、臺階、圍墻、院門、籬笆、柵欄、門墩等。需要注意的是,不能區(qū)分的柵欄、圍墻、籬笆等影像可在新建圍墻圖層中繪出。在圖上,當臺階長度<6.0mm時,無需修測。圍墻、柵欄、籬笆影像不能區(qū)分的均于新建的圍墻層繪出。
3.3 水系與其附屬物修測
刪掉正射影像上未出現(xiàn)的水系與其附屬設(shè)施,構(gòu)建新圖層,繪出正射影像上重新增的水系。在繪出時,必須要注意三個方面的內(nèi)容:(1)分開繪出河流、池塘,河流為狹長、連續(xù)分布、相互貫通的線狀水體,池塘為相對獨立的線狀水體;(2)在進行池塘線繪制時,禁止采用繪水面的線,直接將池塘坎上檐線繪出即可;(3)當出現(xiàn)河流與渠道貫通現(xiàn)象,則斷開河流與渠道,分開置層。當不能區(qū)分房屋與池塘形狀時,可在池塘中注明。
3.4 管線與其附屬設(shè)施修測
刪掉正射影像上未出現(xiàn)的管線與其附屬設(shè)施,構(gòu)建新圖層,繪出正射影像上重新增的管線。在繪出時,必須要把握三個要點:(1)注意圖形連續(xù)性,單個可考慮樹影;(2)繪時注意點位采集,必須要把握影像交點(根部)。當影像模糊時,要從走向與像主點位置出發(fā),進行桿根部與頂部判別;(3)要進行高壓線修測。
4 內(nèi)業(yè)編繪分析
在內(nèi)業(yè)編繪過程中,要糾正表示不明確的地方,禁止輕易改動原始數(shù)據(jù)。同時,針對外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)信息而言,在圖上要全部編繪。就編繪過程而言,首先要精準讀圖,準確描繪外業(yè)信息數(shù)據(jù),作房屋房檐改正處理,采用相應的像主點調(diào)整投影差,確保成圖精度。就外業(yè)特別注明的部位而言,要依據(jù)外業(yè)所設(shè)置的房高來進行投影差糾正。當外業(yè)設(shè)置的房高不準確時,為確保其精度,要從正射影像角度出發(fā),判斷房屋底部,可進行房屋移動。在移動過程中,要確保高程地物同步移動,從而保證地物相對精度。針對道路類型判別而言,主要依據(jù)外業(yè)調(diào)繪尺寸來進行,特殊標明部位要給予外業(yè)調(diào)繪要求進行編繪,采用正射影像補充道路,確保其相互貫通,可舍棄小支路。另外,要依據(jù)外業(yè)調(diào)繪進行注記,包括村名、道路名稱、橋名稱、河流名稱等。當編繪完外業(yè)補測數(shù)據(jù)后,要進行水準高程加注,分層處理圖形數(shù)據(jù),明確新建層層碼。
5 外業(yè)補測與調(diào)繪分析
在進行矢量地形圖更新時,由于影像上無法進行地物判別,必須要借助外業(yè)調(diào)繪來確定。外業(yè)調(diào)繪可驗證室內(nèi)解譯成果,實測線狀地物寬度,調(diào)查新增地物名稱注記,并糾正原有數(shù)據(jù)不準確的地方。在外業(yè)調(diào)繪時,必須要注意一下幾個方面的內(nèi)容:(1)針對新增房屋而言,其調(diào)繪內(nèi)容包括樓層、房檐,并進行房屋定性;(2)更正新增房屋內(nèi)業(yè)修測不確切的部分,并糾正柵欄、圍墻內(nèi)業(yè)判讀錯誤的地方;(3)調(diào)繪路等級、名稱、寬度及橋性質(zhì)、名稱等;(4)調(diào)繪企事業(yè)單位名稱、池塘性質(zhì)、河流名稱、村名等;(5)調(diào)繪桿走向、性質(zhì)及植被類型。針對實地變化較大的地物而言,可進行補測處理,包括新建小區(qū)、高壓桿等。
6結(jié)束語
綜上所述,遙感影像在地形圖修測中應用前景廣闊,應用高分辨率的遙感影像技術(shù)進行大比例尺地形圖更新,高效、廉價,屬于大比例尺地形圖未來更新的新方向。在實際操作中,必須要重視外業(yè)調(diào)繪,明確地物類型、屬性,有助于確保其精度。
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關(guān)鍵詞:土地利用,遙感影像,變化監(jiān)測,地理信息
中圖分類號: F293 文獻標識碼:A
文章編號:1001-9138-(2012)06-0077-80 收稿日期:2012-05-06
1 引言
為保證土地管理的科學性,及時準確掌握耕地和各種土地利用現(xiàn)狀的最新數(shù)據(jù)尤為重要。3S技術(shù)特別是新型遙感和地理信息技術(shù)的應用將為我們提供重要的技術(shù)保證?;诙鄷r相遙感影像間進行土地利用變化監(jiān)測研究的上述問題結(jié)合相關(guān)研究提出的方法,本文提出基于土地利用現(xiàn)狀GIS數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù))和單時相遙感影像間進行土地利用動態(tài)變化監(jiān)測研究的簡單方法和技術(shù)流程。
2 原理與技術(shù)流程
2.1 基本原理
基于T1時期的土地利用圖與T2時期相應尺度的遙感影像間進行土地利用動態(tài)變化監(jiān)測時,雖然T1時期的土地利用GIS數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù))中已有一些圖斑在T2時期已經(jīng)發(fā)生了改變,但仍有大量的未變化的圖斑信息包含其中。因此,我們可以利用這一信息做輔助,利用T2時期對應尺度的遙感影像數(shù)據(jù)基于遙感影像的分類識別技術(shù)實現(xiàn)變化圖斑的動態(tài)監(jiān)測。具體技術(shù)原理為:假設(shè)用T1_GIS_D表示T1時期的土地利用現(xiàn)狀GIS數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù)),用T2_RS_D表示T2時期的相應尺度的遙感影像數(shù)據(jù),那么,首先利用T1_GIS_D和對應區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)對T2_RS_D進行幾何變換運算,目的是產(chǎn)生T2時期的正射影像數(shù)據(jù)(T2_DOM_D)。然后實現(xiàn)T1_GIS_D和T2_DOM_D間的配準并疊置。這樣,我們依據(jù)T1_GIS_D中的圖斑多邊形作為T2_DOM_D興趣圖斑區(qū),借助影像判讀庫,利用遙感影像的分類和識別技術(shù)對每個興趣區(qū)的圖斑進行識別。如果興趣區(qū)識別的結(jié)果與T2_RS_D中的對應圖斑的土地利用覆蓋類型一致,則該圖斑視為未變化圖斑,否則,判定該圖斑的土地利用覆蓋類型發(fā)生了變化,并進一步分析其新土地利用覆蓋類型和變化面積統(tǒng)計分析。
