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[關鍵詞]無人機 特點 應用
[中圖分類號] P237 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-8-130-2
0引言
伴著科學技術的進步,作為獲取遙感數據的新型手段,無人機遙感技術向著光譜信息成像化,雷達成像多極化,光學探測多向化,地學分析智能化,環境研究動態化以及資源研究定量化的方向發展,大大提高了遙感技術的實時性和運行性,使其向多尺度、多頻率、全天候、高精度和高效快速的目標發展[1]。隨著人們對地理環境的不斷理解和對測繪需求的增長使得無人機與測繪的關系越來越緊密。無人機遙感技術體現了無人機與測繪的緊密結合同時也提供了更高效的測繪方式[2]。
1無人機遙感系統的組成
無人機遙感系統由空中控制系統、地面控制系統和數據后處理系統組成,如圖1所示。
利用無人機遙感系統采集數據時,其工作流程為:根據遙感任務的要求對待拍攝地區進行航跡規劃,在地面控制子系統中將規劃好航線并載入到遙感空中控制子系統。無人機地面控制子系統按照規劃的航線控制無人機的飛行,遙感空中控制子系統則按照預設的航線和拍攝方式控制遙感傳感器進行拍攝;遙感傳感器子系統將拍攝的數據進行存儲,無人機平臺則利用無線傳輸通道將飛行數據傳輸到地面的控制子系統;地面工作人員可以在地面監測無人機的飛行航線,必要的情況下,可以根據接收的數據更改本次飛行的計劃,比如可以馬上進行部分地區的補拍;拍攝結束后可以自動切入手控飛行,等待降落[3]。
2無人機遙感技術的優缺點
2.1無人機遙感技術的優點
2.1.1機動、靈活、快速
機動靈活,快速出擊的響應能力是應急遙感工作的生命線。缺失了快速響應的能力,應急將無從談起。無人機能夠通過地面運輸快速到達指定目標區域[2]。起降場地要求低(100-150m平整馬路、平地甚至草地),不需要機場跑道,能夠在15-30分鐘內完成組裝、調試、起飛。對于起飛場地無法尋找到,或者事故常發地點,可以通過車載、導彈或者地面方式從田間地頭、空地、山坡、沙灘等多種地域直接發射,通過滑行和傘降的方式進行回收[4]。
2.1.2操作簡單、安全性能好
無人機技術的不斷成熟,其操作也越來越智能化、自動化??梢酝ㄟ^事先設制飛行路線,并在飛行中進行校對和調整以達到對目標的精確測量。無人機通過配備故障自動診斷及顯示功能,如果發生故障,飛機會自動返航到起點上空等待排出故障[2]。
2.1.3體積小、經濟
無人機因為輕小,運輸、保存非常方便。無人機飛行費用低,可做超低空視距飛行,對操作員的培養比較周期相對較短。系統的保養和維修簡便,同時不用租賃起飛和停放場地。飛行審批手續簡單,無人機屬于遙控飛行器,基本不用審批。
2.1.4數據處理速度快
無人機遙感技術數據處理速度快,及時性強。例如國內蘇州武大影像信息工程研究院打造的數字攝影測量處理平臺數字攝影測量網格(DPGrid),讓無人機在處理數據的速度與效率上達到目前數字攝影測量處理速度的8倍以上。特別是大量的數據處理,傳統模式一個月才能處理好的數據,借助該軟件系統,幾個小時內就可以解決。
2.1.5獲取影像分辨率高
無人機遙感的最大優點是遙感影像分辨率高、成像效果清晰。無人機搭載的高精度數碼成像設備,具備面積覆蓋、垂直或傾斜成像的技術能力。無人機在200米左右的空中可以準確拍攝到地面上5厘米大小物體,而一般衛星航拍只能分辨地面50厘米的大小的物體,獲取圖像的空間分辨率極高,適于大比例尺遙感應用的需求。
2.1.6數據精確度高
無人機遙感影像數據處理后,可在電腦屏幕上顯示平面和三維場景影像,鼠標點到哪里就能顯示出坐標、高度等數據信息,相比傳統技術,精確度很高。
無人機遙感技術除了以上的優勢外,還具有航攝效率高;可即時重拍;飛行時間基本是有效拍攝時間;工作現場集中,便于統籌安排。同時無人機遙感航空攝影可以抵達許多載人飛行器無法到達的空域、高度或危險地區[6]?;跓o人機低空遙感技術的高機動性、低成本和小型化、專用化特點,可廣泛用于航空遙感、國土監察、城市規劃、水利建設、林業管理、資源勘探、災害勘查、環境監測、地圖更新、以及農業、電力、交通、軍事等領域。
2.2無人機遙感技術的缺點
2.2.1飛行不夠平穩
由于其體積小、重量輕,高空飛行易受風力的影響,飛行姿態不及有人駕駛飛機平穩,常出現飛行航線漂移,飛行軌跡呈曲線的情況[5]。這就使得拍攝的影像航向重疊度和旁向重疊度不規則,影像間的重疊度相差加大[7]。
2.2.2影像數據傾角大
與傳統航空影像相比,無人機遙感影像數據傾角大而無規律,給連接點的提取和布設帶來困難。并且無人機應用于外業勘察時,難于建立野外實測地面控制點。這些特點給無人機影像的幾何校正處理帶來了困難,進而影響到圖像鑲嵌和信息的有效提取[5]。
2.2.3對GPS的依賴性
許多無人機系統都比有人駕駛飛機更依賴于GPS系統。例如,某些無人機必須依靠GPS的定位才能起飛。另一些無人機的編程則要靠GPS來實現自動返回。如果說GPS很容易受到動能和電子干擾時,那么同樣無人機也會面臨相應的干擾,從而無法保證數據采集的準確性。
2.2.4對通信系統的依賴性
無人機都要依靠衛星通信系統來實施指揮與控制以及將傳感器搜集到的數據發回地面進行處理。與GPS一樣,通信衛星也容易受到各種干擾,包括動能和噪音干擾。而這些干擾能大大降低無人機、地面控制站和信息處理中心之間的衛星通信數據率。總之,無人機比有人駕駛飛機更依賴于通信資源,尤其是使用多傳感器來執行情報、監視和偵察任務的無人機。
3無人機遙感技術的應用
近幾年,新疆第一測繪院與中科院新疆生態地理研究所展開無人機遙感系統項目的合作,實施了昌吉、克州、阿勒泰、伊犁、阿克蘇等地部分區域的1:1萬地形圖測繪任務,完成航測外業測圖626幅,航測內業測圖415幅,測繪覆蓋面積約1.5萬平方千米;先后完成了塔城市城市規劃地形圖測繪工程、甘肅嘉峪關至新疆烏魯木齊西站GPS控制測量工程、南疆二線電力測量工程、克拉瑪依油田建設測繪工程等一批測繪項目。制作完成了各種比例尺數字正射影像圖、數字高程模型、數字地面模型、數字地表模型、三維點云等,結束了測量人員翻山越嶺、耗時極長的原始地質測繪、工程測量工作[7]。
同時新疆第二測繪院于2012年初利用無人機遙感技術完成奎屯市部分區域無人機影像圖的生產制作,成圖面積達23平方千米,影像分辨率為0.10米,采用中國測繪科學研究院的PixelGrid軟件制作。此次奎屯市部分區域無人機正射影像圖的順利完成,加之前期已經完成的新疆生產建設兵團105團場無人機影像圖、鄯善無人機影像圖的反復試驗生產,標志著新疆在無人機低空航攝及后續影像加工處理方面的技術已趨于成熟,將來可以在無人機應急保障、快速獲取影像圖方面提供新的測繪服務[8]。
4結語
無人機遙感系統是衛星遙感和航空遙感的有益補充[9],具有高分辨率圖像和高精度定位數據獲取能力,是當今重要的遙感數據來源。隨著國家援疆工作的大規模展開,新疆迫切需要加快基礎建設,特別是地圖測繪、城鎮化建設、新農村建設、城市化改造、應急、反恐防暴、防災救災、環境監測、礦產資源與開發、土地利用與調查等領域急需現勢性強的大比例尺地形圖及正攝影像圖數據成果,為當地的社會、經濟建設提供快捷方便的高分辨率影像測繪保障服務[10]。利用無人機遙感技術進行的航空攝影測量,將從關鍵技術上保證精度滿足大比例尺成圖要求,從而推進新疆當地地理信息化建設進程。
The characteristics and application of
UAV Remote Sensing Technology
LI He-qing1,LIU Jun-yan2
(The Xinjiang Uygur Autonomous Region Transportation Planning Survey and Design Institute,Urumqi830006,China)
(Xinjiang Agricultural University science and technology academy,Urumqi830091,China)
Abstract: With the development of UAV Remote Sensing Technology,Remote sensing aerial data has become an indispensable part of the information industry,Characteristics and application of the UAV remote sensing technology are briefly described。
KeyWords: UAV,Characteristic,Application
參考文獻
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[關鍵詞]測繪新技術;地籍測量;應用
中圖分類號:P108 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)07-0254-01
在地籍調查過程中,先進的地籍測量技術是保證地籍調查取得積極效果的關鍵。基于地籍調查的重要性,以及地籍管理在國土資源管理中的重要地位,先進的測量技術成為了地籍調查工作得到有效開展的重要保證。為此,我們應立足地籍調查實際,結合地籍測量的實際需求,認真分析測量新技術在地籍調查中的應用,并深入探討現有地籍測量新技術的優點,為國土資源管理提供有力技術支持,保證地籍調查取得積極效果。
