遙感與綜合地學信息可視化分析

引言
 當我們駐足于21世紀的時候，回首過去的100年，我們可以自豪地說，隨著計算機技術、空間技術和信息技術的發展，人類實現了從空中和太空來觀測和感知人類賴以生存的地球的理想,并能將所感知到的結果存貯在計算機網絡中,讓它們在全球流通,為人類的生存、繁榮和可持續發展服務。同時,遙感與綜合地學信息可視化分析作為一門新興的科學和技術，迅速成長起來。
1遙感與綜合地學信息可視化分析的主要發展趨勢
1.1遙感技術的發展
 遙感( Remote Sensing)技術是一門新興技術，是空間技術、應用光學、無線電電子、計算機技術等結合的產物。遙感技術在地球資源的探測，地震、火山爆發的預測，環境污染的監測以及冶金、地質、農業、林業、水利、測繪、氣象、海洋等部門經濟建設和國防建設中，都有著廣泛的應用。    聯合國運用衛星對地球進行遙感研究小組對遙感下的定義是:“觀測物質或近地目標從紫外線到微波的某些波長的電磁發射現象”。詳細地說，就是運用現代的運載工具和電子、光學儀器，以主動和被動方式接受地(水)表或其以下一定深度處的研究對象發射或反射從紫外線到微波的，能通過大氣的某些波段的電磁波信急，經過加工處理，獲得研究對象的有用信息，達到探測目標物的整個信息的接收、傳輸、處理和應用處理。它是隨著空間技術的出現而出現的，屬于空間科學范圍被稱之為寧宙中的“眼睛”。    空間遙感技術是整個遙感技術的主體。它的主要特點:一是獲取信息的范圍人;一是資料新穎，能迅速反映動態變化;三是獲取的信息內容豐富，可以同時取得不同的目標特征。若把幾個波段合成為假彩色像片，就能增強和突出其中的某些圖像信息，提高人們對圖像的判斷能力;四是成圖迅速。由于衛星離地面較遠，衛星攝影接近正射投影，所以地表每一點似乎都在衛星的垂直平面上，因而可提高成圖工效;五是獲取信息方便，不受地形限制。對于高山冰雪、戈壁沙漠、海洋等地區，一般方法不易獲得的資料，衛星像片則可以獲得大量有用的資料。同時，衛星還可以不受任何政治、地球條件的限制覆蓋地球的任何一角和整個地球。
1.1.1空中攝影技術的發展
 1839年發明了攝影技術以后，曾有不少人嘗試將攝影技術應用到地形測量學上來。直到1885年加斯帕爾等人，首次應用氣球成功地攝制了巴黎城市的鳥瞰照片。以后又有人用風箏或鴿子等為運載工具，進行空中攝影工作，但直到飛機的出現，才使人們的幻想變成現實。1909年威爾伯·賴特第一次從飛機上成功地拍攝了空中照片;1913年塔爾弟沃第一次將空中照片應用到繪制地圖上來，使這一技術得到了實際應用。在這以后，人們努力研制航空像機，提高分辨率和幾何精度。另外，在繪制地圖自動化的研究方面，也取得了很大進展，從照片到成圖，整個過程逐步向自動化方向發展。在空中攝影技術飛速發展的同時，在感光材料的研究上，也取得了很大的進展。1855年馬克斯韋爾發表了彩色攝影的設想，到1924年才由曼內斯等人研制出來，近年來發展很快，彩色負片、彩色反轉片的色彩都很鮮艷，拍攝、沖洗技術和工藝也很方便，已被國外一些航側部門列為常規攝影。人們為了消除大氣的影響及適應軍事偵察的需要，很早就研制了紅外感光膠片。第二次世界大戰期間，已應用黑白紅外膠片進行軍事偵察。在這基礎上，又研制了彩色紅外膠片，大大地提高了紅外片的分辨能力，目前已成為遙感試驗的重要手段之空中攝影在技術上是比較成熟的，具有分辨率高，拍攝目.標體的影像直接展現在畫面上，有直觀、清晰，容易判讀等特點。這一技術雖然很早就已廣泛使用，目前仍是遙感試驗的主要方法之一，并具有重要地位。這一技術發展非常迅速，現在航空用的攝影機，如RC-l0,其中的分辨率達133條/毫米;美國偵察衛星“大鳥”上的光學照相機，在距地球表面150公里高空，獲得照片的地面分辨率可達0.3米。
