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Abstract: With the continuous development of the national economy, electricity consumption of production and living is growing, and the section of high-pressure aerial is gradually increasing, which also has a higher demand for the carrying capacity of basic transmission lines. This paper will classify the methods and characteristics of the basic construction of present line project and elaborate the technical measures of several common problems of the basic construction.
關(guān)鍵詞: 桿塔基礎(chǔ);分類;特點(diǎn);技術(shù)措施
Key words: tower base;classification;characteristics;technical measures
中圖分類號(hào):TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)25-0086-02
0引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)和生活用電量的不斷增長(zhǎng),高壓架空線的截面隨之逐步增大,這對(duì)輸電線路基礎(chǔ)的承載能力的要求也越來越高。同時(shí),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),輸電線路基礎(chǔ)工程的工期占整個(gè)線路工程的50以上,材料運(yùn)輸量占50~60%,造價(jià)費(fèi)用占20~40%,因此,基礎(chǔ)工程無論在工期,還是在運(yùn)輸量和造價(jià)方面均占著舉足輕重的地位。本文將對(duì)目前線路工程基礎(chǔ)施工的主要方法和特點(diǎn)進(jìn)行分類,并對(duì)幾種基礎(chǔ)施工常見問題的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施進(jìn)行闡述。
1桿塔基礎(chǔ)的主要分類和特點(diǎn)
1.1 巖石基礎(chǔ)①巖石嵌固基礎(chǔ):利用機(jī)械(或人工)在巖石地基中直接鉆(挖)所需要的基坑,將鋼筋骨架和砼直接澆注于巖石基坑。該基礎(chǔ)適用于覆蓋層較淺或無覆蓋層的強(qiáng)風(fēng)化巖石地基,其特點(diǎn)是底板不配筋,基坑全部掏挖。由于該基型充分利用了巖石本身的抗剪強(qiáng)度,砼和鋼筋的用量都較小,同時(shí)澆制砼不需要模板,減少了基坑土石方量。因此,該基礎(chǔ)抗拔承載能力較強(qiáng),施工費(fèi)用較低。②巖石錨桿基礎(chǔ):通過水泥砂漿或細(xì)石砼在巖孔內(nèi)的膠結(jié),使錨筋與巖體結(jié)成整體。該基型適用于中等風(fēng)化以上的整體性好的硬質(zhì)巖。該基礎(chǔ)是在巖石中直接鉆孔、插入錨桿,然后灌漿,使錨桿與巖石緊密粘結(jié)。由于該基型充分利用了巖石的強(qiáng)度,因此砼和鋼材量較少,施工費(fèi)用較低。但該基型對(duì)地質(zhì)要求較高,需逐基鑒定巖石的完整性和堅(jiān)固性,難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。
1.2 掏挖基礎(chǔ)常用有三種:全掏挖式基礎(chǔ)、半掏式基礎(chǔ)及斜插式掏挖基礎(chǔ),該基礎(chǔ)在基坑施工可成型的情況下,開挖基坑時(shí)不擾動(dòng)原狀土,避免大開挖后再填土。適用于無地下水或地下水位低于砼基礎(chǔ)底面高程,硬塑粘性土地基黏土、硬塑、碎石及不同風(fēng)化程度的巖石等。該基礎(chǔ)能發(fā)揮原狀土的特性,具有良好的抗拔和抗傾覆穩(wěn)定性,同時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,比用階梯型基礎(chǔ)節(jié)約鋼材和砼分別為3~7%和8~20%。但存在砼澆灌后無法進(jìn)行外觀檢查以及如有缺陷無法進(jìn)行修補(bǔ)兩個(gè)缺點(diǎn)。
1.3 臺(tái)階基礎(chǔ)屬傳統(tǒng)的基礎(chǔ)型式,基礎(chǔ)底板的臺(tái)階高寬比不小于1.0,基礎(chǔ)底板內(nèi)不配置受力鋼筋。適用廣泛地質(zhì)、各類塔型,其特點(diǎn)是大開挖,采用模板澆制,成型后再回填土。由于臺(tái)階基礎(chǔ)砼量較大,埋置較深,難以達(dá)到設(shè)計(jì)深度的流砂地區(qū)盡量避免采用該基礎(chǔ)。
1.4 板式基礎(chǔ)基礎(chǔ)立柱和底板內(nèi)配置受力鋼筋,其底板的臺(tái)階寬高比不小于1.0(不宜大于2.5)。該基礎(chǔ)與臺(tái)階基礎(chǔ)相比,埋深淺,易開挖成形,砼量能適當(dāng)降低,但鋼筋量增加較多。該基礎(chǔ)適用于軟弱地質(zhì)條件,有效防止基礎(chǔ)下沉或者傾斜。板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制沉降及不均勻沉降,對(duì)轉(zhuǎn)角塔及負(fù)荷較大的直線塔進(jìn)行地基沉降變形驗(yàn)算,施工時(shí)應(yīng)盡量少擾動(dòng)地基土,清除開挖的全部浮土并做好墊層,必要時(shí)使用塊石灌漿。
1.5 斜插式基礎(chǔ)基礎(chǔ)的主柱與基礎(chǔ)底板不垂直的一種基礎(chǔ)形式,是臺(tái)階或板式基礎(chǔ)的特殊形式。該基礎(chǔ)的主要特點(diǎn)是基礎(chǔ)主柱坡度與塔腿主材坡度一致,塔腿主材角鋼直接插入基礎(chǔ)砼中,使基礎(chǔ)水平力對(duì)基礎(chǔ)底板的影響降至最低。斜插式基礎(chǔ)在平原、河網(wǎng)地區(qū)使用較多,其最大優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省基礎(chǔ)材料,施工較為方便。其缺點(diǎn)是施工精度要求高,基礎(chǔ)成型后如發(fā)生沉降或者偏移,則很難對(duì)其進(jìn)行處理。
1.6 樁基礎(chǔ)由基樁或連接于樁頂承臺(tái)共同組成的基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)分為單樁基礎(chǔ)和群樁基礎(chǔ)。承臺(tái)底面位于設(shè)計(jì)底面以下與土體接觸稱為低承臺(tái)樁基,反之為高承臺(tái)樁基。對(duì)于地質(zhì)條件為流塑、地基持力層較深且基礎(chǔ)作用力較大的耐張塔或直線塔,使用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)是設(shè)計(jì)中廣泛采用的一種方法。其優(yōu)點(diǎn)是施工方便,安全可靠。缺點(diǎn)是施工費(fèi)用較高。樁基礎(chǔ)容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題是斷樁,而灌注樁基礎(chǔ)除出現(xiàn)斷樁外,常見的還有鉆孔偏斜、糊鉆、縮孔、孔壁坍落、護(hù)筒冒水等情況。
1.7 復(fù)合式沉井基礎(chǔ)上部為砼承臺(tái),下部是薄壁下部是薄壁鋼筋砼沉井聯(lián)合組成的基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)是針對(duì)地下水位較高的軟土地基,尤其是容易產(chǎn)生“流砂”現(xiàn)象的軟土地基的一種新型的基礎(chǔ)型式。該基礎(chǔ)埋深較大,整體性好,穩(wěn)定性好,具有較大的承載面積,能承受較大的垂直和水平荷載。但施工工期較長(zhǎng),對(duì)粉砂、細(xì)砂類土在井內(nèi)抽水時(shí)易發(fā)生流砂現(xiàn)象,造成沉井傾斜;沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大,也將給施工帶來一定的困難。
1.8 聯(lián)合基礎(chǔ)鐵塔四個(gè)基礎(chǔ)墩用一個(gè)底板連成整體且基礎(chǔ)墩間用橫梁連接而成的基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)適用于基礎(chǔ)根開較小且基坑難以開挖、板式基礎(chǔ)上拔土體重疊的軟弱土塔位,其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是埋深較淺,四個(gè)基礎(chǔ)整體澆制,基礎(chǔ)底板上面的縱、橫向加勁砼梁承擔(dān)由基礎(chǔ)上拔力、下壓力和水平力引起的彎矩,底板與縱、橫向加勁肋配筋,整體性好。缺點(diǎn)是基礎(chǔ)材料用量較大,施工較為煩瑣。
2幾種基礎(chǔ)施工常見問題的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施
2.1 掏挖基礎(chǔ)施工的技術(shù)控制由于掏挖基礎(chǔ)施工的隱蔽性,導(dǎo)致凝土澆灌后無法進(jìn)行外觀檢查及發(fā)現(xiàn)缺陷無法進(jìn)行修補(bǔ),因此該基礎(chǔ)的施工質(zhì)量控制尤為重要,建議采取以下措施:①連續(xù)級(jí)配制配料,或?qū)?~4cm與0.5~1.0cm的石子按8.5:1.5的比例混合。②采用襯墊塑料布的方法,以避免地面處基礎(chǔ)壁被碰撞脫落,澆制立柱后拆除。③采用砼坍落度選大一級(jí)的方法,保障掏挖基礎(chǔ)擴(kuò)大頭部位的砼容易搗實(shí)。④在保持水灰比不變的前提下,可以適當(dāng)調(diào)整砂率或增加水泥漿量以滿足砼和易性要求,當(dāng)擴(kuò)大頭澆灌砼飽滿且振搗完畢后,如周邊殘存氣體,可補(bǔ)充砂漿填充空隙,此時(shí)立柱部位的砼坍落度可小一些。⑤為了提高砼強(qiáng)度及密實(shí)性,掏挖基礎(chǔ)應(yīng)使用插入式振搗器振搗,其作用半徑約為振動(dòng)棒插入有效長(zhǎng)度的1.5倍,使用時(shí)應(yīng)當(dāng)快插慢拔,插點(diǎn)均勻排列,逐點(diǎn)移動(dòng),有序進(jìn)行,間距以300~400mm為宜,每次插入振搗時(shí)間一般為20~30s,以砼表面呈現(xiàn)水泥砂漿和不再出現(xiàn)氣泡、不再顯著沉落為止,不允許搗固過度。振搗時(shí)振動(dòng)棒與模板的距離應(yīng)大于100mm,應(yīng)注意避免與鋼筋的長(zhǎng)時(shí)間接觸。砼振搗是項(xiàng)重要的工作,應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的技工操作并設(shè)專人監(jiān)督。
2.2 臺(tái)階基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)、斜插式基礎(chǔ)施工的技術(shù)控制臺(tái)階是此類基礎(chǔ)的主要特征,而最不容易控制就是臺(tái)階之間結(jié)合處的質(zhì)量,控制不好就會(huì)跑漿從而出現(xiàn)蜂窩、狗洞甚至露筋等現(xiàn)象,因此應(yīng)采取的技術(shù)措施有:①在砼澆制到階梯結(jié)合處時(shí),在上層模板外側(cè)底部四周與下層階梯砼之間的空隙用砼堆壘起來,然后再往上層階梯模內(nèi)澆灌砼,待澆灌到一定高度后,進(jìn)行搗固,待見到砼堆壘起來的模板四周開始冒出水泥漿后停止振動(dòng),繼續(xù)澆注砼。②斜插基礎(chǔ)因立柱傾斜容易造成內(nèi)角漿多,外角漿少,而出現(xiàn)空隙形成蜂窩,因此在澆灌立柱砼時(shí)不應(yīng)直接往內(nèi)角推料,而應(yīng)用方鍬往外角下料,以達(dá)到立柱內(nèi)外角的砼漿石均勻。同時(shí),對(duì)于斜插基礎(chǔ)主柱的澆制搗固,因振動(dòng)棒很難放到基礎(chǔ)主柱斜面附近,使其斜面處的砼搗固不夠。所以,立柱砼除用機(jī)械搗固外,還應(yīng)用搗固釬搗固主柱的四個(gè)面處的砼,以免產(chǎn)生蜂窩及狗洞現(xiàn)象。③在基礎(chǔ)回填時(shí),為防止基礎(chǔ)移位或傾斜,應(yīng)該在基礎(chǔ)周圍均勻回填。特別是斜插基礎(chǔ)回填應(yīng)該先回填斜柱內(nèi)側(cè),然后回填外角側(cè)及側(cè)面,回填時(shí)土方傾倒高度應(yīng)該盡量放低,避免土方?jīng)_擊基礎(chǔ)。④斜插基礎(chǔ)主角鋼位置控制是關(guān)鍵,因此在基礎(chǔ)施工之前需要計(jì)算主角的下端根開及對(duì)角線尺寸以及主角鋼露出立柱頂面的高度;同時(shí)固定主角鋼的底部,應(yīng)制作厚度390mm×390mm×80mm的砼墊塊,墊塊中部有一個(gè)角鋼凹槽。將墊塊放入墊層上預(yù)留出地凹坑內(nèi),測(cè)量人員用經(jīng)緯儀對(duì)墊塊進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量并操平找正,然后在墊塊的四周用砂漿及碎石填塞,使其穩(wěn)定,避免在澆灌砼時(shí)主角鋼底部發(fā)生偏移;⑤在進(jìn)行斜插基礎(chǔ)澆制施工的過程中,測(cè)量人員經(jīng)常檢查基礎(chǔ)頂面根開、插入角鋼頂面的棱到棱半根開、高差、傾角等,如有誤差及時(shí)調(diào)整。
2.3 樁基礎(chǔ)施工中斷樁的技術(shù)處理斷樁是水下澆注砼的重大質(zhì)量問題,任何處理方法都應(yīng)與監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方研究確定后再實(shí)施。針對(duì)斷樁的原因應(yīng)采取如下技術(shù)措施:①砼的坍落度應(yīng)經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)要求,粗骨料必須按規(guī)范要求進(jìn)行控制。②一邊澆注砼一邊拔導(dǎo)管,并隨時(shí)掌握導(dǎo)管埋入砼內(nèi)的深度,確保導(dǎo)管始終被砼埋住。③當(dāng)導(dǎo)管堵塞,砼尚未初凝時(shí),可以吊起一節(jié)鋼軌或其它重物往導(dǎo)管內(nèi)沖擊,將堵塞的砼沖開,然后再繼續(xù)澆注砼。④如果砼在地下水位以下中斷,可用比原樁徑稍小的鉆頭在原樁位孔鉆孔,至斷樁以下適當(dāng)深度,重新清孔;在斷樁的部位增加一節(jié)鋼筋籠,其下埋入新鉆孔中,然后再繼續(xù)澆注砼。
