遥感技术与生态环境论文

摘要：陆地生态系统对人类生存和社会发展极为重要，进行陆地生态系统综合监测与生态环境评价是解决和治理生态问题的前提。传统地面监测方法由于视角问题很难满足综合监测与评价的要求，而卫星遥感监测又存在监测精度低、时效性差等问题。无人机灵动性好、便于操作，经搭载各类型遥感传感器，可实现陆地生态系统动态连续监测。今天小编为大家推荐《遥感技术与生态环境论文 (精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

遥感技术与生态环境论文 篇1：

遥感技术在生态环境监测和综合评价中的应用

摘要：近年来，世界各国都在大力发展环境遥感监测技术，并且取得了突破性进展，遥感技术在生态环境监测和综合评价中的作用已经得到国际社会的高度重视与认可。尽管如此，全球化的环境问题依然呈现日益突出的现象，环境事故与环境灾害频繁发生，尤其是我国的生态环境，在未来的社会发展中，我国还必须要面临着严峻的监测任务，因此对于在生态环境监测与综合评价中发挥重要作用的卫星遥感技术有着迫切的需要。

关键词：遥感技术；生态环境监测与综合评价；应用

前言

1972 年美国发射成功第一颗地球资源卫星，通过资源卫星人类获取了大量有关地球表面的卫星图像，而从这开始，集合了电子、光学、空间、生物学和地学等学科领域的最新成就的遥感技术很快在世界范围内得到了迅速发展和广泛应用，如今遥感技术提供的数据空间分辨率已经从公里级发展到亚米级，重复观测频率也已经从以前的月周期发展到如今你的几小时，且光谱波段跨越了可见光、红外到微波， 光谱分辨率也从多波段逐步发展到超光谱，已经成为现代高新技术领域的重要组成部分，且遥感技术在生态环境监测与综合应用中发挥着重要作用。由于传统的生态环境监测与综合评价依然是以人工调查方法为主，但这种调查方法耗资大、周期长，不能够及时、准确反映环境变化的信息，而遥感技术就能够解决这些难题，因此在未来的生态环境发展中，遥感技术将会成为中坚力量。

一、遥感技术简介

遥感技术（简称RS）是指从远距离感知目标反射或者是由自身辐射出去的可见光、红外线结目标、电磁波等进行识别和探测的一种技术，并且在人造地球卫星发射成功后，遥感技术的得到了迅速的发展。例如航空摄影就是利用遥感技术进行目标拍摄。遥感技术种类比较多，按照利用的电磁波光谱段的分类标准，可以分为微波遥感、热红外遥感以及可见反射红外遥感三种，按照遥感平台的高度，又可以分为航空遥感、航天遥感和地面遥感三种。目前遥感技术主要由获取信息、传输信息、存储和处理信息等环节组成，遥感技术的系统核心是遥感系统，而获取信息的遥感器是遥感系统的核心组成部分。遥感器的种类比较多，例如多光谱扫描仪、电视摄像机、照相机、成象光谱仪、合成孔径雷达以及微波辐射计等，完成信息传输的设备是将遥感器获得的遥感信息从远距离平台传输到地面站，信息处理设备主要包括图象判读仪、彩色合成仪以及数字图象处理机等。

二、遥感技术在生态环境监测和综合评价中的应用

（一）遥感技术在水质监测与评价中的应用

在水质监测方面，遥感技术主要是利用污染水与清洁水的反射光谱具有不同特征为基础。清洁水的遥感影像颜色一般比较暗，尤其是在红外谱段上更加明显，当前陆地卫星的MSS、SPOT卫星的HRV数据以及TM影像数据都是在水质监测中通常使用的遥感数据，监测效果非常好。例如在监测水体石油污染时，由于石油膜表面比较平滑、致密，发射率低于水体但反射率也比水体高，石油和水体在光谱特性上有明显的差别，因此在遥感监测中，可以利用多种方法进行监测，可以利用海水与油膜在微波波段的发射率不同或者是利用微波辐射法测量它们的亮度、温度等，都能够分开石油和海水。又如监测水体富营养化程度时，由于水体发生富营养化的一大明显特征就是水体里具有大量的浮游植物，而这些浮游植物使得使得水体具有水体和植物共同的反射光谱特征，即在可见光波段，富营养化水体的反射率较低，而在近红外波段，富营养化的水体反射率就比较高，当在彩色红外图像上时，富营养化水体一般呈现出紫红色或者是红褐色现象。因此，我们可以通过对水体中悬浮物质的数量、叶绿素含量等进行调查，以准确监测水体富营养化的程度。利用遥感技术可以实现对水体环境的动态监测，当水体环境受到污染时，可以利用建立的监控系统与监控网络发出预警，并且显示出水体环境被破坏的不良发展趋势，从而为相关部门评价水体污染程度而采取措施提供有力依据。

