第一篇：遥感在现代化农业中的应用与展望
遥感测量在农情信息中的应用与展望
1引言
遥感技术是20世纪60年代以来，在现代物理学（包括光学技术、红外技术、微波雷达技术、激光技术和全息技术等）、空间科学、电子计算机技术、数学方法和地球科学理论的基础上发展起来的一门新兴的、综合性的边缘学科，是一门先进的、实用的探测技术，目前已在运行的有36个波段的MODIS光谱仪，空间分辨率大大提高，立体测量的方法也更加多样化，能够实现全天候作业。广泛应用在农业、地理、地质、气象、环境监测、地球资源勘探等多个方面。
在我国农业中的应用中，从早期的土地利用和土地覆盖面积估测研究、农作物大面积遥感估产研究开始，已扩展到3S集成对农作物的长势的实时诊断研究、应用高光谱农学遥感数据对重要的生物和农学参数的反演研究、高光谱农学机理的研究、模型的研究与应用及草地产量估测、森林动态监测等多层次和多方面。遥感技术和GIS的发展与应用，已使农业生产和研究从沿用传统观念和方法的阶段进入到精准农业（数字农业）、定量化和机理化农业新阶段。
2遥感技术在发达国家农业中的应用研究现状
自20世纪70年代,美国等发达国家率先开展了主要农作物种植面积和产量估算工作以来就掀起了利用遥感技术监测农情信息的研究热潮,美国发射了一系列探测地球的资源卫星和气象卫星,随后加拿大、法国、、印度和也先后发射了各自的资源卫星和气象卫星,遥感开始进入一个快速发展的阶段。美国是最早开始开展农情遥感监测技术研究的国家。同时随着监测技术的发展与成熟,一些国家与国际组织建设了各自的农情遥感监测系统,并开展了运行化的监测。这些系统在大范围宏观农业监测中发挥了重要的作用,为相关政府和部门的决策提供了重要的依据。美国全球及本土的农情监测分别由农业部外国农业局(USDA Foreign Agricultural Service, FAS)及国家农业统计局(NationalAgriculturalStatisticsServ-ice,NASS)负责。在全球监测上,国外农业局全球分析办公室(Office ofGlobalAnalysis,OGA)负责监测结果的获取、发布,其下设的国际产量评估科(InternationalProductionsAssessmentBranch)负责系统的业务化运行。系统目标是提供可靠、及时、透明、准确的全球农业产量信息。FAS通过监测全球农业产量和农产品供需信息为市场提供指导,并为本国提供早期预警信息。FAS的监测与分析依赖于气象数据、田间报告和高分辨率遥感数据等所获取信息的整合,其中遥感数据主要提供长势、生长阶段和产量信息。这些信息一方面用于对作物产量信息进行验证,另一方面用于识别一些没有被报告上来但会对农业生产产生明显影响的事件。FAS的全球监测结果以“世界农业产量”(World Agricultural Production)月度报告和“产量、供给与分布”(Production Supplyand Distribution, PSD)数据库的形式进行发布,是USDA全球经济信息系统的基础组成部分。为对这些不同数据源所获取的信息进行整合,FAS开发了名为Crop Explorer的基于地理信息系统Crop Explorer是一个基于Web并支持空间和属性查询的农情信息服务网站,该网站提供基于遥感影像和气象数据的全球作物长势信息。系统针对大宗作物的主产区提供植被活力、降水、温度等信息的专题图,所提供的专题图有3类,分别是气象专题图、土壤湿度和作物模型专题图及植被指数专题图。系统根据查询的农业气象区划提供生长季的时间序列数据和图表,同时系统还提供作物候历及作物分布等信息。用户可以通过选择区域、作物及时间等信息进行查询。同时FAS启动了新一期的全球农业监测(theGlobalAgriculturalMonitoring,GLAM)项目[14],该计划得到了美国农业部及NASA应用科学计划联合资助,由NASA、USDA、马里兰大学和南达科他州立大学联合执行,旨在通过
NASA新一代对地观测系统对FAS的决策支持系统进行改进。在本土监测上,农业部下属的NASS负责为美国农业部提供及时、准确和有效的统计数据。该部门所统计的数据覆盖了美国农业从产量、食品供给到农场主及其雇工的收入状况信息等各个方面。NASS每隔5年做一次全国农业普查,以提供美国农业的全面状况信息。遥感数据及遥感技术在提高其统计数据准确性方面发挥了一定的作用,包括:NASS使用遥感数据来建立农业统计的采样框架、估算作物种植面积、为分析系统提供面向作物的土地覆盖数据等。在2007年的农业普查中,NASS以Landsat影像、数字摄影测量数据及其他遥感数据为输入,开展了全国48个州及波多黎各面向面积监测的采样和补充采样设计,用于评价当年普查的完整性。此外NASS的遥感面积估算项目使用Re-sourcesat-1 AW iFS进行玉米和大豆主产州的监测并在县和州2个尺度上提供独立的作物面积估算结果,并进行面向作物的分类,提供作物分布数据(CroplandDataLayer,CDL)[19]。到2010年,CDL计划累计监测的州已经达到48个,并且平均每年重复覆盖13个主要的农业州,目前48个州的数据都已经发布[20]。NASS与USDA农业研究局(Agricultur-alResearch Service,ARS)建立了长期的合作关系,以NASAMODIS为数据源在中部和西部的几个州开展了早期的小范围单产预测。NASS还在作物生育期内基于NOAA-AVHRR获取的归一化植被指数数据(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)进行作物长势的监测,为农业部相关决策者提供独立的全国尺度作物生长信息[21]。除美国农业部外,美国国际发展管理委员会(U.S.Agency for InternationalDevelopmen,tUSAID)还建立了预警系统网络(Famine EarlyWarning Sys-temsNetwork,FEWSNET),与国际上不同国家及不同地区的机构、政府与组织开展合作,针对粮食安全,提供及时、准确的早期预警和脆弱性评价信息。FEWSNET在非洲、中美洲、海地、阿富汗及美国开展监测,并根据所收集的数据开展生活指标及市场分析,以提前发现粮食安全的潜在威胁。2010年海地地震中该系统做出了积极快速的响应。该系统更注重的是数据的分析,而不是相关专题的监测,在监测方面该系统与NOAA及NASA开展信息产品层面的合作,将基于遥感和地面观测获取的早期预警数据进行整理、分析与融合,提供预警信息。综合来看,在美国,NASS和FAS仍然是国内及全球农情遥感监测的最主要机构,国内及全球分由不同部门监测的方式提高了系统的运行化程度。但不论是在NASS还是FAS,遥感获取的信息都未能成为官方发布产量数据的最主要信息源,遥感未能独立地发挥作用。的决策支持系统[17]。Crop Explorer是一个基于Web并支持空间和属性查询的农情信息服务网站,该网站提供基于遥感影像和气象数据的全球作物长势信息。