導語：如何才能寫好一篇遙感研究報告，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】 基層 藥品不良反應 監(jiān)測報告

藥品是用來預防、診斷疾病，有目的地調(diào)節(jié)人的生理功能并規(guī)定有適應癥，用法和用量的物質(zhì)[1]。但藥品也存在危害人體健康的一面——藥品不良反應。

1 藥品不良反應監(jiān)測報告的緊迫性

為減少或避免藥品不良反應的發(fā)生，必須對各種藥物的不良反應有明確的認識，但這需要一段較長時間，尤其是新藥在上市前不可能全部完成這項工作。大量事實說明，建立藥品不良反應監(jiān)測報告制度十分重要，因為經(jīng)過數(shù)十年甚至更長時間的觀察與匯總所形成的具有一定參數(shù)、基數(shù)規(guī)模的檔案，對于有關機構綜合分析這種藥品不良反應的發(fā)生率、波及范圍，以及危害程度具有重要的決策意義[2]。

2 某市藥品不良反應監(jiān)測報告工作的調(diào)查研究

2.1 調(diào)查方法 高校藥學專業(yè)和臨床醫(yī)學專業(yè)高年級學生查閱當?shù)叵嚓P文獻資料，到各個醫(yī)療衛(wèi)生單位實地調(diào)查研究。并以該市醫(yī)療衛(wèi)生單位藥品不良反應監(jiān)測報告工作為研究對象，對獲取的信息進行綜合分析。

2.2 調(diào)查結果 某市處于長江三角洲南翼，一個重點開發(fā)開放城市。市級定點醫(yī)療機構有市人民醫(yī)院及其市級專科醫(yī)院共6家。此外，鄉(xiāng)鎮(zhèn)及街道定點醫(yī)療衛(wèi)生機構12所。

2.2.1 市藥品監(jiān)督管理局2007年上半年公布的有效不良反應報告表633例[3]分析 從上報的633份ADR報告來看，藥品不良反應報告數(shù)量總體呈上升趨勢；常用藥物特別是抗菌藥物、中成藥的注射劑引起的不良反應比例最高，占45.7％，而片劑和膠囊劑等口服劑型在報告中所占比例僅為10％左右。

2.2.2 某市人民醫(yī)院藥物不良反應監(jiān)測情況 市人民醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學、科研、急救、預防、保健于一體的三級甲等綜合性醫(yī)院，是目前該市醫(yī)療設備、整體規(guī)模最好的一家醫(yī)院，又是市藥品不良反應監(jiān)測報告制度的具體實施單位，自從成立藥品不良反應安全監(jiān)測網(wǎng)以來，各科的科主任、護士長為監(jiān)測網(wǎng)成員，藥劑科和臨床藥學研究室共同承擔日常的具體工作，負責藥品不良反應收集，藥事宣傳，臨床查房，開展臨床合理用藥指導，血液濃度及不良反應監(jiān)測，出版《藥訊》季刊。

2.2.3 其他醫(yī)療衛(wèi)生機構藥物不良反應監(jiān)測情況 市級專科醫(yī)院沒有專職的臨床藥師，也沒有設置專門的臨床藥學室，但有兼職人員。按照上級部門規(guī)定，由醫(yī)生登記已發(fā)生的不良反應，然后由兼職藥師統(tǒng)計、上報。調(diào)查發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院以下的衛(wèi)生室、站、所，規(guī)模小，醫(yī)護人員少，對不良反應也了解，但一般不注意。特別是藥品不良反應監(jiān)測報告，街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）衛(wèi)生院平均每年1-2例，而村衛(wèi)生室、個體診所不良反應報告率極低，有的甚至沒有報告。

2.3 結果分析 市人民醫(yī)院領導重視，相關科室、臨床藥師、醫(yī)生、護士能較好地參與到藥品不良反應的監(jiān)測報告工作之中。其實，全國70%的農(nóng)民生活在基層，藥品在基層農(nóng)民中使用的數(shù)量是巨大的，理所當然產(chǎn)生的不良反應也就非常多。基層醫(yī)院是發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測不良反應的主要場所，也是不良反應報告的主要來源。但是我們不難看出，基層醫(yī)療衛(wèi)生機構ADR報告意識較弱、報表數(shù)量極低，有的甚至是零報告，與真實的ADR發(fā)生率嚴重不符，除外新藥的原因之外，還與一些錯誤的思想觀念有關。如藥品生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)營企業(yè)因害怕影響藥品的銷售量和企業(yè)形象而不敢做出正確的報告；醫(yī)院醫(yī)生因害怕被認定為醫(yī)療事故，承擔責任也不及時上報。此外，還與廣大基層群眾文化水平低，普遍相信中藥等有關。

3 干預措施

在調(diào)研中我們真切地感受到藥品不良反應監(jiān)測報告的重要性和緊迫性，而且，在調(diào)研的基礎上也提出了一些干預措施：一是要進一步加強市人民醫(yī)院的引領作用；二是要大力加強有關藥品不良反應的宣傳教育；三是基層醫(yī)療衛(wèi)生機構必須加強對藥品不良反應進行監(jiān)測的工作力度。通過這些措施期待基層藥品不良反應的監(jiān)測報告工作有進一步改善。

參 考 文 獻

[1] 吳春福.藥學概論[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2002，1.

[2] 周文穎等. 藥物安全不良反應及其監(jiān)測[J]. 醫(yī)學與哲學，2006，27（6）：27 - 29.

篇2

關鍵詞：城市遙感；學科主旨；教學內(nèi)容；教學體系

近年來，隨著城市化進程的加快，城市問題日漸突出。針對城市問題的研究產(chǎn)生了城市科學這門學科。隨著城市及城市科學的發(fā)展，遙感技術在城市規(guī)劃、城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及城市管理中的應用越來越廣泛和深入。在城市調(diào)查方面，遙感技術可以快速、準確、全面地獲得城市地質(zhì)背景、土地利用狀況、生態(tài)環(huán)境、市政建設、交通、水利、農(nóng)林、旅游等等方面的數(shù)據(jù)和資料。對不斷地調(diào)查城市現(xiàn)狀、變化和發(fā)展，為配合城市總體規(guī)劃和分區(qū)詳細規(guī)劃的制訂及順利實施，對城市景觀建設和環(huán)境保護，提供了全面有效的方法。因此，自上個世紀90年代以來，逐漸形成和發(fā)展了城市遙感這門新興的交叉學科。

一、城市遙感的學科發(fā)展背景

在國外，利用城市遙感方法進行城市土地利用、住宅密度、居住質(zhì)量、城市交通、城市人口、城市變化及其他社會經(jīng)濟要素的研究已取得長足的進展。我國也曾在京津、上海、廣州等地進行過綜合性的城市遙感調(diào)查，在城市土地利用監(jiān)測、城市綠地調(diào)查、城市環(huán)境污染監(jiān)測、城市熱島研究、城市規(guī)劃及城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等方面都取得了可喜的成果。各級政府和社會公眾已經(jīng)認識到，城市遙感已成為城市規(guī)劃、建設和管理不可分割的重要組成部分和技術支持，成為各級政府強有力的輔助決策工具和指導與加強地區(qū)管理的現(xiàn)代化手段。以上海市為例，自1988年以來，上海市已連續(xù)開展了三輪遙感綜合調(diào)查，為上海市城市布局的合理調(diào)整、新區(qū)規(guī)劃、老區(qū)危簡房的拆遷改造、城市交通、城市建設現(xiàn)狀、考古、城市防洪排澇、城市綠化與改善城市生態(tài)環(huán)境等多方面提供了大量基礎性資料和輔助決策依據(jù)，為許多政府重大工程提供了研究報告和影像資料。此外對各郊縣的土地資源與全市灘涂資源進行過詳盡的調(diào)查。多年的實踐證明，城市遙感技術業(yè)已成為上海市各級政府決策的重要輔助手段。但是對于該課程的體系與內(nèi)容、教學方法等尚缺乏完整的論述。

二、城市遙感學科的研究主旨和內(nèi)容

國際上已經(jīng)舉辦了8屆國際城市遙感大會。充分借鑒和參考國際同行認可的學科體系；同時針對本科教學的特點設計相應的教學內(nèi)容。一些具有基礎性的內(nèi)容需要補充進教學內(nèi)容，比如現(xiàn)代化進程中城市問題，城市科學的理論等；而一些深度交叉的課題則沒必要過度展開，如城市生態(tài)學等。同時考慮到學生已有遙感基礎，以及遵循教學要循序漸進的原則，因此，我們設計教學內(nèi)容為：①現(xiàn)代化進程中的城市問題；②城市遙感基礎；③城市遙感傳感器和數(shù)據(jù)源；④城市地區(qū)遙感影像判讀；⑤城市地區(qū)遙感特征檢測技術；⑥城市地區(qū)建筑物探測和三維重建；⑦城市土地利用和城市景觀結構；⑧城市熱、水、空氣環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)安全；⑨城市規(guī)劃的遙感應用；⑩城市遙感的發(fā)展前景。

三、城市遙感學科的教學體系

城市遙感教學是針對遙感專業(yè)高年級本科生開設的課程，主要教學內(nèi)容是遙感技術在城市規(guī)劃、建設、管理和環(huán)境保護等方面的應用。教學指向?qū)W科研究和應用是前沿，是該專業(yè)的高級選修課。針對該課教學目的和教學要求，我們設計課程內(nèi)容如下：

1.城市問題引論。隨著中國現(xiàn)代化進程的發(fā)展，城市化進程在加快。城市規(guī)劃、建設和保護等過程的問題日益凸顯。如城市交通問題，環(huán)境保護問題，城市規(guī)劃問題等。向?qū)W生介紹城市發(fā)展現(xiàn)狀，城市化問題，城市科學理論等問題。著重分析在中國工業(yè)化和城市化進程中城市所面臨的問題，研究現(xiàn)狀和可行的解決辦法。指出遙感技術在解決相關問題時的優(yōu)越性和局限性。

2.城市遙感基礎。針對城市遙感應用，簡單介紹遙感基礎概念、遙感平臺與傳感器、遙感圖像處理基礎等基本內(nèi)容。著重對新型高分辨率衛(wèi)星、航空和地面?zhèn)鞲衅髟诔鞘羞b感中應用范圍和價值做了介紹和評價。

3.城市遙感解譯。面向城市遙感應用，有針對性的講授城市遙感解譯的基本概念，關鍵技術和流程。主要包括城市遙感影像解譯基礎、城市遙感影像目視解譯、城市遙感影像數(shù)字解譯、城市遙感影像解譯與判讀的基本框架、城市主要地物目標特性、衛(wèi)星影像判讀特點、城市遙感影像數(shù)字判讀方法和流程等內(nèi)容。針對城市目標特性，著重介紹了相應的遙感影像解譯方法和流程

4.城市特征提取。介紹了城市點、線、面特征的各類自動半自動提取方法。點特征提取算子介紹了Moravec算子、Forstner算子、Susan算子和結構化算子的原理和應用模型，并比較了各類算子的實際提取效果。線特征提取方面，首先介紹了基本的邊緣檢測算子，包括微分算子、二階差分算子和直線提取算子Hough，并對各類算子的實際提取結果做了比較分析；然后介紹了城市道路特征的特性，遙感提取難度和方法，包括基于結構信息、GIS信息、感知編組、統(tǒng)計信息、自適應模板、帶狀Snake的和其他新型的道路提取方法。

5.城市三維重建。三維GIS是目前研究和應用的熱點，城市三維重建是三維GIS的主要數(shù)據(jù)生產(chǎn)方法。講授了利用攝影測量技術和利用LiDAR技術的半自動城市三維重建方法，在此基礎上介紹了城市三維GIS建設現(xiàn)狀，以及基于三維城市模型的真正射影像生成技術。對各種方法的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢、技術流程做了詳細說明。

6.城市土地利用和空間結構演化。首先介紹了遙感變化檢測的一般方法和流程、遙感變化檢測典型方法及性能分析、變化區(qū)域提取技術等。包括基于像素、基于特征的變化檢測方法。并結合具體系統(tǒng)研發(fā)案例，介紹了典型方法的開發(fā)、組合和應用情況。在此基礎上，介紹了土地利用動態(tài)監(jiān)測和城市空間結構演化監(jiān)測的基本流程、方法和案例。

7.城市熱環(huán)境遙感。中國作為發(fā)展中國家，城市熱環(huán)境的日益惡化在各個層面并沒有得到普遍的重視。隨著城市化水平不斷提升，熱環(huán)境影響因素日益復雜，城市熱環(huán)境日益惡化，需要引起社會公眾的重視，并研究采取有效的解決辦法。著重介紹基于遙感影像的城市地表溫度定量反演、城市熱環(huán)境的空間分布及過程變化分析以及城市熱環(huán)境的尋因分析。最終利用多因子與城市熱環(huán)境之間的定量關系建立預測模型，并動態(tài)監(jiān)測城市地表溫度和格局的變化，為城市規(guī)劃提供決策依據(jù)。

8.城市水環(huán)境遙感。水是生命之源，一方面城市生活離不開水，另一方面隨著城市化進程的發(fā)展，人類造成了嚴重的水污染。因此，授課內(nèi)容分為三個方面：水體的光譜特征、水資源遙感和水污染遙感。城市水資源遙感主要對湖泊環(huán)境監(jiān)測，諸如湖水溫度、鹽度、水深、洋流、波浪等湖泊諸要素的測量，為湖泊研究及指導湖泊漁業(yè)生產(chǎn)提供了基礎。水污染遙感主要介紹對湖泊富營養(yǎng)化、懸浮泥沙、石油污染、廢水污染、熱污染和固體漂浮物等污染情況進行遙感監(jiān)測的方法和案例。

9.城市大氣遙感。空氣污染是影響人類健康的重要因素，在中國的城市地區(qū)空氣污染相當嚴重。與常規(guī)大氣污染的監(jiān)測方法相比，衛(wèi)星遙感技術具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低和便于進行長期動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢。氣溶膠是大氣污染的主要表現(xiàn)形式，授課內(nèi)容包括利用地基氣溶膠遙感數(shù)據(jù)和地面大氣污染監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究分析氣溶膠光學厚度在大氣環(huán)境領域中的適用性。利用激光雷達數(shù)據(jù)和氣象探空數(shù)據(jù)研究大氣染污邊界層高度。研究城市大氣氣溶膠的定量遙感反演技術。以北京為例，構建歸并后的氣溶膠光學厚度與大氣污染監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的模型，對所構模型、所得到的結果進行評價分析，實現(xiàn)大氣污染指標的空間分布及質(zhì)量評價。

10.城市遙感發(fā)展展望。主要講授城市遙感領域新的技術和方法，最新的發(fā)展趨勢和前沿問題。包括高分辨率遙感傳感器的發(fā)展方向、城市遙感技術新的應用領域、城市遙感技術未來發(fā)展方向等內(nèi)容。

國內(nèi)多所高等院校都已先后為高年級本科生開設了《城市遙感》專業(yè)選修課。但是對于該課程的體系與內(nèi)容、教學方法等尚缺乏完整的論述。本文充分借鑒和參考國際同行認可的學科體系，針對本科教學的特點設計相應的教學內(nèi)容。并就教學體系和內(nèi)容開展了較為詳細的介紹，可為相關專業(yè)城市遙感學科的教學工作提供一定的參考。

參考文獻：

[1]孫家柄.遙感原理與應用[M].武漢：武漢大學出版社，2009.