（二）遥感技术在大气监测与评价中的应用

在进行大气环境监测时，主要是利用大气遥感传感器对大气的状态、结构以及变化进行监测。且所利用的电磁波谱主要是近紫外线到红外线范围、微波范围。大气传感器的主要監测对象是大气中的二氧化碳、甲烷、二氧化硫以及气溶胶、有害气体，由于遥感技术无法直接识别这些物质的三维分布，因而可以通过测量大气的吸收、散射以及辐射的光谱，从而识别出这些物质。目前用于大气环境监测的遥感技术分类标准不一，按照遥感平台的不同，大气环境遥感监测可分为地基遥感、空基遥感；按照电磁波辐射源的不同，又可分为主动式遥感技术和被动式遥感技术两大类。例如在进行大气气溶胶监测时，由于大气中的气溶胶粒子来源比较复杂，而且气溶胶本身不仅是污染物，还携带了许多有毒、有害的物质，因此通过监测大气中气溶胶物质的分布状况就能够推算出大气的污染程度。

（三）遥感技术在生态植被监测与评价中的应用

自然生态环境的最好标志之一就是植被的生长状况，如今随着遥感技术的不断发展，遥感技术能够对植被的叶面积指数、合作用吸收和辐射、种类成分、化学成分等进行放射数据测定，因而遥感技术已经成为确定一些大型植被与生物物理、生态学参量之间关联性的一种有利工具。目前，，SPOT数据、NOAA/AVHRR数据以及LANDSAT/TM数据在生态环境遥感监测方面的利用面非常广，其TM数据具有覆盖面积大、空间分辨率高的优势，对于植被比较敏感，NOAA数据具有成像面积大、时空分辨率高，、基本不受地理条件限制、成本低等优势，因而这两项遥感技术深受人们的喜爱。通过利用遥感技术对植被生长状况的监测，可以为相关部门提供评价当地生态环境的依据，从而采取有效的生态环境保护措施。

结语：

综上所述，遥感技术在生态环境监测与综合评价方面发挥着越来越重要的作用，并在未来中，随着科学技术的不断发展，各种学科的互相融合，遥感技术定会获得更进一步的发展，其将会为人们提供更为有利的监测技术，保护人类社会与自然社会的和谐发展。

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作者：邓宇波　冯蓬　周文亮

遥感技术与生态环境论文 篇2：

无人机遥感技术在陆地生态系统监测与评价中的应用

摘 要：陆地生态系统对人类生存和社会发展极为重要，进行陆地生态系统综合监测与生态环境评价是解决和治理生态问题的前提。传统地面监测方法由于视角问题很难满足综合监测与评价的要求，而卫星遥感监测又存在监测精度低、时效性差等问题。无人机灵动性好、便于操作，经搭载各类型遥感传感器，可实现陆地生态系统动态连续监测。基于此，无人机遥感技术在森林、草原、荒漠及农田生态系统的监测与生态环境评价中已得到了广泛应用。

关键词：无人机遥感技术;陆地生态系统;陆地生态系统监测;生态环境评价

Application of UAV Remote Sensing Technology in Land Ecosystem Monitoring and Evaluation

WANG Fei1 et al.

（1Southwest Forestry University， Kunming 650224， China）

Key words： UAV remote sensing technology; Terrestrial ecosystem; Monitoring of terrestrial ecosystems; Ecological environment assessment

陸地生态系统作为地表的重要组成部分，按照内部环境和植被特点的不同，可分为森林、草原、荒漠以及农田4类子系统，其在源源不断地向人类提供食物、用材、工业原料、药材等实物产品的同时，还以生态服务的形式在极大程度地改善了人类赖以生存的地球生态环境，如调节气候、保持水土、固碳释氧、维护生物多样性等[1]。做好陆地生态系统的监测与评价工作，对于了解生态系统的资源现状、结构、功能以及存在的问题等具有重要的意义，可为生态系统的管理、政策制定及生态环境的治理提供可靠的依据[2]。

传统的监测方法大多是通过人工外业的形式进行实地测量，由于受视角及地形环境的限制等，监测结果往往不理想，且耗时耗力。而无人机技术及遥感传感器的研发与应用，为陆地生态系统的动态综合监测与评价提供了可能性[3]。无人机遥感技术是一种结合无人机、遥感遥控、遥感传感器、通讯以及GPS分差定位等技术于一体的新型技术。与传统技术相比，由于无人机遥感技术具有体积小、重量轻、使用方便、数据获取精度高等优势，近年来无人机遥感技术已经作为一种新型的探测技术被广泛应用于各行各业，近地面、低速飞行的无人机通过搭载不同类型的遥感传感器，能够快速获取空间遥感信息，被广泛应用于处理突发灾害、工程测绘、土地利用调查、开采项目监测和动植被识别监测等方面。另外，无人机遥感技术能够对水资源、大气以及固体污染物等情况进行高效判读，有利于工作人员全面评估区域环境状况[4]。