2.2 技術(shù)流程
為了實現(xiàn)上述的技術(shù)原理,本文設(shè)計了圖1所示的土地利用變化自動監(jiān)測技術(shù)流程。其中,T1 期數(shù)據(jù)為土地利用現(xiàn)狀圖,T2 期為與T1期現(xiàn)狀圖尺度相應分辨率的遙感影像。在圖1中,DEM數(shù)據(jù)主要是用于非平坦區(qū)域的高差修正;影像判讀知識庫是指根據(jù)先驗知識及土地利用現(xiàn)狀圖中與影像中一致圖斑的信息而建立的各類地物的均值、方差和紋理等知識;分類識別是以相異圖斑的矢量圖作為興趣區(qū),僅對T2時期影像的興趣區(qū)內(nèi)影像進行分類并對地物進行識別,這樣的好處在于可以大大減少計算的數(shù)據(jù)量,提高計算的速度,同時由于涉及的類別較少,從而提高分類和識別的準確性。
3 試驗及結(jié)果
為了驗證本文提出方法和技術(shù)流程的可行性和有效性,本文利用當前主流遙感影像處理軟件Erdas對主要技術(shù)進行了試驗。
3.1 數(shù)據(jù)準備
試驗中,本文選擇了天津市一個較小的區(qū)域作為興趣區(qū)(如圖2),土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)均來自于天津市國土資源和房屋管理研究中心。由于所選實驗區(qū)域的土地利用現(xiàn)狀圖斑和影像數(shù)據(jù)中圖斑的一致性較好。因此,為了配合本文的試驗,試驗中首先將現(xiàn)狀圖中的幾個不同的地類圖斑合并為一個圖斑(如圖3)。
3.2 試驗
在試驗中首先將監(jiān)測區(qū)的土地利用現(xiàn)狀圖和影像圖進行疊加(幾何糾正和配準事先已做好),疊加結(jié)果如圖4所示。為了觀察的方便,疊加后我們調(diào)整了矢量的透明度。從疊加的結(jié)果我們可以看出,圖中所選的興趣區(qū)就是發(fā)生了變化的圖斑。因此,接下來的試驗是對興趣區(qū)的影像進行分類和識別,結(jié)果表明在土地利用現(xiàn)狀圖中為同一土地利用覆蓋,而在影像中為兩種土地利用覆蓋類型。這就表明這個圖斑發(fā)生了變化。
4 結(jié)論與展望
本文提出了一種基于土地利用現(xiàn)狀圖和相應尺度的衛(wèi)星遙感影像間進行土地利用變化監(jiān)測的方法。初步試驗表明,本文提出的技術(shù)思路和技術(shù)流程是有效和可行的。變化監(jiān)測運算僅局限于T1期土地利用現(xiàn)狀圖斑與T2期影像中圖斑不一致的圖斑進行,這樣可以大大提高變化監(jiān)測的運算速度。此外,變化監(jiān)測算法主要以分類和識別為主,數(shù)據(jù)挖掘的規(guī)則僅作為輔助。相對于基于數(shù)據(jù)挖掘的方法挖掘有益規(guī)則而言,這一方法可以有效降低算法的復雜性。
參考文獻:
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2.李發(fā)明 程秀英 魏懷東等.武威市黃花灘生態(tài)移民區(qū)近十幾年來土地利用變化監(jiān)測.甘肅林業(yè)科技.2006.4
3.胡召玲.徐州市土地利用變化的遙感監(jiān)測.徐州師范大學學報(自然科學版).2007.2
作者簡介:
阮柏林,供職于天津市國土資源和房屋管理研究中心。
An Object-based Land Cover Change Detection Approach of
Using Single-temporal Satellite Image and GIS Data
Ruan Bailin
Abstract: While a variety of change detection approaches using multi-temporal satellite images have been reported, few approaches using GIS data of land use and single-temporal high spatial resolution satellite image have been reported. This paper proposes an object-based land cover change detection approach using single-temporal high spatial resolution satellite image and GIS data of land use. Compare with the pixel-based change detection approach, the object-based approach must be more suitable for in high spatial resolution images. To test the validity of the proposed approach, we applied it to the actual data, and primary result reveal that the proposed approach is valid.
