人工智能与遥感技术范文

人工智能与遥感技术篇1

【关键词】地形测量；测绘技术；发展趋势

1.　引言

（1）地形测量学是研究测绘地形图及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术学科。［1］地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。

（2）地形测绘是研究地球局部表面形状和大小，并将其测绘成地形团的理论和技术。通过测定小范围地表高低起伏形态和地物（如建筑物、道路、耕地等）的特征点的平面位置和高程，经相应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。从而获得与相应地面几何图形相似的地形图，为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。［2］

（3）传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点。［3］

2.目前地形测量的测绘自动化技术

测绘自动化是集数据采集、处理、传输、显示于一体。随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，3S技术（GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感）及其集成技术成为测绘技术自动化技术的核心。

2.1GPS技术　GPS（Global　Positioning　System）称为全球定位系统，是美国20世纪70年代开始研制的，它历时20年，于1994年3月全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘工具。［4］

（1）GPS定位技术与常规地面测量定位相比，具有抗干扰性能好、保密性强，功能多、应用广，观测时间短，执行操作简便，全球、全覆盖、全天候、高精度的特点。特别是RTK的定位精度可达厘米级，在水上定位得到了广泛的应用。

（2）GPS　RTK（Real　Time　Kinematic）技术开始于90年代初，是一种全天候、全方位的新型测量系统，称载波相位动态实时差分技术，是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。

（3）GPS　RTK具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。

2.2GIS技术。地理信息系统（Geographical　Information　System-GIS）是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统，是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于：它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。［5］

（1）GIS具有以下的基本特点：一是公共的地理定位基础；二是多维结构；三是标准化和数字化；四是具有丰富的信息。

（2）地理信息系统对空间地理信息进行处理，准确采集有关的数据，并对地理空间数据和信息进行处理、管理、更新和分析，是采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术的技术系统，对现代测绘技术自动化技术的起重要支撑作用。

（3）目前GIS地理信息将向着数据标准化（Interoperable　GIS）、数据多维化（3D&4DGIS）、系统集成化（Component　GIS）、系统智能化（Cyber　GIS）、平台网络化（Web　GIS）和应用社会化（数字地球）的方向发展。

2.3RS技术。遥感RS（Remote　Sensing）起源于20世纪60年代，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息。遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。［6］遥感技术依其波谱性质，可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。

（1）遥感信息技术已从可见光发展到红外、微波；从单波段发展到多波段、多角度、多时相、多极化；从空间维扩展到时空维；从静态分析发展到动态监测。

（2）RS为GIS提供信息源，GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段（图像处理），GPS作为GIS有力的补测、补绘手段，实现了GIS原始地图数据的实时更新。3S的综合应用是一种充分利用各自的技术特点，快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术，三者的紧密结合，为地形测量提供了精确的图形和数据。［6］

3.　测绘技术自动化技术的发展趋势

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统、智能化，测绘技术自动化技术向着3G技术及集成技术自动化、实时化、数字化，数据库和应用软件的开发应用，三维可视化技术以及人工智能化发展。使测绘技术自动化技术能全方位的应用于地形测量中，提高了地形测量的效率和准确性。

3.13G技术及集成技术的进一步发展。积极普及3G技术的应用，改进3G技术中存在问题，更新3G及其集成技术测量的方法和手段，加强测量精度和准确性，使3G技术能在地形测量测绘技术领域的应用进一步扩展。

全球数字摄影测量系统在GPS、GIS、RS和3S集成技术中的应用，对数码摄影测量和地形测量更加普及和深化，使测绘技术向电子化、自动化、数字化方向发展。

3.2测绘软件及数据库的开发与更新。加强地形测量数字化测绘软件的研发，使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全，使测绘软件技术在地形测量中起到了相当重要的作用。

更新完善信息数据库，将采集的测量数据转换直接进入信息数据库，数据管理查询方便，数据共享，实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理，实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化，实现测绘数据的传输网络化、多样化、社会化，使测绘技术走向自动化，实时化，数字化。

3.3人工智能和专家系统在测绘技术中的应用。

（1）随着计算机技术的发展和测绘技术与相关学科的交叉、综合，人工智能和专家系统在测绘技术中有着广泛的应用前景。计算机利用专家知识模拟人脑思维进行推理，从事智能化的数据、图形处理和信息管理工作，极大地提高工作效率，使测绘技术向自动化、智能化发展。

（2）全球定位系统（GPS）、数字摄影测量系统（DPS）、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和专家系统（ES）这5S技术的发展和相互结合，专家系统在其中发挥着重要的作用，专家系统对整个测量流程进行控制，并执行相应的推理、分析和处理工作，并可实现信息资源共享，实时动态监测诊断，提高效率和质量，是测绘技术通向实时、自动、智能测量系统的关键。

4.　结论

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，从传统的测绘技术（例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪）向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展，推动了测绘技术自动化技术的活跃和革新，测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展，使地形测量更快速、简单、精确。

参考文献

［1］王运昌.地形测量学［M］.冶金工业出版社.1993.p2.

［2］吴贵才.地形测量出版社［M］.中国矿业大学出版社.2005.p2.

［3］李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用［J］.科技信息.2009.25：p37.

［4］张德军，皱顺平.浅谈土地测绘技术的发展［J］.山西建筑.2009.35（29）：p355～356.

［5］范文琦.GPS和GIS技术在1：1万土壤地球化学测量中的应用［J］.中国科技信息.2008.23：p40～41.

人工智能与遥感技术篇2

关键词：地形测量；测绘技术；发展趋势

引言

地形测量学是研究测绘地形图及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术学科。地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。

地形测绘是研究地球局部表面形状和大小，并将其测绘成地形团的理论和技术。通过测定小范围地表高低起伏形态和地物（如建筑物、道路、耕地等）的特征点的平面位置和高程，经相应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。从而获得与相应地面几何图形相似的地形图，为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5 个部分。现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点。

一、目前地形测量的测绘自动化技术

测绘自动化是集数据采集、处理、传输、显示于一体。随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，3S 技术（GPS 全球定位系统、GIS 地理信息系统、RS 遥感）及其集成技术成为测绘技术自动化技术的核心。

1.GPS 技术GPS（Global PositioningSystem）称为全球定位系统，是美国20 世纪70年代开始研制的，它历时20 年，于1994 年3月全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘工具。

GPS 定位技术与常规地面测量定位相比，具有抗干扰性能好、保密性强，功能多、应用广，观测时间短，执行操作简便，全球、全覆盖、全天候、高精度的特点。特别是RTK 的定位精度可达厘米级，在水上定位得到了广泛的应用。

GPS RTK（Real Time Kinematic）技术开始于90 年代初，是一种全天候、全方位的新型测量系统，称载波相位动态实时差分技术，是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。

GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。

2.GIS 技术地理信息系统（GeographicalInformation System-GIS）是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统，是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于：它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。

GIS 具有以下的基本特点：一是公共的地理定位基础；二是多维结构；三是标准化和数字化；四是具有丰富的信息。地理信息系统对空间地理信息进行处理，准确采集有关的数据，并对地理空间数据和信息进行处理、管理、更新和分析，是采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术的技术系统，对现代测绘技术自动化技术的起重要支撑作用。

