完整word版我国近年来资源环境遥感监测与进展张增祥Word文档下载推荐.docx

1、1遥感数据类型选择根据研究内容或希望达到的目的有针对性的选择合适的信息源，主要是对星种或传感器选择。多数情况下，选择还需要考虑经济因素。在一般的资源环境研究中，目前采用光学传感器遥感信息较多，如Landsat的TM和ETM+、SPOT、NOAA的AVHRR、Terra的MODIS、CBERS的CCD等。为了避免天气的不利影响，有些研究工作，如灾害监测等，通常需要应用雷达卫星的数据，目前常用的数据主要有RADARSAT等对于空间精度要求很高的研究工作，如数字城市建设、大比例尺资源环境调查、考古等专项遥感监测等，还需要在空间分辨率方面提出严格要求，通常选择米级或厘米级的遥感数据作为主要信息源，目前

2、可以选择的米级数据包括SPOT5、IRS、IKONOS、QuickBird等。2遥感数据时相选择不同研究对象要求不同时间获取遥感数据，具体包括2个方面：在资源环境现状研究中，针对内容需要更清晰、全面反映研究对象的遥感数据，土地利用和土地覆盖研究一般更多的要了解地表植被的信息，因而多选择植被生长旺期获取的遥感数据。为了了解植被的变化，以及在某些区域和植被类型间提高分类精度，还会要求相邻时相的遥感数据。大区域作业要求相邻景之间具有最接近的时相。资源环境动态变化的遥感监测与研究，年际变化通常需要不同年度、相近似的季相的遥感数据进行对比分析；年内变化则选择不同季节的时间序列的同种遥感信息。3遥感数据纠

3、正在开展资源环境研究中，一般获取的遥感数据已经进行了初步的辐射纠正。几何校正通常要应用部门根据工作需要自行完成。几何纠正的主要目的是对遥感图像进行地理编码，使其具备希望的坐标系统和投影参数。4专题信息获取遥感数据到专题信息的转化是遥感技术应用的必要过程。该过程主要可以归纳为人机交互和计算机辅助分类与提取等两种方式及其混合应用。遥感信息全数字人机交互分析方法的成熟与广泛应用，主要是在近10年左右的时间内形成和发展的。该方法需要投入大量的人力、物力和财力，而且需要投入相对更多的时间，但取得的成果质量相对更高，更便于应用，因而在目前情况下仍然是一种广泛采用的有效方法。全数字人机交互判读系统作为土地资

4、源等专题信息获取的主要技术依托，其软、硬件配置以实用、快速为根本目的。不仅保证满足专题信息提取的要求，而且具有使用方便、节省投资的优点。计算机自动分类技术主要立足于遥感信息的定量分析和统计分析，但由于遥感信息传输中的各种干扰造成的偏差，以及不同时空条件下地物遥感信息的差异，产生空间不一致性和时间不一致性，以及同物异谱和同谱异物现象的存在，自动分类精度还难以满足国土资源与环境调查的要求。在采用计算机分类技术产生结果的情况下，仍然需要依靠目视判读分析来进行改值干预，但最终结果仍会存在较多问题。比较而言，以专业知识为基础的人机交互分析方法成果精度高，理解深入而准确，但效率相对较低，不确定性对于成果质

5、量有较大影响。自动方法为主的分类与变化检测研究，效率相对更高，结果比较一致，但对于遥感数据本身的要求更高，分类后处理工作量更大，使其效率受到了直接影响。同时，现有的自动分类方法基本上都是在限定区域内形成和实现的，在其它地区的应用往往需要模型的调整和参数的选择，很难在大区域而精度要求较高的工作中实际应用。多数情况下，这种技术方法在特别大的区域内，而精度要求相对较低的工作中应用，如全球性的植被研究、土地利用/土地覆盖分类、荒漠化监测等；或者是在较小的区域，专门建立有针对性的模型、所确定的参数一般也不需要根据区域复杂程度进行调整，遥感数据相对单一，不受或少受获取时相和外部环境参数的影响，应用效果也比

