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關鍵詞 能力本位教育;應用型實踐;數據結構
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)16-0095-03
Abstract Data structure is an important basic course in Remote Sen-sing Science and Technology Department. According to the years of teaching experiences, this paper studied the modular teaching method of data structure course, the design ideas of practices for application, and the comprehensive evaluation mechanisms for this discipline.
Key words competence-based education; practices for application; data structure
1 引言
當代大學教育已經從“知識教育”逐漸向“能力培養”轉變,美國工程院更是將分析、實踐、創造力等一系列能力等作為面向2020年的工程師必須具備的關鍵特征[1-2]。但不同的專業有著不同的應用特征[3-4],同一專業內,根據后續社會角色的不同,應用能力培養的程度也不一樣。遙感科學是在地球科學與傳統物理學、現代高科技基礎上發展起來的一門新興交叉學科[5],在遙感的機理研究和數據處理上涉及的數據結構知識較為零散,學生學習的熱情不高。在當前能力本位教育[6-11]的大環境下,為培養迎合市場需求的畢業生,有必要對遙感專業的數據結構教學進行改革。
2 遙感專業數據結構教學面臨的問題
數據結構課程通常是作為專業基礎課程為大學本科一至二年級學生開設,但此時很多專業課程還未完全展開,大部分學生對專業的認識非常粗淺,更無法意識到數據機構本身在后期專業學習中的應用價值。因此,目前的教學工作中存在的問題很多。
首先,學生普遍認為編程不是主要的專業應用,很多遙感的相關分析可以通過軟件操作和參數的配置來實現,不需要底層的代碼的開發,因而對編程類的課程缺乏必要的認同,學習的積極性減退。
其次,很多學生缺乏計算機思維的鍛煉。計算機類課程必須通過一定的實踐來獲取知識積累。學生如果在前期的C++類基礎課程中缺乏必要的實踐練習,在數據結構課程中必然會出現眼高手低的現象――能夠理解算法的邏輯結構,卻無法靈活使用算法和數據結構來解決實際應用問題。
最后,抄襲現象在數據結構課程中表現得尤為突出。由于很多教科書都配有相應的示例代碼,而基礎的數據結構內容,其代碼的變換空間相對較小,因此,學生按照常規的思路進行思考,最后得到的程序也較為一致,尤其是一些簡單的模塊,教師無法準確判定代碼的原創性。
因此,對于遙感專業數據結構課程的教學,首先要幫助學生明確數據結構課程在整個遙感專業學習中的重要性,然后通過有效的實踐環節設置,幫助學生建立基本的計算思維模式,進而提升學習的興趣。
3 遙感專業數據結構教學探索
數據結構知識點模塊化重組 數據結構的知識點很多,涉及結構和算法兩大類,但在遙感專業后續的應用中,需要了解的知識點其實非常有限。因此,可以針對遙感專業的應用,對數據結構課程進行模塊化重組,圖1展示了數據結構課程的主要知識點。
由圖1可知,數據結構中涉及線性、樹型和圖三類主要的結構,以及相應的排序和搜索算法。從遙感應用的角度而言,線性是用得最多的結構,數組是遙感影像存儲的本質,而排序搜索等算法則是后續影像分析的基礎。在教學方式的設計上,不應該照搬標準的教學課件,而應該穿插合理的應用實例。以數組的教學而言,傳統的授課在介紹特殊矩陣時,給出的通常是從數學定義上的矩陣信息。但采用單波段的影像進行展示,會比單純的矩陣教學給人的印象更深刻,學生的專業意識也會在無形中增強。如圖2所示,從遙感影像中截取部分區域,將其像元信息以二維數組的形式展示,既可以幫助學生提前了解遙感的主要數據存儲方式,也鞏固了學生對于數組結構的認識。
