遥感及其运用
摘要：本文介紹了遙感技術的實現(xiàn)基礎和遙感在海洋、動態(tài)監(jiān)測、資源調(diào)查、城市規(guī)劃等等中的運用，還簡單概述了遙感的新趨勢和新概念。
關鍵詞：遙感基礎 ?遙感運用遙感新發(fā)展
1???? 遙感技術
遙感技術是20世紀60年代以來，在現(xiàn)代物理學，空間科學，電子計算機科學和地球科學等等理論基礎上建立和發(fā)展起來的一門新興、綜合性的邊緣科學，是一門先進的、實用的探測技術。它從以飛機為主要運載工具的航空遙感發(fā)展到以人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機為主要運載工具的航天遙感，從攝影機發(fā)展到掃描方式的傳感器，擴大了人們的視野，是對地球環(huán)境和對資源的監(jiān)測和研究進入了一個新的階段，它已廣泛地、并將越來越廣泛地運用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、地質(zhì)、海洋、水文、氣象等領域中。遙感技術具有先進性、綜合性和實用性。其先進性表現(xiàn)在它涉及當代許多先進技術和尖端領域。其綜合性表現(xiàn)在它是多項先進技術的有機結(jié)合，也是這些先進技術與地球科學的有機綜合。其實用性表現(xiàn)在它幾乎可運用于一切對地球表層環(huán)境進行調(diào)查的學科和部門。
在字面上說，遙感是遙遠的感知。自從它作為一門獨立學科正式誕生起，遙感技術已獲得了飛速的發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。構(gòu)成遙感技術的四個必不可少的要數(shù)是對象、傳感器、信息傳播媒介和平臺。
對象：即被感知的事物。
傳感器：能感測事物并能將感測得結(jié)果傳遞給使用者的儀器。
信息傳播媒介：在對象和傳感器之間起信息傳播作用的媒介。
平臺：裝載傳感器并使之能有效地工作的裝置。
現(xiàn)在實用的遙感技術絕大部分是以電磁波為信息傳播的媒介，以飛機、人造衛(wèi)星等飛行器為平臺的。因此，也可以將遙感定義為：利用飛機、人造衛(wèi)星或其他飛行器做運載工具，以電磁波來檢測、度量遠距離目標的一種技術手段。
遙感研究可以分為兩個部分----遙感技術研究和遙感運用研究。后者是利用遙感信息資料進行的專業(yè)和專題的運用分析研究，遙感技術在地質(zhì)、海洋等等方面的研究就是屬于遙感地學分析。
下面我們將涉及遙感技術在地學分析上的研究。
2???? 遙感地學分析
遙感廣泛地運用于地質(zhì)、農(nóng)林業(yè)、環(huán)境、漁業(yè)、海洋、水文、氣象等等方面。
下面我們將從遙感在海洋上的運用，遙感在資源調(diào)查中的運用，包括在土地、礦產(chǎn)、生態(tài)、林業(yè)，動態(tài)監(jiān)測上的運用，包括自然災害，水災，火災，地質(zhì)災害，環(huán)境，水資源上的運用，在城市規(guī)劃的運用等四個方面來展開。
2.1???? 遙感在海洋上的運用
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2.1.1海洋遙感應用基礎研究
海洋遙感應用基礎研究包括海洋地韌波諾測量與研究、海洋要宏的反演算法與模式研究等。通過早期的航空遙感一些研究項目，對海岸帶、污染水體、懸浮物水體和水面油膜等地物光譜持性、海面熱紅外輻射性、海面微波散射和輻射特性進行了測量，獲得了大量的數(shù)據(jù)，取得了一些研究成果。
在海洋要素反演算法模式研究方面，我國學者主要從事了以下幾個方面的工作并取得了一定的成果和進展：可見光和熱紅外遙感中的大氣輻射校正方法研究，海水葉綠家濃度寫法研究；海水懸浮泥沙濃度算法研究；近岸海域水探測量研究；海水遙感方法研究；海面高度測量及其應用研究；海面風場的算法研究；海面波浪場的算法研究。
2.1.2在海洋環(huán)境監(jiān)測與資源調(diào)查中的應用
我國在海洋環(huán)境監(jiān)測與資源調(diào)查方面利用海洋遙感技術取得的成果有：
[1]漁海況速權(quán)?利用航空和航天熱紅外資料分析冷暖鋒面，確定漁場中心位置，對漁業(yè)作業(yè)區(qū)域進行速報。經(jīng)過多年試驗證明漁海況速報提高了漁獲量，節(jié)約了能源，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益；
[2]海冰冰情監(jiān)測?利用航空和航天可見光熱紅外資料計算渤海和黃海北部海冰的覆蓋范圍和類別、監(jiān)測海冰的動態(tài)變化
[3]海面油膜污染監(jiān)測?利用遙感飛機對港灣、錨地、航道、漁場和海洋石油開發(fā)區(qū)等海域進行定期執(zhí)行飛行，監(jiān)視監(jiān)測以石油為主的海洋污染，在國內(nèi)外產(chǎn)生了較大影響；
[4]沿海工程應用?利用衛(wèi)星資料分析黃河、長江、珠江、閩江和鴨綠江入海泥沙的擴散規(guī)律，為航道治理、建港以及淺海油氣資源開發(fā)提供必要的科學數(shù)據(jù)；