[2]王則任.淺議城市遙感綜合調(diào)查――以南京為例[J].現(xiàn)代城市研究，2001，（4）：23-25.

[3]王貞福.從印度新德里看城市遙感技術在快速發(fā)展的大都市中的應用[J].現(xiàn)代應用光學，2008，（2）：32-34.

[4]陳基偉，程之牧.城市遙感技術在特大型城市政府決策中的重要作用――以上海市為例[J].測繪科學，2004，29（3）：61-64.

篇3

1（略）

國內(nèi)在環(huán)境信息科學的一些主要論題包括環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境遙感、環(huán)境模型、環(huán)境可視化、環(huán)境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環(huán)境信息化發(fā)展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環(huán)境信息系統(tǒng)的建設極大地推動了這一工作的進展，環(huán)境地理信息系統(tǒng)則已成為實現(xiàn)環(huán)境信息化的主要途徑。地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領域的應用，正在從初期的信息管理、環(huán)境專題制圖發(fā)展到Gls與環(huán)境模型集成陳9]、35技術集成的多媒體環(huán)境系統(tǒng)、基于Gls的環(huán)境污染擴散模擬t‘’，‘“1、基于GIS的環(huán)境治理決策支持系統(tǒng)等。遙感技術在環(huán)境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環(huán)境遙感、固體廢棄物遙感監(jiān)測、城市熱島效應與熱環(huán)境監(jiān)測、植被遙感、景觀格局遙感監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。環(huán)境建模與模擬一直是環(huán)境工程研究的重要內(nèi)容，一方面，各種數(shù)學模型、物理模型、統(tǒng)計模型在環(huán)境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環(huán)境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環(huán)境領域受到重視。數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)是從海量數(shù)據(jù)庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規(guī)則的過程，筆者在1999年即面向環(huán)境信息化與數(shù)據(jù)挖掘技術的發(fā)展，試圖將二者結合，提出“環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)”并進行了初步研究。可視化是表達和傳輸環(huán)境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現(xiàn)環(huán)境現(xiàn)象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環(huán)境信息。近年來，虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿]。“虛擬地理環(huán)境”是虛擬現(xiàn)實技術支持下地球科學研究的創(chuàng)新平臺，依托這一平臺，能夠進行環(huán)境科學與工程相關的理論研究、技術開發(fā)、工程實踐、模擬決策等活動。針對環(huán)境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數(shù)字環(huán)境”的概念，數(shù)字環(huán)境是環(huán)境信息化的過程和結果，是三維顯示的數(shù)字虛擬環(huán)境，包括環(huán)境信息數(shù)字化、環(huán)境信息傳輸網(wǎng)絡化、環(huán)境分析模型化和環(huán)境空間決策的智能化、環(huán)境過程和管理可視化。盡管國內(nèi)目前在環(huán)境信息科學各個分支方向的研究非常活躍，但缺乏整體性、系統(tǒng)性的認識和探討。本文在分析環(huán)境信息科學研究進展的基礎上，基于環(huán)境信息流和信息分析處理構建了環(huán)境信息科學的體系結構，并以煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測治理與管理為例，全面分析了環(huán)境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環(huán)境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續(xù)發(fā)展中的應用。

2環(huán)境信息科學的體系結構及其在煤礦區(qū)的應用

2.1環(huán)境信息科學的體系結構盡管環(huán)境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀來看，對于環(huán)境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環(huán)境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環(huán)境信息科學研究的視角出發(fā)，首先需要對環(huán)境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環(huán)境信息科學的構成要素及相互之間的關系見圖l，這是當前引用較多的環(huán)境信息科學體系結構。由圖1可見，環(huán)境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發(fā)展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰(zhàn)，包括不同模擬、優(yōu)化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯(lián)接，社會經(jīng)濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等「‘〕提出基于環(huán)境信息科學研究的環(huán)境決策支持系統(tǒng)計算機系統(tǒng)，其結構（圖略）USGS的研究報告’)中，將環(huán)境信息科學定義為:環(huán)境信息科學是為加強對不同復雜程度的環(huán)境現(xiàn)象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發(fā)、試驗和應用的學科。不同定義都強調(diào)環(huán)境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環(huán)境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調(diào)以遙感、地理信息系統(tǒng)和GPS技術為基礎的空間信息技術與環(huán)境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調(diào)了現(xiàn)代計算技術、人工智能等在環(huán)境領域的應用，特別是USGS在其未來環(huán)境信息科學發(fā)展規(guī)劃中重點強調(diào)了計算智能等技的應用。基于以上觀點以及國內(nèi)外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環(huán)境信息流和環(huán)境信息處理分析為主線，可以構建環(huán)境信息科學的體系結構及主要技術方法（圖略）。環(huán)境信息科學的理論基礎來源于面向環(huán)境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環(huán)境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現(xiàn)環(huán)境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環(huán)境信息科學研究。

2.2環(huán)境信息科學在煤礦區(qū)綜合應用的研究從一定意義上來講，環(huán)境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統(tǒng)應用、資源環(huán)境規(guī)劃與城鄉(xiāng)管理、環(huán)境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環(huán)境信息科學密切相關的內(nèi)容，這些學科的研究成果是促進環(huán)境信息科學發(fā)展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環(huán)境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經(jīng)構成了環(huán)境信息科學研究的基礎層。為了促進環(huán)境信息科學的研究，需要改變從外部到內(nèi)部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發(fā)展模式，即從環(huán)境信息流出發(fā)，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環(huán)境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統(tǒng)。煤礦區(qū)作為1種以資源開采為驅(qū)動力發(fā)展起來的特殊地理區(qū)域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區(qū))破壞上覆巖層原始應力狀態(tài)，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發(fā)土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發(fā)各種地質(zhì)災害。因此，煤炭區(qū)是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環(huán)境污染、生態(tài)退化的復雜區(qū)域，煤礦區(qū)的環(huán)境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發(fā)研究開采沉陷與地表變形預計、監(jiān)測與治理;(2)從煤礦區(qū)土地資源管理角度出發(fā)研究煤礦區(qū)土地利用/覆蓋變化與生態(tài)響應;(3)從煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境角度出發(fā)研究礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境評價與地質(zhì)災害預防，(4)從煤礦區(qū)水資源環(huán)境角度出發(fā)研究礦井水害、水污染與水資源調(diào)控;(5)從景觀格局生態(tài)學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)景觀格局;(6)從地理環(huán)境演變角度出發(fā)研究煤礦區(qū)地理環(huán)境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發(fā)研究礦區(qū)資源環(huán)境遙感與信息系統(tǒng);(8)從大氣污染角度出發(fā)研究煤礦區(qū)大氣污染評價與控制;(9)從經(jīng)濟學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境經(jīng)濟評價;(10)從管理學與可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理與可持續(xù)發(fā)展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環(huán)境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數(shù)據(jù)的支持、需要環(huán)境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統(tǒng)和分析工具的支持、需要環(huán)境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環(huán)境信息科學的角度出發(fā)，可以集成現(xiàn)有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環(huán)境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現(xiàn)整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯(lián)關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統(tǒng)相互作用。煤礦區(qū)環(huán)境信息科學綜合研究與應用體系框架（圖略）。按照該研究框架，煤礦區(qū)環(huán)境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環(huán)境影響機理的模型建立、參數(shù)獲取;(2)各種環(huán)境模型的建立、參數(shù)提取與模型驗證(面向環(huán)境系統(tǒng)分析的環(huán)境評價、污染擴散、環(huán)境演變模型和面向環(huán)境管理決策的規(guī)劃模型、優(yōu)化配置、動態(tài)演變模型以及環(huán)境保護治理與生態(tài)重建方案設計);(3)面向環(huán)境監(jiān)測的遙感信息源選擇與圖像處理、環(huán)境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環(huán)境相關信息的數(shù)據(jù)庫設計與建立;(4)環(huán)境信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、知識的環(huán)境決策支持系統(tǒng)(專家系統(tǒng))構建。(6)資源一環(huán)境一人類一計算機系統(tǒng)中的信息流與信息應用。

篇4

關鍵詞：空間信息技術；物聯(lián)網(wǎng)；技術應用

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）07-0050-03

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡[1]。空間信息技術是指采用現(xiàn)代探測與傳感技術、攝影測量與遙感對地觀測技術、衛(wèi)星導航定位技術、衛(wèi)星通信技術和地理信息系統(tǒng)等為主要手段，研究地球空間目標與環(huán)境參數(shù)信息的獲取、分析、管理、存儲、傳輸、顯示、應用的一門綜合和集成的信息科學和技術[2]。

近年來，在物聯(lián)網(wǎng)概念及其應用迅速發(fā)展的背景下，空間信息技術迎來了應用與發(fā)展的新機遇，并逐漸顯示出了其在物聯(lián)網(wǎng)中的重要地位和不可替代的作用。探討空間信息技術在物聯(lián)網(wǎng)中的作用與應用，對于促進多方的技術融合與協(xié)同發(fā)展的必要性日益顯現(xiàn)。

1 空間信息技術與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況

1.1 空間信息技術的發(fā)展

空間信息技術是當前人類獲取并處理大區(qū)域地球空間及其動態(tài)信息的唯一技術手段。隨著科技的進步，空間信息技術無論是在單項技術還是在綜合集成上，都得以飛速發(fā)展，尤其是在1998年戈爾提出“數(shù)字地球”概念后，世界各國均紛紛出臺相關的發(fā)展策略與長遠規(guī)劃。目前，在空間信息獲取上，全球?qū)Φ赜^測能力不斷增強，人類逐步進入一個多源、多時相、全方位和全天候?qū)Φ赜^測的新時代；在空間定位技術上，則以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系統(tǒng)為代表，在靜態(tài)動態(tài)定位精度、運行可靠性以及實時數(shù)據(jù)上都得以改善與提高；在空間信息分析處理上，GIS作為集地理、測繪、計算機等多學科為一體的交叉綜合性學科快速發(fā)展，其以空間數(shù)據(jù)庫為基礎，進行數(shù)據(jù)的輸入、輸出、組織和管理，更關鍵的是GIS提供了對信息的認識表達、綜合分析、理解決策等方面的技術和模型，具有強大空間數(shù)據(jù)處理與空間信息分析功能，業(yè)已成為地球空間信息科學的重要理論內(nèi)涵與技術手段，是空間信息技術深化應用的核心，并向系統(tǒng)結構化、集成化、網(wǎng)絡化、三維化以及智能化等方向發(fā)展。

在具體的應用上，國內(nèi)外相繼開展了數(shù)字地球、智慧地球、數(shù)字區(qū)域、數(shù)字城市、數(shù)字社區(qū)等一系列研究。目前的應用已走出軍事、測繪等傳統(tǒng)領域，進入經(jīng)濟社會發(fā)展各個領域，包括資源環(huán)境、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程建設、交通、電力、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、電信、商業(yè)、旅游、現(xiàn)代物流等領域以及大眾服務行業(yè)，并形成了規(guī)模強大的空間信息產(chǎn)業(yè)[3]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)理念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來之路》一書 [4]。1998年，美國麻省理工大學（MIT）提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的構想。1999年，美國Auto-ID首先明確提出“物聯(lián)網(wǎng)”概念。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）《ITU Internet Reports 2005：The Internet of things》年度報告，正式將“物聯(lián)網(wǎng)”稱為“the Internet of Things”，并對物聯(lián)網(wǎng)概念進行了擴展 [5]。目前，國外對物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)、應用主要集中在美、歐、日、韓等少數(shù)國家。2008年，歐盟智慧系統(tǒng)整合科技聯(lián)盟（EPOSS）發(fā)表《2020的物聯(lián)網(wǎng)：未來藍圖》的報告。2009年，彭明盛提出“智慧地球”概念，美國總統(tǒng)奧巴馬就職后，將“智慧地球”提升為國家層級的發(fā)展戰(zhàn)略，從而引起全球關注。2009年6月，歐盟委員會提交了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》，隨后了其物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。日本政府自20世紀90年代中期以來相繼制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多項國家信息技術發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府自1997年起出臺了一系列推動國家信息化建設的產(chǎn)業(yè)政策。我國也在2006年的《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）》中將物聯(lián)網(wǎng)的核心傳感網(wǎng)列入重點研究領域。2009年，總理提出“感知中國”概念，并于2010年《政府工作報告》中指出要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應用，國家工業(yè)和信息化部門也把物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展作為國家信息產(chǎn)業(yè)確定的三大發(fā)展目標之一。

與基礎性研究同步，物聯(lián)網(wǎng)應用研究也取得了一定的進展，在倉儲物流、假冒產(chǎn)品的防范、智能樓宇、路燈管理、智能電表、城市自來水網(wǎng)等基礎設施、醫(yī)療護理、精準農(nóng)業(yè)傳感技術的精確應用、智能化專家管理系統(tǒng)、遠程監(jiān)測和遙感系統(tǒng)、生物信息和診斷系統(tǒng)、食物安全追溯系統(tǒng)等領域體現(xiàn)了極大的應用價值，并將發(fā)揮巨大的潛在作用。

