如何利用遙感和地理信息技術實現智慧環保

A. 智慧環保的實現智慧環保

實現從「數字環保 」到「智慧環保」的跨越，關鍵是要在原有「數字環保」的基礎上，重點加強感知層與智慧層的建設。一是利用物聯網技術，建設實時、自適應進行環境參數感知的感知系統；二是利用雲計算、模糊識別等各種智能計算技術，整合現有信息資源，建設具有高速計算能力、海量存儲能力和並行處理能力的智能環境信息處理平台，為最終實現「智慧環保」的各項應用服務提供平台支撐與信息服務。
「智慧環保」的基礎是物聯網。基於「數字環保」平台和物聯網技術在環保領域的深入發展，構建環保領域覆蓋全國的物聯網系統，是實現由「數字環保」向「智慧環保」轉化的第一步。在全國選擇基礎較好的地區開展「智慧環保」試點，建立環境物聯監測網路，實時採集污染源數據、水環境質量數據、空氣環境質量數據、雜訊數據等環境信息，對重點地區、重點企業實施智能化遠程監測 ，對各種環境信息進行智能分析，將為「智慧環保」的全面推進奠定良好基礎。

B. 智慧環保，如何把物聯網技術應用到環境

環境保護工作嚴峻的形式給環境監管帶來更高要求。當前環保監控系統中，移動執法和污染源、河流、水質、空氣質量等環境要素的控均有各自的系統，分別有不同的操作步驟，系統間難以兼容、操作繁雜;各系統介面的不同導致無法實現系統間的信息共享;現場執法人員無法實時掌握污染源排放情況;諸多不足給環境監控人員工作帶來很大不便。在此大背景下，「智慧環保」應運而生。

一、「智慧環保」是互聯網技術與環境信息化相結合的概念

智慧環保藉助物聯網技術的數字環保平台，將在線監測監控網路、環境應急指揮系統融合，結合物聯網、雲計算、多網融合等多種技術方案，通過實時採集污染源排放因子、環境質量、環境生態、環境風險、企業信息管理等信息，構建全方位、多層次、立體化、全覆蓋的生態環境監測網路，構築感知測量更透徹、互聯互通更可靠、智能應用更深入的智慧環保物聯網體系，以更加精細和動態的方式實現環境管理和決策，從而實現環境保護智慧化。

二、智慧環保建設思路

1、建設思路

結合當前環境保護工作實際需求，按照「服務需求、應用主導;統籌規劃，統一標准;整合資源、協同共享」的原則，提出一種「智慧環保」項目建設思路：包括大氣環境綜合監測系統、水環境綜合監測系統、網格化監管系統、企業信息管理系統、企業環境信用評價系統、建設項目環境管理系統、排污許可證管理系統、三同時驗收系統、環境監測業務管理系統等，形成覆蓋主要生態要素的資源環境承載能力動態監測網路，實現環境信息統一監管、統一應用、統籌規劃、生態環境數據互聯互通和開放共享，具體歸納為：

(1)一張網：建設加密監測網+網格化監管網。通過「線上千里眼、線下網格員」的綜合布局實現環境監管的天羅地網，通過線上監控和線下監管聯動，促進環保執法溯源明確、反應及時、處理快速、監督有效。

(2)一張圖：採用多維GIS融合技術，將污染源分布、環境質量實時監控、污染趨勢變化，網格員分布等在一張地圖上顯示出來，真正實現「物聯網前端感知、應用時態分析、管理虛擬模擬、多維GIS空間分析」一體化的GIS可視化應用創新模式，實現對環境質量和管理直觀把控，對環保決策及監督進行有力支撐。

(3)一張表：將空氣質量、水環境質量、網格化監管、企業信用評分等進行排名，有利於增強環保意識，強化各級屬地責任、環保部門綜合監管責任、行業部門管理責任和企業主體責任等，促進治污有效落實，從而使環境質量整體好轉。

(4)一個庫：將大氣、雜訊、固廢、污染源、移動執法等不同業務信息集成於一個資料庫，實現數據統一存取，信息共融共通，方便各種環境保護相關的工作應用。

(5)一個平台：通過整合原有業務系統，建立健全網格化監測監管系統及移動辦公系統，促使工作程序化，規范化，提高工作效率及社會服務效能。進而實現工作過程可監控、全程可追溯、公眾可監督，實現綜合、動態、事前、事中、事後相結合，打造一個全方位、多層次、規范化的信息化監控平台。

2、建設模式

智慧環保基於雲計算、物聯網、互聯網+架構，其網路架構主要包括智能感知層、網路傳輸層、服務層和系統應用層。智能感知層包括對水質、空氣、雜訊、固廢、土壤、污染源核輻射、移動執法等環境要素的感知監測設備;網路傳輸層為以互聯網為基礎的高速傳輸網路，如移動網路、衛星網路、互聯網路和自組網路等;服務層包括支撐平台和環境雲數據中心，支撐全局的環境數據資源和業務應用;系統應用層提供環境在線監控平台主要的功能――水質監測、大氣監測和污染源、固廢、雜訊、生態監測，對數據、業務進行集成，形成完整的集成系統，實現日常辦公應用、環保電子政務、環境管理和監控及決策支持等功能。

智慧環保項目涉及層面較廣，實際構建中需要與多個技術方溝通對接，依據「優先解決突出問題」、「避免重復建設」和「充分利用現有資源」的原則，將大氣環境網格化監測、水環境監測和網格化環境監管納入建設重點，雜訊、醫廢、固廢、放射源可後期跟進;視頻追蹤和可與當地公安部門的綜治系統結合，實現視頻信息資源共享。

3、智慧環保發展前景

智慧環保是當代信息技術發展的必然，也為新時期環境保護科學發展提供了嶄新之路。通過智慧環保，使得搭建一套綜合信息基礎架構成為可能，從而實現對環境的有效管理。通過部署完善的感測網，運用現場實地監測的感測系統，達到環境監管與預防突發環境事件發生的效果。

智慧環保提高環境與發展的綜合決策能力，對構建資源節約型、環境友好型社會，實現環境保護戰略目標具有重要意義。

三、智慧環保網格化環境監管平台

搭建網格化環境監管平台，建立城市管理長效機制，深化環境監管體制改革，建立條塊結合、責權利相統一的環境管理新模式，推進安全社區創建，保障城市安全穩定，打造「平安城市」，實現城市環境監管管理資源的橫向共享和業務的整合，立足城市科學管理，為城市發展服務。

網格化環境監管系統採用萬米單元網格管理法和環境管理部件、事件管理法相結合的方式，應用、整合多項智慧環保技術，實現環境監管管理的信息化、標准化、精細化、動態化;按照「屬地管理、分級負責、無縫對接、全面覆蓋、責任到人」的原則，以政府為責任主體，明確相關部門環境監管職能，建立「橫向到邊、縱向到底」的網格化環境綜合監管平台，明確職責分工，促進管理流程再造，落實管理職能逐步，建立起發現迅速、分工明確、責任到位、處置及時、運轉高效的安全管理和監督的長效機制，保證環境監管運行使用中管理問題能夠及時發現、及時處理、及時解決。

網格化環境監管平台採用「三級管理、三級網路」的模式以村居為單位，以村居網格為基本單元，區縣、鄉鎮結合，集合區縣級管理，建立全區統一編碼，實現區、鎮街、村居三級網格管理層面信息資源共享。一級網格是全區級別，由環保局負責;二級網格是各個鎮街級別的，由各個鎮街環保責任人負責;三級網格是各村(社區)構成，主要是由警務助理級區域責任人負責。金鵬信息智慧環保解決方案

