遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

1、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)綜述全球變化涉及到巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈，是地表及地表上各種因子間的相互作 用造成的環(huán)境變化。其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)則需要宏觀、適時(shí)的數(shù)據(jù)源和高效合理的分析，因此遙感技 術(shù)（RS）和地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）成為研究全球變化與對(duì)地觀測(cè)研究的重要技術(shù)支撐。 其中RS技術(shù)具有大面積同步觀測(cè)、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性等特點(diǎn)，豐富的遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)源為 地球上環(huán)境與資源動(dòng)態(tài)變化信息提供數(shù)據(jù)支持；同時(shí)GIS技術(shù)因?yàn)槠湄S富而完備的數(shù)據(jù)分 析能力，在全球變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的研究中主要負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)的查詢、檢索和管理，以及復(fù)雜的 空間分析。目前結(jié)合RS和GIS的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究，主要集中在以下幾個(gè)方面：土地利用情況 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、生

2、態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。土地利用/土地覆被變化是全球環(huán)境變化研究中十分重要的一個(gè)方面1。因?yàn)槭紫?，?地利用/ 土地覆被變化在全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展中占有重要的地位。其次，地球系統(tǒng)科 學(xué)、全球環(huán)境變化及可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)到自然和人文多方面的問(wèn)題。人們借助3S （RS、GPS、 GIS）集成技術(shù)，發(fā)展出一套土地利用動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法：首先解譯不同時(shí)期資源衛(wèi)星影像或與 以前土地利用圖等進(jìn)行比較；在發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域后運(yùn)用后處理差分GPS技術(shù)實(shí)地獲取該地區(qū) 空間位置，與此同時(shí)認(rèn)為記錄當(dāng)?shù)赝恋乩?土地覆被情況以備屬性數(shù)據(jù)處理；然后利用GIS 進(jìn)行空間數(shù)據(jù)組織、管理、分析與可視化?；?/p>

3、此，劉正軍等以論述江蘇省南京市江寧 縣為研究區(qū)進(jìn)行的衛(wèi)星遙感與GIS動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用狀況變化的方法，闡述了系統(tǒng)的總體 框架、系統(tǒng)功能、實(shí)現(xiàn)方法等，RS、GIS技術(shù)的集成為有效地進(jìn)行土地利用監(jiān)測(cè)和快速?zèng)Q 策提供了科學(xué)的保證。潘竟虎等囹基于TM/ETM衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS方法，對(duì)江河源 區(qū)1986-2000年土地利用類型的時(shí)空變化特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明氣候變化和人類經(jīng)濟(jì)活 動(dòng)是導(dǎo)致研究區(qū)土地利用變化的主要因素。劉慧平等在歸納遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究方法的基礎(chǔ) 上對(duì)應(yīng)用高空間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用/ 土地覆被變化的監(jiān)測(cè)方法、目前的水平 及與其相關(guān)的遙感圖像分類的發(fā)展方向進(jìn)行了初步分析oQion

4、g Wu等回利用RS和GIS技術(shù) 對(duì)北京市的土地利用變化驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明馬爾科夫模型和回歸模型可以很好的 對(duì)土地利用變化過(guò)程進(jìn)行描述、分析以及預(yù)測(cè)。Adel Shalaby等以1987年和2001年獲取 的landsat數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用最大似然監(jiān)督分類和后分類變化監(jiān)測(cè)技術(shù)，得到埃及西北部沿岸 的土地利用在這一時(shí)期內(nèi)的變化情況。然而基于RS和GIS的土地利用/土地覆被變化分析 也存在一些問(wèn)題。首先，由于土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)信息的獲取偏重3S技術(shù)，特別是RS。 由于數(shù)據(jù)處理過(guò)程中不可避免誤差、錯(cuò)誤等情況的存在，因此僅僅基于RS和GIS數(shù)據(jù)未必 能真正全面顯示土地利用變化的過(guò)程。其次，由于數(shù)

5、據(jù)量和質(zhì)量問(wèn)題以及對(duì)動(dòng)力機(jī)制的認(rèn)識(shí) 尚不明朗，所以模型大多功能不完善。因此一方面要借助3S技術(shù)集合區(qū)域內(nèi)自然人文等多 方面信息，另一方面，要加強(qiáng)GIS與其他用戶模型的集成瓦隨著RS技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)“3S”技術(shù)一體化的發(fā)展，資源生態(tài)環(huán)境遙感研究 工作正向快速、精確、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。遙感信息是地表各種地物要素的真實(shí)反映， 能清晰地顯示各種生態(tài)環(huán)境類型的特征與分布，遙感圖像多時(shí)相的特性又可為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè) 提供豐富的可供定性定量分析的信息。李玉霞等8在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，探討利用CBERS-02星 遙感圖像，結(jié)合GIS技術(shù)實(shí)施快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的大范圍生態(tài)環(huán)境調(diào)查，為四川省生態(tài)環(huán) 境建設(shè)提供