2 空間信息技術在物聯(lián)網(wǎng)中的作用

2.1 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供空間認知的基準與標準

當前信息技術的發(fā)展，使得人們生活在一個由計算與通信技術構成的信息空間與物理空間共存的空間中。在這個對偶空間中，既有存在從物理空間中獲取信息形成信息空間的組成過程，也有從信息空間向物理空間提供信息的反饋過程[6]。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要認知物理空間，并促進兩個空間的深度融合，而對于物理空間的認知與基準問題則應包括幾何、物理和時間基準等內(nèi)容，這些也恰是空間信息技術研究的基本問題。空間信息技術在確定空間信息幾何形態(tài)和時空分布上的技術進步與應用發(fā)展間接上奠定了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對于物理空間的認知基準。另一方面，標準化是任何行業(yè)發(fā)展必須面對的問題，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由于其自身綜合性、交叉性等特點，標準化問題尤為突出。而伴隨著空間信息技術發(fā)展形成的一系列空間信息標準，包括括數(shù)據(jù)的格式、精度、質(zhì)量以及信息的分類編碼、安全保密、技術服務等諸多方面的內(nèi)容可以直接被物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)標準化所借鑒，至少在空間數(shù)據(jù)與信息上可以利用現(xiàn)有的標準化成果。

2.2 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供實時與非實時空間信息

人們接觸的信息中約80%和地理位置相關，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中空間信息更是占據(jù)重要地位，空間信息技術則可以為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供實時和非實時的空間信息。隨著3S技術（RS、GPS、GIS）的進步以及與信息、通信技術的結合發(fā)展，現(xiàn)已實現(xiàn)對于目標的實時與非實時分類識別、跟蹤定位和監(jiān)測監(jiān)管。一方面，隨著制圖學與空間數(shù)據(jù)庫相關理論與技術的進步，業(yè)已形成多層次標準化的基礎地理空間數(shù)據(jù)庫，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了基礎地理信息平臺，并直接影響到物聯(lián)網(wǎng)應用的廣度和深度[7]。另一方面，RS和GPS也是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)獲取相關空間信息的途徑之一。其中，RS作為宏觀觀測地球的手段，其數(shù)據(jù)的空間、時間、光譜、輻射分辨率不斷提高，數(shù)據(jù)傳輸與處理的實時性顯著增強，并積累了大量的歷史數(shù)據(jù)形成空間影像動態(tài)數(shù)據(jù)庫；GPS的定位精度和覆蓋范圍也不斷提升，且從靜態(tài)擴展到動態(tài)，從單點到廣域，從事后處理到實時定位，足以為物聯(lián)網(wǎng)提供高精度的實時定位信息，另外，GPS還可以為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間信息。

2.3 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供空間數(shù)據(jù)的分析處理、集成管理與數(shù)據(jù)挖掘

物聯(lián)網(wǎng)本意是要將物體與物體通過傳感器、網(wǎng)絡等聯(lián)合為有機整體，要將物體的特征特性轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)進行信息傳輸交流，這些數(shù)據(jù)具有異構、分散、多源、海量和時空動態(tài)等相關特性，這給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與管理帶來了挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須將繁雜的數(shù)據(jù)進行有效的集成聚合與分析處理，才能保證物體之間的信息交流。作為空間信息技術之一的地理信息技術則是空間信息的存儲、處理、分析、管理和應用的核心技術，在數(shù)據(jù)存儲與管理方面，業(yè)已形成先進的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和成熟的空間數(shù)據(jù)庫技術；在數(shù)據(jù)的分析處理上，GIS有強大的空間數(shù)據(jù)處理能力，尤其在空間分析能力上更是其區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的顯著標志。

空間分析是為獲取和傳輸空間信息而基于地理對象的位置及形態(tài)特征的分析與建模的系列技術，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特征要求其具有強大的空間分析能力，以達到對海量空間數(shù)據(jù)的處理分析、挖掘、推理，并達到智能決策與服務的目的。當前，空間信息技術在數(shù)據(jù)管理與處理上已從傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)逐步向空間決策支持系統(tǒng)轉(zhuǎn)變[8]。為適應物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，空間數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘還將向泛空間信息分析、協(xié)同實時處理、智能推理、面向公眾服務等方向轉(zhuǎn)變[9]。

2.4 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供空間可視化技術

人占據(jù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中人與物的信息交互的主導地位。有研究表明，人獲取客觀世界的信息約有80%來自視覺，相對于其它途徑和方式，圖形圖像信息最易被人們直接識別，可視化技術將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換解釋為直觀的圖形，從而簡化、便捷了人們獲取信息的方式與途徑。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中涉及復雜的多源、多維空間數(shù)據(jù)，空間可視化理論與技術奠定了其可視化的基礎，并在一定程度上提高了人/機、人/物的信息交互效率。此外，GIS的發(fā)展已從傳統(tǒng)的2維地圖發(fā)展至2.5維與真3維空間信息系統(tǒng)，其基于空間數(shù)據(jù)庫構建的虛擬環(huán)境與情景模擬技術日趨成熟，以數(shù)字地球為代表的系統(tǒng)建設也已在應用方向逐漸普及，這些都將在新時代物聯(lián)網(wǎng)的建設中向廣度和深度發(fā)展。未來計算機技術與人的思維科學將進一步融合，人也會成為物聯(lián)網(wǎng)虛擬環(huán)境中的一部分，而其大前提則是需要借助空間信息可視化技術以及虛擬現(xiàn)實技術來保證人與物、人與虛擬環(huán)境、人與空間信息的交互。

2.5 為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供其他相關技術支撐

空間信息技術除了在空間數(shù)據(jù)的管理、處理、可視化等領域以外，還可以為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供很多其他相關技術支撐。例如，在物聯(lián)網(wǎng)中人與物的物理空間是連續(xù)的，而傳感器所獲取的數(shù)據(jù)大多為點數(shù)據(jù)，在獲取連續(xù)的空間數(shù)據(jù)上則需要空間信息相關技術的支撐。遙感就是獲取大范圍數(shù)據(jù)的最佳手段之一，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，借助其與相關點數(shù)據(jù)的關聯(lián)反演也是當前通過點源數(shù)據(jù)獲取大范圍連續(xù)數(shù)據(jù)的技術方法。

另外，早在物聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)之前，空間信息技術已有了長足的發(fā)展，產(chǎn)生了諸多應用基礎平臺與相關支撐技術，例如基礎地理信息平臺、分布式空間數(shù)據(jù)庫平臺與技術、移動GIS平臺與技術等。在這些平臺之上又成功地出現(xiàn)了一系列應用，如導航、智能購物等公眾LBS服務，又如數(shù)字地球、數(shù)字城市等大區(qū)域范圍的應用。在這樣一些應用上，已經(jīng)出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)概念的雛形，這些已建成以及正在發(fā)展的平臺為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構建奠定了平臺與技術基礎，很多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構建可以基于上述平臺，添加物聯(lián)網(wǎng)的傳感器、網(wǎng)絡通信、人工智能等技術以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能，例如冷鏈物流管理系統(tǒng)等[10]。

3 空間信息技術在物聯(lián)網(wǎng)建設中的應用

有學者指出物聯(lián)網(wǎng)的概念脫胎于應用，其相關技術與應用雛形早已出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)的應用領域包括資源、環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、公共安全、交通運輸、城市管理、平安家居和醫(yī)療健康等等，而這些領域中很多都是空間信息技術傳統(tǒng)與新興的應用領域。在即將來臨的物聯(lián)網(wǎng)新時代中，空間信息技術在這些領域中成功的應用案例和知識積累也將為物聯(lián)網(wǎng)應用與建設奠定基礎。

3.1 空間定位技術應用

空間定位技術自誕生以來，逐漸由軍方轉(zhuǎn)向民用，已形成巨大的應用市場，目前較為成熟的應用主要有導航、物流以及各種基于位置的服務（LBS）。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，空間定位技術提供了人、物的空間位置信息，在物聯(lián)網(wǎng)建設中有著舉足輕重的地位并有著廣闊的應用市場。例如，人和物的跟蹤定位，在安全、物流、遠程醫(yī)療、LBS服務等相關領域都是不可或缺的，空間定位技術勢必被這些領域物聯(lián)網(wǎng)的建設所應用。

3.2 遙感技術應用

遙感是空間信息技術中最具歷史的技術，在地質(zhì)、資源環(huán)境、災害、區(qū)域、城市等調(diào)查監(jiān)測、分析預測方面有著成功的應用。作為一種傳感技術，遙感將在這些領域物聯(lián)網(wǎng)建設與應用中成為系統(tǒng)信息源之一，也必將因其具有低代價大范圍連續(xù)獲取信息的能力而大有作為，尤其是在當前物聯(lián)網(wǎng)傳感器以點信息源為主的情況下，遙感獲取的信息恰是物聯(lián)網(wǎng)建設應用中有待發(fā)掘的藍海領域。

3.3 地理信息系統(tǒng)技術應用

地理信息系統(tǒng)的核心技術涵蓋多源空間數(shù)據(jù)集成、空間信息可視化、空間分析技術、空間數(shù)據(jù)挖掘和GIS 應用建模等諸多方面[11]，因此，在各領域的物聯(lián)網(wǎng)建設中，GIS不僅可以提供功能強大的數(shù)據(jù)存儲、處理、交換、分析、管理和應用，還可以提供對空間與非空間信息的認識、分析與數(shù)據(jù)挖掘、表達和決策的技術和模型。隨著物聯(lián)網(wǎng)研究與應用的深入，出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)與GIS的集成應用[12]，一些物聯(lián)網(wǎng)的建設也直接基于GIS而設計開發(fā)，因此GIS在物聯(lián)網(wǎng)建設中的應用價值和應用前景也越來越被人們所共識。

4 結 語

從物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，到近年來的快速發(fā)展，許多先進理念與科技創(chuàng)新不斷出現(xiàn)，但有學者指出物聯(lián)網(wǎng)還缺乏理論依據(jù)和技術支撐，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要傳感、網(wǎng)絡、計算機以及空間信息技術等相關理論技術的支撐。徐冠華院士曾在國家遙感中心成立15周年紀念會上提到，空間信息技術在過去的幾十年里得到了迅速發(fā)展，但在產(chǎn)業(yè)化和實用化方面還有相當距離，而物聯(lián)網(wǎng)概念的誕生及其在各領域的發(fā)展恰為空間信息技術的應用提供了廣闊的市場和發(fā)展機遇。因此，清醒地認識空間信息技術在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設中的作用及其應用，促進空間信息技術和物聯(lián)網(wǎng)的集成結合對于物聯(lián)網(wǎng)及其相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

參 考 文 獻

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篇5

關鍵詞：國情監(jiān)測；礦產(chǎn)資源；監(jiān)管；三維礦山

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1引言

礦產(chǎn)資源是人類生產(chǎn)和生活資料的基本源泉，我國，90%以上的能源，80%的工業(yè)原料來之礦產(chǎn)資源。礦業(yè)在取得巨大成就的同時，也給社會生態(tài)環(huán)境帶來一些危害，大量的開發(fā)活動所造成的破壞與污染越來越嚴重。如何有效地管理礦業(yè)、維護礦產(chǎn)資源開采秩序，遏制違法行為，有效保護和利用礦產(chǎn)資源，保障礦山安全生產(chǎn)，協(xié)調(diào)礦山與地方的矛盾，提升礦產(chǎn)資源監(jiān)管水平，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源管理工作的規(guī)劃化、科學化，從而促進礦業(yè)經(jīng)濟健康、可持續(xù)發(fā)展，成為礦產(chǎn)資源管理部門亟待解決的問題。

目前，我國正在開展第一次全國地理國情普查工作，綜合利用了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、航空航天遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)技術（GIS）等現(xiàn)代測繪地理信息技術及各時期測繪成果檔案，對自然、人文等地理要素進行動態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測，并統(tǒng)計分析其變化量、分布特征、地域差異、變化趨勢等，形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖件和研究報告等，為礦產(chǎn)資管的監(jiān)管提供了詳實的基礎數(shù)據(jù)[1]。本文為了提升礦產(chǎn)資源監(jiān)督管理手段，保護、合理利用礦產(chǎn)資源，充分利用遼寧省第一次全國地理國情普查數(shù)據(jù)成果，結合3S技術、數(shù)據(jù)庫技術及網(wǎng)絡技術等，設計和研究基于地理國情動態(tài)監(jiān)測的礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)。

2系統(tǒng)總體設計

2.1系統(tǒng)流程結構

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)基于省市縣多級數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)聯(lián)動，上級礦管部門對本級和下屬單位的礦業(yè)權審批、礦產(chǎn)開采、礦產(chǎn)復墾等情況進行實時監(jiān)測。省市縣三級通過上下級數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)省、市、縣三級數(shù)據(jù)的動態(tài)同步更新和共享。如下圖所示，省級通過抽取程序，采用增量抽取的方式獲取下級部門的礦山日常監(jiān)管數(shù)據(jù)、礦業(yè)權數(shù)據(jù)等，并集中到地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)倉庫中，通過在線動態(tài)分析，圖文展示、實現(xiàn)對各級礦政管理部門的礦業(yè)權登記過程、礦產(chǎn)開采情況、礦產(chǎn)復墾情況等以及對礦山企業(yè)的生產(chǎn)過程進行監(jiān)管。

2.2系統(tǒng)邏輯結構

地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫和業(yè)務子模塊是礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)的兩大基石，因此在系統(tǒng)總體設計時，必須從業(yè)務子模塊和數(shù)據(jù)庫結構兩方面進行科學合理的設計，在數(shù)據(jù)庫設計時，既要考慮結構的完備性、格式和編碼的規(guī)范化，又要盡可能地避免數(shù)據(jù)的冗余[2]。在系統(tǒng)功能模塊設計時，為使系統(tǒng)結構合理，層次清晰，并具有較強的開放性和可伸縮性，將系統(tǒng)劃分為若干既相對獨立又相互協(xié)調(diào)、可共享信息的子系統(tǒng)[3]。這些子系統(tǒng)再依據(jù)一定的通訊規(guī)則和集成模式完成各自獨立的功能的同時，能夠有機的集成在一起，服務于整個系統(tǒng)的信息處理目標，同時應用子系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)庫的合理調(diào)度、組織，形成數(shù)據(jù)的合理流向，完成系統(tǒng)的整體功能，維持系統(tǒng)的旺盛的生命力。

根據(jù)礦產(chǎn)資源監(jiān)管業(yè)務的要求，其邏輯結構層面上又可以劃分為五個部分：技術層，數(shù)據(jù)層、中間層、應用層和用戶層[4]。具體的邏輯結構圖如下所示：

圖2 邏輯框架結構圖

2.2.1技術層

技術層是系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎，為系統(tǒng)的實施提供技術保障。本系統(tǒng)的架構和開發(fā)采用當前主流的開發(fā)技術。主要包括：網(wǎng)絡技術，WebGIS技術，數(shù)據(jù)庫技術以及組件開發(fā)技術等。這些技術成熟穩(wěn)定，為系統(tǒng)的順利實施打下良好的技術基礎。

