遥感原理与应用第一章 电磁波及遥感物理基础名词解释:1、 遥感 2、遥感技术 3、电磁波 4、电磁波谱 5、绝对黑体 6、绝对白体7、灰体 8、绝对温度 9、辐射温度 10、光谱辐射通量密度 11、大气窗口12、发射率 13、热惯量 14、热容量 15、光谱反射率 16、光谱反射特性曲线 填空题:1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由 、 、 、 、 、 、 等组成。2、绝对黑体辐射通量密度是 和 的函数。3、一般物体的总辐射通量密度与 和 成正比关系。4、维恩位移定律表明绝对黑体的 乘 是常数。当绝对黑体的温度增高时,它的辐射峰值波长向 方向移动。5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 μm选择题:(单项或多项选择)1、 绝对黑体的 ①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。2、 物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系 ①反射率 ②发射率 ③物体温度一次方 ④物体温度二次方 ⑤物体温度三次方 ⑥物体温度四次方。3、 大气窗口是指 ①没有云的天空区域 ②电磁波能穿过大气层的局部天空区域 ③电磁波能穿过大气的电磁波谱段 ④没有障碍物阻挡的天空区域。4、 大气瑞利散射①与波长的一次方成正比关系 ②与波长的一次方成反比关系 ③与波长的二次方成正比关系 ④与波长的二次方成反比关系 ⑤与波长的四次方成正比关系 ⑥与波长的四次方成反比关系 ⑦与波长无关。5、 大气米氏散射 ①与波长的一次方成正比关系 ②与波长的一次方成反比关系 ③与波长无关。问答题:1、 电磁波谱由哪些不同特性的电磁波组成?它们有哪些不同点,又有哪些共性?2、 物体辐射通量密度与哪些因素有关?常温下黑体的辐射峰值波长是多少?3、 叙述沙土、植物和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。4、 地物光谱反射率受哪些主要的因素影响?5、 何为大气窗口?分析形成大气窗口的原因,并列出用于从空间对地面遥感的大气窗口的波长范围。6、 传感器从大气层外探测地面物体时,接收到哪些电磁波能量?第二章 遥感平台及运行特点名词解释:1、 遥感平台 2、遥感传感器 3、卫星轨道参数 4、升交点赤经 5、轨道倾角6、近地点角距 7、地心直角坐标系 8、大地地心直角坐标系 9、卫星姿态角10、开普勒第三定理 11、重复周期 12、近圆形轨道 13、与太阳同步轨道14、近极地轨道 15、偏移系数 16、GPS 17、ERTS_1 18、LANDSAT_1 19、SPOT 20、IRS 21、CBERS 22、ZY_1 23、Space Shuttle 24、MODIS 25、IKONOS 26、Quick Bird 27、Radarsat 28、ERS 29、小卫星填空题:1、遥感卫星轨道的四大特点 。2、卫星轨道参数有 。3、卫星姿态角是 。4、遥感平台的种类可分为 、 、 三类。5、卫星姿态角可用 、 、 等 方法测定。6、与太阳同步轨道有利于 。7、LANDSAT系列卫星带有TM探测器的是 ;带有TM探测器的是 。8、SPOT系列卫星可产生异轨立体影像的是 ;可产生同轨立体影像的是 。9、ZY-1卫星空间分辨率为 。10、美国高分辨率民用卫星有 。11、小卫星主要特点包括 。12、可构成相干雷达影像的欧空局卫星是 。选择题:(单项或多项选择)1、 卫星轨道的升交点和降交点是卫星轨道与地球①黄道面的交点②地球赤道面的交点③地球子午面的交点。2、 卫星与太阳同步轨道指①卫星运行周期等于地球的公转周期②卫星运行周期等于地球的自转周期③卫星轨道面朝向太阳的角度保持不变。3、 卫星重复周期是卫星①获取同一地区影像的时间间隔②经过地面同一地点上空的间隔时间③卫星绕地球一周的时间。4、 以下哪种仪器可用作遥感卫星的姿态测量仪①AMS②TM③HRV④GPS⑤星相机。5、 问答题:1、 根据Landsat-1的运行周期,求该卫星的轨道高度。2、 根据Landsat-4/5的运行周期、重复周期和偏移系数,通过计算排出其轨道(赤道处)的分布图。3、 以Landsat-1为例,说明遥感卫星轨道的四大特点及其在遥感中的作用。4、 叙述地心直角坐标系与地心大地直角坐标系的差别和联系。5、 获得传感器姿态的方法有哪些?简述其原理。6、 简述遥感平台的发展趋势。7、 LANDSAT系列卫星、SPOT系列卫星、RADARSAT系列卫星传感器各有何特点?第三章 遥感传感器及其成像原理名词解释:1、遥感传感器 2、探测器 3、致冷器 4、红外扫描仪 5、多光谱扫描仪6、推扫式成像仪 7、成像光谱仪 8、瞬时视场 9、MSS 10、TM 11、HRV 12、SAR 14、INSAR 15、CCD 16、真实孔径侧视雷达17、合成孔径侧视雷达18、全景畸变 19、动态全景畸变 20、 静态全景畸变 21、距离分辨率22、方位分辨率23、雷达盲区24、角隅反射 25、粗加工产品 26、精加工产品27、多中心投影 28、多中心斜距投影填空题:1、MODIS影像含有 个波段,其中250米分辨率的包括 波段。2、RADARSAT-1卫星空间分辨率最高可达 ,共有 种工作模式。3、多极化的卫星为 。4、目前遥感中使用的传感器大体上可分为 等几种。5、遥感传感器大体上包括 几部份。6、MSS成像板上有 个探测单元;TM有 个探测单元。7、LANDSAT系列卫星具有全色波段的是 ,其空间分辨率为 。8、利用合成孔径技术能堤高侧视雷达的 分辨率。9、扫描仪产生的全景畸变,使影像分辨率发生变化,x方向以 变化,y方向以 变化。10、实现扫描线衔接应满足 。选择题:(单项或多项选择)1、 全景畸变引起的影像比例尺变化在X方向①与COSθ成正比②在X方向与COSθ成反比③在X方向与COS²θ成正比④在X方向与COS²θ成反比。2、 全景畸变引起的影像比例尺变化在Y方向①与COSθ成正比②与COSθ成反比③与COS²θ成正比④与COS²θ成反比。3、 TM专题制图仪有① 4个波段②6个波段③7个波段④9个波段。4、 TM专题制图仪每次同时扫描①6条扫描线②12条扫描线③16条扫描线④20条扫描线。5、 HRV成像仪获得的影像①有全景畸变②没有全景畸变。6、 SPOT卫星获取邻轨立体影像时,HRV中的平面镜最大可侧旋①10º②16º③27º④32º。7、真实孔径侧视雷达的距离分辨率与①天线孔径有关②脉冲宽度有关③发射的频率有关。7、 径侧视雷达的方位分辨率与①天线孔径有关②天线孔径无关③斜距有关④斜距无关。问答题:1、叙述侧视雷达图像的影像特征2、MSS、TM、ETM+影像各有何特点?3、有哪几种方法可以获得多光谱摄影影像?4、对物面扫描的成像仪为什么会产生全景畸变?扫描角为θ时的影像的畸变多大?5、叙述Landsat-1上的MSS多光谱扫描仪获取全球(南北纬度81°之间)表面影像的过程。6、TM专题制图仪与MSS多光谱扫描仪有何不同?7、SPOT卫星上的HRV推扫式扫描仪与TM专题制图仪有何不同?8、侧视雷达影像的分辨力、比例尺、投影性质和投影差与中心投影航空或航天像片影像有何不同?9、侧视雷达为什么要往飞机侧方发射脉冲并接收其回波成像?如果向飞机或卫星正下方发射脉冲并接收回波成像会是什么情景?10、简述INSAR测量高程的基本原理。第四章 遥感图像数字处理的基础知识名词解释:1、光学影像 2、数字影像 3、空间域图像 4、频率域图像 5、图像采样6、灰度量化7、BSQ 8、BIL 9、BMP 10、TIFF 11、ERDAS 12、PCI 13、3S集成填空题:1、光学图像是一个 函数。2、数字图像是一个 函数。3、光学图像转换成数字影像的过程包括 等步骤。4、图像数字化中采样间隔取决于图像的 ,应满足 (公式)。5、一般图像都由不同的 、 、 、 的周期性函数构成。6、3S集成一般指 、 和 的集成。选择题:(单项或多项选择)1、 数字图像的①空间坐标是离散的,灰度是连续的②灰度是离散的,空间坐标是连续的③两者都是连续的④两者都是离散的。2、 采样是对图像①取地类的样本②空间坐标离散化③灰度离散化。3、 量化是对图像①空间坐标离散化②灰度离散化③以上两者。4、 图像数字化时最佳采样间隔的大小①任意确定②取决于图像频谱的截止频率③依据成图比例尺而定。5、 图像灰度量化用6比特编码时,量化等级为①32个②64个③128个④256个。6、 BSQ是数字图像的①连续记录格式②行、波段交叉记录格式③象元、波段交叉记录格式。问答题:1、 叙述光学影像与数字影像的关系和不同点。2、 怎样才能将光学影像变成数字影像。3、 叙述空间域图像与频率域图像的关系和不同点。4、 叙述储存遥感图像有哪几种方法,列举2—3种数字图像存储格式,并说明其特点。5、叙述3S集成的形式和作用。第五章 遥感图像几何处理名词解释:1、 共线方程2、外方位元3、像点位移4、几何变形5、几何校正6、粗加工处理7、精加工处理8、多项式纠正9、间接法纠正10、直接法纠正11、灰度重采样12、最邻近像元重采样13、双线性内插14、双三次卷积15、图像配准16、数字镶嵌17、数字地面模型18、正射影像19、地理编码图象 20、DEM填空题:1、 分别写出中心投影,推扫式传感器(旁向,航向倾斜),扫描式传感器的共线方程表达式 , , , 。2、 遥感图像的变形误差可以分为 和 ,又可以分为 和 。3、 外部误差是指在 处于正常的工作状态下,由 所引起的误差。包括 , , , 等因素引起的变形误差。4、 传感器的六个外方位元素中 的变化对图像的综合影响使图像产生线性变化,而 使图像产生非线性变形。 5、 地球自转对于多中心投影影像产生像点位移在 方向上,位移量bb’= 。6、 TM卫星图像的粗纠正使用的参数有 , , , 纠正的变形有 , 。7、 遥感图像几何纠正的常用方法有 , , 。8、 多项式拟合法纠正中,项数N与其阶数n的关系 。9、 多项式拟合法纠正中,一次项纠正 ,二次项纠正 ,三次项纠正 。10、项式拟合法纠正中控制点的要求是 , , 。11、多项式拟合法纠正中控制点的数量要求,一次项最少需要 个控制点,二次项最少项需要 个控制点,三次项最少需要 个控制点。12、SPOT图像采用共线方程纠正时需要 ,有 未知参数,最少需要 个控制点。13、常用的灰度采样方法有 , , 。14、数字图象配准的方式有 , 。15、数字图像镶嵌的关键 , , 。16、在姿态角都为0的情况下,中心投影像片的投影差为 ,推扫式影像(HRV)的投影差为 ,扫描仪影像(MSS)的投影差 ,侧视雷达影像(SAR)的投影差 。17、灰度采样中,双线性内插的权矩阵采用 函数求取, 双三卷积的权矩阵采用 函数求取。选择题:(单项或多项选择)1、 垂直航线方向距离越远比例尺越小的影像是①中心投影影像②推扫式影像(如SPOT影像)③逐点扫描式影像(如TM影像)④真实孔径侧视雷达影像。2、 垂直航线方向距离越远比例尺越大的影像是①中心投影影像②推扫式影像(如SPOT影像)③逐点扫描式影像(如TM影像)④真实孔径侧视雷达影像。3、 真实孔径天线侧视雷达影像上高出地面的物点其象点位移(投影差)①向底点方向位移②背向底点方向位移③不位移。4、 逐点扫描式影像(如TM影像)上高差引起的像点位移(投影差)发生在①像底点的辐射方向②扫描方向。5、 多项式纠正用一次项时必须有①1个控制点②2个控制点③3个控制点④4个控制点。6、 多项式纠正用二次项时必须有①3个控制点②4个控制点③5个控制点④6个控制点。7、 多项式纠正用一次项可以改正图像的①线性变形误差②非线性变形误差③前两者。8、 共线方程的几何意义是在任何情况下①像主点、像底点和等角点在一直线上②像点、物点和投影中心在一直线上③ 主点、灭点和像点在一直线上。问答题:1. 叙述中心投影的航空像片,MSS多光谱扫描仪影像,SPOT的HRV推扫式影像和真实孔径侧视雷达图像的几何特征。2. 列出中心投影影像、推扫式影像(旁向和航向)、逐点扫描影像和侧视雷达影像的构像方程和共线方程表达式。3. 列出中心投影影像、推扫式影像、逐点扫描影像和侧视雷达影像的投影差公式,并说明投影差产生的像点位移各自不同点。4. 已知中心投影影像姿态产生的变形误差公式为推导出推扫式影像、逐点扫描影像和侧视雷达影像的像点位移公式。5. 叙述最邻近法、双线性内插、双三次卷积重采样原理(可作图说明)和优缺点。6. 两幅影像进行数字镶嵌应解决哪些关键问题?解决的基本方法是什么?7. 叙述多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤。8. 多项式拟合法选用一次项、二次项和三次项,各纠正遥感图像中的哪些变形误差?9. 多项式拟合法平差后精度应控制在什么范围内?超限了怎么办?10.叙述共线方程法纠正SPOT卫星图像的原理和步骤。11.在几何纠正的重采样中,内插像元4*4图像亮度值矩阵为:在间接法纠正过程中,某地面点反算到原始像点的坐标值为( ,),利用最邻近法和双线性内插法求像点的亮度值。12.叙述数字图像镶嵌的过程。13.画出各个外方位元素变化引起的图形变化情况第六章 遥感图像辐射处理名词解释:1、辐射误差2、辐射定标3、大气校正4、图像增强 5、图像直方图 6、假彩色合成 7、密度分割 8、真彩色合成 9、假彩色合成 10、伪彩色图像 11、图像平滑 12、图像锐化 13、边缘检测 14、低通滤波 15、高通滤波 17、图像融合 18、直方图正态化 19、梯度算子 20、线性拉伸 21、拉氏算子 22、直方图均衡 23、邻域法处理 填空题:1、辐射传输方程可以知道,辐射误差主要有 , , 。2、常用的图像增强处理技术有 , 。3、增强的常用方法有 , , , , , , 等。子4、直方图均衡效果 , , 。5、3*3的拉普拉斯算子 。6、图像平滑和锐化的关系 。 7、NDVI= 。8、图像融合的层次 , , 。9、HIS中的H指 ,I指 , S指 。 图像融合的常用算法 , , , , 等。选择题:(单项或多项选择)1、 图像增强的目的① 增加信息量②改善目视判读效果。2、 图像增强①只能在空间域中进行②只能在频率域中进行③可在两者中进行。3、 从图面上看直方图均衡后的效果是①增强了占图面面积小的灰度(地物)与周围地物的反差②减弱甚至于淹没了占图面面积小的灰度(地物)与周围地物的反差③增强了占图面面积大的灰度(地物)与周围地物的反差④减弱占图面面积大的灰度(地物)与周围地物的反差。4、 标准假彩色合成(如TM4、3、2合成)的卫星影像上大多数植被的颜色是①绿色②红色③蓝色。5、 图像边缘增强采用①低通滤波②高通滤波。6、 消弱图像噪声采用①低通滤波②高通滤波。7、 图像融合前必须先进行①图像配准②图像增强③图像分类。8、 图像融合①必须在相同分辨率图像间进行②只能在同一传感器的图像间进行③可在不同分辨率图像间进行④可在不同传感器的图像间进行⑤只限于遥感图像间进行⑥可在遥感图像和非遥感图像间进行。 问答题:10、 根据辐射传输方程,指出传感器接收的能量包含哪几方面,辐射误差及辐射误差纠正内容是什么,11、 简述遥感数字影像增强处理的目的,例举一种增强处理方法,说明其原理和步骤。12、 什么是遥感图像大气校正?为什么要进行遥感图像大气校正?请以多光谱扫描仪(MSS)资料为例,说明大气校正的原理和方法。13、 以美国陆地卫星TM图像的波段为例,分别说明遥感图像的真彩色合成与假彩色合成方案。与真彩色合成图像相比,假彩色合成图像在地物识别上有何优越性?14、 叙述美国陆地卫星ETM图像分辨率30米的5、4、3波段影像与分辨率15米的全色影像进行融合的步骤和方法。15、 说明以下直方图的影像特征。第七章 遥感图像判读名词解释:1、遥感图像判读 2、景物特征 3、判读标志 4、几何分辨率 5、辐射分辨率6、光谱分辨率 7、时间分辨率 8、波谱响应曲线 9、热阴影 10、冷阴影11、雷达盲区 12、角隅反射 13、体散射 14、影像几何特性 15、影像辐射特性16、 地物光谱特征 17、地物空间特征 18、地物时间特征填空题:1、遥感图像信息提取中使用的景物特征有 。2、遥感图像空间特征的判读标志主要有 等。3、传感器特性对判读标志影响最大的是 等。4、光谱分辨率根据 三项指标来判定。5、热红外图像上的亮度与地物的 和 有关, 比 影响更大。6、 侧视雷达图像上的亮度变化与 等有关。选择题:(单项或多项选择) 1、 遥感图像的几何分辨率指 ①象元相应地面的宽度 ②传感器瞬时视场内观察到地面的宽度 ③能根据光谱特征判读出地物性质的最小单元的地面宽度。2、 热红外图像是 ①接收地物反射的红外光成的像 ②接收地物发射的红外光成的像。3、 热红外图像上的亮度与地物的 ①反射率大小有关 ②发射率大小有关 ③反射太阳光中的红外光强度有关 ④温度高低有关。4、 侧视雷达图像垂直飞行方向的比例尺 ①离底点近的比例尺大 ②离底点远的比例尺大 ③比例尺不变。问答题:1、 遥感图像判读主要应用景物的哪些特征?2、 何为传感器的空间分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率?3、 叙述TM多光谱图像的几何特征和辐射特征。4、 叙述地物光谱特性曲线与波谱响应曲线之间的关系和不同点?(可作图说明)5、 举例说明为什么多光谱图像比单波段图像能判读出更多的信息?6、 叙述热红外图像的几何特征和辐射特征。7、 叙述侧视雷达图像的几何特征和辐射特征。第八章 遥感图像自动识别分类名词解释:1、模式识别 2、遥感图像自动分类了 3、统计模式识别 4、结构模式识别5、光谱特征向量 6、特征空间 7、特征变换 8、特征选择 9、主分量变换10、哈达玛变换 11、穗帽变换 12、生物量指标变换 13、标准化距离14、类间离散度15、类间离散度16、类内离散度17、判别函数18、判别边界19、监督法分类20、非监督法分类21、条件概率22、先验概率23、后验概率24、贝叶斯判别规则25、马氏距离26、欧氏距离27、计程距离28、错分概率29、训练样区 30、最大似然法分类 31、最小距离法分类32、ISODATA法分类33、混淆矩阵填空题:1、遥感图像上的地物在特征空间聚类的一般特点是 等。2、特征变换在遥感图像分类中的作用是 。3、遥感图像特征变换的主要方法有 等。4、特征选择的目的是 。5、标准化距离的公式 。6、马氏距离公式 ,欧氏距离公式 ,计程距离公式 。7、最大似然法分类判别函数 。