系统针对大宗作物的主产区提供植被活力、降水、温度等信息的专题图,所提供的专题图有3类,分别是气象专题图、土壤湿度和作物模型专题图及植被指数专题图。系统根据查询的农业气象区划提供生长季的时间序列数据和图表,同时系统还提供作物候历及作物分布等信息。用户可以通过选择区域、作物及时间等信息进行查询。同时FAS启动了新一期的全球农业监测(theGlobalAgriculturalMonitoring,GLAM)项目[14],该计划得到了美国农业部及NASA应用科学计划联合资助,由NASA、USDA、马里兰大学和南达科他州立大学联合执行,旨在通过NASA新一代对地观测系统对FAS的决策支持系统进行改进。在本土监测上,农业部下属的NASS负责为美国农业部提供及时、准确和有效的统计数据。该部门所统计的数据覆盖了美国农业从产量、食品供给到农场主及其雇工的收入状况信息等各个方面。NASS每隔5年做一次全国农业普查,以提供美国农业的全面状况信息。遥感数据及遥感技术在提高其统计数据准确性方面发挥了一定的作用,包括:NASS使用遥感数据来建立农业统计的采样框架、估算作物种植面积、为分析系统提供面向作物的土地覆盖数据等[18]。在2007年的农业普查中,NASS以Landsat影像、数字摄影测量数据及其他遥感数据为输入,开展了全国48个州及波多黎各面向面积监测的采样和补充采样设计,用于评价当年普查的完整性。此外NASS的遥感面积估算项目使用Re-sourcesat-1 AW iFS进行玉米和大豆主产州的监测并在县和州2个尺度上提供独立的作物面积估算结果,并进行面向作物的分类,提供作物分布数据
日本机器人耕作体系与遥感技术应用，本稻米自给自足率国家政策目标，到2021 年 时将比现在增加 50%。由于日本社会老龄化严重，农民数量减少，越来越多的稻田被荒废，让人感到十分可惜。同时，日本由于耕地比较分散，限制了农业的规模，难以采用大型的机械。几个方面原因的重叠，催生了“农业机器人”这一新兴概念在日本的崛起。水稻机器人耕作系统的建立分为耕作和准备、插秧和收割 3 个主要阶段，这 3 个阶段分别对应着机器人拖拉机、水稻插秧机器人和联合收割机机器人。机器人拖拉机是在普通拖拉机上加装 IMU惯性测量装置、GPS天线和 GPS接收器改装而成的。其定位精度为±2m 之内，能够完成耕种、开垦、种植和喷洒等多种任务。水稻种植机器人以商业化的 6 行水稻插秧机（10.5 马力）为基础机器，对方向盘和传动装置加以改造，使之与 IMU 惯性测量装置以及 GPS 进 行联接，并改装育苗长垫。其行走速度为 0.9m/s，行走精度达±3cm，种植精度为±10cm。为机器人研制的新型水稻育苗垫呈卷型，1 卷相当于传统的 10 垫，如应用于 6 行插秧机器人，则不需要另外的育苗卷。联合机器人收割机与前两者相似，还增加了控制者可以使用手机遥控的功能这几种机器人都能够实现从小范围农田到大田的自主导航。其发达的制导系统可以引导农业机器人自动跟随作物直线或曲线的路径正常进行作业。此外，日本在无人直升机精耕农业领域和卫星远 程遥感领域也取得了相当大的进展。从直升机和卫星获得的重复立体交叉图像是作物测绘、改变作物和土壤条件数据的宝贵来源，遥感技术可以提供的当前包括成熟度、病虫害和杂草情况的信息。通过视觉传感器和全球定位系统收集的信息可以为养殖、化工生产 与收获创造现场管理时间表。卫星、直升机以及地面技术已经被日本人利用来做稻田作物测试。对产量和质量预测、作物营销、增值市场和生产调度都有非常积极的影响
3本文对国外主要农情遥感监测系统进展进行了综述,在分析各自系统特点的基础上,总结出农情遥感监测系统建设的启示,为我国农情遥感监测系统的建设和发展提供依据。
伴随着近30年遥感技术本身及其在农情信息获取领域能力的提升,一些国家与国际组织建设了各自的农情遥感监测系统,并开展了运行化的监测。对黑龙江垦区有重要的借鉴意义,并通过对这些系统的分析得到一些农情监测系统建设的启示。指出作物种植面积估算、单产预测、长势监测、旱情监测是农情遥感监测中最主要的4个主题。
在作物面积监测方面,仍然是抽样加地面调查的方法。尽管随着遥感数据费用的降低和宽幅遥感数据的提供,遥感具备全覆盖的能力,但对地面调查的依赖并没有减少,甚至得到了强化,这与遥感降低地面调查的初衷相违背。有2个方面的原因:一是作物遥感识别技术并没有取得重大突破,现有各种识别方法和技术难以工程化和运行化,而运行化既要求精度又要求速度,现有的作物识别方法在精度和速度方面很难兼顾,需要发展新的识别技术;二是遥感被当作照片(或替代过去的航片)使用,用作采样框架的布设,遥感在动态监测方面的优势没有得
到很好的发挥。大量地面调查基础上的遥感监测本质上是多此一举,遥感在作物面积估算的应用目标就是要减少地面调查的强度,降低成本,现在这方面的趋势非但没有得到遏制,反而有被强化的趋势,显然没有达到遥感应用的目标。
在单产估算方面,农业气象模型仍然是主流方法,数据基础包括气象数据、统计数据和抽样调查数据,但这种方法得出的结果缺乏独立性,与统计分析结果在本质上没有重大差别。在常规的农业统计得到不断强化的情况下,农情遥感监测系统所能起到的作用是发挥独立性,形成独立的信息源,起到监督、校检的作用,因此如果将统计数据作为建模的基础,就不合适了。近10年来,遥感在估算作物单产方面取得了很大进展,以地面观测数据标定模型,正在逐渐取代以农业气象模型为主的方法。
在长势监测上,随着AVHRR、VGT和MODIS数据的推广应用,特别是VGT和MODIS提供了处理好的数据产品供用户下载,而且MODIS还是免费的,作物长势监测得到了很大的发展,这使得监测系统具备了短期预测的功能,可以提前预测粮食生产形势,这也是农情遥感监测的最大优势,也是有别于传统农业统计的关键所在。利用遥感监测长势的另一个优点是具有全局性,避免了地面调查以点代面、以偏盖全的现象。
旱灾是影响农业生产最主要的农业灾害,而遥感是旱情监测最为有效的手段,尽管在监测作物长势中,能对旱情的影响有所反映,但旱情的监测仍然有其独特的地方,在作物不同生长阶段对作物产量的影响有所不同,但在国外农情监测系统中,旱情监测没有得到有效的重视。需要通过技术更新和方法改进,提升遥感在农情监测系统中的作用和贡献度,用遥感革新其传统 的信息获取手段,进一步发挥遥感技术在农情信息获取领域的潜力。遥感技术可以提供包括旱情、作物面积、单产、产量、长势等在内的全方位信息,可以独自构建一套完整的农情获取技术体系,这一优势需要进一步发挥。
3.2 应用特点