[5]海岸帶和海島調(diào)查?利用衛(wèi)星資料對海岸帶和海島進行調(diào)查，編制植被、地貌、地質(zhì)和土地利用圖，為海岸和海島的開發(fā)、利用和管理服務。
2.1.3在海洋研究中的應用
海洋遙感技術在我國海洋研究中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
[1]海洋表面遙度：利用氣象衛(wèi)星熱紅外資料觀測海面溫度，測量精度通常為士1K，局部海域可達±0.5K；
[2]海洋表層懸浮泥沙濃度： 利用氣象衛(wèi)星和陸地資源衛(wèi)星可見光資料定性或半定量地觀測海面懸浮泥沙濃度；
[3]海洋動力現(xiàn)象的研究：一是開展海洋表層溫度和懸浮泥沙濃度時空變化的研究，二是開展大、中尺度海洋現(xiàn)象的研究。利用海溫和懸浮泥沙濃度分析水團和流系，獲取海洋鋒面、渦旋、上升流等現(xiàn)象的地理位置、形態(tài)特征和時間信息，研究它們的動力機制；
2.1.4對海洋遙感的迫切需求
如上所述，我國海洋遙感已經(jīng)取得了一定的社會經(jīng)濟效益和研究成果。但是，國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，特別是沿海地區(qū)經(jīng)濟的高速發(fā)展，對海洋遙感技術提出了更高的要求，綜合起來有幾個方面的需求。
[1]我國海洋專日經(jīng)濟區(qū)的管轄權(quán)
自聯(lián)合國于1982年通過國際海洋法公約，確定大陸架和專屬經(jīng)濟區(qū)的管轄制度以來，與我國毗連的一些周邊國家已單方面相繼宣布了本國的管轄海域，侵占了應屬于我國管轄的大面積海域；引起了與我國的領海糾紛。海洋遙感可為海洋專屬經(jīng)濟區(qū)劃界的外交談判提供海洋資源環(huán)境、地理環(huán)境、水文環(huán)境和航道環(huán)境等有關資料；同時也可為了解對方在海上的軍事行動和資源開發(fā)現(xiàn)狀提供信息，為海上快速反應提供服務。
[2]海洋災害的監(jiān)測和預報
我國是海洋災害的重災國，平均每年的直接經(jīng)濟損失為幾十億，嚴重年份高達上百個億。為了減輕海洋災害造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡，急需提高預報的時效性和準確性。海洋遙感可為海洋災害的監(jiān)測和預報提供全天時、全天候、大范圍的資料。
[3]海洋油氣資源開發(fā)
目前，我國海洋油氣即將進入全面開發(fā)階段。在海上油氣勘探和開發(fā)的各個階段都需要詳盡的海洋油氣環(huán)境、地理環(huán)境、氣象環(huán)境和水文環(huán)境等資料。利用海洋遙感資料可提高油氣開發(fā)的安全性，提高設備的利用率，因此可降低開發(fā)成本。此外，海洋遙感也可用于油田探測和海洋重力場的測量，進而了解海床地質(zhì)構(gòu)造和油田儲藏區(qū)域。
[4]海洋漁業(yè)資源的開發(fā)和保護
我國近海捕撈業(yè)面臨著兩個問題。一是漁業(yè)資源與捕撈強度增長不相適應，出現(xiàn)了長期過渡捕撈現(xiàn)象；二是沿海和近海漁場由于水體污染和人為破壞等原因。造成漁場普遍衰竭。海洋遙感可對漁場資源潛力作科學估算，為制定漁業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃提供科學依據(jù)。
[5]沿岸工程建設
港口、航道、排污工程、石油平臺、圍墾工程、旅游設施和海水養(yǎng)殖場等的規(guī)劃、設計、建設和維護都要考慮海水環(huán)境條件。海洋遙感可提供海水宏觀、連續(xù)、動態(tài)的水質(zhì)、水深和底質(zhì)信息，補充沿岸工程建設常規(guī)海水環(huán)境調(diào)查的信息量，改善點、線觀測的時效和精度。為沿岸工程的設計和施工提供準確可靠的數(shù)據(jù)。
[6]海洋污染的監(jiān)測
我國沿海約有250多處油污染源，每年向海洋的排放量為10萬噸以上。隨著海上油氣的開發(fā)，井噴、泄油不斷，溢油量之大難以計數(shù)。船舶跑油事故屢見不鮮。沿海地區(qū)每年向海洋排放的工業(yè)廢水量和城市生活污水量在80億噸以上，由于大量陸源污染和向海洋排放，致使局部海域污染嚴重超標，出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化，導致赤潮頻發(fā)，給漁業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此，必須進一步加強對油污染、污水污染以及赤潮生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測。遙感技術是監(jiān)測海洋污染最有效的方法。
[7]海洋測繪與航線選擇