C. 如何利用遙感技術進行環境監測（原理和步驟）

遙感在環境監測中的應用
1 水環境污染監測
水體的遙感監測主要是以污染水與清潔水的反射光譜特徵研究作為基礎的。總的看來，清潔水體反射率比較低，水體對光有較強的吸收性能，而較強的分子散射性僅存在於光譜區較短的譜段上。故在一般遙感影像上，水體表現為暗色色調，在紅外譜段上尤其明顯。為了進行水質監測，可以採用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術。海洋石油污染和向海洋傾倒廢棄物是海洋環境惡化的重要原因。全世界每年排入海洋的石油及其製品多達 1000多萬噸，這對海洋生態所造成的災害性影響是無法估量的。人海河流把沿岸農田的化學肥料、城市中的生活廢水和工業污水不斷排人海洋，使海洋污染范圍不斷擴展，生態環境惡化，環境質量下降。應用遙感衛星，特別是海洋遙感衛星，可以在大范圍內對石油污染和化學污染進行搜索，還可以估算出污染的范圍及其擴散情況，從而為海洋環保部門提供了必需的數據和資料。
2 大氣污染監測
大氣遙感監測主要利用氣象衛星定期地監控大氣溫度和水蒸汽垂直分布。影響大氣環境質量的主要因素是氣溶膠含量和各種有害氣體，而這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各 自分子所固有的輻射和吸收光譜，所以，實際上是通過測量大氣的散射、吸收及輻射的光譜而從其結果中反演推算出來的。通過對穿過大氣層的太陽(月亮、星星)的直射光，來 自大氣和雲的散射光，來 自地表的反射光，以及來 自大氣和地表的熱輻射進行吸收光譜分析或發射光譜分析，從而測量它們的光譜特性來求出大氣氣體分子的密度。通過遙感圖像可以直接分析出大氣氣溶膠的分布和含量，而有害氣體通常不能在遙感圖像上直接顯示出來，只能利用間接解譯標志——植物對有害氣體的敏感性來推斷大氣污染的程度和性質。
3 地面污染及土地利用發展監測
地面污染也是利用間接解譯，通過污染區作物的生長所起的特殊變化，與正常生長區的作物有不同的光譜表現來確定。通過定期地監測地面的作業就能查清土地利用形式的變化，以便管理資源。人工建築物特別容易測定，這是由於它們的高反射率和形狀的規則性所致。因此通過遙感圖像，在城市規劃中可以可靠地跟蹤都市擴大的規模和速度，還能查清像隔熱不佳的建築物的熱損失這類特殊問題。最後遙感還可以被用來監視森林砍伐，估計牧場開墾的規模和速度。

D. 遙感地理信息系統及地學應用

鄺生愛

當今，遙感、地理信息系統、全球定位系統和信息網路等高新技術，已成為一門新的信息產業正在蓬勃興起，並快速滲透到各學科領域、國民經濟和人們生活之中，推動著科技和社會向更高的層次發展。

1 幾個概念

1.1 遙感（Remote Sensing）

遠距離感知目標物或遠距離探測目標物的物性。「遙」具有空間概念，即近地空間、外層空間乃至宇宙空間。「感」表示信息系統，包括信息獲取和傳輸、信息加工和提取、信息分析和可視化系統等。所謂目標物即觀測對象，就地學而言，有地表物體、地質體、地學事件等。關於目標物的物性，主要指物體對電磁輻射的特性。人們利用物體波譜特性差異達到識別物體的目的，因而地物波譜特性成為遙感地學的重要理論基礎。

遙感圖像處理系統（Remote Sensing Image Processing System）：藉助光學儀器和計算機設備對遙感圖像進行加工、分析、綜合和可視化的系統，目前常用的是計算機遙感數字圖像處理系統。

1.2 地理信息系統（Geographic Information System）

在計算機支持下，採集、存儲、管理、分析、綜合和描述與地理分布有關的地理空間信息系統。

1.3 遙感地理信息系統（RS-GIS）

泛指遙感圖像處理系統和地理信息系統的集成、一體化。

1.4 全球定位系統（Global Positioning System）

藉助多衛星進行全球導航和定位的系統。

2 發展概況

2.1 一門新的信息產業正在興起

遙感、地理信息系統、全球定位系統和信息網路是近幾十年來才發展起來的高新技術，由於他們具有很強的先進性和實用性，在很短的時間內由新技術轉化成新產業，形成自身的產品、產值、市場，並產生出巨大的經濟社會效益。產業的興起反過來又加速他們的發展和相互融合，形成新的學科和技術方法，並滲透到其他學科領域和社會經濟部門。

2.1.1 遙感（RS）

航空、航天遙感使得人們能快速准確地獲得大地域范圍以致全球的各種信息，如氣象預報、資源分布、災害監測、環境污染等，所以各國競相發展遙感事業。

航天遙感：蘇聯於1957年10月4日發射第一顆人造地球衛星以來，各國都以極大的熱情和龐大的經濟預算來開展航天遙感，特別是美國以極快的速度和驚人的成果展現於世。美國於20世紀60～70年代先後發射了氣象衛星、資源衛星，開拓了太空梭、地球空間站，向太空發射了多個探測器探測月球、火星、木星等行星和天體。法國、俄羅斯、加拿大、日本、印度等國也相繼發射了相應的資源衛星。中國已有自己的氣象衛星和資源衛星，實現了載人航天飛行，擬定了探月和太陽系行星的計劃。遙感探測地面解析度已達到米（m）級，波譜解析度已達到納米（nm）級，重復周期幾天至幾小時。在科學和經濟部門的應用逐日普及，應用效果十分顯著，很多部門已把遙感技術納入到生產規范之中。科研部門和院校已設有相應的專業，正在批量的培養遙感技術人才，國家和政府部門已有相應的遙感中心和站點專門從事遙感數據的獲取、分發和使用。所有這些在發達國家和我國都已形成了遙感信息產業，並有了相當規模的產值和快速發展前景。

航空遙感：應用飛機獲取一定地域范圍的遙感圖像已成為平常事。就中國而言一些大中城市和一些沿海經濟發達區都已飛行獲得多個時段的遙感圖像，用於城市規劃和城市發展監測，如北京、上海、天津、武漢、西安、沈陽、環渤海灣、長江三角洲、長江流域、珠江三角洲等城市和地區。

遙感圖像在圖像處理系統的加工、增強、分析和綜合處理下大大改善圖像質量，提取各種專題信息來滿足廣大用戶的要求。圖像處理軟體層出不窮、功能越來越強大。圖像處理硬體隨著計算機的快速發展，形成了大、中、小型的處理系統以滿足國家、地區和個人的各種需求，特別是微機處理系統已相當普及。

由上可知，遙感技術的快速發展是與空間技術和計算機技術日新月異密不可分的。除此之外，在下面幾個方面，遙感技術方法和理論開拓創新起著十分重要的作用：感測器——有攝像機、掃描儀、溫度輻射計、微波輻射計、熒光輻射計等；波段——有近紫外、可見光、近紅外、中紅外、遠紅外、微波等；重復周期——由早期的幾十天到現在幾天到幾個小時；解析度——空間解析度由幾十米到幾厘米，波譜解析度由微米（μm）到納米（nm）級；圖像處理方法——由一般的增強、提取信息到人機交互對話、半自動識別；波譜信息——有實測地物波譜到直接從圖像中提取或光譜重建；多尺度——由單一尺度發展到多種不同尺度圖像融合；多數據源——由少數幾種數據源發展到多種平台數據源，遙感信息和其他信息一起進行多元信息綜合；理論拓寬——圖像處理的理論依據由原來的概率統計理論拓寬到非線性理論、人工智慧等多個領域。所以多波段、多時相、多尺度、多數據、高精度和快速，形成了遙感技術的很多特色，再加上圖像處理技術和信息提取方法，使得遙感應用領域越來越寬，在某些行業已不可代替。

2.1.2 地理信息系統（GIS）

20世紀50年代，在歐洲剛剛萌芽的土地信息系統（LIS），其功能十分簡單。到70年代隨著計算機的快速發展，實用化的GIS已在美國、加拿大、德國、法國、瑞典、日本和澳大利亞相繼出現。80年代GIS已進入普及和推廣應用階段，世界各國在基礎GIS軟體和應用軟體的開發上取得突破性進展，其代表性的軟體有ARCINFOR、MAPGIS等，在土地利用管理、城市規劃、人口規劃、資源管理、交通運輸管理、安全管理等方面成為有關部門的必備工具。90年代隨著GIS的深入發展和數字化產品的普及，數字城市、數字生活、數字地球的時代已經到來，GIS與其他學科的結合，地理信息的產業化已不可避免（標准化、信息共享、計算機軟、硬體資源共享等）。