2.2.2數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供了永久化存儲的支持。數(shù)據(jù)層主要包括數(shù)據(jù)的采集、獲取、提取、組織、管理、更新、維護等。數(shù)據(jù)組織與管理是指對集中-分布式、異構(矢量、影像、屬性、文檔)、多數(shù)據(jù)源、多分辨率的數(shù)據(jù)進行管理；數(shù)據(jù)的更新與維護是指在數(shù)據(jù)庫平臺上, 根據(jù)不同的管理層次, 在統(tǒng)一的組織管理原則指導下, 利用地理國情動態(tài)監(jiān)測、礦政信息等多種信息源, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的各種更新與維護。這些數(shù)據(jù)庫按照功能劃分為空間矢量數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。

2.2.3平臺層

平臺層是應用層與數(shù)據(jù)層之間的一個橋梁，平臺層對系統(tǒng)的公共組件進行管理，將數(shù)據(jù)和應用進行屏蔽，使得系統(tǒng)具有良好的可維護性和可擴充性，滿足系統(tǒng)分步實施的需要。針對本系統(tǒng)的特點，分為地理國情動態(tài)監(jiān)測基礎數(shù)據(jù)平臺和礦產(chǎn)資源信息服務平臺, 以建立地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)共享、礦產(chǎn)監(jiān)管功能共享為目標，使礦產(chǎn)管理規(guī)范化、動態(tài)監(jiān)管實時化。

2.2.4應用層

應用層針對礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)的需要開發(fā)各功能模塊。每個模塊完成特定的功能。由于各模塊的開發(fā)是基于公共平臺之上的，使得各模塊間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)通訊都很方便快捷，系統(tǒng)應用層采用可伸縮設計以滿足不同層次的需求。公共平臺中集成了系統(tǒng)大量的功能組件和功能模塊，應用系統(tǒng)的開發(fā)就是按應用要求對功能組件或功能模塊的組裝, 實現(xiàn)對專題數(shù)據(jù)的管理以及專題數(shù)據(jù)與基礎數(shù)據(jù)的關聯(lián)或融合。這種結構設計大大加快了系統(tǒng)的開發(fā)速度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2.5用戶層

用戶層實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的操作。系統(tǒng)用戶包括各級領導、礦產(chǎn)管理部門的工作人員，系統(tǒng)維護人員。根據(jù)系統(tǒng)權限的不同，用戶可以與不同的界面進行交互，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新，系統(tǒng)管理，礦山監(jiān)管、分析決策，信息查詢，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，成果輸出等。

3系統(tǒng)功能設計

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)的總體目標是利用地理國情動態(tài)監(jiān)測信息，結合已有的國土資源電子政務平臺，實現(xiàn)礦業(yè)權審批輔助審查、礦產(chǎn)基本信息查詢、礦山開采現(xiàn)狀地表覆蓋數(shù)據(jù)動態(tài)更新、違法違規(guī)開采和資源破壞及時預警，礦產(chǎn)復墾數(shù)據(jù)動態(tài)更新、礦產(chǎn)復墾立項三維輔助審查、地質(zhì)環(huán)境評估三維實景展示等。

根據(jù)系統(tǒng)總體要求，系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)管理、圖形輔助審查、專題監(jiān)管分析、動態(tài)監(jiān)測、三維礦山、數(shù)據(jù)查詢、報表統(tǒng)計、常用工具、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)接口等。

3.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)日常維護等，用于統(tǒng)一配置、維護管理各類礦產(chǎn)資源專題數(shù)據(jù)及地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，能支持海量空間數(shù)據(jù)的快速組織管理；提供數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等工具便于維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)；提供界面化的操作方式，及時將遙感影像、地形圖、地理國情、礦產(chǎn)復墾數(shù)據(jù)等信息進行更新，保持數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性，保證數(shù)據(jù)分析和監(jiān)管的有效性。

3.2圖形輔助審查

3.2.1疊加分析

在礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)中，導入礦產(chǎn)資源的相關信息及坐標，根據(jù)管理工作的需要，利用地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過疊加分析功能，自由選定分析條件，將礦產(chǎn)資源信息與地理國情動態(tài)監(jiān)測信息進行疊加分析并形成分析報告。

3.2.2緩沖區(qū)分析

選定一個或者多個礦產(chǎn)圖形或者自定義一個點、線、面，在礦產(chǎn)資源監(jiān)管信息系統(tǒng)中，可以對選定的或者自定義勾畫的圖形要素創(chuàng)建一定范圍的緩沖區(qū)，進行空間分析。如重點水源和旅游風景區(qū)為禁采區(qū)，對礦產(chǎn)資源進行開采規(guī)劃時，可以對禁采區(qū)建立緩沖區(qū)來為礦產(chǎn)資源執(zhí)法監(jiān)察提供輔助決策作用。

3.2.3對比分析

可以選擇多個年份的礦產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比分析，以圖形、表格、模型等形式展現(xiàn)礦產(chǎn)資源的變化情況及規(guī)律，對礦產(chǎn)資源管理、礦產(chǎn)資源復墾、礦產(chǎn)資源執(zhí)法都具有重要作用。

3.3專題監(jiān)管分析

3.3.1礦產(chǎn)分布分析

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)通過調(diào)用已有的礦政信息，套合高分辨率遙感影像及遼寧省地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，可按照行政區(qū)劃、礦種等條件，自動進行礦產(chǎn)資源分布規(guī)律分析，并形成分析報告。系統(tǒng)同時提供按照任意區(qū)域范圍輸出各類礦產(chǎn)資源分布圖件及專題圖件等，包括對專題圖的頁面調(diào)整和整飾功能。

3.3.2礦產(chǎn)開采地表覆蓋情況分析

在各類礦產(chǎn)開采數(shù)據(jù)基礎之上，結合地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用計算機及GIS技術，按照年、季度、礦產(chǎn)名稱、企業(yè)單位、行政區(qū)劃（可具體到鄉(xiāng)級單位）、礦產(chǎn)編號等條件，對礦產(chǎn)開采地表覆蓋情況進行分析，形成多時態(tài)的分析報告。同時，將分析結果與高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)疊加，為礦產(chǎn)執(zhí)法監(jiān)察提供數(shù)據(jù)支持。

3.3.3礦產(chǎn)復墾地表覆蓋匯總分析

礦產(chǎn)復墾是現(xiàn)階段解決礦產(chǎn)環(huán)境及礦產(chǎn)經(jīng)濟發(fā)展的主要途徑。目前，由于我國有關的法律和法規(guī)，涉及到礦產(chǎn)環(huán)境保護方面的規(guī)定，大多限于“三廢”污染與治理，而對礦產(chǎn)存在的其他環(huán)境問題關注不夠，缺少對礦產(chǎn)復墾工作的有效監(jiān)督。本系統(tǒng)正是利用先進的信息化手段，將礦產(chǎn)復墾與遙感影像、地理國情數(shù)據(jù)等信息進行綜合分析、可按照上報的礦產(chǎn)復墾方案對礦產(chǎn)復墾進度進行動態(tài)的監(jiān)督、分析，形成分析報告，供管理人員決策。

3.3.4非法采礦區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計

根據(jù)地表露天開礦分布情況，對照礦業(yè)權審批數(shù)據(jù)，對開采區(qū)域或行政區(qū)進行非法開采礦的地表覆蓋情況進行分類統(tǒng)計，同時對比土地利用現(xiàn)狀分類形成專題統(tǒng)計結果。

3.4動態(tài)監(jiān)測

礦產(chǎn)資源監(jiān)管系統(tǒng)應用地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)搭建可視化平臺，采用形象的圖形圖像語言和簡便的計算機表達方式，同時對數(shù)據(jù)庫中相關的數(shù)據(jù)和最新的圖形數(shù)據(jù)資料進行比較分析并結合實際監(jiān)督檢查，對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程實行動態(tài)監(jiān)測，并與設定的指標或計劃相比較，對潛在的安全問題、違法違規(guī)開采、礦產(chǎn)復墾時限、復墾比例等問題及時提出預警信息，對資源開發(fā)和監(jiān)管過程中存在的問題及時警示，為管理部門對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用、打擊非法采礦行為、監(jiān)督礦產(chǎn)復墾等提供科學依據(jù)。

3.5三維礦山

利用地理國情動態(tài)監(jiān)測基礎數(shù)據(jù)，通過Skyline三維分析擴展模塊，疊加DEM和DOM數(shù)據(jù)，實時生成礦產(chǎn)三維模型，建立虛擬三維場景。用戶能夠在三維模型監(jiān)督礦產(chǎn)開采、污染、復墾情況，自由調(diào)整觀察者的觀測視角，并能迅速定位到目標點，同時輔助開展地質(zhì)災害環(huán)境評估。

3.6數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢滿足不同業(yè)務的應用需求，針對空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)特點，統(tǒng)提供了模糊查詢、快捷查詢、自定義查詢等各種靈活方便的查詢功能。

3.7報表統(tǒng)計

3.7.1礦業(yè)權數(shù)據(jù)統(tǒng)計

通過調(diào)用地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用自定義報表模板，靈活統(tǒng)計礦業(yè)權分類情況一覽表、礦業(yè)權交易情況一覽表、礦業(yè)權審批情況一覽表等工作報表。

3.7.2采礦區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計

對礦產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)開采區(qū)域、行政區(qū)劃（鄉(xiāng)級名稱、縣級名稱、市級名稱等）、開采礦的地表覆蓋情況進行分類統(tǒng)計，還可以根據(jù)其各類指標設定進行分級統(tǒng)計等。

3.7.3礦產(chǎn)復墾區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計

礦產(chǎn)復墾是指在開采礦過程中，為有效保護環(huán)境進行的復墾生態(tài)治理。在地理國情數(shù)據(jù)底圖基礎上，依據(jù)礦產(chǎn)復墾立項要求，對礦產(chǎn)企業(yè)的開采區(qū)域、行政區(qū)劃（鄉(xiāng)級名稱、縣級名稱、市級名稱等）、開采礦復墾的地表覆蓋情況進行分類統(tǒng)計，也可設定各類指標進行分級統(tǒng)計。

3.7.4非法采礦區(qū)地表覆蓋分類統(tǒng)計

根據(jù)地表露天開礦分布情況，對照礦業(yè)權審批數(shù)據(jù)，可對開采區(qū)域或行政區(qū)進行非法開采礦的地表覆蓋情況進行分類統(tǒng)計，同時對比土地利用現(xiàn)狀分類形成專題統(tǒng)計結果。

3.8常用工具

系統(tǒng)提供面積量算、長度量算、坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化等常用工具。

3.9系統(tǒng)維護

系統(tǒng)維護功能主要提供一些系統(tǒng)管理的可視化工具，協(xié)助系統(tǒng)管理員更有效地管理系統(tǒng)。功能包括：組織機構管理、角色管理、用戶權限管理、系統(tǒng)參數(shù)設置 ,系統(tǒng)字典管理等。

3.10系統(tǒng)接口

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務接口，能實現(xiàn)與已有礦政管理平臺及將來系統(tǒng)功能升級的銜接。

4結束語

礦產(chǎn)資源監(jiān)管一直是礦產(chǎn)資源管理研究的熱點問題，隨著地理國情普查工作的不斷推進，充分利用地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)成果，實現(xiàn)礦產(chǎn)監(jiān)管從事后到事前模式的轉(zhuǎn)變，不但拓展了地理國情動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)成果的應用范圍，而且?guī)恿说V產(chǎn)資源管理模式的深刻改變，從而更加促進礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)與應用，提升了礦產(chǎn)資源管理水平，為提高礦產(chǎn)資源管理的可持續(xù)性，市縣礦產(chǎn)規(guī)劃、設計、開采及復墾等工作有機結合奠定了基礎。

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篇6

為優(yōu)化林地結構，提高林地效益，科學管理林地，促進全市林業(yè)又好又快發(fā)展，根據(jù)上級部署，經(jīng)市政府研究，現(xiàn)就在全市開展林地保護利用規(guī)劃編制工作有關事項通知如下：

一、編制林地保護利用規(guī)劃的目的和任務要求

這次林地保護利用規(guī)劃編制，主要是對全市各類林地區(qū)劃、森林資源、公益林界定等進行全面調(diào)查、核實、論證，搞好基礎調(diào)查、資料收集、專題研究，查清森林資源數(shù)據(jù)，建立健全林地保護利用管理機制，為今后全市林業(yè)發(fā)展和保護利用林地提供依據(jù)。工作重點是明確林地范圍、功能，科學界定保護等級和質(zhì)量等級。規(guī)劃編制工作從7月20日開始，到年底前完成，林地檔案管理數(shù)據(jù)庫建設要在年底前完成。

二、規(guī)劃編制的基本原則

（一）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)原則。正確處理林地保護與利用、林地保護與經(jīng)濟發(fā)展的關系，促進林地的科學合理利用，充分發(fā)揮森林的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。同時，注意與上級規(guī)劃相銜接，與全市有關規(guī)劃相協(xié)調(diào)。

（二）廣泛參與原則。既要認真組織專業(yè)技術人員扎實做好基礎調(diào)查、資料收集、專題研究和政策建議等工作，又要采取多種形式，廣泛聽取鎮(zhèn)村、有關部門及社會公眾的意見建議，確保規(guī)劃具有堅實的科學基礎和廣泛的社會認同。

（三）注重落實原則。綜合運用經(jīng)濟、行政、法律手段，積極保護現(xiàn)有林地，適度補充林地，科學利用林地，將已有林地和林業(yè)發(fā)展用地目標任務層層分解落實到鎮(zhèn)村、到山頭地塊，建立起符合國家標準的林地檔案管理數(shù)據(jù)庫。

三、工作步驟

（一）落實規(guī)劃基數(shù)（7月20日—8月31日）。以最新森林資源規(guī)劃設計調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，以林相圖為基礎，利用遙感影像圖進行對比分析，并做必要的補充調(diào)查，落實基準年的規(guī)劃基數(shù)。

（二）研究具體問題（9月1日—9月30日）。研究林地保護管理政策、建設用地需求及節(jié)約集約利用林地措施、林地結構和布局優(yōu)化、林地補充來源規(guī)劃，落實規(guī)劃實施保障等。