一、地籍測量重要性分析
地籍測繪在我國的國土資源管理中具有重要地位,它是獲取土地信息、鑒定土地權屬的重要手段。在我國經濟建設高速發展、城鎮化進程加快的大背景下,地籍測繪的作用顯得尤為重要,無論是地區資源、環境管理或是項目開發都十分依賴于地籍測量的結果,為了提高工程質量和施工效率,必須重視測量技術和新時期下測量技術的新發展。
二、地籍測量的特點
地籍測量與基礎測繪和專業測量有著明顯不同,其本質的不同表現在于凡涉及土地及其附著物的權利的測量都可視為地籍測量,主要包括:①地籍測量是一項基礎性的具有政府行為的測繪工作,是政府行使土地行政管理職能的具有法律意義的行政性技術行為;②地籍測量成果根據土地管理和房地產管理或其他相關的要求提供不同形式的圖、數、冊等資料;③地籍測量工作有非常強的現勢性,始終貫穿于建立、變更、終止土地利用和權利關系的動態變化之中,并且是維持地籍資料現勢性的主要技術之一;④地籍測量技術和方法是對當今測繪技術和方法的應用集成,是普通測量、數字測量、攝影測量與遙感、面積測算、誤差理論和平差、大地測量、空間定位技術等技術的集成式應用。
三、測繪新技術在地籍測量中的實際應用
1、GNSS技術應用
GNSS即全球導航衛星系統,主要包括美國GPS、俄羅斯GLONASS、中國北斗和歐盟伽利略。GNSS技術利用載波相位差分技術(RTK),可在實時處理兩個觀測站的載波相位的基礎上,測量達到厘米級的精度。GNSS具備測量精度高、操作簡便、全天候觀測且觀測點無須通視等優勢。
高精度GNSS-RTK技術的出現,大大地提高了工作效率,特別是網絡RTK的發展,為測繪領域帶來了巨大的經濟效益。目前RTK在城鎮建筑區主要用于與全站儀聯合測圖,由于GNSS-RTK不受通視等條件的限制、誤差分布均勻且不存在誤差累積、操作簡便、隨機性強等特點,在城鎮空曠地區用RTK實時可以給出圖根點的坐標;RTK在農村宅基地、集體建設用地調查等方面應用較廣,由于農村大部分地區空曠,無高大建筑物遮擋信號,RTK可以發揮較大作用,大大減少實測的難度。
2、數字化測繪技術應用
數字化測繪技術是充分利用現代信息產業和計算機制圖理論發展的最新成果,成為現代測繪的主流。數字化測繪技術主要是將采集數據工作和數控繪圖工作完美地結合在一起,形成一個內外結合的數據收集庫,實現數據的快速處理,自動測圖和繪圖等工作,自動化圖形測繪技術完全得以實現,并且使成圖難度有所降低,在此基礎上建立了相對專業的地理信息系統以及數據庫的,更加方便了圖形測繪作業。
目前數字化測繪分三種方式:①全站儀+電子記錄簿+測圖軟件測繪方式,這種測量方式通過采集地籍數據的重要測量設備,實時地傳輸資料給電子記錄簿,然后按照相應的數據格式和配圖要求進行數據存儲;②全站儀+便攜式計算機+測圖軟件測繪方式,這種測量方式的優點在于可以同時實現數據的采集和處理;③全站儀+掌上電腦+測圖軟件,這種測量方式與上述的方式基本類似,不同之處主要是數據傳輸方式的改變。
3、GIS技術應用
GIS技術是集地理數據采集、存儲、管理為一體,能夠進行空間分析、預測預報和輔助決策,具有龐大的數據庫和圖形顯示輸出能力的一門新興學科。GIS技術的興起,提高了地籍測量的成圖效率,加速了地籍調查的進度。同時,GIS的應用降低了野外測量工作的難度和勞動強度,提高了測量工作的精確度。
在地籍測量過程中,GIS在外業數據采集和內業數據處理均有應用,在外業調查過程中,嵌入平板或是PDA的測繪軟件取代以往紙質圖件,并能有效記錄相關屬性信息,減少工作量,提高作業工作效率。
4、遙感技術應用
遙感技術是基于衛星或是飛機以及其他飛行裝置,以此為依托,來收集地面或者研究目標相關電磁信息,判斷地球環境和地籍相關資料的技術手段。隨著科學技術的進步,遙感技術應用越來越廣泛,在我國地籍測繪領域中,利用遙感技術對土地相關信息進行全面的分析,記錄大量可行性以及科學性數據,并依此判斷和識別地籍的相關資料。遙感技術在地籍測量中的應用主要體現在其觀測、探測、監測方面的功能。相比較傳統的測繪方法,該技術的優勢體現在成像速度快、精度均勻等方面,并且隨著數字化技術的推廣應用,給地籍測繪帶來了數字化數據,實現自動化成圖。
5、三維激光掃描技術應用
三維激光掃描技術是一種新的空間數據采集方法。為空間三維信息的獲取提供了全新的技術手段,采用非接觸主動測量方式,可以高分辨率、快速獲取被測對象的空間三維坐標,真實再現所測物體的三維立體景觀。在獲取的點云數據基礎上進行地物要素的提取,具有掃描速度快、實時性強、精度高、主動性強、全數字特征等特點,可以極大地降低勞動強度,節約時間。
目前,國內所進行的地籍測繪工作都是在二維地籍的基礎上開展工作的,而隨著城市的快速發展和土地的集約、節約利用,土地利用壓力越來越大,迫使向著立體化方面發展。由此可見,三維地籍必將成為今后地籍管理工作的發展方向,
四、結束語
隨著高新技術的發展,地籍測繪技術也在不斷發展,并且在地籍測繪工作中發揮著越來越重要的作用,不僅提高了地籍測量的精準性,而且減輕了工作人員的負擔,并逐漸取代了傳統的測量方法,為我國地籍工作提供強有力的保障。測繪技術還在不斷的探索和發展當中,在未來的地籍測量中,必然會有更多的測繪新技術應用到地籍測量中,更好的促進地籍測繪的發展。
參考文獻:
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1.西氣東輸三線工程線路經過的地形區是( )
A.塔里木盆地 B.華北平原
C.珠江三角洲 D.內蒙古高原
2.西氣東輸三線工程主干道沒有經過的省區是( )
A.甘肅省 B.山西省 C.湖南省 D.福建省
3.下列關于西氣東輸三線工程的敘述,正確的是( )
A.該工程沿線各自然帶大致呈從赤道到兩極的地域分異
B.該工程以新疆天然氣資源為基礎,以東南沿海為市場
C.對東部地區經濟發展有利,但對西部地區經濟發展不利
D.西氣東輸三線工程以中亞為主要氣源,以新疆為補充氣源
南水北調中線一期工程建設目標為2013年主體工程完工,2014年汛后通水。結合南水北調中線沿途地區分布圖(圖2),回答4~5題。
4.圖2中既是南水北調中線調水線路穿越的省區,又是西氣東輸三線工程線路途經的省區為( )
A.河南省 B.湖南省 C.山西省 D.河北省
5.下列工程或交通線路與南水北調中線調水線路不相交的是( )
A.晉煤外運線路 B.京廣高速鐵路
C.西電東送南部通道 D.西氣東輸三線工程線路
2012年11月9日夜間至11月14日,東北地區大部、內蒙古中東部出現強降雪天氣,黑龍江鶴崗市降水量為55.7毫米,最大積雪深度達49厘米,為歷史同期第一位。據此完成6~7題。
6.中央電視臺預報這次東北地區強降雪天氣過程所用的衛星氣象云圖主要利用的地理信息技術是( )
①遙感技術 ②全球定位系統 ③地理信息系統 ④數字地球
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
7.如果要確定在雪災中被困車輛的準確位置,主要應用的地理信息技術是( )
A.全球定位系統 B.視頻傳輸技術 C.遙感技術 D.人工實測
2013年初,我國北方多次受冷空氣影響,渤海海冰發展迅猛。根據國家海洋局利用衛星遙感在2013年1月17日對海冰監測顯示,渤海海冰面積約為26 180平方公里,對海上航行、漁業生產和海上作業造成嚴重的影響。據圖3完成8~9題。
8.利用衛星遙感在監測海冰時能夠( )
A.監測海冰面積的動態變化
B.分析海冰發生的原因
C.預測海冰面積發展的趨勢
D.控制海冰災害的發生
9.這種監測技術的特點具有( )
①探測范圍大 ②可進行空間分析 ③能夠獲取監測對象的三維坐標 ④獲取信息快
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
2012年9月19日3時10分,我國在西昌衛星發射中心用“三號乙”運載火箭,采用一箭雙星方式,成功將第十四顆和第十五顆北斗導航衛星發射升空并送入預定轉移軌道。據此完成10~11題。
10.北斗衛星導航系統除能夠提供定位外,還能夠提供的服務包括( )
①授時 ②測速 ③農作物長勢監測 ④氣溫異常監測
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
11.下列有關北斗衛星導航系統的敘述,不正確的是( )
A.北斗衛星導航系統能夠與其他國家的衛星導航系統兼容互用
B.具有全球性、全天候、實時性、連續性等特點
C.建成的北斗衛星導航系統衛星星座是由35顆衛星組成
D.擁有北斗導航信號接收機既可以知道自己的位置,也可以知道對方位置
12.閱讀下列材料,回答問題。
材料一 西氣東輸三線工程于2012年10月16日開工,途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、湖南、江西、福建、廣東等10個?。▍^),干線和支線總長度為7 378公里,設計年輸氣量300億立方米。主要氣源來自中亞國家,國內塔里木盆地增產氣和新疆煤制氣為補充氣源,可使天然氣在我國一次能源中的消費比重提高1%。
材料二 西氣東輸三線是國家能源重大干線管網工程,包括一條干線、五條支干線和三條支線。干線西起新疆霍爾果斯,東至福建省福州市,全長5 220公里,預計2015年全線投產。屆時,三條西氣東輸管線將與陜京一線和二線,以及川氣東送管道共同組成國內橫貫東西和縱穿南北的綜合天然氣管網,緩解國內多個省市的天然氣供應緊張狀況。
材料三 西氣東輸三線工程線路示意圖(圖4)。
(1)與西氣東輸一線工程管線相比,西氣東輸三線工程管線有何優勢?
