遥感工程-解决方案-环保

遥感工程-解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 -环保 无人机航空遥感及 环保、灾害应急解决方案 中国科学院遥感应用研究所 北京国遥万维信息技术有限公司 二零零九年五月 ???????????????????????????????????????? 郑重申明 中国科学院遥感应用研究所及所属北京国遥万维信息技术有限公司承诺，将遵守本项目中所涉及的单位机密之 规定。 本文档及其附件含有中国科学院遥感应用研究所及所属北京国遥万维信息技术有限公司专有信息，未经上述单 位许可，不得将本文档及其附件中涉及的资料泄露除有关人员以外的其它人员。 文档属性 属性 内容 用户单位名称 项目名称 项目编号 文件主题 文档编号 文档版本 V1.0 版本日期 2009年6月3日 文档状态 内部参照 撰稿人 审批人 相关人员 整理人员 修订历史记录 日期 版本 说明 作者 2009年6月2日 V1.0 初始版本 ???????????????????????????????????????? 1 目 录 一、 前言 ................................................................................................................................. 3 二、 单位介绍.......................................................................................................................... 4 三、 航空拍摄载体与传感器介绍 ........................................................................................... 6 1. 系统介绍.......................................................................................................................... 6 2. 无人机遥感平台 ............................................................................................................ 11 3. 多数据源优势 ................................................................................................................ 12 四、 遥感影像处理技术 ........................................................................................................ 14 1. 主要处理对象 ................................................................................................................ 14 2. 遥感影像应用流程 ........................................................................................................ 14 3. 遥感影像处理技术及要求 ............................................................................................. 14 五、 遥感环保应用 ................................................................................................................ 18 1. 环境质量监测 ............................................................................................................ 18 2. 巨灾遥感监测与评估 ................................................................................................ 21 3. 地震灾害评估 ............................................................................................................ 24 4. 应急环保遥感制图 .................................................................................................... 26 5. 国土环保遥感应用 .................................................................................................... 29 6. 建设项目环保审批系统 ............................................................................................. 33 7. 生态环境综合评价系统 ............................................................................................. 