随着全球化进程的逐步加快,任何一个国家或地区都无法单独保障粮食安全,必须用全球视野来看待粮食安全,并提供全球范围的农情信息,实现监测信息的全球化。本文所介绍的系统有2个显著的特点,一是监测结果的后期分析能力很强,美国FAS的系统,在遥感监测的基础上,整合全球各地的农业生产形势报告等信息,给出监测不同国家和全球比较完整的粮食生产形势,如供需平衡方面的分析,从而为粮食贸易市场提供信息服务,这也是其一年有70 000个访问量(2008年)的主要原因,给信息的使用者一个非常清晰的粮食生产形势全景描述。另一特点是信息的公开性,美国的FAS/NASS、欧盟的MARS及FAO的系统都将监测结果放在网上,对社会公开。但如果用户只了解单一系统发布的信息,有时也会被误导而做出错误的判断,因此如果用户可以通过一个网页就能了解多个系统的监测结果,一方面可以通过浏览不同系统的结果,做出自己的判断,另一方面,也可以提高不同系统的自律程度,保证监测质量,这也是最近GEOSS农业主题大力推动PAY(Production, Acreage, Yield)计划的主要原因。GEO(Group on Earth Observations)提出建立一个全球农业监测综合系统(GlobalAgriculturalMoni-toring System ofSystems)就是一个好的开始。该系统建设中有2个主要的内容: PAY计划,联合美国 农业部、中国科学院遥感应用研究所及欧盟联合研究中心等机构共同发布全球农业监测结果,提高全球粮食生产形势的透明度;作物监测与评估联合实验(JointExperiments Crop Assessment and Monitroi-ng, JECAM)计划,以支持农情遥感监测技术研究为目的开展全球联合观测与实验,为监测技术的发展及其全球化推广提供支撑。3.3 系统整合
包括美国在内的一些国家、地区或组织,拥有1个以上的运行化农情监测系统。这些系统因为分属1009于不同的部门(或子部门),业务上的独立导致不同系统相互独立的运行,运行过程中数据和信息交流少,需要探讨合适的方式进行系统的整合。系统的有机整合可以发挥不同系统的优势,提升系统运行效率,在数据、运行和信息发布等方面进行补充,提高监测结果的有效性,避免因为不同系统结果间的差异而给决策者带来困惑。系统整合可以
在以下3个层面展开: ·数据层整合:对监测所用数据源进行共享,提高各系统的数据获取能力,丰富数据源。
·系统层整合:对不同主题监测技术/系统进行取优弃劣的整合,将不同的系统合为一个系统,联合开展运行。
·信息层整合:将不同系统的监测结果进行整合,可以将不同结果以参考的形式一同提供给决策者,也可以通过分析形成一套更为可靠的结果提供给用户。由于机构设置、职能划分以及拥有感的重要性,使得任何层次的整合难度都很大,但是从另一方面来看,一定程度的重复是有益的,可以起到相互校检和竞争的作用,有益于用户和技术的发展,也有利于成果的可靠性。3.4 新对地观测数据的应用
目前以MODIS、AVHRR及VEGETATION为主的低分辨率遥感数据及以IRS、TM、ETM为主的中分辨率遥感数据依然是运行化农情监测系统中的主要对地观测数据源。近几年来诞生了一批新的对地观测数据,这其中包括了不同频率的高分辨率雷达数据(RadarSat-
2、TerraSAR、COSMO-SkyMed)、光谱信息更加丰富的高分辨率光学遥感数据(RapidEye、WorldView-2)、高重访周期的中分辨率光学数据(HJ-1 CCD、IRSAWIFS)以及一些传统低分辨率遥感数据的延续和发展(FY-
3、VIIRS、MERIS)。数据的丰富和开放,降低了大范围农情监测的数据成本,使得各类系统可以更多地使用遥感信息,同时多种新数据的协同使用,还可以提高农情监测的时效性。新数据的全面应用需要以方法研究为基础,必须首先探讨这些数据在农情遥感监测领域的适用性、能力及潜力,并最终通过数据源的更新实现系统监测能力的提升。新的对地观测数据引入农情监测系统需要经过相当一段时间才能完成,如加拿大从AVHRR改成MODIS是2009年的事,其原因是农情监测需要多年数据的积累,用作多年的对比分析,另外是数据源本身是否能持续提供也是重要的因素。印度以本国的遥感数据作为主要数据源,其中的价值取向和经验值得我们借鉴和学习。4 结 语
大范围的可靠农情信息对农业市场及国家和国际相关政策的制定至关重要。而遥感是大范围农情信息快速获取的最有效技术手段。农情遥感技术经过30年的发展,已经取得了巨大的成就。建设运行化系统是大范围农情遥感监测的必然,世界上一些国家和组织已经建立了若干区域或全球尺度的农情遥感监测系统,并开展了业务化监测,为相关部门和政府的决策提供了重要的依据。然而纵观各个系统,遥感技术在大范围农情监测中的潜力没有得到充分的发挥,如作物种植面积监测中依然依赖大量的地面调查、单产预测仍然以农业气象模型为主、旱情监测没有得到足够的重视等。随着新数据的诞生、新监测技术的发展以及对全球尺度农情信息需求的不断增加,遥感在农情监测及粮食安全领域还有更大的发展空间,其中提升遥感的 作用是未来一段时间内系统建设的主要内容。系统化
系统化是指在对监测技术进行流程化梳理的基础上,进行软件系统开发,形成业务监测系统平
农情遥感监测的工作头绪很多,不同的区域重复性很大,数据处理的内容和方式多种多样,而且处理的时效性又很强,因而往往需要加班加点完成处理工作,以提供及时的农情信息,对处理人员的素质要求很高。以往整个农情遥感监测过程依赖于多种专业软件及其环境下开发的若干模块,对系统操作人员的专业技能要求较高,导致系统运行效率不高、可执行性差。为了提高效率,实现业务化,在近5年里开展了大量系统化方面的工作,对处理流程进行系统化梳理和开发,形成工程化运行系统。通过系统化,形成标准化的处理流程,减少不确定因素的干扰,提高处理效率和可靠性。系统化主要体现在数据库建设和集成化系统开发2个方面。在数据库方面,以Oracle大型数据库作为基础服务器平台,ArcSDE作为空间数据引擎,进行了全国及全球农情遥感监测数据库的设计和开发,数据库集成了遥感数据、统计数据、气象数据、基
础空间数据、监测结果数据等,可以进行农情遥感监测所涉及各类数据的存储和管理。在集成化系统开发方面,分别设计开发了MO-DIS数据预处理系统、作物长势遥感监测系统[15, 16]、农作物单产预测系统[17]、作物旱情遥感监测系统[18]、复种指数遥感监测系统、粮食产量预测系统。并根据区域的特点,将上述系统重新进行组织,形成省级农情遥感监测系统和县级农情遥感监测系统,系统均采用CS模式,采用IDL进行开发,县级农情遥感监测系统采用“IDL开发+VB封装”,系统稳定性和性能得到了较大的提高。省级农情遥感监测系统的界面如图4所示。
系统化的进行提高了系统运行效率(表1),目前监测工作仅需3名工作人员(不包括地面调查人员)就可以完成全国及全球26个粮食主产国的监测,与美国、欧盟及FAO的同类工作相比,可以使用较少的人员完成相同的监测任务。同时系统化还促进了系统的推广和移植,使更多的用户可以进行系统的操作和应用。3 独立性
独立性是指减少对农业统计的依赖,形成独立的农情信息源,发挥遥感客观的特点。系统化对系统运行效率的影响
基础得出的结果缺乏独立性,与统计分析结果在本质上没有重大差别。为了提供独立的信息服务, CropWatch必须在使用的数据和方法上具有独立性,如果仍然依赖统计数据来建模,只能是“预测”统计数据。经过近5年的过渡,系统在农情监测的各个环节上都达到了较高的独立性。作物单产预测方面,传统的农业气象模型和遥感指数模型依赖于作物单产统计数据,限制了模型
