遙感技術工作原理

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遙感技術工作原理范文第1篇

【關鍵詞】現階段；水工環地質勘查；技術；應用范圍

水工環地質勘查技術是指對某一地區的地質構造、環境、水文狀況以及災害地質等進行勘察的技術，在社會生產生活的多個方面都發揮著十分重要的作用。隨著科學技術的不斷進步，水工環地質勘察技術也在不斷完善，其經濟效益和社會效益日益突顯，做好水工環地質勘察技術的掌握和應用有著重要意義。

一.現階段水工環地質勘察的狀況概述

在水工環地質勘察工作中，通過借助先進的勘察技術和設備，能夠實現對地質環境和災害情況的全面了解和掌握，從而為礦產開采工作提供準確指導，確保開采的高效、順利進行。同時，水工環地質勘察還存在技術難度高、管理困難、能耗過大等諸多問題，需要進一步解決。

在社會經濟發展和科學技術進步的雙重影響下，現階段我國水工環地質勘察技術有了長足進步，勘察結果的準確性、可靠性大幅度提升，對礦產資源的開發和采集發揮著重大作用。

但是，我國礦產能源需求巨大，當前礦產市場中還存在著較大的缺口，現有能源日益緊張，礦產資源開發深度不斷加大，采集難度也不斷提升，同時還存在著嚴重的環境污染、儲量減少等問題，如何實現經濟效益、社會效益和環境效益的統一，是水工環地質勘察索要面臨的重大問題[1]。

二.現階段水工環地質勘察中的技術

（一）TEM技術及其原理

TEM技術就是瞬變電磁技術，最開始是在航空物探領域中被應用，在我國的應用始于上世紀70年代，在地質災害、環境勘測中應用較為廣泛。

TEM技術需要借助電磁設備，其工作原理是通過向地下發射脈沖電磁波，根據地磁波發送間歇期的二次渦流，來分析地質的特性，如果出現異常二次場或者渦流場不均勻體情況時，就可判定地下存在電性不均勻地質體；同時，由于地下不同介質受電磁場影響不同，電磁波的傳播時間會被延長，在地下不斷深入，出現煙圈效應，所以，利用煙圈效應反饋的信息，也可以分析瞬變磁場的變化情況，以此作為地質勘察的重要依據。

（二）GPS技術及其原理

GPS技術就是全球導航定位系統，解決了傳統地面地質勘察工作方式存在的不足，有效提高了勘察工作效率，在水工環地質勘察中有著廣泛應用。GPS技術工作原理是通過衛星導航技術，實現對地面不同位置地質情況的勘察，其工作過程為：先通過3顆以上衛星對地面接收機進行定位，通過接收機對衛星的連續觀測，利用無線通訊技術實現衛星與GPS接收機間信息傳遞，然后使用相應軟件完成信息的處理與分析，得到基準點的基線向量，計算出其WGS-84坐標，以此坐標為基礎，通過參數的變換得到勘察區域的坐標等信息。

（三）RTK技術及其原理

在RTK技術中，各級系統差分法的原理，可以將衛星數據改正殘余和載波相位測量數據中的誤差降低到合理范圍內，實現厘米級的數據測量，常用的相位差分有三種方式，其共同點是改正數據的發送和接受分別由基準站和流動站完成。

RTK技術的工作原理為：將接收設備放置于選定的基準站中，流動站同樣需設置與基準站相同的接收設備，數量大于1，由統一衛星向這些接受設備中發送信號，通過不同站點、不同接收機接收信號的對比，計算出GPS差分，并將差分改正后傳遞給流動站，確定流動站的準確位置[2]。

（四）RS技術及其原理

RS技術就是遙感技術，其工作原理是在高空處接收地球表面發出的各種電磁波信息，然后經過對信息的掃描、攝影和傳輸、處理后，得到地表不同物體的圖像和數據，實現遠距離控測和識別。在RS技術中，核心設備是遙感儀器，針對不同的測量對象設備也有所差別，主要包括聲吶遙感、電磁波遙感和物理場遙感三種。

三.現階段水工環地質勘察技術應用范圍

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市水工環地質勘察任務日益加重，城市環境問題十分復雜、人口密集，迫使水工環地質勘察的范圍不斷加大、技術水平不斷提高。

在上述各種水工環地質勘察技術中，TEM技術具有對異常地質體敏感性高、橫向分辨率高等優點，對深度目標勘察較為有效，尤其適用于懸空勘察的項目。GPS技術主要對解決城市社會問題有著較突出的優點，在環境污染、地質災害、城市土地利用和人體健康以及城市垃圾處理等方面應用較多。RTK技術在現階段主要在環境污染檢測和防治、地質災害調查等方面應用較為廣泛。RS技術手段豐富，被應用于多個方面的水工環地質勘察中，包括陸地水資源、植被資源、土地資源和海洋資源的調查以及考古調查、測繪和環境監測等方面[3]。

結語

綜上所述，隨著現代信息技術的快速發展，水工環地質勘察技術手段日益豐富、技術水平不斷提升，對我國水工環地質勘察工作的良好開展提供了有效條件。在我國現階段水工環地質勘察技術中，技術實力依然無法有效滿足當下勘察工作的需求，深入了解并掌握各種水工環地質勘察技術，做好其在實際勘察工作中的應用，可以有效解決我國在能源利用、環境保護和城市規劃等方面的問題，促進社會經濟的發展。

參考文獻

[1]劉在乾.水工環地質勘察中的技術及應用范圍淺析[J].低碳世界，2014，21：172-173.