2.1.3 全球定位系統（GPS）

為軍事目的服務的衛星導航、定位系統，現已向全球開放，人們在地球的任何地方都可以快速獲取相應的地理坐標位置，只需持一個小小的定位接收器便可如願。美國已發展到第三代定位系統，歐盟也在確立自己的「伽利略」計劃，中國也有自己的定位系統（三個星），並與「伽利略」計劃合作。

2.1.4 信息網路

20世紀70～80年代，人們為使得到的信息及計算機硬軟體資源的共享，發展了計算機聯網，出現了區域網絡（如一個單位、一個局部地區），這些網路一出現就顯示了極大的優越性，人們坐在自己的終端前就可調用他人、他部門的信息和享用別人計算機中的資源。80～90年代，人們可以跨區、跨國界以至國際間的通訊網路快速獲取有關信息，網路以進入千家萬戶。隨著無線通訊的普及化，人們可隨時隨地進出網路，網路已成為人們生活中不可缺少的東西。盡管網路會出現各種負面效應，但其發展趨勢不減。

上述幾個方面的科技進步和產業化告知我們，遙感和全球定位系統快速獲取目標物的信息，以地理信息系統作為載體，快速流動在國際網路上，「信息高速公路」已經開通，信息革命正在我們身邊發生，數字地球的時代即將到來。

2.2 人們的思維方式和行為正在發生變化

2.2.1 由宏觀到微觀、由整體到局部的思維方式

遙感的出現使得人們有可能從大地域范圍以致全球角度，從宏觀、整體上認識很多問題，使得局部不能認識的，從整體得到，使人們的思維方式更加全面、完整，使得事物的整體與局部的關系具體、明確，可避免「不識廬山真面目，只緣身在此山中」的片面思維方式。

2.2.2 一套全新的技術路線和工作方法

遙感圖像處理不僅能給我們改善圖像質量、增強和提取信息，更重要的是提供了信息綜合、圖像識別半自動化以及自動成圖的技術前景。

地理信息系統提供了空間信息的存儲、分析和成圖功能，實現地理信息系統成圖的自動化，大大減輕了人們的勞動力。

網路使人們對社會已有的信息和計算機資源實現全球共享，加速信息傳播，真可謂「秀才不出門，便知天下事」。

2.2.3 出現了新的學科體系和機構

以遙感為基礎的學科有：遙感地質學、環境遙感學、農業遙感學、城市遙感學、資源遙感學等。建立了很多的遙感機構：資源衛星發射機構、地面衛星數據接收站、遙感應用研究部門和遙感學科的專業及培訓中心等。

以地理信息為基礎的有：地理信息學，信息工程學等。建立了地理信息中心、站點、資源與環境遙感信息系統實驗室及學術團體等。

2.2.4 政府的決策行為

西方國家政府正採取措施加速遙感發展和促使地理信息系統進一步產業化、標准化、國際化。中國政府也十分重視，有關部門正採取對策加速遙感、地理信息系統的發展。

3 新進展和發展趨勢

3.1 RS技術新進展與趨勢

3.1.1 遙感數據獲取正在出現三多（多平台、多感測器、多角度）和三高（高空間解析度、高光譜解析度、高時相解析度）的新技術和趨勢

多平台——如低、中、高軌道衛星，大、中、小、微型衛星等。

多感測器——如同一平台上裝有攝像機、掃描儀、熱成像儀、不同空間解析度的成像儀等。

多角度——如垂向與側向多角度成像。

高空間解析度——如米級、厘米級的地面解析度。

高光譜解析度——如納米級的波譜解析度（如可見光波譜范圍內分出十幾個等級）。

高時相解析度——如可重復觀測的時間段達到小時級。

3.1.2 遙感圖像處理正在出現新技術方法

海量數據壓縮，數據融合，大地域圖像無縫鑲嵌，光譜重建，混合光譜分析，超多維光譜圖像信息顯示，信息提取模型化，智能化處理的理論與方法，SAR信息處理與成像理論，多波段多極化影像分析方法等技術新進展和趨勢。

當高空間和高光譜解析度遙感出現後，提出了一系列的技術方法問題：解析度的提高遙感數據量呈幾何數量級上升，成為所謂的「海量數據」，要處理這些海量數據自然受到存儲、速度和時間的制約，所以就要進行數據壓縮；高光譜解析度可以使我們識別出更「精細」的地物，如何從圖像的混合光譜中分離、重建和多維顯示這些精心地物的光譜就成為技術方法的關鍵。

同一平台可獲得不同地面解析度的數據，如何讓不同地面解析度的數據滿足不同尺度的實際需要，數據融合必不可少，而數據融合又受到幾何精度和波譜保真的限制，為滿足實際需要又有兼顧兩個方面，所以出現了各種各樣的融合方法。

大地域范圍是遙感的優勢，但是一景衛星遙感圖像覆蓋地面的范圍總有一定的限度，而這個限度還隨著地面解析度的提高在縮小。當今人們的需求遠遠的超出這個限制，如幾十至幾百平方公里的地域，就需要幾十景至幾百景的圖像鑲嵌，這么多景圖像可能出現由於時間差異帶來的色彩、色調的不協調，為使整體圖像的協調一致，無縫鑲嵌技術應運而生。

3.2 GIS技術新發展與趨勢

屬性數據與空間資料庫管理一體化；

多種數據格式轉換；

基礎地理信息系統的通用化、標准化；

專業應用二次開發；

WebGIS開發與完善等。

3.3 GPS技術新進展與發展趨勢

高精度第三代GPS；

「伽利略」GPS系統。

3.4 RS-GIS-GPS集成一體化（略）

4 地學應用及實例

4.1 地學應用

現在的遙感地理信息系統在地學中的應用十分廣泛，雖然應用的先後和效果不盡相同，但都受到人們的關注和重視，有的已經成為行業規范。據不完全統計，可分為如下幾個方面：

（1）區域地質調查應用，

（2）礦產資源調查應用，

（3）水資源與水環境監測應用，

（4）土地利用監測應用，

（5）土地荒漠化監測應用，

（6）海岸帶資源開發與環境保護應用，

（7）海洋島礁及淺海海底地形調查應用，

（8）生態環境監測應用，

（9）區域地質環境調查應用，

（10）災害監測應用，

（11）城市規劃應用（含數字城市），

（12）區域規劃應用。

…………

4.2 實例

至今，應用實例不勝枚舉，但有兩個方面值得注意：一方面是前人應用中帶有規律性的認識和成果，另一方面是前沿探索性的成果。

4.2.1 帶有規律性的認識和成果

前人所作的帶有規律性的認識和成果也是相當的豐富，都值得我們去認真吸取，而作為有限教學時間內的教學內容，只能略舉一、二。依筆者認為，無論遙感地理信息系統在哪方面的應用，信息提取技術方法是共同的，也是解決實際問題的技術關鍵，所以用三個不同領域的實例說明遙感地學信息提取模式的共性和特性。

遙感地學信息提取模式：

實例一：遙感在金礦地質調查中應用，

實例二：遙感在土地荒漠化監測中的應用，

實例三：遙感在鹽湖監測中應用。

4.2.2 前沿探索性成果

在眾多前沿探索性成果中，筆者認為高光譜遙感在識別礦物方面的應用是當前的難點和熱點。實例：「高光譜遙感礦物填圖研究」（略）

5 理論、技術方法問題

5.1 理論問題

5.1.1 地物的異物同譜或同譜異物問題

前面已提到，地物電磁輻射特性是遙感最基礎的理論，人們利用地物波譜特性差異來識別不同地物。但是在實際應用中，存在異物同譜或同譜異物的現象，即不同地物有相同的波譜特徵，這時遙感就不能發揮作用。

5.1.2 地物分布的隨機性和非隨機性

遙感應用中，普遍認為在一較大的地域范圍內，地物分布是隨機的，於是可借用概率統計的一套方法來增強和提取目標地物信息，這樣做往往獲得成功，所以在圖像處理軟體中有一套完善的方法來滿足專題信息提取的要求。但實際地物的分布還存在著非隨機性，那麼概率統計方法失效。例如有些地物分布存在著自相似性，人們採用非線性的分形分維方法加以解決。例如還有模糊理論、人工智慧理論來完成相應的任務。

