前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)范文，相信會(huì)為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星遙感技術(shù)；環(huán)境保護(hù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步創(chuàng)造了良好的環(huán)境與條件，順應(yīng)實(shí)際需要的不斷高漲，先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)層出不窮，又為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的和諧可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障。而在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，兼顧生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，才是真正的可持續(xù)發(fā)展，因此，應(yīng)用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與監(jiān)測(cè)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的重要體現(xiàn)。衛(wèi)星遙感技術(shù)是基于信息技術(shù)與遙感技術(shù)等發(fā)展起來的綜合性技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用，尤其是在生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與監(jiān)測(cè)方面，更是作出了很大貢獻(xiàn)。衛(wèi)星遙感技術(shù)在水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、固體廢棄物監(jiān)測(cè)、重大環(huán)境事故的跟蹤監(jiān)測(cè)及重要工程項(xiàng)目的環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面都發(fā)揮重要作用，本文主要是從以下幾方面來對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)中，對(duì)衛(wèi)星遙感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析與探討：

1、水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

衛(wèi)星遙感技術(shù)在水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面主要包括水體富氧化監(jiān)測(cè)、水體熱污染與廢水污染監(jiān)測(cè)及泥沙污染監(jiān)測(cè)等：（1）水體富氧化監(jiān)測(cè)。水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重影響水環(huán)境質(zhì)量，在水體富營(yíng)養(yǎng)化方面的監(jiān)測(cè)，張穗等人通過葉綠素濃度遙感解譯方法并結(jié)合葉綠素及總氮、總磷等特征提出了富營(yíng)養(yǎng)化的評(píng)價(jià)方法。（2）水體熱污染與廢水污染監(jiān)測(cè)。熱污染主要來源于工廠排放的廢棄熱水，對(duì)水體生物及水體附近農(nóng)作物造成極大威脅，因此需要加強(qiáng)對(duì)熱水污染的監(jiān)測(cè)，而在這一方面的探測(cè)，多是通過紅外傳感器來實(shí)現(xiàn)，探測(cè)圖像中對(duì)于熱污染的排放情況、溫度分布及具體流向都有清晰顯示。而在廢水污染監(jiān)測(cè)方面，可用熱紅外方法并基于溫度差異來測(cè)定，但多是用多光譜合成圖像進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（3）泥沙污染監(jiān)測(cè)。泥沙污染會(huì)提高水的反射率，出現(xiàn)紅移狀況，而0.93微米之1.13微米范圍附近的水體有強(qiáng)烈的紅外輻射吸收特點(diǎn)，在降低反射通量的同時(shí)，會(huì)遭受到水分瑞利散射效應(yīng)的干擾，因此不是最佳的懸浮泥沙濃度判定波段，而最佳定量波段應(yīng)為0.65微米之0.85微米之間。另外衛(wèi)星遙感技術(shù)在海洋監(jiān)測(cè)方面也發(fā)揮著重要作用，通過對(duì)遙感信息的仿真模擬與分析，可獲取葉綠素濃度及海表面、海流循環(huán)模式或海冰運(yùn)動(dòng)等溫線分布等影響海洋生物與理化過程的相關(guān)參數(shù)。通過衛(wèi)星遙感技術(shù)，可全天候、大范圍進(jìn)行對(duì)海洋污染的監(jiān)測(cè)，并且衛(wèi)星遙感技術(shù)目前也已在海洋漁業(yè)中漁情預(yù)報(bào)與分析方面應(yīng)用廣泛。

2、大氣環(huán)境質(zhì)量方面的應(yīng)用

衛(wèi)星遙感技術(shù)在大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面的具體應(yīng)用主要包括對(duì)臭氧層的監(jiān)測(cè)、對(duì)大氣氣溶膠的監(jiān)測(cè)、對(duì)有害氣體的監(jiān)測(cè)、對(duì)沙塵暴的監(jiān)測(cè)及對(duì)城市熱島效益的監(jiān)測(cè)等：（1）對(duì)臭氧層的監(jiān)測(cè)。二十世紀(jì)七十年代末期，已有通過臭氧制圖光譜儀進(jìn)行對(duì)臭氧層的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)。胡順星等人通過激光雷達(dá)進(jìn)行了高度范圍為對(duì)流層2千米至4千米臭氧層的監(jiān)測(cè)，并取得較好成效。（2）對(duì)大氣氣溶膠的監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的地面觀測(cè)在氣溶膠空間的變化趨勢(shì)與具體分布方面的反映方面存在很大缺陷，而衛(wèi)星遙感技術(shù)的高分辨率特點(diǎn)則有效彌補(bǔ)了這一缺陷。毛節(jié)泰等人通過對(duì)地面光度計(jì)測(cè)量與衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示，兩種測(cè)量結(jié)果較為接近，但地面遙感所覆蓋的地面觀測(cè)空間有限，而這一點(diǎn)又可通過衛(wèi)星遙感技術(shù)來彌補(bǔ)，所以衛(wèi)星遙感技術(shù)完全可替代地面遙感進(jìn)行對(duì)大氣氣溶膠的監(jiān)測(cè)。（3）對(duì)有害氣體的監(jiān)測(cè)。有害氣體對(duì)人體及人們的生活環(huán)境造成極大威脅，因此對(duì)于自然生成或人為生成的有害氣體監(jiān)測(cè)具有重要意義，還可以通過有害氣體監(jiān)測(cè)對(duì)大氣污染情況做間接分析。王雪梅等人將污染氣體信息與概化為水體、植被等基本信息類型的線性集合做疊加，從衛(wèi)星數(shù)據(jù)來進(jìn)行對(duì)有害氣體累加濃度信息的直接定量提取。（4）對(duì)沙塵暴的監(jiān)測(cè)。通過EOS—Terra/MODIS數(shù)據(jù)，章偉偉等人對(duì)MODIS傳感器通道特點(diǎn)及沙塵暴波譜特征進(jìn)行分析，并通過疊加分析法進(jìn)行對(duì)沙塵暴的監(jiān)測(cè)。而范一大等人基于NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)而采用的沙塵暴信息密度分割法與所提取的沙塵暴信息也取得顯著成效。（5）對(duì)城市熱島效益的監(jiān)測(cè)。通過熱紅外遙感進(jìn)行地物輻射溫度測(cè)定來推導(dǎo)與探測(cè)熱島效應(yīng)差異及熱源。馬躍良等人根據(jù)輻射傳輸方程的地表溫度反演方法，并基于LandsatTM/ETM+熱紅外波段數(shù)據(jù)，進(jìn)行地表溫度的定量計(jì)算，并對(duì)熱污染情況進(jìn)行探測(cè)。

3、地表監(jiān)測(cè)方面的具體應(yīng)用

地表監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用主要有對(duì)地面污染的監(jiān)測(cè)、對(duì)土地利用變化的監(jiān)測(cè)及對(duì)城市綠地的調(diào)查：（1）對(duì)地面污染的監(jiān)測(cè)。在應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行對(duì)地面污染的監(jiān)測(cè)時(shí)，可對(duì)地面污染分布范圍進(jìn)行圈定，并作出規(guī)劃性的地面污染預(yù)防措施。如煤炭自燃隱火監(jiān)測(cè)中應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)，相關(guān)部門單位結(jié)合地面紅外測(cè)溫儀及航空紅外掃描儀，并基于細(xì)微的地表溫度差異來實(shí)現(xiàn)隱火區(qū)圈定，并作出燃盡區(qū)與燃燒區(qū)的區(qū)分，同時(shí)對(duì)隱火的蔓延規(guī)律與具體方向做出分析，為及時(shí)采取預(yù)防措施提供可靠保障。（2）對(duì)土地利用變化的監(jiān)測(cè)。衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一就是土地利用與土地覆被變化的研究領(lǐng)域，滿足了城市土地利用與覆被變化研究的動(dòng)態(tài)多時(shí)段遙感圖像資料的需求。通過對(duì)不同時(shí)段的同一地區(qū)土地利用與土地覆被變化進(jìn)行分類，進(jìn)而獲取該區(qū)域的土地利用變化信息，為實(shí)現(xiàn)對(duì)土地覆蓋的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供可靠的信息依據(jù)。史培軍等人通過應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)所得的不同時(shí)段同一區(qū)域遙感影像，對(duì)土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力以及空間過程作了分析，為土地利用與土地覆被變化的研究方面做出貢獻(xiàn)。（3）對(duì)城市綠地的調(diào)查。通過衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地得到城市綠化覆蓋度信息及綠地分布情況，對(duì)綠地景觀的布局、種類及具體組成等有一個(gè)宏觀的了解。石雪冬等人通過RS技術(shù)與GIS技術(shù)的綜合應(yīng)用，探討了城市綠地?cái)?shù)據(jù)的提取方法，而刑詒等人則通過遙感監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市景觀生態(tài)變化的動(dòng)態(tài)分析。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞 遙感技術(shù)；水土保持；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；流程

中圖分類號(hào) S157.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）04-0226-02

Abstract With the progress and popularization of science and technology，application scope of remote sensing technology is more and more widely，especially the application of remote sensing satellite image with high spatial resolution has been promoted.In dynamic monitoring of preventing soil erosion，planning and management of soil and water conservation，its application has become more and more perfect.The paper expounded the main features and functions of the remote sensing dynamic soil and water conservation monitoring technology，analyzed the main processes，in order to provide references.