遙感應用型數據結構實踐設計 由于數據結構教學的學生大多沒有接觸遙感的專業知識,對專業的認知度比較低,也無法進行較為深入的專業應用。因此,數據結構課程的實驗教學,只能從簡單的數據存儲和基本運算入手,再輔以相應的實驗工具和手段,在提高學生興趣的前提下,逐步滲透相關專業知識。
1)實驗手段的改進。目前市面上數據結構相關書籍都配有相應的示例代碼,但由于缺乏必要的步驟指導,很多示例代碼往往淪為學生抄襲的幫兇。因此,對實驗工具的改善,教師應首先對課本示例代碼進行規范化和標準化,根據實習需要的環境配置,錄制相關程序的編寫視頻,確保學生能夠根據教程指導,實現代碼編寫的全過程,并得到合理的運行結果。規范化后的示例代碼,不適合再用于實踐的考核。但由于數據結構教學的基本內容相對固定,部分代碼具有很強的重用性。因此,在進行實踐教學設計時,需要在示例代碼的基礎上,要求學生進行相應的改造工作,或者通過對多個示例模塊的重組,來實現新功能的編碼。
2)專業知識的滲透。針對學生專業認知度高的特點,結合遙感的專業特色設計實習內容,會有助于提升學生的學習興趣。哈弗曼樹是數據結構課程在樹型結構中重點介紹的內容。傳統哈夫曼樹教學時,大多采用文本信息的壓縮作為主要的數據源??紤]到海量遙感數據同樣需要壓縮存儲,可以將數據量較大的單波段遙感影像作為原始數據,要求學生采用通用的編程工具,在讀取影像數據的基礎上,對影像數據的像元值進行統計。然后根據像元的統計結果,建立相應的哈夫曼樹。同時,將哈夫曼樹的編碼信息存入遙感影像數據中,通過比較壓縮前后的影像數據大小,加深對哈弗曼編碼的印象。
此外,選擇一些辨識度高的趣味游戲,抽取其中某些環節,簡化后融入實習內容,也可能收到較好的效果。如采用AOV網絡來實現游戲情節的策劃,基于地圖導航的路徑分析實驗等,都是較能激發學生興趣的實習案例。如圖3所示為學生完成的結合遙感圖像顯示和圖的最短路徑分析功能的校園導航系統界面。通過遙感影像的顯示,幫助學生熟悉數組結構,通過導航規劃鞏固最短路徑算法的學習。
3)實習指導的加強。目前的數據結構實踐教學以學生編程為主,鑒于有些學生對課程設計題目無從下手的情況,可以適當增加一些編程的操作教學學時,幫助學生搭建相應的框架,或輔導學生進行必要的算法設計。同時,統一的教學也可以避免重復工作,對學生中出現的一些相同的問題,教師可以集中歸納后統一解答,也節省了教學的時間。對于編程實踐的指導,應盡量采用小班教學,確保學生的問題能夠得到及時解答。從以往的教學經驗來看,很多學生都是由于有問題沒處解答,逐漸積累后對編程失去興趣的。因此,在實踐課程教學中,教師應該摒棄過去等學生來問的傳統,主動詢問學生的實習進度,必要時甚至可以將學生的提問次數與實習成績適當掛鉤。
數據結構綜合考評機制 經過多個班次的教學實踐發現,傳統的數據機構實踐學習中,半數以上學生能夠在規定時間內完成實習的基本要求,但僅有1成左右的學生對實習指導書中的提高要求部分進行嘗試。同時在實習過程中,學生呈現較為明顯的兩級分化:小部分學生與教師的交流充分,開發進展很快;但大部分學生很少問教師問題,而習慣于在同學內部交流,或者干脆不交流,導致教師無法準確掌握學生的進度。因此,雖然通過課程和實習的學習,學生的編程能力有不同程度的提升,但提升的幅度與學生的主動性呈正比。個別學生能夠通過實習得到明顯的提升,但班級整體的提升效果并不明顯。因此,數據結構課程教學的考核,應該將學生的主動性、與教師的交流程度以及在學習過程中的創新性納入考核范疇,督促學生多實踐、多交流,才能實現真正的提高。
4 教學實踐效果
遵照上述教學改革的策略,在2013級學生的數據結構課程教學中,對模塊化教學方式、應用型實踐設計方法以及綜合性考核評價機制三個方面進行適度調整,對比2012級和2013級學生的課程考試情況(如圖4所示)可以發現,優秀和良好的比率有了明顯的上升,而不及格率有了大幅度的下降。這說明采用面向專業應用的模塊化教學方法后,學生的學習效果有了較為明顯的增強。
2012級和2013級學生的課程實習情況對比(如圖5所示)也可以說明,改革后的教學方法基本上杜絕了實習中的不及格情況,學生都能夠動手完成相關的實習內容,對課堂知識的鞏固和實踐水平的提高有較大的幫助。