适用性,而统计数据中的误差也会保留到预测结果中,更主要是不能独立于统计数据。为独立于统计数据,系统发展了基于“作物生物量—收获指数”的单产预测模型[19]。该模型基于光合作用累积和作物生长水分条件的胁迫进行生物量估算,结合作物花期后的环境参数及绿度变化规律,进行作物收获系数的估算[20]。该方法独立于统计数据,并可以在全球尺度推广(图5)。系统在研发过程中在全国设立多个实验区,基于地面观测数据进行模型的标定及验证。
作物种植面积遥感监测方面,利用遥感技术的发展提供的宽幅数据,对原来的基于2个独立采样框架的作物种植面积估算方法[21]进行了改造,利用宽幅数据进行全覆盖提供作物的种植成数,方法具有很高的独立性,特别是采用GVG农情采样系统进行全国范围的作物种植结构调查既客观又精确。该方法的优点是充分利用了遥感数据的特点,满足了业务化运行在精度和速度方面的双重要求,并且作物种植面积估算的报告单元可以是县级和省级。通过大范围作物种植面积遥感监测方法的过程验证与不确定性分析,确定了数据时相、抽样率与影响覆盖范围、作物种植成数与作物种植结构对作物种植面积估算的误差影响,建立了作物种植面积估算的误差评估模型[22]。为了开展国外作物种植面积监测,研究了将中等分辨率遥感分类与高分辨率遥感分类数据相结合的大范围作物种植面积估算方法;发展了基于高光谱作物生化参数的作物精细识别方法和以多频率SAR数据同化为基础的作物分类识别与作物种植面积估算技术,拓宽了不同频率的SAR数据在农作物识别方面的融合应用[23];开展了光学遥感数据与SAR数据融合的作物识别方法研究,通过作物生化参数的分类识别和多频率SAR数据的应用及集成,有望发展出作物精准识别方法,解决国外作物种植面积监测的难题。作物长势监测方面,利用历史同期数据,形成了作物苗情监测方法,发展了基于作物群体特征和个 体特征的作物长势定量监测方法,结合作物生理生态参数(生物量、叶面积指数、高度、覆 目前由中国科学院遥感应用研究所建设和运行的“全球农情遥感速报系统”,是世界上开 展全球尺度农情遥感业务监测的主要运行系统之一,可以在中国和全球尺度提供作物长势、单产、种植面积、产量和旱情等农情信息。自1998年建设至今,已经发展成为一个独立运行、监测内容全面、技术先进、监测结果可靠,并具有快速响应能力的系统。系统的独立性和运行效率,并在2008年春季雪灾、汶川地震、2009年冬小麦种植区春季干旱、2010年西南大
旱等关键时期发挥了重要作用。详细介绍了2005—2009年间在系统化建设、监测的独立 性和系统的应用推广等方面的进展,并对系统在“十二五”期间的发展重点进行了展望
第二篇：遥感在气象中的应用
遥感在气象中的应用
与传统温、压、湿、风等常规观测手段不同，遥感不仅是一项涉及观测的技术，更是一门涉及综合性探测的科学。遥感中的科学与技术交织在一起，遥感科学是遥感技术发展的先导，遥感技术反过来又促进遥感科学的深入。遥感借助辐射测量技术，通过科学算法反演出能够准确反映大气、陆地和海洋状态的各种物理和生态参量，科学与技术的独特结合方式为遥感学科的发展提供了强大的可持续发展生命力。
国际及我国卫星遥感应用
自1960年第一颗气象卫星升空以来，气象卫星无论是在科学上还是在技术上都有了很大的发展，卫星轨道从低轨道（极地轨道）发展到高轨道（静止轨道），卫星探测器从可将光、红外发展到紫外、微波，卫星拥有国包括美国、欧洲、日本、中国、俄罗斯、印度等国家，韩国也在着手落实自己的卫星发展计划。随着气象卫星探测技术的发展和科学研究的深入，遥感集市在应用上取得了辉煌的成就。
我国气象卫星遥感应用经历了从单纯接收国外卫星资料、学习国外卫星遥感技术到建立我国自己的气象卫星观测体系的发展过程。从1970年启动气象卫星发展计划开始到现在，我们独立自主地建设了极轨和静止气象卫星对地观测系统。成为继美国、俄罗斯之后、同时拥有极轨和静止轨道气象卫星观测能力的国家。不仅如此，我们的风云一号C星和D星还具有全球观测能力，可以在24小时内获取全球陆地和海洋遥感数据。
卫星工程建设为卫星应用奠定了坚实的基础，国民经济的需求又促进了遥感应用服务的快速发展。从二十世纪七十年代以来，气象卫星遥感资料在我国气象、海洋、水文、航空、航海、农业、林业、牧业、渔业、环境保护、石油、军事等领域发挥了重要作用。
遥感的气象应用分类 天气气候
气温、降水
卫星可见光云图可以监测热带气旋以及云团的移动趋势，一般白色表示太阳光反射强，灰黑的地方表示反射较弱。一般陆地表现为灰色，海洋表现为黑色，而冰雪和深厚云系覆盖的地区一般呈白色。用红外探测器可以计算各地晴空大气
温度和湿度的铅直分布。微波辐射仪，可以探测云上和云下的大气温度和湿度的分布，以及云中含水总量和雨强的分布。
雾
遥感对大雾监测也非常有效，通过卫星遥感，实时监测各地雾情的变化，便于发出天气预警和作出决策。利用卫星遥感监测大雾具有及时、宏观的明显优势。图像纹理信息反映了图像的灰度性质及其空间关系。通过对雾的成因、辐射特性、雾遥感基本原理的阐述，结合中国FY-1D美/国NOAA系列极轨卫星资料通道特点，分析雾的图像纹理信息，并依据雾在可见光波段和中红外波段与云类不同的光谱特性，选用不同的光谱通道进行大雾监测。
气候变化
利用遥感技术可以对气候变化因子进行有效监测，可以对大范围区域进行气候的异常监测，热红外遥感可以利用热红外探测器收集、记录地物辐射的热红外辐射信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数（如温度、发射率、湿度、热惯量等），包括季节到年际气候预测--提高瞬时短期气候异常变化的时间和空间预报准确性；长期气候变化--决定长期气候变化及其趋势的机理和因素以及人类活动的影响研究
大气监测
气溶胶
气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。遥感可以对气溶胶监测从而对气候做分析，监测气溶胶的厚度、浓度、成分、属性等信息。气溶胶粒子能够从两方面影响天气和气候。一方面可以将太阳光反射到太空中，从而冷却大气，并会使大气的能见度变坏另一方面却能通过微粒散射、漫射和吸收一部分太阳辐射，减少地面长波辐射的外逸，使大气升温。
灾害监测
海冰
我国的渤海和黄海北部每年冬季都会发生结冰，结冰程度直接影响海上油气资源的开发、交通运输、港口海岸工程作业等。利用可见光和红外通道资料，结合海冰的光
谱特征，可以进行冰水识别和海冰信息提取，获取海冰分布范围、面积、冰型、密集度、外缘线等信息。地球两极有将近3000万平方公里的面积被海冰覆盖，极低海冰监测队极低海域的航道设计和海上航行安全保证非常重要。利用卫星的微波辐射计和散射计以及SAR数据，可以获取极地区域海冰分布和变化情况。
凌汛
