遙感衛星影像技術范文
時間:2023-12-15 17:33:23
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篇1
【關鍵詞】高分衛星 遙感影像 預處理 數據格式轉換
隨著空間信息技術的發展,對地觀測系統也逐漸的從地面、低空發展到太空,并且對觀測的連續性、快速性、精確性等有了更為嚴格的要求。高分一號是我國觀測系統的首顆發射衛星,其成功實現了寬覆蓋、高精度、穩定度的控制技術,而對于高分二號而言,其成功突破了優于1m的分辨率水平,并且能夠具有高定位、快速靈活、機動的能力等特點,對于提升我國空間衛星水平、數據的自給率等這些方面具有非常重要的意義。并且高分O畹某曬κ凳涌熗宋夜空間信息產業的發展,有利的推動了我國國民經濟建設與社會的進步。
遙感影像的預處理即為影像數據的糾正與重建的過程,主要是糾正遙感成像過程中,由于傳感器外在原因:如姿態的變化、高度、速度等因素造成的遙感影像的幾何畸變與變形,并且遙感影像本身在空間、時間及光譜分辨率上的不足,在獲取數據的過程中不能夠精確的進行信息的記載,很大程度上會降低遙感數據的精度,因此,需要對遙感影像進行遙感數據的預處理。本文是在高分遙感數據的基礎上,通過對高分一號衛星數據進行分析,將原始高分數據進行預處理的過程,得到在幾何與輻射上真實的圖像。
1 高分遙感影像的軟件選取
本文中所涉及到的高分遙感預處理軟件采用的是ENVI與ERDAS相結合的技術方案。采用這兩種軟件相結合的方式,其優勢在于:首先,ENVI能夠通過底層的IDL開發語言進行功能擴展,開發定制自己的遙感平臺。其次,ENVI提供了光譜分析工具,使得基于波段與文件的遙感技術完美結合,并且通過圖像的配準,可以提供多個圖像窗口進行分析,清晰明了、易于操作。再次,通過兩者相結合的方式可以將遙感影像與ArcGIS進行一體化整合,對遙感平臺進行全方位的應用。最后,通過ERDAS軟件進行數據格式的轉換。本文首先是通過遙感處理軟件對高分遙感數據進行預處理,然后通過photoshop工具對影像進行勻光勻色的調整,最終完成整個預處理過程。
2 高分遙感影像的預處理過程
2.1 預處理流程
文章以正定市高分一號遙感衛星影像為例,演示了高分衛星遙感數據預處理的全過程。
首先是對高分一號2m全色影像與8m多光譜影像進行正射糾正(Orthorectification),糾正影像的傾斜偏差及投影過程中產生的誤差,第二步是將正射糾正后的多光譜整景數據與全色整景數據進行配準,是將全色影像作為基準對多光譜影像進行配準,第三步是對配準后的影像進行融合,對影像進行接邊線的處理,使得融合后的影像在分辨率上能夠達到非常高的精度,第四步利用Photoshop工具,對影像進行顏色平衡的調整,使其能夠在色彩上達到較好的效果。通過以上步聚就完成了整個圖像預處理的過程,并進行結果的輸出。
2.2 正射糾正
正射糾正(Orthographical correction)是糾正了因傳感器、地形的起伏不均衡等因素引起的像點元素上的偏移,并利用地面控制點通過相應的數學算法模型來進行實現的過程。正射校正后的影像無論在精度上、影像的特性上以及信息表達上都能達到很好的效果,而且其數據的結構相對簡單,并能夠改正因地勢較大產生的誤差。高分影像的正射糾正過程采用依靠高分影像自帶的RPC文件和數字高程模型(DEM)來進行數據定位的校正方式。RPC文件實質上是通過將傳感器的軌道參數及其他各種物理參數相結合并通過地面的控制點元素解算出來的變換矩陣。
本設計中選擇二次多項式的方法進行校正,在ENVI中選擇Geometric CorrectionOrthorectificationRPC Orthorectification模塊進行糾正,并且選擇30m的DEM進行數字高程的校正。
2.3 配準與融合技術
遙感影像的配準(registration)是通過選擇地面清晰控制點并按照一定的變換函數及重采樣方法對同名像元點進行配準的過程。對配準后的影像需要進行重采樣處理以改正輸出影像的像元偏差,以此來建立新的圖像矩陣,常用的重采樣方法有雙線性法、三次卷積法、最鄰近法等,對于高分一號衛星遙感數據采用雙線性內插方法,其主要處理是將同一區域的2m全色影像作為基準對8m多光譜進行校準,該過程可以在很大程度上保留影像原有的幾何特征,能夠得到精度較高的配準影像。
遙感影像配準的過程是融合的先決條件,其融合過程是將不同傳感器、分辨率、波段的數據通過一定的分析算法綜合起來的技術。圖像的融合算法有:
(1)空間色彩變化法:HIS、PCA等;
(2)代數運算方法:MLT、Brovey、加法運算、比值法等;
(3)空間濾波融合算法:SFIM、HPF、Bretschneider小波變換法等;
(4)其他方法:PCI、光譜響應融合算法等。
對于高分遙感數據,通常采用Pansharpen的融合方法,可以使得融合后的遙感影像既保持了較高的空間分辨率,又具有了多光譜特征的色彩信息,并且使融合后的影像在紋理色彩上信息豐富,空間細節特征上保持較好。
2.4 鑲嵌
影像的鑲嵌過程是將多于兩景的影像進行無縫拼接,完成一幅完整的、大場景影像的過程。本文中利用ENVI軟件的Georeferenced Mosaicking功能來完成,主要過程:進行顏色平衡的調整,將RGB的波段設為3,2,1;通過設置影像背景數值對影像的背景黑邊進行忽略處理,即將背景值設為0;對兩景相鄰覆蓋影像的鑲嵌邊緣進行處理,將羽化值設為10。
在鑲嵌過程中要注意:
(1)鑲嵌之前需選擇一張基準影像(Fixde),作為鑲嵌過程中對比度匹配及出現跨帶問題時鑲嵌后輸出影像的地理投影、數據類型的基準,并以此作為顏色平衡參考(Adjust)對其他影像進行調整;
(2)鑲嵌過程中,任一兩景影像間能夠有一定區域的重合面,以解決兩張影像間的鑲嵌線問題,得到視覺上完整的影像。
經過對遙感影像的正射糾正、配準、融合、鑲嵌及色彩處理,得到預處理后的遙感影像,給出鑲嵌前后的遙感影。
2.4.1 裁剪
圖像裁剪的作用是保留所研究區域的影像,并且保證所裁剪部分信息豐富、易于表達等特點,主要分為兩部分進行相應的裁剪:掩膜計算及矢量數據的柵格化。掩膜計算裁剪方法是通過已有的圖像對被裁剪的影像進行遮掩,裁剪所需大小的影像;矢量數據的柵格化是將矢量數據(即裁剪線)轉化為柵格文件,定義矢量數據投影,使其與柵格文件投影一致;在柵格數據中通過將所裁剪的區域設為1與被裁減的影像進行交集處理,輸出即為裁剪的結果。
本文中用到的裁剪方式即為矢量數據的柵格化,其裁剪過程需要利用ArcGIS與ENVI協同完成,首先利用Polyline工具在ArcGIS中畫出裁剪線,保持裁剪線與影像投影一致;其次將矢量數據的裁剪線保存到ENVI中,利用ENVI的裁剪模塊對影像進行裁剪,完成裁剪過程。
2.4.2 大氣校正
大氣校正是消除了大氣干擾、地形等因素的影響,從而獲得真實的反射率數據,并對其進行動態監測的過程,這是預處理中比較重要的環節。本設計中通過選擇ENVI Classic軟件下的BasicTools工具中的Preprocessing―General Purpose Utilities―Dark Subtract進行大氣校正,首先選擇的是待校正的遙感影像,然后對影像的像素值進行選擇,這里選擇波段的最小值(Band Minimum),最后選擇路徑對影像進行的輸出。