本文主要从4类陆地生态系统的子系统出发，阐述了无人机遥感的应用与发展，并结合目前对生态环境影响较大的几项项目工程，论述了无人机遥感在环境影响评价中发挥的作用。基于此，本文展望了无人机遥感在陆地生态系统监测与生态环境影响评价中的应用前景。

1 陆地生态系统监测及生态环境评价体系

1.1 陆地生态系统监测 陆地生态系统监测指标体系庞大，主要分为气象要素指标监测、水文要素指标监测、土壤要素指标监测、植物要素指标监测、动物要素指标监测及微生物要素指标监测等[5]。每个要素的常规监测指标见表1。诸多的监测指标给监测工作者带来了很大的挑战，无人机利用自身高视角、灵活便捷的优势通过搭载不同类型的遥感传感器，可大大节约监测成本，提高监测效率及精度。

1.2 生态环境评价 生态环境评价包括生态环境质量评价和生态环境影响评价，是指对生态系统内部的环境状况、现存问题及其造成的影响进行定性或定量描述。生态环境质量评价是在一定时间和空间范围内对生态环境现状进行分析，以定性或定量的方法判别生态环境的优劣程度，按照环境要素可分为大气环境质量评价、水环境质量评价、土壤环境质量评价及噪声环境质量评价;而生态环境影响评价则是以评价其环境服务功能为主，探究各项人类建设活动对生态系统所产生的影响，并基于此制定合理的防治措施和应对策略，是环评工作的重要部分[2]。随着人类社会的不断发展，陆地生态系统在自然和人类活动的影响下随时发生着复杂的变化，做好具有时效性的生态环境影响评价就显得尤为重要。目前，我国生态环境影响评价中的数据调查多采用资料收集法、现地勘察法、咨询法等传统的调查方法，不但效率低、时效性差，而且无法进行量化分析。而无人机遥感技术的引进，可以在很大程度上避免这些问题，进一步推动生态环境评价工作的进程。

2 无人机遥感技术在陆地生态系统监测中的应用

陆地生态系统监测指标繁杂，单纯地依靠人力很难实现监测目的。地面监测、调查监测、资料分析等传统监测方法多是通过人为野外观测实现，容易受外界因素的影响，监测结果通常存在较大误差并且监测效率不高。而兴起的无人机遥感技术结合了低空航拍测量和遥感数据处理分析技术，可以利用较短的时间，更加高效地完成对规定地域内各项监测指标原始数据的采集，在保证监测效率的同时保证监测结果的准确性。

2.1 森林生态系统监测 森林生态系统有着“地球之肺”之称。近年来，国家层面越来越注重天然林和人工林的保护和培育问题，加强了森林经营管理，运用科学的营林措施有效地促进了森林资源的发展。据森林资源连续清查结果显示，我国森林资源数量逐年增加、质量逐步提高，其效能也在不断增强，森林资源整体呈现良好的发展态势。而森林生态系统监测一直是林业发展和生态建设的基础性工作，监测结果直接关乎国家林业建设和发展的方向。随着森林经济效益、社会效益和生态效益的进一步发掘，如森林康养、森林旅游等一批新型产业越来越被人们所关注，我国森林不再是以单纯的提供木材来换取经济发展为主要导向，森林所带来的生态和社会效益也成为了森林服务功能的重要部分，这种转变使得森林监测工作必须做到森林资源和生态状况的综合监测，而森林资源本身又具有层次性强、动态变化快等特点，因此，森林资源监测工作也就面临着信息量大、内容复杂等难题。想要做到大范围、高精度的森林资源动态性综合监测仅靠传统的监测方法已经远远不能满足监测的需要。另外，我国前些年大面积营造结构单一的人工纯林，导致林地生产力下降，森林病虫害、火灾频发，并且部分地区缺乏森林保护意识，存在乱砍滥伐、不合法征占用林地等现象，而传统的监测方法不可能做到实时监测数据的反馈，以致相关部门对这些破坏森林资源的因素不能及时管控。为了解决以上问题，无人机遥感技术在森林资源调查及生态环境监测领域迅速崛起并广泛应用，在中小领域森林资源调查和生态环境监测方面发挥了重要的作用，大幅节省了传统森林资源监测工作对财力、人力及物力的消耗，很大程度上克服了地理环境对监测过程的影响，提高了监测效率和监测结果的准确度[6，7]。

