十 24, 2012 - file 技术及应用   comment No Comments

城市遥感的应用

遥感,顾名思义,就是遥远地感知。传说中的“千里眼”、“顺风耳”就具有这样的能力。人类通过大量的实践,发 现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式――电磁波,并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是 根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测 绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等。在民用方面,遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、 海洋研制、地震监测等方面。遥感技术总的发展趋势是:提高遥感器的分辨率和综合利用信息的能力,研制先进遥感器、信息传输和处理设备以实现遥感系统全天候 工作和实时获取信息,以及增强遥感系统的抗干扰能力。

城市遥感技术在基础测绘领域起到很大的作用。主要包括测绘地形图、制作正射影 像图(DOM)和制作专题图制作正射影像图(DOM)主要技术: 假彩色合成,影像融合,镶嵌,选取控制点应从地形图(比例尺应比最后制作的影像图比例尺大一个等级)或GPS等测量手段获得,纠正 地形图修测:修测地图的比例尺应比影像图的比例尺小一倍。 高程信息的获取:如SPOT的立体像对获取DTM 。

遥感信息工程应用

1、 地质

包括地质找矿、岩性分类、地震和火山活动、地下水、地热依据:一定的地貌类型与一定的地质构造有密切的关系,而一定的地质构造又能反映出一定的成矿条件。线性构造和成矿条件的关系:

  • 线性构造密集的地区成矿条件好
  • 断裂和褶皱强烈的构造处成矿条件好
  • 构造线交叉地区成矿几率大

岩性分类:在地面无植被覆盖的岩石裸露地区,利用不同岩石间光谱特性差异,可对岩性进行识别分类地震和火山活动与断层有关;地下水也一般在断层中发现;热红外像片上可反映地热信息。

2 、土地资源

  • 土地利用调查:利用不同分辨率的图像融合,增强空间分辨率和光谱特性。土地分布和面积统计。
  • 地籍调查
  • 土地利用动态监测:不同时相的遥感图像融合处理
  • 土壤改良
  • 精细农业:利用高分辨率遥感影像,提高农业生产的效益。
  • 土地适用性评价
  • 农作物估产:利用两个参数叶面积指数和植土比,分析反射光谱特性。

3 、城市建设:利用高分辨率影像,动态监测和规划城市基础设施、工业、零售业分布、房地产规划/居民区分布、人口、占用耕地等等。

4 、林业:林木覆盖类型、森林立地因子的界定、城市园林绿化

5 、线路工程:工程稳定性分析、线路规划,举例: 选线(润阳大桥、青藏铁路、南水北调、西气东输、西电东送工程) 地质稳定性分析(地质构造)

6、 生态环境:城市热岛效应监测,利用热红外扫描影像,分析城市热岛分布和产生原因 石漠化 水土保持和土壤侵蚀:三维动态模型分析灾害:如滑坡,研究地质构造。河流淤积 滩涂

7、 水利:三峡输水管隧道 地表水体调查:水系分布特征分析 农业灌溉、防洪、抗旱、抗涝

8、 旅游:研究旅游景点的分布特征 开发新的旅游景点 监测和保护旅游资源 风景点规划、旅游资源的开发(故宫、长城、兵马俑、天安门等)

9、 军事: 全天候和全天时侦察,微波和热红外优势,揭露军事伪装 军事目标的识别。

遥感技术在这些方面都有着巨大的作用,在城市遥感中起到了关键性的作用,在城市建设中,遥感技术充分发挥了它的作用。

例如,在人类即将告别20世纪,并迈步跨入21世纪之际,上海市人民政府要求: 对20世纪末的上海城市发展状况,作一次全面的航空遥感调查,这是继1988年和1994年前两轮航空遥感调查之后的上海市第三轮航空遥感调查。本次航空 遥感调查的目的是:运用现代信息技术手段,将20世纪末的上海城市发展状况,以数字化的形式真实、详细地记录下来,建立相应的遥感影像资料数据库,并对这 些数据充分加以分析和利用,以便为未来的上海城市发展提供信息服务和决策参考。由于我国城市化的快速发展,城市化指数由2000年的26.7%增加到 2003年的37%。高分辨率卫星图像和机载遥感系统,为城市规划和“数字城市”的建设提供了丰富的数据源。