2.5 數據格式轉換
投影變換(Projection Transformation),即為地圖投影之間相互轉換的方法及理論,根據遙感數據需求進行自定義投影設置。而本文采用的遙感數據是高分一號衛星數據,其影像本身自帶WGS84坐標,通過正射糾正的過程,其地理坐標變為UTM投影坐標,利用ArcGIS中的投影變換工具,根據應用要求將其轉為需要的投影信息。
3 結語
隨著我國高分辨率對地觀測系統應用的展開,高分的應用范圍已經涉及到各行各業,極大的推進了我國空間信息技術產業的發展。而遙感衛星影像的預處理過程是高分應用在各行業展開的前提與基礎,是一個非常重要的環節。
本文通過具體的實例,介紹了高分遙感衛星影像的預處理全過程,其中正射糾正消除了因衛星姿態及其地面起伏引起的綴偽湫蔚奈侍猓為后期影像信息的提取提供了影像的準確度;配準及其融合技術使圖像能夠達到很高的精度,消除了影像的誤差,提高了影像的分辨率;而鑲嵌過程則能夠使影像更加完整和美觀。整個預處理過程相輔相成,為后期的應用及分析過程打下了良好的基礎。
參考文獻
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作者單位
篇2
[關鍵詞]寒熱藥性;酵母;解熱作用;TRPV1;TRPM8
近年來,基于中藥藥性-藥效關系的研究作為中藥藥性研究的主要方法之一,得到了廣泛的關注[1-2]。中藥具有寒熱之性,探討寒性、熱性中藥在調治機體熱性、寒性病理狀態過程中起到什么作用,如何起作用,以及作用的程度如何,是研究中藥寒熱藥性起效機制的關鍵。一般說來,藥性相同的中藥具有相同或相似的藥效。而瞬時感受器電位離子通道蛋白(TRPs),是近年來發現存在于細胞膜或胞內細胞器膜上的非選擇性陽離子通道,該家族中多個家庭成員具有溫度感知的生理功能,本實驗擬通過2味典型寒性中藥和2味典型熱性中藥對酵母致發熱大鼠模型體溫的干預影響以及對溫度敏感TRPs的調節作用的比較,從一個新的角度來探尋寒、熱性中藥的功效和藥性特征的關系,為藥性的現代科學評價提供初步的實驗依據。
1 材料
1.1 動物 SD雄性大鼠108只,體重(200±10) g,由中國中國人民軍事醫學科學院實驗動物中心提供,動物許可證號SCXK(軍)2007-004。
1.2 藥品與試劑 大黃、黃連、吳茱萸和高良姜均由北京同仁堂藥店提供,經中國中醫科學院中藥研究所胡士林教授鑒定,4味中藥均為道地藥材,制成水煎液,冷藏備用;酵母購自安琪酵母股份有限公司;兔抗TRPV1抗體和兔抗TRPM8抗體均購自以色列alomone labs公司,辣根酶標記山羊抗兔IgG購自北京中杉金橋生物技術有限公司;RIPA裂解液、Bradford蛋白定量試劑盒和ECL發光液均購自北京普利萊公司;兩步法免疫組化檢測試劑盒和DAB顯色試劑盒均購自武漢博士德公司;其他試劑均為國產分析純。
1.3 儀器 BS224S電子天平[賽多利斯科學儀器(北京)有限公司];TD5A-WS低速臺式離心機(長沙湘儀離心機儀器有限公司);MC-347電子體溫計[歐姆龍(大連)有限公司];PowerPacTMBasic電泳儀(美國BIO-RAD公司)。
2 方法
2.1 酵母致發熱模型 參照文獻方法[3],健康成年SD雄性大鼠,背部皮下注射(sc)20%酵母混懸液10 mL?kg-1??瞻讓φ战M大鼠sc等體積生理鹽水。
2.2 分組與給藥 108只健康成年SD雄性大鼠,隨機分為6組:正常組、模型組、大黃組、黃連組、吳茱萸組和高良姜組,每組18只。大鼠實驗給藥方法:除正常組外,所有動物先灌胃(ig)給予相應藥物,1 h后sc酵母混懸液,造模后3.5 h再次給藥(方式及劑量同首次)。各組每次ig給予藥物及劑量分別為:大黃組(大黃水煎液3.5 g?kg-1),黃連組(黃連水煎液2.8 g?kg-1),吳茱萸組(吳茱萸水煎液4.2 g?kg-1),高良姜組(高良姜水煎液6 g?kg-1),正常組和模型組(蒸餾水2 mL?kg-1)。
2.3 體溫監測 實驗環境為常規日夜周期,室溫(22±2) ℃,相對濕度(50±2)%,自由進食、飲水。對大鼠進行適應性培養(于實驗環境中模擬實驗操作)3 d后,禁食不禁水12 h,實驗當日,每隔1 h測溫1次,測3次,取均值作為基礎體溫,3次體溫浮動超過0.5 ℃者舍棄。然后各組首次給予相應藥物,1 h后造模,造模后8 h大鼠體溫升高 >0.8 ℃為模型制備成功,選作實驗動物入組。造模后3.5 h再次給藥。造模后每隔1 h測溫1次,直到實驗結束。
2.4 免疫組化染色 分別于造模后第4,8,12 h處死動物,取腦和背根神經節,4%多聚甲醛溶液固定72 h,包埋,制成5 μm冠狀面連續切片。取組織石蠟切片,脫蠟至水,PBS沖洗3次,使用0.01 mol?L-1檸檬酸緩沖液進行抗原修復,3%的過氧化氫滅活內源性過氧化物酶室溫孵育10 min,PBS洗滌后用5%血清封閉,滴加一抗(1∶100稀釋),置4 ℃過夜。用兩步法免疫組化檢測試劑盒進行下丘腦和背根神經節免疫組織化學染色。DAB顯色,脫水,透明,封片。應用專業圖像分析軟件Image proplus6.0測得免疫組化圖像中陽性區域IA值,下丘腦和背根神經節組織分別在200倍和400倍視野下進行統計。
2.5 Western blot檢測 分別從下丘腦和背根神經節組織中提取蛋白,用Bradford蛋白質定量方法,進行蛋白定量。采用質量分數為12%的SDS-PAGE電泳檢測,濕法轉移至PVDF膜,脫脂奶粉室溫封閉2 h,分別加入一抗(兔抗TRPV1或兔抗TRPM8,1∶100),在4 ℃下孵育過夜。TBST洗膜后加入二抗(HRP標記山羊抗兔二抗,1∶3 000),室溫孵育2 h。使用兔抗GAPDH特異性抗體作為內參對照檢測。使用ECL發光法檢測特異性條帶,QuantiScan 3.0分析軟件分析條帶IA。目的蛋白的IA除以正常組的IA以校正誤差,所得結果代表目的蛋白相對表達量。
2.6 統計學方法 數據以±s表示,采用SPSS 19.0軟件進行統計分析,組間比較用單因素方差分析,P
3 結果
3.1 不同寒熱藥性中藥對酵母致熱大鼠體溫的影響 與正常組相比,模型組大鼠經酵母誘導后第4 h開始體溫呈現升高趨勢,第8 h達到高峰期,之后呈緩慢下降趨勢,第4 h開始至觀察期末,模型組較正常組大鼠體溫升高,具統計學意義(P
3.2 免疫組化法檢測不同寒熱藥性中藥對酵母致熱大鼠TRPV1表達的影響 經酵母誘導后第4,8,12 h,大鼠下丘腦和背根神經節中均可見TRPV1表達明顯增高,尤以第8 h增高更加顯著(P
3.3 免疫組化法檢測不同寒熱藥性中藥對酵母致熱大鼠TRPM8表達的影響 與正常組相比,酵母致熱大鼠下丘腦和背根神經節TRPM8表達水平在第4,8,12 h均顯著降低(P
3.4 Western blot檢測不同寒熱藥性中藥對酵母致熱大鼠背根神經節TRPs通道蛋白表達的影響 經酵母誘導大鼠背根神經節中TRPV1表達明顯升高,TRPM8表達明顯降低(P
4 討論
本實驗選擇了2味寒性中藥和2味熱性中藥對比研究其對酵母致熱大鼠模型體溫以及TRPs通道蛋白的影響。選藥原則是:所選中藥必須為《中國藥典》所收載;寒熱藥性必須明確、無爭議;寒熱藥性必須典型、突出;所選中藥來自道地產地。