目前GIS 地理信息将向着数据标准化（Interoperable GIS）数据多维化（3D&4DGIS）系统集成化（Component GIS）系统智能化（Cyber GIS）平台网络化（Web GIS）和应用社会化（数字地球）的方向发展。

3.RS 技术遥感RS（Remote Sensing）起源于20 世纪60 年代，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息。遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。遥感技术依其波谱性质，可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。遥感信息技术已从可见光发展到红外、微波；从单波段发展到多波段、多角度、多时相、多极化；从空间维扩展到时空维；从静态分析发展到动态监测。RS 为GIS 提供信息源，GIS 为RS 提供空间数据管理和分析的技术手段（图像处理），GPS 作为GIS 有力的补测、补绘手段，实现了GIS 原始地图数据的实时更新。3S 的综合应用是一种充分利用各自的技术特点，快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术，三者的紧密结合，为地形测量提供了精确的图形和数据。

二、测绘技术自动化技术的发展趋势

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统、智能化，测绘技术自动化技术向着3G 技术及集成技术自动化、实时化、数字化，数据库和应用软件的开发应用，三维可视化技术以及人工智能化发展。使测绘技术自动化技术能全方位的应用于地形测量中，提高了地形测量的效率和准确性。

1.3G 技术及集成技术的进一步发展积极普及3G 技术的应用，改进3G 技术中存在问题，更新3G 及其集成技术测量的方法和手段，加强测量精度和准确性，使3G 技术能在地形测量测绘技术领域的应用进一步扩展。全球数字摄影测量系统在GPS、GIS、RS 和3S 集成技术中的应用，对数码摄影测量和地形测量更加普及和深化，使测绘技术向电子化、自动化、数字化方向发展。

2.测绘软件及数据库的开发与更新加强地形测量数字化测绘软件的研发，使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全，使测绘软件技术在地形测量中起到了相当重要的作用。更新完善信息数据库，将采集的测量数据转换直接进入信息数据库，数据管理查询方便，数据共享，实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理，实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化，实现测绘数据的传输网络化、多样化、社会化，使测绘技术走向自动化，实时化，数字化。

3.人工智能和专家系统在测绘技术中的应用随着计算机技术的发展和测绘技术与相关学科的交叉、综合，人工智能和专家系统在测绘技术中有着广泛的应用前景。计算机利用专家知识模拟人脑思维进行推理，从事智能化的数据、图形处理和信息管理工作，极大地提高工作效率，使测绘技术向自动化、智能化发展。全球定位系统（GPS）数字摄影测量系统（DPS）遥感技术（RS）地理信息系统（GIS）和专家系统（ES）这5S 技术的发展和相互结合，专家系统在其中发挥着重要的作用，专家系统对整个测量流程进行控制，并执行相应的推理、分析和处理工作，并可实现信息资源共享，实时动态监测诊断，提高效率和质量，是测绘技术通向实时、自动、智能测量系统的关键。

结束语

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，从传统的测绘技术（例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪）向3G 技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展，推动了测绘技术自动化技术的活跃和革新，测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展，使地形测量更快速、简单、精确。

参考文献：

[1]王运昌.地形测量学[M].冶金工业出版社.1993.p2.

[2]张德军，皱顺平.浅谈土地测绘技术的发展[J].山西建筑.2009.35（29）：p355- 356.

[3]李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].科技信息.2009.25：p37.

人工智能与遥感技术篇3

1.1降低农产品生产成本的需要

近年来,随着农业生产技术的不断进步,我国的农产品产量有了大幅度的提高,由于加入WTO后农产品价格受到国际市场的冲击,造成价格持续下滑,对我国农业生产造成很大的压力,使得许多地方出现有地无人种的大面积撂荒现象。如内蒙古全区的撂荒土地面积达到近4万hm2[1]。为降低农产品成本,需对我国农产品成本的主要构成进行分析,并与国外进行对比(农产品生产成本与国外对比。我国的农产品生产成本较国外高的主要原因是劳动力所占比例太高,机械成本占有比例较低。所以如果我国农业生产若能大幅度提高机械化和自动化水平,必然可以提高农业生产率,达到降低农产品成本的目的。

1.2从业人员出现高龄化、女性化

随着改革开放的不断深化,农村大量青壮年劳动力都转到第二、三产业,使得从事农业生产的人口出现老龄化的趋势。如1990年调查,我国农村60岁以上人口达7285万,估计到本世纪20～30年代,我国农村60岁以上老年人口将达到22%～24%[3];农村劳动力转移的另一个结果是农村劳动力的女性化[4]。据经济发达国家的发展经验,随着社会工业化水平的高度发展,这一现象将不仅不会减缓,而是会加剧。如日本的农业生产从业人员平均年龄已达60岁以上。这样,要保证农业生产按农时及时完成,减少农业生产的劳动量和劳动强度,并提高农业生产的作业效率,必须使农业机械具有高度自动化和智能化的功能。这样,才能保证在农业时令允许的范围内及时完成作业任务。

1.3提高农产品品质的要求

随着我国经济的发展,人们对农产品的需求已经从过去的温饱型变为对农产品品质的追求,如国内的水果市场,过去由于产品稀缺,人们对其品质、外观没有太多要求。但近年来,由于水果生产规模的不断扩大以及产量的提高,供给也越来越充足,人们开始对水果外形、色泽以及口感等提出了严格的要求;另外,我国加入WTO后,国内大量农产品需出口到国外,参与国际竞争,更提高了对农产品品质的要求(如出口日本的山东大葱,对农药残余量以及大葱的长短、粗细和形状都有严格的要求)。显然,要对种类繁多、数量很大、区分精细和作业单调的农产品进行产前管理、产后分类和加工,必须借助于自动化和智能化的作业机械,才能在较高工作效率的前提下满足对农产品生产—分类—加工的需求。

1.4国外农业生产方式竞争的压力

国外的发展经验证明,采用智能化、自动化的作业方式是农业生产的必然趋势,是发展高效节本农业的有效途径。世界农业发达国家在采用了高度自动化的作业机械后,不仅提高了工作效率,降低了作业成本,而且提高了其农产品在国际市场上的数量和价格的相对优势。如果忽视高新技术在农业生产上的应用,那么与农业发达国家在农业机械装备方面的差距会越来越大,国外自动化、智能化程度很高的作业工具将占领我国市场,使我国农业机械行业陷入困境。

2实现我国农业机械自动化、智能化的技术基础

2.1传感器技术

我国传感器技术取得了很大进步,其应用领域日益广泛。如在农业、水利上所用的水位测定传感器,实现了恶劣条件下对水位数据的直接读取和数据的快速采集;在粮食干燥、储存、生物肥加工、菌种发酵等领域传感器的使用,解决了温度测量的精度问题和远距离非接触式的测量;在收获机上,通过谷物流量传感器的应用,可以快速测出收获机单位时间收获的谷物量,通过谷物湿度传感器的使用,可以实现对收获谷物和储藏谷物湿度的在线测量和监控。其他诸如速度传感器、位移传感器、力传感器等的应用技术更是广泛,这些科研成果的取得为农业机械的自动化、智能化打下了基础。