8、分类后处理主要包括 , 。选择题:(单项或多项选择)1、 同类地物在特征空间聚在①同一点上②同一个区域③不同区域。2、 同类地物在特征空间聚类呈①随机分布②近似正态分布③均匀分布。3、 标准化距离大可以说明①类间离散度大,类内离散度也大②类间离散度小,类内离散度大③类间离散度大,和/或类内离散度小④类间离散度小,类内离散度也小。4、 监督分类方法是①先分类后识别的方法②边学习边分类的方法③人工干预和监督下的分类方法。5、 两类地物的最大似然法分类判别边界在①两类地物分布概率相等处②两类地物均值的中值位置③其中一类地物分布概率的最大处。6、 ISODATA法分类的样区①尽量选在同一类别中②尽量包含所需识别的类别③类别是已知的④类别是未知的。问答题:1、 什么叫特征空间?地物在特征空间聚类有哪些特性?2、 作图并说明遥感影像主分量变换的原理和它在遥感中的主要作用。3、 叙述生物量指标变换的原理及其作用。4、 为什么要进行特征选择?列举几种特征选择的主要方法和原理。5、 叙述监督分类与非监督分类的区别。6、 叙述最大似然法分类原理及存在的缺点。7、 叙述最小距离法分类的原理和步骤。8、 叙述ISODATA法非监督分类的原理和步骤。9、 叙述图像增强中的平滑处理与分类后的平滑处理的异同点。10、述改善仅用光谱特征的统计模式识别自动分类的主要方法和基本原理。11、评价以下的混淆矩阵,并求出平均可信度和加权可信度。类 别 1 2 3 4 5 12345其它类 象元数 135 276 463 178 30512、根据下图中两类地物在一维特征空间中的分布,画出最大似然法、最小距离法的判别边界并分析和比较它们的错分概率。第九章 遥感技术的应用名词解释:1、卫星影像地图 2、DRG 3、DLG 4、GIS 5、同轨立体影像 6、邻轨立体影像 7、沙尘暴 8、海洋赤潮 9、地质构造 10、植被指数 11、森林立地条件12、臭氧空洞 13、土壤侵蚀 14、遥感考古 15、蓝冰填空题:1、 利用遥感图像修测地形图,修测的主要内容有 等。2、遥感图像制作影像图时控制点来源有 等。3、森林立地因子包括 等。4、多时遥感影像监测冰川流速的步骤是 等。选择题:(单项或多项选择) 1、 分辨率30米的TM影像,按规范要求的平面精度(图上),适合制作哪种比例尺的影像图 ①1:10000 ②1:100000 ③1:500000。2、 按规范要求的平面精度制作卫星影像图,选控制点用的地形图比例尺,应比影像图的比例尺 ①大一个等级 ②小一个等级。问答题:1、 举例说明制作不同比例尺卫星影像地图时怎样选择遥感图像?2、 叙述遥感监测南极冰川流速和流量的基本方法。3、 中国南方草场三级分类的内容是什么?TM影像可能提取出哪些信息?4、 叙述遥感调查中国南方草场资源的基本方法。5、 叙
森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利(国家林业局西北林业规划设计院,遥感计算中心,西安710048)本文发表于<陕西林业科技>2005 摘要: 目前,多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。 关键词:SPOT5 遥感数据,森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data,forest inventory, data processing 前言 卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率(光谱和空间)、多时相、周期性、信息量丰富等特点,所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星(即SPOT5星)发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米(短波红外空间分辨率为20米),但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析,在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下,SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查,可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中,尤其,是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践,结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。 1.SPOT5卫星遥感数据特点 SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术,具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道,轨道高度约832Km,轨道倾角 ,每天绕地球14圈多,重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能,使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)和1台宽视域植被探测仪(VGT)。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果,认为HRG的波段设置(见表1)足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2.SPOT5数据的处理方法和过程 SPOT5数据处理工作流程: 遥感数据的订购 订购数据时,用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号(PATH/ROW)。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差,间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据,比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察,用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据,但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。 根据我们对SPOT5遥感数据的使用,对于森林资源调查,北方9,10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品,在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品,用户可根据自己的工作需要进行处理,同时也可减少费用。 基础数据准备 大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1:10000地形图和1:25000数字高程模型(DEM)。 将1:1万地形图扫描,扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正,纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1:1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影,而1:万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时,将校正好的1:1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。 对于没有1:1万地形图的地区,建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。 几何正射校正 正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数,这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括:卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。 以校正好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时,应先进行全色波段数据校正,然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正,且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀,影像的边缘部分布要有控制点分布,同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定,根据我们的经验,一景60KmX60Km的SPOT5数据,一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果,在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正 用户购买的SPOT5的各级数据,数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正,即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况,用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响,清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa,g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像;f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合 根据SPOT5数据波谱特征(表1),各波段分别记录反映了植被的不同特征方面:B4(SWIR)短波红外反映植物和土壤的含水量,利于植被水分状况和长势分析;B3(NIR)近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感;B2(RED)红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感;B1(VIS)可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米,使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰,例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合 对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户,进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据(层)的特征,融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段,影像融合分为:像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息,应进行像元级的数据融合,将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样,根据数据融合的目的,即最大限度的突显森林植被信息,应选取B4、B3、B2和PAN波段,根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想:遥感影像地图 将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合,叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息,按1:1万地形图分幅生成1:1万纸质图作为外业手图。 3. 结果和讨论 几何精度 利用SPOT5物理模型,采用1:1万地形图和万DEM ,经过正射校正处理,可使影像的几何精度控制在2个像元内(<10米),达到1:1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择 对于没有全色波段的情况,SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中,林分类型信息提取是最为重要的环节,所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果 融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率,丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性,提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。 参考文献 1.周成虎,杨晓梅,骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》,科学出版社,北京,2001,3-4. 2.赵英时.《遥感应用分析原理与方法》,科学出版社,北京, 3.北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》,2004,68-70. 4.Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展 来源: 李德仁 时间: 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79 21世纪遥感与GIS的发展李德仁 (武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞瑜路129号,430079)摘要:在20世纪,人类的一大进步是实现了太空对地观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测,并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上,为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中,遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。 关键词:发展趋势;航空航天遥感;地理信息系统;对地观测 中图法分类号:P208; 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想,并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通,为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶,遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术,迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率) 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一,短短几十年,遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星(600—1000km)、太空飞船(200—300km)、航天飞机(240—350km)、探空火箭(200—1000km),并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m,进一步提高到Quckbird(快鸟)的,高光谱分辨率已达到5—6nm,500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星,具有220个波段,EOS AM-1(Terra)和EOS PM-1(Aqua)卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展,通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座,以及传感器的大角度倾斜,可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点,以及用INSAR和D-INSAR,特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性,SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如,美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR,实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d,空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间,我国将全方位地推进遥感数据获取的手段,形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置(三维坐标),解决影像目标在哪儿(Where)是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置(POS),从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级,在卫星遥感的条件下,其精度可达到m级。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(LIDAR),自动生成数字表面模型(DSM),并可推算出数字高程模型(DEM)。