6、较理想。人和计算机的优缺点是相辅相成的。事实上，遥感信息提取几乎都是利用了人和计算机双方的作用，完全依靠单方进行的情况是很少的。例如，在地质领域，先用计算机进行图像增强，然后对该图像进行人工判读。这种使人和计算机相互配合同时进行分析的方法称为人机交互方式。另一方面，为了减轻人的劳动，目前倾向于尽可能采用计算机来代替人工所进行的图像判读。例如，通过使计算机学习判读人员所具有的知识而进行信息提取，这种方式称为专家系统。5专题信息处理与集成人机交互一般直接获取矢量信息和属性信息。以计算机自动分类为主要特点的分类，获取的专题信息包括矢量与栅格两种，同时获取相关的属性信息。这些信息由获取到应用，需要进行

7、必要的数据处理与集成才能实现。一般包括图形的输入输出，图形的编辑，图形处理，面积平差和分类汇总等过程。6专题信息的更新遥感为大量的数据更新创造了有利条件，由于技术的发展和适宜的重访周期，能够在各种情况下实现对同一地点的周期性观测。完整、连续、规范化的时间序列数据，才能够提供研究对象的更多信息，也才能够更全面地了解和更深入的了解。三、资源研究中遥感技术的应用1土地资源自1990年起，国际地圈生物圈计划（IGBP）和国际全球变化人文因素计划（IHDP）两组织积极筹划全球性综合研究计划，于1995年共同拟定并发表了土地利用与土地覆被变化科学研究计划，将其列为全球环境变化的核心项目。国际应用系统分析研

8、究所（IIASA）于1995年启动了“欧洲和北亚土地利用与土地覆被变化模型”项目；联合国环境规划署（UNEP）亚太地区环境评价计划于1994年启动了“土地覆被评价和模拟”（LCAM）项目；美国全球变化研究委员会（USGCRP）把土地覆被变化与气候变化、臭氧层的损耗一起，列为全球变化研究的主要领域，并从1996年起重点开展北美洲土地覆被变化的研究；日本国家科学院全球环境研究中心提出了为全球环境保护的土地利用研究项目（LU/GEC）等。从20世纪80年代初期开始，我国已经利用资源卫星数据进行了多次全国范围的土地资源调查、土地利用监测等工作。1980年6月至1983年12月，在全国农业区划委员会办公

9、室的组织下，利用地球资源卫星的MSS进行全国土地资源概查。第一次利用MSS数据进行了全国15个地类的土地利用现状调查，完成了1:50万比例尺制图。进入20世纪90年代以来，国民经济的发展和人口的增长给国家资源环境的开发利用与保护提出了新的要求。中国科学院1992年决定设立“国家资源环境遥感宏观调查与动态研究”，作为“八五”重大应用项目研究，于1996年完成。“九五”期间，国家科技部设立科技攻关重中之重项目“遥感、地理信息系统、全球定位系统技术综合应用研究”，其中的“国家级基本资源与环境遥感动态信息服务体系的建立”作为第一课题于2000年完成。利用遥感和GIS技术，首次建立了全国1:10万比例尺

10、土地利用数据库。19971998年，中国科学院和国家统计局共同完成了“全国农业土地资源遥感调查”，遥感调查完成的土地资源成果首次在国家统计工作中发挥实质作用。1999年完成的全国土地资源调查工作，于1984年启动实施，以县为单位，采用航空遥感技术和航天遥感技术为主，严格按照全国统一的技术规程和土地分类标准，进行野外调查和内业工作，1996年在县级成果基础上完成了统一时点的变更调查。该项工作历时近20年，首次全面查清了我国农村土地的权属界线、各个地块的面积和用途，各个乡（镇）、县、地（市）、省（区、市）和全国土地的类型、数量、分布、利用和权属状况。在新一轮的国土资源大调查中，从1999年开始，国