酵母致大鼠發熱模型是一種常用的發熱模型,由其所致發熱的動物全身表現與臨床常見明顯炎癥的里熱證類似,常用于考察清熱類中藥的解熱作用[4]。本實驗觀察到,大鼠注射酵母混懸液后4 h,體溫開始呈現明顯上升趨勢,第8 h達到高峰并維持平臺期??诜o予大黃和黃連后大鼠于酵母誘導后第4 h開始顯著降低,其降溫作用在第4~8 h這一時間段最為顯著,與文獻報道相似[5-6]。而口服給予吳茱萸和高良姜2味熱性中藥后,大鼠體溫變化較模型組無統計學意義。
瞬時感受器電位離子通道蛋白是近年來發現存在于細胞膜或胞內細胞器膜上的陽離子非選擇性通道。TRP家族中多個家庭成員具有溫度感知的生理功能,有文獻報道[7-8],TRPV1和TRPM8分別是介導體外熱和冷感覺的關鍵通道。本課題組在前期實驗研究的過程中發現,部分來自寒性中藥的成分可上調TRPM8 mRNA的表達,下調TRPV1mRNA的表達,尤其對熱(39 ℃)負荷的mRNA表達量的影響更為顯著,而部分來自熱性中藥的成分可下調TRPM8 mRNA的表達,上調TRPV1 mRNA的表達,對寒(19 ℃)負荷的mRNA表達量的影響更為顯著[9-12]。這些現象提示,中藥的寒熱屬性和調節寒熱的作用特點可能與其對寒熱感受通道蛋白的表達調控相關。研究報道,作為臨床常用解熱類中藥,大黃和黃連具有明確的體溫調節作用[13-15],但究竟這些藥物在發熱動物模型上能否調節溫度敏感TRPs的表達,其體溫調節左右與對TRPs調節作用有無相關性,目前尚無文獻報道。本實驗觀察到酵母誘導4 h后,大鼠下丘腦和背根神經節中TRPV1表達水平明顯增高,TRPM8表達水平顯著降低。且TRPs表達水平的變化與溫度變化有一定的相關性,即TRPV1表達水平與溫度呈正相關,TRPM8表達水平則與溫度呈負相關。口服中藥大黃或黃連后,隨著降溫作用的啟動和持續,發熱大鼠下丘腦和背根神經節中TRPV1表達明顯降低、TRPM8表達有效升高。然而,吳茱萸或高良姜的服藥對由酵母引起的TRPs的表達變化則無顯著影響。
《素問至真要大論》提出“寒者熱之,熱者寒之”的重要治則, 大黃和黃連2味寒性中藥可能通過下調下丘腦和背根神經節中TRPV1表達水平、上調TRPM8表達從而起到糾正熱證動物模型發熱癥狀的作用。而吳茱萸和高良姜2味熱性中藥藥性相反,所以不具有相關作用。這可能為認識寒性中藥的解熱作用提供了一個新的視角,也期為不同寒熱屬性中藥藥性辨識提供可能的生物學標志。至于TRPV1和TRPM8在大黃和黃連調節體溫中的特異性如何,其他寒性中藥是否也有相同或相似的作用,尚需更多研究進一步驗證。
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Effect of traditional Chinese medicines with different properties on
thermoregulation and temperature-sensitive transient receptor potentialion
channel protein of rats with yeast-induced fever
WAN Hong-ye1, KONG Xiang-ying1*, LI Xiao-min1, ZHU Hong-wei2, SU Xiao-hui1, LIN Na1*
(1.Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China;
2. Department of Pathology, Wangjing Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100102, China)
[Abstract]Objective: To compare the intervention effects of four traditional Chinese medicines(TCMs) with typical cold or hot property on body temperature and temperature-sensitive transient receptor potential ion channel proteins (TRPs) of rats with yeast-induced fever. Method: The pyrexia model was induced by injecting yeast suspension subcutaneously. Totally 108 male SD rats were randomly divided into the normal group, the model group, the Rhei Radix et Rhizoma treated group, the Coptidis Rhizoma treated group, the Euodiae Fructus treated group, and the Alpiniae Officinarum Rhizoma treated group, with 18 rats in each group. At the 4 h, 8 h and 12 h after injection of yeast, the rats were sacrificed to collect their hypothalamus and dorsal root ganglion. The expressions of TRPV1 and TRPM8 were detected by immunohistochemistry and Western blot method. Result: Compared with the normal group, after injection of yeast, the temperature of rats in the model group notably increased, and reached the peak at 8 h (P
篇3
關鍵詞:遙感影像;地圖制圖;應用
一、引言
隨著創新的測繪技術取得不斷的進步,有效的彌補了傳統地圖制圖領域存在著的各種缺陷,并讓當前的地圖制圖領域變得更加科學和準確以及實時。遙感影像技術從本質上來說還是信息技術的一種延伸,具有效率高,信息內容豐富和動態性等諸多優勢。當前遙感影像技術開始逐步向信息化方向發展,人們可以將其應用在不同領域,都取得了良好的效果。本文研究的重點通過傳統地圖制圖中所存在著的缺陷,然后探討了遙感影像技術在地理信息領域的應用優勢以及制圖方法,從而為在地圖制圖領域可以高水平的應用遙感影像技術提供一定的參考。
二、傳統制圖領域的缺陷問題分析
在傳統制圖領域,想要獲取地理信息的主要方式有下面幾種方法:第一,調繪法。也就是根據繪制需求,安排相關的測繪人員到制定的現場進行實體調研以及測繪,如果發現和舊的信息存在著差異,那么就來對舊地理信息進行更新。第二,由權威部門。由于各地的保護問題以及區域發展的不平衡,制圖單位通常很難到不同的地域及時的掌握相關的地理信息。第三,通過已有的出版物來獲取轉繪依據。由于不同繪圖單位所獲取的信息往往存在著較大差異,因此出圖時間將會存在差異,那么有的制圖單位就會運用已經的資料作為參考依據。第四,GPS跟蹤。目前有些制圖單位往往使用GPS記錄車輛的行駛路徑來獲取相關道路信息,從而實現地理信息的更新。