Key words remote sensing technology；water and soil conservation；dynamic monitoring；process

遙感技術(shù)是一門新興現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，其應(yīng)用范圍越來越廣，尤其是對(duì)高空間分辨率的遙感衛(wèi)星影像信息的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入推廣化，高空間分辨率的遙感衛(wèi)星影像信息在防止水土流失的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、水土保持的規(guī)劃治理方面的應(yīng)用已經(jīng)日趨完善，其廣角宏觀、快速真實(shí)的優(yōu)勢(shì)是其他技術(shù)不可比擬的，已成為水土流失監(jiān)測(cè)的重要手段之一[1]。當(dāng)前，隨著遙感影像資源的不斷豐富、處理技術(shù)的日臻完善，影像覆蓋得快而廣，遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)任務(wù)中已經(jīng)越來越受到認(rèn)可和重視。

1 遙感動(dòng)態(tài)水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的主要特點(diǎn)及功能

1.1 主要特點(diǎn)

遙感動(dòng)態(tài)水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的主要特點(diǎn)：首先是方法靈活多樣，可以用目視判讀，也可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理，還可以把兩者結(jié)合起來綜合運(yùn)用；其次是監(jiān)測(cè)的空間尺度極其廣闊，小至某一流域，大至一個(gè)省份甚至全國(guó)；最后是監(jiān)測(cè)的時(shí)間先后跨度大，短自一年或幾年的變化，長(zhǎng)至數(shù)十年的變化。遙感影像主要應(yīng)用于監(jiān)測(cè)水土流失的先后變化，地方實(shí)施人工器械實(shí)施水土保持調(diào)查數(shù)據(jù)的真實(shí)度、準(zhǔn)確性，還有對(duì)水利系統(tǒng)水土保持規(guī)劃的執(zhí)行情況和進(jìn)展情況進(jìn)行有效真實(shí)的監(jiān)督，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)決策提供科學(xué)依據(jù)[2]。

1.2 主要功能

遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)的功能具體包括：面蝕程度監(jiān)視、溝蝕程度監(jiān)視，水文要素結(jié)構(gòu)監(jiān)視、水土流失成因數(shù)據(jù)集約與分析、未來水土流失危害程度預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上對(duì)水土保持的因素進(jìn)行分析，主要有土壤種類劃分、土壤侵蝕類型劃分、侵蝕強(qiáng)度分類、地貌類型區(qū)劃、母巖類型區(qū)劃、植被蓋度分析、坡度屬性定性等。

2 遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的主要流程

2.1 遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的資料提取與收集方式

水土保持的實(shí)踐證明：水土保持、水土流失的發(fā)展變化其實(shí)是一個(gè)時(shí)空變化的過程，遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)及評(píng)估必須根據(jù)目的的不同而采用各異的收集尺度。總的說來，氣象衛(wèi)星影像的監(jiān)測(cè)具有時(shí)間分辨率極高、監(jiān)測(cè)范疇極大、數(shù)據(jù)處理費(fèi)用較低的特性，不足之處是空間分辨率較低且所收集反映的信息是大范圍的地域混合。因此，氣象衛(wèi)星影像的監(jiān)測(cè)適用于大范圍、覆蓋率、傾斜坡度、地表組成物質(zhì)比較一致均勻的區(qū)域。與之相反的是，資源衛(wèi)星卻具有氣象衛(wèi)星不具備的特性，其波段多、時(shí)相多，具有極高的空間分辨率，可獲取收集更精確、更真實(shí)的地表特征與信息，為水土流失狀態(tài)信息提取、類比模型分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。其弱點(diǎn)是，對(duì)某一個(gè)地區(qū)的重復(fù)觀測(cè)周期較長(zhǎng)，急需提取資料的關(guān)鍵時(shí)期難以得到所需的資料信息。因此，在水土保持實(shí)踐中，為了同時(shí)滿足水保監(jiān)測(cè)的時(shí)間分辨率、空間分辨率的要求，則需將不同來源的信息（遙感、非遙感）進(jìn)行重組復(fù)合，可以大大提高水保監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)源的精準(zhǔn)度、精確度[3]。

2.2 應(yīng)用遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)技術(shù)提取土壤侵蝕信息

遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用提取土壤侵蝕信息主要是以衛(wèi)星影像為主要信息來源，把1/10萬地形圖和1/25萬數(shù)字化地圖作為基本底圖，樣區(qū)調(diào)查以1/10 000和1/50 000地形圖為工作底圖，同時(shí)可以結(jié)合各種專業(yè)圖件（采用地質(zhì)、地貌、植被、土壤、土地利用等圖件）、水文氣象資料及其他統(tǒng)計(jì)資料，采用專業(yè)化遙感圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)交互解譯技術(shù)、GIS空間分析技術(shù)等科技手段，同時(shí)將野外路線調(diào)查、典型樣方調(diào)查與建立解譯標(biāo)志結(jié)合起來，并利用多光V、多源圖像處理技術(shù)及其專家的經(jīng)驗(yàn)分析，達(dá)到對(duì)土壤侵蝕類型、土壤侵蝕級(jí)別、地表組成物質(zhì)匯集、水土保持分區(qū)、覆蓋率、坡度等土壤侵蝕信息進(jìn)行客觀真實(shí)的提取。

2.3 應(yīng)用遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)技術(shù)提取土地利用變化信息

遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用主要是對(duì)不同時(shí)相土地信息的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行組合、融合，用來提取土地利用的變化資源信息，同時(shí)與實(shí)地調(diào)查、變更詳查等數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)監(jiān)測(cè)到的變化信息進(jìn)行逐一核查，并對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的土地圖斑進(jìn)行逐個(gè)比對(duì)，非重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┙y(tǒng)計(jì)比較的檢查方法，對(duì)提取的信息結(jié)果進(jìn)行反復(fù)核查和修改，直到達(dá)到要求的精度為止。最終將生成的不同格式的水土流失專題數(shù)據(jù)報(bào)表，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析來預(yù)測(cè)未來一個(gè)時(shí)期內(nèi)水土流失變化動(dòng)向[4]。

3 遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)應(yīng)用的精度評(píng)定與監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度的高低是衡量水保監(jiān)測(cè)科學(xué)性的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，其中監(jiān)測(cè)技術(shù)方法、信息來源是監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度高低的兩大主要因素。在實(shí)測(cè)過程中，要應(yīng)用最新最近的土地利用現(xiàn)狀圖和應(yīng)用器進(jìn)行實(shí)地實(shí)測(cè)，對(duì)于面積較小的試驗(yàn)區(qū)域，要同時(shí)針對(duì)5個(gè)像元以上的變化信息圖斑逐一進(jìn)行檢查并實(shí)施精準(zhǔn)定位；對(duì)于面積較大的監(jiān)控區(qū)域，要實(shí)施抽樣核查，然后對(duì)動(dòng)態(tài)變化圖斑的屬性、面積大小、精度比較等數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀統(tǒng)計(jì)。遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)是充分利用了遙感的多傳感器、多時(shí)相的特性，對(duì)不同時(shí)相在同一區(qū)域的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行變化信息的收集與提取。遙感監(jiān)測(cè)的時(shí)相周期性和變化連續(xù)性為動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)提供了基礎(chǔ)性的條件。利用周期內(nèi)收集的實(shí)時(shí)遙感圖像，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度的年度變化進(jìn)行真實(shí)客觀監(jiān)測(cè)，最后得出土壤侵蝕總量、年周期變化趨勢(shì)、植被覆蓋率動(dòng)態(tài)變化、工程措施治理的效果、生物措施治理的效果，最終用此結(jié)果對(duì)某一區(qū)域的水土流失程度、生態(tài)環(huán)境惡化程度提出警戒或劃出紅線。

4 應(yīng)用遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)的意義

應(yīng)用遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)新技術(shù)，對(duì)水土保持進(jìn)行真實(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，利用已經(jīng)貯存的土地利用數(shù)據(jù)、水保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及圖件、近期衛(wèi)星遙感信息，在GPS和GIS的雙重支持下，對(duì)水土保持、水土流失進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確掌握水土保持的最新動(dòng)態(tài)變化，將空間遙感數(shù)據(jù)、其他測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和綜合，大幅度提高了遙感技術(shù)在水土保持信息化應(yīng)用中的高度，為政府制定水土保持治理政策、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)宏觀決策、水土流失監(jiān)督執(zhí)法、完善水土保持規(guī)劃、提出水土流失治理等提供科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)，是水土保持工程由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變的重要舉措。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 新玉，楊元輝.我國(guó)水土保持小流域綜合治理模式研究[J].水土保持特刊，2011（12）：58-61.

