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【關鍵詞】高科技;航測遙感;勘測;發展
航測遙感技術很好的應用于鐵路方面、地圖測繪方面、工程布置及水文地質勘探方面。在這些方面的應用更好為地質發展服務。它的發展更好的運用了高科技、航空攝影和航測測圖技術,采用航空測量、遙感、物探、全球定位系統、試驗數據為基礎的技術,采用智能化系統、一體化系統和災害防范系統。這些高科技的加入使航測遙感技術更好為人類服務。
1 對航測遙感技術的看法是在不同領域的應用,做出不同的貢獻
航測遙感技術在鐵路方面的應用。航測遙感技術在鐵路航測上得到了應用。在鐵路的發展中它起到了巨大的作用。它使對鐵路的航測進入了數字化時代,讓鐵路的發展與高科技相聯系,讓高科技帶動鐵路鏈。在鐵路的運營系統中采用數字化的測繪方法,使測繪的結果更加精準更加清晰明了,讓計算者在好的方法下工作,起到了加速運算的效果。同時對信息的管理采用綜合所得信息的方式,縮減了信息的管理難度。在綜合信息中這些技術的應用使信息管理的準確度得到提高,在合理的運營和科技的方法中為鐵路的發展做出了卓越的貢獻。同時加強對鐵路的繪制和勘測,用圖像、數據和航測讓勘測更加簡易,使鐵路的運營范圍得到擴展,使鐵路以更大的數量投入到運營,做到為運輸業為人們的出行服務,同時針對惡劣地形可以用技術代替實際探測,用眼睛的觀測和腦子的計算代替用腳步通過實地行走去勘測復雜地形,用最簡單的途徑去完成最復雜的勘測。在以后的發展中,我國會更加加強它的作用,用更多的知識庫、數據和地形模擬做到更加專業化和準確化,讓它的發展體現我國的科技實力,讓航測遙感技術同我國的高科技緊密聯系,共創高科技時代。
航測遙感技術在地圖測繪中的應用。在當今航測遙感技術的發展中為地圖測繪的發展做出貢獻。地圖的測繪需要通過不同的地理環境和不同的地形。而此技術的開展方便了地圖測繪。利用空中攝影,對勘測的內容運用縮小比例的方法。在航測遙感技術發明以前人們必須克服地形的困難對地形加以勘測,既費時又費力還會對勘測人員帶來危險,而如今僅需掌握相應的技術就可以完成,讓科技帶動了地圖測繪的發展,在未來的發展中,我國研究專家還會投入更多的精力和資金去完成對地圖測繪的研究,讓地圖測繪更加簡易和準確,讓復雜的地形成為不了我們研究的障礙,讓比例更加細小,讓研究更加深入,讓地質的每一個特征都能被我們了解,用發現的雙眼去完成航測遙感技術的每一個步驟。同時要加強勘測經驗的積累,只有有豐富的經驗才能使記錄不出現錯誤,更好為勘測服務,地圖的比例一定要找準,切記差之毫厘謬以千里,讓航測遙感技術更好為地圖測繪服務。
航測遙感技術在工程布置及水文地質勘測中的應用。在工程布置中應用到了航測遙感技術,它可以使我們對工程大抵有一定的了解,了解工程的原貌和施工中的困難。在進行工程布置前就有了標準和方法。針對工程的難點采取相應的措施,對工程的地形進行勘測,讓地形的成功布置體現新型高科技。同時水文地質勘測中也應用了航測遙感技術,在打井的過程中需要對周圍的地形進行了解同時還要對水質和水的總量進行了解,在最優的環境中進行鑿井。同時打井的地點還要方便周圍群眾,不能出現危險的地形,而航測遙感技術可以幫我們發現這一點,這對工程和水文地質勘測來說是相當關鍵的。而在未來的發展中,此技術會得到更多的應用,在西部干旱地區,在國家的西部大發展政策的運用中,更多的工程投入生產,而航測遙感技術會更廣泛的應用,在更多艱險的地形中,在更多缺水的地區中。相信在航測遙感技術的發展中更好造福于生活在不同地質中的人群。
2 對航測遙感技術的看法是運用了不同的高科技
航測遙感技術中運用航空攝影和航測測圖技術。在此技術應用中加強了航空攝影技術,它使勘測人員在空中進行航測遙感技術勘測,把圖像拍攝下來,通過計算比例的方法進行測量。它要求拍攝人員有很好的技術同時必須進行精密的計算。而航測測圖技術通過對圖形的計算測出數據。它使我們面對艱難地形有了克服它的能力,使環境成為不了制約我們探測自然的阻力。在技術的運用中我們可以克服氣候和不好天氣的影響可以克服拍攝周期的過長,通過激光掃描技術,讓測試結果更加準確,同時經過對三維數據的掌握使設計更符合地形,通過對坐標的精準計算和繪制為人類各種活動服務,為土地的開發,水文地質的勘測做出應有的貢獻。以航空攝影和航測測圖技術為基礎的引領下發展更多關于攝影和航測技術,讓航測遙感技術走進更多的領域中。