這些傳統的制圖方法其缺陷主要體現在以下幾點:第一,制圖周期相對較長;第二,制圖成本較高,包括時間、人力以及財力等諸多方面的成本。第三,及時性難以保障,比如使用GPS跟蹤法,需要對所有的道路都行駛完成之后,才能夠獲取。第四,信息的精確度難以保障,比如一些湖泊島嶼形狀,河流的河道走向等地理信息,就很難使用傳統的制圖方法來獲取。
三、遙感影像輔助地圖制圖的優勢以及方法分析
(一)遙感影響輔助地圖制度的優勢體現
遙感影響輔助地圖制圖的優勢主要體現在下面幾個方面:第一,河流信息的繪制。運用遙感技術可以通過衛星影像中獲取和河流有關的地理信息。當前隨著水利工程建設的發展,我國河流相關信息開始存在著較大的變動,但是這些信息很難實時公布。因為傳統的繪制方法難以全面掌握河流變化情況。但是在衛星影像圖中,河流的變化一目了然,通過遙感技術就能夠準確定位變動的信息,并實時進行更正。
第二,島嶼信息的繪制。因為遙感影像輔助技術能夠覆蓋更多的范圍,因此島嶼的相關信息能夠在衛星圖片中充分的顯示。而且現在衛星影像技術精密度也在不斷的提升,能夠將精確度控制在米單位,而傳統的繪制方法則需要投入更多人力、財力以及時間成本。
第三,道路信息上的優勢。隨著我國經濟的發展,交通的發達,道路信息已經成為當前制圖人員以及制圖單位極為關心的要素。人們的出行,尤其是自駕游等都需要對交通地圖信息的實時性有著更高的要求??煞裨诘谝粫r間就能夠獲取這些最新的交通線路信息,并將其繪制在地圖上甚至包括電子地圖上,就成了地圖繪制單位非常注重的問題。此時如果運用衛星遙感影像技術,就能夠通過遙控方式迅速發現道路的走向,并標注出相關的路標,從而提升道路信息的實時性。
第四,在城市信息測繪方面的優勢?,F代的衛星技術其分辨率精度已經較高,在這個技術支持下,對于城市信息全面性的支持就有了保障。例如在城市中的高架橋、基礎設施、社區以及大型商場、工業區以及工廠等都能夠在衛星影像中顯示出來。這些對于更新城市地圖而言,顯然具有重要的作用。而且遙感影像反映的實質就是地面上物體的相片,因此能夠包括制作地圖的各種信息,甚至還包括其他的輔助信息,因此可以幫助制圖人員有效提升城市地圖的準確性。
(二)遙感影像輔助地圖制圖的具體方法分析
對于遙感影像輔助地圖制圖的具體方法主要分成三個重要的步驟,第一是獲取影像。我國資源衛星的應用中心可以提供兩種影像資料。分別是HR以及CCD影像。其中CCD影像圖片的分辨率達到19.5米,而HR影像的分辨率則進一步提升至2.36米。這樣地圖制圖人員就可以具體的應用精度選擇相關精度的影響資料。比如如果需要繪制的地圖所需要的比例尺較小,那么只需要CCD影像資料就可以完全符合精度需求。如果所需要繪制的地圖精度要求較高,比如電子地圖等,那么使用HR影像資料就相對合理。另外精度不同的影像資料內容規模也較大,下載時間也更長,在使用時還需要注意時間上的安排。
第二,對遙感影像資料進行處理。在應用這些遙感影像資料之前,需要對其進行特殊化的處理。比如在下載CCD遙感影像資料之后,就可以依據制圖工作的需要,將不同波段下的影像資料加以合成,這樣就能夠形成假的彩色圖像,于是就能夠更好的幫助制圖人員獲取遙感影像中的地理信息。
在影像被合成之后,就可以根據相應的比例尺對影像進行幾何糾正,這么做的目的就是為了提升影像資料的精確度。通常影像通過幾何糾正之后,其清晰度會存在一定的下降,此時可以使用PS軟件對其進行銳化處理,然后對相關的顏色進行調整,從而使信息內容變得更加清楚。另外還需要適當進行投影轉換,這就可以為地圖數據庫的選點工作提供幫助。對影像資料進行糾正時,需要確保衛星影像資料與用戶地圖數據庫的投影方式保持一致。而且還需要根據具體的制圖精度要求決定地圖的糾正精度。
通常想要提升糾正影像的精確度,可以運用平均分布點的方法來進行,不過這種方法需要花費更長的時間。假設只需要道路上的信息,那么精確度就不需要很高,那么只需要輕微糾正就能夠繪制出用戶滿意的地圖。那么如果做的是導航地圖,就需要使用精確糾正法提升遙感影像的精確度。
第三,基于遙感影像進行繪圖。在繪制地圖時,目前主流的方法有兩種,一種是使用Erdas或者Arc/Info等專業處理衛星影像的軟件。通過這些軟件可以將影像資料實現矢量化,然后再將其導入至地圖數據庫中。另外一種就是將處理之后的遙感影像文件導入至制圖軟件,然后進行矢量化。也就是說通過遙感影像進行地圖制作,只需要通過計算機軟件就能夠實現,這極大的提升了繪制地圖的效率,而且也能夠提升繪制的精確度。
四、結語
總而言之,遙感影像輔助地圖制圖技術的應用對于我國地圖的更新以及地圖數據庫的更新都具有重要的意義。當然遙感影像技術在地圖制圖方面也不是無懈可擊,如果存在著氣候條件惡劣,可見度差,此時對應的遙感影像清晰度就會下降,那么可以拿來參考和借鑒的內容就會降低,甚至會影響到地圖繪制的整體質量。此外,在應用遙感影像資料時,還需要注重信息的保密工作,特別是高精密的影像資料會涉及到更多的細節,因此需要制圖人員具有高水平的保密意識,另外還需要提升甄別遙感影像資料信息的能力,這樣才能保障繪圖工作的進行。
參考文獻:
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篇4
關鍵詞:GeoEye影像;定向;數學精度;指標;基礎測繪
引言
隨著航天遙感技術的迅猛發展,特別是傳感器技術的發展,衛星遙感影像在空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率上不斷提高,同時影像獲取成本也逐步降低,使得衛星遙感影像的應用越來越廣泛。利用高分辨率衛星遙感影像進行高精度目標定位、立體測圖和變化監測是國內外的研究熱點之一;同時,衛星遙感影像正越來越多地應用于攝影測量領域,空間分辨率達到米級/亞米級的立體遙感圖像,已有能力替代傳統用于1∶50000和1∶10000比例尺地形圖測繪或地理信息更新的航空影像。這使得采用衛星遙感影像獲取高質量的地理空間信息成為必然趨勢,也為大中比例尺地形圖測繪提供了新的途徑。本文了對0.41m分辨率的GeoEye影像的稀少控制點定向精度以及要素可判譯指標進行了試驗分析,探討其在1∶10000基礎測繪中的應用范圍。
1. GeoEye-1衛星簡介
2008年9月6日發射的GeoEye-1衛星是一顆商業對地成像衛星,是一顆太陽同步軌道衛星,軌道高度684km,運行周期98min。該衛星攜帶高分辨率的CCD相機,獲取的影像空間分辨率在全色波段能提供0.41m分辨率和多譜段1.65m分辨率的超高分辨率影像。多光譜包含藍、綠、紅和近紅外(450nm~900nm)四個波段。該衛星星下點幅寬為15.2km,數據獲取動態范圍為11比特,每天可獲取大于700 000km2的圖像數據,經過定向后的影像可以更好地為測繪、城市基礎地理信息動態更新、國土資源調查、生態環境監測、快速響應等不同的領域提供相應的基礎影像數據源。
2. 試驗研究
2.1 試驗區概況
試驗區選用了一個立體像對進行定向試驗,平差后選取地形類別為“平地”的一部分區域進行矢量采集。衛星影像覆蓋范圍、控制點分布情況和采集區域見圖1。
2.2 區域網平差
(1)平差方案