5.2 技術方法問題

5.2.1 實測地物波譜與遙感圖像波譜的不一致性

實測地物波譜有室內標准樣品波譜和野外實測地物波譜。遙感圖像波譜是瞬間獲得的實時像元混合光譜。二者在觀測時間上和像元解析度上都存在差異，其波譜顯然有差異，有時還會很大，這就需要分析和處理。

5.2.2 地物圖像波譜的時效性和地域性

有些地物的圖像波譜會隨著時相的不同而變化，如植被、土壤等，這種變化可稱為時效性；有些地物波譜會隨著地域的不同變化，如同一種岩石在潮濕地區和乾旱地區，其波譜有差異，這叫地域性。在應用時必須注意這些特性，並採取必要的方法。

5.2.3 地物信息增強和提取方法的不唯一性

遙感圖像地物信息增強和提取方法眾多，雖然有不少方法是公認的但不是唯一的。特別是在增強和提取隱信息和微弱信息時，有些方法不奏效，並不等同不能提取，而可能是還沒有找到合適的方法，有待深入探討。

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E. 智慧環保大數據一體化管理平台建設和運營方案

建立智慧環保大數據一體化管理平台就需要有一個中心 三套體系 多種應用形成一張圖。

指間科技的智慧環保大數據一體化管理平台是以生態環境大數據資源中心應用系統為核心框架，以智能監管體系、精準監測體系、公共服務體系為支撐。以11個子系統多種應用形成環保一張圖，全方位多角度的展現環境問題。
一、智能監管體系下的部分子系統
1. 生態環境天地立體視頻監控系統：從天地兩個角度，在飲用水源地、小流域、湖庫、生態紅線保護區的敏感位置設立地面高清視頻監控點，對敏感區域進行全方位、全天候、立體化的監視監控和數據採集，並根據業務需求採用無人機技術巡視巡航監控，來彌補固定位置的監控點不足之處，實現隨時隨地、實時、便捷地查看每個區域實際情況，為監督、應急指揮提供了猶如親臨現場的高效的視頻平台。
2. 生態環境網格化監管系統：按照「屬地管理、分級負責、全面覆蓋、責任到人」的原則，通過GIS技術將網格中的網格劃分、網格員、污染企業、網格事件、空氣質量監測、水質量監測等內容在地圖上進行疊加並集中展示，進行環境監管資源整合，逐步構建一個「橫向到邊，縱向到底」的環境監管網路。
二、精準監測體系下的部分子系統
1. 空間地理信息系統：利用網路、通訊、信息技術、3S(GPS GIS GRS)技術，整合各類環境信息資源，建立統的環境信息資源資料庫，將環保數據中心匯集在各級各類環保業務信息，完整准確地定位在信息相關的地理環境中。
2.環境質量（水、氣、土）染源監測應用系統：通過對生態環保區、環境敏感區域、企業污染源排放點安裝視頻監控設備，整合融合現有污染源監控系統數據，將環境數據和視頻監控數據實時傳達到政務外網雲平台，為用戶提供在PC端、移動端進行實時查詢、報警提醒、遠程查看、遠程取證管理等功能。
三、公共服務體系下的部分子系統
1. 公眾服務平台應用系統：將管轄區域進行統一區域化管理，通過GIS技術將地理區域單元的大氣環境監測、水環境監測、污染源監管、排放清單、風險源等相關的數據跟氣象、人口、交通、敏感點等數據進行關聯匯通、交互共享。為公眾顯示實時的興趣點和周邊區域環境質量等信息。
2. 企業服務平台系統：通過建立統一的數據標准實現對省環保廳企業信息填報的現有系統的有效整合，形成面向企業的統一窗口，方便企業網上辦事。

F. 如何將地理信息系統技術應用於智慧城市的建設

當前，地理信息系統對城市信息化建設越來越現實出其優勢，對於智慧城市來說，必將是數字化為基礎的城市，而實現數字化就必須用到GIS這一科學工具。藉助於GIS可以使得我們對空間信息進行分析處理，從而實現對空間數據的可視化利用和體系化分析，便於對數據的管理以及數據分析，使得對數字化操作更為智能化。因此，地理信息系統對智慧城市的發展來說具有十分重要的作用。
三維地理信息系統包括四個部分。第一個部分是影像數據，其藉助於系統平台上，再藉助於對數字的相關模擬和模型來建立相當直觀的、內容豐富的三維地理模型；三維地理信息系統最重要的功能還在於描述和構建城市的地形來建立其相關的模型，是藉助於相關設備對所要求的建築以及道路規劃進行的三維的描述；第三個部分是場景數據，在系統平台下，使得當下的規劃對未來的場景規劃更為細致，藉助於系統平台來使得城市規劃更加符合要求和美觀；第四，三維的系統平台是在二維的基礎上的技術整合，還保留二維系統的作用，在三維系統平台下，系統的二維功能對其有著必要的支持作用。

