遥感技术在海洋中的应用范文篇1

台风常在中国大陆沿海、台湾、香港和澳门海峡沿岸登陆，给社会经济与人民生活带来巨大影响，是海峡两岸共同关注的重大议题。鉴于此，广东外语外贸大学与中国科学院南海海洋研究所在国家自然科学基金委员会、中国科学院、广东省科技厅、阳江市政府的资助下于2011年7月27～30日在广州和阳江联合主办了第二届“海峡两岸台风科学与危机管理研讨会”。

此次研讨会聚集了两岸和海外自然科学和社会管理科学方面的学者，分别有来自广东外语外贸大学、中国科学院南海海洋研究所、国家遥感中心、中国科学院广州分院、中国科学院烟台海岸带研究所、中国科学技术大学、广州中国科学院工业技术研究院、南京大学、中国海洋大学、南京信息工程大学、广东海洋大学、美国国家航空航天局、加拿大海洋渔业局、台湾大学、台湾“中研院”、台湾海洋大学、南洋理工大学、香港城市大学等100多位专家学者共同探讨了有关台风科学与危机管理的相关问题，并且商议了两岸的合作研究计划，包括台风预报、台风生态效应、台风灾害评估、台风灾害危机管理等，旨在推动海峡两岸台风灾害相关方面的合作，有助于两岸建立全面完善的台风灾害预警和评估体系。

二、台风科学与危机管理的研究意义

台风是发生在热带海洋的强热带气旋，它通常伴随着大风、巨浪和强降雨，是一种灾害性的天气系统。西北太平洋地区是全球台风发生次数最多，且台风强度最强的海区，全球约36％的热带气旋生成于西北太平洋，其中80％发展为台风，而其中的绝大多数都在我国东南沿海登陆，尤其对海峡两岸影响较大。针对台风科学与危机管理的研究意义，几位专家与职能部门领导从不同角度提出了自己的见解。

作为主办方的广东外语外贸大学校党委书记隋广军教授首先介绍了台风灾害这一研究课题的理论意义。多年来中国东南沿海，尤其是广东地区，一直饱受台风侵扰，学界关于台风灾害的研究也一直未间断。踏入21世纪以来，学界必须对台风这种古老的灾害给予更多的关注。一方面，随着全球气候变化，台风等自然灾害呈现出愈演愈烈之势；另一方面，广东省乃至全国处于工业化进程中，一条产业链的不同环节往往分散在不同区域，台风的直接破坏虽然是局部性的，但台风灾害对产业链上某个环节的破坏，却可能引发整个产业链的瘫痪，如同今年发生在日本的311大地震对广东汽车、电子产业的影响一样。因此，台风已不仅仅与农业生产、民生问题息息相关，还直接关系到工业产业链的安全、产业竞争力的稳定，值得学界特别关注。

广东省科技厅钟小平副厅长就台风灾害研究对于广东省的现实意义提出了深刻见解。广东作为沿海省份，在经济上享受着毗邻海洋的便利，同时也承受着台风侵袭所带来的威胁。我国有一半以上的台风从广东登陆，并且，随着全球气候变化，台风登陆的频率在攀升，每年都给广东经济，尤其是第一产业带来严重损失。省科技厅一直高度重视与台风相关的研究，积极引进推广了一大批既先进又实用的新信息化技术，应用卫星云图实时接收技术，全面提升了各级防汛部门的实时监测能力；全面推广了台风路径监视系统，通过GIS技术预测台风可能的影响范围和登陆时间，这都为更好地进行抗灾工作、减少人民的生命与财产损失，做出很大贡献。

阳江市副市长李日芳作为台风多发地区的领导，对于台风灾害研究的现实意义深有体会。阳江是广东台风灾害多发地区，每逢夏秋时节，台风的造访总会打破这里的安宁。市委、市政府一直对台风相关的防灾、抗灾、救灾工作非常重视，成立了应急工作领导小组，以便更好开展气象灾害应急管理工作。目前阳江已经初步建成了门类比较齐全、布局比较合理、现代化程度较高的气象监测、预报和服务系统，为了能让台风监测工作真正地发挥社会效益，阳江特别重视向社会及时相关信息，建立了电视、电台、报纸天气预报、气象信息专用电话、手机气象短信等各种面向公众的气象预报服务系统，及时地灾害性天气的预警信息，使得广大人民和企事业单位能及时地做好预防工作，尽可能地减少经济损失和人员伤亡。

此外，中国科学院广州分院党组书记郭俊研究员希望两岸与世界各地的专家学者能将台风灾害相关研究成果与现实运用进行对接，更好地帮助政府职能部分进行更科学准确的政策制定。中国科学院资源环境局任小波处长指出：台风预报现阶段仍存在较大难处，希望各个研究团队和研究机构能够提出好的科研计划，通过领先于世界的研究计划来促进台风灾害研究实现跨越性发展。中国科学院国际合作局港澳台事务办公室张兴根主任介绍了两岸的学术交流情况，并表示中国科学院国际合作局将积极支持两岸有关台风灾害的相关研究。

三、台风科学与危机管理的研究专题

专题一：台风灾害影响机理与环境效应

台湾“中研院”赵丰教授认为空间测量学未来将在台风灾害研究中起到重要作用。空间测量技术在近些年已经在精密性、准确性、灵敏度以及时空分别率上取得了极大进展。空间观察已经成为气象研究有价值的遥感工具，同时，空间测量技术为理解和评估全球气候变化提供重要的科学信息，因为有些信息难以观察和计算，需要凭借空间测量技术来加以测量。因此空间测量学将为台风灾害相关的气象研究提供有力的信息与数据支持。

中国科学院南海海洋研究所唐丹玲研究员、王东晓研究员、杨顶田研究员、潘刚博士、王素芬博士等注重台风灾害的遥感检测及其预警一应急一评估平台构建。该团队对我国沿海台风灾害进行卫星遥感检测、应急、预警、危害评价与预防技术等进行研究，对于快速评价台风灾害，为台风灾害进行预防和重建提供理论和技术基础。该团队的研究内容包括五个方向：1.台风风雨分布精细预报技术；2.多源遥感数据快速采集、处理技术和低空无人机应急系统；3.台风灾害信息遥感自动提取技术；4.多参数多模块台风灾害数值模拟和趋势预测技术；5.台风灾害预警一评估一应急业务化试运行系统平台构建。

台湾大学海洋研究所唐存勇教授、林依依教授等对与大洋上台风观测结果及观测网建立的可行性进行了探讨。该研究团队于2009年布放三组观测海洋一气象测浮标于西北太平洋上，浮球量测表面气象资料和上层海洋的海水温度，每6小时经由铱卫星网络传输资料至地面接收端。观测期间成功测到多个台风通过测站附近。分析结果显示：1.台风通过前，气压先上升后下降，此现象可能与台风的下沉流有关；2.台风通过时海气热交换增加，但并不剧烈；3.在台风开始时海表面温度即缓慢下降，但观测海域上层百米的热含量值，显示在台风通过时先增加，而于台风通过的末期骤减；4.台风引起的惯性波在不同深度可持续数日到二周不等；5.卫星观测与实测资料相比，仍存在差异。此研究证实海气观测浮标既经济且即时于大洋中观测台风，提供台风的即时基本信息，西太平洋国家可能考虑在大洋上共同建立台风观测网，提高台风预报的精准

度，减少人员及财产损失。

中国气象局广州热带海洋气象研究所万齐林研究员、袁金南博士等学者对登陆广东热带气旋个例的风雨分布精细数值模拟进行了深入研究。该团队选择莫拉菲“Molave”和2009年“巨爵Koppu”作为研究对象，通过采用美国新一代非静力中尺度天气预报模式(WRF)分别对两个台风个例的风雨分布进行了24小时精细数据模拟，结果表明：采用高分辨率数值模式模拟的热带气旋路径、最大风速、近地风场、降水分布等有较好的模拟能力。

中国海洋大学海洋环境学院赵栋梁博士认为：台风引起的大风会在海面上掀起大浪，形成大量的海洋飞沫，强烈的铅直混合使海洋混合层加深，海表温度降低，海浪、海洋飞沫和海表温度降低会影响海一气界面动量和热量通量，从而对台风系统(强度和路径)产生影响，台风系统的改变又会反过来影响海面风和海上浪，因此，要想准确地预报台风和海浪，必须同时考虑大气、海洋和海浪之间的耦合相互作用。

中国科学技术大学孙亮博士指出一个有趣的研究现象：2007年11月中旬，台风“米娜”(0723)和“海贝思”(0724)几乎同时分别发生在西北太平洋和南中国海。由于受到双台风效应、环境流场等多重因素影响，“米娜”和“海贝思”在其生命史中均出现了逆时针打转路径。研究表明：强度为category－2的“米娜”受双台风效应影响由西转向偏北方向移动，其对上层海洋的影响主要有两个显著区：在菲律宾群岛以东洋面，由于“米娜”移动缓慢且强度达到最大，局地产生了一个海洋中尺度冷涡，出现了最大降温三度的冷斑，对应叶绿素浓度增长3倍。而在通过吕宋海峡洋面时，其强度减弱且移动速度加快，当地海表最大降温仅为一度，但是叶绿素浓度增加仍为3倍之多。而强度仅为category－1的“海贝思”由于双台风效应影响则出现停滞和路径的打转，致使其对当地海洋作用时间大大加长，“海贝思”导致局地洋面产生强烈的上升流与垂直混合，并诱发了海洋中尺度冷涡产生、海表发生显著降温以及叶绿素浓度的显著增加。上述研究表明：在研究台风对上层海洋的影响时，要综合考虑台风强度、台风路径、台风对海洋强迫时间和海洋背景场等因素，这对理解台风对海洋物理和海洋生态的影响有着重要意义。

专题二：台风灾害危机管理研究

广东外语外贸大学阳爱民教授提出台风灾害损失评估系统设计的思路。该团队尝试建立广东省台风灾害数据库，在此基础上构建多模型的台风灾害损失预测模型组合，综合评价模型预测结果，以避免单一模型失效所产生误导，提高系统预测的准确率和稳定性。

台湾海洋大学廖正信教授等就台风对台湾东北海域灯火渔业的影响研究发现：伴随着台风的侵袭，调查海域出现了明显的表水温冷却。同时，渔船大量聚集与停留于此一暂时性的冷表水区域，显示其作业渔场有随台风侵袭而产生推移的现象。此外，渔获量与鱼种组成亦有随台风侵袭而产生变动。这一研究结果证实了台风对台湾沿近海渔业的可能冲击，加强相关危机管理则显得十分必要。

广东外语外贸大学陈仕鸿老师提出：台风灾情评估对防台减灾和救灾工作十分重要。陈仕鸿对台风灾情评估提出了一种基于台风灾害案例历史序列分析，综合模糊数学和灰色系统理论的综合评估模型，利用模糊隶属函数将台风灾情原始数据无量纲化，再设定一极重灾为参考序列，根据台风各评估指标与参考序列的距离，计算出关联系数，将关联系数加权平均和定义为灾度，根据灾度值评定台风的灾级。对1991年至2008年影响广东省的65个台风的灾情评估结果。评估模型，方法简单、计算量小、评估结果合理，简单灵活，值得推广。

台湾景文科技大学陈王琨教授利用近16年的台风气象和灾情数据(其中前10年数据用于训练，后6年数据用于预测验证)，建立基于神经网络的台风灾情预测模型，预测结果误差约为30％。这一结果有力地支持了神经网络在台风灾情预测中的应用。

鄱阳湖湿地与流域研究所方朝阳博士提出：基于WEBGIS的台风灾害在线预警和损失评估系统是防御台风可行方案。该系统集成台风观测技术、卫星遥感技术、地理信息系统技术、网络技术和社会经济统计数据，开发台风灾害在线预警和损失评估的创新技术。系统基于空间分析技术，依据台风预报数据，结合社会经济统计数据完成台风灾害的在线预警和损失评估工作，并将分析结果叠加到网络地图实时表现。该系统成功开发不但可以有助于政府决策支持，也便于公众及时了解有关信息。

广东外语外贸大学陈和副教授认为：伴随我国经济发展水平的不断提高，台风灾害对我国沿海地区的综合危害程度日益凸显。有效的政府危机管理方案将极大减少灾害的经济损失与人员伤亡。该研究尝试构建台风灾害的危机管理模型，并以此模型分析了台风灾害危机管理实例，指出在政府防灾减灾工作中，如何提高其危机管理水平对于防台风具有重要意义。妥善的台风灾害危机管理方案不仅包括预警与应急管理措施，还应包括灾后的赈灾补偿措施，而巨灾保险是完善赈灾补偿的有效途径。

四、结语

此次“海峡两岸台风科学与危机管理研讨会”进一步推动了台风灾害研究，有利于提高各地防灾抗灾的能力，同时也加强海峡两岸的学术交流。

遥感技术在海洋中的应用范文篇2

1.1建模原理

为实现多源异构遥感影像数据的统一管理，需要建立统一的数据模型。在逻辑结构上将遥感影像数据划分为描述性元数据信息和数据实体，在业务流程上将数据建模分为元数据建模和数据建模。

