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中图分类号:TJ8
文献标识码:C
文章编号:1002-6908(2008)0720095-01
前言
随着人类生存环境的变化和国际竞争的日益激烈,对自然资源、地理资源和太空资源的开发和争夺已经成为影响人类和民族发展进程的重要因素。遥感正是为了满足这样的需求所产生的一门综合性应用技术,它是以航空摄影技术为基础,在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。经过几十年的发展,遥感技术已经从航空时代进入航天时代。由于遥感技术能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况,其效率之高是以前各种技术无法企及的。因此,遥感技术已成为一门实用的,先进的空间探测技术。伴随遥感技术在国民经济中发挥着越来越重要的作用,由此带来了新一轮遥感应用的热潮。现在,卫星应用覆盖了减灾、健康、环境监测、能源调查等,影响了人类生活的方方面面。因此,在许多领域,遥感对地观测技术有着无限光明的应用前景。
1.遥感技术的涵义
遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的,它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理,识别地面上各类地物,具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料,并从中获取信息,经记录、传送、分析和判读来识别地物。
当前遥感形成了一个从地面到空中,乃至空间,从信息数据收集、处理到判读分析和应用,对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系,成为获取地球资源与环境信息的重要手段。
2.遥感技术主要特点
2.1可获取大范围数据资料。
遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右,陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右,从而,可及时获取大范围的信息。例如,一张陆地卫星图像,其覆盖面积可达3万多km2。这种展示宏观景象的图像,对地球资源和环境分析极为重要。
2.2获取信息的速度快,周期短。
由于卫星围绕地球运转,从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料,以便更新原有资料,或根据新旧资料变化进行动态监测,这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如,陆地卫星4、5,每16天可覆盖地球一遍,NOAA气象卫星每天能收到两次图像。Meteosat每30分钟获得同一地区的图像。
2.3获取信息受条件限制少。
在地球上有很多地方,自然条件极为恶劣,人类难以到达,如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术,特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。
2.4获取信息的手段多,信息量大。
根据不同的任务,遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体,也可采用紫外线,红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性,还可获取地物内部信息。例如,地面深层、水的下层,冰层下的水体,沙漠下面的地物特性等,微波波段还可以全天候的工作。
3.遥感技术的实际应用
3.1遥感技术在地质灾害中的应用
遥感技术应用于大面积的地质灾害调查,可达到及时、详细、准确且经济的目的。在不同地质地貌背景下能监测出地质灾害隐患区段,还能对突发性地质灾害进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。为此,我国设立了专门的“地质灾害遥感综合调查”课题,经过近20年的实践,已摸索了一套较为合理、有效的滑坡、泥石流等地质灾害遥感调查方法。在“5.12”汶川大地震的后续救援工作中,遥感技术就发挥了突出作用,第一时间提供了地质地貌变化情况,为政府作出正确决策提供了依据。
3.2遥感技术在生态环境中的应用
伴随着社会的进步和发展,气候变化、环境污染成为了人类世界所面临的发展瓶颈。遥感技术应用于宏观生态环境要素的监测,具有视野广阔、获取的信息量多、效率高、适应性强、可用于动态监测等众多优点,同时其技术方法成熟。为此,采用卫星遥感这一面向全球的先进技术,是环境科学研究的必要途径,它不仅可以为我们提供大面积、全天时、全天候的环境监测手段,更重要的是能够为我们提供常规环境监测手段难以获得的全球性的环境遥感数据,这些数据将成为我们进行环境监测、预报和科学研究不可缺少的基础。
遥感技术应用于环境监测上既可宏观观测空气、土壤、植被和水质状况,为环境保护提供决策依据,也可实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,及时制定处理措施,减少污染造成的损失。其从空中对地表环境进行大面积同步连续监测,突破了以往从地面研究环境的局限性。
如赤潮遥感监测。1995年至1997年国家海洋局第二海洋研究所开展了“海洋水产养殖区赤潮监测及其短期预报试验研究”,该项目成功地监测和预报了1997年11月发生在广东沿海和1997年7月发生在浙江的赤潮。开创了国内赤潮卫星遥感实时监测和预测的先河。
3.3遥感技术在农业气象灾害中的应用
目前我国农业生产基础设施薄弱,抗灾能力差,对气象环境的依赖性很大。农业气象灾害对国民经济,特别是农业生产造成了极为不利的影响。利用遥感技术,可以绘制更加清晰、形象的气象图;进行气候资源监测评价;气象灾害评估;气象灾害预警、气候分析评价等等气象服务;建设基于遥感技术和地理信息系统(geographicinformationsystem)GIS支持下农业气象灾害监测系统开发;利用气象数据,结合GIS背景资料对危害区域、危险程度、受害作物面积进行分析、计算、评估,预测洪涝灾害的演进规律,提供受灾区域、受灾人口与损失估算报告,并根据已有的抗洪措施形成后期应急反应方案以及防灾系统建设方案。
3.4遥感技术在海洋渔业中的应用
近年来,海洋渔业遥感技术的研究和应用,受到国内外各渔业相关科研单位和大学的广泛关注和重视。遥感技术应用于海洋渔业,具有大面积观测和实时动态监测的优点,可以获取多种海洋环境要素信息,对预报渔场渔情信息是一种十分理想的手段。
3.5遥感技术在流行病学研究中的应用
遥感及其相关分析技术为流行病学研究开辟了新的途径。周晓农等人利用1989年与1995年两次全国血吸虫病抽样调查资料和我国黄河以南1∶100万数字化地图建立了我国钉螺分布的GIS,显示了我国不同地区血吸虫病的流行强度、分布范围、数据来源及时间等。
为应付未来突发,可利用遥感技术提供目标地区的流行病学疾病预测资料,以制订卫勤保障计划,保障部队战斗力。美国军方从1982年以来就运用遥感技术开展了大量研究,他们以降雨量和气温以及从LANDSAT-3MSS获取的数据为参数预测了菲律宾血吸虫病的流行区分布,并用来计算美军军事演习期间可能由于血吸虫病而导致的潜在伤亡数;另外还将遥感技术应用于战争时区别自然状态的疾病暴发与由于使用生物战剂引起的疾病暴发的研究。
结束语
综上所述,随着技术方法与手段的日臻完善,遥感技术必将在更多的行业和领域发挥重要作用,从而进一步影响我们的工作和生活。
参考文献
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[2]刘爱容.GIS支持下的农业气象灾害监测系统的开发与应用,科技资讯,2007(7).
[3]郑锦秀.地理信息系统的基本功能和技术,福建气象学报,2001(2).
[4]周金星.山洪泥石流灾害预报预警技术述评,山地学报,2001(19).