[2] 董敏，李海寬，于亞文.地面遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用初探[J].水土保持研究，2004，11（2）：63-64.

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】多源信息；水資源立體監(jiān)測(cè)；水資源管理

引言

我國(guó)的水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)以地面監(jiān)測(cè)技術(shù)為主，很難完成水資源的精細(xì)化監(jiān)測(cè)。但是通過構(gòu)建地面監(jiān)測(cè)體系、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、陸面同化系統(tǒng)的水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠大幅提升水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量。因此，有必要對(duì)以多源信息為核心的水資源立體監(jiān)測(cè)技術(shù)展開分析。

1水資源監(jiān)測(cè)方法

1.1地面監(jiān)測(cè)

通過地面監(jiān)測(cè)得出的水資源監(jiān)測(cè)結(jié)果可以用作遙感反演以及建模模擬結(jié)果的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所以地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定準(zhǔn)確性。我國(guó)擁有完善的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，比如國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心就能夠提供多個(gè)區(qū)域不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的氣溫、濕度等數(shù)據(jù)，而國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)則可以完成對(duì)不同城市地下水水位以及溫度等參數(shù)的采集與傳輸。但需要注意的是，我國(guó)地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的普及度雖然越來越高，但是在部分自然環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜的城市地區(qū)，地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)量密度卻略顯不足，而且得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)依然存在誤差，所以為了保證水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量，需要研究水資源立體監(jiān)測(cè)技術(shù)，圖1為水資源流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.2遙感監(jiān)測(cè)

在不同平臺(tái)中，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可以分為星載監(jiān)測(cè)、機(jī)載監(jiān)測(cè)等，在面對(duì)不同的監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí)，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠通過多種不同的電磁波段以及傳感器來完成監(jiān)測(cè)效果，提升監(jiān)測(cè)質(zhì)量。而且遙感技術(shù)在進(jìn)行水資源監(jiān)測(cè)過程時(shí)還能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取大面積的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并找出監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的空間部分特征。除此之外，因?yàn)樾禽d遙感同時(shí)兼具了周期性與靈活性，所以在進(jìn)行水資源要素時(shí)間變化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)，相比地面監(jiān)測(cè)，遙感監(jiān)測(cè)能夠在保證監(jiān)測(cè)范圍的同時(shí)獲得更高的時(shí)空分辨率。在自然條件相對(duì)惡劣的地區(qū)很難鋪設(shè)地面監(jiān)測(cè)設(shè)施，而遙感技術(shù)則不會(huì)受到地面自然環(huán)境的限制，所以遙感技術(shù)在信息數(shù)據(jù)的獲取上具有非常大的優(yōu)勢(shì)，但需要注意的是，遙感技術(shù)測(cè)量時(shí)得出的數(shù)據(jù)精度非常依賴傳感器、反演算法等外界因素，所以遙感技術(shù)應(yīng)用是需要選用其他檢測(cè)技術(shù)來對(duì)其得出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證[1]。

2水資源立體協(xié)同監(jiān)測(cè)

2.1立體協(xié)同監(jiān)測(cè)機(jī)理

我國(guó)部分地區(qū)的地形以及環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，所以我國(guó)部分地區(qū)依然存在地面監(jiān)測(cè)站覆蓋范圍不足的問題，而且即使是地面監(jiān)測(cè)站相對(duì)比較密集的地區(qū)，在個(gè)別區(qū)域以及時(shí)間段依然會(huì)出現(xiàn)水資源信息監(jiān)測(cè)質(zhì)量不足的問題，而結(jié)合遙感技術(shù)之后，就能緩解地面監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的監(jiān)測(cè)范圍問題。地面監(jiān)測(cè)技術(shù)、遙感技術(shù)以及模型模擬技術(shù)的監(jiān)測(cè)機(jī)理具有非常大的差異，三種監(jiān)測(cè)技術(shù)有不同的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與技術(shù)缺陷。在進(jìn)行水資源監(jiān)測(cè)時(shí)，通過三種監(jiān)測(cè)技術(shù)的協(xié)同作業(yè)，能夠顯著提升水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量，在開展水資源協(xié)同監(jiān)測(cè)之前，需要發(fā)揮出遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的潛在價(jià)值，因?yàn)檫b感技術(shù)是協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)中的基礎(chǔ)核心。遙感技術(shù)中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)作為協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)行時(shí)的支撐手段，其包含了單一衛(wèi)星平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息融合以及多個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息融合。協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)則包含衛(wèi)星遙感—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)、再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感—再分析協(xié)同監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感—再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)、多元素協(xié)同監(jiān)測(cè)，五種不同的監(jiān)測(cè)手段涉及的核心算法包括降尺度、數(shù)據(jù)信息融合等。

2.2水資源立體協(xié)同監(jiān)測(cè)

2.2.1不同監(jiān)測(cè)方式的協(xié)同監(jiān)測(cè)衛(wèi)星遙感—再分析協(xié)同監(jiān)測(cè)在實(shí)踐過程中會(huì)通過多時(shí)相重建來對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)云覆蓋量不超過15%的MODIS地表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)處理，并將重建后的溫度數(shù)據(jù)與再分析地表溫度進(jìn)行結(jié)合分析，以此保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性以及獲取空間完整。通過將得到的數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵變量運(yùn)用在每天空間完整的1km分辨率的土壤水分計(jì)算中，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的協(xié)同監(jiān)測(cè)。衛(wèi)星遙感—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠提升監(jiān)測(cè)時(shí)的數(shù)據(jù)精確度與監(jiān)測(cè)范圍。通過這種監(jiān)測(cè)方式能夠完成對(duì)植被指數(shù)、反照率以及其他數(shù)據(jù)參數(shù)的采集，還可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型來完成對(duì)大面積土壤中水分含量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[2]。通過再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠協(xié)同較低空間分辨率對(duì)土壤水分產(chǎn)品進(jìn)行再分析，通過協(xié)同檢測(cè)能夠獲取每天連續(xù)不斷且空間完整的1km分辨率的土壤水分含量，相較于衛(wèi)星遙感—地面協(xié)同監(jiān)測(cè)而言，這種監(jiān)測(cè)方式測(cè)得的土壤水分其具有更高的精確度。衛(wèi)星遙感—再分析—地面監(jiān)測(cè)站協(xié)同監(jiān)測(cè)具有非常強(qiáng)的監(jiān)測(cè)能力，因?yàn)檫@種協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠在監(jiān)測(cè)過程中結(jié)合不同監(jiān)測(cè)方式各自的優(yōu)勢(shì)，相比其他監(jiān)測(cè)方式，這種協(xié)同監(jiān)測(cè)的方式能夠進(jìn)一步提高土壤水分的監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