1.2元数据建模

遥感影像通常格式特定、数据量大，而元数据是对影像获取信息、质量信息、空间特征等的概括抽取，通常为文本格式、数据量小，具有信息丰富、读取方便等优点[11-12]。本文根据元数据描述对象的特点和数据管理要求，构建了海洋遥感影像元数据的统一模型，如图1所示。其中，数据要素级信息由元数据解析读取获得；数据集级信息可批量手工录入，便于按照专项、区块、调查单位及时间等对各专项数据进行管理；数据库级信息在数据入库时由系统自动扫描数据的存储路径、大小、状态、权限等生成。

1.3数据建模

本文基于面向对象的思路方法，将多源异构的海洋遥感数据抽象表达为数据实体、元数据、空间特征和快视图等基本组成部分及其对应关系。建立数据模型由E-R图表示，如图2所示。由于目前存档的海洋遥感影像数据包含多种星源影像、航空影像和4D产品，且同源数据还包含不同级别、类型产品，因此，需要对每种产品类型数据分别构建数据模型，完成主数据标识确定、影像ID命名规则、数据对象和元数据识别规则等定义，流程如图3所示。影像数据建模支持面向多种数据源的各种影像目录模型的定义，具备对影像数据存储方式、数据格式、坐标系统等参数的设置。

2多传感器影像数据模型实体自动提取与匹配

2.1技术路线

为将构建的数据模型应用于实践，本文提出多传感器影像数据模型实体的自动提取与匹配技术，解决了如下几个关键问题：①多源异构影像元数据自动识别与解析；②空间特征、快视图及影像覆盖范围矢量自动提取与生成；③数据ID命名规则制定及数据模型实体间自动匹配。技术路线如图4所示。

2.2元数据自动提取与输出

根据构建的数据模型，本文建立了一套自动提取与输出元数据信息表的技术流程，核心是从多源异构的元数据中提取出与元数据模型对应的字段信息，消除数据冲突，并利用元数据中关于空间特征的描述自动生成影像数据矢量覆盖范围。具体如下：1）元数据文件识别：依据建立的数据模型，对每类影像产品定义元数据文件格式。如ALOS影像产品定义“HDR-*.txt”为元数据格式。2）元数据格式解析及数据冲突消除：建立元数据提取配置文件，将多源元数据文件中的字段名称对应至提取配置模板中，消除元数据命名冲突和语义冲突。命名冲突指相同字段（如影像左上角纬度）在不同元数据中有不同名称（如ImageSceneLeftTopLatitude、SCENE_UL_CORNER_LAT等）或同一字段（如ProductType）在不同元数据中表示不同意思（产品类型或产品处理级别）。语义冲突指不同元数据对同一字段在描述方式、内容上的不同造成的语义不一致性，如投影带号在不同元数据中表示为ZoneNumber和ZoneNo.两种形式。本文数据冲突消除方法的实质是通过元数据配置文件将多源元数据字段名称映射到元数据模型的全局名称，通过提取配置模板和输出模板两步实现。3）元数据信息提取：将元数据文件内容全部读入内存，用程序分步定位的方法提取元数据字段信息。以ALOS影像元数据“UTMZone="51N"……”为例，提取投影带号信息需先定位至“UTMZone”字段，查找“=”后、符号“"”之间的字符串，即为带号“51N”。又如，XML格式的RAPIDEYE元数据文件中，提取成像时间需定位至以“<eop:acquisitionDate>”开始、“</eop:acquisitionDate>”结束中间的字符串，即为成像时间。元数据信息提取将原始元数据字段对应至提取配置模板字段，生成中间元数据文件。4）元数据信息输出：定义元数据输出配置模板，将中间元数据文件字段对应至元数据模型中的字段。输出配置模板按卫星影像、航空影像、4D产品和动力卫星数据等设置四类。输出时还可对模板字段进行批量统一赋值。5）矢量范围输出：由元数据提取影像四角坐标值，调用ArcGIS脚本语言函数CreateFeaturesFromTextFile_samples()，将四角坐标文本文件、分隔符、输出矢量文件和空间参考基准作为输入参数，生成带有空间参考信息的ShapeFile格式的影像范围矢量。

2.3基于GDAL的快视图自动提取

以往快视图作用仅定位于数据浏览不同，本文提出的数据模型要求将快视图匹配至影像空间特征，并录入关系型数据库实现集成管理。然而，影像产品数据集中提供的快视图通常不包含空间坐标信息，因历史原因各单位汇交数据中快视图或已丢失或因重命名已不满足数据模型识别要求，加之航空影像、4D产品通常不具备快视图，快视图自动提取面临较多问题。因此，针对多源异构影像，本文基于GDAL（GeospatialDataAbstractionLibrary）对快视图自动提取并匹配至空间特征，流程如图5所示。GDAL是X/MIT许可协议下的开源地理栅格空间数据转换库，支持几乎所有常见的遥感图像文件格式的读取、格式转换和重采样等基本操作。本文选用开放源代码的GDAL库作为多源影像的访问引擎，为影像的访问和基本处理提供统一接口。提取后的快视图具有了和影像文件一致的空间坐标和数学基准。

2.4数据模型实体自动匹配

本文在分析各类影像产品数据建模的基础上，提出基于规则的影像ID命名方法，通过指定影像惟一ID实现影像数据文件、快视图、元数据和矢量范围的自动匹配。具体如下：1）针对特定影像类型，根据数据模型定位至元数据文件，确定元数据存放目录，将元数据上级文件夹记为ParentDirectory(1)。定位至元数据的好处在于：与元数据信息提取的过程相一致避免重复搜索；部分影像数据分波段存放（如中巴、TM等）或分块存放（如WorldView），定位至影像文件很难形成与影像数据包一对一的关系。元数据文件通常与影像文件在同一目录、名称一致，并且元数据中通常有影像文件名信息。2）制定影像ID命名规则，标识惟一影像数据包。通常情况下，元数据文件名能够标识惟一影像数据包时，采用元数据文件夹名命名；若不行，则需要考虑数据文件名、或上级（ParentDirectory（1））至上几级文件夹名（ParentDirectory（N））的组合形式来命名影像ID。部分示例如表1所示。特征的相互匹配，为数据建库和入库管理奠定基础。

3多传感器海洋遥感影像集成与管理

根据数据模型和集成管理的要求，本文研发设计了多传感器影像自动加工工具（以下简称“工具”）和海洋遥感影像管理信息系统（以下简称“系统”）。考虑到数据安全和保密需要，工具设计为单机版，系统采用C/S架构。系统采用.NetFrameWork框架搭建平台，利用ArcGISEngine组件做专业开发；服务器端部署Oracle11g数据库和ArcSDE空间数据引擎，服务器端与客户端通过内网连接。工具研发基于多传感器遥感影像数据模型实体自动提取匹配技术，对不同影像元数据操作提供统一的配置交互界面（见图6）。工具支持用户根据影像类型和建模要求配置元数据提取和输出模板，提供预定义的影像ID命名规则。模板与规则均以XML格式保存，支持用户自定义修改，扩展性强。工具能够从元数据和影像数据文件中批量生成元数据信息表、快视图和空间特征一一对应的标准数据集，并通过影像ID与原始数据包自动匹配，与后端管理系统有效衔接。依据本文构建的多源异构影像数据模型，系统按照“元数据表+快视图+空间特征数据文件”的方式，将数据存储路径记录在二进制变长字段内，并将影像对应的元数据信息表、空间特征和快视图信息存放于关系型数据库表中，从而实现了海量数据的无缝管理。系统提供数据空间范围、快视图、数据包详情的查询浏览、分析统计等功能，并支持用户通过选择元数据记录、下载相应的遥感影像数据实体。如图7所示。数据建模是整个系统的核心内容。系统将入库配置环节设计为功能模块，按照“元数据项管理—资料建模—数据建模—编目管理”的步骤，向导式指引用户完成数据建模和存储规划。其中，元数据项管理完成元数据项的定义；资料建模为元数据模型的定义；数据建模为每类资料构建数据模型；编目管理为数据入库设计相应的数据节点。系统入库需用户提供影像数据实体文件存储路径，以及影像加工工具生成的标准元数据表、快视图和矢量文件。入库过程中，系统首先根据数据模型校验是否能在指定路径下正确识别遥感影像原始数据包。校验完成后，系统根据主标识字段（即影像ID），自动匹配影像数据包、元数据表、快视图和矢量范围，并根据元数据模型判定输入元数据表信息是否正确、齐全。在所有判定条件都满足后，系统扫描并存储每条数据文件的存储路径，并将元数据表、快视图和矢量范围入库。系统支持用户浏览查询、编辑修改和数据下载等操作。用户可按数据节点、数据查询结果等方式浏览影像快视图、矢量覆盖范围和元数据表，并可对元数据表编辑修改。数据查询支持数据节点下自定义几何形状（线或多边形）、跨数据节点综合模糊查询两种查询方案。数据下载通过元数据表、快视图或矢量范围等与数据文件的自动匹配，在记录存储路径下定位相应数据文件并提供下载服务。

4结束语

遥感技术在海洋中的应用范文篇3

【关键词】：遥感技术；特性；应用

中图分类号：TJ8

文献标识码：C

文章编号：1002-6908(2008)0720095-01

前言

随着人类生存环境的变化和国际竞争的日益激烈,对自然资源、地理资源和太空资源的开发和争夺已经成为影响人类和民族发展进程的重要因素。遥感正是为了满足这样的需求所产生的一门综合性应用技术,它是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。经过几十年的发展，遥感技术已经从航空时代进入航天时代。由于遥感技术能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。因此，遥感技术已成为一门实用的，先进的空间探测技术。伴随遥感技术在国民经济中发挥着越来越重要的作用，由此带来了新一轮遥感应用的热潮。现在，卫星应用覆盖了减灾、健康、环境监测、能源调查等，影响了人类生活的方方面面。因此，在许多领域，遥感对地观测技术有着无限光明的应用前景。

1.遥感技术的涵义

遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。

当前遥感形成了一个从地面到空中，乃至空间，从信息数据收集、处理到判读分析和应用，对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系，成为获取地球资源与环境信息的重要手段。

2.遥感技术主要特点

2.1可获取大范围数据资料。

遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫星图像，其覆盖面积可达3万多km2。这种展示宏观景象的图像，对地球资源和环境分析极为重要。

2.2获取信息的速度快，周期短。

由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如，陆地卫星4、5，每16天可覆盖地球一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图像。Meteosat每30分钟获得同一地区的图像。

2.3获取信息受条件限制少。

在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

2.4获取信息的手段多，信息量大。

根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。

3.遥感技术的实际应用

3.1遥感技术在地质灾害中的应用

遥感技术应用于大面积的地质灾害调查,可达到及时、详细、准确且经济的目的。在不同地质地貌背景下能监测出地质灾害隐患区段,还能对突发性地质灾害进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。为此，我国设立了专门的“地质灾害遥感综合调查”课题,经过近20年的实践,已摸索了一套较为合理、有效的滑坡、泥石流等地质灾害遥感调查方法。在“5.12”汶川大地震的后续救援工作中，遥感技术就发挥了突出作用，第一时间提供了地质地貌变化情况，为政府作出正确决策提供了依据。

3.2遥感技术在生态环境中的应用

伴随着社会的进步和发展，气候变化、环境污染成为了人类世界所面临的发展瓶颈。遥感技术应用于宏观生态环境要素的监测,具有视野广阔、获取的信息量多、效率高、适应性强、可用于动态监测等众多优点,同时其技术方法成熟。为此,采用卫星遥感这一面向全球的先进技术,是环境科学研究的必要途径,它不仅可以为我们提供大面积、全天时、全天候的环境监测手段,更重要的是能够为我们提供常规环境监测手段难以获得的全球性的环境遥感数据,这些数据将成为我们进行环境监测、预报和科学研究不可缺少的基础。

遥感技术应用于环境监测上既可宏观观测空气、土壤、植被和水质状况,为环境保护提供决策依据,也可实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,及时制定处理措施,减少污染造成的损失。其从空中对地表环境进行大面积同步连续监测,突破了以往从地面研究环境的局限性。

如赤潮遥感监测。1995年至1997年国家海洋局第二海洋研究所开展了“海洋水产养殖区赤潮监测及其短期预报试验研究”,该项目成功地监测和预报了1997年11月发生在广东沿海和1997年7月发生在浙江的赤潮。开创了国内赤潮卫星遥感实时监测和预测的先河。

3.3遥感技术在农业气象灾害中的应用

目前我国农业生产基础设施薄弱,抗灾能力差,对气象环境的依赖性很大。农业气象灾害对国民经济,特别是农业生产造成了极为不利的影响。利用遥感技术，可以绘制更加清晰、形象的气象图；进行气候资源监测评价；气象灾害评估；气象灾害预警、气候分析评价等等气象服务；建设基于遥感技术和地理信息系统(geographicinformationsystem)GIS支持下农业气象灾害监测系统开发；利用气象数据,结合GIS背景资料对危害区域、危险程度、受害作物面积进行分析、计算、评估，预测洪涝灾害的演进规律，提供受灾区域、受灾人口与损失估算报告,并根据已有的抗洪措施形成后期应急反应方案以及防灾系统建设方案。

3.4遥感技术在海洋渔业中的应用

近年来,海洋渔业遥感技术的研究和应用,受到国内外各渔业相关科研单位和大学的广泛关注和重视。遥感技术应用于海洋渔业，具有大面积观测和实时动态监测的优点,可以获取多种海洋环境要素信息,对预报渔场渔情信息是一种十分理想的手段。

3.5遥感技术在流行病学研究中的应用

遥感及其相关分析技术为流行病学研究开辟了新的途径。周晓农等人利用1989年与1995年两次全国血吸虫病抽样调查资料和我国黄河以南1∶100万数字化地图建立了我国钉螺分布的GIS,显示了我国不同地区血吸虫病的流行强度、分布范围、数据来源及时间等。

为应付未来突发事变,可利用遥感技术提供目标地区的流行病学疾病预测资料,以制订卫勤保障计划,保障部队战斗力。美国军方从1982年以来就运用遥感技术开展了大量研究,他们以降雨量和气温以及从LANDSAT-3MSS获取的数据为参数预测了菲律宾血吸虫病的流行区分布,并用来计算美军军事演习期间可能由于血吸虫病而导致的潜在伤亡数;另外还将遥感技术应用于战争时区别自然状态的疾病暴发与由于使用生物战剂引起的疾病暴发的研究。

结束语

综上所述,随着技术方法与手段的日臻完善，遥感技术必将在更多的行业和领域发挥重要作用，从而进一步影响我们的工作和生活。

参考文献

[1]侯春红.公路地质灾害调查中的遥感技术,中国减灾2007,3.