湖南省卫星遥感技术应用于国土资源管理起步于上世纪70年代中期,经过近40年的宣传普及和试验研究,特别是近10年来的长足发展,现已进入到比较成熟的生产实用阶段。已形成湖南省遥感中心、湖南省国土资源规划院、湖南省第一测绘院、湖南省第二测绘院、湖南省第三测绘院、湖南省测绘科研所以及湖南省国土资源信息中心等单位遥感力量组成的遥感技术应用队伍,拥有500多名遥感专业从业人员,近8000万元遥感专业设备,且每年投入专项经费近2亿元,在土地利用与矿产资源调查与监测、地质灾害预警与应急反应等领域取得了显著的社会效益与经济效益。
随着国土资源科学管理的需要和遥感技术应用水平的提高,湖南卫星遥感应用已成为支撑政府决策的有力工具。卫星遥感技术的应用不仅在国土资源管理,在经济建设和社会发展中的作用也日益重要,前景越来越广阔。
历史回顾
湖南卫星遥感的过去主要是遥感技术应用方法试验。1970年代中期至1980年代中期,在国家科委、国家计委、国家基金委、中国科学院、湖南省政府、湖南省计委、湖南省科委等部门的支持下,湖南率先进行了“湖南省国土调查多平台遥感预试验”。
1980年代中期至1990年代初,湖南省和中科院资源与环境信息系统国家重点实验室合作,进行了“洞庭湖区地理信息系统”研究。 1990年代初至中期,进行了“湖南省防洪减灾信息工程运行系统方案”研究,有力地推动了3S技术在防洪减灾中的应用。
1990年代中期至2000年代初,在原国家计委支持下,实施“湖南省国土资源遥感综合调查”项目,通过卫星遥感技术,基本查明了湖南省各类资源和环境状况,为我湖南省经济社会发展总体规划和政府科学决策提供了重要的基础数据。
湖南省卫星遥感技术开始用于土地资源、矿产资源、水资源、森林资源、旅游资源以及生态环境、自然灾害等方面的调查研究,并取得了良好效果。
应用现状
湖南卫星遥感技术应用工作开展近40年来,通过不断的实践与摸索,在技术方法上已基本成熟,遥感装备水平为满足应用需求得到了全面改善。土地利用变化与矿山开发状况遥感调查与监测、区域地质与矿产地质遥感调查研究、地质环境与地质灾害遥感预警与应急等领域均取得了重大成果。地质等遥感信息形成机理研究、遥感与多源地学数据的综合应用,迈上了新的台阶。
第二次全国土地调查
2007年3月至2009年12月,湖南省第二次全国土地调查工作期间,湖南省以卫星遥感底图为基础,通过遥感解译与外业调查,全面查明了全省土地利用现状、土地权属状况、基本农田分布状况和城镇地籍状况,真实掌握了土地基础数据,为全省经济社会发展与国土资源管理提供了准确性高、现实性强的基础数据。
土地利用遥感监测与土地年度变更调查
2000年组建湖南省国土资源厅以来,基于土地资源管理的“批、供、用、补、查”对基础数据的需求,国土资源部门每年基于卫星遥感数据开展土地利用变化遥感监测。特别是2009年第二次土地调查结束之后,随着卫星遥感技术的不断发展,实现了全省土地监测“一张图”的全覆盖。
土地利用遥感监测能及时准确地反映土地利用变化的最新情况,其成果是土地年度变更调查的主要依据。土地年度变更调查以新增建设用地、土地开发整理复垦耕地以及其他相关地类的变化为主要对象,以客观准确反映年度内土地利用变化情况为主要目标,对满足土地管理日常业务的现实需求,实现监管方式从“以数管地”到“以图管地”的重大转变,进一步扩大调查成果应用的深度和广度,提高土地基础数据资料的社会化服务水平,有效保障土地参与国家宏观调控,满足经济社会发展的迫切需要具有重大意义。
土地矿产卫片执法检查
土地矿产卫片执法检查是国土资源管理的常态化手段,每年开展一次。本工作利用卫星遥感技术定期监测土地利用变化和矿产勘查开采状况等,发现全省土地矿产疑似违法图斑,并对违法情况进行核查,为及时发现、制止和查处违法用地、违法勘查开采矿产资源行为提供了科学依据。
近3年来,共发现并查处土地违法案件3200多起,违法占用土地4万多亩,违法占用耕地1.6万多亩,矿产违法案件999起。各县市区国土资源部门依据相关法律法规对违法主体处以罚款1.2亿多元,违法主体补办手续产生的土地矿产收益在100亿元以上。3年土地矿产卫片执法中,各县市区对违法主体处分200余人,其中县处级4人,科级及以下82人;移送司法机关21人,申请法院强制执行300多起;个别土地违法严重的县(市、区)被国家问责或警示约谈。
土地矿产卫片执法对土地矿产违法行为起了极大的震慑,增强民众法律意识,对稳定土地市场、规范矿业秩序发挥了巨大作用,促进了地方经济良性发展。
耕地后备资源调查与永久基本农田划定
耕地资源是经济社会发展的重要保障。2010-2011年,我省基于卫片遥感图像及其解译成果为调查底图,投入专业技术人员1000余名,耗时两年,全面查清了全省耕地后备资源的类型、数量、质量、权属和分布。
2010-2012年,我省利用卫星遥感技术,投入专业技术人员2000余名,在外业逐图斑核查的基础上,通过基本农田区位调整和划定、基本农田落实到地块和农户、基本农田占用和补划以及设立基本农田保护标志等,全面健全了基本农田图表册基础资料,落实了基本农田保护责任,建立了基本农田数据库,规范了保护标识及责任卡。永久基本农田划定对切实提高基本农田的区位稳定程度、集中连片程度、落地到户程度和信息化程度,全面提升基本农田保护水平,落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策,协调农业用地与建设用地的矛盾,严格控制对耕地的占用,稳定农民承包土地的思想,有效改善农业生产条件等发挥了重要作用。
农村集体土地确权登记发证
农村集体土地确权登记颁证是国务院部署的一项重大土地调查工程。该工作以0.5米的航天或航空遥感图像为外业调查底图,以内业判读指界与野外现场勘界相结合的方法,进行权属调查、界址点采集,然后经内业上图、套合“二调”图斑线和地类、编辑、裁切,编制成农村土地所有权地籍图和宗地图,建立集体土地所有权数据库,并进行分类统计和面积汇总,有效地提高了工作效率。
矿产资源开发多目标遥感调查与监测
为加强矿产资源管理,从2006年开始,湖南省启动了矿产资源开发多目标遥感调查与监测,每年开展一次。
该工作利用卫星遥感技术,在湖南省开展矿产资源开发利用状况、矿山环境和矿产资源规划执行情况遥感调查与监测工作,获取矿产资源开发客观数据,为矿政管理部门制定矿产资源规划、整顿矿产资源开发秩序、治理矿山地质环境等提供技术支持和决策依据。
地质灾害预警预报和应急反应
湖南是我国地质灾害严重的省区。针对湖南严重的地质灾害, 2004年以来,我省基于气象卫星信息和多普勒雷达信息,在汛期开展地质灾害卫星遥感预警预报工作,向相关部门和公众通过Web GIS实时预警预报信息。
10年来,共地质灾害预警预报信息500余次,成功预报200多次,最大限度地减小了因地质灾害所造成的人员伤亡和财产损失,产生了显著的社会效益和经济效益。
另外,基于多源对地观测卫星信息开展的,集预警预报、应急调查、应急评估、应急指挥于一体的突发性地质灾害应急反应体系,也于2011年开始研究,预计在近年可以运行,并将成为我省防灾减灾的重要技术手段。
未来趋势
卫星遥感技术是信息化建设的重要组成部分,也是全面推动信息产业化发展的生力军。迅速发展的卫星遥感技术,正逐步成为国土资源管理中及时有效的技术支撑。卫星遥感技术服务于国土资源管理工作,已具备多样的信息获取途径和系统而科学的信息处理方法,已成为当代国土资源管理首选的技术手段和主要的决策助手。