[關(guān)鍵詞]遙感技術(shù);土地管理;應用
中圖分類號:TP79 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)13-0397-01
土地管理在我國發(fā)展中也屬于一項較為重要的工作,為了能夠更好地提高土地資源的可持續(xù)開發(fā),我國先后也引入了多種不同的測量技術(shù),其中遙感技術(shù)就屬于一項較為重要的技術(shù),將其應用到土地管理過程中能夠及時對土地各項信息變化情況進行掌握,同時還能為我國土地資源治理提供相應的數(shù)據(jù)支持。也正是因為如此,我國在進行土地管理工作的過程中,遙感技術(shù)的應用成了工作中比不可少的一項手段,而筆者也對其應用要點以及具體應用進行了以下的分析。
1.遙感技術(shù)應用要點
在應用遙感技術(shù)的過程中,需要使用精度較為準確的橢圓面積公式對土地范圍進行測量,并且都需要將其交由計算機來進行計算和調(diào)整。而相關(guān)人員需要選擇5100控制點,并且使用先進的衛(wèi)星照片對560個大型校正放大點進行矯正,1∶25萬規(guī)模的衛(wèi)星圖片可以使用顏色對土地進行分類管理。對于一些土地利用較高的與區(qū)域可以對其進行以及測量,其中15區(qū)可以采用映射以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)這兩種方式對其進行測量,在測量過程中一定要確保全國各地地理面積相對誤差不能大于10%,其中,森林以及農(nóng)田一定要小于5%,然后按照不同的土地使用單位選擇較為典型的區(qū)域構(gòu)建結(jié)構(gòu)、顏色、位置、分布等情況進行解釋。另外,還要使用業(yè)內(nèi)標準對其進行衡量和檢驗[1]。
2.遙感技術(shù)在我國土地管理中的應用
2.1 遙感技術(shù)在我國土資源概查中的應用
遙感技術(shù)在我國土地管理中的應用,還體現(xiàn)在土地資源調(diào)查以及耕地保護當中,并且之前就已經(jīng)產(chǎn)生了較大的作用,在這一方面的應用,就目前來看,其無論是技術(shù)水平還是規(guī)模都已經(jīng)得到了較為顯著的發(fā)展,并且也已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化。而本文主要是對其在我國土資源概查中的應用進行了分析,早在1980年我國就已經(jīng)第一次應用遙感技術(shù)完成了全國土地利用調(diào)查制圖,并且基本上已經(jīng)查清了家底,達到了國家級概查的精度要求,那一次全國土地資源調(diào)查規(guī)模十分之大,范圍也十分的廣,是見過以來都不存在的,這也是遙感技術(shù)在我國土地資源管理中的具體應用,并且在應用過程中屬于較為成功的典范,具有一定的里程牌作用,也正是因為這一次的遙感技術(shù)的應用,在一定程度上奠定了遙感技術(shù)在我國土地管理中的應用基礎(chǔ)。
2.2 遙感技術(shù)在我國國土地資源詳查中的應用
遙感技術(shù)在我國土資源概查中的應用,在很大程度上彌補了我國土地資源面積長期不清這一問題,但是,因為那個階段技術(shù)以及條件都存在一定的限制,所以,在實際應用過程中,衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面分辨率還是較低,因此,很難真正滿足國家對于土地資源管理的需求,在這種情況下,我國從1984年5月開始,就已經(jīng)開始了全國大范圍內(nèi)的土地資源詳查工作,而在具體工作過程中,其使用了高精度遙感數(shù)據(jù)源,目的就是為了土地資源詳查結(jié)果的準確性,具體實施技術(shù)主要是以縣(市)為單位,采用航空航天遙感技術(shù)并且按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程來進行全野外調(diào)查工作;在進行外業(yè)調(diào)查工作的過程中則主要是以航空航天遙感像片和大比例尺地形圖作為主要技術(shù),并且還將計算機以及光學技術(shù)結(jié)合在一起對其進行處理。遙感技術(shù)在我國國土地資源詳查中的應用也取得了較為顯著的成果,具體表現(xiàn)為在1995年就已經(jīng)完成了全國2843個縣(市)外業(yè)土地利用現(xiàn)狀調(diào)查以及匯總,并且還編制出了相應的土地利用現(xiàn)狀圖,而這些資源至今還在為我國土地資源合理利用產(chǎn)生重大影響[2]。
2.3 遙感技術(shù)在我國土地利用動態(tài)監(jiān)測中的應用
從1999年開始,國土資源相關(guān)部門就開展了第一次利用高分辨遙感資料,對全國土地利用情況進行了動態(tài)監(jiān)測,而這也拉開了遙感技術(shù)在我國土地利用動態(tài)監(jiān)測中的應用序幕,并且就目前來看,這一項工作在土地管理過程中有著非常重要的作用,如果遙感數(shù)據(jù)分辨率非常高的話,其在進行土地利用動態(tài)監(jiān)測的過程中效果也就會更加顯著。遙感技術(shù)在我國土地利用動態(tài)監(jiān)測當中的應用,其主要是利用已存在的較為成熟的技術(shù)方式,并且選擇兩個時相的TM、SPOT座位數(shù)據(jù)源,然后對其進行糾正、融合以及配準等處理,這樣就能最大程度提高地物的空間分辨率以及光譜識別能力,土地用動態(tài)遙感監(jiān)測技術(shù)流程見圖1,主要是利用計算機自動提取技術(shù),以及人機交互的方式來對其變化特征進行觀察,之后再將其交由專業(yè)的技術(shù)人員進行核查,這樣就能獲得較為準確的變化圖斑位置、面積、類型、范圍等信息,最終就能得到當年耕地和非耕地變更和占用信息[3]。遙感技術(shù)在我國土地利用動態(tài)監(jiān)測中的應用有著顯著的優(yōu)勢,能夠?qū)χ饕鞘薪ㄔO(shè)占用耕地的數(shù)據(jù)進行準確的監(jiān)測,而我們監(jiān)測過程中所獲得的結(jié)果,則能將其作為針對性的指導工作數(shù)據(jù),這樣就能在很大程度上減少外爺查找變化地的時間,最大程度提升土地管理的工作效率和質(zhì)量。此外,在土地管理過程中,如果能夠?qū)⑦@一項技術(shù)配合到土地執(zhí)法檢查過程中,就能最大程度強化國土資源執(zhí)法工作,為我國土地資源管理以及規(guī)劃,提供較為合理又有效的科學依據(jù)。
3.結(jié)語
綜上所述,遙感技術(shù)在我國土地管理中的作用十分重要,能夠為我國土地資源管理提供較為科學的決策依據(jù),因此,在發(fā)展過程中,一定要不斷對遙感技術(shù)加大推廣和研究,以此來將遙感技術(shù)在我國土地管理中的價值發(fā)揮到最大。
參考文獻
[1] 夏慶成,方乃芳.淺談遙感技術(shù)在我國土地管理中的應用與進展[J].城市地理,2015,15(6):78-79.
