我国遥感科学技术在农业方面的6大最新应用,工程设计

黄土高原水土流失乃世界之最, 在黄土高原严重水土流失区,
利用“3S”技术进行水土保持动态监测的应用研究与实践,
具有非常重要的意义。通过研究认为, 对于较大区域的水土保持监测,
应采用宏观、中观和微观相结合, 卫星遥感、航空遥感和GPS
相结合的方法。在宏观监测方面, 采用中分辨率卫星遥感影像,
监测水土流失的强度、面积、分布和发展趋势; 在中尺度监测方面,
利用航空遥感影像或高分辨率卫星影像,
进行水土流失和水土保持措施的动态监测; 在微观监测方面, 利用GPS
技术监测微地貌的变化如沟头前进、沟底下切、沟岸扩张的速度等指标来监测土壤侵蚀情况。

摘 要:
黄河流域及西北内陆河地区范围广,面积大,生产建设项目多,对整个区域进行遥感监测目前还有难度,本文根据现有遥感信息源,适当补充部分遥感信息源,选择2―3个点或线工程,开展生产建设项目遥感监测信息提取技术,并对其进行性价比对比分析,旨在为水土保持监督监测工作者应用遥感技术时提供参考。
关键词: 遥感影像; 分辨率; 监督; 比较 前言
为探索有效获取水土保持预防监督信息的技术与方法,通过对不同分辨率遥感影像的对比,确定各遥感影像的适用环境。对基于高分辨率遥感影像的预防监督信息提取进行试验和调查分析,为进一步提高水土保持预防监督能力和水平和强化生产建设项目水土保持管理提供支持。
1研究内容与技术路线 1.1研究内容
利用遥感技术,采用不同分辨率的信息源(spot5、QuickBird、IKONOS、资源二号、1:3万真彩航片)对所选试区提取预防监督信息,然后对不同信息源的卫星影像(spot5、QuickBird、IKONOS、资源二号、1:3万航片)试区进行外业调查、解译标志建立、内业解译处理、计算编图、分析汇总等,然后进行预防监督信息分类、信息提取方法以及基于不同信息源水土保持预防监督信息提取对比分析。
1.2技术路线 以预防监督信息的遥感快速提取为主线,遵循如下技术路线:
1.2.1确定水土保持预防监督信息分类。根据已有研究,利用遥感技术可提取的水土保持预防监督信息主要包括:项目区面积、植被面积、水土保持措施及土地利用面积、生产建设项目弃土弃渣占地面积等。
1.2.2基于遥感技术提取各类预防监督信息。包括影像纠正、正射影像图制作、信息解译、面积量算统计等。
1.2.3信息集成与分析。将各种方法得到的监测数据进行计算机分析,评价信息精度,确定试区的各项预防遥感监督信息结果。
1.2.4根据研究,总结预防监督遥感信息提取的方法。 2工作方法
根据技术路线,试区选在神东矿区、黄甫川等。针对这些区域,利用SPOT5、快鸟(QuickBird)或IKONOS卫星影像、真彩航片等,进行预防监督信息提取,研究提取方法。针对不同的信息源提取的预防监督信息,进行对比分析,总结今后开展大范围水土保持预防监督信息提取的方法和经验。
金沙4166am官网登录,3试区遥感技术应用研究 3.1神东矿区 3.1.1区域概况
神府―东胜矿区地处黄河中游多沙粗沙区的黄河一级支流窟野河流域中上游的沙圪台至麻家塔区间,地理坐标介于东经109°45′~110°40′,北纬38°50′~39°50′之间,涉及陕西省榆林市的神木县和府谷县以及内蒙古自治区鄂尔多斯市的东胜区、伊金霍洛旗、准格尔旗,是国家大型能源重化工开发基地,总面积3837.21km2。煤田自1984年正式开工建设以来,为国家开采了大量的优质煤炭资源,对促进国民经济健康稳定发展起到了重要作用。然而,该区植被稀疏,自然条件恶劣,水土流失严重,生态环境极其脆弱。矿区的开发建设对矿区脆弱的生态环境产生严重甚至毁灭性的影响,为此,国家十分重视矿区的生态环境保护和建设,将该区作为全国水土流失重点监督区实施重点监督。
矿区水力侵蚀主要表现为面状侵蚀和沟谷侵蚀;风力侵蚀主要表现为吹扬、搬运、跃移、磨蚀等;重力侵蚀方式主要表现为沟头朔源、坡面滑塌、溶蚀、潜蚀、掏蚀等;人为侵蚀中,露天矿、公路、铁路建设和矿区基建等开发建设对水土流失和土地沙化影响较大。
3.1.2研究内容
