遥感在地理上的应用

遥感在地理科学上的应用前言遥感是20世纪60年代发展起来的对地观测的综合性技术，从广义上讲是非接触性远距离的探测技术，狭义上讲是指从远距离、高空以至于外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别探测对象的性质和运动状态的现代化技术体系。随着社会的日益发展，不但极大的促进遥感技术的不断成熟，而且也促进了遥感技术在地理科学各个方面的应用。遥感技术总的发展和应用状况遥感技术在应用方面，自20世纪70年代中后期开始取得巨大成就。遥感应用研究涉及的领域广、类型多，既有专题性的，也有综合性的，包括农业作物估产、国土资源调查、土地利用和土地覆盖、水土保持、森林资源、矿产资源、草场资源、环境评价和监测、土地利用动态监测、水灾和火灾监测、气象监测以及港口、铁路、水库、电站等工程勘测与建设的遥感研究，涉及到许多业务部门，从而极大地扩展了遥感应用领域，推动了我国遥感应用的全面发展。遥感在应用领域取得了良好的经济效益和社会效益，根据土地利用遥感调查资料表明，航空遥感与常规地面调查相比，时间仅为1/8，资金投入为1/3，人力仅1/16。遥感在天气预报，尤其是灾害性的天气预报，如热带强风暴、台风、霜冻、干旱等的预报中，对国民经济、人民生活产生巨大作用。遥感技术大量服务于土地资源利用与管理，始于80年代末开展的土地利用现状详查，1:1万、1:2.5万、1:5万和1:10万土地利用现状调查主要采用技术成熟、航测资料齐全的航空遥感技术手段和方法。在我国西部地区由于调查比例小和航摄资料陈旧等原因，部分采用了MSS和TM卫星遥感数据用于1:10万比例尺的调查和制图，获得良好调查效果，取得良好的经济效益和社会效益。由于资源管理部门和国民经济各部门对遥感信息的需求不断提高，遥感技术随着信息技术的发展而得到了迅速发展，卫星遥感信息从1980年至2002年，其空间分辨率提高几十倍甚至上百倍，由最初MSS卫星79米分辨率发展到现在的2.5米、1.0米和0.61米的分辨率，应用范围和深度迅速扩大。从1996年开始应用法国SPOT卫星数据开展土地利用动态监测，近年来开始应用IKONOS数1米分辨率开展土地变更调查和不同比例尺土地利用图更新试验，取得良好的应用效果和成绩，随着卫星遥感数据分辨率的不断提高和信息处理技术的不断完善，以及卫星数据价格的逐步降低，应用的深度的广度将更加广泛。现对几个主要应用领域的情况介绍如下：一、遥感在土地资源管理中的应用1、土地利用调查和土地利用图更新利用航空遥感技术进行土地资源调查始于80年代末，当时全国航空摄影资料覆盖全国，为全国首次采用航空遥感技术全面开展土地调查提供了条件，采用航空遥感技术进行土地详查与传统的测绘方法比较，不仅节省了调查时间，而且提高了调查成果的精度和质量。虽然当时调查所采用的航摄像片时相与调查时间不一致，相差几年和十多年，但农区土地利用变化还是很小的。随着国家改革开放和经济建设的快速发展，国家和地方基础设施建设、农业产业结构调整、生态环境建设等项目的实施，土地利用动态变化加快，原有的调查资料已不适应经济建设需要，需要应用更新、精度更高的遥感资料进行土地利用基础资料的不断更新。部分经济发达地区近几年已开展了应用航空、航天遥感资料和3S技术，进行第二次土地详查，如北京市利用高分辨率IKONOS卫星更新土地利用现状图，南京、太原、杭州等城市采用最新的大比例尺航摄资料，重新制作大大比例尺的地籍图和土地利用图。2、土地利用动态监测为及时掌握土地利用动态变化，原国家土地局从1996年开始利用卫星遥感资料开展了土地利用动态监测研究试验。到1999年国家正式立项“土地利用遥感监测”项目。土地利用动态遥感监测不断采用现代化技术手段，形成一套比较完善技术方法和体系。