1 無人機遙感技術(shù)的工作原理
無人機是利用無線電遙控設(shè)備以及其自身攜帶的程序控制系統(tǒng)組成。無人機遙感控制系統(tǒng)是具有高分辨率以及具有高精度遙感影像的獲取和處理的一種全新的技術(shù)樣式。它通過無人機機為其載體,上面安裝有數(shù)碼攝像機,和數(shù)碼錄像機等設(shè)備,并通過遙感衛(wèi)星處理技術(shù)在進行數(shù)據(jù)的同步傳輸,來實現(xiàn)對地理位置信息的掌握。無人機通過自身的遙感系統(tǒng)來獲得較高分辨率的數(shù)據(jù)信息,其中通過3S技術(shù)在遙感系統(tǒng)中的應用,從而達到對土地或者其他地理環(huán)境的快速處理。而對于遙感傳感器來說,其控制系統(tǒng)要要能夠根據(jù)事先設(shè)置好的拍攝點、攝影比例尺以及飛行速度和高度等參數(shù)進行自動計算以及對遙感傳感器工作進行有效控制,從而使獲得的技術(shù)數(shù)據(jù)等達到準確詳細的目的。
2 無人機遙感技術(shù)的工作流程
無人機遙感技術(shù)對農(nóng)村土地承辦經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記項目采用的是真彩色攝像,影像的分辨率達到了03米。
獲取影響資料進行土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記的作業(yè)流程(如圖1)。
圖1 土地經(jīng)營確權(quán)登記發(fā)證作業(yè)流程
3 無人機遙控技術(shù)在土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記中的應用的優(yōu)點以及存在的一些問題
3.1 無人機遙控技術(shù)的優(yōu)點
無人機遙控技術(shù)作為現(xiàn)在比較流行的技術(shù)在世界上受到了廣泛應用。無人機航測作為一項空間數(shù)據(jù)采集的一種重要方法,其具有較長的續(xù)航時間以及成本低廉,能夠?qū)⒂跋襁m時的進行傳輸,并且可以對那些高危地區(qū)進行有效探測,還有就是它和其它遙感技術(shù)相比就有激動靈活的優(yōu)勢。而正是無人機航測的自身優(yōu)勢可以對那些衛(wèi)星遙感以及有人機遙感形成一個很好的補充。
3.2 無人機遙感技術(shù)所存在的問題
(1)起降技術(shù)和抗風性較差。從無人機的工作方式和方法不同,其在自身的設(shè)計上也存在著較大的差別。對于那些需要滑降的飛機來說,在有些地方難以找到適合降落的區(qū)域,而在一些不滿足起降的地方實施飛機的起降工作,對機的自身來說就會造成很大的傷害,而且還有可能造成飛機的嚴重事故的發(fā)生。如果在航測的過程中使用那些體型較小的無人機的話,則由機自身重量較輕以及航程不足等原因,則不能達到航測的應用要求,使用較小型的無人機還會因為飛行高度低,而在低空作業(yè)時受到風速以及風向等因素的影響較大,因此在一定程度上也不能較好的完成航測任務。因此,對于那些比較大型的無人機來說,如何將其起降技術(shù)進行改進,對于那些小型無人機來說如何能夠有效的提高它們的抗風性將會是現(xiàn)在所要解決的迫切問題,也是無人機能否較好使用的關(guān)鍵。
(2)傳感器的有效控制以及在具體姿態(tài)上的控制技術(shù),遙感設(shè)備所傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)的儲存技術(shù)以及遙感設(shè)備在后臺的一些處理技術(shù)等都是在現(xiàn)階段乃至以后實際應用所要迫切解決的問題。
4 無人機遙感技術(shù)的實際應用及前景
我國的無人機遙感技術(shù)在應用的范圍上也比較廣泛,比如:土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記工作、城鎮(zhèn)的具體規(guī)劃、新農(nóng)村建設(shè)、礦山測量以及國家的國土資源調(diào)查等。無人機遙感技術(shù)在實踐中得到了較好的檢驗,通過實踐證明無人機遙感技術(shù)的可行性即應用廣泛性。實踐證明,利用無人機航測技術(shù)拍攝技術(shù)拍攝的圖片,無論是在清晰度上還是在分辨率是哪個都能夠較好的滿足以上的工作任務。在今年五月份我國運用多旋翼無人機來獲取視頻資料,而這項技術(shù)還處在探索和實踐環(huán)節(jié),并通過與央視的合作,通過多旋翼無人機技術(shù)來對新業(yè)務進行擴展,而這也是利用多個多旋翼無人機在較高海拔和氣候狀況復雜多變的環(huán)境下進行業(yè)務的測試,這樣不僅使我國無人機技術(shù)水平得到較好的提升,而且也為無人機技術(shù)的服務領(lǐng)域和范圍提供了技術(shù)支撐。在以后的應用中,可以將無人機技術(shù)運用到電力線路的檢測上,從而達到簡便、安全和效率的提升。無人機技術(shù)還可以運用到森林的防火偵查以及在危險區(qū)域的地質(zhì)勘查等環(huán)節(jié),從而降低人為操作所造成的危險的發(fā)生。無人機應用還可以在空中的指揮救援、環(huán)境的遙感監(jiān)測、地理國情的勘測以及數(shù)字城市的建設(shè)等。因此,無人機技術(shù)在現(xiàn)在的實際應用以及今后的應用前景上都是非常廣闊的,而無人機技術(shù)現(xiàn)在還處在快速發(fā)展階段,如何在今后將無人機技術(shù)進行創(chuàng)新及完善,并探索出一條適合無人機發(fā)展需要的作業(yè)流程也是現(xiàn)在人們所要迫切考慮的問題。
遙感作為一種空間探測技術(shù),至今已經(jīng)經(jīng)歷了地面遙感、航空遙感和航天遙感三個階段。廣義的講,遙感技術(shù)是從19世紀初期(1839年)出現(xiàn)攝影術(shù)開始的。19世紀中葉(1858年),就有人使用氣球從空中對地面進行攝影。1903年飛機問世以后,便開始了可稱為航空遙感受的第一次試驗,從空中對地面進行攝影,并將航空像應用于地形和地圖制圖等方面??梢哉f這揭開了當今遙感技術(shù)的序幕。
