對遙感技術的認識范文
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篇1
關鍵詞:測繪遙感;應用;測繪工作
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.105
遙感技術從20世紀50年展至今在地質測量、環境監測和資源勘探方面發揮著越來越重要的作用,不斷被世界各國接受。進入21世紀,隨著計算機技術日新月異的發展變化,遙感技術不僅在國家安全和社會經濟發展過程中受到重視,而且在測繪工作中的應用也越來越受到青睞,對于測繪工作中的全時、動態的環境監測、資源測繪意義重大。本文就針對遙感測繪使用現狀進行簡單的分析,并給出一些完善遙感測繪使用的具體辦法。
1 遙感技術的發展概況
總體來說,測繪工作是政府自身行為的技術性工作,遙感測繪是對所轄土地的位置、界限、資源存儲量、環境狀況等相關情況利用遙感進行測繪。從上世紀50年代蘇聯發射第一顆衛星之后,遙感技術就已經進入人類生活之中,現如今遙感技術在各類地質測繪中被廣泛使用,推動著測繪行業的發展進步。不難看出遙感技術有它不可忽視的優點,并隨著科技的不斷進步,遙感測繪在這樣強大背景的支撐下必將為動態的勘測提供不可忽略的便利條件。
2 測繪遙感技術在測繪工作中的應用現狀分析
2.1 測繪遙感技術應用范圍不夠廣泛
雖然現如今遙感技術在測繪工作中得到使用且發展前景也很樂觀,但是從目前遙感技術應用現狀來看,遙感技術的應用仍集中,范圍有限。比如,遙感技術更多的應用在國家的一些科研項目上個,在一些普通的資源勘探、環境污染監測和災害監測方面的應用還較少。造成這種情況的原因有很多,人們觀念上對遙感技術的陌生使之呈現拒絕使用新的遙感測繪而沿襲傳統習慣的態度。甚至一些傳統測繪工人都不熟悉或者不知道遙感測繪技術,這些長期存在的舊有觀念都制約遙感測繪應用范圍的擴大,制約著其自身的發展。
2.2 測繪遙感技術仍需改進提高
測繪遙感技術主要是對空間信息鏡像采集,但是,目前我們所掌握的遙感技術自身的空間分辨率不是很高,一些技術方面的難題仍亟待解決。在地質災害發生之后利用遙感技術實時、全天候、全方位的監測災情,在宏觀的觀察測繪時會凸顯其優勢,但遙感測繪傳來的圖像分辨率無法應用于詳細的地質勘探,并不能準確的呈現微觀上的差別,這對于災情之后測繪工作制定詳細決策有一定的難度。所以如何促使遙感技術的優化升級、增強其生命力、全面擴展其在測繪工作中的應用是我們下一階段遙感科研的重心所在。
2.3 測繪遙感技術造價成本高
不得不承認,當下在實際測繪過程中,使用遙感測繪技術比傳統測繪技術成本價要高一些。遙感技術是屬于當今時代的一項先進的科學技術,是國家重點扶持發展的科研項目,也是未來社會有良好發展前景的工程,但遙感技術目前還存在理論科研費用、實際應用的成本造價高的實際情況。由于遙感技術的造價相對較高,所以就局限了其應用范圍的擴展,使用范圍的局限就限制了遙感測繪的進一步推廣。所以,未來遙感技術的發展方向即是努力進行技術創新,縮小技術開發和應用的成本。
3 完善測繪遙感技術在測繪工作中的應用
現階段,遙感技術在災害監測、地質勘探等方面應用越來越廣泛。誠然,遙感技術區別于傳統測繪手段優點甚多,全天候、全方位、實時性及信息的客觀性都使測繪工作避免出現漏洞。
3.1 加強對遙感技術的研究開發,拓展其應用領域
首先,進入21世紀,黨和國家提出了科教興國的戰略。為呼應國策,也為提高國家競爭中的科技軟實力,加大對遙感技術的科研投入力度是十分有必要的。其次,地質測繪工作中,種種災害的實時監測的現實需求也要求遙感測繪技術必須不斷發展進步,這不僅有益于測繪事業也極大地推動社會經濟的發展進步。另外,從遙感技術自身發展而言,我們也需要清楚地認識到其自身有良好而廣闊的發展空間。在以后遙感技術的發展應用過程中各相關部門要加大資金投入力度,重視遙感技術的開發,科研工作要以不斷的提高遙感測繪的精度和準確度為目標。
3.2 加大遙感測繪技術的宣傳力度,致力于普及遙感技術
在重視遙感技術的開發應用的過程中,我們也要同時重視關于遙感測繪技術宣傳方面的問題。這一方面工作的開展可以有兩個切入點,一個是轉變傳統測繪工人的思想觀念,一個是加大測繪遙感的宣傳力度。在轉變傳統測繪工人的思想觀念方面要著重重視,改變以往大家對遙感測繪的不熟悉、不接受的態度。在實際進行測繪工作時,宣傳遙感測繪的在災害監測、動態數據的獲得方面的優勢,加大對遙感測繪的推廣力度。利用遙感測繪技術一點一滴轉變傳統測繪工人的思路,進而改變傳統測繪工作,讓遙感測繪深入到測繪工作的方方面面,使得遙感測繪給生活提供便捷的服務。
4 結語
進入21世紀,人類社會生活的各方面都不能忽視信息技術的支持與幫助。隨著計算機科學的發展,以遙感技術為核心的現代科技的發展已經成為一個必然趨勢。遙感技術經過這么多年發展,深刻的影響并改變著人們的生活。在未來遙感測繪技術環境污染的監測、地質勘探和地質測量等測繪工作中的進一步廣泛應用,充分發揮其自身的優點,拓展其在生活中的使用范圍必將成為不可阻擋的潮流。總而言之,我們要清醒的認識到,加大對遙感測繪技術的研究和宣傳力度是我們未來工作的重點之一。
參考文獻:
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【關鍵詞】:遙感(RS)技術;用途;分類;常用的遙感數據;圖像處理;應用范圍
中圖分類號: P283 文獻標識碼: A 文章編號:
0引言
隨著計算機技術、光電技術和航天技術的不斷發展,遙感技術正在進入一個能快速、及時提供多種對地觀測數據的新階段。遙感技術已經成為測繪領域中對信息進行提取、加工、表達和應用的一門科學技術。
1遙感技術
1.1遙感的定義
“遙感”,顧名思義,就是遙遠地感知。傳說中的“千里眼”、“順風耳”就具有這樣的能力。人類通過大量的實踐,發現地球上每一個物體都在不停地吸收、發射和反射信息和能量,其中有一種人類已經認識到的形式-電磁波,并且發現不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發射的電磁波,從而提取這些物體的信息,完成遠距離識別物體。
1.2遙感圖像的用途
就像我們生活中拍攝的照片一樣,遙感像片同樣可以“提取”出大量有用的信息。從一個人的像片中,我們可以辨別出人的頭、身體及眼、鼻、口、眉毛、頭發等信息。遙感圖像一樣可以辨別出很多信息,如水體(河流、湖泊、水庫、鹽池、魚塘等)、植被(森林、果園、草地、農作物、沼澤、水生植物等)、土地(農田、林地、居民地、廠礦企事業單位、沙漠、海岸、荒原、道路等)、山地(丘嶺、高山、雪山)等等;從遙感圖像上能辨別出較小的物體如:一棵樹、一個人、一條交通標志線、一個足球場內的標志線等。大量信息的提取,無疑決定了遙感技術的應用是十分廣闊的,據統計,有近30個領域、行業都能用到遙感技術,如陸地水資源調查、土地資源調查、植被資源調查、地質調查、城市遙感調查、海洋資源調查、測繪、考古調查、環境監測和規劃管理等。
由于遙感技術是從人們一般不能站到的高度去“拍照”,故從宏觀視野上,也有著人力所不能及的優勢。
1.3遙感技術
遙感技術包括傳感器技術,信息傳輸技術,信息處理、提取和應用技術,目標信息特征約分析與測量技術等。
遙感技術依其遙感儀器所選用的波譜性質可分為:電磁波遙感技術,聲納遙感技術,物理場(如重力和磁力場)遙感技術。
電磁波遙感技術是利用各種物體/物質反射或發射出不同特性的電磁波進行遙感的。其可分為可見光、紅外、微波等遙感技術。按照感測目標的能源作用可分為:主動式遙感技術和被動式遙感技術。按照記錄信息的表現形式可分為:圖像方式和非圖像方式。按照遙感器使用的平臺可分為:航天遙感技術,航空遙感技術、地面遙感技術。按照遙感的應用領域可分為:地球資源遙感技術,環境遙感技術,氣象遙感技術,海洋遙感技術等。
2遙感的分類
2.1按遙感平臺的高度分類大體上可分為航天遙感、航空遙感和地面遙感
航天遙感又稱太空遙感(spaceremotesensmg)泛指利用各種太空飛行器為平臺的遙感技術系統,以地球人造衛星為主體,包括載人飛船、航天飛機和太空站,有時也把各種行星探測器包括在內。
衛星遙感(SatelLiteremotesensing)為航天遙感的組成部分,以人造地球衛星作為遙感平臺,主要利用衛星對地球和低層大氣進行光學和電子觀測。航空遙感泛指從飛機、飛艇、氣球等空中平臺對地觀測的遙感技術系統。
地面遙感主要指以高塔、車、船為平臺的遙感技術系統,地物波譜儀或傳感器安裝在這些地面平臺上,可進行各種地物波譜測量。
2.2按所利用的電磁波的光譜段分類可分為可見反射紅外遙感,熱紅外遙感、微波遙感
可見光/反射紅外遙感,主要指利用可見光(0.4-0.7微米)和近紅外(0.7-2.5微米)波段的遙感技術統稱,前者是人眼可見的波段,后者即是反射紅外波段,人眼雖不能直接看見,但其信息能被特殊遙感器所接受。它們的共同的特點是,其輻射源是太陽,在這二個波段上只反映地物對太陽輻射的反射,根據地物反射率的差異,就可以獲得有關目標物的信息,它們都可以用攝影方式和掃描方式呈像。
熱紅外遙感,指通過紅外敏感元件,探測物體的熱輻射能量,顯示目標的輻射溫度或熱場圖像的遙感技術的統稱。遙感中指8—14微米波段范圍。地物在常溫(約300K)下熱輻射的絕大部分能量位于此波段,在此波段地物的熱輻射能量,大于太陽的反射能量。熱紅外遙感具有晝夜工作的能力。
