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【關鍵詞】:遙感技術;特性;應用
中圖分類號:TJ8
文獻標識碼:C
文章編號:1002-6908(2008)0720095-01
前言
隨著人類生存環境的變化和國際競爭的日益激烈,對自然資源、地理資源和太空資源的開發和爭奪已經成為影響人類和民族發展進程的重要因素。遙感正是為了滿足這樣的需求所產生的一門綜合性應用技術,它是以航空攝影技術為基礎,在本世紀60年代初發展起來的一門新興技術。經過幾十年的發展,遙感技術已經從航空時代進入航天時代。由于遙感技術能夠全面、立體、快速有效地探明地上和地下資源的分布情況,其效率之高是以前各種技術無法企及的。因此,遙感技術已成為一門實用的,先進的空間探測技術。伴隨遙感技術在國民經濟中發揮著越來越重要的作用,由此帶來了新一輪遙感應用的熱潮。現在,衛星應用覆蓋了減災、健康、環境監測、能源調查等,影響了人類生活的方方面面。因此,在許多領域,遙感對地觀測技術有著無限光明的應用前景。
1.遙感技術的涵義
遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質的,它根據不同物體對波譜產生不同響應的原理,識別地面上各類地物,具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器收集地面數據資料,并從中獲取信息,經記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。
當前遙感形成了一個從地面到空中,乃至空間,從信息數據收集、處理到判讀分析和應用,對全球進行探測和監測的多層次、多視角、多領域的觀測體系,成為獲取地球資源與環境信息的重要手段。
2.遙感技術主要特點
2.1可獲取大范圍數據資料。
遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右,陸地衛星的衛星軌道高度達910km左右,從而,可及時獲取大范圍的信息。例如,一張陸地衛星圖像,其覆蓋面積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖像,對地球資源和環境分析極為重要。
2.2獲取信息的速度快,周期短。
由于衛星圍繞地球運轉,從而能及時獲取所經地區的各種自然現象的最新資料,以便更新原有資料,或根據新舊資料變化進行動態監測,這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。例如,陸地衛星4、5,每16天可覆蓋地球一遍,NOAA氣象衛星每天能收到兩次圖像。Meteosat每30分鐘獲得同一地區的圖像。
2.3獲取信息受條件限制少。
在地球上有很多地方,自然條件極為惡劣,人類難以到達,如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術,特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。
2.4獲取信息的手段多,信息量大。
根據不同的任務,遙感技術可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體,也可采用紫外線,紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性,還可獲取地物內部信息。例如,地面深層、水的下層,冰層下的水體,沙漠下面的地物特性等,微波波段還可以全天候的工作。
3.遙感技術的實際應用
3.1遙感技術在地質災害中的應用
遙感技術應用于大面積的地質災害調查,可達到及時、詳細、準確且經濟的目的。在不同地質地貌背景下能監測出地質災害隱患區段,還能對突發性地質災害進行實時或準實時的災情調查、動態監測和損失評估。為此,我國設立了專門的“地質災害遙感綜合調查”課題,經過近20年的實踐,已摸索了一套較為合理、有效的滑坡、泥石流等地質災害遙感調查方法。在“5.12”汶川大地震的后續救援工作中,遙感技術就發揮了突出作用,第一時間提供了地質地貌變化情況,為政府作出正確決策提供了依據。
