作者：程田飛 周為峰 樊偉 單位：中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)資源遙感信息技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院

1多源遙感數(shù)據(jù)源

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的不同類型的遙感傳感器數(shù)據(jù)被用于對(duì)水域的觀測(cè)。不同類型的遙感數(shù)據(jù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖信息提取中具有各自的優(yōu)勢(shì)和特性，因而也對(duì)應(yīng)有不同的應(yīng)用領(lǐng)域和信息提取精度。一般來(lái)說(shuō)，多光譜遙感記錄了地物的反射、輻射波譜特征，擁有豐富的地物空間分布及光譜信息，有助于識(shí)別水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)信息提取的主要信息源。但大多數(shù)多光譜遙感圖像數(shù)據(jù)空間分辨率相對(duì)較低，即空間的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力比較差，將多光譜圖像和全色圖像融合，可有效提高圖像解譯能力。目前常用的識(shí)別水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要有全色圖像、多光譜圖像和微波雷達(dá)圖像等，具體參數(shù)如表1所示。SAR具有全天時(shí)、全天候、多波段、多極化工作方式、可變側(cè)視角、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，SAR圖像中則含有豐富的地表紋理結(jié)構(gòu)信息。在沿海水域，由于海水對(duì)微波雷達(dá)的回波能量較弱，而養(yǎng)殖用的基座、圍欄和網(wǎng)箱等回波能量較強(qiáng)，色調(diào)比周?chē)暮Ｋ粒邔?duì)比度較大，因而可從SAR圖像中提取養(yǎng)殖區(qū)域的相關(guān)信息。此外，在進(jìn)行精度驗(yàn)證時(shí)，還可利用GoogleEarth平臺(tái)提供的在線照片，這為實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證提供了便利。

2水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域的識(shí)別方法

由于受研究時(shí)間、研究區(qū)域和數(shù)據(jù)源等客觀因素的限制，還沒(méi)有一種方法是最普遍和最佳的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的識(shí)別方法。目前常用的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)識(shí)別方法主要有目視解譯、基于比值指數(shù)分析的信息提取、基于對(duì)應(yīng)分析的信息提取、基于空間結(jié)構(gòu)分析的信息提取以及基于面向?qū)ο蟮男畔⑻崛〉取?/p>

2．1目視解譯目視解譯是遙感應(yīng)用最常用、最基本的方法之一。它根據(jù)遙感圖像目視解譯標(biāo)志(位置、形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、圖形及相關(guān)布局等)和解譯經(jīng)驗(yàn)，與多種非遙感信息資料相結(jié)合，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，采用對(duì)照分析的方法，進(jìn)行由此及彼、由表及里、去偽存真、循序漸進(jìn)的綜合分析和邏輯推理，從遙感圖像中獲取需要的專題信息。目前，目視解譯一般都采用人機(jī)交互方式。在解譯前先通過(guò)遙感圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行必要的預(yù)處理，包括圖像增強(qiáng)、圖像融合等，有效地改善圖像的可識(shí)別能力，突出主要信息，提高判讀的精度。楊英寶等依據(jù)6景TM圖像和3期高精度航片，利用人機(jī)交互式解譯方法分析了東太湖20世紀(jì)80年代以來(lái)網(wǎng)圍養(yǎng)殖的時(shí)空變化情況［6］;李新國(guó)等采用3景航空?qǐng)D像對(duì)東太湖的網(wǎng)圍養(yǎng)殖面積動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行人機(jī)交互目視解譯［7］;樊建勇等在經(jīng)過(guò)增強(qiáng)處理后的SAR圖像上，對(duì)膠州灣海域養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行了交互跟蹤矢量化［8］;褚忠信等利用不同時(shí)期的TM圖像，對(duì)黃河三角洲平原水庫(kù)與水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)面積進(jìn)行了人機(jī)交互解譯［9］;吳巖峻等用4景ETM+圖像，經(jīng)過(guò)多次外業(yè)調(diào)查，建立解譯標(biāo)志，采用人機(jī)交互方法，對(duì)海南省海水和島上水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行了勾畫(huà)［10］;宮鵬等借助1987—1992年和1999—2002年的TM/ETM+圖像及GoogleEarth平臺(tái)提供的高分辨率圖像和部分在線照片，對(duì)包括海水養(yǎng)殖場(chǎng)在內(nèi)的全國(guó)濕地分布進(jìn)行了目視解譯，并繪制了專題圖［11］。目視解譯簡(jiǎn)單易行，而且具有較高的信息提取精度，適用于絕大多數(shù)養(yǎng)殖區(qū)域的識(shí)別，但是也存在一定的缺點(diǎn)。當(dāng)解譯人員的專業(yè)知識(shí)背景、解譯經(jīng)驗(yàn)不同時(shí)，可能得到不同的結(jié)果，其結(jié)果往往帶有解譯者的主觀隨意性。當(dāng)養(yǎng)殖區(qū)域水體同非養(yǎng)殖區(qū)域水體的光譜特征或空間結(jié)構(gòu)特征等相似時(shí)，解譯人員就很難根據(jù)標(biāo)志將其區(qū)分開(kāi)來(lái)，使精度受到影響;而且目視解譯工作量大、費(fèi)工費(fèi)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量空間信息的定量化分析和保證信息的時(shí)效性，因此研究遙感信息的自動(dòng)提取方法已成必然。