关键词:遥感技术;农田水利;资源利用
中图分类号:TP317.4 文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2012)005-0047-02
0 引言
随着农田水利技术的发展,遥感技术在水利资源中的应用显得越来越广泛,尤其在农田水利建设中,遥感技术起着重要的监测和评估作用,能对农田洪涝干旱灾害进行科学有效的监测和评价,能对农田水土流失和水土腐蚀情况进行监控和分析,能对农田中灌溉情况进行分析和判断,将有利于我国现代化农业的发展。
1 遥感技术概述
1.1 遥感技术概念
遥感技术主要是指从外层空间或者远距离高空的平台(即波探测仪器或者遥感器)上通过电子光学或者光学接收地球表面的反射或者电磁波信号,并利用数据磁带或者图象胶片的形式进行记录再传输至地面,通过信息处理、野外验证、判读分析,从而为环境动态监测、资源勘测等部门规划决策提供服务。遥感技术是摄影、扫描、信息传输、响应的过程,主要研究的是地面某物状的位置、大小、形状及其跟环境的相关性的科学技术。遥感技术现广泛应用于地球资源勘探、环境监测、气象、水文、海洋、地理、地质、林业、农业等各个领域。
1.2 遥感技术原理
世界上不管是什么物体,都存在着光谱性,也就是说每个物体都有着一定程度的吸收、辐射、反射光谱的性质。由于各物体在同一光谱区内所出现的光谱特性有所不同,相同物体在不同发光谱区域内所出现的光谱特性也有区别。也即由于时间和地点的不同,太阳对地面的光照射角度存在着差异,各物体或者同一物体吸收和反射光谱也各不相同。遥感技术就是依据此光学原理,对不同光谱特性下的物体进行判断和分析。其常使用的有红外光、红光、绿光三种光谱波段,其红外光波段主要将探测矿产、土地以及资源;红光主要用来探测水污染、植物的生长和变化情况;绿光主要用来探测土壤、岩石、地下水情况。同时,还存在微波段,主要是对海底鱼群的游弋及气象云层进行探测。
遥感技术主要涉及到的系统有:遥感平台(用来搭载遥感仪器的)、传感器(主要是用来收集、传输和记录遥感数据的装置,传感器是遥感技术中的核心部件)、遥感信息数据接受处理系统(其由数据接受、记录系统和数据处理系统所组成)、分析解译系统(对数据进行判断、研究和分析,提取有用的数据和信息,并翻译成易懂的图件或者文字资料)等。2 遥感技术在农田水利资源中的应用
2.1 遥感技术在防洪抗旱中的应用
遥感在农田防洪抗旱中的应用主要表现在紧急救援、快速反应、洪涝灾害情况反映、以及灾后重建等方面。目前我国已经建立了农田洪涝灾情遥感速报系统,此系统的运行一般存在两种模式。
(1)对灾区进行宏观的监测和评估。其主要是通过NOAA气象卫星所反映的数据,对我国易发洪涝灾害地区的情况进行每天两次的速报,即对其灾情分布、持续时间、影响程度等进行监测和评价,给出损失数据、灾情简报和图像。(2)对灾区的重点进行监测和评估。其主要是通过雷达卫星和机载合成SPOT数据、TM数据(来自主题测绘仪)、SAR图像数据(来自孔径雷达)以及其它高分辨率数据,结合地理信息系统技术对灾情比较严重的地区,进行多层次地监测和评估,给出详细报告和灾情图像,报告灾情损失数据,并且为灾后重建提出一定的决策建议。实践已经证明,遥感技术在减轻洪涝灾害损失方面有着极其重要的作用,尤其是在紧急救灾、灾情监测、灾情评估、降水遥感监测、旱情监测、旱情评估以及灾后重建等方面,遥感技术提供了快速、客观、全面的数据,为决策部门提供了强有力的决策依据。
2.2 遥感技术在水土流失监测治理中的应用
近年来,为了保证水土不流失,全国展开了土壤侵蚀定量调查。在调查中,涉及的最为主要的技术就是遥感技术,遥感技术以其经济、动态、快速、宏观的优点成为我国土壤侵蚀定量调查的最主要信息源。通过遥感技术,为我国水土环境保护、水利和农林、江河治理、国土整治、西部大开发、水土保持生态建设等提供了科学的可靠的数据信息资料,从而为有关部门的决策提供科学依据。由于土壤侵蚀过程非常复杂,其一般受到人为因素和自然因素的综合影响。人为因素主要是指土地的人为利用,如放牧、耕地、修路、开矿等,自然因素主要是土壤、地质、地形、植被、气候等。不同的土壤侵蚀类型,其影响因素也是不一样的,对于水蚀来说,参考通用土壤侵蚀方程各因子指标,并考虑遥感技术与常规方法相结合方法能否获取以及是否方便在GIS中存取、表达和计算。一般选择降水、地形或坡度、沟谷密度、植被盖度、成土母质及侵蚀防治措施等作为土壤侵蚀量估算的因子指标。
2.3 遥感技术在河道动态变化监测评价中的应用
通过卫星遥感技术,对河道变化进行检测,预测河道的未来发展趋势,以方便农田水利规划以及防灾减灾等工作的开展,从而为我国社会经济效益的增加做了重要贡献。农田水利建设中,河道特征一般有:河型、河道水流流态、河床地貌地形、河道平面形态以及水体物质如污染物和挟沙等。通过遥感技术对河道特征进行监测,获取以上特征数据信息,提供给相关部门进行分析,从而有利于其作出科学的农田水利建设决策。
3 遥感技术在水利资源应用中的发展趋势
随着信息化技术的发展,遥感技术在我国农田水利现代化建设中也实现了推广,遥感技术将在农田水利建设中“无孔不入”,并且为管理层提供有效的科学的可靠的决策数据。在水利建设中,遥感技术将会呈现以下几个趋势:第一,逐渐实现集成化。农田水利建设中,遥感技术将不断推进其信息化进程,信息化过程中不但要求遥感所获取的数据进行紧密的严谨的集合,从而形成一个更大的数据系统。同时,遥感技术往往还会与如OA系统、MIS系统等外部系统进行密切结合,实现用户的多方面要求。所以,遥感技术将逐渐和外部系统进行无缝集成对接。第二,逐渐实现数学模型化。对水利工作人员来说,只是对图形数据进行查询、浏览根本没有多大意义。应该扩充遥感在农田水利建设中的作用。因此,就必须通过遥感软件进行专业的分析。水利行业要求遥感系统平台提供专业的分析算法和专业模型,以便对各种水利数据进行深层次的分析,使系统具有辅助决策支持功能,为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。第三,逐渐实现标准化。在遥感技术应用中,没有形成一定的标准,其标准化使用是农田水利规范建设的需要。标准化主要就是指要做到遥感技术的可收缩性、互操作性、可移植性、环境通用性。主要的内容有:数据收集、数据分析、数据交换、数据测算、解释等等。
综上所述,遥感技术在农田水利中有着广泛的应用,遥感技术的应用将有利于农田防洪抗旱工作,有利于对农田利用情况进行科学分析,有利于对农业灌溉系统进行精算,有利于对农田水土流失进行监测、评价和治理,有利于对河道动态变化进行监测和评价。因此,应该大力推动遥感技术在农田水利建设中的应用力度,加大实现遥感技术应用的网络化、集成化、模型化、标准化。
参考文献:
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关键词:地质矿产勘查;3S技术;应用研究
在当前我国经济和社会平稳可持续发展的背景下,地质矿产勘查工作成了非常重要的工作,它为国民经济发展提供了重要能源基础,能够有效保障各行各领域的能源需求。随着我国综合国力的不断增强,科学技术的不断进步,越来越多的先进技术开始在地质矿产勘查领域中应用,其中最为突出的就是3S技术,能够极大的提高勘察工作的效率。
1.3S技术分析