水深和水下地形測量是海洋測繪的基本內(nèi)容之一。常規(guī)的方法是測深聲納。但在地形復雜的海區(qū)和有爭議的海區(qū)，船只不能進出，常規(guī)方法無能為力，而利用機載激光雷達測深技術可測量淺海海域的水深，彌補常規(guī)測量方法的缺陷。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和對外貿(mào)易的擴大，海上運輸日趨繁忙。為了放行的安全和提高航運效率，需要選擇最佳航線。氣象和海況資料是選擇最佳航線的基本數(shù)據(jù)，海洋遙感可提供這些數(shù)據(jù)…
[8]海岸帶資源動態(tài)法監(jiān)測
海岸帶是人類向海洋進軍的前進基地，具有良好的環(huán)境和豐富的資源。我國海岸線漫長，灘涂寬廣，為了合理利用和管理海岸帶資源，需要對海岸自然環(huán)境和資源狀況進行定期的綜合性調(diào)查，并進行長期的動態(tài)監(jiān)測。遙感技術是最有效、最經(jīng)濟的動態(tài)調(diào)查和監(jiān)測手段。
[9]海洋研究
要開發(fā)利用海洋，要知道海洋與大氣；海洋與陸地的相互作用，就必須認識和研究海洋。常規(guī)監(jiān)測海洋的手段是調(diào)查船、觀測站和海洋浮標等。這些觀測手段不但耗資大而且也不能給出長時間序列和大空間范圍的資料。海洋遙感技術可對海洋實現(xiàn)大面積、定時、同步和連續(xù)的觀測，目前，應用遙感技術觀測和研究海洋已形成一門新的海洋學分支——衛(wèi)星海洋學。在我國衛(wèi)星海洋學剛剛起步，必須大力應用海洋遙感技術，促進海洋科學的發(fā)展。
2.2遙感技術在城市規(guī)劃中的應用
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衛(wèi)星遙感技術在城市規(guī)劃中的應用可以歸納成3個方面：城市空間布局信息分析、城市變化監(jiān)測及規(guī)劃實施情況檢查。
[1]?城市空間布局信息分析
2.2.1?城市建成區(qū)范圍及城鎮(zhèn)體系分析
由于城市建成區(qū)范圍反映城市的宏觀特性，因此，它的分析并不需要很高空間分辨率的遙感圖像，相反，空間分辨率過高，在輪廓界線的提取時就需要較多的制圖綜合。一般來說，TM或SPOT圖像用來分析城市建成區(qū)范圍比較合適，一方面，它能比較精確地反映建成區(qū)的范圍，另一方面，由于成像過程中存在的制圖綜合，能較容易地提取出輪廓界線。
如果要分析一個城市與周圍城市或城鎮(zhèn)的關系，同樣，選擇TM或SPOT圖像比較合適，如在上海地區(qū)的TM圖像上，所有鄉(xiāng)(鎮(zhèn))政府所在地的城鎮(zhèn)都能明顯地反映出它們的大小和形狀。
2.2.2 城市內(nèi)部用地結(jié)構(gòu)分析
在衛(wèi)星遙感圖像上，不同類型的城市用地能否判讀出，首先取決于它與周圍地物的界線能否識別，如果地物的尺寸小于圖像的空間分辨率，且與背景的影像特征很接近，那么該地物就會與背景混在一起，就不可能對該地物進行判讀。在城市用地的輪廓界線能夠反映的情況下，進一步根據(jù)影像特征(顏色、形狀、大小及紋理等)和相關分析確定城市用地的類型。
從TM、SPOT和IKONOS 3種不同空間分辨率的衛(wèi)星遙感圖像來看，TM圖像適合分析綠地、水域、村鎮(zhèn)建設用地及新建的居住用地、道路廣場用地等，對其它用地的判讀則精度較差；SPOT圖像與TM圖像相比在能判讀的內(nèi)容上并沒有本質(zhì)上的差異，但詳細程度和判讀精度要提高；IKONOS圖像與前面兩種圖像比較有本質(zhì)上的提高，不同城市用地的特征基本上都能在圖像上反映出，只要判讀人員熟悉區(qū)域，就能正確地判讀出不同類型城市用地的分布。
2.3.3建筑密度與建筑容積串分析
城市建筑密度圖的編制通常是以街區(qū)(block)為單位，勾繪出每一建筑物的輪廓界線，并計算建筑物占地面積，街區(qū)內(nèi)所有建筑物占地面積之和與街區(qū)面積之比即為建筑密度。在衛(wèi)星遙感圖像上能否勾繪出建筑物的輪廓界線，與建筑物之間的距離及圖像的空間分辨率有關。一般來說，建筑物之間的距離要大于圖像空間分辨率1。5-2倍，才能在圖像上勾繪出輪廓界線，如空間分辨率為10 m，則建筑物之間的間距至少要15m才能在圖像勾繪出界線。建筑容積率是建筑物地面以上各層面積總和與建筑地塊面積之比值。建筑容積率與建筑高度有密切關系，一般來說，高度越高，容積率越大。利用衛(wèi)星遙感技術獲取建筑物的高度信息早在1973年就開始。總的來說有兩種方法，落影測量法和立體量測法。
落影測量法的原理是有一定高度的物體在太陽光的照射下，會在地面產(chǎn)生落影，落影的長度與建筑物的高度和太陽入射角有關，當我們知道太陽的入射角，并且測量出落影的長度時，就可以算出建筑的高度。
立體量測法是利用同一區(qū)域兩張不同角度成像的圖像(立體像對)，先在一張圖上選定所要測量的建筑物底部和頂部兩個點，然后在另一張圖上找到同名像點，計算同名像點的視差(與像主點之間距離差)，并進行相減得出它們的視差較。
2.2.3?城市大氣污染
城市大氣中的污染物有粉塵、二氧化硫、氯氧化物、一氧化碳、光化學煙霧及含氟、氯廢氣等。