3.2遙感技術在生態環境中的應用
伴隨著社會的進步和發展,氣候變化、環境污染成為了人類世界所面臨的發展瓶頸。遙感技術應用于宏觀生態環境要素的監測,具有視野廣闊、獲取的信息量多、效率高、適應性強、可用于動態監測等眾多優點,同時其技術方法成熟。為此,采用衛星遙感這一面向全球的先進技術,是環境科學研究的必要途徑,它不僅可以為我們提供大面積、全天時、全天候的環境監測手段,更重要的是能夠為我們提供常規環境監測手段難以獲得的全球性的環境遙感數據,這些數據將成為我們進行環境監測、預報和科學研究不可缺少的基礎。
遙感技術應用于環境監測上既可宏觀觀測空氣、土壤、植被和水質狀況,為環境保護提供決策依據,也可實時快速跟蹤和監測突發環境污染事件的發生、發展,及時制定處理措施,減少污染造成的損失。其從空中對地表環境進行大面積同步連續監測,突破了以往從地面研究環境的局限性。
如赤潮遙感監測。1995年至1997年國家海洋局第二海洋研究所開展了“海洋水產養殖區赤潮監測及其短期預報試驗研究”,該項目成功地監測和預報了1997年11月發生在廣東沿海和1997年7月發生在浙江的赤潮。開創了國內赤潮衛星遙感實時監測和預測的先河。
3.3遙感技術在農業氣象災害中的應用
目前我國農業生產基礎設施薄弱,抗災能力差,對氣象環境的依賴性很大。農業氣象災害對國民經濟,特別是農業生產造成了極為不利的影響。利用遙感技術,可以繪制更加清晰、形象的氣象圖;進行氣候資源監測評價;氣象災害評估;氣象災害預警、氣候分析評價等等氣象服務;建設基于遙感技術和地理信息系統(geographicinformationsystem)GIS支持下農業氣象災害監測系統開發;利用氣象數據,結合GIS背景資料對危害區域、危險程度、受害作物面積進行分析、計算、評估,預測洪澇災害的演進規律,提供受災區域、受災人口與損失估算報告,并根據已有的抗洪措施形成后期應急反應方案以及防災系統建設方案。
3.4遙感技術在海洋漁業中的應用
近年來,海洋漁業遙感技術的研究和應用,受到國內外各漁業相關科研單位和大學的廣泛關注和重視。遙感技術應用于海洋漁業,具有大面積觀測和實時動態監測的優點,可以獲取多種海洋環境要素信息,對預報漁場漁情信息是一種十分理想的手段。
3.5遙感技術在流行病學研究中的應用
遙感及其相關分析技術為流行病學研究開辟了新的途徑。周曉農等人利用1989年與1995年兩次全國血吸蟲病抽樣調查資料和我國黃河以南1∶100萬數字化地圖建立了我國釘螺分布的GIS,顯示了我國不同地區血吸蟲病的流行強度、分布范圍、數據來源及時間等。
為應付未來突發,可利用遙感技術提供目標地區的流行病學疾病預測資料,以制訂衛勤保障計劃,保障部隊戰斗力。美國軍方從1982年以來就運用遙感技術開展了大量研究,他們以降雨量和氣溫以及從LANDSAT-3MSS獲取的數據為參數預測了菲律賓血吸蟲病的流行區分布,并用來計算美軍軍事演習期間可能由于血吸蟲病而導致的潛在傷亡數;另外還將遙感技術應用于戰爭時區別自然狀態的疾病暴發與由于使用生物戰劑引起的疾病暴發的研究。
結束語
綜上所述,隨著技術方法與手段的日臻完善,遙感技術必將在更多的行業和領域發揮重要作用,從而進一步影響我們的工作和生活。
參考文獻
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包蘭鐵路屬于京蘭通道中一條十分重要的組成路段,在我國鐵路交通樞紐中扮演著十分重要的角色。現階段,包蘭鐵路的運量已處于超飽和狀況,對這一路段的城市經濟發展造成了一定的不良影響。為了解決這一現狀,我國鐵道部提出了一系列有關改建包蘭線的工程項目。改建后的包蘭線正線里程可達到469.305km,跨越寧夏、甘肅兩省。改建線路計劃通過區域的地貌特征復雜,包括黃河沖積平原、山間和山前沖洪積平原區、地中山區等;線路構造體系自北朝南,地質構造十分復雜,包括祁呂賀山字型構造體系之銀川斷陷盆地、賀蘭山褶皺帶等。