(2)說出西氣東輸三線工程對東部地區發展帶來的有利影響。
(3)簡述西氣東輸三線工程對我國西部地區發展的有利影響。
(4)分析西氣東輸三線工程建設的意義。
13.讀南水北調東線、中線工程輸水干線示意圖(圖5),回答問題。
(1)南水北調中線調水一期工程的起點是哪里?中線與東線工程調水最大的區別是什么?除此之外,與東線工程相比,中線工程方案的有利因素還有哪些?
(2)分析調入區水資源緊張的原因。
(3)簡述在南水北調東線工程實施過程中可能對調出區帶來的環境問題。
(4)簡述在南水北調中線工程實施過程中為合理利用與保護水資源所采取的措施。
14.閱讀材料,回答下列問題。
材料一 2012年10月25日23時33分,我國在西昌衛星發射中心用“三號丙”運載火箭,成功將第十六顆北斗導航衛星送入預定轉移軌道。這是我國二代北斗導航工程的最后一顆衛星,至此,我國北斗導航工程區域組網順利完成。2012年12月27日,北斗系統空間信號接口控制文件正式版正式公布,北斗導航業務正式對亞太地區提供無源定位、導航、授時服務。
材料二 作為世界上最先進的導航系統之一,北斗系統有它的獨特之處。它的導航系統除了提供授權服務,還可向全球免費提供定位、測速和授時服務,定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時精度10納秒。如要問路,只需將相關內容發短信給衛星,系統就會及時反饋信息,實現人與衛星交流互動。
材料三 北斗衛星定位系統示意圖(圖6)。
(1)北斗衛星導航系統由哪幾部分組成?能為用戶提供哪些服務?與美國GPS相比其獨特的功能是什么?
(2)目前我國建設的北斗衛星導航系統和各種地理信息系統都是我國“數字中國”建設的重要組成部分,說說“數字中國”對我國國土整治的意義。
解析與參考答案:
1.解析:西氣東輸三線工程線路經過的地形區主要有準噶爾盆地、河西走廊、寧夏平原、黃土高原、長江中下游平原、江南丘陵和珠江三角洲。答案:C。
2.解析:根據西氣東輸三線工程主干道走向可以看出,其經過選項中的甘肅省、福建省和湖南省,沒有經過山西省。答案:B。
3.解析:本題考查西氣東輸三線工程線路走向和氣源保證情況。西氣東輸三線工程東西跨度大,沿線各自然帶大致呈從沿海到內陸的地域分異;西氣東輸三線工程主氣源為中亞,以新疆沿途氣區為輔助氣源,天然氣需求市場以東南沿海為主;該工程對我國東、西部地區經濟發展都有利。答案:D。
4.解析:由圖可知,河南省既是南水北調中線調水線路穿越的省區,又是西氣東輸三線工程線路途經的省區。答案:A。
5.解析:西電東送南部通道是把貴州、云南及廣西的水電與貴州、云南兩省的坑口火電輸送到廣東,其輸電線路與南水北調中線調水線路不相交。答案:C。
6.解析:中央電視臺天氣預報所使用的衛星氣象云圖是利用氣象衛星遙感技術獲取遙感影像,然后通過地理信息系統對遙感影像進行處理分析而得到的。答案:B。
7.解析:全球定位系統具有定位、導航功能,確定被困車輛的準確位置需要利用全球定位系統。答案:A。
8.解析:運用遙感技術可以對海冰災害進行監測,為救災提供預案依據,但不能夠分析海冰發生的原因,也不能預測海冰災情發展的趨勢和控制災害的發生。答案:A。
9.解析:衛星遙感技術具有探測范圍廣、獲取信息及時、投入人財力少、效率高等特點。答案:C。
10.解析:北斗衛星導航系統除具有定位功能外,還具有授時和測速功能。答案:A。
11.解析:北斗衛星導航系統能夠和美國的全球定位系統和俄GLONASS衛星導航系統兼容互用;2020年左右,我國將建成由35顆衛星組成的覆蓋全球的北斗衛星導航系統;目前僅形成了覆蓋亞太部分地區的服務能力,還不具有覆蓋全球的服務能力;北斗衛星導航系統特有的短信功能既能知道“我在哪里”,又能知道“你在哪里”。答案:B。
12.解析:略。答案:(1)氣源充足,能覆蓋華中、華南能源短缺地區。(2)緩解能源緊張的局面,改善我國東部能源結構,改善環境質量,促進沿線地區經濟發展。(3)①將資源優勢轉變為經濟優勢,促進經濟發展;②帶動相關產業發展,增加就業機會;③有利于西部地區能源汽化,緩解因植被破壞對環境的壓力。(4)①推動能源結構優化和節能減排,加快產業結構調整;②有利于拉動投資,促進產業結構升級;③有效緩解華中、華南地區天然氣供需緊張的矛盾,保障供氣安全;④帶動國內相關產業發展和新疆資源的轉化利用,促進新疆跨越式發展;⑤深化我國與中亞國家的合作,實現互利共贏、共同發展。
【關鍵詞】UAV(Unmanned Air Vehicle)、遙感、國土資源管理
1 無人機遙感簡介
無人機遙感是利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通訊技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術,具有自動化、智能化、專題化快速獲取國土、資源、環境等的空間遙感信息,完成遙感數據處理、建模和應用分析能力的應用技術[1]。隨著其技術的不斷進步,其應用領域從最初的偵察、早期預警等軍事領域擴大到資源勘測、氣象觀測、測繪等非軍事領域,且測繪成果又再次應用服務于生態環境監測、國土規劃、城市建設與規劃、農業生產中的精準估計、森林防火減災、礦山開采監測、自然災害期間空間信息數據的實時獲取以及災情評估與災后重建等各個行業領域。相比航空衛星和載人機遙感方式,無人機遙感具有自己獨特的技術特點。
2 機動快速的響應能力
無人機系統運輸便利、升空準備時間短、不需機場,起降受限小,操作簡單,可快速到達監測區域,機載高精度遙感設備可以在短時間內快速獲取遙感影像數據。
2.1 性能優異
無人機可按預定飛行航線自主飛行、拍攝;航線控制精度高,飛行姿態平穩。飛行高度從50m至4000m,高度控制精度10m;速度范圍從70km/h至160km/h,均可平穩飛行。在山區多云多霧等復雜氣象條件下,可以進行云下航攝飛行,從而能盡可能保證拍攝工作及時、準確地完成。
2.2 操作簡單可靠
飛行操作自動化、智能化程度高,操作簡單,并有故障自動診斷及顯示功能,便于掌握和培訓;一旦遙控失靈或其他故障,飛機自動返航到起飛點上空盤旋等待。若故障解除,則按地面人員控制繼續飛行,否則自動開傘回收。
2.3 高分辨率遙感影像數據獲取能力
無人機搭載的高精度數碼成像設備,具備地表連續覆蓋、垂直或傾斜成像的技術能力,獲取圖像的空間分辨率達到分米級,適于地形圖測繪及正射影像制作。
2.4 使用成本低
無人機系統的運營成本較低,飛行操作員的培訓時間短,系統的存放、維護簡便,還可免去了調機和停機的費用。
3 無人機遙感在貴州省國土資源管理中的實際應用
3.1 貴州省特殊的地理環境及無人機遙感的需求性分析