1.1.2多光譜攝影技術的發展
 1885年馬克斯韋爾發表了應用蘭、綠、紅濾色鏡，來證明楊格三原色理論的想法，到1861年又進行了天然色的合成工作。由于當時還沒有感蘭光、紅光的膠片，所以這一工作未能達到預期目的。從1870年到1900年，彩色合成用的投影儀得到了發展，從而人們對分帶攝影產生了興趣。1900年艾夫斯首先制成了三鏡頭的多光譜照像機。這以后的一段時間里，多光譜攝影機的進展不大，主要力量用在多光譜圖像解釋的基礎——地物反射光譜特性的研究上。1947年蘇聯科學院發表了“自然物體的反射光譜特性”一書，第一次對不同物體的反射光譜進行了系統的研究。    空間技術發展以后，促進了多光譜像機的研制工作。六十年代初期美蘇兩國幾乎同時研制成功了九個光譜段的多光譜像機，并用于軍事偵察和資源研究。在這以后，一些國家又相繼研制了一些類型的多光譜像機，其中較為典型的有美國“阿波羅一9號”宇宙飛船上使用的SO-65型多光譜像機，由四架哈塞布萊特像機組成，第一次將多光譜攝影用于宇宙空間。以后美國又在“天空實驗室”使用了六個光波段的SO-190多光譜攝影機。1976年和1977年蘇聯發射的“聯盟一22”和“禮炮一6”號宇宙飛船，使用了東德研制的新型多光譜像機。目前各國都研制了不少多光譜攝影機，并在不同領域獲得應用。
1.1.3紅外遙感技術的發展
 紅外線是赫謝爾在1800年發現的，1879年蘭利首先制作了紅外輻射探測器，并研制了能夠探測1/10攝氏度的溫度變化的輻射熱測量儀。到20世紀30年代，德國的阿思奎斯特制成了可以發現夜航戰斗機的紅外探測儀。第二次世界大戰后，主要進行了紅外探測元件的研究，制造了各種紅外探測器。60年代以后，美國密執安大學的威羅蘭實驗室研制出包括紅外波段的18通道的多光譜掃描儀，以后美國航宇局又委托本迪克斯公司研制了24通道的多光譜掃描儀。目前又發展了供衛星上使用的紅外和多光譜掃描系統，如氣象衛星“泰羅斯”、“雨云”、“陸地衛星”以及“天空實驗室”、“字宙飛船”上都裝置了這類儀器。  
1.1.4雷達遙感技術的發展
 1889年海因里希赫茨發現了無線電波具有反射特性，1922年馬可尼倡議用無線電波來探測目標。40年代以后，在尋找船、飛機和障礙物等方面廣泛應用雷達。1945年美國威斯汀豪斯電氣公司研制了一種側視雷達，在飛機上可以獲得從地表反射回來的微波圖象。1961年以后，美國又研制了三維影像的側視雷達，有雷達圖像和測高用的垂直干涉儀。由于這些雷達的分辨力很低，所以一直未被用于環境遙感研究方面。近幾年來美國卡爾·威利研制了合成孔徑的側視雷達，用較小的天線，能獲得高分辨率的圖像，從而成為環境遙感的主要技術手段。
1.1.5遙感所用的工作平合的發展
 自從照相機開始用于空中攝影以來，遙感器的工作平臺經歷了從風箏、氣球、飛機、火箭到衛星等幾個發展階段。為了能從離開地球更遠的距離來觀察地球，人們很早就研究使用火箭為運載工具了。早在1891年埃德蒙·愛德華就想到從火箭上拍攝空中照片。1907年艾爾弗雷德莫爾研究了火箭照相機用的陀螺裝置，并于1921年成功地把火箭發射到700米的高空。這以后，火箭一直未被利用，直到第二次世界大戰期間，德國人用V2火箭拍攝了照片。1957年蘇聯發射了第一顆人造衛星，這就為從空間觀測地球提供了新途徑，從而也促進了環境遙感技術的發展。1961年美國在“水星MA-4”衛星中首先裝載了自動像機。以后載人的“水星MA-9”衛星中，由Z·G·庫拍攝了29張我國西藏的照片，并首次帶回地球。1969年載人飛船“阿波羅一9”第一次拍攝了350張4波段多光譜照片。經過一個階段的醞釀和準備，1972年美國研制和發射了第一顆地球資源衛星，以后改名為“陸地衛星--1”，1975年發射了“陸地衛星--2”，1978年發射了“陸地衛星--3”。這三顆衛星是同一代的星體，參數及儀器設備基本相同，只是3號增加3--5微米熱紅外波段。1973年美國又執行了“天空實驗室”計劃，裝載了許多觀測地球用的遙感器，特別是長焦距的照相機，提供了大量的高分辨率的地面照片。