遙感技術工作原理范文第2篇

關鍵詞：激光雷達技術、發展、技術應用

1、前言

激光雷達技術是一門新興技術，在地球科學領域及行星科學領域有著廣泛應用。隨著這一技術在相關行業的深入開展，它越來越被世界各國的人們所熟知，并被大力推廣、研發和應用，成為當今較為熱門的現代量測技術。

激光雷達技術按不同的載體可分為星載、機載、車載及固定式激光雷達系統。其中星載及機載激光雷達系統結合衛星定位、慣性導航、攝影及遙感技術，可進行大范圍數字地表模型數據的獲取；車載系統可用于道路，橋梁，隧道及大型建筑物表面三維數據的獲取；固定式激光雷達系統常用于小范圍區域精確掃描測量及三維模型數據的獲取。總之，激光雷達技術的出現，為空間信息的獲取提供了全新的技術手段，使得空間信息獲取的自動化程度更高，效率更明顯。這一技術的發展也給傳統測量技術帶來革命性的挑戰。

2、激光雷達技術的發展歷程

國外激光雷達技術的研發起步較早，早在20世紀60年代年代，人們就開始進行激光測距試驗；70年代美國的阿波羅登月計劃中就應用了激光測高技術； 80年代，激光雷達技術得到了迅速發展，研制出了精度可靠的激光雷達測量傳感器，利用它可獲取星球表面高分辨率的地理信息。到了21世紀，針對激光雷達技術的研究及科研成果層出不窮，極大地推動了激光雷達技術的發展，隨著掃描，攝影、衛星定位及慣性導航系統的集成，利用不同的載體及多傳感器的融合，直接獲取星球表面三維點云數據，從而獲得數字表面模型DSM，數字高程模型DEM，數字正射影像DOM及數字線畫圖DLG等，實現了激光雷達三維影像數據獲得技術的突破。使得雷達技術得到了空前發展。如今機光雷達技術已廣泛應用于社會發展及科學研究的各個領域，成為社會發展服務中不可或缺的高技術手段。

3、激光雷達技術的工作原理及流程

激光雷達系統是一種集激光雷達掃描探測，衛星定位和慣性導航系統于一身的多功能三維影像獲取系統。通常由三部分組成，分別為POS系統，傳感器系統以及存儲與控制系統。其中POS系統由衛星定位系統和慣性導航系統組成，衛星定位系統通過差分實時測定傳感器的空間位置，慣性導航系統精確記錄傳感器的空間姿態，存儲與控制系統將傳感器測算的空間信息存儲起來，通過后處理軟件計算出準確的空間點云數據。并生成各種數字產品如：DSM、DEM、DOM、DLG等，其工作流程如下：

激光雷達技術工作流程（東方道爾）

確定激光雷達技術方案

根據所需要成果的用途及精度，確定采用激光雷達技術的工作方式。對于小比例尺基礎測繪和大范圍的規劃及考察研究，可采用星載激光雷達技術進行數據采集；對于高精度大面積基礎測繪及區域性詳細規劃，可采用機載激光雷達技術進行數據獲取；對于交通及觀測條件允許的帶狀區域的基礎測繪及高精度信息獲取，可采用車載激光雷達技術采集數據；對于小范圍、小區域的高精度三維數據獲取及建模研究等可采用固定式激光掃描技術采集數據。

數據采集

根據選定的激光雷達技術方法，利用GPS系統獲得傳感器的空間位置數據，利用慣性導航系統獲取傳感器空間姿態數據；利用攝影及掃描系統獲取空間三維坐標及影像數據；利用存儲及控制系統記錄所有獲取數據，并對定位數據、測姿數據、掃描及影像數據進行歸類存儲。

數據處理

外業數據采集完成后，利用相關軟件，對衛星定位軌跡數據、傳感器姿態數據、激光掃描數據進行聯合處理，得到大量測點的(X，Y，Z)三維點云數據及影像數據。其中包括影像數據的定向、鑲嵌及空三結算；激光數據拼接、濾波及異常值剔除；坐標及高程系統轉換等。

數據應用：通過內業聯合處理后，生成滿足用戶需求的數字表面模型DSM、數字高程模型DEM、正射影像圖DOM及數字線劃圖DLG及各類專業地圖。

4、激光雷達技術的主要應用領域

隨著國際社會對激光雷達技術的深入研究，這一新興技術的優越性越來越明顯，在各個行業均有其獨特的優勢。激光雷達傳感器發射的激光脈沖能部分穿透樹林遮擋，直接獲取真實地面的高精度三維地形信息。且激光雷達測量不受日照和天氣條件的限制，能全天候地對地觀測，這些特點使它在災害監測、環境監測、資源勘查、森林調查、地形測繪等方面的應用更具優勢，能有效地彌補常規傳感器的缺陷，是對現有航空、遙感技術的一種有效補充。