2.4 軟地基基礎(chǔ)加固當(dāng)桿塔基礎(chǔ)處于軟地基時(shí),關(guān)鍵除了做好基坑開挖和砼澆制過程的排水措施,盡量避免基底原狀土受到擾動(dòng)以外,還可采用以下兩種基礎(chǔ)加固方法:
①振動(dòng)密實(shí)法:增加的碎石可以改善土壤的組成,使其密實(shí)度增加。將長(zhǎng)約2000mm、重約1.8t的長(zhǎng)筒形振動(dòng)頭深振入土中,使附近的土被振實(shí)。當(dāng)需要振實(shí)的深度較大時(shí),還可以將振動(dòng)頭加長(zhǎng)。作業(yè)時(shí)振動(dòng)頭掛在一臺(tái)可移動(dòng)的吊車的吊臂上,使其可邊振動(dòng)邊垂直地下降逐步振入地中。必要時(shí),還可以在振動(dòng)的同時(shí)向深孔中噴射壓縮空氣或壓力水。振動(dòng)結(jié)束后,在振動(dòng)頭形成的孔中填入碎石,使其形成一個(gè)個(gè)碎石柱。這些石柱的布置模式視桿塔增加的荷載以及原土壤的比重和密實(shí)后的土壤比重經(jīng)計(jì)算而確定。
②壓力注漿法:首先將若干個(gè)直徑150mm,長(zhǎng)度與基礎(chǔ)埋深相同的套管打入土中,向其中壓入水泥和粉煤灰配制的水泥漿,擠入管底四周的土中并穿透滲入回填土的空隙。操作過程:先依次向各管中泵入水泥漿,然后逐漸增大壓力,直到水泥漿從相鄰管口溢出為止。加壓時(shí),套管的上端要用進(jìn)行密封,這樣才能使水泥漿擠壓滲入土中。注漿后3~4小時(shí)就可拔出套管,水泥漿留在土中。注漿效果取決于套管外壁和土壤的間隙緊密程度并與回填土的狀況有關(guān)。
3結(jié)語
輸電桿塔基礎(chǔ)是保證桿塔在垂直荷載、水平荷載、事故斷線張力以及外力作用下具有設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性,不發(fā)生上拔、傾覆,下沉或傾倒,因此施工質(zhì)量是保證線路長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的根本。施工單位要根據(jù)PDCA循環(huán),切實(shí)做好事前、事中、事后質(zhì)量控制,實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量精品化。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】遙感,地質(zhì)勘測(cè),煤田地質(zhì)
1引言
隨著遙感技術(shù)的快速興起,遙感地質(zhì)勘測(cè)已經(jīng)得到全面推廣,也得到了實(shí)際工作單位的認(rèn)可。很多人開始研究遙感技術(shù)在煤田地質(zhì)勘測(cè)中的深入推廣及應(yīng)用,并取得了一定的效果。利用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)的測(cè)繪與勘探是非常有必要的,而且也是非常有效的技術(shù)手段。由于遙感技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn),且在配合相關(guān)的高新技術(shù),使得遙感技術(shù)能夠貫穿于煤田地質(zhì)勘測(cè)工作的全過程中,將遙感技術(shù)應(yīng)用在煤田地質(zhì)勘測(cè)中具有非常廣闊的發(fā)展前景。能成倍提高了煤田地質(zhì)勘測(cè)工作的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的效益。
2遙感技術(shù)
遙感技術(shù)是指從高空以及衛(wèi)星星座的各種平臺(tái)上,通過非接觸的方式,利用紅外線、可見光、紫外線、微波等探測(cè)手段,獲得遙感影像數(shù)據(jù)資料。通過對(duì)被探測(cè)物體的光譜特性、影像特點(diǎn)、圖形圖像特點(diǎn),利用目視判讀、計(jì)算機(jī)圖像分析、計(jì)算機(jī)輔助波普分析等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理。從而識(shí)別探測(cè)對(duì)象的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),數(shù)量質(zhì)量特征等信息。該手段獲得數(shù)據(jù)通常利用GIS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理和分析,已獲得直觀的或直接的數(shù)據(jù)信息。
可獲取大量的信息數(shù)據(jù)。利用遙感技術(shù)能夠成功的獲取大范圍的地理數(shù)據(jù)資料,通常遙感數(shù)據(jù)獲取往往使用的飛機(jī)甚至衛(wèi)星,其飛行高度比較高。同時(shí)也可以飛行較低的高度,以獲取更高分表率的遙感數(shù)據(jù)。因此,遙感技術(shù)能夠覆蓋很大的范圍,也可以獲得高分辨率的高清數(shù)據(jù),進(jìn)而能夠獲取大量數(shù)據(jù)信息。
獲取信息速度快。遙感技術(shù)最重要的特點(diǎn)就是其獲取數(shù)據(jù)信息的速度非???、更新周期非常短。遙感衛(wèi)星可以快速的獲取其所經(jīng)過地區(qū)的各種信息和資料,并對(duì)原有的資料和信息進(jìn)行及時(shí)的更新;利用無人機(jī)進(jìn)行航拍技術(shù)獲得實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等實(shí)時(shí)獲取信息任務(wù)。
限制條件少。遙感技術(shù)在進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪時(shí),受到的限制條件比較少,只要太空云量較少,大氣透射性好就可以進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)采集。在煤田地質(zhì)勘測(cè)中能夠廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要的特點(diǎn)。由于遙感技術(shù)脫離了地面的限制,無需控制點(diǎn)、無需通視、無需接觸。因此,在進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪時(shí),完全不受地面條件的影響,獲取遙感影像資料更加的方便快捷。
獲取信息方法多。遙感技術(shù)不但能夠獲取大量的煤田地質(zhì)勘測(cè)信息,而且具有非常豐富的獲取數(shù)據(jù)信息的方法。在利用遙感技術(shù)進(jìn)行煤田地質(zhì)勘測(cè)時(shí),可以根據(jù)具體的地質(zhì)條件和相關(guān)要求,選用不同遙感儀器以及不同的波段。已獲得不同地質(zhì)條件的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)利用獲取數(shù)據(jù)可以應(yīng)用到地質(zhì)的災(zāi)害調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)的調(diào)查及礦產(chǎn)資源勘查等方面。
3煤田地質(zhì)勘測(cè)中的遙感技術(shù)
遙感影像定位。遙感影像定位技術(shù)在煤田地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用,衛(wèi)星遙感技術(shù)所傳輸?shù)膱D像信息能夠清晰的分析出含水層構(gòu)造的邊界,對(duì)于了解當(dāng)?shù)氐乃姆植季哂兄匾淖饔谩H缭诘叵滤目辈爝^程中,地質(zhì)人員首先應(yīng)對(duì)該地的地貌特征等進(jìn)行分析,以準(zhǔn)確獲得水文分布規(guī)律做好前提工作。利用衛(wèi)星遙感圖像、航空相片以及其他的信息影像數(shù)據(jù),分析地下水的形成、儲(chǔ)存以及流量變化和流動(dòng)趨勢(shì)等信息,并進(jìn)行詳細(xì)的勘察。因此,通過對(duì)衛(wèi)星遙感定位技術(shù)所獲得的信息進(jìn)行分析研究,能夠在較短的時(shí)間內(nèi)得到準(zhǔn)確性較高的水文地質(zhì)規(guī)律。
此外,遙感影像定位技術(shù)在地震災(zāi)害中的也有廣泛應(yīng)用。遙感影像定位技術(shù)在地震中的應(yīng)用還體現(xiàn)在獲取地震后的災(zāi)害后的具體情況,對(duì)賑災(zāi)搶險(xiǎn)等決策提供一手準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。利用遙感影像定位技術(shù)可以有效的偵測(cè)到地形和地質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)造,就可以掌握地震的地質(zhì)構(gòu)造類型。因此,可以對(duì)地震進(jìn)行有效的環(huán)境分析研究??梢杂行У念A(yù)測(cè)地震發(fā)生的地質(zhì)內(nèi)部的變化情況,得到一定的信息反饋,這樣就可以根據(jù)地震發(fā)生之前內(nèi)部地質(zhì)的變化情況,及時(shí)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行分析研究,也可提高地震預(yù)警預(yù)報(bào)的高效性。
優(yōu)化勘測(cè)方案以及勘測(cè)路線。在進(jìn)行野外地質(zhì)觀測(cè)方案的選擇時(shí)能達(dá)到事半功倍的效果:利用遙感影像的微觀和宏觀分析,對(duì)地質(zhì)勘測(cè)路線進(jìn)行合理的選擇和布置。能很好的控制煤田地質(zhì)勘測(cè)范圍,在分析地質(zhì)體和地質(zhì)構(gòu)造的空間分布過程中,對(duì)地質(zhì)勘測(cè)測(cè)區(qū)附近不同地質(zhì)體和地質(zhì)構(gòu)造的遙感影像特征,及其相互關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)的研究和分析,可以清晰的確定地質(zhì)體的劃分地質(zhì)特征;根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)測(cè)區(qū)事先建立好的遙感地質(zhì)解譯標(biāo)志進(jìn)行三維遙感影像分析。地質(zhì)觀測(cè)的路線一般布置在通行條件最好,且能夠穿越最多的遙感影像巖石地區(qū);地質(zhì)測(cè)量的路線一般以垂直于測(cè)量區(qū)線路方向的穿越路線為主,適當(dāng)加以追索路線。當(dāng)巖性巖相變化比較大時(shí),地質(zhì)體的延伸走向關(guān)系不清楚,為了解某些巖石的接觸關(guān)系、礦化帶和巖石構(gòu)造現(xiàn)象的空間延伸情況等,只依靠穿越路線達(dá)到目的有一定難度時(shí),此時(shí),可以利用遙感影像進(jìn)行追索路線布設(shè),非常方便和快捷。
遙感影像測(cè)繪地質(zhì)圖。地質(zhì)圖的繪制可以利用影像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。利用衛(wèi)星遙感圖像傳送信號(hào),這樣不僅可以得到精確的信息地面信息,而且對(duì)于掌握各階段的地質(zhì)情況也十分有利,這也更加精確的繪制地質(zhì)圖。地質(zhì)勘測(cè)是一項(xiàng)比較綜合性的工作,數(shù)據(jù)的得來主要是依靠影像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。將遙感影像數(shù)據(jù)息進(jìn)行深入分析研究,能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得準(zhǔn)確度的地質(zhì)數(shù)據(jù),利用這些數(shù)據(jù)繪制地質(zhì)圖將非常方便有效。
煤田勘探的三維地質(zhì)模型重構(gòu)。利用煤田勘探所涉及到的遙感資料、地面采樣資料、鉆孔資料、地震剖面(或三維地震)以及電法、重磁等物探等資料,建立煤田勘探的三維地質(zhì)構(gòu)造模型,可以直觀的反應(yīng)煤田勘探效果。同時(shí)可以直接量測(cè)相應(yīng)數(shù)據(jù),對(duì)煤田開采等決策性工作提供形象直觀數(shù)據(jù)。此外,煤田地質(zhì)勘探具有原始資料數(shù)據(jù)來源種類繁雜、數(shù)據(jù)類型異構(gòu)、采樣數(shù)據(jù)的三維空間位置重要等特點(diǎn),特別適合于用具有三維地質(zhì)建模功能的三維GIS(地理信息系統(tǒng))來進(jìn)行管理。
煤田勘測(cè)三維可視化及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。與傳統(tǒng)的煤田地質(zhì)勘測(cè)方法相比,遙感技術(shù)在煤田地質(zhì)勘測(cè)主要是利用遙感圖像三維可視化及遙感影像動(dòng)態(tài)分析技術(shù)。在布置專門的追索路線,利用遙感圖像三維可視化和遙感影像動(dòng)態(tài)分析方法則就很容易實(shí)施。
4結(jié)語
隨著遙感技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)的不斷擴(kuò)展,與測(cè)繪相關(guān)的行業(yè)也得到了快速發(fā)展。遙感技術(shù)在煤田地質(zhì)勘測(cè)中已經(jīng)得到了應(yīng)用,但是應(yīng)用的不夠深入,相信隨著遙感技術(shù),地理信息技術(shù)的不斷發(fā)展,遙感技術(shù)在煤田行業(yè)的應(yīng)用會(huì)更加深入更加廣泛。
參考文獻(xiàn):
[1] 段薇.質(zhì)測(cè)繪中的影像定位技術(shù)淺析[J].地球. 2015.(5)
關(guān)鍵詞:遙感技術(shù);地質(zhì)勘察;水利工程施工
中圖分類號(hào): TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
0前言
在當(dāng)前水利工程建設(shè)中,勘查設(shè)計(jì)是當(dāng)前設(shè)計(jì)工作的主要方面,如果采用常規(guī)的地質(zhì)勘查,要對(duì)于水利工程項(xiàng)目的地質(zhì)、地形、地質(zhì)構(gòu)造等條件進(jìn)行詳細(xì)勘查,其困難是非常大的,尤其是對(duì)于地形復(fù)雜、地質(zhì)條件重疊性強(qiáng)的地區(qū)更是如此。目前,伴隨遙感技術(shù)的快速發(fā)展,遙感技術(shù)在江河治理、水利項(xiàng)目區(qū)域穩(wěn)定性方面、水利庫(kù)區(qū)淹沒范圍、引水項(xiàng)目的選線等方面均起著至關(guān)重要的作用,是目前水利行業(yè)最為重要的技術(shù)手段。