當大氣中的煙塵達到一定量的時候，就會對電磁波產(chǎn)生反射，從而在遙感圖像上形成淺白色流動狀影像特征(可見光波段)。但這種特征的明顯程度與煙塵的濃度、排放范圍以及遙感圖像的空間分辨率有關。如1990年上海幅的TM圖像上明顯地反映出黃浦江沿岸幾個煙塵排放量大的工廠所排放的煙塵及擴散范圍。
熱紅外數(shù)據(jù)對城市大氣污染監(jiān)測特別有用。一方面，一些污染源所排放的廢氣具有較高的溫度，在遙感圖像上可以判讀出主要的污染源；另一方面，地面的熱輻射在通過大氣層時，要受到大氣的影響，大氣污染會減少輻射溫度，因此，傳感器所獲得的熱紅外波段數(shù)據(jù)的大小與大氣的污染程度存在著關系。以往，熱紅外波段數(shù)據(jù)主要主要用于探測地表溫度，大氣的影響作為噪聲來考慮。
[2]城市水體污染
水體污染程度的評價包括對水體中镕解性物質(zhì)、有機物、固體懸浮物、植物營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬等單一污染物的含量分析以及綜合分析。水體中污染物的含量變化會改變水體的顏色及水體的光譜反射串，因此有可能利用遙感手段監(jiān)測水體污染。
[3]?城市固體廢物污染
城市團體廢物主要包括城市生活垃圾、工業(yè)垃圾、建筑垃圾及混合垃圾。
團體廢棄物的識別主要是依據(jù)紋理信息，一般來說，只有當固體廢棄物的面積大于圖像空間分辨串5倍以上才有可能被識別。因此，對TM和SPOT圖像，它們所能識別的固體廢棄物最小面積分別為22500平方米和10000平方米，顯然這種精度對固體廢棄物的調(diào)查沒有多大意義。對IKONOS衛(wèi)星圖像，它所能識別的固體廢棄物最小面積可達到400平方米，可以用于固體廢棄物調(diào)查。
2.3.4城市變化監(jiān)測
在城市規(guī)劃中，除了要對城市中的各種要素進行現(xiàn)狀分析外，還需要對城市進行變化監(jiān)測。由于衛(wèi)星遙感具有重復成像的特點，因此是變化監(jiān)測的有效手段。
遙感變化監(jiān)測是通過不同時相遙感圖像的組合、加工、處理獲得地物動態(tài)變化信息的技術。變化檢測的方法一般可分為兩大類：①基于影像分類，如分類后比較法和多時相圖像分類法；②基于單個像元波譜變化，如彩色合成法、圖像代數(shù)運算法、多時相組合數(shù)據(jù)法、變化向量法、兩值變化掩膜法等。目前比較常用的是分類后比較法、圖像代數(shù)運算法和變化向量法。
3.1分類后比較法
該法是變化檢測中常用的定量方法。首先將兩組圖像分別進行糾正分類，然后將兩個分類固利用變化檢測短陣逐像元比較，但該方法會將分類結(jié)果的誤差引入到變化檢測結(jié)果中，因此應盡可能提高分類精度。
3.2圖像代數(shù)運算法對已配準圖像取差值或比值，可以檢測出兩個時相圖像的相同波段間的變化。通常差值圖像的宜方固近似高斯分布，沒有變化的灰度值位于均值附近，而變化的灰度級則遠離均值。比值圖像也類似，沒有變化的灰度級近似于1或某一常數(shù)。一般根據(jù)圖像用于作差值或比值的波段或波段組合不同，可有植被指數(shù)法、穗帽變換指數(shù)法等。
3.3變化向量法
變化向量法是一種非常有效的多元變化檢測方法。對每一像對(D1和D2)，n個輸入數(shù)據(jù)組成n維向量空間，用于描述不同時相輸入數(shù)據(jù)間變化的方向和大小的向量即為變化向量。一個變化像素兩個時相的輸入數(shù)據(jù)出現(xiàn)在空間內(nèi)不同位置的點，而末變化像素兩個時相的輸入數(shù)據(jù)則出現(xiàn)在空間內(nèi)幾乎相同位置的點。通過每一像素變化向量的大小和方向的比較就可檢測變化。
一般變化向量的方向可用于區(qū)分變化類型，大小(常用，o維變化的歐氏距離表示)可用于區(qū)分每一類變化的強度。對變化信息的分類可采用不同的方法，例如象限代碼法是將變化向量按方向分配到不同的象限內(nèi)并賦予不同的代碼，每種代碼代表一種變化類型；主成分分析法是將變化向量在n維空間的分量作主成分分析，每個主成分代表一種變化類型。最后將圖像變化信息與末變化信息復合，可得到完整的變化檢測圖。
2.3.5規(guī)劃實施情況檢查
對規(guī)劃實施情況進行監(jiān)督檢查是城市規(guī)劃管理部門一項主要的日常工作，包括監(jiān)測未經(jīng)批準的建設工程及檢查規(guī)劃批準項目的落實情況。
在城市建設過程中存在一些末批先用、越權(quán)批地等違法的建設工程項目，作為城市規(guī)劃管理部門來說，需要及時發(fā)現(xiàn)這些違法行為，并進行立案查處。監(jiān)測未經(jīng)批準的建設工程首先是要監(jiān)測新建的建設用地(包括在建和竣工)，然后，與規(guī)劃工程分布圖進行疊置分析，產(chǎn)生一張違法建設用地的分布圖，并以此查處違法建設工程。
檢查規(guī)劃項目的落實情況包括規(guī)劃項目的完成情況、建設用地的位置、界限、內(nèi)容等是否與“兩證一書”上有關圖紙一致等。