目前，無人机遥感技术在林分树高及冠层结构测定、森林生物量测定、森林病虫害和森林火灾监测等方面均取得了显著成效[8]。在研究对林分树高测定时，Chen等[9]采用无人机搭载激光雷达生成仿真波形，建立森林高度模型，得到较高的测量精度，证明了无人机遥感技术可用于估计林分树高。张煜星等[10]结合无人机遥感得到的数字表面模型和数字高程模型来提取林分树高，并计算林分平均高，其测定结果与森林资源二类调查数据相比，精度达到了75.1%。Otero等[11]利用无人机遥感与野外调查数据相结合的方式，测定红树林保护区内的树高和生物量，通过传统调查数据与无人机调查数据的对比分析，来检验利用无人机遥感技术调查红树林森林特征（高度和地面生物量）的准确性，结果表明，无人机可以用于该地区红树林树高及生物量的监测，尤其是适用于相对均匀且林层结构较为单一的生产性林分。邓小玲等[12]利用无人机搭载高光谱遥感对柑橘患病植株分类并进行特征波段的提取，使用相关算法建立分类模型，结果表明，分类准确率达95%以上，证明了特征波长的有效性。曾全等[13]利用无人机遥感技术对因松材线虫病致死的松树精确定位，其监测结果与野外实测只相差1棵，通过实地验证，定位的水平误差在0.86～4.20m，监测结果较为准确，为松材线虫病的监测提供提了新的方法。在森林火灾监测中，无人机遥感能实时回传的图像和红外热成像信息，有利于第一时间发现森林火情，了解火情信息，及时做出反应，将损失降到最低[14]。例如，2019年3月，在北京密云、平谷地区的林火救灾中，无人机在火灾发生后迅速抵达火灾现场上空进行火情侦察，利用高空视角，提供了火灾发生后各个阶段的可见光，实时地将火势蔓延情况传送至防火指挥室，对拟定最佳救火方案意义重大。

2.2 用于草原生态系统监测 草原生态系统是以草本植物为主体的，与其周围环境共同形成的整体。草原在为畜牧业生产提供牧草的同时，还是重要的生态屏障，在生态环境保护中有调节气候，防风固沙，保持水土及维护生态多样性等功能。长期以来，由于畜牧业的快速发展及病虫害的发生，我国草原面积持续减少，部分草地甚至面临沙漠化的威胁，因此，及时监测草原生态系统的动态变化做到合理利用和保护就显得尤为重要。传统的监测方法局限于小范围的特定草原，对于大面积的草原生态系统无法做到准确的宏观监测，但无人机遥感技术由于具有高分辨率、高实时性、高灵活性等特点就能克服草原面积大、分布广泛及气候和地理环境复杂多变等困难，在较短时间内对草原生态系统的现状进行实时动态监测，可为相关部门对草原生态系统进行合理利用和保护提供方向[15]。

无人机遥感技术可较为高效地对牧草生长、草地盖度、生物量及草地健康状况等进行动态监测，这对维持草畜平衡以及草原的可持续发展大有裨益。利用无人机进行草地监测和生态评估可以拓宽无人机的应用范围，弥补传统植被识别手段的局限性，可以获得更高精度的结果，且省时省力。归一化植被指数（NDVI）是反映植被生长状态和生产力的定量指标，潘影等[16]基于Landsat遥感影像和无人机多光谱影像研究不同尺度西藏草地NDVI的影响因子，结果表明，多个明显影响草地NDVI的因子，如地形、土地利用类型、石堆和小路等较明显的地物等，无人机遥感技术的应用为该研究相关定量指数的获取提供了更便捷的途径。有关研究发现，利用无人机RGB影像监测植被高度及生物量时，多时相CSM模型效果很好[17]。将此模型用于草原生态系统的生物量监测中，其监测结果与样地实测数据进行对比分析，结果表明，无人机RGB影像结合CSMs模型适用于草地植被高度和生物量的监测[18]。

2.3 荒漠生态系统监测 荒漠生态系统是由于常年降水稀少、蒸发力强盛而导致严重干旱缺水的一类典型的退化生态系统，按年降水量划分为半荒漠（200～100mm）、普通荒漠（100～50mm）和极度荒漠（50mm以下）3类。主要分布在我国西北部，总面积192万km2，约占国土面积的20%。该生态系统内植被稀疏、土壤贫瘠、生物量和生物多样性低，主要以耐旱性强的半乔木、灌木、半灌木、多年生草本及肉质植物为主。近年来，受各种人为活动以及气候变化、土地沙化等自然因素的影响，荒漠化现象仍时有发生。做好生态系统监测工作是解决上述问题的前提，而生态监测站则是监测工作的主要执行单位。另外，荒漠生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分，除蕴藏着许多珍贵的动植物资源，在调节气候、调控水文、防风固沙等方面也发挥着重要的作用，开展荒漠生态系统服务功能监测对整治和改善荒漠化意义重大。但荒漠生态系统自然环境恶劣、植物资源稀少、分布广泛，且多呈斑块状分布，这给生态系统的监测工作带来了相当大的挑战。因此，将无人机遥感用于荒漠生态系统监测势在必行[19]。