1遙感技術(shù)及其特點(diǎn)
遙感技術(shù)在我國(guó)使用可以追溯到上世紀(jì)70年代,伴隨遙感技術(shù)的快速發(fā)展,其逐步成為當(dāng)前社會(huì)不可缺少的技術(shù)手段,目前,應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是室內(nèi)工業(yè)測(cè)量行業(yè)、廣領(lǐng)域內(nèi)的陸地以及海洋信息采集、全球范圍內(nèi)氣候和環(huán)境變化趨勢(shì)等。在上述這些領(lǐng)域,均具備顯著的優(yōu)勢(shì),以下就常見的幾個(gè)重要特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹:
1.1能涉及的勘察范圍廣
利用一副衛(wèi)星圖片,就可以很容易地拍攝出至少34000km2的面積,對(duì)于我國(guó)960萬km2的領(lǐng)土而言,也只需要500多張衛(wèi)星圖就可以全部覆蓋;但是,如果使用航拍照相,如果將國(guó)土面積全部覆蓋,則需要100多萬張,這些特點(diǎn)足可以保證衛(wèi)星遙感技術(shù)在今后能夠大面積使用。
1.2信息獲取速度快
利用氣象衛(wèi)星可以再1天以內(nèi)對(duì)地球進(jìn)行兩次以上的遙感攝影工作;利用陸地衛(wèi)星在半個(gè)月以內(nèi)可以將地球遙感影像重復(fù)攝影一次。所謂的衛(wèi)星遙感調(diào)查就是利用氣象和陸地衛(wèi)星在較短時(shí)間以內(nèi),可以準(zhǔn)確獲取大范圍和突發(fā)性事件的基本資料。與此同時(shí),利用遙感技術(shù)可以進(jìn)行多層次、多波段、多領(lǐng)域的觀察,并且形成綜合性網(wǎng)絡(luò)區(qū)域覆蓋。
1.3遙感技術(shù)抗干擾能力低
利用衛(wèi)星進(jìn)行遙感預(yù)測(cè),具備良好的抗干擾性能,受外界干擾少,人為影響較低,在此基礎(chǔ)上,利用衛(wèi)星對(duì)地面的庫(kù)區(qū)進(jìn)行遙感探測(cè),再將一系列數(shù)據(jù)程序經(jīng)過處理得到原始資料,然后進(jìn)行分類規(guī)整,同時(shí)配合地面人員實(shí)際調(diào)查進(jìn)行數(shù)據(jù)核實(shí),因此,衛(wèi)星遙感技術(shù)具備極高的抗干擾性能,防止了來自諸多認(rèn)為因素的影響,這樣一來,就使得資料的查找更加合理客觀。
2遙感技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用
2.1遙感技術(shù)在目前水利建設(shè)規(guī)劃中的重要作用
進(jìn)行合理的測(cè)勘是對(duì)水利規(guī)劃的基礎(chǔ)工作,為了最大程度實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)狀的觀測(cè),為水利行業(yè)提供原始資料以及為日后可能出現(xiàn)的情況做合理預(yù)測(cè),可以將傳統(tǒng)手段和先進(jìn)的遙感技術(shù)結(jié)合起來。由于一般情況下,主要是通過地形圖和野外勘測(cè)資料來對(duì)目前的水利分布進(jìn)行很好的規(guī)劃,因此,合理的地形圖對(duì)于調(diào)查的影響很大,如果地形圖相對(duì)陳舊,就必須消耗大量的精力和時(shí)間對(duì)地形進(jìn)行重新測(cè)繪。如果使用遙感技術(shù),一般不會(huì)出現(xiàn)類似的問題,由于使用衛(wèi)星遙感,獲取的資料周期短,時(shí)效性強(qiáng),在北方的氣候條件下,受到的影響不大,因此,可以很容易地得到衛(wèi)星遙感圖像,即使在南方環(huán)境條件下,也可以獲得不少的圖像資料,據(jù)此就可以分析出當(dāng)前的地形圖是否有可用性,如果地形圖同遙感信號(hào)資料無差別,只是單純的減少了部分建筑物,對(duì)于此類地形圖經(jīng)過修改以后是可以繼續(xù)使用的。
遙感技術(shù)在水利規(guī)劃方面的應(yīng)用也很普遍,首先要做的是,用可見光和紅外線波段來檢測(cè)某些已被污染的河流,并且找到既定的污染源,如果是由于煤礦、造紙廠等排放廢水而導(dǎo)致的水污染可以用可見光進(jìn)行探查,如果是由于熱廢水造成的污染可以用紅外線進(jìn)行評(píng)估,先測(cè)定河流可以承受的容量,再分析河流的污染成分、評(píng)估污染的嚴(yán)重程度,以及在不同時(shí)間內(nèi)允許的污染物排放量。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行處理,就可以測(cè)量出不同時(shí)間內(nèi),不同季節(jié)的水域面積等基礎(chǔ)資料,這樣一來,我們可以最大程度簡(jiǎn)化工作內(nèi)容,使工作人員的工作得到放松,節(jié)約了基礎(chǔ)資金,此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在珠三角地區(qū)得到應(yīng)用,并且取得了成功。
2.2遙感技術(shù)在水庫(kù)設(shè)計(jì)方面的具體應(yīng)用
在我國(guó)的水利建設(shè)中,不管是防洪和發(fā)電,農(nóng)田灌溉和居民用水等方面都離不開水庫(kù),因此,水庫(kù)項(xiàng)目的建設(shè)是目前水利項(xiàng)目的重點(diǎn)。關(guān)于水庫(kù)工程的論證問題,所涉及的方面一般包括:基本識(shí)別問題、方案制定、評(píng)價(jià)影響分析、論證方案等,涉及到水庫(kù)論證方面的問題包括水庫(kù)建設(shè)、工程建設(shè)問題、泥沙填埋等問題,以及水庫(kù)庫(kù)區(qū)的淹沒范圍、庫(kù)區(qū)周邊環(huán)境評(píng)價(jià)以及工程效益評(píng)估等問題。在水庫(kù)淹沒范圍的勘查和規(guī)劃等方面,衛(wèi)星的遙感技術(shù)有相當(dāng)高的開發(fā)價(jià)值和潛力,在庫(kù)區(qū)建設(shè)中,對(duì)于淹沒損失的預(yù)估數(shù)額比較粗淺,一般情況下,是以小比例地圖作為基本參考,并且,加之地圖的更新周期較長(zhǎng),不能及時(shí)反映庫(kù)區(qū)當(dāng)時(shí)的情況,為了準(zhǔn)確反映某一時(shí)間段的具體情況,必須組織工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查,對(duì)地圖作出相應(yīng)的修改,如果使用了衛(wèi)星遙感技術(shù),在使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),就可以極大地提高工作效率,使得統(tǒng)計(jì)出的數(shù)據(jù)更為可靠。在水庫(kù)庫(kù)區(qū)規(guī)劃階段,利用衛(wèi)星遙感技術(shù)拍照或者航拍對(duì)淹沒區(qū)域進(jìn)行預(yù)估,數(shù)據(jù)不但全面精準(zhǔn),又使調(diào)查結(jié)果權(quán)威、具備說服力,目前這些技術(shù)已經(jīng)得到論證,并且應(yīng)用前景可觀。
3結(jié)語
遙感探測(cè)技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)時(shí)同一時(shí)間段、覆蓋地域的遙感數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)宏觀、準(zhǔn)確的反應(yīng)了很多自然人文現(xiàn)象以及地球上的各種地質(zhì)形態(tài),真實(shí)反映了地質(zhì)、地貌、植被、水文、構(gòu)筑物等地物特征,全面展示了地理事物間的各種關(guān)系,遙感技術(shù)具備的測(cè)勘范圍廣、信息獲取便捷、信心綜合能力高、受外界影響小等特點(diǎn),保證了在水利工程勘察中具備的強(qiáng)大的應(yīng)用能力以及遙感技術(shù)在水利規(guī)劃、水庫(kù)工程建設(shè)、河流整治、水資源調(diào)查等方面的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析,表明遙感技術(shù)在水利地質(zhì)勘查方面具備良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
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[關(guān)鍵詞]遙感應(yīng)用;變化檢測(cè);資源環(huán)境衛(wèi)星氣象學(xué)一般流程
一、遙感技術(shù)變化檢測(cè)應(yīng)用
1.1 遙感技術(shù)變化檢測(cè)應(yīng)用綜述
從1972 年美國(guó)發(fā)射第一顆陸地資源衛(wèi)星以來,對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷擴(kuò)大,應(yīng)用成效也得到不斷提高由于遙感觀測(cè)有著信息獲取方式優(yōu)良,獲取條件相對(duì)簡(jiǎn)單,實(shí)時(shí)性、高效性、廣域性以及其他諸多優(yōu)點(diǎn),因而如何從遙感觀測(cè)所供給的大量數(shù)據(jù)中提取變化信息,并將這些信息運(yùn)用于生產(chǎn)生活的方方面面,已經(jīng)成為目前遙感應(yīng)用領(lǐng)域中一個(gè)亟待解決的問題。
為了解決上述問題,變化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂變化檢測(cè)技術(shù)就是對(duì)不同時(shí)段的目標(biāo)或現(xiàn)象狀態(tài)發(fā)生的變化進(jìn)行識(shí)別、分析的計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng),包括判斷目標(biāo)是否發(fā)生變化、確定發(fā)生變化的區(qū)域、鑒別變化的類別、評(píng)價(jià)變化的時(shí)間和空間分布模式。在遙感技術(shù)幾十年的發(fā)展歷程中,變化檢測(cè)技術(shù)的研究成了各地專家學(xué)者研究的一個(gè)重要的課題。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、空間探測(cè)技術(shù)以及其他與遙感有關(guān)的諸多領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的帶動(dòng)下,世界各地學(xué)者跨國(guó)、跨領(lǐng)域的交流合作下,基于遙感影像的變化檢測(cè)技術(shù)迎來了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期。然而就目前的技術(shù)與設(shè)備而言,目前所采用的任何一種變化檢測(cè)方法都具有其局限性。在下文中,我們將就各類方法的局限性與優(yōu)越性進(jìn)行討論,了解其特點(diǎn)與所適用的領(lǐng)域。
1.2主流變化檢測(cè)方法及優(yōu)缺點(diǎn)
隨著數(shù)十年來各國(guó)學(xué)者跨學(xué)科跨領(lǐng)域的合作交流,遙感相關(guān)學(xué)科的蓬勃發(fā)展,作為土地覆蓋利用監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)的變化檢測(cè)方法日益繁多??梢詫⑦b感影像的配準(zhǔn)方式以及變化檢測(cè)的數(shù)據(jù)源作為劃分依據(jù),將目前主流的變化檢測(cè)方法分為兩大類、七種方法。第一類是先進(jìn)行圖像配準(zhǔn)后變化檢測(cè)的方法;第二類是變化檢測(cè)與圖像配準(zhǔn)同步進(jìn)行的方法?;蛘?,可以按照是否需要進(jìn)行實(shí)現(xiàn)分類作為劃分依據(jù),將變化檢測(cè)方法劃分為兩類:即直接比較變化檢測(cè)法、分類的變化檢測(cè)法。
二、遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用
2.1遙感技術(shù)應(yīng)用于資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的必要性
自第一次工業(yè)革命以來,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾便已經(jīng)存在,且受到世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及后續(xù)兩次工業(yè)革命的影響,人與自然、人與資源的矛盾日益加劇。如何處理與社會(huì)發(fā)展相共生的資源匱乏以及環(huán)境惡化,成為人們不得不面對(duì)的一個(gè)問題。然而一直以來,兩道天塹阻隔在資源環(huán)境問題處理的面前,即如何全面而快速地獲取資源環(huán)境變化信息,以及如何高效高精度的處理這些數(shù)據(jù)。直到20世紀(jì)60年代,隨著空間探測(cè)技術(shù)的發(fā)展以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日漸成熟,遙感技術(shù)進(jìn)入了人們的視野之中。遙感技術(shù)以其觀測(cè)的廣域性、數(shù)據(jù)獲取的綜合性、資料采集與數(shù)據(jù)處理的高效性、處理結(jié)果的高精度性等優(yōu)勢(shì)成了現(xiàn)如今,局部乃至全球資源環(huán)境數(shù)據(jù)獲取與處理的重要手段。
2.2遙感技術(shù)應(yīng)用于資源環(huán)境的優(yōu)越性
遙感技術(shù)對(duì)環(huán)境研究來說,其優(yōu)越性可歸納為“高、遠(yuǎn)、多”。
高,遙感影像從高空對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),所受的遮蔽少,視野開闊,觀測(cè)范圍大,鳥瞰全局,從而使遙感影像更加完備而全面的實(shí)現(xiàn)地面觀測(cè)。
遠(yuǎn),遙感技術(shù)能夠不直接接觸被測(cè)物體,遠(yuǎn)距離的獲取地物的幾何與物理信息,對(duì)目標(biāo)地物及其所處的環(huán)境不造成干擾,使得獲得的數(shù)據(jù)更加客觀可靠。