采用航空測量、遙感、物探、全球定位系統、試驗數據為基礎的技術。在航測遙感技術中加強航測技術與遙感的結合,讓它們相輔相成更好的合作,遙感技術可應用于制地形圖,航空測量是遙感技術的分支,通過近些年廣泛的編制儀器讓航空測量和遙感技術合二為一,很多工作地點把兩種技術共同開發,共同潛質。在物探技術應用中通過探索對地形和環境進行精確的了解,使工作人員的探索變成安全探索,使復雜的地點能夠被勘測者記清楚,并使危險地點被人們所掌握,對于出現危險的人群和迷失在危險地點的人來說可以化解危機,使探測更好的為人們所用。試驗數據的技術的研發使數據更加準確,使得到的數據通過試驗的方法更好的應用于航測遙感技術中,通過實驗可以更加符合地形。通過這些技術的研發和應用,通過高科技手段服務于艱難的勘測中,讓勘測不再艱難。
采用智能化系統、一體化系統和災害防范系統。在航測遙感技術中將廣泛應用智能化系統,通過智能的技術把勘測技術存入計算機,要掌握計算機的應用,通過正確的程序把結果存進去。同時要做到一體化,對采集的內容要符合相應的內容,既要有操作系統的科技含量又要符合各自的標準,區分的看相同點和不同點。一定不要混淆了勘測對象,通過精密的計算和研究掌握各自的特點,使每一次勘測都能成功完成。在新的航測遙感技術中采用了災害防范系統,在勘測過程中出現的危險地質中使得預測工作較薄弱,只有出現危險才會發現,而災害防范系統可以在有危害征兆的時候就提醒我們災害要到來,從源頭上制止了災害的到來。同時在勘測中出現不清楚哪些是危害地質,出現了發現一處地質災害整治一處地質災害,缺乏科學地調查和有利的監測。在勘測中要加強預防,并且通過智能的手段緊抓一體化,讓航測遙感技術更安全更方便更智能的為我們服務。
3 總結
在當今航測遙感技術的應用中更好的同科技緊密聯系,用最優的方法、最好的儀器、最新的科技、最優秀的勘測人員完成一次又一次的勘測任務。為我國地質事業的發展做出應有的貢獻。為我國的科技勘探同國外的接軌奉獻著力量,相信在以后的應用中會更加加強技術改革,使更多人對航測遙感技術的看法更加積極和穩妥,為勘測事業的發展奠定更高的基礎,為我國的政治經濟文化的發展更盡突出貢獻,讓航測遙感技術創出更多的輝煌。
關鍵詞:遙感監測技術;國土資源;應用分析
中圖分類號:F301.0 文獻標識碼:A 文章編號:
保護耕地是我國必須長期堅持的一項基本國策。除采用強有力的法律 、行政、經濟、規劃等手段嚴格治本之外 ,還需要采用高新技術對土地利用狀況進行動態監測。隨著近代航空航天技術的發展與成熟 ,運用遙感技術進行大面積、大規模、實時、動態的土地等地球資源信息的采集已成為可能 。遙感信息是地表各種地物要素的真實反映 ,能清晰地顯示各種土地利用類型的特征與分布。
1.土地利用監測技術方法
我國土地利用監測的傳統方法有土地利用現狀調查和變更調查等,主要通過實地調查了解土地實際利用情況,一直以來都被廣泛應用。隨著土地利用變化日趨頻繁,利用常規傳統的監測手段難以滿足快速準確監測土地資源變化的要求,基于遙感的土地利用動態監測方法得到廣泛運用。
1.1 土地利用現狀調查
我國2007-2009年開始開展了第二次全國土地調查,利用傳統土地利用現狀調查方法,分縣全面查清了我國土地的類型、數量、質量、分布、利用狀況并作出科學評價,為制定國民經濟計劃和有關政策,進行農業區劃、土地利用規劃、建立土地調查、土地統計、土地登記制度以及土地基礎信息系統等提供了科學依據。之后每年開展的土地變更調查及時客觀地反映了土地利用變化狀況,為實施嚴格的耕地保護制度以及全面落實運用土地政策參與國民經濟宏觀調控職能提供了數據支持。
1.2 土地利用動態遙感監測
土地利用動態遙感監測,是以上一年度土地變更調查的數據及圖件為基礎,運用遙感圖像處理與識別技術,從遙感圖像上提取變化信息,從而達到對耕地及建設用地等土地利用變化情況定期監測的目的。與其他監測手段相比,遙感監測具有速度快、精度高、范圍廣等特點。自新一輪國土資源大調查至今,建立了在充分利用3S以及地面調查和計算機網絡通訊等技術手段基礎上的土地利用動態遙感監測體系,進行了連續、多周期、多目標的遙感監測,實現了對重點地區、特定目標土地利用狀況的快速監測。
遙感監測技術的優點有:
1)監測成果具有精度高、現勢性強、可視化程度高、客觀反映現狀、檢索查詢便捷等優點,體現了客觀性、及時性,彌補了人工巡查的時間與人力不足的缺陷。
2)克服了常規巡查的人為性偏差,實現了優勢互補,擴大了監管的廣度和深度,實現了對違法違規用地早發現、早報告、早制止、早糾正的快速反應。
2.土地利用遙感監測成果在國土資源管理工作中的應用