微波遙感,指利用波長1—1000毫米電磁波遙感的統稱。通過接收地面物體發射的微波輻射能量,或接收遙感儀器本身發出的電磁波束的回波信號,對物體進行探測、識別和分析。微波遙感的特點是對云層、地表植被、松散沙層和干燥冰雪具有一定的穿透能力,又能夜以繼日地全天候工作。
2.3按研究對象分類可分為資源遙感與環境遙感
資源遙感:以地球資源作為調查研究對象的遙感方法和實踐,調查自然資源狀況和監測再生資源的動態變化,是遙感技術應用的主要領域之一。利用遙感信息勘測地球資源,成本低,速度快,有利于克服自然界惡劣環境的限制,減少勘測投資的盲目性。
環境遙感:利用各種遙感技術,對自然與社會環境的動態變化進行監測或作出評價與預報的統稱。由于人口的增長與資源的開發、利用,自然與社會環境隨時都在發生變化,利用遙感多時相、周期短的特點,可以迅速為環境監測。評價和預報提供可靠依據。
2.4按應用空間尺度分類可分為全球遙感、區域遙感和城市遙感
全球遙感:全面系統地研究全球性資源與環境問題的遙感的統稱。
區域遙感:以區域資源開發和環境保護為目的的遙感信息工程,它通常按行政區劃(國家、省區等)和自然區劃(如流域)或經濟區進行。
城市遙感:以城市環境、生態作為主要調查研究對象的遙感工程。
3常用的遙感數據
常用的遙感數據有:美國陸地衛星(Landsat)TM和MSS遙感數據,法國SPOT衛星遙感數據,加拿大Radarsat雷達遙感數據。
4圖像處理
遙感影像通常需要進一步處理方可使用,用于該目的的技術稱之為圖像處理。圖像處理包括各種可以對像片或數字影像進行處理的操作,這些包括圖像壓縮、圖像存儲、圖像增強、處理、量化、空間濾波以及圖像模式識別等。還有其它更加豐富的內容。
5遙感應用范圍
遙感應用范圍:陸地水資源調查、土地資源調查、植被資源調查、地質調查、城市遙感調查、海洋資源調查、測繪、考古調查、環境監測和規劃管理等。
6結束語
篇3
關鍵詞:公路勘察;遙感技術;公路勘察設計;應用
1 遙感技術在各行業中的應用
1.1 遙感技術
遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線,對目標進行探測和識別的技術,例如航空攝影就是一種遙感技術。現代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環節,完成上述功能的全套系統稱為遙感系統,其核心組成部分是獲取信息的遙感器。遙感器的種類很多,主要有照相機、電視攝像機、多光譜掃描儀、成像光譜儀、微波輻射計、合成孔徑雷達等。傳輸設備用于將遙感信息從遠距離平臺(如衛星)傳回地面站。信息處理設備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數字圖像處理機等。航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進行感測,獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實時地物信息。因此航空和航天遙感技術在國民經濟和軍事的很多方面獲得廣泛的應用。例如應用于氣象觀測、資源考察、地圖測繪和軍事偵察等。遙感技術已被應用于國民經濟的各個領域,包括資源評估、環境監測、災害預警及其他地物變化的分析等。隨著遙感技術應用的廣度和深度發展,遙感技術的用途將大大擴展。
1.2 3S技術
3S技術指的是RS(遙感技術)、GRS(全球定位系統)、GIS(地理信息系統)技術。3S技術融合了現代通訊技術、計算機科技技術、衛星導航與定位技術、傳感技術及空間技術等,具有信息采集、模擬制圖及模型分析等多種功能。在實際應用中發現,融合3S技術能夠為公路勘察技術功能、數據資源的共享、結合提供有效的支撐。在利用GPS技術與RS技術探測公路實際情況時,可以使用相關資料及時獲取地理信息的三維圖像,并輸出地形的三維模型,有助于了解公路工程地形的實際情況。利用RS技術與GI技術時也可以獲得相對精確的勘探設計地形模型,有助于優化選線,這對于提高勘察設計效率有著重要意義。遙感與3S相結合,經過技術集成和開發,在實現信息分析解譯、完成山區、沙漠、黃土溝壑區高速公路方案優化方面,有事半功倍的效果。
2遙感技術在公路勘察設計中的應用
遙感圖像信息的宏觀真實性、實時性和信息豐富性,為資源環境調查及公路工程勘察設計提供了最方便快捷、準確實用的依據。而3S與3D(三維地模-數字地形模型)技術相結合,可以生成公路設計區真實地貌景觀,是全面認識公路交通自然環境,提高公路勘察設計水平的先進技術。
2.1遙感技術與公路測繪
遙感技術在公路測繪中得到了廣泛應用。早期的遙感資料由于受分辨率的限制,近年來,由于采用了新的技術思路,在大比例尺測繪和地質制圖中,遙感與地質測繪的符合程度和可兼容程度有了很大的改進,但在如何充分發揮遙感地質的認識上仍有待統一,否則遙感地質將無法健康發展下去。遙感在測繪中主要被用來測繪公路地形圖、制作正射影像圖和經專業判讀后編繪各種專題圖。而常規的測量方法不僅工作量大,而且還存在一些很難測定的空白點,遙感技術的發展恰恰能夠彌補這些不足。
2.2 遙感技術與地質勘察
傳統的工程地質調繪(地質測繪)是依靠技術人員的野外作業來實現的,費時費力,效率不高,而且由于人的視野受到地形和植被的遮擋,許多地質問題不易觀察搞清。遙感圖像信息的豐富性,為工程地質人員提供了最直觀調繪依據,可以大大加快工作的速度。我國公路遙感技術應用開始于1990年代中期,主要利用遙感信息調查路線帶工程地質及不良地質現象。遙感技術具有宏觀性強、影像逼真、信息量豐富等特點,對地形地貌、地質構造、不良地質和特殊地質均有比較直觀的反映,在工程區域地質條件評價、公路走廊帶選擇、路線方案比選、病害成因及其影響評價方面具有常規手段和傳統方法所無法比擬的優勢。在實踐的操作當中需要結合地質地貌的特征,運用地形的基本條件,開展路線的平縱勘察以及方案的設計。針對路線的設計,需要適應地形的特征,而不應當刻意的、片面的、過分的追求設計的高標準。一般來講設計的實際標準不能小于規定的標準,并且加大設計方案的比較和選擇力度,對一些有價值的設計方式需要進行深入的分析與勘測。針對不良的地質施工環境,諸如采空區以及巖溶地區等等,還需要運用現代化的新型技術,航測數模技術以及航測遙感技術等等,通過計算機技術來計算出最佳的地質設計路線,進而在設計和施工的過程當中合理的避開一些較難進行防治的復雜路段,達到方案優化的目的和效果。
2.3 遙感技術與公路選線
公路選線是公路勘察設計的重要環節,要求設計的路線方案既經濟合理,又快速高效,并且安全可靠。因此,對高新技術勘察手段的應用要求也越來越高。遙感技術通過遙感影像和遙感數據,對公路工程的地質情況進行分析,結合現場地質勘察以及鉆探技術,可以幫助地質勘測人員完成對公路沿線工程地質、水文地質等的分析和判斷,提供給路線設計人員進行地質選線。在該工程中,需要首先對公路沿線范圍內相關的衛星影像資料、遙感數據資料以及地質資料等進行收集和整理,然后利用高分辨率衛星影像以及多光譜衛星影像等,對公路的地質地貌、構造分布、工程地質條件等進行全面細致分析,從而為路線方案的選取提供有效的參考依據和建設性意見,確保公路路線的合理性。
2.4 遙感技術與公路隧道選線
高等級公路隧道規模一般比較大,隨著長大隧道的出現,投資巨大,選擇最優線位往往可以節約數千萬甚至數億元的投入,其意義是非常重大的。遙感技術在公路隧道的選線優化工作中具有關鍵作用。高等級公路施工過程中隧道的占得部分規模較大,隨著大隧道的出現,投資金額的增長,如果選擇最優線位通常可以節約將近數千萬甚至數億元的投資款,有非常重大的意義,由此可知,遙感技術在公路隧道的設計的選線優化工作中起到了很關鍵的作用。
結束語
應用衛星多光譜遙感、微波遙感探測技術對公路規劃勘察區進行工程地質環境、隱伏構造信息及不良地質信息分析技術的研究,開展了3D-GEO系統軟件開發及其在公路工程深部立體圖形圖像解析及選線中的應用研究,為優化公路規劃設計方案,提高勘察設計質量和速度提供技術支持。在公路工程地質勘察應用中取得了較好的效果及顯著的經濟效益和社會效益。
參考文獻
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篇4
衛星遙感技術集中了空間、電子、光學、計算機通信和地學等學科的最新成就,是當代高新技術的一個重要組成部分。我國衛星遙感技術的發展和應用已經走過了多年艱苦探索與攀登的道路。如今,我們欣喜地看到衛星遙感應用技術已經起步并正在走向成熟和輝煌。
眾所周知,近十年來全球空間對地觀測技術的發展和應用已經表明,衛星遙感技術是一項應用廣泛的高科技,是衡量一個國家科技發展水平的重要尺度。現在不論是西方發達國家還是亞太地區的發展中國家,都十分重視發展這項技術,無論在政策、資金,還是在人力、物力上都給予衛星遙感以特別的重視和傾斜,寄希望于衛星遙感技術能夠給國家經濟建設的飛躍提供強大的推動力和可靠的戰略決策依據。這種希望給衛星遙感技術的發展帶來新的機遇。面對這種形勢,我國衛星遙感技術如何發展,如何使衛星遙感技術真正成為實用化、產業化的技術,直接為國民經濟建設做好先行,是值得我們認真思考而且必須做出正確回答的問題,同樣它也是當前業界人士關注的熱門焦點。
衛星遙感技術應用
1、衛星遙感技術應用現狀
首先,到目前為止,我國已經成功發射了十六顆返回式衛星,為資源、環境研究和國民經濟建設提供了寶貴的空間圖像數據,在我國國防建設中也起到了不可替代的作用。我國自行研制和發射了包括太陽和地球同步軌道在內的六顆氣象衛星。氣象衛星數據已在氣象研究、天氣形勢分析和天氣預報中廣為使用,實現了業務化運行。1999年10月我國第一顆以陸地資源和環境為主要觀測目標的中巴地球資源衛星發射成功,結束了我國沒有較高空間分辨率傳輸型資源衛星的歷史,已在資源調查和環境監測方面實際應用,逐步發揮效益。我國還發射了第一顆海洋衛星,為我國海洋環境和海洋資源的研究提供了及時可靠的數據。