2.2.2多要素協(xié)同監(jiān)測(cè)目前我國(guó)大部分地區(qū)的水循環(huán)、水資源要素監(jiān)測(cè)都圍繞著降水、土壤水分等單要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以反演、監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)在精確度、連續(xù)性、監(jiān)測(cè)成本等方面很難達(dá)到最佳，因此非常有必要進(jìn)行多要素協(xié)同監(jiān)測(cè)。土壤水分—蒸散協(xié)同監(jiān)測(cè)，不同地區(qū)的氣候條件具有非常大的差異，蒸散受到能量、土壤水分的影響相對(duì)較大，不同氣候條件下的土壤水分與能量對(duì)于蒸散的影響各不相同。比如在半濕潤(rùn)、半干旱以及干旱區(qū)，地面蒸散就會(huì)受到土壤水分含量的限制，所以在制定估算模型時(shí)必須充分考慮到土壤水分給蒸散帶來的影響，據(jù)研究表明，通過土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可以提升陰天條件下蒸散模擬的數(shù)據(jù)精確度。除此之外，通過土壤濕度指數(shù)等數(shù)據(jù)，同樣可以提升蒸散的模擬精確度。土壤水分—降水—蒸散協(xié)同監(jiān)測(cè)，通過水量平衡方程構(gòu)建出的降水模型可以利用對(duì)土壤水分以及蒸散估算來完成對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)的反推，而且這種反推估算方式具有相對(duì)較高的數(shù)據(jù)精確度。除此之外，通過SM2RAIN模型，協(xié)同遙感技術(shù)、蒸散產(chǎn)品、土壤水分等數(shù)據(jù)通過能夠完成對(duì)降水的模擬，并得到較為準(zhǔn)確的降水信息。土壤水分—蒸散—地下水協(xié)同監(jiān)測(cè)，采用遙感技術(shù)能夠豐富水資源的監(jiān)測(cè)信息，為各個(gè)區(qū)域提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定的水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)中的數(shù)據(jù)同化也能夠作為多要素協(xié)同監(jiān)測(cè)技術(shù)，將監(jiān)測(cè)到的徑流量等數(shù)據(jù)同化到相應(yīng)的模擬模型中，大幅提升水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度[3]。水資源立體監(jiān)測(cè)能夠作用于水量、水質(zhì)等多方面水資源的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，比如在農(nóng)業(yè)用水效率監(jiān)測(cè)中，傳統(tǒng)的灌溉用水效率可以通過農(nóng)作物根系層中的灌溉水量與飲水量的比值來得出，但是農(nóng)作物根系層中的灌溉水量通常很難監(jiān)測(cè)出來，所以傳統(tǒng)水資源監(jiān)測(cè)方式在某些特定條件下其監(jiān)測(cè)質(zhì)量并不高。然而通過水資源立體協(xié)同監(jiān)測(cè)則可以采用遙感蒸散發(fā)模型來完成灌溉渠的蒸散發(fā)估算，并在蒸散發(fā)量中去掉有效降水量來得出水資源的消耗量，通過這種方式得出的農(nóng)業(yè)用水效率具有更高的精確度。通過遙感監(jiān)測(cè)能夠完成對(duì)小時(shí)降水量以及累計(jì)降水量的同時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)降水達(dá)到一定程度之后便會(huì)形成徑流，此時(shí)同時(shí)地面協(xié)同監(jiān)測(cè)能夠了解到徑流匯集狀況，水面蒸發(fā)時(shí)，則可以通過對(duì)土壤含水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)來了解水文數(shù)據(jù)。降水、徑流、蒸發(fā)三者之間的平衡關(guān)系能夠直接從水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中反映出來。

3案例分析

采用水資源立體監(jiān)測(cè)能夠有效提升監(jiān)測(cè)質(zhì)量，例如，GRACE衛(wèi)星發(fā)射之后使人們能夠正式進(jìn)行陸地水儲(chǔ)量TWS變化空間探測(cè)。通過從GRACE衛(wèi)星中提取監(jiān)測(cè)區(qū)域的降水、徑流、蒸發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，能夠了解到監(jiān)測(cè)區(qū)域的水資源變化趨勢(shì)。Rodell等人通過GRACE衛(wèi)星監(jiān)測(cè)了水儲(chǔ)量變化又通過GLDAS模擬了土壤中的水分情況，通過兩者結(jié)合對(duì)印度西北部平原地區(qū)的地下水虧損情況進(jìn)行了量化。而Ran等人則在2016年結(jié)合了GLDAS以及GRACE衛(wèi)星專門反向推演了由2004—2009年之間長(zhǎng)達(dá)72個(gè)月的海河流域地下水變化。雖然GRACE衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)的數(shù)據(jù)分辨率偏低，但是在水資源監(jiān)測(cè)中依然能夠發(fā)揮出非常好的作用。Long等人將用水空間分析信息加入GRACE衛(wèi)星的水資源儲(chǔ)量反演中，使地下水儲(chǔ)量變化的空間分辨率得到大幅提高。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：干旱；遙感；監(jiān)測(cè)；多源

干旱是全球影響范圍最廣和造成經(jīng)濟(jì)社會(huì)損失最為嚴(yán)重的一種自然災(zāi)害，其波及范圍廣， 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。長(zhǎng)江流域面積遼闊，人類活動(dòng)頻繁，是中國(guó)最重要的流域之一，自然條件差異很大，產(chǎn)流、匯流條件極其復(fù)雜，水資源量時(shí)空動(dòng)態(tài)變化十分顯著。因此，對(duì)長(zhǎng)江流域的進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的旱情監(jiān)測(cè)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大意義。

遙感技術(shù)的的實(shí)時(shí)性和完整性很快彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)干旱狀況的局限性，成為了監(jiān)測(cè)干旱災(zāi)害的一種重要手段。國(guó)外學(xué)者[1]很早就開始利用遙感技術(shù)研究干旱災(zāi)害的監(jiān)測(cè)及預(yù)防。20 世紀(jì)80 年代末美國(guó)[2]利用NOAA 極軌氣象衛(wèi)星進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，開始了基于遙感手段的旱情監(jiān)測(cè)研究，并逐漸發(fā)展并投入應(yīng)用，現(xiàn)已將降水、蒸發(fā)、氣象、墑情與地下水資料進(jìn)行一體化模擬計(jì)算， 采用VCI 和TCI 方法進(jìn)行全球性的干旱和預(yù)報(bào)， 并進(jìn)行作物的估產(chǎn)， 為美國(guó)農(nóng)業(yè)部和商務(wù)部提供信息。成功實(shí)現(xiàn)了全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的旱情監(jiān)測(cè)研究雖然起步較晚，但也有不少學(xué)者提出了監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)干旱、研究地表含水量的新方法[3， 4]，但面向抗旱減災(zāi)業(yè)務(wù)的遙感干旱監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)化系統(tǒng)在水利行業(yè)尚未真正建立起來[5]。為了長(zhǎng)江流域的抗旱、水資源調(diào)配等問題提供科學(xué)依據(jù)和決策支持，迫切需要一套集數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、產(chǎn)品展示、數(shù)據(jù)傳輸及GIS 瀏覽功能于一體的實(shí)用系統(tǒng)， 充實(shí)和豐富長(zhǎng)江抗旱應(yīng)用手段。

一、長(zhǎng)江流域的特點(diǎn)及可用的光學(xué)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)源

（一）長(zhǎng)江流域特點(diǎn)

長(zhǎng)江發(fā)源于青藏高原，經(jīng)由四川盆地和長(zhǎng)江中下游平原注入東海，全長(zhǎng)6397km，流域面積1.8×106 km2是中國(guó)第一大河，長(zhǎng)江流域水資源豐富，年降水量在400-1500mm之間，年徑流量居世界各大河第3位，具有多方面的綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。在長(zhǎng)江流域各個(gè)世紀(jì)發(fā)生干旱的頻率是不均勻的，至20世紀(jì)，長(zhǎng)江流域旱情發(fā)生頻率呈逐漸增大趨勢(shì)，以各年5～9月降水量距平作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)江上游干旱發(fā)生頻率達(dá)56%，中下游干旱發(fā)生頻率已經(jīng)增至50%左右。尤其近幾年長(zhǎng)江流域部分地區(qū)屢屢面臨嚴(yán)重旱情，如2010年初長(zhǎng)江上游云南、貴州、廣西、四川和重慶5?。▍^(qū)、市）因09年秋季以來降水嚴(yán)重偏少，土壤含水量普遍僅20%左右，導(dǎo)致發(fā)生了近百年一遇的嚴(yán)重旱情。

（二）主要光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源分析

光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)是通過各類光學(xué)傳感器對(duì)地球表面進(jìn)行掃描，以數(shù)字方式記錄的結(jié)果。遙感衛(wèi)星系統(tǒng)以相當(dāng)少的設(shè)備提供全球尺度上時(shí)間和空間連續(xù)的數(shù)據(jù)，基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行干旱監(jiān)測(cè)，可以極大的減少人力物力的消耗，并且可以極大地提高所獲取信息的準(zhǔn)確性?；谝陨蠋c(diǎn)，采用Modis、HJ-1A/B、GF-1號(hào)多種不同時(shí)空分辨率的衛(wèi)星影像進(jìn)行旱情信息的提取，充分結(jié)合了不同衛(wèi)星影像的優(yōu)勢(shì)，以提供比單一種類影像更加詳實(shí)的數(shù)據(jù)。

1. MODIS衛(wèi)星

MODIS（中分辨率成像光譜儀）是搭載在terra和aqua衛(wèi)星上的一個(gè)重要的傳感器，是衛(wèi)星上唯一將實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)通過x波段向全世界直接廣播，可以免費(fèi)接收數(shù)據(jù)并無償使用的星載儀器。