11、土资源部在全国相继开展了人口50万以上城市的土地利用动态遥感监测。采用SPOT、Landsat等卫星数据，成功监测了全国60多个大中城市在近二、三年间土地利用的变化情况，监测面积达71.4万平方公里。2地质与矿产资源地球资源卫星遥感数据普遍用于地质调查，法国地矿局在尼日利亚发现铀矿、前苏联在第聂伯-顿涅茨沼泽地区的油田、美国阿拉斯加的含油地质构造、挪威北部卡拉斯约克地区发现铜琉化矿床等，都利用了遥感卫星资料，通过分析不同的地磁、重力异常、线性构造等辅助找矿，大大节省了野外考察的时间和人力、物力的投入。近几年，我国利用资源卫星资料在寻找多金属富集地段、蚀变带、金矿、铀矿、储油构造、煤田等方面也取

12、得多项成果。在西部地区开展的1:25万地质调查及矿产资源勘查中，卫星遥感数据是基础数据源之一。同时，在金属矿藏、煤炭和油气资源的勘探中也发挥了重要的作用，获得了显著的经济效益。在新的国土资源大调查中，利用新一代遥感影像进行区域地质填图、进行示矿遥感异常信息识别与提取、地质灾害监测等，使遥感技术在地质研究利用得到了更广泛的应用。3生物资源中国科学院等利用NOAA卫星以及MODIS数据等，在陆地生态系统遥感定量监测方面开展了一系列的工作，完成了1km中国植被分类、植被覆盖度、净初级生产力的估算等数据集。（1）草资源我国利用遥感技术已经开展了多项草地资源的调查、监测和资源评价工作，区域性和全国性的草

13、地资源遥感应用成果已经发挥了明显作用。19891993年，利用遥感技术开展了中国北方草原草畜动态平衡监测研究，建立了我国北方草原草畜动态平衡监测业务化运行系统，主要利用NOAA气象卫星资料估测草地生物量。20世纪80年代完成了1:100万比例尺的全国草地资源图。2000年开始，农业部开始草地遥感监测和预警系统建设，完成了全国草地退化的遥感监测评价和北方草地的生产能力估测，配合牲畜饲养量评价我国牧区的草畜平衡情况，查清了近十几年来农牧交错区的农业资源变化情况等。2003年完成的全国草地资源动态监测工作，建设完成了1:50万比例尺的草地资源数据库，包括草地资源的18个类和亚类等类型。（2）森林资源

14、国际上，美国利用LANDSAT 7 的ETM+ 遥感数据完成了全球森林资源分布图编制。欧盟联合研究中心利用19961998年间NOAA卫星数据完成了欧洲森林覆盖图的编制。我国现行资源监测体系中除森林资源监测外，荒漠化监测、湿地监测、野生动物植物监测、森林火灾监测、森林病虫害监测等都广泛地应用了遥感技术，在林业的经营管理活动中也逐步推广普及了资源卫星资料的应用。1977年利用MSS图像，首次对我国西藏地区的森林资源进行了清查，填补了森林资源数据的空白。19811983年，在三北防护林地区自然资源与综合农业区划工作中又应用MSS资料完成了大面积土地资源调查。19931997年，由联合国开发计划署（

15、UNDP）援助的“中国森林资源调查技术现代化”项目顺利执行。目前，正在利用全国林业监测站点数据和遥感数据为主要信息源，进行全国林地生态类型数据库的建设工作，将在空间上和时间序列上完整、系统的反映林地区域不同的生态系统特点、林种、群落特征及其林（树）龄等，研究工作将进一步深化。4水资源在非洲撒哈拉沙漠、夏威夷岛浅海滩等地区，通过研究资源卫星资料，发现某些岛屿沿海处的温度辐射比周围要低10摄氏度，经实地勘探表明是地下淡水的入海处，解决了淡水源问题。世界上最长的亚马逊河流域面积500万平方公里，大约占南美洲巴西国土的60%，由于原始森林密布、野兽出没，人迹罕至，其资源状况一直是个谜。20世纪80年代