多,包括多點(diǎn)位、多譜段、多時(shí)相、多高度的遙感影像和“多次增強(qiáng)”的遙感信息。
總的來說,遙感技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境資源中,可以為用戶提供時(shí)空連續(xù)性的區(qū)域性同步信息。這些信息具有綜合性、系統(tǒng)性與同時(shí)性,而這也恰恰是遙感技術(shù)區(qū)別于其他技術(shù),在資源環(huán)境中的應(yīng)用所具有的優(yōu)越性。
2.3遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的發(fā)展趨勢(shì)
遙感影像獲取技術(shù)方面,隨著高性能新型傳感器的研制開發(fā)水平的提高以及環(huán)境資源遙感對(duì)高精度遙感數(shù)據(jù)要求的提高,高空間和高光譜分辨率已是衛(wèi)星遙感影像獲取技術(shù)的總發(fā)展趨勢(shì)。遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用主要呈現(xiàn)以下五個(gè)大的發(fā)展的趨勢(shì):
2.3.1 遙感影像獲取技術(shù)蓬勃發(fā)展
2.3.2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)呈現(xiàn)高速性、大容量性和高精度性的特點(diǎn)
2.3.3 4S技術(shù)(GIS、GPS、RS、ES)技術(shù)呈現(xiàn)集成化、一體化的發(fā)展趨勢(shì)
2.3.4 遙感信息模型與遙感信息處理方法的逐步發(fā)展完善
2.3.5 國(guó)家環(huán)境資源信息系統(tǒng)以及環(huán)境遙感應(yīng)用系統(tǒng)的建立
可以預(yù)見的是,遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用在未來的發(fā)展中,功能模塊集成化、技術(shù)科學(xué)化、數(shù)據(jù)處理智能化、檢測(cè)科學(xué)化等特點(diǎn)將更加明顯。隨著遙感技術(shù)以及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,在未來的生產(chǎn)生活中,遙感技術(shù)必將更加深入而廣泛地應(yīng)用于資源環(huán)境資料的獲取與處理,以其獨(dú)特的優(yōu)越于生產(chǎn)生活。
3 遙感技術(shù)在氣象學(xué)中的應(yīng)用
3.1遙感技術(shù)應(yīng)用于氣象學(xué)的優(yōu)越性與局限性
大氣遙感作為遙感技術(shù)數(shù)十年間發(fā)展最為迅速的新興學(xué)科,在大氣科學(xué)中一直發(fā)揮著重要作用,是現(xiàn)今氣象學(xué)的支柱學(xué)科之一。隨著氣象學(xué)的研究與發(fā)展,氣象學(xué)對(duì)全球范圍以及區(qū)域范圍的大氣特征的觀測(cè)越來越強(qiáng)調(diào)其時(shí)空連續(xù)性。且由于氣象學(xué)研究的主要對(duì)象無法直接接觸,或直接接觸難度大,遙感技術(shù)作為一種不直接接觸被測(cè)物體,即可獲得其物理幾何特性的觀測(cè)技術(shù),顯示出了其獨(dú)特的魅力。另一方面大氣物理學(xué)、近代電磁學(xué)、計(jì)算機(jī)及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,傳感器等硬件O施的完善,都進(jìn)一步地推動(dòng)了遙感技術(shù)在氣象學(xué)中應(yīng)用的深度與廣度。
大氣遙感是利用遙感器傳感器所監(jiān)測(cè)到的監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及變化,不需要直接接觸目標(biāo)而進(jìn)行區(qū)域性的跟蹤測(cè)量,能夠快速地進(jìn)行污染源的定點(diǎn)定位,從而獲得全面的綜合信息得一門遙感技術(shù)。安置在遙感平臺(tái)上的傳感器通過對(duì)大氣光譜特性的觀測(cè),可以將無法由遙感手段直接得到的各氣體成分以及其他的各個(gè)物理量判讀出來。遙感技術(shù)所用的探測(cè)波段廣,可以根據(jù)不同大氣成分的電磁波譜特性,選用合適的波段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí),由于遙感平臺(tái)上所搭載的傳感器對(duì)于各種波譜的探測(cè)寬度與靈敏性遠(yuǎn)高于人眼,故可以探測(cè)到人眼無法識(shí)別的對(duì)象。遙感測(cè)量獲得的原始影像能夠給氣象學(xué)研究提供更多的原始數(shù)據(jù),而遙感影像的后續(xù)處理則能將所獲取的大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有益于氣象研究的信息。
然而,受限于當(dāng)前遙感技術(shù)的發(fā)展水平以及軟硬件設(shè)備的技術(shù)條件,遙感應(yīng)用于氣象學(xué)中所獲得的衛(wèi)星云圖分辨率有限,同時(shí)由于除觀測(cè)對(duì)象外其他大氣成分干擾,攝取的影響將會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的為誤差,嚴(yán)重的影響測(cè)量精度,降低了遙感影像所獲取的氣象學(xué)資料的可靠性。
3.2遙感技術(shù)應(yīng)用于氣象學(xué)的幾個(gè)實(shí)例
3.2.1有害氣體的監(jiān)測(cè)
有害氣體通常指人為或自然條件下產(chǎn)生的二氧化硫、氟化物、乙烯、煙霧等對(duì)生物有機(jī)體有害的氣體。但用遙感技術(shù)對(duì)大氣中的某一成分進(jìn)行觀測(cè)時(shí),我們往往不能直接對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)。但是,@并不意味著遙感技術(shù)不適用于該類觀測(cè)。我們可以利用所觀測(cè)成分特定的電磁光譜特性間接地監(jiān)測(cè)該成分的分布以及變化情況;或者我們可以通過觀察這些不易直接觀測(cè)的成分對(duì)其他地物的影響,以達(dá)到對(duì)目標(biāo)成分追蹤觀測(cè)的目的。比如地表硫化面,酸雨對(duì)植物的腐蝕情況等等。
3.2.2城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)
城市熱島效應(yīng)是城市中的空氣溫度高于城市周圍郊區(qū)的溫度,故形成了從城市流向郊區(qū)的一種環(huán)流。與有害氣體監(jiān)測(cè)相類似,城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)同樣采用了間接監(jiān)測(cè)的手段。我們知道到,植被覆蓋率與植被覆蓋種類和城市熱島效應(yīng)的影響范圍存在很強(qiáng)的相關(guān)性。通過比對(duì)城郊的植被變化,就可以得到城市熱島到效應(yīng)的影響范圍。當(dāng)然,我們也可以通過直接比較不同時(shí)相的遙感熱紅外影像直接得到城市熱島效應(yīng)的日/年變化規(guī)律。
4 遙感技術(shù)應(yīng)用的一般流程總結(jié)
遙感技術(shù)應(yīng)用的一般流程:
隨著遙感技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣闊,各個(gè)學(xué)科與遙感技術(shù)的聯(lián)系逐漸加強(qiáng),遙感技術(shù)的規(guī)范化、流程化成了大勢(shì)所趨。如何建立一個(gè)普遍適用的大體操作流程,成了我們現(xiàn)在急需解決的問題,筆者根據(jù)平時(shí)所學(xué)以及匯總眾多的資料,現(xiàn)提出自己的觀點(diǎn)。
4.1利用遙感平臺(tái)上的傳感器對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行觀測(cè),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取與輸入。
4.2采集光譜特征,并依照光譜特征建立模型,并對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估,以此作為是否重建模型的依據(jù)。
4.3利用所建立的模型對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,可分為三個(gè)流程:(1)建立數(shù)據(jù)處理流程;(2)選擇各個(gè)環(huán)節(jié)所采用的數(shù)據(jù)處理方法;(3)輸入所需處理數(shù)據(jù)并配置相關(guān)參數(shù)。
4.4獲取處理后的數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。
5 存在的問題及展望
5.1存在的問題
遙感技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,已經(jīng)成為一個(gè)十分完善的學(xué)科體系,應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。然而,在現(xiàn)階段的技術(shù)條件的限制下,遙感技術(shù)仍然需要面對(duì)一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。
首先是遙感技術(shù)發(fā)展的過程中,尺度與角度的問題。由于用不同空間分辨率獲取的圖像間沒有簡(jiǎn)單的平均或平分對(duì)關(guān)系。[16]傳感器的分辨率與地物的輻射值并不滿足線性相關(guān)。同時(shí),由于傳感器所接收到的輻射信號(hào)具有多源性和多時(shí)性,這就給數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)帶來了不便。另一方面,雖然隨著人工智能與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展,遙感信息的提取效率越來越高。然而由于技術(shù)條件以及軟硬件條件的限制,遙感信息的自動(dòng)提取仍然是我們急需解決的問題。最后,隨著時(shí)間維度的加入,遙感數(shù)據(jù)變得異常復(fù)雜。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)四維數(shù)據(jù)進(jìn)行同化,是我們不得不面對(duì)的問題。
5.2 對(duì)遙感未來的展望
遙感技術(shù)方興未艾,即使是發(fā)展到現(xiàn)在,仍然有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。無論是空間探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,還是傳感器的更新?lián)Q代,都將極大地促進(jìn)遙感技術(shù)的發(fā)展與繁榮。展望未來,我們可以發(fā)現(xiàn)遙感技術(shù)將呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn):
5.21隨著傳感器的更新?lián)Q代以及遙感技術(shù)更高精度的要求,衛(wèi)星遙感將呈現(xiàn)高分辨率、高精度的發(fā)展趨勢(shì)。
5.2.2隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展與廣泛使用,各式雷達(dá)傳感器的廣泛使用,遙感技術(shù)走向全天候、全時(shí)段的新階段。
5.2.3熱紅外遙感技術(shù)的大力推廣使得遙感技術(shù)對(duì)于與地球表面熱量有關(guān)的地物及其變化的監(jiān)測(cè)進(jìn)入了一個(gè)新的高度。
5.2.4 4s技術(shù)的發(fā)展使得遙感技術(shù)呈現(xiàn)集成化一體化的趨勢(shì)。
5.2.5數(shù)字地球概念的提出,使得遙感技術(shù)與其他相關(guān)學(xué)科在全球?qū)用嫔蠈?shí)現(xiàn)了一體化、系統(tǒng)化、聯(lián)系化,構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的整體網(wǎng)絡(luò)。
結(jié)束語
自19世紀(jì)60年代遙感誕生之日起,數(shù)十年來,遙感技術(shù)在變換檢測(cè)、資源環(huán)境信息獲取與處理等諸多領(lǐng)域一直發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)然,任何技術(shù)都不是萬能的,都有其局限性。然而遙感技術(shù)盡管經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展,但其應(yīng)用前景依舊廣闊。尤其是隨著深空探測(cè)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、波譜分辨技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科的不斷發(fā)展推進(jìn),遙感技術(shù)更是展現(xiàn)出來前所未有的生機(jī),筆者限于所學(xué)知識(shí)有限,無法對(duì)遙感技術(shù)進(jìn)行更深層次的專業(yè)化討論,但我們相信,遙感技術(shù)的前景一定是務(wù)必廣闊的。
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關(guān)鍵詞:遙感技術(shù);地質(zhì);測(cè)繪
Abstract: Remote sensing technology as geodetic surveying and mapping technology of modern novel, has been widely applied in the national construction aspects, at present, the application of remote sensing technology in geological mapping has been very mature, this paper briefly introduces the development of remote sensing technology, remote sensing technology and application in the surveying and mapping work. Some simple exposition.