MODIS數(shù)據(jù)涉及波段范圍廣（共有36個(gè)波段，光譜范圍從0.4um-14.4um），數(shù)據(jù)分辨率比NOAA-AVHRR有較大的進(jìn)展（輻射分辨率達(dá)12bits，空間分辨率最高可達(dá)250m）。這些多波段數(shù)據(jù)可以同時(shí)提供反映陸地、云邊界、云特性、海洋水色、浮游植物、大氣中水汽、地表溫度、云頂溫度、大氣溫度、等多種信息，對(duì)于陸地表面和生物圈的大范圍長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)具有很大的優(yōu)勢(shì)。并且TERRA和AQUA衛(wèi)星都是太陽同步極軌衛(wèi)星， 對(duì)于接收MODIS數(shù)據(jù)來說可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)更新頻率，對(duì)實(shí)時(shí)地球觀測(cè)和應(yīng)急處理有較大的實(shí)用價(jià)值。

2. HJ-1A/1B衛(wèi)星

HJ-1A/1B是中國(guó)首個(gè)以防災(zāi)減災(zāi)和環(huán)境監(jiān)測(cè)為直接應(yīng)用目標(biāo)的小衛(wèi)星星座，主要針對(duì)災(zāi)害、生態(tài)破壞、環(huán)境污染等進(jìn)行大范圍全天候、全天時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座A、B星（HJ-1A /1B星）于2008年9月6日上午11點(diǎn)25分成功發(fā)射，HJ-1-A星搭載了CCD相機(jī)和超光譜成像儀（HSI），HJ-1-B星搭載了CCD相機(jī)和紅外相機(jī)（IRS）。在HJ-1-A衛(wèi)星和HJ-1-B衛(wèi)星上均裝載的兩臺(tái)CCD相機(jī)設(shè)計(jì)原理完全相同，以星下點(diǎn)對(duì)稱放置，平分視場(chǎng)、并行觀測(cè)，聯(lián)合完成對(duì)地刈幅寬度為700公里、地面像元分辨率為30米、4個(gè)譜段的推掃成像。此外，在HJ-1-A衛(wèi)星裝載有一臺(tái)超光譜成像儀，完成對(duì)地刈寬為50公里、地面像元分辨率為100米、110～128個(gè)光譜譜段的推掃成像，具有±30°側(cè)視能力和星上定標(biāo)功能。在HJ-1-B衛(wèi)星上還裝載有一臺(tái)紅外相機(jī)，完成對(duì)地幅寬為720公里、地面像元分辨率為150米/300米、近短中長(zhǎng)4個(gè)光譜譜段的成像。HJ-1-A衛(wèi)星和HJ-1-B衛(wèi)星的軌道完全相同，相位相差180°。兩臺(tái)CCD相機(jī)組網(wǎng)后重訪周期僅為2天。

3.高分一號(hào)衛(wèi)星

高分一號(hào)衛(wèi)星是國(guó)家高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)天基系統(tǒng)中的首發(fā)星，其主要目的是突破高空間分辨率、多光譜與高時(shí)間分辨率結(jié)合的光學(xué)遙感技術(shù)，多載荷圖像拼接融合技術(shù)，高精度高穩(wěn)定度姿態(tài)控制技術(shù)，5～8年壽命高可靠低軌衛(wèi)星技術(shù)，高分辨率數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)衛(wèi)星工程水平的提升，提高我國(guó)高分辨率數(shù)據(jù)自給率。高分一號(hào)衛(wèi)星主要為國(guó)土資源、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等部門提供高精度、寬范圍的空間觀測(cè)服務(wù)，同時(shí)也會(huì)在氣象、海洋、地理信息測(cè)繪、水利和林業(yè)資源監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃和交通管理、災(zāi)害評(píng)估與地球系統(tǒng)科學(xué)研究等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

本文涉及到的相關(guān)數(shù)據(jù)包括長(zhǎng)江流域內(nèi)的Modis（中分辨率成像光譜儀）影像數(shù)據(jù)、HJ-1A/B衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、GF-1號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)等遙感影像數(shù)據(jù)以及全國(guó)行政區(qū)劃矢量、重點(diǎn)湖庫河流矢量、長(zhǎng)江流域重點(diǎn)城市矢量等矢量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自NASA網(wǎng)站和長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局。

二、遙感旱情監(jiān)測(cè)模型

傳統(tǒng)的旱情監(jiān)測(cè)主要依賴氣象站點(diǎn)獲取降水量、土壤濕度等要素。但是這些要素監(jiān)測(cè)點(diǎn)較少，無法實(shí)現(xiàn)大范圍、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的旱情監(jiān)測(cè)，而這些正是遙感數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)所在。目前使用較多的遙感旱情監(jiān)測(cè)模型主要有：熱慣量法、蒸散發(fā)計(jì)算法、基于植被指數(shù)和溫度的方法以及土壤含水量反演法。

本文主要采用了土壤含水量的遙感反演方法、植被指數(shù)法以及[3]多星源地表水源地遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方法。

（一）土壤含水量的遙感反演方法

土壤含水量是用來監(jiān)測(cè)土地退化與干旱的重要指標(biāo)，它關(guān)系到糧食的生產(chǎn)、植被的長(zhǎng)勢(shì)與作物的生長(zhǎng)狀況等，同時(shí)也是水文、氣候、農(nóng)業(yè)與生態(tài)等領(lǐng)域的重要參數(shù)。遙感技術(shù)的快速高效發(fā)展，使得實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估大面積的土壤水分狀況成為可能，克服了傳統(tǒng)土壤含水量監(jiān)測(cè)方法的不足[6]。

垂直干旱指數(shù)[7]（PDI，perpendicular drought index）可以從可見光和熱紅外的光譜信息中反演得到，適用于反映中低植被覆蓋和裸土區(qū)域的干旱情況反演。

垂直干旱指數(shù)PDI利用Nir-Red特征空間中任何一個(gè)點(diǎn)到土壤線垂線L的距離來描述區(qū)域土壤含水量的分布狀況，點(diǎn)的位置到L線的垂線長(zhǎng)度越長(zhǎng)，代表該地區(qū)的干旱程度越嚴(yán)重，土壤含水量越低，點(diǎn)的位置到L線的垂線長(zhǎng)度越短，則代表該地區(qū)干旱程度越低。一般來說，距離L線較近的空間區(qū)域都是干旱程度較低，土壤水分較為充足的區(qū)域；距離L線較遠(yuǎn)的空間區(qū)域都是旱情較為嚴(yán)重、土壤水分較少的區(qū)域。通過計(jì)算Nir-Red特征空間上任意一點(diǎn)到直線L的距離，可以構(gòu)造一個(gè)基于Nir-Red光譜特征空間的土壤水分監(jiān)測(cè)模型，即垂直干旱指數(shù)PDI，其表達(dá)式如下：

（1）

式中，Rred為經(jīng)過大氣校正的紅光波段反射率；Rnir為經(jīng)過大氣校正的近紅外波段反射率；M為土壤線的斜率。垂直干旱指數(shù)描述了Nir-Red光譜特征空間中土壤水分的分布規(guī)律：垂直干旱指數(shù)值越高的點(diǎn)對(duì)應(yīng)著土壤含水量低的區(qū)域；反之，垂直干旱指數(shù)值越低的點(diǎn)對(duì)應(yīng)著土壤含水量越高的區(qū)域。

（二）植被指數(shù)法

植被供水指數(shù)[8]（VSWI，Vegetations Supply Water Index）是通過計(jì)算歸一化植被指數(shù)NDVI和植物冠層溫度的比值得到的，其公式如下：

VSWI = NDVI / Ts（2）

式中，Ts為植被的冠層溫度，NDVI是歸一化植被指數(shù)。VSWI的值越高，表明植被的水源供給越充足，干旱程度越低；相反，VSWI的值越小，表名植被的水源供給較為缺乏，干旱程度越高。植被供水指數(shù)的物理意義為：當(dāng)植被有充足的水源時(shí)，在衛(wèi)星影像上表現(xiàn)出的植被指數(shù)在特定生長(zhǎng)期間會(huì)保持在兩個(gè)相對(duì)固定的值之間，同時(shí)，衛(wèi)星影像上表現(xiàn)出的植被冠層溫度也會(huì)保持在較為固定的范圍中；若旱災(zāi)發(fā)生，植被得不到充分的灌溉，植被長(zhǎng)勢(shì)受到影響，在衛(wèi)星影像會(huì)表現(xiàn)出植被指數(shù)下降，另一方面，在旱情發(fā)生時(shí)，為了減少水分損失，葉片表面的部分氣孔會(huì)收縮甚至關(guān)閉，葉片得不到充分的散熱，其表面溫度會(huì)隨之增高，這也將導(dǎo)致植被冠層溫度的提升[9]。