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪(SLA)安装在航天飞机上,企图建立基于SLA的全球控制点数据库,激光点大小为100m,间隔为750m,每秒10个脉冲;随后又提出了地学激光测高系统(GLAS)计划,已于2002年12月19日将该卫星IICESat(cloud and land elevation satellite)发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光(1064nm)和可见绿光(532nm)的短脉冲(4ns)。激光脉冲频率为40次/s,激光点大小实地为70m,间隔为170m,其高程精度要明显高于SRTM,可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号,通过测定多普勒频移,以精确解求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度,精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道,3个坐标方向达到±5cm精度,对于SPOT 5和Envisat,可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标,解决它的属性和语义(What)是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上,影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术,基于统计和基于结构的目标识别与分类,处理的对象既包括高分辨率影像,也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大,数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测(What change)关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大,周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现,实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像(DOM)的对比、新影像与旧数字地图(DLS)的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像(或数字地图)进行配准,然后再提取变化目标,这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行,实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器,将数据处理在轨完成,发送回来的直接为信息,而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后,我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设,2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上,2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中,摄影测量与遥感将用来建设DOM(数字正射影像)、DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)和CP(控制点数据库)。如果要建立全国1m分辨率影像数据库,其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率,其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题,涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面,有室内各种三维激光扫描与成像仪器,还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后,可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真,而且可以按照时间序列,将历史文化在时间隧道中再现,对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲,通过对地球表层(包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层)的遥感,其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性,所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程,而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演,而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累,多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟,相信在21世纪,估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化,遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化,才可能真正实现自动化和实时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段,目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求,形成了面向对象的数据模型和三库(图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库)一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化,更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台,以大型关系数据库(Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理,成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中,空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前,空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD(level of detail)技术的多比例尺空间数据库,在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据,多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大,在显示不同比例尺数据时,可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用,真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛,已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等,基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外,可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术,空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用,它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立,从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译,以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来,从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段,但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究,其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业 随着计算机通讯网络(包括有线和无线网)的大容量和高速化,GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库,将可提供全社会各行各业的应用需要。因此,联邦数据库和互操作(federal databases & interoperability)问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享,GIS规律功能模块的互操作与共享,以及多点之间的相同工作,这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费,而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件,这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS,即基于位置的服务和移动定位服务,突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户,若每人每月为MLS支付10元费用,全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来,地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime)。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]:(1)地球空间信息的基准,包括几何基准、物理基准和时间基准;(2)地球空间信息标准,包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全、保密及技术服务标准以及元数据标准等;(3)地球空间信息的时空变化理论,包括时空变化发现的方法和对时空变化特征的和规律的研究;(4)地球空间信息的认知,主要通过各目标各要素的位置、结构形态、相互关联等从静态上的形态分析、发生上的成因分析、动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时态上的演化分析达到对地球空间的客观认知;(5)地球空间信息的不确定性,包括类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、逻辑的不一致性和信息的不完备性;(6)地球空间信息的解译与反演,包括定性解译和定量反演,贯穿在信息获取、信息处理和认知过程中;(7)地球空间信息的表达与可视化,涉及到空间数据库多分辨率表示、数字地图自动综合、图形可视化、动态仿真和虚拟现实等。目前,这些方面的研究对建立完备的理论尚嫌不足,需要在今后加强这方面的基础研究。 关于遥感与GIS的集成,涉及到GPS和通信技术的集成,本文未作具体讨论,其具体内容可参见文献[4—6]。 3 结语 遥感与GIS在20世纪出现,在21世纪不仅将形成自身的理论体系和技术体系,而且将形成天地一体化的空间信息服务产业,为国民经济建设、国家安全、社会可持续发展和提高人民生活质量做出愈来愈大的贡献。 参考文献: [1] Li D R, Sui H G. Automatic Change Detection of Geospatial Data from Imagery. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2002,34(II):245—251 [2] 龚健雅. 地理信息系统基础. 北京:科学出版社,2001 [3] 邸凯昌. 空间数据发掘与知识发现(第一版). 武汉:武汉大学出版社,2000. 182 [4] 李德仁,关泽群. 空间信息系统的集成与实现(第一版). 武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000. 244 [5] 李德仁,李清泉. 论地球空间信息技术与通信技术的集成. 武汉大学学报(信息科学版),2001,26(1):1—7 [6] 李德
森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利(国家林业局西北林业规划设计院,遥感计算中心,西安710048)本文发表于<陕西林业科技>2005 摘要:目前,多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。关键词:SPOT5 遥感数据,森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data,forest inventory, data processing前言卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率(光谱和空间)、多时相、周期性、信息量丰富等特点,所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星(即SPOT5星)发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米(短波红外空间分辨率为20米),但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析,在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下,SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查,可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中,尤其,是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践,结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。1.SPOT5卫星遥感数据特点SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术,具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道,轨道高度约832Km,轨道倾角 ,每天绕地球14圈多,重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能,使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)和1台宽视域植被探测仪(VGT)。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果,认为HRG的波段设置(见表1)足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2.SPOT5数据的处理方法和过程SPOT5数据处理工作流程: 遥感数据的订购订购数据时,用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号(PATH/ROW)。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差,间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据,比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察,用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据,但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。根据我们对SPOT5遥感数据的使用,对于森林资源调查,北方9,10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品,在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品,用户可根据自己的工作需要进行处理,同时也可减少费用。 基础数据准备大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1:10000地形图和1:25000数字高程模型(DEM)。将1:1万地形图扫描,扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正,纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1:1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影,而1:万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时,将校正好的1:1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。对于没有1:1万地形图的地区,建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。