由于該項工作涉及到對具體項目的分析，因此，用于分析的遙感圖像首先要能顯示出每一建筑物的形狀，即空間分辨率至少要5m以上，從目前來看，只有IKONOS衛(wèi)星數(shù)據(jù)能達到這個要求，已發(fā)射的SPOT 5其全色圖像的分辨率將達到2．5m，也能夠在這方面發(fā)揮作用。
具體的工作方法是首先把遙感圖像與工程圖進行配準疊置，疊置以后就可以發(fā)現(xiàn)位置、范圍以及建設內(nèi)容是否與規(guī)劃相一致。
2.3?? 資源環(huán)境遙感監(jiān)測技術及其進展
一、遙感技術應用的一般技術流程
1．遙感數(shù)據(jù)類型選擇
根據(jù)研究內(nèi)容或希望達到的目的有針對性地選擇合適的信息源，主要是對星種或傳感器選擇。多數(shù)情況下，選擇還需要考慮經(jīng)濟因素。
在一般的資源環(huán)境研究中，目前采用光學傳感器遙感信息較多，如16ndsat的TM和ETM十，SPOT，NOAA的AVHRR的MODIS，CBERS的CCD等。
對于空間精度要求很高的研究工作，如數(shù)字城市建設、大比例尺資源環(huán)境調(diào)查、考古等專項遙感監(jiān)測等，還需要在空間分辨率方面提出嚴格要求，通常選擇米級或厘米級的遙感數(shù)據(jù)作為主要信息源，目前可以選擇的米級數(shù)據(jù)包括SPOT5、IRS、IKONOS、Quick Bird等。2．遙感數(shù)據(jù)時相選擇?不同研究對象要求不同時間獲取遙感數(shù)據(jù)，具體包括兩個方面：
在資源環(huán)境現(xiàn)狀研究中，針對內(nèi)容需要更清晰、更全面反映研究對象的遙感數(shù)據(jù)，土地利用和土地覆蓋研究一般更多地要了解地表植被的信息，因而多選擇植被生長旺期獲取的遙感數(shù)據(jù)。為了了解植被的變化，以及在某些區(qū)域和植被類型間提高分類精度，還會要求相鄰時相的遙感數(shù)據(jù)。大區(qū)域作業(yè)要求相鄰景之間具有最接近的時相。
資源環(huán)境動態(tài)變化的遙感監(jiān)測與研究，通常需要對不同年度相近似的季相遙感數(shù)據(jù)進行對比分析，年內(nèi)變化則選擇不同季節(jié)時間序列的同種遙感信息。
3。遙感數(shù)據(jù)糾正
在開展資源環(huán)境研究中，一般獲取的遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)進行了初步的輻射糾正。幾何校正通常要應用部門根據(jù)工作需要自行完成。幾何糾正的主要目的是對遙感圖像進行地理編碼，使其具備希望的坐標系統(tǒng)和投影參數(shù)。
4．專題數(shù)據(jù)獲取
從遙感數(shù)據(jù)到專題信息主要可以歸納為人機交互和計算機輔助分類與提取及其混合應用等三種方式。
遙感信息全數(shù)字人機交互分析方法的成熟與廣泛應用，主要是在近10年左右的時間內(nèi)，該方法需要投入大量的人力、物力和財力，而且需要投入相對更多的時間，但取得的成果質(zhì)量相對更高，更便于應用，因而目前仍然被廣泛采用。
計算機自動分類技術主要立足于遙感信息的定量分析和統(tǒng)計分析，但由于遙感信息傳輸中的各種干擾造成的偏差，以及不同時空條件下地物遙感信息的差異，會產(chǎn)生空間的不一致性和時間的不一致性，以及同物異譜和同譜異物的現(xiàn)象，自動分類精度還難以滿足資源與環(huán)境監(jiān)測的要求。所以在采用計算機自動分類技術產(chǎn)生結(jié)果的情況下，仍然需要依靠目視判讀分析來進行改值干預，但最終結(jié)果仍會出現(xiàn)較多問題。
現(xiàn)有的自動分類方法基本上都是在限定區(qū)域內(nèi)形成和實現(xiàn)的，在其他地區(qū)的應用往往需要模型的調(diào)整和參數(shù)的選擇，很難在大區(qū)域而精度要求又較高的工作中實際應用。這種技術方法在特別大的區(qū)域內(nèi)，而精度要求又相對較低的工作中可以應用，如全球性的植被研究、土地利用／土地覆蓋分類、荒漠化監(jiān)測等；在較小的區(qū)域，專門建立有針對性的模型，所確定的參數(shù)不需要根據(jù)區(qū)域復雜程度進行調(diào)整，遙感數(shù)據(jù)相對單一，不受或少受獲取時相和外部環(huán)境參數(shù)的影響，應用效果也比較理想。
5．專題信息處理與集成
人機交互一般直接獲取矢量信息和屬性信息。以計算機自動分類為主要特點的分類，獲取的專題信息包括矢量與柵格兩種，同時獲取相關的屬性信息。這些信息由獲取到應用需要進行必要的數(shù)據(jù)處理與集成才能實現(xiàn)，一般包括圖形的輸入輸出、圖形的編輯、圖形處理、面積平差和分類匯總等過程。
6．專題信息的更新
遙感為大量的數(shù)據(jù)更新創(chuàng)造了有利條件，由于技術的發(fā)展和適宜的重訪周期，能夠在各種情況下實現(xiàn)對同一地點的周期性觀測。只有完整、連續(xù)、規(guī)范化的時間序列數(shù)據(jù)，才能夠提供研究對象的更多信息，也才能夠更全面和更深入地了解研究對象。
二?資源研究中遙感技術的應用?