2．2基于比值指數(shù)分析的信息提取比值型指數(shù)［12］創(chuàng)建的基本原理就是在同一圖像的多光譜波段內(nèi)，求得每個(gè)像元在不同波段的亮度值之比，構(gòu)成新的圖像，以壓制某些造成光照差異的因子或背景的影響，增強(qiáng)地物光譜特征的微小差別，突出目標(biāo)地物的輻射特征。比值型指數(shù)通常又會(huì)作歸一化處理，使其數(shù)值范圍統(tǒng)一到－1～1之間。馬艷娟等利用ASTER數(shù)據(jù)，分析養(yǎng)殖水體與非養(yǎng)殖水體在圖像各波段上的特征差異，構(gòu)建用于提取圖像中水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域的指數(shù)(normalizeddifferenceaquacultureindex，NDAI);并分析用NDAI提取得到的結(jié)果中錯(cuò)分的受大氣、傳感器影響的水體與自然水體的各波段灰度值的分布，構(gòu)建了用來(lái)進(jìn)一步提取深海區(qū)域的指數(shù)(marineextractionindex，MEI)，將近海水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的養(yǎng)殖水體與其他水體區(qū)分開(kāi)［13］，取得了較高的精度。由于比值指數(shù)分析的信息提取方法只考慮各波段上的灰度信息，當(dāng)部分養(yǎng)殖區(qū)在光譜上與深海水域接近或是當(dāng)深海水域光譜并非均一時(shí)，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)分。該方法適用于養(yǎng)殖區(qū)與背景環(huán)境光譜差異大的地區(qū)，否則將無(wú)法克服傳統(tǒng)遙感分類方法所普遍存在的“椒鹽”噪聲，從而影響信息提取的精度。

摘要：在開(kāi)采礦山過(guò)程中，必須監(jiān)測(cè)地質(zhì)環(huán)境，監(jiān)測(cè)結(jié)果將直接影響到礦山的開(kāi)采。遙感技術(shù)因具有多高度和多點(diǎn)位等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)之中，遙感技術(shù)能夠顯著提高礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。本文簡(jiǎn)要分析遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；礦山地質(zhì)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用效果

隨著技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)，從而廣泛應(yīng)用到行業(yè)之中。在監(jiān)測(cè)礦山地質(zhì)環(huán)境過(guò)程中，充分利用遙感技術(shù)可清楚了解危險(xiǎn)源以及危險(xiǎn)發(fā)生的相關(guān)原因，從而進(jìn)行有效管理，避免安全事故出現(xiàn)，與此同時(shí)積極保護(hù)礦山周?chē)h(huán)境。

1簡(jiǎn)要分析遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)主要利用的是電磁輻射，對(duì)光學(xué)或電子學(xué)探測(cè)目標(biāo)所輻射的信息加以接收和記錄，再經(jīng)過(guò)加工，最終成像。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中通過(guò)所輻射的紅外線可發(fā)現(xiàn)不同的磁力，從而獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的有關(guān)監(jiān)測(cè)就是通過(guò)建立計(jì)算機(jī)處理平臺(tái)，調(diào)查分析礦山以及周?chē)牡刭|(zhì)環(huán)境，采集有關(guān)數(shù)據(jù)之后，再將信息數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，精細(xì)化地處理有關(guān)數(shù)據(jù)，評(píng)估后通過(guò)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)共享，當(dāng)?shù)V山地質(zhì)環(huán)境發(fā)生有關(guān)變化時(shí)，數(shù)據(jù)信息也會(huì)發(fā)生變化，有關(guān)企業(yè)和單位能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)信息對(duì)礦山加以管理，再向外界說(shuō)明礦山地質(zhì)環(huán)境方面的有關(guān)消息。