卫星遥感监测凌汛主要依据不同地物的光谱响应特征不同。在近红外波段，洁净水体的反射率远比土壤和植被的反射率低，所以在卫星图像上可以很容易地区分水体和非水体的界限。像黄河这样泥沙含量较高的水体，其反射率的最大值移向可见光波段，但仍比土壤和植被为低。这样，在卫星图像上就能够将发生凌汛的地点及其区域判读出来，进而可以根据像元数估算淹没范围和面积。
干旱
通过遥感手段可以获取地表蒸发量、作物表面温度、土壤热容量、土壤水分含量、植物水分胁迫及叶片含水量等 , 对作物生长的土壤含水状况、作物缺水或供水状况、植被指数等指标所反映的作物生长状况的分析 ,间接或直接地对作物旱情进行研究。
目前比较成熟的遥感旱情监测模型有：植被指数模型、热惯量模型、作物缺水指数模型、植被指数与地表温度特征空间模型、微波模型、水文模型和气象模型等。 沙尘暴
研究表明,我国区域的沙尘暴与某些低云亮温接近，但反射率不同。西北某些裸露地表与沙尘暴反射率接近，但其亮温却不同。所以，沙尘暴的监测就是利用其与云系、地表反射率及辐射率的差异进行的。目前，利用可见光和红外多光谱卫星通道信息判别沙尘暴仍是较好的方法之一，而夜间还难以进行沙尘暴的观测。 火灾
地面物体都通过电磁波向外放射辐射能，不同波长的辐射率是不同的，通常，温度升高时，辐射峰值波长移向短波方向。从气象卫星监测到的火灾发生前后来看，当地表处于常温时，辐射峰值在传感器的、通道的波长范围，而当地面出现火点等高温目标时 ,其峰值就移向通道，使通道的辐射率增大数百倍，利用这一原理，通过连续不断地观测，就可以及时发现火点。当火灾发生后，可以通过卫星接收到的彩色图象获取火灾现场情况和过火面积，以便客观、准确评估火灾损失，组织救灾。
MODIS全球自然火灾遥感影像
台风
加强台风的监测和预报，是减轻台风灾害的重要的措施。对台风的探测主要是利用气象卫星。在卫星云图上，能清晰地看见台风的存在和大小。利用遥感集市上的卫星影像可以确定台风中心的位置，估计台风强度，监测台风移动方向和速度，以及狂风暴雨出现的地区等，对防止和减轻台风灾害起着关键作用。
第三篇：海洋遥感的应用与展望（本站推荐）
海洋遥感的应用与展望
摘要:海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋,以海洋及海岸带作为监测、研究对象,具有快速、多波段、周期性、大面积覆盖等观测能力的空间遥感技术。回顾了海洋遥感发展的4个阶段,介绍了海洋遥感在海洋资源环境调查、动态监测以及海洋污染等方面的应用。最后,提出了海岸带遥感动态监测技术的精确化和定量化研究、海洋遥感地理信息系统建设以及海洋小卫星遥感的应用是未来海洋遥感研究和应用的重点。
海洋覆盖地球面积的71%,容纳了全球97%的水量,为人类提供了丰富的资源和广阔的活动空间,“海洋是全球生命支持系统的一个基本组成部分,是一种有助于实现可持续发展的宝贵财富”(联合国《21世纪议程》,1992),开发利用海洋对人类生存与发展的意义日显重要。多年来国内外投入了大量的人力、物力和财力,利用先进的科学调查技术以求全面而深入地认识和了解海洋,指导人们科学合理地开发海洋、改善环境质量。传统的海岸调查在资料获 取、信息处理等方面存在较大局限,主要表现在海岸环境的进入性与通达性较差;近海和海岸环境复杂多变,难以进行多变量同步控制观测;海岸环境变化周期长、信息量大,难以取得理想的可控制数据,在实时处理上也有很大困难。因而,常规的海洋观测手段不可能全面、深刻地认识海洋现象,也不可能掌握全球大洋尺度的过程和变化规律。在海洋资源开发、全球性环境变化监测、海洋权益的维护及沿海地区的综合开发和管理上,都需要有一种新的海洋观测技术替代或补充传统的常规海洋调查方法,而海洋遥感所具有的大范围实时同步、全天时、全天候多波段成像技术优势可以快速地探测海洋表面各物理参量的时空变化规律。海洋遥感(Oceanographic Remote Sensing)是指以海洋及海岸带作为监测、研究对象的遥感,包括物理海洋学遥感,如对海面温度、海浪谱、海风矢量、全球海平面变化等的遥感;生物海洋学和化学海洋学遥感,如对海洋水色、黄色物体、叶绿素浓度等的遥感;海冰监测,如监测海冰类型、分布和动态变化;海洋污染监测,如油膜污染等。海洋遥感是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋的,其内容涉及到物理学、海洋学和信息科学等多种学科,并与空间技术、光电子技术、微波技术、计算机技术、通讯技术密切相关,是20世纪后期海洋科 学取得重大进展的关键学科之一,形成了从海洋波谱分析到海洋现象自动识别等一套完整的理论与方法。海洋遥感与常规的海洋调查手段相比具有许多独特的优点:首先,它不受地表、海面、天气和人为条件的限制,可以探测地理位置偏远、环境条件恶劣等不能直接进入的海区;其次,它的宏观特性使它能进行大范围海洋资源普查、海洋制图以及海冰、海洋污染监测;第三,能周期性地监测大洋环流、海面温度场的变化、鱼群的迁移、污染物的运移等;第四,多波段、高光谱海洋遥感可以提供海量海洋遥感信息,开拓人们的视野;第五,能达到同步观测风、流、污染、海气相互作用,并获取能量收支信息。发展回顾
海洋遥感的发展过程,大致经历了4个阶段: 第1阶段(1957~1970年)是起步阶段。
自从1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星以后,人类就步入了太空时代,空间海洋观测是人类空间计划中最早的项目之一。1960年4月1日,美国宇航局(NASA)发射了第一颗气象卫星TIROS-Ⅰ(泰罗斯),其热红外图像能够显示无云海区丰富的海面温度信息,卫星数据由此成为海洋学研究的新的信息源。随后发射的TIROS-Ⅱ卫星,开始涉及海温观测。1961年美国执行水星计划,宇航员有机会在高空亲眼观察海洋。其后,Gemini与Apollo宇宙飞船获得大量的彩色图像以及多光谱图像。尽管这些航天计划主要试验目的是空间技术,但它已展现了从空间观测和研究海洋的潜力。第2阶段(1970~1977年)是探索阶段。
主要利用气象卫星、陆地卫星探测海洋。1969年NASA在Williams大学召开研讨会,推动了1973年Skylab航天器和1975年GEOS-3卫星高度计的研究。以此为基础,NASA研制了一系列高分辨率多光谱扫描仪,主要装载在Landsat系列卫星上,提供了大量有关河口和沿岸海域的水色及浑浊度信息。此后美国海洋大气局(NOAA)在1972~1976年发射了NOAA-1、2、3、4、5卫星,装载有红外扫描辐射计和微波辐射计,用以估计海表温度和大气温度、湿度剖面等。
第3阶段(1978~1984年)为海洋卫星试验阶段。
1978年海洋遥感较为活跃,NASA这一年共进行了25次卫星发射,与海洋有关的主要有喷气动力实验室(JPL)研制的Seasat-A卫星,Goddard空间飞行中心(GSFC)研制的气象卫星TIROS-N和雨云卫星Nimbus-7卫星,它们充分展现了卫星对海洋的监测能力。以上三颗卫星构成了海洋卫星的三部曲,它标志着海洋卫星遥感新纪元的开始。继美国第一颗海洋卫星发射以后,世界各国对发展海洋卫星遥感发生了浓厚的兴趣,陆续开始研究并发射与海洋观测相关的卫星。