无人机操作灵活，可根据监测需要由地面操作人员手动升高或或降低，高空视野，所受的干扰因素少，可在较短的时间内实现大范围监测，特别是在资源稀少且分布广泛的荒漠生态系统的日常巡护管理和动植物资源动态监测过程中，可极大地提高巡护管理和资源动态监测工作的效率。在荒漠植被覆盖度的监测中，高永平等[20]利用无人机可见光波段对沙坡头植被覆盖度进行了提取，通过ENVI软件对无人机拍摄的可见光影像分析和计算，结果表明，该方法提取精度高，植被与非植被区分明显，能高效地实现荒漠植被盖度的动态监测，这为当地荒漠生态系统后期的管护工作提供了实践指导。荒漠生态系统白天温度高、蒸发强，因此，荒漠中的大部分动物多有“昼伏夜出”的生活习性，这给荒漠珍稀动物的研究带来了极大的不便。而无人机通过搭载热红外相机，可从较大的空间尺度上对濒危、危险性高的动物及外来物种进行追踪观察与研究，实时了解动物种群分布、生长状况等信息[21]。另外，无人机搭载的可见光相机可快速、准确的实现对我国荒漠化界限、面积的动态监测，监测结果可为荒漠化治理提供参考。

2.4 农田生态系统监测 农田生态系统是自然环境、生物与人类生产活动的综合体，是人类长期适应自然所形成的一种半自然半人工系统，其主要功能是按照人类生活需要进行农作物的生产，以满足人们对粮食的需要。由于农田生态系统半自然半人为的特殊性，导致农业在发展过程中受多方面因素的影响，如自然规律的制约、人类活动的影响及社会经济规律的支配等，过去的传统农业一直是落后生产力的代表。但近年来，随着科技的迅速发展以及在农业领域的广泛应用，农业的机械化、规模化取得了长足的进步。现阶段，精准农业、智慧农业、互联网+农业等现代农业很大程度提高了我国的农业生产力。尤其是无人机遥感技术，在农作物识别分类、产量预估、农田水热条件分析、生长状况及病虫害探测等诸多方面被广泛应用[22，23]，如表2所示。

3 无人机遥感技术在生态环境评价中的应用

陆地生态系统是陆生生物与其所处环境相互作用的整体，因此，除了对森林、草原、湿地、荒漠、农田等陆地生态系统中的生物资源进行综合监测之外，对陆地生态系统内部的生态环境评价也是必不可少的环节。随着人居环境的不断提高，单方面的环境影响评价已无法满足人们对美好生活环境的期望和要求，必须向区域环境的综合评价过渡。在这方面，相比于欧美国家，我国尚处于发展初期，评价体系尚不完善，还有很长的路要走[24]。目前，我国生态环境影响评价中主要以定性描述为主，定量化评价指标很少。虽然很多地区都积极营建了生态环境监测站，但生态环境评价是从宏观角度对生态环境进行全面、综合的评价工作，传统的地面调查方法不能实现生态环境的动态化监视，而无人机遥感具高灵动性、高分辨率等优势，能更好地适应地域性强、结构复杂的生态环境，以便从整体、全局的角度满足生态环境影响评价的需求，利用更高的视角优势去获取更全面、更具时效性的评价参数，填补了生态环境评价过程中定量化评价指标的不足[25，26]。无人机遥感技术作为大区域、定点生态环境影响评价的主要手段，具先进性，有着广阔的应用前景。

3.1 矿产和石油开采 矿产和石油资源的开采是人为对周围生态环境强制性改造的过程，为了利益的最大化而对矿产和石油资源进行无节制的开发，将会给开采区及周围的自然环境造成不可逆转的破坏，引起当地水源、土壤污染，地表沉陷、地下水位下降等。如部分地区过度的煤炭开采活动导致山体空虚、地表塌陷，进而引发严重的水土流失，甚至是山体滑坡等自然灾害。无人机遥感技术可以在短时间内获取大量开采区及周边地区的地形地貌和植被分布信息，通过这些相关数据的分析可较为客观地对开采区进行生态环境影响评价，进而为后期制定生态管护、恢复等方案提供参考。

3.2 道路建设工程 与矿产和石油资源开采相比，道路建设过程中对生态环境的影响较小，但道路建设工程量大、线路长，会将原来整个自然生态系统分隔，这对地面动物的迁徙和道路两侧植被生存环境的影响不容小觑，而且道路施工涉及大量的林木采伐，对于一些生態脆弱的地区会造成严重的生态问题。若采用传统的现场调查方法，很难从宏观上把握整条道路沿线的植被状况，不能进行有效的生态环境影响评估。而利用低速飞行的无人机通过搭载不同的遥感传感器就能够从更高的视角对施工路线范围内的环境情况进行全面评估，从而避开生态脆弱区，减轻道路施工对当地生态环境的破坏，也可为野生动物及周边居民穿越道路开设便利通道。另外，还可以掌握道路施工过程中临时搭建的工棚、施工便道、弃土堆放区等位置参数，便于建设后的生态修复。例如：在京沪铁路修建中，环保部门就采用了无人机遥感技术对施工项目全程跟踪，及时反馈施工造成的生态环境破坏情况并进行施工前后地区生态环境变化的总结评价，为环保部门针对性的采取环境保护措施提供了方向。