5 結語
數據結構知識體系相對基礎,對于非計算機專業的學生而言,只有學以致用,適應社會角色需求,才能成功吸引他們的注意力。因此,數據結構教學應該向模塊化、專業化方向進行更加深入的改革,進而適應社會發展的需要。
參考文獻
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關鍵詞:遙感技術;國土資源管理;土地資源調查;礦產資源監測調查
中圖分類號:S-1 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-09-0061-2
0 引言
隨著遙感技術的發展,更多的方面和領域通過利用遙感技術中高分辨率衛星數據,對土地利用情況、土地執法、土地變更等問題進行深入調查,在國土資源管理問題方面發揮出巨大的作用,隨著科學技術的發展和遙感技術的深入運用,遙感技術已經能夠應用到土地資源調查評價領域,并具有十分廣闊的應用前景。
1 遙感技術在國土資源管理中的應用現狀
遙感技術最初一般應用于遙感地質填圖,隨著技術的發展,其應用領域逐漸拓展到地質環境調監測、礦產資源開發以及地質災害預警等眾多領域,尤其是在國土資源管理中的應用,已經開始處在無法替代的地位,有效地為國土資源的管理規劃、礦產秩序管理和有效利用、地質災害防治和礦產勘察提供了強大的技術動力。
1.1 土地資源調查監測中遙感技術的具體應用
作為一種獲得信息的有效方式,遙感技術的信息量豐富、信息獲取周期短,并具有多光譜的特性,所以,它在我國的土地資源調查當中有著十分重要的作用。20世紀80年代,MSS衛星遙感數據采集技術便開始應用于全國土地概查工作當中;80年代后期,原國家土地管理局應用航空遙感技術開展了全國絕大多數地區1:1萬土地利用現狀調查。90年代初,全國縣級土地詳查工作也在遙感技術的支持下展開,進入新世紀以來,大量新設備、新技術,諸如QuickBird,IKONOS,SPOT-5等高分辨率、多時段衛星數據開始廣泛應用于土地資源的調查監測當中,在全面展開利用動態遙感進行土地監測工作的前提下,逐步建立了全國的土地遙感監測體系。
所以,近些年來,遙感技術在國土資源管理中的應用已朝著標準化、規?;姆较虬l展。而隨著科學技術的發展,各級政府也逐漸開始順應形勢,頒布了《土地利用現狀調查技術規程》《土地利用動態遙感監測規程》《SPOT2.5m數字正射影像圖制作技術規定》等標準規程,2005年,國土資源部承擔了國家“863”課題“規模化高效土地資源遙感業務運行系統”建設,開展了高分辨率遙感影像數據處理、土地利用信息自動提取等各種遙感高端技術的研究;2007年,第二次全國土地調查利用了大量的技術方法和技術路線,使遙感技術得到了廣泛的應用和發展。
1.2 在地質環境調查與地質災害監測中遙感技術的應用
現代遙感技術的進步和發展,對環境監測、地質災害監測的研究提供了嶄新的道路。在地質災害,諸如地震、滑坡、泥石流等的調查研究中,遙感技術的優勢和作用被充分發揮,在1976年唐山地震的救災工作時,我們利用機載遙感資料進行震后相應的救災工作,而且利用高科技的1:1萬航片制定了相應的震害圖,在唐山地震的營救中起到了重要的作用,有效提升救災工作效率,能夠節省時間和資金的耗費,更加真實客觀地反映了災害地區的受災狀況。
除此之外,在2008年汶川大地震中,遙感影像技術也被利用于有效提取并分析活動性線性構造及環形構造信息,從而獲取汶川地區地面斷裂、冒沙和位移等各種地貌的直觀畫面和直觀情況分析,從構造規模、地質活動程度等各個方面有效分析出余震發生的種種情況及其危害程度,評估災害造成的損失情況,并且《汶川地震災害地圖集》的出版,也是以遙感技術所獲得的各項資料為依據而制作的。此外,通過對不同時間遙感資料進行對比,可以了解容易發生震后滑坡、泥石流等地質不穩定的地區,幫助進行相應的預測和分析,充分地了解已發生各種地質災害地區地質的破壞程度,做好防震救災工作。
1.3 在礦產資源調查、開發利用監測中遙感技術的應用
高光譜遙感一般利用搭載于航空或航天平臺上的成像光譜儀監測各類地物的光譜特性,取得相應的圖譜合一的信息。所以,它被充分地利用到礦產資源調查、開發和利用的各類監測活動,為其提供了技術支持和發展空間。