几何正射校正正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数,这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括:卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。以校正好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时,应先进行全色波段数据校正,然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正,且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀,影像的边缘部分布要有控制点分布,同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定,根据我们的经验,一景60KmX60Km的SPOT5数据,一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果,在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正用户购买的SPOT5的各级数据,数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正,即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况,用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响,清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa,g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像;f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合根据SPOT5数据波谱特征(表1),各波段分别记录反映了植被的不同特征方面:B4(SWIR)短波红外反映植物和土壤的含水量,利于植被水分状况和长势分析;B3(NIR)近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感;B2(RED)红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感;B1(VIS)可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米,使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰,例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户,进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据(层)的特征,融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段,影像融合分为:像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息,应进行像元级的数据融合,将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样,根据数据融合的目的,即最大限度的突显森林植被信息,应选取B4、B3、B2和PAN波段,根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想:遥感影像地图将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合,叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息,按1:1万地形图分幅生成1:1万纸质图作为外业手图。3. 结果和讨论 几何精度利用SPOT5物理模型,采用1:1万地形图和万DEM ,经过正射校正处理,可使影像的几何精度控制在2个像元内(<10米),达到1:1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择对于没有全色波段的情况,SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中,林分类型信息提取是最为重要的环节,所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率,丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性,提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。参考文献1.周成虎,杨晓梅,骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》,科学出版社,北京,2001,.赵英时.《遥感应用分析原理与方法》,科学出版社,北京,.北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》,2004,.Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展来源: 李德仁 时间: 2005-08-11-23:09 浏览次数: 7921世纪遥感与GIS的发展李德仁(武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞瑜路129号,430079)摘要:在20世纪,人类的一大进步是实现了太空对地观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测,并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上,为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中,遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。关键词:发展趋势;航空航天遥感;地理信息系统;对地观测中图法分类号:P208;随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想,并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通,为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶,遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术,迅速地成长起来。1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率)从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一,短短几十年,遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星(600—1000km)、太空飞船(200—300km)、航天飞机(240—350km)、探空火箭(200—1000km),并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m,进一步提高到Quckbird(快鸟)的,高光谱分辨率已达到5—6nm,500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星,具有220个波段,EOS AM-1(Terra)和EOS PM-1(Aqua)卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展,通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座,以及传感器的大角度倾斜,可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点,以及用INSAR和D-INSAR,特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性,SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如,美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR,实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d,空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间,我国将全方位地推进遥感数据获取的手段,形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制确定影像目标的实地位置(三维坐标),解决影像目标在哪儿(Where)是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置(POS),从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级,在卫星遥感的条件下,其精度可达到m级。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(LIDAR),自动生成数字表面模型(DSM),并可推算出数字高程模型(DEM)。美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪(SLA)安装在航天飞机上,企图建立基于SLA的全球控制点数据库,激光点大小为100m,间隔为750m,每秒10个脉冲;随后又提出了地学激光测高系统(GLAS)计划,已于2002年12月19日将该卫星IICESat(cloud and land elevation satellite)发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光(1064nm)和可见绿光(532nm)的短脉冲(4ns)。激光脉冲频率为40次/s,激光点大小实地为70m,间隔为170m,其高程精度要明显高于SRTM,可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号,通过测定多普勒频移,以精确解求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度,精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道,3个坐标方向达到±5cm精度,对于SPOT 5和Envisat,可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化从影像数据中自动提取地物目标,解决它的属性和语义(What)是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上,影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术,基于统计和基于结构的目标识别与分类,处理的对象既包括高分辨率影像,也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大,数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化利用遥感影像自动进行变化监测(What change)关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大,周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现,实时自动化监测已成为研究的一个热点。自动变化监测研究包括利用新旧影像(DOM)的对比、新影像与旧数字地图(DLS)的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像(或数字地图)进行配准,然后再提取变化目标,这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行,实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器,将数据处理在轨完成,发送回来的直接为信息,而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后,我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设,2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上,2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中,摄影测量与遥感将用来建设DOM(数字正射影像)、DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)和CP(控制点数据库)。如果要建立全国1m分辨率影像数据库,其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率,其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。“数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题,涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面,有室内各种三维激光扫描与成像仪器,还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后,可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真,而且可以按照时间序列,将历史文化在时间隧道中再现,对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用从遥感科学的本质讲,通过对地球表层(包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层)的遥感,其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性,所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程,而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演,而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累,多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟,相信在21世纪,估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化,遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化,才可能真正实现自动化和实时化。2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2]GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段,目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求,形成了面向对象的数据模型和三库(图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库)一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化,更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台,以大型关系数据库(Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理,成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化在传统的GIS中,空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前,空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD(level of detail)技术的多比例尺空间数据库,在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据,多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大,在显示不同比例尺数据时,可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用,真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛,已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等,基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外,可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识GIS是以应用导向的空间信息技术,空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用,它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立,从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译,以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来,从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段,但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究,其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业随着计算机通讯网络(包括有线和无线网)的大容量和高速化,GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库,将可提供全社会各行各业的应用需要。因此,联邦数据库和互操作(federal databases & interoperability)问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享,GIS规律功能模块的互操作与共享,以及多点之间的相同工作,这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费,而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件,这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。目前已兴起的LBS和MLS,即基于位置的服务和移动定位服务,突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户,若每人每月为MLS支付10元费用,全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来,地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime)。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]:(1)地球空间信息的基准,包括几何基准、物理基准和时间基准;(2)地球空间信息标准,包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全