例如,通过开展北京中关村高科 技园区成像飞行,为“数字北京”及“数字中关村”提供了更新数据;进行2008北京奥运规划区的机载对地观测飞行试验,服务于奥运申办及未来的奥运规划设 计,为澳门回归进行三维成像仪飞行,为香港、澳门、北海、上海浦东等城市提供了基于对地观测数据的各类图件及数据,并开展了城市应用研究。我国资源卫星与 SPOT, IKONOS等高分辨率的图像数据,在城市建设中的应用,已在北京城市折迁,香港街区地图更新中发挥作用。全国80多个城市的城市扩张与占用土地的遥感监 测,效益显著。天津市早年城市环境遥感的实验成果,率先采用网格化计算机自动制图,出版了环境资源调查,得到世界银行的高度赞誉,为天津市争取世行巨额贷 款提供了科学分析依据。遥感技术为国家大型工程建设提供了勘察与管理信息支持。包括三峡建设、青藏铁路建设、二滩和龙滩电站水库、三北防护林工程、南水北 调西线工程、西气东输等,遥感在选址、勘测、生态环境工程效益评估中,都发挥了应有的作用。在三峡工程预研论证初期,三次遥感估算库区可耕地面积,从而否 决了后靠移民的主张,为政府决策外迁提供了依据。已经由中国科学院与三峡指挥部合作,组建长期的资源环境监测中心。青藏铁路TRANBBS施工以前,有关 部门和中科院对高原冻土调查研究与铁路选线,进行了大量遥感和选线比较研究。特别是隧道工程中的喷水含沙等,在南岭、燕山、秦岭大型隧道的勘测工程中,取 得了宝贵的经验。这些都是城市遥感技术的应用。

还有,利用城市遥感技术,我们还可以进行水体污染监测的研究,例如,对水体的遥感监测是以污 染水与洁净水的反射光谱性能对比研究为基础的。总的看来,清洁水体反射率比较低,水体对光有较强的吸收性能,而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的波段 上。故在一般遥感影像上,水体表现为深色调,在红外波段上尤其明显。水中悬浮物微粒会对入射进水里的光发生散射和反射,增大了水体的反射率。悬浮物含量增 加,水体反射率也变大。水体里浮游植物大量繁殖是水体富营养化的显著标志。由于浮游植物体内含的叶绿素对可见光和近红外光波段具有特殊的“陡坡效应”,使 得那些浮游植物含量大的水体,兼有水体和植物的反射光谱特征。随着浮游植物含量的增高,其光谱曲线与绿色植物的反射光谱越近似。

石油污染是 一种常见的水体污染现象。水体里污油浓度越高,散射光就越强。城市大量排放的工业废水和生活污水中带有许多有机物,它们在分解时耗去大量溶解氧,造成水体 发黑发臭。在遥感影像上,这些水体的反射率都很低,呈现为深黑色条带状。污染水的判读标志一般而言,可见光黑白影像记录水体的反射光谱信息,是依靠灰度特 征表示的。而彩色影像通过丰富的色彩、明亮度和饱和度记录水体表面的各种信息,能突出表现水面细微的变化。研究表明,应用彩色红外影像监测水体污染状况效 果最为理想。根据在城市地区试验研究的结果,认为1﹕10000比例尺的彩色红外航空像片是比较适用的。识别水体污染的特征标志,包括影像的色彩、污染水 体的纹理及其相关的辅助标志。

总之,在今后的发展中,城市遥感技术以成为城市发展的重要组成部分,城市遥感技术将在更多的方面起到更重要的作用。

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