2.2电子技术和计算机技术

20世纪90年代以来,我国的高新技术得到了迅速发展。小型化、微型化芯片的出现,加快了电子技术在农业机械领域中的应用。农业、渔业、森林、禽牧、农产品加工等8大类电子技术正在兴起,仅“九五”期间,国家农业电子总投资超过20亿元,开发项目1000种以上[5];另一方面,计算机技术经过短短十多年的发展,已经成功研制了超大规模集成芯片,从而使其处理数据的能力越来越强,速度越来越快,为农业技术的数字化、智能化、便携化发展创造了条件。

2.3遥测遥感技术

近年,我国的航天遥测在服务于航天测量的同时,开始大范围的辐射于其他领域。先后研制出几代遥测系统,服务于海、陆、空军及民用领域,甚至实现了小型化、系列化、模块化[6]。遥感技术在我国起步较晚,但由于该技术在国民经济中的重要作用,其发展也非常迅速。如我国研制的遥感器,具有宽视场、远距离全景扫描等特点;研制的返回式卫星遥感,可以根据需要视场角在70°～120°范围调整,分辨率达到米级,且目前建成的返回式卫星遥感地面应用系统,在测绘及国土资源调查中发挥了的巨大作用。气象卫星的应用为防御自然灾害提供了先进手段。

2.4机器人技术的日益成熟

机器人技术在很大程度上可以体现该国家智能化、自动化技术水平。对机器人技术的研究,使得我国的机器人技术有了长足的发展,并从实际出发,研制出了工业用的焊接、装配机器人;细小管道裂缝探测、疏通机器人[7];在农业方面也随着蔬菜嫁接机器人、植物栽培用机器人[8]农产品收获机器人、农产品分级机器人的出现,使我国农业生产技术的发展进入了新的阶段。

2.5设施农业技术

我国工厂化农业得到一定推广发展,为我国农业实行智能化、自动化提供了许多机遇。在工厂化农业中,可以使在大田作业中诸如温度、湿度、二氧化碳浓度等对农业生产有很大影响、难以控制的环境因素得以人为控制,从而大大简化了作业难度,为实现自动化、智能化生产创造了良好的条件;另外,设施农业由于环境可控、生产效率高、生产周期短,特别适宜使用高效、精密的作业机具,因此为智能化、自动化的新型作业机具的开发提供了发挥作用的广阔天地。

3我国农业生产自动化、智能化的发展方向

3.1加强基础技术研究

在日本,由于对蔬菜特性的研究比较充分,所以在蔬菜的育苗、栽植、收获等环节上基本实现了自动化,不仅减轻了农民的劳动强度,而且大大提高了作业效率。美国在大力开发自动化作业机具的基础上,充分利用卫星定位系统,试验了如谷物收获作业等环节的无人操作。我国尽管不可能短期内实现农业生产的自动化和智能化,但必须将其作为农业生产的发展方向,加快该领域技术的研究。

3.2调整高校学科发展方向,培养专业人才

近年来,由于种种原因,从事农业装备的科研人员越来越少。要改善这种局面,应该调整相关专业的发展方向,大力培养农业装备自动化、智能化专业人才,从而吸引更多的人投入到农业和农业机械的研究行列。

4结束语

人工智能与遥感技术篇4

【关键词】GPS；GIS；RS；探矿

1.3S技术

3S是GPS，GIS，RS的总称。GPS即全球定位系统，是建立在无线电定位系统基础上的空间导航系统。它由空间卫星、地面监控站和用户设备组成，利用卫星信号准确测定待定点的位置，具有全球性、全天候的连续定时、定位能力，主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为所获取的空间及属性信息，提供实时或准实时的空间定位及地面高程模型。

GIS能有效地存储、管理、交流、进而充分利用正日益增多的地质资料和数据，离不开功能强大的数据库管理系统，因此，先进的GIS技术与强大的地质数据库系统相结合，是基于GIS的地质数据库系统的开发和应用，是计算机技术应用于地学研究的发展方向和应用趋势。

RS即遥感，是指利用飞机，卫星或其他飞行器作运载工具，用传感器收集目标物的电磁波信息，运用物理手段、数学方法和地学规律来揭示目标物的性质、形状、分布和动态变化的现代探测技术。它可以实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何、物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息，为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性和定量数据。

总的来说，3S是一个有机的整体，RS与GPS为GIS提供高质量的空间数据，而GIS是综合处理数据的理想平台，反过来提升RS与GPS获取信息的能力。所以只有将3S的三个部分紧密结合，才能更好地发挥各自的性能，以最佳效率完成空间分析与数据处理任务。

2.3S与探矿工程

2.1GPS与GIS技术的应用

全球的GPS应用开始进入高潮。由于GPS是一种全球性、全天候、连续的卫星无线电导航系统，可提供实时的三维坐标、三维速度和高精度的时间信息。因其定位精度高、速度快、范围广等优点，应用几乎遍及国民经济各个领域。

由于GPS提供的是大地坐标，导航需要平面坐标及其在地图上的相对位置，这样以数字地图、GIS和GPS为基础的计算机智能导航技术便应运而生。智能导航系统是指安装在各种载体上，以计算机信息为基础，能自动接收和处理GPS信息，并显示载体在电子地图上的精确位置的技术系统。车载GPS导航系统和移动目标定位系统是智能导航系统的具体应用。近年来，地理信息系统技术发展迅速，计算机领域的许多新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能等都开始直接应用到地理信息系统中。

2.1.1地理信息系统研究中的热点领域 （1）组件技术应用，组件式GIS的发展使GIS可与其它信息技术应用紧密的集成；（2）面向对象技术的应用，改变了GIS的传统设计方法与思想，使GIS系统能更好地反映现实地理空间各种空间要素及其相互关系，甚至空间现象与过程面向对象的GIS中所有的地物以对象形式封装，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强了系统的开发性和可扩充性，为GIS的智能化奠定了基础；（3）WebGIS技术发展。使通过Internet浏览空间数据成为现实，促进了GIS应用领域的扩展；（4）三维GIS的深入研究，支持真正三维的矢量和栅格数据模型。及以此为基础的三维空间数据库，将解决三维空间操作和分析问题，极大提高GIS的空间分析功能。

目前，地理信息系统的应用遍及环境保护，资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域，取得了良好的经济效益和社会效益。尽管现存的地理信息系统软件很多，对GIS的应用归纳概括起来有两种情况，一是利用现成的GIS实用软件系统，直接处理用户的数据。二是在GIS软件基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户所需的专用地理信息系统软件。

2.1.2GIS应用 （1）GIS在矿产资源评价与模拟预测中的研究和应用。GIS集空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示于一体的数据流程，使其在成矿预测和矿产资源评价分析方面有广泛的应用，正逐渐改变传统矿产资源评价的方法并取得了很大成效；（2）GIS输出功能在地图制图中的应用。在数字制图过程中，GIS发挥了越来越重要的作用。利用GIS对数字地理底图和各种数字专题图（地质，地球物理，地球化学，遥感，资源，水文，环境，灾害，土地利用，城市规划等）信息进行分层管理，可以达到一次投入，多次产出的效果。系统可以很灵活地根据不同用户的需求，提取相关的信息，生成不同的图件，即可以为用户输出全要素地形图，也可以分层输出各种专题地图，如矿产资源评价图，资源分布图，土地利用图，灾害程度图等。