1.2遙感器的工作平臺
 遙感的一個重要特點就體現在“遙”字上，在環境遙感的試驗中，各種目標體的圖像和光譜信息特征，主要是靠一定的運載工具，把各種遙感器帶到一定的高度去工作，這些運載工具可以是汽車.、飛機、氣球、火箭、衛星和宇宙飛船等，在習慣上統稱為“遙感器的工作平臺”。
 (一)地面遙感:使用的工作平臺主要是遙感汽車或直升飛機。地面遙感的試驗目的，是測定已知目標體的光譜特性，或與航空、航天遙感工作同步觀測，為遙感器有效光譜段的選擇提供依據，并且為資料的應用分析建立解釋模式。
 (二)航空遙感:是在大氣層內進行的遙感，主要是使用飛機和氣球等運載工具。根據飛機或氣球的飛行高度又可以分為低空、中空和高空三大類。低空遙感主要使用小型飛機，直升機等，工作高度不大于5，000米，飛行速度慢，裝載遙感器的種類少，每次飛行的面積小，以取得大比例尺圖像為目的，是目前航空遙感的主要工作方式。中空遙感，通常使用大型運輸機為工作平臺，飛行高度5，000-10，000米，飛行速度較快，裝載遙感器多，以進行綜合遙感試驗為主。高空遙感，飛行高度在10,000米以上，主要使用高空偵察飛機或汽球，以模擬航天遙感試驗為主，并取得小比例尺遙感圖像。
 (三)航天遙感:為在外層空間進行的環境遙感，工作平臺主要是宇宙飛船或人造衛星，工作高度可以從100多公里到36,000公里。它有工作高度大、圖像覆蓋面積大、裝載適量的遙感器，不受任何地理條件和行政界線的限制，可以連續、重復地觀側，以取得小比例尺遙感圖像為主，以宏觀的角度觀察研究地球。
1.3多平臺多傳感器航空航人遙感數據獲取技術趨向二高(高空間分辨率、高光譜分辨率和高時相分辨率)
    從空中和太空觀測地球獲取影像是過去一個世紀的重大成果之一。2001年衛星遙感的空間分辨率從ⅠkonosⅡ的lm，進一步提高到Quick bird(快鳥)的0.62m，高光譜分辨率己達到5-- 6nm，時間分辨率的提高主要依賴于小衛星技術的發展，通過合理分布的小衛星星座和傳感器的大角度傾斜可以以1--3d的周期獲得感興趣地區的遙感影像。由于具有全人候全人時的特點,以及用INSAR和D- INSAR進行高精度3維地形及其變化測定的可能性,SAR需達衛星被全世界各國普遍關心。我國在機載和星載SAR傳感器及其應用研究方而正在形成體系。“十五”期間我國將全方位推進遙感數據獲取的手段.形成自主的高分辨率資源衛星、需達衛星、測圖衛星和對環境與災去進行實時監測的小衛星群。
1.4航空航天遙感對地定位趨向于不依賴地面控制
 確定影像目標的實地位置(3維坐標),解決影像目標在哪兒(where)是攝影測量與遙感的主要任務之一。在已成功用于生產的全自動化GPS空中三角測量的基礎上,利用DGPS和INS慣性導航系統的組合,可形成航空/航人影像傳感器的位置與姿態自動測量和穩定裝置( POS),從而可實現定點攝影成像和無地面控制的高精度對地直接定位。在航空攝影條件下精度可達到dm級,在衛星遙感條件下,精度可達到5--10m。該技術的推廣應用,將改變目前攝影測量和遙感的作業流程,從而實現實時測圖和實時數據庫更新。若與高精度激光掃描儀集成,可實現實時3維測量(Lidar)。法國利用設在全球的54個站點，向衛星發射信號，通過測定多普勒頻移以精確解求衛星的空間坐標，具有極高的精度。測定距地球1300km的Topex/ Posei-don衛星的高度,精度達到±3cm。用來測定SPOT4衛星的軌道,3個坐標方向達到±5m精度。對于SPOT5和Envisat未來可達到±lm精度。若忽略SPOT5傳感器的角元素,直接進行無地而控制的正射像片制作,精度可達到±15m,完全可以滿足國家安全的需求。