隨著無線電電子技術(shù)、光學技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,20世紀中期,遙感技術(shù)有了很大發(fā)展。遙感器從第一代的航空攝影機,第二代的多光譜攝影機、掃描儀,很快發(fā)展到第三代固體掃描儀(CCD);遙感器的運載工具,從收音機很快發(fā)展到衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機,遙感信息的記錄和傳輸從圖像的直接傳輸發(fā)展到非圖像的無線電傳輸;而圖像元也從地面80m*80m,30m*30m,20*20m,10m*10m,6m*6m等發(fā)展非常迅速。
在這期間,我國遙感技術(shù)的發(fā)展也十分迅速,我們不僅可以直接接收、處理和提供和衛(wèi)星的遙感信息,而且具有航空航天遙感信息采集的能力,能夠自行設(shè)計制造像航空攝影機、全景攝影機、紅外線掃描儀、多炮譜掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達等多種用途的航空航天遙感受儀器和用于地物波譜測定的儀器。而且,進行過多次規(guī)模較大的航空遙感試驗。
近十幾年來,我國還自行設(shè)計制造了多種遙感信息處理系統(tǒng)。如假彩色合成儀,密度分割儀,TJ-82圖像計算機處理系統(tǒng),微機圖像處理系統(tǒng)等。應用范圍幾乎擴展到各行各業(yè)。如近年的第二次土地調(diào)查、森林防火、抗震救災等等。
2.RS技術(shù)應用
RS技術(shù)依其遙感儀器所選用的波譜性質(zhì)可分為:電磁波遙感技術(shù),聲納遙感技術(shù),物理場(如重力和磁力場)遙感技術(shù)。電磁波遙感技術(shù)是利用各種物體/物質(zhì)反射或發(fā)射出不同特性的電磁波進行遙感的。其可分為可見光、紅外、微波等遙感技術(shù)。按照感測目標的能源作用可分為:主動式遙感技術(shù)和被動式遙感技術(shù)。按照記錄信息的表現(xiàn)形式可分為:圖像方式和非圖像方式。按照遙感器使用的平臺可分為:航天遙感技術(shù),航空遙感技術(shù)、地面遙感技術(shù)。按照遙感的應用領(lǐng)域可分為:地球資源遙感技術(shù),環(huán)境遙感技術(shù),氣象遙感技術(shù),海洋遙感技術(shù)等。
常用的傳感器:航空攝影機(航攝儀)、全景攝影機、多光譜攝影機、多光譜掃描儀(Multi Spectral Scanner,MSS)、專題制圖儀(Thematic Mapper,TM)、反束光導攝像管(RBV)、HRV(High Resolution Visible range instruments)掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(Side-Looking Airborne Radar,SLAR)。
常用的遙感數(shù)據(jù)有:美國陸地衛(wèi)星(Landsat)TM和MSS遙感數(shù)據(jù),法國SPOT衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),加拿大Radarsat雷達遙感數(shù)據(jù)。目前,主要的遙感應用軟件是PCI、ERMapper和ERDAS。
近年來遙感技術(shù)廣泛用于軍事偵察、導彈預警、軍事測繪、海洋監(jiān) 視、氣象觀測和互劑偵檢等。民用方面:遙感技術(shù)廣泛用于土地利用規(guī)劃、農(nóng)作物病蟲害和作物產(chǎn)量調(diào)查、環(huán)境污染監(jiān)測、海洋研制、地震監(jiān)測、陸地水資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植被資源調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、城市遙感調(diào)查、測繪、考古調(diào)查和規(guī)劃管理等。遙感技術(shù)系統(tǒng)包括:空間信息采集系統(tǒng)(包括遙感平臺和傳感器),地面接收和預處理系統(tǒng)(包括輻射校正和幾何校正),地面實況調(diào)查系統(tǒng)(如收集環(huán)境和氣象數(shù)據(jù)),信息分析應用系統(tǒng)。
2.1可見光遙感
應用比較廣泛的一種遙感方式。對波長為0.4~0.7微米的可見光的遙感一般采用感光膠片(圖像遙感)或光電探測器作為感測元件。可見光攝影遙感具有較高的地面分辨率,但只能在晴朗的白晝使用。
2.2紅外遙感
又分為近紅外或攝影紅外遙感,波長為0.7~1.5微米,用感光膠片直接感測;中紅外遙感,波長為1.5~5.5微米;遠紅外遙感,波長為5.5~1000微米。中、遠紅外遙感通常用于遙感物體的輻射,具有晝夜工作的能力。常用的紅外遙感器是光學機械掃描儀。
2.3多譜段遙感
利用幾個不同的譜段同時對同一地物(或地區(qū))進行遙感,從而獲得與各譜段相對應的各種信息。將不同譜段的遙感信息加以組合,可以獲取更多的有關(guān)物體的信息,有利于判釋和識別。常用的多譜段遙感器有多譜段相機和多光譜掃描儀。
2.4紫外遙感
對波長0.3~0.4微米的紫外光的主要遙感方法是紫外攝影。
2.5微波遙感
關(guān)鍵詞:無人機;遙感技術(shù);環(huán)境監(jiān)測;研究進展
中圖分類號:X87
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)8016602
1引言
長期以來,我國環(huán)保監(jiān)測方面一直存在“門難進、臉難看、證據(jù)難找”的情況。即使環(huán)保部門勒令環(huán)境污染較為嚴重的企業(yè)進行整改,但很多企業(yè)忽視環(huán)保,仍然違規(guī)生產(chǎn)、頂風作案。部分企業(yè)甚至不配合環(huán)保局人員調(diào)查,拒絕甚至對環(huán)保檢查人員進行攻擊。選擇新型的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)以應對當前的嚴峻形勢,顯得非常迫切。