隨著AIS-1的出現,遙感技術在地質方面的應用由多光譜的定性描述向高光譜定量物質組成鑒別進行技術跨越,至此,我國高光譜礦物填圖技術逐步開始應用到地表巖石、礦物的具體識別與填圖當中。20世紀90年代開始,國土資源部利用遙感技術對多個礦產資源進行了開發和監測,基本查明了進行監測的區域各類礦種能夠進行開采的具置、廢棄物分布狀況等,并方便進行各類執法活動,經過多年的實踐,各類與礦產資源開發有關的遙感技術已經有了很大發展,為礦產資源開發活動能夠長期有效地進行奠定了堅實的基礎。
2 遙感技術應用中存在的種種問題
2.1 數據資源不夠豐富
多時相、高分辨率的遙感信息資源在國土資源管理工作當中顯得尤其重要,雖然它已經在各方面有很大的提高,但是,由于科技和資金等問題的限制,高質量、高水平的遙感數據的衛星源卻很少。在國內現在雖然有“遙感三號”、“遙感四號”等能夠有效用于國土資源的管理工作,但這些衛星分辨率具有相對較低、成像周期長等缺點,所以不能完全滿足國土資源管理工作的各類需求。因此,我國一般從國外購買相應的遙感數據和遙感資料,因此,高質量遙感數據資源十分珍貴,我國自主獲取高質量、高水平的遙感影像數據源的各種手段還有待進一步拓展和提升,才能獲得更好的遙感資料。
2.2 遙感技術實力薄弱,高分辨率遙感影像的信息自動化水平不高
目前,遙感技術能夠對中分辨率遙感數據進行十分成熟的科學研究。而目前土地利用遙感監測必須在充分滿足管理和生產需要的前提下進行,但目前基于紋理的分類和信息提取技術仍然不能滿足要求,高分辨率遙感影像的信息自動化水平不高。
3 遙感技術在未來的國土資源管理中的發展狀況
作為一項新的技術手段,隨著科學技術的發展以及各類數據庫資源的有效利用,遙感技術在國土資源管理中的應用向更深層次和更廣泛的空間發展。
3.1 土地利用調查與監測方面遙感技術的利用前景
一般來說,國土資源部每年對全國50萬人口以上城市的土地利用情況進行相應的監測工作。但近些年來,隨著對國土資源管理工作的需要,許多省市進行監測的時間間隔越來越短。隨著管理工作的需要和科技的發展,遙感技術的各類特征和優勢,十分有利于相應工作的開展,所以,一些地級市為了更好地進行國土管理工作,也開始進行相應的監測工作,其趨勢是省級監測的時間間隔將會越來越短,地級市進行監測的次數越來越多。
近年來,隨著遙感技術調查工作的順利開展和進行,幫助國土資源管理部門和各級政府基本實現了遙感監測技術在國土資源管理中的產業化經營和應用。但由于種種限制,在天氣狀況不好的情況下,常用的遙感影像數據技術對于數據和資料的獲取有著很大的缺陷性和局限性,不能準確地獲取國土利用問題的各類資料,所以,隨著科學技術的發展和提高,遙感技術需要避免惡劣天氣所帶來的種種影響,使其具有全天候穿透能力等優勢,這樣將會在未來的土地利用和調查中充分發揮其重要作用和價值。
3.2 資源開發和管理方面遙感技術的利用前景
利用高光譜遙感技術光譜信息層次豐富、波段窄、分辨率高等優勢,能夠做到反復演示某些指示礦物的豐度,將使遙感技術能夠更好地利用在各種礦產資源的開發管理和監測方面,成為地質及礦產資源找礦、監測等方面的重要技術手段。
3.3 地質環境調查與地質災害監測方面遙感技術的利用前景
遙感技術應用于地質環境調查與地質災害監測具有不可代替的優勢,針對目標區域的特點,利用遙感技術,可以對目標區域的地質環境和地質災害進行監測,而且遙感技術應用于地質災害監測逐步從定性化向定量化發展,并可逐步應用于地震前期的監測,今后,利用遙感技術研究地質災害,一般需要在使用衛星系統的基礎下,以航空、地面等多種監測為主要的手段,進行全天候、多時相的連續觀測,從而達到事半功倍的效果和作用。
4 結語
在利用國土資源遙感的發展方向就是要做好調查與分析研究的結合、遙感技術與常規方法的結合,才能取得更好的效果。隨著地理信息系統的廣泛運用和計算機技術的日益推廣,在國土資源管理工作中有效利用遙感技術不僅有著很強的可行性,而且也有著很強的實踐性,這在很大程度上一定會為國土資源管理帶來革命性的進步。
參考文獻
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關鍵詞:遙感技術;農田水利;資源利用