1.5攝影測量與遙感數據的計算機處理更趨向自動化和智能化
  從影像數據中自動提取地物目標,解決它的屬性和語義(what)是攝影測量與遙感的另一大任務。2001年,在已取得影像匹配成果的基礎上,影像目標的自動識別技術主要集中在影像融合技術上,基于統計和基于結構的目標識別與分類,處理的對象既包括高分辨率影像,也更加注意高光譜影像。隨著遙感數據量的增大,數據融合和信息融合技術愈漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數據壓縮方法也已商業化。我國的學者在這些方而的研究都取得了可喜的成果。
1.6利用多時影像數據自動發現地表覆蓋的變化趨向實時化
  利用遙感影像,自動進行變化監測關系到我國的經濟建設和國防建設。過去人工方法投入大、周期長。隨著各類空間數據庫的建立和大量新的影像數據源的出現,實時自動變化檢測己成為研究的一個熱點。我國學者正進行的研究包括利用新舊影像(DOM)的對比、新影像與舊數字地圖(DLG)的對比來自動發現變化和更新數據庫,最理想的方法是將影像目標3維重建與變化檢測一起進行,實現3維變化檢測和自動更新。進一步的發展則是利用智能傳感器,將數據處理在軌完成,而發送回來的直接為信息, 而不一定為影像數據。
1.7攝影測量與遙感在構建“數字地球”、“數字中國”和“數字省市”中正在發揮愈來愈大的作用
 “數字地球”概念是在全球信息化浪潮推進下形成的,1999年12月在北京成功地召開了第一屆國際數字地球大會后,我國正積極推進“數字中國”和“數字省市”的建設,2001年國家測繪局完成了構建“數字中國”和“數字省市”的建設,2001年國家測繪局完成了構建“數字中國”地理空間基礎框架的總體戰略研究。在己完成的1: 1000 000和1: 250 000全國空間數據庫的基礎上,2001年全國各省市測繪局開始1: 50 000空間數據庫的建設，在這個數據量達11TB的巨型數據庫中，攝影測量與遙感將用來建設DOM(數字正射影像),DEM數字高程模型),DLG(數字線劃圖)和CP(控制點影像數據庫)。
1.8全定量化遙感方法將走向實用
  從遙感科學的本質講，通過對地球表層(包括巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈四大圈層)的遙感，其目的是獲得有關地物目標的幾何與物理特性，所以需要有全定量化遙感方法進行反演。幾何方程是有顯式表示的數學方程，而物理方程一直是隱式的。但隨著對成像機理、地物波譜反射特征、大氣模型、氣溶膠研究的深入和數據的積累;以及多角度、多傳感器、高光譜及需達衛星遙感技術的成熟，相信在21世紀，全定量化遙感方法將逐步走向實用，遙感基礎理論研究將邁步走上新的臺階。
2現代遙感技術與綜合地學信息可視化分析的成效