33 六、 主要数据源 .................................................................................................................... 35 七、 系统建设及功能模块价格 ............................................................................................. 36 ???????????????????????????????????????? 2 一、 前言 随着经济全球化的推进，工业生产和加工制造业在发展中国家的分配大幅增加，这些地区的环境也在发生着急剧的变化。我国作为最大的发展中国家之一，在实施可持续发展计划过程中面临着严重的生态环境问题，如大气污染、水污染、工业污染、固体废弃物污染、土壤侵蚀、土地退化等。常规的环境质量评价是在典型区布点采样，在室内分析污染物的含量来评价环境质量。这种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 用少量点的监测数据来估算全区的环境情况，代表性和可靠性均有一定的缺陷，当突发事件发生时传统的监测方法更是很难及时提供有效信息。目前我国已经将环境保护问题作为国民经济发展中的工作重点，以节能减排为目标，通过综合利用网络信息技术、通信技术和3S(RS,GIS,GPS)技术优势，在环境突发事件响应、污染源管理、环境质量评价、流域环境监测等多方面开展工作。 环境遥感技术由于其快速、宏观、动态的显著特点可以很好地弥补传统监测方法的缺陷。我们既可以从宏观上观测空气、土壤、植被和水质状况，为环境保护提供决策依据，也可以实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发展，及时制定处理措施，减少污染造成的损失。结合遥感、信息技术、通信技术后，遥感可在环境突发事件响应、污染源管理、环境质量评价、流域环境监测等多方面为环保部门服务，大幅度提高环保部门的管理，监督和服务水平。 遥感数据的应用可以对环境监测提供有效的解决方案。利用多种类型的中分辨率遥感影像可以对土地覆盖和利用情况、水环境以及环境变化情况提供定量和直观的判断依据。而我们国遥万维拥有一支多年从事环境遥感方面的专家队伍，在遥感环境分析、高光谱及雷达数据的信息提取方面有丰富的经验。可提供大范围底图更新服务、土地覆盖分类、变化检测分析、快速道路网络更新、溢油监测等多种遥感影像服务。利用国内外卫星影像及小型无人驾驶飞机的快速数据采集能力，可为各级环境监测部门及环境信息化建设单位提供“点、线、面”一体化的解决方案，同时满足环境应急响应的需求。 ???????????????????????????????????????? 3 二、 单位介绍 中国科学院遥感应用研究所是目前国内航天、航空遥感应用的最高研究机构，拥有遥感科学国家重点实验室、国家航天局航天遥感论证中心、国家遥感应用工程技术研究中心、遥感卫星应用国家工程实验室等多个国家级科研机构，设有遥感辐射传输、环境遥感前沿、高光谱遥感、微波遥感、遥感定标与真实性检验、遥感图像处理、农业与生态遥感、减灾与应急遥感监测、遥感空间信息系统、数字地球与导航定位、国土资源遥感、非再生资源遥感等12个研究室，建有国家航空遥感中心、遥感卫星数据接收站、遥感综合试验场、遥感数据网络中心等科研支撑体系，在新型遥感探测机理、高光谱遥感技术、红外多角度遥感技术、微波遥感应用技术、遥感定标与真实性检验技术、航天遥感系统论证、传感器网络研技术等方面在国内外形成了有一定影响力的优势学科方向，将重点发展海洋遥感、环境遥感、灾害遥感、城市遥感和极地遥感等应用研究方向及定量化遥感方法技术、遥感一体化系统集成技术等。目前拥有3名中国科学院院士、1名“爱因斯坦”讲习教授、2名国际宇航科学院院士、2名第三世界科学院院士、5名“百人计划”、2名国家级“百千万人才”、58名高级研究人员、近200名在职职工、160余名项目聘用人员、200多名博士生与博士后及100余名硕士研究生。 北京国遥万维信息技术有限公司成立于2001年，是隶属于中国科学院遥感应用研究所的高科技公司，是遥感所最重要的产学研转化平台。经过多年的积累，国遥万维已经形成了一支具有工程应用、产品研发和市场开拓能力的高水平，高效率，高质量的技术队伍。公司引进了高分辨率的数字面阵相机、无人遥感飞机等先进的硬件设备，并自主研发了RS，GIS，GPS专业软件。公司近五年参与了78项遥感应用项目建设，多个项目获国家级和部级科技成果奖，其中参与建成了国土资源遥感动态监测系统、自然灾害遥感监测与应急响应系统、农作物估产与农情预测系统三大遥感应用运行系统，研发的IRSA遥感图象处理系统、HIPAS高光谱图像处理软件系统、GRACE雷达图像处理软件系统、RSQA-CBERS遥感图像定标软件系统、地网网络空间信息平台软件、卫星定位数据智能记录与处理系统等核心技术成果在国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用 ???????????????????????????????????????? 4 调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、重大灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等方面发挥了重要作用。 公司在产品、技术、加工和系统集成方面具有强大的优势。 在产品方面: 可处理并销售的卫星遥感影像包括:环境一号卫星、资源卫星、福卫二号、Quickbird、IKONOS、OrbView和Geoeye-1等，从国内外的遥感数据的获取到自主研发的遥感处理系统，再到应用系统的开发与集成，我们都拥有成熟的解决方 专业遥感数据产品线。 案，形成了完整的 在技术方面: 公司具有一流的系统设计和研发能力。遥感工程中心和国遥万维公司现有研发及技术人员百余人，大部分具有计算机、通信工程等相关专业硕士以上学历或中高级技术职称。除拥有自主研发软件平台外，公司还代理了先进的国外软件平台，技术水平处于国内领先水平，部分技术达国际先进水平。公司承担了许多国家863、973、星火计划、十五计划等项目，积累了丰富的经验，具有高效的项目管理和实施能力。 