中圖分類號:TP317.4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-7800(2012)005-0047-02
0 引言
隨著農田水利技術的發展,遙感技術在水利資源中的應用顯得越來越廣泛,尤其在農田水利建設中,遙感技術起著重要的監測和評估作用,能對農田洪澇干旱災害進行科學有效的監測和評價,能對農田水土流失和水土腐蝕情況進行監控和分析,能對農田中灌溉情況進行分析和判斷,將有利于我國現代化農業的發展。
1 遙感技術概述
1.1 遙感技術概念
遙感技術主要是指從外層空間或者遠距離高空的平臺(即波探測儀器或者遙感器)上通過電子光學或者光學接收地球表面的反射或者電磁波信號,并利用數據磁帶或者圖象膠片的形式進行記錄再傳輸至地面,通過信息處理、野外驗證、判讀分析,從而為環境動態監測、資源勘測等部門規劃決策提供服務。遙感技術是攝影、掃描、信息傳輸、響應的過程,主要研究的是地面某物狀的位置、大小、形狀及其跟環境的相關性的科學技術。遙感技術現廣泛應用于地球資源勘探、環境監測、氣象、水文、海洋、地理、地質、林業、農業等各個領域。
1.2 遙感技術原理
世界上不管是什么物體,都存在著光譜性,也就是說每個物體都有著一定程度的吸收、輻射、反射光譜的性質。由于各物體在同一光譜區內所出現的光譜特性有所不同,相同物體在不同發光譜區域內所出現的光譜特性也有區別。也即由于時間和地點的不同,太陽對地面的光照射角度存在著差異,各物體或者同一物體吸收和反射光譜也各不相同。遙感技術就是依據此光學原理,對不同光譜特性下的物體進行判斷和分析。其常使用的有紅外光、紅光、綠光三種光譜波段,其紅外光波段主要將探測礦產、土地以及資源;紅光主要用來探測水污染、植物的生長和變化情況;綠光主要用來探測土壤、巖石、地下水情況。同時,還存在微波段,主要是對海底魚群的游弋及氣象云層進行探測。
遙感技術主要涉及到的系統有:遙感平臺(用來搭載遙感儀器的)、傳感器(主要是用來收集、傳輸和記錄遙感數據的裝置,傳感器是遙感技術中的核心部件)、遙感信息數據接受處理系統(其由數據接受、記錄系統和數據處理系統所組成)、分析解譯系統(對數據進行判斷、研究和分析,提取有用的數據和信息,并翻譯成易懂的圖件或者文字資料)等。2 遙感技術在農田水利資源中的應用
2.1 遙感技術在防洪抗旱中的應用
遙感在農田防洪抗旱中的應用主要表現在緊急救援、快速反應、洪澇災害情況反映、以及災后重建等方面。目前我國已經建立了農田洪澇災情遙感速報系統,此系統的運行一般存在兩種模式。
(1)對災區進行宏觀的監測和評估。其主要是通過NOAA氣象衛星所反映的數據,對我國易發洪澇災害地區的情況進行每天兩次的速報,即對其災情分布、持續時間、影響程度等進行監測和評價,給出損失數據、災情簡報和圖像。(2)對災區的重點進行監測和評估。其主要是通過雷達衛星和機載合成SPOT數據、TM數據(來自主題測繪儀)、SAR圖像數據(來自孔徑雷達)以及其它高分辨率數據,結合地理信息系統技術對災情比較嚴重的地區,進行多層次地監測和評估,給出詳細報告和災情圖像,報告災情損失數據,并且為災后重建提出一定的決策建議。實踐已經證明,遙感技術在減輕洪澇災害損失方面有著極其重要的作用,尤其是在緊急救災、災情監測、災情評估、降水遙感監測、旱情監測、旱情評估以及災后重建等方面,遙感技術提供了快速、客觀、全面的數據,為決策部門提供了強有力的決策依據。
2.2 遙感技術在水土流失監測治理中的應用
近年來,為了保證水土不流失,全國展開了土壤侵蝕定量調查。在調查中,涉及的最為主要的技術就是遙感技術,遙感技術以其經濟、動態、快速、宏觀的優點成為我國土壤侵蝕定量調查的最主要信息源。通過遙感技術,為我國水土環境保護、水利和農林、江河治理、國土整治、西部大開發、水土保持生態建設等提供了科學的可靠的數據信息資料,從而為有關部門的決策提供科學依據。由于土壤侵蝕過程非常復雜,其一般受到人為因素和自然因素的綜合影響。人為因素主要是指土地的人為利用,如放牧、耕地、修路、開礦等,自然因素主要是土壤、地質、地形、植被、氣候等。不同的土壤侵蝕類型,其影響因素也是不一樣的,對于水蝕來說,參考通用土壤侵蝕方程各因子指標,并考慮遙感技術與常規方法相結合方法能否獲取以及是否方便在GIS中存取、表達和計算。一般選擇降水、地形或坡度、溝谷密度、植被蓋度、成土母質及侵蝕防治措施等作為土壤侵蝕量估算的因子指標。