2我國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境發(fā)展現(xiàn)狀

礦山地質(zhì)環(huán)境主要指的是礦山在開(kāi)采過(guò)程中形成的地質(zhì)災(zāi)害、地下水資源破壞、地形地貌景觀破壞和土地資源破壞。我國(guó)國(guó)土面積大，因此礦山也比較多，而每一個(gè)礦山的地質(zhì)環(huán)境均有所不同，因此在開(kāi)采礦山之前需做好地質(zhì)環(huán)境的勘查工作。礦山地質(zhì)環(huán)境是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，在開(kāi)采時(shí)會(huì)影響到周?chē)h(huán)境。一般情況下，如果未合理開(kāi)采，開(kāi)采后會(huì)發(fā)生地面塌陷（多是因?yàn)檫^(guò)度開(kāi)采導(dǎo)致地下采空，含水層發(fā)生較大改變，從而影響地層變形）、地裂縫（多是因?yàn)檫^(guò)度開(kāi)采導(dǎo)致地層水分不均勻）、崩塌以及滑坡災(zāi)害（多是因?yàn)槁短扉_(kāi)采過(guò)于頻繁導(dǎo)致礦山植被層被嚴(yán)重破壞，繼而使得表土層失去固定作用；礦山所開(kāi)采的固體廢棄物未按照標(biāo)準(zhǔn)處理，一旦遭遇雨季或其他外力情況時(shí)，將極易發(fā)生坍塌情況）等負(fù)面情況（見(jiàn)圖1），導(dǎo)致居民無(wú)法再在此處居住。除此之外，在開(kāi)采礦山時(shí)，相關(guān)工作人員的安全也非常重要，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害將嚴(yán)重威脅到工作人員的生命健康安全。實(shí)際調(diào)查顯示，開(kāi)采礦山會(huì)產(chǎn)生一些固體廢棄物，有的固體廢棄物含有重金屬，有的固體廢棄物被丟棄在露天環(huán)境下，導(dǎo)致對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)造成負(fù)面影響；有的廢棄物占地面積廣，很有可能占用耕地或林地，在清理過(guò)程中難度大，速度慢，對(duì)自然資源的影響和破壞程度極強(qiáng)；部分有毒物質(zhì)滲入到地下水中將造成重大危害，無(wú)法有效清理。

摘要：基于海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)為核心進(jìn)行研究，分析海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)，包含智能化數(shù)字遙感技術(shù)、合理運(yùn)用水質(zhì)傳播器、大數(shù)據(jù)的對(duì)比分析法等，并以此為依據(jù)，對(duì)信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)的測(cè)試和仿真實(shí)驗(yàn)展開(kāi)較為深入的分析。

關(guān)鍵詞：海洋污染；信息技術(shù)；智能監(jiān)測(cè)；圖像監(jiān)測(cè)

0引言

伴隨我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類針對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)意識(shí)正在逐年提升。但是據(jù)目前我國(guó)海洋環(huán)境污染監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀來(lái)看，部分國(guó)家都在使用傳統(tǒng)海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)，相對(duì)于智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，該技術(shù)存在監(jiān)測(cè)范圍小、不具備精準(zhǔn)性等問(wèn)題，而且該技術(shù)只能適應(yīng)于近海環(huán)境監(jiān)測(cè)，若是長(zhǎng)時(shí)間對(duì)污染源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，某處污染源會(huì)因?yàn)楸O(jiān)測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，在監(jiān)測(cè)的過(guò)程當(dāng)中從另一區(qū)域漂移到另一個(gè)區(qū)域。因此，本文提出了海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)，合理運(yùn)用該技術(shù)對(duì)海洋環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅能提高海洋環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)精度，同時(shí)還能根據(jù)監(jiān)測(cè)信息獲取到海洋環(huán)境污染樣品信息，進(jìn)而大范圍應(yīng)用信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)。

1海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

依照目前海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，主要包含：智能化數(shù)字遙感技術(shù)、合理運(yùn)用水質(zhì)傳播器、大數(shù)據(jù)對(duì)比分析法等。因此，將針對(duì)海洋環(huán)境污染信息智能圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)，展開(kāi)較為深入的分析。

1.1智能化數(shù)字遙感技術(shù)

1教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法改革

1．1教材與教案

遙感課程的教材較多，其中《遙感導(dǎo)論》在內(nèi)容上著重于遙感基本原理和方法的介紹，條理清楚，闡述準(zhǔn)確，適合各類專業(yè)學(xué)生遙感基礎(chǔ)理論;《遙感概論》內(nèi)容安排合理，重視遙感科學(xué)的技術(shù)性和實(shí)踐性;兩部教材可結(jié)合使用，保證遙感知識(shí)的全面掌握。在教學(xué)過(guò)程中，統(tǒng)一制定一本教材，其他教材作為參考教材推薦給學(xué)生，同時(shí)將一些專業(yè)的遙感資訊網(wǎng)站推薦給學(xué)生，以便學(xué)生自學(xué)使用。教案在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充教材以外最新的遙感前沿信息，并根據(jù)學(xué)生的專業(yè)補(bǔ)充遙感技術(shù)在該專業(yè)中的應(yīng)用案例。動(dòng)態(tài)更新的教案改變以往一成不變的教材教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力。隨著互聯(lián)網(wǎng)資訊的飛速發(fā)展，在教學(xué)過(guò)程中，除了教材與教案，也會(huì)及時(shí)的推薦專業(yè)的資訊平臺(tái)給學(xué)生，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行課后學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自學(xué)能力。

