遥感科学与技术研究(6篇)

时间：2024-06-26 来源：

遥感科学与技术研究篇1

【关键词】地理信息系统;遥感技术;专题地图编制

GIS是地理信息系统的简称，是结合计算机网络技术而形成的一门新兴专业，该项技术可以运用计算机网络技术帮助人们进行地理信息的录入、分类、搜索等，必要时可以进行自动化的运算。RS是遥感技术的简称，遥感技术主要应用卫星和遥感仪器，在卫星中采集的信息和信号传输给遥感设备，遥感设备分析之后汇总出遥感目标的实际数据，该项技术在不进行实地考察的基础上，即可轻松获取某一地段的地理信息。遥感影像地图充分利用这两种核心技术进行地图的绘制，绘制的地图不仅精准而且具有实用性，受到人们的好评。

一、专题地图编制的流程及技术准备工作

1、专题地图编制流程。遥感专题地图编制结合了地理信息系统（GIS）与遥感技术（RS）两大科学技术，并以实际的地理地图为编制的基础的高技术水平的工作。其工作流程十分复杂，包含计算机技术、数据收集技术、地理测量技术、图像处理技术、地图编绘技术等多种学科技术。本文主要对遥感图像处理、数字化地图、TM图像几何精校正、图形整饰、图形数字输出等一系列工作作出了详细的介绍分析。而完成上述工作的最关键步骤则是要保证图像数据资料的精准，因此在工作的过程中要对合成好的图像以及处理过的图像进行准确的几何校正，以此来保证后期整理工作能够良好的进行，保证遥感图像的多中心斜墨卡托投影能够顺利的转变为编制所要求的高斯―克吕格投影。同时在专题地图编制过程中还要科学的研究分析卫星图像和以整理好的图像，及时对由于卫星姿态等原因造成的几何失真与畸变进行纠正调整。用严谨的工作态度和科学的工作方法来保证遥感图像与专题地图能够严格配准，只有这样才能成功的编制出科学实用的遥感影像专题地图。

2、专题地图编制的技术准备工作.前期的准备工作对于本文的研究分析十分重要，这需要对我们现在掌握的所有国内外关于的地理信息系统（GIS）及遥感技术（RS）的应用软件进行综合评估，并且要结合实际情况，将现有的微机作为主要的硬件条件，选择出最适合的地理信息系统和遥感技术软件。因为MAPGIS地理信息系统软件同时在地理信息系统（GIS）和遥感技术（RS）两方面都具有强大的功能，是优秀的系统软件，所以此次研究选用MAPGIS地理信息系统软件。由于MAPGIS地理信息系统软件对GIS信息和RS信息的强大的整合能力，在本文的研究过程中得到了成功的应用。

二、专题地图编制的遥感图像处理及地图数字化

1、遥感图像处理。（1）多波段彩色合成。遥感技术主要应用地表不同植被和建筑物所发出的的不同波长而确定具体的测试区域的植被和建筑。这种利用遥感技术形成的图像主要应用在农业综合开发以及土地的综合利用中。图像能够更加清晰的反映某一区域的植被覆盖情况、河流水文条件等。通过大量的数据分析和实践积累，我们发现选择4、5、3三个波段按红、绿、蓝进行彩色合成是最有效的手段。（2）图像增强。图像增强在于增加图像的清晰性和可读性，排除干扰因素。因所用TM图像数据的时相和成像质量较好，干扰因素较少，做灰度拉伸和直方图均衡化两种处理。

2、地图数字化。就正常的工作而言，我们会对于工作的区域进行整体的布局，根据一定规律进行划分，进而形成了数字化的版块，对于我们的区域进行清晰的描绘，使得我们表达的效果得到很好地体现。（1）原图清绘、扫描。进行图形描绘与扫描有着自己的特性，一般的情况下我们会把相关的因素进行很好地整合，进而形成一张完整的地图，为了我们使用的过程更加的方面绘制成为比例一致的图形，其他的细节根据实际的需要进行添加，形成我们所需要的文件。（2）栅格图像矢量化。通过人机交互方式将栅格图像文件进行矢量化。（3）建立拓朴关系。矢量化形成的主要是点、线数据，而面域（区域）并未建立，因此需要进行拓扑处理以建立区域及区域间的空间关系。

三、专题地图编制的遥感图像校正及配准和数字补充

几何精校正是遥感影像处理的重要环节，只有这一环节顺利完成才能够保证整体遥感影像专题地图编制的质量和效率。以此必须以地图的地理数学基础为准对收集及合成的遥感图像进行几何精校正，以此来保证遥感图像与实际地图能够严格配准，来满足在遥感图像上精确量算的需要。

1、地面校正控制点（GCP）的采集。（1）GCP的数量。地面校正控制点（GCP）的采集是影响遥感影像几何校正精度和效率的重要因素，因此必须要经过严格科学的计算，应用几何精校正模型中的科学算法对地面校正控制点（GCP）数量进行计算，得出的结果是最有效，最能保证校正的精度。正是由于地面校正控制点的特殊性与重要性，在进行遥感影像专题地图编制的过程中需要在此环节格外注意，以保证整个遥感影像专题地图编制的质量和效率。（2）GCP的选择与分布。应选择在地图与遥感图像上均明显可见，能精确定位的永久性的地物点为校正控制点，GCP要尽量均匀分布。（3）采集GCP坐标，编辑GCP文件。遥感技术进行定位发生了很大的变化，已经慢慢的从传统的向卫星定位系统进行普及，对整体的识别的情况来讲起到了很好地表达的效果，我们进行坐标的采集的精度就会更加的高，对于我们采集的这些数据来说最终变成参照的数据，提供标准的尺度。

2、几何精校正。在我们的工作过程的校正模块的环节是必不可少的，是提供精确数据的依据。对于校正工作来说提倡多步走的策略，可以对于不同的情况采用有针对性的设计，例如灰度值重采样样法来说就会运用双线性内插法，校正在我们实际的工作中的意义非常的巨大，一定要根据要求做好各方面的工作。