所谓3S技术,即全球定位技术(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)的统称,这三种技术在实践中能够形成同一互补且相互独立的有机整体。其中全球定位技术(GPS)所起到的作用是进行位置坐标标注、地理信息系统(GIS)对数据进行分析和比对并筛选出有效信息、遥感技术(RS)作用是获取样本数据,3S技术的集成应用如图1所示。
1.1全球定位系统技术
目前全球定位系统应用最广泛的是美国开发研制的GPS系统,该系统由24枚离地约20000km的卫星组成,围绕着6个轨道进行运转,使用者通过该系统能够获取到准确的位置,误差仅为1m左右。GPS不仅仅能够提供准确的位置,还能够提供运行轨迹分析。在实践中应用具有以下明显的优势:一是稳定性较好,不受外界天气因素的干扰、不受时间、空间的干扰,能够实时地提供准确的多维定点;二是能够较为快速地进行定时、定点,还能够对运行轨道进行预测和分析;三是应用范围广泛,不仅仅在目前的地质矿产勘查方面能够实现应用,同时在交通、水利等诸多领域也有着广泛的应用;四是服务的范围广泛,如上文所述,GPS系统只需要24颗卫星即可覆盖全球的定位;五是定位法则便捷,使用者不需要在特定位置进行定位,可以检测到运动的物体,随意移动都可以获取到准确的数据。
1.2地理信息系统技术
地理信息系统简而言之,属于一种处理数据的计算机软件系统,能够对地理信息数据进行管理。主要的作用在于能够对数据进行分析、修改、储存、分类、输出等一系列的处理。同时还能够通过数据加工以特定的形式进行转换,标注在地图上,进而实现信息的可视化。除此之外,地理信息系统还能够对数据进行处理和加工,进行动态显示,能够实现数据的实时监控。地理信息系统的数据处理是一个非常复杂的系统,所处理的数据能够为地质矿产提供有效准确的数据。
1.3遥感技术
遥感技术的原理是通过电磁波的发射、吸收这样反复循环的过程,对电磁波信息进行分析,形成数据图像,通过不直接接触物体的情况下,来辨识物体。遥感技术成像的方法有两种,即胶卷成像,利用相机胶卷来进行拍摄,发展至今,胶卷成像已成为过去式,目前普遍采用数字成像的方式,利用计算机来对电波信号进行处理,转换为规则图像。遥感技术能够节省人力物力,简单地获取到有效的信息,尤其是面对一些环境较为复杂的区域,遥感技术能够拍摄出不同角度的信息,通过三维成像的方式来还原物体图像。
2.地质矿产勘查工作中3S技术应用分析
2.1全球定位系统的应用分析
全球定位GPS系统自投入使用之日到如今,已运用了几十年的时间,全球定位GPS系统的应用能够为地质工作者提供地质矿产的时间、空间和地理数据信息,具有非常大的应用价值。全球定位GPS系统操作简单,卫星定位技术作为信息化的重要组成部分,在地质矿产工作的勘查领域已成为非常重要的部分。在矿产资源勘查的实践中,我们主要通过全球定位GPS系统和北斗卫星定位系统。全球定位GPS系统相对于传统的无线电定位系统而言,受天气的影响更小,准确度更高,通过对卫星定位系统的利用,能够有效监测地质情况,能够准确定位出矿产资源的具置,对矿产发展情况进行准确的定位,以便于地质工作者更加高效率的开展工作。全球定位GPS系统在地质矿产勘查领域中进行测量时,需要根据实际的地形进行测绘,主要的目的是为矿区提供不同比例的地形图,以满足实际勘查的需要,针对不同的项目,以往主要采取的是经纬仪和测距仪进行测图,实际运行过程中需要按照设定控制网点、控制次网点并结合加密控制点进行测量,随着科学技术的发展,上述测量的方式烦琐,全球定位GPS系统的应用能够满足实际项目所需要的精度、速度以及费用等方面的要求,操作相对简单,在地质测量中能够广泛使用。在发现矿产藏区后,首先应该建立GPS网,由于不属于不同的地质勘探工程,矿区可以通过地质技术来制作简易的全球定位GPS系统控制网,在此基础之上来实现测设基线的项目,以确保地质勘查项目的顺利运行。针对矿区GPS控制网构建而言,能够完成地质工程的测量工作,这样一来不仅仅能够节省工作时间,还能够极大提升经济效益。在完成基线点测量工作之后,开始沿着基线点布设主要的测量线,沿着基线点零的位置,顺时针将望远镜旋转90°,将勘探线方向作为主要的施测剖面。然后在勘探方向分别通过全球定位GPS系统对不同的地形点进行探勘,并利用全球定位GPS系统对地形点进行测定,并根据坐标数据来外出完成测量作用,对数据进行汇总分析后,可绘制出矿区的剖面图。
2.2地理信息技术的应用分析
地理信息技术是基于信息技术发展而来的地理信息管理系统,信息技术本身就具备了综合信息、动态预测、信息分析和处理的能力,因此地理信息技术优势十分明显。地理信息技术包含了数据的管理、传输、录入和分析等,最后经过处理得出最终的数据,能够直观地展现在地质工作者面前,在减灾防灾方面具有非常大的应用价值。我国各地区的自然资源局就通过地理信息技术,绘制了全国的地质信息图,这对于全国各地的矿产开发、勘查工作提供了良好的基础,同时也避免了数据重复产生的成本。利用地理信息技术还能够对区域的矿洞、山脉等地形图具体成数据信息,产生多维度的信息预报,为地质发展情况提供准确有效的信息数据,同时也为地质矿产勘查和开发提供信息平台,有效提高了工作效率。在开展地质矿产勘查的过程中,地理信息技术应用的地质图像能够发挥出重要的作用,因此在进行勘查的过程中,地质图像的准确性至关重要,是之后工作的重要基础,为确保地质图像的准确性,需要在测绘领域、采矿领域数据工作等方面加强质量控制,在实际勘查的工作中,工作人员可以应用专业的分析模型和地理信息系统,这对确保地质图像的准确性有很大的效果。地质矿产勘查的信息资料对地质矿产勘查有很大的影响,地质工作人员在工作中会引用到前人留下的信息资料,因此为提高地质矿产勘查工作的质量,必须要加强地质探勘的资料管理工作,应用地理信息技术能够实现地质勘探资料的电子化录入,这对于信息资料的安全性保障有了很大的提高,通过地理信息技术还能够实现图形与信息资料的建立,能够为用户提供可靠的依据,因此为确保地理信息系统的高效性,必须要加强矿产勘查资料的完整性和真实性。为进一步提高地质勘查工作的有效性和高效性,还需要加强地质定量分析工作,这是非常关键的内容。在实际工作过程中,地理信息系统能够实现对信息数据的充分利用,同时还可以构建数据模型,提高信息数据的处理效率,这对促进矿产勘查工作的顺利进行意义重大,目前这项信息数据处理技术发展并不全面,在外来需要不断地提高智能化的技术水平,才能够有效发挥出地理信息系统的应用效果。
2.3遥感技术的应用分析