1．水資源
我國“六五”和“七五”期間開展并完成的“黃淮海平原地區(qū)水域動態(tài)演變遙感分析”，利用遙感技術對黃淮海平原地區(qū)的河流、湖泊、洼地等地表水體開展了演變過程、空間差異等方面的系統(tǒng)研究。
2．土地資源
從20世紀80年代初期開始，我國已經(jīng)利用資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行了多次全國范圍的土地資源調(diào)查、土地利用監(jiān)測等工作。1980年6月至1983年12月，在全國農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會辦公室的組織下，利用地球資源衛(wèi)星MSS進行全國土地資源調(diào)查。這是第一次利用MSS數(shù)據(jù)進行的全國15個地類的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查，完成了1：50萬比例尺制圖。1997—1998年，中國科學院和國家統(tǒng)計局共同完成了“全國農(nóng)業(yè)土地資源遙感調(diào)查”，遙感調(diào)查完成的土地資源成果首次在國家統(tǒng)計工作中發(fā)揮實質(zhì)性作用。
從1999年開始，國土資源部在全國相繼開展了人口50萬以上城市的土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測，采用SPOT等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，成功地監(jiān)測了全國60多個大中城市在近兩三年問土地利用的變化情況，監(jiān)測面積達71．4萬平方公里。
3．地質(zhì)與礦產(chǎn)資源
我國利用資源衛(wèi)星資料在尋找多金屬富集地段、金礦、鈾礦、儲油構(gòu)造、煤田等方面也取得多項成果。在西部地區(qū)開展的1：25萬地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)資源勘查中，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)是基礎數(shù)據(jù)源之一。同時，在金屬礦藏、煤炭和油氣資源的勘探中也發(fā)揮了重要的作用，獲得了顯著的經(jīng)濟效益。
在新的國土資源大調(diào)查中，利用新一代遙感影像進行區(qū)域地質(zhì)填固、示礦遙感異常信息識別與提取、地質(zhì)災害監(jiān)測等，使遙感技術在地質(zhì)研究領域得到了更廣泛的應用。
4．生物資源
[1]草資源
我國利用遙感技術已經(jīng)開展了多項草地資源的調(diào)查、監(jiān)測和資源評價，區(qū)域性和全國性的草地資源遙感應用成果已經(jīng)發(fā)揮了作用。
1989—1993年，利用遙感技術開展了中國北方草原草盲動態(tài)平衡監(jiān)測研究，建立了我國北方草原草盲動態(tài)平衡監(jiān)測業(yè)務化運行系統(tǒng)，主要利用NOAA氣象衛(wèi)星資料估測草地生物量。20世紀80年代完成了1:1肋萬比例尺的全國草地資源固。20帕年完成的全國草地資源動態(tài)監(jiān)測工作，建設完成了1:50萬比例尺的草地資源數(shù)據(jù)庫，包括草地資源的18個類和亞類等。
[2]森林資源
我國現(xiàn)行資源監(jiān)測體系中除森林資源監(jiān)測外，荒漠化監(jiān)測、濕地監(jiān)測、野生動物植物監(jiān)測、森林火災監(jiān)測、森林病蟲害監(jiān)測等都廣泛地應用了遙感技術，在林業(yè)的經(jīng)營管理活動中也逐步推廣普及了資源衛(wèi)星資料的應用。
1977年利用MSS圖像，首次對我國西藏地區(qū)的森林資源進行了清查，填補了森林資源數(shù)據(jù)的空白。1993—1997年，由聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)援助的“中國森林資源調(diào)查技術現(xiàn)代化”項目得到順利執(zhí)行。目前，正在以全國林業(yè)監(jiān)測站點數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，進行全國林地生態(tài)類型數(shù)據(jù)庫的建設，將在空間和時間序列上完整、系統(tǒng)地反映林地區(qū)域不同的生態(tài)系統(tǒng)特點、林種、群落特征及其林(樹)齡等。、環(huán)境研究中遙感技術的應用
1．環(huán)境綜合評價
1991—200舊年間，中國科學院與西藏自治區(qū)氣象局合作，完成了西藏“一江兩河”中部流域地區(qū)環(huán)境動態(tài)遙感監(jiān)測工作。在獲得比較豐富、全面的航空遙感監(jiān)測圖片與行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)資料的基礎上，從土地利用、植被、土壤、水文、氣候等方面，研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況，做出了比較科學、客觀的分析評價和描述。