貴州處于中國西南喀斯特的腹心地帶,地形切割劇烈,相對高差大,屬巖溶化的高原山區,也是全國唯一沒有平原支持的省份。地處亞熱帶地區,受季風氣候影響,降水多且集中在夏季,境內各地陰天日數一般超過150d,是一個兼具卡斯特山區地貌和多云雨季風氣候的特殊地區[2]。
為提高我省國土資源動態監測能力,探索復雜地形地貌環境下進行動態監測的新途徑,提高國土資源調查和監測的水平和效率,獲取能夠直觀地、實時動態地反映資源利用現狀的多源、多尺度的、對監測范圍小而分散、實效性強的高分辨率、低成本遙感影像數據,正成為我省國土資源調查與管理部門重要的基礎性工作。為此,貴州省國土資源廳、貴州省第三測繪院定制,中國測繪科學研究院研制開發了無人飛行器遙感監測系統,并聯合進行了多次驗證航拍和示范應用。目的是為國土資源調查、土地利用執法檢查和礦山資源監測等提供從影像獲取、數據快速處理、變化信息自動提取到報告數據自動生成等的全套解決方案和技術流程,推進我省國土資源管理工作的技術進步。
3.2 無人機遙感在貴州省國土資源管理中的具體應用
3.2.1 土地利用資源管理
無人機遙感在我省土地利用監測中的應用主要體現在利用無人機遙感技術對全省萬畝大壩(坡度在6度以下,面積大于一萬畝集中連片的耕地壩子)及其周邊區域實施監測監管。
根據當前的形勢和工作需要,為了抓住全省耕地保護的主要方面,強化基本農田重點區域的監管,貴州省國土資源執法監察總隊委托貴州省第三測繪院對全省已查明的惠水縣漣江大壩等47個萬畝耕地大壩開展無人機遙感監測,利用此監測成果能夠深化對土地市場的治理和整頓,強化土地利用規劃修編和實施管理;能夠有利于實行從嚴從緊的建設用地供應政策,切實保護基本農田;能夠大力推進節約和集約用地;能夠規范發展土地市場,不斷強化土地產權管理和基礎業務建設等各項常態化及非常態化的的土地管理實施。
無人機遙感在礦產資源管理方面的應用主要體現在利用無人機高機動、便捷、低使用成本、云下航攝飛行的技術優勢便于對礦區進行實時監測,能夠及時統計監測時段監測區內實際占用的新增建設用地面積及礦產資源的勘查開采情況。
3.2.2 地質災害隱患點調查和快速應急響應
貴州省是一個地質災害嚴重多發的地區,全省自然災害損失的50%都是由地質災害造成的,大量的滑坡、泥石流及崩塌等地質災害隱患點威脅著我省的許多城鎮、建筑、交通、重要工程設施,嚴重制約了我省國民經濟的可持續發展,威脅著當地人民生命財產安全,因此,開展相應的地質災害調查評價,成為我省預防和治理地質災害的重要工作。
無人機機動性強,適應復雜條件下飛行的特點在緊急情況發生時,可做到快速響應,第一時間獲取受災地區的影像數據,為搶險救災提供及時的數據保障。 2010年6月28日,關嶺縣發生特大山體滑坡,災害發生后我院無人機組馬上趕往災區,對災區實際情況進行航拍,快速地提供了“6.28”搶險救災的第一手空間數據資料。
3.2.3 測繪服務
長期以來由于貴州特殊的地形及氣候條件,衛星影像獲取周期長、難度大,這大大制約了我省地形圖的更新速度和更新能力。無人機遙感獲取的高空間時間分辨率影像數據破解了這一難題。利用獲取的無人機影像數據,通過航空攝影測量技術可實現1:2000和1:10000大比例尺地形圖的測量工作,且經過檢驗,其精度完全能夠符合測圖要求。
貴州省第三測繪院曾利用無人機實現了城鎮1:1萬”3D”產品的快速更新;完成過福泉市區、黃平縣城兩城區的1:1萬地形圖(DLG)的生產;還制作過威寧縣煙草土地整治項目的1:2000地形數據測圖,且經過實地檢驗,最大高程誤差0.8米,最大平面誤差0.4米,滿足1:2000航測成圖的精度要求。此類項目的成功實施,證實了無人機航測遙感為我省測繪產品的快速更新提供了一種快速高效的手段,是提高測繪應急服務保障能力的迫切需要,也是構建數字中國、建設數字城市的迫切需求,為全省地理空間框架建設提供了基礎數據快速更新保障。
4 結論
無人機遙感的特性決定了它在航空遙感領域里必定會占有一席之地,且隨著相關技術的提升會有更廣泛的應用及發展前景。但就目前來說,在貴州省的實際應用中,無人機遙感還處于探索階段。
國土資源管理涉及面較廣,無人機遙感在此領域的應用也呈多樣化特點。除了上文所述的應用領域外,還在很多較小的國土資源管理系統中發揮作用。但就目前貴州省的無人機遙感發展趨勢來看,在應急救災、國土資源快速監察、數字城市建設系統的數據更新及新農村建設及規劃等方面發展前景廣闊。
總之,以無人機遙感技術為核心,通過"3S" 技術在系統中的集成應用,形成一套高效、便捷、準確的土地資源監測系統,可為國土資源管理工作提供一種新的高科技手段。
參考文獻:
A. 只路經東半球 B. 行進方向為正南
C. 路經東西兩半球 D. 行進方向為西北
下圖是某地的等高線地形圖(單位:米)。圖中最粗線內的范圍在圖上的面積約為6平方厘米,而其實際地表面積約為15000平方米。讀圖回答2~3題。
2. 下列選項與這幅圖的比例尺最接近的是( )
A. 1∶1000 B. 1∶5000
C. 1∶25000 D. 1∶50000
3. 某旅行團沿圖中景觀大道登山和下山觀光,下列說法正確的是( )
A. 登山觀光沿圖示景觀大道總體向正東方向
B. 在丁地俯視的人們能看到位于正北方的甲地
C. 在丙地人們發現東邊的山地比較高
D. 從丙地回到丁地一直是向正南方向
讀江南某地等高線地形圖,回答4~5題。
4. 夏季在此地野外探險需搭帳篷宿營。圖中A、B、C、D四地中最適宜宿營的是( )
A. A地 B. B地 C. C地 D. D地
5. 圖中陡崖相對高度H的范圍是( )
A. 40m≤H
C. 120m≤H
6. 下圖為某地區的等高線地形圖,下列四幅圖是經過甲、乙、丙、丁四地所繪制成的剖面圖,最可能是哪一幅( )
下圖為“某地區經緯網局部圖”,圖中虛線為昏線。讀圖完成7~8題。
7. 甲地位于丁地的( )
A. 西北方向 B. 西南方向
C. 東南方向 D. 東北方向
8. 若某直升飛機從乙地飛往丁地,其最近的航線方向是( )
A. 向正西方向 B. 向正東方向
C. 先西南,后西北 D. 先東南、后東北
下圖為某地區等高線(單位:米)示意圖。讀圖回答9~11題。
9. 下列有關圖中等高線表示的基本地形的敘述中,正確的是( )
A. AB線表示山谷 B. CD線表示山脊
C. F處可能為火山口 D. F處為山峰
10. E處陡崖的相對高度可能是( )
A. 80米 B. 180米 C. 200米 D. 210米
11. 下列說法不正確的是( )
A. ③處比②處坡度更陡一些
B. 河段①(丙、丁之間)的流向大致是從南向北
C. 若要在河流①修建大壩,則乙處比甲處位置好
D. 若該地區位于中國東南部地區,則②地區最適宜發展的產業是甜菜種植業