由于使用遙感手段對(duì)植被的冠層溫度進(jìn)行精確反演存在一定困難，目前大多數(shù)研究以反演的地表溫度代替植被的冠層溫度來計(jì)算植被供水指數(shù)。植被供水指數(shù)對(duì)干旱時(shí)植被在紅光波段、近紅外波段、熱紅外波段上的所表現(xiàn)出的不同特征進(jìn)行了綜合，適用于植被覆蓋度高的地區(qū)。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究表明，在NDVI的值大于0.35的情況下非常有效[10]。

（三）多星源地表水源地遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方法

地表水體蓄水量監(jiān)測(cè)是干旱監(jiān)測(cè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，蓄水量變化也是水資源管理的重要參考指標(biāo)。經(jīng)過對(duì)旱情嚴(yán)重的地區(qū)，河流、湖泊等代表性水體區(qū)域面積的變化研究，發(fā)現(xiàn)其水面縮減率很高，表明旱情已使這些水域面積縮減嚴(yán)重，地下水水位相應(yīng)地也會(huì)出現(xiàn)下降，居民飲用水源日趨緊張。因此，通過水體指數(shù)提取水體，判斷河流、湖泊等水體區(qū)域面積變化，可以為旱情監(jiān)測(cè)提供參考數(shù)據(jù)。依據(jù)水體的光譜特征，一般采用水體指數(shù)法來提取水體，歸一化差分植被指數(shù)（NDVI）和歸一化差分水指數(shù)（NDWI）適用于所有具有近紅，紅波段和綠光波段的光學(xué)衛(wèi)星影像，如MODIS， HJ和GF數(shù)據(jù)，也是最為常見也是最有效的兩種水體指數(shù)。

歸一化差分植被指數(shù)NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）計(jì)算公式為：

水體的紅光區(qū)反射率高于植被，而在近紅外區(qū)， 植被的反射率明顯高于水體。因此， 采用NDVI來處理可增強(qiáng)水陸反差。NDVI是目前應(yīng)用最廣的植被指數(shù)， 常用于指示植被的數(shù)量特征以及用于監(jiān)測(cè)植被的季節(jié)變化和用于土地覆蓋研究， 也可用于植被區(qū)域和非植被區(qū)域的識(shí)別。在植被覆蓋稠密的地區(qū)， NDVI較高， 而在植被覆蓋稀疏的地區(qū)，NDVI受土壤背景影響較大， 如沙漠、水體的NDVI很低或?yàn)樨?fù)值。利用此特點(diǎn)， 可通過選用閾值建立識(shí)別水體和植被、土壤的模型。

歸一化差分水指數(shù) NDWI （Normalized Difference Water Index）計(jì)算公式為：

水體附近濕地在此兩波段光譜特征有明顯差異， 且由于水體反射從可見光到紅外波段逐漸減弱， 在近紅外和中紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收性最強(qiáng)，而植被在近紅外波段反射率最強(qiáng)， 因此， 用綠光波段和近紅外波段的反差構(gòu)成NDWI， 可以最大程度地抑制植被信息， 而突出水體特征， 從而提取水體。

三、長(zhǎng)江流域旱情分析應(yīng)用實(shí)例

（一）長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本文以MODIS、HJ、GF光學(xué)遙感數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，使用功能強(qiáng)大的IDL 語言， 實(shí)現(xiàn)了針對(duì)長(zhǎng)江流域地區(qū)功能相對(duì)完整的長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 并在長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局得到了成功應(yīng)用。該系統(tǒng)可綜合利用氣候資料、實(shí)時(shí)氣象資料、實(shí)時(shí)遙感衛(wèi)星資料、實(shí)時(shí)水文資料等信息，估算各類干旱指數(shù)及其綜合指數(shù)，并結(jié)合水利遙感業(yè)務(wù)處理與分析技術(shù)，可監(jiān)視長(zhǎng)江流域以及防汛抗旱重點(diǎn)區(qū)域的旱情業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)常年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并以圖表和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的形式輸出長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)和分析產(chǎn)品，反映長(zhǎng)江流域重點(diǎn)區(qū)域旱情實(shí)況和未來短期旱情發(fā)展變化的信息，進(jìn)行旱情監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)，為指導(dǎo)抗旱、水資源調(diào)配等提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。搭建長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)流程如圖1：

（二）旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果

為驗(yàn)證基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)成果的準(zhǔn)確性，分別對(duì)Modis數(shù)據(jù)產(chǎn)品2015 年 6 月上旬的長(zhǎng)江流域垂直干旱指數(shù)（PDI）專題圖及植被供水指數(shù)（VSWI）專題圖以及2014年10月的HJ星數(shù)據(jù)產(chǎn)品長(zhǎng)江流域歸一化水體指數(shù)（NDWI）專題圖進(jìn)行分析。利用長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)MODIS影像、環(huán)境星影像及高分衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何校正、輻射校正及去云處理，并進(jìn)行計(jì)算和分析，得到相應(yīng)的旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果如圖2。

圖2所示為2015年6月上旬長(zhǎng)江流域垂直干旱指數(shù)PDI分布圖，圖像顯示，6月2日至6月4日間，由于大量降雨，江南地區(qū)及長(zhǎng)江中下游地區(qū)，特別是湖南及江西南部地區(qū)，氣象干旱情況明顯減緩至無旱，青海地區(qū)則持續(xù)存在著一定程度的氣象干旱。

圖3所示為2015年6月上旬長(zhǎng)江流域植被供水指數(shù)VSWI分布圖，圖像顯示，云南西部、四川西南部植旱情況十分嚴(yán)重，一直處于重度干旱至中度干旱之間，河南南陽地區(qū)附近也出現(xiàn)了中度植旱。圖3與圖4雖然是同時(shí)期的數(shù)據(jù)，但結(jié)果卻略有不同，主要是PDI指數(shù)與VSWI指數(shù)的敏感度不同， PDI主要監(jiān)測(cè)地物的土壤水分含量，這種方法由于受不同地區(qū)的氣候條件、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)等因素的影響較大，在進(jìn)行大面積區(qū)域的旱情監(jiān)測(cè)時(shí)需要?dú)v史同期數(shù)據(jù)比對(duì)才能得到更精準(zhǔn)的結(jié)果。而VSWI主要監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)植被受脅程度，能夠減弱或消除地域因素、生態(tài)因素和土壤背景等對(duì)干旱監(jiān)測(cè)的影響，更適合運(yùn)用于大范圍區(qū)域的干旱監(jiān)測(cè)。

根據(jù)氣象局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2015年6月，云南西部、四川西南部由于降水持續(xù)偏少，氣溫偏高，干旱發(fā)展迅速，存在中度到重度氣象干旱，西北部達(dá)到特旱，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成一定影響。此外，青海東北部、雷州半島局部地區(qū)也存在中等程度氣象干旱。而6月又是江南地區(qū)的梅雨季節(jié)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)暴雨頻繁，多地洪澇頻發(fā)且受災(zāi)的區(qū)域出現(xiàn)重疊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失較重。另外，江南南部、華南大部、西南地區(qū)南部等地氣溫偏高1-2℃，云南中北部部分地區(qū)偏高2-4℃；西南地區(qū)、江漢、江淮、西北地區(qū)東部夏播區(qū)墑情較好；華北、黃淮大部6月上中旬溫高少雨墑情持續(xù)下降，夏播期部分地區(qū)墑情偏差，但大部地區(qū)灌溉條件較好，僅部分無灌溉條件地區(qū)的作物播種受到影響。由此可以發(fā)現(xiàn)，基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)成果在整體上與氣象局新聞報(bào)道的事實(shí)基本吻合。

圖4所示為2014年10月長(zhǎng)江流域歸一化水體指數(shù)（NDWI）分布圖，圖像顯示，四川北部存在一定的干旱情況，陜西中部有非常明顯的干旱現(xiàn)象。相較于Modis數(shù)據(jù)的結(jié)果，HJ星的分布圖存在這明顯的拼接線，有大量空白區(qū)域，因?yàn)镠J星的軌跡范圍不能覆蓋全流域。因此，Modis數(shù)據(jù)更適合宏觀的流域監(jiān)測(cè)，HJ星更適合用于重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)。

四、結(jié)語

基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的長(zhǎng)江流域旱情監(jiān)測(cè)研究能夠幫助政府決策部門掌握旱情的最新動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)旱情的發(fā)展趨勢(shì)，提高旱情監(jiān)測(cè)反演的準(zhǔn)確性，能將這些研究成功應(yīng)用于水文部門，將推動(dòng)干旱遙感監(jiān)測(cè)的全面業(yè)務(wù)化，同時(shí)對(duì)我國(guó)的國(guó)民生產(chǎn)，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水利規(guī)劃，具有非常重要的意義。

在后續(xù)的基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的旱情監(jiān)測(cè)工作中，可在此基礎(chǔ)上結(jié)合業(yè)務(wù)實(shí)際需求，拓展更多結(jié)合DEM、地表覆蓋類型及各測(cè)站觀測(cè)的實(shí)時(shí)水情，構(gòu)建研究區(qū)域的水體、旱情等遙感監(jiān)測(cè)模型，從而減小地域氣候、地形、植被覆蓋度的差異對(duì)預(yù)警結(jié)果的影響，提高監(jiān)測(cè)精度和預(yù)警準(zhǔn)確度。

參考文獻(xiàn)：

[1] Kogan F N. Application of vegetation index and brightness temperature for drought detection[J]. Advances in Space Research. 1995， 15（11）： 91-100.