“九五”期間，針對土地資源利用的變化與分橋的需要，利用1:100萬和1:25萬DEM數(shù)據(jù)、AVHRR數(shù)據(jù)和溫度、降水等地面觀測數(shù)據(jù)，構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫，為土地利用數(shù)據(jù)的應用和綜合分橋提供了支持。
2000年國家環(huán)保部門充分利用資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對西部12個省、自治區(qū)、直轄市的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進行了全面調(diào)查和分橋，為我國西部大開發(fā)的生態(tài)環(huán)境戰(zhàn)略提供了最新的科學依據(jù)。
2．水土流失
水土流失是復雜的人文和地理過程，受到諸如降水、下墊面基底巖性、地形坡度、土地覆蓋類型及管理方式等眾多因家的影響。其調(diào)查方法主要有實地定位觀測法、定性遙感法和基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的遙感定量法。其中，基于GIS的遙感定量法是近年來隨首遙感技術的迅速發(fā)展才得以出現(xiàn)的水土流失調(diào)查新方法。
從1她年開始，水利部和中科院合作，利用資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)完成了全國土壤侵蝕數(shù)據(jù)庫建設，完成了全國水蝕--風蝕交錯區(qū)遙感調(diào)查工作。本項研究在實現(xiàn)全國土壤侵蝕動態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)庫快速更新能力等方面均有突破與創(chuàng)新，成果內(nèi)容豐富，科學性、系統(tǒng)性、時效性強，對于我國生態(tài)建設與環(huán)境保護具有重要科學意義和應用價值。該項成果在宏觀尺度和多類型土壤侵蝕綜合調(diào)查方面達到了國際先進水平。基于此成果，水利部于2002年1月21日發(fā)布了《全國水土流失公告》。
3．土地遺化
[1]土地鹽堿化方面的應用
20世紀90年代，在華北平原地區(qū)開展了基于陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)的鹽堿土分類研究。在土壤水分、土壤腐蝕質(zhì)含量、土壤氧化鐵含量等方面開展了試驗研究，利用TM的7個波段的數(shù)據(jù)對于鹽堿土反射率特性的研究，輔之以植被指數(shù)、居民點分布、人口密度等空間化輔助數(shù)據(jù)指標，實現(xiàn)了鹽堿土壤的細分類。
(2)土地沙演化方面應用
黃河上游地區(qū)的共和盆地處于半干旱干旱草原和干旱荒漠草原的過渡帶，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，不合理的人類經(jīng)濟活動導致沙漠的強烈發(fā)展。在GIS技術支持下，利用陸地衛(wèi)星1M遙感數(shù)據(jù)開展了動態(tài)監(jiān)測。研究表明，在GIS技術支持下利用遙感數(shù)據(jù)開展沙漠化動態(tài)監(jiān)測是定量研究沙漠化災害的有效途徑，實現(xiàn)了沙漠化土地的沙漠化程度分級，包括潛在沙漠化土地、正在發(fā)展中的沙漠化土地、強烈發(fā)展中的沙漠化土地及嚴重沙漠化土地等。
2002年末啟動并實施的生態(tài)安全相關要素遙感定量反演研究中，土地退化的遙感監(jiān)測與相關要家遙感定量反演研究是重要組成部分。該項目選擇我國西北等地區(qū)土地退化相對顯著的區(qū)域，從植被覆蓋度、植被類型、生物量、土壤表層含水量、土壤鹽堿化、土壤類型等方面進行研究，以期形成適用于大區(qū)域、相對快速的土地退化遙感監(jiān)測研究，特別側(cè)重于高時間分辨率遙感技術的應用，從時空兩個方面系統(tǒng)、全面地了解、研究區(qū)域土地退化。
四、資源環(huán)境遙感應用研究的主要特點
隨著應用研究的深入，遙感已不僅僅是在為相關研究提供信息獲取的技術方法，在促進研究深度方面也發(fā)揮著越來越大的作用。各種傳感器的發(fā)展和性能的提高，為研究工作提供了一個從更多方面了解研究對象的途徑，能夠獲取一系列的遙感反演參數(shù)。
人機交互解譯和計算機自動分類仍然是目前研究中最常采用的方法。在計算機自動分類技術研究不斷取得進展的同時，由專業(yè)人員目視解譯發(fā)展而來的交互分橋方法已經(jīng)發(fā)展到全數(shù)字作業(yè)方式，在專題數(shù)據(jù)信息獲取、更新、管理、應用等方面具有明顯優(yōu)勢，而且為G賜技術支持下開展多源數(shù)據(jù)的綜合分橋提供了方便。
遙感技術誕生以來的30多年時間里，航天遙感技術日臻完善，應用越來越廣，除了普遍采用的中等分辨率的遙感數(shù)據(jù)外，米級和分米級、厘米級的遙感數(shù)據(jù)得到了發(fā)展，不同的空間分辨率不存在相互替代問題，而高、中、低空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)又對其構(gòu)成了很好的補充，可以在不同空間尺度下開展多方面的應用研究，可以滿足資源環(huán)境等研究工作中對于不同尺度，不同研究對象自身發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的需要。