某校同學們于臺風過后,前往某山區實習,觀測溪谷的變化情況。右圖為同學們實習地區的等高線地形圖。讀圖完成12~13題。
12. 同學們在實習中可以得知的是( )
A. 溪谷的坡度;溪谷的蒸發量
B. 溪谷的蒸發量;溪流的水深和流速
C. 溪谷的臺風降雨量;堆積物粒徑大小
D. 溪谷的坡度;堆積物粒徑大小
13. 同學們在溪谷的觀測點是( )
A. 甲、乙 B. 甲、丙 C. 乙、丁 D. 乙、戊
讀我國某區域等高線(單位:m)地形圖(虛線表示擬建的公路線),回答14~16題。
14. 圖中主要河流的流向為( )
A. 從西南流向東北 B. 從東北流向西南
C. 從北流向南 D. 從南流向北
15. 若在甲、乙兩城鎮之間修建一條公路,有A線和B線兩個方案,B線方案與A線方案相比,主要的有利條件是( )
A. 線路較短,工程量小
B. 坡度較平緩
C. 不用修大型橋梁,少占耕地
D. 聯結多個居民點,社會效益好
16. 圖示區域的開發,有以下四種方案,最合理的是( )
A. 山上植茶樹,山下種稻棉
B. 山上修梯田,種經濟林,山下種蔬菜、花卉,養奶牛
C. 山上建設水源林,山下種麥棉
D. 山上修梯田,建水庫,山下發展種植園農業
2011年6月27日,位于渤海灣中部的蓬萊海上油氣田,在距山東龍口海岸約38海里處,發生溢油事故。據此回答17~18題。
17. 對于本次嚴重的石油泄漏污染事件,利用RS和GPS技術可以監測( )
①海底漏油點的石油日泄漏量 ②石油污染的海區范圍 ③污染海區海洋生物種類的變化 ④石油污染物擴散的速度
A. ①② B. ①③ C. ②④ D. ③④
18. 為了制訂相關油污治理措施,我們可以利用的技術手段主要是( )
A. RS B. GPS C. GIS D. 數字地球
棉花遙感識別是棉花種植面積遙感估算的關鍵,以下是我國北疆地區不同日期棉花光譜信息與其他作物光譜信息的曲線分析圖(下圖)。圖中前3個波段為可見光波段(分別為藍波段、綠波段、紅波段),第4波段為近紅外波段。讀圖回答19~20題。
19. 容易將棉花從其他作物中識別出來的最佳波段是( )
A. 藍波段 B. 綠波段
C. 紅波段 D. 近紅外波段
20. 根據圖中信息及相關知識判斷,下列敘述正確的是( )
A. 6月份和9月份相比,棉花遙感識別最佳時期在6月份
B. 盛絮期棉花近紅外波段反射率明顯升高
C. 北疆地區是我國最重要的棉花產區
D. 棉花隨著植株增高、葉片增多,葉面面積系數增大,覆蓋率增大,反射率逐漸降低
21. 下圖為我國某區域等高線地形圖及該地區土地利用類型構成示意圖。讀圖,分析回答問題。
(1)中圖為甲區域局部放大圖,請在圖中畫出河流及其主要支流。
(2)該地區擬在圖示M、N兩地中選建取水口為沿海城市供水,哪個地點合適?簡述其理由。
(3)簡述該地區土地資源利用構成對環境的潛在影響。
(4)該地區擬將湖泊北部山坡分成三類,分別實行封山育林、栽植經濟林和適度規模的農業種植。試對該土地利用方案進行合理劃分并加以簡要說明。
22. 某校地理研究性學習小組,利用暑假對我國西南某地區進行了野外綜合考察。下圖是他們考察地區的等高線(單位:米)地形圖,讀圖回答下列問題。
(1)圖中C處有一石碑“X河源”。請在圖中畫出發源于該處的小河。小組同學發現,圖示區域內該河的上游段和下游段水流較急,而中游段水流緩慢,你是否能解釋其中的原因?
(2)該小組的幾位同學在山上玩起了“躲貓貓”游戲,其中一位同學站在C處、另一位同學站在E處,如果不考慮樹木等物體的影響,請問站在D處的同學能否看到上述兩位同學?為什么?
(3)該小組的兩位同學分別畫了DE、GH一線的剖面圖,出現了圖示右側①②兩種情況,你認為正確反映GH剖面的是_______,請在①②兩圖中標出GH和DE的交點I。
(4)兩位同學分別在A、B兩地測量當地的溫度,你認為兩地之間的溫差約為多少?為什么?
23. 閱讀材料,回答下列問題。
材料1:2011年7月23日至24日,山東省第一屆全民健身運動會攀巖比賽暨第八屆攀巖錦標賽在海陽市攀巖場地舉行。攀巖運動是從登山運動中派生出來的一個競技項目。近年來我國的攀巖運動發展迅速,華北某些城市就充分利用其有利的自然條件、優惠的開發政策、健全的人身保險機制和安全的防范措施,迅速發展起了野外攀巖運動,大大地推動了城市旅游的發展,提高了城市的品位和形象。
材料2:下圖為我國華北某城市及其周邊地區的等高線(單位:米)分布圖。
(1)據圖中信息判斷a、b、c、d、e五條虛線中,可能有河流分布的是 _______ 。
(2)圖中河流干流的流向是_____ 。圖中陡崖的相對高度不超過______米。
(3)甲、乙兩河段中,通航條件較好的是____________,原因是 _____________。
(4)根據材料,說明圖中丙城市形成和發展的有利區位條件。
(5)近年來,圖中丙城市攀巖旅游發展迅速,試說明該城市發展攀巖運動的有利條件。
24. 據下列材料,完成下列問題。
材料1:不同植物類型由于組織結構不同、季節不同、生態條件不同而具有不同的光譜特征、形態特征和環境特征,在遙感影像中可以表現出來。下圖是不同植被反射波譜曲線比較圖。
材料2:根據高分辨率遙感影像繪制的山西省太原以南地區植被的垂直分布圖。
(1)利用高分辨率遙感影像對植被分布的調查,主要是利用了不同植被的不同 特征,并由此區分????????______________。
(2)不同地物在同一光譜波段上的反射率差異越大,越容易區分。綠光波段的可見光以及紅外線反射率最高的植被分別是( )
①桷樹 ②樺樹 ③松樹 ④草
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
(3)利用遙感技術進行農作物分布的調查具有哪些方面的突出優點?
(4)山西省太原以南地區自然植被的分布體現了自然帶的 規律。影響這一自然帶分布規律形成的主要原因是______________。
25. 閱讀材料,回答下列問題。
材料1:2011年7月25日,世界首支青少年三極科學考察團正式啟程奔赴北極,“探秘世界三極――2011中國青少年北極科考活動”研究課題包括:鉆取北極冰川的冰芯樣品,測定分析氫同位素(氘)、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等氣體污染物,獲取近年來的北極氣溫、生態環境、淡水資源等方面的數據,由此判斷全球氣候變化對人類生態環境的影響。
材料2:目前全球氣候變暖對北極地區的生態環境帶來了極大的影響。
(1)這支科學考察團在向北極前進過程中想要隨時知道自己前進的方向和所處的地理坐標,需要用到的地理信息技術是什么?利用了該項地理信息技術的哪些特點?