3.3 水利工程项目 从古至今，水利工程都是我国最贴切民生的基础性建设工程之一。如南水北调工程，它对我国水资源在南北方的平均分配起到了至关重要的调节作用。但不可忽略的是其导致的生态问题，水利工程的建设最先影响的是水环境生态系统，其次是水域两岸的植被、土地。应用无人机遥感能够及时发现水利工程建设、使用对周边生态环境的影响，提早发现生态环境向不良方向发展的趋势，及时采取科学的措施，降低水利工程建设造成的不利影响。除此之外，无人机遥感技术还可以随时监督工程进度，实时掌握水利工程建设对土壤、植被带来的影响，准确估算出影响区域的面积及影响程度，提前制定有关的防治方案和措施。

3.4 水土污染观测 随着工业化、城市化的发展，水资源和土壤资源的各种污染也在日益加剧。工厂废弃物的不达标排放、农药的过度使用等，导致水质富营养化。土地生产力下降等一系列的生态环境问题。利用无人机遥感技术通过直接或间接的方式可实时地对水土的污染现状进行动态观测，提供准确的水土污染观测结果，明确污染程度及污染物分布状况，有利于当地环保部门做出准确的水土污染评价，制定有效的污染治理方案。

4 展望

无人机遥感技术的兴起为陆地生态系统的监测和生态环境评价提供了新的思路和方法，在很大程度上避免了地理环境条件对生态系统的监测和生态环境评价工作的限制，极大地提高了工作的效率和质量，既让陆地生态系统的监测结果更具综合性、时效性，又使得陆地生态环境影响评价更全面、更可靠、更具说服力。目前，诸多学者提出并设计实验验证了无人机遥感技术在资源调查、监测及生态环境影响评价等各个领域中的可行性，并附有相关的技术指导。但我国真正将无人机遥感技术运用到实际调查、监测及评价工作中的案例却依然少见，这主要是由于宣传和推广力度不够，并且缺乏专业的技术操作人员。相信随着科学技术的不断创新和发展以及人才强国战略的实施，无人机遥感技术将会得到进一步的开发和推广，逐渐走向完善和成熟，必将在生态系统监测及生态环境影响评价等实践领域内大放光彩，其应用领域也将会越来越广阔。

参考文献

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[24]陈颖，郭萍.无人机遥感技术在生态环境影响评价中的应用分析[J].环境与发展，2020，32（05）：97，99.

[25]钟洁玲.无人机遥感技术在生态环境影响评价中的应用分析[J].环境与发展，2019，31（08）：18，20.

[26]李博阳.无人机遥感技术在生态环境领域中的应用分析[J].现代信息科技，2019，3（19）：147-148.

（责编：张宏民）

作者：王飞 李伟 赵文植 李卫英 辛培尧

遥感技术与生态环境论文 篇3：

“3S”技术在生态规划实践教学中的应用

【摘要】生态规划实践教学中应用“3S”技术，是为了让学生在掌握“3S”基本原理的基础上能利用“3S”技术解决资源生产与生态环境建设问题。通过实践表明：“3S”技术在生态规划实践教学中的应用不仅提高了学生参与实践教学的积极性，而且提高了实践效果，同时也培养了学生对“3S”技术的实际应用能力。

【关键词】“3S”技术 生态规划 实践教学 应用

【基金项目】课题名称：新疆农业大学教学研究项目（200810）；自治区土壤学重点学科资助。

一、“3S”技术与生态规划实践教学融合的必要性

1.生态规划实践教学的重要性

目前，各种环境问题和环境与发展的关系问题正困扰着人类社会。其中最重要的问题是人口增长，这使得地球生命维持系统正承受着越来越大的压力。与此紧密相关的另一个问题是人类对地球上资源的大量开发和不合理利用致使各种资源不断减少，生态破坏和环境污染问题日趋严重。所幸的是人们已经认识到了环境与发展问题的重要性。因而，通过生态规划来协调人与自然环境和自然资源之间关系的方式正在日益受到人们的重视并获得迅速发展[1]。由此可见，生态规划是一门需要理论和实践紧密相结合的课程。

2.“3S”系统技术的特点与作用

3S系统是地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS 3大技术系统的总称[2]。

遥感（RS）主要指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，研究地面物体形状、大小、位置及其环境的相互关系和变化的现代技术科学。它具有宏观、动态性、信息丰富等特点。遥感技术已经广泛地应用于各个领域，它能实时动态、周期性地获得地表的各种信息。为研究者提供价格低廉，更新较快的遥感数字图像。经过一系列处理后，可以获取各种地学专题信息，并与GIS相结合，为各种专题图的制作提供了数据条件。