随着科学技术的进步,遥感技术也在不断地改进和完善,在地质矿产勘查领域,遥感技术的应用已不再是纯粹的遥感技术应用,同时还集成了地球物理信息、图像处理技术、数据库技术、三维可视化及虚拟仿真等诸多先进技术,这样综合的技术应用,实现了虚拟矿产资源勘查区,以实现对矿产资源的虚拟勘查,如图2所示。遥感技术作为3S技术中的一种,能够对区域的地壳和地层结构进行综合分析,并具体绘制成像。同时还能够针对该地区的矿产资源,描绘出具体的分布图与分布规律信息。这对于传统采用人工的方式进行勘察,效率提升很大,同时对于环境恶劣、荒漠地区的勘查,遥感技术的应用能够替代人工的方式进行资料收集,为地质矿产勘查提供了极大的便利,提高了矿床的发现概率,为地质矿产的勘查、开发,提供了良好的数据基础。不同地区的地质构造运动,导致了地质矿产的地区分布差异,特定区域中地质矿产存在的条件一般为特定的岩石组合,因此岩石作用十分重要,岩石自身所具有的光谱特点为遥感技术的应用提供了极大的便利,分析遥感图像接触图像的各个参数进行差异化分析,以识别岩石的特性,而地质矿产的分部主要集中在地质结构中的边缘以及特殊变异部位。通过不同遥感技术进行找矿的关键在于从矿物质产生的时间上进行分析,以确定矿产分部的因素,是否展现出带状分部的特征,在特定矿产区域,借助影响提取主要的信息,同时能够对相应的地质影响进行分析,将有效的矿产资源位置信息提取出来,让地质工作者对整个区域的地质情况有一个综合的把握,进而确定找矿的理论依据。遥感技术的应用能够一定程度上解释地质信息,地质构造运动会导致地壳内部活动,同时矿作用、热事件、变质会同步进行,地质结构事件控制了地质内部矿产资源储量的变动,遥感技术的应用能够观察到遥感图像的变化情况,当遥感图像变动为线性时,图像上会显示呈持续形式或断续形式的线状、带状的分布影像,这个遥感影像说明地质结构中存在着断裂、节理等结构,控制了岩浆的具体活动,同时对矿液的移动、储存等都起到了十分重要的作用。当地质结构在遥感图像呈现出环状时,即呈现出圆形的结构环状,说明地质结构的活动主要发生在地壳中,这是一个非常鲜明的外在特征。总而言之,无论遥感图像表现出来的形状如何,是线性或者环形,通过遥感技术的应用,所形成的图像可对地质工作者进行深入直观的分析,这对于地质矿产勘查十分有帮助。
【关键词】卫星遥感监测技术;地质灾害;监测
卫星遥感监测分绝对定位和相对定位。地下开采(如采水、采矿等)引起的地面沉降也是一种常见的地质灾害。应用遥感监测地面沉降目前主要从两方面开展,一是对地面沉降范围的确定,二是对地面沉降范围和程度(沉降值)的确定。通过对土地覆盖的变化可以定性地确定大区域沉降范围,但其精度往往不是很高。目前较多采用能够确定地面变形/沉降值的遥感监测方法,同时确定范围和程度,如基于SPOT立体像对建立数字地面模型,发现地面沉降,利用干涉合成孔径雷达(INSAR)技术监测地面沉陷是一项极具发展前景的技术,也是目前的研究热点[1]。
1.卫星遥感监测技术
1.1差分GPS的概念
差分GPS(DGPS)定位技术是将一台或多台GPS接收机安置在基准站上进行观测,根据基准站已知精密坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数,并由基准站实时地将这一改正数发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时,也接收到基准站的改正数。GPS定位中存在着三部分误差:一是多台接收机公有的误差,如卫星钟误差;二是传播延迟误差,如电离层误差,对流层误差;三是接收机固有的误差,如内部噪声、通道延迟、多路径效应。采用差分技术可以完全消除第一部分误差,可大部分消除第二部分误差(视基准站至用户的距离)。结构松散,抗剪强度和抗风化能力低,在水作用下容易发生变化的松散覆盖层、黄土、黏土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等是滑坡的易发生物质基础。岩土力学强度较弱与较坚硬岩层互层结构的碎屑岩组亦利于滑坡的形成。岩土体中的各种结构面,包括节理、裂隙、层理面、岩性界面、平行和垂直的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面都是产生滑坡的内在条件。这些结构面的种类、软弱性、展布范围、密集程度,特别是软弱结构面与斜坡临空面的关系,对斜坡稳定起着很大作用。一般来说,结构面张开性较好或者破裂面和软弱夹层的抗剪强度较两侧岩土低,它们在空间的组合常成为斜坡变形破坏的滑动面。结构面延伸越长,贯穿性越好,其危害越大。
1.2实时动态遥感监测技术
实时动态(Real Time Kinematics简称RTK)遥感监测技术,也称载波相位差分技术。是以载波相位观地质监测为根据的实时差分遥感监测技术。该项技术的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线传输设备,实时地发送给用户观测站。在流动站上,GPS接收机在接收卫星信号的同时,通过无线传输接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位的原理,实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。
2.GPS监测数据处理
GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件,为进一步的平差计算作准备。从原始记录中,通过解码将各项数据分类整理,剔除无效观测值和信息,形成各种数据文件,如星历文件、观测文件和测站信息文件等,然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量,实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后,必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价,以便及时发现不合格的数据,并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步观测数据的检核,主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。应用GPS技术进行土地利用调查控制地质监测,首先应对原始观测数据进行预处理,解算出各基线向量,然后再对同步观测数据进行检核、重复边的检核以及环闭合差的检核,并且3种检核应满足现行GPS地质监测规范的精度指标要求。观测数据预处理完毕之后,根据预处理所获得的标准化数据文件,便可以观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形,以三维基线向量及其相应方差作为观测信息,以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据,进行GPS网的三维无约束平差。
3.遥感监测技术在煤炭矿区地质监测中的应用
遥感图像的外部变形误差,指的是遥感传感器本身处在正常工作的条件下,而由传感器以外的各种因素所造成的误差,例如传感器的外方位(位置、姿态)变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。遥感图像的几何处理包括粗处理和精处理。对于上述选购的3个时相遥感图像,虽已经过遥感卫星地面接收站的粗处理,但仍含有一定的几何误差,因此需要进行精处理—几何纠正。遥感图像几何纠正的实质是逐像元地将其图像按一定的精度要求变换到地形图的地理坐标系中,然后再按恰当的抽样方法对像元重新作亮度赋值。