(2)全球氣候變暖導致北極冰川不斷融化,動態監測北極冰川和海岸線變化要利用到的地理信息技術為________;冰川的融化會導致海平面不斷上升,監測海平面上升需要的地理信息技術為 __________。
(3)全球氣候變化對北極熊的生存帶來了影響,請設計一個利用地理信息技術研究北極熊生存狀態的具體方案。
26. 閱讀材料,回答下列問題。
材料1:2011年10月21日,歐洲伽利略全球衛星導航系統的首批兩顆在軌驗證衛星(Gallleo-IOV)由俄羅斯“聯盟”號運載火箭從法屬圭亞那的庫魯航天中心發射,并成功進入距離地球約23000公里的預定軌道。歐洲伽利略計劃邁出了具有重要意義的一步。
材料2:2011年11月9日11時21分,我國在太原衛星發射中心用“四號乙”運載火箭,成功將“遙感衛星十二號”送入太空?!斑b感衛星十二號”主要用于科學試驗、國土資源普查、農作物估產及防災減災等領域。
材料3:2011年11月3日上午11時,“雪龍”號科考船緩緩駛離天津港,開始執行中國第28次南極科學考察任務。此次南極考察執行任務33項。
(1)我國極地科學考察和研究持續開展了近30年,采集了大量極地科學數據,對這些數據的管理可利用地理信息技術中的_________,對這一技術的利用,敘述錯誤的是( )
A. 方便查閱南極地區的三維地圖及地圖信息
B. 可以對南極附近地區冰川、海岸線的變化進行觀察分析
C. 對防止極冰融化提供治理的技術
D. 對地物相關信息的分析采用數字化處理
(2)利用“遙感衛星”進行農作物估產及防災減災主要利用了地理信息技術中的________。
關鍵詞:城市森林城市林業概念特點現狀趨勢
1城市森林的概念
國外對城市森林的理解有兩種:一是以美國為主的學者認為,城市森林主要指城市內的所有樹木,他們十分注重對樹木的生態功能和經濟社會價值研究;二是在歐洲一些國家,城市周圍大多有大面積的森林保留,城區內林木也得到很好保護,森林以自然或近自然生長和管理為主。歐洲國家對城市森林的研究主要集中在城市內部和郊區面積較大的林地,比較接近傳統森林的研究。我國的學者也針對國情紛紛從不同的角度提出了不同的城市森林概念。郝敏等認為,城市周圍或附近一定范圍內以景觀、旅游、運動和野生動物保護為目的的森林均稱為城市森林。粟娟等認為,城市森林是指在城市及其周圍生長的以喬灌木為主體的綠色植物,包括市區的道路綠化、公園、綠地、近郊和遠郊的森林公園、風景名勝、果林、防護林、水源涵養林等。
綜合國內外學者對城市森林的概念的發展,由于各國的國情及城市森林組成特點不同,但從城市森林的發展趨勢和發展特點,仍存在一定的共性,主要表現在:城市森林廣義上是指在城市地域內以改善城市生態環境為主,促進人與自然協調,滿足社會發展需求,由以樹木為主體的植被及其所處的人文自然環境所構成的森林生態系統,是城市生態系統的重要組成部分狹義上是指城市地域內的各種林地及其相關植被。從發展的方向上,城市森林建設是指在城市地域內由以樹木為主體的植被及其所在的環境所構成的森林生態系統,是城市生態空間的重要組成部分具有支撐城市可持續發展,改善城市生態環境,促進人與自然協調,突出城市特色的重要作用。
2城市森林的特點
城市林業和其他行業一樣,都有其自身的特殊性,與傳統林業相比較,既有其共同性,也有其明顯的特征,歸納起來,城市森林具有以下特點:
(1)長期性
城市的長期存在和不斷發展、城市森林形成和發揮效益的長期性以及城市林業需要不斷滿足城市建設和居民的需要決定了城市林業的長期性。
(2)局限性
城市森林由于受到諸多因素的制約而存在局限性,不可能解決城市生態環境所有的問題。局限性主要反映在二個方面:一是城市林業工作范圍只能在該行政區域范圍之內開展。二是用于城市林業建設的城市土地相當有限。由于城市森林面積有限,所以城市森林功能也有一定限度,它不可能把城市生態環境問題都包下來解決,而只能在某些領域、某些方面,對城市生態環境質量有所緩解或達到國家規定的范圍。
(3)動態性
城市林業既有相對的穩定性,也有不穩定的一面,稱為城市林業的動態性,特別是在政治、經濟、社會、人文等多方面因素的影響下其動態變化較之傳統林業更加復雜。
(4)經營目標的特殊性
城市林業與傳統林業相比,一個重要的特點就是經營目標的不同,提供眾多的林產品與經濟服務是傳統林業經營的重要目標之一。而城市林業經營主要側重于改善城市生態環境和提供一定的社會效益。城市林業的特定作用就要求它應該更好地為城市服務,解決城市生態環境中一些城市森林所能解決的問題,不斷滿足居民對城市林業所提出的一些能給予的需求。在這些方面都必須嚴格按照城市林業的特定地位和作用去建設城市林業、去經營和管理城市林業,形成城市林業特殊的建設和經營管理模式、方式和方法。
3中國城市森林研究現狀
中國林業科學研究院熱帶林業研究所孫冰等對城市森林的配置結構進行了研究,并對廣州市建成區樹種的現狀進行了調查分析。在規劃設計時,以植物的觀賞價值和適應性為標準提出了該市的骨干樹種和推薦樹種。目前,在深圳和珠海設點,將歷史文化、風俗習慣、人文心理與城市森林建設結合起來,重點對園、濱海公園等地植被的物種選擇、層次配置和結構布局進行了研究,并結合“城市森林網絡”建設,對兩地區植被的生態效益做了相應的研究工作,力求找到植被的最佳結構與最佳效益的結合點。
何興元等對中國科學院沈陽樹木園的城市森林群落從植物生態學角度研究了森林樹種組成與植物區系特征植物的生活型和片層結構群落的垂直結構與成層現象群落的水平結構與鑲嵌現象森林天然更新與發展,并對沈陽城區綠地生態系統景觀結構和異質性進行了分析。金瑩杉、陳瑋、朱文泉等也在城市森林結構方面做了相似的研究。
孔繁花等運用景觀生態學的理論和方法,在遙感(RS)與地理信息系統(GIS)的支持下,建立了濟南市綠地景觀數據庫,將濟南綠地按面積和利用類型劃分成不同種類,運用景觀多樣性等5個指標對濟南市綠地景觀異質性進行了分析,并根據分析提出了相應的建設對策。吳澤民等近年來一直致力于城市森林的研究,對合肥市城市森林結構(種類組成、徑階分布、健康狀況、葉面積指數等指標)進行了詳實的研究,提出許多開展我國城市森林研究的建議。
孫冰、粟娟等應用城市森林的基本理論和GIS技術對廣州市城市森林的空間分布與城市森林植物進行了較多研究。
4中國城市森林建設的主要問題
由于技術上和知識上的滯后,我國城市森林總體質量不高,生態、社會及經濟效益無法充分發揮,對環境壓力的承受能力十分有限。長期以來,用于衡量城市綠化的標準是綠化覆蓋率和公共綠地面積,導致城市綠化工作錯把手段當目的,盲目追求綠地數量而忽視質量,林種結構不合理,沒有形成一定規模的防護體系,經濟林建設沒能得到足夠的重視。特別是在樹種選配上的樹種單一,使許多城市形成“多街一景”的單調樹木景觀,立體綠化效果差,因而難以充分發揮三大效益。如我國西北部的一些城市,大量種植楊樹,形成大面積的純林,不但生態環境、社會效益差,綠視率低,而且穩定性十分差。哈爾濱市的中央大街、一曼街、東直路、中山路、和平路等路段的行道樹均為單一種群的糖槭樹,近幾年,由于光肩星天牛的泛濫,嚴重地危害了城市森林的健康。
但是,構建合理的城市森林結構不是一朝一夕的工程,需要客觀的歷史和現狀分析,這些分析很大程度上依托于城市森林結構動態監測,利用現代高技術建立完善的監測方案十分重要。
5中國城市森林建設的發展趨勢
隨著新時代信息技術的迅速發展,3S等信息技術已廣泛應用到城市森林研究中。通過計算機對城市森林進行編目、管理、收集有關數據、構建城市森林生態系統模型,可以對城市森林進行合理規劃、綜合評價城市森林的效益、模擬城市森林的發展趨勢、預算城市森林財政開支。利用地理信息系統、遙感技術等工具對城市森林進行研究,可以更快捷地了解城市森林的樹種構成、覆蓋率及類型、空間分布格局、健康狀況、年齡分布、更替情況而且對GIS信息圖冊的更新比起傳統的制圖方式更快速更簡捷。今后在這方面的研究重點趨向于以GIS為工具,利用航片和衛片對城市森林進行綜合評價與規劃管理。
