主題為“測(cè)經(jīng)緯天地，繪美麗中國(guó)”的第三屆全國(guó)測(cè)繪地理信息技術(shù)裝備展覽會(huì)于2013年10月24日-26日在武漢國(guó)際會(huì)展中心舉行，該會(huì)議由中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)與中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)繪儀器分會(huì)主辦，由北京博乾國(guó)際會(huì)展服務(wù)有限公司承辦，本會(huì)邀請(qǐng)全國(guó)測(cè)繪儀器生產(chǎn)商、經(jīng)銷商、服務(wù)商和用戶參加會(huì)議。在“第八屆測(cè)繪儀器發(fā)展高端論壇”上，長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所所長(zhǎng)譚德寶做了“長(zhǎng)江流域水陸空一體化多傳感器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究”的主題演講。
譚德寶：首先感謝組委會(huì)今天給一個(gè)機(jī)會(huì)，讓我跟在座的各位領(lǐng)導(dǎo)、專家、同仁一起探討關(guān)于新一代測(cè)繪儀器、測(cè)繪技術(shù)在水利中的應(yīng)用。
我的題目與原來(lái)報(bào)的題目有一點(diǎn)差別，因?yàn)橛嗫傋屛易鲆粋€(gè)相對(duì)宏觀一點(diǎn)的行業(yè)介紹，我感覺(jué)能力有限，我想來(lái)想去還是結(jié)合研究所這么多年在相關(guān)領(lǐng)域方面應(yīng)用的技術(shù)所做的一些成果，在這里跟大家分享，就未來(lái)發(fā)展以及需求跟大家做交流，希望跟在座的各位以后有更多的合作機(jī)會(huì)。
長(zhǎng)江流域水陸空一體化多傳感器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究。分為以下幾個(gè)方面：
首先講一下主要目標(biāo)。所謂水陸空一體化多傳感器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一個(gè)將多個(gè)異構(gòu)傳感器進(jìn)行有機(jī)互聯(lián)自組織和自適應(yīng)的復(fù)雜觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的普及推動(dòng)下，將水面、陸地空間的不同監(jiān)測(cè)傳感器用于長(zhǎng)江流域資源、環(huán)境災(zāi)害的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)不同位置、不同時(shí)相、不同精度、不同尺度的信息采集，利用協(xié)同觀測(cè)、多傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)同化與信息融合，數(shù)據(jù)采集與服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，解決當(dāng)前長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境快速變化下動(dòng)態(tài)感知能力匱乏的現(xiàn)狀，極大地拓展檢測(cè)的時(shí)空連續(xù)性，提高監(jiān)測(cè)精度，為長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供強(qiáng)有力的支撐。
關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備方面，水面固定傳感器一般為各類水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，長(zhǎng)江流域有2300多個(gè)固定水文站點(diǎn)，部分具有自動(dòng)報(bào)汛的功能，負(fù)責(zé)長(zhǎng)江水文泥沙信息收集。長(zhǎng)江干支流已有551個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，680個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，基本覆蓋了流域地標(biāo)水體。為了應(yīng)對(duì)應(yīng)急和激動(dòng)監(jiān)測(cè)，還采用了車載船載等方式進(jìn)行移動(dòng)水質(zhì)采樣和檢測(cè)。當(dāng)前，出現(xiàn)了高度自動(dòng)化的無(wú)人船水面監(jiān)測(cè)平臺(tái)，同時(shí)具備水樣采集、定位、信息不傳輸、水下地形測(cè)量等功能。
陸地傳感器一般為具備數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸能力的傳感器與網(wǎng)絡(luò)，提高地面實(shí)地觀測(cè)效果。
空間傳感器包括了各種對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，從衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集流域一地表目標(biāo)的電池輻射信息，用于解譯長(zhǎng)江流域地標(biāo)生態(tài)環(huán)境變化，當(dāng)前教先進(jìn)的傳感器和搭載平臺(tái)為記載激光掃描器LIDAR和無(wú)人機(jī)。利用衛(wèi)星、航空等對(duì)地觀測(cè)能實(shí)現(xiàn)較大尺度和范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，能大幅度提高空間傳感技術(shù)的使用。