其次,除了上述已發射的遙感衛星外,我國還先后建立了國家遙感中心、國家衛星氣象中心、中國資源衛星應用中心、衛星海洋應用中心和中國遙感衛星地面接收站等國家級遙感應用機構。同時,國務院各部委及省市地方紛紛建立了一百六十多個省市級遙感應用機構。這些遙感應用機構廣泛的開展氣象預報、國土普查、作物估產、森林調查、地質找礦、海洋預報、環境保護、災害監測、城市規劃和地圖測繪等遙感業務,并且與全球遙感衛星、通信衛星和定位導航衛星相配合,為國家經濟建設和社會主義現代化提供多方面的信息服務。這也為迎接21世紀空間時代和信息社會的挑戰,打下了堅實的基礎。
最后,非常關鍵,必須要重點指出的是兩大系統的建立完成。一是國家級基本資源與環境遙感動態信息服務體系的完成,標志著我國第一個資源環境領域的大型空間信息系統,也是全球最大規模的一個空間信息系統的成功建立;二是國家級遙感、地理信息系統及全球定位系統的建立,使我國成為世界上少數具有國家級遙感信息服務體系的國家之一。我國遙感監測的主要內容為以下三方面;
(1) 對全國土地資源進行概查和詳查;
(2) 對全國農作物的長勢及其產量監測和估產;
(3) 對全國森林覆蓋率的統計調查。
2、衛星遙感技術應用前景
國際上衛星遙感技術的迅猛發展,將在未來十五年內把人類帶入一個多層、立體、多角度、全方位和全天候對地觀測的新時代。由各種高、中、低軌道相結合,大、中、小衛星相協同,高、中、低分辨率相彌補而組成的全球對地觀測系統,能夠準確有效、快速及時地提供多種空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率的對地觀測數據。
隨著對地觀測技術的進步以及人們對地球資源和環境的認識不斷深化,用戶對高分辨率遙感數據的質量和數量的要求也不斷提高,從而促進了高光譜分辨率遙感的發展。高分辨率的空間信息能夠較好的滿足諸多用戶的需求,它們的重要特征就是具有商業化前景。
在國家經濟建設中,對空間遙感信息以及空間地理信息的需求將日益增長。為使我國現代化經濟建設得以持續穩固發展,空間遙感信息技術和應用必須相適應的發展。我們可以從我國對遙感信息和技術的應用需求來看衛星遙感應用前景,這主要表現在社會公益需求方面和遙感圖片的商業應用需求兩個方面:
(1)社會公益需求。
主要有以下幾種類型:
①土地利用、城市化及荒漠化監測;
②農作物、森林等可再生資源的監測和評估;
③災害監測和環境監測。
此外,對道路、建筑工程的設計、選址等方面也有著廣闊的前景。這方面的需求主要靠政府扶持。
(2)商業應用需求。
遙感技術的應用是極其廣泛的,凡是涉及地球科學的各門類的學科和技術種類,遙感技術都能為它們提供信息。這種廣泛性必然會使對遙感數據的需求用戶范圍變廣,因此除了社會公益型用戶外,還存在部分商業應用型用戶。雖然這些商業應用型用戶由于遙感衛星正處于產業化初期,市場尚未形成規模的原因,目前數量較少,但隨著將來技術的進步,商業化的發展,這部分的用戶肯定會逐漸增多,最終成為用戶群體中的主要成員。
高空間分辨率圖像數據和地理信息系統緊密結合,在未來的城市規劃、地籍管理、工程評估等方面將有廣闊的市場,預計每年會有14%左右的增長率;近年來,由于衛星數據的增加和小型廉價的工作站、圖像處理系統、軟件的發展,與此相關的空間信息服務公司大大增加,由此形成的增值收益是衛星圖像銷售收益的六倍。由此可見,衛星遙感的商業化是衛星遙感應用產業化發展的推動力之一。
衛星遙感技術的產業化發展
1、衛星遙感技術蘊藏巨大的產業化前景
遙感技術應用的基礎是遙感信息的獲取。地面物體在遙感圖像上形成各種信息是一個復雜的過程,這個復雜過程是由人類生活的真實地表空間的復雜性、千變萬化性和成像過程的復雜性共同決定的。具體地說,人類生存的地表空間是復雜的,是宏觀有序、微觀混亂的地理綜合體,成像獲取的遙感圖像的光譜值是混合光譜,受多種因素的影響。從信息論角度來講,遙感成像過程是信息從多到少的映射,是個確定過程,是把一個千變萬化、形形的地球表面高度概括、總結、選擇、壓縮的過程。正是這個過程,使得遙感影像中包含的信息具有宏觀性、多樣性、綜合性、周期性、量化等特點。這些特點決定了遙感影像中包含著人類生產活動各個研究和應用領域所需要和感興趣的信息,各個研究和應用部門均可以從不同的遙感影像中提取和挖掘出所需的信息,為本部門的發展和應用服務,為國民經濟建設服務。這也就是遙感信息具有跨部門、跨學科的特點。遙感信息的上述特點決定了遙感技術從起源就蘊藏著巨大的產業化前景。
2、衛星遙感技術發展的不平衡性需要加速產業化
衛星遙感信息的獲取技術得到了驚人的發展,空間分辨率和光譜分辨率已經達到相當高的程度。空間分辨率由千米級、百米級,到米級、分米級,光譜分辨率由幾百個納米、幾十個納米,到幾個納米。多空間尺度、多光譜尺度以及多時間尺度的海量衛星遙感數據的獲取技術已經形成,但衛星遙感信息的應用則相對發展滯后,出現了衛星遙感獲取技術的快速發展與信息應用滯后的矛盾。這個矛盾使得人們在欣喜地獲得大量可用數據的同時,卻在解決實際問題時仍然對知識萬分饑渴,深感信息的短缺。這主要是因為衛星遙感影像信息的應用過程遠比獲取過程要復雜得多。遙感圖像的解譯和應用過程是信息從少到多的映射 ,是個不確定過程,無法從數學上直接求得確定解。從信息論來說,是因為遙感成像過程在保留了總體信息的同時,壓縮了細節信息,同時還附加有噪音,減少了信息量,從而使遙感影像上所包含的信息量不足以表達人們所希望求解的諸多地理對象的內在的不確定度。這種不確定性程度因對象不同而不同。可以把遙感信息應用過程看成是一個信息傳遞系統,一個將遙感數據轉換為可用信息的過程。而遙感數據到信息的轉換,是由業務用戶的信息需求所驅動的,選擇什么樣的模型以及最終達到什么樣的目的完全因應用部門而異。由于支持“數據到信息”過程的基礎知識很少和短缺,限制了遙感數據直接產生的經濟和社會效益,從而影響了遙感數據的應用廣度和深度。因此,要加強衛星遙感技術向國民經濟和社會發展諸多行業和領域的滲透、輻射,與各行業、領域的傳統方法相結合,而不是排斥和完全代替,以提升傳統行業、發展新興行業,加速衛星遙感技術產業化的進程。
衛星遙感技術的產業化發展歷程
1、實用化是產業化的前提
衛星遙感技術具有其他技術不可替代的優勢,但也有它的局限性,主要表現在:
(1)遙感技術在電磁波譜中僅反映地物從可見光到微波段電磁波譜的輻射特性,而不反映地物的其它波譜段特性。因此,它不能代替地球物理、地球化學等方法,但它可與其集成,發揮信息互補效應。
(2)衛星遙感信息主要反映是近地表的現象、區域和運動狀態等。這一局限性與人類在地球科學和其他科學研究中不斷向地下深處發展之間產生了矛盾。這一矛盾使得遙感技術在不同行業和領域的應用程度可能會因應用領域的深入而受到影響。
(3)衛星遙感信息獲取過程的確定性與信息應用反演時的不確定性產生了明顯的矛盾。該矛盾使衛星遙感技術在各行業、領域深入應用的效果受各種因素影響大,效果好壞不定。
之所以強調這些局限性是因為只有正確地認識到衛星遙感技術的優勢和局限性,才能揚其所長,補其所短,使它更加實用化。
顯然,衛星遙感數據的深入應用僅靠遙感技術和遙感知識是完全不夠的。實現遙感數據良好和深入的應用需要三方面的信息和知識:一是遙感信息和相關的處理技術;二是應用領域的專業信息和相關技術及知識;三是借鑒其他領域先進的信息技術。只有這三方面知識和技術的共同支持,應用部門才能更加準確地提取和理解賦存于衛星遙感數據中的專門信息,有效地服務于生產和研究。這三個方面的信息和技術可歸納為兩個結合,即遙感技術與各應用領域的專業技術相結合,遙感技術與其他現代信息技術相結合。這兩方面的結合方式和結合的緊密程度與應用部門或個人感興趣的目標地物賦存的地理空間及復雜性有密切關系。正是由于這種賦存地理空間的差異和對象屬性、運動狀態的復雜性差異,不同部門在進行遙感信息應用時,采用上述兩個結合的程度也不同,遙感信息的應用廣度和深度也有差異。無論對哪個應用部門、哪個學科或個人,不斷深入地應用遙感信息來有效地解決問題,上述這兩個結合都是必要的。換句話說,發揮快速發展的遙感技術的強大優勢,結合各行業和領域的傳統有效的方法技術,整合現代信息技術,發展交叉技術,從多學科、廣視角來解決各行業和領域遇到的實際問題,有利于衛星遙感技術的實用化,從而有利于推動衛星遙感技術的產業化。
2、商業化是產業化的催化劑
在市場經濟的大背景下,實用化商業化產業化是產業化的必由之路。沒有實用化,就談不上商業化,沒有商業化就形成不了產業,沒有產業化的推動,任何一項高新技術,包括衛星遙感技術就不可能持續地發展下去。
所謂商業化就是要將衛星遙感技術作為商品在市場經濟大環境下進行競爭,形成衛星遙感技術的規范化、規模化市場。要想促進衛星遙感技術的商業化,那就必須要轉變觀念,樹立競爭意識,進行技術創新,研制開發新一代高水平的遙感衛星,提供高質量、具有優勢的產品。同時,采用成熟技術,商業現貨產品和發射小型衛星的辦法降低生產成本。擴大市場需求,提供不同檔次級別的圖像產品和增益產品,培養個體用戶,大力發展個人圖像服務。改變傳統作業方式,實行商業運作,加強數字提供商與信息增值服務商之間的合作,逐步增大純商業化系統的比例。采取符合市場經濟規律的正確方針和有力措施,進行綜合經營,實行薄利多銷。遙感衛星產業包括衛星制造業、發射服務業、地面應用服務業和地面設備制造業等。地面應用服務業包括代銷或經銷其他公司或非商業化的民用遙感產品等。
