全球定位系統(tǒng)和數(shù)字攝影測量系統(tǒng)在黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

來源：水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)網(wǎng) 上傳日期:2018-07-23 打印本文章【字體】大中小

21世紀，信息化、數(shù)字化成為世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢。2001年，黃委會正式啟動了“數(shù)字黃河”（Digital Yellow River）工程。黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是數(shù)字黃河的重要組成部分。通過監(jiān)測，能全面、及時掌握黃河流域水土流失的面積、分布、程度、危害、發(fā)展趨勢及水土保持措施的面積、效益等動態(tài)情況，為發(fā)布水土保持公告、決策和監(jiān)督執(zhí)法提供科學(xué)依據(jù)。

于2001年成立的黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，結(jié)合黃河流域水土保持遙感普查及黃土高原嚴重水土流失區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)動態(tài)監(jiān)測技術(shù)引進項目（即“948”一期），已經(jīng)引進了一套監(jiān)測設(shè)備和軟件，建成了黃土高原嚴重流失區(qū)不同尺度（宏觀區(qū)域、重點監(jiān)測區(qū)域、微觀監(jiān)測區(qū)域）生態(tài)農(nóng)業(yè)措施、土地利用本底影像庫、數(shù)據(jù)庫，而且探索出了適合不同尺度黃河流域水土流失、生態(tài)環(huán)境變化情況的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法。

下面我們從全球定位系統(tǒng)（GPS）和數(shù)字攝影測量系統(tǒng)兩個部分來了解高新技術(shù)在黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。

一、GPS定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)以其全天候、高精度、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等特點著稱。黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心擁有美國天寶公司生產(chǎn)的Trimble 4700 GPS，它包括一臺基站、兩臺流動站以及電臺和Trimble手簿TSC1等組成部分。在做靜態(tài)定位測量中，Trimble 4700 GPS精度達到毫米級；做動態(tài)定位測量中，實時動態(tài)RTK測量精度可達到厘米級，動態(tài)后處理測量的精度較實時動態(tài)要高一些。現(xiàn)在，應(yīng)用GPS測量技術(shù)已是本中心航測地面控制點的測量的主要手段。中心已完成了黃河一級支流窟野河流域中活雞兔溝流域等地方1987年1：5萬彩紅外航片和2001年1：3.5萬彩紅外航片的內(nèi)業(yè)定向像片控制點的測量，還利用這套設(shè)備建立了晉陜蒙接壤區(qū)重點流域活雞兔流域C級GPS控制。而且中心技術(shù)人員結(jié)合Trimble后處理軟件Trimble Survey office，試驗性地用GPS實時動態(tài)技術(shù)對兩條1平方公里左右小流域進行微地貌觀測，建立了小流域的數(shù)字高程模型（DEM）。通過兩個年代DEM的變化，可以精確監(jiān)測土壤侵蝕流失厚度的數(shù)量。同時，觀測了兩條小流域中溝頭、溝底、溝邊的情況，進行了溝頭前進、溝底下切、溝沿線后退等監(jiān)測。中心人員正通過努力，大膽嘗試GPS在水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的更多應(yīng)用，進一步提高它的生產(chǎn)效率。

二、數(shù)字攝影測量系統(tǒng)

數(shù)字攝影測量系統(tǒng)分兩部分，一個是航測掃描工作站，另一個是數(shù)字攝影測量工作站。

航測掃描工作站主要功能是掃描航片，從而獲得不同灰度級別形勢表示的數(shù)字影像，即得到柵格數(shù)據(jù)。黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心使用的是由美國Intergraph公司和德國ZEISS公司合作生產(chǎn)的PhotoScan-TD高精度航測掃描儀，它的掃描精度最大可達7µ，最大掃描面積是25cm×27cm,可進行單片或卷片掃描，可掃描并輸出正、負航片。中心已掃描了晉陜蒙接壤區(qū)9000km²1：3.5萬彩紅外航片，為后續(xù)工作打下了良好基礎(chǔ)。

掃描所得柵格數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)字攝影測量系統(tǒng)的第二部分——數(shù)字攝影測量工作站。它的硬件部分包括一臺有著28吋高分辨率顯示器和雙CPU的航測工作站和3臺有著21吋高分辨率顯示器的三維圖形工作站，每臺工作站都配有紅外線立體發(fā)射器、三維鼠標、多媒體鍵盤、立體眼鏡等設(shè)備。數(shù)字攝影測量工作站用到很多功能軟件，其中有七個軟件模塊最為常用，分別是項目管理模塊（ISPM）、立體定向模塊（ISDM）、立體顯示模塊（ISSD）、DEM采集和編輯模塊（ISDC）、屬性編輯模塊、正射糾正模塊、圖像處理模塊。以上這些先進的軟硬件設(shè)備皆從美國INTERGRAPH公司引進。在航測工作站，通過對航片進行內(nèi)定向、相對定向、絕對定向（用到前邊GPS測得的像控點坐標）等定向糾正，建立起立體像對模型，再進入采集編輯模塊，采取各類特征點、斷裂線，生成數(shù)字高程模型（主要有矩形格網(wǎng)和不規(guī)則三角網(wǎng)）。這時不僅可以進行三維立體瀏覽，還可以由數(shù)字高程模型求得真實的地表面積（地形圖上的面積是地形表面的水平投影，由TIN三角形的坐標x,y,z可求出通過三角形頂點的斜面面積），也可以根據(jù)規(guī)則格網(wǎng)自動繪制等高線，生成地形圖，計算坡長、體積，制作正射影像圖，進行DEM虛擬地面模型演示等等?，F(xiàn)在黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心的技術(shù)人員已將這些技術(shù)全面應(yīng)用到水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，并利用活雞兔流域1987年和2001年兩個年代的彩紅外航片，根據(jù)國家及地方有關(guān)規(guī)范標準，結(jié)合本流域?qū)嶋H情況，制定了三級編碼的活雞兔流域土地利用分類系統(tǒng)。再結(jié)合專家經(jīng)驗和野外驗證等得到的解譯標志，對以上兩個年代的航片進行了有關(guān)土地利用和水土保持措施信息的解譯和對比分析。

黃河水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心穆勝國

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