16、中期以后，利用资源卫星对世界第一大河流域的地形地貌、土壤植被、森林、矿藏等资源进行了系统调查。我国“六五”和“七五”期间开展并完成的“黄淮海平原地区水域动态演变遥感分析”，利用遥感技术对黄淮海平原地区的河流、湖泊、洼淀等地表水体开展了演变过程、空间差异等方面的系统研究。四、环境研究中遥感技术的应用随着遥感技术在资源领域应用的深化和发展，在生态环境领域的应用得到了极大的促进，相继开展了一系列的环境监测与评价工作。1环境综合评价19912000年间，中国科学院与西藏自治区气象局合作，完成了西藏“一江两河”中部流域地区环境动态遥感监测工作。在获得比较丰富、全面的航空遥感监测图片与行业调查数据资料的基

17、础上，从土地利用、植被、土壤、水文、气候等方面，研究区的生态环境状况，作出了比较科学、客观的分析评价和描述。“九五”期间，针对土地资源利用的变化与分析的需要，利用1:100万和1:25万DEM数据、AVHRR数据和温度、降水等地面观测数据，构建了生态环境背景数据库，为土地利用数据的应用和综合分析提供了支持。19982003年，中日信息化合作项目“基于RS和GIS的环境监测、灾害监测信息系统”的环境监测与评价系统建设研究，以湖北省为研究区，开展了基于遥感的省级区域环境遥感监测与综合评价工作。2000年国家环保部门充分利用了资源卫星数据，对我国西部12个省、市、自治区的生态环境现状进行了全面的调查

18、和分析，为我国西部大开发的生态环境战略提供了最新的科学依据。以陆地卫星TM和NOAA卫星NDVI等数据为主要信息源，对影响生态环境质量的相关要素进行定性、定量分析，客观的对中国西部生态环境质量进行综合评价与描述，包括生态功能区域划、评价指标体系、评价标准与指标权重的确定、生态质量综合等部分。2水土流失水土流失是复杂的人文和地理过程，受到诸如降水、下垫面基底岩性、地形坡度、土地覆盖类型及管理方式等众多因素的影响。其调查方法主要有工程实验法、定性遥感法和基于地理信息系统（GIS）的遥感定量法。其中，基于GIS的遥感定量法是近年来随着遥感的迅速发展才得以出现的水土流失调查新方法。20世纪80年代中期

19、，利用陆地卫星资料进行了土壤侵蚀分区、分类、分级制图，成图比例尺1:50万，并制成1:400万比例尺土壤侵蚀区划图。1999年开始，水利部和中国科学院合作，利用资源卫星数据完成了全国土壤侵蚀数据库建设，完成了全国水蚀-风蚀交错区遥感调查工作，对于我国的水土流失情况有了全面了解。本项研究在实现全国土壤侵蚀动态监测与数据库快速更新能力等方面均有突破与创新，成果内容丰富，科学性、系统性、时效性强，对于我国生态建设与环境保护具有重要科学意义和应用价值，该项成果在宏观尺度和多类型土壤侵蚀综合调查方面达到了国际先进水平。基于此成果，水利部于2002年1月21日水利部发布了全国水土流失公告。3土地退化在近年

20、开展的全国沙漠化土地遥感监测、荒漠化监测等工作中，以及相关的流域治理、湿地保护、生物多样性调查等工作中，遥感、GIS等高新技术在各种尺度的土地退化研究中发挥着重要作用。20世纪90年代，在华北平原地区开展了基于陆地卫星TM数据的盐碱土分类研究。在土壤水分、土壤腐植质含量、土壤氧化铁含量等方面开展了试验研究，利用TM的7个波段的数据对于盐碱土反射率特性的研究，辅之以植被指数、居民点分布、人口密度等空间化辅助数据指标，实现了盐碱土壤的细分类。沙漠化严重阻碍了人类生存环境和区域经济可持续发展。位于我国北方农牧交错带的科尔沁沙地，环境脆弱，不合理的土地利用造成沙漠化，风沙危害日趋严重。利用TM数据，分