6、科學(xué)的依據(jù)。周樂群等9運(yùn)用RS、GIS、GPS和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用DEM、 影像正射校正、多元影像數(shù)據(jù)融合、多層次信息提取等技術(shù)方法，對(duì)整個(gè)長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)20 世紀(jì)80年代中期、90年代末期生態(tài)環(huán)境、草地資源進(jìn)行了全面的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上 利用ArcGIS軟件開發(fā)完成了 “長(zhǎng)江三峽工程庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)GIS系統(tǒng)”，監(jiān)測(cè) 成果表明，經(jīng)過(guò)15a的綜合治理，庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化得到了有效遏制。2007年太湖大規(guī)模 藍(lán)藻爆發(fā)，在此引起了人們對(duì)太湖環(huán)境的關(guān)注。陳云等的以2007年4月23日CBERS-02 行CCD數(shù)據(jù)位主要數(shù)據(jù)源，以NDVI值為測(cè)試變量，運(yùn)用CART算法確定分割閾值，從而 通過(guò)

7、構(gòu)建決策樹的方法識(shí)別藍(lán)藻水華信息，分析其藍(lán)藻水華的提取結(jié)果，得到了較好的效果。 還在GIS技術(shù)支持下，提取了 2007年5月17日MODIS影像中的藍(lán)藻水華信息。黃河三角 洲是世界上海岸線變遷最快的地區(qū)之一，常軍等11以1976年到2004年多時(shí)相遙感影像為 主要數(shù)據(jù)源，通過(guò)幾何校正與配準(zhǔn)，形成統(tǒng)一投影與坐標(biāo)體系的遙感影像，運(yùn)用平均高潮線 發(fā)，對(duì)20景時(shí)間序列影像經(jīng)分類處理后提取海岸線，另經(jīng)GIS疊加分析，剖析了現(xiàn)行黃河 河口、釣口河口地區(qū)海岸線的演變過(guò)程及其規(guī)律。Mushtak T等12以伊拉克巴士拉省作為研 究區(qū)域，結(jié)合RS、GIS、GPS技術(shù)，基于土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，研究了生態(tài)系統(tǒng)退化過(guò)程

8、的 時(shí)空驅(qū)動(dòng)力，結(jié)果表明，在大多數(shù)的研究區(qū)域內(nèi)，風(fēng)蝕作用是生態(tài)系統(tǒng)退化的主要原因?？?見RS、GIS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也能得到廣泛并且深入的應(yīng)用。RS、GIS技術(shù)在自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中也能發(fā)揮特別的作用。RS可以使自然資源無(wú)序開 采現(xiàn)象暴露無(wú)疑，而在遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上利用GIS手段建立礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，則可 以在進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，更有序地管理和合理利用各種自然資源數(shù)據(jù)，同時(shí)方便進(jìn)行 更大范圍的自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，提供易于使用的、直觀的數(shù)字化成果，服務(wù)于自然資源 開發(fā)的監(jiān)督、管理與決策部門。劉瓊等13為建立全國(guó)性的礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 以山西省晉城市和江西省崇義縣礦產(chǎn)資源

9、開發(fā)狀況遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果為基礎(chǔ)，通過(guò)GIS強(qiáng) 大的空間數(shù)據(jù)管理功能，對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，建立了具有瀏覽編輯、查詢檢索、統(tǒng)計(jì) 分析及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。研究表明對(duì)遙感解譯成果進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理及信息 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是可行的，使遙感信息更加直觀，管理更加完善，信息更新更大簡(jiǎn)便，是遙感監(jiān)測(cè) 的有效擴(kuò)充，彌補(bǔ)了純粹遙感監(jiān)測(cè)的不足，使RS成為礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一種切 實(shí)可行的有效手段。侯文良等14通過(guò)對(duì)1999年、2004年兩期的TM衛(wèi)星圖像進(jìn)行解譯和判 讀，利用GIS空間分析技術(shù)，以森林資源的地類進(jìn)行空間分析，從而得出森林資源的現(xiàn)狀 及其空間變化分布狀況。并對(duì)變化結(jié)果進(jìn)行分析，為巴楚縣森