基于3S技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)框架。最上面就是衛(wèi)星遙感觀測(cè)系統(tǒng)，有不同分辨率、不同傳感器；第二層次叫航空遙感觀測(cè)系統(tǒng)，包括常規(guī)航測(cè)以及無(wú)人機(jī)；原位觀測(cè)主要基于對(duì)地表表現(xiàn)觀測(cè)系統(tǒng)，包括災(zāi)害以及與水域相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測(cè)；同時(shí)，也包括對(duì)室內(nèi)采樣的分析，水質(zhì)、土壤的分析等。這些數(shù)據(jù)最后通過(guò)傳輸通道進(jìn)行采集和分析，因此這個(gè)系統(tǒng)要通過(guò)特定的網(wǎng)絡(luò)形成互聯(lián)互通，最后高度集成，形成立體觀測(cè)系統(tǒng)。
下面就具體涉及到的無(wú)人船、無(wú)人機(jī)、移動(dòng)測(cè)量的應(yīng)用情況做一個(gè)匯報(bào)。無(wú)人船就在武漢，采用了GPS以及傳感器，傳感器包括水質(zhì)、水下地形測(cè)量、采樣等多種，利用通信、視頻等綜合集成系統(tǒng)組成。有一些具體的指標(biāo)，比較核心的是這個(gè)船非常靈活，能得到智能化的控制，多種傳感器數(shù)據(jù)傳輸和處理都非常專業(yè)，能滿足我們涉及到水質(zhì)、地形、水流等方面的應(yīng)用。這個(gè)設(shè)備主要對(duì)港口、河流等其他需要應(yīng)急監(jiān)測(cè)的地方進(jìn)行應(yīng)用。大家所見(jiàn)的是利用此設(shè)備對(duì)丹江口水庫(kù)水下地形進(jìn)行測(cè)量，可以填補(bǔ)過(guò)去無(wú)法對(duì)靠近大壩附近區(qū)域水下地形因?yàn)闇y(cè)量。
關(guān)于移動(dòng)測(cè)量，我們也建立了移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，這個(gè)車搭載了CCD相機(jī)、激光掃描儀、導(dǎo)航系統(tǒng)以及車身編碼系統(tǒng)，目前這套系統(tǒng)平面精度可以達(dá)到二厘米，遠(yuǎn)程定位進(jìn)度可以達(dá)到5CM。主要源于大壩、河道等區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。甚至還到西藏高原、金沙江地形地貌進(jìn)行了采集。但高端建模國(guó)產(chǎn)化軟件正在加大力度進(jìn)行開發(fā)，目前還有一個(gè)通用的軟件滿足這些問(wèn)題。
關(guān)于無(wú)人機(jī)，水利上的應(yīng)有主要是航拍具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢(shì)性的優(yōu)點(diǎn)，特別適合獲取帶狀地區(qū)航拍影像。而且無(wú)人機(jī)特別方便，不需要大量事先準(zhǔn)備，以及對(duì)天氣依賴比較小，在小區(qū)域應(yīng)急方面應(yīng)用面比較廣。這是我們采集的利川市航拍影像。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害、山洪災(zāi)害數(shù)據(jù)的獲取，我們都做了大量的嘗試，獲取了大量的無(wú)人機(jī)應(yīng)用數(shù)據(jù)。
最后介紹一下利用所謂立體監(jiān)測(cè)技術(shù)，所做的一些典型項(xiàng)目，第一個(gè)項(xiàng)目是國(guó)際合作項(xiàng)目，叫基于3S技術(shù)的流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，主要是跟莫斯科大學(xué)土壤系、地理系進(jìn)行了學(xué)術(shù)方面的研究合作，大家知道俄羅斯有很好的定位系統(tǒng)，目前這個(gè)項(xiàng)目正在開展中。項(xiàng)目核心主要是利用3G技術(shù)構(gòu)建一個(gè)流域生態(tài)環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建，水庫(kù)溫室氣體源以及流域污染三方面開展監(jiān)測(cè)。
第二個(gè)項(xiàng)目就是大型水利工程對(duì)庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的生態(tài)研究。主要監(jiān)測(cè)大型庫(kù)區(qū)碳排放的影響，這是水布埡水庫(kù)進(jìn)行遠(yuǎn)位觀測(cè)的數(shù)據(jù)，這是不同時(shí)期溫室氣體溶度分布成果。
第三個(gè)項(xiàng)目是環(huán)境采集在旱情評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用。氣象部門、水利部門和地質(zhì)部門利用起來(lái)做的旱情評(píng)價(jià)，這是我們通過(guò)協(xié)同監(jiān)測(cè)獲得的監(jiān)測(cè)結(jié)果。最大的特點(diǎn)就是多尺度聯(lián)合監(jiān)測(cè)模式，從流域大尺度，到中等尺度，甚至到一個(gè)縣，小范圍旱情監(jiān)控的評(píng)估。
第四個(gè)項(xiàng)目直流水體的監(jiān)測(cè)研究。
第五個(gè)項(xiàng)目是巢湖水環(huán)境監(jiān)測(cè)。巢湖去年通過(guò)遙感影像，獲得了一個(gè)初步的監(jiān)測(cè)成果，現(xiàn)場(chǎng)利用無(wú)人船、有人船，獲得它水體表面光譜質(zhì)，對(duì)藻類發(fā)展機(jī)制以及實(shí)際分布狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。