小议地理国情监测

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分享 2016-06-10
地理国情是重要的基本国情,是国土疆域面积、地理区域划分、地形地貌特征、道路交通网络、江河湖海分布、土地利用与土地覆盖、城市布局和城镇化扩张、生产力空间布局等自然和人文地理要素的宏观性、整体性、综合性体现。监测地理国情就是要对与民生息息相关的地理方面的国情进行动态地测绘、统计和分析研究,并及时发布地理国情监测报告。
地理国情监测主要是对自然地表变化及社会经济信息变化实施监测,整合、统计、分析地理国情信息的变化量、变化频率、分布特征、地域差异、发展趋势及其变化相关性,掌握自然资源环境和社会发展的变化规律。监测的内容包括:地形、水系、湿地、冰川、沙漠、地面沉降、海平面变化、地表覆盖、生态环境、自然灾害等自然国情地理信息,以及交通、城镇、土地利用、生产力布局、社会经济、主体功能区等人文地理国情信息。
遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术,是根据电磁波的理论,应用各种传感仪器,对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行收集、处理,并最后成像,从而对地面各种景物进行探测和识别、对地球环境和资源进行判认的一种综合技术。发展至今,遥感技术已广泛应用于国土、城市管理、地矿、国防、交通、环保、农林、气象、石油、水利、海洋等领域。
1 城市国情监测
遥感测量技术跨越了传统的测绘作业模式,采用高分辨率卫星遥感影像,经过几何校正,可以获取信息量极其丰富的“4D产品”,即DLG(数字矢量线划数据)、DRG(数字栅格数据)、DOM(数字正射影像数据)、DEM(数字高程模型)。遥感具有丰富的数据源和大面积同步观测、全天时、全天候获取地表信息的特点,遥感影像可以在城市规划过程中提供地理底图,并实现地理底图的快速更新。基于高分辨率遥感影像也可以提取规划中所需的道路、水体、建筑物等信息。

图1 基于高分辨率影像的城市绿地信息提取
同时利用动态监测技术,遥感还可以监测市政设施的建设、土地利用类型的变化和范围、进行规划执法检查等。


图2 水体被占用

图3 绿地被占用
2 国土资源国情监测
国土资源遥感综合调查与遥感动态监测是指利用遥感技术开展国土资源遥感综合调查,开展重点地区土地资源和矿产开发的动态监测,为国土开发与整治提供依据。遥感综合调查就是利用遥感信息源和信息提取技术,开展中大尺度土地、矿产、海洋、森林、水、旅游等资源现状和构造稳定性、土壤侵蚀、地质灾害、气象灾害等生态环境状况调查以及大比例尺重点地区(城市)综合调查;动态监测就是在国土资源综合调查的基础上,引进多时相、不同分辨率的遥感图像对政府感兴趣的地区,如城乡结合部、重点建设地区等进行土地资源动态监测,对重点矿区、矿业秩序不稳定地区的矿产开发进行动态监测。
3 环境国情监测
利用遥感技术可以区域性或者全球性监测大气中的臭氧(O3 ) 、CO2 、SO2 、甲烷(CH4 ) 等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布;灾害性大气污染监测如沙尘暴、工厂(如炭黑厂)排出的烟尘污染等。对于水体环境,遥感监测水质逐渐从定性发展到定量,可以获取包括叶绿素a浓度、悬浮物浓度及水体透明度、浑浊度、表面水温等,可用于湖泊富营养化监测、工业废水/废渣监测等。通过遥感手段获取的土地利用/覆盖、植被覆盖度、土壤侵蚀等信息,结合成熟的生态环境模型,可用于生态环境现状评价和动态监测。
遥感在城市环境中的监测包括城市扩张监测、城市热岛监测、城市绿地调查、固体废弃物监测、城市环境质量评价等。

图4 地表温度反演图
利用遥感技术可以获取生态环境变化的基本数据,如土地利用变化、森林覆盖状况变化、草地覆盖状况变化、湿地资源状况变化、水质变化等。基于这些数据,结合相应模型,就可以开展如新建水利设施对生态环境影响评估、沙漠绿洲生态环境变化的监测、灌区和生态环境的监测、流域生态环境监测等。


图5 自然生态环境遥感监测结果

4 水利国情监测
遥感影像上提取河流、水库、湖泊等地表水体,监测水污染、水面浮生物、水中的含沙量、叶绿素的空间分布以及反演水体的化学含量。


图6 太湖水质信息监测(左:悬浮物浓度,右:叶绿素浓度)
利用遥感调查的信息,可辅助进行工程调查,如工程前期在遥感影像上提取工程区域的地形、地貌、岩性、土壤、植被等信息,为工程的选址和规划提供第一手资料;中期进行工程进程监测,实时监测工程的进展和工作进行中对周围环境的影响;后期利用遥感技术调查水利工程后产生的直接响应因子,如水利灌溉工程,监测灌溉区域农作物的长势,水坝建成后实际的蓄水能力等,评估工程效益。
5 农林业国情监测
遥感技术可快速获取宏观信息,对耕地、草地、水等农业自然资源的数量、质量和空间分布进行监测与评价,从而为农业资源开发、利用与保护、农业规划、农业生态环境保护、农业可持续发展等提供科学依据。利用遥感可监测农作物信息,包括农作物面积、长势情况、产量估算、土壤墒情、病虫害等作物信息。

图7 农作物种植分布分区
遥感技术可进行森林资源调查、森林砍伐动态监测、森林病虫害监测、森林火灾监测等。

图8 森林砍伐遥感动态监测
6 地表形变国情监测
合成孔径雷达干涉技术(InSAR)是上世纪70年代中期出现的新型空间对地观测技术,可提取地形信息和地表形变信息。自从1993年Massonnet等人利用InSAR技术检测到加州兰德斯地震的地表形变之后,该技术已经广泛地应用于城市地面沉降、矿山沉降、火山形变、地震形变等地面形变监测领域,并取得了不少成果。差分干涉雷达测量(D-InSAR)技术可以获取地表微量形变。通过与其他观测技术结合,理论上可以得到mm级精度的地表形变。

图9 SBAS技术应用于利桑半岛形变监测

图10 ERS-1/2 SAR监测矿山地表沉降速率(1992-2003)
我国地域辽阔,地理国情复杂,与此同时,经济社会快速发展,地表变化频繁。充分利用测绘先进技术、数据资源和人才优势,积极开展地理国情监测,为政府、企业和社会各方面提供真实可靠和准确权威的地理国情信息,是测绘事业科学发展的战略选择,也是面向未来测绘工作的重要使命。
遥感技术作为资源监测的有效手段,可应用于各种从宏观到微观的地理国情信息的监测,为我们认识国情的丰富内涵、提升测绘服务水平、拓展基础测绘业务、科学化的管理决策提供技术支撑。
文章来源:http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100tb78.html

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