21、析沙漠化地区地物光谱特征差异，并结合实地调查资料，采用聚类与监督分类结合、图像纹理特征分析与分类、模糊聚类、改进最小距离分类等图像处理与分类方法，分类精度可以达到75.5%89.5%。黄河上游地区的共和盆地处于半干旱干草原和干旱荒漠草原的过渡带，生态环境及其脆弱，不合理的人类经济活动导致沙漠的强烈发展。在GIS技术支持下，利用陆地卫星TM遥感数据开展了动态监测。研究表明，在GIS技术支持下利用遥感数据开展沙漠化动态监测是定量研究沙漠化灾害的有效途径，实现了沙漠化土地的沙漠化程度分级，包括潜在沙漠化土地、正在发展中的沙漠化土地、强烈发展中的沙漠化土地及严重沙漠化土地等。2002年末启动实施的生态

22、安全相关要素遥感定量反演研究中，土地退化的遥感监测与相关要素遥感定量反演研究是重要组成部分。选择我国西北等土地退化相对显著的区域，从植被覆盖度、植被类型、生物量、土壤表层含水量、土壤盐碱化、土壤类型等方面进行研究，以期形成适用与大区域、相对快速的土地退化遥感监测与过程研究，特别侧重于高时间分辨率遥感技术的应用，从时空两个方面系统、全面了解、研究区域土地退化。遥感技术的发展，使大面积土壤水分实时或准实时动态监测成为可能。特别是随着GIS与RS一体化的技术日益成熟，用GIS支持RS信息解译，用RS快速更新、补充GIS数据库，促进了土壤水分遥感监测精度的提高。进入80年代后，遥感监测土壤水分的研究工

23、作得到了迅速而全面的发展。其手段有地面遥感、航空遥感和卫星遥感；遥感波段有可见光，近红外、中红外、远红外、热红外波段和L波段、C波段、X波段等微波遥感波段。1990年以来，国外在土壤水分遥感监测方面又有了新的发展。在遥感手段上，除了仍有微波遥感的深入探讨外，气象卫星遥感也日益受到重视。基于作物层能量平衡等原理之上，并与遥感热惯量方法、作物缺水指数法相结合，进行土壤水分或干旱监测的研究日益完善。在监测尺度上，从一个特定地区、一个国家到全球范围；在监测方法上，由个例分析到统计应用，都有了模拟模式。20世纪90年代后，我国在土壤水分遥感监测理论方面的研究得到了深入，土壤含水量遥感模型及其应用研究也有

24、了提高，利用NOAA/AVHRR资料进行土壤水分或干旱的宏观监测研究工作也有了很大进展。隋洪智等通过简化能量平衡方程，直接使用卫星资料推算出一个被称为表观热惯量（ATI）的量，并以此量和土壤水分建立关系式来监测旱灾；田国良等依据土壤水分平衡及能量平衡的原理，结合冬小麦耗水规律，对冬小麦干旱遥感监测模型进行了研究，提出了一套利用NOAA/AVHRR遥感资料和实测土壤湿度资料监测冬小麦干旱的方法；陈维英等利用NOAA极轨气象卫星距平指数，对1992年特大干旱进行了监测应用研究；肖乾广等从土壤的热性质出发，在求解热传导方程的基础上引入了“遥感土壤水分最大信息层”概念，并以此理论建立了多时相的综合土壤

25、湿度统计模型；刘培君等以土壤水分光谱法为基础，提出了“光学植被盖度”的概念，以TM数据为桥梁，建立了以AVHRR1、2通道资料为基础的土壤水分遥感估测模型；陈怀亮利用遥感资料估算深层土壤水分、风速和土壤质地对遥感估算土壤水分的影响、单时相遥感资料在估算土壤水分中的应用等几个方面进行了研究。4碳循环研究1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会签署了联合国气候变化框架公约（UNFCCC）。1997年通过的京都议定书首次为41个工业化国家规定了具有法律约束力的CO2减排目标，标志着人们已经开始走出共同努力保护气候资源的重要一步。温室气体排放导致气候变暖引起的冰川溶化、海平面上升以及干旱、