数据加工方面: 公司拥有一支多年从事遥感行业应用的专家队伍，无论是传统行业的数据加工，还是针对新兴领域的数据增值业务，我们都拥有先进的处理技术和专业化的 ???????????????????????????????????????? 5 数据处理人员，能够快速完成大范围和复杂的遥感影像处理，为用户提供及时和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化的高级数据产品。 产品集成方面: 公司的信息集成服务在国内有广泛的用户群体，通过与HP、SGI、SUN、联想、清华同方等国内知名企业的合作，我们积累了丰富的系统集成经验。 三、 航空拍摄载体与传感器介绍 无人机遥感是以获取高分辨率遥感数据为应用目标，集成了无人驾驶飞行器、遥感传感器及GPS导航定位等高科技产品和技术而建立起来的一种高机动性、低成本和小型化，专用化的遥感系统。无人机遥感具有机动灵活、经济便捷的技术优势，它以高分辨率轻型数字遥感设备为机载传感器、以数据快速处理系统为技术支撑，具有对地快速实时调查监测的能力，可广泛用于土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾害勘查、海洋资源与环境监测、地形图更新、林业草场监测以及农业、水利、电力、交通、公安、军事等领域。 目前很多遥感应用往往受制于数据源问题而难以大范围推广，国外卫星遥感影像的订购不仅成本高，而且更新周期没有办法保障。国产遥感卫星的数据由于影像质量问题及销售渠道不畅通，在实际应用中也无法完全满足需求。国遥万维充分意识到目前遥感应用的瓶颈，结合卫星遥感和无人机遥感，为环保遥感应用的开展提供全新的解决方案。 1. 系统介绍 无人机遥感影像采集和处理系统是北京国遥万维信息技术有限公司自主开发的集成产品。UAV无人机由锂电池供电，携带有数码相机，GPS导航等设备。可按照预定航线飞行。当无人机执行完任务后，可自动返航，军事上，该机可用于战地侦察、边境侦察、和其他作战侦察;民用上，可应用于公共安全、通信、灾害勘察、反恐、缉私、气象学、航空拍摄、环境保护、地理勘查等领域。 在5.12四川汶川大地震的抗震救灾过程中，中科院遥感所的专家们携带该系统深入受灾区域一线，获得了大量灾区灾情照片与数据，为地震灾害评估、震后 ???????????????????????????????????????? 6 应急居民区选址、堰塞湖监测等工作提供了非常重要的信息，为抗灾减灾做出了突出的贡献。其特点是: (1) 传感器综合化; (2) 数传方式多样化; (3) 机载设备模块化; (4) 飞行控制自动化; 图1: 北川县唐家山滑坡堰塞湖动态变化遥感监测图 图3.1: 北川县唐家山滑坡堰塞湖动态变化遥感监测图 ???????????????????????????????????????? 7 图3.2: 汶川特大地震森林资源损失遥感监测图 无人机遥感影像采集和处理系统框图如下: 图3.3: 无人机遥感系统示意图 ???????????????????????????????????????? 8 图3.4: 无人机遥感系统地面设备 目前，国遥万维主要采用的无人机机型为AC,11，其参数如下: , 气动外形:拉进式后三点常规部局 , 翼展:2.6米 , 机长:1.8米 , 机高:0.5米 , 机翼面积:0.9平方米 , 载荷仓容积:0.6平方分米 , 适用相机机型:各类测绘相机 , 空重:10公斤 , 最大起飞重量:14公斤 , 最大燃油储量:2.2升 , 螺旋桨直径:0.6米 , 最大任务载荷:2.5公斤 , 其作业参数: , 最大空速:140公里/小时 , 巡航空速:97公里/小时 , 最大飞行高度:海拔3500米 , 最大过载:3.5G , 最大海平面爬升速率5米/秒 ???????????????????????????????????????? 9 , 航时:100分钟 , 航程:150公里 , 标准作业航程:110公里 , 燃油消耗率:22毫升/分钟 , 巡航抗风能力:13米/秒 , 发动机巡航转速:5800-6000转/分钟 , 起降抗风能力:5级以下 , 发动机最高转速:7000转/分钟 系统采用高分辨率数码相机，其飞行高度与分辨率对应表格如下: (单位:米) 航高 相片宽度 相片高度 横向分辨率 纵向分辨率 100 93 62 0.02 0.02 200 185 123 0.04 0.04 300 278 185 0.06 0.06 400 370 247 0.09 0.09 500 463 308 0.11 0.11 600 555 370 0.13 0.13 700 648 432 0.15 0.15 800 740 493 0.17 0.17 900 833 555 0.19 0.19 1000 925 617 0.22 0.22 1100 1018 678 0.24 0.24 1200 1110 740 0.26 0.26 1300 1203 802 0.28 0.28 1400 1295 863 0.30 0.30 1500 1388 925 0.32 0.32 1600 1480 987 0.35 0.35 1700 1573 1048 0.37 0.37 1800 1665 1110 0.39 0.39 1900 1758 1172 0.41 0.41 2000 1850 1233 0.43 0.43 ???????????????????????????????????????? 10 图3.5: 无人机拍摄的遥感影像 2. 无人机遥感平台 天气、地理等因素直接影响无人机航空遥感系统的应用效果与范围，因此消除天气影响因素和提高无人机拍摄效率对于无人机航空遥感业务化运行系统的快速和精准至关重要。无人机关键的性能指标包括飞行高度、续航时间、有效载荷、飞行平稳度、导航精度、巡航速度、起降方式等。高分辨率遥感数据与无人机平台其它传感器数据的实时处理融合与可靠下传是保障无人机航空遥感系统全天时作业的重要技术手段。 国遥万维采用的新机型可以有效地将遥感图像数据、GPS定位数据、辅助导航定位数据、无人机飞行姿态、成像传感器姿态角、航拍时刻以及其它各种空中传感器所获取的数据进行融合，生成带有地理坐标和时间信息的遥感图像。