第4阶段(1985年至今)是海洋卫星应用研究和业务使用阶段。
在此期间,共发射了多颗海洋卫星,包括海洋地形卫星,海洋动力环境卫星及海洋水色卫星。除此之外,还在其它卫星上搭载海洋探测器,开展了卓有成效的海洋遥感应用研究。近年来世界发达国家在制定对地观测卫星计划及海洋发展规划中,均把海洋卫星及其应用列为优先发展的高新技术领域。可见,进入20世纪90年代以来发射的海洋卫星及应用于海洋探测的航天遥感器越来越多,精度越来越高,不仅可以探测影响海洋生态环境的水色要素、悬浮泥沙、叶绿素和污染物等悬浮体的分布场及动态变化,而且可以探测海面动力场、海洋策略场和海面地形,探测目标为海面风场、浪场、流场、温场、海面拓扑与冰面拓扑等,为海洋研究提供了可靠的技术手段。
2.应用
2.1 传感器
海洋卫星传感器根据地物电磁辐射原理获取海洋信息。传感器按工作方式可分为主动式和被动式两种,被动传感器主要有多光谱扫描仪、沿岸水色扫描仪、热红外辐射计、扫描式多通道微波辐射计和照相机等;主动式传感器主要包括雷达高度计、微波散射计、合成孔径雷达等。按工作波段可分为可见光、红外、微波遥感器,其中,可见光传感器只能探测无云时的海洋信息,红外传感器所探测的波段比可见光具有较强的穿透力,用它可以估计云顶温度、监测海面温度和沿岸海流;微波传感器能透过云层探测目标,由于水体本身对微波有强烈影响,所以依据微波资料可以清晰显示活动的降雨区,获得全球海洋降雨率,并能清晰地反映飓风区和其他猛烈天气过程引起的详细降雨结构。
2.2 主要应用领域
海洋遥感主要应用于调查和监测大洋环流、近岸海流、海冰、海洋表层流场、港湾水质、近岸工程、围垦、悬浮沙、浅滩地形、沿海表面叶绿素浓度等海洋水文、气象、生物、物理及海水动力、海洋污染、近岸工程等方面。遥感监测已成为海洋及海岸带主要的监测手段和信息源,应用一些卫星资料与遥感数据主要开展了以下工作: 海洋动力遥感观测、海洋水准面、浅水地形与水深遥感测量、海洋水色遥感、海洋污染监测、海冰观测。
3.展望
根据遥感技术发展趋势及未来航天器的发射情况,海洋遥感必将在全球性气候变化研究、热带海洋、极地海洋与海冰、海洋生产力与生态系统、海气相互作用、海洋灾害预报、海洋渔业及海岸带管理等方面发挥重要作用。包括海岸带遥感动态监测技术的精确化与定量化、海洋遥感信息系统(MARSIS)的建设、小卫星海洋遥感前景广阔。
第四篇：气象雷达与卫星遥感在农业方面的应用
气象雷达与卫星遥感在农业方面的应用
摘要：随着时代的进步，科技的发展，气象雷达与卫星遥感在不同领域都发挥着巨大的作用。农业遥感对世界许多国家的农业生产、粮食安全、进出口调整、农业政策及计划制度、以及保护国家利益等方面都起到了巨大的作用。
关键字：气象雷达，遥感技术
一、气象雷达
1、气象雷达的工作原理
雷达发射机产生电磁能量，雷达天线将电磁能量集中形成向某一方向传播的波，由雷达
4天线以电磁波的方式辐射出去，电磁能在大气中以光速（29.98×10km/s）传播。当传播着的电磁波遇到了目标物后便产生散射波，而且这种散射波分布在目标周围的各个方向上。其中有一部分沿着与辐射波相反的路径传播到雷达的接收天线，被接收的这一部分散射能量，称为目标的后向散射，也就是回波信号，对这种回波信号的检测可以确定目标的空间位置。雷达是用测量回波信号的延迟时间来测量距离的。假设目标离开雷达的斜距用R表示，则发射信号在R距离上往返两次经历的时间用Δt表示，目标的斜距R便可由下式给出（1/2）cΔt，其中c为光速。雷达测量目标的方位角和仰角是依靠天线的定向作用去完成的，它辐射的电磁波能量只集中在一个极狭小的角度内。空间上任一目标的方位角和仰角，都可以用定向天线辐射的电磁波束的最大值（即波束的轴向）来对准目标，同时接收目标的回波信号，这时天线所指的方位角和仰角便是目标的方位角和仰角。雷达天线装在传动系统上，可以固定方位角而在仰角范围内扫描，或固定仰角而在方位角范围内扫描，从而可以得到各个方向和探测距离内目标的信息。
世界上最高的气象探测站
2、气象雷达的组成
典型的气象雷达的主要由发射系统、天线系统、接收系统、信号处理器和显示系统等部分组成。电子线路组成部分见下图
3、气象雷达在农业方面的应用
无论是农业气象监测、农业气象情报、农业气象灾害防御，农业气候区划及资源开发利用、农作物产量预报等方面，我国气象工作者都开展了大量卓有成效的工作，为保障和促进我国农业生产做出了显著贡献。农业气象业务已成为现代气象业务体系中最重要的领域，而我国基层的气象为农服务又是其中最基础、最不可或缺的部分
在实施人工增雨(雪)、人工防雹及森林灭火中,采用雷达进行时实天气跟踪探测,可以有效监测云雨过程的发生和演变规律[1],是不可缺少的重要工具。目前,随着气候变暖,灾害性天气,如冰雹、洪水、干旱和森林火灾等时有发生。在气象应急服务时,快速应对异常天气变化,及时准确地提供
二、卫星遥感
1、遥感技术在国际农业上的应用状况
在农田信息采集和服务方面充分应用了卫星遥感系统。
1）在农业资源清查、核算、评估与监测方面．遥感系统强大的图形分析与制作功能，可编绘出土地利用现状图、植被分布图、地形地貌图、水系图、气候图、交通规划图等一系列社会经济指标统计图，也可进行多种专题图的重叠而获得综合信息．实现对具有时空变化特点的农业资源存量和价值量的测算以及资源现状、潜力和质量的客观评估．从而真实反映农业资源状况，为科学利用和管理农业资源提供强有力的决策依据。
2）在农业区划方面，遥感系统通过构建区划模型，进行不同区划方案空间过程动态模拟与评价，可使农业区划从野外调查、资料收集、信息处理、计算模拟、目标决策、规划成图到监督实施全过程实现现代化。
3）在土地资源与土地利用研究方面，遥感系统能方便获取资源数量和质量变化，提供研究区域土地面积、土壤特性、地形、地貌、水文、植被及社会、经济及自然环境的真实信息，直观反映土地利用现状、利用条件、开发利用特点和动态变化规律。
年降水量分布图
4）在作物估产与长势监测方面，遥感系统多时相影像信息．可反映出宏观植被生长发育的节律特征，可通过对各种数据信息空间分析，识别作物类型，统计量算播种面积，分析作物生长过程中自身态势和生长环境的变化，构建不同条件下作物生长模型和多种估产模式，根据各种模型预估作物产量。
5）在农业灾害预警及应急反应方面，遥感系统可追踪害虫群集密集、飞行状况、生活习性及迁移方向等．通过分析处理，可给出农作物病虫害发生图、分布图及可能蔓延区图，为防虫治害提供及时、准确、直观的决策依据。另外，可实现洪涝灾、旱灾、水土污染等农业重大灾害预测预报、灾情演变趋势模拟和灾情变化动态、灾情损失估算等，为防灾、抗灾、救灾预警及应急措施提供准确的决策信息。
6）在农业环境监测和管理方面，遥感系统能够对农业资源环境质量变化进行动态监测，及时发现情况进行预警：能够建立农业资源环境空间数据库，管理、分析和处理环境数据，高效汇总、汲取有用的决策信息；能够建立若干环境污染模型，模拟区域农业资源环境污染演变状况及发展趋势。