3、图像配准。由于不同的技术其测量的单位不同，所以最终得到的地图数据还需要对图形和图像进行配准。配准的方式比较简单，主要是需要专业配准人员操作，对技术的要求比较高。

4、数字化补充。虽然利用图形和色彩能够有效的辨识不同的目标物，同时经过地理信息系统和遥感技术处理后的影响更加的真实，具有极高的辨识度，但是一些山体和水文的数据资料还需要进行数据化的补充，更便于观测者进行直观的分析。

结束语

通过本文研究分析，地理信息系统技术（GIS）和遥感技术（RS）相结合来对遥感专题地图进行编制是一个复杂，并对科技技术水平要求很高的工作。在专题地图的编制过程中将GIS作为基础平台，把地理信息和遥感空间信息精确计算进行复合整理。在实际的运用过程中能够很好的掌握地理信息，能够有科学依据的对于地质、地貌、地表情况进行分析，帮助人们在规划设计时能做出科学的决策，提高了整体规划设计的质量。

【参考文献】

遥感科学与技术研究篇2

关键词：城市遥感；学科主旨；教学内容；教学体系

近年来，随着城市化进程的加快，城市问题日渐突出。针对城市问题的研究产生了城市科学这门学科。随着城市及城市科学的发展，遥感技术在城市规划、城市生态环境监测及城市管理中的应用越来越广泛和深入。在城市调查方面，遥感技术可以快速、准确、全面地获得城市地质背景、土地利用状况、生态环境、市政建设、交通、水利、农林、旅游等等方面的数据和资料。对不断地调查城市现状、变化和发展，为配合城市总体规划和分区详细规划的制订及顺利实施，对城市景观建设和环境保护，提供了全面有效的方法。因此，自上个世纪90年代以来，逐渐形成和发展了城市遥感这门新兴的交叉学科。

一、城市遥感的学科发展背景

在国外，利用城市遥感方法进行城市土地利用、住宅密度、居住质量、城市交通、城市人口、城市变化及其他社会经济要素的研究已取得长足的进展。我国也曾在京津、上海、广州等地进行过综合性的城市遥感调查，在城市土地利用监测、城市绿地调查、城市环境污染监测、城市热岛研究、城市规划及城市生态环境监测等方面都取得了可喜的成果。各级政府和社会公众已经认识到，城市遥感已成为城市规划、建设和管理不可分割的重要组成部分和技术支持，成为各级政府强有力的辅助决策工具和指导与加强地区管理的现代化手段。以上海市为例，自1988年以来，上海市已连续开展了三轮遥感综合调查，为上海市城市布局的合理调整、新区规划、老区危简房的拆迁改造、城市交通、城市建设现状、考古、城市防洪排涝、城市绿化与改善城市生态环境等多方面提供了大量基础性资料和辅助决策依据，为许多政府重大工程提供了研究报告和影像资料。此外对各郊县的土地资源与全市滩涂资源进行过详尽的调查。多年的实践证明，城市遥感技术业已成为上海市各级政府决策的重要辅助手段。但是对于该课程的体系与内容、教学方法等尚缺乏完整的论述。

二、城市遥感学科的研究主旨和内容

国际上已经举办了8届国际城市遥感大会。充分借鉴和参考国际同行认可的学科体系；同时针对本科教学的特点设计相应的教学内容。一些具有基础性的内容需要补充进教学内容，比如现代化进程中城市问题，城市科学的理论等；而一些深度交叉的课题则没必要过度展开，如城市生态学等。同时考虑到学生已有遥感基础，以及遵循教学要循序渐进的原则，因此，我们设计教学内容为：①现代化进程中的城市问题；②城市遥感基础；③城市遥感传感器和数据源；④城市地区遥感影像判读；⑤城市地区遥感特征检测技术；⑥城市地区建筑物探测和三维重建；⑦城市土地利用和城市景观结构；⑧城市热、水、空气环境监测和生态安全；⑨城市规划的遥感应用；⑩城市遥感的发展前景。

三、城市遥感学科的教学体系

城市遥感教学是针对遥感专业高年级本科生开设的课程，主要教学内容是遥感技术在城市规划、建设、管理和环境保护等方面的应用。教学指向学科研究和应用是前沿，是该专业的高级选修课。针对该课教学目的和教学要求，我们设计课程内容如下：

1.城市问题引论。随着中国现代化进程的发展，城市化进程在加快。城市规划、建设和保护等过程的问题日益凸显。如城市交通问题，环境保护问题，城市规划问题等。向学生介绍城市发展现状，城市化问题，城市科学理论等问题。着重分析在中国工业化和城市化进程中城市所面临的问题，研究现状和可行的解决办法。指出遥感技术在解决相关问题时的优越性和局限性。

2.城市遥感基础。针对城市遥感应用，简单介绍遥感基础概念、遥感平台与传感器、遥感图像处理基础等基本内容。着重对新型高分辨率卫星、航空和地面传感器在城市遥感中应用范围和价值做了介绍和评价。

3.城市遥感解译。面向城市遥感应用，有针对性的讲授城市遥感解译的基本概念，关键技术和流程。主要包括城市遥感影像解译基础、城市遥感影像目视解译、城市遥感影像数字解译、城市遥感影像解译与判读的基本框架、城市主要地物目标特性、卫星影像判读特点、城市遥感影像数字判读方法和流程等内容。针对城市目标特性，着重介绍了相应的遥感影像解译方法和流程

4.城市特征提取。介绍了城市点、线、面特征的各类自动半自动提取方法。点特征提取算子介绍了Moravec算子、Forstner算子、Susan算子和结构化算子的原理和应用模型，并比较了各类算子的实际提取效果。线特征提取方面，首先介绍了基本的边缘检测算子，包括微分算子、二阶差分算子和直线提取算子Hough，并对各类算子的实际提取结果做了比较分析；然后介绍了城市道路特征的特性，遥感提取难度和方法，包括基于结构信息、GIS信息、感知编组、统计信息、自适应模板、带状Snake的和其他新型的道路提取方法。