應用研究的深入開展，加深了人們對于資源環(huán)境認識的深度和廣度，特別是專門化傳感器的發(fā)展，在海洋、環(huán)境、雨林等領域促進了專業(yè)衛(wèi)星的研制，波譜分辨率進一步細化，數(shù)十波段至100-200波段的傳感器逐步在資源環(huán)境領域得到應用，以期獲取地物某方面的更有針對性和更具體的信息，同時波段總數(shù)的增加，為研究同一對象提供了更多的波段選擇。通過綜合應用各種方式的波段組合，可以極大地提高遙感技術的應用能力。目前，在高光譜遙感數(shù)據(jù)波段選擇和具體應用研究等方面，基本上尚處于起步階段，大量的研究還有待進一步深入。新型遙感技術將在社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展過程中的資源環(huán)境研究領域日益發(fā)揮重要的作用。我國的信息化和數(shù)字化建設進一步加快，國家資源環(huán)境綜合信息預警能力正在進一步加緊建設，特別需要通過遙感技術獲取的客觀、快速、全面的資源環(huán)境信息，遙感技術在我國未來的建設事業(yè)中有著極大的應用潛力；
3???? 空間遙感與應用的新趨勢和觀念
[1]衛(wèi)星遙感與應用系統(tǒng)形成天地一體化快速精確的信息流，贏得預測、預報和預警的時間，是衛(wèi)星遙感應用系統(tǒng)發(fā)展的目標
空間遙感技術是二十世紀科學技術的重大成就之一，對人類發(fā)展的各個領域已經(jīng)起到并將在二十一世紀繼續(xù)起到巨大的促進作用。二十一世紀空間遙感技術發(fā)展的總趨勢是更加注重實效性和快速反應的時效性，大力提高航天產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力。為達到這一目標，應加速研究和突破在軌處理、人工智能處理軟件、大容量歸檔和數(shù)據(jù)壓縮、在軌信息分發(fā)、直接從衛(wèi)星到作戰(zhàn)人員等關鍵技術，以及光通信與光學計算機結(jié)合的空間信息網(wǎng)。
[2]空間遙感與應用系統(tǒng)通過多手段優(yōu)選、多平臺組合、多源信息融合，利用綜合集成的方法構(gòu)建一體化的體系，是空間遙感實用化的重要標志。
二十一世紀的衛(wèi)星遙感應用將是接力賽式的，要通過遙感手段的優(yōu)選、多平臺的組合乃至多元信息的融合，集成一條快速的生產(chǎn)流水線，形成智能化的作業(yè)流程，達到實時或準實時的處理水平，從而贏得預警和預報的前置量。
我國的衛(wèi)星遙感與應用技術在二十世紀后期已打下了良好的技術基礎，達到相當高的水平，開辟了相當寬闊的應用領域。但是，由于工程系統(tǒng)建設投入小，綜合集成度不高，當務之急是加速空間遙感系統(tǒng)高度綜合與集成。必須樹立網(wǎng)絡化、全球化的開放觀念，明確空間遙感與應用的新目標，簡化圖像處理與分析的過程，提高自動化和智能化水平，逐步實現(xiàn)準實時和實時的水平。樹立多學科交叉的新理念，打破技術層面上的條塊分割，走向定量化的綜合集成，加速構(gòu)建一體化的應用體系，努力實現(xiàn)我國二十一世紀衛(wèi)星遙感與應用系統(tǒng)的總體目標。
[3]重視樹立太空意識是具有長遠戰(zhàn)略意義的舉措
我國自從1970年成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星以來，到現(xiàn)在總共發(fā)射了50多顆人造衛(wèi)星，其中包括“實踐”系列科學試驗衛(wèi)星、“風云”系列氣象衛(wèi)星和“資源”系列地球資源衛(wèi)星；近年來，有五次成功地發(fā)射并回收了“神舟號”無人和載人飛船。我國衛(wèi)星遙感應用事業(yè)蓬勃發(fā)展，先后建立了國家遙感中心、國家氣象衛(wèi)星中心、中國資源衛(wèi)星應用中心、衛(wèi)星海洋應用中心、中國遙感衛(wèi)星地面接收站和信息處理中心等，廣泛地開展氣象預報、國土普查、作物估產(chǎn)、森林調(diào)查、地質(zhì)勘探、海洋預報、環(huán)境保護、災害檢測、城市規(guī)則、地圖測繪和國家安全等遙感業(yè)務，并且與全球遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和導航定位衛(wèi)星相配合，為國家經(jīng)濟建設和國防現(xiàn)代化提供多方面的信息服務。這也為迎接二十一世紀空間時代和信息社會以及新軍事變革的挑戰(zhàn)打下了堅實的基礎。
近年來，我們加強了對國土意識、環(huán)境意識、海洋意識的普及教育，但對太空意識，還沒有引起足夠的重視。一個現(xiàn)代化強國，必須在太空建設自己的基礎設施和安全保障，有能力切實地利用太空資源和應有的生存空間和權(quán)益。通過綜合信息網(wǎng)絡，能將地球觀測系統(tǒng)所獲取的海、陸、空數(shù)據(jù)，加以融合、處理和提升，以滿足國民經(jīng)濟建設和國家安全日益增長的需要。太空基礎設施與農(nóng)業(yè)、能源、交通、電信、環(huán)境等密切相關，同等重要。要重視樹立太空意識，將其列入國家可持續(xù)發(fā)展的長遠規(guī)劃和建設計劃，加大投入，加速發(fā)展，這對中華民族屹立世界民族之林和國家安全是具有長遠戰(zhàn)略意義的。
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總結(jié)
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