張增祥

摘 要 我國的資源環境遙感監測始于20世紀70年代。其遙感監測技術應用流程為，選擇遙感數據類型及其時相，得到數據后進行糾正，進一步采用人機交互和計算機輔助分類與提取 的 *** 來獲取專題信息。在資源研究中利用遙感技術對水、土地、地質礦產、生物等資源進行調查，由早期的1：100萬比例尺向1：50萬、1：25萬、1：10萬比例尺 變化，由早期的靜態調查變為現在的動態監測，同時精度有了大幅度的提高。在環境監測中利用遙感技術對研究區域的生態環境狀況、水土流失情況、土壤鹽堿化、土地沙漠化等 方面進行研究，實現了由定性向定量轉化，進而能夠客觀、快速、全面地評價區域的環境狀況。隨著遙感技術的空間分辨率、時間分辨率、波段分辨率的完善，遙感技術將在資源 與環境領域發揮重要的作用。

關鍵詞

資源 環境 遙感監測

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目前，遙感技術已形成多星種、多傳感器、多分辨率共同發展的局面。遙感衛星包括資源衛星、環境衛星、海洋衛星、氣象衛星等，所獲取的遙感信息具有厘米到千米級的多種尺度，如63cm、lm、3m、4m、5m、lOm、20m、30m、60m、120m、150m、180m、250m、500m、1000m等多種分辨率。重訪周期從1天到40-50天不等，在獲取資源環境空間和時間信息方面構成很好的互補關系。遙感技術在資源與環境研究和測量任務中扮演著越來越重要的角色，它所具有的高度空間概括能力，有助于對區域的完整了解。不同衛星適宜的重訪周期有利于對地表資源環境的動態監測和過程分析。以多光譜觀測為主并輔以較高分辨率的全色數據，極大地提升了對地物的識別和分類。

一、遙感技術應用的一般技術流程

1．遙感數據類型選擇

根據研究內容或希望達到的目的有針對性地選擇合適的信息源，主要是對星種或傳感器選擇。多數情況下，選擇還需要考慮經濟因素。
在一般的資源環境研究中，目前采用光學傳感器遙感信息較多，如Landsat的TM和ETM+，SPOT，NOAA的AVHRR，Terra的MODIS，CBERS的CCD等。
對于空間精度要求很高的研究工作，如數字城市建設、大比例尺資源環境調查、考古等專項遙感監測等，還需要在空間分辨率方面提出嚴格要求，通常選擇米級或厘米級的遙感數據作為主要信息源，目前可以選擇的米級數據包括SPOT5、IRS、IKONOS、QuickBird等。

2．遙感數據時相選擇

不同研究對象要求不同時間獲取遙感數據，具體包括兩個方面：

在資源環境現狀研究中，針對內容需要更清晰、更全面反映研究對象的遙感數據，土地利用和土地覆蓋研究一般更多地要了解地表植被的信息，因而多選擇植被生長旺期獲取的遙感數據。為了了解植被的變化，以及在某些區域和植被類型間提高分類精度，還會要求相鄰時相的遙感數據。大區域作業要求相鄰景之間具有最接近的時相。
資源環境動態變化的遙感監測與研究，通常需要對不同年度相近似的季相遙感數據進行對比分析，年內變化則選擇不同季節時間序列的同種遙感信息。

3．遙感數據糾正

在開展資源環境研究中，一般獲取的遙感數據已經進行了初步的輻射糾正。幾何校正通常要應用部門根據工作需要自行完成。幾何糾正的主要目的是對遙感圖像進行地理編碼，使其具備希望的坐標系統和投影參數。

4．專題信息獲取

從遙感數據到專題信息主要可以歸納為人機交互和計算機輔助分類與提取及其混合應用等三種方式。
遙感信息全數字人機交互分析 *** 的成熟與廣泛應用，主要是在近10年左右的時間內，該 *** 需要投入大量的人力、物力和財力，而且需要投入相對更多的時間，但取得的成果質量相對更高，更便于應用，因而目前仍然被廣泛采用。
計算機自動分類技術主要立足于遙感信息的定量分析和統計分析，但由于遙感信息傳輸中的各種干擾造成的偏差，以及不同時空條件下地物遙感信息的差異，會產生空間的不一致性和時間的不一致性，以及同物異譜和同譜異物的現象，自動分類精度還難以滿足資源與環境監測的要求。所以在采用計算機自動分類技術產生結果的情況下，仍然需要依靠目視判讀分析來進行改值干預，但最終結果仍會出現較多問題。
現有的自動分類 *** 基本上都是在限定區域內形成和實現的，在其他地區的應用往往需要模型的調整和參數的選擇，很難在大區域而精度要求又較高的工作中實際應用。這種技術 *** 在特別大的區域內，而精度要求又相對較低的工作中可以應用，如全球性的植被研究、土地利用／土地覆蓋分類、荒漠化監測等；在較小的區域，專門建立有針對性的模型，所確定的參數不需要根據區域復雜程度進行調整，遙感數據相對單一，不受或少受獲取時相和外部環境參數的影響，應用效果也比較理想。