5.城市三维重建。三维GIS是目前研究和应用的热点，城市三维重建是三维GIS的主要数据生产方法。讲授了利用摄影测量技术和利用LiDAR技术的半自动城市三维重建方法，在此基础上介绍了城市三维GIS建设现状，以及基于三维城市模型的真正射影像生成技术。对各种方法的发展现状、趋势、技术流程做了详细说明。

6.城市土地利用和空间结构演化。首先介绍了遥感变化检测的一般方法和流程、遥感变化检测典型方法及性能分析、变化区域提取技术等。包括基于像素、基于特征的变化检测方法。并结合具体系统研发案例，介绍了典型方法的开发、组合和应用情况。在此基础上，介绍了土地利用动态监测和城市空间结构演化监测的基本流程、方法和案例。

7.城市热环境遥感。中国作为发展中国家，城市热环境的日益恶化在各个层面并没有得到普遍的重视。随着城市化水平不断提升，热环境影响因素日益复杂，城市热环境日益恶化，需要引起社会公众的重视，并研究采取有效的解决办法。着重介绍基于遥感影像的城市地表温度定量反演、城市热环境的空间分布及过程变化分析以及城市热环境的寻因分析。最终利用多因子与城市热环境之间的定量关系建立预测模型，并动态监测城市地表温度和格局的变化，为城市规划提供决策依据。

8.城市水环境遥感。水是生命之源，一方面城市生活离不开水，另一方面随着城市化进程的发展，人类造成了严重的水污染。因此，授课内容分为三个方面：水体的光谱特征、水资源遥感和水污染遥感。城市水资源遥感主要对湖泊环境监测，诸如湖水温度、盐度、水深、洋流、波浪等湖泊诸要素的测量，为湖泊研究及指导湖泊渔业生产提供了基础。水污染遥感主要介绍对湖泊富营养化、悬浮泥沙、石油污染、废水污染、热污染和固体漂浮物等污染情况进行遥感监测的方法和案例。

9.城市大气遥感。空气污染是影响人类健康的重要因素，在中国的城市地区空气污染相当严重。与常规大气污染的监测方法相比，卫星遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测等优势。气溶胶是大气污染的主要表现形式，授课内容包括利用地基气溶胶遥感数据和地面大气污染监测数据，研究分析气溶胶光学厚度在大气环境领域中的适用性。利用激光雷达数据和气象探空数据研究大气染污边界层高度。研究城市大气气溶胶的定量遥感反演技术。以北京为例，构建归并后的气溶胶光学厚度与大气污染监测数据之间的模型，对所构模型、所得到的结果进行评价分析，实现大气污染指标的空间分布及质量评价。

10.城市遥感发展展望。主要讲授城市遥感领域新的技术和方法，最新的发展趋势和前沿问题。包括高分辨率遥感传感器的发展方向、城市遥感技术新的应用领域、城市遥感技术未来发展方向等内容。

国内多所高等院校都已先后为高年级本科生开设了《城市遥感》专业选修课。但是对于该课程的体系与内容、教学方法等尚缺乏完整的论述。本文充分借鉴和参考国际同行认可的学科体系，针对本科教学的特点设计相应的教学内容。并就教学体系和内容开展了较为详细的介绍，可为相关专业城市遥感学科的教学工作提供一定的参考。

参考文献：

[1]孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2009.

[2]王则任.浅议城市遥感综合调查――以南京为例[J].现代城市研究，2001，（4）：23-25.

[3]王贞福.从印度新德里看城市遥感技术在快速发展的大都市中的应用[J].现代应用光学，2008，（2）：32-34.

[4]陈基伟，程之牧.城市遥感技术在特大型城市政府决策中的重要作用――以上海市为例[J].测绘科学，2004，29（3）：61-64.

遥感科学与技术研究篇3

关键词：3S技术；环境污染检测；环境保护

1.3S技术概述

3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的统称，其中，GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为遥感对地观测信息提供了准实时或实时的定位信息和地面高程模型；RS用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性或定量数据；GIS则是综合处理与分析多源时空数据的平台。3S的集成将使GIS具有获取准确、快速定位的现势遥感信息的能力，并实现数据库的快速更新；在分析决策模型的支持下，GIS可以快速地完成多维、多元复合分析。

3S技术集成将构成星、地、空一体化的信息系统，自动、实时地进行数据采集、环境监测、灾害监测、全球生态演变监测、空间信息自动更新等。

2.3S技术在环境污染检测方面的应用

通过地球观测卫星或飞机从高空观测地球，监测面积大，能及时发现陆地淡水和海水的污染、大面积空气污染、森林大火、火山喷发、洪水淹没等情况。利用遥感技术获取环境信息，时间周期很短，能及时发现环境的变化，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境危害，保护环境。

装载了差分GRS定位仪的环境检测车，利用差分GPS的准确定位，能将车辆在移动中或在污染源现场采集的数据及时准确的反应到GIS电子地图相应位置上，而每一个固定监测采样点的空间坐标值也能通过GPS精确导入GIS中，并将不断变化的监测值和其在电子地图的相应坐标值进行关联后储存在数据库相应的位置中，这些数据可以为使用这随时调用进行动态分析或环境专题图的输出等。

RS对大范围的环境动态实时监测有得天独厚的优势。人们可以根据被监测污染物质或与其直接相关物质的最大吸收波长，来进行大范围的污染物定性、定量分析。遥感测得的数据，结合GPS精确地对分析的对象进行实时定位，再经过相应地雪编码结合环境数据实时采集系统、环境数据分析进入GIS直接处理，实现实时动态连续监测，从而试对环境污染的监测得以大面积、全天候、全天时进行。

同时，借助GIS软件的帮助，可建立水土流失管理信息综合数据库，实现水土流失的动态监测。

3.3S技术在公路生态环境保护中的研究和技术应用

3.1对公路沿线滑坡和泥石流的研究依据

3S技术因其强大的分辨能力与精确的模拟能力，在生态环境保护领域已广泛应用于调查导致滑坡、泥石流的环境因素，进而开展区域危险性分区及预测，为防治生态环境灾害提供科学的依据。