2.3 遙感技術在河道動態變化監測評價中的應用
通過衛星遙感技術,對河道變化進行檢測,預測河道的未來發展趨勢,以方便農田水利規劃以及防災減災等工作的開展,從而為我國社會經濟效益的增加做了重要貢獻。農田水利建設中,河道特征一般有:河型、河道水流流態、河床地貌地形、河道平面形態以及水體物質如污染物和挾沙等。通過遙感技術對河道特征進行監測,獲取以上特征數據信息,提供給相關部門進行分析,從而有利于其作出科學的農田水利建設決策。
3 遙感技術在水利資源應用中的發展趨勢
隨著信息化技術的發展,遙感技術在我國農田水利現代化建設中也實現了推廣,遙感技術將在農田水利建設中“無孔不入”,并且為管理層提供有效的科學的可靠的決策數據。在水利建設中,遙感技術將會呈現以下幾個趨勢:第一,逐漸實現集成化。農田水利建設中,遙感技術將不斷推進其信息化進程,信息化過程中不但要求遙感所獲取的數據進行緊密的嚴謹的集合,從而形成一個更大的數據系統。同時,遙感技術往往還會與如OA系統、MIS系統等外部系統進行密切結合,實現用戶的多方面要求。所以,遙感技術將逐漸和外部系統進行無縫集成對接。第二,逐漸實現數學模型化。對水利工作人員來說,只是對圖形數據進行查詢、瀏覽根本沒有多大意義。應該擴充遙感在農田水利建設中的作用。因此,就必須通過遙感軟件進行專業的分析。水利行業要求遙感系統平臺提供專業的分析算法和專業模型,以便對各種水利數據進行深層次的分析,使系統具有輔助決策支持功能,為有關部門提供科學的計算結果和決策依據。第三,逐漸實現標準化。在遙感技術應用中,沒有形成一定的標準,其標準化使用是農田水利規范建設的需要。標準化主要就是指要做到遙感技術的可收縮性、互操作性、可移植性、環境通用性。主要的內容有:數據收集、數據分析、數據交換、數據測算、解釋等等。
綜上所述,遙感技術在農田水利中有著廣泛的應用,遙感技術的應用將有利于農田防洪抗旱工作,有利于對農田利用情況進行科學分析,有利于對農業灌溉系統進行精算,有利于對農田水土流失進行監測、評價和治理,有利于對河道動態變化進行監測和評價。因此,應該大力推動遙感技術在農田水利建設中的應用力度,加大實現遙感技術應用的網絡化、集成化、模型化、標準化。
參考文獻:
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關鍵詞:地理檢測;測繪遙感;技術;應用分析
地理檢測技術在地質工程中,已經得到了廣泛的應用,隨著礦質勘探和生物科學的發展,對地理檢測技術有了更高的要求,地理檢測技術要想很好的發揮其應有的作用,就必須對檢測的技術和方法進行更新,測繪遙感技術就是在這種背景下產生的,遙感技術是利用遠距離的電磁波等手段,向需要探測的目標發射信號,然后通過返回的信號,就可以計算出目標的形狀和組成等,目前已經有很多公司開發了相應的測繪遙感系統,在實際的檢測過程中,只需要把相關的設備安放到指定位置即可,然后通過對設備進行簡單的設置,設備就會自行的進行目標的測繪,極大的改善了傳統地理檢測的難度。
1 測繪遙感技術簡述
1.1 測繪遙感技術的概念
遙感英文名為Remote Sensing,簡稱RS,顧名思義,遙感就是指通過非接觸式的手段,通過一些必要的傳感器,進行遠距離檢測的方法,然后就可以根據對目標探測的數據,對目標物體的特性和性質等進行深入的分析,從廣義上來說,遙感是指所有遠距離探測的方式,而狹義上的遙感技術就是通過具體的設備,收集探測目標的相關數據,然后對這些數據進行分析,在實際的應用中,通常都會采用一些對電磁波反應靈敏的設備,然后向探測的地區發射電磁波,電磁波在接觸到物體時,會進行反射和散射等,同時目標物體自身會進行輻射,而探測的設備就是將這些與目標相關的電磁波都收集起來,通過計算機的特定運算,就可以得出物體的相關屬性,測繪遙感技術的最初應用是在空中拍攝,在上世紀中期時,由于遙感技術可以迅速的獲取某個地區的地形地貌,開始被人們所重視,到了第一顆衛星發射時,遙感技術開始走向成熟,經過了多年的不斷完善,現在的遙感技術在地理檢測中得到了廣泛的應用。