Key words: remote sensing; geological; mapping
中圖分類號(hào):P25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: 文章編號(hào):
一、遙感技術(shù)的發(fā)展
1.“遙感”,顧名思義,就是遙遠(yuǎn)地感知。人類通過大量的實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)地球上每一個(gè)物體都在不停地吸收、發(fā)射信息和能量,其中有一種人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的形式――電磁波,并且發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來探測(cè)地表物體對(duì)電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波,從而提取這些物體的信息,完成遠(yuǎn)距離識(shí)別物體。遙感的實(shí)現(xiàn)還需要遙感平臺(tái),像衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球等,它們的作用就是穩(wěn)定地運(yùn)載傳感器。當(dāng)在地面試驗(yàn)時(shí),還會(huì)用到像三角架這樣簡(jiǎn)單的遙感平臺(tái)。針對(duì)不同的應(yīng)用和波段范圍,人們已經(jīng)研究出很多種傳感器,探測(cè)和接收物體在可見光、紅外線和微波范圍內(nèi)的電磁輻射。傳感器會(huì)把這些電磁輻射按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后,要經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理,才能提供給不同的用戶使用。
2.遙感包括衛(wèi)星遙感和航空遙感,航空遙感作為地形圖測(cè)量的重要手段已在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用,衛(wèi)星遙感用于測(cè)圖也正在研究之中并取得一些意義重大的成果,基于遙感資料建立數(shù)字地面模型進(jìn)而應(yīng)用于測(cè)繪工作已獲得了較多的應(yīng)用。自20世紀(jì)初菜特兄弟發(fā)明人類歷史上第一架飛機(jī)起,航空遙感就開始了它在軍事上的應(yīng)用。
二、遙感技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用
遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分,是20世紀(jì)末幾年開始執(zhí)行的“對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)(EOS)”計(jì)劃的主體。它具有時(shí)效性好、宏觀性強(qiáng)、信息量豐富等特點(diǎn)。利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害體的形變與蠕動(dòng)情況,從衛(wèi)星遙感圖像上可實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地反映災(zāi)時(shí)的具體情況,監(jiān)測(cè)重點(diǎn)災(zāi)害點(diǎn)的發(fā)展演化趨勢(shì),增強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的預(yù)見性。因此,為了能及時(shí)地調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害狀況,為搶災(zāi)與救災(zāi)工作提供準(zhǔn)確資料,根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展的需要,在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中采用遙感技術(shù)這一先進(jìn)手段,是尤為必要的,這也是現(xiàn)代高新技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)。
1.遙感技術(shù)在地址測(cè)繪中得到了廣泛應(yīng)用,這將有利于發(fā)展科學(xué)、促進(jìn)地質(zhì)礦產(chǎn)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。遙感信息反映的地質(zhì)事實(shí),不能因?yàn)閷W(xué)科偏見,傳統(tǒng)觀念和規(guī)程而被改變。當(dāng)然,早期的遙感資料由于受分辨率的限制,近年來,由于采用了新的技術(shù)思路,在大比例尺地址測(cè)繪和地質(zhì)制圖中,遙感與地質(zhì)的符合程度和可兼容程度有了很大的改進(jìn),但在如何充分發(fā)揮遙感地質(zhì)的認(rèn)識(shí)上仍有待統(tǒng)一,否則遙感地質(zhì)將無法健康發(fā)展下去。
2.在巖漿巖、變質(zhì)巖,特別是火山巖地區(qū),地質(zhì)圖上對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的描述要比實(shí)際粗略得多,很多復(fù)式侵入雜巖體、隱伏侵入體、火山機(jī)構(gòu)、脈巖、變質(zhì)巖的類型和相帶在遙感圖像上有充分的反映,但常規(guī)地質(zhì)圖則記述得很簡(jiǎn)單。在松散堆積物廣泛覆蓋的地區(qū),地質(zhì)圖上的要素內(nèi)容也過于簡(jiǎn)略,近年來,各類鉆井、物探資料進(jìn)一步證明了遙感地質(zhì)資料的可靠程度,如果能用遙感資料將各種各樣的隱伏地質(zhì)信息、隱蔽地質(zhì)界限,補(bǔ)充到這類地區(qū)的地質(zhì)圖上去,則將大大改善其地質(zhì)研究程度,所以地址測(cè)繪開展了大比例尺地質(zhì)填圖,在這些工作中如能充分正確地應(yīng)用遙感技術(shù),也必將大幅度提高大比例尺地質(zhì)圖件的精度和專業(yè)水平,加快詳細(xì)地址測(cè)繪、專業(yè)勘測(cè)的進(jìn)度。
三、遙感技術(shù)帶來的新信息
縱觀遙感提供的構(gòu)造新信息可概括為:
1.表淺硬固地殼中的大斷裂和韌性剪切帶;
2.地塊和巖塊;
3.密布的直線形斷裂和大節(jié)理;
4.碎裂塊體與漂移巖塊;
5.塑性-硬固地殼中垂直貫通的強(qiáng)爆環(huán)形斷裂;
6.地殼中的膨隆及塌陷地段等。通過遙感分析發(fā)現(xiàn)的不同世代、不同級(jí)別的環(huán)形斷裂,包括隱伏侵入體和巖漿強(qiáng)爆中心等地質(zhì)條件,我們堅(jiān)信,這一新的地質(zhì)構(gòu)造理論終將會(huì)萌生、生長(zhǎng),給地質(zhì)測(cè)繪帶來革命性發(fā)展。
地質(zhì)災(zāi)害作為一種特殊的不良地質(zhì)現(xiàn)象,也是地質(zhì)測(cè)繪工作的重中之重。無論是滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害個(gè)體,還是由它們組合形成的災(zāi)害群體,在遙感圖像上呈現(xiàn)的形態(tài)、色調(diào)、影紋結(jié)構(gòu)等均與周圍背景存在一定的區(qū)別。因此,對(duì)崩、滑、泥等地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、形態(tài)特征及孕育特征,均能從遙感影像上直接判讀圈定。由此,通過地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯,可以對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)和地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)全面的調(diào)查,查明其分布、規(guī)模、形成原因、發(fā)育特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)以及危害性和影響因素。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃,劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域,評(píng)價(jià)易發(fā)程度,為防治地質(zhì)災(zāi)害隱患,建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)資料,此外,遙感在大型工程規(guī)劃選址,工程地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià),鐵路、高速公路、引水工程、水利電力建設(shè)等方面進(jìn)行了廣泛應(yīng)用,初步顯示出遙感的技術(shù)優(yōu)勢(shì),取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
四、遙感調(diào)查中尚存在的主要問題
遙感技術(shù)尚未得到廣泛的應(yīng)用。在地質(zhì)測(cè)繪隊(duì)伍中,目前人們對(duì)遙感技術(shù)比較陌生,使得遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中難以發(fā)揮應(yīng)有的作用;地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查工作需要多時(shí)相的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的遙感信息源,而這種信息源價(jià)格昂貴。受資金限制,地質(zhì)災(zāi)害的遙感調(diào)查工作難以得到普及,目前只能局限于重點(diǎn)地區(qū)與重點(diǎn)工程的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查;目前常用的遙感信息源空間分辨率較小,難以滿足地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的詳細(xì)調(diào)查工作,這使得遙感技術(shù)僅在宏觀調(diào)查中應(yīng)用廣泛,而在微觀上應(yīng)用較少。遙感技術(shù)在工程地質(zhì)勘測(cè)、環(huán)境地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害研究方面獲得廣泛的應(yīng)用和良好的效果,但急待以新的思路進(jìn)行深入研究,提高應(yīng)用水平。
五、結(jié)束語
遙感技術(shù)是一門新興的高新技術(shù)手段,利用遙感技術(shù)開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查不僅是必要的,而且是可行的。遙感技術(shù)可以貫穿于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估的全過程。隨著遙感技術(shù)理論的逐步完善和遙感圖像空間分辨率、時(shí)間分辨率與波譜分辨率的不斷提高,遙感技術(shù)必將成為地質(zhì)災(zāi)害及其孕災(zāi)環(huán)境宏觀調(diào)查以及災(zāi)體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和災(zāi)情損失評(píng)估中不可缺少的手段之一,給地質(zhì)測(cè)繪工作提供更先進(jìn)的技術(shù)支持和更全面的數(shù)據(jù)庫(kù)資料,為“數(shù)字中國(guó)”提供更翔實(shí)的數(shù)據(jù)和信息,以全面提升行業(yè)領(lǐng)域中的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
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關(guān)鍵詞:無人機(jī)遙感技術(shù) 土地執(zhí)法 遙感監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào):TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2016)06(a)-0009-05
無人機(jī)遙感技術(shù)較傳統(tǒng)的遙感技術(shù)而言,是一種低空遙感技術(shù),它是以獲取低空高分辨率遙感數(shù)據(jù)為目標(biāo),操作方便、靈活性強(qiáng)、成本較低的一種專業(yè)化遙感系統(tǒng)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各行各業(yè)對(duì)高分辨率的基礎(chǔ)地理信息需求越來越大,僅靠以往傳統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)獲得的遙感信息數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)已無法滿足現(xiàn)實(shí)需求。因此,無人機(jī)遙感技術(shù)作為一種新興的、低成本、高分辨率、易操作的遙感技術(shù)自然受到各行業(yè)的追捧。當(dāng)前,無人機(jī)遙感系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于土地執(zhí)法監(jiān)測(cè),這樣有助于監(jiān)測(cè)土地利用情況,并對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)劃和土地資源管理。
1 無人機(jī)遙感技術(shù)概述
1.1 無人機(jī)遙感技術(shù)的特點(diǎn)
1.1.1 操作簡(jiǎn)單
隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟,其操作也愈顯簡(jiǎn)便化,在使用無人機(jī)進(jìn)行土地執(zhí)法檢查時(shí),可以事先設(shè)定好飛行路線,針對(duì)空中和地面實(shí)際情況,通過校正數(shù)據(jù)以達(dá)到對(duì)目標(biāo)的精確測(cè)量;當(dāng)無人機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),其系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行診斷,一旦出現(xiàn)故障,無人機(jī)可以自行返航到起點(diǎn),以等待排除故障重新進(jìn)行測(cè)量。
1.1.2 靈活方便
無人機(jī)不需要專門的場(chǎng)地進(jìn)行起飛或降落,使用起來極為方便,可以通過多種方式在山坡、田地等地域進(jìn)行起飛,并快速到達(dá)預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,完成測(cè)量任務(wù)后可以通過傘降或滑行方式回收。同時(shí),無人機(jī)機(jī)身重量較輕,體型不大,攜帶也較為方便。
1.1.3 高分辨率
相比傳統(tǒng)航拍技術(shù),無人機(jī)遙感技術(shù)具有高分辨率獲取影像數(shù)據(jù)的能力,這是無人機(jī)遙感技術(shù)的最大特點(diǎn),無人機(jī)遙感技術(shù)獲取影像的空間分辨率最高可以達(dá)到厘米級(jí),主要得益于其具備面積覆蓋、傾斜成像的技術(shù)能力。
1.1.4 低使用和維護(hù)成本
日常的維護(hù)、保養(yǎng)費(fèi)用低,作業(yè)時(shí)的成本不高,正常情況下的支出:系統(tǒng)的直接成本很低,只需要設(shè)備的折舊費(fèi)、人員工資、交通開支等。隨著大量實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的開展,低空遙感技術(shù)已日趨成熟,無人機(jī)遙感技術(shù)以其機(jī)動(dòng)、靈活、快速的反應(yīng)能力和運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì),正逐步成為航空遙感系統(tǒng)的有力補(bǔ)充,尤其是在小范圍的遙感調(diào)查中能發(fā)揮非常重要的作用。近年來已成為影像數(shù)據(jù)獲取的有效手段之一,能彌補(bǔ)衛(wèi)星RS的不足。
1.2 無人機(jī)遙感的影像處理流程
1.2.1 影像的畸變差糾正
由于無人機(jī)遙感系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、運(yùn)用靈活,成像分辨率高的特點(diǎn),便廣泛用于航拍領(lǐng)域中。因無人機(jī)相機(jī)的不同,無人機(jī)的類型也不盡相同,大多數(shù)情況下無人機(jī)遙感系統(tǒng)使用的都是普通相機(jī),其拍攝出來的相片會(huì)出現(xiàn)畸變現(xiàn)象,一旦出現(xiàn)畸變,在后期相片數(shù)據(jù)處理結(jié)果上會(huì)出現(xiàn)誤差,為了保障數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確性,都會(huì)事先糾正影像畸變,常見的處理方式有消除主點(diǎn)偏移、旋轉(zhuǎn)影像等。