2.2RS遥感系统的应用

遥感和地理信息系统是70年代蓬勃发展起来的新兴技术领域。它集中了空间、电子、光学、计算机、通讯和地球科学、生物学等学科的最新成就，在地球系统科学、资源与环境科学以及农业、林业、地质。水文、城市与区域开发、海洋、气象、测绘等科学和国民经济的重大领域，发挥着越来越大的作用。遥感、地理信息系统技术和最近发展起来的全球定位技术为地球科学提供了全新的研究手段，导致了地球科学的研究范围、内容、性质和方法的巨大变化，标志着地球科学的一场革命。和传统的对地观测手段相比，它的优势表现在：提供了全球或大区域精确定位的高频度宏观影象，从而揭示了岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和相互关系，促进了地球系统科学的诞生；扩大了人的视野，从可见光发展到红外、微波等波谱范围，加深了人类对地球的了解；在遥感与地理信息系统基础上建立的数学模型为定量化分析奠定了基础；同时，还实现了空间和时间的转移：空间上野外部分工作转移到实验室；时间上从过去、现在的研究发展到在三维空间上定量地预测未来。遥感技术正在改变着地球科学研究的进程。

2.2.1物地球化学遥感探矿方法 利用遥感TM图象信息中包含与金矿成矿有关的构造、蚀变及植被信息，经计算机遥感图象处理，综合其信息，提取金矿生物地球化学效应的植被异常信息，从而圈定金矿遥感异常区。在矿产勘查中，运用生物地球化学遥感技术进行成矿预测是一种快、准、省的技术方法。

2.2.2电磁遥感探矿方法 电磁遥感探矿方法是利用电磁感应原理，探测地下良导电矿体的方法。若地下有良导电矿体存在的作用下，矿体中必然产生感应电流，这种感应电流必将产生二次交变磁场，在地面观测，可以推断地下矿体的存在，从而达到找矿的效果。

3.结语

探矿工作量的增大导致勘探点增多，采用GPS定位技术能迅速获得勘探点的空间信息，并自动对测定数据进行详细记录和编号。

人工智能与遥感技术篇5

关键词：水利工程；施工测量；新技术应用

引言：施工测量指的是工程开工前及施工中，根据设计图在现场进行恢复构造物中线、定出构造物位置等测量放样的作业，施工测量的目的是把设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按设计要求以一定的精度测设在地面上，作为施工的依据，以衔接和指导工序间的施工，每一位水利工程施工技术人员都应该与测仪器分不开，经纬仪、水准仪是测量人员最常用的，用经纬仪放线一般是先由施工控制网测设建筑物的主轴线，再用它来控制建筑物的整个位置，由于经纬仪功能的局限性，测量放线工作量较大，随着社会经济的发展、技术的进步，普遍用上了全站仪，全站仪用坐标或者角度和距离定点，能迅速准确地找到放样点，改变了测量人员用经纬仪定向，水准仪测量高程，再用钢尺测量斜距，最后再转换为平距的传统测量方法，减少了很多工作量和节省了宝贵的时间。所以结合水利勘测工作，各种勘测手段的应用，促进了勘测工作由定性分析向定量计算方向发展。定性与定量的紧密结合，对于促进我国水电水利工程发展有重大意义。

1 CAD技术在水利水电勘测设计行业中的应用

CAD(计算机辅助设计)技术产生于二十世纪50年代后期,它伴随着计算机硬件软件技术的发展而迅速普及。二十世纪80年代CAD技术开始引入我国。90年代，CAD技术和系统在我国水利水电勘测设计行业有了飞速的发展,CAD的应用迅速普及。

近年来,随着国家经济实力的增强,开始逐步加大对大江大河的整治力度。对水库和堤防除险加固工程投资巨大。与之相应的勘测设计工作量也急剧增大。传统的手工绘图、计算不能满足其任务要求，利用CAD技术，则极大地改善了勘测设计条件。在水利水电勘测设计行业实现了计算绘图与测量的一体化,从数据录入到输出都是在自动化软件的管理下进行,在计算机之间或计算机与设备之间以数据流的形式交流,实现了无纸化办公，自动化计算，不但极大地提高了效率，还避免了人为的错误。可能以前手工计算要三个工日的工作量,不到一分钟就计算完成了。

CAD技术也在不断地丰富和完善。面对日益复杂与苛刻的勘测设计工程，CAD技术发挥的作用也将会也来越大。它的发展已经和水利水电勘测设计行业的发展息息相关,可以说，这两项是相互促进的。水利水电勘测设计行业未来是要求朝着标准化、协同化、精细化方向发展。那么以计算机智能管理操作为基础的CAD将为实现这一方向起到不可替代的支撑作用。水利水电勘测设计行业的CAD技术应用今后应重点放在三维设计、协同设计、智能化设计方面,使CAD工具不仅仅当绘图工具，还要当计算工具、储存工具和测量工具。

2 GPS定位技术在测量工程中的应用

GPS越来越广泛地应用于水利水电工程地质勘察测量及定位控制,它在高程控制方面能较好地解决跨河、跨沟水准难以传递的问题,以及在勘察区控制点较少,或在山区、林区等通视条件较差、观测条件受限的区域进行工程地质勘察时,运用GPS可大大减少作业时间,提高测量精度。

近年来,GPS高精度的定位技术在工程测量领域得到了广泛的应用,它的突出优点有以下几点：

（1）GPS设备操作简便,不需要太多的专业知识。它重量轻,体积小，所带来的后勤压力也小，减少了测绘人员的劳动强度。

（2）观测站选址灵活，不需要通视，减少了观测站的数量，也就减少了测量工作的经费和时间。

（3）几乎不需要人工计算，定位精度高，减少了计算失误率。在小于50km的基线上,其相对精度可以达到1ppm-2ppm,随着基线的加长,其定位相对精度就越高，这是人工观测不能比拟的。

（4）观测效果丰富。GPS观测成果同时提供了三维坐标。在测量经纬度的同时，也测量了所处地的高度。这就为研究大地水准面的形状和地面点的高程开辟了新途径。

（5）对于手工校正要求低，观测时间短。目前,利用经典的静态定位方法,完成一条基线的相对定位所需要的观测时间,一般为1h-3h。为了进一步缩短观测时间,提高作业速度,近年来发展的短基线(不超过20km)快速相对定位法,其观测时间仅需数分钟。

（6)GPS观测设备能全天候作业,一般不受天气条件限制。突破了光学观测的局限。

3 地理信息系统(GIS)

GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件,还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题,将GIS技术应用于工程地质信息管理和制图输出是近几年工程地质勘察行业的热点和发展趋势。目前,国内应用较多且比较成熟的专业软件是由中国地质大学开发研制的MAPGIS,是一种专业的地理信息系统软件。

4 遥感技术在水利水电勘测中的应用

根据遥感的平台分类，可以将遥感技术分为航天遥感、航空遥感和地面遥感共三大类。遥感技术由于视域广阔、信息丰富、具立体感、卫星影像成周期性重现以及获取资料快速等特点，被广泛应用于水利水电勘测设计工程中有关地质问题及相关的环境等问题的调查与研究。