研究内容主要有土地利用结构监测、植被覆盖度监测、土壤侵蚀类型及侵蚀强度、开发建设扰动面积监测。
应用信息源:TM卫星遥感影像、SPOT5卫星遥感影像、全色高分辨率卫星影像与多波段TM卫星影像的融合数据、1:5万栅格DEM。
3.2黄甫川流域 3.2.1流域概况
黄甫川流域为黄河中游多沙粗沙区重点支流,流域面积3246km2,涉及内蒙古准格尔旗及陕西省府谷县的17个乡镇,总人口10.37万人。流域地处毛乌素沙漠向黄土高原的过渡地区,流域内丘陵起伏,坡度较大,沟谷宽阔,支毛沟密布,地势由西北向东南倾斜;流域土地利用以天然荒草地为主,耕地镶嵌,小片林草地零星分布,侵蚀沟网嵌套的土地利用格局;经济表现为典型的以牧为主,农牧复合型农业经济结构。
3.2.2研究内容 研究的内容包括:
1.水土保持动态监测:主要调查2006年和2010年该区域5m以上宽度的梯田、乔木林、灌木林、果园、草地、人工种草、淤地坝、水库等数量及其分布。
2.水土流失动态监测:主要调查2006年和2010年皇甫川流域土壤侵蚀强度等级动态及各种影响因子(包括土壤侵蚀类型、植被覆盖度、坡度、土地利用类型、地表组成物质等因子)动态;主要内容为2006年和2010年监测区域内生产建设项目造成的人为水土流失位置和破坏面积动态;主要内容为2006~2010年监测区域内典型小流域坡面治理、沟道工程、拦沙量、输沙量等动态。
应用信息源:TM卫星影像和0.36m地面分辨率的航拍影像。
4不同分辨率影像选择
根据现有数据及调查情况,我们对IKONOS、Qucikbird、P5、资源二号、SPOT5、TM和北京一号多光谱影像在空间分辨率、时间分辨率、幅宽、单位价格等方面进行对比分析。
4.1空间分辨率。真彩航片>QuickBird>IKONOS>P5>资源二号>SPOT5>TM>北京一号。
4.2时间分辨率。优于5m分辨率影像中,QuickBird、IKONOS、SPOT、资源二号、北京一号的全色时间分辨率基本相当,P5稍弱一点;航片因为涉及到飞机租赁、航拍申请等很多因素一般情况下时间分辨率是最低的;北京一号32m多光谱影像比TM影像时间分辨率高很多,在对时间分辨率要求较高的变化分析方面比TM影像有明显优势。
4.3单位价格。真彩航片>IKONOS≥QuickBird>P5+TM(或SPOT10m、Aster))>SPOT5+TM(或Aster、SPOT10m)>资源二号+TM(或Aster、SPOT10m);其中,航飞涉及到飞机租赁、机场费等固定费用,所以航片的成本是公认的最高的,如果有替代方法,一般不采用航飞的方法进行数据获取。Quickbird影像比IKONOS影像分辨率高一些,普通编程价格和IKONOS相当,所以在对影像分辨率要求较高同时对采集时间要求不高的情况下,一般选择QuickBird影像。
5应用前景 5.1遥感信息在生产建设项目水土保持方案审批中的应用
在生产建设项目的水土保持方案的审批阶段,通过遥感影像得到生产建设项目所在地的植被覆盖情况、土地利用情况等,结合水土保持分区图、土壤侵蚀强度图、水文气象数据和其它资料进行综合分析,可以提高对该项目可能造成的水土流失情况预测的准确性,辅助判断方案中的水土保持措施的是否满足相关规定要求,能否有效防止水土流失。从而判断上报的水土保持方案是否合理,为生产建设项目的审批决策提供依据。
5.2遥感信息在生产建设项目督查中的应用
针对不同的区域尺度,应该采用不同的遥感数据源。为了节约成本、提高效率,对大范围区域的生产建设项目的督查宜采用先用中分辨率影像进行预防监督信息的变化监测,然后结合已有的生产建设项目信息等发现违规生产建设项目和疑似违规生产建设项目怀疑区的方法。
通过遥感影像信息处理发现违规开工的生产建设项目及坐标后,利用全球定位系统可以快速到达违规生产建设项目所在地进行监督执法。

遥感技术即遥感科学应用技术,是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征,并将特征记录下来,供识别和判断。把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感,称为航空遥感。