無人機具有快速機動、預警響應能力快的特點,可以通過車載或者地面方式從多種地域直接發(fā)射,快速到達工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測區(qū)域.對污染發(fā)生位置進行實時監(jiān)側(cè),通過滑行和傘降的方式進行回收取證。無人機遙感技術(shù)在短時間內(nèi)快速而且準確地獲取遙感數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,帶動了其在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的快速發(fā)展。
2無人機遙感技術(shù)
2.1無人機簡介
無人機(UnmannedAerialVehicle,縮寫UAV)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。根據(jù)其系統(tǒng)組成和飛行特點,無人機可分為滑跑滑翔型、彈射起飛滑橇降落型、手拋傘降型、旋翼直升機四大類型,其特點和應用領(lǐng)域見表1。
2.2無人機遙感系統(tǒng)
無人機遙感系統(tǒng)(Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing )
以先進的無人駕駛飛行器為平臺,負載數(shù)字遙感設(shè)備(數(shù)碼相機、數(shù)碼攝錄機等)進行拍攝和記錄,通過遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)進行影像的同步傳輸,以實現(xiàn)對采集對象信息的實時調(diào)查與監(jiān)測,且可以完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應用分析的應用技術(shù)。無人駕駛飛行器技術(shù)和通訊技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)、遙測遙控技術(shù)和遙感應用技術(shù)相互結(jié)合組成的無人機遙感系統(tǒng),具有自動化、智能化、專題化,可以快速獲取國土、資源、環(huán)境等的空間遙感信息(圖1)。
2.3無人機遙感技術(shù)的優(yōu)勢
2.3.1作業(yè)安全、效果直接。
無人機監(jiān)督執(zhí)法不受空間與地形條件等各方面的干擾,可以比常規(guī)的監(jiān)管執(zhí)法手段更為獨立,直接取得第一手的真實情況。無人機遙感系統(tǒng)具備面積覆蓋、垂直或傾斜均能成像的技術(shù)能力,尤其是搭載的高精度數(shù)碼成像設(shè)備,可以實現(xiàn)實時回傳的視頻信號,在視頻終端清晰成像,現(xiàn)場情況辨識度可以精確到0.1m,能對現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測指揮工作提供實時的幫助。同以往的環(huán)?,F(xiàn)場監(jiān)督檢查相比,無死角,更直接安全。
2.3.2目的明確、操作簡單
無人機遙感系統(tǒng)智能化和自動化水平均比較高??梢酝ㄟ^在系統(tǒng)中事先設(shè)置飛行路線來達到無人駕駛,并且在飛行中通過不斷的微細校對和調(diào)整來達到對目標的精確測量。現(xiàn)在的無人機遙感系統(tǒng)可以通過視頻系統(tǒng)后手柄來完成操作。
2.3.3使用成本低
目前無人機最多能加載5kg油,一次飛行任務可以到達100多個監(jiān)測點,能夠在空中持續(xù)飛行16h以上。無人機體形小,耗費低,系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡便,具有監(jiān)測時間長、區(qū)城廣、使用成本低的優(yōu)點。
3環(huán)境監(jiān)測
3.1無人機遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應用
由于內(nèi)陸水體具有污染類型多樣、環(huán)境復雜且水域面積相對小的特點,要求數(shù)據(jù)精度非常高,目前無人機還達不到要求,因此在內(nèi)陸水環(huán)境監(jiān)測中的應用研究相對較少。目前水環(huán)境監(jiān)測主要是借助系統(tǒng)搭載的多光譜成像儀生成多光譜圖像,從宏觀上觀測水質(zhì)狀況,提供諸如水質(zhì)富營養(yǎng)化、水華、水體透明度、懸浮物排污口污染狀況等信息的專題圖,直觀全面地監(jiān)測地表水環(huán)境質(zhì)量狀況,從而達到對水質(zhì)特征污染物監(jiān)視性監(jiān)測的目的。國內(nèi)無人機第一次應用于環(huán)保領(lǐng)域是在遼寧省,采用無人機遙感系統(tǒng)對遼河流域進行的遼河治理現(xiàn)狀航拍和遙感監(jiān)測進展順利,可以得到分辨率為0.1 m的實景圖像數(shù)據(jù),對這些圖像進行技術(shù)評估,可以及時掌握遼河治理重點區(qū)域的動態(tài)變化情況。
3.2無人機遙感技術(shù)在大氣環(huán)境環(huán)境監(jiān)測中的應用
現(xiàn)在,國內(nèi)無人機遙感系統(tǒng)在大氣環(huán)境監(jiān)測方面可監(jiān)測的指標主要包括臭氧、粒子濃度、溫度、濕度、NO2和壓力等??裳杆俨槊鳝h(huán)境現(xiàn)狀具有視域廣、及時連續(xù)的特點。無人機不僅可以實現(xiàn)實時對大氣環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)測,還可搭載采樣器,在空中采集大氣樣品后送回實驗室進行檢測分析。
3.3無人機在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用