（1）遥感技术在区域构造稳定性研究

遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息，较为全面的反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态，所以遥感图像成为研究区域构造格架，确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性所必不可缺的参考资料。

（2）遥感技术对于危险地带的监视

在大型水利水电工程库区岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆积体等易出现问题的地带进行监测与调查中，有一些工程应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译，结合野外的现场观察，可以方便快捷的判定该地区的地质活动强度与稳定性。

（3）遥感技术对于非地表资料的判读

利用遥感影像，特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质调查有其特殊的优势，像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地貌现象，而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异，判断地下水的分布和泉水分布等。。

（4）代替人工进行中小比例尺地质测绘填图

在保持必须的野外考察和成图现场校核工作的前提下，中小比例尺地质图可以用遥感成图取代常规地质测绘。建筑物及其它重要地区大比例尺工程地质图优先考虑遥感成图。这样可以节约测绘时间，提升工作效率。

5 结语

人工智能与遥感技术篇6

关键词：测绘技术：GPS：RS；GIS

测绘是一门应用学科,传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。随着测绘技术的高速发展,形成了两个发展趋势:1)在上述5个部分不断出现新仪器、新方法和新手段;2)工程测量的应用领域不断扩展,出现了工业测量和地下管线探测等新的领域,还将测量新技术应用到了建筑测绘中随着现代测绘技术的出现，无论在学科理论，或在技术体系，以及应用范围上都取得了重大的发展，甚至可以说是重大的变革，从而也将彻底地改变传统测绘的生产方式。现代测绘产业以“3S”技术为特征，现代测绘技术已经成为人类研究地球及自然环境，解释某些自然现象，解决人类社会可持续发展等重大问题的重要工具。

一、现代测绘技术的发展概况

(1)GPS的发展

全球定位系统(GPS)是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。1996年2月，美国总统令宣布GPS为军民两用系统，标准定位服务对民用开放，2000年5月，美国总统令SA关闭，价格不贵的民用GPS接收机能将其水平定位精度从不低于100m提高到15～20m，民用GPS的具备了真正的实用价值。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，GPS的应用领域正在不断地开拓，目前，各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。GPS已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术，已经成为大地测量的主要技术手段，也是最具潜力的全能型技术。GPS定位技术与常规地面测量定位相比，除具有对测站选择更灵活、更适应不利条件、全天候连续作业外。还具有比任何地面常规技术供数量更多、精度更高的数据信息。

(2)遥感技术的发展

遥感包括卫星遥感和航空遥感，航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用，卫星遥感用于测图也正在研究之中并取得一些意义重大的成果，基于遥感资料建立数字地面模型进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。自20世纪初菜特兄弟发明人类历史上第一架飞机起，航空遥感就开始了它在军事上的应用，从1972年第一颗地球资源卫星发射升空以来，美国、法国、俄罗斯、欧空局、日本、印度、中国等国家都相继发射了众多对地观测卫星。遥感信息获取技术已从可见光发展到红外、微波：从单波段发展到多波段、多角度、多极化；从空间维扩展到时空维；从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率。遥感平台有地球同步轨道卫星、太阳同步卫星、太空飞船、航天飞机、探空火箭，并且还有高、中、低空飞机、升空气球和无人飞机等：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。

(3)工程测量的数字化测绘软件的研发将进一步深化,将出现功能齐全,效率更高,使用更加灵活的软件系统。a.数字测绘技术与GIS的结合将更加紧密,数字信息的采集通过数据转换直接进入数据库,实现一测多用,数据共享。b.数字测绘技术与工程设计施工相结合的软件系统的研发与应用将会有更新,更快的发展;为勘测,设计,施工建立专业信息管理系统创造良好的条件。

(4)随着市场经济的飞速发展,城市建设,土地利用,资源开发,环境治理等部门都将建立各类专业基础信息数据库。工程测量,特别是大型项目用地勘测定界测绘,将要求从事土地勘测的单位更加积极地充分利用GPS高新技术,数字库技术,内外业一体化测图技术,扫描数字化技术以及全数字摄影测量技术,为各类专业系统的建立提供及时准确,标准化,数字化的基础空间信息,并提供高效的技术服务。

(5)遥感技术手段RS的应用将更加普及,特别是从事高科技实施动态监测的中国土地勘测规划部门,将运用RS对地面进行实时卫星遥感监控,特别是高分辨率0.2M~2M的遥感数据,将在监测城市化进程,扩展用地规模,查处违法滥占耕地等方面得到广泛应用。随着全球数字摄影测量系统和GPS技术在大比例尺测图,摄影测量中的应用,将使数码摄影向自动化,数字化方向迈进,为社会提供多样化的产品及服务的同时,在数码摄影测量和工程测量中的应用将更加普及和深化。

(6)三维工业测量系统在工业设备的精密安装与定位测量中将会得到广泛应用。同时三维工业测量系统将进一步快速发展,在大型建筑物和构筑物建设,大型物体外形测绘变形监测中发挥更加积极的作用。

(7)空中摄影测量技术发展前景将更加广泛,全自动数码航测相机与GPS相连接,与激光扫描仪相结合即可制作三维地面主体模型,将会在众多领域如建筑工地,文物保护,建筑物维修,地形测量,汽车及飞机试验,刑事案件侦破,交通事故现场测量,安全监控,城市规划管理等方面都得到广泛应用。

(8)软件人才的培养成为当务之急,目前中国的软件人才结构呈橄榄形,中级人才充裕,初级人才和高级人才欠缺,国际型、应用型的高级软件人才更为缺乏。因此,着眼未来立足眼前,要着力培养软件人才,打造具有本行业特色的软件英才,形成基础是软件蓝领,塔尖是既懂技术,又有项目管理能力的脱颖而出的高级人才。

二、现代测绘技术的应用

现代测绘技术作为一门新的信息科学在经济和社会可持续发展的诸多领域正发挥着愈来愈大的作用。在这里主要介绍现代测绘技术在矿山测量方面、湿地方面、水利工程方面和精准农业方面的应用情况。 (一)矿山测量方面

遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间，并积累了丰富的经验。应用遥感资料，可获取矿区实时、动态、综合的信息源，对矿区环境进行监测，为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用，所有这些，都说明遥感技术应用于矿山测量是矿山测量实现其现代任务的重要保证。利用GPS技术进行矿区地表移动监测、水文观测孔高程监测、矿区控制网建立或复测、改造等。其应用于矿山测量工作的地面部分已成为现代矿山测量的一项重要支撑技术。以矿区资源环境信息系统为平台，以各种测量技术为数据获取的途径，可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统，作为矿山可持续发展的决策支持系统。

计算机技术,是信息技术的核心,它同蒸汽机一样,是一种相对先进的社会经济环境的产物,能推动新一轮全球经济社会的变革运动。计算机技术使得测绘技术向数字化、自动化和智能化发展,计算机技术也成为测绘工作的重要技术手段,改变着传统测绘方式。