 遙感純粹是一門信息科學。有關的技術叫遙感技術。遙感技術主要研究遙感儀器、遙感圖像信息傳輸、處理、分析應用等。最簡單地說，遙感就是感知遙遠物體的形狀和明暗。而所謂明暗，有時候指可見光，有時候則指紅外線。通常所用的遙感器多半是無源遙感器。所謂有源遙感器就是指能發射出輻射線的遙感器。它感知被反射回來的輻射線的強弱。現代遙感技術是在六十年代興起的。在三十年代，只有航空攝影。后來，隨著空間科學、環境科學和計算技術的發展，而有了質的飛躍，于是，形成為一門新的科學—遙感。現在，空中攝影技術已達到極高的分辨率。現代遙感技術已成功地應用于地圖繪制、地質勘探、環境污染普查、水文海洋普查，以及農林的普查，等等。為了繪制出一張準確而詳細的中國地圖，可以只花三四天時間，從衛星上拍攝出五百張到六百張地面照片，然后能把地圖拼成。遙感技術頗有助于地圖的更新。從美國偷拍伊朗的地圖看來，在某空白處確實是漏掉了一個相當大的湖。1972年美國曾偷拍我國西藏改則地區的地圖，結果發現我們過去所繪的地圖有大錯，發現塔羅克錯湖實際很大，應大五倍，而且湖中還有兩個島。遙感照片也可利用紅外線拍攝。本來，陽光下的巖石砂礫明暗難分。若利用紅外線拍照，則巖石的熱端表現很亮很白，面冷端則比較黑暗。這樣，在某些情況下，巖石的輪廓顯得更清楚。衛星甚至能把海底的一股冷水也探測出來。如果在深度一定的海域內，有一股冷水從大陸滲出，流進海內，那么，這一股冷水就能在紅外照片上表現為“黑流”。這股“黑流”啟示人們，在不遠的陸地底下，很可能有豐富的地下水。在夏威夷島，就是靠這種方法，在島邊200多米深處找到了可貴的淡水。蘇聯于1969年，依靠遙感躲避了一場水災。他們偷拍了我國天山一帶的雪情。結果斷定，在1969年春天，必有一股特大的雪水，從天山和帕米爾一帶流進蘇聯。蘇聯要買美國偷拍的衛星照片以估計本國的小麥產量。在照片上，健康的小麥呈紅色，黑銹病小麥則呈黑色。蝗蟲區也能從照片上看出。林區大火災，草原大火災，在“星火期”就能從遙感照片上看出來。觀察紅外照片，能判斷林區內各種樹木的分布。例如，松樹和杉樹的分布，過去很難觀測出來。從紅外照片上，則一目了然松樹呈白色，杉樹呈暗灰色。遙感技術還可應用于地質勘探。例如，巴基斯坦的銅礦就是根據衛星照片預測出來的。從衛星照片，看出我國西藏某些地區有菱形地質構造，并推測在那些地方存在鉻礦。環境污染當然更容易從衛星照片上看出來。從照片上，清楚地看出美國密執安湖邊工業煙塵的走向，以及由于工業煙塵所引起的云霧。從衛星照片上，還看出法國科西嘉島邊有大量的紅泥，證明是污染帶。總之，依靠遙感照片，能迅速繪出植被圖，能判斷病蟲害，能估計農作物產量，能預報大火災，能預報大雪水，能測出大陸架滲出的淡水，能發現污染，能估計礦藏，能攝拼地圖，能報告河流和湖泊的鹽份，等等。現代遙感技術確有巨大的成效。
3現代遙感技術與綜合地學信息可視化分析的應用簡介
 遙感技術與綜合地學信息可視化分析的實際應用，遠遠地超出了預期的目的。尤其是航天遙感技術，在地球資源衛星發射以后，遙感資料在各個學科領域中得到廣泛地應用。
3.1在地質學方面的應用
 地質學主要是研究地球的巖石組成、構造體系及其發育史。傳統的地質調查方法，總是在地面追索巖石露頭。而巖石露頭往往是零散的，在自然條件惡劣的地區，人們則無法詳細深入調查。在使用航空照片以后，加快了野外調查速度，并大大提高了精度。但是由于航空照片僅限于可見光部份，照片本身的暈紋和變形在很大程度上影響了大面積的地質資料分析。而這些問題在衛星照片上則比較容易得到解決，所以衛星照片在小比例尺區域地質制圖中，表現了很大的優越性。例如:伊朗利用“雙子星座”拍攝的照片，配合航空地質調查，在南札格羅斯山區進行小比例尺地質填圖。結果證明地層劃分相當于最新的百萬分之一地質圖的精度，發現了很多新斷裂，并圈出了一系列基性和超基性巖體。利用衛星照片研究線性構造和圓形構造時，顯示了極大的優越性。如利用“雙子星座”照片和“陸地衛星一1”的照片，放大到五十萬分之一，研究了南非及摩洛哥的地質構造，發現的線性構造要比原有的地質圖多幾倍，并發現了一條對控礦很有利的大斷裂。在尋找金屬礦床中，應用遙感圖像取得的收益也是很大的。如利用已知斑銅礦的有關地貌標志，在巴基斯坦賽達克·楚卡依地區西部的衛星照片上，很容易地找出了二個斑銅礦的勘探區。