地理信息系统（GIS）是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。GIS的特点是能够管理空间位置数据，反映地理分布特征及其之间拓扑关系；它是为解决各种复杂的与空间信息密切相关的规划与管理问题而设计的，可用于支持对空间相关数据的采集、存储、管理、操作、分析、模拟和显示，是一种管理决策支持系统。它以强大的对空间数据的处理和对现实世界的模拟能力，以及在空间要素的叠置过程中产生与这些要素相关的、综合的新信息的能力，在资源环境管理，环境评价与环境监测等地学领域具有广阔的应用前景。除此之外，GIS在许多其他领域的应用也已起步，包括商务应用、市政基础设施管理、公共卫生及安全、油气及其他矿产资源的勘测、交通管理等，并逐步走向商业化应用。GIS技术在最近30多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于资源调查、环境评价、区域发展规划、交通安全等领域，成为一个跨学科、多方向的研究领域。

全球定位系统（GPS）系统是由美国国防部研制，以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。整个系统分为卫星星座、地面控制和监测站、用户设备三大部分。GPS通过同时对多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置，实现全球、全天候、高清晰度的定位，作为一种现代化的技术手段，现已成为全球公用信息资源，得到了广泛研究和应用。

3S技术的发展，从不同方面改变了人类获取信息，处理信息的手段。3S的集成，就是有效利用各种技术的优势改变过去完全依靠人类野外探测、数据采集、图件清绘、数据加工的历史，提高信息采集、整理和再加工的自动化程度，逐步实现空间信息获取—矫正—建库管理的一体化，节省大量的时间、人力、财力和物力。

3.“3S”技术融合于生态规划实践教学过程的必要性

随着国民经济的迅速发展，人类对资源和环境的需求越来越高，用高新技术加强资源与环境管理已经成为迫切的需要。“3S”技术是生态规划领域近年来引入的新技术，它在区域资源开发利用与环境保护中进行区划、调查、规划、调整和评价等方面起着重要的作用[3]。融合它于生态规划实践教学，既能在一定程度提高了学生参与实践教学的积极性，从而提高实践效果，另一方面又能培养学生对“3S”技术的实际应用能力，增强和巩固基础知识、提高分析解决问题能力，为生态环境保护事业培养适应新形势需要的后备人才。

二、“3S”技术融合于生态规划实践教学的过程

实践教学过程以新疆农业大学草业与环境科学学院生态062班为重点，选择适当的实践教学环节，确定专题规划内容，将“3S”技术充分应用到实践过程中。

1.工作思路

选择实践教学环节→确定生态规划专题项目与规划区域→收集RS数据/图片→信息提取→分类处理→专题制图→3S技术与生态规划实践教学的融合→方案提议→专家咨询→方案确定。

2.实施方案

2.1资源调查与评价

资源的调查与评价是指全面、客观地调查研究规划区的地质地貌、气象气候、植被土壤、山川河流等空间和属性的信息， 各种资源的分布现状、类型、特征、存在的问题、开发潜力、规划区的环境条件和环境保护状况， 以及社会经济概况等信息。为规划区方案的制定提供科学的依据。对此，必须要有大量的空间数据和属性数据进行分析， 如果以传统的手工作业方式来处理，不仅要费大量的人力物力， 而且资源调查与评价的结果也会缺乏客观性。将“3S”技术运用于资源的调查评价中， 利用GPS 的导航定位功能， 为资源的分布提供了准确的定位。具体方法为：先将样地西南角点的平面直角坐标输入GPS，将该点设为终点，进入导航状态，GPS将显示距该点的距离和到该点的方向，按照所指示的方向前进，理论上当GPS显示的距离为“0”时所在的位置即为样地西南角位置，实际上当距离小于10 m接近0时即可[3]。这种方法可以大大减少劳动强度，提高工作效率，确保定位的准确性。利用遥感影像可以全面地反映规划区的地理位置和地理环境， 采用高分辨率的遥感影像， 对生态规划区内的资源状况分布可谓一览无遗， 根据遥感影像上的每种色斑的色调、形状、范围、纹理等就能清楚地知道该规划区的资源数量和质量。以GIS 建立规划区资源调查与评价的空间数据和属性数据库， 不仅可以方便查询、管理和更新这些信息， 创建各类专题图， 而且还可以借助GIS 的强大的空间分析能力， 方便快捷地完成规划区资源调查与评价的工作。

2.2生态区划

应用GPS确定生态区划小班边界，利用GPS的精确定位功能，在要区划的小班界线上测定几个关键定位点的坐标，并将这些关键点标示在地形图上，然后再结合关键点勾绘小班界线，这样可以大大减少小班形状不准、面积误差和位置移动超标等情形；GPS与GIS相结合，实现小班调查数据的实时记录，在实践教学过程中通过GIS和GPS联接，手持GPS沿着小班边界走一圈，GPS所采集的小班边界数据便传送到计算机中，并在GIS输入图形界面上直接勾绘成相应的小班边界，使过去先记录再绘制图形的工作一步完成，节省了大量时间；以遥感影像作为调绘工作底图，采用数字图像处理技术对原始遥感影像数据进行有利于植被信息提取的纠正、增强、变换、图像分类、异形图斑去除及矢量线的跟踪，实现小班界线的计算机自动提取；利用GPS野外现地验证，对全部判读因子和图斑界线的准确性、有否漏判、漏划、综合取舍的合理性等现地对照认定，根据验证结果，对未进行验证的每个图斑逐一清理，对取舍不尽合理的进行更正。