目前所用的遙感技術主要是通過對航片的解譯進行城市綠地分類、植被覆蓋率及覆蓋率變化的研究。要對城市森林做系統性研究,開展典型城市的城市森林結構研究,以掌握全國主要城市的城市森林現狀,為發展城市森林提供依據開展城市森林調查方法的研究,我國城市布局和結構不同于其他國家,因此,在引進和借鑒國外方法的同時,應提出適合我國城市特點的方法普遍開展城市森林生態功能的研究,建立評價體系,為城市發展、城市規劃提供有力的理論依據開展城市森林建設的生態規劃研究,城市森林的建設以充分發揮生態效益、改善城市環境、促使城市生態系統穩定、平衡為目的,這必須建立在科學的生態規劃的基礎上開展城市森林的經營、營造技術研究、抗污樹種的篩選、穩定群落的調控技術、現有林分的改造及景觀作用的表現手法,有我國地方特色的營造技術等。
參考文獻
[1] 王義文.城市森林的興起及其發展趨勢[J].世界林業研究,1992(1):42-49
[2] 孫冰,粟娟,謝左章.城市林業的研究現狀與前景[J].南京林業大學學報,1997,21(2):83-88
關鍵詞:數字化測繪技術;工程測量;應用技術
中圖分類號:TU74 文獻標識碼: A
引言
GPS-RTK技術,能實時觀測、實時解算在任意坐標系中的三維坐標,且精度極高,也能迅速進行地點定位和數據采集。它主要由以下幾部分組成:全球定位系統控制器、實時進行數據處理軟件、進行實時數據傳輸的GPS電臺,以及全球定位系統的接收機和天線。
一、數字化測繪技術的概念
GPS系統一般由地面控制、空間和衛星星座組成。進行地面控制時,有時把它劃分成GPS信號機、用戶設施和地面監測控制系統。空間的組成成分大體是21顆衛星,它們均勻的分布于6個軌道平面上,而且衛星上裝有精準的原子鐘,故可以向全球的用戶給予比較精準和全天持續實時的授時、三維定位和測定速度。然而測量地形的過程中,進行全體控制工作時一般用靜態的測量方法,同時運用RTK技術來進一步改善零散的測量項目,并隨時記下坐標點。
二、數字化測繪技術在工程測量中的重要性
通過以上的介紹,我們在一定程度上了解了GPS-RTK技術,所以要想強化其實際運用,就應該基本了解其應用于土地整治測量中,這樣才可以進一步提高地形測量的實際效果。
1、降低了測量的成本
由于信息科技的廣泛運用,工程測量中的測量成本,尤其是人類成本大幅度下降。之前的大部分測量數據需要大量工作人員全天不間斷的計算,而當今運用計算機能夠精確迅速的整理數據,利用相應的圖形編輯軟件即可完成測量圖像的處理;運用遙感技術可以遠程探尋和辨識項目的實際情形。這樣可以減少人力支出,地形測量工作人員能夠節省時間以分析工程的整體數據,進一步得到正確的策劃方案。
2、提高了測量的準確性
工程測量要求極高的數據精準度,一旦數據不精確和完整,會影響到整個項目的技術施工和質量,信息科技尤其是GPS、遙感、圖形處理等技術在其中的廣泛使用,極大提升了測量精確度,測量數據是全體項目的根基,其精準度的提升可以確保項目的質量,并進一步帶來經濟效益的提升。
3、促進科學技術和社會發展
人類通過持續的努力和探索發現了GPS-RTK技術的進展,并且GPS-RTK運用于地形測量由推動了信息科技的進步,科學家經過一直以來的探索和鉆研,在測繪硬件的基礎上繼續改進,提升測繪的精準度。同時革新相應的軟件,優化效率。全新的測量觀點和方法的使用,提升了測量技術的水平。所以信息科技和地形測量相互促進,推動了人類社會的持續性進步。
三、數字化測繪技術的特點
1、綜合數據
數字化測繪技術能夠運用計算機完成模擬實驗,把地形和地貌及地理等有關要素的數據比較直觀、形象地呈現在顯示屏上,使工作人員可以清晰的看見需求的數據,很好地解決了以往測量圖中數字和文字及圖形標注不清晰的問題,使測量圖變得更為簡單、清楚。
2、發展迅速
數字化測繪設備在運用和維護以及更新方面比較快,能夠隨時確保數據測量工作的準確性,同時為測量新技術和數據新紀錄等多方面提供有效保障。
3、用途廣泛
數字化測繪技術能夠根據不一樣的工作人員對數據的需求完成修改、加工,從而獲取不一樣的結果和圖案。另外,要對不一樣的圖形完成拼接和放大機縮小等多項功能,用途比較廣泛。
4、提升測繪效率
利用數字化測繪技術獲取的結果不僅可以當作原圖,還能夠在計算機上完成土地資源規劃或是市政網絡建設等有關設計,更加便捷的把施工計劃完成比較,經過數據統計與整理及分析等選取更加科學、合理、準確的施工計劃。與此同時可以減小測繪工作的時間,提升工作效率。另外,測繪技術的運用適宜當代社會工程項目測量的發展需求。因此,將以往的測繪工作變化成現代化的數字化測繪技術是未來的發展目標。
四、數字化測繪技術的運用
1、地面數字測圖
在工程項目測量過程中,一旦要求的測量精度比較高,而又缺少滿足相關要求、比例尺寸相對較大的地圖,這樣就能夠選取地面數字測圖技術。利用地面睡姿的測圖技術能夠獲得精度相對較高的數字地圖,與此同時再配以某些測量方式,能夠把重要的地物和相鄰近的控制點具有的精度控制于5cm內。
2、原始圖中數字化技術的運用
對于原始圖利用數字化技術能夠對已有的地形圖完成整理和利用,只需要利用掃描設備和電子計算機及繪圖設備等有關一起完成配合就能夠完成作業。除此之外,還能夠在相對較短的時間內獲得測量結果。已有的數字化錄入設備有手扶式跟蹤的數字化錄入設備和矢量化的掃描錄入設備兩種。其中矢量化的掃描錄入設備具備良好的操作性能,而且工作效率比較高,可是在應用數字化處理時很可能發生不同種誤差,通常其精準度比原圖要低一些。同時其只能反映出成圖之后的地貌,缺少基本的標注。
3、數字化測繪技術在數字地球中的運用
數字地球是以計算機作為基礎,把社會發展和經濟發展等多方面的內容完成整合,將地理坐標結構進行統一,組成統一的系統框架。與此同時能夠保存主要的社會信息,用戶利用通信網絡訪問有關數據,就可以獲取需要的數據和信息。和以往的測繪工程項目相比較來講,數字地球作為一項全新的系統工程,擁有比較復雜和龐大等多種特點,而且科學技術含量比較高,因此綜合性也相對較高,關系到的內容非常廣泛,不管是哪一個機構,都難以單獨完成工作,所以每一個機構必須進行相互配合、協調才可以完成。主要包含空間技術部門和信息科學部門及地理科學部門等。工程項目測繪是信息學和地理學的主要內容,是必不可少的,直接影響著國內空間數據的基礎設備建設。
五、GPS-PTK在工程應用需要注意的問題
相較于全球定位系統靜態測量來說,GPS-RTK技術對工作人員的能力和素質也提出了更高的要求。如果工作人員技術不熟練或操作失誤造成的后果也是很嚴重的。
1、對該技術測量誤差和精度方面的分析
同測站和同距離相關的誤差是GPS-RTK技術的兩種主要誤差。多徑誤差、氣象天氣影響,還有一些信號的干擾等都屬于測站有關誤差;軌道誤差、對流層及電離層等誤差屬于同距離的誤差。同測站誤差能通過一定的方法進行校正或采取有效的措施來削弱,同距離誤差則只能隨著基準站和移動站距離的增大而增大。由此得出,在運用GPS-RTK技術測量時應適當地限制作業半徑。另外,GPS-RTK技術和傳統的經緯儀視距等相比有很大的技術上的優勢,在測網和剖面布設上也基本能夠消除網閉合差和網線的偏移。
2、基準和移動站的設置
GPS實時動態技術下,基準站在工程測量中的地位很重要。另外,對于基準站的設置也有一些限制性的條件,如基準站應遠離一些大型的建筑物、大面積的水域池塘等較為明顯的信號反射物,遠離如微波站、變電站和電視臺等種種強電磁干擾源等。另外,基準站電臺的移動站和天線,也應盡量設置較高一點且設置于周圍空曠的地方。移動站也應當注意和基準站在各項參數上一致,數據鏈上連接。同時,移動站設置的時候也需要注意數據的準確和齊整,使其能夠一目了然。
3、RTK通訊及作業半徑
GPS-RTK能否成功的關鍵在于移動站是否可以連續、可靠接收來自基準站的信號。相應的,GPS-RTK成功與否也會受到地形地貌的影響,如相比在山地和森林等地區,在沙漠、平原上GPS-RTK的定位效果好,RTK的作業效率和成果質量高。在作業半徑上,半徑大小是由基準站電臺信號的傳輸距離來決定的,距離最好在10千米之內,以確保測量的速度和精度。當信號受到影響時,還應對作業半徑進行適當調整。
結束語
綜上所述,數字化測繪技術在工程項目測量中的運用十分普遍。在社會不斷發展的背景下,數字化測繪技術在精準度和操控技術方面在不斷完善,對此工程項目工作人員一定要不斷學習,把數字化測繪技術完成推廣和應用,確保工程項目測量工作的準確性。
參考文獻
[1]夏海亭.淺談現代數字化測繪技術及應用[J].科技創新與應用.2013(12):112.