（三）確定規(guī)劃框架（10月1日—11月20日）。明確未來林地保護利用的基本戰(zhàn)略，確定林地保護利用規(guī)劃的主要目標和相應控制性指標，提出保護利用措施，按照縣級林地保護利用規(guī)劃文本格式，形成規(guī)劃框架。規(guī)劃框架經(jīng)市林業(yè)局評審后報省林業(yè)局審定。以審定同意后的規(guī)劃框架為指導，確定優(yōu)化方案，編制規(guī)劃文本、相關說明、規(guī)劃圖表、綜合研究報告等規(guī)劃成果。

（四）抓好規(guī)劃論證（11月21日—11月30日）。征求市發(fā)改、財政、國土等部門對規(guī)劃編制的意見，對規(guī)劃目標及林地規(guī)模、結構、布局和相關政策等進行重點論證，并與相關規(guī)劃相銜接。

（五）報批規(guī)劃成果（12月1日—12月20日）。規(guī)劃成果報市林業(yè)局評審通過后，報省林業(yè)局批準。

四、工作措施

（一）廣泛宣傳，增強全社會保護林地意識。充分運用電視、廣播、市情等媒體，采取辦專欄、專版等形式，廣泛宣傳編制和實施林地保護利用規(guī)劃的重要意義，宣傳保護森林和林地的法律法規(guī)知識，為林地保護利用規(guī)劃實施營造良好的輿論氛圍。

（二）精心組織，確保編制工作順利推進。市林業(yè)局要精心組織，統(tǒng)籌安排，搞好技術培訓和工作指導，保障技術支撐；要加強監(jiān)督檢查，完善林地監(jiān)測、評估和統(tǒng)計制度，保證編制工作順利開展。各鎮(zhèn)政府、街道辦事處、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)管委會從7月20日開始，要安排2名技術人員，分組搞好林地資源調(diào)查，到8月20日完成調(diào)查。發(fā)改局、財政局、國土局、環(huán)保局、城建局、農(nóng)業(yè)局、交通運輸局、水利局、產(chǎn)芝水庫管理局等部門要密切配合，積極參與，確保如期完成規(guī)劃編制任務。

篇7

【關鍵詞】無人機航測技術；土地整治項目；應用；探討

0 引言

土地整治是指對田、水、路、林、村等實行綜合治理，對自然災害損毀或者生產(chǎn)建設活動破壞的土地進行復墾，對宜農(nóng)未利用土地進行開發(fā)，增加有效耕地面積，提高耕地質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)田生產(chǎn)能力，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效改善傳統(tǒng)的農(nóng)用地利用格局，擴大經(jīng)營規(guī)模，促進農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收和改善生態(tài)環(huán)境的行為，是農(nóng)用地、農(nóng)村建設用地、城鎮(zhèn)工礦建設用地、未利用地開發(fā)與土地復墾等綜合整治活動。在土地整治活動中，項目的立項可行性研究、規(guī)劃設計、工程量預算、項目施工、進度監(jiān)控以及竣工驗收所需的高分辨率、現(xiàn)勢性強、高精度的數(shù)據(jù)和圖件，正是近年來興起的不失機動靈活、可以實現(xiàn)快速響應又低成本、精度高的一種無人機航測系統(tǒng)及技術能夠很好實現(xiàn)的。

1 無人機航測的特點

低空無人機航空攝影測量是繼衛(wèi)星遙感、大飛機遙感之后發(fā)展起來的一項新型航空遙感技術，它的特點主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

1.1 無人機起降方便

采用滑起、滑降、彈射、傘降等方式，無需機場起降和進行機場協(xié)調(diào)等一系列工作，對起降場地要求低，一般有凈空條件較好的平整的草地或公路即可。

1.2 可以獲取準確度高和高分辨率的影像

能低空作業(yè)和云下攝影，可以獲取分辨率在0.05～0.5米之間的影像和相對精確的定位數(shù)據(jù)。

1.3 效率高

無人機航空攝影不受地形影響，可進入各種復雜地域拍攝，無論是林地、高原、盆地、水域都可以實施攝影，獲取數(shù)據(jù)全面準確，有效拍攝時間長，能夠高效率完成工作任務。

1.4 無人機運輸方便

系統(tǒng)集成度高，只需裝載于一般的運輸車中，也可進行鐵路或航空托運，方便在各地開展工作任務。

1.5 成本低

整個系統(tǒng)維護、維修成本較低，運行成本也比有人機和常規(guī)測繪較低。

1.6 內(nèi)業(yè)成圖快速

利用相關軟件可以快速的完成空三、DEM、DOM、DIG的制作。

2 貴州省土地整治項目主要測量技術要求

坐標系統(tǒng)：平面采用1980西安坐標系，高程采用1985年國家高程基準。

正射影像分辨率與成圖比例尺：地面分辨率不低于0.20米，成圖比例尺一般為1∶2000，若因項目有特殊需要的，成圖比例尺可定為1：500或1∶1000。

控制測量：平面和高程觀測、平差、精度限差要求采用《城市測量規(guī)范》要求；GPS測量時應采用《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T18314-2009）要求開展控制測量。三、四等水準測量按照《國家三、四等水準測量規(guī)范》執(zhí)行。RTK測量依據(jù)《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)（RTK）測量技術規(guī)范》（CH/T 2009-2010）要求進行。

地形圖測繪：按照《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》（GB/T20257.1 -2007）執(zhí)行。補充要求：實測項目區(qū)紅線范圍外30米內(nèi)的地形和地類；高程注記至分米；獨立地物應注記高程，各類坎子要注記兩端坎頭的高程和坎中間點的上下高程；道路交叉口、涵洞均應注記高程；山脊及地形急劇變化處和特殊地貌應注記高程，山頂制高點、鞍部的高程應全部注記；水利建筑物及附屬設施實測上圖，；水田應逐塊表示，不允許綜合，并測注高程；水庫、池塘要測繪水涯線并注高程；池塘應測注塘頂邊高程以及量取塘頂至水面的高度；水系應完整表示出來，實測紅線范圍內(nèi)溝渠走向、寬度、堤頂高程；涉及到土地整理的主要路、溝、池、凼、水源等要素應盡可能將其測繪完整，偏離紅線太遠時，可標示其概略走向和距離；道路中心、交叉路中心、獨立地物、涵洞、橋面、山頂、鞍部、各類坎頂、坎底的高程。

3 無人機航測技術在土地整治項目中的應用

按照省廳的要求，我院在風岡縣進化鎮(zhèn)和務川縣黃都鎮(zhèn)高標準基本農(nóng)田整治項目中采用了無人機航測技術，現(xiàn)將作業(yè)依據(jù)、作業(yè)流程及方法、成果資料進行簡單的介紹，并就無人機航測技術及成果在土地整治活動中各個階段的應用進行探討。

3.1 無人機航測技術作業(yè)依據(jù)

《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（GB/T7931-2008）；《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（GB/T7930-2008）；《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》（GB/T23236-2009）；《無人機航攝系統(tǒng)技術要求》（CH/Z3002-2010）；《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（CH/Z3003-2010）；《低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z3004-2010）；《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》（CH/Z3005-2010）；《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測量數(shù)字化測圖規(guī)范》（GB/T15967-2008）。

3.2 作業(yè)流程及方法

航線設計主要指標：按照攝區(qū)范圍、平均基準面高程進行航線設計。保證同一航攝區(qū)域高差不大于設計航高的1/6時，兩個項目相對航高設計為550米和800米，同時保證測區(qū)航向重疊不小于65%、旁向重疊不小于35%，像片傾角不大于5度，旋偏角不大于15度。

航攝：本次采用LT-150G型固定翼無人機搭載35mm定焦鏡頭的佳能5D markⅡ型數(shù)碼相機進行航攝。

像控點測量：利用VirtuoZo Smait航空攝影測量影像快速拼接軟件生成的正射影像圖作為工作地圖，利用GPS-RTK方法，按照1：1000地形圖成圖要求進行像控點選刺和測量。

空三加密：利用低空航測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)DPGrid先對像片進行畸變糾正、內(nèi)定向，然后進行自動轉(zhuǎn)點、控制點轉(zhuǎn)刺、區(qū)域網(wǎng)平差計算、人工調(diào)整等過程，當區(qū)域網(wǎng)平差計算各項精度指標滿足規(guī)范及設計要求后生成空三加密成果。

數(shù)字化成圖：由空三加密成果恢復建立立體模型利用全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo NT按照成圖要求和土地整治測量技術要求進行地形地物的立體采集，然后在CAD軟件上進行圖形編輯。然后打印地形圖數(shù)據(jù)到實地進行檢查、調(diào)查、核實和定性，室內(nèi)根據(jù)外業(yè)調(diào)繪底圖進行修改、處理，最后形成標準的地形圖成果。

DEM、DOM制作：利用已測制完成的數(shù)字化地形圖數(shù)據(jù)生成測區(qū)的高程模型（DEM），然后利用高程模型進行影像糾正、投影轉(zhuǎn)換，經(jīng)過勻光勻色、鑲嵌、裁切、檢查、編輯，形成整個測區(qū)的正射影像圖（DOM）。

3.3 完成的成果資料

完成項目區(qū)GPS控制成果、像控點成果、空三加密成果、實測土地利用現(xiàn)狀圖、項目規(guī)劃圖、工程布置圖、項目單體工程設計圖（冊）、項目竣工圖、項目區(qū)正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）等。

3.4 成果精度檢核

對完成的地形圖和正射影像圖成果，利用GPS-RTK測量方法實地測量地物點進行檢查，兩個測區(qū)共隨機抽查了1025個點，平面中誤差為0.43米，高程中誤差為0.55米，粗差點51個，可見整體成果精度能夠滿足1：2000地形圖相關技術要求。

3.5 無人機航測技術及成果在土地整治活動中各個階段的應用

可行性研究階段：利用無人機航測技術完成的DOM、DEM、DLG成果，以及該成果構建的項目區(qū)三維立體模型，方面土地管理者、決策者、規(guī)劃設計者、評審專家和公眾能夠運籌帷幄之中，對項目有個直觀的了解、分析研究和科學的決策，編制可行性研究報告等。

規(guī)劃設計與預算階段：可以利用DOM、DEM、DLG成果以及立體像對，對項目區(qū)內(nèi)各項單體工程、重點工程進行精細的規(guī)劃設計、坡度和工程量計算，繪制項目規(guī)劃圖、工程布置圖、項目單體工程設計圖（冊）和編制預算編等。

項目施工階段：分階段性的利用無人機航測技術對項目區(qū)進行航攝，利用影像進行疊加對比分析，可以隨時掌握工程進度等。

竣工驗收階段：利用無人機航測快速的提供全方位的、精度高的影像數(shù)據(jù)及圖文資料，通過疊加對比，可準確直觀的分析工程施工與設計的一致性及最終成效，有利于成果驗收。

4 結語

雖然目前無人機航測技術還存在無人機航攝會出現(xiàn)俯仰和橫滾角較大、數(shù)碼航片圖幅多、需要的像控點數(shù)量較多等缺點，但是通過實踐表明，只要通過認真組織，嚴格按照相關規(guī)程規(guī)范和技術要求執(zhí)行，在土地整治活動中，無人機航測技術與常規(guī)測繪和有人機航測比較，具有快速機動、需要測量人員少、成本低、受空域限制少、效率高等優(yōu)勢，同時又能夠快速、高效的提供滿足精度要求的各種數(shù)據(jù)資料和空中飛行服務，因此，筆者認為無人機航測技術及成果在土地整治活動中各個階段的應用是可靠、可行的，是可以大力推廣應用的。

【參考文獻】

[1]何敬，李永數(shù)，徐京華，魯恒.無人機影像制作大比例尺地形圖試驗分析[J].測繪通報，2009（08）.

篇8

[關鍵詞]大數(shù)據(jù)；信息技術；數(shù)據(jù)處理

[中圖分類號]TP274[文獻標識碼]A

20世紀中葉計算機的誕生標志著電子時代正式開始，從此人類社會開始生產(chǎn)并存儲各類型的數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)次計算機技術革命，單位面積所能存儲的數(shù)據(jù)量大大提高。近年來，由于WEB2.0應用的全面爆發(fā)，網(wǎng)絡參與者同時也成了網(wǎng)絡信息的制造者，由WEB2.0帶來的大規(guī)模非結構化數(shù)據(jù)開始呈現(xiàn)出幾何增長。因此，麥肯錫公司在2011年的報告《Big Data：the Next Frontier for Innovation》[1]中，對這種密集型數(shù)據(jù)爆炸的現(xiàn)象成為“大數(shù)據(jù)”時代的到來。

1大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)的概念并不是憑空出現(xiàn)的，它的前身是海量數(shù)據(jù)。但兩者之間有所區(qū)別。海量數(shù)據(jù)強調(diào)了數(shù)據(jù)量的規(guī)模之大，并沒有對其特性進行定義。而大數(shù)據(jù)的概念包含了大數(shù)據(jù)的體積、傳播速率、特征等內(nèi)容。雖然截至目前還沒有對大數(shù)據(jù)有統(tǒng)一的定義，但被廣泛接受的定義為：大數(shù)據(jù)是無法在一定時間內(nèi)用通常的軟件工具進行收集、分析、管理的大量數(shù)據(jù)的集合[2]。大數(shù)據(jù)的特點一般歸納為四點：一是數(shù)據(jù)總量大，目前大數(shù)據(jù)的最小單位一般被認為是10～20TB的量級；二是數(shù)據(jù)類型多，包括了結構化、非結構化和半結構化數(shù)據(jù)；三是數(shù)據(jù)的價值密度很低；四是數(shù)據(jù)產(chǎn)生和處理的速度非常快。這四個特點又被稱作大數(shù)據(jù)的4 V理念，即：Volume，Variety，Value，Velocity[3]。

2大數(shù)據(jù)的技術

依據(jù)大數(shù)據(jù)生命周期的不同階段，可以將與大數(shù)據(jù)處理相關的技術分為相應的三個方面：

2.1大數(shù)據(jù)存儲

從海量數(shù)據(jù)時代開始，大規(guī)模數(shù)據(jù)的長期保存、數(shù)據(jù)遷移一直都是研究的重點。從20世紀90年代末至今，數(shù)據(jù)存儲始終是依據(jù)數(shù)據(jù)量大小的不斷變化和不斷優(yōu)化向前發(fā)展的。其中主要有：DAS（Direct Attached Storage），直接外掛存儲；NAS（Network Attached Storage），網(wǎng)絡附加存儲；SAN（Storage Area Network），存儲域網(wǎng)絡和SAN IP等存儲方式[4]。這幾種存儲方式雖然是不同時代的產(chǎn)物，但各自的優(yōu)缺點都十分鮮明，數(shù)據(jù)中心往往是根據(jù)自身的服務器數(shù)量和要處理的數(shù)據(jù)對象進行選擇。