1．2教學(xué)內(nèi)容

本科生應(yīng)具備堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)及較好的專業(yè)實(shí)踐能力，因此應(yīng)用遙感的教學(xué)內(nèi)容包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。理論教學(xué)包括:遙感概論、遙感的物理基礎(chǔ)、遙感技術(shù)原理及特點(diǎn)、遙感圖像處理、遙感圖像的目視解譯和計(jì)算機(jī)解譯、遙感應(yīng)用和3S技術(shù)應(yīng)用。理論教學(xué)過(guò)程中，在傳統(tǒng)的理論知識(shí)講解基礎(chǔ)上，充分考慮學(xué)生的專業(yè)背景，盡量使用與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)案例進(jìn)行教學(xué)，以便提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及知識(shí)的應(yīng)用能力。實(shí)踐教學(xué)包括:遙感圖像處理軟件的使用、遙感圖像基本處理技術(shù)、遙感圖像計(jì)算機(jī)分類以及遙感圖像人機(jī)交互解譯的應(yīng)用實(shí)踐。同樣的，在實(shí)踐教學(xué)部分，也是結(jié)合學(xué)生的專業(yè)背景，盡量使用與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù);在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上針對(duì)不同專業(yè)的同學(xué)設(shè)計(jì)與專業(yè)應(yīng)用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟，爭(zhēng)取讓學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中能夠完整的進(jìn)行一個(gè)與專業(yè)相關(guān)的遙感應(yīng)用練習(xí)，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

1．3教學(xué)方法

傳統(tǒng)的遙感教學(xué)主要著重于課本的理論教學(xué)并輔以相應(yīng)知識(shí)環(huán)節(jié)的操作練習(xí)，實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)主要對(duì)應(yīng)理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立練習(xí)，缺乏系統(tǒng)完整的應(yīng)用實(shí)踐，更沒(méi)有聯(lián)系學(xué)生專業(yè)，做到與實(shí)踐專業(yè)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)。應(yīng)用遙感課程更注重與學(xué)生專業(yè)相結(jié)合的應(yīng)用實(shí)踐，因此在教學(xué)方法上進(jìn)行了一系列的改革探索。理論教學(xué)分為課內(nèi)和課外，課堂上以理論講述結(jié)合實(shí)例講解為主;重點(diǎn)問(wèn)題以思考題的方式讓學(xué)生在課外利用互聯(lián)網(wǎng)資訊平臺(tái)進(jìn)行查閱思考，再在課堂上以討論提問(wèn)的形式將課外查閱信息和課本知識(shí)融會(huì)貫通，并增加遙感知識(shí)在其專業(yè)應(yīng)用的課堂討論，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)提高學(xué)生的自學(xué)能力。實(shí)踐教學(xué)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景設(shè)計(jì)不同的實(shí)例應(yīng)用操作，讓學(xué)生在一個(gè)完整的遙感應(yīng)用實(shí)例中進(jìn)行遙感軟件操作、遙感圖像處理、遙感圖像計(jì)算機(jī)分類以及遙感圖像人機(jī)交互解譯等練習(xí)。學(xué)習(xí)遙感技術(shù)的同時(shí)也學(xué)習(xí)了一個(gè)遙感應(yīng)用項(xiàng)目是如何實(shí)現(xiàn)的。這樣結(jié)合學(xué)生專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用到自己的專業(yè)學(xué)習(xí)中，為畢業(yè)設(shè)計(jì)或?qū)?lái)就業(yè)奠定良好的專業(yè)技能。

摘要：三維立體景觀設(shè)計(jì)是數(shù)字城市的重要載體，在優(yōu)化城市景觀布局、協(xié)調(diào)城市整體發(fā)展規(guī)劃、調(diào)動(dòng)市民參與城市建設(shè)的積極性等方面具有積極意義。本文提出了一種基于立體正射影像對(duì)的三維立體景觀設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)以可量測(cè)的形式快速構(gòu)建三維立體景觀模型，基于VS2012開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)了對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)。以某三線城市為案例驗(yàn)證表明該方法具有效率高、三維真實(shí)感強(qiáng)、可視化等優(yōu)勢(shì)，滿足三維立體景觀設(shè)計(jì)的一般性需求。