3、產業化的主要模式以及發展趨勢
(1)衛星遙感技術產業化的主要模式。
①混合模式;
②政府政策促進商業遙感衛星產業化的模式。
(2)衛星遙感技術產業化的發展趨勢。
①跨國公司合并,形成規模開發能力;
②既競爭又合作,軍民商遙感衛星同時出擊;
③開發通用衛星平臺;
④1米高分辨率遙感衛星市場成為焦點;
⑤以創新技術優勢開拓市場;
⑥國家和私營公司采用高新技術合作開發;
⑦以衛星品牌和標準產品占領市場。
我國衛星遙感技術的產業化發展
1、我國衛星遙感技術產業發展現狀
目前,我國1000多家3S(GPS,RS,GIS)單位的十多萬名從業人員構成了我國遙感市場的主體,他們直接或間接從事衛星遙感技術的軟硬件研制、應用和開發工作。資料顯示,遙感已成為我國地理空間信息產業的一個重要組成部分,發揮的作用越來越明顯,并成為有關行業的主導技術,如在城市土地動態監測、違章用地處罰、水土流失調查、生態環境評價、大型工程選線選址等方面。
(1)衛星遙感的產業鏈
①衛星遙感基礎設施的制造與發射,持續穩定的數據源是遙感產業發展的基礎。
②衛星數據加工以及增值服務,是遙感應用的前提;離開了不同種類、不同級別的數據加工,遙感的產品將非常單一,應用的范圍將縮小。
③地理信息產業為主的信息應用,是遙感產業擴展與延伸的主要方面和新的增長點。
④工程建設應用始終是遙感應用的重點之一。
⑤政府的公益事業、政府的政策導向是遙感生命力所在。
(2)衛星遙感市場的特點
①多極化的市場已經出現,發展勢頭強勁,并且不斷加快,但公益服務仍占據主導地位。這是從經濟總量對比得出的結果,但需求是多渠道的;多極化市場的出現將逐步改變政府的主導地位。
②產業鏈和市場細分逐漸形成。遙感需求層次已形成,不同分辨率的數據為不同用戶服務,同時遙感需求的網絡正在逐步有序化。
③產業規模擴大,遙感數據市場競爭激烈,市場需求不斷增強。
④遙感軟件產業發展平緩,起伏不大。
⑤市場準入制和競爭機制正在建立。
2、我國衛星遙感技術產業發展途徑
每個國家遙感衛星的發展戰略各不相同,沒有哪個國家的遙感衛星發展道路和戰略是最好的,適用于一切國家的。世界上有許多國家如美國、法國、印度等都已走出了一條適合自己發展的道路。我國也很有必要根據自身的應用需求、經濟實力和技術基礎等條件,并借鑒其他國家的發展經驗制定遙感衛星發展戰略。總結和分析其它國家遙感衛星發展戰略及其特點,有助于我們把握好方向、正確定位和制定合理的遙感衛星發展計劃。縱觀美國及其它國家遙感衛星發展所走過的歷程,廣大專家、學者整理歸納出以下四點適合我國衛星遙感技術產業發展的有效實現途徑。
(1)商業化。
商業化是一條值得探索的道路。我國財力有限,采用商業運作模式可以充分利用衛星資源。如果遙感衛星產品能夠打開國內市場、打入國際市場,并在市場上占據一定份額,遙感衛星將能自負盈虧,政府不必投資,便可使其處于一個良好的循環狀態,如果政府少量投資,將使其更有競爭力。由于遙感衛星數據本身的社會性和公益性,以及市場的特殊性,要在短期內實現商業化是很困難的,不可急于求成,要充分借鑒別國成功的經驗,避免它們曾經出現過的問題,在商業化的過程中政府的扶持和調控是必不可少的。
(2)國際合作。
衛星是一項投資巨大的產業,可以通過國際合作來共同承擔風險和投資成本。走國際合作的道路,通過技術引進、消化、發展,一可減輕國內經濟負擔,二可分散風險。國際合作這種運作模式也是當前的一個發展方向。
(3)重視應用。
發展遙感衛星的目的是為了應用,應強調系統的應用效益,切實改變重技術、輕應用的傾向,技術發展要與應用效益掛鉤。我國資源一號衛星,應用還很有潛力可挖,應加大宣傳力度,綜合管理遙感衛星數據的應用,以發展推動應用,以應用促進發展。
(4)軍民合用。
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[關鍵詞]深部礦產勘查 問題 勘查技術 應用
[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-4-216-1
在深部礦產勘查過程中,經常會遇到這樣或那樣的問題,這些問題一旦得不到及時有效的解決,就會對勘查成效帶來影響,因而必須對存在的問題有一個全面的認識,并切實加強勘查技術的應用,最大化的確保深部礦產勘查成效。基于此,筆者結合自身工作實踐,就此展開以下幾點探究性的分析。
1深部礦產勘查的問題分析
在深部礦產勘查中,經常會遇到這樣或那樣的問題,具體來說,主要體現在以下幾個方面:
(1)在鉆頭在鉆進過程中經常會遇到復雜的地層,加上深部地層的構造極其復雜,尤其是所穿越的巖石層非常之多,且不同層位的巖石的堅硬程度不同,因此對于整個鉆進工程而言具有較大的難度。
(2)在鉆進過程中鉆孔經常會出現偏斜距較大的情況,尤其是在鉆深孔時,往往偏斜距與鉆淺孔的偏斜距的偏差要大得多,因而難以對鉆孔落點位置進行精確的確定,進而影響整個深部礦產勘查工作的開展。
(3)在樣本獲取過程中存在的較大的難度,這是由于鉆孔旨在得到礦產的樣品,而對于復雜的巖層來說,則對鉆探技術的要求更加嚴格,就現有的鉆探技術來說,往往由于器具和鉆探人員的專業技術水平的高低不一,導致礦產樣本獲取的難度較大。
(4)鉆探施工過程中危險系數較大,且需要耗費大量的人力物力財力,尤其是施工中存在較大的工作負荷,因而必須嚴防出現孔內事故,所以在鉆進施工過程中對于各種各樣鉆進設備材料和工具的要求具有較高的性價比,因而整個施工過程具有較大的危險性,且耗費的人力物力材力較大,從而極大化的影響鉆進工作的開展[1]。
2深部礦產勘查中勘查方法的應用探析
2.1地震反射技術在深部礦產勘查中的應用
深部礦產勘查中應用地震反射技術是未來的主要發展方向。在地震反射技術應用過程中,應切實做好以下幾方面的工作:
一是在采集數據過程中,由于在結晶巖地區地面具有較大起伏,且植被非常茂盛,加上存在諸多障礙物,因而在野外作業難度較大,進而導致信號收發的穩定性較差,因此應想方設法將分辨率提升,而這就必須將信號頻率激發,同時還應考慮增加頻率和勘查深度可能帶來的信噪比提升,所需的激發藥量也應精心控制,否則將會適得其反。
二是加強3D技術的應用,切實做好地下介質的觀測。這是因為地下介質具有較強的不均勻性,而這就會使得所發射的地震信號出現反射和散射,從而將其信噪比,加上標志層的缺乏,就會導致礦體反射識別難度較大,此外,由于地下巖層具有復雜的結構,所以必須加強3D技術等輔助技術的應用,加強對地下介質的觀測,但在應用時還應結合企業的經濟實力盡可能地降低勘探成本。
三是在深部礦產勘查過程中應用地震反射技術應對礦體理論開展模擬研究,且模擬研究應分成不同形狀、成分和尺度礦體等方面,才能更好地對礦體的特點有一個深入的了解,例如對礦體的反射特性和散射特性,并對礦體機械相應的探測試驗,尤其應加強不同類型礦體的探測和探究,再結合礦體理論和礦產的物性研究進行有機結合,從而更好地分析和認識礦區波場的響應規律[2]。
2.2深部礦產勘查中加強遙感技術的應用
在深部礦產勘查中加強遙感技術的應用能有效克服礦產難找和難識別等問題,因而必須加強對遙感技術的應用,在應用過程中,應嚴格按照以下步驟進行:
首先,應利用遙感影像的色調和異常的形態,科學的確定勘查的靶區。這因為在不同的遙感影像中,能發現諸多與地層色調不同的特殊影像體,加上圍巖的色變以及礦床的分散暈就會形成特殊的影像,所以在遙感圖像中識別特殊影像體是在礦床勘查中應用遙感技術的第一要務。
其次,應利用遙感技術建立遙感找礦模型。而這就需要在遙感技術應用過程中結合地質環境和礦床的時空規律對其高度概括,從而得出與待勘查煤礦相符的模型,而正是建立了該模型,就為低下深部礦產的勘測帶來極大的動力。
再次,科學分析和總結深部礦產開采辦法,加強對成礦方法的預測。在深部礦產勘測過程中,若采用單一的方法進行勘查,往往效率較低,因而必須在應用遙感技術的同時,加強與多種技術方法的應用,采用多元地學信息對成礦進行綜合預測。
最后,應借助遙感技術所得的遙感資料,利用遙感資料特有的宏觀性對成礦區的延伸范圍進行追溯,這是因為成礦區往往存在大型構造帶以及巖漿帶的活動,能有效的確定成礦區的延伸范圍,進而為部署和安排深部礦產勘查工作奠定堅實的基礎。
由此可見,在深部礦產勘查中加強遙感技術的應用,主要是就是利用遙感技術對礦床的靶區進行預測,在未來的深部礦產勘查中,隨著遙感技術和衛星空間技術、高光譜技術等高新技術的綜合應用,將逐步實現利用衛星勘查替換野外勘查,最終為深部礦產的勘查提供強大的技術支持。
2.3鉆進技術在深部礦產勘查中的應用
在鉆進過程中,由于小口徑孔底馬達輸出功率小,不能用于所有巖層的鉆進,而且抗拉強度比較小,所以,在進行深部礦產地質鉆查時,要研制出符合各項自然條件要求的高精度定向測量儀器。此外還要保證沖洗液的正常工作面對不同復雜層護壁問題,沖洗液要有良好流變性,從而達到減小阻力的效果。另外還要研制使用結構簡易、性能良好的泥漿凈化設備,既要預防泥漿在高溫條件下變質失效,又要維持泥漿性能穩定,起到非常好的效果[3]。
3結語
綜上所述,對深部礦產勘查的問題與勘查方法進行探析具有十分重要的意義。作為新時期背景下的部礦產勘查人員,必須緊密結合時展的需要,致力于自身專業技術水平的提升,結合深部礦產勘查的問題,采取有效的勘查方法,最大化的確保深部礦產勘查成效。
參考文獻
[1]張保江.對深部礦產勘查方法的探討[J].科技致富向導,2012,09:256+299.