地质灾害可分为自然地质灾害和人为地质灾害及其作用的地质灾害。在煤炭开采区的环境工程地质灾害是人类采矿活动违背的自然规律,生态环境的恶化,导致灾难。将煤炭地下采空区的形成,岩石失去了原有的平衡,简称为岩移。摇滚运动,包括山体滑坡,雪崩造成的地下开采和露天开采引起的地表移动。开采沉陷主要分布在上面的采空区,地面沉降,裂缝,沉降,地裂缝的变形形式。为了查明地质灾害的成因、类型和分布规律,掌握其发生发展趋势,对防灾减灾措施提供可行性依据,利用遥感技术可以不断地探测到地质灾害发生的背景与条件的大量信息。事先圈定出地质灾害可能发生的地区、时间及危险程度。在地质灾害发展过程中,利用卫星和航空遥感图像对其进行长、中期动态监测分析,可以不断监测地质灾害的进程和态势,及时把信息传送到抗灾部门,有效地进行抗灾,具有独特的效果。在地质灾害发生后,利用遥感技术可以迅速准确地查出地质灾害地点、大面积灾情,以便及时救灾。同时,随着航天遥感技术发展,卫星遥感数据空间分辨率和光谱分辨率的提高,突破了卫星遥感对宏观地质灾害进行微观研究的限制,为矿区地质灾害研究提供了重要手段。假如输出图像阵列中的任一像素在原始图像中的投影点位坐标值为整数时,便可简单地将整数点位上原始图像的已有亮度值直接取出填入输出图像。但若该投影点位的坐标计算值不为整数时,原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度存在,于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来,构成该点位的新亮度值。
4.结束语
为方便卫星GPS遥感监测沉桩,将根据业主提供的基线基点,选择地基牢固、方便管理的位置,采用静态地质监测布设高精度的GPS参考站,以确保煤炭矿区地质灾害能够准备在进行监测。在煤炭矿区地质灾害监测中,地质监测工作者能够根据导航监视器进行修正定位,在地质监测、定位时,计算机系统能够自动进行记录,并保存在硬盘或者软盘中。
【参考文献】
[关键词]测绘技术 第一次全国地理国情普查 具体应用
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-239-1
地理国情的查验,是国情国力这一范畴的调查,能全面辨识陆地架构内的地理要素。这样做,经由测绘的流程,得来可用的精准信息,为平日之内的减灾及防灾、关涉的行业调研、应急保障特性的统计调查,供应了明晰的数值根据。现代时段的测绘技术,延展了地理信息原初的搜集范围。卫星遥感特有的新颖技术,是数值提炼及存留的最优手段,限缩了普查的难度。
1预设的普查任务
在拟定好的国土范畴以内,选取先进特性的新技术,去查验地理国情关涉的信息。可用的新颖技术,包含航空航天特有的遥感技术、导航卫星架构下的系统、搜集及查验信息的系统。测绘得来的地理信息,能覆盖设定好的比例尺;测绘范畴内的地理资源,包含整合得来的测绘成果、地理国情关涉的专题信息。多源态势下的遥感处理、信息提炼及接续的现场查验、信息特有的归整及汇总,都能折射出地表的特性、人类活动关涉的要素信息。对环境范畴内的要素,予以定量辨识。在这以后,形成空间布设特有的普查结果。具体而言,设定好的普查任务,可分成如下层级:
第一,是地理要素固有的根本状态。自然资源特有的状态,包含某地段以内的地貌及地形、覆盖着的植被水体、出来的荒漠等。对细分出来的这些要素,明辨它们特有的类别及方位、覆盖范畴及关联的空间布设。
第二,人文层级内的地理要素,也要查验并搜集。这些本源的情况,包含地段固有的交通网络、细化以后的地理单元、居住地布设着的设施。要判别它们固有的类别方位、延展出来的面积,明辨空间布设的总倾向。
第三,要搜集得来可用的信息。对凸显出来的信息重点,进行辨识及统计。把地理范畴内的关联信息,与搜集得来的社会信息,妥善归整在一起。在这以后,就能明辨空间化态势下的发展指标,进行综合特性的统计解析。建构多层级的数据库,形成可以查验的普查图例、书写出来的普查报告。创设系统架构下的普查方式。更替旧有的普查机制,促动机制特有的科学化。
2新技术架构下的普查应用
地理国情的查验技术,包含惯常用到的遥感技术、全球范畴内的导航定位、航空摄影特有的测量手段。地理国情范畴内的多样信息,经由一体化特性的采集,提快了更新速率。空间统计依循的解析技术,能评判归整出来的综合信息,明辨时空变动的总倾向,并估测出概要趋向。自动化特性的信息系统、定量化范畴内的数据库,也能协同地理普查。GPS架构内的这种技术,依托微机这一载体、安设好的电子罗盘,完成平日之内的数字调绘。这样做,就从惯用的纸质调绘,更替成外业范畴的数字调绘。
2.1 GIS架构内的新系统
GIS架构下的新颖系统,是地理信息关涉的搜集系统。它整合了存留数据、解析及管控数据、微机显示特有的多种属性;若要归整海量信息,最好安设这一系统。地理国情依循的普查技术,把3S架构下的技术看成根基,整合了有着遥感特性的技术,快速明辨空间特性。在这样的根基上,创设普查成果存留的数据库。GIS特有的录入查验性能、空间数值辨识的性能,带有客观的特性。统计得来的数值结论,能折射出区段内的权威信息。存留这些信息,为接续的资源搭配、某范畴内的方针设定,都供应了依托。
2.2图像遥感依托的技术
地理国情预设的查验对象,凸显出明晰了区域特性;多维架构下的时序变更,有着复杂的倾向。然而,现代特性的遥感技术,可以经由高清拍摄,快速明辨地面范畴内的监测对象。图像传感器特有的新技术,正在不断延展;存留着的数据资源,也渐渐丰富。空间辨识率的升高,为普查数值的存留及获取,供应了可用的数值支持。与此同时,遥感数据接续的处理流程,也提快了速率。商业软件的制备,提升了原有的处理速率,能解析偏多的空间数据。多源架构内的图像融汇,能提炼出明晰的解释,提升数值精度。对选取出来的测区,进行地表层级的完全覆盖,缩减了耗费掉的劳动强度。
卫星遥感关联着的新技术,对地观测及查验的水准很高;观测时段被缩减,提炼得来的信息递增,且覆盖范畴被延展。未来时段中,卫星遥感依托的新颖技术,会创设多平台,依循多角度这一方向去延展。
2.3外业调绘依托的软硬件
国情普查特有的分支,涵盖了外业调绘。外业调绘依托的查验系统,可以分成配套特性的软硬件。移动架构下的作业系统,把电脑看成载体,用GPS独有的实时定位,衔接起3G安设的通讯模块。内外业搜集得来的数据,就实现了互通衔接。平板电脑配有的硬件,包含内置特性的GPS、网络及安设的摄像头、调绘依托的电子罗盘。
外业调绘配有的核查体系,接纳了外业涂鸦这一作业路径。要节省耗费掉的作业时段,可利用安设好的涂鸦工具,描画出明晰的边界,并创设多样属性。GPS架构的摄像配件,能拍摄得来遥感影像依托的解译样本;与此同时,还能经由自动的路径,去录入相机姿态特有的参数数值,便利接续的数据库存留。GPS查验及定位这一性能,也随时被开启。这就寻找出了调绘主体现有的方位,描画出调绘核验依托的路线。调绘核查衔接的元数据层,被设定成MFSV,它被看成查验的根据。
惯常用到的调绘途径,是手动描画出来的纸质卡片。如上的模式,很易重复既有的工作,遗漏查验得来的信息;内外业预设的衔接流程,也会凸显出矛盾,缩减了期待中的产出效率。电子平板架构下的外业调绘,把调绘及汇总得来的成果,更替成电子化范畴内的新成果。内外业的互通及衔接,创设了全新特性的调绘方式。把调研得来的数值,进行接续的纠偏处理,制备出正射影像。依循细化的影像类别,融汇这样的信息。
3结束语
全国范畴以内的地理国情查验,要累计可用的足量数据,也要借助先进特性的测绘技术,供应保障及依托。地理国情关涉的监测,从传统架构下的手动模式,逐渐更替成信息化架构下的新颖模式。转型升级态势下的新模式,提升了原有的普查水准。测绘单位要安设新设备,提升数值查验的精度。完善测绘的总构架,供应可用的保障服务。只有这样,才能助推可持续态势下的测绘进展。
参考文献
[1]李维森.地理国情监测与测绘地理信息事业的转型升级 [J].地理信息世界,2013(10).