三、结语

人工智能与遥感技术篇7

关键词 地形测量；测绘技术；发展趋势

中图分类号P623 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0100-02

地形测量学既是一门理论科学也是一门技术科学，它主要研究并确定地球的大小、形状、地球整体运动、地球局部运动以及地球表面点的位置的集合。通过地形测量工作，可以为国家在城市建设、矿区开采以及实施各种工程等方面的工作提供很大的帮助，并提供不同比例尺的地形图以满足其需要。地形测绘主要是研究和确定地球局部表面的大小及形状，然后通过测量将其绘制成不同比例尺的地形图。即测定地球表面的地形以及物体等在水平面上的投影的高程和位置，然后得到的数据按照一定的比例进行变化，再用各种专业符号和注记绘制成一定比例尺的地形图。目前一般采用航空摄影测量方法进行测绘地形图，然后于室内测量航空像片，但是若绘制的地形面积较小，仍以野外使用平板仪测量方法为主，以节省费用。传统意义上的测绘一般由五部分组成，即控制测量、施工测量、地形测量、变形监测和竣工测量。然而随着测绘技术的发展，现代测绘技术呈现出高度自动化、高精度、丰富的图形属性信息以及更加方便的图形编辑等优势。本文主要结合工作实际，阐述了地形测量和测绘技术的相关概念及目前地形测量的测绘自动化技术，并探讨测绘技术自动化技术的发展趋势。

1 目前地形测量的测绘自动化技术[1-4]

测绘自动化技术是指能够集多种地形测量技术于一体的、同时具备采集、传输、处理、保存、输出和管理的测绘技术。随着计算机技术、网络技术的快速发展以及测量仪器的智能化，地形测绘技术也逐渐朝着自动化的方向发展，其中3S技术（GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感）及其集成技术是测绘技术自动化技术的核心。

1.1 GPS技术

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS是20世纪70年代由美国陆、海、空联合研制而成的卫星导航定位系统，该系统建成于1994年，可覆盖全球约98%的地区，能够对全球海、陆、空进行全天候的、全方位的定位与导航，因此具有精度高、效率高、功能多以及全天候的优点。与传统的地面测量与定位方法相比，GPS技术更具有良好的抗干扰性能和更好的保密性，同时该技术的应用范围更加广泛，功能更多，测量和观测所用的时间更短，执行起来更加快捷。其中GPS PTK（Real Time Kinematic）技术的定位精准度更高，可达厘米级，并能够广泛地应用于水上定位，该技术是上世纪90年代开始投入使用的，是一种全新的三维测量系统，并可适用于各种复杂气象天气状况，其主要采用了载波相位动态实时差分方法，对于GPS技术的发展具有里程碑的意义，是目前最佳准确和实时地确定待测地点位置的方式，该方式在应用时准确度高、速度快、灵活方便，且其测程能够不受限制也不受通视条件的影响。

1.2 GIS技术

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一种融几何学、地理学、测量学、计算机科学和应用对象为一体的，并具有高度综合性的高新技术。它主要是利用计算机科学中的图形处理技术和数据库技术来处理和计算地球空间及其相关的数据，该技术具有采集、传输、处理、分析、存储、显示、输出和应用数据的能力，其主要特点是能够有机地将地球表面空间事物的地理位置与其特征结合起来，并将结果直观、形象地显示在计算机显示器上。该系统能够处理、更新、管理和分析空间地理信息，从而从中采集出有用的数据，并有力地支持计算机图形学、多媒体技术和数据库采集技术的发展，并为现代自动化测绘技术提供巨大的支撑作用。

目前GIS地理信息系统将向着数据标准化(Interoperable GIS)、数据多维化(3D&4D GIS)、系统集成化(Component GIS)、系统智能化(Cyber GIS)、平台网络化(Web GIS)和应用社会化(数字地球)的方向发展。

1.3 RS技术

RS（Remote Sensing）即遥感技术是从上世纪60年代开始兴起的一种新技术，该技术能够从较远的距离感知目标物体所辐射或反射出来的红外线、可见光、电磁波等，同时对目标物体进行探测及识别。航空摄影就是其主要应用之一，而自从人类成功地发射人造地球卫星后，遥感技术更是获得了突飞猛进的发展机会，现代遥感技术已经具有了收集、存储、传输和处理信息的能力，其中最关键的部分是遥感器，遥感器的种类比较多，如多光谱扫描仪、照相机、电视摄像机、成像光谱仪、合成孔径雷达以及微波辐射仪等都具有遥感功能，从而能够顺利地完成信息的获取。完成信息传输的部件主要负责将获取的信息从远距离平台传输到接收中心，如从卫星传输到卫星接收站。完成信息处理的部件可识读、合成和编辑图片，如数字图像处理机、彩色合成仪和图像判读仪就具有上述信息处理的功能。

1.4 小结

遥感技术是地理信息系统的信息源，而地理信息系统能够为遥感技术提供数据的分析和管理技术，全球定位系统又能够为地理信息系统提供有力的补绘和补测手段，从而使地理信息系统实现实时的更新。可以说，这三种技术的均各自具有特点，而将三者密切结合起来，为地形测量提供了精确的图形和数据。

2 测绘技术自动化技术的发展趋势[3-9]

随着计算机技术、网络技术的快速发展以及测量仪器的智能化和系统化，地形测绘技术也逐渐朝着3G技术及集成自动化、实时化和数字化，数据库和应用软件的开发应用，三维可视化技术以及人工智能化的方向发展，从而使测绘技术能够全面地应用于地形测量的工作中，并有效地提高地形测量工作的准确性和效率。

2.1 3G技术及集成技术的进一步发展

大力推广应用3G技术并将其目前存在的问题加以改进和完善，更新3G技术及其集成技术测量的方法和手段，提高地形测绘技术的准确度和精确度，从而使3G技术进一步拓展在地形测量和测绘技术的应用领域范围。目前，全球数字摄影测量系统已经应用于GPS、GIS、RS和3S集成技术中，普及和深化了地形测量和测绘技术，并使之朝着电子化、数字化和自动化的方面发展。地理系统系统是公共地理定位的基础，能够为其提供标准化、数字化和多维化的地理信息。

2.2 测绘软件及数据库的开发与更新

不断深入地研发地形测量数字化测绘软件，能够提高地形测绘工作的效率，使地形测绘工作能够富有成效地完成，在这当中，可以说地形测绘软件起着至关重要的作用。不断开发、更新与完善信息数据库，直接将采集到的测量数据输入信息数据库，可以方便查询和共享信息，并实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理，使地形测量数据的管理更具有标准化、科学化和信息化，在传输方式上更具有多样化和网络化，从而实现地形测量和测绘工作走向数字化和自动化。

2.3 人工智能和专家系统在测绘技术中的应用

随着计算机技术、网络技术的发展，地形测量和测绘技术与这些学科产生了交叉和综合，从而推动了智能系统即自动化技术在该领域的发展。如计算机专家可以利用计算机来模拟人脑推理的思维能力，使其能够参与或从事信息管理、图形处理以及数据分析等智能工作，从而大大地提高测绘人员的工作效率，使地形测量和测绘技术朝着智能化和自动化的方向发展。全球定位系统(GPS)、数字摄影测量系统(DPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和专家系统(ES)这5S技术的发展和相互结合，实现了地理信息的动态监测和诊断，并能够将获取的信息进行共享，从而提高工作的质量和效率，这些都是使地形测量和测绘技术朝着智能化和自动化方向发展的关键。

3 结论

随着计算机技术、网络技术的快速发展以及测量仪器的智能化和系统化，地形测绘技术也发生了巨大的转变，从传统的测绘技术向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化方向的发展，推动了测绘自动化技术的活跃和革新，从而使地形测量更加快速、简单和精确。尤其是人工智能和专家系统在未来地形测量和测绘技术中将有着不可估量的应用前景，它们将引领地形测量和测绘技术的走向一个新的领域。

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[8]莫辉华.浅议GPS在工程测量中的应用[J].科技资讯，2006(8).