系统提高了现有遥感影像匹配算法的实时性，为高精度无人机组合导航系统提供位置修正数据，提高无人机飞行控制精度;以小波变换为基础，实现实时低损高效数据压缩。 ???????????????????????????????????????? 11 用户单位拥有UAV的单位 查明飞行任务 航线设计 飞行前实地勘察 航摄飞行获取数据不满足 装载系统及相机是否满足要求补测航摄数据检查的标定 影像数据各航线数 据报表成果提交 图3.6: 无人机航空摄影数据采集流程 3. 多数据源优势 1) 空间上:“点、线、面”监测的有机结合 公司拥有的完备的国外卫星及国内卫星遥感数据源和灵活机动的无人机技术。可以实现对流域，线路等的线监测，对湖泊，近海，城市大气的面监测。再与传统的点监测结合，形成了完备的空间监测网络。 2) 时间上:动态监测与应急监测的有机结合 可以利用遥感卫星或无人机定期对重点区域进行大面积、全天候、全天时的连续动态监测，以发现该区域的自然环境的发展趋势，为环保部门提供决策支持。一旦出现诸如石油泄露，环境污染、自然灾害等紧急事件时，利用我们设在全国的无人机应急中心,采取集中投入、多机并行的强化采集模式，便可以在短时间 ???????????????????????????????????????? 12 内完成大面积连续区域的高分辨率影像采集。对污染情况、灾害发展情况等进行 监测，为指挥救援等提供科学、及时、有效的信息。 ???????????????????????????????????????? 13 四、 遥感影像处理技术 1. 主要处理对象 航空拍摄遥感影像、地理基础数据(包括村落、乡镇等点状信息，公路、水系等线状信息，行政区划、功能性区域面状信息)、现状图、规划图、数据库、 等。 前时相影像、相应方案要求、相应GIS软件 2. 遥感影像应用流程 由于项目的不同和客户要求的不同，遥感影像在项目中具体的处理要求和处理方法是不一样的，但是遥感影像在项目中的应用流程有很大相似之处,总体流程如下: 国外卫星影像国产卫星影像无人机遥感影像 图像增强 遥感影像处理系统图像校正、镶嵌 目标区范围提取 遥感影像成果图 GIS平台,GIS分析系统辅助资料 各类环保专题图统计数据信息查询系统 环保遥感应用 图4.1: 遥感环保应用框图 3. 遥感影像处理技术及要求 1) 原始影像质量 (1) 相邻各景影像之间应有2%-4%的重叠。 ???????????????????????????????????????? 14 (2) 要求层次丰富、纹理清晰、色调均匀、反差适中，无明显噪声、斑点和坏 线。 (3) 云、雪覆盖量应小于10%，且不能覆盖城乡结合部等重点地区。 (4) 侧视角平原地区最大不超过25?，山区最大不超过20?。 2) 数据基础处理 (1) 栅格数据、矢量数据与属性数据相结合 栅格数据主要包括遥感影像和扫描后的环保现状图;矢量数据主要包括环保现状数据库、数字高程数据(DEM)等。基于矢量数据、遥感正射影像图和植被分类图，对监测信息进行矢量化，减少数据量，便于使用和管理。 (2) 多源、多时相遥感数据相结合 对航拍数据进行数据处理，生成兼有高分辨率和多光谱信息的遥感影像，提取环保信息。 (3) 多种信息分类提取方法相结合 应用两种以上计算机辅助信息提取技术，人机交互提取变化信息，减少信息漏提、误提等现象;在计算机自动分类成果的基础上，辅以人机交互式方法，提取现状等数据。 (4) 遥感数据与环保基础图件相结合 以航空遥感影像为数据源，以实测GPS点和DEM数据为纠正控制点，参考精度符合要求的地形图，采用先纠正后配准的程序，制作数字正射影像图; (5) 内业处理与外业调查相结合 对所有内业提取的变化信息，特别是内业无法确定的信息，逐个进行外业调查，实地核对监测信息的类型、范围，补充调查监测遗漏图斑，确保遥感监测精度。 3) DOM制作 (1) 技术指标与要求 以1954年北京坐标系/1980西安坐标系为大地基准，采用高斯-克吕格投影(1:25 000比例尺按3?分带)，采用1985国家高程基准。其标准分幅与编号执行《国家基本比例尺地形图分幅和编号》(GB/T 13989-92)。 ???????????????????????????????????????? 15 (2) DOM影像质量 纹理清晰，色调均匀，反差适中。融合影像应无重影、模糊等现象，纹理清晰、光谱信息畸变小、色调均匀、反差适中、色彩接近自然真彩色、光谱信息丰富，易于区分各类用地。 (3) 技术方法 以实测GPS点和DEM数据为纠正控制资料，参考精度符合要求的地形图，对航空拍摄数据进行几何校正，再将校正后的数据进行配准、匀光匀色和标准图幅分幅，制作成真彩色的监测区DOM和标准分幅DOM。 4) 正射纠正 纠正模型采用物理模型或有理函数模型。要求每景影像控制点均匀分布，不少于9个。尽量以相邻多景影像进行整体纠正，也可采用单景纠正。 5) 配准 配准模型与正射纠正模型相同。符合先配准、融合后进行正射纠正条件时，可选择几何多项式模型，要求多项式阶数不大于2阶。影像配准以景为基本处理单元，要求配准控制点均匀分布、控制全景影像。 配准控制点可在正射纠正后的全色数据上选取。配准后的影像应保留原始数据波段数目、顺序和采样间隔。 6) 调色 影像应进行色调调整。融合影像应无重影、模糊等现象，纹理清晰、光谱信息畸变小、色调均匀、反差适中、色彩接近自然真彩色。 7) 镶嵌 镶嵌前应进行接边检查，镶嵌采用地理坐标值连接的镶嵌方式。允许用“折线”镶嵌和轻度羽化的方法消除由于影像的色差产生的“接缝效应”。时相相同或相近的镶嵌影像重叠区域内纹理、光谱特征应保持一致;时相差距较大、地物特征发生明显改变的影像镶嵌，允许有光谱差异，但在同一地块内光谱特征应尽量一致。 8) 标准分幅影像底图 ???????????????????????????????????????? 16 按标准图幅内图廓外接矩形外扩1cm范围裁切标准分幅影像，图幅内缺少影像数据区域以白色填充。同一图幅包含不同分辨率影像时，应分别裁切后按最高分辨率进行镶嵌，并确保接边后影像符合要求。 9) 地物信息提取 采用人机交互式判读方法提取信息，根据项目监测的要求和监测目的的不同，提取我们感兴趣的地物信息进行分析，得到目标区域的植被覆盖及其变化情况，并通过色彩、纹理信息等来获得森林植被的类型。