2遙感信息源的選擇和處理
地質災害體解譯對空間分辨率、影像飽和度和地物相互反差等有著十分高的要求,通過對主成分進行融合、變換,可充分展現上述細節,便于其在原有圖像的條件上,不僅留存多光譜圖像信息,還能提升空間分辨率。通過已收集的DEM數據,可在指定模塊下將DOM影像圖紋理疊加至三維地形模型,得出相應的立體模型,從而從各個方面對解譯進行輔助。
3主要地質災害分析
3.1鹽漬土可
通過結合地物反射波普的特點采集鹽漬土的災害信息。經對相關非遙感采集信息的結合利用,包括植被生長情形、地表鹽霜鹽斑位置和土壤特征等,并結合10.0%遙感圖斑抽樣現場驗證,評價精度可達到90.0%的標準。
3.2泥石流
泥石流堆積位置大多處于溝口,以扇形較為多見。遙感得到的影像色調呈淺灰、灰白。可通過堆積物的特點、堆積物與溝谷的相對位置評定泥石流的類型。
3.3崩塌
在遙感技術所呈現的影像中,不同的崩塌陡崖所表現出的影像的色調深淺不一。在陡崖下端位置可見色調較淺的錐形地質構造,存在粗糙感或表現為花斑狀錐形,崩塌體堆積為淺色調,表現為錐狀。
3.4滑坡
大部分滑坡表現為圍椅形狀,滑坡體下端位置在土體擠壓的作用下可能產生不平整的地質結構;滑坡滑體前緣表現為舌形,一些滑坡表層會存在翻滾的情況,進而形成反向坡地貌。
4應對地質災害的建議
4.1鹽漬建
包蘭線鹽漬土的項目多位于平羅至武口、惠農至銀川等區域。在地勢低洼的影響下,水位貯藏于較淺的地下,水流不暢,地表出現強烈的蒸發現象,導致地表出現鹽漬化,大范圍產生鹽殼、鹽霜。面對鹽漬土地質災害,應選取當地含鹽的土壤填筑,主要構建加隔斷層和建造持久的排堿溝。
4.2泥石流
包蘭線發育的泥石流有20多處,大多分布于山前沖洪積平原區、香山山脈北線等位置,泥石流多呈溝谷型線性特征,形成原因為水動力,有著明顯的流通區、形成區和堆積區。如果發生水源的制約,即可能引發改建包蘭線泥石流,則應在鐵路各個泥石流溝線路搭建橋梁,盡可能地降低對擬建鐵路建成后造成的危害。
4.3崩塌包蘭線的崩塌
地質災害大多位于甘肅段至蘭州東站,這條線路存在不穩定斜坡,地層由第四系上更新統風積黃土構成,植被不繁茂,在雨水持續作用力的影響下,極易出現崩塌現象。由于該地段軟質地層受到自然風化的作用,缺乏足夠的抗剪強度,進而在一定程度上為滑面的產生創造了地質結構基礎。在改建包蘭線的過程中,如果遇到坡度大的地質不良段,則建議開展削坡、固坡等相應處理。
4.4滑坡包蘭線發生過多次滑坡
滑坡的主要類型包括松散堆積層滑坡和順層基巖滑坡,上覆的第四系碎石土、砂巖、粉質黏土和含碎石粉質黏土通常會構成崩滑帶,下伏泥巖、砂質泥巖,具有透水性差的特征,在水的作用下,往往會泥化、軟化,進而產生軟弱夾層,這在一定程度上為滑面的產生創造了地質結構基礎。對于處在隧道出口處的淺層滑坡,會受施工影響變得更嚴重,因此,建議應選取中橋構筑開展隧道出口施工。
5結束語
任何生產建設工程項目的安排,都應首先查明該地區的水文地質條件。在水文地質勘查的各個階段,充分運用航空相片、衛星圖像的解譯和其它遙感手段,使我們能更準確地掌握該地區地下水形成、貯存、運動特征、水質、水量的變化規律,為地下水利用和排除措施的制訂,提供水文地質依據。
1水文地質測繪水文地質測繪是一項綜合性較強的工作
利用遙感圖像解譯地貌、水體和含水巖體,具有效果明顯的特點。通過對遙感圖像的解譯,能夠迅速地總結出該地區的水文地質規律。1981年,地礦部就提出要求:在區域水文地質普查工作中,應用遙感技術主要是對衛星相片和航空相片進行水文地質解譯,解決某些地質和水文地質問題。這個工作必須貫穿整個水文地質普查的全過程,作為設計、野外工作、室內資料整理和報告編寫的一個組成部分。在水文地質測繪工作中應用遙感技術,效果是很突出的。首先是勾繪的地質界線(特別是第四紀地質界線)準確可靠,地貌研究比較深入透徹,還可以得到隱伏斷裂和活動斷裂的較為準確的資料;其次是由于遙感圖像能清楚地反映水系、水體、濕地、地下水淺埋帶、泉水和泉水溢出帶等與水文地質密切有關的現象,能比較準確地判斷地下水補給、徑流、排泄等水文地質條件;另外,用遙感技術可以大大加快水文地質普查速度,特別是在自然條件復雜、交通困難地區的普查工作中,更能顯其優越性。