關(guān)鍵詞：立體正射影像對(duì)；三維立體景觀；三維坐標(biāo)量測(cè)；可視化；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

數(shù)字城市涉及大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)、遙感技術(shù)、圖像處理技術(shù)、三維圖像建模技術(shù)等，對(duì)城市進(jìn)行多角度、全方位、可視化描述，實(shí)現(xiàn)城市過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)的數(shù)字化表征。數(shù)字城市包含多個(gè)層次，但其基礎(chǔ)是城市地理空間數(shù)據(jù)集合[1-3]，而三維立體景觀作為城市地理空間數(shù)據(jù)集合的重要組成部分，三維立體景觀設(shè)計(jì)方法研究對(duì)加快我國(guó)城市數(shù)字化進(jìn)程具有現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)的三維立體景觀設(shè)計(jì)方法多集中于實(shí)際地物的信息采集與三維建模或者借助三維建模軟件進(jìn)行虛擬化實(shí)現(xiàn)，針對(duì)小范圍或者單獨(dú)的三維立體景觀設(shè)計(jì)，上述方法具有較好的可行性，但是針對(duì)大規(guī)模、協(xié)調(diào)性的城市全域三維立體景觀設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)方法效率較低、整體把握性差、抽象性不足、可擴(kuò)展性較差，無(wú)法滿足要求日益提高的城市三維立體景觀整體布局設(shè)計(jì)需求[4]。基于上述背景，利用立體正射影像對(duì)的三維可量測(cè)、立體觀測(cè)性強(qiáng)、全域描述性等特性，提出了一種基于立體正射影像對(duì)的三維立體景觀設(shè)計(jì)方法，核心步驟包括原始遙感圖像的預(yù)處理、數(shù)字高程模型（DEM）的構(gòu)建、正射影像對(duì)的生成、三維立體景觀的生成等步驟，為了便于推廣使用，在VS2012[5]環(huán)境下開(kāi)發(fā)了對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)，輸入城市相關(guān)參數(shù)即可便捷的給出城市三維立體景觀設(shè)計(jì)方案。選取國(guó)內(nèi)某三線城市，對(duì)基于立體正射影像對(duì)的三維立體景觀設(shè)計(jì)方法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，基于立體正射影像對(duì)的三維立體景觀設(shè)計(jì)方法可實(shí)施性較好，對(duì)協(xié)調(diào)城市整體三維立體景觀布局、優(yōu)化城市景觀環(huán)境具有重要作用。

1城市原始遙感圖像的預(yù)處理與空間定位

通過(guò)遙感技術(shù)獲取的城市原始圖像存在周期性的噪聲和大量冗余、山體陰影等，為了實(shí)現(xiàn)遙感圖像的精確空間定位，需要對(duì)城市原始遙感圖像進(jìn)行預(yù)處理[6]。針對(duì)周期性的噪聲和大量冗余問(wèn)題，采用帶通或者槽形濾波器進(jìn)行濾波處理；針對(duì)山體陰影問(wèn)題，采用比值法對(duì)其進(jìn)行消除。基于Matlab環(huán)境[7]，對(duì)上述過(guò)程進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。遙感圖像處理完成后，需要進(jìn)行空間定位，考慮到目標(biāo)城市的規(guī)模和具有標(biāo)識(shí)意義的地表建筑，采用基于遙感圖像線特征提取的三維空間定位法，具體步驟如下：S1：選擇經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的遙感圖像中帶有標(biāo)識(shí)意義的地表建筑，可以選取道路、河流、廣場(chǎng)等，對(duì)這些地表建筑進(jìn)行線特征提取；S2：對(duì)提取到的線特征進(jìn)行圖像增強(qiáng)、邊緣細(xì)化、邊緣追蹤、中心點(diǎn)定位等處理，保證線特征長(zhǎng)度、拐角數(shù)目等滿足線特征的閾值要求；S3：對(duì)滿足閾值要求的線特征進(jìn)行實(shí)際匹配，先進(jìn)行層次匹配，然后進(jìn)行檢測(cè)匹配，所有匹配完成后形成匹配集；S4：根據(jù)匹配集進(jìn)行遙感圖像的定位。