农业气象与遥感监测
2、遥感技术展望
1）高光谱传感器的应用
美国目前正在对高光谱传感器进行矿产、油气、环境及农业等4大领域的应用试验。人们希望通过高光谱遥感数据对主要作物生物化学参数的高光谱遥感监测以及设计水稻、棉花和玉米不同播种期处理的试验．获取不同生育期的生物化学和相应的高光谱反射数据．分析和研究这些作物在不同发育期的高光谱反射特征及其与生物化学参数的关系．确定能反映它们生物化学参数的高光谱遥感敏感波段：提取对应不同生物化学参数的高光谱遥感特征参数：摸索不同生物化学参数的高光谱遥感监测方法．建立其估算模型。高光谱和超高光谱传感器的研制和应用．将是未来遥感技术发展的重要方向。
2）发展新的遥感信息模型
遥感信息模型是遥感应用深入发展的关键．应用遥感信息模型．可计算和反演对实际应用非常有价值的农业参数。在过去几年中．尽管人们发展了许多遥感信息模型，如绿度指数模型、作物估产模型、农田蒸散估算模型、土壤水分监测模型、干旱指数模型及温度指数模型等．但远不能满足当前遥感应用的需要．因此发展新的遥感信息模型仍然是当前遥感技术研究的前沿。如收集整理前人大量研究结果．进一步分析明确决定水稻品质的主要生化组分及其与品种和环境条件之间的关系．建立植株叶绿素、氮素及水分等主要环境因子与籽粒蛋白、淀粉特性相关的农学机理和模型．着重研究水稻营养器官碳氮库、碳氮运转效率与籽粒品质指标间的关系；构建水稻品质特征光谱参量识别模型、光谱反演模型和水稻品质光谱数据库．建立基于光谱数据库的多尺度(光谱、空间、时间)、多平台(地面平台、卫星平台)水稻品质遥感信息模拟与评价模型：建立农学模型与遥感模型之间的链接模型．开发出具有预测预报功能的水稻品质光谱和卫星监测信息系统。并以优质高效为目标．建立基于遥感信息的调优栽培体系及预测预报系统。
3）综合应用遥感技术防治病虫害
对全世界的蝗虫主要源地．利用陆地卫星监测滋生状况．利用航空雷达追踪飞蝗路径．利用气象卫星确定风向界面．加以围堵歼灭。综合应用遥感技术防治病虫害．对我国西部经济开发．东部湿地保护．都是大有作为的应用新领域。4）微波遥感技术
微波遥感技术是当前国际遥感技术发展重点之一，其全天候性、穿透性和纹理特性是其他遥感方法不具备的。利用这些特性对解决海况监测．恶劣气象条件下的灾害监测以及冰雪覆盖区、云雾覆盖区、松散层掩盖区及国土资源勘查等将有重大作用。
总之．近年来遥感技术越来越受到各国的普遍重视．世界遥感技术面临着突飞猛进的发展．新的传感器将使遥感技术应用的领域进一步拓宽．监测精度不断提高．新的遥感处理软件将使科技人员的工作效率大大提高．使综合使用各种遥感资料变为可能。随着人们对遥感技术的重视进一步提高．遥感技术在农业上将得到更加广泛的应用。
三、总结
农业是国民经济的基础，农业生产和气象条件有着非常密切的关系，特别是北方地区旱涝、风暴等气象灾害对农业生产影响很严重，同时农村又是遭受气象灾害最为严重的地区。加快发展现代农业，建设社会主义新农村，保障粮食生产，气象服务在其中具有重要作用。同时，还必须重视合理利用气候资源，强化气象科技的支撑，面对新农场建设的需求，必须完善农业气象服务体系和农村气象灾害防御体系，大力发展农村公共气象服务，充分发挥气象在防灾减灾、应对气侯变化和利用气候资源中的作用，有效防御气象灾害，确保农业增产、农民增收。
参考资料：
1、百度百科，《气象雷达》
2、百度百科，《卫星遥感》
3、杨淑芳，《农业展望》，2008
第五篇：遥感在旅游规划中的应用
遥感技术在旅游规划中的应用
摘要:遥感技术是高新技术，目前在许多领域得到了广泛应用，具有宏观、动态、综合、快速的特点。遥感技术在旅游开发中的应用，包括利用遥感影像测定旅游区所处的地理环境和地理位置、清查旅游资源的数量和质量；制作旅游规划基础底图；利用虚拟现实技术和遥感数据进行动态的旅游规划；作为地理信息系统的最强大数据源，开发旅游地理信息系统，为旅游决策服务等。本文就遥感数据在旅游开发中的各个阶段的应用现状进行了简单的介绍。
关键词：遥感技术；规划；旅游资源开发；
旅游规划是指在旅游系统要素发展现状调查评价的基础上,针对旅游系统的属性、特色和发展规律,并根据社会、经济和文化发展的趋势,以综合协调旅游系统的总体布局、系统内部要素功能结构以及旅游系统与外部系统发展为目的的战略策划和具体实施。遥感技术是一门新兴综合性科学技术,它集中了空间、电子、光学、计算机、生物学和地理学等科学的最新成就,是现代高新技术领域的重要组成部分。它是对自然资源重要的宏观调查手段和信息源,具有宏观、动态、综合、快速等突出优点。传统的对旅游资源的调查方式费时、费力,且研究精度不高。目前随着遥感空间分辨率、光谱分辨率的提高和应用领域的不断扩大,遥感技术在旅游规划中得到了广泛应用。
一、遥感技术的特点
卫星遥感技术(RS)随着空间技术和计算机技术的发展经历了30多年的发展,目前正进入一个能快速、及时提供多种对地观测及测量数据的新阶段。卫星遥感图像的空间分辨率和时间分辨率都有很大提高。利用CCD阵列传感器可达到1ｍ的分辨率,军用甚至达到10cm的分辨率。遥感技术一系列的特点,具有应用和发展的潜力。
遥感技术具有以下特点:
1.探测范围大,具有综合、宏观的特点。采用高空鸟瞰的形式进行探测,居高临下获取的卫星图像,跨越了交通地形地物阻隔的影响。在卫星图像中,各种景区景观一览无余,为分析研究各种旅游景点之间的关系及其相互影响,提供了更为有利的条件和基础,提高了调查的全面性和彻底性。
2.以远离观察对象的方式进行探测。因它不接触研究对象本身,因而也不损害研究对象及其环境条件,保证了获取信息资料的客观性、可靠性。这一点对旅游资源的原始环境状况变化监测尤为重要和宝贵。
3.具有“多点位”、“多波段”、“多时相”、“多高度”的遥感资料获取和“多次增强”的遥感信息处理的特点。应用遥感技术的这些特点可以快速、准确、全面、经济、有效地获取调查数据,能及时掌握旅游资源现状,监测其数量、质量动态变化,为旅游规划提供基础数据。
4.可直接进入数据库。TM数字影像的最大优点是不受成图比例尺的限制,可直接在计算机上提取信息,生成矢量图,并自动地量算面积,生成旅游规划地图,或建立旅游导游图,为进入旅游信息系统数据库或为建立相关的数据库提供基础数据。
二、遥感技术在旅游规划中的应用
遥感技术具有的宏观、动态、综合、快速、廉价的特点,改变了传统的旅游规划的方式。遥感影像能反映景区的全貌,使规划人员能从宏观整体的层次了解景区概况,对风景区进行整体规划。能够直接利用遥感影像制作旅游规划地图和直接读取信息,改变了传统的作图方式。
(一)、遥感技术在旅游资源调查中的应用