[2]刘爱容.GIS支持下的农业气象灾害监测系统的开发与应用,科技资讯,2007(7).

[3]郑锦秀.地理信息系统的基本功能和技术,福建气象学报,2001(2).

[4]周金星.山洪泥石流灾害预报预警技术述评,山地学报,2001(19).

遥感技术在海洋中的应用范文篇4

海洋重力测量误差补偿简化方法研究黄谟涛，翟国君，欧阳永忠，陆秀平，王克平，孙毅，易启林，杨来连

一种新的最短路径搜索算法在GIS中的应用夏启兵，陆毅

利用数学形态学进行扫海测量的覆盖区域分析海洋测绘许坚

新型回声测深仪研制成功

海洋测线网误差分析的LL图直视判定法李明叁，刘雁春，翟国君

声速剖面测量

海岸地形航空摄影测量技术及其实施申家双

海图制图专业开展教学改革与素质教育的尝试郑义东，彭认灿，田震

中国大地原点

特殊情况下已知点联测的GPS技术潘凤安，李景福，段福楼

水下GPS系统的设计与仿真马晓民

数字化水深时间窗跟踪技术的新发展李一达

黄河水下三角洲深水区测量误差分析及改正措施陈纪涛，霍家喜，于敏

多波束测深系统内部参数的检测与分析阮锐，邵海涛

舷挂式换能器固定方法的改进曹永和

海洋潜标技术的应用与发展毛祖松

海洋测绘瓦尔代自记验潮仪记录整理殊情况的处理胡秋良，郭群

力高在全球垂直基准中的作用及其精确推求张赤军

用磁异常宽度估计目标埋深的方法杨丁飞，吴文福

用统计分析方法优化潮高表示模型唐少华，暴景阳，刘雁春，王瑞

大地线克莱劳方程在大地线绘制中的应用梁德清，许坚，彭认灿

用海洋GPS进行水下运动载体的三维定位张晓明，陈跃

利用ACCESS建立地理信息库的实践么正才，彭认灿

应用PowerBuiler进行数据库开发的版本控制技术徐广袖，王克平

数字海图的数据组织与要素编码规则刘振全，阎凤林

数字化作业中不同图幅要素的转换方法李树军，魏金桃

多波束坐标系统及误差源分析肖付民，暴景阳，吕仁臣

利用TrueType字体文件构造海图符号库宁方辉，王斌

星载SAR遥感在海洋水文观测中的应用探讨吴中鼎，李占桥

SIS-1000型海底图像系统在大面积扫海中的应用梁业松

AshtechZ-FX双频GPS应用及其精度分析海洋测绘许家琨，詹永祥，陈春

数字海图编绘中几项具体操作郭圣猛

导标后标高度范围确定方法李志新

星载SAR图像在海底地形探测中的应用张宁川，梁开龙

地磁日变观测数据理论分析姚俊杰，孙毅，赵宏杰

桌面式ArcInfo的组成与定制开发张芬，高炎

虚拟现实技术的发展过程及研究现状吴迪，黄文骞

缓冲区边界自动生成的一种新方法郭忠胜，李颀，张德

SPECTRA综合导航系统在海洋勘探中的应用杨世学，刘宇明

长江中下游航道C级GPS网布网方案和数据处理的探讨张海泉，万大斌

长江口航道疏浚的多波束监测周兴华，陈永奇，陈义兰，郭发滨

SeaBat9001S多波束系统及其应用周丰年，张志林，杜国元

基于对向传播神经网络的海图图像压缩王治国，王英才，陈京京

海岸带的地形变化与地图更新潘时祥，苏振礼

三维仿真技术在海洋地理环境仿真中的应用李军，翟京生，尹连军

电子海图的安全保护朱建良，李汉荣

海洋调查水文资料异常值控制探讨梁广建，徐刚，龚建忠

对测量学课程教学改革的思考汪祖民

沿岸水深测量技术方法的探讨申家双，潘时祥

略论机载激光测深系统的激光脉宽选择刘基余

侧扫声纳回波信号的增益控制蒋立军，杜文萍，许枫

空间直角坐标到大地坐标变换的一种非迭代法严伯铎

GIS对遥感影像分类判读的辅助作用王莹，刘敏莺，黄文骞HtTp://

小波变换应用于潮汐的二次分析田光耀

GPS输出的NMEA0183信号的时间特性分析赵珞成

水深测量周期的研究凌勇，徐光炬，陆秀平，王瑞，苏振礼

多波束系统及其在海洋工程勘察中的应用吴永亭，陈义兰

海岸地形航空摄影测量技术方案的确定申家双，潘时祥

GPS实时动态测量在故县水库水下地形测量中的应用海洋测绘周建郑，杨中利

天津港适航水深下界面淤泥容重值确定与适航水深测量钱平生

I/GeoVec在海图制图中的应用谭占德，张献

创建组件式的MapObjects出版应用软件——亚洲陆海地貌图电子地图版张天纯

高斯等角球面上的方位角改正公式及其应用丁佳波

海洋流场的计算——数值预报李庆红，余军浩，张永刚

航路指南的发展与出版现状王会平

地理信息系统课程教学内容研究田雨，卢秀山

卫星测高在海洋学中的应用翟国君，黄谟涛，欧阳永忠，陆秀平

第十六届国际海道测量大会情况介绍

测绘相关缩略语(二)

中国工程院院士王家耀教授余世国

南海潮汐数值预报及其在海道测量中的应用吴中鼎

海洋测深波束角效应和波浪效应的耦合作用与改正海洋测绘徐晓晗，刘雁春，肖付民，暴景阳，李胜全

网络地图系统的体系结构及数据模型研究杨雄军，曹启华，王飞，孙永

多波束数据处理软件的应用与启示侯世喜，黄谟涛，欧阳永忠，陆秀平，任来平，吕良，刘传勇

HC-90D型地磁日变站工作原理及操作方法姚俊杰，徐洪章，孙毅

HYPACK导航系统在海洋资源勘探中的应用胡家赋，刘宇明

海底地形数据的格网DEM内插方法贾俊涛，翟京生，谭冀川

S-52表示库的数据组成与绘制方法刘颖，孟婵媛，陆毅

基于MapX的道路修测系统的设计与实现徐爱民，吕志平，石善斌，余发义

基于三维GIS的水利工程选址的研究张华，朱建华

Che5.0测图系统与MapInfo数据接口方法的探讨陈明辉，曾联斌，黄加旺，吴淑琴

基于ArcObjects的地形三维可视化分析系统的研制杨朝辉，徐秀萍，党立华

数字地图出版原图审校工作的探讨金云和，陈光建，肖振华，温振华

HY1600测深仪发射接收电路的实现海洋测绘雷东，陈钧

土木工程专业《测量学》多媒体教学实践与思考王小敏

测绘科技信息服务方法研究朱津

遥感技术在海洋中的应用范文篇5

摘要:

海岸线快速准确提取具有十分重要的意义。利用遥感技术提取海岸线具有宏观、快速、综合、高频、动态和低成本等突出优势。然而，利用人工解译费时费力，而计算机自动解译精度低。对此，提出一种半自动的面向对象海岸线提取方法。首先利用eCognition进行图像分割，通过人机交互的方式进行海、陆标记，然后利用光谱直方图测度对象之间的相似性，最后通过两阶段对象合并的方式实现海岸线提取。使用高分2号数据分别提取人工和潮滩海岸。实验表明，本文方法具有快速、通用性强、精度高的优势。

关键词:

遥感影像;海岸线提取;遥感;半自动信息提取;面向对象;图像分割

1引言

海岸线是划分海洋与陆地管理区域的基准线，快速准确地实现海岸线测定和动态变化信息提取，对于海岸带区域使用管理规划、自动导航、目标定位、地图绘制等工作具有十分重要的意义［1－2］。相对于传统海岸线探测手段，遥感技术具有宏观、快速等突出优势，越来越多的专家学者开始利用遥感手段快速而准确地提取海岸线［3］。许多学者对这一问题作了积极的探索［3］，除目视解译和多光谱分类外，传统的海岸线提取方法包括:阈值分割法和边缘检测法［4］、主动轮廓模型法［5］、区域生长法［1，6］等。由于海岸带潮滩地形复杂，遥感影像上海岸线表现为“弱边界”，并且存在大量潮沟［5］，导致上述方法存在局限性。更重要的是，不同类型的海岸具有不同特征，其水边线也相应具有不同的特点［2］，算法的普适性有待检验。随着高分辨率遥感影像的普及，面向对象图像分析方法逐步兴起。面向对象方法通过对影像分割，使同质像元构成地理对象，从而实现较高层次的遥感图像分类和目标地物提取［7］。面向对象的优点是可以综合利用对象的光谱、纹理、语义等信息，但是其本质上是分割和分类方法的组合，需要由用户设定参数将水陆分离，仍然难以从根本上解决传统方法所面临的问题。交互式分割算法因其充分利用先验知识而引起研究人员的广泛关注［8］。本文探索如何将解译人员的目视判断信息和计算机统计推断结合，研究一种非参数、通用性强、精度高的高分辨率遥感影像海岸线提取方法。将这套算法用于青岛地区“高分2号”(GF－2)影像，分别提取人工海岸和潮滩海岸。

2海岸线半自动提取方法

本文提出了一种半自动的海岸线提取算法，其整体流程见图1，用户只需要提供少量的标记信息，无需对海陆进行参数化分析。首先，为了保持较好的初始对象边缘，得到均匀同质的对象，本文使用商业软件eCognition的多尺度分割算法(multiresolutionsegmentation，MRS)［9］进行初始分割，尺度参数设为10～20，形状权重设为0.1;然后，进行人工标记，以区域内的直方图为特征度量区域间的相似性。最后，通过两阶段区域合并将水陆分离。

2.1对象相似测度

光谱直方图接近人眼视觉响应［10］，不仅能够描述对象的全局特征，而且对噪声、光照变化和纹理具有较强的鲁棒性。因而，本文构造光谱直方图来描述对象特征。对图像进行初始分割后，按照如下步骤计算对象的光谱直方图:首先将每个光谱分量量化为ns个灰度级，其中s表示光谱分量，如R、G、B、Nir等。然后，将新量化后的光谱矢量转化为标量索引z。以RGB彩色图像为例，分别将R、G、B三个通道量化为nR、nG、nB个灰度级别。假定像素点i量化后的颜色矢量为［ri，gi，bi］，那么对应的索引zi表示为:zi=ri+gi•nR+bi•nR•nG(1)该过程中索引z能够充分反映光谱矢量信息。然后计算每个对象的直方图HistuR:HistuR=∑x∈R∫z2z1δ(z－R(X))dz(2)式中，R为对象标号;u为箱格号;X为对象R中像元的位置;Z1、Z2为箱格u的上下界;z为像元的光谱索引值;δ为狄拉克函数。利用对象光谱直方图，定义如下相似测度表征对象Q和R的相似度:ρ(Q，R)=∑16nu=1HistuR•Hist槡uQ(3)对象Q和R的相似度ρ(Q，R)能够充分描述对象之间的相似性。

2.2两阶段对象合并

通过迭代合并逐步将未标记对象合并到已标记对象，从而实现目标提取。合并过程分为两个阶段:第一阶段，未标记对象与背景标记对象合并，迭代增长背景区域。当背景区域停止增长则进入第二阶段;第二阶段，自适应地合并未标记对象，包括未标记对象与目标对象合并、未标记对象间相互合并。两阶段迭代执行，因而每个对象都能得到正确的类别，使算法收敛。根据文献［11］，在每个阶段可以通过迭代合并最相似的对象满足，相应的合并判据为:P(Q，R)=Trueifρ(Q，R)=Maxj=1，2，…，kρ(Q，SQj)False{Otherwise(4)式中，SQj为Q的任一相邻对象。如果R是Q的最相似对象，那么R=R∪Q;反之，拒绝Q与R合并。