3.2在地理學方面的應用
 地理學是研究地表環境的結構、組成及其變化的學科，遙感圖像是這些信息的直接反映，是地理學研究的可靠的新技術手段。首先環境遙感圖像在地貌學研究中應用已較廣泛，主要應用于中、小流域地貌的定量分析，河床演變的動態監測，風沙地貌的形態研究及動態分析，火山地貌研究等方面。例如:利用衛星照片，可以很好地研究環境條件惡劣的我國塔克拉瑪干大沙漠中心部份的地貌形態類型及動態變化。另外，有人使用衛星照片對南美玻利維亞、阿根廷、智利和秘魯的沙漠、半沙漠地區，判讀出了681個火山口和破火山口。其中有171個是根據衛星照片計劃出來的，15個破火山中的5個也是新判讀出來的，對不少火山的位置進行了訂正。在水文調查中，也廣泛地利用了環境遙感技術。淺層地下水造成的表面特性的變化，是水的高比熱所引起的結果。利用這個原理，采用熱紅外的遙感技術，很容易對近地面水的分布進行評價。如加拿大利用紅外照片和熱紅外掃描圖像.很容易地解決了阿爾拜塔草原地下水缺乏的問題。近年來，加拿大、冰島、新西蘭、日本、智利、土耳其和美國等用紅外技術調查地熱的分布，越來越多地引起人們的重視。如美國在阿利桑那州進行紅外調查，發現了一個山間盆地的地表溫度相當高，經打鉆證明，在地表以下125米處，埋藏著38攝氏度的熱水。還可以利用環境遙感資料對泉水進行研究。一是發現湖、海水下的淡水泉。如用4.5-5.5微米的紅外波段，探測了夏威夷島海平面以下的地下淡水泉，劃出了島四周的219個泉點。二是可以估算泉水的流量。如美國用3-5.5微米和8-14微米的紅外資料，對加里福尼亞毛厄湖濱泉的滲漏進行了調查，并找出了定量一相關曲線，利用照片評價了11個泉的流量。在經濟地理研究中，目前也逐漸地引進了環境遙感技術，主要應用在土地利用和制圖方面。隨著人口的增長及工業的飛速發展，有計劃地利用土地，使之適應于自然土地潛力，與自然條件相配合，即不損壞環境，又能滿足人類日益增長的食物和物資。使用遙感資料研究土地利用及制圖是最經濟、簡單的，而且是精度高、速度快的手段。如美國只用一個人，利用“陸地衛星”的照片，在三個月的時間內，非常成功地編繪了三個州的土地利用詳圖。又花了兩個月的時間制成了正式圖，較之利用航空照片，要節約90%的經費。目前衛星照片判讀土地利用的最小單元可達0.02平方公里。在城市經濟地理的研究中，常常遇到的困難是城市人口的估算。目前正在摸索從衛星照片上量算圖像上的各種變化，如城區的面積，建筑群的密度，城市之間的運輸線，相鄰兩大城市的距離等，然后應用多元回歸模式來估算城市人口。利用衛星照片除了編繪小比例尺地圖外，在修測和更新地圖方面也都是很重要的。目前世界上地圖中有70%是資料不充分，而其中又有30%的資料已經陳舊，用現行測繪辦法修測更新的工作量是非常之大的，不能及時反映實際情況，而利用環境遙感資料可以很快地完成。如我國西藏地區，通過衛星照片分析，發現目前的地圖上遺漏了幾個成水湖和干湖，并發現一些湖泊的峰線縮小了。將申札地區衛星象片和五十萬分之一的地形圖對比，發現地圖上漏劃了80、32、16平方公里的三個大湖。另外，地圖上塔羅克錯湖的面積為95.8平方公里，而照片上為495.5平方公里，地圖上的錯誤較大。因此，利用衛星照片修測和更新地形圖，是相當有用的。
3.3在農林方面的應用