試驗中采用PixelGrid軟件進行影像定向,分別選用1個角點、2個角點、3個角點、4個角點作為定向點,剩余的作為檢查點,根據定向結果計算出相應的精度。針對不同定向點分布的情況下,分析定向點精度和檢查點精度。
(2)平差結果
四種方案的平差結果見表1。
2.3 矢量采集
(1)矢量采集
在JX4系統中引入PixelGrid平差結果,平差成果引入后,為加快數據處理速度,首先以圖幅為單位對衛星立體條帶影像進行分割,然后進行以圖幅為作業單元的矢量要素采集,根據要素采集要求,在GeoEye影像立體模型上進行地物、地貌的測繪,同時通過衛星影像立體模型上的地物、地貌等要素的測繪,感受和確定與航片立體模型測圖的判讀和切準的不同,并分析不同類型的衛星影像在灰度影像和融合后的彩色影像狀態下的立體采集可提取的地物指標及可達到的數學精度,采集結果見圖2。
(2)精度檢測
采集結束后,利用外業實測的檢查點對矢量要素進行精度檢測,檢測結果見表2。
3. 結論
(1)從影像定向結果上可知,當一個控制點定向時,GeoEye衛星影像的平面定向精度在10余米,高程精度在2m左右;再增加一個控制點后(即兩個控制點),GeoEye衛星影像即可達到較高的定向精度,繼續增加控制點對定向精度改善不明顯。
(2)從矢量要素檢測結果可知,定向后的GeoEye衛星影像所生產的產品精度滿足1∶10000比例尺的相關規范要求,同時也滿足1∶5000比例尺的相關規范要求。
(3)與航空影像相比,GeoEye衛星影像具有時效性高、覆蓋面積大、所需控制點少的優點,但同時也存在一些不足,如云或霧的影響,電線桿、水井等同一類要素在同一景衛星影像中不同位置的可辨別度都不盡相同等。
(4)彩色測圖模式可提高地物的判讀能力,但對采集精度無明顯影響。
參考文獻:
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篇5
[關鍵字]遙感技術 環境監測 應用 發展
[中圖分類號] P237 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-3-165-1
1 遙感技術在環境監測中的應用
我國的遙感技術在環境監測當中的應用多種多樣,但重點都應用在對大氣污染、水污染以及城市溫室效應的監控當中。
1.1 大氣污染遙感監測
大氣污染遙感監測就是向所監測大氣區域發射紫外線或者微波,這些輻射在照射到大氣中的污染物以及大氣不同成分時,會產生不同的輻射和吸收光譜,再通過傳感器將這些光譜監測出來,經過對這些光譜的分析,就容易得出大氣的狀態、結構以及變化走勢。通過這種手段可以具體地檢測出大氣中的臭氧、二氧化碳、二氧化硫、甲烷等微量氣體以及大部分有害氣體的分布情況。通過對這些情況的分析,可以得出大氣當中存在的污染的范圍、種類以及擴散方向,對于提出防治辦法提供重要依據。
1.2 水污染遙感監測
水污染的遙感檢測原理和大氣污染的遙感檢測原理相類似,水體當中的清潔水和污染水對于輻射的反射光譜不同,對于清潔水而言,它的反射率相對較低,反應在光譜上則表現出較短的頻段,這種頻段在遙感影像上的表達就趨于冷色調;相反,污染水的反射率較高,在遙感影像上的表達就趨于暖色調。通過對遙感影像的分析就能得出具體水污染的分布范圍,合理利用這些分析結果就可以制定出水污染的治理方案。
1.3 溫室效應遙感監測
隨著人類工業化的日益發展,工業生產產生的溫室效應問題逐步凸顯出來。特別是在城市及周邊地區,溫室效應更加明顯,我們稱之為城市熱島效應。對于這種效應的遙感監測,最多采用的檢測方法就是對溫度的熱島監測。對于城市地表溫度進行熱紅外遙感監測,得出遙感影像,溫度越高的區域,在遙感影像上的表達就越趨于暖色或者亮色。根據遙感監測的分析結果就能直觀地看出治理城市熱島效應的重點趨于在什么地方。
2 遙感技術在環境監測中的發展歷程
隨著科學技術的不斷發展,遙感技術的發展也日趨成熟。遙感技術最早出現的時候,是根據雷達來接收遙感光譜信號的,它的監測范圍較小,敏感度較低,而且精度也不是很理想。很難用其來完成對于大片面積的高精度的環境質量監測。后來,科學家采用氣球和飛機等航空手段來進行監測,這樣監測的范圍更大,但是由于距離太大,監測經常會受到干擾,所以現在只應用到了部分特殊監測工作當中。最后,通過航天技術,用衛星來進行監測,并且改良了遙感呈像技術,使得遙感環境檢測技術又上了一個臺階。
隨著HJ-1A/ B環境衛星于2008年9月的成功發射,標志著中國的環境監測遙感技術進入了一個新的階段,它對于提高中國的環保能力,推動地面空間的一體化進程起到了極大的作用。在2009年7月,國家環境保護部下屬的衛星環境應用中心的正式成立,初步建立了基于環境衛星的環境應用系統,掌握了利用衛星的環境遙感監測的操作,從而掌握了通過衛星的監測來維持環境的可持續發展的基本能力。衛星遙感數據,已成為環保部的一項重要的空間對地面間環境綜合監測系統的基礎空間數據。此外,環境遙感技術一直是中國先進的環境監測和預警系統的一個重要組成部分。
遙感技術已經在環保部在對全國生態環境現狀調查當中得到應用,并且在內陸水環境和赤潮監測、秸稈焚燒、區域空氣污染監測、沙塵暴監測等項目上有巨大的成功,為獲取環境監測和支持環境管理的信息提供了重要的技術支持。衛星遙感技術已被列入環境管理系統,其中包括環境監測、執法、環境應急、生態保護、核安全監測等。通過研究、實踐和應用,環境遙感系統主要由HJ-1A/ B衛星代替來自其他衛星的空間數據和航空數據提供數據源。同時,應用操作系統對水環境、環境空氣和生態環境已經設置了環境衛星數據分配,結合了衛星遙感隨和空中無人機遙感監測和應用系統,從而充分利用遙感技術對廣泛的區域采取快速和動態監測功能。每天都有大量的監測報告通過衛星回饋到環保部,為環境管理提供了重要的技術支撐和信息服務。
3 遙感技術在環境監測中的發展前景
隨著科技的發展,對于監測設備的技術水平日趨成熟。我們已經不能再滿足于現有的影像獲取技術了。在對于影像的高精度和高解析度要求的前提下,高光譜溫感技術所產生的高分辨率光譜影像已經是遙感技術在環境檢測中發展的大趨勢。日后的遙感檢測技術要走高精度、全天候化、高穿透力的道路,與之相配套的技術會得到更大的發展和更廣的應用。而對于環境監測的要求,也要從城市范圍、省級范圍、全國范圍擴大到全球范圍。通過對全球環境變化的監測來研究治理全球環境,擴大思路,將是日后環境監測發展的主題。另外由于人們對每一類監測數據越來越熟悉,越來越了解他的特點,可以將這些數據類型化,變為相應的數學模型,這樣,就可以開發出一套算法來對所有的監測數據進行人工智能判斷,所以對于監測數據的智能化機械分析的開發,也將被提入日程。現階段的最終目標,就是將全球衛星定位系統、遙感檢測技術、地理信息模型系統、專家系統進行整合,完成環境遙感監測的智能化、自動化、綜合化。
4 結束語
目前,全世界已經有二十多個環境監測衛星在服役,在不就得將來,這個數字會更多。我們對于環境信息的獲取,已經越來越容易,信息的質量,也是越來越直觀。我們獲取這些信息的目的只有一個,就是保護好地球這個我們人類賴以生存的家園的環境,造福我們的子孫后代。至于以后環境質量的好壞,不僅是科學研究的責任,也是全世界人民的共同責任。
參考文獻
[1]梅安新,彭望祿,秦其明,等.遙感導論[M] . 北京: 高等教育出版社, 2001.