況且激光雷達測量技術又可以同其他技術手段集成使用，如將激光雷達測量技術同傳統的航空相機、CCD相機以及紅外遙感器等進行結合，可組成一套新的功能更強的遙感系統，為地球空間信息智能化處理提供新的融合數據源，在各行各業的應用都有較大優勢， 具體表現如下：

普通測繪中的應用激光雷達技術常被用來測繪帶狀地形圖，其中包括交通線路、輸電線路、海岸線、溝、管線路、水下地形等。通過激光雷達技術可以獲取高密度、高精度的激光點云數據，去除植被、房屋、其他建筑物等非地形目標上的點云數據，進而生成目標表面模型。

電力線路的設計（東方道爾產品）

文物遺址保護領域的應用對大型的遺跡及文物進行激光掃描，實現文物遺址的三維數字化建模，永久地保存文物信息，減少人為因素對文物的損壞；還可以按照時間序列，將歷史文化遺跡在時間隧道中再現；另外借助于互聯網，可以快速地實現資源共享，這都將對文化遺產保護、復原與研究具有重要意義。

構建“數字城市”的應用地面激光雷達能夠對地面建筑物進行多角度激光掃描，可以快速獲取城市中各類建筑物的三維點云數據，并在軟件的支持下進行拼接、建模、紋理映射，從而得到“數字城市”所需要的高精度、真三維、可量測的，具有真實感的虛擬城市三維模型。三維模型不但可以對目標建筑進行精確量測，也可以從任意角度實時交互地看到規劃效果，獲得前所未有的直覺體驗。

數字城市（東方道爾產品）

工程測量中的應用

工程測量的特點是:測量范圍大小不一;被測目標周圍環境復雜，目標之間空間幾何關系復雜、也可能時刻處于變化狀態等。這些特性就要求能有一種速度快、精度高，且可以實現遠距離主動遙感獲取空間信息的技術手段來實施測量。而地面激光雷達技術正好可以滿足這些要求，并已經被逐步應用于建筑工程、巷道與洞穴測量、工廠設施與管線測量等領域，成為工程測量新的技術力量。

困難區域的DEM(東方道爾產品)林業勘測中的應用森林地區準確的地形及植被參數信息對于林業及自然資源的管理非常重要。而這些數據用常規方法獲取較為困難。激光雷達技術它能同時獲得樹冠底部的地形信息以及樹高信息。通過數據后處理，可分析植被并對其加以分類，計算樹高、計算木材量，并可動態監測植物的生長情況以及提取林區的真實數字地面模型，成為林業管理的好幫手。

數字高程模型及等高線（東方道爾產品）

災害調查與環境監測方面的應用

激光雷達測量技術能快速、及時、直接準確地服務于自然災害的評估、監測及宏觀管理。為宏觀決策提供技術支持，避免常規測量受環境條件影響而面臨的困難。

災害區域DEM(東方道爾產品)

5、激光雷達測量技術的優越性

激光雷達測量技術的發展歷史雖然不長，但已經引起人們的廣泛關注，成為國際社會研究開發

的重要技術之一。同其他常規技術手段相比，激光雷達技術具有其自身獨特的優越性，主要表現在以下幾方面： （1） 采用激光探測技術，直接獲取地物三維坐標，采集數據精度相對較高。 （2） 激光雷達的激光脈沖信號能部分穿過植被，能快速獲得高精度和高空間分辨率的森林覆蓋區的真實數字地表模型（3） 在有少數或無地面控制點的情況下進行作業，且速度快，效率高。（4） 作業安全，它能進行危險地區（如沼澤地帶、大型垃圾堆等）的測量工作。 （5） 作業周期快，效率高，易于更新。 （6） 具備全天候獲取測區的三維數據的能力； （7） 激光雷達將信息獲取、信息處理及應用技術融為一體，更有利于提高自動化及高速化程度。

6、激光雷達測量技術的發展展望

激光雷達技術的發展為獲取高時空分辨率的地球空間信息提供了全新的技術手段，使人們從傳統的單點數據獲取變為連續自動數據獲取，并能夠快速地獲取精確的高分辨率的數字地面模型以及地面物體的三維坐標，同時配合地物的影像，增強人們對地物的認識和識別能力，在社會建設的各個領域均具有廣闊的發展前景和應用需求。目前，越來越多的用戶對使用激光雷達技術產生了濃厚的興趣，顯示了這項技術的強大市場需求。

激光雷達技術，能夠在一定程度上解決城市建設、規劃、環保、虛擬顯示，軍事國防，電子娛樂、災害預防與控制等方面的數據需求。涉及測繪、國土、規劃、電力、交通等多個領域的產業部門的用戶。隨著激光雷達技術在我國的全面推廣以及相關技術的飛速發展，激光雷達技術難度將大大降低，會使越來越多的用戶在使用激光雷達技術中獲得所需的空間信息，從而創造更大的經濟利益和社會效益。

參考文獻：

1、LIDAR技術及在高精度測繪領域應用_東方道邇 張生德