随心所欲的写咯
边坡结构安全监测项目包括变形监测、应力监测、振动监测。
1 、变形监测
变形监测是规范中规定必须进行的监测项目。
变形监测包括地表水平位移和垂直位移,裂缝、错位,边坡深部变形,支护结构变形。需要采用测斜仪、应力计等仪器对以上项目进行监测。
2、 应力监测
包括边坡应力和支护结构应力监测。通过监测岩石的应力变化来实现地压监测的在线监测及预警。
1)根据边坡的地质构造,结合岩土力学知识选定多个监测点;
2)在每个选定位置钻孔的孔底和孔口锚固一根或者多根钢绞线,形成一个覆盖全面的监测网络;
3)当孔底处的岩石应力改变时,钢绞线的受力必然会改变;
4)多功能传感器会将钢绞线受力数据上传到监测中心,达到警戒值时主动预警。
3、 振动监测
爆破会改变岩体应力,可能会造成垮塌。通过振动监测岩体的受力情况。运用微震(声发射)监测可监测岩体稳定性。
在岩体结构在破坏之前,必然持续一段时间以声的形式释放积蓄的能量。这种能量释放的强度,随着结构临近失稳而变化。每一个声发射与微震都包含着岩体内部状态变化的丰富信息,对接收到的信号进行处理、分析,可作为评价岩体稳定性的依据。因此,可以利用岩体声发射与微震的这一特点对岩体的稳定性进行监测,从而预测岩体塌方、冒顶、片帮、滑坡和岩爆等地压现象。
主要测水平位移跟内部位移两块。.水平的话一般用表面位移计;内部位移话一般用自动化测斜仪。如果想实现在线监测的话,接入到4G智能采集网关后就可以在安锐测控云平台上远程监测了。
王爱军1,2薛星桥1,2
(1中国地质大学(武汉),湖北武汉,430074;
2中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051)
【摘要】长江三峡库区地质灾害预警监测是服务于地质灾害防治、保障三峡工程建设安全的主要基础工作。开县、万州区、巫山县的38个滑坡灾害专业监测点,采用大地形变监测、深部位移钻孔倾斜仪监测、地下水动态监测、滑坡推力监测、地表裂缝相对位移监测、GPS全球卫星定位系统监测、TDR时间域反射监测和宏观监测等综合系列监测方法。每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表内部变形或受力变化;重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。对滑坡监测及监测成果统计分析,多种监测数据成果具有明显的一致性和相关性,反映了滑坡体的变形情况和特征,证实监测方法合理有效,监测成果将为地质灾害预警工程和地质灾害防治工程提供可靠依据。
【关键词】三峡库区地质灾害预警工程监测方法应用
1前言
长江三峡库区自然地质条件复杂,是地质灾害的多发区和重灾区。三峡工程的兴建和百万移民工程,在一定程度上改变了原有地质环境的平衡状态,加剧了地质灾害的发生。随着三峡工程建设的不断推进,库区地质灾害对三峡工程和库区人民生命财产安全的影响日益增加,及时有效地防治库区地质灾害已成为三峡工程建设的重要任务之一。地质灾害预警监测工作是实现地质灾害防治的主要基础工作。
三峡库区共有38个滑坡灾害专业监测点在进行专业监测工作,其中重庆市开县14个、万州区14个、巫山县10个。
2监测方法
大地形变监测
采用全站仪监测。在滑坡体外选取地质条件较好、基础相对稳定的点位作为监测基准点,在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩。
深部位移监测
采用钻孔倾斜仪进行监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置测斜钻孔,分别在其主滑方向和垂直主滑方向上进行正反两回次自下而上的测读,监测点间距,使用移动式“CX-01型重力加速度计式钻孔测斜仪”,监测数据稳定后自动记录,每期监测共记录4组数据。
滑坡推力监测
在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,在钻孔中选择适当的深度部位,预置一系列滑坡推力传感器,用传导光纤连接至地面,每次监测采用“BHT-Ⅱ型崩塌滑坡推力监测系统”测量记录各点数据。
地表裂缝相对位移监测
在裂缝的两侧适当部位安置数套裂缝计,进行原位裂缝相对位移监测。机械式监测具有干扰少、可信度高、性能稳定特点,监测记录数据可直接做出时间—位移曲线,测量结果直观性强。仪器一般量程范围在25~100mm间,读数器的分辨率为,操作温度在-40℃~+105℃之间。
地下水动态监测
在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,对地下水水位,孔隙水压力、土体含水率、温度等参数监测,采用自动水位记录仪、孔隙水压力监测仪等仪器监测。其中孔隙水压力监测仪的孔隙水压力量程为-80kPa~200kPa,分辨率,精度·S;土体含水率量程为0至饱和含水率,分辨率1%;温度量程为0~70℃,分辨率℃,精度1%F·S。
全球卫星定位系统监测
在滑坡体外选取地质条件较好,基础相对稳定的点位,作为监测基准点;在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩,观测时采取多点联测。GPS监测方法,可进行全天候监测,不受通视条件限制,同时监测 X、Y、Z三维方向位移量,方便灵活,并可监测灾害体所处地带的区域地壳变形情况。采用的美国 Ashtech公司生产的UZ CGRS型GPS,最小采样间隔1s,最少跟踪和接收12颗卫星,使用Ashtech Solution 软件解算,精度可达水平3mm+1ppm,垂直6mm+2ppm。
时间域反射测试技术(TDR)监测
即采用电缆中的“雷达”测试技术,在电缆中发射脉冲信号,同时进行反射信号监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置监测钻孔,将同轴电缆埋入监测孔,地表与 TDR监测仪相连接,把测试信号与反射信号相比较,根据其异常情况判断同轴电缆的断路、短路、变形状态,推断出电缆的变形部位,进而推算滑坡体地层的变形部位和位移量。TDR监测采用了固定式预置同轴电缆,成本低,可进行自上而下的全断面连续监测,量程范围大。
宏观监测
以定期巡查方法为主,对变形较大的滑坡体,据其变形特征布置一定数量的简易观测点进行定期观测,及时掌握其变形动态。
对于每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表变形和滑坡体内部变形或受力变化,重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。监测点的布置应重点突出,控制滑坡的重点部位;照顾全面,力求能反映滑坡体整体变形情况。钻孔孔口周围用混凝土浇筑,布置精确监测点位。
3监测效果分析
根据2003年7月至12月滑坡灾害专业监测数据资料,初步分析三峡库区地质灾害预警工程监测方法及应用效果。
大地形变监测
大地形变监测,开展了开县大丘九社和巨坪九社滑坡、巫山县狗子包滑坡和板壁塘滑坡,共4个滑坡的监测。以下以开县大丘九社滑坡为例简述监测效果。
大丘九社滑坡位于开县镇东镇大丘九社斜坡上,滑坡平面形态近似矩形,剖面上呈凹型;分布高程205~300m,滑体长约250m、宽约300m,面积710万m2,估计厚度20m,体积约140万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及砂岩互层组成的平缓层状斜坡中,滑坡体的物质组成主要为砂岩及砂岩碎块石土,表层为松散土壤,局部出露砂岩碎块石,为崩滑堆积体滑坡。
图1开县大丘九社滑坡累计位移量曲线图
(a)X方向(b)Y方向(c)H方向 D1——监测点编号
大丘九社滑坡体上布置了3排监测点,每排3个共计9个监测点,滑坡体对面斜坡上布置了2个基准点,分别在2个基准点进行监测。监测网布置既控制了整体滑坡体又突出重点,采用前方交汇法施测。
8月5日进行了首次测量,9月21日进行D1第二次测量成果与之对比,表明变形趋势明显,滑体向 NEE向滑移。10月24日监测成果表明各监测点的变形趋于缓和。11月和12月监测成果表明各监测点无明显变化(见图1)。监测数据与宏观调查定性分析相一致。
利用全站仪进行大地形变监测,其特点为监测方便,可随时对一些危险滑坡监测,既可以在滑坡体上设置永久性监测桩,又可以设置临时性监测桩;监测精度高,测点中误差可达到;不仅能测定相对位移,而且能监测绝对位移;在满足测量条件下可进行连续监测,监测滑坡滑移的全过程,不存在量程限制。但该仪器监测受天气因素和光线条件制约,难以在雨雾条件和夜间实施监测,且受地形和通视条件制约,施测以人工操作为主,不易实现自动化监测。
深部位移钻孔倾斜仪监测
深部位移钻孔倾斜仪监测点为开县6个滑坡、16个钻孔,巫山县5个滑坡、19个钻孔,万州区8个滑坡、24个钻孔,共计19个滑坡、59个钻孔。以下以开县虎城村滑坡为例简述监测效果。
虎城村滑坡为堆积层滑坡,位于开县长沙镇虎城村斜坡。该滑坡在平面近似矩形,剖面为凹形,分布高程330~400m,纵长约300m,横宽约500m,滑体估计平均厚度12m,面积15万m2,体积180万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及泥质粉砂岩组成的水平层状岩层斜坡上,滑体上部为崩坡积紫红色碎石土层。滑坡威胁居民400余人及其财产安全。该滑坡布置了3个深部位移钻孔倾斜仪监测钻孔。
Kx-162钻孔位于滑体的中部。2004年10月,在~测试深度处发生明显的位移变形,本月变形量,变形方向247°。11月,没有增大趋势,累积形变,略小于10月份累积变形量,变形方向253°(见图2)。
Kx-165钻孔位于滑体的下部。2004年10月,在~测试深度处发生明显的位移变形(见图3),本月变形量,变形方向241°。11月,没有明显的增大趋势,累积变形,同10月份累积变形量相近,变形方向240°。
地质灾害调查与监测技术方法论文集
图2开县虎城村滑坡 Kx-162钻孔位移随深度变化曲线
(a)EW方向(b)SN方向
图3开县虎城村滑坡Kx-165钻孔位移随深度变化曲线
(a)EW方向(b)SN方向
深部位移钻孔倾斜仪监测方法,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑移方向和相对滑动位移量;但在滑坡发生较大或急剧加速的位移变形时,由于钻孔和孔内测斜管变形、破坏,测斜仪探头不能送入钻孔之内,可能使钻孔失去监测价值。
滑坡推力监测
滑坡推力监测共设有2个测点、4个钻孔:巫山县淌里滑坡钻孔2个,曹家沱滑坡钻孔2个。以下以淌里滑坡为例简述监测方法与效果。
淌里滑坡位于巫山县曲尺乡长江干流左岸斜坡上,滑坡在平面形态上呈不规则的圈椅状,前缘分布高程90m,后缘高程400m,平均坡度约30°~40°,纵长约800m,横宽150~250m,滑体厚20m,面积24万m2,体积490万m3。滑坡发育于三叠系巴东组(T2b)灰岩、泥灰岩、泥岩中,滑体物质主要为泥灰岩及泥岩碎块石土,表层多为松散土层,下部碎块石土结构密实。
Ws-t-tzk1推力孔位于滑体的下部,Ws-t-tzk2推力孔位于滑体的中部。其滑坡推力监测成果数据见图4、图5。推力监测曲线图表明,各次监测数据规律性强,基本一致,传感器没有发现明显的数值变化。滑坡推力监测结果与宏观监测结果和同时进行的钻孔倾斜仪监测结果相一致,说明此阶段滑坡暂时处于相对稳定的微变形状态。
图4巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk1钻孔滑坡推力监测曲线图
图5巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk2钻孔滑坡推力监测曲线图
滑坡推力监测方法属于固定点式监测,在钻孔中预置传感器,用传感光纤连接,在地面用滑坡推力监测系统采集传感信息,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,自上至下监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑坡推力变化量,可定期进行数据采集监测;在对采集和传输处理系统进行改进的基础上,可实现无值守自动化连续监测。
4结论
(1)通过多手段的综合监测,掌握了被监测滑坡体的表面、内部自上至下滑移带的变形及受力情况,数据综合分析表明其反映了滑坡位移变化及动态特征,取得了进行灾害预警的重要基础数据资料,说明采用的监测方法合理有效。
(2)钻孔倾斜仪深部位移监测方法,当滑坡体发生一定量缓变位移后,部分钻孔不能再进行全孔施测,造成勘察监测资金浪费和滑坡体监测点及监测部位减少。
(3)目前一月一次的监测周期,难以保证在滑坡发生滑移险情时能进行有效监测。为此应在进行专业监测的同时,进行群测群防监测。特殊情况下,对危险滑坡灾害点,调整监测方案,进行加密监测或连续监测,使监测满足预警预报要求。
(4)从长远发展考虑,监测应以免值守、易维护、低成本、固定式、自动化快速连续采集传输和半自动化监测及人工监测相结合为方向,以建立起高效的地质灾害监测网络与地质灾害预警系统。
参考文献
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[2]王洪德,姚秀菊,高幼龙,薛星桥.防治工程施工对链子崖危岩体的扰动.地球学报,2003,24(4):375~378
[3]张青,史彦新,朱汝烈.TDR滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报,2001,12(2):64~66
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[5]段永侯,等.中国地质灾害.北京:中国建筑工业出版社,1993
所谓二次支护时间的研究,就是确定何时二次支护最佳或支护最适时。施工中即要容许围岩适度变形,以减小支护压力,又应及时控制围岩变形,避免产生有害的松弛,导致围岩失稳。
《公路隧道设计规范》规定,在变形释放程度达到80%以上时,可进行二次衬砌。《铁路隧道设计规范》也规定,二次支护应在围岩和初次支护变形基本稳定,并具备下列条件时施作:①隧道周边的位移速率有明显的减缓趋势;②水平收敛速度小于或拱顶位移速度小于;③施作二次初砌前的收敛量已达总收敛的80%以上;④初次支护表面没有再发展的明显裂隙。因此,可从周边收敛的变形释放程度和围岩的变形速度来研究围岩二次支护的最佳时间。
课题研究中,选择了近50个有代表性且监测资料较齐全的断面,以总收敛量(计算值)的80%计算值为准值,除以断面最近(或平均)收敛变化速率,从而得到二次支护的最佳统计时间。统计分析表明,不同围岩类别的二次支护最佳时间分别为:①Ⅴ类围岩为52~99d,中值为77d;②Ⅳ类围岩为55~89d,中值为72d;③Ⅲ类围岩为45~51d,中值为47d;④Ⅱ类围岩为30~42d,中值为38d。可见,从“收敛量已达总收敛量的80%”这一条件来看,二郎山隧道围岩二次支护的最佳时间为开挖后40~80d。从一般地段的围岩变形速率(表8-3)来看,在该时段(40~80d)内,水平收敛和拱顶下沉位移速率都到达到了规范要求,也能较好地适应由“收敛量已达总收敛量的80%,围岩和初次支护变形基本稳定”所统计的二次支护最佳时间。
按中文核心期刊目录介绍,测绘学类的期刊排序如下:1.测绘学报 2.武汉大学学报.信息科学版 3.测绘通报 4.测绘科学5.地球信息科学6.大地测量与地球动力学7.遥感学报 8.测绘学院学报 (改名为:测绘科学技术学报)
肯定是了, 中文核心没问题了。学报级别的都比较牛啦 。
2015年12月5日《遥感学报》收到EI Compendex评估办公室的正式通知,经过评估中心的严格评审,《遥感学报》自2016年起被EI Compendex数据库收录,成为迄今国内唯一一本被EI Compendex数据库收录的遥感类期刊,专业认可度很高!