土地利用動態遙感監測成果能全面準確的反映近年來的土地利用變化情況,為國土資源管理提供現勢性的基礎資料,在土地參與國民經濟宏觀調控方面發揮了重要作用。
2.1在土地變更調查中的應用
為保持二次調查成果的現勢性,從2010年起,國家將土地變更調查與遙感監測工作統一起來,全面啟動全國土地利用變更調查監測與核查工程。其技術路線是:各地以遙感監測發現的變化圖斑為引導,將“大范圍”土地變更調查轉變為目標明確的“點線”調查,提高了準確性,通過應用監測結果復核土地變更調查,發現土地變更調查的錯漏現象,抽取部分重點地區、重點地類,組織開展國家級外業實地核實工作。
2.1.1減少人為干預,保障數據真實
以往國家單純對數據流量的合理性進行審核,外業實地核實量很小,人為干預調查成果的空間較大。新形勢下土地變更調查工作,以全覆蓋的遙感影像為基礎,結合遙感動態監測成果,對數據質量總體掌控,輔以對數據流量的合理性審核,可以全面核查每一變化圖斑的地類、位置、范圍,尤其國家級外業核查手段的采用,最大限度地避免了人為干預調查數據的現象,保證了數據的真實性。
2.1.2數據覆蓋廣,整合度高
對照遙感監測影像,對國家下發遙感監測圖斑逐一核實,并將規劃、耕保、執法和地籍等多個部門的數據進行有效整合。整合年度土地利用計劃下達、執行情況資料,基本農田補劃、調整等相關圖件、數據資料,年度建設用地審批、土地開發復墾整理等資料,違法用地的數量、范圍、位置及查處資料,全面摸清了轄區內土地利用變化情況,尤其是新增建設用地情況,克服過去主要依據用地批文進行土地變更的局限性,保證了年度變更調查成果的完整性、現勢性。
2.2在土地執法監察工作中的應用
衛片執法檢查是在年度土地變更調查國家級外業核查后,依據年度變更調查數據庫及遙感監測成果,對照遙感監測影像,從監測圖斑中抽點圖斑,開展土地執法檢查工作。遙感影像提供了一個客觀的,持久的解譯數據源,數據結果具有重現,是土地執法檢查部門事前發現、事中跟蹤、事后評價的基礎數據來源,最大限度地及早發現土地違法行為,包括因交通不便不易通過巡查及時發現或因檢查不到位而隱藏的土地違法行為,威懾了各種不規范用地行為,遏制了違法用地現象,取得了明顯的效果。
2.3在用地審批業務中的應用
遙感監測成果數據客觀反映監測區耕地、建設用地變化情況,使新增建設用地占用耕地面積、范圍得到直觀體現。應用季度監測、半年監測以及年度監測的動態監測數據成果可以快速發現監測區域范圍內用地現狀、耕地變化情況和地類變化情況,對于需要審批的建設用地通過高分辨率監測成果數據可以客觀的確認其合法性、可行性和科學性,通過實地驗證,即獲取到土地利用的現勢性數據,減少了資金浪費,使土地管理決策機構根據土地利用動態遙感監測成果數據,決策用地指標,制定用地管理措施,并對建設用地的審批、利用、開發、管理實現動態監督。
2.4 在土地利用總體規劃修編中的應用
利用最新的遙感成果資料,修正規劃區內各類用地與提供的土地利用現狀圖的不一致部分,客觀的反映現勢的用地情況,為土地利用總體規劃修編提供基礎圖件和信息。
3. 國土資源管理利用遙感監測取得的成果及建議
通過規劃實施動態遙感監測,可以對規劃實施情況進行監督檢查,包括監測未經批準的建設工程及檢查規劃批準項目的落實情況,如規劃項目的完成情況。這對地方政府在規劃實施和執行力度上起到非常有效的震懾作用,有效地促進了地方政府加大對規劃的執行力度。同時,我國耕地面積逐年減少,建設占用耕地是耕地減少的一個重要原因,大批開發區非法圈地,盲目建設占用耕地,“征而不開”、“開而不發”,造成大量耕地閑置撂荒。
建議擴大遙感監測成果的應用社會化水平,首先要進一步提高對數據應用和共享機制建設的認識,不斷完善現有制度和數據匯交辦法,加強部門協調。再次要擴大數據成果應用范圍,監測成果在立足于國土資源管理需求的基礎上,要面向社會公益性,逐步擴大遙感監測信息成果的可查詢度,以滿足更多使用單位的需求,促進成果應用社會化。
結束語
綜上所述,土地利用動態遙感監測體系在土地管理及土地督察中的作用明顯且意義重大,在對土地規劃的執行力度、土地批后監管和地類管理等工作上越來越扮演著至關重要的角色,尤其在經濟效益方面,能有效減少由于違法違規用地所造成的經濟損失。
參考文獻:
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水庫的溫室氣體排放主要產生于匯入庫區水體中有機物質的分解。目前,國內外專家學者基于生態學方法,對不同氣候、地形條件下的水庫開展了觀測研究,結果表明水庫存在一定量的溫室氣體排放,但在不同環境和流域背景條件下水庫的排放水平存在明顯的區別。即使在同一個水庫內,受水庫形態以及水力和水環境條件空間異質性的影響,不同水域的溫室氣體排放也存在顯著的差異。