  利用遙感的資料，對農作物的識別，種植面積的計算，長勢及產量的估算是比較成熟和簡單的。在0.05平方公里以上的田塊，精度可以達到90%以上，在0.02平方公里以上的田塊，其精度就要差一些。這方面的工作，主要表現在作物的估產上，美國和加拿大共同作了這些試驗。通過作物生長階段的光譜反射特性，就可以估算出作物的成熟度和收獲量。然后推廣到全世界，對小麥主要種植區的估產，可以精確地做出評價。遙感技術在林業上應用的歷史較長，主要應用在森林調查、監測及防火等方面。現在利用衛星照片可以識別和圈定林地及其種類，能方便地分辨出落葉，常綠和針葉林。對森林面積、木材積蓄量、病蟲害等，都可以進行估測。如美國加里福尼亞州北部一次林火，用常規的辦法測量焚毀面積為41.85平方公里，而用10天后的衛星照片鋇d得面積為53.99平方公里。經低空航測證明，后者更為精確，而費用只為常規方法的十分之一。又如，森林的病蟲害可造成的損失，遠遠超過了火災的損失，可以用遙感的辦法及早發現害源，及早防治。
3.4在海洋學方面的應用
 在海洋方面的應用可以分為兩大部份:首先是在海洋物理方面的應用，主要用遙感技術測量海冰的運動，海水中的懸浮物，海流、海底地形和海水深度等。另一方面是海洋資源的調查和管理。例如:用“陸地衛星”的照片可以較快地作出沿海航行用的海圖，用紅波段的照片可以研究懸移質的運動，用綠波段的照片可以勾劃出近海的水下地形。在海洋生物資源的監測上，可以發現魚群，進行魚場作業管理等。
3.5在環境保護方面的應用
 環境保護，主要是指陸地、水和空氣等自然資源的質量保護，監測自然或人為地給環境帶來的變化，并查出污染源。例如:法國使用“陸地衛星”的照片，發現在科西嘉附近的海面上，有一長條形的污染帶，經研究證明，是附近一些工廠傾倒在海岸帶的廢物所引起的，在海岸傾倒廢物的現象很普遍，美國特拉華大學，也利用衛星照片，在特拉華灣中找到一個潮流使廢物集中而不擴散的區域，用這種方法，對海岸傾倒垃圾進行了規劃、監管，保護了海岸環境。對空氣的監測，是通過在無云的條件下，照片影像反差明顯下降來分析的。
3.6在震害調查方面的應用
    近十幾年來，我國特別是華北和西南發生多次破壞性地震，造成一定的災害。由于地震時劇烈的斷層活動，形成了地面變形和破裂，毀壞了地面建筑和其他工程設施。對其中幾次大震，如海城、唐山地震，我們都即時派出人員參加主震之后的地面立體攝影和航空黑白攝影及紅外彩色攝影，目前正在處理與量測這些資料，對災害與地震引起的地面變形等用攝影測量解析法及立體觀測方法作深入的定性和定量研究。
    地震對地面破壞的程度--裂度，固然是與地震特征有密切關系，但同時又受該地區地質構造條件和斷裂活動性條件的控制。利用反映在衛星、航空和地面攝影資料上的地面破壞情況來研究地質構造特征和活動情況不僅很有必要也是完全可能的。例如唐山地震形成砂土液化的范圍很廣，在烈度6度區就出現液化，7度區以上液化面積占三分之二。地貌上位于沖積扇中上部與濱海接壤處，地下水位高，砂土層發育，液化就嚴重。液化和地而裂縫的結果還會造成地面沉陷變形和噴砂冒水等情況，從而造成破壞地面建筑、淤塞農田、水井等嚴重后果，而這些現象在多光譜相片上都能顯示出來，盡管液化深度不同(如唐山有的地方達27米，邢臺地震時最深為5至8米等)，但由于與地下水和地面變形有關，在像片上仍然有不同程度的反映。另外，從像片上測量地面上升、沉陷、隆起、扭轉等變形情況，就可分析地震中的張裂、擠壓、扭轉等應力作用情況。我們目前正在處理與量測地震前后像片影像的變化差異，解求變形的數量進行分析，嘗試反演地震位錯模式。    可以認為，地震之后的最短的時間內對震區進行空中和地面遙感，不僅為調查災害取得永久的全面直觀的重要資料，還可能為解求地震基本參數及其構造應力場條件等要素提供有用數據。是一項與地震烈度區劃和地震預報研究有重要關系的基礎工作。