G. 如何利用測繪技術進行環境監測

隨著新世紀的到來,科學技術的迅猛發展,已經引起社會經濟結構和生活方式的重大變化。改革開放以來,我國測繪行業逐步實現了從模擬法向數字測繪體系的轉變,並與遙感、空間定位和地理信息相結合,奠定了傳統的測繪行業向信息產業發展的基礎。傳統的測繪產業應抓住機遇,以高新技術為依託,實現傳統的測繪生產向數字化生產的轉變,進而為建立數字化規模生產、並最終形成數字化生產基地打下良好的基礎。
1 測繪技術的發展方向及測繪行業的產業特徵
1.1 測繪技術應屬於信息技術
傳統的測繪技術領域包括大地測量技術、航空攝影測量技術、工程測量技術、地圖制圖與制印技術、海洋測繪技術以及測繪儀器製造技術等。當代測繪高科技主要是空間定位技術、航空和衛星遙感技術、地面一體化測量技術和地理信息技術,以及與之相配套的通信技術和系統技術而帶來的上述技術的集成。它是以研究地理信息為主要目的,其研究內容主要包括對地理信息的幾何物理性質的探討,研究地理信息的度量方法,研究地理信息如何產生、提取、變換、檢測、傳遞、存貯、識別和處理,以及研究如何表達和應用地理信息等這些均屬於當代信息科學的研究內容。凡是用信息科學的原理和方法與信息打交道的技術均應稱為信息技術。因此,我們有理由認為測繪技術應該屬於信息技術范疇。測繪技術的現代化發展方向要
以信息技術為發展方向,這就是當前測繪科技的發展戰略。
1.2 測繪行業屬於信息產業范疇
測繪行業應該屬於第三產業中的信息產業范疇。因為,一是測繪業務的基本內容都是為地理信息的獲取、處理、表達等提供服務;二是測繪產品具有知識性和決策依據屬性的信息產品;三是測繪技術在很大程度上屬於信息技術范疇;四是測繪產品具有價值和使用價值(即測繪商品的商品屬性)。因此,測繪生產應該是一種以信息產品的交換為目的的特殊商品生產。測繪行業屬於第三產業的信息產業這不僅是理論上的劃分問題,而是在市場經濟的條件下,在實踐中應當把它真正作為一種產業來經營。
1.3 測繪工作重點向開辟信息市場轉移
隨著市場經濟的發展,國家政治經濟體制改革的不斷深入,測繪生產管理方式從生產事業型
向生產經營型轉變。測繪生產單位承擔指令性任務的比重逐步縮小,而計劃外的開發性任務將大量增加,城鄉建設與規劃國土的全面規劃與整治、資源的調查與開發、環境監測與保護等對測繪技術和測繪產品提出更迫切的要求,這些因素必將導致測繪市場的活躍。
測繪市場包括測繪信息市場和測繪技術市場兩個方面。測繪信息市場側重於測繪信息產品在社會和經濟領域內的交換和流通,測繪技術市場側重於直接利用測繪技術進行有償服務。可以預見,今後用戶需要測繪市場提供的不僅是線劃圖產品,還要有影像產品;不僅是模擬產品,還要有數字產品、專題產品、硬體產品、軟科學服務、動態信息等,都需要測繪行業自己去開拓。
2 測繪單位應採取的對策
2.1 測繪單位要理順產業結構
測繪高科技的發展,打破了測繪行業的傳統分工。地理信息產業應當擺脫經典測繪的組織和
結構模式,尋找更好的優化組合與分工,應按地理信息產業的特點,形成從數據採集加工、建庫、產品提供、維護一體化的產業體系,成立能快速生產、提供地理信息數據的部門。當前,在測繪科技高速發展的同時,與其許多相關專業集成向地理信息產業發展。要發展GPS、RS和GIS(簡稱3S)技術,需要跨部門、跨行業的聯合,關起門來發展等於孤立自己。要學會在既聯合又競爭的環境中求發展的機遇和技巧。
2.2 引進和培養能夠適應信息產業需要的人才
要發展信息產業,必須要有高科技的人才。傳統的測繪行業分為大地測量、工程測量、攝影測量、地圖制圖和地圖制印等專業。高科技的發展沖破了傳統的分工,由於各類測繪高科技系統數字化、自動化、智能化程度高,很多操作可作為「傻瓜」式的操作。學會按鍵操作比較容易,如GPS接收機,只需花1~2小時即可學會操作,但要解決GPS數據中出現的問題,就需要一定的理論水平和研究水平。也就是說操作越來越簡單,而解決關鍵問題卻越來越復雜。在引進和培養人才中,注意研究人才和實用人才的合理搭配,使人才的結構能夠最大限度地發揮效能。就專業而言,主要引進和培養「3 S」及其集成的人才。與此同時,還要注意人才的知識和技能的及時更新。
3 測繪行業的主要技術政策
測繪高科技的發展,信息產業的迅速崛起,導致測繪行業擺脫經典的測繪產業的組織和結構模式,但今後在一定的時間段內,測繪新技術體系不可能完全替代測繪生產中的常規技術體系,即常規測繪技術仍將在測繪生產中佔有一席之地。因此,測繪單位和測繪科技工作者必須把解決關鍵技術問題和常規測繪技術的改造放在主要地位,要在常規技術和新技術之間,建立起一種適合本單位實際的過渡體系。
實現測繪生產從模擬向數字化的轉變,不僅僅是將模擬圖轉換為數字圖,而是實現基礎地理信息從採集、存貯、管理到產品輸出整個流程作業方式的改變,這種改變是系統的、整體的。所以,測繪單位必須進行總體規劃、分步實施,作為一個系
統工程全面加以實現。當前,測繪單位首先要全面完成常規測繪技術向數字化和自動化方向過渡的技術改造。
3.1 組建基礎地理信息系統
建立1∶500~1∶10 000各種比例尺地形圖、地籍測量、地下管線測量等需要的機助成圖系
統,應有資料庫、圖形庫編輯功能,能夠和野外觀測電子手簿實現介面。只有這樣,才能在新一輪的更新基本圖中,全面實現航測數字化成圖(局部地區不排除全野外數字成圖),並建立全站儀、電子手簿在野外直接對數字地圖進行修測(大面積集中修測亦可採用航測數字修測),使數字化成圖一體化。
各類工程圖施測,建築工程、水利工程放樣,市政工程的定線以及各種工程的竣工測量等均應
採用內外業一體化系統,其數據格式應與基礎地理信息資料庫接軌。
3.2 建立部門網路,實現資源共享
碟片管理方法無法滿足信息存貯、使用的要求,同時為避免出現磁碟數據損壞、數據丟失、新老版本數據混淆現象,應在生產管理部門、數字化內業生產部門、圖檔管理部門之間建成計算機網路,通過計算機圖檔管理系統實現數字化內業生產調圖、歸檔到最終列印的自動化。
為有利於生產方式從採集到管理的轉換,應考慮建立本單位的區域網,實現各生產部門、生產
管理部門、檢查驗收部門、圖檔管理部門之間的計算機網路互聯,使各部門作業以數據流的方式進行運轉。
3.3 推廣GPS定位技術的應用
應用GPS定位技術為城市及各重點工程項目建立各等級的控制網和精密工程式控制制網,重點
掌握靜態相對定位原理、布網原則、精度要求和作業技術方法。學會網型的設計、儀器檢驗方法、外業數據採集和內業數據處理、坐標轉換、平差計算等問題的處理。
在城市規劃管理、市政管理、交通管理、環境保護、災害監測、氣象學、土地管理等城市管理方面,GPS都有著良好的應用前景和市場機遇。
隨著全球信息化浪潮和我國國民經濟信息化的召喚,空間技術和計算機技術的迅猛發展,傳統的測繪技術體系正在向以「3 S」技術為特徵的現代測繪技術體系轉變,測繪行業也正逐步向現代地理信息產業過渡和轉化。我們應當貫徹「加強測繪工作,發展地理信息產業」的精神,立足現在,展望21世紀,攜手並進,共創地理信息產業的未來。

H. 　環境遙感及應用

遙感是20世紀60年代在美國創造的技術用語，用來綜合以前所使用的攝影測量、影像判讀、地理攝影而提出的。1972年，隨著第一顆地球觀測衛星Landsat的發射成功而迅速得到普及。遙感是一種遠離目標，通過非直接接觸而判定、測量並分析目標性質的技術。對目標進行信息採集主要是利用了從目標反射或輻射的電磁波。接收從目標中反射或輻射的電磁波的裝置叫遙感器（remote sensor）。搭載這些遙感器的移動體叫做遙感平台platform），如飛機及人造衛星等。遙感技術自20世紀60年代初興起並迅速發展以來，遙感應用的領域在不斷地擴大發展，遙感應用從其內容上可概括為資源調查與應用、環境監測評價、區域分析規劃及全球宏觀研究等（全球宏觀研究為一大領域）四大領域。

一、環境遙感的特點

遙感（Remote sensing）就是遙遠感知事物的意思，也就是不直接接觸目標物和現象，在距離地物幾公里到幾百公里、甚至上千公里的飛機、飛船、衛星上，使用光學或電子光學儀器（稱為遙感器）接受地面物體反射或發射的電磁波信號，並以圖像膠片或數據磁帶形式記錄下來，傳遞到地面，經過信息處理、判讀分析和野外實地驗證，最終服務於資源勘探、環境動態監測和有關部門決策。通常把這一接收、傳輸、處理、分析判讀和應用遙感信息的全過程稱為遙感技術。現代遙感技術在地球資源、環境及自然災害調查、監測和評價中的應用，具有宏觀、快速、准確、直觀、動態性和適應性等其他技術不能取代的優勢。特別是與其他相關技術（如現代通訊、對地定位、常規調查、台站觀測、地理信息系統及專業研究）結合起來，更能充分體現其優勢。環境遙感是從空中利用遙感器來探測地面物體的現代技術，其特點包括如下幾方面：

（1）感測范圍大，綜合、宏觀：航攝飛機的飛行高度可達10km左右，陸地衛星的軌道高度可達到910km左右。由於飛得高，觀測的面積就廣闊。例如每張陸地衛星圖像覆蓋的地面范圍達到3萬km²，約相當於中國海南省的面積。遙感從飛機上或人造地球衛星上，居高臨下獲取的航空相片或衛星圖像，不受地形地物阻隔的影響，景觀一覽無余，為人們研究地面各種自然、社會現象及其分布規律提供了便利條件。如航空相片可提供不同比例尺的地面連續景觀相片，並可供像對的立體觀察。圖像清晰逼真，信息豐富。一張比例尺1/35000的23cm×23cm的航空相片，可展示出地面約60km²范圍的地面景觀實況。並且可將連續的相片鑲嵌成更大區域的相片圖，以便總觀全區進行分析和研究。衛星圖像的感測范圍更大，一幅陸地衛星TM圖像可反映出34225km²（即185km×185km）景觀實況。