影響水庫溫室氣體排放的主要過程可分為兩類:其一是為水庫或其沉積物提供有機碳的過程,其二是影響水庫溫室氣體產生與排放的過程。前者主要取決于水庫集水區內通過地表徑流提供的有機物質輸入和消落區內植物、凋落物、土壤中挾帶的陸源有機質;后者的影響因素則包括水體中有機質、溫度、溶解氧以及表層水體初級生產力等水體理化特征的表征參數。通過對上述過程和參數的監測,有助于了解和分析產生水庫溫室氣體排放強度及其時空變化的原因。
目前,國際上開展水庫溫室氣體研究尚未形成一套成熟的方法體系,如何以科學嚴謹的方法獲得水庫的溫室氣體排放強度及其變化動態,是各國學者正在努力探討的科學問題。
2008年8月,聯合國教科文組織(UNESCO)與國際水電協會(IHA)聯合啟動“淡水水庫溫室氣體排放研究項目”,旨在了解水庫溫室氣體排放的影響及相關過程,基于其前期的研究成果,提出了《淡水水庫溫室氣體測量指南》(下簡稱《指南》)。《指南》在述及基于原位監測數據的排放量估算時,指出了對監測數據進行空間尺度外推、時間整合以及凈排放量計算的重要性,但對于水庫溫室氣體排放這樣一種存在極強空間異質與時間變異性的現象而言,《指南》推薦的統計分析方法存在明顯的不足。
因此,基于原位觀測的生態學研究方法,雖然有助于了解溫室氣體產生、排放的過程,但無法掌握水庫,尤其是大型水庫溫室氣體排放的空間分布特征和時間變化過程,從而使得水庫溫室氣體排放量的估算存在很大的不確定_生。科學家Lcuis等人對溫帶(加拿大、美國、芬蘭)與熱帶(巴西、法屬圭亞那)地區20多個水庫的水庫溫室氣體測量結果進行了比較,結果表明不同氣候條件下水庫的排放存在明顯的差異。以甲烷為例:溫帶地區平均甲烷排放約20mg/m2?d,而熱帶地區達到3D0mg/m2?d(毫克每平方米每天)。在同一個水庫內,其觀測結果也表現出較大的變化幅度,如法屬圭亞那的小梭(Petlt Saut)水庫的平均甲烷排放約為n40mg/m2?d,而觀測獲得的實際排放通量變化范圍為5―38D0mg/m2?d,若僅以該水庫的平均排放水平進行排放量的估算或與其他水庫進行對比,顯然將導致片面的結論。
另一方面,人們往往是在水庫建成后才意識到水庫的溫室氣體排放問題,因此大多缺乏水庫建設前溫室氣體排放的本底值,從而無法以生態學觀測手段獲得由水庫建設導致的溫室氣體凈排放水平,無法對水庫溫室氣體排放進行客觀的評價。解決的方法是將遙感與生態學方法相結合,掌握水庫溫室氣體排放空間格局、時間過程和凈排放水平。
遙感數據具有多尺度、多光譜、多時相的特點。多尺度是指遙感能以不同的空間分辨率記錄地表信息,以不同的詳細程度反映地表格局等特征;多光譜是指遙感以不同的波段設置,記錄地物在不同波長處對太陽輻射的吸收特性;多時相則是指遙感能以不同的周期對同一地區進行重復觀測,并且伴隨遙感技術的發展,可以形成較長時間序列內的遙感數據集。遙感數據的以上特點,決定了它能在反映地球表面宏觀結構特性的同時l也反映微觀局部的差異,全面、客觀、系統地反映地表的狀況及動態,遙感也因此成為目前可實現對地表時空連續觀測的重要技術手段,廣泛應用于地物的識別以及對地表空間結構與時間過程的監測,具體的應用包括地表溫度與土壤濕度監測、植被類型與植被覆蓋度監測、水環境質量監測、地表水分蒸發以及生態系統質量及演化評定等。
受傳感器信號接收過程中大氣吸收與散射以及地表其他過程的影響,遙感技術并不能直接捕捉水庫水氣界面的溫室氣體通量特征,只能通過對與水庫溫室氣體排放相關的各個過程和參數的間接監測,反映水庫溫室氣體排放強度及其空間分布特征。主要體現在三個方面:一是對庫區生境的動態監測,包括集水區水土流失、面源污染、消落區植被恢復等,分析庫區陸地生態系統碳元素注入等過程對水庫溫室氣體排放產生的影響;二是對水庫水環境異質性的監測,分析產生水庫溫室氣體排放空間異質性的原因;三是利用遙感歷史積累數據,實現對歷史狀況的追溯。
庫區陸地生態系統動態監測
作為產生水庫溫室氣體排放的重要碳物質來源,進入庫區水體碳物質的量決定了溫室氣體產生以及排放量。《指南》中指出水庫中碳物質來源包括自源與異源兩類,自源主要產生于水生生物的代謝過程,異源則包括消落區內植被與土壤中有機物質的淹沒分解以及集水區內隨水土流失的有機物質注入。
集水區水土流失是影響庫區水體的重要地表過程,而隨水土流失進入水體的碳物質是使水庫在建設前后持續產生溫室氣體的重要碳物質來源;消落區植被與土壤中的有機碳則是導致水庫溫室氣體凈排放的主要碳物質來源。遙感可以監測陸地生態系統的碳負荷,從而分析庫區陸域入庫碳通量,為水庫溫室氣體的估算提供依據。