篇6
關鍵詞 國產遙感;關鍵技術;GIS;災害應急
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0101-01
我國衛星遙感技術發展起步較晚,但近十幾年國家陸續發射資源、環境、海洋、高分一號等系列遙感衛星,分辨率高達2米,光譜信息豐富,衛星遙感及其相關產業發展迅速,這些都為災害應急提供了重要的數據及技術支持。并且近些年,在各重大災害應急處理中,國產遙感衛星數據及其相關技術的應用都發揮了非常重要的作用。
1 流程與關鍵技術
災害應急監測流程如圖1所示。
關鍵技術主要包括:衛星載荷選取、遙感影像處理、災害信息提取及基于GIS的災害信息及災情評估等技術。
圖1 災害應急監測流程
1.1 載荷選取
結合災區實際情況,選擇空間分辨率較高、光譜信息豐富的遙感數據,國產資源遙感衛星中ZY3、ZY02C、高分一號在災害應急監測中都具有相對優勢;時間上,應在獲取災后最新的遙感影像的同時調取災前存檔數據,以便進行對比分析;同時,盡量獲取天氣狀況較好的影像數據。
1.2 遙感影像處理
災害應急遙感數據處理主要包括輻射校正、幾何校正、圖像融合、拼接等。目前國外遙感數據處理軟件如:ENVI、ERDAS等都支持國產遙感數據的處理,國內軟件Titan、GEOWAY IS等也能滿足需求。同時,各相關單位相繼研發了自主的數據處理平臺,不僅能滿足各載荷數據基本的處理功能,同時支持海量數據高精度批處理,很大程度上解放了遙感數據處理所需的大量人力。
1.3 災害信息提取[1]
災害信息主要包括災害發生的地理位置、范圍、災后狀況等。不同的災害類型,提取方式不同,基本有兩種方式:①目視解譯:主要是通過人眼目視判別目標物,這種方法較傳統,需要大量的人力支持;②計算機智能識別技術:主要是利用計算機高效的信息處理能力,結合現今先進的自動目標識別技術,對海量的遙感信息數據進行快速批處理,篩選出疑似目標區域,這種技術節省人力且高效,但需要提取目標物及其他非目標物樣本的多光譜信息,進行相關性分析,建立并不斷的驗證和修正災害信息識別模型,盡管如此,仍可能出現誤判。也可將上述兩種方法相結合使用,既提高了效率,也提高了準確度,這種模式在目前國產遙感災害信息提取中應用廣泛。
1.4 災害信息結果及災情評估[2]
災害信息及評估結果主要形式有:圖形、圖像、圖表及報告等。根據信息提取結果,結合基礎地理數據庫、存檔影像庫以及GIS空間分析、統計分析技術對災情進行分析評估,并且利用GIS二維顯示、三維模擬及制圖輸出功能將災害信息及分析評估結果輸出。同時也可通過遙感及GIS二次開發技術,建立災害應急平臺。
2 國產遙感應急監測應用
2.1 地震應急監測
“5?12”地震發生后,中國資源衛星中心啟動災害應急機制,利用處于在軌休眠狀態的CBERS-02星和業務運行的02B星雙星共同對地震災區進行持續跟蹤觀測[3]。通過對多源遙感數據的直觀判別、對比、可視化的三維仿真分析等方法對災情進行監測,解譯出災區多處滑坡、堰塞湖和人工建筑損毀,并向上級部門和國家減災部門報送監測結果,為抗震救災的部署與決策,以及災后重建工作提供了重要的信息支持。
2.2 洪水災情監測
2013年8月中旬松花江流域出現自1998年以來最大洪水,截至8月19日,已造成東北三省111個縣區市373.7萬人受災。災情發生后,高分技術應用中心及時獲取東北災區高分一號衛星數據,并對這些數據進行幾何校正、鑲嵌與水體提取處理。通過處理與分析,實現災區災情的遙感分析,并統計受災面積,實現對災害重點關注地區的持續綜合分析處理,為救災部門提供抗洪救災決策技術支持。
2.3 馬航失聯
2014年3月,馬航客機失聯后,西安衛星測控中心啟動應急機制,根據馬航客機目標的尺寸、衛星數據的分辨率及覆蓋幅寬等因素綜合考慮,緊急調度多顆遙感衛星,如:資源三號、資源02C星、 GF-1號等,為搜救馬航失聯客機提供數據服務。多家單位協助用目視解譯與計算機智能識別技術相結合的方法進行目標源搜索。
3 展望
隨著應用化需求及國家政策的大力支持,我國將陸續發射高分系列后續遙感衛星,各研究單位也將發射自主的商業化遙感小衛星,數據分辨率及質量將大幅度提高,為災害應急提供了重要的數據來源。同時在衛星遙感產業化的時代中,隨著各種技術力量(如:數據處理、GIS、數據庫、云技術等)的發展與注入,為遙感衛星在災害處理中的應用提供了新的技術支持。這都將為災害應急監測提供非常有力的輔助決策信息。
參考文獻
篇7
關鍵詞 遙感技術;水土保持;動態監測;流程
中圖分類號 S157.1 文獻標識碼 A 文章編號 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
遙感技術是一門新興現代科學技術,其應用范圍越來越廣,尤其是對高空間分辨率的遙感衛星影像信息的應用已經進入推廣化,高空間分辨率的遙感衛星影像信息在防止水土流失的動態監測、水土保持的規劃治理方面的應用已經日趨完善,其廣角宏觀、快速真實的優勢是其他技術不可比擬的,已成為水土流失監測的重要手段之一[1]。當前,隨著遙感影像資源的不斷豐富、處理技術的日臻完善,影像覆蓋得快而廣,遙感技術在水土保持監測任務中已經越來越受到認可和重視。
1 遙感動態水土保持監測技術應用的主要特點及功能
1.1 主要特點
遙感動態水土保持監測技術應用的主要特點:首先是方法靈活多樣,可以用目視判讀,也可以應用計算機圖像處理,還可以把兩者結合起來綜合運用;其次是監測的空間尺度極其廣闊,小至某一流域,大至一個省份甚至全國;最后是監測的時間先后跨度大,短自一年或幾年的變化,長至數十年的變化。遙感影像主要應用于監測水土流失的先后變化,地方實施人工器械實施水土保持調查數據的真實度、準確性,還有對水利系統水土保持規劃的執行情況和進展情況進行有效真實的監督,為生態環境建設決策提供科學依據[2]。
1.2 主要功能
遙感動態水保監測的功能具體包括:面蝕程度監視、溝蝕程度監視,水文要素結構監視、水土流失成因數據集約與分析、未來水土流失危害程度預測,在此基礎上對水土保持的因素進行分析,主要有土壤種類劃分、土壤侵蝕類型劃分、侵蝕強度分類、地貌類型區劃、母巖類型區劃、植被蓋度分析、坡度屬性定性等。
2 遙感動態水保監測技術應用的主要流程
2.1 遙感動態水保監測技術應用的資料提取與收集方式
水土保持的實踐證明:水土保持、水土流失的發展變化其實是一個時空變化的過程,遙感動態水保監測及評估必須根據目的的不同而采用各異的收集尺度??偟恼f來,氣象衛星影像的監測具有時間分辨率極高、監測范疇極大、數據處理費用較低的特性,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,氣象衛星影像的監測適用于大范圍、覆蓋率、傾斜坡度、地表組成物質比較一致均勻的區域。與之相反的是,資源衛星卻具有氣象衛星不具備的特性,其波段多、時相多,具有極高的空間分辨率,可獲取收集更精確、更真實的地表特征與信息,為水土流失狀態信息提取、類比模型分析提供準確的數據支持。其弱點是,對某一個地區的重復觀測周期較長,急需提取資料的關鍵時期難以得到所需的資料信息。因此,在水土保持實踐中,為了同時滿足水保監測的時間分辨率、空間分辨率的要求,則需將不同來源的信息(遙感、非遙感)進行重組復合,可以大大提高水保監測的數據源的精準度、精確度[3]。
2.2 應用遙感動態水保監測技術提取土壤侵蝕信息
遙感動態水保監測技術應用提取土壤侵蝕信息主要是以衛星影像為主要信息來源,把1/10萬地形圖和1/25萬數字化地圖作為基本底圖,樣區調查以1/10 000和1/50 000地形圖為工作底圖,同時可以結合各種專業圖件(采用地質、地貌、植被、土壤、土地利用等圖件)、水文氣象資料及其他統計資料,采用專業化遙感圖像處理技術、計算機輔助人機交互解譯技術、GIS空間分析技術等科技手段,同時將野外路線調查、典型樣方調查與建立解譯標志結合起來,并利用多光V、多源圖像處理技術及其專家的經驗分析,達到對土壤侵蝕類型、土壤侵蝕級別、地表組成物質匯集、水土保持分區、覆蓋率、坡度等土壤侵蝕信息進行客觀真實的提取。