2數(shù)字高程模型（DEM）的構(gòu)建與正射影像對(duì)的生成

數(shù)字高程模型（DEM）采用一組有序的數(shù)值陣列來(lái)描述地面高程的實(shí)體模型，該實(shí)體模型包括數(shù)字化的各種地貌因子，包括起伏度、起伏變化率、坡向、坡度在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布值，是生成正射影像對(duì)的基礎(chǔ)[8-10]。基于構(gòu)建效率和光滑度的考慮，采用克呂金內(nèi)插法來(lái)構(gòu)建數(shù)字高程模型，詳細(xì)過(guò)程如下：S1：基于遙感圖像的定位數(shù)據(jù)集，繪制出遙感圖像的定位分布散點(diǎn)圖；S2：根據(jù)分布散點(diǎn)圖的分布樣點(diǎn)數(shù)和均勻程度，選擇常規(guī)克里金插值或者塊克里金插值法，根據(jù)采樣點(diǎn)間的距離和采樣點(diǎn)的整體空間分布情況進(jìn)行合理插值；S3：根據(jù)生成的DEM范圍，進(jìn)行樣點(diǎn)數(shù)據(jù)集的外接矩形繪制，最終生成數(shù)字高程模型；S4：對(duì)生成的數(shù)字高程模型進(jìn)行標(biāo)記處理，標(biāo)記出低洼地帶并檢查是否有失真現(xiàn)象。數(shù)字正射影像具有精確的平面位置，包含有完整而豐富的影像信息，具有較強(qiáng)的二維直觀性，為了把這種優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到三維，引入人工視差輔助機(jī)制，把具有明顯優(yōu)勢(shì)的數(shù)字正射影像與數(shù)字高程模型下的立體輔助影像進(jìn)行組合，形成立體正射影像對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)具有直觀性的高精度的三維立體景觀。如圖3所示，左圖用于生成數(shù)字正射影像，方法是根據(jù)數(shù)字高程模型上的定位高程值映射到遙感圖像上，根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)字影像內(nèi)定向，最后按圖廓線裁切得到一幅數(shù)字正射影像圖，并進(jìn)行地名注記、公里格網(wǎng)和圖廓整飾等。右圖用于構(gòu)造虛擬的立體模型，根據(jù)數(shù)字高程模型給出的起伏度、起伏變化率、坡向、坡度等地形情況引入人工視差，利用人工視差反應(yīng)數(shù)字高程模型的地形起伏情況，從而形成一個(gè)立體輔助片，并與正射影像構(gòu)成立體模型。

摘要：遙感技術(shù)屬于一類創(chuàng)新科技體系，利用這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)國(guó)土資源現(xiàn)狀，為土地資源的管理調(diào)查工作帶來(lái)重要的技術(shù)保障，讓國(guó)土資源的開(kāi)發(fā)與利用更具合理性和實(shí)效性，并且進(jìn)行國(guó)土資源管理中遙感技術(shù)應(yīng)用研究工作，最后概述相關(guān)技術(shù)在國(guó)土資源調(diào)查中的應(yīng)用價(jià)值，從而為相關(guān)領(lǐng)域的研究與實(shí)踐帶來(lái)相應(yīng)的參考思路。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；國(guó)土資源；管理調(diào)查；應(yīng)用研究

要保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期可持續(xù)性發(fā)展，務(wù)必要先關(guān)注自然資源的有效開(kāi)發(fā)與利用。森林與濕地等眾多國(guó)土資源會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展產(chǎn)生重要的動(dòng)態(tài)化影響，務(wù)必要利用所需的技術(shù)體系實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些資源的改變現(xiàn)象。在20世紀(jì)60年代誕生遙感技術(shù)，這是會(huì)產(chǎn)生明顯社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的探測(cè)技術(shù)，在其科研與實(shí)踐中獲取顯著成果，雖然遙感技術(shù)發(fā)展歷程較短，但是在現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境下，必將會(huì)有巨大的應(yīng)用空間。

1遙感技術(shù)概述

遙感技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具備突破距離限制的無(wú)接觸式探測(cè)功能，從而獲取人工操作方式無(wú)法調(diào)研的土地?cái)?shù)據(jù)資源。選擇各類傳感器裝置后獲得各個(gè)地區(qū)的地表數(shù)據(jù)資料，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸操作、整理操作以及分析操作等，以此研究相關(guān)空間的實(shí)際區(qū)位情況、形態(tài)情況、性質(zhì)情況以及周邊環(huán)境情況等，這是國(guó)土資源領(lǐng)域調(diào)查管理的重要技術(shù)應(yīng)用方面。在遙感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用推廣過(guò)程中，其獲得的地理物資數(shù)據(jù)資源有著很強(qiáng)的真實(shí)性，能夠較為直觀地分析圖像信息，在綜合層面上獲得各類所需數(shù)據(jù)信息，并且研究各類國(guó)土資源數(shù)據(jù)資料，結(jié)合周期考慮因素等及時(shí)更新國(guó)土資源數(shù)據(jù)信息，充分保障相關(guān)數(shù)據(jù)資源具備的實(shí)時(shí)性特征。以實(shí)際應(yīng)用角度進(jìn)行分析可知，遙感技術(shù)具備較強(qiáng)的分辨率參數(shù)與較高的精確性，從而綜合性、實(shí)時(shí)性地獲取研究所需的動(dòng)態(tài)國(guó)土資源數(shù)據(jù)信息，最終產(chǎn)生較為理想的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