（2）信息量大、手段多、技術先進：環境遙感技術可以根據不同的目的和任務，選用不同的波段和不同的儀器取得所需的信息。現代遙感技術不僅能利用可見光波段探測物體，而且能利用人眼看不見的紫外線、紅外線和微波波段進行探測。不僅能探測地表的性質，而且可以探測到目標物的一定深度。某些波段具有對雲、霧、冰、干沙土等的穿透性，可深化對被測目標的認識。例如，可見光的藍綠光波段對水體有一定的穿透度；用波長較長的微波雷達探測冰層，可以穿透冰層而到達冰層下面的地面或水體。遙感是現代科技的產物，不但能用攝影方式獲得信息，而且可以用掃描方式獲得信息。遙感技術的運用，擴大了信息量的獲取，擴大了人類的觀察范圍和感知領域，加深了人類對事物和現象的認識。

（3）獲取信息快，更新周期短，可動態監測：以往進行實地測繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重復一次。應用航空攝影測量方法以後，也要數年才能重復一次。而衛星繞地球運轉，能迅速獲得所經地區的各種自然現象的最新資料。以陸地衛星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍。因此，利用遙感技術以後，地圖更新可以大大縮短，一些地區自然現象的動態變化也能快速地反映出來，並及時作出預報。遙感通常為瞬時成像，可獲得同一瞬間大面積區域的景觀實況，現勢性好，而且可通過不同時相取得的資料進行對比、分析和研究地物動態變化的情況，為環境監測以及研究分析地物發展演化規律提供了基礎。

（4）用途廣、效益高：環境遙感已廣泛應用於農業、林業、地質礦產、水文、氣象、地理、測繪、海洋研究、軍事偵察及環境監測等領域，深入到很多學科中，應用領域在不斷擴展，具有明顯的社會、經濟和生態效益。

（5）受地面條件限制少：對於自然條件惡劣、地面工作難以開展的地區，如高山、冰用、沙漠、沼澤等，或因國界限制不易到達的地區，用遙感，特別是航天遙感方法，則比較容易獲取資料。

二、現代遙感技術的構成

遙感技術系統是實現遙感目的的方法、設備和技術的總稱，是一個多維、多平台、多層次的立體化觀測系統。

遙感數據獲取是在遙感平台和遙感器構成的數據獲取技術系統的支持下實現的。由於各種平台和遙感器都有自己的適用范圍和局限性（表1-1、1-2），因此往往隨著具體任務的性質和要求的不同而採用不同的組合方式，以取得較好的應用效果。片面地強調某種平台或遙感器的重要性，甚至把它們對立起來，顯然是不適宜的。

表1-1各種遙感平台

表1-2主要遙感器的特點

（據閻守邕，1990）

從遙感數據中提取有用信息，可以通過人工目視判讀、計算機數據處理以及兩者混合的方法實現。這兩種方法及相應的技術系統各具優缺點，需要相互配合，取長補短。

三、環境遙感的應用

遙感技術自20世紀60年代初興起並迅速得到發展以來，應用的領域在不斷地擴展。環境遙感的應用從其內容上可概括為資源調查與應用、環境監測評價、區域分析規劃及全球宏觀研究四大領域。

1.遙感在資源調查方面的應用

遙感在資源調查中可發揮很大的作用，特別是在自然資源調查中，近年來做了很多工作，取得了豐碩的成果和可觀的效益。其主要表現在國民經濟建設中的農業、林業、地質礦產、水土保持及水利建設等部門中。

在農業、林業方面的應用：遙感在農林方面的應用主要是在農、林土地資源調查，土地利用現狀調查，土壤乾旱、沙化的調查及監測以及農作物長勢的監測與估產，森林資源的清查等方面。近年來，在牧草場資源調查、短中期農林災害、農用水資源以及生態環境調查等方面也相繼開展工作，取得了成果。

在地質礦產方面的應用：遙感在地質及其礦產方面的應用主要表現在基礎地質工作，礦產地質工作以及工程地質、地震地質、災害地質的綜合調查等方面的應用。遙感已成為地質礦產調查研究中的一種先進的工作手段和重要方法。遙感圖像視域寬闊，客觀真實地反映出各種地質現象及其相互間的關系，形象地反映出區域地質構造及其空間關系，為跨區域甚至全球的區域地質研究提供了極有利的條件。

在水文、水資源方面的應用：遙感在水文、水資源的應用，如水資源的調查、流域規劃、水土流失調查、海口海岸帶及淺海地形調查、海洋調查研究等方面，都能發揮重要作用。特別是在人類足跡難以到達的荒涼地區，遙感技術可成為水文、水資源調查的有效手段。

2.遙感在環境監測評價方面的應用

遙感在環境監測中主要是利用遙感提供的瞬間成像的大范圍圖像，對大氣污染、土地污染以及海洋污染等進行監測。由於遙感所提供的信息具有快速及時，現勢性好，真實、客觀、形象的特點，可實時地了解和掌握污染源的位置、污染物的性質、污染物的動態變化以及污染對環境的影響，為及時採取防護或疏導措施以及環境評價提供了基礎。

3.遙感在對抗自然災害方面的應用

自然災害是指環境異常或環境的突發性變化，給人類生活和生存帶來的災難。近年來遙感技術在預報災害方面取得了很多重要成就，成為預報自然災害的有力工具和手段。

氣象衛星當前已進入業務性運轉，形成多層次的預報網路，在災害性天氣監測、天氣分析預報、氣象研究等方面，發揮了十分重要的作用。中國「風雲一號」、「風雲二號」氣象衛星的研製和相繼發射成功，標志著中國的氣象預報技術已從單項、短期、小范圍的預報發展成綜合性、中長期、大范圍的准確預報。為中國的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流和病蟲害的准確預報提供了可靠資料，為採取減災措施打下了可靠基礎。

4.遙感在區域分析及建設規劃方面的應用

遙感圖像是地表面一定區域景觀的真實、客觀的記錄和形象顯示。地理學區域分析亦充分利用和發揮了遙感圖像的這一特點和優勢，成為遙感在地理學應用的重要方面。

近年來隨著城市化及城市建設的熱潮，城市遙感方興未艾。城市遙感可提供諸如城市土地利用現狀、城市用地分析、城市環境監測及評價、城鎮布局結構分析、城市道路交通分析、城市人口分析及城鎮生態分析等城市發展的基礎信息，為城市建設規劃及決策提供了服務。

5.遙感在全球性宏觀研究中的應用

遙感的全球性研究雖然目前尚未系統地進行，形成規模。但是，隨著社會的發展，特別是諸如世界人口增加、資源危機、環境惡化等一系列涉及全球性的問題，越來越引起人們的關注。全球性研究（Global Study）已提到日程上，得到世界各國普遍的重視，全球性研究必將有一個較大的發展。

全球研究的目的主要是宏觀地、整體性地對人類賴以生存的岩石圈、大氣圈、水圈、生物圈的研究，以此帶動區域性研究的深化，促進全球環境的改善。因此，這無疑為遙感發揮自身的特點和優勢，開拓了又一應用領域。遙感可為全球研究提供各種便利條件，促進全球性研究的進一步開展和深化。例如，可利用全球定位系統（GPS）監測和研究板塊的運移，深大斷裂活動，研究環形構造的成因及其機制；利用氣象衛星資料及其他遙感信息，進行全球性氣象研究及世界災情的預報；海洋動力學研究，地球表面固態水的分布，世界冰川的進退以及世界大環境的監測和治理等。遙感必將在全球性研究中發揮出更大的作用，做出更大的貢獻。

6.遙感在其他方面的應用

在測繪制圖方面的應用：航空攝影測量一直是測繪制圖的一種主要資料來源和重要的技術方法，現已形成了完整而系統的學科體系，當代遙感的發展使測繪制圖的資料來源更為多樣化，資料的准確可靠性及其快速及時性和適時動態性等方面有了較大的改觀；成圖周期大為縮短；影像地圖、數字地圖等新圖種和制圖新工藝大量涌現，使測繪制圖產生了新的變化和發展。

在歷史遺跡、考古調查方面的應用：近年來在進行野外考古調查中，配合應用遙感圖像分析，發現了大量重要的歷史遺跡。

在軍事上的應用：遙感在軍事上的應用是不言而喻的。事實上，軍事應用是遙感最早、最成功的應用，今天遙感的發展是得利於遙感軍事上成功的應用而迅速發展起來的。目前發射的繞地球運行的衛星，絕大部分是與軍事有關的。