3实验分析

从图像上可以看出，采取传统的边缘检测算子是难以直接从影像中得到连续、完整岸线。选取青岛市“高分二号”(GF－2)卫星影像进行试验。主要包括两种海岸线，图2(a)是青岛西海岸典型的人工海岸，岸线相对完整、平滑;图2(b)为胶州湾地区典型的淤泥质潮滩，存在大量潮沟，岸线较模糊，并且胶州湾内部存在跨海大桥和较多的过往船只等干扰信息。本文选用面向对象的图像分析方法作为对比方法，其试验平台为eCognitionDeveloper。采取面向对象的监督分类方法，利用光谱、水体指数、植被等数等指数和灰度共生矩阵等纹理特征，使用随机森林分类器［12］，对海域和陆地进行分类，检测出海岸线。为确保实验公平，分类器的输入样本规模大于本文的人工标记。从图像上可以看出，采取传统的边缘检测算子是难以直接从影像中得到连续、完整岸线。需要指出，由于以下两个原因，对于海岸线提取算法的精度进行定量的评估是相当困难的:①“海岸线”有一定模糊度，对于陆地和水域中间的过渡地段(如海滩)有时很难定义明显的海陆分界线;②很难获取用于验证的地面真实数据［5］。大部分有关海岸线检测的文献，均只定性地给出了一定的主观性评估。基于上述分析，本文也仅基于目视判断来对二种算法的检测结果进行定性精度比较。本文实验平台为Windows64位操作系统，2.9GHzIntelPentiumCPU，6GBRAM，Matlab2013a和eCognitiondeveloper9.0。

3.1人工海岸实验

本算法不需要用户输入任何的参数，用户操作简单，仅需提供目视判断信息。人工海岸线通常不受潮汐的影响。对此，用户只需要大致的标记海域和陆地的位置，如图3(a)所示，陆地被标记为目标(绿色)，海洋被标记为背景(蓝色)。除了蓝色和绿色的标记线，图3(a)还叠加显示了一些黑色的细线，它们是初始分割的边界线。图3(b)是本文方法提取的海岸线结果，它具有平滑、连续的特点。图3(c)是用户选取的水体和陆地的样本，其中黄色表示陆地、蓝色表示海洋。通过与图3(a)对比，可以看出其规模大于本文的标记。然而，从图4(d)中可以看出，面向对象方法未能有效的提取人工海岸线。

3.2潮滩海岸实验

由于砂质和淤泥质潮滩海岸受潮位影响较大，提取结果均为影像获取时间的瞬时水边线，须经过潮位改正后方能作为海岸线。潮位校正一般根据卫星成像时刻的潮位高度、平均大潮高潮位的潮水高度以及海岸坡度等信息计算水边线至高潮线的水平距离，从而确定海岸线的位置［3］。基于上述分析，用户有必要在提取瞬时水边线的同时，结合实际情况，提取潮滩区域。这样做不仅可以为融合多源数据的海岸线提取奠定基础，有利于结合潮位、DEM等数据推算精确的海岸线［2，13］，也有利于海岸带环境分析。本算法能够灵活应对上述需求，可以根据海岸线的实际情况灵活的设置标记。如图4(a)所示，本文在潮滩区域额外设置了橙色标记。如图4(b)所示，本文算法将水陆分界线和潮滩同时提取出来。在潮滩位置，存在的弱边界、潮沟等并没有影响本文方法的提取效果，得到的边界平滑、连续。并且，本文的方法没有受到胶州湾内部船只、岛屿和跨海大桥的影响。图4(b)是本文方法提取的海岸线结果，它具有平滑、连续的特点。图4(c)是用户选取的足量样本，其中红色表示潮滩。然而，从图4(d)中可以看出，面向对象方法未能有效排除海湾中的干扰因素，将跨海大桥识别为陆地，并且潮滩和陆地存在很多的混淆。从表1中可以看出，本文的运算时间显著低于向对象分析法的耗时。这是因为，本文的方法所利用的特征比较简洁，算法效率高。面向对象方法所使用的特征比较复杂，分割、训练和分类需要消耗较长的时间。

4结束语

本文提出一种半自动的面向对象高分辨率遥感影像海岸线提取方法。该方法不仅具有面向图像分析的优点，也能够直接有效的融合解译人员的判读信息，减轻解译人员的负担。相对于监督分类的方法，该方法无需反复调整实验参数。本文分别对人工海岸和潮滩海岸进行实验，获得了连续、平滑的高精度海岸线，表明该方法具有快速、通用性强、精度高的优势。通常，潮滩海岸受潮汐等因素的影响，从遥感图像上直接提取的并不是真正意义上的海岸线，而是水陆分界线，需要结合潮汐和地形信息进行校正。需要指出，对于潮滩海岸，本文能够同时提取潮滩和水陆分界线，为后续的潮汐校正提供基础。总体而言，本文所提出的半自动方法是一种有价值的高分辨率遥感影像海岸线提取算法。

参考文献:

［1］谢明鸿，张亚飞，付琨．基于种子点增长的SAR图像海岸线自动提取算法［J］．中国科学院大学学报，2007，24(1):93-98．

［2］张旭凯，张霞，杨邦会．结合海岸类型和潮位校正的海岸线遥感提取［J］．国土资源遥感，2013，25(4):91-97．

［3］毋亭，侯西勇．国内外海岸线变化研究综述［J］．生态学报，2016(4):1-13．

［5］沈琦，汪承义，赵斌．几何活动轮廓模型用于高分辨率遥感影像海岸线自动提取［J］．复旦学报:自然科学版，2012，51(1):77-82．

［6］张继领，冯伍法，张艳．基于边缘引导约束的高分辨率遥感影像海岸线提取［J］．海洋测绘，2015，35(6):58-61．

［7］吴小娟，肖晨超，崔振营．“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法［J］．航天返回与遥感，2015(4):84-92．

［8］周良芬，何建农．弱交互式水边线提取新算法［J］．计算机工程与设计，2013，34(4):1442-1445．

遥感技术在海洋中的应用范文篇6

关键词:全球定位系统;地理信息系统;遥感;海洋资源;海洋环境;可持续发展

资源和环境问题已成为当今世界各国共同关注的焦点。陆地资源过度开采日益枯竭,整个人类的生存与发展迫切需要寻找新资源。《中国21世纪议程》指出:海洋是全球生命支持系统的1个基本组成部分,是1种有助于实现可持续发展的宝贵财富[1]。它拥有广阔的空间资源、丰富的生物资源、矿产资源、化学资源和动力资源。加快海洋资源的开发,充分发挥海洋优势,进而促进经济发展已成为世界大国发展的主流。我国人口众多,人均资源匮乏,社会发展和经济腾飞面临严峻的形势。同时我国是海洋大国,海岸线长18000km,海域面积3.0×106km2,约占全国陆地面积的1/3[2],海洋资源丰富。但海洋资源远未开发,机遇与挑战并存,而且我国南海及黄、东海都与相邻国家之间存在疆界划分和200海里专属经济区的权益之争问题。因而,应用高新技术,准确快速查明我国海域情况,主动保护海洋环境安全[3],既是维护我国海域合法权益、保护海域环境的需要,也是科学开发利用海域资源、发展海洋经济、促进我国整体经济腾飞的需要。走海洋兴国与可持续发展之路是解决我国人均资源匮乏并实现21世纪宏伟蓝图的重要出路[4]。

作为建立数字海洋的三大支撑技术GPS,GIS和RS,在海洋空间数据处理中各具特点,又密切相关[5]。GPS可在瞬间产生目标定位坐标,GIS具有较好的查询检索、空间分析计算和综合处理能力,RS可快速获取区域面状信息[628]。3S集成技术充分发挥各自的长处,形成了多功能综合技术系统,实现了海量信息获取与信息处理的高速、实时和信息应用的高精度和定量化,即GPS和RS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位,GIS进行相应的空间分析。3S技术为海洋资源的规划管理与评价、海洋环境保护、海岸带防灾、地下水防污及国防建设等方面提供了有利的观测手段、描述和思维工具。当前,3S技术已广泛应用于土地、林业、水利、农业、城市管理、生态建设等方面[9210],但在海洋领域的应用总体水平还较低,主要应用于海洋环境监测、海洋灾害预警预报、海洋资源调查方面,近几年扩展到海岸线测量[11]、海域勘界[12]、厄尔尼诺现象的发生机制和各种尺度的海气相互作用过程等科学研究领域[13]。

1我国海洋资源与环境的现状及应对策略

1.1海洋资源开发现状

改革以来,我国的海洋开发飞速发展。1980年全国海洋产业产值为80亿元,1990年达482亿元,1994年猛增到1400亿元,2000年全国海洋产业产值已达4133亿元,2004年近1.3万亿元[14]。但目前我国海洋产业规模较小,仍以港口、渔业等近海单项传统产业的开发为主。海洋科技整体水平落后,资源利用率低,浪费严重,缺少全局的、长远的兼顾,特别是缺少对海洋整体利益的考虑。我国对近海矿产资源的研究程度亦相对较低,对远海及整体资源尚未进行综合开发利用,尤其是以高新技术、资金密集、见效快、创汇多为特点的新型海洋产业(如海洋油气业、滨海砂矿业及海洋服务业等产业)发展缓慢。海洋娱乐区、倾废区等功能区规划不尽合理,管理滞后。海洋资源开发管理机制和法律体系不健全,不能适应市场经济的要求,尚未形成统一协调的整体开发战略[15]。

1.2海洋环境及生态现状

1.2.1我国海洋环境污染相当严重许多海区、港湾的污染均超过国际限制标准。环境质量日益恶劣,近海污染范围不断扩大,N,P等营养盐类污染明显。2004年我国海域未达到清洁海域水质标准的面积约1.69×105km2,较上年增加约2.7×104km2,近岸海域污染严重,污染海域主要分布在渤海湾、江苏近岸、长江口、杭州湾、珠江口等局部海域。同时,陆源污染物排海严重是海洋环境污染的主要原因。一项对沿海工业污水直排口等四大类43个排污口进行的重点监测显示,受陆源排污影响,约八成入海排污口邻近海域环境污染严重,约20km2的监测海域为无底栖生物区[14]。

1.2.2海洋的自然和生态破坏范围广、程度深大量不合理的人为活动(如围海筑坝、河流建闸、大面积挖沙采石、乱挖珊瑚礁等)已严重影响并破坏了我国海洋自然景观和生态环境,造成了大范围的海岸侵蚀或淤积,湿地及红树林面积减少[16],破坏了典型的海洋生态系统,海珍品濒于绝迹,渔业产量大幅度下降。《2004年中国海洋环境质量公报》显示,由于陆源污染物排海、围填海侵占海洋生态环境及生物资源过度开发,莱州湾、黄河口、长江口、杭州湾及珠江口生态系统均处于不健康状态;沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题[14]。

1.2.3海域污损事件频发、环境灾害群现近年来,我国海域赤潮、溢油、违章倾倒等污损事件发生频率越来越大。2001年全国海域共发生赤潮77起,累计面积达1.5×104km2[17],对海洋环境、生物资源和渔业生产造成严重损害。海运业发展导致外来有害赤潮种类的

引入,全球气候变化也导致了赤潮的频繁发生。2004年中国近岸局部海域沉积物污染严重,近岸海域部分贝类受到污染,大面积赤潮和有毒赤潮多发,全年共发生赤潮96次,赤潮累计发生面积较2003年增加约八成多,海洋环境污染已成为海洋经济可持续发展的严重障碍[14]。

1.3应对策略

根据我国海洋资源利用与海洋环境污染的现状,结合我国国情与21世纪国民经济可持续发展的需要,应强化以下措施:要加强组织领导,建立和完善相应的管理体系和机构,制定海洋资源开发利用和环境保护的综合性目标、政策和法规;要提高全民热爱海洋、保护海洋资源与环境的意识;要建立我国海洋倾废区,规划近海海域环境容量,严格实行污染物总量控制;要按照合理、系统和科学的原则开发利用海洋资源,充分发挥海洋功能区域的社会经济和生态环境效益;要加强对各种海洋资源储量、分布的勘测勘探,调查了解各种资源量及海洋环境的现状和未来发展的趋势;而重中之重是要倡导科技创新、依靠科技振兴海洋:利用新技术、新手段原位实时地监测海洋环境,通过强大的地理信息分析与处理系统的支持,对获得的信息进行分析、模拟,及时有效地保护海洋环境、资源,预报灾情与突发事件。

23S在海洋资源与环境中的应用

多年来,国内外海洋工作者在海洋地理、海洋化学、海洋水文、海洋气象、海洋生物、海洋矿产、海洋测绘等基础性学科上进行着不懈的研究,制定了一批大型的、多学科的国际海洋科学研究计划,如全球海洋观测系统(GOOS)、Topex/Poseidon海洋地形试验、世界海洋环流试验(WOCE)、热带海洋全球大气计划(TOGA)等。通过系统地研究海洋,不断发现其内在规律,帮助人们充分利用海洋空间,合理开发海洋资源。

目前,越来越多的地理信息已在国民经济建设诸多领域中显示出巨大的应用价值。在信息量激增的21世纪,要实现海洋资源与环境的可持续发展,关键是要及时准确地获取、分析海量的信息。而20世纪下半叶发展起来的GIS技术功能强大,用于对空间环境数据进行管理、查询、分析,并且利用GIS的统计制图功能形象地展示出各种环境专题内容、环境数据空间分布与数量统计规律,以满足环境保护实际需要。3S、专家系统及决策支持系统是当今信息时代的尖端技术,它们相互结合、取长补短、相辅相成,为资源开发、环境保护提供比较完善的技术支持,有助于海洋资源与环境的可持续发展。借助3S,应用计算机网络与通讯和数据库管理技术,建立现代化海洋实时立体监测管理系统,实现信息更新、信息共享,并通过图形方式对管理与决策前景进行动态模拟,为海洋资源开发、海洋环境和气候的监测、海洋防灾减灾以及维护国家海洋权益服务。