[2] Kogan F N. Droughts of the late 1980s in the United States as derived from NOAA polar-orbiting satellite data[J]. Bulletin of the American Meteorological Society. 1995， 76（5）： 655-668.

[3] 楊紹鍔，閆娜娜，吳炳方. 農(nóng)業(yè)干旱遙感監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展[J]. 遙感信息， 2010（1）： 103-109.

[4] 董婷，孟令奎，張文. MODIS短波紅外水分脅迫指數(shù)及其在農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)中的適用性分析[J]. 遙感學(xué)報(bào)， 2015（02）： 319-327.

[5] 李永亮，林輝，馬延輝. 基于MODIS數(shù)據(jù)的湖南省旱情監(jiān)測(cè)研究[J]. 水土保持研究，2010（02）： 111-114.

[6] 劉英. 神東礦區(qū)地表植被與土壤濕度遙感監(jiān)測(cè)研究[D]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）， 2013.

[7] Ghulam A， Qin Q， Zhan Z. Designing of the perpendicular drought index[J]. Environmental Geology. 2007， 52（6）： 1045-1052.

[8] Stephenson N L. Climatic control of vegetation distribution： the role of the water balance[J]. American Naturalist. 1990： 649-670.

[9] 張佳華，許云，姚鳳梅，等. 植被含水量光學(xué)遙感估算方法研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)科學(xué)： 技術(shù)科學(xué)， 2010， 40（10）： 1121-1129.

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)范文第5篇

遙感是利用工作在不同電磁波范圍、運(yùn)行在不同高度和不同類型遙感平臺(tái)上的技術(shù),連續(xù)不斷、夜以繼日、周而復(fù)始地獲取以地球表面為主體的遙感數(shù)據(jù),對(duì)地球表面的各種物體進(jìn)行探測(cè),把握地球表面物體、現(xiàn)象和過程的變化及其演變過程。

遙感開辟了人類認(rèn)知地球的嶄新視角,為人類提供了從多維角度和宏觀尺度上去認(rèn)識(shí)宇宙世界的新方法和新手段,實(shí)現(xiàn)了歷史性的跨越。目前,我國(guó)的遙感應(yīng)用已取得了令人矚目的成就,在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的技術(shù)支撐和服務(wù)作用。

受國(guó)家重視應(yīng)用前景廣

中國(guó)遙感技術(shù)起步于20世紀(jì)70年代末,30年來,國(guó)家非常重視遙感技術(shù)的發(fā)展,連續(xù)4個(gè)五年計(jì)劃都把發(fā)展遙感技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,把遙感技術(shù)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)35項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。

在應(yīng)用方面,遙感已在土地資源、土地利用及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),主要農(nóng)作物的遙感估產(chǎn),森林資源調(diào)查包括植樹造林及退耕還林評(píng)估,重要自然災(zāi)害的遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)估,城市發(fā)展和規(guī)劃的遙感監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域得到全面應(yīng)用。

遙感應(yīng)用為國(guó)家和各級(jí)政府提供了大量科學(xué)的宏觀輔助決策信息,產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。越來越多的部門,已經(jīng)或正在將這些技術(shù)納入部門業(yè)務(wù)化應(yīng)用中,成為主管部門執(zhí)法或制定產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)規(guī)范及行業(yè)技術(shù)改造的主要技術(shù)之一。

國(guó)家中長(zhǎng)期規(guī)劃把遙感對(duì)地觀測(cè)列為重點(diǎn)項(xiàng)目,將遙感應(yīng)用列為相關(guān)部門的重點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容。我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射有長(zhǎng)期規(guī)劃,保證了遙感應(yīng)用的信息源,保證了我國(guó)的遙感應(yīng)用持續(xù)發(fā)展。

各領(lǐng)域?qū)嵺`處處開花

1.土地資源調(diào)查和土地動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)

隨著人口的增加,耕地的減少,我國(guó)面臨著如何盡快查清國(guó)土資源的數(shù)量和分布的重大問題。

我國(guó)利用遙感技術(shù)先后完成了全國(guó)土地利用調(diào)查。在20世紀(jì)80年代初期采用陸地衛(wèi)星MSS數(shù)據(jù)編制了全國(guó)818幅1∶25萬土地利用圖等。20世紀(jì)80年代中期我國(guó)又應(yīng)用航空和衛(wèi)星遙感技術(shù)與野外調(diào)繪相結(jié)合,完成全國(guó)的土地利用詳查,查清了我國(guó)土地權(quán)屬、類型、數(shù)量、質(zhì)量、分布及利用狀況。從此取得了全面、翔實(shí)、準(zhǔn)確的全國(guó)土地利用現(xiàn)狀的第一手資料,為編制國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃,制定有關(guān)政策和科學(xué)決策等提供了重要依據(jù)。我國(guó)應(yīng)用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、中巴衛(wèi)星數(shù)據(jù)等完成了20世紀(jì)80年代中期、90年代中末期和2000年代中期1∶10萬和1∶25萬全國(guó)土地利用調(diào)查,并建立了業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng),具有每年耕地?cái)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新和每五年土地利用數(shù)據(jù)全面更新的能力?，F(xiàn)在我國(guó)正利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次全國(guó)土地詳查工作。

2.遙感在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估中的應(yīng)用

遙感技術(shù)為自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。經(jīng)過20多年的科技攻關(guān)和建設(shè),我國(guó)已建立了重大自然災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估運(yùn)行系統(tǒng),已經(jīng)形成了對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪澇、旱災(zāi)、森林與草原火災(zāi)、雪災(zāi)、冰凌、赤潮、地震、沙塵暴以及典型區(qū)的蟲害、滑坡、泥石流等災(zāi)害的監(jiān)測(cè)能力,特別是快速圖像處理和評(píng)估系統(tǒng)的建立,已經(jīng)具有了對(duì)突發(fā)性災(zāi)害的快速應(yīng)急反應(yīng)能力,使該系統(tǒng)能在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)獲取災(zāi)情數(shù)據(jù),1天內(nèi)做出災(zāi)情的快速評(píng)估,1周內(nèi)完成詳細(xì)評(píng)估報(bào)告。

系統(tǒng)建成后已先后在1987年的大興安嶺特大森林火災(zāi),1998年我國(guó)長(zhǎng)江、嫩江特大洪水,2000年易貢大滑坡地質(zhì)災(zāi)害,2003年淮河大洪水以及2008年“5•12”汶川特大地震等災(zāi)害監(jiān)測(cè)中投入運(yùn)行,為國(guó)家各級(jí)防災(zāi)減災(zāi)部門決策提供服務(wù),產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

例如在1998年我國(guó)特大洪水監(jiān)測(cè)中,運(yùn)用了六顆衛(wèi)星數(shù)據(jù),出動(dòng)三套航空遙感系統(tǒng)對(duì)災(zāi)情進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),并核實(shí)了上報(bào)受災(zāi)面積3 億多畝為3000多畝的事實(shí),體現(xiàn)了遙感的優(yōu)勢(shì)。遙感在汶川大地震災(zāi)情監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了其他手段不可替代的作用,是獲取災(zāi)情信息的惟一手段。在四川汶川大地震發(fā)生后,全力啟用了航空、航天遙感設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員,為抗震救災(zāi)監(jiān)測(cè)獲取、處理和分析數(shù)據(jù),并緊急向政府部門、前線指揮部提供了大量快速、有效的災(zāi)情數(shù)據(jù)和信息。

3.農(nóng)作物遙感估產(chǎn)系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形勢(shì),特別是各級(jí)政府、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門、農(nóng)產(chǎn)品購(gòu)銷與加工企業(yè)以及廣大公眾都關(guān)注的大事。農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)與產(chǎn)量是國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)信息,對(duì)于制定國(guó)家和區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,制定農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口計(jì)劃,確保國(guó)家糧食安全,指導(dǎo)和調(diào)控宏觀的種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高相關(guān)企業(yè)與農(nóng)民的經(jīng)營(yíng)管理水平均具有重要意義。遙感技術(shù)用于農(nóng)情監(jiān)測(cè)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近30年來,農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)一直是遙感應(yīng)用的一個(gè)重要主題。