关键词:GIS技术;水利水电;空间数据库
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)10-0068-02
1 GIS技术在水利水电领域的应用
GIS技术(地理信息系统)是当前水文和水利工作的重要基础性技术,由于GIS技术立依靠计算机的功能技术,这使得水利水电工作可以利用数字的新发展得到迅速的发展,实现水利水电科学的管理、水利水电政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高,可见GIS技术对于水利水电工作的重要价值。应该从GIS技术的水利水电基础认知入手,分析水利水电工作应用GIS技术存在的问题,找到问题存在的深层次原因,以水利水电工作和GIS技术的特点出发,探寻水利水电领域GIS技术应用的要点,更好地实现GIS技术对于水利水电工作的价值,促进水文和水利领域的各项工作走向深入。
1.1 GIS技术在建立水文地理空间数据库中的应用
水文地理空间数据库是今后水利水电工作的重要基础,是GIS技术在水利水电领域中应用的核心,数据库要保障实时查询则要求保持服务器端数据库与实时报汛数据库之间的通信,创建并存储洪水预报相关数据,进行更新、插值计算后得到最新信息,以便在水利水电工作中得到有效地应用。
水资源数据库就是一个巨大的数据库集成体,可对现状数据进行整理、储存,利用GIS技术,对水资源分布进行分析,结合经济发展需求,确定区域水资源承载力,提出科学合理的水资源调度方案,为水资源综合规划的编制提供依据。
1.2 水资源规划中GIS技术的应用
水资源规划包括了水资源调查评价、节约用水规划、需水预测、供水预测、水资源保护规划、水资源配置、规划实施效果评价等内容。通过GIS技术辅助进行水资源评价,以便做出合理的水资源规划。
1.3 水资源管理中GIS技术的应用
水资源管理包括了对水文基本信息、水文地质条件、土壤植被、河流水系、地形地貌、水利工程等多种不同类型要素的管理,通过GIS技术可实现多元信息的叠加分析及空间数据和属性数据结合,为水资源管理提供基础信息的服务。
1.4 防洪抗旱中GIS技术的应用
通过GIS技术与GPS技术、RS技术的结合可以建立洪水预警和干旱预警的系统,对洪涝灾害和旱灾进行灾情评估、灾情预报和灾害风险分析,有利于控制灾害的风险,降低灾害的损失。
1.5 GIS技术与水文模型的融合
GIS技术的发展方向是与水文模型做到合理的契合,GIS技术应用于水文模型的数据处理过程,实现水利水电专业模型GIS技术的集成。
2 GIS测量技术在水利监测的贡献
测绘科学随着电子计算机和电磁科学的发展而发展,凭借GIS技术的优越性,在水利监测的贡献主要表现为高效率、高精度、便捷、科学、系统的反映河道水利信息。
2.1 遥感图像在水利信息方面的应用
GIS技术的除了拥有采集地理信息数据,并对水利数据进行存储和整理,并进行可视化之外,还能对水利的数据进行复杂的整合,能够提醒、预测预算等各种辅助决策功能。用遥感手段对取得的水利信息通过计算机进行专门的图像处理和转换,把遥感信息源传输到GIS上。遥感测量和实际测量之间是有误差的,而且在未转换前GIS是不能识别遥感图像的,为了减少保持遥感图像和实际测量地形图的误差和GIS的顺利识别,必须对遥感图像做必要的变换和图像处理。运用图形图像资料提取高程数据,以建立数字高程模型(DEM)。GIS利用数字高程模型数据统计出两冲淤监测断面间的冲淤量,冲淤分析是河道演变的主要工作,通过分析可以自动绘制出检测出冲淤累积图,既便捷又准确。
2.2 遥感动态监测水利状况
遥感动态的进行水利监测能及时细化的反映水利状况。通过对相同的水利监测点,从各个时相分析获得的图像,形成理想的遥感影像。动态监测技术是遥感技术应用的主要方面,可以对同一地区内的各个时相的图像进行识别记录,形成地区变化的遥感影像。不同类型的传感器同时作用于同一地区水利环境检测,从客观上把握水利状态。以遥感影像作为数据源并进行复杂的图像处理,提取了精确清晰的图像,为水环境研究提高辅助资料和决策依据。用数字遥感技术能动态的检测河道的各个时相的水况变化,对防洪防灾和调度水资源、河道建设等提供参考。
2.3 对河道冲淤变化的检测
从信息处理软件获取可见光的水体厚度信息获得水深的情况。原理就是利用水辐射的强度和水深、水体浑浊度的特定关系,测量水深。在实际测量中,遥感技术测量和实际测量是有精度偏差的。其原理是:遥感水深误差大多是受到多方面的的影响,两个或者多个时相之间的测量有误差,采用减少系统误差的方法,减少遥感信息源转换的信息误差,提高检测的准确性。实现了遥感测量地形和实际测量地形结果的一致性,测量数据满足河床变化分析和冲淤量分析的研究要求。
3 水利水电工作应用GIS技术存在的主要问题
3.1 缺乏统一的GIS技术平台
当前水利水电行业已经看到GIS技术的重要价值,由于各自为战,导致GIS技术的开发平台多种,数据格式多样,没有完整的标准和规范,这个水利水电信息交流和共享带来了极大的不便,影响GIS技术的进一步应用。
3.2 GIS技术与其他工作沟通不想
当前,GIS技术的应用工作多重视水利水电数据的采集,没有利用GIS技术的优点展现与其他工作和领域的合作与沟通,导致GIS技术的交互性出现不足,特别是GIS技术数据与现有的水文模型不能有效契合,出现GIS技术的深层次优势没有得到发挥的问题。
3.3 GIS技术的动态效果有待于提高
GIS技术对水文现在的表述多属于静态描述和简化处理,这会产生GIS技术与实际之间的较大差异,进而会影响GIS技术动态模拟效果的真实性和有效性,出现GIS技术的表达障碍。
4 GIS在水利水电中应用的具体事例分析――以云南省为例
云南省地处西南边陲,地理位置和气候条件特殊,位于我国第三级地貌台阶和暖温带向南亚热带的过渡地带,具有十分明显的过渡性征。
历史上,云南省是全国洪涝灾害发生较为频繁、灾害比较严重的省份之一。随着社会经济和科学技术的飞速发展,我省的防洪工作将逐步从“以洪水为敌”的控制洪水向体现水资源特性的洪水管理转变,全面建成覆盖全省的水利信网络,其中防洪减灾属于重点应用系统。
以云南省五万分之一数字高程模型(DEM)数据为基础,采用先进的数字化和3S技术,利用国际上先进的流域水文模拟系统(HEC-HMS),研究开发适合云南省广大山丘区和流域洪水预警预报系统,全面实现主要水文断面和中型水库、多座小型水库以及个山丘区小流域洪水预警预报,开展山洪灾害预警,达到以人文本、科学决策、全面减轻山丘区洪涝灾害。
GIS在这些系统中的作用主要有以下几个方面:空间数据处理、查询、检索、更新和维护;利用空间分析能力和可视化模拟显示为防汛指挥决策提供辅助支持;为各类应用模型提供实时数据;优化模型参数;预报预测和防汛信息及决策方案的可视化表达。
5 结语
GIS是实现水利测量工程的进步和发展的有力技术手段,GIS在参与水利工程测量的各项工作中,为河道、水利监管以及水利的情况的记录带来技术变革,准确的为河道水利勘测管理方面提供科学资料。所以,针对GIS在水利水电的应用进行深入的研究和探讨是有着十分重要的意义。
参考文献
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[关键词]水利工程;3S技术