公路沿线的地质灾害发生、发展与其本身的特点有关：由于公路项目呈现线性、涉及范围广的同时所在环境限制性、封闭性明显，工程设计、施工及运行期管理都存在一定的困难，施工完成后的防护措施亦得不到全方位的调查和落实。对于这样的项目，3S技术更加显示出它超越空间、全时段观测能力的优越性；其在公路项目设计、建设等基础工程中的应用已非常广泛、成熟，而在生态环境保护中的应用起步不久、有待探索。

3.2主要研究内容

第一阶段：对公路沿线典型滑坡和泥石流发生区普查与分析；室内实验、现场监测与理论模型研究；获取监测区的遥感数据，并对遥感数据分类解译及建模；建立本底空间数据库。

第二阶段：建立典型滑坡和泥石流三维数字模型；建立滑坡和泥石流体GIS数据库；研究基于GIS技术平台的遥感图象数字处理方法；探讨基于GIS技术平台，根据遥感解译成果，进行滑坡和泥石流危险度区划研究的理论与方法；研究基于GIS技术平台，利用RS和GPS的多时相更新信息，动态监测滑坡和泥石流的理论方法；研究基于GIS技术平台的滑坡和泥石流预警技术研究。

3.3研究技术路线

（1）滑坡和泥石流遥感解译与辨识

对公路沿线现有滑坡和泥石流进行调查研究，以取得公路沿线亟待整治的滑坡和泥石流区域的相关信息，以及相应的基础地理信息，如植被、水系、居民地等，并对部分滑坡和泥石流区进行必要的现场野外地质踏勘。

对典型滑坡和泥石流进行地物波谱测试，获取监测区的遥感数据，运用数学图象分析处理方法，进行研究区典型滑坡和泥石流多源遥感数据融合技术研究，充分提取滑坡和泥石流监测区的地貌、植被等分类信息。结合对典型工程实例的几何形态特征及光谱特征的研究，初步建立了一系列遥感解译标志，并根据遥感解译标志圈定滑坡区和泥石流体。

（2）建立典型滑坡和泥石流数字模型

对公路沿线数字地面模型进行加工、处理，作为滑坡和泥石流研究的基础地理信息。建立典型滑坡和泥石流三维数字模型的研制工作。

（3）建立典型滑坡和泥石流体GIS数据库

对滑坡和泥石流区域信息与川藏公路沿线DEM进行叠加、融合，提取有关信息，建立针对公路沿线典型滑坡和泥石流体的相关地理信息数据库，包括典型滑坡和泥石流体的地形地貌、地质构造、地层岩性、土地利用、植被覆盖、水系、城镇居民点以及典型滑坡和泥石流体附近主要的建筑物等等。

（4）研究基于GIS技术平台，利用RS和GPS的多时相更新信息，进行滑坡和泥石流动态监测及预警。准备下一步主要从以下几方面开展研究工作：

a在遥感图象解译成果以及滑坡和泥石流危险度区划研究的基础上，利用滑坡和泥石流影响因子（例如地形、地貌、地质、气象水文、土壤含水量、土地利用、植被等）的多时相更新信息，进行滑坡和泥石流动态监测。

b利用多时相高精度卫星影象资料（如干涉雷达）所建立的不同时相的数字高程模型，进行滑坡和泥石流变形动态监测。

c基于GIS技术平台，利用GPS的多时相更新信息，进行滑坡和泥石流动态监测。

4、总结

地理信息系统是一门新兴的学科，亦是一种实用的工具。除了以上提到的这些方面，3S技术在环境领域还用于通过建立数据库进行环境管理、区域环境治理等方面，已经成为环境科学领域中不可或缺的工具。目前，应用3S技术对滑坡、泥石流及水土流失等进行监测的技术正在发展、日趋完善，能起到及时发现以采取保护措施的作用；由此得到的启示是，应该积极把先进的数据技术与环境保护结合起来，做到全方位、全时段监测，提高各种地质灾害动态监测和预警的准确性，为公路保护及公路地质灾害防护提供及时有效的信息。

参考文献：

[1]杜培军，高井祥.“3S”技术的城市环境监测与管理系统研究[J].环境监测管理与技术2000.

遥感科学与技术研究篇4

关键词：遥感水质监测遥感数据

1水体遥感监测的基本理论

1.1水体遥感监测原理、特点。影响水质的参数有：水中悬浮物、藻类、化学物质、溶解性有机物、热释放物、病原体和油类物质等。随着遥感技术的革新和对物质光谱特征研究的深入，可以监测的水质参数种类也在逐渐增加，除了热污染和溢油污染等突发性水污染事故的监测外，用遥感监测的水质数据大致可以分为以下四大类：浑浊度、浮游植物、溶解性有机物、化学性水质指标。

利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图象中体现出来。如当水体出现富营养化时，浮游植物中的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，故而这类水体兼有水体和植物的光谱特征，即在可见光波段反射率低，在近红外波段反射率却明显升高。

1.2水质参数的遥感监测过程。首先，根据水质参数选择遥感数据，并获得同期内的地面监测的水质分析数据。现今广泛使用的遥感图象波段较宽，所反映的往往是综合信息，加之太阳光、大气等因素的影响，遥感信息表现的不甚明显，要对遥感数据进行一系列校正和转换将原始数字图像格式转换为辐射值或反射率值。然后根据经验选择不同波段或波段组合的数据与同步观测的地面数据进行统计分析，再经检验得到最后满意的模型方程（如图）。

图1：遥感监测水质步骤简图

2水质遥感监测常用的遥感数据

2.1多光谱遥感数据。在水质遥感监测中常用的多光谱遥感数据，包括美国Landsat卫星的MSS、TM、ETM数据，法国SPOT卫星的HRV数据，气象卫星NOAA的AVHRR数据，印度遥感IRS系统的LISS数据，日本JERS卫星的OPS(光学传感器)接收的多光谱图像数据，中巴地球资源1号卫星（CBERS--1）CCD相机数据等。

Landsat数据是目前应用较广的数据。1972年Landsat1发射后，MSS数据便开始被用于水质研究中。如解亚龙等用MSS数据对滇池悬浮物污染丰度进行了研究，明确了遥感数据与悬浮物浓度的关系；张海林等用MSS和TM数据建立了内陆水体的水质模型；Anne等人用TM和ETM数据对芬兰的海岸水体进行了研究。