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關鍵詞: 遙感技術 地質學 應用
中圖分類號:F407.1 文獻標識碼:A
引言
隨著科技的不斷進步,遙感技術在地質學中的應用范圍也越來越廣,遙感技術在水文地質調查中、在城市規劃建設中、在地質災害調查和預測中及其在地質環境調查中都得到了長足的應用。地質學涵蓋的范圍比較廣,本文主要側重于遙感技術在地質勘探方面的應用,對遙感技術在地質勘探方面的應用進行詳細剖析。
一、遙感技術在水文地質中的應用
隨著社會技術水平的進步,應用高技術手段對提高水工環地質勘察工作效率具有重要的意義,遙感技術充分顯示了其信息量大、宏觀、快速、節省經費,且具有多時相動態監測等優勢,廣泛應用于水文地質勘查、評價、大型工程選線(址)、區域穩定性評價、地質災害調查、評價預測及地質環境評價預測等領域。
二、遙感研究在不同巖區的成礦條件及礦床類型中的技術利用
隨著地質學中成礦理論的發展,人們對成礦區的地質條件有了很大的了解,更加便于人們根據當地的地質、地貌條件,判斷是否值得開展地質勘查工作。同時,各種地形地貌、成礦條件的不同,礦床的類型也不同,自然通過遙感技術所顯示出來的地質圖像也不相同。這樣一來,使用遙感技術便能夠根據圖像顯示的內容及采集的數據,極快的分析地質情況,了解礦床的類型。根據現代成礦理論,遙感技術主要指導找礦的礦床類型有以下四種。
1. 巖漿巖區礦床的遙感技術利用
這種類型的礦床主要是由于巖漿以及火山活動侵入造成的,一般會出現在巖漿巖和火山附近區域,尤其是內生金屬礦床。由于受火山活動以及巖漿入侵的影響,在利用遙感技術進行感知時,所呈現的圖像上成礦的具置往往會比較復雜。但是,可以根據周圍火山或者巖石的結構特點,分析成礦的地點和分布特點。這種礦床一般距地面會比較深,且多處在構造斷層處,常處于火山附近,或地質活動比較活躍的地區。
在這種區域找礦時,遙感技術的作用主要有以下幾點:
1.1根據遙感感知的地形結構圖,分析地區的成礦條件。
1.2根據周圍的地質和巖石條件及特點,分析找礦工作的可行性。
1.3根據巖石和火山的特點,判斷周圍成礦的分布特點。
1.4通過地質斷層的特點,確定成礦的最佳方位。
2 變質巖區礦床的遙感技術利用
變質巖區的地形地質特點比較復雜,利用常規的方法找礦難度很大。遙感技術恰好宏觀解決了這一難題。利用遙感技術對巖區的地質基礎進行深入的了解和分析,尋找各種成礦因素,及時發現遺漏的分析要點,能夠為找礦工作提供有力的證據。在這一地域中,遙感技術的主要作用是:通過對遙感圖像上展示出來的特定影紋結構和色調的詳細分析和圖像處理,能夠發現一些與成礦有關的信息,進而指導找礦工作。同時,還可以對巖區的地質圖像進行疊加等技術處理,從巖區的復雜構造活動中尋找含礦的跡象以及成礦規律。
3 .沉積巖區礦床的遙感技術利用
沉積巖區礦床的形成主要受某些巖性地層的影響,在一般的遙感圖片上難以顯示,通常需要利用航空遙感技術,獲取必要的研究資料,才能了解區域構造,分析成礦的條件。
4. 表殼礦床的遙感技術利用
表殼礦床的形成主要受當時地貌的影響,根據特點不同,可以分為兩種,即:近代風化殼礦床和砂礦。礦床區一般的礦物質大多是化學性質比較穩定的礦元素,如金、錳、鋁等礦床。這兩類礦床的主要存在地點不同,砂礦一般存在于低山丘陵的河谷區以及海濱區,而近現代的風化殼礦床主要存在于地形地質相對穩定和平緩的高平臺地區,有時在凹地、破碎帶或巖溶洼地中也會形成此類礦床。這兩類礦床的發現都依賴于利用遙感圖像對地質地貌的正確分析。
三、找礦工作中對遙感技術的利用
利用遙感所獲取的地質資料和圖像,對地區的成礦條件以及礦床的特點綜合分析、合理預測,能夠推進找礦工作的發展。尤其是現代計算機的數據分析和圖像處理技術的進步,礦產勘查中對遙感技術的利用已經十分重要,并且應用技術也在不斷的進步。對遙感資料的利用主要表現在以下兩個方面:研究遙感影像上線、環構造與區域;通過多波段,多種影像分析成礦的關系,認識成礦規律并圈定找礦遠景地段。主要的利用技術有以下幾方面。
1線性構造及與成礦之間的關系:
大量研究表明,絕大多數遙感影像線性構造反映的是構造應力作用下的巖石形變帶、軟弱帶或應力集中帶,它們往往成為導礦與容礦的場所,還可能是某些成礦沉積盆地邊界的控制因素,如對油氣藏的圈閉等。通過對影像線性構造的綜合分析,可以進一步了解區域成礦規律,從而進一步明確找礦方向。
1.1通過分析圖像的線性構造,分析成礦的可能性。地質地貌所形成的線性構造,對成礦有著不同的影響。一般而言,礦產通常會出現于地質地貌發生大變化的地區,如巨型斷裂帶往往會有礦田或成礦帶。但是,有工業遠景的礦床卻分布在與這些主干斷裂斜交或平行的次級斷裂和節理帶中。
1.2通過感知地形構造,分析礦區特點。通過遙感圖像分析,我們發現巖漿巖區的礦床大多存在于巖漿沿著大型剪切帶侵入到擴容拐點區內(剪切應力場的拉張區),利用遙感圖像以及相關的技術處理,我們可以將目光鎖定在一定的范圍內,在這些拐點附近重點勘查,減少不必要的工作。
1.3根據圖像的線性構造,分析區域的成礦條件。通過對遙感影像以及遙感影像線性構造圖的分析處理,結合相關的成礦理論,能夠有效的提出成礦存在與否的假設,為下一步找礦工作提供正確的方向。
2 環形構造的影像以及與成礦之間的關系
2.1影像環形構造是由航天遙感圖像中得到的,自從它被發現以來,得益于其與礦產之間的密切聯系,越來越引起人們的高度重視。據有關部門統計,我國鎳、鉻、鐵、金、鉬、銅、錫、鎢等主要內需內產型金屬礦產,這些金屬礦產大約有92%分別與2 100多個大小不一的環形構造有關。
2.2與礦產形成關系緊密的影像環形構造通常與構造巖漿形成原因有關,不同的原因具有不同的找礦作用。與垂直構造運動相關的負方向環形體,是由于地殼局部沉降而成的圓形坳陷以及構造盆地,較大型的環在地球物理場上可能會有反映,比如重力較低等,這類環形體通常與石油的賦存和沉積礦產有關,我國的很多油田分布在巨型負方向環的內邊緣。
2.3和火山作用相關的環通常規模較小但是易成群出現,呈并列、寄生、疊環等組合形態,礦產往往存在于環體內部或邊緣。 有時線、環體獨立并存,或兩者交匯、切線接觸等,具有復合關系。許多資料表明,線、環體的交切部位可能是內生金屬礦化富集的有利地段。
2.4遙感圖像上色調異常、線性構造、環形構造的組合特征的解譯,并研究其與礦田構造的基本要素(成礦巖體、控礦構造和圍巖蝕變)的關系,從而建立由線、環、色斑異常組成的遙感礦田模式,從而指導找礦。
結語
隨著科學技術的不斷進步,遙感技術在地質學中的應用也會越來越廣,地質勘探僅僅是其應用中的一個方面,如何合理利用遙感技術將是地質工作者需要長時間摸索與研究的問題,合理的遙感技術使用可以有效地提高工作效率與成果正確率。
參考文獻
[1]. 呂霞;李豐丹;李健強;耿燕婷;宋苗苗;萬林.中國地質調查信息網格平臺的分布式空間數據服務技術[J].地質通報.2012(09)
篇7
關鍵詞:遙感技術;土地調查;土地資源
中圖分類號:TP319文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0036-02
目前,我國土地資源的形勢十分嚴峻,因此,切實保護土地資源盡快提高土地調查評價信息化水平,改變傳統國土資源管理工作方式,采用現代化技術手段,準確、快速地掌握國土資源現狀、潛力、變化規律和利用狀況,科學規劃、配置、合理開發利用國土資源,保證耕地總量動態平衡,實現國土資源決策、管理現代化和服務社會化,促進我國經濟可持續發展和社會全面進步,是國土資源管理工作面臨的當務之急,也是必須實現的戰略目標。搞好土地資源調查評價信息化既是當前經濟發展的需要,也是實現可持續發展的重要保證,是事關全國大局和中華民族子孫后代的重大問題。 第二次農村土地調查是對農村土地資源的一次詳細調查,掌握我國大半江山資源變動情況,農村土地調查也是為合理利用土地資源提供指示,為國土資源信息化管理提供依據,也為國家宏觀調控及管理提供參考。
一、農村第二次土地調查
摸清土地資源家底,掌握真實的土地利用狀況,獲取準確的土地基礎數據,是開展第二次全國土地調查(以下簡稱“二次調查”)工作的主要目的。成果核查作為二次調查工作的重要組成部分,是保障全國土地調查成果真實、準確的重要手段,是保證調查成果質量的有效措施,是做好二次調查工作的關鍵。
摸清土地家底,還關系18億畝耕地保護措施的落實和永久基本農田的劃定,關系千家萬戶土地使用者、土地所有者合法權益的保護以及農村集體土地管理制度改革的推進。加強土地調控,確保土地的科學、合理使用,才能實現經濟社會可持續發展,尤其在應對國際金融危機挑戰,保增長、保民生、保穩定成為首要任務之時,摸清土地家底,才能對土地家底有清醒的認識,防止以保增長為名亂占土地,使保增長始終在節約集約用地軌道上進行。
農村土地調查主要包括:界線及控制面積、地類調查(地類調查方法、外業調查基本程序及要求、線狀地物調查、圖斑調查、零星地類調查、地物補測、農村土地調查記錄手簿填寫)、耕地坡度等級確定、田坎系數測算與扣除、海島調查、面積計算以及基本農田調查等。