通过对不同时相、不同地物信息的提取，得到目标地物在不同时间的分布情况，从而可以分析其动态变化。 图4.2 北京奥运场馆绿地分类 ???????????????????????????????????????? 17 五、 遥感环保应用 在获得基础数据之后，通过软件平台实现对地理信息数据的管理、浏览、演示、模拟等功能，从而实现遥感影像数据在环保项目中的应用。主要应用方向有:土地覆盖和土地利用、快速应急遥感成图、土壤保护、洪水灾害、地震灾害评估、水污染监测和控制、浒苔监测、溢油检测和响应、湿地制图、沙漠化分析等。 ??土地环保遥应急环保 灾害评估 巨灾监测与 环境质量 ???? 感应用 遥感制图 评估 监测 GIS软件平台 1:25万数据, 系统数据库 1:100万数据, 1:5万数据, 1:1万数据, 元数据, 元数据, 元数据, 元数据,DRG, DLG DLG,DEM DLG,DEM DLG,DEM,DOM 矢量数据 1. 环境质量监测 传统的环境监测通常采用点检测的方式来估算整个区域的环境质量情况，具有一定的局限性和片面性。而遥感技术由于其具有视域广，及时连续的特点。可以迅速地查明环境现状、污染状况，为环境监测提供及时、可靠的依据。同时在环境监测过程中，利用GIS技术可对实时采集的数据进行存储、处理、显示、分析，实现为环境决策提供辅助手段的目的。目前我们对环境的监测主要包括:大气监测，水环境监测，固体废弃物监测等。 (1) 大气监测 大气监测对象主要为空气、降沉、降水、硫酸盐化速率，监测数据主要为各传统观测点的原始数据和能够反映出大气状况的遥感数据。 通过高分辨率的影像或无人机航空影像能直接或间接调查产生大气污染的污染物质发生源的分布、污染源周围的扩散条件、污染物的扩散影响范围等。比 ???????????????????????????????????????? 18 如利用高分辨率影像可以直接统计出研究区所有锅炉、烟囱的分布、数量、类型和道路上汽车的数量、类型等。利用植物对有害气体的敏感性也可以来推断城市大气污染的程度和性质。生长正常的植物叶片对红外线反射强，因此在彩色红外像片上色泽鲜艳、明亮植物受污染后叶片内叶绿素含量、细胞结构及水分含量发生相应变化导致叶片光谱反射特征发生变化，反映在彩色红外像片上颜色发暗。植被受轻度污染的情形并不容易被人眼察觉，但在遥感图像上灰度的差异表现较为明显。 图5.1:北京市近地面颗粒物浓度PM2.5卫星遥感监测 系统功能: , 实现城市日报数据，月报数据、季报数据、年报数据的统计，汇总，分析， 和发布; , 城市测点日报数据，月报数据、季报数据、年报数据的统计，汇总，分析 和发布; , 根据影像显示结果和观测站实际观测数据，结合GIS分析功能，调整观测 站的最佳位置。 , 用户可根据行政区划名称、具体日期、监测项目、等条件查询空气信息。 ???????????????????????????????????????? 19 (2) 水环境监测 水质监测对象主要为河流、湖泊、饮用水等，监测数据分为传统观测站数据、遥感数据，汇总数据三种。遥感技术在水环境监测中具有区域性、动态性和同步性的特点。针对污染类型的不同我们相应的采用了不同的数据源和不同的监测周期: 水质遥感对影像的要求 遥感参数 光谱分辨率摄影范围地面分辨率(m) 波长范围(nm) 摄影周期 (,m) (km，km) 测定项目 10-30 2-4小时 200，200 紫外、可见—— 石油污染 光、微波 (300) (1天) (20，20) 20 0.15 2小时 350，100 350-800 悬浮泥沙 (500) (0.15) 400-700 (10，10) (1天) 10 0.15 5小时 350-800 35，35 固体废物 400-700 (200) (0.15) (10天) (10，10) 温度分辨率 30 2小时 10-20,m 35，35 热污染 ,0.2:C (500) (10，10) (10-14,m) (10天) (,1:C) 100 0.05 2天 350，350 富营养化 400-700 (2000) (0.15) (35，35) (14天) 30 0.015 5小时 350，350 400-700 赤潮 (2000) (0.015) (2天) (20，100) 图5.2:太湖叶绿素浓度的连续动态遥感监测 系统功能: , 实现月报数据、季报数据、年报数据的统计，汇总，分析，和发布; ???????????????????????????????????????? 20 , 根据影像显示结果和观测站实际观测数据，结合GIS分析功能，调整观测 站的最佳位置; , 用户可根据河流名称、具体日期、流域等查询条件查询水质信息，另外可 按照断面水期、断面全年、河流水期等各种因素查询水质的统计信息。 (3) 固体废弃物监测 利用遥感技术对固体废弃物进行监测管理，即根据有关的遥感图像解译标志，定期利用高分辨率遥感图像为信息源，进行固体废弃物堆积监测，通过全球定位系统(GPS)技术确定相应的空间位置，然后在GIS中对不同时相的固体废弃物污染信息进行比较，以确定其发展趋势，并结合城市产业布局及垃圾处理系统设置，实施相应的管理策略。 系统功能: , 利用高分辨率影像对固体废弃物进行监控; , 结合GPS,对固体废弃物运送车辆的实时监控; , 对固体废弃物产生源的分析; , 结合选址模型，辅助环保部门进行固体废弃物处理场地的选择。 2. 巨灾遥感监测与评估 对于应急响应系统来说，需要在短时间内进行决策，因此如何在第一时间获得受灾区域的真实客观的数据显的尤为重要。 环境应急响应系统主要实现基础空间数据库、污染源监测数据库、应急监测数据库等信息的集成;提供GIS的空间信息输入、维护、查询、分析、专题制图、管理等基本功能，并在GIS环境中集成区域环境信息查询、区域总体环境变化趋势分析、污染物扩散模型分析、应急指挥决策等环保业务功能，实现环境质量(水、气)分析与监控，过程模拟和预测，环境影响评价，环境突发事件应对方案一体化。同时，以中心数据库系统为基础，实现基于WEB的数据库动态信息查询与发布;结合GIS的空间分析和表达功能，实现基于WEBGIS的空间信息查询与发布，生成各类GIS专题图，实现应急监测实时指挥管理。 1) 洪灾遥感监测 ???????????????????????????????????????? 