人工智能与遥感技术篇8

关键词　遥感地学智能图解模型；土地覆盖—土地利用；遥感影像分类

1 引言

土地覆盖/土地利用 (lc/lu) 分类是随着遥感技术发展而出现的针对土地分类的新概念。土地覆盖侧重于土地的自然属性，是被自然营造体和人工建造物所覆盖的地表诸要素的综合体的反映，遥感影像分类可对所有地表覆盖物（包括已利用和未利用）进行分类；而土地利用则侧重于土地的社会属性，是人类根据土地的自然特点，按照一定的经济、社会目的，采取一系列生物、技术手段，对土地进行长期或周期性的经营管理和治理改造活动。土地利用是一个把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程，是自然、经济、社会诸因素综合作用的复杂过程，土地利用的方式、程度、结构及地域分布和效益，既受自然条件影响，更受到各种社会、经济、技术条件的约束，而且社会生产方式往往起决定性的作用[1～2]。土地利用是土地覆盖变化的最直接和主要的驱动因子。

lc/lu 调查已经成为开展土地利用预测、自然灾害防治及土地规划管理和环境保护等关键的基础性工作，受到广泛重视。随着遥感技术和地学分析模型的深入发展，利用遥感技术对区域的土地覆盖或土地利用情况及动态变化进行定期或不定期的监测，成为最迅速可靠和理想有效的手段之一。在开展遥感 lc/lu 的调查研究工作中，经常将两者合并考虑，建立统一的分类系统，称为遥感 lc/lu 分类体系。本文针对香港地区 lc/lu 特点，在多平台遥感数据（包括 tm、spot－hrv、irs－1c pan）和地理辅助信息（包括地形数据和目视解译土地利用图）基础上，首先提出遥感地学智能图解模型 (rsigim)，并初步建立 lc/lu 智能化分类体系，最后是香港地区土地覆盖分类的实例分析。

2 土地覆盖/土地利用遥感分类一般研究方法

常规 lc/lu 遥感分类方法主要包括传统分类方法、人工神经网络分类方法、基于知识分类方法等。

2.1 传统 lc/lu 遥感分类方法

传统的遥感影像分类方法包括区域划分分类、分层分类（包括决策树）、统计分类等。其中区域划分和分层分类主要是根据遥感影像中的地学分异规律，针对影像中属于不同大类或景观区域，通过层次划分采用不同的分类决策规则，从粗到细进行逐步分类。成功典例如腾冲航空遥感实验的景观分异的树状模式，通过对河湖沉积相的识别进行江汉平原土地利用分类等等[3]。这种分类方法需要依赖分类者对影像地学规律的达到一定的认识程度，才能够比较准确地反映真实的地学分布规律，其缺点是很难把握分类规则的标准，其中定性的成份比较多。而统计分类方法，如动态聚类、最小距离、最大似然分类器等，都是利用遥感数据的统计值特征或与训练样本数据之间的统计关系来进行地物分类，依赖于遥感影像数据的统计特性，一定程度上定量化地反映类别间的数学分布的特征。但纯粹的数理统计方法，由于没有地学知识的支持而难以真实反映一些特殊的地学分布，特别是处理复杂空间信息时难以确定其统计参数。

2.2 人工神经网络影像分类

与传统分类方法相比，人工神经网络 (ann) 分类方法一般可获得更高精度的分类结果，因此 ann 方法在遥感土地覆盖/土地利用分类中被广泛应用，特别是对于复杂类型的土地覆盖分类，ann 方法显示了其优越性。如 howald(1989)、mcclellad(1989)、hepner(1990)、t.yosh ida(1994)、k.s.chen(1995)、j.d.paola(1997) 等利用 ann 分类方法对 tm 图像进行土地覆盖分类，在不同程度上提高了分类精度；kanellopoulos(1992) 利用 ann 方法对 spot 影像的土地覆盖进行了多达 20 类的分类，取得比统计方法更精确的结果；g.m.foody(1996) 用 ann 对土地覆盖中的混合像元现象进行了分解；l

.bruzzone 等 (1997) 在 tm－5 遥感数据、空间结构信息数据、辅助数据（包括高程、坡度等）等空间数据基础下，用 ann 方法对复杂土地利用进行了分类，比最大似然分类方法提高了 9% 的精度[4～8]。与统计分类方法相比较，ann 方法具有更强的非线性映射能力，因此，能处理和分析复杂空间分布的遥感信息。但是目前大多数 ann 方法主要是针对遥感数据的计算行为，同样缺乏地学知识的支持，因此，也不能真实反映遥感影像殊类型的分布特征。

2.3 基于地学知识符号逻辑推理的影像分类

基于符号知识的逻辑推理遥感分类方法是在传统基于地学分异规律的分类方法基础上，通过对地学知识进行符号化表达和形式化逻辑推理的过程，来实现信息的判别，一定程度上能真实地反映地学分布规律。但是，由于遥感信息模糊、复杂的特点，很难用结构化、符号化的地学知识来表达蕴涵的土地覆盖规律及其动态发展的过程，而且遥感影像包含的信息量巨大，用串行的符号逻辑推理的处理方式进行影像分析，效率不高。近年来，在遥感 lc/lu 分类应用研究中，开始尝试用基于知识的逻辑推理分类方法和建立专家系统来进行遥感分类工作。如术洪磊 (1997) 等以规则形式表示遥感影像解译知识，使用 tm 数据和 dem、坡度、土地利用图等地理辅助数据，从遥感影像处理、地理数据、专家知识一体化角度，对基于知识方法的遥感影像分类方法进行了研究；s.w.wharton(1987) 通过建立光谱知识库来提高城市土地覆盖分类的精度；b.kartikeyan 等 (1995) 建立了遥感土地分类专家系统的框架模型，其中包括光谱知识库、推理机、知识自动获取机等，并针对光谱知识进行了实际的土地覆盖分类的实验工作[9～12]。

3 遥感地学智能图解模型及土地覆盖/土地利用遥感分类

3.1 遥感地学智能图解

遥感地学智能图解 (rsigim) 是研究如何用计算机系统模拟地学专家对遥感影像的综合地学解译和决策分析的过程，从低到高分别需要经过包括信息传输及基本处理分析、影像的视觉生理认知理解、逻辑心理认知理解、知识发现、决策分析等多个层次的综合过程（图 1）。r sigim的最终目的是对影像中包含的地物目标、地学现象和过程等进行描述、识别、分类和解释，对遥感影像中地物和目标的类别、大小、结构、相互关系及其他地学属性等成像机理和内在特征进行提取，对蕴涵在遥感影像中的地学知识进行挖掘和表达，并进一步融合地学模型，进行地学现象和地学过程预测和决策分析。