5．專題信息處理與集成

人機交互一般直接獲取矢量信息和屬性信息。以計算機自動分類為主要特點的分類，獲取的專題信息包括矢量與柵格兩種，同時獲取相關的屬性信息。這些信息由獲取到應用需要進行必要的數據處理與集成才能實現，一般包括圖形的輸入輸出、圖形的編輯、圖形處理、面積平差和分類匯總等過程。

6．專題信息的更新

遙感為大量的數據更新創造了有利條件，由于技術的發展和適宜的重訪周期，能夠在各種情況下實現對同一地點的周期性觀測。只有完整、連續、規范化的時間序列數據，才能夠提供研究對象的更多信息，也才能夠更全面和更深入地了解研究對象。

二、資源研究中遙感技術的應用

1．水資源

我國“六五”和“七五”期間開展并完成的“黃淮海平原地區水域動態演變遙感分析”，利用遙感技術對黃淮海平原地區的河流、湖泊、洼淀等地表水體開展了演變過程、空間差異等方面的系統研究。

2．土地資源

從20世紀80年代初期開始，我國已經利用資源衛星數據進行了多次全國范圍的土地資源調查、土地利用監測等工作。1980年6月至1983年12月，在全國農業區劃委員會辦公室的組織下，利用地球資源衛星MSS進行全國土地資源概查。這是之一次利用MSS數據進行的全國15個地類的土地利用現狀調查，完成了1:50萬比例尺制圖。1997～1998年，中國科學院和國家統計局共同完成了“全國農業土地資源遙感調查”，遙感調查完成的土地資源成果首次在國家統計工作中發揮實質性作用。
從1999年開始，國土資源部在全國相繼開展了人口50萬以上城市的土地利用動態遙感監測，采用SPOT、Land *** 等衛星數據，成功地監測了全國60多個大中城市在近兩三年間土地利用的變化情況，監測面積達71.4萬km2。

3．地質與礦產資源

我國利用資源衛星資料在尋找多金屬富集地段、金礦、鈾礦、儲油構造、煤田等方面也取得多項成果。在西部地區開展的1:25萬地質調查及礦產資源勘查中，衛星遙感數據是基礎數據源之一。同時，在金屬礦藏、煤炭和油氣資源的勘探中也發揮了重要的作用，獲得了顯著的經濟效益。
在新的國土資源大調查中，利用新一代遙感影像進行區域地質填圖、示礦遙感異常信息識別與提取、地質災害監測等，使遙感技術在地質研究領域得到了更廣泛的應用。

4．生物資源

(1)草資源

我國利用遙感技術已經開展了多項草地資源的調查、監測和資源評價，區域性和全國性的草地資源遙感應用成果已經發揮了作用。
1989～1993年，利用遙感技術開展了中國北方草原草畜動態平衡監測研究，建立了我國北方草原草畜動態平衡監測業務化運行系統，主要利用NOAA氣象衛星資料估測草地生物量。20世紀80年代完成了1:100萬比例尺的全國草地資源圖。2003年完成的全國草地資源動態監測工作，建設完成了1:50萬比例尺的草地資源數據庫，包括草地資源的18個類和亞類等。

(2)森林資源

我國現行資源監測體系中除森林資源監測外，荒漠化監測、濕地監測、野生動物植物監測、森林火災監測、森林病蟲害監測等都廣泛地應用了遙感技術，在林業的經營管理活動中 也逐步推廣普及了資源衛星資料的應用。

1977年利用MSS圖像，首次對我國 *** 地區的森林資源進行了清查，填補了森林資源數據的空白。1993～1997年，由聯合國開發計劃署(UNDP)援助的“中國森林資源調查技術現代化”項目得到順利執行。
目前，正在以全國林業監測站點數據和遙感數據為主要信息源，進行全國林地生態類型數據庫的建設，將在空間和時間序列上完整、系統地反映林地區域不同的生態系統特點、林種、群落特征及其林(樹)齡等。

三、環境研究中遙感技術的應用

1．環境綜合評價

1991～2000年間，中國科學院與 *** 自治區氣象局合作，完成了 *** “一江兩河”中部流域地區環境動態遙感監測工作。在獲得比較豐富、全面的料的基礎上，從土地利用、植被、土壤、水文、氣候等方面，研究區域的生態環境狀況，作出了比較科學、客觀的分析評價和描述。
“九五”期間，針對土地資源利用的變化與分析的需要，利用1:100萬和1:25萬DEM數據、AVHRR數據和溫度、降水等地面觀測數據，構建了生態環境背景數據庫，為土地利用數據的應用和綜合分析提供了支持。
2000年國家環保部門充分利用資源衛星數據，對西部12個省、自治區、直轄市的生態環境現狀進行了全面調查和分析，為我國西部大開發的生態環境戰略提供了最新的科學依據。