二、遙感技術在農村土地調查中的應用
(一)技術方法
以航空、航天遙感影像為主要信息源:農村土地調查將以1∶10000比例尺為主,充分應用航空、航天遙感技術手段,及時獲取客觀現勢的地面影像作為調查的主要信息源,如圖1所示:
基于內外業相結合的調查方法:農村土地調查以1∶10000主比例尺,以正射影像圖作為調查基礎底圖,充分利用現有資料,在GPS等技術手段引導下,實地對每一塊土地的地類、權屬等情況進行外業調查,并詳細記錄,繪制相應圖件,填寫外業調查記錄表,確保每一地塊的地類、權屬等現狀信息詳細、準確、可靠。以外業調繪圖件為基礎,采用成熟的目視解譯與計算機自動識別相結合的信息提取技術,對每一地塊的形狀、范圍、位置進行數字化,準確獲取每一塊土地的界線、范圍、面積等土地利用信息,如圖2所示。
基于統一標準的土地利用數據庫建設方法:按照國家統一指定的數據庫標準和技術規范,以農村城鎮為單位,系統整理調查記錄,逐圖斑錄入。對圖斑的圖形數據和圖斑屬性的表單數據進行屬性聯結,形成集圖形、影像、屬性、文檔為一體的土地利用數據庫。
(二)遙感技術應用
航空遙感影像一直是中國城市大比例尺土地利用現狀圖的主要信息源。第二次土地調查基本要求是采取航測遙感影像,制作地方調查底圖,保證基礎底圖的客觀性和統一性。IMU/DGPS輔助航空攝影測量技術、數字航空攝影技術、低空數碼遙感等航空數碼遙感新技術,可以彌補傳統航空攝影技術的薄弱環節,對機場和天氣條件的依賴性較小。飛機在航攝飛行中直接測定航攝儀的位置和姿態,并經嚴格的聯合數據后處理,獲得定向測圖所需的高精度航片外方位元素,可實現無或極少地面控制的航片定向,進而大大縮短航測成圖生產周期,節省成圖費用。生成的遙感數據具有高分辨率、高成像質量優勢,以及方便計算機處理管理、快速、低成本的特點。在土地資源信息化管理中,航空數碼遙感新技術可廣泛應用于生產更新大比例尺土地利用圖件,如1∶500,1∶1000,1∶2000比例尺專題圖,非常適合于小城鎮、村莊、大型廠礦企業的土地利用信息快速獲取,如圖2所示。
遙感作為一種高效獲取信息的手段,其蘊涵的信息量豐富、全天候、信息獲取周期短和多光譜特性,在我國土地資源調查監測工作中得到廣泛應用。首先遙感技術在土地利用動態監測中發揮了重要作用。
其次,遙感技術在土地利用更新調查中得到廣泛應用。隨著經濟發展,科學技術水平不斷提高,土地調查手段也在不斷更新,目前全國許多地方,為了配合新一輪土地利用總體規劃修編,已經完成和正在啟動以遙感為主要數據源的土地利用更新調查,實踐證明,遙感技術在土地調查能夠提供較為準確的信息,具有應用遠景。
第三,遙感技術在農村產權調查、城市集約利用潛力評價等工作中得到充分應用。在農村產權調查中利用航空和航天數據,節省了大量的時間和人力,提高了成果精度,在大多數省份的農村產權調查中得到廣泛應用。
從總體上,遙感技術不斷成熟,高分辨率、高光譜遙感以及雷達影像應用于土地資源調查技術日趨成熟。在項目的進展過程中,通過不斷追蹤新技術和新方法,促使遙感技術和手段從宏觀化向微觀化發展,應用水平也在向縱深化發展。同時為了探索高光譜數據在土地動態監測中應用潛力,國土資源部開展高光譜在土地動態遙感監測中試驗研究。該研究以成像光譜數據為主要遙感信息源,在現有土地動態遙感監測技術、方法、流程基礎上,通過成像光譜技術在土地動態監測中的應用研究,形成一套具有較高自動化和定量化程度的土地動態遙感監測技術流程,為國土資源大調查和土地資源管理提供先進的技術手段。
三、結語
目前農村土地調查全面完成,城鎮土地調查扎實推進。截至今年6月底,全國農村土地外業調查已經全面完成;農村土地調查數據庫建設完成96.3%;城鎮土地調查完成7.2萬平方公里,完成比例為72%;已有1954個縣級調查單位開展基本農田上圖工作。農村土地確權登記取得積極進展。實踐證明,遙感技術具有應用前景,信息準確,程序簡便,同時也減少大量的人力、物力投資成本,在土地調查中各種手段中,遙感技術在很多方面具有優勢,也在土地調查中發揮越來越重要的作用。
參考文獻
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篇8
關鍵詞: 高等師范院校 遙感概論 實踐教學 教學改革
1.引言
遙感是現代空間信息學的核心技術之一,其作為一種高效能的探測、獲取、分析和處理空間信息的先進手段,廣泛應用于土地管理、城市建設、林業、環境、農業等各個部門[1]。自20世紀80年代以來,隨著遙感技術的發展,我國各高等院校都相繼開設了遙感課程[2]。《遙感概論》課程主要介紹了遙感基本理論、方法和應用技術,是我國高等院校地學類本科生的一門專業基礎課程。高等學校地理學類教學分委員會2004年工作會議把《遙感概論》和其他六門地理學基礎課定為地理學類有關專業必修的核心課程[3]。遙感技術快速發展對遙感概論課程教學提出了更高要求,本文在分析信陽師范學院遙感概論課程教學情況的基礎上,結合實際條件及教學目標,對遙感概論實踐教學進行了一系列改革探索。
2.高師遙感課程教學現狀分析
信陽師范學院城市與環境科學院于2001年開設遙感類課程,并將其列為地理信息系統專業、地理科學專業、資源環境與城鄉規劃管理專業的一門重要專業基礎課程。我結合多年來遙感概論課程教學,發現課程的教學與用人單位對遙感技術工作的需求不能很好地銜接,主要存在以下問題。
2.1教材相對快速發展的遙感技術滯后。
我校各專業采用的《遙感導論》是教育部面向21世紀課程教材,2001年出版后至今未修訂再版,除部分印刷錯誤影響學生學習外,對近年蓬勃發展并廣泛應用的QuickBird衛星影像、高光譜遙感技術等遙感探測技術和方法涉及較少,不能滿足教學需求。另外,實驗教學中我們采用國際先進的ERDAS IMAGING軟件,但與遙感圖像處理配套的上機實驗教材缺乏,需根據本校實際進行編寫,同時目前實驗教學中所用數據主要為Landsat和Spot影像,而缺乏社會應用較廣的雷達影像、QuickBird等衛星影像。
2.2各專業教學內容不同往往顧此失彼。
我院三個專業文理兼收,學生基礎不同,預備知識普遍欠缺,教師在54個學時內既要講明理論、補充遙感技術前沿發展又要開展實驗課程教學,實屬不易。且遙感技術已列入高中開設的地理選修課,自然災害與防治和城市規劃與生活等課程也用到遙感技術,這對高師地理教育提出了更高的要求。目前,僅地理信息系統專業開設了為期一周的遙感綜合實習,實踐課程偏少,難以提高各專業學生的動手能力。
2.3教學手段相對單一。
在多媒體教學過程中,教師準備全部實踐材料,詳細講解,全程示范,學生按照指導書和教師要求按部就班模仿操作,實驗過程中師生互動少。以教師講授為主的學習方式,抑制了學生主觀能動性的發揮,導致學生對實驗指導書過度依賴,提高實踐能力無從談起。另外,目前考核仍以筆試成績主,教學制度不夠靈活,特別是培養目標、課程結構和內容、教學模式、教學制度和評價相互脫節。
3.遙感概論實踐教學內容設計
3.1研究教材,構建科學的遙感課程實踐教學體系。
遙感技術是一門新的學科,新理論、新方法、新的研究領域不斷出現,要求教材建設必須與時俱進,及時補充新知識,以適應學科及社會對遙感人才的需求。遙感實踐教材的建設一方面教材必須針對各專業的培養目標和教學大綱的基本要求,具有較高的專業針對性。同時,要有別于其他理論教材,重點突出應用技術的特點。另一方面教材要圍繞技術應用能力訓練主線,注重學生的認識和學習規律,以培養學生實踐能力。在《遙感概論》教學中,教師要綜合國內外已有的遙感實踐教材,分析比較各種教材的特色及其不足,根據專業培養目標、學生未來就業,以及遙感人才的基本要求,以新的理念構建一套內容體系和結構相對合理、能反映出學科水平和發展趨勢的、適應高師院校自身特點、開放的、科學的遙感實踐教學內容教學體系。
3.2適當增加課時,完善和更新教學內容。
遙感是一門理論與實踐并重的課程。在遙感課時總量有限的條件下,如何協調好高師地理課堂培養學生創新精神和地理信息系統專業、資源環境與城鄉規劃管理專業培養動手能力和創造能力是高師院校面臨的挑戰。由于我院各專業文、理兼收,學生基礎不同,理解遙感基本理論存在困難,在課堂上授課教師可結合Q ickbird衛星數據在第二次國土資源調查中的應用等科研案例進行教學,讓學生在實踐中理解遙感理論。另外,我們要充分利用現代網絡技術建立課程網站,提供新型的學習環境和學習平臺,挖掘教學科研資源,開展教學互動,擴展學生學習的空間。我在教學過程中發現,有很多學生反映要求增加遙感實踐課時,這說明學生對新技術學習的積極性很高,若適當增加實踐課時,有助于開展綜合型和研究型實驗的多層次綜合性的實踐教學,提高學生的創新精神和動手能力,以適應我國遙感科學技術的發展和高素質人才培養的需要。
3.3教學方法、教學形式多樣化,實現實習單位專業化。