遙感技術之所以可以成為水土流失監測的一種有效手段,是由于其對地表一些典型的水土流失標志,如地表程度、植被覆蓋度和土地利用類型變化等,進行了空間連續的記錄。以經過高精度預處理(定標、輻射校正、大氣校正、幾何校正等)的遙感影像提取包括庫區土壤可蝕性因子、地形因子、植被因子等水土流失標志的專題信息,結合開展地面調查獲得的地區水土流失防治以及降雨強度等綜合信息,輔以GIS的空間數據處理和分析功能,可實現對庫區水土流失強度的定量監測。基于上述方法對三峽庫區2007年水土流失進行監測,并根據不同的流失強度進行分區,結果表明:三峽庫區2007年水土流失總面積37335平方公里,占庫區土地面積的64.5%,其中輕度侵蝕面積占29.2%、中度侵蝕面積占42%、強度及以上侵蝕面積占28.8%。以上結果結合庫區土壤屬性等數據,可用以定性分析可能產生明顯碳流失的敏感區域。
在水土流失監測的基礎上,補充開展庫區徑流小區觀測,分析不同地形和植被條件下的碳流失強度,建立碳流失強度與地形、植被以及水土流失強度的定量關系,進而實現對庫區陸域的碳流失通量估算。
消落區是水庫季節性水位漲落而周期性出露于水面的特殊區域。以三峽水庫為例,2010年三峽水庫實現175米最高位蓄水,意味著次年水位降至145米汛限水位后將在30米的水位落差內形成消落區。在水位逐漸降低的過程中,出露的消落區將產生植被的自然恢復及植物與土壤中有機物質的積累過程。利用高時間分辨率遙感數據,對不同高程下消落區在退水初期的植被狀況及其隨后的恢復過程進行跟蹤監測,包括植被的覆蓋度水平、生物量等,進而可以估算消落區植被的碳儲量水平。對2D09年三峽172米消落區內植被的遙感監測結果表明,消落區平均植被覆蓋度在退水初期(2009年6月)為31%,而在退水末期(2009年8月)達到67.6%。當水庫進入新一輪的蓄水過程,新生植被再次被淹沒盹即可根據遙感監測的結果,估算蓄水淹沒的植被生物量或有機碳的量,結合特定環境條件下植物體的分解速率研究結果,實現對水淹沒植被產生的溫室氣體排放量及相應排放速率的估算。
與此同時,水庫低水位期間對消落區植被的遙感監測結果,也可為開展蓄水后水氣界面觀測點位的選擇提供參考。消落區在出露期植被恢復的特殊性質,決定了其在蓄水后將成為水庫溫室氣體排放的熱點區域,因此在設置觀測點開展通量觀測時,需重點考慮。根據蓄水前對消落區植被分布狀況遙感監測的結果,結合地形和土壤等信息,對可能產生相同排放水平的區域進行分區,并設置相應觀測點開展觀測,基于分區與觀測結果可對消落區產生的溫室氣體排放量進行估算。
水環境異質性的監測
基于原位觀測的生態學方法,受儀器與經費的影響,往往只能選擇小部分水域開展觀測,且容易將注意力集中于可能產生溫室氣體的敏感區域如淺水區、消落區等。由于各個觀測點的空間代表性有限,在進行排放水平的空間外推或基于觀測數據進行模型模擬時,將導致估算結果偏離真實的排放水平。
遙感技術可獲取不同理化狀態下表層水體所表現出來的反射率差異,實現對葉綠素a、可溶性有機質等影響溫室氣體排放關鍵參數的空間分布特征,分析表層水體空間異質性,進而可客觀分析由此導致的溫室氣體排放空間分布格局。
純凈水體在可見光波段的反射率曲線是接近線性的,且隨著波長增加反射率呈降低趨勢。自然水體中由于污染物質對入射輻射的選擇性吸收和散射作用,使水體的反射光譜曲線呈現不同的形態。通常認為影響水體光譜反射率的污染物質主要有三種:浮游植物、懸浮物以及由黃腐酸、腐殖酸組成的溶解性有機物(通常稱為黃色物質)。由于不同類型污染物具有特定的吸收波長,而不同的污染物濃度又會對入射輻射產生不同強度的吸收和散鼽最終導致傳感器接收到的不同水體的輻射信號表現出不同的反射特性。遙感技術正是基于這一性質,通過分析不同水質參數濃度與吸收特征之間的定量關系進行建模、反濱。目前借助遙感手段可反演的表層水體理化指標包括葉綠素a、懸浮物、有色可溶性有機物、總磷、總氮、透明度和水溫等。
大型深水水庫的理化指標(溫度、溶解氧等)往往存在分層的現象,而這種分層結構將影響水體中物質的轉換與傳輸過程。因此,開展對水庫水體分層結構的研究,將進一步促進對溫室氣體產生和排放過程的理解,結合遙感技術對表層水體理化性質的監測與觀測獲得的水體溫度、溶解氧、溶解二氧化碳等參數的分層特征,建立庫區水體理化參數的三維空間分布模型,可更有效地分析產生溫室氣體排放強度時空變化的原因。