1.2.2 影像的三角測(cè)量
無人機(jī)遙感系統(tǒng)在低空進(jìn)行航拍時(shí)會(huì)自動(dòng)完成影像的三角測(cè)量,傳統(tǒng)影像的選點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)工作是由人工完成的,其效率較低,而無人機(jī)遙感技術(shù)能夠自動(dòng)完成選點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)工作,工作效率大大提高。同時(shí),影像中的各個(gè)坐標(biāo)也是自動(dòng)獲取的,其坐標(biāo)系中密點(diǎn)位置及參數(shù)也是自動(dòng)形成。
1.3 無人機(jī)遙感系統(tǒng)簡(jiǎn)介
無人機(jī)遙感系統(tǒng)分為空中控制、地面控制以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),空中控制系統(tǒng)主要包括無人機(jī)機(jī)身、影像獲取系統(tǒng)、控制飛行的動(dòng)力系統(tǒng)等;地面控制系統(tǒng)主要包括無線通信系統(tǒng)及接收系統(tǒng)等,以對(duì)無人機(jī)進(jìn)行航線規(guī)劃及飛行控制。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要是影像數(shù)據(jù)處理軟件。目前無人機(jī)遙感系統(tǒng)在國(guó)土遙感應(yīng)用、能源遙感應(yīng)用、林業(yè)遙感應(yīng)用和農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用等領(lǐng)域得到了廣泛推廣,具體無人機(jī)航測(cè)遙感系統(tǒng)如圖1所示。
民用無人機(jī)通常分為固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)和多旋翼無人機(jī)這3個(gè)種類。固定翼無人機(jī)是多數(shù)民用無人機(jī)的主流平臺(tái),這種飛行器的發(fā)展趨勢(shì)主要向微型化和長(zhǎng)航時(shí)發(fā)展,當(dāng)前微型化的無人飛機(jī)大小只有巴掌大,長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)能飛行時(shí)間大約10小時(shí),起飛的方式也多種多樣,有彈射、滑行、車載等等,降落的方式也可以選擇傘降、滑行和撞網(wǎng)都可以;無人直升機(jī)是靈活性最強(qiáng)的無人機(jī)平臺(tái),可以原地垂直起飛和懸停;多旋翼(多軸)無人機(jī)是消費(fèi)級(jí)和部分民用用途的首選平臺(tái),靈活性介于固定翼和直升機(jī)中間(起降需要推力),但操縱簡(jiǎn)單、成本較低。
2 無人機(jī)遙感技術(shù)在土地執(zhí)法工作中的運(yùn)用
土地執(zhí)法是指縣級(jí)以上人民政府國(guó)土資源行政主管部門按照法定程序和方式,依據(jù)該行政區(qū)域內(nèi)土地管理法律和法規(guī),通過遙感監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)巡查、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)手段掌握該行政區(qū)域的新增建設(shè)用地和耕地保護(hù)情況,起到發(fā)現(xiàn)、制止并監(jiān)督查處違法用地行為。具體體現(xiàn)在土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查的應(yīng)用、土地管理動(dòng)態(tài)巡查監(jiān)測(cè)、違法土地案件整改情況監(jiān)測(cè)和耕地保護(hù)的日常監(jiān)測(cè)等方面的工作。
2.1 土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查的應(yīng)用
國(guó)土資源部在2010年頒布了15號(hào)令,并且在全國(guó)開展了土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作,土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查是指通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)手段對(duì)一個(gè)地區(qū)的土地利用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),制成遙感影像圖,將同一地域前后兩個(gè)不同時(shí)點(diǎn)的遙感影像圖進(jìn)行疊加對(duì)比,可以反映出該地域土地利用的地表變化情況。通過對(duì)衛(wèi)片監(jiān)測(cè)所反映土地利用情況發(fā)生變化的地塊逐一核查,掌握該行政區(qū)域的新增建設(shè)用地情況,發(fā)現(xiàn)、制止并查處違法用地行為。這幾年持續(xù)的土地衛(wèi)片執(zhí)法工作使得湖南土地管理和土地合理利用得到了進(jìn)一步改善;個(gè)人、企業(yè)及各地政府依法使用土地的意識(shí)有所提高;土地市場(chǎng)秩序有所好轉(zhuǎn),但是由于衛(wèi)星影像是全國(guó)統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)獲取,獲取時(shí)間是在土地衛(wèi)片執(zhí)法開展前一年的8月份,所以在開展土地衛(wèi)片執(zhí)法時(shí),較發(fā)達(dá)地區(qū)的影像和實(shí)地有較大的差別;另外有的地區(qū)的衛(wèi)星影像分辨率不高,影像的清晰度不夠,因此,較發(fā)達(dá)地區(qū)的國(guó)土資源局為了加強(qiáng)對(duì)土地利用情況監(jiān)督,有效遏制土地違法使用行為,進(jìn)一步規(guī)范土地管理,采取無人機(jī)航拍監(jiān)測(cè)方式對(duì)該地域進(jìn)行土地監(jiān)測(cè)。以2015年湖南省岳陽市土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作為例,2015年4月,岳陽市國(guó)土資源局獲得了國(guó)家下發(fā)的2014年8月的2M分辨率彩色衛(wèi)星影像,但是由于得到的衛(wèi)星影像部分區(qū)域出現(xiàn)被云層,薄霧遮擋,清晰度不夠,并且衛(wèi)片執(zhí)法開展時(shí)間和衛(wèi)片拍攝時(shí)間相差半年,為了保證該市土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,政府部門采用了無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)該市區(qū)進(jìn)行航拍取像。在無人機(jī)機(jī)型中,固定翼無人機(jī)是飛行速度最快,續(xù)航能力最強(qiáng)的機(jī)型,因此,政府部門選用了IRSA(中遙)Ⅱ固定翼無人機(jī),佳能HF M52相機(jī)進(jìn)行航拍,拍攝的航片影像的分辨率為0.2 m,從線路規(guī)劃、無人機(jī)飛行、航片的快速處理(如圖2)和影像的建設(shè)用地解譯等全部工作共用了15天順利完成。
2.2 土地管理動(dòng)態(tài)巡查監(jiān)測(cè)
近年來,由于土地經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)繁榮,從而導(dǎo)致違法占用土地、違法建設(shè)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,基層執(zhí)法部門任務(wù)繁重,在日常巡查過程中,由于受地域條件等因素制約,巡查工作有一定困難,存在對(duì)違法用地發(fā)現(xiàn)率低、發(fā)現(xiàn)不及時(shí)等弊端?!盁o人機(jī)航拍監(jiān)測(cè)具有靈活機(jī)動(dòng)、精細(xì)準(zhǔn)確等特點(diǎn),不受地形地貌等因素干擾,能夠獲得準(zhǔn)確的視頻和高精度的圖片,確保不留盲區(qū)和死角,實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)范圍的全覆蓋。土地執(zhí)法部門通過無人機(jī)對(duì)該區(qū)域土地進(jìn)行動(dòng)態(tài)巡查監(jiān)測(cè),可以全面有效地了解該區(qū)域違法用地、違法建筑的情況。通過對(duì)制定區(qū)域進(jìn)行無人機(jī)監(jiān)測(cè),對(duì)比同一區(qū)域前后不同時(shí)間點(diǎn)的影像數(shù)據(jù)資料,利用對(duì)比軟件設(shè)備進(jìn)行解譯,最終為執(zhí)法部門的執(zhí)法行為提供數(shù)據(jù)來源。筆者所在的長(zhǎng)沙市國(guó)土資源局在開展土地執(zhí)法的動(dòng)態(tài)巡查工作中,對(duì)涉及的違法用地進(jìn)行了執(zhí)法檢查,對(duì)部分違法情況不清楚的地方或者某區(qū)域可能存在違法用地行為的,采用了無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)其進(jìn)行拍攝,對(duì)土地監(jiān)察動(dòng)態(tài)進(jìn)行定點(diǎn)巡查,其期限通常為3個(gè)月,為了保證航拍影像質(zhì)量,航拍效率,使用了高質(zhì)量、高安全性的無人機(jī)遙感技術(shù)。從而取得清晰的遙感監(jiān)測(cè)圖斑。圖3為岳陽市某廣場(chǎng)的影像對(duì)比圖,由于2012年的衛(wèi)星影像分辨率太低,無法有效辨認(rèn)影像中的一些信息,無法為違法占用土地立案工作提供有力的依據(jù),2013年是用無人機(jī)航拍,無人機(jī)是運(yùn)用zc-5型,長(zhǎng)2.1 m、翼展2.6 m,可以抵抗五級(jí)左右大風(fēng),飛行范圍一般在2 000 km2,配置相機(jī)是佳能5D Mark Ⅱ、24 mm定焦鏡頭。在最終形成的清晰航片影像中,可以發(fā)現(xiàn)分辨率較高,建設(shè)面積和類型非常明顯。
2.3 違法土地案件整改情況監(jiān)測(cè)
在土地執(zhí)法工作中,許多違法占用土地、違法建設(shè)案件被發(fā)現(xiàn)和查處整改,而土地執(zhí)法部門在對(duì)違法占用土地查處整改情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取證時(shí),如果用常規(guī)全站儀實(shí)地野外數(shù)據(jù)采集方法成圖,作業(yè)量大,耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),成本高(每平方公里的費(fèi)用達(dá)到8~15萬元),且不宜大面積開展,不僅給土地執(zhí)法工作帶來不便,也嚴(yán)重影響了遏制違法占用土地的行為。相比野外實(shí)測(cè),無人機(jī)航測(cè)具有周期短、效率高和成本低等特點(diǎn),對(duì)于面積較小的大比例尺土地測(cè)量任務(wù)受天氣和空域管理的限制較少,成本較低。而將無人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行工程化、實(shí)用化開發(fā),則可利用它機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì),在陰天、輕霧天也能獲取合格的彩色影像,從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè),保證違法土地整改查處情況監(jiān)測(cè)的高效性。所以越來越多的國(guó)土資源局通過使用無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)違法占用土地面積較大和集中的區(qū)域進(jìn)行航拍攝像,更直觀和快捷地了解該區(qū)域的實(shí)際查處整改情況,而基于無人機(jī)機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)、不受場(chǎng)地情況限制,并且攜帶方便,執(zhí)法部門可以充分利用無人機(jī)對(duì)違法占用土地進(jìn)行監(jiān)測(cè)攝像,實(shí)時(shí)記錄土地違法案件的整改情況。
2.4 耕地保護(hù)的日常監(jiān)測(cè)
耕地保護(hù)是加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的根本要求,在2015年1月視頻會(huì)議作出重要批示,批示指出我國(guó)人多地少,任何時(shí)候都要守住耕地紅線,守住基本農(nóng)田紅線。要堅(jiān)持?jǐn)?shù)量與質(zhì)量并重,嚴(yán)格劃定永久基本農(nóng)田,既要明確其特殊用地政策,又要嚴(yán)格規(guī)范用地管理,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)督察,對(duì)土地違法違規(guī)問題動(dòng)真碰硬、重點(diǎn)問責(zé)。這對(duì)土地執(zhí)法的工作有了很高的要求,為了認(rèn)真落實(shí)耕地保護(hù),一些政府對(duì)于耕地較集中,耕種條件較好的區(qū)域開展了無人機(jī)遙感的定期巡查。比如常德市政府今年計(jì)劃對(duì)該市區(qū)撥款150萬元,運(yùn)用無人機(jī),分辨率為0.5 m的遙感技術(shù),隔兩三個(gè)月拍一次重點(diǎn)基本農(nóng)田的保護(hù)區(qū),以第一次作為基礎(chǔ),如果地面上有變化,比如耕地變成建設(shè)用地,或者耕地變成其他地類而引起耕地被破壞,這樣就可以清楚地在內(nèi)業(yè)處理后的航片影像中發(fā)現(xiàn),常德市計(jì)劃通過此項(xiàng)工作來開展對(duì)重點(diǎn)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的監(jiān)測(cè)和耕地保護(hù)的高技術(shù)、高效率的推廣工作。
3 無人機(jī)遙感技術(shù)可能存在的問題
無人機(jī)遙感技術(shù)作為一種低空航拍影像數(shù)據(jù)采集的主要方式,其靈活機(jī)動(dòng)、續(xù)航時(shí)間較長(zhǎng)、影像收集實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn),已成為衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的有效補(bǔ)充,而隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,無人機(jī)遙感技術(shù)的運(yùn)用將更加廣泛,然而,基于無人機(jī)自身的限制,還需要不斷完善無人機(jī)系統(tǒng),以確保無人機(jī)遙感技術(shù)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)性。
3.1 抗風(fēng)險(xiǎn)能力有待提高
無人機(jī)機(jī)身較輕,由行高度低,容易受到風(fēng)速影響,但為了提高無人機(jī)的抗風(fēng)險(xiǎn)性,通常情況下都是采取增加無人機(jī)機(jī)身重量,但是無人機(jī)承擔(dān)量小,如果增加機(jī)身重量,其穩(wěn)定性會(huì)下降。因此,如何在機(jī)身較低或不增加重量的情況下,通過改善無人機(jī)遙感技術(shù)來提高無人機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)性,保證無人機(jī)飛行安全是當(dāng)前無人機(jī)遙感技術(shù)需要解決的重要問題。
3.2 拍攝范圍不大
由于是低空飛行,一個(gè)架次拍攝的范圍較小,并且體積不大,續(xù)航時(shí)間較短,一般只能飛行幾個(gè)小時(shí)到十幾個(gè)小時(shí),僅適用于小范圍區(qū)域的調(diào)查,對(duì)于大面積區(qū)域的全天候調(diào)查,需要配合大飛機(jī)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)開展調(diào)查。
3.3 遙感數(shù)據(jù)的后處理技術(shù)
當(dāng)前使用的無人機(jī)遙感攝像設(shè)備是一種小型的數(shù)字相機(jī),與傳統(tǒng)的衛(wèi)星攝像系統(tǒng)相比,其攝像數(shù)據(jù)太多,影像篇幅小,從而導(dǎo)致后期數(shù)據(jù)處理時(shí)間較長(zhǎng),因此,針對(duì)這類問題,應(yīng)開發(fā)影像自動(dòng)識(shí)別和拼接軟件,提供影像數(shù)據(jù)處理效率,節(jié)省數(shù)據(jù)處理時(shí)間。
4 結(jié)語