四、環境遙感在中國的發展

隨著遙感技術的發展，獲取地球環境信息的手段越來越多，信息越來越豐富。因此，為了充分利用這些信息，建立全面收集、整理、檢索以及科學管理這些信息的空間資料庫和管理系統，加快進行遙感信息機理研究，研製定量分析模型以及實用的地學模型，進行多種信息源的信息復合及環境信息的綜合分析等，構成了當前遙感發展的前沿研究課題。

中國國土遼闊，地形復雜，自然資源豐富。為了查清和掌握土地、森林、礦產、水利等自然資源，更好地配合國家建設，積極推廣遙感技術的運用尤顯必要。首先，國家的重視和支持，以及實行集中統一的領導規劃，為中國遙感的發展奠定了基礎。中國的遙感發展起步晚，在20世紀70年代初期和中期，仍明顯地表現出部門自發的積極性，以及低水平的重復等初期發展的特點。為此，國家科委組織籌建了全國遙感領導組織，繼而發展成國家遙感中心，集中領導及協調全國的遙感發展，編制中國遙感的中遠期規劃，確定了近期主攻的目標。第二，集中人力、物力進行科技攻關，重點突破，縮短了中國與國際遙感先進水平的差距。在1980～1990年，通過科技攻關，中國遙感技術的發展能力已全面形

成，遙感專業隊伍得到進一步的鍛煉和壯大。第三，全國性、大區域遙感工程的實施完成，充分顯示出中國遙感的特色和水平。中國疆域遼闊，自然環境復雜，為開展遙感的實驗研究提供了優越的環境條件。第四，新的資源衛星的發射，為中國的遙感發展帶來了新的機遇。

「資源一號」衛星於1999年10月14日成功發射升空，結束了中國沒有陸地資源衛星的歷史。衛星每26天遍掃地球一次，每幅影像覆蓋面積為120km2，空間解析度達20m。「資源一號」衛星是中國第一顆高速傳輸式對地遙感衛星，該衛星在太空巡視地球1年有餘，拍攝了幾十萬幅地面遙感影像。中國從20世紀80年代中期開始接收外國衛星拍攝的影像，應用於農業、森林、水利的監測和規劃，對國民經濟發展起到了很大作用。