2.13S与海洋资源的开发利用

目前陆地上70%的农业生产资料,80%以上的工业原料、95%以上的能源来自矿产资源。由于我国仍处于矿产消耗强度趋快的时期,要满足近期矿产资源的需求,并为今后一定时期内可持续发展保持后劲,寻找和开发矿产资源仍是地学工作的重要任务。海洋中蕴藏有丰富的石油、天然气、天然气水合物、多金属结核、海底热液多金属硫化物等矿产资源,它们的分布、规模、储量评价、开发利用的环境条件及可行性等,无疑依赖于快速、高效、准确的探查技术。

根据海洋资源数据库中的物探、化探资料及GPS和RS提供的信息,应用GIS空间分析功能和虚拟现实技术来探索海洋成矿特点和规律,为海洋管理、海岸带和海岛资源开发提供科学依据。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。3S技术可以对区域自然资源的分布及其量值的动态变化进行快速、准确的调查和评价,例如,确定资源量及其变化幅度、时空分布特征,分析、预测各类资源利用的现状与前景,探索解决自然资源供需矛盾的可能途径,评价资源管理的政策和方案等。

2.23S与海洋环境保护

利用3S建立海洋环境和灾害信息库、海洋环境质量评价和灾害预报系统,能够为环境监测、管理、规划及评价提供重要的技术支持,为保护海洋环境及海上航行、生产安全服务。

2.2.1环境监测遥感技术在海洋调查中显示出大范围、多时像、高分辨率的特点,RS在河口泥沙规律研究、海水海温监测、渔场监测、海洋污染监测等方面发挥了重要作用,对厄尔尼诺效应、赤潮等的监测也收到较好的效果[18]。

2.2.2环境管理GIS等技术能对各种海洋环境、资源,如海洋生物资源、大气质量、海洋水资源、污染物排放范围等进行实时监测、更新,并能有效地进行环境统计分析,进而进行环境总体规划;可动态展示污染源位置、类型、负荷及对区域环境造成的影响。

2.2.3环保应急反应对于重大环境事件,环境保护部门要具有应急反应能力,并能针对事件的特性做出迅速反应和决策,如水质污染、油船泄露等。

2.2.4环境规划污水排海工程的规划与设计由于涉及潮汛等原因,如何建立有效的模型进行近海水域模拟分析,是目前的难点和热点。而GIS的空间分析能力可较好地解决该类问题,应用GIS进行近岸海流模拟分析,同时还可以分析近海岸带悬浮物的分布情况。另外,GIS等技术可以快速、准确、客观、动态地对重点海域的环境质量进行趋势预报,为区域环境规划工作提供全面支持,为国家和地方进行宏观决策提供科学依据。

2.2.5环境评价我国目前正在或将要进行的资源开发和重大工程项目,如南海大陆架石油开发等,应用GIS等技术可以对其进行勘探、选址及建成前后的环境问题进行分析、预测和研究,并实现其动态、连续、准确的监测、评价与环境影响规划方案的制定。

2.33S与海洋精细渔业

海洋精细渔业指将3S、计算机、通讯、网络及自动化技术等高科技与地理学、渔业、生态学、沉积学等基础学科有机地结合,对鱼群、水质、底质进行从宏观到微观的实时监测,以实现对鱼苗生长、发育、营养状况、灾害以及相应的环境进行定期信息获取和动态分析。通过诊断和决策制定计划,并在GPS和GIS集成系统支持下发展信息化现代海洋渔业。海洋精细渔业具有新型现代渔业生产模式,综合应用了3S等空间信息技术,将促进人类合理利用渔业资源,降低成本,提高产品产量和质量,改善生态环境。海洋精细渔业是未来渔业可持续发展的方向,也是“数字海洋”战略中的一项重要内容。

3海洋资源、环境领域中亟待应用3S技术的重大课题

美国前副总统戈尔曾提出“数字地球”战略,我国的《21世纪议程》和“数字城市”工程均包括3S方面的内容[19220]。作为“数字地球”的一部分,“数字海洋”、“数字港湾”等名称已被相应地提出,建立了一些行业性、地区性地理信息系统(如渔业GIS、黄河口GIS)。我国各有关部门对海洋资源与环境进行了大规模的调查研究,全国沿海66个海洋站、200多个验潮站和3个海洋资料浮标网的长期观测[21],加之陆地/气象/国土卫星资料及航片资料,积累了大量的数据。所以运用GIS技术建立海洋立体监测管理系统在我国已经具备了一定的基础,海洋综合管理系统有广阔的应用空间。但总体上讲,3S应用范围窄程度低,海洋资源与环境可持续发展任重道远[22]。在海洋领域利用GIS,首先要建立开放式的、具有先进体系结构的计算机网络平台;然后利用优良的GIS工具和数据库管理系统,构成一个集成化的环境,以满足海洋立体监测管理系统功能的需要;再利用海洋综合管理分析与决策子系统对各种信息进行分析、模拟,为海洋资源开发、环境和气候监测、防灾减灾及维护国家海洋权益服务。根据我国海洋资源与海洋环境现状,结合海洋可持续发展的目标,当前,应尽快发挥3S的优势,深入研究以下领域。

3.1数字海底系统

海底地形信息对于海岸带的演变研究具有重要意义。近年来GPS技术与海底测深技术相结合,提高了水下地形测量精度,但费用高且无法经常测量,对大面积水域也难以得到连续的全景水深信息。GIS与RS图像处理系统结合应用能在一定程度上解决这些问题。RS数据是地理信息系统的重要信息源,且大多数GIS已拥有独立模块进行图像处理。以GIS为平台,利用各种海底探测技术所取得的资料,建立数字海底数据库,应用自动成图技术,集成由海底地形地貌、地质构造等相关参数组成的数字海底系统。数字海底系统是多学科海底数据和海洋地质模型支撑的信息化海底系统。其关键技术包括海底地学专业模型技术、地学数据技术、与数字地球间的集成技术;其主要目标是使海底领域与数字地球接轨,促进海底资源的开发和海洋环境的治理。

与3S具有紧密联系的海洋环境下矿产资源的原位实时探测技术、海底电视观测系统及水下可视化定点采样技术、先进的海底矿产资源现场测试技术是国外正在发展的高新海洋资源探查技术,在大洋矿产资源探查与评价中占有极其重要的地位。我国目前对上述技术的掌握程度很低,这无疑严重阻碍了我国对大洋矿产资源的分布、储量、开发潜力和开采方法的正确判断。尽快开发大洋矿产资源探查技术显得异常必要和迫切。

3.2海岸带系统

海岸带是地球四大圈层交汇的地带,物理过程、化学过程、生物过程及地质过程交织耦合,陆海相互作用强烈。全世界河流入海悬浮物质、生源要素及污染物的75%～90%归宿于海岸带,全世界60%的人口和2/3的大中城市集中在沿海地区,海岸带环境演化直接关系到人类的生存空间、生存质量和社会的可持续发展。因此,海岸带陆海相互作用(LOICZ)研究成为国际地圈-生物圈计划(IGBP)的核心计划之一,旨在研究未来气候变化、土地利用、海平面变化及人类活动等对全球海岸带生态系统功能和可持续利用的影响,提高对于未来变化的认识和预测能力。河口-近海系统位处沿海经济带,是陆海相互作用最为活跃的地带。就我国的国情而言,占我国陆域国土13%的沿海经济带承载着全国42%的人口,创造着全国60%以上的国民经济产值。我国沿海经济带的快速发展对海岸带资源与环境有着极大的依赖性,同时也赋予海岸带沉重的环境压力。

海岸带系统是海岸带综合管理必不可少的手段,尤其在海岸带功能区划、海域划界、海域资源有偿使用管理等信息管理中,是目前迫切需要进行的工作[23]。通过RS与GIS技术集成方法,结合海岸带综合管理所需的元数据(Metadata)技术和网络地理信息系统技术,充分利用多源卫星资料和已有的实地调查资料,构建海岸带信息系统是具有较高技术含量同时又具有巨大管理效益的研究项目。它将帮助研究者从海岸带环境场及其动态变化规律探索的角度来进行海岸带动态变化研究,进而开展陆海相互作用的研究。

3.3海洋灾害监测与预报

3.3.1海水入浸实时监测当前,全球气候变暖,海平面上涨,且海水入侵面积仍有扩大的趋势。我国海岸线长,沿海地区面积大、海拔低,海平面单位高度的上涨会对沿海地区的工农业生产和人民生活造成巨大危害。国内这方面的研究开展比较晚,应运用3S动态、实时监测海水入浸,分析、预报灾情,提供有效的措施及建议。

3.3.2重大自然灾害监测预报东部沿海地区为海洋灾害多发区,其中最为严重的是台风、海流、风暴潮、海浪、赤潮等灾害[24]。因此,如何准确预报重大灾害,提高区域综合减灾能力,已构成可持续发展中亟待解决的重大科学问题。采用以飞机和卫星平台相结合的遥感成像技术实时地获取灾害蔓延范围信息,用GPS测定灾区的准确地理位置,结合GIS中已存储的灾区地形、交通等信息,即可对灾害进行评估、预测,并能对不同决策方案的效果进行模拟、对比,向各级决策部门提供救灾、减灾的辅助决策方案。

3.3.3海洋生态环境动态监测海上溢油事故频繁发生、沿海工业废水排放量日益增多、海水养殖业趋向于高密度大面积的产业化、工厂化养殖,造成环境质量下降、近海营养盐过剩,赤潮频发,严重危害着海洋生态平衡。因此,运用3S建立海洋环境动态监测系统及海洋生态变化监测系统,对合理管理海域、分析环境变化和预测海洋生态状况具有重大而深远的意义。

3.3.4海洋工程安全立体监测与预报近海资源与环境的开发依赖于海洋工程构筑物,工程安全状况直接影响开发工作的经济、环境效益,甚至决定开发工作的成败。海洋工程安全性既取决于工程结构本身状况,也取决于周围的环境荷载,如风、浪、冰、地震荷载等。建立对海洋工程构筑物状况及其环境影响的监测体系意义重大。

4结语

海洋资源与环境是3S技术大显身手的领域。3S是充分利用现有数据和信息资源的最佳途径,是实现海洋资源与环境可持续发展的关键技术和重要手段,在全球变化、资源调查、环境监测与预测中起着其它技术无法替代的作用。同时在维护海洋资源与环境可持续发展的过程中将极大地促进信息科学技术、空间科学技术、环境科学技术和地球科学的发展。3S所提供的巨大市场将在国民经济及海洋资源与环境可持续发展中发挥越来越重要的作用。随着科学技术的发展,海洋遥感卫星相继升空,海洋探测技术越来越先进,水下地形测量、重力测量仪器不断更新换代,为海洋基础数据获取提供了保障。3S理论的日益完善,算法研究的不断深入,全球网络化的逐步实现,测绘工作者、海洋科学工作者的密切配合,都为海洋地理信息系统和海洋遥感的普及提高创造条件,最终为决策者提供高质量的服务和科学的建议。只有经济、社会的发展与资源、环境相协调,走可持续发展之路,才是中国发展的前途所在。

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遥感技术在海洋中的应用范文

海洋卫星

“数字海洋”的“千里眼”

海洋卫星遥感具有大面积、连续、动态、实时的观测优势和高分辨率、高精确度、可重复观测、与计算机系统完全兼容等优势，微波遥感器还具有全天候的特点。因此，被誉为“数字海洋”系统的“千里眼”。

由于海洋卫星上可携带可见光多光谱扫描仪、成像光谱仪、红外辐射计、微波辐射计、高度计、散射计和成像雷达等各种类型的遥感器，能够直接测量海色、海面温度、海面粗糙度和海平面高度等海洋环境参数。科学工作者利用这些参数，为海洋地质学、海洋化学、海洋工程学、海洋生物学等海洋科学研究和海洋捕捞业、海洋养殖业、海洋油气和矿产业、海洋运输、海洋化工、海洋医药业等海洋资源的开发和利用活动，提供动态的可靠的资料。

在海洋卫星的研制中，美国和前苏联走在世界各国的前列。从20世纪70年代初开始，上述两国先后发射了海洋资源调查卫星、海洋目标监视卫星和大型海洋电子侦察卫星等。仅1978年，美国就连续发射了3颗专门用于海洋观测的海洋卫星――Seasat-A，Tiros-N和Nimbus-7，形成了海洋卫星发展史上的第一次高潮。迄今为止，国际上已先后发射了10多个系列的数十颗海洋观测卫星，特别是进入20世纪90年代以来，以SeaWiFS，TOPEX/Poseidon，ERS-1、2和Radarsat等为代表的系列海洋卫星，无论在数量上还是在遥感器的综合遥感探测能力上，都有了飞速的发展，开始了海洋卫星由实验型向实用型的转变，掀起了海洋卫星发展的第二个高潮。在目前上天的海洋卫星中，尤其以携带星载合成孔径雷达的海洋卫星技术最为先进。由于合成孔径雷达卫星可以全天候、全天时的对全球海洋进行高分辨率成像观测，因此许多国家的海洋部门纷纷使用星载合成孔径雷达图像资料，应用领域不断扩展，并且取得显著的社会和经济效益。美、俄发射的海洋监测卫星能穿透几千米海水，不仅可用于海洋勘察、绘制详细海洋地质资料以及矿藏和生物资源分布调查，而且对海洋大陆架石油勘探和金属矿藏的开发发挥了重要作用。同时，它还可以侦察、跟踪对方在海底航行的核潜艇。