在教學過程中為克服遙感實踐課程教學課時不足,增加學生對遙感學習的興趣和主動性,可開展讀書報告、學年論文、野外調查等課外研究性學習,讓學生通過查閱文獻進行簡單的研究,與課堂教學形成互補,拓展更加廣闊的空間。另外通過學校、院系和個人廣泛聯系遙感專業高等院校和應用型實習單位,如武漢大學、南京大學、北京超圖軟件股份有限公司、武漢中地數碼科技有限公司,等等。建立雙導師管理機制,讓學生直接參與到實習單位的科研、開發和生產工作中,讓學生主動學習知識,鍛煉學生獲取知識、發現問題、解決問題的能力,從而提高教學效率。
4.結語
遙感是一門技術性和實踐性很強的課程,我結合多年來高師院校遙感概論課程教學,針對目前存在的主要問題進行探索,提出了適合本校實際的遙感課程教學方法和教學體系。遙感技術的快速發展對遙感概論課程教學提出了更高要求,在教學中需要結合實際不斷探索與實踐,進一步提高學生的獨立思考能力、創新能力和實踐動手能力以滿足社會發展需求。
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篇9
關鍵詞:遙感巖石礦物識別;礦化蝕變信息提取;地質構造信息提取;植被波譜特征;多光譜遙感技術;高光譜遙感技術;遙感生物地球化學技術;地質找礦
中圖分類號:TP7文獻標識碼: A 文章編號:
一、遙感技術的地質應用
地質是指地球的性質和特征。主要指地球的物質組成、結構、構造、發育歷史等,包括地球的圈層分異、物理性質、化學性質、巖石性質、礦物成分、巖層和巖體的產出狀態、接觸關系,地球的構造發育史、生物進化史、氣候變遷史,以及礦產資源的賦存狀況和分布規律等。遙感圖像提供了大量的地質信息,包括礦產和環境地質信息,利用這些信息,可以使地質工作者預先熟悉工作區的地質情況,科學決策擬投入的工作量、工作方法和研究目的。所謂遙感地質制圖就是利用遙感的方法完成地質圖的繪制。分為航天遙感地質制圖和航空遙感地質制圖。
1、航天遙感地質制圖
航天遙感是指以航天器為傳感器承載平臺的遙感技術。航天遙感實踐中,針對具體應用需求,選擇不同的傳感器,如成像雷達、多光譜掃描儀等,通過衛星地面站獲取合適的覆蓋范圍的最新圖像數據,利用遙感圖像專業處理軟件對數據進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理。同時,借助應用區域現有較大比例尺的地形數據,對影像數據進行投影變換和幾何精確糾正,并從地形圖上獲得主要地名點、主干構造、底層、巖體,以及礦床礦點、物化探異常信息,進行相應的標注和整飾,制作地質數字正射影像圖。
2、 航空遙感地質制圖
所謂航空遙感是指以航空器如飛機、飛艇、熱氣球等為傳感器承載平臺的遙感技術。根據不同的應用目的,選用不同的傳感器,如航空攝影機、多光譜掃描儀、熱紅外掃描儀、CCD 像機等,獲取所需航攝像片和掃描數據進行地質制圖。實踐表明,遙感地質制圖是一項新技術,不僅有它的優點而且也有它的缺點。遙感地質制圖比常規的地質制圖節省了大量的野外工作量,而且對客觀現象的表示優于常規地質圖,其主要的優勢在于周期短、成本低。但是,因為野外工作量少,也帶來一定的缺點。例如地質觀測點的數量、樣品種類和數量、地層和構造產狀等不如常規地質圖詳細充實。
二、遙感技術的找礦應用
1、直接應用———遙感蝕變信息的提取巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結構、構造和成分發生改變的地質作用稱為圍巖蝕變。圍巖蝕變是成礦作用的產物,圍巖蝕變的種類(組合)與圍巖成分、礦床類型有一定的內在聯系,圍巖蝕變的范圍往往大于礦化的范圍,而且不同的蝕變類型與金屬礦化在空間分布上常具規律可循,因此,圍巖蝕變可作為有效的找礦標志。
1.1 蝕變遙感異常找礦標志圍巖蝕變是熱液與原巖相互作用的產物。常見的蝕變有硅化、絹云母化、綠泥石化、云英巖化、夕卡巖化等。
1.2 信息提取的實現與地物發生反射、透射等作用的電磁波是地物信息的載體,地物的光譜特性與其內在的物理化學特性緊密相關,物質成分和結構的差異造成物質內部對不同波長光子的選擇性吸收和反射。具有穩定化學組分和物理結構的巖石礦物具有穩定的本征光譜吸收特征,光譜特征的產生主要是由組成物質的內部離子、基團的晶體場效應或基團的振動效果引起的。各種礦物都有自己獨特的電磁輻射,利用波譜儀對野外采樣進行光譜曲線測量,根據實測光譜與參考資料庫中的參考光譜進行對比,可以確定出樣品的吸收谷,識別出礦物組合。根據曲線的吸收特征,選擇合適的圖像波段進行信息提取。根據量子力學分子群理論,物質的光譜特征為各組成分子光譜特征的簡單疊加。傳感器在空中接收地表物質的光譜特性,因為探測范圍內有干擾介質存在(白云、大氣、水體、陰影、植被、土壤等),因此,在進行蝕變礦物信息提取時,根據干擾物質的光譜曲線出發,進行預處理消除干擾。目前遙感找礦蝕變異常信息的提取有多種方法,例如波段比值法、主成分分析法、光譜角識別法和MPH 技術(MaskPCAandHIS)、混合象元分解等。
2、遙感技術間接找礦的應用
2.1 地質構造信息的提取內生礦產在空間上常產于各類地質構造的邊緣部位及變異部位,重要的礦產主要分布于板塊構造不同塊體的結合部或者近邊界地帶,在時間上一般與地質構造事件相伴而生,礦床多成帶狀分布,成礦帶的規模和地質構造變異大致相當。遙感找礦的地質標志主要反映在空間信息上。從與區域成礦相關的線狀影像中提取信息(主要包括斷裂、節理、推覆體等類型),從中酸性巖體、火山盆地、火山機構及深部巖漿、熱液活動相關的環狀影像提取信息(包括與火山有關的盆地、構造),從礦源層、賦礦巖層相關的帶狀影像提取信息(主要表現為巖層信息),從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與成礦有關的色異常中提取信息(如與蝕變、接觸帶有關的色環、色帶、色塊等)。當斷裂是主要控礦構造時,對斷裂構造遙感信息進行重點提取會取得一定的成效。遙感系統在成像過程中可能產生“模糊作用”,常使用戶感興趣的線性形跡、紋理等信息顯示得不清晰、不易識別。人們通過目視解譯和人機交互式方法,對遙感影像進行處理,如邊緣增強、灰度拉伸、方向濾波、比值分析、卷積運算等,可以將這些構造信息明顯地突現出來。除此之外,遙感還可通過地表巖性、構造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構造信息,如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術是邊緣增強。
2.2 礦床改造信息標志礦床形成以后,由于所在環境、空間位置的變化會引起礦床某些性狀的改變。利用不同時相遙感圖像的宏觀對比,可以研究礦床的剝蝕改造作用;結合礦床成礦深度的研究,可以對此類礦床的產出部位進行判斷。通過研究區域夷平面與礦床位置的關系,可以找尋不同礦床在不同夷平面的產出關系及分布規律,建立夷平面的找礦標志。另外,遙感圖像還可進行巖性類型的區分應用于地質填圖,是區域地質填圖的理想技術之一,有利于在區域范圍內迅速圈定找礦靶區。
三、遙感找礦的發展前景
1、高光譜數據及微波遙感的應用
高光譜是集探測器技術、精密光學機械、微弱信號檢測、計算機技術、信息處理技術于一體的綜合性技術。它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率,成像的同時記錄下成百條的光譜通道數據, 從每個像元上均可以提取一條連續的光譜曲線, 實現了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取, 因而具有巨大的應用價值和廣闊的發展前景。成像光譜儀獲得的數據具有波段多, 光譜分辨率高、波段相關性高、數據冗余大、空間分辨率高等特點。高光譜圖像的光譜信息層次豐富, 不同的波段具有不同的信息變化量, 通過建立巖石光譜的信息模型, 可反演某些指示礦物的豐度。充分利用高光譜的窄波段、高光譜分辨率的優勢, 結合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息, 加強高光譜數據的處理應用能力。微波遙感的成像原理不同于光學遙感, 是利用紅外光束投射到物體表面, 由天線接收端接收目標返回的微弱回波并產生可監測的電壓信號, 由此可以判定物體表面的物理結構等特征。
2、3S 的結合。
3S 是遙感(RS)、地理信息系統(GIS)及全球定位系統(GPS)的簡稱。利用GPS 能迅速定位,確定點的位置坐標并科學地管理空間點坐標。海量的遙感數據需龐大的空間,因此要有強大的管理系統,隨著當今人力資源價格的升高,在區域范圍內找礦時,遙感表現出最小投入獲得最大回報的優勢,那么RS 與GIS 的結合也就勢在必行,因為GIS 更有利于區域范圍的影像管理及瀏覽。隨著3S 技術的進展,遙感數據的可解譯程度與解譯速度得到進一步提高。目前,地質工作者嘗試將3S 與VS(可視化系統)、CS(衛星通訊系統)等技術綜合應用,取得了較好的效果.