對水庫建設前排放水平的追溯
國際上對水庫溫室氣體排放的認識均是來源于近年來少數學者對少數水庫開展少數觀測工作獲得的初步結論,而多數水庫此時已完成建設并蓄水運行,往往缺少在水庫建設前相同區域內的溫室氣體排放觀測,缺少溫室氣體排放的本底水平,因此難以分析和估算因水庫建設所導致的溫室氣體凈排放量,從而無法客觀評價水庫建設導致溫室氣體排放所產生的環境影響。
遙感技術經歷了長時期的發展后,已經形成了多平臺、多時相的連續對地觀測體系,積累了較長時間序列的多源遙感數據。以現階段開展庫區溫室氣體排放通量觀測所獲得的不同環境條件下庫區消落區以及水體的溫室氣體排放因子以及遙感技術對庫區陸域、消落區以及水環境的監測結果為參考,借助積累的遙感時間序列數據,對水庫建設前庫區范圍內不同土地利用以及水體的溫室氣體排放水平進行回溯,進而對因水庫建設導致的溫室氣體凈排放量進行估算。
結語
關鍵詞 地籍測量;遙感;GPS;GIS
中圖分類號:P271 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2013)042-102-02
地籍測量是為獲取和表達地籍信息所進行的測繪工作,其基本內容是測定土地及其附著物的權屬、位置、數量、質量和利用情況等。伴隨著經濟的發展,土地利用狀況日新月異,為保持土地利用數據的現勢性,土地利用變更調查和動態監測成為了地籍測量工作的一個重要任務。然而,傳統土地利用動態監測方法由于其獲取數據的速度慢、監測被動等缺點,給測量工作帶來很多麻煩。遙感技術的發展推動了土地利用動態監測的發展,本文從遙感動態監測的方法及其優點、缺點及改進方法三個方面闡述了遙感動態監測方法在地籍測量中的應用情況。
1 土地利用動態遙感監測概述
土地利用是指人類有目的地開發利用土地資源的一切活動,如農業用地、工業用地、交通用地、居住用地等。土地利用變更調查是指在完成土地利用現狀調查和建立初始地籍后,國家每年對土地權屬和用途發生變化的土地進行連續調查,全部更新土地資料的過程本質是一種動態監測。在實際工作中,根據不同的應用需求,對相應類型的土地利用信息進行提取,然后測繪出土地利用現狀圖,通過多時相的遙感數據進行土地利用的動態監測,繪制出土地利用演變圖,并測算研究區域內各種用地的面積、分布、變化情況及發展趨勢。
2 將遙感技術與土地利用動態監進行結合
隨著遙感衛星的發射與遙感技術的發展,利用遙感技術對地面進行觀測,發現和提取土地利用的變化信息成為遙感的一大應用領域。通過遙感技術,可以實現大面積觀測,探測器可以在短時間內對較大范圍進行觀測,這種宏觀的觀測對土地使用情況及土地利用變化情況的觀測極為有利,隨著探測器空間分辨率的提高,這一技術對細節的探測能力也得到了提高,可以更加提取出變化的邊界,對于不同類型土地面積的量算也更加有利。其次,遙感技術時效性很強,獲取信息周期短、速度快,可以及時獲取資料,根據新舊資料變化進行動態監測。另外,遙感數據綜合性很強,遙感探測器獲取的是同一時間內大范圍的遙感數據,可以進行綜合對比,從而得出綜合性結論。綜合遙感技術以上的優點,將其與土地利用動態監測進行結合,不僅可以最大限度發揮出自身優勢,同時也可以使土地動態監測更加有效。
2.1 多源數據的選取
遙感數據的選取對最終判讀精度有重要影響,因此應該根據不同的應用需求選擇合適的遙感數據。首先,應根據區域特點及詳查、概查的要求,進行地類可判讀性及判對率的研究、評價,以確定遙感圖像的空間分辨率。其次,應根據研究區的作物的農時歷、自然植被的物候期及環境因素的變化確定遙感圖像的時間分辨率。最后,還要使用輔助資料,包括地形圖、各類專題圖等。
2.2 預處理
遙感影像的預處理能減小外界因素的干擾,增強影像的可判讀性,有效提高監測的精度。遙感影像的預處理包括幾何校正、影像配準、輻射校正、影像融合等工作。其中,遙感動態監測中所涉及的主要技術問題是輻射校正以及幾何配準。
引起輻射畸變的原因有兩個:一是傳感器儀器本身產生的誤差、二是大氣對輻射的影響。圖像配準的實質就是幾何糾正,根據幾何畸變的特點,采用一種幾何變換將圖像歸化到統一的坐標系中。一般有兩種方式:圖像間的匹配和絕對配準。
2.3 變化信息提取及變化類型確定
傳統的變化信息提取方法包括圖像目視解譯分類技術和計算機自動分類技術。前者充分利用了判讀人員的先驗知識,分類靈活性較好,但存在定位不準確,效率較低,可重復性差,存在個人差異的缺陷;后者的分類原理主要使用分類地物的光譜信息,基于像元的光譜差異,對地物進行分類,但對于“同譜異物”和“同物異譜”的現象不能做較為理想的處理。