海洋卫星

发展“蓝色经济”的助推器

海洋卫星可以提供大范围的海面瞬间信息，揭示海洋瞬间万变的空间特征，获取用其它方法无法获得的各种海洋要素。它的出现和应用，为海洋科学的研究和海洋经济的发展插上了翅膀。

利用海洋卫星观测得到的海洋表面的波浪信息，可以为海浪预报、海洋工程和海洋学研究提供依据。据报道，美国等国家利用星载合成孔径雷达提供的大范围海浪场信息，对大洋长波浪的形成和传播以及波浪在近海岸的折射和绕射进行了研究，取得了积极的成果。西欧等国家将卫星观测到的信息用于海浪数值预报，从而有效地提高了海浪预报的精度。

利用星载合成孔径雷达进行浅海水深和水下地形探测，具有重要的经济和军事意义。在一定的海面风速和海况条件下，合成孔径雷达卫星能非常容易地发现海面船只，并确定其位置、大小种类、航行方向和速度等信息，这种信息不仅可以进行航道监测和对遇难船只及时进行营救，在军事上也具有十分重要的应用价值。自从1978年美国Seasat-1卫星发射以来，美国、前苏联和西欧等国家都相继开展了星载合成孔径雷达浅海水深和水下地形探测研究，取得很大进展。据有关资料介绍，在冷战阶段，美国、前苏联和西方一些国家曾利用星载合成孔径雷达对水下潜艇进行探测，确定其位置，美国已经能够在近海小风速下找出巡航中的潜艇尾迹。荷兰已经开发了“水深测量系统”，该系统对大面积海区进行水深测绘，试验区的绝对精度达到了30厘米。

利用海洋卫星图像资料还可以发现海洋油污染，估算其范围并监测其扩散。一些发达国家利用卫星资料已建立了卫星海洋污染监测系统。

海洋卫星同样受到了我国海洋科学工作者的青睐。从1994年开始，我国就接收国外海洋卫星遥感图像资料，进行海洋研究和实际应用，并取得了大量的成果。如在“八五”期间，我国有关部门完成了国家“863”课题《星载合成孔径雷达海洋应用研究》、《中加航天合成孔径雷达海冰应用试验研究》，还先后开展了《卫星资料在我国近岸海洋中的应用研究》和《海冰监测研究》等项目，我国和荷兰科学家利用卫星资料开展的海浪对海岸的侵蚀和对近海岸工程的影响研究；利用卫星资料，探讨东沙群岛西北海区内波的空间特征及其产生机制的研究；我国有关单位与加拿大遥感中心合作，于1995年在辽东湾开展了利用星载合成孔径雷达对海冰的监测应用试验等，都取得了较好的成果。我国科学家成功利用卫星图像资料，获得了登州浅滩的详细地形特征和山东蓬莱与烟台市海岸带地貌分类图。这些研究和成果，不仅缩小了我国海洋卫星发展及其图像资料应用与世界先进水平的差距，而且为卫星资料在我国的大范围应用打下了基础。

我国对海洋资源的开发和海洋科学的研究取得了很大成绩，但科技含量还不高，特别是我国还没有自己的海洋卫星，使海洋的开发和研究受到限制。维护海洋权益、合理开发海洋资源、科学保护海洋环境、防止和减少海洋灾害，是我国本世纪的重要使命。实现这些使命，必须依靠卫星遥感监测手段。

专家预言，21世纪将成为海洋的世纪。据预测，到2005年，我国海洋经济总产值可达到9000亿元，2010年，可达到14000亿元。在未来的一个时期里，我国直接海洋开发总产值的年增长速度将保持在11%～13%左右，海洋经济将占整个国民经济的10%，成为国民经济的重要组成部分。专家认为，保证上述目标的实现，一个很重要的方面，就是要依靠利用卫星遥感资料，及时掌握各种信息，指导海上生产；同时，为政府主管部门决策提供动态、及时、可靠的依据。

发展的中国

呼唤着海洋卫星

令人可喜的是，中国空间技术研究院已经为我国国家海洋局研制成功了海洋一号卫星，参看题图。

海洋一号卫星是一颗三轴稳定的准太阳同步轨道试验型应用卫星，卫星重量约365公斤，设计寿命两年。海洋一号卫星装载的有效载荷设备包括，一台10谱段分辨率为1.1公里、幅宽1600公里的海洋水色扫描仪，一台4谱段分辨率为250米、幅宽500公里的CCD相机，一套X波段数据传输系统。

今年5月15日，长征四号B型火箭在太原卫星发射中心成功发射海洋一号卫星和风云一号D气象卫星。海洋一号卫星由西安卫星测控中心实施工程测控，并接收工程遥测数据，卫星通过星上数据传输系统，将数据传回地面，由设在北京和三亚的用户地面站接收并进行数据处理。海洋一号卫星随“风云一号D”卫星达到870公里的轨道高度后，经过7次轨道机动，到达轨道高度为798公里的准太阳同步轨道。

海洋一号卫星主要用于海洋水色、水温环境要素探测。它将在海洋生物资源开发利用，河口港湾的建设和治理，海洋污染监测和防治，海岸带资源调查和开发，以及全球环境变化研究等领域有着广泛的用途。

海洋一号卫星入轨后的主要任务是:利用10谱段水色扫描仪和4谱段CCD相机获取我国近海及沿岸的可见光和红外海洋水色资料，实时向北京及三亚用户地面接收站发送图像数据；利用10谱段水色扫描仪获取我国境外的可见光和红外海洋水色资料，并存储在80mdytes容量的数据存储器中，当卫星经过设在我国境内的地面站时，卫星上的存储器便向地面站回放已存储的数据；考验卫星上的各个系统在空间环境中长寿命工作的能力。

海洋一号卫星是中国空间技术研究院利用CAST968现代小卫星公用平台技术研制的第二颗现代应用型小卫星。该卫星在我国1999年5月发射升空的“实践五号”小卫星的基础上进行了改进，增加了变轨能力和单轴驱动的太阳电池阵。卫星的控制精度有很大提高，整星功率初期为320瓦，末期为450瓦。

海洋一号卫星本体为长1.2米，宽1.1米，高0.996米的六面体，两个太阳电池阵展开后跨度为7.529米。卫星主体结构采用铝蒙皮铝蜂窝结构，主承力结构为两块长隔板和两块短隔板，一块载荷舱底板将星体分割成平台和载荷舱两部分。

海洋一号卫星包括结构、控制、热控、测控、电源、天线、星务管理、有效载荷、总体电路等9个主要分系统。整个卫星的信息交换采用485总线通讯方式；星务中心计算机作为上位机，其余各设备计算机作为下位机。这些下位机除完成自身功能外，还负责本分系统设备及设备附近卫星结构的温度测量任务。设备供电采用分散供电形式。卫星上装有GPS全球定位系统接收机，可以为测控基地提供卫星境外飞行的测轨数据。卫星热控制设计以隔热设计和舱内等温化设计等被动式热控制为主，必要时辅以电加热式的主动式热控制。卫星姿态控制采用三轴稳定对地定向方式。通过两个红外地球敏感器、三个惯性敏感器、两个数字式太阳敏感器来获得卫星精确姿态数据，通过磁力矩器、偏置动量轮、姿态控制推力组件等由计算机控制执行机构，实现对地滚动角≤0.4度、俯仰角≤0.4度、偏航角≤0.5度的控制精度要求。

海洋一号卫星实现了我国现代小卫星研制技术的新突破。在这颗卫星的研制中，科技人员克服了许多困难，在国内首次采用了小卫星研制中的以下几项关键技术。

1.机械制冷是水色扫描仪红外通道正常工作的重要保证机构，是水色扫描仪设计中的关键技术。我国海洋一号卫星的制冷温度为80K，制冷量达500mW；平均无故障时间为2500小时，大于2192小时的要求。2.为了提高仪器的探测灵敏度，水色扫描仪采用了K镜象消旋技术，此项技术在国际上也具有先进性。3.卫星采用分散供电体制，星上大量使用了我国自行研制的小型电源变换器。这种变换器与国外同类产品比较具有使用灵活、不需要滤波器、双通道和过流保护等优点。4.我国目前还没有专供小卫星使用的太阳电池阵驱动装置，为充分利用已有技术，海洋一号卫星采用了改进的资源一号卫星的太阳电池阵驱动装置，实现了单驱动器驱动两翼太阳电池阵的方案。

遥感技术在海洋中的应用范文篇8

摘要：

基于对国内外渔业电子海图系统发展现状的研究，提出了开发新型渔业电子海图系统的构成、总体方案和功能模型，采用IHOS－57海图国际标准即海道测量数据传输标准的电子海图，介绍了应用VisualC＋＋2010开发环境和ECIVMS组件进行系统开发的关键技术和方法。本系统的设计与实现结果表明，软件已实现了海图物标图层显示、渔业信息查询、渔区数据库管理、渔区及作业安全等深线标绘、遥感影像加载，实时潮汐计算及海况信息叠加显示等主要功能，为渔业信息组网服务及构建一体化信息获取、存储、处理、表达、传输和平台提供了基础支持。

关键词：

渔业；信息化；电子海图系统；IHO

S－57渔业电子海图系统融合了计算机、数据库、网络通信、导航和其他相关技术。它是现代海洋渔业信息化的基础载体和平台，描述了海洋地理空间、渔业生物资源和社会经济等对象的分布规律及变化特征，是现代渔业生产、管理和研究的重要辅助决策工具。近年来，国外海洋渔业已经普遍采用了信息化的设备和技术［1－2］，实现了对渔业生产、管理、经营、流通、服务等环节的数字化和可视化管理，有效地降低了生产成本，达到渔业资源的可持续化发展［3］。例如，挪威的dKartFishingProfessional系统以电子海图为基础平台，它既能够连接卫星导航系统、回声测深仪、雷达、船舶自动识别系统等外部硬件设备，又融合了安全水域、渔业安全等深线、渔业危险障碍物、禁航区等信息，可实时监测航线并实现渔场分布信息的动态记录和显示。日本研发的ExplorerMarine系统，也将电子海图作为基础平台，实现渔业信息、渔获分析、卫星影像和CDT信息处理与分析等主要功能。我国目前也有一些商业化的设备和软件系统。例如，邵全琴等［4］设计了海洋渔业电子地图系统软件EA2000，可制作和应用专用的渔业电子地图；赵爱博等［5］提出并设计了渔业安全保障电子海图综合信息处理系统，在电子海图基础上，将渔船分布信息、预报警信息相叠加，能够实时显示相关海域的渔船情况；夏思雨等［6］提出了渔业电子海图手持终端的设计方案，实现了在Android系统智能手机和平板电脑中海洋渔业信息的可视化应用；周旭光等［7］开发了基于电子海图的海洋渔船导航系统，具有海图管理、显示、航线导航等主要功能。上述海图系统在保障渔船安全作业，提高生产效率等方面发挥了很好的作用。随着渔业信息交换标准成为行业内的研究热点，美国等海洋渔业发达国家正在展开相关研究，美国渔业协会、朱莉•德菲利匹、桑姆•利兹等机构和个人均提出了阶段性研究成果，但迄今为止尚未形成统一的观点［8］。在我国，相关国家规范和标准也正在研究中。因此，尽管目前市场上海洋渔业信息服务系统产品众多，它们大多也应用电子海图系统作为信息的基本平台，但是受到信息共享“瓶颈”的制约，仅仅是一个初级的单机产品，与服务器和其他终端产品之间难以组成网络，从而影响渔业信息的互联互通。因此，构建集渔业信息获取、存储、处理、传输、分布和表达为一体的平台成为了提高我国海洋渔业信息化水平的一项基础性工作［9］。新型渔业电子海图系统从近远海的生产实际需求出发，应用了VisualStudio2010开发环境和ECIVMS开发组件，实现了海图物标图层显示、渔业信息查询、渔区数据库管理、渔区及作业安全等深线标绘、遥感影像加载，实时潮汐计算及海况信息叠加显示等功能。该系统的创新之处主要在于：使用了国际通用的IHOS－57国际标准电子海图，并增加了渔场信息标绘功能。同时，系统具有非常好的适用性，兼容国际组织的潮汐、气象（风场、温度、气压）等信息，可同时满足近、远海作业的需要，保障渔业生产安全；系统界面友好，操作简便灵活，支持用户定制标绘各类海洋渔业专题信息；可作为单机应用，也可通过组网扩展成为一个网络终端节点，加入到海洋渔业信息服务链。

1渔业电子海图系统的构成

渔业电子海图系统由硬件、软件和数据三部分构成。

1．1软硬件环境

硬件部分包括计算机及相关网络等设备；软件部分则采用Windows7操作系统，基于VisualStudio2010开发环境和ECIVMS海图开发组件进行设计。ECIVMSSDK是电子海图显示信息系统的二次开发平台，具有如下优点：1）显示速度快；2）支持UNICODE、GB2312、日文等多种字符集编码体系；3）支持气象GRIB数据读取和显示，以及实时潮汐计算。