21 多平台、多遥感器的遥感技术从空间上实现对洪水的动态、宏观监测，尤其能有效地监测洪水淹没范围及淹没区的土地利用状况、重要工程的破坏等;通过遥感信息反演技术，可分析洪水淹没历时及水深。当然，不同平台的传感器对洪灾监测能力不同:卫星图像可以从宏观上监测洪灾之发展动态，而高空间分辨率的低空无人机航空遥感可以对洪涝灾情进行全天候全天时的监测，鉴别淹没区及灾情细节状况。 洪灾遥感中使用的遥感信息包括NOAA/AVHRR，LandSat，TM/ETM+，SPOT，气象卫星，RADARAST和其他雷达遥感影像数据，以及其他航空遥感影像等。气象卫星提供超短期航天遥感资料，用于监测洪水有很大的潜力，特别是在暴雨洪水时天空为云层覆盖，应用气象卫星加雷达网可监测洪灾。高时相分辨率NOAA影像虽然地面分辨率低，但具有昼夜获取信息的能力，能够记录洪水发生、发展的过程。TM和SPOT图像具有多波段多时相的特点，分辨率适中，可有效获取地面覆盖信息和洪水信息，是洪水淹没损失估算、模拟分析的有效资料。机载侧视雷达可全天候获取洪水动态信息，是洪峰跟踪、实时监测的最佳信息源。航空相片几何性能好，分辨率高，可提供最详尽的地面信息。正是由于不同的遥感信息源具有其明显的优势，因此我们一般采用多源信息的融合与综合分析来完成洪灾监测。 应对洪水灾害的遥感监测评估系统主要由以下基本功能组成: , 洪涝灾情遥感数据的接收和预处理技术与功能; , 洪涝灾害淹没地物目标的人机交互判读技术及其灾情信息提取功能; 并对洪涝灾害的发生、发展到减弱的全过程进行大范围、快速、连续 的动态监测; , 基础数据库支持下的灾情详细评估技术及其功能，包括评估图件和相 应的数据表格等;实现土地利用淹没评价技术和模型; , 灾情图像、图形、数据、报表、报告的快速编辑功能; , 利用灾前、灾中、灾后的遥感数据和地理信息系统中的空间背景数据 库相叠加与融合，可以及时地提出不同受灾地区防洪减灾的建议; , 监测评估结果快速网络传输功能:通过国家科技部和国家信息中心的 计算机网络系统及时向国务院和各省防汛指挥部发送当天的灾情信 息。 ???????????????????????????????????????? 22 2) 地质灾害遥感 我们可以利用高空间分辨率影像和无人机航飞技术分析具体灾害体形状、规模与运动方式等微观特征。借助遥感信息分析灾害的空间特征、背景信息与总体趋势等宏观信息，再与GIS分析结合后就可以实现对泥石流、滑坡等地质灾害的监测，预警。 图5.3:福卫二号卫星影像南亚地震、海啸灾情分析 系统功能: ???????????????????????????????????????? 23 , 数据中心及数据交换平台:专业基础数据(包括待监测区域的全要素矢量 地图与高分辨率影像)的整合; , 信息监测与报告，隐患分析和风险评价、预警分级与发布功能; , 辅助决策功能:灾害扩散情况的模拟、救援路线的规划; , 指挥调度功能:充分利用GPS、无线电通讯等移动技术，结合GIS等空间信 息技术，形成对现场救援力量的指挥调度; , 灾后评估:推过遥感技术评估灾害造成的损失，为灾后恢复和规划提供支 持; , 灾害模拟与推演功能，有助于分析成灾原因，掌握灾害发展规律。 3. 地震灾害评估 地震灾害是我国面临的最严重的自然灾害之一。强烈地震具有突发性、毁灭性的特点，严重地威胁着人民的生命和财产的安全。采用不同分辨率、不同传感器、不同时相的卫星和航空遥感技术获取地震灾情信息是我国地震灾害的遥感调查和评估重要方法。国遥万维能够利用高空间分辨率影像和无人机航飞技术分析具体灾害体形状、规模与运动方式等微观特征。利用航天信息应用于分析灾害的空间特征、背景信息与总体趋势等宏观信息。具体如下: (1) 建立地震区地理背景数据库 数据库内容主要有: , 房屋建筑物群图形、属性数据 , 构筑物图形、属性数据 , 地面生命线工程图形、属性数据 , 行政单元图形、属性数据 , 地震地质图形、属性数据 , 震害的影像判读模型原型数据 (2) 地震灾害分类分级标准的制定 (3) 地震灾害遥感调查评估 调查评估内容，归纳起来包括以下几类: , 基于地质构造图的地震地质构造背景遥感分析 ???????????????????????????????????????? 24 , 房屋建筑倒塌损毁统计 , 构筑物震害 , 生命线工程损毁调查 , 场地灾害及生态环境破坏 , 次生灾害监测 , 灾后恢复重建所需资料 图5.4:北川县城房屋倒塌率高达90,(红色标记为未倒房屋) 图5.5:四川省都江堰市5.12地震建筑受损分布图 ???????????????????????????????????????? 25 4. 应急环保遥感制图 应急遥感制图主要包括: 1)资料的获取: 快速收集遥感影像资料，主要有高分辨率无人机遥感影像和遥感卫星影像，为灾害应急影像地图的制作提供大量的现势性影像资料。 2)遥感影像数据处理 影像快速纠正:应急期间可以只进行正射纠正，在满足平面几何精度的前提下，高程几何精度可适当放宽，完成影像融合和影像增强。 3)影像地图总体涉及与制作工艺 选定合适的影像地图比例尺:分县影像地图挂图，供宏观分析决策使用;全区域覆盖1:25000比例尺影像图，满足应急调查与监测、灾后重建规划等的需要;城镇及重点区域1:5000比例尺影像地图，利用已获取的灾后航空影像和高分辨率遥感影像制作城镇及重点区域的影像地图，满足灾区城镇规划设计的需要。 (1) 水污染监测和控制 利用高光谱分辨率遥感结合地面实测光谱与测试分析结果，进行统计回归分析，可满足环保部门一般的水污染检测要求。 对于近海我们可做如下的常规检测工作包括: (1) 近海海域水体中叶绿素浓度分布估算。 (2) 近海海域水体浊度检测。 (3) 可溶性有机物估算。 (4) 海水表面温度分布估算。 此外，我们还可进行赤潮预警、赤潮分布与变化、石油污染等方面的检测工作，可以进行中、小尺度的湖泊(海湾)生态检测。 ???????????????????????????????????????? 26 图5.6: 太湖水华遥感解译图 (2) 浒苔监测 在浒苔监测中，卫星能够实施连续不间断的大范围动态监测，无人机能够实 施重点区高分辨率多波段的航空遥感监测，辅以现场采样等测量数据。形成立体 监测技术手段，及时准确地报送浒苔遥感监测信息。