10、林資源管理提供決策依據(jù)。譚 炳香等15將RS、GIS技術(shù)與傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查方法相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短應(yīng)用于森林經(jīng)營(yíng)管 理、規(guī)劃中，可及時(shí)獲得森林資源動(dòng)態(tài)變化信息，使森林管理者和經(jīng)營(yíng)者對(duì)本地的生態(tài)環(huán)境 和資環(huán)狀況及變化情況做到心中有數(shù)，可以全面提高本地區(qū)或本單位的森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)水平。 可見RS技術(shù)和GIS技術(shù)在森林資源、礦產(chǎn)資源等多種自然資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面也起到了不 可替代的作用，提高管理、開發(fā)利用的效率，同時(shí)也能在宏觀、動(dòng)態(tài)的角度對(duì)資源可持續(xù)開 采進(jìn)行監(jiān)測(cè)。除此之外，RS、GIS技術(shù)在自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面也有突出表現(xiàn)。我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi) 害種類多，發(fā)生頻率高的國(guó)家。洪澇、泥石流、地震等自然災(zāi)害對(duì)社會(huì)

11、經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn) 帶來(lái)了巨大的損失。仝興華等16闡述了 RS、GPS、GIS等技術(shù)在評(píng)價(jià)和定量預(yù)測(cè)滑坡、泥 石流等地質(zhì)災(zāi)害的研究狀況，建立了兩個(gè)非線性滑坡預(yù)測(cè)模型。針對(duì)我國(guó)西部地區(qū)幾條主要 油氣輸送管道，提出了一套動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與定量預(yù)報(bào)系統(tǒng)的技術(shù)方案。預(yù)測(cè)結(jié)果較好。泥石流危 險(xiǎn)度評(píng)價(jià)是泥石流災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和減災(zāi)防災(zāi)工作中的重要內(nèi)容和決策基礎(chǔ)。李為樂等17以 瀘定縣為例，利用RS、GIS技術(shù)，以流域范圍為評(píng)價(jià)單元，選取影像泥石流發(fā)育和形成的 因子，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和層次分析法得出各因子對(duì)泥石流的敏感系數(shù)和權(quán)重，最后建立縣 級(jí)區(qū)域泥石流危險(xiǎn)度對(duì)因子綜合評(píng)價(jià)模型，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)。系統(tǒng)集成化

12、是 專業(yè)軟件開發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)。RS和GIS功能的集成帶來(lái)的不僅僅是交互性的增強(qiáng)和操作上的 便利，也是RS/GIS/災(zāi)害信息的一體化，為實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)關(guān)系框架和計(jì)算模塊間的有機(jī)協(xié) 作提供了可能。在系統(tǒng)開發(fā)方面，馬照松等18完成了遙感影像處理和GIS的繼承系統(tǒng)開發(fā)， 構(gòu)建了涵蓋遙感影像處理、地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)值分析計(jì)算和可視化處理的高度繼承 的交互式綜合信息處理平臺(tái)。綜上所述，RS、GIS技術(shù)在土地利用變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、自然資源動(dòng) 態(tài)監(jiān)測(cè)以及自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面都能得到有效的應(yīng)用，與傳統(tǒng)方法相比，RS、GIS技 術(shù)的加入能將針對(duì)點(diǎn)的研究拓展到面，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和管理功能也更方便

13、研究人員、管理 者、用戶的使用。但RS、GIS的引入也會(huì)同時(shí)帶來(lái)一些新的問(wèn)題。特別是遙感數(shù)據(jù)源質(zhì)量 的控制，因?yàn)檫b感影像數(shù)據(jù)是RS技術(shù)的基礎(chǔ)。而且，雖然RS技術(shù)相較于傳統(tǒng)方法有明顯 的優(yōu)勢(shì)，但一些地表情況是不可能通過(guò)遙感衛(wèi)星影像獲取到的，因此在特定的研究中也要結(jié) 合傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，使最終結(jié)果更準(zhǔn)確。同時(shí)GIS技術(shù)也面臨數(shù)據(jù)處理效率等瓶頸，一些空間分 析中要用到高空間分辨率或高光譜分辨率的大數(shù)據(jù)量遙感影像，在硬件條件支持的情況下， 目前GIS的空間分析、數(shù)據(jù)處理等算法方面有待進(jìn)一步提高，以承擔(dān)海量、高質(zhì)量遙感影 像數(shù)據(jù)的管理、分析工作。參考文獻(xiàn)：李秀彬.全球環(huán)境變化研究的核心領(lǐng)域一土地利用/土地覆被變

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