中图分类号:TV05 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)42-0391-01
3S技术通常指地理信息系统(GIS )、全球定位系统(GPS)和遥测技术(RS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术,在水利行业中有着广泛的应用。
1.GIS在水利系统中的应用
地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机硬、软件环境的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分析方法,适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立起来的一类计算机应用系统。
1.1 GIS在水利工程管理工作中的应用
水利水电工程建设与管理是一项信息量极大的工作,涉及水利工程前期工作审查审批状况、一投资计划情况、建设进度动态管理、工程质量、位置地图检索、项目简介、照片、图纸等一系列材料的存储、管理和分析,利用GIS技术可以把工程项目的建设与管理系统化,把水利工程建设情况进行实时记录,使工程动态变化能够及时反映给各级水利行政主管部门。还可以对河道变化进行动态监测,预测河道发展趋势,可为水利规划、航道开发以及防灾减灾等提供依据,创造显著的经济效益。
1.2 GIS水利工程管理应用效益
应用地理信息系统之后完成各项任务与传统的方法相比,显示了许多优性,具体说来,水利GIS的优越性可以概括如下:
(1)可以存储多种性质的数据,包括图形的、影像的、调查统计等等,同时易于读取、确保安全。
(2)允许使用数学、逻辑方法,借助于计算机指令编写各种程序,易于实现各种分析处理,系统具有判断能力和辅助决策能力。
(3) 易于改变比例尺和地图投影,易于进行坐标变换,平移或旋转、地图接边、制表和绘图等工作。
(4) 在短时间内,可以反复检验结果,开展多种方案的比较,从而可以减少错误,确保质量,减少数据处理和图形化成本。
2.GPS系统在水利工程系统中的应用
全球定位系统・( Global positioning systems, GPS)是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距,具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户部分三部分组成。由于GPS定位的高精度性,并具有全天候、连续性、速度快、费用低、方法灵活和操作简便等特点,使其在水利工程领域获得了极其广泛的应用。
2.1 地形测绘
传统的地形测绘,基于测绘仪等基本测绘工具和测绘人员艰辛而繁重的工作,其实际效果常因测量工具误差、天气情况变化等诸多影响因素而不甚令人满意。特别是在水利工程中,相关的地形勘测是进一步设计论证的重要前提,但常常因地势地形因素,给实际工作带来相当的麻烦。目前,一个较为先进的方法是采用航空测绘,即通过航空器材从空中摄影绘图进而完成地形测绘,但此方法的显著缺点是大大增加了测绘成本,因此在实际工程中远远未得到推广。GPS全球卫星定位系统,为我们打开了解决该问题的新思路。
2.2 截流施工
截流的工期一般都比较紧张,其中最难的是水下地形测量。水下地形复杂、作业条件差,水下地形资料的准确性对水利工程建设十分重要。传统测量采用人工采集数据,精度不高、测区范围有限、工作量大、时间上不能满足要求,而
GPS技术能大大提高数据精度、测区范围等,保证施工生产的效率,保证顺利进行。利用静态GPS测量系统进行施工控制测量,选点主要考虑控制点能方便施工放样,其次是精度问题,尽量构成等边三角形,不必考虑点和点之间的通视问题。另外,用实时差分法GPS测量系统可实施水下地形测量,系统自动采集水深和定位数据,采集完成后,利用后处理软件,可数字化成图。
2.3 工程质量监测
水利设施的工程质量监测是水利建设及使用时必须贯彻实施的关键措施。传统的监管方法包括目测、测绘仪定位、激光聚焦扫描等,而基于GPS技术的质量监测是一种完全意义上的高科技监测方法。专门用于该功能的GPS信号接收机,实际上为一微小的GPS信号接受芯片,将其置于相关工程设施待检测处,如水坝的表面、防洪堤坝的表面、山体岩壁的接缝处等,一旦出现微小的裂缝、开口,乃至过度的压力,相关的物理变化促使高精度GPS信号接受芯片的纪录信息发生变化,进而将问题反映出来。若将该套GPS监测系统与相关工程监测体系软件、报警系统联系结合,即可实现更加严密而完善的工程质量监测。
3.RS技术在水利系统中的应用
遥感技术(Remote sensing, RS )是一门综合的技术,它是利用一定的技术设备系统,在远离被测目标处,测量和记录这些目标的空间状态和物理特性。从广义上来讲,可以把一切非接触的检测和识别技术都归入遥感技术。
3.1 RS技术在水利规划方面的运用
水利规划的基础是调查研究,遥感技术作为一种新的调查手段与传统的手段综合运用,能为现状调查及其变化预测提供有价值的资料。水资源及水环境保护是水利规划的一项重要内容,可利用卫星遥感资料对水资源现状及其变化作出评价。首先,利用可见光和红外线波段的资料探测某些严重污染河段及其污染源,可见光探查煤矿开采和造纸厂排废造成的污染;红外波段探查热废水排放造成的污染。其次,结合水质监测数据进行水环境容量评价,确定允许河道的水容量,再根据污染物的组成及含量测定值确定不同季节的允许排放量。利用卫星遥感资料及其处理技术,可以确定不同时期的水陆边界及水域面积,因而可以把地形测量工作简化为断面测量,从而节省工作量与经费。
3.2 RS技术在水库工程方面运用
水库工程是水利建设的一项重要内容,不论防洪、发电、灌溉、供水都离不开水库工程建设。水库工程论证一般包括问题识别、方案拟定、影响评价、方案论证等几部分。论证的重点一般包括水库任务、工程安全、泥沙问题、库区淹没、
生态环境评价、工程效益分析评价等。卫星遥感技术在水库淹没调查和移民安置规划方面,尤其具有应用价值和开发潜力。规划阶段的水库淹没损失研究一般利用小比例尺地形图作本底,比较粗略,且由于地形图的更新周期长,一般需要进行相当规模的现场调查进行补充修改。如果利用计算机分类统计等技术,可以显著提高工作效率和成果的宏观可靠性。在规划以后阶段的工作中,利用红外线或正色航空像片制作正射影像图进行水库淹没损失调查,避免了人为因素的干扰,使成果具有最高的权威性,已得到越来越广泛的使用。
3.3 RS技术在河口治理方面运用
河口卫星遥感的基本手段是以悬浮泥作为直接或间接标志。通常选择合适的波段进行图像复合,经过计算机和光学图像处理和增强,突出浮泥沙信息,抑制背景信息和其他次要信息,以获得某一水情下的泥沙和水的动力信息。经过处理的图像上悬浮泥沙显得非常清晰、直观、真实,通过研究河流的悬浮泥沙与滩涂现状、演变、发展,为治理河口提供比较真实的资料。
4.结语
水利工程作为当前水利建设的主要内容,结合“3S”等技术实现其管理的信息化,必将加快水利工程各类数据的采集和交换速度,以局部带动总体的方式来提高水利工作效率,增加水利信息的准确性,进而提升水利管理水平。