3.7在鐵路選線及勘測中的應用
 鐵路的勘測、選線，是多種學科的綜合應用技術，它涉及到地質學、地貌學、水文學和經濟地理學等方面的知識。前面對上述各學科的應用情況已單獨作了介紹，下面就鐵路勘測和選線的幾個方面的應用，簡單介紹如下:遙感技術在鐵路沿線的地質調查中，應用的最為普遍。地質基礎是鐵路路基穩定性的基本條件，所以沿線地質條件的好壞，尤其是構造條件的優劣，直接影響到路基的質量。而遙感圖像對線性構造及園形構造顯示的最為清晰，其在宏觀的角度來分析構造線及其體系，大大地超過了地面調查的精度，為確定路基方案，提供了有力的證據。例如，在北京到山海關的線路改線勘測中，對灤河大鐵橋的橋址，初步確定了三個方案。由于唐山是歷史地震中心，1976年又發生了強烈地震，這個地區的構造體系十分復雜，構造線又十分活躍，這就為最后選定橋址造成了困難。勘測人員使用了衛星照片，詳細地分析了本區的構造體系后，配合其他手段，很容易地排除了兩個不利的方案。同樣，如山崩、滑坡、泥石流等一些不利的地質條件，也可以用遙感技術研究它們的活動規律;在鐵路選線中，地貌形態對線路的選擇影響很大。以往只是在地面配合航空照片進行勘測、選線，這些資料所包括的面積小，很難從大范圍考慮線路的走向。利用遙感圖像，可以從宏觀、整體、全線對比線路的優缺點，選擇最經濟的方案;在鐵路勘測中，還常常遇到占用農業用地及穿越林區的情況。如使用遙感圖像可以簡便地做出土地利用現況圖，在盡可能的條件下，避免或盡可能少占農業，林業用地，減少施工矛盾;在鐵路設計中，有大量的橋、涵的設計工作。以往橋、涵洞的設計工作，大多以地形圖為基礎，用經驗公式進行估算。由于對中、小型流域情況掌握不夠確切，往往不能很恰當地進行設計。使用遙感圖像，可以精確計算流域面積，詳細研究水系分布特征，正確計算來水、來砂及匯水時間。這就為橋、涵的設計提供計算參數。
4對遙感與綜合地學信息可視化分析的考慮與建議
    隨著我國空間技術的不斷發展, 遙感與綜合地學信息可視化分析的技術應用在以下幾個方面應該獲得迅速發展,創造更大的社會、經濟效益。
 第一,為地質找礦和防止災害損失服務。我廣西自治區礦產資源豐富，地質、地形條件復雜。隨著地表礦產的發現相對減少，對礦產資源的勘測、新礦床的發現特別是隱伏礦床的發現，衛星遙感技術與綜合地學信息可視化分析極具潛力。根據航測、衛星像片的透視信息，對巖性構造和成礦規律的分析，以及整個成礦帶分布規律的宏觀展現，不僅對發現新的礦帶提供了有效依據，同時還會對已知的地質條件獲得新的認識。因而，它對地質調查、研究、找礦都是一種不容忽視的有效手段。
    第二，為城市建設、規劃及環境污染調查與研究服務。利用多種遙感技術與綜合地學信息可視化分析，對大中城市、工礦區進行動態分析與監測，研究城市的動態變化，為城市建設提供精確的數據及圖件資料，為科學規劃及管理城市提供先進技術。對水、氣、渣等對環境的污染，在調查、監測、治理過程中，遙感技術與綜合地學信息可視化分析是必不可少的重要手段。
 第三，為農、林、牧服務。遙感技術與綜合地學信息可視化分析在農、林、牧方面，可以廣泛地應用于農業自然資源調查(土壤成分調查、森林調查等)、農業環境監測、作物病蟲害預報、灌溉管理、作物估產等方面。其中特別值得重視的是作物估產，它是當前國際遙感技術與綜合地學信息可視化分析應用的重大成就。

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