1.2 測繪遙感技術的特點
從遙感的發展歷程中可以看出,遙感從最初的航空拍攝,發展到現在的地質測繪,其每個階段的進步都是根據實際的需要來的,因此其具有很高的實用性,現在的遙感技術都是利用衛星進行的,衛星在高空進行拍攝時,可以對很大的空間同時進行探測,而傳統的地理檢測方式,通常都需要人工的參與,這種方式每次檢測的范圍非常小,獲取的數據有很大的局限性,而要想完成大面積的檢測工作,就需要大量的人力和時間,而衛星遙感的這種測繪方式,可以同時收集到一個地區大量的數據,對數據的處理也都是由計算機進行,由于衛星繞地球的周期都比較短,對同一地區進行遙感的時間間隔也比較短,尤其是地球同步衛星,始終保持在地球上空的同一個位置,就可以不斷的對這一地區進行遙感,那么收集到的數據都是最新的,如果這一地區發生了地質變化,也能夠很快的通過測繪遙感,收集到變化后的地理護具,這是傳統的地理檢測技術無法相比的,從檢測成本的角度上考慮,衛星遙感技術也要好很多,由于不需要人員進行實地的檢查,就能夠節省人員和設備的相關費用,而衛星的存在,遙感通常都是其功能的一部分,同時對一些沙漠等荒涼地區的地理檢測,地面的檢測很難進行,如果采用衛星遙感的方式,就可以非常簡單的解決。
2 地理檢測中測繪遙感的技術應用
2.1 獲取相關的地理數據
從某種意義上來說,在地理檢測中使用遙感技術,極大的促進了地理學的發展,由于遙感技術可以獲取到地區表面的圖像,而且隨著攝像相關技術的發展,衛星上所帶的拍攝設備分辨率越來越高,獲取到的圖像也越來越清晰,測繪遙感技術的這個功能是地理檢測的基本功能,已經在很多地理領域得到了應用,尤其是地圖的繪制中,目前大多數地圖都是通過這種方式獲取的,由于這種衛星遙感測繪出來的地圖,能夠真實的表現出建筑物等的實際情況,受到了用戶的廣泛稱贊,除了對地球表面進行拍照意外,遙感技術還能夠利用波普獲取到更多的地理信息,通過這種衛星的光譜遙感,對地下的情況也能夠進行信息的獲取,目前我國的一些衛星就配備了最新的高光譜設備,利用這個設備能夠獲取到很多地理資源的信息,這些信息對水利和礦產等領域有很重要的作用。
2.2 測繪遙感技術在地質災害中的應用
由于衛星遙感技術是在高空對地理信息的收集,那么在一些地質災害中,對地理檢測工作也可以順利的進行,例如某一地區發生地震后,地形地質都有了較大的變化,要想很好的完成救災工作,首先就需要一個地震發生地區的最新地圖,這時衛星遙感技術不僅能夠很快的獲取到相關的地圖信息,甚至對某一地區的地質災害情況,也能夠做出評估,從而使救災工作能夠很好的進行下去,同時測繪遙感也是地理信息系統收集數據的重要組成,由于該系統需要大量地理信息的檢測和收集工作,而測繪遙感技術能夠很好的完成,隨著該系統自身不斷的發展和完善,對相關數據的準確性和有效性要求越來越高,這就要求相關數據在保證精確的同時,還要進行及時的更新,而測繪遙感技術剛好符合這點,隨著遙感相關設備的發展,收集的數據精確性越來越高,而衛星對數據的收集本來就有很好的時效性,這可以保證地理信息系統的有效運行。
3 結語
通過全文的分析可以知道,遙感技術已經是現代地理檢測中的主要方式,與傳統的一些檢測技術相比,遙感技術的對地理檢測的空間上增大了,檢測的時間上卻縮短了,能夠有效的保證相關地理信息數據的準確性和有效性,而且隨著遙感技術使用設備的更新,對地理檢測將變得更加精確,相信隨著時間的推移,測繪遙感的技術將會在地理檢測中得到更好的應用。
參考文獻
一、遙感技術的發展
遙感器不斷拓寬的頻譜范圍,陸續推出的新型傳感器,有效提高的分辨率,不但對遙感的觀測尺度、分辨對地本領以及識別精細程度進行了提高,使得利用遙感器處理數據、提取信息的方法都產生了一個質的提高,把遙感技術的研究應用推向了一個嶄新的高度。
不斷提高的遙感探測分辨率,使對地物精細特點的探測也變成了可能。地物的特點具體包括:其一地物具有的幾何特點,其二組成地物的物質結構與成分,其三演化地物的特點。根據高空間分辨率遙感、高光譜遙感與高時間分辨率遙感可以探測以上特點的精細度。