此外，這兩年數(shù)據(jù)存儲的虛擬化從研究走向現(xiàn)實。所謂虛擬化，就是將原有的服務器進行軟件虛擬化，將其劃分為若干個獨立的服務空間，如此可以在一臺服務器上提供多種存儲服務，大大提高了存儲效率，節(jié)約存儲成本，是異構數(shù)據(jù)平臺的最佳選擇。從技術角度來講，虛擬化可以分為存儲虛擬化和網(wǎng)絡虛擬化，網(wǎng)絡虛擬化是存儲虛擬化的輔助，能夠大幅度提升數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡利用率和傳輸速率。目前IBM、浪潮、思科等公司紛紛發(fā)力虛擬化市場，可以預見虛擬化會成為未來大數(shù)據(jù)存儲的一個主流技術。

2.2大數(shù)據(jù)挖掘

在大數(shù)據(jù)的處理技術中，超大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘一直是難點，也是重點。面對上百TB，甚至PB級別的異構數(shù)據(jù)，常規(guī)的處理工具往往難以擔當重任。需要考慮到的是大數(shù)據(jù)是個不斷生長的有機體，因此在挖掘過程中還要考慮到未來數(shù)據(jù)繼續(xù)增長所帶來的影響。

因此，大數(shù)據(jù)的挖掘需要采用分布式挖掘和云計算技術。Google公司一直是分布式挖掘技術的領導者，它研發(fā)了MapReduce分布式挖掘工具[5]，英特爾公司在此基礎上開發(fā)了Hadoop分布式挖掘工具。這兩個工具都具有高效、高擴展、高可靠性和高容錯率的特點，并提供免費版本，適用于各種類型的大數(shù)據(jù)挖掘。

2.3大數(shù)據(jù)分析

從內(nèi)容來說，大數(shù)據(jù)的分析分為技術和方法兩種類型。從技術上講，主要是分布式的數(shù)據(jù)分析和非結構化數(shù)據(jù)處理等。從方法上講，主要是利用常用的數(shù)理統(tǒng)計方法來進行數(shù)據(jù)分析，例如使用可視化的數(shù)據(jù)分析工具。但兩者是一個有機的整體。大數(shù)據(jù)處理的最終目的是為了將數(shù)據(jù)之間的關系以可視化的方式呈現(xiàn)在用戶面前，包括了處理的全部過程和展現(xiàn)的過程。在數(shù)據(jù)分析過程中，不僅僅是需要計算機進行自動化的分析，更需要人工進行數(shù)據(jù)選擇和參數(shù)的設定，兩個是辯證的關系。

隨著大數(shù)據(jù)行業(yè)的興起，產(chǎn)生了一個新的職業(yè)，被稱作數(shù)據(jù)科學，而從事該行業(yè)的人員被稱作數(shù)據(jù)科學家。這類科學家的一個特點就是能夠藝術性地將數(shù)據(jù)進行可視化分析，簡單明了而且能夠展現(xiàn)出數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系。

3大數(shù)據(jù)的應用

麥肯錫在大數(shù)據(jù)的研究報告中指出，大數(shù)據(jù)的應用已經(jīng)滲透到每一個行業(yè)和業(yè)務職能領域，逐漸成為了重要的生產(chǎn)因素[6]。按照專業(yè)領域劃分，信息技術、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、商業(yè)、遙感探測已經(jīng)開始應用大數(shù)據(jù)技術來進行研究和生產(chǎn)效益；生物信息技術、科研情報所、圖書情報領域已經(jīng)對大數(shù)據(jù)展開了研究，并進行了規(guī)劃；其他專業(yè)和行業(yè)對大數(shù)據(jù)可能仍處于了解階段，但大數(shù)據(jù)的浪潮很快就會波及大部分的行業(yè)領域。

從大數(shù)據(jù)的應用效果來看，總體趨勢與上述的三類專業(yè)呈現(xiàn)出一致性。百度、淘寶等公司作為信息技術、互聯(lián)網(wǎng)和商業(yè)領域的杰出代表，已經(jīng)對大數(shù)據(jù)開始了深度應用，馬云在卸任阿里巴巴CEO時更是闡述了大數(shù)據(jù)時代將改變互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)的面貌，誰提前開始大數(shù)據(jù)的應用，就可以獲得未來行業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢。大數(shù)據(jù)的普及需要一個過程，首先從重點應用行業(yè)開始，例如信息技術領域行業(yè)，逐漸擴展到其他行業(yè)。美國已經(jīng)由白宮頒布了大數(shù)據(jù)開發(fā)與利用的國家級戰(zhàn)略，由美國國防部和國土安全局牽頭開展全面推廣大數(shù)據(jù)的應用。我國目前對大數(shù)據(jù)的研究并不多，應用更是缺乏。如果要推動大數(shù)據(jù)的應用，應當由國家層面進行大數(shù)據(jù)的平臺建設。在今年的國家自然科學基金和社會科學基金的課題指南中，已經(jīng)提出了很多設計大數(shù)據(jù)的課題，相信在未來幾年內(nèi)國家會對大數(shù)據(jù)的研究、開發(fā)與利用提供政策和資金支持。

總而言之，大數(shù)據(jù)的技術與應用還是處于起步階段，其應用的前景不可估量。各個行業(yè)應當把握時代脈搏，充分認識到大數(shù)據(jù)所能帶來的革命性改變，只有這樣才能夠保持創(chuàng)新與進步，從而站在行業(yè)的最前沿。

參考文獻：

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篇9

關鍵詞：精細農(nóng)業(yè)精細農(nóng)作GPS和GIS工程技術創(chuàng)新

引言

近兩年來，我國科技界在研究推進新的農(nóng)業(yè)科技革命中，關于國外“精細農(nóng)業(yè)”技術的發(fā)展，引起了廣泛的關注。新聞媒體陸續(xù)有了一些報導，科技部在篩選“面向21世紀解決16億人口食物安全的關鍵技術”項目、組織S-863農(nóng)業(yè)高技術領域發(fā)展計劃研究以及農(nóng)業(yè)部948引進項目立項中，也受到了重視。有的單位已開展了有關研究和試驗示范工程準備工作,加強了和國外的學術交流與合作聯(lián)系，國內(nèi)學術交流也開始活躍。國外有關產(chǎn)業(yè)界開始向我國推薦其技術產(chǎn)品，密切關注中國走向21世紀實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、信息化中這一巨大的潛在技術市場。可以預言：“精細農(nóng)業(yè)”技術體系的試驗示范及其相關技術產(chǎn)品的開發(fā)研究，將在世紀之交成為推進我國新的農(nóng)業(yè)科技革命中的重要研究課題。信息技術革命為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展提供了新機遇，在開拓新的前沿科技應用研究領域中，發(fā)達國家和一些發(fā)展中國家的起跑線拉近了距離，時間上的差距在縮小。在某些重要領域?qū)崿F(xiàn)技術發(fā)展上的跨越，將是機遇性的挑戰(zhàn)。主席1998.9在安徽考察工作時的講話中指出：“現(xiàn)在一些發(fā)達國家，已經(jīng)把基因育種工程、電子信息互聯(lián)網(wǎng)絡、衛(wèi)星地面定位系統(tǒng)等高新技術應用于農(nóng)業(yè)。我們必需有緊迫感，盡快迎頭趕上”。“精細農(nóng)業(yè)”技術體系是農(nóng)學、農(nóng)業(yè)工程、電子與信息科技等多種學科知識的組裝集成，其應用研究發(fā)展必將帶動一批直接面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應用服務的電子信息高新技術，如：衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術的農(nóng)業(yè)應用；農(nóng)田信息快速采集儀器、農(nóng)田耕作、土肥管理、農(nóng)藥利用、污染控制等適用技術和農(nóng)業(yè)工程裝備及其產(chǎn)業(yè)化技術的研究與開發(fā)，對推動我國基于知識和信息的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，具有深遠的戰(zhàn)略性意義。“精細農(nóng)業(yè)”，即國際上已趨于共識的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”學術名詞的中譯。國內(nèi)科技界及媒體報導中目前尚有各種不同的譯法和對其內(nèi)涵的理解。實際上，目前國外關于PrecisionFarming的研究，基本上仍是集中于利用3S空間信息技術和作物生產(chǎn)管理決策支持技術（DSS）為基礎的面向大田作物生產(chǎn)的精細農(nóng)作技術，即基于信息和先進技術為基礎的現(xiàn)代農(nóng)田“精耕細作”技術。因此，作者認為采用“精細農(nóng)作”譯名來表達當前這一技術思想的內(nèi)涵可能更為確切。“精細農(nóng)作”是直接面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者服務的技術，這一技術體系的早期研究與實踐，在發(fā)達國家始于八十年代初期從事作物栽培、土壤肥力、作物病蟲草害管理的農(nóng)學家在進行作物生長模擬模型、栽培管理、測土配方施肥與植保專家系統(tǒng)應用研究與實踐中進一步揭示的農(nóng)田內(nèi)小區(qū)作物產(chǎn)量和生長環(huán)境條件的明顯時空差異性，從而提出對作物栽培管理實施定位、按需變量投入，或稱“處方農(nóng)作”而發(fā)展起來的；在農(nóng)業(yè)工程領域，自七十年代中期微電子技術迅速實用化而推動的農(nóng)業(yè)機械裝備的機電一體化、智能化監(jiān)控技術，農(nóng)田信息智能化采集與處理技術研究的發(fā)展，加上八十年代各發(fā)達國家對農(nóng)業(yè)經(jīng)營中必需兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、資源、環(huán)境問題的廣泛關切和有效利用農(nóng)業(yè)投入、節(jié)約成本、提高農(nóng)業(yè)利潤、提高農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力和減少環(huán)境后果的迫切需求，為“精細農(nóng)作”技術體系的形成準備了條件。海灣戰(zhàn)爭后GPS技術的民用化，使得它在許多國民經(jīng)濟領域的應用研究獲得迅速發(fā)展，也推動了“精細農(nóng)作”技術體系的廣泛實踐。使得近20年來，基于信息技術支持的作物科學、農(nóng)藝學、土壤學、植保科學、資源環(huán)境科學和智能化農(nóng)業(yè)裝備與田間信息采集技術、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術等，在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來，形成和完善了一個新的精細農(nóng)作技術體系和開展了試驗實踐。迄今支持“精細農(nóng)作”示范應用的基本技術手段已逐步研究開發(fā)出來，在示范應用中預示了良好的發(fā)展前景。近

五、六年來，已有數(shù)千計的研究成果，實驗報告見諸于國際學術會議或?qū)W術刊物；每年都舉辦專題“國際精細農(nóng)業(yè)學術研討會”和有關裝備技術產(chǎn)品展示會；在萬維網(wǎng)上設置有多個專題網(wǎng)址，可以及時查詢到有關研究發(fā)展信息；美、英、澳、加等國一些著名大學設立了“精細農(nóng)業(yè)”研究中心，開設了有關博士、碩士研究方向及培訓課程；日、韓等國近年來已加快開展研究工作，并得到了政府部門和相關企業(yè)的大力支持。國際上對這一技術體系的發(fā)展?jié)摿皯们熬坝辛藦V泛的共識，將成為世紀之交發(fā)展農(nóng)業(yè)高新技術應用研究的重要課題。

“精細農(nóng)作”技術思想的內(nèi)涵及其主要支持技術：

“精細農(nóng)作”技術思想的核心，是獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生長的環(huán)境因素（如土壤結構、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等）實際存在的空間和時間差異性信息，分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，采取技術上可行、經(jīng)濟上有效的調(diào)控措施，區(qū)別對待，按需實施定位調(diào)控的“處方農(nóng)作”。正是信息技術革命為這一技術思想的實踐，提供了先進的技術手段。千百年來的作物生產(chǎn)，都是以地區(qū)或田塊為基礎，在區(qū)域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有作物均勻生長條件的對象進行管理，如利用統(tǒng)一的耕作、播種、灌溉、施肥、噴藥等農(nóng)藝措施，滿足于獲得區(qū)域、農(nóng)場或田塊的平均產(chǎn)量的認識水平，很少顧及對農(nóng)田的盲目投入及過量施肥施藥造成的環(huán)境后果。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術推廣模式，也是在區(qū)域尺度上進行品種選擇、土肥監(jiān)測，通過地區(qū)試驗積累的適于當?shù)氐脑耘喙芾泶胧┫蜣r(nóng)戶推薦使用。實際上，即使在同一農(nóng)田內(nèi)，地表上、下影響作物生長條件和產(chǎn)量的明顯時空分布差異性，包括農(nóng)田內(nèi)作物病、蟲、草害總是先以斑塊形式在小區(qū)發(fā)生，再逐步按時空變化蔓延的特性，早已為人們所認識。幾世紀前，農(nóng)民把土地劃分為小田塊來耕作經(jīng)營，正是受到對作物生長環(huán)境和產(chǎn)量空間變異的感性知識的影響。我國農(nóng)民幾千年來在小塊土地上經(jīng)過勞動密集的投入和積累的豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗而形成的“傳統(tǒng)精耕細作”技術，也可以在小塊農(nóng)田內(nèi)達到很好的經(jīng)濟產(chǎn)量，只是沒有現(xiàn)代科學方法的定量研究和現(xiàn)代工程手段的支持來形成大規(guī)模的生產(chǎn)力。本世紀初期，科學家就研究報告過作物產(chǎn)量和田間土壤特性，如N、P、K、pH、SOM含量等在田間分布具有明顯的差異性。1929年，Illinois大學C.M.Linsley和F.C.Bauer發(fā)表文章勸告農(nóng)戶應繪制自己田區(qū)內(nèi)的土壤酸度分布圖和按小區(qū)需求使用石灰的建議。之后，一直都有關于農(nóng)田土壤和收獲量空間變異性研究的報導。八十年代以來，關于在農(nóng)田中實施土壤肥力、植保和作物生產(chǎn)定位管理（SiteSpecificCropManagement）的技術研究受到廣泛的重視。世界著名廠商先后向市場提供了裝有空間定位和產(chǎn)量傳感器的現(xiàn)代谷物聯(lián)合收獲機，已可以在收獲過程中自動生成以12-15m2為單元組成的農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量分布圖。多年的試驗實踐表明，田區(qū)內(nèi)小區(qū)平均產(chǎn)量的最大差異可以超過100％。由于作物生產(chǎn)還受到氣候變異的影響，經(jīng)連續(xù)多年對同一田區(qū)積累的數(shù)據(jù)表明，同一小區(qū)年際間的產(chǎn)量差異性也可能是十分明顯的。田區(qū)內(nèi)產(chǎn)量上述明顯的時空分布差異性，顯示了農(nóng)田資源利用存在的巨大潛力。現(xiàn)代農(nóng)學技術與電子信息技術的發(fā)展，為定量獲取這些影響作物生長因素及最終收成的空間差異性信息，實施基于知識和現(xiàn)代科技的分布式調(diào)控，達到田區(qū)內(nèi)資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經(jīng)濟產(chǎn)量成為可能。圖1是精細農(nóng)作技術思想的示意圖。其實施過程可描述為：帶定位系統(tǒng)和產(chǎn)量傳感器的聯(lián)合收獲機每秒自動采集田間定位及對應小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)通過計算機處理，生成作物產(chǎn)量分布圖根據(jù)田間地形、地貌、土壤肥力、墑情等參數(shù)的空間數(shù)據(jù)分布圖，作物生長發(fā)育模擬模型，投入、產(chǎn)出模擬模型，作物管理專家知識庫等建立作物管理輔助決策支持系統(tǒng)，并在決策者的參與下生成作物管理處方圖根據(jù)處方圖采用不同方法與手段或相應的處方農(nóng)業(yè)機械按小區(qū)實施目標投入和精細農(nóng)作管理。上述精細農(nóng)作技術體系在許多發(fā)達國家的試驗和應用表明，可以顯著節(jié)約投入，獲得良好的經(jīng)濟效益，受到農(nóng)戶的歡迎。