I. 地理信息技術在區域地理環境研究中的應用 怎麼上

第一課時
一、地理信息技術
1．概念：
指獲取、管理、分析和應用地理空間信息的現代技術的總稱，主要包括遙感(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)等。
2．應用——廣泛
廣泛應用於區域地理環境研究，在資源調查、環境監測、自然災害防禦監測、國土資源管理、國土開發規劃等許多領域中發揮著重要作用。
如：可以模擬特定區域的自然過程，預測、預報區域內可能發生的災害或環境變化。
GPS汽車導航、空間信息網站、城市多媒體地理信息系統等。
二、遙感(RS)
1．概念：
是人們在航空器(如飛機、高空氣球)或航天器(如人造衛星)上利用一定的技術裝備，對地表物體進行遠距離的感知。
2．遙感的裝置
⑴感測器——遙感的關鍵裝置
作用：感測器在航空或航天器上接受地面物體反射或輻射的電磁波信息，並以圖像膠片或數據磁帶記錄下來，傳送到地面接收站(圖1．4)
⑵組成（了解）
遙感平台、感測器、地面接收站、信息處理系統等
3．遙感技術的主要環節和功能
遙感技術主要環節 目標物 感測器 遙感地面系統 成果
遙感功能 接受物體和環境的電磁波輻射 收集、傳輸信息 接收信息，處理、分析信息 專業圖件或統計數字
案例介紹：
1998年洞庭湖及荊江地區飛機、衛星遙感影像對洪水監測
1998年夏秋，長江流域發生了罕見的大洪水，中科院遙感所等科研部門，利用飛機遙感監測和衛星遙感監測技術，對洞庭湖及荊江地區洪災情況進行監測，在很短的時間內獲得了較全面的資料，給抗洪決策提供了科學依據，為奪取抗洪斗爭立了大功。
課本圖1.5（左圖）是飛機遙感影像，在陰雨天氣的情況下，通過微波遙感，透過層層雲雨陰隔而得到的圖像，地物仍具很高的解析度，經過計算機處理後，課本圖1.6（左圖）更是清楚地顯示了洪水的淹沒情況。課本圖1.5（右圖）是衛星遙感影像，同樣經過計算機處理後，課本圖1.6（右圖）能清楚地顯示當時該地區淹沒地區的分布。通過不同時間，不同遙感平台得到的影像，再經過計算機處理技術，我們就能快捷、准確地統計出洪水的淹沒情況。
可見，遙感技術具有很多的優點。
4．遙感的優越性（此部分可以請學生思考討論總結完成。）
①提高研究工作的精度和質量，節省人力、財力，提高效率。 ②遙感信息作為重要的信息源，為區域地理環境研究從定性到定量、從靜態到動態、從過程到模式的轉化和發展，提供了條件。
區域地理環境研究的前提是獲取地理信息。例如，將多次或逐月、逐年的遙感影像圖疊加，就可反映城市的擴張、海岸的侵蝕、湖泊的消長，等等。在區域地理環境研究中,遙感廣泛應用於資源凋查、環境監測、自然災害防禦監測等領域。
遙感技術的應用范圍很廣。除了以上介紹的森林火災、洪水監測外，還廣泛應用於農業、地質、海洋研究、環境監測等許多方面。而且我國的遙感技術也已經在世界上具領先地位。
5．遙感技術的應用
閱讀
通過這個材料，使學生了解如下問題：
遙感在農業方面的應用
1．遙感在農業方面的應用主要包括上地資源調查、土地利用現狀調查、病蟲害和農業生態環境調查及監測，以及農作物長勢監測和估產等方面。
2．遙感在土地資源與土壤調查中應用廣泛。
3．作物估產是體現遙感在農業方面綜合應用的最好例證。
思考
1．從監測的范圍、速度，人力和財力的投入等方面看，遙感具有哪些特點?
點撥： 范圍更廣、速度更快、需要人力更少、財力投入少。
2．有人說：遙感是人的視力的延伸。你同意這種看法嗎?
點撥：同意。可以從遙感的定義分析。從某種意義上說，人們「看」的過程就是在遙感，眼睛相當於感測器。
（以下內容根據教學需要可以選擇進行）
指導學生閱讀網上資料
了解遙感技術的其他應用：
①「嘉陵江上游水土侵蝕遙感調查」;
②「氣象衛星的旱情監測」;
③「河南省有效灌溉面積遙感調查」；
④「山東省可發展灌溉面積遙感調查」；
⑤「黃河小浪底水庫下閘蓄水後下遊河道的遙感圖像」。
進入「中國科學院遙感應用研究所」網站，查看有關信息及知識。
進入「國家遙感中心——遙感信息、遙感快訊」，查看有關內容，一是復習鞏固本節知識；二是為下一節學習地理信息系統、全球定位技術知識作準備。
課堂小結：
遙感技術是國土整治和區域發展研究中應用較廣的技術手段之一，我國在這個領域已經走在了世界的前列。我國的大部分土地已經獲得了大比例尺的航空影像資料，成功發射了回收式國土資源衛星，自行研製發射了「風雲」衛星。遙感技術為我國自然資源開發與利用提供了大量的有用的資料，在我國農業估產、災害監測、礦產勘察、土地利用、環境管理與城鄉規劃中起到了非常重要的作用。
板書設計
第二節 地理信息技術在區域地理環境研究中的應用
一、地理信息技術
1．概念：
2．應用——廣泛
二、遙感(RS)技術極其應用
1．概念：
2．遙感的裝置
⑴感測器——遙感的關鍵裝置
⑵組成（了解）
遙感平台、感測器、地面接收站、信息處理系統等
3．遙感技術的主要環節和功能
4．遙感的優越性
提高研究工作的精度和質量，節省人力、財力，提高效率。
5．遙感技術的應用
課後作業：
點擊以下網址：
進入「國家遙感中心——遙感信息、遙感快訊」，查看有關內容。
第二課時
三、全球定位系統(GPS)
1．概念：
利用衛星，在全球范圍內適時進行導航、定位的系統，稱為全球定位系統，簡稱GPS。
2．組成：
空間部分——GPS衛星星座(圖)．7)；
地面控制部分—一地面監控系統；
用戶設備部分——GPS信號接收機。
3．特點
全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續性和實時性
4．應用
⑴為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。
⑵在區域地理環境研究中的應用。
如：野外調查是區域地理環境研究常用的方法之一，全球定位系統可以幫助野外考察人員確定考察點的地理位置(經度和緯度)、高程(海拔)，從而可在野外調查中獲得更為精準的數據。
⑶ 在日常生活中應用——GPS導航
無論是在何時何地，只要擁有GPS信號接收機，就能知道自己前進的方向和所處的地理坐標。利用GPS為導航服務也成為—種新興的行業(圖1．8)。
GPS汽車導航（圖1．8）汽車導航裝置可顯示城市道路圖和該車的位置。駕駛員輔入出發點和目的地的地名然後從系統顯示的可行路線中選擇其中的一條。系統除動態顯示該車的位置》L還通過語音提示 引導駕駛員把車開到目的地。
5．GPS衛星星座
GPS衛星星座由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成。它們均勻分布在六個軌道平面內。全球任何地點在任何時刻地平面上空至少有四顆GPS衛星。
思考
在GPS汽車導航中，信息在汽車、衛星和服務中心之間是怎樣傳遞的?
點撥：汽車中的GPS用戶設備接收了GPS衛星信息，解算出本車的位置、速度等信息，並通過無線電信號傳送至服務中心。服務中心再根據汽車所在的位置、及時通過語言提示為汽車導航。
閱讀
通過該材料大致了解我國的衛星導航定位系統
四、地理信息系統(GIS)
1．概念
專門處理地理空間數據的汁算機系統，稱為「地理信息系統」，簡稱「GIS」。
閱讀
通過這個材料，使學生了解如下問題：
2．地理信息系統的簡要程序
教師指圖講解，使學生對地理信息系統的過程有一般性了解。
3．應用
應用的領域相當廣泛，凡是用到地圖或需要處理地理空間數據的領域都可用到。
⑴在區域地理環境研究中，地理信息系統可提供反映區域狀況的各種空間信息。通過對有關信息進行分析、加工，建立能反映區域內各種因素相互關系，揭示區域結構、特徵和發展規律的模型。
⑵利用地理信息系統所提供的查詢檢索、空間分析等功能，還可對區域內自然資源和條件、區位和交通條件、人口和勞動力條件，以及經濟和社會條件進行更精確的分析、評價。
⑶在利用遙感、全球定位系統等提供的地理信息的基礎上，運用地理信息系統，可以對環境和自然災害進行動態監測及評估預測。
⑷地理信息系統在城市管理中的應用已得到推廣。
案例介紹點擊以下網址：
香港網上地圖網頁
中國網上地圖
指導學生了解地理信息系統的功能：
(1)界面組成：功能區，索引，圖層內容等
(2)信息系統的功能：地圖信息，全部或局部地區信息，專業分類信息，有關內容的文字、圖像信息，縮放、補充、測算等，信息輸出等。
有關GIS在國土整治中的其他一些功能作用，教師可以參照後面備課資料，適當補充講解。
思考
1．與地圖相比，地理信息系統具有哪些優點?
點撥：優點很多，如地理信息系統的信息具有多維的特徵；地理信息的時序性十分明顯；時效性好；更新快等等。
2．有人說：地理信息系統是地圖的延伸。你怎樣理解?
點撥：從地理信息系統是一個多維的地圖等方面思考。
五、地理信息技術與數字地球
1．「3S」的關系
⑴聯系：
既互為獨立發展又相互促進。
⑵區別
①遙感主要用於地理信息數據的獲取；
②全球定位系統主要用於地理信息的空間定位；
③地理信息系統主要用來又對地理信息數據進行管理、查詢、更新、空間分析和應用評價。
2．數字地球
（1）概念
指數字化的地球，即把整個地球信息進行數字化後，由計算機網路來管理的技術系統。
（2）原理和應用
數字地球是將不同空間、時間的自然、人文的大量信息，按地理坐標，從區域到全球進行整合，並進行立體的，動態的顯示，能為復雜的生產、研究活動提供實驗條件和試驗基地。
活動
1．圖1．5和田1．6顯示的對洪水災害的監測和統計除運用了遙感技術外，還運用了哪種地理信息技術?這兩種地理信息技術在這次洪災監測和統計中具有怎樣的相互關系?
點撥：在圖1.5和圖1.6所示的洪水監測和統計中,除運用了遙感技術外,還運用了地理信息系統,遙感提供了信息源(信息搜集),地理信息系統對信息進行加工(分析、統計)。
2．城市110指揮中心在接到報警電話後，能在最短的時間內指揮警車到達出事地點。為提高出警效率，許多城市配備了巡誓車。應用地理信息技術可大大提高出誓效率(圖1．11)。
(1)110指揮中心要隨時掌握每輛巡警車在城市中的位置，可以利用哪一種地理信息技術?
點撥：可以利用全球定位系統
(2)110指揮中心要確定哪一輛巡警車離出事地點最近，可以利用哪一種地理信息技術?
點撥：可以利用地理信息系統
(3)110指揮中心要判定最近的警車至出事地點的道路是否暢通，還需要利用哪些技術?如果存在嚴重交通堵塞，110指揮中心又該怎麼辦?
點撥：還要用到攝像和視頻傳輸技術。如果存在嚴重交通堵塞，需要另外找較近的且有條件較快趕到出事地點的巡警車（需要綜合運用上述技術）。
(4)假如你是110指揮中心的調度員，描述在接到報警電話到指揮警車前往出事地點的工作程序。
點撥：接警→確認出事地點的位置→（在顯示各巡警車的地理信息系統中）了解其周圍巡警車的位置→分析確定最近（或能最快到達）的巡警車→通知該巡警車。
(5)由此例推想，地理信息技術還可以應用於城市管理的哪些部門中?
點撥：城市交通組織和管理、商業組織和管理、城市規劃、衛生救護、物流等部門，都可利用地理信息技術。
【課堂小結】
現代地理學中，3S技術學科的發展與應用，日益成為地理學前沿科學研究的重要領域，並成為地理學服務於社會生產的主要途徑，現在3S技術已經廣泛應用於社會的各個領域。它們三者既有分工又有聯系。遙感技術主要用於地理信息數據的獲取，全球定位系統主要用於地理信息的空間定位，地理信息系統主要用來對地理信息數據的管理、更新、分析等。其中，遙感技術為地理信息系統提供信息數據，加快了地理信息資料庫系統的更新，保證了地理信息系統的時效性，全球定位系統為遙感信息數據地面定位目標選擇、野外驗證、圖像分類等提供了必要的數據信息，為更好地利用遙感技術解決實際問題提供支持。三者的關系可用以下簡圖表示：

板書設計
第二節 地理信息技術在區域地理環境研究中的應用
三、全球定位系統(GPS)
1．概念：
2．組成：
3．特點
全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續性和實時性
4．應用
⑴為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。
⑵在日常生活中應用——GPS導航
5．GPS衛星星座
四、地理信息系統(GIS)
1．概念
2．地理信息系統的簡要程序
3．應用
五、地理信息技術與數字地球

J. 智慧環保生態系統監測雲平台對於保護環境有哪些方面的貢獻呢

為了深化生態雲平台的應用推廣，加快推進環境管理全方位轉型，福建省生態環境廳從去年年底開始，在全省持續開展生態雲平台應用典型案例評選活動。其中，廈門市立足智慧環保平台，綜合運用Esri的ArcGIS地理信息系統平台技術和ENVI遙感應用解決方案形成的兩大典型案例——「廈門市空氣質量應急調度指揮系統」和「廈門市隘頭潭國控斷面水環境質量管理應用」先後在兩輪評選中獲得了一等獎的好成績，展現了該市在智慧環保平台建設方面的突出成效。

上述兩個案例的充分應用和推廣，正引領廈門市生態環保工作全方位轉型，切實提升生態環境治理體系和治理能力現代化水平。