目前,無人機遙感技術(shù)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面應用主要實現(xiàn)方式表現(xiàn)為利用數(shù)碼相機或光譜類設(shè)備(如紅外攝影機、紅外掃描儀、微波輻射計等)獲取遙感影像,通過地面控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)拼接與處理,提取宏觀環(huán)境監(jiān)測或大范圍監(jiān)測指標。應用領(lǐng)域體現(xiàn)在森林資源調(diào)查、災害監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境等方面。
3.4在環(huán)境應急監(jiān)測中的應用
一旦突發(fā)環(huán)境污染事件發(fā)生后,在情況危險、交通不利等不利因素下,相關(guān)應急處理人員無法到達現(xiàn)場,而無人機遙感系統(tǒng)可快速趕到污染事故所在空域,系統(tǒng)搭載的影像平臺可實時傳遞影像信息,立體的查看事故現(xiàn)場、污染物排放情況和周圍環(huán)境敏感點分布情況,監(jiān)控事故進展,為環(huán)境保護決策提供準確信息。無人機遙感系統(tǒng)的使用,不僅保障了現(xiàn)場工作人員的人身安全,同時也大幅度的降低了現(xiàn)場環(huán)境應急工作人員的工作難度。如發(fā)生在2010年的大連新港30萬t級油輪輸油管線爆炸事件,當時原油入海造成約50 km2海域受到污染,傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)無法控制。環(huán)保部在第一時間調(diào)配無人機攜帶遙感系統(tǒng)趕赴現(xiàn)場進行了“天―空―地”同步監(jiān)測。無人機遙感系統(tǒng)在惡劣條件下多次成功完成低空飛行監(jiān)測作業(yè),提供的海面油污發(fā)展監(jiān)測數(shù)據(jù)可以動態(tài)反映溢油發(fā)生發(fā)展情況,為當時的環(huán)境應急管理提供了重要技術(shù)支持。
5結(jié)語
無人機遙感技術(shù)作為一項極具潛力的環(huán)境監(jiān)測技術(shù),具有實時傳輸影像、續(xù)航時間長、系統(tǒng)保養(yǎng)維修簡便、實用成本低、覆蓋區(qū)域廣、使用用途多、機動靈活等優(yōu)點,正在快速發(fā)展。目前我國正在建設(shè)“天-空-地”一體化環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系,并且已經(jīng)在自然地質(zhì)災害、大氣、內(nèi)陸水體、海洋、生態(tài)預警等多個環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域取得了一些研究成果。相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟,無人機遙感技術(shù)將在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮日益重要的作用。
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【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù) 地籍測繪 應用
引言:遙感,就是利用地面上空的飛機、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料,同時從里面獲得有關(guān)信息,經(jīng)過有關(guān)記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。遙感由空基系統(tǒng)、地基系統(tǒng)和研究技術(shù)支持系統(tǒng)組成。遙感技術(shù)是一門實用的,先進的空間探測技術(shù),在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。測繪工作,特別是基礎(chǔ)測繪是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展不可缺少的一項基礎(chǔ)性、前期性和公益性工作。遙感技術(shù)應用于基礎(chǔ)測繪,可以高速度、高質(zhì)量的測繪地圖。
一、遙感技術(shù)的特點
遙感技術(shù)具有獲取數(shù)據(jù)資料范圍大、獲取信息的速度快,周期短、獲取信息受條件限制少、獲取信息的手段多,信息量大等特點。航空遙感具有技術(shù)成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、適于大面積地形測繪和小面積詳查以及不需要復雜的地面處理設(shè)備等優(yōu)點。缺點是飛行高度、續(xù)航能力、姿態(tài)控制、全天候作業(yè)能力以及大范圍的動態(tài)監(jiān)測能力較差。但作為一種探測和研究地球資源與環(huán)境的手段,仍是方興未艾、不可取代的。
二、遙感技術(shù)應用時的流程
動態(tài)的遙感技術(shù)在進行應用的時候,流程一般是選取數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)進行處理、對發(fā)生變化的信息進行提取和對檢測的精度進行評定。
1、選取數(shù)據(jù)
現(xiàn)在遙感技術(shù)選取數(shù)據(jù)一般是通過衛(wèi)星。在檢測的時候應該和相關(guān)的土地利用圖進行結(jié)合,并且進行對比,在檢測的時候把一些生態(tài)、人文等指標加入材料中去,從而不斷提高獲取信息的精度。 若是要求精度特別高的時候,還有必要將GPS 獲取的影像資料補充進來。
2、對數(shù)據(jù)進行處理
感技術(shù)直接獲取到的一些數(shù)據(jù)是無法進行直接識別的,必須經(jīng)過計算機技術(shù)的轉(zhuǎn)化,才能進行識別,并且還要對數(shù)據(jù)進行一定的修正,提高信息的精確度。
3、對發(fā)生變化的信息進行提取