“精細農(nóng)作”是基于田間小區(qū)農(nóng)作條件的空間差異性，為實現(xiàn)優(yōu)化作物生產(chǎn)系統(tǒng)的目標而提出的。但工程支持技術的開發(fā)研究，對實現(xiàn)這一技術思想起著關鍵的作用。如：農(nóng)田信息采集與處方農(nóng)作的空間定位，需依靠衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）；地理空間信息管理和數(shù)據(jù)處理，需要應用地理信息系統(tǒng)(GIS)；未來大量地理空間數(shù)據(jù)的更新，需要遙感技術(RS)的支持；作物產(chǎn)量計量與小區(qū)產(chǎn)量圖的生成需要能按秒記錄收獲機累計產(chǎn)量和對應地理坐標位置的智能型收獲機械，以及計算機數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)量圖自動生成技術；田區(qū)空間變量信息的快速實時采集，需要研究基于新原理的傳感技術與信號處理技術；按小區(qū)實施自動處方農(nóng)作、調(diào)控目標投入需要變量處方農(nóng)業(yè)機械；制定科學的農(nóng)作處方需要計算機作物管理輔助決策支持系統(tǒng)的支持；作為一個能協(xié)調(diào)運作的智能化系統(tǒng)需要有高效的信息集成以及有關信息傳輸、標準化技術的研究等等。

迄今“精細農(nóng)業(yè)”在發(fā)達國家也不過

五、六年的應用試驗歷史，部分支持技術手段還不十分成熟，有待不斷研究完善，相關的應用基礎研究還比較薄弱。“精細農(nóng)作”應用實踐可根據(jù)不同國家、不同地區(qū)的社會、經(jīng)濟條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效、保護環(huán)境的目標，采用不同的技術組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學化與精細化水平。其中，獲取農(nóng)田小區(qū)產(chǎn)量空間分布的差異性信息是實踐精細農(nóng)作的基礎。有了小區(qū)產(chǎn)量分布圖，農(nóng)戶既可以根據(jù)自己的經(jīng)驗知識，分析小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，選擇經(jīng)濟適用的對策，在現(xiàn)實可行條件下采取適當措施實施調(diào)控；也可以根據(jù)技術經(jīng)濟發(fā)展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方農(nóng)業(yè)機械實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動調(diào)控。建立一個完整的精細農(nóng)作技術體系，需要有多種技術知識和先進技術裝備的集成支持

3.“精細農(nóng)作”技術發(fā)展與工程技術創(chuàng)新

3.13S技術農(nóng)業(yè)應用研究：

“精細農(nóng)作”中的定位信息采集與處方農(nóng)作實施，需要采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）。已經(jīng)建成投入運行的有美國GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)。美國GPS系統(tǒng)包括在離地球約20,000km高空近似圓形軌道上運行的24顆地球衛(wèi)星，其軌道參數(shù)和時鐘，由設于世界各大洲的五個地面監(jiān)測站和設于其本土的一個地面控制站進行監(jiān)測和控制。使得在近地曠野的GPS接收機在晝夜任何時間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛(wèi)星的信號，通過測量每一衛(wèi)星發(fā)出的信號到達接收機的傳輸時間，即可計算出接收機所在的地理空間位置。信號處理技術的發(fā)展，可使微弱的衛(wèi)星信號為便攜式或掌上型接收機的小型天線所接收。這是一個功能強大、對任何人、在全球任何地方都可以免費享用的空間信息資源。盡管美國政府對其GPS系統(tǒng)施加了“選擇可用性政策”(SA)的影響和衛(wèi)星信號在空間傳輸過程中發(fā)生的各種累積誤差，但技術上可通過差分誤差校正方式及信息處理技術使通用接收機的動態(tài)3維定位精度容易達到米級或分米級，測量型GPS接收機動態(tài)定位精度可達厘米級要求。近幾年來，GPS產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展迅速，若干大公司迅速涉足農(nóng)業(yè)領域，提供了用于農(nóng)田測量、定位信息采集和與智能化農(nóng)業(yè)機械配套的DGPS產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通常均具有12個可選擇的衛(wèi)星信號接收通道、動態(tài)條件下每秒能自動提供一個3維定位數(shù)據(jù)，動態(tài)定位精度一般可達分米和米級，并具有與計算機和農(nóng)機智能監(jiān)控裝置的通用標準接口。如美國Trimble公司Ag13212通道GPS接收機，可接收信標臺的地區(qū)性差分校正信號免費服務或獲得由近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣域差分收費校正信號服務，提供可靠的分米級定位和0.1米/小時的速度測量精度。系統(tǒng)可用于農(nóng)田面積和周邊測量、引導田間變量信息定位采集、作物產(chǎn)量小區(qū)定位計量、變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機械實施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農(nóng)業(yè)機械田間導航信息等。配置這一系統(tǒng)需要考慮本地區(qū)可能提供的差分信號現(xiàn)有條件，或在缺乏上述服務條件下購置兩臺Ag132和配套通信電臺建立獨立的自用差分GPS系統(tǒng)，另還可配置必要的專用可選件如：基站附件、導航附件、背負式田間信息采集附件、掌上型計算機及必要的聯(lián)接信號電纜等。Ashtect公司的AgNavigator結構設計有些不同，但功能大體相當。DGPS技術的迅速發(fā)展，使得近幾年來各國提供局域差分信號免費服務的信標站迅速建設起來，至1996年末，美國這類信標站的地區(qū)覆蓋范圍已接近國土的2/3。信標站差分信號服務半徑約計300km。我國在東南沿海原交通部也建立了近20個這類信標站。以近地衛(wèi)星作為星載GPS廣域差分信號服務系統(tǒng)在今后幾年內(nèi)也可望在我國部分地區(qū)相繼建立。在競爭中謀求信息高新技術產(chǎn)品市場的商業(yè)利益，將是今后GPS技術發(fā)展競爭的總趨勢。今年3月30日美國副總統(tǒng)戈爾在白宮新聞會上，宣布開放GPS衛(wèi)星的L2頻道并進一步開放L3頻道民用服務，這將大大有利于進一步改善GPS衛(wèi)星服務的精度和可靠性，使用戶獲得性能價格比更好的精確定位、定時技術服務。GPS用戶系統(tǒng)外觀結構簡單，小型化，操作方便，但技術含量高。現(xiàn)有國外農(nóng)機廠商配套的GPS產(chǎn)品，大多采用OEM方式引進關鍵部件進行二次開發(fā)后嵌入于農(nóng)業(yè)機械應用系統(tǒng)中，可使性能價格比顯著改善。DGPS作為農(nóng)業(yè)空間信息管理的基礎設施，一旦建立起來，即不但可服務于“精細農(nóng)作”，也可用于農(nóng)村規(guī)劃、土地測量、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、作業(yè)調(diào)度中的定位服務，其農(nóng)業(yè)應用技術開發(fā)的前景廣闊。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為用于存儲、分析、處理和表達地理空間信息的計算機軟件平臺，技術上已經(jīng)成熟。它在“精細農(nóng)作”技術體系中主要用于建立農(nóng)田土地管理，土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進行空間信息的地理統(tǒng)計處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達等，為分析差異性和實施調(diào)控提供處方信息。它將納入作物栽培管理輔助決策支持系統(tǒng)，與作物生產(chǎn)管理與長勢預測模擬模型、投入產(chǎn)出分析模擬模型和智能化農(nóng)作專家系統(tǒng)一起，并在決策者的參與下根據(jù)產(chǎn)量的空間差異性，分析原因、作出診斷、提出科學處方，落實到GIS支持下形成的田間作物管理處方圖，指導科學的調(diào)控操作。由于農(nóng)業(yè)活動涉及廣闊的地理空間和各種管理信息都有明顯的空間隨機分布特征，GIS在農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應用價值。在形成農(nóng)業(yè)空間信息地理圖形時，采樣密度、采樣成本與信息處理的方法如何能更準確反映參數(shù)的空間分布，仍然是尚待深入研究的課題。由于商用GIS系統(tǒng)的功能一般都照顧到各種類型用戶的需要，針對農(nóng)業(yè)資源信息管理和精細農(nóng)業(yè)實踐的需要和農(nóng)村用戶的特點，開發(fā)基于GIS設計規(guī)范的簡單實用、易于向基層農(nóng)村用戶推廣、界面友好的田間地理信息系統(tǒng)（FIS）已引起學術界的注意，值得我國農(nóng)業(yè)工程師進行創(chuàng)新研究。

遙感（RS）技術是未來精細農(nóng)作技術體系中獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源。它可以提供大量的田間時空變化信息。近30多年來，RS技術在大面積作物產(chǎn)量預測，農(nóng)情宏觀預報等方面作出了重要貢獻。由于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)目前尚達不到必要的空間分辨率和提供滿足農(nóng)作需要的實時性，目前還未用于作物生產(chǎn)的精細管理。然而，遙感技術領域積累起來的農(nóng)田和作物多光譜圖象信息處理及成像技術、傳感技術和作物生產(chǎn)管理需求密切相關。RS獲得的時間序列圖象，可顯示出由于農(nóng)田土壤和作物特性的空間反射光譜變異性，提供農(nóng)田作物生長的時空變異性的信息，在一季節(jié)中不同時間采集的圖象，可用于確定作物長勢和條件的變化。基于遙感產(chǎn)業(yè)界對“精細農(nóng)作”的商業(yè)興趣，一系列的地球觀測衛(wèi)星將在近幾年內(nèi)發(fā)射，到2005年，將有超過40個這類衛(wèi)星提供服務。大部分這類衛(wèi)星采集的全色圖象，空間分辯率將達1～3米，多光譜圖象分辯率預計可達3～15米，掃視區(qū)6～30km。由于采用衛(wèi)星遙感比航空攝影的成本將低一半以上，衛(wèi)星遙感技術可預期在近3～5年內(nèi)，在“精細農(nóng)作”技術體系中扮演重要角色。農(nóng)業(yè)工程師應該涉足這一領域，了解有關的知識，參與應用研究，現(xiàn)在的RS軟件已可裝載在PC機上使用，性能價格比已可為普通用戶所接受。

3.2收獲機械產(chǎn)量計量與產(chǎn)量分布圖生成技術

作物產(chǎn)量是許多因素綜合影響形成的結果和評價種植管理水平的基礎。“精細農(nóng)作”技術思想也正是從獲得田間小區(qū)產(chǎn)量的差異性信息出發(fā)，分析原因，指導管理決策。在“精細農(nóng)業(yè)”研究發(fā)展中，雖然也有關于甜菜、土豆、甘蔗、牧草、棉花、水果等收獲機械產(chǎn)量計量及產(chǎn)量分布圖自動生成的試驗研究成果，但迄今已商品化的產(chǎn)品仍集中于谷類作物收獲機械方面。據(jù)報導，美國目前約有20個制造商供應谷物聯(lián)合收獲機產(chǎn)量計量系統(tǒng)，1997年底，全國使用這一技術的聯(lián)合收獲機約17,000臺，其中約有一半帶GPS定位系統(tǒng)可支持產(chǎn)量分布圖自動生成。一個主要生產(chǎn)廠商宣稱，至2001年其生產(chǎn)的90%谷物聯(lián)合收獲機將裝備產(chǎn)量監(jiān)視器。迄今已進入商品化的這類產(chǎn)品主要是基于沖擊式-力傳感技術（如美國JohnDeree和CaseIH）、容積式光電計量技術（如英國RDS產(chǎn)品）和γ射線流量傳感技術（如MasseyFerguson產(chǎn)品）等。在谷物流量自動傳感過程中，還可同時測量凈糧含水量，在小區(qū)產(chǎn)量分布圖基礎上結合定位處方投入的成本分析直接顯示小區(qū)經(jīng)濟效益分布圖（GrossMarginVariabilityMap）。“精細農(nóng)作”體系中的產(chǎn)量圖自動生成技術，需要解決如下的科學技術問題：

流量傳感器的計量精度、穩(wěn)定性、通用性、標定簡便性的進一步改善；

產(chǎn)量計量中同時獲得收獲機的實際割幅和前進速度信息；

生成產(chǎn)量分布圖需要的空間分辨率不大于收獲機械工作幅寬的DGPS定位系統(tǒng)；

針對不同收獲機械建立谷物由割臺至流量測量點的谷物運移過程模型，以校正產(chǎn)量分布信息的動態(tài)誤差；

研究采集的定位數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)編碼格式與快速存儲傳輸方式。這些數(shù)據(jù)通常都是存儲在軟盤或IC智能卡中，能一次存儲至少一個作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，然后再傳入PC機進行處理和生成產(chǎn)量分布圖；