【關鍵詞】變電站;維護;紅外診斷
1.前言
在大部分停電檢修中,由于設備局部過熱所造成的停電檢修不在少數,所以,國內外一直很重視電力設備在溫度方面的檢測管理工作,但傳統檢測溫度的辦法就只是“接觸式”檢測,不管通過臘片、熱電偶或水銀溫度計,在進行測量前都要確保和被測設備保持充分接觸,對于處在高空的、高速轉動的以及帶電的設備,如果沒有預埋測溫計,就要登高爬上設備、停機或停電才能對其測量,因此給安全、經濟發供電增加很多困難。大家都知道,電力系統有數不清的設備接頭,為保證接頭質量,一般有兩種檢測方法,即“貼溫度標簽法”以及“測電阻法”。測電阻法即利用數字微歐表或電橋進行接頭電阻的測量,由于耗時費力,工作量大,因此在停電后方可進行。各國都有使用貼溫度標簽法,在我國,部分供電部門也使用臘片貼附測溫的方法,很明顯這些測溫片安放簡單,但在安放前要進行停電,不僅費時且不合算,測溫范圍不寬,導致數據不準確,且操作不安全也不方便,如果提高電壓等級,那么設備之間的絕緣距離變大,在距離更遠、電壓更高的設備上,就沒辦法通過溫度標簽法測溫。
2.紅外診斷技術
2.1 基本原理
如人體病變通常導致體溫升高一樣。在電力系統中,因為電力設備的故障造成設備運行溫度產生嚴重波動,因而設備的絕緣處出現絕緣故障或性能劣化的現象,就會導致介質損耗過大,運行時不斷發熱。對于含磁回路的設備,因為磁回路鐵芯片、磁飽和漏磁間絕緣局部短路導致鐵損擴大,造成渦流發熱或局部環流。還有部分設備,由于故障泄漏電流增大或電壓分布情況發生改變,也會造成設備運行時溫度異常分布。因此,大部分電力設備故障通常通過設備相關部位的熱狀態或溫度變化作表征,所以能根據電力設備的狀態波動,診斷設備出現的故障。
肉眼看不見的紅外輻射能量不斷從世間萬物發射出來,且紅外輻射能量強度與物體的溫度成正比。所以,根據大部分電力設備故障是因溫度分布異?;蛘w或局部過熱的特點,我們只要通過合適的紅外儀器來監測設備運行時所發射出的紅外輻射能量,就能得到設備表面的運行狀態信息以及設備的溫度分布狀態,整理分析監測到的狀態信息,就可對電力設備中隱藏的故障、具置或嚴重程度作出定量的診斷。
2.2 紅外診斷技術的優勢
2.2.1 不解體、不取樣、不停電、不接觸。因為進行紅外診斷是在不停電,系統運行狀態不改變條件下監測到的真實狀態信息,且能保證安全操作。
2.2.2 通過被動式檢測方式,操作簡單。因為紅外監測主要是探測設備本身發射出來的紅外輻射,不用各類檢測裝置以及輔助信號源,所以,診斷操作方便,手段單一。
2.2.3 能進行快速大面積掃描并成像,設備的狀態信息顯示直觀、形象、靈敏、快捷,操作強度低,效率高。
2.2.4 紅外監測應用廣泛,投資比以及效益高。由于傳統預防性試驗采用的電力測試方式不配套于檢測各種電氣設備產生的故障。然而,紅外診斷技術可用于檢測配電、輸電、變電站和發電廠等各種高壓電氣設備產生的故障。
2.2.5 方便電腦分析,不斷往智能化方向發展。紅外成像儀器與各種處理軟件和電腦圖像分析系統配備,不但能夠分析處理監測到的運行狀態信息,且能按照紅外圖像參數作分析計算和處理,快速獲得設備故障部位、嚴重程度以及故障屬性。同時,能把以往設備圖像參數保存,建立運行狀態數據庫,管理人員可以隨時調用以往的數據參數。
2.2.6 故障診斷與紅外監測對實現向狀態檢修體制的發展以及電力設備的狀態監測很有利,能夠管理所監測的設備運行狀態溫度,且按照電力設備的狀態波動情況作正確的維修,同時,可以通過紅外診斷判斷電力設備維修質量的好壞。
2.3 判斷方法
2.3.1 表面溫度法
按照所獲得的設備表面溫度數據,和DL/T664-1999《帶電設備紅外診斷技術應用導則》中GB763-90表A1、表A2的相關規定進行對照,若溫度不符合標準就能按照設備承受應力的能力、設備的重要性、負荷率的大小、設備溫度以及超標程度來定義設備缺陷的特點,若參數處于小負荷率下承受應力較大或溫升超過的設備就要嚴格把關。
2.3.2 相對溫差法
對于電流致熱型的設備,為了使判斷的正確性得到提高,如果監測到導流部分出現異常的熱態,要嚴格準確測溫,并根據公式[(T1-T2)÷(T1-T0)]×100%得到相對溫差值,根據表 1 確定并判斷設備處于何種性質的缺陷。
上式中T0-環境參照體的溫度;T1-發熱點的溫度; T2-正常相的溫度
表1 電流致熱型設備的相對溫差判據
設備類型 相對溫差值%
一般缺陷 重大缺陷 緊急缺陷
SF6斷路器 ≥20 ≥80 ≥95
真空斷路器 ≥20 ≥80 ≥95
充油套管 ≥20 ≥80 ≥95
高壓開關柜 ≥20 ≥80 ≥95
隔離開關 ≥20 ≥80 ≥95
其他導流設備 ≥20 ≥80 ≥95
如果溫升值不超過10K,不能根據表1的規定來確定設備處于何種性質的缺陷。對于溫升小、負荷率小不過相對溫差大的電力設備,若能夠改變負荷率的大小,可適當提高負荷電流大小然后復測,來確定設備處于何種性質的缺陷。若不能進行復測,可暫時確定為一般缺陷,同時注重監視、監測。
2.3.3 熱譜圖分析法
按照同種設備在異常和正常狀態下的熱譜圖的差別來確定設備的正常運行。
2.3.4 檔案分析法
根據同一個設備在各個時期檢測到的數據,根據設備參數的變化速率和趨勢,來確定設備是否處于正常操作。
2.3.5 同類比較法
(1)針對電壓致熱型設備,由于型號相同可按照其對應點溫升值的不同來確定設備的正常運行。電壓致熱型設備的故障應用同類允許溫差或允許溫升的依據來作判斷。通常,若同類溫度不少于允許溫升值的30%可確定是重大缺陷。若三相電壓處于不對稱的狀態不能排除工作電壓的影響。
(2)同一個回路中,若三相電流對稱和設備一樣,根據致熱型設備相應部位的溫升值,能夠確定設備的正常情況。如果三相設備都發生異常現象,可將它和同一回路的同一設備相對比。若發現不對稱的三相負荷電流,就不能排除負荷電流的影響。
2.4 紅外診斷在輸電線路中的應用實例
在某個220kV變電站,其工作人員通過紅外診斷技術測得其中一臺變壓器的中性點接地扁鐵壓接螺絲的溫度是48℃,這時設備環境溫度是38℃,僅有10℃的溫升值。利用電流表實測得到的接地處電流是3.5A。因為電流小,所以以為是渦流導致的溫升。通過1h的金屬罩屏蔽之后,發現發熱點的溫度恒溫,所以確定是螺絲松動造成的發熱。因為螺絲嚴重生銹,工作人員緊固螺絲后溫度減小不多,于是準備焊接。第三天,沒想到主變壓器發生單相接地的事故,發現過熱點螺絲出現比較明顯的放電痕跡。于是斷開保護動作跳閘,讓放電時間變短,所以接地體沒有被燒斷,否則就會發生變壓器絕緣被擊穿的故障。工作人員焊接接地點后,發現溫度恢復正常。
經驗表明:通常的色譜分析以及預防性試驗,能夠找出很多隱藏的事故,紅外診斷技術給變壓器潛伏故障的診斷提供了一個新的有效手段。
3.結論
綜上所述,在監測電力設備的溫度時就要尋找新途徑,轉換測溫接觸方式,廣泛使用紅外遙感技術,在不對運行設備進行接觸的條件下,作不停機、不停電的測溫。作為監測的重要手段,紅外檢測技術就是及時監測并發現設備內部絕緣故障以及外部過熱故障,是電氣設備檢修中很先進的檢測方法。在電力系統中,通過紅外診斷技術可避免很多電力設備故障,保證電力系統運行時的穩定和安全。實踐證明,在變電站維護中,作為監測設備運行狀況的重要手段之一,相關部門要嚴格對操作人員紅外診斷分析軟件、使用方法以及設備進行培訓工作,讓變電站操作人員重視并學會正確運用紅外監測技術。
參考文獻
[1]程玉蘭.紅外診斷現場使用技術[M].北京:機械工業出版社,2003:5.