1．2数据

部分渔业电子海图系统的数据包括：基础海图数据、渔业信息数据、遥感影像数据、潮汐站点数据、气象数据和符号库数据。

1．2．1基础海图数据

基础海图数据采用IHOS－57国际标准的海图数据。该标准由IHO，推荐各国官方海道测量部门执行［10］，以满足全球海上航行安全的需要。

1．2．2渔业信息数据

渔业信息数据包括：范围位置信息、水体环境信息、渔业资源信息、渔业生产信息和渔业管理信息五类。范围位置信息包含经纬度坐标、水深、地形、底质、专属经济区、领海、港口等信息。水体环境信息涵盖渔业作业环境相关水域的水文信息，包括鱼种栖息地、温度、盐度、水色、叶绿色、海流等信息；渔业资源信息包括鱼类分布及生物信息，鱼类洄游路线、丰度中心、产卵地等；渔业生产信息与渔业作业有着直接联系，主要包含了捕捞能力、渔获量、渔场分布等信息；而渔业管理信息则包含了网目尺寸、捕捞季节、捕捞权、捕捞配额、总可捕量、禁渔区、管理区域等［11－12］。

1．2．3遥感影像数据

遥感影像数据采用TB级的卫星、航空影像数据及数字高程模型（DEM）存储，可支持二维及三维显示环境下的LOD访问和电子海图透明叠加显示。

1．2．4潮汐站点数据

采用了美国国家海洋和大气管理局（NationalOceanicandAtmosphericAdministra－tion，NOAA）提供的（9000个）潮汐站点预报模型，覆盖全球主要港口，可实时计算潮汐。

1．2．5气象数据

应用了国际气象组织的国际标准气象数据GRIB文件，可动态显示多时间段的风场、温度、气压等要素信息。

1．2．6符号库数

据按照IHOS－52标准［13］ECDIS海图内容与显示规范，设计了基础符号库（159个物标类），并根据需要拓展了海洋渔业专题符号，如专属经济区、渔场等，见表1和表2。

2渔业电子海图系统的总体设计

渔业电子海图系统设计采用了工程化理念，以IHOS－57电子海图系统为基础平台，包括：电子海图、渔业信息、遥感影像信息、潮汐信息、气象信息和符号库信息输入通道（图1），可满足用户应用工作空间管理的工作需要。在电子海图系统中，包含了信息输入与管理、显示与图层管理、信息标绘、信息查询和其他辅助功能等模块（图2）。其中，信息输入与管理模块主要用于对文件管理的一些操作，如打开、保存、卸载等；而海图的基本操作，如：放大、缩小、漫游等，主要封装在显示与图层管理模块中，该模块还加入了符号风格设置、晨昏、朦影等功能；信息标绘模块主要包含图形标绘、文字标绘和符号标绘等功能，可以手动选取符号添加渔业信息类物标，描述目标海域内渔汛、鱼群动态变化；快速查询、定位和显示物标详细信息是电子海图系统中最主要的功能之一，主要包含在信息查询模块，如：物标位置、水深范围、所在海区、比例尺、所在海区磁差等；其他辅助功能模块则是主要新增了潮汐计算和渔业安全等深线设定等新功能，可根据渔船、渔汛等信息标示生产活动的范围。

3系统功能结构设计

3．1信息输入与管理模块

信息输入与管理模块从数据源中获取数据，数据源包括：IHOS－57国际标准海图数据、标绘数据、地图数据、卫星影像数据和气象数据，打开文件功能中设计了针对不同数据源的信息输入接口，并将其导入渔区工作空间中；随后，将其按特征分类进行存放，每个类型分别有各自不同的属性，存放于不同的图层中，实现对图层的管理；最后在工作空间中保存和输出海图信息（图3）。

3．2显示与图层管理模块

显示与图层管理模块包含3个子模块（图4）。在图层管理子模块，可设置基本图层、标准图层和自定义图层显示和管理；在符号风格设置子模块，设计了矢量和栅格两套符号系统，按照IHOS－52国际标准设计了基础矢量符号库，并可选择显示传统符号或简化符号风格，同时拓展了海洋渔业专题符号，如：专属经济区、渔场等；在显示子模块，实现了放大、缩小、漫游等基本功能。

3．3信息标绘模块

信息标绘模块包含图形标绘子模块、文字标绘子模块和符号标绘子模块。通过新建图层，选取点、线、面图形或字体、符号样式，既可以手动添加渔业信息符号，描述相关海域内渔汛、鱼群动态变化，同时也可以读取数据库文件，实现渔汛、鱼群等信息的自动标绘。

3．4信息查询模块

该模块可通过物标名称、位置等查询水深范围、所在海区、比例尺、所在海区磁差、基准面和投影类型等信息，也可以进行距离、角度、面积等量算操作。

3．5其他辅助功能模块

辅助功能模块包含潮汐计算子模块和渔业安全等深线设定子模块。在潮汐计算子模块，采用NOAA提供的潮汐站点预报模型，可实时计算全球9000多个主要港口的潮汐。渔业安全等深线设定子模块，可根据渔船、渔汛等信息标示海洋渔业生产活动范围。

4渔业作业安全等深线设置实例

渔业作业安全等深线是由船体吃水深度及作业方式（拖网、围网、刺网等）所决定的。如图6所示，根据不同的船体和作业方式，输入相应数值，利用电子海图DEPARE（深度带）物标中DRVAL1（深度范围值1）、DRVAL2（深度范围值2）等字段值，通过差值算法得到安全等深线范围。如羊角礁附近海域，DRVAL1为10m，DRVAL2为20m，通过内差计算得出图中浅绿色区域为渔业作业等深线设置为5m时的安全生产范围（图7a）。同时，分别设置5和15m渔业作业等深线的情形，可清晰地标示出生产活动的范围，见图7a和图7b。

5结语

结合IHOS－57海图国际标准，采用ECIVMS商用组件，设计和实现了渔业电子海图系统，该系统作为海洋渔业信息化的基础载体和平台，具有如下优点：系统操作简单，能够快速显示海图和高效查询信息；可创建渔业专题层，标绘与显示渔业专题要素；支持风场、气温、气压等气象要素的显示并兼容遥感影像信息；提供全球主要港口的潮汐查询和预报。对于提高渔业作业的工作效率，保障航行安全具有重要意义。随着对海洋三维地形、海洋生物资源等表达方法的进一步研究和优化，对多波束测量数据和鱼探仪数据的兼容和应用，以及配套网络服务设施的建设，将形成集渔业信息获取、存储、处理、表达、传输和的一体化平台，为现代海洋渔业安全生产、管理和研究提供更全面的信息服务。

参考文献：

［3］巩沐歌．国内外渔业信息化发展现状对比分析［J］．现代渔业信息，2011，26（12）：20－24．

［4］邵全琴，周成虎，张明金，等．海洋渔业电子地图系统软件与实现［J］．水产学报，2001，25（4）：367－372．

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［6］夏思雨，李佩原，郭立新，等渔业电子海图手持终端的设计与实现［J］．海洋测绘，2016（5）：66－69．

［7］周旭光，陈崇成，蔡志明．基于电子海图的海洋渔船导航系统设计与实现［J］．交通标准化，2013（22）：20－22．

［9］曾首英，闫雪，静莹．我国渔业信息化发展现状与对策思考［J］．现代渔业信息，2013，28（1）：20－26．

［11］郑巧玲，张胜茂，樊伟．海洋渔业专题图的研究应用现状［J］．大连海洋大学学报，2015，30（3）：340－344．

遥感技术在海洋中的应用范文1篇9

关键词：Landsat遥感影像分类

中图分类号：P23

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）007-109-02

1影像DN值分析

遥感影像之所以能够表现出各种地物特征，是因为影像中每个像素点有着不同的DN值（DigitalNumber），为了对遥感影像进行阈值分类，首先我们要弄清各种地物特征在遥感影像处于什么样的位置，通常我们是要弄清楚遥感影像各地物特征的DN值在遥感影像全局里所处的区间，因此，我们首先要对遥感影像做DN值分析。我们选取2010年洋山港区域的Landsat-7ETM+卫星遥感图片作为研究对象，如图1所示。

这张图像具有Landsat-7ETM+所有波段的信息，我们使用的影响是Unsign-8byte图像，因此，图像里的DN值从0～255，影像是通过DN值的不同来表现出不同的特征，我们从影像的各DN值关系表1可以看出2010年洋山港地区的遥感影像9个波段的基本面貌。

利用阈值关系方法进行信息提取的方法非常容易实现,我们利用各个通道DN值之间存在的关系，例如第5通道DN值小于20的，我们归类为水体，从而很轻松的将水体特征提取出来。但是在分类过程中，各种地物特征的提取并不是简单地依赖某一通道来完成的。

2阈值分类算法和分类模型确定

通过对表1各类地物特征DN值关系分析表进行分析，我们可以看出，第五第八通道对水很敏感，光波被水吸收，所以DN值均小于20，这样我们只需要同通过这两个通道就能很好地将水体特征提取出来，而植被可以通过第一第二第三通道来提取，其他几个通道都存在其他地物特征与植被特征DN值重叠的现象因此，分类使用ETM+1，2，3，4即可解决植被分类的问题，人类活动在本次实验中遇到了比较棘手的问题，主要原因是人类活动不存在某一通道就可完全提取特征的DN值范围，每个通道，在区分各种地物特征时却不尽人意，往往是水体与人类混淆，或是植被与人类活动混淆，事实上，在实验的过程中，我们也发现，没有哪个通道可以将人类活动单独提取出来。所以我们需要引入数学上的一个概念，就是交集的概念，在处理人类活动特征时必需进行交集分析，但是对于真实人类活动的特征是存在交集，我们在阈值分析的过程中，发现1，2，3，4，9通道，人类和水体在分别大于68，79，75，50和35的值，可以归为人和水的共同类，而5，8通道，在DN值分别大于20和20的，可以归为人和植被的共同类，而这两大类之间的交集就是任内活动特征，于是，我们通过交集的概念可以很快将人类活动的特征提取出来。通过以上的阈值算法分析，我们需要建立本次实验的分类模型，我们选取对分类有用的通道，每种地物特征均采用交集处理以求得到最为匹配的分类结果图。分类模型示意图如图2所示。

利用阈值方法进行信息提取的方法非常容易实现,仅用少量的人力物力,可以达到预期的要求,能够快速获得变化信息的区域。将以上的分类结果整合之后，我们得到了图3，2010年洋山港地区的分类结果图。

3降噪处理

本次实验的目的是为了对上海市海岸带的遥感影像进行研究与分析，我们需要获得更为准确的分类图，这样才能为往后的生态评价计算提供良好的基础，而降噪处理作为遥感影像预处理三大过程（辐射校正，几何校正，降噪处理）之一，在本次实验中也得到应用，降噪处理是因为遥感影像信号在产生、传输、接收和记录的过程中，经常会受到各种大气效应和电离层辐射的影响，从而产生各种各样的噪声，当进行下一步的遥感影像的特征提取、信息分析和模式识别等处理时将会带来不同的影响，因此在这之前的遥感影像噪声去除是一个非常重要的预处理步骤。遥感影像中大多数像素的灰度值差别不大，正是由于这种灰度相关性的存在，所以一般遥感影像的能量主要集中在低频区域，只有影像的细节部分的能量处于高频区域。

进行遥感影像平滑的主要目的就是要消除或衰减影像上的噪声，也就是衰减高频分量，增强低频量。但是高频区域同样也包含着影像的细节能量，因此遥感影像在消减噪声的同时，对影像的细节也有一定的衰减作用。这一过程能够增强低频量，也就是说在分类的时候，能够获得更多完整连贯的地理特征板块，而这样的数据对于生态评价有着重要的意义。我们通过对2010年洋山港地区的卫星遥感图像进行降噪处理，降噪以后的图像与原图有着很明显的不同，影像边界变得平滑连贯，这位分类的过程提取大斑块有着明显地改善，如图3，图4所示而通过降噪处理之后的分类图与未进行降噪处理的分类图进行比较，可以看出两者在斑块完整度上，降噪以后的图像更有优势，但是降噪以后的分类效果如何，我们需要对这两幅图进行评价。

4分类评价

经过DN值分析之后，我们对影响进行分类，分类的效果如何，需要一个分类标准，我们通过结合先验知识与实地测量数据所绘制的的标准分类图（图5）作为标准。用统计学理论描述分类效果可以采用线性关系回归系数评价法。

根据一阶线性回归分析数学方程(1)

线性回归系数

(1)

通过Erdas所具有的空间模型语言功能，我们通过编程很快计算出分类图3与标准分类的线性回归系数r=92.48%。而降噪处理之后的分类图4的线性回归系数R=95.19%。这说明两幅的线性回归情况很好，说明了阈值分类办法能够很好的提高遥感影像的分类精度。把降噪与未降噪的影像分类之后与标准图比较后发现，降噪后的图像比未降噪图像线性回归的更好，与标准图更为一致，从而更进一步地说明了经过降噪处理之后的遥感影像更有利于分类精度的提高。这样就说明我们的分类图与标准图之间具有很高的一致性，从而说明我的分类方法具有很高的可行性。

5结论

利用阈值分析的分类方法，可以高效而又准确的进行遥感影像的分类，具有很高的线性回归系数r，本文通过对遥感影像各种地物特征DN值进行分析与讨论，找出不同地物特征DN之间的关系，为影像分类提供依据，基于DN值的影像分类技术与传统遥感影像分类技术相比，可以提高遥感影像分类的效率，对于遥感影像信息提取提供了有效的手段。通过降噪处理之后的遥感影像，分类效果更好。分类过程中我们也发现，分类的类别越少，遥感影像也越容易分类，这是因为由于分类类别的减少能够避免同物异谱，同谱异物现象的出现。因此，对于遥感影像较少类别分类的分类，基于DN值分析的分类方法为影像分类提供了有效的办法。

(基金项目：上海市科委重点项目(075105108))

参考文献：

[1]厉银喜,冯晓光,林友明.美国陆地卫星7号的数据产品分类和格式[J].遥感信息,2000(3):37-40.