随着卫星遥感技术的不断发展，卫星遥感图像的分辨率的不断提高，扩大了遥感监测应用范围和领域。自1999年首次应用高分辨率（10米）卫星数据对全国66个50万人口以上的城市进行了监测；2000年又开展了全国62个特大城市的监测以及对西部29个县（市）生态退耕调查的监测，并开展了应用更高分辨率（5米和1.0米）卫星数据应用研究和试验；2001年完成43个大城市中351个县、区、市的土地利用动态监测，并辅助检查了土地利用总体规划执行情况，复核了年度土地变更调查统计数据。其成果在辅助开展土地变更调查、更新土地利用图，配合土地执法监察中起到了重要作用；2002年计划在完成25个大城市土地利用监测基础上，还大范围应用更高分辨率（2.5米）卫星数据进行1:1万土地利用图更新，为地方土地利用规划、管理提供现实性强的基础成果资料。遥感监测项目的实施，准确及时地反映了我国重点城市建设用地执行规划的情况，特别是建设占用耕地的情况，为国土资源管理和相关部门决策提供了依据，应用监测成果发现和查处了一批重大土地违法案件，为土地执法监察提供了高效、科学的手段；应用遥感监测和GPS技术，对土地变更调查和生态退耕调查进行复核，掌握了调查数据的准确程度。二、遥感技术在大气检测方面的应用利用遥感技术可以对臭氧层的检测、气溶胶含量的检测、温室气体的检测、大气热污染检测等。我国在此主要开展四个方面的工作：1、利用遥感技术检测大气污染与污染源。2、通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭污染后的反应差异，以植物对污染的指示性反演大气污染。3、以地面采样的分析结果作参照量，与遥感图像相结合进行相关分析。4、利用飞机携带的大气检测仪器，在污染区上空分层采样，然后进行数据处理分析。三、遥感技术在水环境检测方面的应用水环境遥感检测主要包括水中悬浮物、水体温度、色度的变化、水中可容性有机物等变化的检测。具体可分为以下几个方面的检测：水域分布变化、水体沼泽化、赤潮和富营养化、泥沙污染、废水污染、固体漂浮物污染等。我国先后海河、渤海湾、蓟运河、大连湾、长春南湖、于桥水库、珠江、苏南大运河、滇池等大型水体进行了遥感监测，研究了有机污染、油污染、富营养化等。利用水体叶绿素与营养化间的关系研究了滇池水体污染与富营养化的状况；利用水色遥感资料估算了渤海湾表层水体中的叶绿素的含量，建立了叶绿素含量与海水光谱反射率之间的相关关系模式，定量的划分了有机污染区域；利用水体热污染原理先后对湘江、大连湾、海河、闽江、黄浦江等进行了红外遥感监测。四、遥感技术在自然生态方面分的应用我国在自然生态遥感监测方面开展了大量工作，目前主要在利用NOAA/AVHRR数据和LANDSAT/TM数据，还有SPOT数据进行工作。如较早的津渤环境遥感试验中，对天津市区土壤中的某些重金属污染状况做了检测、分析；此后不少城市利用遥感技术开展了城市热岛效应与生态环境研究，如天津市、酒泉市、昆明市等都进行了多级多是时相的城市遥感监测研究。此外我国在湿地监测、森林调查、草原监测。流域治理等各个方面都采用了先进的遥感技术，完成的重大课题有资源环境动态遥感与模型分析实验研究、再生资源遥感研究、国家资源环境遥感宏观调查与动态监测研究。1993年在大兴安岭中段进行了基于TM影像数据的森林面积估算等。我国于1994~1996年在全国性（除上海、台湾外的29个省、市、自治区）沙漠、戈壁及沙化土地现状调查中，使用了1994年和1993年216景TM卫星影像和81景MSS卫星影像，并在合成的1：10万和1：20万彩色影像图上进行了沙漠化要素调绘和现场验证。2000~2002年，国家环境保护总局通过TM和SPOT影像进行了全国生态环境现状遥感调查。