2遙感技術(shù)與國(guó)土資源調(diào)查

2.1國(guó)土資源調(diào)查基本概念

摘要：該文分析了農(nóng)業(yè)信息學(xué)的課程設(shè)計(jì)與本科教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合近年來(lái)課程最新研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)了基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的玉米出苗率、葉面積指數(shù)、株高、生物量、葉綠素及葉片氮含量監(jiān)測(cè)等6個(gè)教學(xué)案例，旨在提高學(xué)生上課的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，推動(dòng)教學(xué)改革，為涉農(nóng)專業(yè)高層次應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)信息學(xué)；無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)；課程案例

1引言

農(nóng)業(yè)信息學(xué)作為農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)一門(mén)交叉的新學(xué)科與技術(shù)深度融合，是作物栽培生理、農(nóng)業(yè)遙感和智能決策等領(lǐng)域的交叉與創(chuàng)新，研究空間大，知識(shí)融通性強(qiáng)，有助于將關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。其先進(jìn)的數(shù)據(jù)獲取手段與數(shù)據(jù)采集方法，拓展了無(wú)人機(jī)遙感在農(nóng)作物圖像處理、光譜數(shù)據(jù)分析、光合機(jī)理、生理特征、幾何形態(tài)研究的廣度和深度，為作物精準(zhǔn)栽培與智慧農(nóng)業(yè)研究方法的創(chuàng)新與發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化、定量化，信息化發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持［1-3］。隨著無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，其核心技術(shù)如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于作物農(nóng)藝參數(shù)監(jiān)測(cè)中，提高了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率［2］。該技術(shù)在農(nóng)學(xué)類專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加，提高了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的教學(xué)水平和質(zhì)量，為我國(guó)培養(yǎng)了一批該領(lǐng)域高層次專業(yè)人才［3-6］。雖然在教學(xué)過(guò)程中已取得了一定的成就，但受教師們傳統(tǒng)教學(xué)的影響，教學(xué)中仍存在一定問(wèn)題，如教師單方面灌輸知識(shí)［7］，農(nóng)業(yè)信息化教學(xué)內(nèi)容中圖像處理，無(wú)人機(jī)飛行線路規(guī)劃較為難懂，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，積極性差，最終教學(xué)效果不理想。課堂部分授課內(nèi)容若讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、并參與，定能增加學(xué)生積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。作物學(xué)教學(xué)特點(diǎn)就是要求學(xué)生去基地實(shí)訓(xùn)，通過(guò)親身實(shí)踐更好地理解課程內(nèi)容。無(wú)人機(jī)遙感（UAVRemoteSensing）具有較大的適用性、機(jī)動(dòng)性，技術(shù)的快速發(fā)展，其搭載數(shù)碼越來(lái)越高分辨率的數(shù)碼相機(jī)，UAV遙感在農(nóng)業(yè)上正成為一種有潛力技術(shù)，可用于監(jiān)測(cè)作物農(nóng)藝參數(shù)。目前，UAV在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，并取得了一系列的成果，在一定程度上推動(dòng)了農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展［8］。然而，由于其包含了作物學(xué)、圖像處理、無(wú)人機(jī)飛行操作等較多的知識(shí)點(diǎn)，要完成這些實(shí)踐內(nèi)容，就要求學(xué)生多角度、多層次的掌握綜合知識(shí)。通過(guò)讓學(xué)生參與基于無(wú)人機(jī)的作物長(zhǎng)勢(shì)與營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè)的實(shí)踐探究，可以培養(yǎng)他們的綜合能力，提升教學(xué)質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展培養(yǎng)基礎(chǔ)人才［9］。為了提作物學(xué)本科生學(xué)習(xí)的積極性，筆者結(jié)合目前的研究?jī)?nèi)容基于無(wú)人機(jī)的玉米生產(chǎn)長(zhǎng)勢(shì)與營(yíng)養(yǎng)診斷，將該內(nèi)容設(shè)計(jì)為6個(gè)教學(xué)案例，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí)，即基于無(wú)人機(jī)的玉米出苗率、葉面積指數(shù)、株高、地上部干物質(zhì)量、葉綠素值、葉片含氮量監(jiān)測(cè)，旨在推動(dòng)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2教學(xué)案例