2.3区域生态规划

利用遥感影像图片作为生态规划的底图，这种方式制作的影像地图可读性强、立体视觉好， 能直观地显示摄影区内的地貌和地物及人文景观， 比一般纸质地图的内容丰富， 更新也快。其基本流程：影像图片的校正处理（包括几何校正和辐射校正）→根据需要提取的地物状况进行相应的处理（彩色增强提高分辨率，边缘增强提取地物的边界，反差增强增加地物的层次，频率增强突出河流、山脉、裂隙等条状带状地物，比值增强消除同谱异物现象）→选用适当的分类方法得到物种种类→选取相应的要素判读制成规划所用的基础底图；利用GIS强大的地理分析能力，将各种地理要素进行有效地综合与分析， 能迅速得到分析结果，易于更改规划结果， 实现动态规划。

2.4制作专题图

实践教学中制作资源调查、生态功能区划及各种规划措施专题图是一项费时费力的工作，在过去让学生手工绘制地图，准确与美观很难把握，往往要进行多次的返工，才能制出相对完整的专题地图。由于GIS具有先进的地图制作功能，可以接收空间数据建立空间拓扑关系，对不同的信息进行分类处理；将各类信息分别制成相应的图层，再将属于同区域范围的各种图层按需要叠合在一起，可制成相应的专题图[4]。 另外GIS还提供了许多地图制作的辅助功能，诸如边框的修饰、图例的制作、公里边网的设定、标尺的添加等等，将这些功能都运用在制图中，制好的专题图会更加美观完整。

最后组织学生总结写出实习日记（要求记录本人在实习过程中完成的主要任务、心得体会等内容）、实习收获及一份专题实习规划报告并附图。

三、融合结果

“3S”技术融合于生态规划实践教学过程，一定程度提高了学生参与实践教学的积极性，也提高实践教学效果。另一方面又培养了学生对“3S”技术的实际应用能力，增强和巩固了专业基础知识。在达到以上教学目的的基础上，还提出了融合“3S”技术的生态规划实践教学内容与大纲，指导学生参与并完成新疆维吾尔自治区近期水土保持重点工程总体实施方案部分专题内容的编写与制图。

四、教学效果

1.为长期开设生态规划实践教学课打好基础

脱离生产实践的学科是没有生命活力的学科，它对人类生存及发展毫无意义，因此高等学校开设的专业课程必须与生产实践紧密结合起来。生态规划课程教学也必须要结合于实践。“3S”技术作为新的信息获取手段的巨大优越性，为生态规划提供了快捷可靠的数据和分析手段，成为必不可少的工具。

2.提高学生学习生态规划课程的兴趣和教学效果

将“3S”技术与生态规划实践教学紧密结合，既加深和巩固了学生对生态规划课程理论概念的理解，又增强了学生应用生态规划理论指导实践的能力。同时还提高了学生应用“3S”技术的能力，促进生态规划与“3S”技术相关课程的互相渗透，扩大不同课程知识的利用范围。使生态规划课程由一门乏味的理论课程逐渐变为一门具有强大生命活力的实用性课程，引起学生极大的学习兴趣。通过“3S”技术的实际应用，学生调绘技能得到极大的提高，实践教学质量较过去明显改善。在实践教学结束后，学生们不仅学会了使用新技术，还体会到在生态规划与资源调查领域，“3S”技术作为新的信息获取手段的巨大优越性；这对他们以后走上工作岗位，熟练使用新技术尽快适应新形势大有帮助。

五、结论

学生总结的生态规划实践教学心得体会表明，学生在3S技术与生态规划实践教学融合的过程中学到了不少新的专业知识，受益匪浅。在听课过程中，他们不仅对生态规划课程产生了一定的兴趣，而且加深了对3S技术相关课程的理解。不少心得体会中学生写到，生态规划和3S技术的有机结合，让他们更深刻地领会了生态规划的目的与任务，同时通过3S技术在生态规划中的实际应用让他们深深感受到相关课程之间的互补性、互促性和互相服务的关系。总之，学生心得体会明显表明学生对3S技术与生态规划实践教学过程融合的赞成以及在此期间所得到的收获。

参考文献：

[1]刘康，李团胜.生态规划——理论、方法与应用[M].北京：化学工业出版社，2004：5-9.

[2]邬建国.景观生态学——格局、过程、尺度与等级[M].北京：高等教育出版社，2000：190-193.

[3]李翼.GPS在森林调查中的应用[J].华东森林经理，2002，16（1）：60-62.

[4]李芝喜，孙保平.林业GIS[M].北京：中国林业出版社，2000：83-90.

作者简介：

柴仲平（1974- ）男，汉族，甘肃人，博士研究生，副教授，研究方向为土壤质量与水土保持。

作者：柴仲平 王雪梅