2．水土流失

水土流失是復雜的人文和地理過程，受到諸如降水、下墊面基底巖性、地形坡度、土地覆蓋類型及管理方式等眾多因素的影響。其調查 *** 主要有實地定位觀測法、定性遙感法和基于地理信息系統(GIS)的遙感定量法。其中，基于GIS的遙感定量法是近年來隨著遙感技術的迅速發展才得以出現的水土流失調查新 *** 。
從1999年開始，水利部和中科院合作，利用資源衛星數據完成了全國土壤侵蝕數據庫建設，完成了全國水蝕一風蝕交錯區遙感調查工作。本項研究在實現全國土壤侵蝕動態監測與數據庫快速更新能力等方面均有突破與創新，成果內容豐富，科學性、系統性、時效性強，對于我國生態建設與環境保護具有重要科學意義和應用價值。該項成果在宏觀尺度和多類型土壤侵蝕綜合調查方面達到了國際先進水平。基于此成果，水利部于2002年1月21日發布了《全國水土流失公告》。

3．土地退化

(1)土壤鹽堿化方面的應用

20世紀90年代，在華北平原地區開展了基于陸地衛星TM數據的鹽堿土分類研究。在土壤水分、土壤腐殖質含量、土壤氧化鐵含量等方面開展了試驗研究，利用TM的7個波段的數據對于鹽堿土反射率特性的研究，輔之以植被指數、居民點分布、人口密度等空間化輔助數據指標，實現了鹽堿土壤的細分類。

(2)土地沙漠化方面應用

黃河上游地區的共和盆地處于半干旱干旱草原和干旱荒漠草原的過渡帶，生態環境極其脆弱，不合理的人類經濟活動導致沙漠的強烈發展。在GIS技術支持下，利用陸地衛星TM遙感數據開展了動態監測。研究表明，在GIS技術支持下利用遙感數據開展沙漠化動態監測是定量研究沙漠化災害的有效途徑，實現了沙漠化土地的沙漠化程度分級，包括潛在沙漠化土地、正在發展中的沙漠化土地、強烈發展中的沙漠化土地及嚴重沙漠化土地等。
2002年末啟動并實施的生態安全相關要素遙感定量反演研究中，土地退化的遙感監測與相關要素遙感定量反演研究是重要組成部分。該項目選擇我國西北等地區土地退化相對顯著的區域，從植被覆蓋度、植被類型、生物量、土壤表層含水量、土壤鹽堿化、土壤類型等方面進行研究，以期形成適用于大區域、相對快速的土地退化遙感監測研究，特別側重于高時間分辨率遙感技術的應用，從時空兩個方面系統、全面地了解、研究區域土地退化。

四、資源環境遙感應用研究的主要特點

隨著應用研究的深入，遙感已不僅僅是在為相關研究提供信息獲取的技術 *** ，在促進研究深度方面也發揮著越來越大的作用。各種傳感器的發展和性能的提高，為研究工作提供了一個從更多方面了解研究對象的途徑，能夠獲取一系列的遙感反演參數。
人機交互解譯和計算機自動分類仍然是目前研究中最常采用的 *** 。在計算機自動分類技術研究不斷取得進展的同時，由專業人員目視解譯發展而來的交互分析 *** 已經發展到全數字作業方式，在專題數據信息獲取、更新、管理、應用等方面具有明顯優勢，而且為GIS技術支持下開展多源數據的綜合分析提供了方便。
遙感技術誕生以來的30多年時間里，航天遙感技術日臻完善，應用越來越廣，除了普遍采用的中等分辨率的遙感數據外，米級和分米級、厘米級的遙感數據得到了發展，不同的空間分辨率不存在相互替代問題，而高、中、低空間分辨率的遙感數據又對其構成了很好的補充，可以在不同空間尺度下開展多方面的應用研究，可以滿足資源環境等研究工作中對于不同尺度，不同研究對象自身發生、發展規律的需要。
應用研究的深入開展，加深了人們對于資源環境認識的深度和廣度，特別是專門化傳感器的發展，在海洋、環境、雨林等領域促進了專業衛星的研制，波譜分辨率進一步細化，數十波段至100～200波段的傳感器逐步在資源環境領域得到應用，以期獲取地物某方面的更有針對性和更具體的信息，同時波段總數的增加，為研究同一對象提供了更多的波段選擇。通過綜合應用各種方式的波段組合，可以極大地提高遙感技術的應用能力。目前，在高光譜遙感數據波段選擇和具體應用研究等方面，基本上尚處于起步階段，大量的研究還有待進一步深入。
新型遙感技術將在社會經濟可持續發展過程中的資源環境研究領域日益發揮重要的作用。我國的信息化和數字化建設進一步加快，國家資源環境綜合信息預警能力正在進一步加緊建設，特別需要通過遙感技術獲取的客觀、快速、全面的資源環境信息，遙感技術在我國未來的建設事業中有著極大的應用潛力。

來源：開源地理空間基金會中文分會

來源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/512gg

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