测绘通报好些,发表的论文更全面些。还有测绘工程学报、测绘工程、城市勘测等很多呢
遥感地质勘查技术与应用论文
在日复一日的学习、工作生活中,大家都尝试过写论文吧,论文是学术界进行成果交流的工具。你所见过的论文是什么样的呢?以下是我为大家收集的遥感地质勘查技术与应用论文,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
1、概要的技术状态
最近几年,遥感数据原有的分辨率,正不断被提升。采纳遥感手段,可以判别地物固有的几何尺寸、概要形状及固有的细化纹理、地物内部架构。高空间特有的遥感方式,能搜集得来最优的影像数据,以便明晰地物的属性。高光谱架构下的技术,可直接判别地物的轮廓。高光谱特有的遥感手段,对于搜集得来的像元光谱,能重新去建构。依循细分出来的光谱特性,来明辨地物信息、反演多重的参量。分辨率不断升高的情形下,地物特有的光谱识别,占到了凸显位置。选出来的勘测方式,从原初的图像辨析,变更为依凭光谱解析的、整合着图谱分析这样的新颖流程,摆脱掉了单一情形下的图像阅览。时间分辨率特有的提升,细化了遥感范畴的监测粒度。新颖情形下的遥感勘查,侧重地物演化这样的进程探究。
2、辨识构造信息
通常情形下,内生矿特有的空间布设,是地质构架之中的边缘区段,它涵盖偏多的异常部位。大规模特有的矿产、内生矿布设在潜藏着的板块交界,或者块体架构中的边缘等。内生矿特有的布设规律,通常随同地质构造这样的事件,而不断演变。矿床凸显出来的总形态,是条带状。遥感找矿预设的地质标示,通常涵盖在搜集得来的空间信息。提炼得来的这类信息,密切关联着区段以内的成矿状态、线条状这样的影像。信息提炼的部位,包含地段以内的断裂带、潜在态势下的推覆体。酸性情形下的岩层、区域之中的火山盆地,也涵盖着这类信息。若断裂固有的构造,被设定成控矿构造,那么采纳摇撼勘测,能侧重对选出来的这种地段,提炼并归整信息。遥感特有的成图之中,受到多重要素干扰。这种状态之下,线性特性的某轨迹、原本明晰的`纹理等,就会凸显得偏模糊。为此,采纳人机交互、对应着的目视解释,可处理建构好的这类图形。具体而言,可增强固有的图像边缘,变更固有的拉伸灰度,或者变更比值,以便凸显明晰的构造信息。遥感范畴的勘查,还可辨识地表架构中的岩性特性、构造表征出来的地貌特性。对于隐伏态势下的多重岩体,提炼得来可用的信息。例如:褶皱断层关涉的信息等。线性范畴内的信息,依托的提炼方式,是增强固有的边缘。
3、波谱特性找矿
矿区范畴的多重矿藏,受到区域潜藏着的微生物、地段之中的地下水干扰。这种状态下,金属特性的元素、其他特性的矿物等,会造成上覆着的地层,凸显明晰的结构变更。地层关涉的结构变更,附带着土体固有的成分变更。地表聚集着的植被,对于潜藏着的金属元素,带有吸收作用。地表植被以内的叶绿素、对应着的含水量,都会不断变更。植被反射出来的光谱,就会带有明晰的差异。矿区地段内的生物,带有多重的特性,这为预设的遥感找矿,创设了可能性。依凭遥感技术,可以发觉异常信息,判别地段之中的潜藏矿产。这样做,为后续时段的勘查等,提供了明晰的指引。不同类别范畴内的植被、细分出来的多类器官,它们表征出来的金属总量,也会带有差异。为此,在划定好的区段之中,应搜集多样植被,查验它们独有的光谱特性。某些地段特有的金属吸收、对应着的聚集,都是显著的。把统计得来的植被信息,作为预设的特征植被,以便指引勘查。对于集聚态势偏弱的植物,可当成辅助查验的植被。
4、应用范畴的注重事项
遥感技术特有的采纳方式,关涉多层级架构中的专业常识。遥感勘查范畴的技术运用,应侧重去扬长避短。在选出来的勘测区段,慎重辨识设定好的辅助路线。这样做,能凸显最大范畴的遥感运用。在设定出来的区段之中,划定明晰的界限,并圈定地质体。这种可行手段,能够判别筛选出来的方式,是否适宜这一区段的地质查验。若带有可行性,则可布设接续的勘验措施。先要明晰了可行性,才可接着去勘查。勘查之中的侧重点,应被设定成找矿。若能快速判别固有的定位,则能便利接续的查证。初始时段的地表检测,应被设定成侧重步骤。一旦明晰了检测得来的精准方位,则可即刻去钻探。这样的途径,缩减了耗费掉的时间,也提升了原有的勘测实效。若遇到凸显出来的新疑难,则可变更预设的工作部署,以便明晰工程目标。地质勘查细分出来的领域以内,高光谱关涉的查验技术,能辨识多层级的矿产布设。辨识得来的数值,能为各时段的成分查验,提供精准根据。从现状看,高光谱范畴以内的遥感手段,包含短波红外、其他特性的近红外。可被辨识出来的矿藏类别,包含高岭石、深层级的白云母等。依循半定量特有的原则,可以估测得来矿物之中的类质同像,并予以替换。例如:白云母之中的硅元素、潜藏着的铝元素,都可予以替换,还有绿泥石等。
5、结语
遥感特有的新颖技术,在科技协同下,提升了勘查成效。遥感技术带有全程的特性,贯穿着各时段的灾害勘查、地质状态的辨识及监测、地质范畴内的预警、某地段状态的评估。遥感图像特有的分辨率,整合着时空分辨率。波谱精准层级的提升,创设了动态架构下的监测体系、灾害损失关涉的评判体系。未来时段中,遥感地质勘查,会凸显更高层级的实用价值。
【拓展内容】
遥感地质就业方向
培养目标 :本专业培养具备地质学基本理论、基本知识、基本技能和相关学科基础知识,在地矿、冶金、建材、石油、煤炭、材料、环境、基础工程、旅游开发从事技术开发与技术管理工作以及在行政部门从事管理工作的高级专门人才。
主要课程 :地质学、结晶矿物学、古生物学、地史学、岩石学、构造地质学、矿床学、地球物理及勘探方法、地球化学、遥感技术等。
就业方向 :地质学类专业毕业生适宜在地质、地震、冶金、石油、煤炭、建材、化工、水电、城建、核能、海洋科学、材料科学、环境科学和工业建设等有关研究单位、高等院校和生产部门从事基础理论及应用研究、教学和生产实际工作。
地质学专业就业前景分析
本专业培养具备地质学基本理论、基本知识、基本技能和相关学科基础知识,具有较好的科学素养及初步的研究、教学和管理能力,能在科研机构、学校从事地质科学研究或教学工作,在地矿、冶金、建材、石油、煤炭、材料、环境、基础工程、旅游开发从事技术开发与技术管理工作以及在行政部门从事管理工作的高级专门人才。
随着社会生产力的发展,人类活动对地球的影响越来越大,地质环境对人类的制约作用也越来越明显。如何合理有效的利用地球资源、维护人类生存的环境,已成为当今世界所共同关注的问题。因此,地质学研究领域进一步拓展到人地相互作用。就业领域广阔,发展空间大。地质学专业的就业前景非常好。
地质学专业就业方向
地质学类专业毕业生适宜在地质、地震、冶金、石油、煤炭、建材、化工、水电、城建、核能、海洋科学、材料科学、环境科学和工业建设等有关研究单位、高等院校和生产部门从事基础理论及应用研究、教学和生产实际工作。
地质学专业就业前景:
地质学类专业毕业生适宜在地质、地震、冶金、石油、煤炭、建材、化工、水电、城建、核能、海洋科学、材料科学、环境科学和工业建设等有关研究单位、高等院校和生产部门从事基础理论及应用研究、教学和生产实际工作。地质工程专业也为路桥、市政基础建设,国土、矿产资源勘察,环境地质突害防治等方面培养研究、管理和工程技术人才,且就业领域广阔,发展空间大。
随心所欲的写咯
做海洋的环境监测用水色遥感的途径效果比较明显。水色遥感对于监测叶绿素、悬浮物浓度、热污染等都有明显的效果。对于3S技术,他们三者之间的应用关系主要是RS作为数据的采集途径,具有实效性强、范围大、数据信息类型多等特点,而GIS在海洋方面的应用主要是起到对RS提供的数据进行各种需要的空间分析,制作出需要的专题地图,例如叶绿素a的分布图,这个指标往往与海洋的富营养化有关。而GPS,你应该知道,主要是提供实时定位作用,他的作用在进行完前两个过程的工作之后可以对具体污染的海域进行监测定位,随时间 的进行可以对污染物的扩散动态进行监测。当然3S技术在环境监测的应用中是综合应用的,顺序上的关系还要依具体状况而定。 具体的可以看资料找我,互相学习下。
农业遥感的发展是伴随着空间信息科学和农学的发展而进步的。从最开始的技术开发应用,到现在的技术、方法和理论并重。尽管现在还不能称之为学科,因为作为一门学科,需要一整套完善的理论体系、方法体系、技术体系和应用模式。但在同领域科学家们扎实和富有睿智的研究中,正在一步步朝着成为一门独立的学科迈进。这从该领域技术名词的变化中可见一斑。