主要内容有: , 根据卫星遥感大范围宏观监测及预报结果，结合航空遥感解译结果，制 定航空遥感监测方案，包括飞机调配、监测范围、航线规划，并根据申 请的航高进行参数设定。 , 规范化的航空遥感数据处理及信息提取流程，包括航空遥感数据预处理、 POS数据处理、正射影像制作与自动镶嵌、浒苔分类与信息提取、GIS 专题制图与成果输出等五个部分。 , 航空遥感结果每日生成遥感监测图，包括飞行高度、任务相机、空间分 辨率、测区信息、浒苔覆盖面积、浒苔密集度等信息。 ???????????????????????????????????????? 27 图5.7: 航空遥感监测图 浒苔面积:6.06平方公里 影响范围:465.21平方公里 图5.8: 5月14日青岛地区假彩色合成图 (3) 溢油检测和响应 海上溢油污染是最常见的海洋污染物之一，而实时准确地监视监测溢油位置和漂移轨迹是采取0有效溢油应急行动的关键。在实际应用中，卫星遥感适合于监测大面积的溢油污染，而航空遥感则适合于小面积、海岸(石头、沙子)、植物上的溢油污染，特别适合指挥清除和治理工作。其中，采用无人机航空遥感监测时效性强，可以对事故的发展进行动态跟踪监视且成本低。无人机装备有先进 ???????????????????????????????????????? 28 的遥感系统能实时跟踪海上溢油、实时估算溢油量及污染面积，对溢油清除效果进行评估。与之相配合的地面应急反应中心则装备有据侧支持系统、报警系统、油漂移预测系统、各种油化学成分及危害数据库、清污材料设备性能及存货数据库、地理信息系统、溢油应急反应能力评估系统、污染损害评估系统等，基于上述系统可以快速做出高质量的溢油清除决策方案。 以上信息再借助GIS的功能，可以实现: , 专题图制作，其基本功能有图像放大、缩小、全图、漫游、测距、图层控制、 点图查找等功能; , 信息查询:在实现地图图元信息的查询的基础上，运行时可查询某时刻溢油 的位置信息，迁移速度场的速度、方向以及溢油海流背景数据; , 溢油定位的动态监测:以卫片为基础，运用航空遥感图像的时效性、准确性 对溢油进行动态监测; , 溢油走向预测:本系统能根据遥感数据结合溢油模型，预测溢油未来走向及 趋势; , 应急决策与响应:监测中心可以根据查询、预测结果向距其周围海域的应急 船舶发出指令实时应急。 图5.9: 溢油监测 5. 国土环保遥感应用 (1) 土壤保护 ???????????????????????????????????????? 29 土壤在自然界中具有多种功能，它对农业也有重大意义，土壤是不可扩大资源。因此，使土壤免受伤害，对于人类、动植物的生存空间的保护来说是一项重大任务。运用遥感影像(卫星影像和航片)特别是无人机航空遥感图像能够实现土壤信息的快速获取和充分利用，做到实时更新土壤资源档案，准确反应土壤水分变化、沙化、盐碱化和侵蚀的动态变化，从而能够更为科学、更为客观地实现土壤保护的动态管理，为各级领导及土地管理部门、生产部门的决策提供科学依据。 基于3S技术的土壤保护系统的主要功能有: , 建立土壤保护的基本数据库:主要包括土壤水分研究，土壤填图，土地 类型填图、土壤沙化、盐碱化及土壤侵蚀研究。县级、市级和省级土壤 状况动态变化数据库; , 数据集成与数据库更新:以GIS为基础平台对数据集成，运用无人机航 空遥感的灵活、低成本的特点，根据需要定期飞行更新数据库; , 全面分析区域土壤现状，把握主要影像要素，并依靠专家知识的支持， 确定动态变化的区域; , 对获取的土壤专题数据进行集成汇总，形成符合统一要求的土壤动态及 土壤现状专题图。 (2) 湿地制图 利用遥感数据结合相关专题资料和统计数据，建立研究区湿地分类系统，采用人机交互方法提取专题信息，运用3S技术相结合与“图像分类后比较”的湿地动态监测方法统计湿地属性信息，通过分析湿地相关动态变化指标解释研究区域湿地动态变化趋势，对湿地的合理开发和保护具有重要意义。 本系统采用的基于3S技术用来监测湿地动态变化的方法主要有: 1)图像分类后比较法:是一种较为简单明晰的动态变化监测方法，它首先运用统一的分类体系对多时相遥感数据组中的每一时相遥感影像进行单独分类，然后通过对分类结果进行比较来直接提取变化信息; 2)不同时相图像算术运算:通过对不同时相遥感影像求差值或比值等算术运算获取动态变化信息，也称为逐像元比较法; ???????????????????????????????????????? 30 3)图像与辅助数据比较法:在GIS中对图像分类结果与以往专题地图结果进行比较以产生变化信息。 图5.10: 1989年、1999年、2003年、2004年白洋淀湿地变化遥感影像图 (3) 沙漠化分析 一般来讲，土地沙漠化具体体现在一下四个方面: , 地表形态的变化 , 地表组成物质的变化 , 植被环境的变化 , 人类活动程度和土地利用方式的变化 土地沙漠化集中地反映在土地沙化与植被退化的相互演替上，在遥感图像上多以风沙信息的增强和植被信息的衰减为其特色。运用遥感技术对沙漠化进行定量研究，除了遥感数据获取、预处理外主要涉及评价指标的确定和专题信息的提取、沙漠化的分析与评价。 土地沙漠化是个动态过程，可以用不同的指标对其发展过程加以判断、分级。其中有诊断意义的直接评价指标为流沙(包括风蚀地)面积——面积百分比、变化速率，以及植被覆盖度。此外还有一些辅助指标，如风蚀量、风积厚度，土壤吹蚀量，沙丘类型、高度、密度、活动程度，人口、牲畜超载率，地表形态组成特征，土地利用方式等; 专题信息提取:遥感监测土壤亮度、植被盖度、土壤湿度、沙地面积等信息以及有关沙地、植被等的空间分布及面积变化、绘制土地沙漠化的等级图表。 ???????????????????????????????????????? 31 (4) 污染源管理 污染源管理系统是基于地理信息框架的基础之上的，可以对环境产生有害影响的场所、设备、装置等进行科学管理和监控。系统主要实现对污染源数据的输入、储存、查询、统计、监控、管理、发布等。 污染源管理大体分为: 以污染源调查数据库为基础，在本地区的地图上，显示出污染源的空间地理位置分布图，并按行业或其他标准进行分类; 在上述的污染源电子地图上，以各数据库为基础，显示出污染源的基础信息、工艺流程、排放污染物的种类、数量以及排放去向等，以便在空间位置上实现浓度控制与总量控制; 在重点区域，不仅要查清污染源的分布，更要弄清排污口，处理设施的空间位置、规划等多方面因素，以进行综合研究为事故应急处置提供依据。 