SPOT地球观测卫星系统，较陆地卫星最大的优势是最高空间分辨率达10m。SPOT数据应用于水质研究中，学者们也做了一些研究。如可以利用SPOT数据来估算悬浮物质浓度和估计藻类生物参数。

AVHRR(高级甚高分辨率辐射计)是装载在NOAA列卫星上的传感器，每天都可以提供可见光图像和两幅热红外图像，在水质监测等许多领域广泛应用，如1986年，国家海洋局第二海洋研究所用NOAA数据对杭州湾悬浮固体浓度进行了研究。

2.2高光谱遥感数据

2.2.1成像光谱仪数据。成像光谱仪也称高光谱成像仪，实质上是将二维图像和地物光谱测量结合起来的图谱合一的遥感技术，其光谱分辨率高达纳米数量级。国内外的学者主要利用的有：美国的AVIRIS数据、加拿大的CASI数据、芬兰的AISA数据、中国的PHI数据以及OMIS数据、SEAWIFS数据等进行了水体水质遥感研究，对一些水质参数，如叶绿素浓度、悬浮物浓度、溶解性有机物作了估测。

2.2.2非成像光谱仪数据。非成像光谱仪主要指各种野外工作时用的地面光谱测量仪，地物的光谱反射率不以影像的形式记录，而以图形等非影像形式记录。常见的有ASD野外光谱仪、便携式超光谱仪等。如对我国太湖进行水质监测时，水面光谱测量就用了GRE-1500便携式超光谱仪，光谱的响应范围0.30~1.1um，共512个测量通道，主要将其中0.35~0.90um的316个通道的数据用于水质光谱分析。并且非成像光谱仪与星载高光谱数据的结合，可望研究出具有一定适用性的水质参数反演模型。

2.3新型卫星遥感数据。新的卫星陆续升空为水质遥感监测提供了更高空间、时间和光谱分辨率的遥感数据。如美国的LandsatETM、EO--1ALI、MODIS，欧空局的EnvlsatMERIS等多光谱数据和美国的EO-1Hyperion高光谱数据。Koponen用AISA数据模拟MERIS数据对芬兰南部的湖泊水质进行分类，结果表明分类精度和利用AISA数据几乎相同；Hanna等利用AISA数据模拟MODIS和MERIS数据来研究这两种数据在水质监测中的可用性时发现；MERIS以705nm为中心的波段9很适合用来估算叶绿素a的浓度，但是利用模拟的MODIS数据得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI数据和HyMap数据结合，对德国梅克莱堡州湖区水质进行了监测，为营养参数和叶绿素浓度的定量化建立了算法。

3水质遥感存在的问题与发展趋势

3.1存在的问题：①多数限定于定性研究，或进行已有的航空和卫星遥感数据分析，却很少进行定量分析。②监测精度不高，各种算法以经验、半经验方法为主。③算法具有局部性、地方性和季节性，适用性、可移植性差。④监测的水质参数少，主要集中在悬浮沉积物、叶绿素和透明度、浑浊度等参数。⑤遥感水质监测的波段范围小，多集中于可见光和近红外波段范围，而且光谱分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水质的研究。

3.2发展趋势

3.2.1建立遥感监测技术体系。研究利用新型遥感数据进行水质定量监测的关键技术与方法，形成一个标准化的水安全定量遥感监测技术体系，针对不同类型的内陆水体，建立多种水质参数反演算法，实现实验遥感和定量遥感的跨跃，从中获得原始创新性的成果。

3.2.2加强水质遥感基础研究。加深对遥感机理的认识，特别是水质对表层水体的光学和热量特征的影响机理上，以进一步发展基于物理的模型，把水质参数更好的和遥感器获得的光学测量值联系起来；加深目视解译和数字图象处理的研究，提高遥感影象的解译精度；增强高光谱遥感的研究，完善航空成像光谱仪数据处理技术。

3.2.3开展微波波段对水质的遥感监测。常规水质遥感监测波段范围多数选择在可见光或近红外，尤其是缺乏微波波段表面水质的研究情况。将微波波段与可见光或近红外复合可提高对表面水质参数的反演能力。

3.2.4拓宽遥感水质监测项。现阶段水质遥感局限于某些特定的水质参数，叶绿素、悬浮物及与之相关的水体透明度、浑浊度等参数，对可溶性有机物、COD等参数光谱特征和定量遥感监测研究较少，拓宽遥感监测项是今后的发展趋势之一。应加强其他水质参数的光谱特征研究，以扩大水质参数的定量监测种类，进一步建立不同水质参数的光谱特征数据库。

3.2.5提高水质遥感监测精度。研究表明利用遥感进行水质参数反演，其反演精度、稳定度、空间可扩展性受遥感波段设置影响较大，利用星载高光谱数据进行水质参数反演，对其上百的波段宽度为10nm左右的连续波段与主要水质参数的波谱响应特性进行研究，确定水质参数诊断性波谱及波段组合，形成构造水质参数遥感模型和反演的核心技术，提高水质监测精度。

3.2.6扩展水质遥感监测模型空间。系统深入的研究水质组分的内在光学特性，利用高光谱数据和中、低分辨率多光谱数据进行水质遥感定量监测机理研究，进行水质组分的

定量提取和组分间混合信息的剥离，消除水质组分间的相互干扰，建立不受时间和地域限制的水质参数反演算法，形成利用中内陆水体水质多光谱遥感监测方法和技术研究低分辨率遥感数据进行大范围、动态监测的遥感定量模型。

3.2.7改进统计分析技术。利用光谱分辨率较低的宽波段遥感数据得到的水质参数算法精度都不是很高，可以借鉴已在地质、生态等领域应用的混合光谱分解技术，人工神经网络分类技术等，充分挖掘水质信息，建立不受时间和地域限制的水质参数反演算法，提高遥感定量监测精度。

3.2.8综合利用“3S”技术。利用遥感技术视域广，信息更新快的特点，实时、快速地提取大面积流域及其周边地区的水环境信息及各种变化参数；GPS为所获取的空间目标及属性信息提供实时、快速的空间定位，实现空间与地面实测数据的对应关系；GIS完成庞大的水资源环境信息存储、管理和分析。将“3S”技术在水质遥感监测中综合应用，建立水质遥感监测和评价系统，实现水环境质量信息的准确、动态快速，推动国家水安全预警系统建设。参考文献：

[1]张继贤，乔平林.水资源环境遥感监测与评价[M].北京:测绘出版社，20__.