2.3 應用遙感動態水保監測技術提取土地利用變化信息
遙感動態水保監測技術應用主要是對不同時相土地信息的遙感數據進行組合、融合,用來提取土地利用的變化資源信息,同時與實地調查、變更詳查等數據進行比對,對監測到的變化信息進行逐一核查,并對重點區域的土地圖斑進行逐個比對,非重點區域實施統計比較的檢查方法,對提取的信息結果進行反復核查和修改,直到達到要求的精度為止。最終將生成的不同格式的水土流失專題數據報表,經過統計分析來預測未來一個時期內水土流失變化動向[4]。
3 遙感動態水保監測應用的精度評定與監測結果分析
遙感動態水保監測精準度的高低是衡量水保監測科學性的關鍵技術指標,其中監測技術方法、信息來源是監測精準度高低的兩大主要因素。在實測過程中,要應用最新最近的土地利用現狀圖和應用器進行實地實測,對于面積較小的試驗區域,要同時針對5個像元以上的變化信息圖斑逐一進行檢查并實施精準定位;對于面積較大的監控區域,要實施抽樣核查,然后對動態變化圖斑的屬性、面積大小、精度比較等數據進行客觀統計。遙感動態水保監測是充分利用了遙感的多傳感器、多時相的特性,對不同時相在同一區域的遙感數據進行變化信息的收集與提取。遙感監測的時相周期性和變化連續性為動態水保監測提供了基礎性的條件。利用周期內收集的實時遙感圖像,對監測區域內土壤侵蝕強度的年度變化進行真實客觀監測,最后得出土壤侵蝕總量、年周期變化趨勢、植被覆蓋率動態變化、工程措施治理的效果、生物措施治理的效果,最終用此結果對某一區域的水土流失程度、生態環境惡化程度提出警戒或劃出紅線。
4 應用遙感動態水保監測的意義
應用遙感動態水保監測新技術,對水土保持進行真實的動態監測,利用已經貯存的土地利用數據、水保監測數據及圖件、近期衛星遙感信息,在GPS和GIS的雙重支持下,對水土保持、水土流失進行有效的動態監測,準確掌握水土保持的最新動態變化,將空間遙感數據、其他測量數據進行比對和綜合,大幅度提高了遙感技術在水土保持信息化應用中的高度,為政府制定水土保持治理政策、各級領導宏觀決策、水土流失監督執法、完善水土保持規劃、提出水土流失治理等提供科學、準確的依據,是水土保持工程由傳統向現代轉變的重要舉措。
5 參考文獻
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篇8
關鍵詞: 遙感技術;測繪技術;遙感監測
中圖分類號:TP7 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2012)1020114-01
0 引言
隨著經濟的快速發展,人類生存環境的變化和日益激烈的國際競爭,對自然和太空資源的開發和爭奪利用已成為影響人類發展進程的重要因素。遙感正是為滿足這樣的需求而產生的一門綜合性技術。數字化測繪技術是伴隨著計算機和網絡技術的發展以及測量儀器的智能化而發展起來的的一門新興的技術。它標志著我國測繪技術的進一步發展與壯大。本文圍繞遙感技術在數字化測量中的特點進行了簡要的探討。
1 遙感技術概述
遙感技術應用于數字化測繪,可以快速制作高質量地圖,滿足社會各方面需求。遙感技術的涵義遙感,顧名思義,就是從遙遠處感知,泛指各種非接觸的、遠距離的探測技術。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器收集地面數據資料,并從中獲取信息,經記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。遙感由空基系統、地基系統和研究技術支持系統組成。獲取數據資料范圍大,獲取信息速度快、周期短,獲取信息受條件限制少,獲取信息的手段多,信息量大等都是遙感技術所具有的特點。
2 遙感技術的發展
遙感包括衛星遙感和航空遙感,航空遙感作為地形圖測量的重要手段已在實踐中得到了廣泛的應用,衛星遙感用于測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字地面模型進而應用于測繪工作已獲得了較多的應用。自20世紀初萊特兄弟發明人類歷史上第一架飛機起,航空遙感就開始了它在軍事上的應用,從1972年第一顆地球資源衛星發射升空以來,美國、法國、俄羅斯、歐空局、日本、印度、中國等國家都相繼發射了眾多對地觀測衛星。遙感信息獲取技術已從可見光發展到紅外、微波:從單波段發展到多波段、多角度、多極化;從空間維擴展到時空維;從低分辨率發展到高分辨率甚至超高分辨率。遙感平臺有地球同步軌道衛星、太陽同步衛星、太空飛船、航天飛機、探空火箭,并且還有高、中、低空飛機、升空氣球和無人飛機等:傳感器有框幅式光學相機,縫隙、全景相機、光機掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計、雷達測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達等,它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。
3 數字化測量技術的優勢
1)通過計算機模擬的方式,在屏幕上生動直觀地反映出地貌、地形特征及地籍等要素,圖像清晰明了,基本可彌補、甚至改變傳統產品符號、線條、文字、數字、等非具一定專業知識才能認知的不足和缺陷。
2)數字化測量產品在使用、維護甚至更新方面都體現出了方便快捷的特點,能隨時保持產品信息的現勢性,可隨時補充完善,隨時出提供使用新圖。
3)按照用戶的需要的不同,可對產品的各種要素數據進行再加工,得到圖件的用途也就不同,并且還可以任意對圖形進行縮放和拼接,使用起來更加廣泛。
4)利用地形、地籍等數字化的測量成果,作為底圖在計算機上進行各種設計與規劃,在進行許多方案的設計與比較時顯得非常方便,對各種要素的匯總統計及疊加分析也做到了準確方便。計算機的合理使用也大大提高了測繪作業的效率,且規范化程度、自動化程度、科學化程度、數字化測繪產品的應用水平也將得到提高。由此不難看出,數字化測繪符合現代社信息會的要求,是現代測繪的重要發展方向。因此,以傳統測繪為主的專業測繪單位要以發展數字化測繪技術作為單位發展的方向與目標。
4 遙感技術在數字化測量中的應用
4.1 土地利用動態遙感監測
在2009年,我國所應用的遙感技術主要是確保在調查土地數據過程當中的現勢性問題。一般情況下,國土資源在審批以后所負責監管的工程,也就是在遙感監測一張圖的建設工程開始時,主要是為了結合第二次的全國統一土地調查時點底圖的生產,一般在生產覆蓋所有遙感正射影像圖的基本條件下,最為重要的就是要達到全國統一覆蓋的監測系統。所謂建設的遙感監測工程則是在每年都必須要達到先進的遙感影像全覆蓋建設以及土地變化信息的重要提取功能,從而在日后進行調查變更與核查時提供了較為便利的條件基礎,此外還可以確保實現土地數據達到一定的真實性與現勢性的目的,進一步提高建設土地資源監管系統的重要作用。
現在所應用的遙感技術主要是針對變更土地的調查以及動態監測等,所以他們可以統稱為土地利用動態遙感監測。這種監測一般主是對利用土地的調查數據和圖件作為調查的基礎,再通過處理遙感圖像以及它的識別技術,并且在遙感圖像所顯示的圖面上再進行提取變動的具體信息,以實現對土地變化可以及時地進行監測,也可以對其進行客觀和直接的定期監測。這種監測手段是不同于其它監測的,由于遙感監測的精度較高,并且速度快,所監測的范圍也較廣,因此它可以精確的測量出國土資源管理的事實影像的,并且也最為基礎的信息管理做出動態監測的結果。在現階段,由于遙感技術在隨著不斷的進步發展,而影像的分辨率也在跟隨不斷的有所提高,在計算機技術以及處理信息技術等方面的技術與日俱增,從而也就促使了土地利用動態遙感監測的技術有所提高,在應用方面也得到了較為廣泛的推廣。