污染源管理实现对各个污染源及其所排放的污染质、污染量进行动态管理，根据模型计算污染源的排污分布，提出对污染源进行排放的限制依据。实行科学的污染控制，仅仅依靠监测数据还远远不够，单一的数据虽然在一定程度上直观地反映污染物的变化情况，但却不能全面准确地反映污染源的空间分布、内在本质及变化规律，对污染源的变化缺乏预见性，因此必须辅以对监测数据的综合分析、空间定位。而遥感由于其获取信息的速度快，周期短，手段多，信息量大的特点自然成为一种很好的监测手段。 系统功能: , 实时检测污染源的情况，对污染源信息进行有效的管理，在矢量地图上按 照污染类型分类呈现，并对污染源造成的污染程度进行分析评价，为环境 执法部门科学、准确、有效的控制环境污染提供可靠的依据; , 污染源许可证管理、现场检查、行政处罚、限期治理; , 污染预测分析功能:根据当前污染事故发生的时间、地点、污染类型、风 向、风速、现有地理数据的变化程度，智能从模型库中选择各种污染预测 模型进行预测。 ???????????????????????????????????????? 32 图5.11 利用遥感进行污染物非法排放监测 6. 建设项目环保审批系统 随着大型工程规模的日益扩大，其对环境的影响日益严重，急需建立相应的大型工程生态环境遥感监测与评估体系。这就需要以大量的空间、环境等数据作为支持。传统数据调查手段投入高、周期长、效率低，无法满足大型工程环境影响评价对数据的要求。 而遥感技术获取信息的速度快，周期短，可以为环境影响评价提供科学、准确的数据。 系统功能: , 数据中心:文档中心、数据库、模型库、专家库; , 规划审批管理功能:环境影响评价审批、征地报建、项目跟踪管理、项目 竣工检查及试运行审批、项目验收审批、现场检查功能; , 监理业务管理:排污费核定管理、排污费征收管理、排污费减免管理、现 场检查、限期整改功能; , 投诉举报管理功能; , 分析辅助决策系统:总量控制功能、统计分析功能。 7. 生态环境综合评价系统 ???????????????????????????????????????? 33 生态环境综合评价系统是综合应用遥感技术、GIS技术对区域、流域、城市的各项生态环境指标与因子进行监测、反演，以实现对生态环境现状调查为目的，为生态环境治理提供决策依据。调查监测的对象是区域范围内各类生态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分布格局等及其在人类活动影响下的变化。 通过遥感影像可以提取出各种生态因子，比如根据植被的光谱特性来确定植被的不同种类和生长状况，进而统计出植被的覆盖率。根据不同地类的反射特性统计出各个地类的面积。根据航空立体像对提取出地面模型，再根据这些环境因子就可以评价出研究区域的生态环境综合情况: 水文资料气象资料环境统计社会经济地形图遥感影像 配准影像DEM统计分析 土地利用、植被、侵地理信息系统蚀类型、植被指数 垂直土地土地土地荒漠坡度坡向植被带谱利用覆盖侵蚀化分分析分析分析分析分析分析分析析 环境要素统计、调查多专题数据综合分析多时相数据对比分析资料 环境状况综合评价 图5.12 利用遥感进行生态环境综合评价的一般流程 系统功能: , 从不同时相的遥感影像中提取生态因子(包括:植被，水体，城市范围 等)的变化信息; , 对提取出的动态检测数据可以进行统计分析查询，可以将统计分析结果 以报表，表格或文字说明的形式打印输出，为生态环境治理提供决策 依据。 ???????????????????????????????????????? 34 六、 主要数据源 1) 卫星遥感影像数据 表1 主要卫星数据源 卫星来源 卫星 传感器 分辨率 Landsat5 TM 30米 NOAA卫星 ? TERRA MODIS 250-1000米 SPOT5 SPOT5 2.5-10米 国外 SPOT2/4 SPOT2/4 10米 SPOT vegetation 1100米 Quickbird Quickbird 0.61米 Rapideye Rapideye 5米 印度P6 Liss3 2.5米 CCD 19.5米 CBERS系列星 WFI 258米 HR 2.36米 资源2号 CCD 3米 国内 遥感2号 CCD 2米 环境卫星 CCD 30米 FY系列星 ? BJ-1 全色/多光谱 4米/32米 注:“?”表示多传感器类型，未详细列出 2)高分辨率的航空遥感数据 运用无人机航空遥感系统可以方便快捷的获取研究区域的高空间分辨率和 高时间分辨率的航空遥感数据。 3)其他辅助数据:地形图，野外调查数据，历史数据等 ???????????????????????????????????????? 35 七、 系统建设及功能模块价格 价格 序号 名称 描述 (万元) 1 环境质量监测 2 巨灾遥感监测与评估 3 地震灾害评估 4 应急环保遥感制图 5 国土环保遥感应用 6 建设项目环保审批系统 7 生态环境综合评价系统 8 9 10 合计 ???????????????????????????????????????? 36 说明: 项目报价含遥感处理软件、三维平台软件、GIS平台软件，通用系统软件包括单机操作系统、服务器操作系统、数据库管理软件、安全系统软件等。 硬件系统包括应急无线通信设备、移动终端、三维展示设备、数据库服务器、地图应用服务器、系统维护计算机、交换机及防火墙设备等。 关于遥感影像: 推荐使用无人机航拍遥感影像数据,其优势主要在于: 1) 影像分辨率可以达到0.1-0.5米，分辨率优于目前国内外所有的高分辨 率卫星影像数据; 2) 数据采集和处理速度快，国遥万维具有国内最大的无人机采集能力，每 天可采集和处理近4000平方公里无人机航片。 3) 相对成本较低，兼具卫星影像的价格和航空影像的快速采集优势，采用 高性能自动处理技术，可完成数据的预处理、精加工及镶嵌及高程数据 生成，整体数据费用低。 4) 能与GIS及遥感应用系统方便集成，可快速搭建应用，能保障提供综合 和周期性的服务。 ???????????????????????????????????????? 37