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[10]顾先冰，司群英.国内外遥感卫星发展现状[J].航天返回与遥感，20__.

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遥感科学与技术研究篇5

关键词：遥感课程实践教学教学方法

遥感（RemoteSensing），“遥远的感知”，广义遥感指对目标物进行无接触的远距离探测技术；狭义上指在航天或航空平台上，运用各种传感器（如可见光、红外线和微波等）对地球进行观测，接收并记录电磁波信号，根据电磁波与地表物体的作用机理及对探测目标的电磁特性进行分析，进而获取物体特征性质及其变化信息的技术[1]。遥感是20世纪60年代以来新兴的一门学科，美国宇航局、欧空局等机构和加拿大、日本、印度、中国先后建起了各自的遥感系统。随着计算机和传感器性能的不断提高，遥感影像的分辨率（空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率）有了很大提高。遥感数据中包含了大量的地表和空间信息，而目前对于遥感数据丰富的信息不能完全提取，如何充分有效的从影像中获取全部的信息是一个亟待解决的问题。许多高校开设了与遥感相关的专业和课程，这对遥感技术的谱及和发展提供了良好的基础环境。如何培养出适合社会发展需要的合格的遥感技术人才是目前高校遥感教学的重点。

一、遥感课程教学现状

遥感技术虽然是一门新兴学科，但目前已经得到广泛应用，国际遥感应用发展的实用化、精细化、产业化和业务化特征明显。在我国遥感技术起步较晚应用水平不高，根本原因是基

础性研究薄弱[2]。只有通过系统培养掌握遥感理论知识和实用操作技术的后备人才，才能够满足社会对遥感高技术人才的迫切需求，这也是高等教育面临的责任。目前在遥感课程教学方面与社会需求之间存在一定的差异，相对于遥感技术发展，课堂教学内容相对落后。从目前遥感课程教学内容的设置方面来看，存在以下现象：

（一）重理论教学，轻实践教学

大部分高校在课程大纲设置时，将理论教学部分安排了大量的课时，而对于实践环节课时安排较少[3]。实验课时少，难以培养学生的感性认识，动手能力的提高更是无从谈起[4]。遥感课程不同于其它理论课程，它需要学生具有很强的操作能力，少的实践教学课时使学生对遥感技术基本技能的训练和掌握不能满足，其结果使学生对课程理论部分内容不能较好的理解。容易造成教学内容仅限于课本知识，使教学和实践脱节，降低学生对这门课程学习的兴趣，不能激发学生的创新性能力。

（二）快速发展的遥感技术与相对滞后的实验教学内容

遥感技术是一门新兴的交叉学科，它是以航空航天、传感器和计算机等技术为基础发展起来的，涉及学科众多。随着航空、航天技术和计算机技术快速发展和传感器性能的不断提高，遥感技术得到了飞速发展，遥感数据分析和处理方法层出不穷。而伴随发展的遥感课程的教材通常相对稳定（几年或者十几年不变），不能及时更新，新的技术不能够较快为学生所接触。如果教师的知识也不及时更新，会造成学生所学的知识陈旧，与实际脱节，不能满足学科发展的需要。

（三）传统的教学方式与学生综合素质的提高

在课堂教学过程中教师应该注重学生综合素质的培养，调动学生学习的主动性，激发学生在学习过程中发现问题、主动解决问题、培养自主学习的能力。传统的教学方式偏重于理论原理方面教学，对于启发学生思考问题和自主解决问题等综合素质的提高方面涉及较少，不利于学生积极主动性的提高。

（四）课堂教学与社会需求存在一定的差异

课堂教学注重理论教学，教材和教学方法通常变化不大，对于有些课程（例如大学物理、化学）也许采用这样的教学方法是可行的。而有些发展特别快的学科，如遥感技术、计算机科学等学科，需要教师及时掌握本学科的前沿知识，及随科技发展后的社会需求情况来调整教学内容。相对于这些发展快的学科，传统的教学方法显得手段单一，并且学生参与其中的机会少。随着计算机、信息技术的发展，遥感技术得到了迅速发展。遥感课程不同于其它理论课程，尽管现在高校中大都采用多媒体教学方法，但在整个教学环节也大多数是以教师的讲授为主，学生在整个过程中只是看和听，缺乏对学生动手能力的培养。同时，课堂开设的每节实验课也只是单一实验，没有开展完整系统的实验，造成课程教学与社会需求之间的差距。社会对人才需求是全面的，多方位的，高校毕业生不仅需要具备专业知识，还需要具备一定的创新能力。

二、遥感课程教学方法的改进

课堂教学内容和方法直接影响教学质量和培养目标，在教学过程中应注重学生个体发展，将理论教学与践教学相结合，使课堂所学知识更好地为社会需求服务。要合理安排和优化授课和系统的实验的内容，使之紧密结合学科前沿研究和学术动态，使课堂知识适应社会发展需要，更好为社会进步服务。课程改革从以下几方面进行探索：

（一）理论教学

（1）专业理论教材及时更新。遥感技术的飞速发展，对理论教学工作提出新的挑战。由于教材编写和出版周期较长，就需要教师尽量利用其它方法手段获取较新的授课内容，例如可以通过网络手段或者外文资料及一些高级别的国际会议中的资料，给学生传递最新的学科动态和前沿信息，使学生所学的专业理论具有时效性；同时，引导学生通过多种方法（例如，网络资源）了解不同机构研究现状和研究动态，学生从查找资料的过程中培养了自学能力和提高他们积极动思维。