3、地物化遙的有機融合
礦床的形成是多種地質作用綜合的結果,礦床形成后又會經歷后期的破壞或者疊加成礦作用,因此,任何一種單一的找礦手段都不可避免地遭遇地質多解性的困擾,實現地物化遙多種找礦方法與手段的有機融合,能有效地提高找礦效果,并從總體上降低找礦成本。目前,以遙感信息為主體,結合地質、地球物理、地球化學等多源地學數據的綜合信息找礦法已經形成。
4、遙感植物地球化學
在高植被覆蓋區實現遙感波譜數據與礦致植物地球化學異常的有機融合,將會較好地推進遙感找礦技術在植被覆蓋區的應用。
四、結束語
遙感技術應用于地質找礦必須以現代成礦理論為指導, 以圖像處理手段和綜合解譯分析為主要工作方法, 密切結合野外地質調查, 建立遙感地質找礦模式, 預測找礦遠景區, 縮小找礦靶區, 實現遙感找礦的日的。遙感技術應用于地質找礦, 在地質工作程度較低、地形條件較差、交通不便的高寒地區具有常規地質方法不可替代的優越性, 應綜合運用多種手段, 進行綜合分析研究, 才能充分發抨遙感技術的優勢, 取得更好的找礦效果。
參考文獻
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篇10
關鍵詞:地方高校;遙感概論;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)10-0022-03
遙感作為重要的對地觀測技術,為國家空間基礎設施建設中地理空間數據的獲取,提供了重要的技術方法和手段[1]。目前,遙感與全球定位導航系統、地理信息系統構成的“3S”技術,為地理學的研究提供了現代化的研究方法和技術手段,在國民經濟和社會發展中得到廣泛的應用[2]。遙感具有專業性、技術性較強的特點,在高校應用型人才培養中,提高學生遙感實踐及應用能力,培養學生結合專業知識解決生產實踐過程中遇到的各種實際問題[3]。同時,經濟社會的發展對遙感高技能人才的需求越來越大,對“遙感概論”課程實用性的教學目標的要求也越來越強[4]。
貴州工程應用技術學院地理科學專業2013版培養方案指出,地理科學專業畢業生應具備掌握遙感、地理信息系統、地圖、野外觀測、實驗室分析模擬等現代地理研究方法和技能,同時將“遙感概論”課程作為地理科學專業一門重要的專業基礎課。地理科學專業學生學習遙感的目的在于掌握遙感基本原理、掌握遙感圖像處理及應用的基本理論和方法,能夠運用專業遙感圖像處理軟件(如ENVI、ERDAS等)進行遙感圖像處理和專題遙感應用研究,通過遙感理論學習和實踐能力的培養,使學生能夠借助遙感技術和方法,解決實際問題[5]。經過幾年的教學實踐,筆者以貴州工程應用技術學院為例,對西部欠發達地區地方高校地理科學專業中遙感課程的教學現狀進行分析,通過對遙感課程的教學內容、教學方法和教學評價手段進行改革,為地方高校地理科學專業學生實踐能力的提高及應用型人才的培養提供參考與思路。
一、“遙感概論”課程教學現狀
經過幾年的“遙感概論”課程教學實踐,筆者發現貴州工程應用技術學院地理科學專業“遙感概論”課程教學過程中存在一些問題,主要體現在。
(一)理論課教材陳舊
目前國內遙感類教材大多較為陳舊、更新較慢,滯后于遙感技術的快速發展,無法與日益更新的遙感技術發展相一致,與社會對于畢業生的要求相距甚遠[6]。貴州工程應用技術學院地理科學專業學生使用的教材是高等教育出版社“遙感導論”(梅安新等),該教材于2001年出版,之后再無進行修訂再版。然而,近年來無論是從多光譜到高光譜,還是從高空間分辨率到高時間分辨率,國內外遙感技術都有了較大的發展。我國遙感技術及應用近年來蓬勃發展,其中以 “十二五”期間實現“百箭百星”計劃,年均發射衛星20次左右,以及到2020年左右建成由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成的覆蓋全球的北斗衛星導航系統。遙感技術發展的日新月異,而該教材的內容很大部分已不能適用于當前遙感技術的發展,如國外的SPOT 5、QuickBird、Worldview等高空間分辨率衛星,國產資源系列、環境系列、高分系列遙感衛星等均未涉及。2013―2014學年第一學期由于教務處無法訂到該教材,通過征求各方意見,選用武漢大學出版社孫家m主編的國家精品課程教材《遙感原理與應用》,該教材于2013年6月出版第3版,相比其他教材,其內容上有所更新,加入了遙感新技術等方面的內容,但是教材過于注重遙感理論知識,對于西部欠發達地區高校的地理科學專業學生來說,理論內容過深,部分內容甚至晦澀難懂,這使學生學習積極性受挫,無法適用于我校應用型人才培養的目標。
(二)實驗教學課時少,缺乏合適的實驗素材
現代遙感技術的研究及應用對學生的動手能力及應用實踐能力的要求較高,實驗教學是理論教學的延伸和重要補充,是培養學生動手能力,提高學生學習興趣的重要途徑,是學生實踐能力和應用能力培養的重要環節,同時也是決定遙感課程教學質量和應用型人才培養的關鍵步驟[7]。貴州工程應用技術學院遙感實驗教材選用的是高等教育出版社于2001年7月出版的劉慧平等編著的《遙感實習教程》,該實驗教材同樣存在著知識滯后于遙感技術及遙感數據處理的方法問題。為彌補實驗課教材的不合理,筆者在實驗教學過程中,結合科學出版社鄧書斌的《ENVI遙感圖像處理方法》輔以教學,而由于高空間分辨率遙感數據,如SPOT、QuickBird等無法免費獲取,無法實現教學過程的數據本地化,學生實驗過程中往往出現對所實驗地區不熟悉,缺乏研究興趣,對于學生情感目標的培養有所欠缺。
貴州工程應用技術學院地理科學專業2009、2011版培養方案中并未單獨開設遙感實驗課程,2013版培養方案對課程做了一定的調整,加設了遙感概論實驗課,將原來54課時的理論課改為38課時的理論課時、16課時的實驗課課時。針對課時量的調整,“遙感概論”課程教學內容及方法,也亟須進行相應的調整,以適應教學及學生實踐能力的培養。
(三)學生英語水平差,學習主動性不高
由于目前遙感數據及專業軟件大多是國外產品,涉及較多計算機及遙感專業英語詞匯,貴州工程應用技術學院作為西部欠發達地區的地方高校,學生由于底子薄,英語水平差等,初次接觸英文軟件及遙感數據,部分學生內心有對學習英文軟件的抵觸情緒。而一些學生在學習過程中由于遙感理論知識準備不足,英文詞匯量不夠,在實驗過程中,只記實驗操作步驟,按部就班完成實驗,不能夠完全理解實驗過程與實驗目的。
通過幾年的教學實踐經驗,我們發現學生學習的積極性、主動性會影響到他們理論知識的學習。通過了解發現,對于“遙感概論”理論課程,大部分學生上課時雖然可以做到認真聽課,但做筆記的同學并不多,課后不能及時復習;而針對實驗課的練習,也只是課上跟著教師一起做,學生本人并不深入思考,課后不再進行練習,導致掌握不牢固。無法達到學以致用,滿足應用型人才培養的需要。
(四)考核機制不科學,與實踐相脫節
“遙感概論”課程考核在2009、2011版教學大綱中,考核方式主要是閉卷考試,學生成績最終由平時成績(平時作業、提問、考勤等)×10%+期中測試×20%+期末閉卷考試×70%組成。由于考試形式的限制,閉卷考試主要考查學生的理論知識掌握情況,無法真正體現學生實踐及應用能力,部分學生只是臨近期末考試前突擊背誦,應付考試,導致考完即忘,無法深入理解及應用的情況。
二、“遙感概論”課程教學改革的途徑
(一)優化教學內容
伴隨著計算機科學與技術、物理科學、電子信息科學與技術等相關學科的發展,遙感技術在高光譜、高空間分辨率,以及高時效性等各個方面得以長足發展。由于遙感知識和技術具有與時俱進的特點,在進行“遙感概論”課程教學改革的過程中,既要注重傳統遙感知識的講授,在使學生了解遙感基本理論與原理的基礎上,又要注意緊跟時代步伐,更新教材中沒有涉及新知識、新內容,彌補因教材更新較慢而遙感技術發展較快的矛盾與缺陷[8]。
通過網絡、新聞、文獻資料等各種途徑,及時搜集遙感領域新知識、新進展,以及遙感研究的熱點問題等,在課堂講授過程中,及時融入相關知識發展的新知識、新技術等,拓展學生視野[9]。特別是注重在講授基礎知識的同時,及時融入我國遙感技術的發展情況,在學生獲取理論知識的同時,融入愛國主義教育,提高學生學習的積極性、主動性。針對貴州工程應用技術學院學生底子薄、英文水平差等特點,在教師課堂講授過程中,通過適度加入遙感專業英文詞匯的方式,實現提高學生專業英文水平的目的。針對貴州工程應用技術學院學生專業背景,在遙感實踐課程設計時,注意本課程與相關課程的聯系,設計如基于遙感的土地利用變化監測、基于遙感的地質災害信息識別與提取、基于遙感的土壤制圖分析等專題遙感應用內容,使學生學以致用,了解整個專業各課程間的彼此聯系,充分調動學生對專業的再認識,同時加強相關專業課程知識的學習和銜接[10]。
(二)創新教學方法
在遙感課程教學方法改革過程中,充分借助現代多媒體教學方式和手段,提高多媒體教學的教學效果。隨著多媒體技術的發展,多媒體教學目前已被廣泛應用于日常教學過程,通過多媒體技術的聲、光、影、字等相結合,學生能夠多方位獲取知識。對比分析傳統教學與多媒體教學方式的優缺點,在教學改革過程中本課程教師的課堂講授方式較為靈活化,主要體現在關鍵知識或知識體系的框架上,通過板書形式在黑板展示,學生能夠掌握學習重點,不至于因過多關注教師演示文稿文件,或演示動畫或影片,而忽視教學重點、難點問題。同時借助多媒體技術易于內容表現,易于實踐操作演示等方面的優點,制作圖文并茂的演示文稿課件,對于需要現場演示的實驗或展示的數據,進行多媒體展示。還可通過多媒體技術,及時將遙感技術發展相關新聞報道及相關應用展示給學生,使學生真正感受到立體化教學的視聽感受。在學習知識的同時,加強學生的情感教育,提升學生的愛國主義熱情[11]。
積極引導學生自主學習、互助學習、團隊協作學習,提高學生學習積極性和主動性。傳統教學主要是教師講,學生聽,缺少必要的互動環節。學生如果聽不懂將會挫敗自身學習的興趣,進一步影響學生學習的積極性和主動性。遙感課程教學改革中教師課堂講授方式的多樣性,改變了總是教師一個人講的局面,適度組織學生組成小組,每個小組成員輪番進行相關知識的講解,互相查找不足,促進學生自主學習,提高學生積極性、主動性,使每個學生都可以參與進來[12]。
“3S科技興趣學習小組”作為學生自主學習的學生組織,于2013年11月成立,其成員涵蓋了地理科學專業各年級學生,甚至包括部分已經考入研究生在讀的和已經參加工作的學生。通過高年級學生帶動低年級學生,在讀研究生分享學習經驗,在職學生講解實際工作中所需專業知識,專業教師引導,定期或不定期開展相關科技學術活動,以“全國GIS技能大賽”為載體,各類科技活動為主線,積極引導學生通過課外科技活動及科研項目的申報,提升自身能力,開闊自身視野,同時達到影響其他學生,提高整體學生學習興趣的目的,進而提高學生學習的積極性和主動性。
(三)改革課程考核機制
貴州工程應用技術學院2013版地理科學教學大綱明確提出,針對專業課程考核方式的改革要求,總評成績由平時成績和期末成績各占50%組成,足以體現學校給予教師對學生更加靈活性的考核方式。本次教學改革將平時成績分為課堂筆記、課后讀書筆記、參與相關科技活動項目、作業、考勤、期中測試等,期末考核試卷出題過程中,注重基礎理論知識考核的同時,更加注重考核學生掌握知識的整體性,以及靈活運用知識的能力。
以“全國GIS技能大賽”為主題,積極引導學生通過參加大賽,提升自身實踐能力,以及實際動手解決具體問題的能力。同時,圍繞“全國GIS技能大賽”,積極引導學生申報學校實驗室開放基金項目,全國大學生挑戰杯課外科技活動項目,以及貴州省大學生創新創業計劃項目等課外科技活動項目,以提高學生學習的主動性和自主性。通過具體項目的申報和實施,學生感到學有所用,學以致用,進一步促進自身自主學習的氛圍。
三、“遙感概論”課程教學改革效果
通過遙感課程教學改革的實施,取得了一定的教學效果,學生學習興趣、積極性和主動性大有提高。自2012年組織學生參加“全國高校GIS技能大賽”遙感組比賽,獲得三等獎一次、優勝獎兩次,共有20人獲得“MapGIS工程師證書”;為培養學生應用能力和科研意識,積極組織學生申報各類各級課外科技活動,自2012年至今,遙感方向共獲得立項項目有國家級“大學生創新創業訓練計劃項目”1項,省級“國家級大學生創新創業訓練計劃項目” 5項,校級“實驗室開放基金項目”3項。
圍繞學生實踐能力提高,提高學生遙感專業技術應用,結合教學內容、方法和考核方式的教學改革,既提高了學生學習興趣、自主學習積極性和主動性,提高了動手解決實際問題的能力,又獲得了良好的教學效果,同時增加了學生的專業認知度和認同感,對整個專業的學習形成良好互動效果。遙感課程教學改革研究,為西部欠發達地區同類高校地理科學專業學生遙感能力的培養,以及地理科學專業應用型、技能型人才的培養提供了參考和思路。
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