论会计监督与监督会计 一、会计监督的提出 人们都把的职能之一监督活动,称之为"会计监督"。新修订的《会计法》第四章专门讲¨会计监督",但从其主要来看,所讲的则是对会计工作的监督,虽然二者有一定的联系,但其监督的主体与客体均不同,是两回事。对两种不同的事,运用同一个概念进行表达,在讨论问题时容易产生 "问花答瓜"的现象。为避免这种现象的发生,笔者把对会计工作的监督称之为"监督会计",以便讨论问题。当然,最好的办法是运用不同的概念进行表述。 回顾,我国在计划经济体制时期,曾经出现过"要算帐,不算经济帐"和"三年不算帐,钱也不会跑到国外去"的局面,会计监督荡然无存;对照现实,改革以来,则出现了会计工作基础薄弱、会计工作秩序混乱、会计信息失真的现象。历史与现实均告诉我们,我国经济生活中一个不争的事实是:无论是会计监督还是监督会计问题始终存在,付出了难以估量的"学费",已经到了非解决不可的地步。特别是党的十五届四中全会通过了《中共中央关于国有改革和若干重大问题的决定》(以下简称 《决定们 以后,又对会计监督与监督会计提出了许多新课题。这就要求我们在与实践的结合上回答这样一些问题:在主义市场经济条件下要不要加强会计监督 如果要,它与计划经济体制下的会计监督在内容和要求上有没有变化 如何根据企业制度的要求进行会计监督 更为重要的是为什么当前必须强化监督财务会计工作,其原因何在 应当怎样进行 要做好会计监督与监督会计工作,有哪些会计理论问题需要我们重新加以认识和明确 妥善解决上述问题,既有利于经济体制改革的深入进行,也将对今后会计工作产生积极。基于此,本文想就这些问题提出粗浅的意见。 二、关于会计监督 新修订的《会计法》没有明确提到会计监督职能的问题。,有的同志也认为在市场经济条件下,会计已不具有监督的职能。对这个问题应如何看 我们认为,在市场经济条件下,会计是否具有监督职能的问题,既是理论问题又是实际问题,应持慎重的态度。否则,可能重犯大跃迸和文革时期那样低级的错误。实际上,会计自诞生之日起,就同简单管理监督(为富有家庭和有关组织记录、监督财富以及纳税情况)联系在一起。在今天,也就是在市场经济所要求建立现代企业制度的环境下,会计监督不仅存在,而且它所要履行的是一种现代管理所需要的监督。 《决定》中指出:"公司制是现代企业制度的一种有效组织形式。公司法人治理结构是公司制核心。要明确股东会、董事会、监事会、经理层的职责,形成各负其责、协调运转、有效制衡的公司法人治理结构。"于是有人会问,为什么公司法人治理结构是公司制的核心 何以才能做到公司法人治理结构中的股东会、董事会、监事会、经理层各负其责、协调运转、有效制衡,并便公司朝着既定的目标发展 会计在其中扮演了什么角色 会计要不要和怎样发挥其监督的职能 公司制作为现代企业制度中一种普遍又有效的组织形式,它最大的特征是"两权分离"。历史与现实均表明,任何经营管理体制的设计与运行都有利有弊,公司制也是如此。在当前生产力水平及其所决定的思想意识水平和行为上,公司制企业就存在着这样一些矛盾或问题,一是所谓的代理问题;二是合约的不完善问题;三是人的机会主义行为问题;四是信息不对称问题,等等。如何解决上述矛盾与问题 公司法人治理结构也就应运而生。所谓公司治理结构,按照一般说法,是指公司内外部的一种契约或制度安排,即指一组联结并规范所有者(股东)、支配者或经营者(董事会)、管理者(经理)、使用者(1人)相互权力和利益制度的安排。通过公司治理结构安排,它能使资产在诸方面的权利分离的状态之下,严格受到资产责任的制约,从而达到诸方面利益的均衡,以保证效率的提高和交易成本降低(经营制度的运行成本)。关于公司法人治理是公司制的核心问题,从这里得到了解释。 怎样才能便公司治理结构安排达到预期目标 关键问题是公司治理结构中各有关方面的责权利的安排,除了进行定性的描述,也就是通过有关的制度(合约)进行安排是远远不够的,还必须有数量的规定性,从质与量的统一中进行把握。否则,就难以操作,更难以进行考核与评价。实际上,企业作为一个契约的结合体,它包括签约、履约、计量和评价、再签约等一系列过程。在这个过程中,它的计量、评价与监督工作都离不开会计。会计作为二个控制信息系统,它在减少信息不对称,以使所有者及债权人掌握更多信息起着至关重要作用,它是企业得以运行的重要一环。这样,会计在现代企业制度中的作用也就凸现出来。完全可以这样认为,没有现代会计在反映基础上所进行的监督,也就不可能有现代企业制度,二者共生共长。 那么,会计在现代企业制度中应监督些什么 具体地看,主要表现在以下三个方面: (一)对公司生产经营活动过程在反映基础上进行监督。公司最终的目标是实现利润最大化,而利润的多寡是被公司经营管理活动各方面情况所决定的。针对国有企业的现实状况,《决定》要求每个企业必须重点抓好成本管理、资金管理、质量管理,这是切中时弊的。上述的各种管理都离不开会计,因为企业会计系统的每个环节均是一个控制过程。此外,会计还可以对公司的损益进行独立衡量。会计上的利润指标及其占有资产百分比指标等等,虽不是十全十美,却具有"独立性"和可加以证实,是比较客观的。 (二)对经营管理者的业绩进行考核、监督与评价。经营管理人员是受雇用的,要使公司能够有效地运行,管理者必须尽心尽责,因而对管理者进行必要的监督,这是公司治理结构中所要解决的核心问题。什么和手段对经营管理者进行监督 十分重要的是要对经营者的业绩进行考核与评价。如果不对经营者经营业绩进行考核与评价,我们所说的对经营者的监督也往往会流于形式。 为此,应当建立的企业经营者评估机制,并应着重解决两个问题:一是评价指标,即以什么标准进行评价;二是评价体系,即由谁对企业家进行评价,等等。 同我们有关的是评价指标问题。在指标设计上应当注意规模评价与效益评价相结合、静态评价与动态评价相结合、宏观评价与微观评价相结合、短期效益评价与长期效益评价相结合等原则。但现实上企业经营业绩的考核与评价指标一般应以财务指标为基础,如会计所提供的财务状况、经营成果、现金流动信息等指标,均是经营业绩的重要指标。会计可以通过提出这些指标,反映情况,回答是否完成任务。这就是会计的监督。 (三)对物质利益分配的执行进行监督。谈到这个问题,有一点必须进行全面认识,也就是如何准确地认识社会主义市场经济的问题。现在有些学者巳提出,社会主义市场经济同计划经济体制相比较,它不仅是一种分散决策、通过价格实现资源配置的机制,更为本质的东西是激励和约束机制在资源配置的背后起根本性作用。 市场经济的确是一种分散决策的过程,每个人都可以充分地利用自己所观察到的信息,把从一个脑袋的决策变为千百万个脑袋的决策,这是同计划经济一大根本的区别。但人们为什么愿意发现、获得并利用信息(这里所说的信息,除了专家这一重要知识外,还包含在经济活动中那种分散在大众的、非专业的本地化的知识"本地信息",它们是创造财富的重要源泉),是因为它可以从中得到物质和精神上的回报,这就是市场经济背后的激励。 约束指的是权力要受到约束。具体到市场经济里,决策者必须对自己经济决策的后果负责。约束问题在生产活动中是非常明确的,你只能花你有的钱,亏了自己要负责。经济学里所的"道德风险"就包含了正激励和负激励,后者指的是经济约柬。 要把市场经济的激励与约束机制变为现实,涉及到方方面面。也就是必须通过一系列的制度安排给予广大人民对生产和创新提供非常有力的激励,同时它又对经济决策者有约束。现在看来,这个事情并非我们所想象的那样简单,也面临着一系列的制度创新,有着很多的理论和实际问题要突破。 按照国外经验,激励与约束机制,主要是要处理好管理者的报酬问题。一般做法是通过同管理者订立管理报酬契约,其核心是通过赋予经理一定的剩余索取权,以控制代理等方面的问题。管理报酬契约在实际中由许多具体形式所构成,一般有:(1)固定工资,事先在契约中规定,一般同企业实际业绩不挂钩叫)年底分红,股票认购权、股票升值权、限制性股利计划、业绩单位以及业绩股票等这些依经理的实际表现如何而定的报酬形式。经理的业绩越好,则这些报酬形式对经理的价值越高。这些报酬的形式各有利弊,只能取长补短,结合运用。现在全国比较关心并在讨论的是股票期权制问题,它能否为我所用 它同会计的监督有无关系 。股票期权制作为一种外来品,有无借鉴的意义,这需要在把握股票期权使用的基础上,结合我国国情迸行具体。股票朔权这种特别的安排,它被称之为"金手铸",按照有关资料说,其优点是多方面的。首先,股票期权这种安排授予经理人员按照既定价格在规定的期限内购买公司股票权力(除特殊原因外,这期权本身不能转让)。