所謂的變化信息便是新發(fā)生變化的地理信息,對變化信息進行提取是地籍測繪的過程中遙感技術(shù)非常重要的應用。通過時間先后,來進行變化信息量的獲取,并且根據(jù)時間變化對未來進行一定預測,以備參考的時候使用。
4、對檢測的精度進行評定
精度在某種程度上決定了遙感技術(shù)的質(zhì)量,通過對于數(shù)據(jù)的分析和記錄,便能夠獲取信息的真實精確度。
三、在測繪工作中遙感技術(shù)的應用
1、在專題圖制作過程中的應用
所謂遙感專題地圖的制作即在計算機制圖的環(huán)境下利用遙感資料編制出各類專題地圖,這是遙感信息在地理研究和測繪制圖中的重要應用之一。
(1)制圖比例尺以及空間分辨率的選擇
空間分辨率也就是地面分辨率,是指遙感儀器所能分辨出的最小目標的實際尺寸,也就是遙感圖像上面一個像元相對應的地面范圍的大小。因為遙感制圖是利用遙感的圖像來提取專題的制圖信息,所以在選擇圖像空間分辨率時一定要考慮到下面兩個因素:一是解譯目標最小尺寸,二是地圖成圖比例尺。空間不同規(guī)模的制圖對象的識別,在遙感圖像的空間分辨率方面都有一定的要求。地圖比例尺與遙感圖像的空間分辨率有著密切的關(guān)系。所以進行普通地圖的修測更新和遙感專題制圖時,對不同平臺的圖像信息源,應該結(jié)合研究宗旨、精度、成圖比例尺和用途等要求,進行分析選用,以達到經(jīng)濟、實用的效果。
(2)波段以及波普分辨率的選擇
在進行波普分辨率選擇的時候,必須注意波段的選擇。波段的數(shù)目、波段的寬度以及波段的長度都能決定波普分辨率。
(3)時間分辨率和時相。由于時間分辨率在遙感圖像中的差別比較大,所以制圖的時候,必須充分的了解其變化的周期,找出最能夠揭示其本質(zhì)的最佳時相。
2、在地籍測繪過程中的應用
(1)動態(tài)監(jiān)測
隨著遙感技術(shù)和計算機的發(fā)展、進步,日趨成熟的動態(tài)監(jiān)測應用已融入地籍測繪中,例如遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)結(jié)合,以及GPS定位技術(shù)等,給土地測繪帶來了諸多的方便。在地籍測繪中應用遙感技術(shù),最直接便捷的一點就是動態(tài)監(jiān)測。動態(tài)監(jiān)測也就是應用遙感技術(shù),對土地調(diào)查和動態(tài)、土地的變更進行監(jiān)測。在地籍測繪中,動態(tài)遙感監(jiān)測技術(shù)是對土地的利用率和相關(guān)調(diào)查的資料,通過圖形以及數(shù)字等難識別的對象為基礎(chǔ),利用計算機的相關(guān)技術(shù),對難以識別的信息進行相關(guān)處理,變成可識別的圖像和文字,從而記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,合理的確定監(jiān)測周期,以便對土地利用的變化情況進行全新的監(jiān)測,各個時期的數(shù)據(jù)進行對比,從而得出最優(yōu)。技術(shù)上的進步給人們帶來了越來越多的便利,隨著計算機圖像處理技術(shù)的成熟以及完善,動態(tài)監(jiān)測技術(shù)應用于地籍測繪,在將來一定會越來越方便。
(2)遙感技術(shù)
在地籍測繪中,動態(tài)遙感監(jiān)測技術(shù)的應用,一般通過以下流程來運作:數(shù)據(jù)的選取、處理、變化信息的提取和監(jiān)測精度的評定。①數(shù)據(jù)的選取,大家都知道地籍管理具備連續(xù)性、高精度性以及綜合性等特征,目前的遙感技術(shù)對數(shù)據(jù)的選取,一般通過法國和美國的Landsat?TM、SPOT兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。然而監(jiān)測的精度一直以來都是遙感技術(shù)最關(guān)鍵的部分,為了提高精度需要,有時必須結(jié)合相關(guān)土地利用圖,來作為監(jiān)測的對比,并將生態(tài)、人文等相關(guān)指標列入地籍測繪資料中。當精度的要求特別高時,必須借助GPS等高分辨率衛(wèi)星影像當作補充資料。②變化信息的提取,所謂變化信息,即在固定的時間段、土地的相關(guān)資料產(chǎn)生變化的相關(guān)量的大小來提取變化信息,這是遙感技術(shù)在地籍測繪中最為重要的應用,通過時間差來計算不同時間段的變化信息量,從而來預計出土地未來的變化規(guī)律,為今后的整體規(guī)劃提供一定的參考。
(3) GPS RTK的勘測定界
在現(xiàn)在的土地勘測中,首先采用遙感影像上粗略標注勘界的位置,然后再到野外進行GPS-RTK測量。建設(shè)用地中的土地勘測定界是實地的確定土地使用的界線范圍,量測使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計算用地面積,測定界樁的位置等測繪技術(shù)工作,它不僅給各級政府的國管部門審批地籍管理、土地提供可靠依據(jù)而且提供了基礎(chǔ)資料。建設(shè)用地勘測定界的工作順序為,審查用地文件DD現(xiàn)場的勘測DD圖上的紅線設(shè)計DD實地的放樣DD審核測量DD面積測量與計算DD繪制建設(shè)用的地界圖DD填繪建設(shè)用的地管理圖DD資料的整理DD建檔,經(jīng)反復實地的勘測、圖上的設(shè)計、權(quán)屬的調(diào)查后制定出放樣的數(shù)據(jù)。利用GPS RTK技術(shù)勘測定界放樣,能夠避免關(guān)系距離法和解析法放樣等放樣方法復雜性,也簡化了在建設(shè)用地勘測定界的工作工程,特別是對鐵路、公路、輸電線路、河道等線性工程以及特大型工程的放樣尤為實用。其是遙感與攝影測量科學的前沿內(nèi)容。
結(jié)語:地籍測繪工作繁雜,在進行實際工作中,必須通過對高科技技術(shù)的運用才能有效地完成相應的工作,遙感技術(shù)的開發(fā)以及研究,給地籍測繪工作帶來了極大的便利,并且隨著科學技術(shù)不斷地發(fā)展以及進步,遙感技術(shù)也將更加成熟。
參考文獻:
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