中國(guó)科學(xué)院建成了“中國(guó)農(nóng)情遙感速報(bào)系統(tǒng)”,該系統(tǒng)包括作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、主要作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)、時(shí)空結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和糧食供需平衡預(yù)警等5個(gè)子系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍主要農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、單產(chǎn)預(yù)測(cè)與估算、農(nóng)作物種植面積提取、種植結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測(cè)、糧食總產(chǎn)分析計(jì)算、耕地復(fù)種指數(shù)獲取、農(nóng)業(yè)氣象分析、農(nóng)作物旱情遙感監(jiān)測(cè)等農(nóng)情監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù),并能獲取全球主要農(nóng)業(yè)國(guó)家的作物長(zhǎng)勢(shì)和重點(diǎn)產(chǎn)糧國(guó)的總產(chǎn)預(yù)測(cè)等信息。自運(yùn)行以來,該系統(tǒng)每年監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的信息被國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家糧食局、農(nóng)業(yè)部等部門及一些省市應(yīng)用,現(xiàn)在已推廣到期貨市場(chǎng)應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)部組織研發(fā)并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的“國(guó)家農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CHARMS)”,可定期監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)全國(guó)大宗農(nóng)作物面積、長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量、草地產(chǎn)草量和草地退化、農(nóng)業(yè)土地資源、土壤墑情、農(nóng)業(yè)災(zāi)害等主要農(nóng)業(yè)動(dòng)態(tài)信息,為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、糧食安全預(yù)警和農(nóng)業(yè)宏觀決策提供可靠的技術(shù)支撐。

4.遙感在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

遙感在城市建筑監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用。城市拆遷是城市建設(shè)中的難題,利用高分辨率圖像,對(duì)拆遷進(jìn)程一目了然,便于城市建設(shè)管理。北京市利用“北京一號(hào)”小衛(wèi)星4米分辨率的圖像對(duì)較大工程(如奧運(yùn)工程)的拆遷和建設(shè)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。建設(shè)部已經(jīng)建立了風(fēng)景名勝保護(hù)監(jiān)管信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)景名勝區(qū)環(huán)境生態(tài)和景觀的及時(shí)、有效的監(jiān)管,以迅速遏制國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)“城市化”、“人工化”、“商業(yè)化”的趨勢(shì)惡性蔓延,保護(hù)國(guó)家風(fēng)景名勝區(qū)的寶貴資源。該系統(tǒng)已納入建設(shè)部日常監(jiān)管業(yè)務(wù)。

城市發(fā)展已經(jīng)成為遙感技術(shù)應(yīng)用最具活力的領(lǐng)域之一。利用先進(jìn)的遙感等空間信息技術(shù)可以對(duì)城市自然生態(tài)中的土地、生物(如綠地)、水、景觀等,對(duì)社會(huì)生態(tài)中的環(huán)境(如大氣污染)和人居環(huán)境(如綠化和熱島)等進(jìn)行監(jiān)測(cè),為城市建設(shè)提供生態(tài)布局和治理方案。

對(duì)我國(guó)直轄市、省會(huì)城市和特別行政區(qū)的34個(gè)城市的中心建成區(qū)30年的城市擴(kuò)展監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,到21世紀(jì)初期,各個(gè)城市中心建成區(qū)不同程度地增加了中心建成區(qū)的面積,城市的建設(shè)規(guī)模顯著增大。實(shí)施監(jiān)測(cè)的34個(gè)城市的中心建成區(qū)面積較監(jiān)測(cè)起始期擴(kuò)大了2.26倍。

5. 遙感在測(cè)繪中的應(yīng)用

以遙感數(shù)據(jù)為核心的國(guó)家1:5萬地形數(shù)據(jù)庫建設(shè)已相繼完成了數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字高程模型(DEM)、矢量核心要素?cái)?shù)據(jù)庫(DLG)、地名(GN)、土地覆蓋(LC)、數(shù)字正射影像(DOM)、控制點(diǎn)(CP)、元數(shù)據(jù)庫(MD)等專題數(shù)據(jù)庫,并實(shí)現(xiàn)對(duì)各數(shù)據(jù)庫的集成管理,為廣大用戶提供高精度的基礎(chǔ)地理信息服務(wù)。1∶5萬基礎(chǔ)地理信息更新工程的實(shí)施,將大幅度地提高其現(xiàn)勢(shì)性和改善內(nèi)容完整性,有力地提升基礎(chǔ)測(cè)繪成果為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的服務(wù)保障能力與水平。

我國(guó)西部約 200萬平方公里的國(guó)土曾經(jīng)受惡劣自然環(huán)境和當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的制約,一直沒有測(cè)制過1:5萬比例尺地形圖。如今,航天遙感、航空攝影、航空航天合成孔徑雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、地理信息系統(tǒng)等最新攝影測(cè)量與遙感技術(shù),為西部測(cè)圖工程的順利實(shí)施提供了有力的技術(shù)支撐。西部測(cè)圖工程的實(shí)施,對(duì)于滿足西部重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源合理開發(fā)與利用、生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)以及國(guó)家安全具有十分重大的意義。

做好數(shù)據(jù)保障與應(yīng)用業(yè)務(wù)結(jié)合

1. 遙感應(yīng)用的數(shù)據(jù)保障問題

遙感應(yīng)用進(jìn)入業(yè)務(wù)化,首先要保證其時(shí)效性、數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)用性。這就要求遙感數(shù)據(jù)能及時(shí)提供用戶所需要的不同時(shí)間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率的各種數(shù)據(jù),特別是突發(fā)性災(zāi)害的監(jiān)測(cè)評(píng)估,要能在災(zāi)害發(fā)生后最短的時(shí)間內(nèi)提供遙感數(shù)據(jù)。

2. 遙感信息與應(yīng)用業(yè)務(wù)的結(jié)合問題

遙感提供的信息可能只是業(yè)務(wù)應(yīng)用涉及的部分信息,要解決業(yè)務(wù)應(yīng)用需要與實(shí)際應(yīng)用模型、其他數(shù)據(jù)與信息等的結(jié)合,其難點(diǎn)是遙感信息與應(yīng)用模型的同化、綜合信息的挖掘等。

3. 遙感應(yīng)用系統(tǒng)集成問題

遙感信息作為業(yè)務(wù)應(yīng)用的重要空間信息,其優(yōu)勢(shì)是可以快速提供大范圍地表的空間分布信息,這是常規(guī)方法不可比擬的,但是,遙感信息必須與數(shù)據(jù)庫、模型和應(yīng)用系統(tǒng)集成在一起才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。目前應(yīng)用比較好的領(lǐng)域都是這樣做的。

“四化”加速遙感應(yīng)用

1. 遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)的詳細(xì)化

由于遙感應(yīng)用的巨大需求,遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的飛速發(fā)展,適應(yīng)遙感應(yīng)用的數(shù)據(jù)將是多樣化的?？臻g分辨率將會(huì)有幾公里- 1公里-幾百米-幾十米-幾米-幾十厘米級(jí)的數(shù)據(jù),時(shí)間分辨率會(huì)有幾天-幾小時(shí)- 1小時(shí)-半小時(shí)甚至更高時(shí)頻的數(shù)據(jù),光譜間隔將達(dá)納米級(jí)。

2. 遙感信息提取的智能化

遙感應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)是信息提取和挖掘。未來的遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取技術(shù)會(huì)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展,關(guān)鍵要解決精度和速度問題,新的算法、模式識(shí)別和工作流技術(shù)等將會(huì)引入到遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取中,大大提高自動(dòng)化處理和智能化提取的能力,可以自動(dòng)處理重復(fù)、費(fèi)事的任務(wù),提高操作效率,降低生產(chǎn)成本。

3. 遙感應(yīng)用的外包服務(wù)化

由于遙感的數(shù)據(jù)-信息-知識(shí)-應(yīng)用的技術(shù)環(huán)節(jié)復(fù)雜,因此遙感應(yīng)用的門檻很高。目前,國(guó)際上已出現(xiàn)一些大的企業(yè),承接政府和行業(yè)的遙感應(yīng)用。將復(fù)雜的技術(shù)問題交給企業(yè)解決,從得到的遙感信息和知識(shí)中做好自身與專業(yè)的結(jié)合,從而降低應(yīng)用的門檻。我國(guó)“北京一號(hào)”小衛(wèi)星的應(yīng)用就是由北京各委辦局交給企業(yè)做的,取得很好的效果。這種外包服務(wù)化是未來遙感應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì),也會(huì)推動(dòng)遙感產(chǎn)業(yè)化。

4. 遙感應(yīng)用的大眾化