2地下水資源的調查用遙感地質方法
尋找地下水及估算地下水資源,在我國開展得很普遍,不論是在基巖山區還是在松散堆積區,都能取得很好的效果。在這項工作中,首先對航空、航天圖像進行地質解譯,找到富水的含水層分布區或富水構造;然后根據水文地質鉆探的試驗資料、已有的各種開采井的資料和水文物探資料,進行綜合分析及水資源的計算和評價。由于遙感圖像解譯得到的含水層和含水構造的邊界相當準確,所以用遙感技術進行地下水資源調查,可以取得非常好的效果。
3礦區水文地質勘查
近年來,發生了多起礦井透水事故,造成了很大的人員傷亡和財產損失。當然這與礦主為了經濟利益而盲目、不合理開采有關,但一個很主要的原因就是沒有查明礦區的水文地質條件,沒有查明礦區的含水層的分布和地質構造。利用遙感圖像的解譯,就可以有效地查明含水層的分布和地質構造,能夠做到合理布置礦井,進行有計劃開采。這對于有效地減少礦井透水事故的發生,減少人員傷亡和財產損失具有重大意義。
4水利工程的水文地質勘查
水庫區的水文地質勘查主要解決水庫向鄰谷或庫底的滲漏情況和滲透量問題。在水文地質調查的各階段,通過對庫區航天圖像、航空相片的地質解譯,結合地面調查和鉆探工作,能夠快速并準確地查明庫內及庫岸的巖層透水性、透水巖層的走向、泉水的出露點及水庫與鄰谷地帶巖層透水性可能滲漏的方向。根據這些水文地質條件,可做出河谷區到分水嶺地段內各不同時期的地下水等水位線圖,并為繪制綜合工程地質圖提供條件。在我國三峽水利樞紐、二灘水電站、飛來峽水利樞紐等許多大型工程都應用了遙感技術,并取得重要成果。
5其它水文地質工作遙感技術
在海島淡水水源調查、地熱水文地質調查、環境水文地質調查等方面都能發揮較好的作用。利用紅外遙感技術在尋找古河道和河漫灘中的富水地段,可準確地看出各種地表水體的形狀和分布,找出地下水露頭的位置、大小和數量;在沿海及島嶼上尋找淡水;研究巖溶區水文地質條件(探測隱伏溶洞、巖溶水運動方向等);還可探測地下熱水的埋藏條件。
二水文遙感技術的優勢
1可一次性獲取大范圍內的地物信息遙感技術具有探測范圍大的特點
尤其是陸地衛星的軌道高度可以到達910km左右,一次取相就能覆蓋到實際的地面范圍約34225km2左右。這種寬闊的取相視域與水文工作中人工實地勘測相比具有很大的優勢,從而也突顯出人工實地調查的局限性如由于視域阻礙而造成勘測效率低等。
2信息量大,全天候監測遙感技術
在獲得可見光波信息的同時也可以獲得可見光波以外的信息如紅外線、紫外線、微波波段的信息,從而能夠通過成像來使肉眼看不到的物體特征表現出來,很大程度的擴展了在水文工作中的觀測信息量。同時遙感技術可以不受植被、冰層、云霧的影響達到觀測的目的,從而實現全天候觀測,能夠擴充水文勘測的調查量,也能夠更好地認識水文變化的規律。
3收集資料方便,沒有地域局限性
在水文工作中,人工作業受到很多地面條件的限制,如高山冰雪地區、海洋地區、沙漠地區和一些人煙稀少的地區,在這些地區中工作人員因為存在一定的安全風險導致數據不能收集完整,而遙感技術在水文工作中的應用很好地化解了這一問題,遙感技術不受地域的限制,不受國界限制,能夠全方位的實現資料與數據的收集,使水文工作中的資料與數據更加全面化,使水文研究能夠更加科學與準確。
4收集資料快捷遙感技術中的陸地衛星
實現全球覆蓋成像的周期僅僅為16~18d,如果多顆衛星同時工作,能夠使探測周期成倍縮小,而水文工作中的人工作業實地勘測的時間則比較長,而且要受到很多因素的干擾,所以遙感衛星與人工作業相比更加便捷,能夠在較短時間內掌握最全的資料,有利于水文工作者掌握不同地區水文的變化規律。
三結語