（2）充分利用现代媒体技术。媒体教学有很强的程序性、目的性、交互性和实用特性。把媒体提供的资料加以优化和整合，按照学生的认知能力、知识结构以及学生的情感状态等因素，可以尽可能的调动学生的感官，从而做到提高上课的效率和学习效率[5]。运用多媒体技术进行教学，可以把理论内容部分通过图文的形式展现出来，增加学生的认识能力，有利于学生对课堂知识的理解。遥感影像不同于传统照片，属于顶视图。遥感信息的提取是通过遥感图像解译来完成，对图像的解译首先要对图像进行判读，判读的过程中需要了解各种地物在影像上的特征，了解不同地物在不同地形或不同植被在不同季和不同生长过程中的表现特征，只有通过媒体教学才可以很好地给学生展示不同时间和空间的遥感影像，这样便于学生对地物不同条件下的特征进行区分，加强学生对图像的判读能力，为今后图像解译的准确性打下基础。

（3）授课内容增加专题部分。通过增加专题知识的讲解可以加强普及遥感知识的应用。结合不同专业学生的特点，将遥感技术应用部分制作成不同的专题，通过课堂讲解的方式传授给学生。每个专题中应包括遥感技术在本领域的工作流程、基本工作原理和应用前景。例如，对于海洋技术专业的学生，结合海上溢油、海水悬浮泥沙方面介绍遥感在海洋环境中的应用；对于水力学及河流动力学专业，结合汶川地震之后诱发的灾害情况，就遥感技术如何对河床演变及河道泥沙淤积方面研究进行讲解。

（4）将科学研究工作溶入教学中去。为了加深学生对遥感理论知识的理解，将科研成果溶入于实践教学中，不仅有利于科研成果和技术的推广，也可以增加学生学习的积极性，提高学习效率。教师在授课时可以结合自己的科研工作，给学生讲解如何选题、如何开展科研工作及本研究在学科中的地位等。利用这种学习方法可以培养学生自主创新能力，也能够培养学生的科研潜能。同学们可以根据自己的兴趣申报科研项目，模仿老师的试验方案，自主设计项目的实验步骤、制定技术路线、撰写实验报告和科技论文。这样的教学方法与纯理论教学和纯实践教学不同，有利于学生把理论学习、实践学习和科技创新三者结合起来。

（二）实践教学

构建合理科学的实践教学体系、提高学生的实践能力和综合技术应用能力，是高校遥感课程改革的重要任务之一[6]。

（1）注重遥感教学中的实践教学环节。能力的提高是基于大量实验基础上，加大实验课课时量，加强基本技能训练；增加综合型、创新性的实验，构筑全方位的实验教学模式，能够为学生的自主实验营造个性化的学习环境，有利于强化学生的综合能力的提高[7]。遥感技术是一个实践性非常强的学科。大多数的课堂教学中关于遥感原理部分讲授较多，实践操作占很少一部分，通常高校在制定遥感课程教学大纲时，把它等同于其它的一般性课程，与理论教学课时数相比实验课课时数设置较少，这样很难保证学生基本的技能训练和提高，也影响到学生对理论知识的理解。根据每一章节的理论教学部分，设置相应的实验教学内容，加大应用型教学内容，提高学生实践的能力，以加强学生对课本知识的理解，也使学生能够很好的掌握遥感的应用技术，为今后的科研工作打下良好的基础。同时，增加较多的实验课时数，加强学生对不同遥感图像处理的操作能力，做到熟练操作。

（2）将软件教学贯穿于整个理论教学中，训练学生的动手能力。在现行的教学大纲基础上适当强化图像处理和解译能力练习。在整个遥感课程的教学过程中离不开实践教学，把遥感软件的操作渗透到课堂教学活动中。遥感图像信息提取通常要借助于遥感图像处理软件完成，通过课时的调整，学生有更多的课时进行实验练习，熟练操作软件，掌握图像处理的基本技能，可以加强对理论知识的理解。在理论教学过程中即时进行遥感处理软件的操作讲解和演示，通过学生对软件的学习，提高学生的动手能力、思考问题和解决问题的能力。

（3）加强课程实验内容系统性和前沿性。遥感课程涉及到众多学科，由于教学大纲所规定的课时有限，在设计实验教学方面应结合遥感科学与技术专业的培养模式，对课堂实验内容进行优化整合。目前每一种遥感图像处理软件，都是由不同的模块组成的，每一模块下包含不同菜单，每一菜单具有不同功能。通常完成一项数据分析工作需要完成一系列的操作，用到不同的菜单或模块，而教学实验课的内容只涉及到某一模块或某几个菜单的功能，学生只能了解某一菜单如何使用，而不是就某项研究内容系统的实验。同时，实验教学也应该结合前沿研究，将一些前沿的研究方法渗透到实验教学中。在设计教学实验时应该结合理论教学内容，做到理论与应用相结合原则，基础性和前沿性原则。

三、结束语

遥感技术的不断发展对高校遥感课程教学内容提出了新的要求，只有通过不断改进教学方法才能满足学科发展的需求。本文立足于遥感课程的培养目标，从社会发展对遥感人才的需求和遥感课程教学中存在的问题方面进行分析，提出了遥感课程理论和实践教学方法改进的一些建议。遥感课程实践教学改革应是基于更新和完善理论教学的同时，加强实践教学的改革。理论教学内容随遥感技术的发展应不断更新，这将有利于学生了解前沿的科学研究和动态；理论教学内容随科技发展不断更新，做到与时俱进；加强实践教学环节可以培养学生动手能力、科研潜能和创新能力，是课程建设的需要也是学科发展的需要。

完善实践教学体系，将会体现培养实用型人才的办学宗旨，适应社会需求。高校遥感课程教学内容如何适应遥感技术不断发展的需要，仍然需要不断地探索，通过探索来寻找适合学科发展特点的教学方法和完善的教学体系，来满足社会对遥感人才的需求。

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[5]吴前明.多媒体教学新论[J].新时代教育，2008，（5）：114.