26、洪涝、病虫害自然灾害增加等问题，也同样会对我国社会经济的可持续发展产生重要影响。2002年，国家重点基础研究发展规划设立并启动了“中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究”项目。中国陆地生态系统的多样性、地形地貌的复杂性以及地理区位的特殊性为全球碳循环研究提供了得天独厚的天然实验室，遥感正是能够有所作为的重要技术支撑。五、相关领域的遥感应用1灾害监测联合国粮农组织在意大利建立的遥感与GIS中心，负责对欧洲和非洲的农作物生产的病虫害防治提供实时的监测。1973年美国密西西比河长距离的严重泛滥情况，1974年北亚拉巴马州强龙卷风的活动情况，都是利用陆地卫星获取的遥感资料来评估，这对灾情预报、监测和采

27、取对策来减少灾害的破坏程度起了很大的作用。1998年我国特大洪涝灾害期间，我国利用遥感技术进行了多次灾害损失监测与灾害过程监测，准确计算了受灾面积及其灾害损失评估。2000年4月在西藏易贡滑坡这一严重地质灾害及其连带造成的洪水灾害发生与发展的全过程中，中巴地球资源卫星01星资料发挥了极其重要的作用。我国的森林火灾、旱灾、2000年春季华北地区的沙尘暴灾害等，均利用了资源卫星数据开展灾情、发生区域、发展过程、灾害损失、孕灾环境等方面的研究与评价工作。近年来，水利部门利用遥感技术开展了洪涝灾害的监测评估、水环境调查和生态需水量估算等工作。林业部门利用资源卫星遥感也在荒漠化、林火、野生动物与野生植物

28、、环境与湿地资源等监测中发挥了作用。林业系统现已建成了以北京卫星林火监测中心、昆明西南分中心和乌鲁木齐西北分中心为骨干的全国气象卫星林火信息监测网络。通过气象卫星图像的定标、定位处理，及时提取林火热点信息，确定林火发生地的环境、地类、林况和资源等内容，编制林火监测图像、林火势态图和报表，为林火扑救指挥提供决策依据，并赢得了宝贵的时间。同时，林业部门还应用TM、SPOT等遥感资料对森林病虫害、风灾进行了监测评估，提供数据和图件。早在1983年，水利部就利用陆地卫星的TM数据三江平原挠力河的洪水，成功地获取了受淹面积和河道变化的信息。1984年和1985年，用极轨气象卫星分别调查了发生在淮河和辽河

29、的洪水。在水利部进行的防洪减灾工作中，利用遥感和地理信息系统技术，建设完成了运行体系，并得到了多年的实际应用。以气象卫星、星载SAR和机载SAR、直升机以及地面水文、水位观测等，进行多平台监测，在宏观监测、灾情监测与紧急情况监测等方面发挥作用，从灾害发生时的遥感影像提取的现势水体与基础背景数据库中的水体叠加就可以进行洪涝灾害评估。从“八五”开始，国家科技攻关项目组织了“我国重大自然灾害遥感监测评估”研究，“洪水灾害遥感监测评估技术”等研究，解决了洪涝灾害遥感监测评估的一系列关键技术，建设完成了“基于网络的洪涝灾情遥感速报系统”。其核心内容包括遥感图像预处理、洪涝灾情信息提取、灾害损失遥感评估和灾害速报信息发送等4部分，能够实现动态监测、农作物损失评估、防洪工程有效性分析、险工险段调查分析、城市洪灾监测、工业区生命线工程易损性评估、洪水蓄洪分洪必要性分析、防灾减灾监测建议、灾后重建功能分区规划等多项应用，该系统在1998年的我国特大洪涝灾害监测与损失评估、救灾减灾等工作中发挥了显著作用。目前，利用遥感技术进行灾害监测的内容和手段得到了极大的发展。我国地域辽阔，自然地理环境和地质环境复杂，各种灾害频发，防灾、减灾、救灾一直是我国发展中非常重视的内容。除了水灾、火灾等相对成熟