遙感數據的空間分辨率在近些年來正在迅速被提高,促使地物精細具有了空間特點,在遙感圖像上看清地物的全部相關因素如大小、外形、分布空間、紋理構成、以及其它地物之間產生的空間關系等。地物識別中的地物空間特點在高空間分辨率遙感圖像上逐漸占據了重要位置,而色調與統計特點在中低分辨率圖像識別中曾經發揮的主要作用轉變為次要或者輔助地位。不斷興起與發展的高光譜技術,推動遙感鑒別逐漸變成直接識別地物。高光譜遙感的重要特點是對元光譜進行獲取與重建,進一步按照光譜特點對地物外形、組成地物以及具體成分直接進行識別。伴隨著逐漸提高的光譜分辨率,在識別過程中地物的光譜特點逐漸占據了重要位置,工作方法從原來的分析圖像轉變為圖譜聯合,同時促使遙感逐步脫離看圖識字時期,更加傾向于定量分析與理解地物波普。
二、遙感技術在地質災害中應用的優勢
(一)高精度獲得數據。在高空中遙感技術能夠探測較大的范圍地區,并且宏觀上獲得這一地區范圍的數據。按照不同的采集方法,也會產生不同的廣度與精度。采集工作使用飛機能夠獲得10km左右的高度,使用陸地衛星能夠獲得910km左右的高度。當前TM衛星可以產生15米的影像空間分辨率;而SPOT衛星全色波段最高可產生2.5米的影像空間分辨率,多光譜波動為10米。
(二)更新數據時間很短。在同一地區范圍利用遙感器探測可以反復周期的采集數據,進一步可以有效獲得這一地區最新的各種自然現象的相關數據。按照不斷變化的數據,可以動態監測這一地區的自然現象,對地面變化的事物動態反映。遙感平臺的不同高度可以對各種周期重復觀測,每天NOAA氣象衛星可以兩次收到同一地區的遙感數據,而每半個小時Meteosat則能夠在同一地區獲取圖像。
(三)符合各種地面條件。地面條件不會對遙感技術造成限制,在一些沙漠、沼澤等惡劣條件的地區,可以采用遙感技術取代人類采集和探測相關的重要數據。另外,利用各種遙感器和波段,還能夠通過遙感技術探測地物內部。例如,深層地面、水下層、冰層下存在的水體、沙漠下地物特點等。
三、遙感技術在地質災害中的應用
(一)有效預防災害。第一,在全區范圍內利用遙感技術可以積極了解地質情況,找出容易出現地質災害的范圍。在遙感影像上比較常見的地質災害都體現出了一些特點,聯系這些特點,能夠準確將地質災害頻發地區進行劃分,進一步繪制地質災害危險等級。應當在高級別地質災害地區加強防范安全意識和監測強度,爭取在每一個人身上都普及防范安全意識。第二,在容易發生地質災害的地區利用遙感技術重點進行監測,做好預防和警報工作。發生地質災害的因素是不斷變化的地質體,而暴雨天氣是造成地質變化的重要原因,當然也可能是發生大地震之后引發的次生災害,一般體現出了突發性特征。傳統的調查方法在暴雨發生時無法有效監測面積較大的易受災地區,同時準確性與實時性都需要進一步提高。而通過遙感技術能夠對變化的氣候進行動態監測,及時提醒人們在容易發生地質災害地區的人們盡快做好預防工作。此外,針對地質變化情況也可以利用遙感技術及時準確的發現,提前做好預防地質災害的措施,進而降低損失。
(二)迅速組織救援。發生地質災害時最為顯著的特征便是突發性,一旦地質災害出現,開展救援工作需要具備充分的資料。此外,發生災害之后,救援人員很難勘測受災地區。這時可以使用遙感技術勘測受災地區具體情況,對災害帶來的破壞狀況全面了解,為開展救援工作提供重要的參考資料。災害發生之后救援工作一般非常緊迫,在救援工作中利用遙感技術的較短周期、較高精度等特點為其提供精準、迅速的災區信息。通常情況下能夠應用到的遙感技術包含:受災地區、范圍、破壞建筑的狀況、毀壞交通的狀況、氣候改變的狀況等。當前,具體是對比發生災害之前遙感高精度信息影像和發生災害之后的高精度信息影像,利用影像具有的特點提供重要根據。這些資料能夠為報告災害情況、評估災害情況損失、救援措施等提供準確而迅速的參考根據。
(三)災后重建。造成地區受災嚴重的關鍵原因是缺乏科學合理的規劃。發生地質災害之后,需要對規劃重新考慮。了解災害發生地區的地質狀況是科學進行規劃的前提。由于發生地質災害之后會出現不同程度的改變地質的現象,假如使用人工傳統的勘測方法,對這些變化地質的情況需要更多的時間組織摸底調查工作,致使快速重建災區陷入困境。通過遙感技術的應用,能夠迅速對變化的受災地區地質情況進行確定,或者對存在于規劃中的失誤及時糾正。聯系監測評估遙感數據的結果,同時聯系國家總體規劃政策與地方貫徹落實的具體方案,為重建規劃災后地區提供重要的信息支撐。