4.2 應用遙感技術的方法制地籍圖
制作遙感地籍圖,主要就是在利用計算機的制圖環境,通過應用遙感所編制的資料再制作出所需要的地籍圖,同時,這也是利用遙感信息在研究地理以及測繪制圖過程當中最為重要的一個應用。在應用遙感技術用來制圖的主要流程一般表現在幾個方面:1)必須要選用較為合適的影像源,因為在不同數據源的表現下會體現出不同的特征。當前,我們普遍應用的遙感影像大概分為SPOT、QuickBird、Landsat-TM等。2)應選用某一種遙感軟件對其影像進行分析,并且糾正影像的配準問題。3)融合于遙感影像當中,主要是通過與影像的融合技術,突出當中應用較高的分辨率,從而確保光譜的主要特征。此外,還可以對融合以后的影像對其做線性拉伸以及灰度變換等一些增強的處理,用以加強圖像的清晰度和對比度,出更為突出細節部分。第四,在應用目視解譯以及踏勘實地二者相結合的方法,可以把不同地物的不同形狀以及在不同區域范圍上可以從影像當中進行提取,也就是形成一定的矢量文件。
5 結語
數字化的測繪工作是極其繁瑣的,只有采取一定的科技手段才能提高工作效率,及時完成任務。隨著遙感技術的發展,給測繪工作帶來了不少便利,隨著計算機技術以及GPS等技術的日臻完善,遙感技術應用于測繪領域也日趨成熟,相信隨著科學技術的發展與進步,遙感技術的應用水平將步入一個全新的臺階。
參考文獻:
篇9
第二章 、概述
第一節、研究背景
第二節、影像融合的定義
第三節、影像融合的層次
第四節、影像融合的必要性
第五節、影像融合的過程
第三章、影像融合的方法
第四章、影像融合的一般方法
第一節、 典型方法介紹
1、 象元加權法
2、 HIS變換
3、 PCA變換
4、 高通濾波法
5、 小波變換法
第四章、影像融合的應用
第一節、 SPOT衛星參數
第二節、 Landsat TM 衛星參數
第三節、 SPOT與Landsat TM影像融合的優勢
第一章 摘要
多源遙感影像數據融合是當前遙感應用研究領域中一個很重要 的尚未成熟的研究方向,本文在全面分析和總結現有的文獻和研究成果的基礎上,提出了多源遙感影像數據融合的定義,探討了多源遙感影像數據融合的層次、模型、結構及其特點;歸納總結了多源遙感影響數據融合技術。
本文研究和討論了象元級影像融合的概念、基本過程、 對影像融合質量的評價,不同的應用有著不同的評價標準。本文的融合目的是為了在提高多光譜影像分辨率的同時保持色調不變,從另一個角度理解為在已知低分辨率多光譜影響和高分辨率全色影像的基礎上,模擬生成高分辨率多光譜影像。
數據融合的早期研究大多著重于增強計算能力和有效組合數據的具體方法,并且這些研究主要是基于軍事應用背景,所以很長時間內其技術一直處于封閉狀態。隨著現代空間、微電子、光學、計算機和信息處理技術空前迅猛的發展,衛星遙感技術取得了巨大的效益和成就,日益深刻的影響著世界各國的經濟、政治、社會和軍事等各個領域。20世紀60年代末,自美國發射第一顆地球資源衛星以來,遙感衛星的地面分辨率越來越高,獲取的信息量越來越大,軍用與民用的界限也越來越模糊。隨著研究的深入和應用領域的擴大,有關這方面的研究內容及成果逐漸披露于各種學術會議和公開文獻中。
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篇10
關鍵詞:測繪衛星;原始碼流;信息管理
中圖分類號:P237
隨著遙感和航天技術的不斷發展,高分辨率遙感測繪衛星的數量不斷增加,應用領域日益廣泛,衛星拍攝的影像數據也呈幾何基數增長,達到了GB、TB甚至是PB的級別,因此,對海量影像數據的高效組織、管理已顯得越來越重要[1]。衛星地面接收站所接受的衛星直接下傳的數據是其中最重要、最核心的數據,本文稱之為原始碼流數據,更高等級的影像產品均是由原始碼流數據生產形成,因此,對這些數據的管理是一項重要且有挑戰的工作。
1 設計目的
為對日益增長的原始碼流數據進行有效管理,本文設計了一種信息管理系統,該系統能對原始碼流數據各類參數信息進行組織管理,并能對部分統計工作自動化處理,提高了生產效率,同時能夠實現對影像產品的初步質量檢測及歷史信息查詢等功能。
1.1 影像產品生產的一般流程
測繪衛星影像產品的生產流程一般包括如下流程:地面站接收采集原始碼流數據―磁盤陣列臨時存儲―生產更高等級影像產品―原始碼流數據備份(轉存盤陣、磁帶刻錄等方式),如圖1所示:
圖1 影像產品生產的一般流程
1.2 實現思路
本系統在win7系統下采用C#編程實現,編程環境采用Microsoft Visual Studio 2010,系統主要由用戶界面與各功能模塊組成,主界面菜單中可以修改參數設置,主要包括原始碼流數據存放的目錄、網絡盤陣、服務器等的IP地址、端口號等,達到對數據文件讀取分析的目的,用戶界面如圖2所示。
圖2 用戶界面
2 系統功能
基于衛星原始碼流數據的重要性,在地面站接收到衛星下傳的數據后一般要進行各類參數統計,以便于后期數據再查詢生產;同時,在對原始碼流數據進行生產后,需進行影像產品的初步質量檢測,若符合質量要求,則進一步生產更高級別的影像產品;為方便日后數據重生產,需要提供歷史信息查詢功能,該系統主要實現上述功能模塊。
2.1 參數自動化統計
當地面接收站采集到衛星下傳的原始碼流數據后,為便于管理,需記錄一圈次數據的各類參數,如攝影時間、數據量大小、數據來源等;同時,在原始碼流數據解壓、解密、成像過程中,需統計誤碼率、記錄遙測數據等,為此,該系統設計自動化統計功能,以降低人工工作量,最后記錄進后臺數據庫以后備查。
2.2 質量監測
質量評價是影像成產過程中不可或缺的環節,通過對產品數據進行分析、測試和評估,可以進一步調節算法參數,使整個成像處理過程得到優化。目視判讀不能完全客觀地理解圖像的質量信息,客觀方法則以一系列的指標進行定量評價,目前常用客觀評價法有信息熵法、方差法、信噪比、信息容量、清晰度、平均剃度、偏差指數、相關系數等等一系列的指標[2],本文主要研究對原始碼流數據和初級影像產品的初步質量檢測。
原始碼流一般采用采用空間數據系統咨詢委員會(CCSDS)編碼算法,具有固定的格式,如圖3所示,因此對原始碼流數據的質量檢測主要是判斷幀同步頭是否正確以及后面數據是否連續,通過對同步信息搜索,定位同步字和輔助信息的位置,檢查這些信息段,以確定數據質量是否正常[3]。
圖3 CCSDS編碼格式
測繪衛星影像產品一般根據包含參數信息分為不同級別產品,并且是逐級生產的,以天繪衛星產品為例,分級如表1所示:
表1 天繪衛星影像產品介紹
對初級影像產品的質量檢測本文主要采用數據量對比的方法進行,以發現原始碼流質量問題或生產流程的故障,由于影像數據數據一般采用CCSDS編碼及固定的加密壓縮算法,在成像過程中,數據在解壓解密等處理后的數據量是以按照一定的算法比例釋放的,因此,通過計算成像后的數據與原始碼流的數據量對比可初步檢測成像是否正常。
2.3 信息查詢
在影像產品生產過程中,經常需要對某圈次數據再生產或查詢某圈次數據的各類參數,為此,該信息管理系統提供查詢功能,可使用常用約束條件進行查詢,如攝影計劃號、采集時間、攝影時間段、衛星代號等,如圖4所示。
圖4 查詢功能界面
3 結束語
本文提出了一種測繪衛星原始碼流數據信息管理系統的設計方法,可以對原始碼流數據信息進行有效組織管理,并提供參數自動統計、影像產品初步質量監測、歷史信息查詢等功能,工作實踐證明,該方法可以有效提高工作效率。
參考文獻:
[1]王華斌,唐新明,李黔湘.海量遙感影像數據存儲管理技術研究與實現[J].測繪科學,2008(11).
[2]蒲德祥,胡艷,董竹.衛星遙感數字產品質量評價方法研究[J].測繪與空間地理信息,2013(03).
[3]楊仁忠,石璐,韋宏衛,林波濤.遙感衛星原始數據質量監測系統技術研究.第二十三屆全國空間探測學術交流會,2010.