装修方案.rar

把遥感器装在航天器上进行遥感,称为航天遥感。完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测,获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等。

遥感技术还可以客观、准确、及时地提供作物生态环境和作物生长的各种信息,它是精确农业获得田间数据的重要来源。遥感技术在精确农业方面主要有6大应用。

一、遥感技术在农业资源调查上的应用

中国的农业遥感技术起步于20世纪80年代初.二十余年取得了大量赶超世界先进水平的理论研究与应用成果。比如.作为我国农业遥感应用的代表.由中国科学院资源环境局主持的“黄土高原遥感专题研究”项目,在林草资源遥感调查、土壤侵蚀定量遥感调查、土地类型遥感综合研究、草场生物量的遥感估算、农业地物光谱特征及其应用基础研究以及黄土区暴雨与下垫面关系的遥感分析等许多方面取得了大量成果.为黄土高原的综合治理提供了全方位的技术支持。我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查。在包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万km2的“三北”造林一期工程的调查中。完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率;草地数量、质量和分布;土地资源类型、分布、数量及利用现状的调查。提供了200余幅各类遥感专题系列图,建成了全区资源与环境信息系统.为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础。

二、农作物实际播种面积的遥感监测与估算

遥感信息因其信息量丰富、覆盖面大、实时性和现实性强、获取速度快、周期短和可靠准确性以及省时、省力、费用低等优点,被广泛用于测定农业用地的数量和质量的动态变化。通过遥感卫星监测并记录下农作物覆盖面积数据,在此基础上可以对农作物进行分类,估算出每种作物的播种面积。遥感估产是建立作物光谱与产量之间联系的一种技术,通过光谱来获取作物的生长信息。在实际工作中,常常用绿度或植被指数作为评价作物生长状况的标准,植被指数中包括了作物长势和面积两方面的信息。

三、农作物的长势与产量的遥感监测与估算

农作物长势监测指对作物的苗情、生长状况及其变化的宏观监测。不同作物的发育期不同、长势不同,它们的光谱反率不同,叶面积和生物产量有很好的线性关系。利用这一特性可以测定叶面积指数,从而监测作物长势,进行估产。也可以利用0.6~0.7mm的可见光与0.75~1.00mm的近红外两个波长范围的反射率比值来估算生长量,比值愈大说明作物生长愈好,反之生长不良。再根据比值与干物重建立回归关系,求出回归系数,从而获得单位面积产量的近似公式。

对重大灾害进行动态监测和灾情评估,减轻自然灾害所造成的损失是遥感技术应用的重要领域。利用遥感技术,结合各种自然灾害的实际应用模型,研究监测各种自然灾害的发生、发展、灾情、损失、评估等,同时对监测到的灾情及时预报,从而最大限度地减轻自然灾害所造成的损失。目前遥感灾害监测已经比较成熟地应用在干旱、洪涝、冻害等农业气象灾害的监测中。气候异常对作物生长有一定影响,利用遥感技术可以监测和定量评估作物受灾害程度,作物受旱灾涝灾影响的面积,对作物损失进行评估,然后针对具体受灾情况,进行补种、浇水、施肥或排水等抗灾措施。

五、遥感技术在农业环境保护方面的应用

环境卫星遥感监测是环境管理的重要手段之一。连续监测、定时监测和严格的管理相结合,能准确地反映环境质量状况,能有针对性地加强监督管理。在大气遥感监测方面,我国重点开展了四个方面的工作:一是利用遥感技术监测大气污染与污染源。二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异,以植物对污染的指示性反演大气污染,如确定大气污染的范围、程度和扩散变化。三是以地面采样的分析结果作参照量,与遥感图像进行相关分析。四是利用飞机携带大气监测仪器,在污染地区上空分层采样并进行数据处理分析。在水污染的监测方面,我国先后对海河、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、油污染及富营养化等;利用水体叶绿素与富营养化间的关系研究了滇池水体污染与富营养化状况;利用卫星遥感资料估算了渤海湾表层水体叶绿素的含量,建立了叶绿素含量与海水光谱反射率之间的相关模式,定量地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。

数字农业是遥感、地理信息系统、全球定位系统、机电一体化与农业的有机结合,是遥感技术在农业领域应用的集中体现。数字农业是一个信息密集型的技术,对信息获取、处理技术具有极高的要求,也是信息技术发展到一定程度的必然结果;另外,数字农业也是一项环境友好的技术,因为农业生产中农药和化肥的过量施用,会造成严重的环境污染,农业耕作过度也将导致诸如水土流失等环境的破坏。