當(dāng)前,與傳統(tǒng)航空遙感系統(tǒng)相比,無人機(jī)遙感技術(shù)具有更大的靈活性,使用便利,并且攝像時(shí)間短、影像分辨率高,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)航空遙感系統(tǒng)的不足,從而被廣泛運(yùn)用于土地執(zhí)法監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。通過無人機(jī)遙感技術(shù)獲取的高分辨率影像,對(duì)各類地物信息進(jìn)行提取,可以有效提供土地利用情況的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。然而,無人機(jī)遙感技術(shù)作為衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的補(bǔ)充,多運(yùn)用于一般的小范圍區(qū)域地形圖繪制,加之無人機(jī)自身的一些不足和限制,無法滿足大范圍監(jiān)測(cè)需求,因此,改進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)質(zhì)量,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)性,改進(jìn)遙感數(shù)據(jù)的處理技術(shù)等,是下一步無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展完善的一個(gè)方向。
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對(duì)于遙感技術(shù)來說,它一般是運(yùn)用于預(yù)見事物的可行性研究中,通常情況下,會(huì)將遙感技術(shù)與其他勘測(cè)手法一起使用,這主要是為了勘測(cè)大面積范圍的地質(zhì)情況,可以提高勘測(cè)的準(zhǔn)確度,降低戶外調(diào)查的無效性。
近幾十年來,遙感技術(shù)在我國(guó)水利工程中運(yùn)用的次數(shù)越來越多,它的主要用途有:輔助地質(zhì)制圖,對(duì)滑坡、泥石流等物理地質(zhì)現(xiàn)象的調(diào)查,對(duì)復(fù)雜的地形地貌、氣候條件、水文環(huán)境等數(shù)據(jù)的調(diào)查。這種調(diào)查方式可以節(jié)省時(shí)間,提高調(diào)查效率,還可以節(jié)約調(diào)查成本。
一、在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中使用遙感技術(shù)的必要性
對(duì)于水利工程來說,地質(zhì)勘測(cè)是工程質(zhì)量的基礎(chǔ),勘測(cè)結(jié)果的好壞直接決定了整個(gè)工程的質(zhì)量,想要提高水利工程的質(zhì)量,首先就需要提高地質(zhì)勘測(cè)的水平和質(zhì)量。傳統(tǒng)的勘測(cè)方式是地面勘測(cè),這種方式很容易受到人體本身的視野范圍約束,不能深入了解當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境,特別是對(duì)于地形地況較為復(fù)雜的區(qū)域來說,因?yàn)榭睖y(cè)方法的約束,所以勘測(cè)質(zhì)量很容易受到影響。在施工過程中,工程線路、選定位置隨時(shí)可能變動(dòng),有些工程在施工階段也得補(bǔ)充前期的勘測(cè)作業(yè),嚴(yán)重影響了施工質(zhì)量和施工周期,不利于我國(guó)水利工程的發(fā)展。
應(yīng)用了遙感技術(shù)之后,勘測(cè)工作可以突破視野的約束,將遙感技術(shù)與其他勘測(cè)技術(shù)相結(jié)合,可以提高整體的勘測(cè)質(zhì)量。所以,使用遙感技術(shù),對(duì)水利工程的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。
(一)使用遙感技術(shù)可以擴(kuò)大測(cè)繪面積,提高測(cè)繪結(jié)果的質(zhì)量,對(duì)于工程選址、線路的設(shè)計(jì)也有優(yōu)化作用。
(二)可以突破地面測(cè)繪的約束,減少戶外勘測(cè)的無效性,增強(qiáng)對(duì)戶外勘測(cè)調(diào)查的預(yù)估能力。
(三)使用遙感技術(shù),可以減少人力作業(yè)量,提高了測(cè)繪的精確程度,有一部分戶外勘測(cè)作業(yè)可以轉(zhuǎn)移到室內(nèi)進(jìn)行,改善了工作環(huán)境。
一般情況下,水利工程在使用了遙感技術(shù)之后,對(duì)事故的預(yù)估效率提高了2――3倍,可行性預(yù)估能力提高了1倍左右。在工程勘測(cè)中,使用遙感技術(shù)可以獲得詳細(xì)的地形地貌資料,對(duì)當(dāng)?shù)氐膸r石成分、水文環(huán)境、地質(zhì)成分有深入的了解。特別是對(duì)于容易發(fā)生滑坡、泥石流、墜石、崩塌等災(zāi)害的地區(qū),其預(yù)見性判斷事故的能力有了明顯的提高。在水利工程中,使用航空遙感圖像的方法,可以編制出1∶500~1∶50000比例尺的相關(guān)圖件;使用陸地衛(wèi)星遙感圖像的方法,可以編制出1∶50000~1∶200000比例尺的相關(guān)圖件。
不同的比例尺可以滿足不同工程的勘測(cè)需求,在工程的不同階段,使用的比例尺也是不相同的。對(duì)于可行性研究來說,主要使用的是1:5000~1∶20000的航空遙感圖像。通常情況下,預(yù)估可行性研究階段使用的是1∶50000~1∶200000比例尺的陸地衛(wèi)星圖像,對(duì)于工程的重要地段可以使用1∶500~1∶50000比例尺的航空遙感圖像。
二、遙感技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用
遙感技術(shù)在使用過程中需要結(jié)合遙感平臺(tái)的高度,主要分為航空遙感圖像、陸地衛(wèi)星圖像和航天遙感圖像。遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有很多,主要包括:視域廣闊、具有立體感、衛(wèi)星影像成周期性重現(xiàn)、勘測(cè)速度較快、信息豐富等特點(diǎn),也正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì),遙感技術(shù)才能在水利工程中嶄露頭角。
(一)研究區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性
遙感技術(shù)可以為勘測(cè)者提供大量的勘測(cè)數(shù)據(jù)圖像和線性構(gòu)造信息,所以可以較好的反映出當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛蔡攸c(diǎn)、水文環(huán)境特點(diǎn)和土質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。所以可以在研究區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性方面有所應(yīng)用,主要是幫助觀察者確定內(nèi)部斷裂體系的情況,再加上對(duì)周圍環(huán)境地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性的評(píng)估,可以有效提高觀測(cè)的質(zhì)量,避免施工事故。
(二)研究水庫(kù)區(qū)塌、滑坡、泥石流等現(xiàn)象
對(duì)于大型的水利工程來說,需要對(duì)水利水電工程庫(kù)區(qū)周圍出現(xiàn)滑坡、泥石流、崩塌等災(zāi)害性事故的可能性進(jìn)行預(yù)估,特別是對(duì)于一些松散堆積體區(qū)域的調(diào)查研究。使用了遙感技術(shù)之后,勘測(cè)人員可以利用彩紅外片和航衛(wèi)片進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè),再將勘測(cè)結(jié)果與自身的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合,確定影響大型水利工程穩(wěn)定性的因素,對(duì)可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行預(yù)估和防范。
(三)研究巖溶
使用了遙感技術(shù)之后,勘測(cè)人員可以利用彩紅外片和航衛(wèi)片來研究巖溶以及巖溶周圍的水文環(huán)境。根據(jù)相片顯示的結(jié)果,可以充分了解當(dāng)?shù)貛r溶情況,對(duì)某些介質(zhì)進(jìn)行利用,通過事物顯示的紅外光譜不同,可以了解地下水的分布情況和泉水分布情況。在我國(guó)的黃河萬家寨、高壩洲等工程中就多次使用了彩紅外片和航衛(wèi)片來研究巖溶。
(四)保持水土
我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)90年代時(shí),在長(zhǎng)江的勘測(cè)作業(yè)中,主要就是研究長(zhǎng)江上游水土的情況,意在保護(hù)上游水土,防止發(fā)生滑坡、崩塌和泥石流等災(zāi)害性狀況。在這個(gè)研究項(xiàng)目中,主要就是利用了遙感技術(shù),對(duì)三峽庫(kù)區(qū)、金沙江下游和隴南進(jìn)行了大規(guī)模勘測(cè),并作出了詳細(xì)的區(qū)劃圖。
在上個(gè)世紀(jì),我國(guó)地質(zhì)地礦勘測(cè)部門與綜勘局、長(zhǎng)江委規(guī)劃處聯(lián)合,對(duì)長(zhǎng)江中下游的干流防洪工程進(jìn)行了勘測(cè),其中就是運(yùn)用了遙感技術(shù),使用的是1∶30000~1∶50000的彩紅外航片,最后的勘測(cè)結(jié)果非常好,及時(shí)檢測(cè)出了周邊土質(zhì)的問題,對(duì)移民安置工作有非常大的貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】 低空無人機(jī)遙感技術(shù) 水利領(lǐng)域 應(yīng)用
無人機(jī)是一種通過機(jī)載計(jì)算機(jī)程序或無線遙控設(shè)備進(jìn)行操控的無人飛行器。作為一種微型空中遙感技術(shù),無人機(jī)遙感技術(shù)將無人機(jī)作為空中平臺(tái),利用遙感傳感器實(shí)現(xiàn)空間信息的采集,并利用計(jì)算機(jī)處理圖像信息,再按照要求的精度完成圖像的制作[1]。無人機(jī)系統(tǒng)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可完成有人駕駛飛機(jī)難以完成的危險(xiǎn)任務(wù)等優(yōu)點(diǎn),已逐步投入實(shí)際應(yīng)用中,必將成為未來航空遙感的主要技術(shù)。低空無人機(jī)遙感技術(shù)具備的顯著優(yōu)勢(shì),有效完善了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)存在的不足之處,極大程度上促進(jìn)了水利相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。
一、低空無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
早期的無人機(jī)主要應(yīng)用在軍事上,起靶機(jī)的作用,后來逐漸應(yīng)用于偵查作戰(zhàn)、民用等范圍。隨著計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展,以及高精度、輕重量、數(shù)字化的先進(jìn)傳感器的研發(fā)與應(yīng)用,無人機(jī)的綜合性能也得到逐步提升,其應(yīng)用領(lǐng)域也得到了充分拓展,為遙感監(jiān)測(cè)工作的開展提供可靠的支持與條件。
1.1低空無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
作為空中遙感平臺(tái)中一項(xiàng)微型的遙感技術(shù),無人機(jī)具備以下幾個(gè)方面的特點(diǎn):
(1)低空無人機(jī)遙感技術(shù)將無人機(jī)作為空中平臺(tái),利用專用的照相機(jī)及無線視頻傳輸技術(shù)采集相關(guān)信息,并利用計(jì)算機(jī)處理圖像信息,再按照要求的精度完成圖像的制作。
(2)在應(yīng)用無人機(jī)的前提下,可根據(jù)需要的不同選擇不同類型的遙感平臺(tái),為轉(zhuǎn)場(chǎng)及起降等操作提供了便利。
(3)無人機(jī)采用改裝后的CCD數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行遙感航拍,拍攝的影像為數(shù)字格式,還可利用無線視頻傳輸技術(shù)或小型的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)攝制彩色,從而獲取可靠的遙感信息。
(4)無人機(jī)飛行高度偏低,可獲得分辨率較高的遙感影像,使得在小空間尺度上便可將地表的變化詳細(xì)觀察出來,并完成大比例尺的遙感制圖。此外,高分辨率的航片影像還可有效解決衛(wèi)星拍攝存在盲區(qū)、云量大而難以獲得遙感數(shù)據(jù)等難題。
1.2低空無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析
目前,低空無人機(jī)遙感技術(shù)已在評(píng)估災(zāi)害、檢測(cè)環(huán)境等方面得到了具體的應(yīng)用實(shí)踐。
(1)臺(tái)灣大學(xué)空間信息研究中心的相關(guān)人員采用無人機(jī),將低空大比例尺的圖像拍攝下來,并開展異常提取操作,將桃源縣的固體垃圾等進(jìn)行解譯,從而為執(zhí)法調(diào)查環(huán)境污染情況提供了依據(jù)。
(2)日本減災(zāi)研究組織利用無人機(jī)攜帶雷達(dá)掃描儀及數(shù)碼攝像機(jī),并對(duì)正處于噴發(fā)狀態(tài)的火山進(jìn)行調(diào)查。無人機(jī)可以到達(dá)人們難以進(jìn)入或非常危險(xiǎn)的地區(qū),將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況進(jìn)行快速獲取,從而對(duì)當(dāng)?shù)氐臑?zāi)情進(jìn)行評(píng)估[2]。
(3)我國(guó)成立的首個(gè)Quick eye空間信息應(yīng)急服務(wù)中心,為我國(guó)無人機(jī)在應(yīng)急遙感應(yīng)用方面的嘗試與典范。在兩年不到的時(shí)間內(nèi),此服務(wù)中心已完成近10萬km2的作業(yè)量,在1:1000成圖、測(cè)繪及應(yīng)急等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。
二、低空無人機(jī)遙感技術(shù)在水利相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
低空無人機(jī)遙感技術(shù)的具有非常高的分辨率與機(jī)動(dòng)性,非常適用于水利相關(guān)領(lǐng)域,且在抗旱防汛、監(jiān)測(cè)水域、監(jiān)測(cè)水土保持以及水利工程建設(shè)管理等方面發(fā)揮著顯著作用。
2.1在抗旱防汛中的應(yīng)用
低空無人機(jī)遙感技術(shù)為一項(xiàng)重要的獲取空間數(shù)據(jù)的方法,具有持續(xù)航行時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)動(dòng)靈活、成本低、可在高危地區(qū)進(jìn)行探測(cè)等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。在日常的防汛檢查工作中,無人機(jī)可不受交通限制,能在最短時(shí)間內(nèi)趕往險(xiǎn)區(qū)的上空,對(duì)蓄滯洪區(qū)的水庫(kù)、地形地貌及堤防險(xiǎn)段等進(jìn)行立體查看,根據(jù)機(jī)載裝置數(shù)據(jù)將影像信息實(shí)時(shí)傳遞,在向防洪對(duì)策提供可靠、準(zhǔn)確信息的基礎(chǔ)上,盡最大可能規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。通過應(yīng)用無人機(jī)抗旱防汛系統(tǒng),政府相關(guān)部門可全面了解突發(fā)事件狀況,并作出迅速反應(yīng),在降低工作難度的同時(shí),充分保障參與抗旱防汛人員的生命安全。在抗旱防汛領(lǐng)域,低空無人機(jī)遙感技術(shù)能夠確保政府部門在洪澇旱災(zāi)來臨時(shí),可及時(shí)、準(zhǔn)確獲取相應(yīng)的災(zāi)情及應(yīng)急信息,從而為領(lǐng)導(dǎo)的抗災(zāi)決策提供決定性的輔助信息。例如在2010年的舟曲泥石流災(zāi)害中,無人機(jī)小組立即作出響應(yīng),并及時(shí)采集受災(zāi)地區(qū)的遙感影像信息,為災(zāi)情的評(píng)估及有效治理提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持[3]。
2.2在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水域中的應(yīng)用