遥感科学与技术研究篇6

关键词：遥感技术；资源；环境；软件；应用

中图分类号：TP237文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）23-5360-02

20世纪60年随航天技术和电子计算机技术的发展，遥感技术应运而生。遥感技术根据各类传感器收集的地面物体的电磁波信息，并利用计算机编程技术或者遥感专业软件制作遥感图像，广泛应用于资源考察、灾害监测、环境保护、测绘、军事及气象监测等领域。在地球资源紧缺、环境问题日益突出的现状下，遥感技术得到了空前的重视和广泛的应用，成为观测地球的重要手段。

1遥感相关技术

遥感图像处理的关键技术主要包括了遥感图像几何校正技术、影像融合技术、图像增强技术以及图像分类技术。利用计算机遥感软件或者基于VC++编程都能实现上述相关功能。国内外已有多种专业的遥感数字图像处理软件，如PCI、ENVI、EDADRS、VirtuoZo、ArcInfo、ArcView等。这些软件为遥感技术在资源调查、环境保护、城市规划等领域的应用提供了强有力的技术保障。ERDASIMAGINE是美国ERDAS公司开发的遥感图像处理系统。它的功能相比于其他软件更为先进，操作更为灵活，因此占有了很大的市场份额，是遥感图像处理系统的代表软件。而一些我国自主研发的软件，如中国国土资源航空物探遥感中心研制开发成功的“野外调查微机辅助遥感图像解译系统“、“成像光谱数据分析处理系统”；成都理工大学研制开发成功的“正射遥感影像地图制作系统”等软件系统都已得到推广应用[1]。

1.1遥感图像处理技术

遥感图像处理技术主要包括了：遥感图像几何校正、图像增强技术、以及图像分类技术。下面分别介绍这几个处理技术。

由于卫星传感器视角和地球表面曲率的影响，影响上地物发生几何形变，因此在应用卫星遥感影像之前，必须经过几何校正。图像几何纠正包括空间变换和灰度值内插两步。几何纠正可通过遥感图像处理软件，如ERDAS，或者通过VC编程实现。EDARS进行几何纠正的流程图如图1所示。

遥感图像增强技术指的是将高分辨率全色波段影像与最佳波段组合的多光谱影像进行融合，得到高分辨率、多光谱的融合影像的过程。融合后的图像与原图像相比，更加清晰，提高了视觉效果，改善了几何精度及识别和分类的精度。一般多采用多光谱TM图像和SPOT全色图像进行融合。

遥感图像分类技术指的是利用计算机或目视判读对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行属性的识别和分类，从而识图像信息所对应的地物，提取所需地物信息。计算机自动识别分类技术尚不成熟，因此仍然需要目视判读辅助识别。计算机自动识别分类方法主要分为监督分类法和非监督分类法两种，这两类方法均可在EDARS中实现。监督分类方法需要从研究区域选取有代表性的训练区作为样本，根据已知训练区的样本，选择特征参数，建立判别函数对像元进行分类。非监督分类没有训练区作为样本，主要根据像元间的相似度大小进行归类合并。

2资源环境应用

2.1资源调查

资源的可持续利用是可持续发展的基础，没有资源的可持续利用，不可能有可持续发展。资源调查主要包括了金属矿产资源勘探及农业资源调查监测两方面。

遥感技术已经在地质矿产勘探、金属、天然气、资源调查中发挥了重要作用[2]。20世纪20年代航空遥感被用于农业土地调查。多光谱原理应用于遥感后，根据各种植物和土壤的光谱反射的特性，建立了丰富的地物波谱与遥感图像解译标志，在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面，取得了丰硕的成果[3]。

利用遥感信息进行资源调查具有成本低、速度快，有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少投资的盲目性，保证图像数据的不断更新等优点。在资源调查之前，可以利用卫星遥感数据，预先进行判读和分析，以便圈定若干远景区域，，有的放矢；其次利用卫星影像和数据，参照路线考察的样本和实况，进行较小比例尺的自动分类与制图，满足概查的需要；必要时再进一步缩小靶区范围，进行大比例尺航空遥感与摄影测量，结合地面实况调查和取样，编制正射影像地图及系列专题地图，可以满足定量、定位的精度要求。我国在地质及森林资源调查中的经验表明，利用遥感可以节约成本一半，加快速度一倍[4]。

2.2环境监测

遥感技术在全球环境变化监测方面的应用也是十分广泛的，主要包括：（1）气象监测；（2）臭氧层监测；（3）海洋监测；（4）环境灾害监测等。在气象监测方面，卫星遥感技术在气象上的应用是比较成功的，气象卫星云图为研究云的分布及运动规律提供了准确的信息，如台风监测等。在大气臭氧观测方面，大气臭氧观测包括总含量及其浓度分布廓线的测量。观测方法有在地面上用臭氧分光光度计测量不同天顶角下的太阳紫外光谱，从而计算出大气臭氧总含量及其浓度分布线；或者在卫星上测量大气对太阳紫外线的后向散射光谱或大气臭氧的红外吸收光谱，推大气臭氧总含量及浓度分布廓线；或者用气球将臭氧探测仪送入高空，测量平流层的臭浓度[5]。在海洋监测方面，遥感能为海洋学家提供跟踪大尺度洋流、中尺度涡流实时调查信息；为海洋气象学的研究提供有关海面上空的云图和风暴潮、台风信息；为海洋生物学的研究提供有关海洋初级生产力和海洋生物环境方面的信息；为海洋地质研究提供有关重力场、海平面、大地水准面等海面地形的测高资料；还能为海洋环境保护提供快速大尺度监测和区分海面溢油及其它海面污染的方法与图像[6]。在环境灾害监测方面，遥感广泛应用于地球温室效应、洪涝灾害、旱灾、地震、森林火灾、沙尘暴等环境现象的监测中。以地震监测为例，近年地震频发，地震后，交通堵塞、通信中断，遥感技术成为信息获取和灾害监测的重要手段。卫星遥感技术能够及时提供宏观灾情，有利于有关方面对灾情做出科学评估，进而采取救灾防灾减灾措施，意义重大[7]。

3结束语

遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低，且便于进行长期的动态监测等优势，它不仅可以广泛应用于资源调查，而且可以快速、实时、动态、省时省力地进行大范围的环境监测。遥感技术作为资源调查和环境监测的重要手段之一，发挥着不可替代的作用。

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