图 1 遥感地学智能图解 (rsigim) 结构框架

fig.1 the framework of rsintelligent geo-interpretation model

3.2 基于 rsigim 的土地覆盖/土地利用分类体系

基于 rsigim 土地覆盖/土地利用分类方法体系，包括 3 个层次的结构模型（图 2）。①数据预处理模型主要通过数理计算和统计分析进行影像的基本处理和分析，根据影像上未知地物在特征空间上数理统计的差异而实现基本分类和信息识别，获得对影像的基本单元分布的初步认识；②基于神经计算的影像分类模型是进一步模拟视觉神经处理系统的形象思维，在一定的地学知识支持下，通过对已知样本数据集的学习，获得复杂的非线性映射网络结构，实现对影像的土地覆盖类型从粗到细的层次分类；③最后在一定的结构化地学知识库（包括光谱知识库、地形知识库、土地利用知识库等）的支持下，通过基于符号的逻辑推理，从事实和服从一定的地学规律角度上对分类结果进行补充确认和修正，并结合目视解译获得的土地利用图进行土地利用的更新和决策分析。

图 2 基于遥感地学智能图解的土地覆盖分类体系结构

fig.2 systematic structure of land-cover classification based on rsgii

4 应用实例

4.1 香港地区土地覆盖/土地利用概况

香港土地利用规划在回归之前，经历了几个历史时期，包括针对 1949～1952 年间突然的大陆移民潮及 50 年代经济膨胀引起的土地需求而采取的应变式土地利用规划、70 年代由于人口增长在“有限度扩散”政策下进行的发展新市镇初步规划、80 年代编制的针对综合土地利用和交通发展规划的“全港发展策略”和“机场发展计划”。长期以来，港英政府主要以围绕港口建设的发展策略以及采取对内地的隔离政策和对新界属于“租借”的担心，长期以来对相对平坦而广阔的新界地区的土地利用计划只进行有限度发展，

形成全港比较畸形的土地利用布局[13]。香港地区的地形、地貌非常复杂，因此，土地覆盖类型比较复杂多样，而且由于本身是一个人口居住密集的以城市为主体的地区，随着经济发展，人为的建设等因素使得土地覆盖和土地利用在时间和空间跨度上是多变的[14]。利用遥感获得的影像数据，通过综合分析方法，进行土地资源包括土地覆盖情况、土地利用现状、土地利用变迁等调查，将为土地利用的决策规划提供实时、动态、快速的实证数据。遥感监测手段为土地利用的规划提供了动态、可靠、综合的基础数据准备，通过对遥感土地覆盖/土地利用发展、现状、趋势的分析，对土地利用的进一步规划将产生直接的推动作用。

4.2 分类过程

香港地区遥感 lc/lu 分类研究的数据来源包括多平台遥感数据和地理辅助数据。其中遥感数据来源包括美国陆地卫星 tm 影像数据、法国 spot－hrv 影像数据和印度遥感卫星 irs－1c 的 pa n影像数据。另外，为了增加辅助决策信息支持，本次工作还增加了一定的地理辅助信息，包括 20m 分辨率的香港高程数据及其坡度、坡向等派生数据，还有人工目视解译获得的香港岛范围内的土地利用现状地图。

(1) 空间数据预处理

包括图像增强、几何配准、统计变换、辅助信息处理等基础性工作。如土地覆盖分类工作的数据源来自不同平台、不同投影坐标系，因此，分类之前需要通过几何精纠正，使各数据层的像素间严格配准。首先选取控制点，包括水库或海岸拐点、道路明显交叉点、山顶、建筑物、裸地等明显标志点作为控制点位置；用多项式拟合方法进行影像配准。在多波段遥感图像中，由于各波段的数据间存在相关的情况很多，通过主成分分析 (pca) 就可以把图像中所含有大部分信息用少数波段表示出来，意味着信息几乎不丢失，但数据量可以减少。大多土地覆盖类型的地域分异现象是受高程、坡度等地形因子制约而形成的，在 lc/lu 遥感分类中，可从高程数据中派生出坡度、坡向、粗糙度等地形因子进行辅助。

(2) 地学知识处理

一般遥感土地覆盖分类中主要采用的辅助地学知识包括：①地物波谱知识；②植被指数；③地物类型随地形因子的分布规律，如地物高程分布规律、地物坡度分布规律等；④地物分布的空间关系，如红树林和水体的空间相关关系；⑤地物生长的时相分布规律，如成像季节植被的长势情况等。地物波谱知识、地物的地形分布知识、地物空间分布知识等采用结构化的“if－then”规则形式表示，通过空间不确定推理，对最后分类结果进行证实和纠正；植被指数等知识以一定的数学模型形式，通过对整体影像数据的计算处理，获得反映突出某种信息的影像数据，再作为数据源的一个数据层，参与到土地覆盖分类之中；地物生长的时相分布规律，则针对参与的多平台遥感数据源的获取时间，分别对其地物类型的分布进行决策。

(3) 土地覆盖粗分类

主要数据源是 tm 影像数据和 dem 地形因子，包括 4 个波段遥感数据层（包括 tm123、tm4、tm5、tm7）和 3 个地形因子（高程 dem、坡度 slope、坡向 aspect）。主要分类过程包括：首先利用聚类方法对影像数据进行聚类分析，获得影像的复杂度；然后将影像划分为基本大类，并在影像中选取这些大类的样本数据集；最后用 rbf 神经网络方法对影像数据进行粗分类，获得主要大类的土地覆盖情况后对影像进行区域划分。

(4) 土地覆盖精细分类

在用 tm 影像和 dem 的融合数据中获得的影像分异大类划分后，各大类再与 spot－hrv、irs－1c pan遥感数据和地形因子数据进行融合，分别得到各大类内部的第二层次的精细类别分布结构；然后用 artmap 等高度非线性映射的神经网络分类器对各大类进行第二层次的精细分类，获得精细分类结果；最后通过分类后的处理，以及用地学辅助知识及推理机对分类结果进行纠正。

首先在精细分类结果上，通过空间域滤波，删除细小图斑，并对颜色表进行规范定义，生成分类专题图；然后对分类结果进行验证，包括对所选取的若干测试样本进行结果验证，获得分类误差矩阵作为精度评价指数，并利用所组织的地学知识库处理系统通过基于符号的空间推理进行分类结果的验证和对与知识库不符合的分类结论进行纠正处理；最后通过分类专题图与原来通过目视解译获得的土地利用图对比，对土地利用图进行更新处理。通过遥感手段获得对土地覆盖/土地利用的分类的目的之一是对现有土地利用图的更新。更新建立在对土地覆盖分类结果的评价体系上，分别进行像素级和特征级的对比评价，再通过人工交互式的对话方式，对土地利用图进行一定程度上的更新。

5 结论

在遥感智能地学图解模型 (rsigim)

支持下，针对香港地区土地覆盖/土地利用分类进行了遥感综合研究的探讨，目的是研究如何在多源遥感信息及相关的辅助信息、专家知识支持下，建立土地覆盖/土地利用的遥感智能化分类体系。通过对香港港岛地区的土地覆盖/土地利用进行初步的土地利用分类和更新试验，我们认为 rsigim 的遥感分类体系可为实际遥感影像自动解译工作提供一种新的工作思路。