旅游资源作为旅游规划的主体,由于下覆地形、构造的不同,形成独具特色的区域性的旅游资源。而由各类自然因子组合而成的自然景观又因时间的变化,在色彩,形态,气势上都有不同的景观组合,具有空间地域性,季节性和综合性等特征。而遥感技术所具有的多时相的特点,清楚地反映了旅游资源在时间序列上的变化过程,在旅游资源的调查评价与开发中发挥了很大的作用。旅游资源地域分布广,变化快和信息量大,传统的旅游资源调查方式是野外人工调查和测量,工作效率低、费时、费力,地势险峻地区调查人员无法进入而成为死角。而应用遥感技术,根据遥感多波段信息的差异,建立对应解译标志,分类识别出不同的旅游资源类型,即可分别进行各资源的数量、质量和分布特征的分析评价,并可在人迹罕至、不便调查的地区达到同样的效果。进一步还可利用遥感技术视域广、便于进行区域对比的特点,分析单项旅游资源之间的相互关系及其空间组合特征。在旅游资源调查中发挥优势,结合实地检验,进一步提高了旅游资源调查的质量与速度。
国内已有专家学者运用遥感技术进行旅游资源调查,如张宏群等运用TM、CBERS-1影像资料对黄果树风景区自然旅游环境状况的调查；方洪宾运用TM影像对海南岛的旅游资源的分布状况进行系统解译分析，指出旅游资源分布北多南少，东多西少的分布不均衡性。这些研究都证明遥感技术运用在旅游规划的可行性和适宜性,为旅游学的发展提供了强大的动力。
（二)、遥感技术在旅游规划底图中的应用
进行旅游规划须要大量的规划底图,常规的方法是把一定比例尺的地形图扫描到计算机里,做成数字化底图,特定内容的专题信息覆盖在底图之上。而遥感影像地图是一种以遥感影像为基础内容的一种地图形式。根据所选取的遥感图像直接判读出有关专题内容制作成基础底图。特点是内容丰富,形象直观,具有遥感影像和地图的优点。有2种表现形式—二维(平面)和三维(立体)遥感旅游图。
目前国内己有几个地区制作了遥感影像导游图,如桂林工学院利用Landsat卫星影像编制了桂林导游图。北京市测绘院也利用Landsat一5号卫星的TM影像绘制了《北京卫星影像旅游地图》。1997年西南林学院运用Landsat-5的TM4、3、2合成的假彩色影像进行遥感调查,从影像上能看到金沙江、澜沧江和怒江“三条大江向南奔腾并进”的壮观场面,其中金沙江还回首北流。
(三)、遥感技术与虚拟现实技术结合在旅游规划中的作用
虚拟技术是运用计算机通过人机交互界面为使用者提供可以进入的虚拟环境。在虚拟技术的导向下,可以沉浸,查询、浏览虚拟环境中的物体,辅助用户进行分析、评价、规划。在旅游规划中,把遥感技术与虚拟技术相结合,利用卫星航片和实测的数据建立地形地貌模型库,加上人文景观数据,建立规划景区,使规划
人员能以真实的感觉走进虚拟的景区中。如可感受到游览路径是否恰当、凉亭是否遮挡视线、污染企业设置在什么地方对旅游地影响最小等,使规划人员认识、判断各种规划方案的优劣,先期检验方案的实施效果。虚拟现实技术能使规划人员借助各种设备感觉信息空间所反映的现实世界,并在旅游地的各种虚拟景观环境中选出最佳设计方案。另外,运用遥感和虚拟技术相结合可以再现不存在的旅游景观,如原三峡风景区的虚拟游。
(四)、遥感技术与地理信息系统相结合的旅游规划信息系统 旅游规划信息系统是一个运用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)、多媒体信息等技术对旅游规划相关信息进行收集、存储、分析、管理、维护及辅助决策支持的系统。TPIS是为旅游规划服务的,通过对旅游规划地所需各种自然、人文、社会经济等方面信息的存储,并结合专家知识库、数学模型及旅游规划的政策法规,进行快速准确的数据处理与分析,从而辅助规划设计,达到自动或半自动地完成旅游规划中的复杂工作。因而它改变了传统的、静态的、二维的旅游规划方式,实现了动态的、网络化的、四维的规划方式,提高了旅游规划的科学性和可操作性。
三、结论
虽然遥感技术在旅游规划中得到了一定程度的应用,但应用速度并没有跟上遥感技术的发展速度。从国内外文献资料来看,目前各景区主要利用航片和低分辨率的卫星影像数据,而关于高分辨率卫星遥感数据如IKONOS、QUICKBIRD等在旅游业中的应用几乎没有。遥感技术作为新的科技手段,在旅游规划中有着巨大的发展潜力和发展前景。所以将遥感技术应用到旅游资源调查评价、旅游规划及旅游信息系统创建等,将是旅游业发展的必然趋势。
参考文献：
[1]施益强,陈崇成,陈玲.遥感技术在环境资源中的应用进展与展望[Ｊ].国土资源遥感,2002,54(4):7-13.[2]工文杰,张建辉,李雪.遥感在生态与环境监测中的主要应用领域[Ｊ].中国环境监测,1999,15(6):48-51.[3]梅安新.遥感导论[Ｍ].北京:高等教育出版社,2001.[4]郭达志.矿区环境灾害动态监测与分析评价[Ｍ].北京:中国矿业大学出版社,1998.[5]李文杰,潘洪捷.区域旅游资源调查中遥感技术应用研究[Ｊ].内蒙古师范大学自然科学版,2004,(1):86-88.[6]骆华松.遥感技术、数字地球与旅游资源评价及开发利用[Ｊ].云南师范大学学报,2000,(6):69-72.[7]谷上礼.遥感在旅游资源调查中的应用[Ｊ].国土资源遥感,1993,(1):5-6.[8]张宏群,安裕伦,谷花云,杨广斌.遥感技术支持下的黄果树风景名胜区自然旅游环境状况[Ｊ].贵州师范大学学报(自然科学版),2003,(4):98-102.[9]方洪宾,周彦儒.遥感技术在海南岛环境与资源调查中的应用[Ｊ].国土
资源遥感,1998,(3):46-50.[10]邓运员,刘沛林.2004.GIS与RS技术在区域旅游规划制图中的应用[J].衡阳师范学院学报.25(3):89一93
[11]王蓓蓓.基于3 S技术的旅游开发建设区土地利用研究[J].昆明理工大学，2008.05.01.[12]吴虹,陈儒庆.桂林卫星遥感影像导游图的编制及应用[Ｊ].桂林冶金地质学院学报,1994,(3):327-332.[13]陈鸣，研制卫星影像旅游地图的初步实践[Ｊ].北京测绘,1991,(3):14-15.[14]孙家.遥感原理与应用[Ｍ].武汉:武汉大学出版社,2003.[15]徐素宁,韦中亚,杨景春.虚拟现实技术在虚拟旅游中的应用[Ｊ].地理学与国土研究,2001,(3):92-96.[16]杨克俭,刘舒燕,陈定方.虚拟现实与城市规划[Ｊ].系统仿真学报,2000,12(3):207-225.[17]张新长.面向目标的城市规划信息系统研究[Ｊ].中山大学学报(自然科学版),1998,(增刊):70-74.[18]刘琴,沙润,孙斐.旅游规划信息系统的研建[Ｊ].地理学与国土研究,2002,(3):30-33.[19]宋关福,钟耳顺,王尔琪.WebQS一基于Internet的地理信息系统[Ｊ].中国图象图形学报,1998,(3):251-254.[20]曹小燕,黄元斌.遥感影像在电子地图生产中的应用[J].铁路航测,2003,(3):25一26.[21]陈禹.基于ＧＩＳ的旅游信息系统设计与开发[Ｊ].计算机与现代化,2001,(1):130-135.[22]黄少华,黄仁涛.基于WebGIS的旅游信息系统分析与设计[Ｊ].测绘通报,2003,(4):54-56.[23]黄怡然,黄杏元.基于Internet的旅游信息系统研究[Ｊ].计算机应用研究,2000,(1):114-117.
点击咨询 