朔权被授予时的价格称为"施权价",这个价格通常就是股票价格,也可以是另行约定价格。道理很明白,对于股票期权的受益者来说,当然希望股票上涨,这样他们就可以以较低的施权价购买股票,再以较高的价格出售,从中获益,从而迫使经营者努力改善经营,提高效益,通过企业的持续来实现本身利益的最大化。这就是股票期权激励机制的一面。还由于这种期权计划至少要在一年后才能实现,而公司股价又是长期盈利能力的反映,因此,股票期权计划还具有长期激励的特点,能引导经理将公司经营目标定位于中长期,而不仅仅是追求短期效果。这就将企业经营者的利益和企业利益牢牢地锗在一起,起到了激励和约束的双重作用。此外,股票期权还有其他优点,如公司无需提供现金就能起到激励作用;将企业经营者的薪酬"镑"在公司业绩上,这有利于克服"内部人控制"现象;有利于国家生产要素产权的明晰(能使企业家作为生产要素迸人分配),真正"拷"出企业家的价值,等等。总之,通过股票期权这个"金手烤"才能做到用一流待遇吸引一流的人才,用一流人才建设一流的企业,从而实现国家利益和企业利益双赢,企业效益和企业家权益双赢,我们何乐而不为呢 当然,股票期权不是一项孤立的制度创新,需要一系列的配套改革政策。最主要的有:要实行股票期权,就需要对企业职工持股制度,尤其是对内部职工股流通和转让、股票回购进行必要政策调整;股权激励是从成本中列支,还是来自税后利润,现行税法中本明确规定,因而必须明确说明。所有这些,都必须按的国情进行改革。从的角度来说,怎样有效地对企业的期权计划实行有效监督,特别是在我国证券市场还极不完善,股票价格与公司业绩并不高度相关等的情况下,会计核算与监督肩负着重任,有着许多问题需要重点加以。 综上所述,我们认为,在企业制度下,会计监督仍然是会计最基本的职能,而且同以往的简单管理监督对比,其内涵和外延都发生了根本性的变化,是一种现代管理所需要的监督。基于会计在现代企业制度中的重要作用,有的学者提出,现存的企业是一种狭义的企业理论,应当构建一个包括会计理论在内的广义企业理论,这是非常重要的意见。 三、关于监督会计问题 前面已提到,企业是所有者、经营者、政府、债权人以及消费者和公众之间一组契约的集合点。在这些契约中,会计数据及其监督是极其重要的组成部分,而会计数据是由会计人员生成的,这里就存在着这样的前提,即会计必须以独立、客观的观察为基础,在不受其他管理人员控制的前提下提供客观、公正的会计信息,才能切实做好会计的监督工作。那么,难点在哪里呢 由于现代企业制度,正如我们前面所指出的,企业的所有者同企业经营者是分离的,从而出现了所谓两种控制主体。它们之间的物质利益既有一致的地方,又不会完全一致。就后者而言,它们之间的期望值和目标会产生重大差异。作为经营管理人员组成部分的会计人员,也是"人",也同样存在着动力激励和约束问题。由于利益驱动,任何环境中的会计人员总是会偏向于企业的利益,有时甚至会为企业的利益不择手段。具体地说,在不受约束的情况下,会计人员总会选择有利于企业的会计,甚至会采用欺诈性手段。这就是当前会计工作中所存在问题的"症结"。应如何解决 我们认为,在公司制企业中,不是简单地实行会计委派制就能奏效的,重要的是要研究监督者必须接受监督的问题,即我们本文前面提出的监督会计问题。按照现代企业制度理论及的经验教训,监督会计的工作必须多管齐下、全方位地进行,要防止"真空地带"或是"监督的盲点"。从上来讲,既要包括会计人员行为的规范,又要有会计程序与方法的规范;从方法手段来看,既要有与行政的手段,又要有经济和道德的手段;从监督的主体来说,除了会计人员的自我约束外,又要有政府的监督、的监督和企业内部的监督,等等。新修订的《会计法》对监督会计已作了明确又具体的规定。不过,有些问题还可以进行深入的研究,以便落实《会计法》: (一)会计人员的自我监督(约束)问题。内因是变化的根据,外因是变化的条件。会计信息是会计人员生成的,会计信息的客观、真实、可靠性的关键一环在于会计工作人员的自身。会计人员如何才能做到自我监督 相当重要的方面必须加强会计行为的研究,而我们以往在这个方面是很薄弱的。它至少要回答的问题有:何谓会计行为、会计行为要素、会计行为主体、会计行为客体、会计行为优化目标,如何才能实现会计行为的优化,等等。这样才能有利于会计人员加强职业道德修养。(二)会计人员市场的培育问题。通过社会对会计监督是十分必要,但光靠社会审计是不够的,应有多种办法。比如说,我们还应当注意高级会计人员市场的培育。只有这样才能充分发挥劝说法及竞争机制对会计人员的监督作用。 (三)企业内部监督会计问题。对于企业内部的监督会计问题,现实有一种说法,认为它就是内部控制。诚然,内部监督会计是内部控制的重要内容之一,但内部控制的内容丰富,它还包含内部管理控制等方面的内容,二者不是同一概念。在理论上必须搞清楚内部控制、内部会计监督、监督会计、内部审计等之间的关系。因为理论上的混乱必然会造成实践的盲目。更为重要的是,内部监督会计的工作还应该具体与制度化,以便利操作。 四、对相关会计问题的认识 现代企业制度对会计监督所提出的要求,它会涉及到对许多会计理论问题的认识,这里就相关的两个问题提出我们的一些看法。 (一)对传统的会计模式如何评价。传统财务会计模式在会计的程序方面的主要特征,是以历史成本为计量属性、以权责发生制为确认基础。随着社会环境的变化,特别在物价变动的情况下,历史成本的计量属性受到了越来越多人的批评和指责,在现代企业制度的条件,对此问题应当如何现实地辩证地看待 在上面有关问题的讨论中,我们曾经指出,要解决现代企业制度中的代理问题的各种措施之一,必须运用激励与约束机制。在激励机制方面,管理报酬契约不失为是一种调解股东与经营者利益冲突的一种契约。但管理报酬契约的激励作用离不开财务会计提供对经营者的业绩计量的信息。如何提供这种信息 这一点对财务会计的程序,特别是计量与确认产生了重大。管理报酬契约,无论是年薪制还是股票期权,决定经理收入水平的一个重要因素是企业会计收益的数字,这就要求会计所提供的收益信息能够实事求是地反映出经理的努力程度及其努力所形成的经营成果。因为会计收益的信息与实际经营成果的辆合程度越高,则报酬契约的效益也就越高,代理成本也就越低。历史成本的计量属性在这方面起到重要作用,可以避免会计操纵的现象。只要存在利益差别,历史成本计量属性就不可动摇。当然,对有些会计项目,由于情况的变化也可采取现值作为计量属性,如有价证券的投资就是如此。 管理报酬契约除了必须选好计量属性,它对会计利润的方式也会有所要求。我们所选择的报酬契约是应计制(权责发生制),这可以避免收付实现制所造成的利润数字波动所引起的代理成本的提高。这里给我们的启示是在制定管理报酬契约中,有关会计数字的计算程序与方式成为其重要组成部分。谢德仁博士所提出的企业剩余计量规则契约安排的范式是:政府享有会计规则的制定权,企业经理享有剩余规则的的制定权。 这样看来,以历史成本为计量属性及以权责发生制为确认基础的传统会计模式,还有其存在的客观基础。当然,随着形式发展,以及人们对会计提出的新要求,会计模式会有所变化。 (二)怎样看待会计的国际化与本地化之间的矛盾。对会计国际化与本地化的问题,我们已经写过了文章,有兴趣的读者可以,不再详述o。这里主要想介绍一下外国学者,特别是西方会计学者对此问题的看法。去年在中国会计教授会的年会上,罗彻斯特大学的教授Ray Bll训作了一个很好发言,他有一些观点应引起我们的思考。这位教授认为,到目前为止,中国会计界注意力在国际会计问题方面,尤其是中国的政策将会吸引国际投资,拓展国际贸易。也就是说,中国正在积极参与到已成为当代大趋势的世界市场的融合中。如同其他国家一样,中国的公司企业感觉到会计制度 (准则)的国际化可以为它们参加国际贸易带来优势,因为这可以带来更多的"透明度",中国在这方面进展很大。但是,这位教授认为,中国会计改革所面临的更主要挑战是如何在从计划经济向市场经济转换过程中,运用会计信息解决国内问题,因为大部分的交易都是国内的而不是国际性的。人们经常说我们生活在一个"地球村"里,虽然对很多公司和人来说,这是正确的,但当我们考虑决定一个特定国家或地区的会计制度时,这种看法却是片面的。会计的主要运用在于国内而不是国际。虽然来自国际的信息需求相对明了而且得到大量关注,但会计信息在国内却是完全不同的。
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