2.1基于無(wú)人機(jī)遙感的玉米出苗率估算。出苗率是玉米大田生產(chǎn)的一個(gè)重要指標(biāo)，及時(shí)確定出苗率對(duì)于栽培管理決策如補(bǔ)苗、灌水等措施具有重要意義，同時(shí)也能預(yù)測(cè)產(chǎn)量。常規(guī)方法評(píng)估過(guò)程通過(guò)人工數(shù)苗，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易出現(xiàn)視覺(jué)疲勞，造成準(zhǔn)確率下降。目前，基于無(wú)人機(jī)遙感，通過(guò)圖像分析處理技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)大田作物的早期出苗率。采用Photosacn軟件自動(dòng)將無(wú)人機(jī)獲取的單張高清影像拼接成一個(gè)整體，在識(shí)別出苗率的研究中，由于最大類間方差法的較好性能可以用于多種作物與作物分割，所以選擇最大類間方差閾值分割法分割識(shí)別玉米圖像。玉米4葉期后葉片之間會(huì)有重疊，按照常規(guī)計(jì)數(shù)法會(huì)將重疊在一起的幾株玉米識(shí)別成1株，造成準(zhǔn)確率降低。通過(guò)幾何特征如葉片的長(zhǎng)寬比、形態(tài)參數(shù)可區(qū)分識(shí)別重疊植株，通過(guò)識(shí)別重疊區(qū)形態(tài)特實(shí)現(xiàn)玉米植株計(jì)數(shù)，建立玉米苗期數(shù)的回歸模型。該方法也可較好地識(shí)別雜草，提高出苗率識(shí)別的準(zhǔn)確性。通過(guò)比較基于無(wú)人機(jī)與人工數(shù)苗的差異，可以評(píng)估該方法的精確性。

2.2基于無(wú)人機(jī)遙感的葉面積指數(shù)監(jiān)測(cè)。LAI是作物冠層性能及其生長(zhǎng)和產(chǎn)量潛力的指標(biāo)，是栽培和育種研究中重要的先決條件，精準(zhǔn)估計(jì)LAI對(duì)于監(jiān)測(cè)玉米的生長(zhǎng)狀況尤為重要。無(wú)人機(jī)遙感作為一種新型非破壞性的測(cè)量方法，已被廣泛應(yīng)用于估計(jì)作物的LAI，特別是在較大尺度范圍下優(yōu)勢(shì)明顯。在玉米關(guān)鍵生育時(shí)期如苗期、拔節(jié)期、吐絲期，通過(guò)UAV獲取冠層數(shù)字圖像并處理，提取圖像紅綠藍(lán)（R、G、B）通道值，用于LAI相關(guān)性較高的圖像色彩參數(shù)如G-R，并用公式計(jì)算冠層覆蓋度CC。以UAV圖像提取的色彩參數(shù)與大田測(cè)量LAI為基礎(chǔ)，通過(guò)不同回歸分析方法，如單變量回歸、偏最小二乘估計(jì)法以及精確性較高的機(jī)器學(xué)習(xí)方法如回歸和隨機(jī)森林何支持向量機(jī)法構(gòu)建基于UAV的LAI估算模型，并通過(guò)R2和RMSE進(jìn)行模型檢驗(yàn)，選出估測(cè)LAI的最佳圖像參數(shù)與回歸方法，建立LAI最佳模型，為大面積玉米栽培措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

【摘要】將遙感與測(cè)繪結(jié)合起來(lái)，可以擴(kuò)大無(wú)人機(jī)航攝的范圍，便于進(jìn)行國(guó)家地理測(cè)繪，對(duì)城市建設(shè)和環(huán)境資源的勘探與開(kāi)發(fā)，以及國(guó)土資源的利用以及治理都起著積極的促進(jìn)作用。文章對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的概況進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并對(duì)其在測(cè)繪工程測(cè)量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析，研究結(jié)果表明，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以保證工程測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)；測(cè)繪工程；測(cè)量

1無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

1.1無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，即無(wú)人駕駛飛機(jī)與遙感傳感器相結(jié)合的技術(shù)，再通過(guò)應(yīng)用通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)，使獲取資源、獲得信息的過(guò)程變得簡(jiǎn)單、智能。無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，使無(wú)人駕駛飛機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。近年來(lái)，遙感技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)可以精確捕捉高分辨率的影像，快速獲取地理信息。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)主要指低空遙感技術(shù)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在應(yīng)用中具有較高要求，必須與其他技術(shù)相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用價(jià)值。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的短板可以通過(guò)多種測(cè)繪手段進(jìn)行彌補(bǔ)，進(jìn)而不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，填補(bǔ)行業(yè)空白。

1.2無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1傳感器技術(shù)