開發(fā)PC上進行產(chǎn)量分布圖生成的軟件，含文件結構、數(shù)據(jù)結構、誤差校正、數(shù)據(jù)圖形化、顯示方式等；

上述技術都還需要繼續(xù)完善。研究適于不同國家的農(nóng)業(yè)機械裝備、種植特點、適于不同作物和更為精確的上述各環(huán)節(jié)的智能化技術，仍然是農(nóng)業(yè)工程師面臨的挑戰(zhàn)。谷物聯(lián)合收獲機電子裝置，包括谷物產(chǎn)量自動計量和產(chǎn)量圖自動生成技術，是當代農(nóng)機研究的一個重要方向，也應是我國農(nóng)機裝備機電一體化、信息化研究的優(yōu)先發(fā)展方向之一。對于改善易地收獲、農(nóng)機社會化服務，提高農(nóng)機作業(yè)信息化意識，促進作物生產(chǎn)科學管理，都有十分重要的現(xiàn)實意義，應是世紀之交我國農(nóng)機技術創(chuàng)新的重要課題。3.3田間變量信息采集與處理技術

快速、有效采集和描述影響作物生長環(huán)境的空間變量信息，是實踐“精細農(nóng)作”的重要基礎。優(yōu)先需予考慮的主要是土壤含水量、肥力、SOM、土壤壓實、耕作層深度和作物病、蟲、草害及作物苗情分布信息采集等。目前田間信息快速采集技術的研究仍大大落后于支持精細農(nóng)作的其它技術發(fā)展，已成為國際上眾多單位攻關研究的重要課題。現(xiàn)有的土壤信息采集方法是基于定點采樣與實驗室分析相結合，耗資費時、空間尺度大、難于較精細地描述這些信息的空間變異性。技術創(chuàng)新的方向是研究開發(fā)可快速操作，有利于提高采樣密度，測量精度能滿足實際生產(chǎn)要求的新傳感技術和進一步改善空間分布信息的定量描述與近似處理方法。部分參數(shù)將可用掃描方式通過安裝于作業(yè)機械上的傳感器連續(xù)采集和進一步自動生成空間信息分布圖。已經(jīng)取得實用化或具有良好開發(fā)前景的成果，如：土壤含水量測量將在TDR成熟技術基礎上，在開發(fā)經(jīng)濟實用的基于駐波比、頻域法原理、近紅外技術的快速測量儀方面拓寬研究領域。土壤主要肥力因素（N、P、K）測量儀器開發(fā)方面，基于傳統(tǒng)化學分析技術基礎上的快速肥力分析儀，目前國內(nèi)已有實用化產(chǎn)品投入使用，其穩(wěn)定性、操作性和測量精度雖然尚待改進，但對農(nóng)田主要肥力因素的快速近似測量具有實用價值；一種基于近紅外技術通過間接葉面反射光譜特性進行農(nóng)田氮肥肥力水平快速評估儀器已在試驗使用，它與遙感技術的農(nóng)業(yè)應用密切相關，可以相互借鑒相關技術研究成果；一種基于離子選擇場效應晶體管（ISFET）集成元件的土壤主要礦物元素含量測量技術的研究在國外已取得進展，將是值得關注的技術突破性研究方向。土壤耕作層深度對評價土壤持水能力和指導定位處方耕作，確定播種深度、施肥用量密切相關，在美、加、澳等已經(jīng)開發(fā)出不接觸式、基于電磁場測量土壤電導率用于評價土層深度分布圖的儀器已試驗使用，可對指導定位處方深耕取得良好的經(jīng)濟效益；關于SOM傳感器，早在數(shù)年前已有報導，通過NIR原理研制的可用于田間在線測量的多光譜SOM測量儀已有商品化產(chǎn)品。在作物生長有關變量信息的采集方面，田間雜草識別是“精細農(nóng)業(yè)”支持技術中引起廣泛關注的領域。在雜草識別的光譜響應特性方面已有許多研究成果及參考數(shù)據(jù)可供借鑒。其它田間作物變量傳感與空間信息處理技術方面的研究，將圍繞新的物理原理與數(shù)學方法的應用，如多光譜識別、NIR視角技術、圖象模式識別、人工智能方法（ANN、Fuzzy系統(tǒng)分析、ES應用）、狀態(tài)空間分析、小波分析、卡爾曼濾波方法等。在實踐“精細農(nóng)作”方面，開發(fā)基于新的物理原理的近似快速信息采集技術與改善空間地理信息處理方法，仍然是科技工作者面臨的艱巨任務。

3.4智能型處方農(nóng)作機械

七十年代中期微電子應用技術的迅速發(fā)展，使得工業(yè)化國家的農(nóng)業(yè)機械進入到一個以迅速融合電子技術向機電一體化方向發(fā)展的新時期。農(nóng)業(yè)機械的設計中，廣泛引入了微電子監(jiān)控技術用于作業(yè)工況監(jiān)測和控制。八十年代后期起，其監(jiān)控系統(tǒng)又迅速趨向智能化，由單元控制發(fā)展到分布式控制，由單機作業(yè)系統(tǒng)向與管理決策系統(tǒng)集成的方向發(fā)展。這新一代農(nóng)業(yè)機械裝備技術的發(fā)展，與過去十多年來基于信息技術的作物生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)的迅速發(fā)展，都是近五年來“精細農(nóng)作”技術得以進入日益廣泛試驗實踐的重要條件。雖然，迄今支持“精細農(nóng)作”的若干主要農(nóng)機裝備，除了如前述帶產(chǎn)量圖自動生成的谷物收獲機以外，實施按處方圖進行農(nóng)田投入調(diào)控的智能化農(nóng)業(yè)機械,如安裝有DGPS定位系統(tǒng)及處方圖讀入裝置的，可自動選擇作物品種（二選一）、可按處方圖調(diào)節(jié)播量和播深的谷物精密播種機；可自動選擇調(diào)控兩種化肥配比的自動定位施肥機和自控噴藥機；可分別控制噴水量的定位噴灌機均已有商品化產(chǎn)品，并在繼續(xù)完善。拖拉機駕駛室已安裝智能化顯示器，在一個LED顯示屏上，可隨意調(diào)用各種圖形化可視界面,監(jiān)控機器各部分的工況和顯示處方作業(yè)和導航信息。現(xiàn)代帶有多處理器的智能型農(nóng)業(yè)機械，已經(jīng)引用了工業(yè)部門中采用的控制器局部網(wǎng)總線技術（CAN），相互間采用光纜傳輸信息，建立了工業(yè)化設計標準。我國當今農(nóng)業(yè)機械技術水平從總體上看與發(fā)達國家落后了不止20年，需要在某些領域推動高新技術的應用研究與實踐。開發(fā)適于我國國情的先進技術。“精細農(nóng)作”的示范試驗研究有可能成為農(nóng)業(yè)機械裝備領域應用信息高新技術實現(xiàn)技術創(chuàng)新的切入點。3.5系統(tǒng)集成技術新晨

“精細農(nóng)業(yè)”技術體系是一個集成系統(tǒng)，它涉及到多種學科知識的支持，需要學習應用不同子系統(tǒng)已經(jīng)形成的硬、軟件設計規(guī)范、標準、數(shù)據(jù)格式與通信協(xié)議，應用已有的單項技術成果，研究建立某些支持技術的新標準。近幾年來，國外研究實踐中已經(jīng)積累了一些進行“精細農(nóng)業(yè)”技術體系集成組裝的經(jīng)驗。我國科技工作者要研究這方面的進展，參與國際交流。作為工程師，要善于根據(jù)工程項目的整體目標，既能從具體技術角度去思考和研究問題，具有不斷突破現(xiàn)有解決實際問題的觀念與模式的創(chuàng)新意識；又能注意進行項目目標的整體評估，協(xié)調(diào)技術先進性與經(jīng)濟可行性的綜合優(yōu)化目標，提出推動技術進步的試驗實踐方案。

4.問題與思考

篇10

森林信息化的建設不僅是網(wǎng)絡上的接入，還要擁有一個技術先進、應用廣泛的綜合信息系統(tǒng)。在綜合信息系統(tǒng)中，信息的存儲組織和檢索通常是需要解決的中心問題。隨著大容量存儲技術的成熟和成本的下降，信息數(shù)據(jù)的存儲已經(jīng)不再是主要矛盾，如何從海量的信息資源中快速查找出需要的信息成了需要解決的主要問題。森林煙火領域里，傳統(tǒng)的信息表達形式是公文、研究報告、刊物等。多年來，基于文本的檢索技術和語義搜索技術為這些形式的信息提供了方便的查詢方法。近年來，圖像信息在森林防火領域里的應用呈現(xiàn)了飛速增長的態(tài)勢，主要形式有衛(wèi)星照片、雷達成像、數(shù)字地圖及資料圖片等。于是圖像領域里的檢索需求也漸漸突出出來，比如:如何快速判斷出目標是煙火還是其他的目標，如何判斷出目標的型號和技術參數(shù)等。這些應用需求是通常的文本檢索技術所不能滿足的，要滿足這些檢索需求，需要通過信息的內(nèi)容直接檢索，這就需要用到基于內(nèi)容的圖像檢索技術。

2檢索算法研究

因為圖像處理技術本身存在固有的圖像相關性，即某一種方法只對某一類圖像有效，對其他類型的圖像不一定有效的規(guī)律，所以針對不同領域里有著某種共性的圖像而言，為了達到有效的檢索效果，需要提取的特征種類和綜合計算方法也不盡相同。針對森林領域的煙火圖像庫的特點，分析、設計并介紹一種針對煙火圖像庫的檢索方法。

2．1森林煙火圖像的特點及分析

在研究針對森林煙火圖像的檢索方法前，需要對這一類圖像的特點進行全面考察，經(jīng)過對大量煙火圖像的考察，發(fā)現(xiàn)其有以下幾個特點:1)一幅圖片通常有且只有一個明顯的主題對象2)前景色與背景色的反差通常比較明顯3)對象形狀一般呈明顯的幾何形狀4)用戶的檢索需求集中體現(xiàn)在圖像的主題對象上。在圖像沒有分割的條件下，主題對象的特征主要表現(xiàn)在面積較大的區(qū)域上，所以在圖像分割的結果中，面積較小的區(qū)域可以忽略不計，以此減少干擾。圖像分割適合通過閾值分割方法或者區(qū)域生長方法方便地實現(xiàn)，在實驗系統(tǒng)中使用區(qū)域生長算法實現(xiàn)。此類檢索需要充分針對的是主題對象的特征，背景信息并不重要，所以，要實現(xiàn)相對準確的檢索，需盡量剔除背景信息的干擾以獲得主題對象的特征，這就需要提取圖像的主題目標特征。根據(jù)以上特點分析，采用圖像分割技術獲得圖像的主題目標區(qū)域，綜合使用區(qū)域的顏色和形狀特征進行檢索方案設計。

2．2算法形式化描述

先將圖像分割成若干對象區(qū)域，對每個區(qū)域抽取顏色特征和形狀特征，聯(lián)合構成特征向量，并根據(jù)區(qū)域重心距離圖像中心的遠近來設置權重系數(shù)，計算區(qū)域之間的相似度，進而計算圖像之間的相似度，在相關反饋中調(diào)整區(qū)域的權重系數(shù)，讓系統(tǒng)記住區(qū)域?qū)τ诒磉_圖像語義信息的重要程度。對每個區(qū)域計算三個形狀特征參數(shù):一面積百分比、離心率、離散度。不同語義信息的主題對象往往在形狀上存在較大區(qū)別，通過這三個參數(shù)可以進行較好的表達。

3應用模式分析

基于內(nèi)容的圖像檢索技術在森林防火領域里的應用主要是從遙感圖像中辨認煙火目標。環(huán)形火焰的框圖分類(如圖1所示)。

4檢索算法實現(xiàn)

檢索算法的實現(xiàn)包括顏色空間轉(zhuǎn)換、圖像分割算法、特征提取等幾個主要方面，具體描述如下。

4．1顏色空間的選擇

RGB顏色空間的三元色各值之間有太高的獨立性，而且亮度也同時被植入了這三個值當中，所以，在RGB空間中距離很近的兩個顏色會在外觀上有很大的反差，不符合人眼感受色彩的方式。而HSI空間的亮度分量與色度分量是分開的，即亮度與圖像的色彩信息無關，同時色度和飽和度與人眼感受色彩的方式相當接近，這些特點使得HSI模型非常適合基于內(nèi)容的圖像檢索方法。

4．2圖像分割的實現(xiàn)

采用區(qū)域生長方法實現(xiàn)圖像分割和區(qū)域的提取，具體由遞歸函數(shù)實現(xiàn)。為了避免圖像過大造成程序堆棧溢出，需要對原圖做歸并處理，在縮略圖的基礎上進行分割操作。具體步驟如下:1)對圖像進行濾波處理，以消除噪聲和局部紋理特征的影響。采用最常用的線性平滑濾波器和3*3的模板。2)將圖像分成等面積的象素塊單元，以每個塊的平均色作為本象素塊的顏色，把象素塊作為縮略圖的一個象素，圖像最終被轉(zhuǎn)換成縮略圖，以下操作均對縮略圖進行。為每個象素分配一個標記，初始化值為“未完成”。3)從左上角第1個象素開始選擇一個“未完成”的象素作為種子，并建立一個區(qū)域，拿其4－鄰域空間內(nèi)的象素和種子進行顏色比較，若兩者相似則歸并到這個區(qū)域中，將該象素的標記改為“完成”，并計算該區(qū)域的平均顏色。4)以剛剛并入?yún)^(qū)域的象素為中心，再依次歸并它的4－鄰域空間內(nèi)的象素點，如此遞歸操作，使單元面積不斷擴大，直到?jīng)]有鄰域的象素與其相似或者到了圖像邊界，此時，一個區(qū)域便產(chǎn)生了。5)繼續(xù)步驟3和4，直到?jīng)]有可以再歸并的象素，此時，圖像中的每個象素都已經(jīng)屬于某個區(qū)域。6)對分割后的圖像進行處理，將符合標準的小區(qū)域進行合并。7)染色處理。為了查看分割的效果，使結果更加直觀，對每個區(qū)域取平均顏色作為區(qū)域的代表顏色，并把區(qū)域內(nèi)部的全部點都染成此顏色。值得注意的是，為了得到恰當?shù)纳L點，需要迭代使用這個算法，將第1次分割后的區(qū)域的中心作為生長點，進行第2次生長，進而得到更好的分割效果。另外，調(diào)整顏色比較規(guī)則中的閾值，使得分割后圖像的區(qū)域數(shù)不超過5個為易，以避免過分割帶來的計算量過大產(chǎn)生誤檢索。

4．3特征的提取