[2]黄剑玲,郑雪梅.一种基于边缘检测的图像去噪优化方法[J].计算机仿真,2009,26(11):260-261.

遥感技术在海洋中的应用范文1篇10

关键词：航空遥感技术、现状、应用、趋势、成就

中图分类号：TP7文献标识码：A文章编号：

一、航空遥感的发展现状

一九六零年美国的学者就提出了遥感这一概念，这是一项FQ综合技术，将其定义为以摄影方式或以非摄影方式获得被探测目标的图像或数据的技术，是为了更加全面的描述这种技术和方法，从现实的意义来分析，通常我们把它称为一种远离的目标，通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。一九七二年第一颗地球资源卫生发射升空，一直以来，法国、美国、俄罗斯、日本、印度以及中国等国家陆续发射了对地观测的卫星，并且越来越多。如今，大气窗口的全部都已被卫星遥感的多传感器技术所覆盖，光学遥感包含以下几种：近红外、见光及短波红外区，以探测目标物的反射和散射热红外遥感的波长可从8／an到14Inn，以射率和温度等辐射特征，微波遥感的波长是从1mm到100cm的范围，其中被动微波遥感主要是以目标的散发射率与温度的探测为主，主动微波遥感通过合成孔径雷达探测目标的反向散射特征。微波遥感能够全天时、全天候的对地进行观测，雷达干涉的测量多数采用两付天线同步成像，或者是一付天线需要隔一段时间之后重复成像，利用同名像点的相位差对地面目标的三维坐标进行测定，精度可以达到5In～10In，差分干涉测量定相对位移量的精度更高，在自动获取数字高程模型的精度上得到很大的提高。航空航天遥感对地定位不依赖地面的控制，也就是对影像目标的实地位置能够确定，过去的一个世纪中取得的重大成果中就包括从空中和太空观测地球获取影像，体出了多平台多传感器航空航天遥感数据获取技术趋向于三高。多平台多传感器航空航天遥感数据获取技术有着非常快速的发展，并趋向于高空间分辨率、高光谱分辨率及高时向分辨率。在二零零一年卫星遥感的空间分辨率有了快速的提高，而时间分辨率的提高则是由于小卫星技术的快速发展，传感器与小卫星星座的大角度倾斜可以以1d～3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。

因为具有全天候全天时的特征，以及应用INSAR和东一INSAR进行高精度三维地形及其变化测定的可能性，因此，全世界各国家都在普遍关心的就是SAR雷达卫星。在机载和星载SAR传感器以及应用研究方面我们国家还处于形成体系的阶段，如今，我们国家将把遥感数据获取的方法全面推进，从而形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。

二、航空遥感技术的应用

从遥感科学的本质来分析，就是通过对地球表层的遥感，如岩石圈、大气圈、水圈以及生物圈都属于地球表层。根据遥感仪器所选用的波谱性质遥感技术可以分为以下几种，声纳遥感技术、电磁波遥感技术、物理场遥感技术等。电磁波遥感技术是利用各种物体或物质反射出不同的特性的电磁波而进行遥感。包括见光、微波及红外等遥感技术。按照感测目标的能源作用可以分为以下两种技术，包括：被动式遥感技术、主动式遥感技术。如果按照记录信息的表现形式来分的话，可以分为图像方式以及非图像方式，若按遥感器使用的平台来分，可以分为航空遥感技术、航天遥感技术、地面遥感技术等三种技术。从遥感的应用领域来分的话，可以分为环境遥感技术、地球资源遥感技术、海洋遥感技术以及气象遥感技术等。遥感应用具体包括：土地资源调查、陆地水资源调查、植被资源调查、城市遥感调查、地质调查、海洋资源调查、环境资源调查以及考古调查与规划管理等。

三、我国航空遥感技术的发展趋势

科学技术在不断的进步，光谱信息逐渐趋向成像化，雷达成像向多极化发展，光学探测多向化，地学分析也越来越智能化，环境研究也向动态化发展，资源研究方面也趋于定量化，这对遥感技术的实时性有很大的提高，并且对遥感技术的运行性也起到很大的提高作用，使它向多频率、多尺度、全天候的方向发展，与此同时，还要向高效快速以及高精度的目标发展下去。其一、随着高性能新型传感器研制开发水平的不断提高，以及环境资源遥感对高精度遥感数据的要求越来越高，高光谱分辨率以及高空间已经成为卫星遥感影像获取技术的未来发展方向。遥感传感器的改进与突破重点体现在像光谱仪和雷达上，高分辨率的遥感资料对地质勘测以及海洋陆地的生物资源调查都有非常显著的效果。其二、全天候全天时获取影像并穿透地物是雷达遥感具有的能力，并且在对地观测领域有很大的优势。无论是干涉雷达技术，还是被动微波合成孔径成像技术，还是三维成维技术及植物穿透性宽波段雷达技术都在发挥着越来越重要的作用，并且也是实现全天候对地观测的非常主要的技术，使环境资源的动态监测能力得到很大的提高。其三、不断开发陆地表面温度及发射率的分离技术，并使其得以完善，对陆地表面的能量交换进行定量估算并进行监测，除此之外，还要对平衡过程进行监测，这会在全球气候变化的研究中起到更大的作用。其四、由航空、航天与地面观测台站网络等组成的并且以地球作为研究对象的综合对地观测数据获取系统，不但具有提供定性、定位、定量的能力，而且还具有提供全天候、全空间及全时域的数据能力，为资源开发、地学研究、环境保护及区域经济的持续发展提供科学数据，同时提供信息服务。

四、我国在航天遥感技术方面已取得的巨大成就

在对地观测系统中一项重要的组成部分就是航空遥感，无论是在灾害应急响应监测方面，还是在高精度地表测量中以及矿产资源探测等领域都发挥着非常重要的作用。有了863计划等国家科技计划的支持，我们国家一直坚持自主创造并不断创新，在无人机遥感、高精度轻小型航空遥感、高效能航空SAR遥感等领域都自主研发了红外、可见光、激光、合成孔径雷达等航空遥感传感器，技术非常先进并且实用性很强，把国外的技术垄断与技术壁垒彻底打破了，研发出一系列的软件及硬件产品，并且是适合我们国家国情的产品，形成独具特色的全国航空遥感网，应用领域包括地矿、测绘、环保、农业、水利、减灾、交通、军事以及一些重大的工程建设，并且发挥出了非常重要的作用。如今，我们国家的遥感技术在国际中处于领导者的地位。

由高精度小型化POS、高精度轻型组合宽角数字相机、稳定平台、轻小型机载LIDAR、超轻型飞机（或无人机）和相应软件组成了高精度轻小型航空遥感系统。此系统与国外一些同类的产品相比，具有以下优点：重量轻、体积水、成本低、功能全并且操作起来非常方便，更重要的是拥有自主知识产权，主要应用于大比例尺测绘、高分辨率对地观测、数字城市建设以及重大自然灾害应急响应等方面，不但可以节省大量的人力、物力以及财力，而且对于遥感工作效率及效益有很大的提高。

高效能航空SAR遥感应用系统不但突破了系统总体与系统集成、X波段干涉SAR、P波段极化SAR技术，而且还突破了地形测图处理技术，技术指标要满足测图精度的要求，这样才能有利于技术流程及标准的形成，把国外技术的封锁彻底打破了，使国内的空白得到了填补，使我国成为世界上第三个拥有先进航空SAR遥感系统的国家。

参考文献：

［1］马蔼乃．遥感概论．北京：科学出版社，1984

［2］浦瑞良，宫鹏．高光谱遥感及其应用．北京：高等教育出版社，2OO0

遥感技术在海洋中的应用范文

关键词：遥感技术环境科学应用3S一体化发展趋势

遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。

20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。

一、遥感技术在环境科学中的应用

1.遥感技术在水污染监测方面的应用

（1）利用红外扫描仪监视石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。

（2）利用遥感技术监测水体富营养化

浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。

（3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染

废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。

（4）应用红外扫描仪监测水体热污染

应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。

（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化

水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。

2.遥感技术在大气环境监测方面的应用

（1）臭氧层

臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算出臭氧浓度的水平分布。

（2）大气气溶胶

利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。

（3）有害气体

彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。

（4）气候变化

美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用

彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。

4.应用遥感技术监控生态环境

遥感技术在海洋中的应用范文篇12

关键词:3S技术海岸带资源环境可持续发展

中图分类号:X21文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0145-02海岸带是地球表层岩石圈、水圈、大气圈与生物圈相互交绥、各种因素作用应用频繁、物质与能量交换活跃、变化极为敏感的地带,也是受人类活动影响极为突出的地区。它拥有丰富的生物资源、矿产资源和无穷的动力资源,以及优越的自然环境、便利的交通和特殊的地理位置,致使该地区经济高速发展、人口与经济活动高度集聚,给原本复杂、脆弱的生态环境带来越来越大的压力。在自然因素和人类活动的双重干扰下,海岸带原有的稳定状态遭到破坏,物质组成、空间格局发生了明显变化,资源和环境遭到严重破坏,产生了一系列环境问题,已经成为海岸带可持续发展的障碍性因素。海岸带可持续发展是依靠科技进步,在保护海岸带生态和环境质量不受损害的前提下,合理、有效地开发利用海岸带资源,使其成为既满足当代人的需求、又不对后代人的需求构成危害的发展。因此,采用先进的技术方法,快速获取、动态监测海岸带资源环境变化信息,维护海岸带生态平衡,加强对海岸带资源环境的保护和管理,对该地区人和自然的和谐、可持续发展具有重要的现实意义。

在海岸带资源环境领域,国内外学者作了大量的研究工作,其研究的技术手段也有很多,一些研究成果为海岸带规划与管理起到了积极作用,然而,由于海岸带环境的复杂、多变性,常规的技术方法在资料获取、信息处理等方面具有一定的局限性,已经难以满足当前海岸带资源环境研究领域的工作需求。然而,由地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)组成的3S技术为全球变化研究提供了主要的数据源和技术手段,对地观测具有宏观、快速、综合、动态和成本低等突出优势,为海岸带的动态监测研究提供了一种方便的现代化方法[1～2]。地理信息系统(GIS)具有强大的空间分析功能,卫星遥感(RS)在大尺度的海岸带资源环境要素的监测中具有无可比拟的优越性,而空间定位技术是保证海上采样、导航的精确定位的利器,3S集成技术充分发挥各自的长处,形成了多功能综合技术系统,可以实现对海岸带海量资源环境数据获取、处理、分析和管理的实时、高效,为该领域的定量化研究提供技术手段。

1海岸带海量资源环境数据的管理和共享

海岸带资源环境信息是开发和建设海岸带、实现海岸带可持续发展的重要基础。我国各有关部门、科研机构在海岸带资源环境方面做了大量的研究工作,投入了大量的人力、物理和财力,取得了极为丰富的资料和数据,包括历史数据、现实数据和未来数据(如预测数据),尤其是随着数据获取技术手段的进步,除了传统的统计调查、实地勘测等手段,遥感和GPS技术手段的加入致使空间数据量剧增。由于数据采集的分布性、多源性和历史性,海岸带资源环境空间数据具有数据量大、类型复杂和格式多样的显著特征,使这些宝贵的科学数据得不到充分利用,更无法实现数据的共享,造成了很大的浪费,因此有效地组织管理这些空间数据,开展海岸带资源环境信息共享,才能减少重复性投入,打破长期形成的各种数据壁垒,提高资源环境数据的使用效率。GIS的出现很好地解决了这个问题,给海量空间数据的管理提高的新的技术手段,作为计算机软硬件支持下的空间数据管理和综合分析的应用技术系统,是3S技术体系的核心,对于反应地理区域内分布的海岸带资源环境信息可以科学、合理地加以管理,同时具有强大的空间数据统计、空间分析等针功能,曾被世界海岸大会推荐位ICZM的管理工具。早在20世纪80年代加拿大就开始利用GIS技术进行海岸带渔业和海上交通管理,荷兰国际海岸带管理中心在1993年开发了一个初步的海岸带管理系统,我国在九五期间已经开始建立全国性海岸带地理信息系统,用之于海岸带管理、海岸带海洋环境监测评价、海洋渔业管理等。随着网络技术的发展,人们对数据需求已不仅仅局限于本地数据的管理,更多的转向于网络,WebGIS的发展正好迎合了这一需求,使分散的海岸带信息通过网络实现共享。应用3S技术建立海岸带地区遥感、遥测与监测、监控技术体系网络,可以实现大规模、大范围、全天候地采集海岸带资源环境领域的动态实时数据和信息,并高效地进行存储管理和分析,进而实现网络的共享服务。3S技术不仅提高了海岸带数据和信息的使用效率,而且改善海岸带资源环境数据的管理模式。