隨著傳感器空間分辨率的提高,輻射分辨率下降,計算機自動分類技術分類精度下降。圖像分割技術的面向對象分類方法在一定程度上可以克服傳統計算機自動分類方法的局限。這種方法首先通過分割算法把影像分割為同質像元組成的,大小不同的影像對象,然后利用影像對象的空間特征和光譜特征來進行分類。這種方法充分利用了遙感影像的光譜信息和空間信息,并引入鄰近關系等上下文信息,這些豐富的信息使得不同地類的語義差異更加明顯,同時,整個地理過程更符合人類認知事物的過程,為提高信息提取的精度提供了條件。
2.4 外業核查
在變化信息提取之前進行外業調查,調查結果可以指導內頁工作,若在變化信息提取之后進行外業核查,可以監測內業精度。二者相輔相成。
2.5 精度評定
利用外業核查情況以及內業計算數據,對內外業變化監測的差異記錄核實并進行統計分析及精度評定。
3 土地利用動態遙感監測技術的優缺點
3.1 土地利用動態遙感監測技術的優點
遙感技術具有可大面積觀測、時效性強、綜合性強的優點,將其用于土地利用動態監測,可以同步觀測較大范圍的土地,得到宏觀的土地利用圖像,可以方便地進行綜合性分析,由于遙感衛星的飛行周期短,速度快,可以在短時間內獲取影像,現勢性很強,可以及時根據新舊土地利用資料進行疊加分析得到出土地利用變化情況。
3.2 土地利用動態遙感監測技術的缺點及改進方法
遙感手段目前做出的動態變化結果雖能反映一定時間的變化方向和趨勢,但定量化研究還不夠。在這種情況下可以先用遙感手段發現變化的類型與發生地,起到一個指示的作用,然后利用GPS到實地進行調查、監測、定位與測量,同時監測遙感的精度,將先進的遙感技術與傳統的調查手段相結合,以便更好地服務于土地利用動態監測任務。
另外,對于土地利用變化分析,單純利用遙感手段效率與精度往往不能滿足用戶的要求,隨著GIS的發展,人們可以借助GIS的支持,進行專題信息的疊合分析,可以直接監測變化圖斑,進行動態分析,輸出動態變化圖和統計數據,滿足用戶不同需求。
4 結束語
本文詳細論述了動態遙感監測的過程和方法,介紹了動態遙感監測的優點,同時提出了該技術在土地利用變化監測中的不足,并提出了相應的改進方法。
在今后的地籍測量工作中,應根據不同應用需求選擇合適的土地利用變化監測方法,今后還需對土地利用動態變化遙感監測技術和方法進行深入研究,建立起宏觀土地利用動態遙感監測體系,為我國土地資源管理提供技術支持。
參考文獻
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1.1關于模型模擬法,中國學者借鑒國外經驗改進了CEVSA,CASA,GLO-PEM,BEPS等多個陸地生態系統碳循環模型,同時根據中國的情況研發了AVIM2,Agro-C,FORCCHN,DCTEM等陸地生態系統模型,研究了陸地生態系統的凈初級生產力和碳儲量、氣候變化和土地利用變化對中國陸地生態系統碳循環的影響等問題。這些模型現在已經被廣泛地應用于草地、農田、森林等生態系統生物量和生產力的模擬,并且對不同的生態系統類型分別建立了不同的參數和計算系統。模型一般以天或月為運行的時間步長,模型參數涉及氣溫、降雨量、光照等氣候因子,植物本身的生物學特性、土壤特性等指標來計算生態系統的生物量和生產力。
1.2現場實測法現場調查法一般是指設立典型的樣地,通過收獲植被生物量、枯落物和土壤等碳庫的碳儲量,在連續測定的基礎上可以分析生態系統各部分碳庫之間的流通量,輸入系統的NPP和離開系統的枯落物與土壤的碳排放速率。然而對于大面積的森林植被采用收獲法測定碳匯量比較困難,一般伐倒少許樹木,確定生物量與胸徑或樹高的回歸關系,然后利用回歸關系和所有樹木的實測胸徑或樹高推算樣地的生物量,而區域性的森林資源清查數據主要是木材材積量,還需要借助生物量換算因子(BEF)等方法才能將其轉換為森林植被生物量,再根據生物量與碳量的轉換系數求林地的固碳量。對于園林植被,一般根據不同植物個體的葉面與胸徑、冠高或冠幅的相關關系,通過實測建立不同植株個體綠量的回歸模型,應用回歸模型計算綠地或地區綠量的總和,從而在實測單株植物固定CO2碳量基礎上,根據綠量即可計算出植被的固碳量。
1.3遙感估算法遙感估算法是指通過遙感手段從遙感數據中獲取歸一化植被指數(NDVI),在GIS技術的支持下,建立NDVI與葉面積指數及植被覆蓋度等的關系,結合地面調查,推斷出植被指數與生物量之間的關系進而求得生物量,然后計算碳匯儲量。隨著遙感技術的發展,遙感估測植被碳匯成為較為便捷的方法,適用于大尺度范圍內的植被碳庫的變化研究。近年來的研究逐漸將遙感與模型相結合,通過遙感反演獲取地面物理參數,如地面反照率、葉面積指數、土壤濕度等,可直接作為陸地生態系統碳循環模型的驅動變量或參量,以充分發揮模型的過程機理定量化和遙感信息的宏觀、動態的長處。