人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)均離不開水的支持。然而隨著我國(guó)人口的急劇增長(zhǎng)及工業(yè)的快速發(fā)展,合理開發(fā)利用水資源已成為迫切需要解決的問題,而水源開發(fā)的基礎(chǔ)便是準(zhǔn)確計(jì)算出河流分布及流域面積。然而由于之前技術(shù)水平有效,許多河流分布及流域面積等資料已難以將當(dāng)前的狀況準(zhǔn)確反映出來。
動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水域的目的便是將地區(qū)內(nèi)的水域變化情況調(diào)查清楚,通過完善水域調(diào)查、統(tǒng)計(jì)及占補(bǔ)平衡制度,從而使得水域資源信息為社會(huì)提供服務(wù),進(jìn)一步滿足水域資源管理及社會(huì)發(fā)展的需求。在調(diào)查水資源中采用低空無人機(jī)遙感技術(shù),可大大減少人力、財(cái)力的投入。同時(shí),根據(jù)已有的水域監(jiān)測(cè)可實(shí)現(xiàn)調(diào)查結(jié)果的更新,全面變更調(diào)查水域的權(quán)屬界線及使用情況,采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別與目視解譯的方法采集數(shù)據(jù),編輯圖形,準(zhǔn)確獲取水域的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)類型、權(quán)限及分布等信息,進(jìn)而建立信息共享的水域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)等。此外,還可在航道開發(fā)及水利規(guī)劃等方面利用無人機(jī)水域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
2.3在監(jiān)測(cè)水土保持中的應(yīng)用
目前,我國(guó)最主要的環(huán)境問題即為水土流失。在水土保持研究中,定量調(diào)查土壤侵蝕為其重要內(nèi)容。無人機(jī)遙感由于具有動(dòng)態(tài)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),已成為調(diào)查土壤侵蝕信息的重要方法。土壤侵蝕受到自然及人為多種因素的影響,過程十分復(fù)雜。其中,土壤侵蝕類型不同,影響因素也便不同,例如水蝕,可參考土壤侵蝕通用方程的各因子指標(biāo),同時(shí)考慮結(jié)合使用常規(guī)方法與遙感技術(shù)能否順利獲取,以及在GIS中是否便于存取、計(jì)算等。通常情況下選擇地形、降水、植被覆蓋程度、溝谷密度及侵蝕防治措施等項(xiàng)目,作為估算土壤侵蝕量的因子。此外,對(duì)比分析不同時(shí)期的土壤侵蝕強(qiáng)度,對(duì)水資源保護(hù)工程的治療效果進(jìn)行評(píng)估,從而為以后的水土保持工作提供合理指導(dǎo)。
無人機(jī)可對(duì)研究地區(qū)進(jìn)行低空、低速拍攝,且拍攝的照片能將范圍內(nèi)水土流失的強(qiáng)度、實(shí)際狀況真實(shí)反映出來,為土壤侵蝕的類型、程度,以及植被、地形、管理措施等侵蝕因子的屬性提供了充足的數(shù)據(jù)源。利用低空無人機(jī)遙感技術(shù)采集的遙感影像信息可為區(qū)域內(nèi)水土流失的發(fā)生特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)提供有效幫助,為政府部門的水土保持工作提供便利的同時(shí),促進(jìn)水土流失治理工作的全面開展。
2.4在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用
水利工程建設(shè)管理工作涉及到水利工程安全監(jiān)測(cè)及建設(shè)環(huán)境的影響分析等方面,而低空無人機(jī)遙感技術(shù)由于具備實(shí)施快、拍攝的影像分辨率高等優(yōu)點(diǎn),因而在水利工程領(lǐng)域可發(fā)揮出關(guān)鍵作用。水利工程的環(huán)境影響遙感監(jiān)測(cè)工作內(nèi)容包括因工程建設(shè)引起的生態(tài)變化、土地鹽漬化、淹沒范圍等。利用無人機(jī)遙感機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn),可向生態(tài)環(huán)境工程提供科學(xué)的數(shù)據(jù)及可靠的決策依據(jù)。此外,結(jié)合使用空間信息技術(shù)、無人機(jī)遙感影像及GPS系統(tǒng),可順利開展提防工程及大型水庫(kù)工程的建設(shè)施工及管理工作[4]。
三、前景展望
近年來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及全球氣候的變化,水資源的供需矛盾也日益明顯,這使得水利工程發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時(shí),也為其帶來了發(fā)展機(jī)遇。水利建設(shè)朝著信息化的方向發(fā)展推進(jìn),為水利的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理等各項(xiàng)工作提供了有力的支撐。而無人機(jī)由于起降方式機(jī)動(dòng)靈活,且具有低空、自主的飛行方式,以及多數(shù)據(jù)快速響應(yīng)的能力等優(yōu)勢(shì),在水利檢測(cè)、水域規(guī)劃及水利建設(shè)管理等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。無人機(jī)可攜帶分辨力高的數(shù)碼相機(jī)及攝像機(jī)等影像采集設(shè)備,進(jìn)行實(shí)時(shí)水文數(shù)據(jù)的采集與回傳,充分體現(xiàn)出應(yīng)急性強(qiáng)、實(shí)效性高等優(yōu)勢(shì),而這些優(yōu)勢(shì)正是現(xiàn)代化水利工程建設(shè)與管理工作的發(fā)展趨勢(shì)。因此,對(duì)低空無人機(jī)遙感技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用效果進(jìn)行綜合考慮,我們可以得知此項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)水利相關(guān)領(lǐng)域中具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
參 考 文 獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:遙感技術(shù);環(huán)境監(jiān)測(cè);運(yùn)用
遙感技術(shù)的應(yīng)用,經(jīng)過近幾十年的發(fā)展,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域廣泛滲透。結(jié)合GIS、GPS等技術(shù)的協(xié)同發(fā)展,“3S”技術(shù)的快速發(fā)展,遙感技術(shù)已成為推動(dòng)保護(hù)環(huán)境、資源利用的不可或缺的工具。以其具有的大面積同步觀測(cè)、多波段全天候工作、瞬間成像功能等優(yōu)越特點(diǎn),并與航空航天領(lǐng)域結(jié)合,已逐漸成為環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的高成本效益的監(jiān)測(cè)工具,具有良好的發(fā)展前景。
一、遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
1、水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)
遙感技術(shù)在水環(huán)境污染中的應(yīng)用,主要是分析水體的光譜特征、確定水體界線、水體溫度以及反演水體懸沙規(guī)律、葉綠素規(guī)律等,基于統(tǒng)計(jì)關(guān)系的定量反演或定性的進(jìn)行遙感影像分析,最終確定水體的綜合水質(zhì)指數(shù),反應(yīng)水質(zhì)污染現(xiàn)狀。環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域正逐步由定性監(jiān)測(cè)發(fā)展到定量反應(yīng),同時(shí)這也是遙感技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
目前,遙感技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè),可較高精度的反應(yīng)出水體的泥沙濁度、葉綠素水平、水體溫度,并可對(duì)SS、SD、DO、BOD5、COD、TN、TP等指標(biāo)有一定指示作用,對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的監(jiān)控有一定作用。并且目前應(yīng)用海洋遙感衛(wèi)星進(jìn)行海洋污染監(jiān)控效果較好,對(duì)大范圍的海洋石油污染、海洋化學(xué)污染具有一定重大的意義,具有較大應(yīng)用。
2、大氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)
目前,遙感技術(shù)應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是對(duì)其進(jìn)行臭氧監(jiān)測(cè)、氣溶膠含量監(jiān)測(cè)、有害氣體和熱污染監(jiān)測(cè),以及對(duì)沙塵暴的監(jiān)測(cè)、酸沉降的監(jiān)測(cè)等,隨著傳感器科技的不斷進(jìn)步,應(yīng)用十分廣泛,全球目前唯一臭氧測(cè)量手段即為遙感。采取衛(wèi)星為傳感器搭載平臺(tái)的遙感技術(shù)收集大氣信息和地表信息區(qū)域性更大,而且是瞬間完成的,應(yīng)用于大氣污染調(diào)查,可最大程度避免其誤差產(chǎn)生,有利于對(duì)大氣污染進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
遙感用于臭氧監(jiān)測(cè)時(shí),主要是通過測(cè)量臭氧對(duì)熱紅外輻射量的吸收,進(jìn)而分析臭氧含量的。但遙感技術(shù)用于有害氣體監(jiān)測(cè)仍是通過間接解譯敏感植物受影響狀況。對(duì)災(zāi)害性的大氣問題的監(jiān)測(cè)主要是包括沙塵暴、酸沉降、有毒有害氣體泄漏等問題的監(jiān)測(cè),嚴(yán)重危害環(huán)境質(zhì)量,屬嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。許多傳感器的特定數(shù)據(jù)對(duì)其便有較好的觀測(cè)效果,如美國(guó)NOAA的高級(jí)甚高分辨率輻射計(jì),便可對(duì)氣候監(jiān)測(cè)、厄爾尼諾現(xiàn)象等許多環(huán)境災(zāi)害進(jìn)行描述性監(jiān)測(cè)??傮w來說,現(xiàn)如今經(jīng)過幾十年的發(fā)展,遙感技術(shù)應(yīng)用于大氣監(jiān)測(cè)發(fā)展迅速。
3、植被生態(tài)監(jiān)測(cè)
植被生態(tài)監(jiān)測(cè)被各種監(jiān)測(cè)均視為重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,所有監(jiān)測(cè)衛(wèi)星均需特殊考慮植被周期及生長(zhǎng)規(guī)律,以便獲得更好的監(jiān)測(cè)效果。植被生態(tài)遙感的應(yīng)用主要應(yīng)用于:植物生態(tài)健康狀況解譯、植被動(dòng)態(tài)變化的調(diào)查城市綠化調(diào)查、草場(chǎng)資源調(diào)查、林業(yè)資源調(diào)查等。根據(jù)植物不同種類、不同狀態(tài)具有不同的光譜特征,對(duì)植被生態(tài)狀況可以進(jìn)行良好細(xì)致的把握。在我國(guó)植被生態(tài)監(jiān)測(cè)極為重要,其不僅關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì),而且影響生態(tài)安全問題。因此植被生態(tài)監(jiān)測(cè)意義重大。
4、土壤及土壤污染監(jiān)測(cè)
遙感技術(shù)應(yīng)用于土壤監(jiān)測(cè),具有極其重要的意義,因?yàn)橥寥狸P(guān)系著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流域非點(diǎn)源污染、沙塵暴、礦產(chǎn)資源等。土壤監(jiān)測(cè)中的遙感技術(shù)應(yīng)用是將土壤類型、土壤分布規(guī)律根據(jù)遙感影像解譯出。由于土壤監(jiān)測(cè)是大范圍的監(jiān)測(cè),因此具有監(jiān)測(cè)效果較好的傳感器為大波段、覆蓋范圍較大的傳感器。
5、土地利用監(jiān)測(cè)
遙感技術(shù)應(yīng)用于土地利用監(jiān)測(cè)即為以傳感器為“手段”對(duì)土地利用進(jìn)行分析,對(duì)土地覆蓋利用變化情況進(jìn)行表達(dá),進(jìn)而對(duì)城市環(huán)境規(guī)劃起到一定的輔助作用。城市土地利用遙感圖像資料通過解譯,可進(jìn)而可對(duì)城市發(fā)展、森林覆蓋、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境等進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)此可進(jìn)行間隔長(zhǎng)度為五年或十年的跨度,經(jīng)過圖片疊加,可發(fā)現(xiàn)分析出明顯規(guī)律。
由于現(xiàn)如今城市熱島效應(yīng)愈加劇烈,已達(dá)到干擾生態(tài)的程度,遙感技術(shù)對(duì)城市熱島的監(jiān)控,有利于分析其產(chǎn)生原因,改善其現(xiàn)有狀態(tài)。遙感技術(shù)應(yīng)用于城市還突出貢獻(xiàn)于城市熱島效應(yīng)方向,如Landsat7的熱紅外波段6即對(duì)地表溫度、水溫變化以及城市熱島有特別的判斷作用。
二、遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)中運(yùn)用的前景
通過對(duì)遙感技術(shù)及GIS、GPS技術(shù)的開發(fā)研究,隨著遙感影像獲取技術(shù)的日益精湛,傳感器的精度水平及應(yīng)用水準(zhǔn)逐步提高,環(huán)境監(jiān)測(cè)中的遙感技術(shù)具有十分廣闊的發(fā)展前景。在今后的發(fā)展中,主要對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)的智能化進(jìn)一步提升,使其由遙感數(shù)據(jù)直接智能自動(dòng)處理,節(jié)省人力消耗。最后,發(fā)展智能化技術(shù)是需要一定時(shí)間和精力的,因此技術(shù)良好的團(tuán)隊(duì),以及優(yōu)秀的遙感技術(shù)管理技術(shù)是環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)健康快速發(fā)展的前提。
遙感技術(shù)目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用于水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等方面的監(jiān)測(cè),但由于很多技術(shù)還滿足不了定量分析的需求,對(duì)大部分的形成機(jī)理仍有盲點(diǎn),多數(shù)只是從影像資料直觀定量分析,因此在技術(shù)上還應(yīng)有所提高,對(duì)其高精度傳感器需進(jìn)一步開發(fā)以及相關(guān)制度體制需進(jìn)一步建立。但由于其所具優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)突出,應(yīng)用前景良好。
總結(jié):
遙感技術(shù)是一種高科技技術(shù)手段,是一種高投入并具有可持續(xù)性可觀回報(bào)、可觀效益的高科技技術(shù)。但遙感技術(shù)仍只是一種技術(shù)手段,應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,雖可廣泛的、快速的、動(dòng)態(tài)的掌握信息,但是通過遙感這一“碧空慧眼”也只是能夠獲得地表信息,即環(huán)境監(jiān)測(cè)的所需的環(huán)境數(shù)據(jù)資料,同時(shí)還是需要具有一定技能的相關(guān)工作人員對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、解譯等配合工作,才能使遙感更加發(fā)揮作用。
參考文獻(xiàn)
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