1.4通量觀測法通量觀測法是指建立在氣象學基礎上,通過測量近地面層的湍流狀況和被測氣體的濃度變化來計算被測氣體的通量的方法,是最為直接的可連續測定CO2和水熱通量的方法,也是目前測算碳匯最為準確的方法。目前,基于渦度相關技術的通量觀測已經成為研究陸地生態系統碳循環與全球變化科學的重要手段,其特點在于采用較為精密的儀器包括三維聲速風速儀、閉路紅外線CO2/H2O分析儀等,直接對植被與大氣之間的通量進行計算,直接長期對陸地生態系統進行CO2通量測定,同時又能為其他模型的建立和校準提供基礎數據。這一方法在區域和國家通量觀測研究網絡(AmeriFLUX,CarboEurope,OzFlux,Fluxnet-Canada,AsiaFlux,KoFlux等)中得到廣泛使用。
2植被碳匯計算方法應用可行性分析
2.1路域生態系統的特征分析公路具有其獨特的大尺度線性特征,絕大部分的公路都橫跨多個生態系統,所以一條公路的路域生態系統通常包括多個生態系統的綜合特性,是多種生態系統的復合體。公路工程的建設造成公路周邊的土壤條件、光照狀況、水分等環境因子發生改變,形成路域小環境。同時持續的人為干擾,引發路域植物群落內部對養分水分空間的競爭以及和外來人工綠化種的競爭,導致路域植被群落穩定性差,易退化。與穩定的自然生態系統相比,路域生態系統內部分化出許多由一種或若干種植物所構成的小群落,物種組成和群落結構具有自身特點。正是由于公路線性以及路域生態系統的復雜性,植被碳匯的估算較為復雜,現有的計算方法在交通行業的應用也受到很多的限制。因此,在方法的選擇上,也應當根據不同的目的、不同的研究范圍進行適當的選擇與調整。
2.2模型模擬法眾多的模型一般應用于區域或全球尺度的自然生態系統植被碳匯估算。模型參數獲取需要長期的定位觀測等方式獲得,而對于具有小環境特點且呈帶狀分布的路域生態系統而言,模型參數的獲取受到了很多限制,如若參考自然生態系統的參數值,可能會帶來更大誤差。此外,模型的構建是基于對現實過程的簡化,在此過程中眾多的假設和主觀判斷給模型帶來了很多隱藏的誤差。而且,模型參數和輸入數據的不確定性同樣影響著模型模擬結果的精度。因此,就目前交通行業的現狀來看,模型模擬法不宜作為路域植被碳匯估算方法。但是,在交通行業逐步建立起完善的交通環境監測網絡基礎上,可獲取路域生態系統小氣候的參數時,再對部分模型參數進行校正,對模型進行改良,將模型模擬法用于驗證與校核其他計算方法,提高碳匯計算精度。
2.3現場實測法目前,通過現場實測法對陸地生態系統植被固碳量的計算相對成熟,很多學者認為,以實測的方法來計算植被碳匯是誤差最小的測算方法。但是該方法耗時耗力,如若采用該方法對現有路網路域生態系統中的植被進行碳匯估算,由于公路里程的原因工作量將異常巨大,在短時間內很難完成。對此,在路域生態系統植被碳匯的估算中,可選擇典型的路段或區域采用該方法進行計算,并與遙感估算等方法相對比和結合,進行數據的校正,提高計算精度。
2.4遙感估算法利用遙感估算植被NPP就是基于地面上不同植被類型對不同波長太陽光的反射率來區分地表的植被覆蓋。公路是線性工程,長數十至數百公里,同時植被類型多樣,因而遙感技術的應用大大節約了路域植被現場調查的人力和時間成本。但同時路域范圍寬約為幾十米,在利用遙感技術時,對遙感圖像的分辨率要求較高,而高分辨率遙感影像價格也非常可觀,這樣就增加了遙感影像的購買成本。因而在實際應用過程中,也需要考慮與現場實測法的結合,在滿足計算要求的前提下,節約成本。
2.5通量觀測法通量觀測法是基于微氣象學原理實現對監測樣地的連續、長期觀測,可應用于不同的生態系統碳通量的監測中,形成監測體系。但該法儀器設備價格較高,配套設施建設要求高,同時測量難度大,需要專業技術人員操作和定期維護。這些都限制了該方法在路域生態系統中的應用。因此,在現有條件下即使在路域小范圍內開展監測也具有一定的難度。然而,為保證路域生態系統植被碳匯估測的準確性,在今后的科學研究中可以借鑒現有通量觀測研究網絡的建設經驗,逐步選擇典型的路域環境建立觀測站點進行長期觀測實驗,積累相關基礎數據,實現路域生態系統長期碳通量觀測。
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