基于3S技術的地質資源監測技術研究

郇雅棋

（昆明理工大學 云南 昆明 650000）

基于3S技術的地質資源監測技術研究

郇雅棋

（昆明理工大學 云南 昆明 650000）

地質資源監測對于預防自然災害、保護生態環境、發展國計民生都具有重要意義，為了實現地質資源監測的動態實時性、功能集成化、高效智能，本文研究了基于3S技術的地質資源監測與保護技術，將GPS全球地位系統、RS遙感測量、GIS地理信息系統三種技術相結合，以提高地質資源監測的準確性與實時化，為地質保護提供可靠依據。

3S技術；地質資源；監測；實時處理

地質資源是國計民生的物質基礎，然而受到火災、泥石流等自然災害，濫砍濫伐等人為災害的影響，地質資源面臨著遭到破壞的威脅。在此背景下，對地質資源進行動態、實時監測，能夠有效保護地質資源的發展，因此具有重要的意義[1-2]。

1.地質資源監測任務

目前，我國地質資源面臨嚴重危機的狀況下，隨時掌握地質資源的現狀及消長動態，采取相應的措施，捕獲資源信息反饋，嚴格控制資源消耗，使地質系統向良性循環的方向發展是非常必要的。地質資源監測是對地質資源消長變化進行監督和預測。其目的是為加強地質資源管理和監督工作，及時掌握地質資源現狀和消長變化情況，預測地質資源的發展趨勢，滿足制定地質資源保護方針、政策、長遠規劃和計劃需要。

地質資源與地質生態環境具有功能上的多樣性，形成周期的長期性，資源與環境的動態性，地質成熟的不確定性，地質資源分布的廣域性和空間結構性，人們對其作用和功能的認識和研究必須借助于一系列的數學模型、物理模型、模擬模型。地圖就是人類最早用于認識地質的重要模擬工具，而以GIS為支持的現代電子地圖則是人們研究地質的理想的數學模型、物理模型和模擬模型。GPS、GIS、RS及其“3S”集成技術則能夠實現現代對地觀測系統，從而使人類對地質資源、環境功能的認識建立在地球之外，實現地質資源監測的數字化、自動化、實時化、動態化、集成化和智能化[3]。

2.地質資源監測技術要求

2.1 集成化

隨著地質資源監測功能要求愈加豐富、多樣，因此檢測技術的集成化成為新的要求。傳統監測特點是離散式或分離式的測、算、繪和用圖的過程，每個環節彼此獨立、失聯。譬如野外監測，就可以分為測角、量距、水準等三大要素的監測。現代監測則是集成地質資源監測技術，表現為外業、內業、用圖一體化、集成化，在地質資源監測工作中發揮重要作用的現代電子地質資源監測儀器，如全站儀、GPS接收機就是能夠直接監測空間三維坐標的集成化儀器。由于GPS、全站儀在監測中各有局限性，為了解決所有環境條件下任何環境、任何條件下的空間監測問題，21世紀將出現超站儀，它是全站儀、GPS、陀螺慣性監測系統的結合體，可以集成化地解決從地面到地下、全天候、高精度的空間地質資源監測問題。

2.2 動態化

受到災害多發影響，地質資源的變化出現了動態趨勢。經典的地質資源監測建立在觀測目標“不動”或固定的基礎上，因此，技術要求和數據處理相對簡單，而現代地質資源監測，尤其是現代工業監測學，早已超出了土木的范圍，其服務對象和“目標物”完全進入了“土木”與“非土木”監測的大系統，可以對一切運動物及數學、物理、化學、生物學特性指標進行監測。

2.3 數字化

經典地質資源監測把終點建立在模擬地形圖的基礎上。在地質資源監測過程中將產生大量數據，這些數據有助于分析資源的變化趨勢，為管理者開展與執行有效的保護措施提供科學、正確的依據。當監測內容無法在地質保護中實現時往往歸咎于監測人員的野外觀測精度。采用數字化地質資源監測技術能夠大大提高數據的測量、采集、傳送有效率，保證地質資源動態變化監測的實時性與準確度。

2.4 自動化

傳統的地質資源監測往往需要大量的人力開展野外探測、考察、記錄，不僅費時費力，而且愈發無法適應復雜多變的地質狀況，因此需要具有不依靠人力的、具有自動監測與控制功能的技術應用，這樣不僅能夠大大提高地質資源監測的效率，而且能夠節約大量人力物力與成本支出。

2.5 智能化

隨著地質資源監測技術與系統的快速發展，如何幫助使用者輕松、便利的使用這些技術成為了監測系統功能發展的新要求。智能化技術滿足了這一要求，其通過在地質資源監測系統中植入人工智能技術，提高監測工具操作、使用、監測過程的便利性與人機交互的協作性，以實現地質資源監測的便利化，為監測系統的推廣打下基礎。同時外業地質資源監測，如GPS、全站儀已向開放式、智能化方面發展，為外業地質資源監測智能化提供了平臺。

3.基于3S的地質監測技術

3.1 遙感技術

利用遙感技術進行地質資源調查和地質資源動態變化監測，形成地質資源信息綜合化，是現代地質資源管理中的重要方面。遙感技術具有觀測范圍廣、多波段成像和周期性重要觀測等特點，作為一種新技術手段已被越來越多地應用到地質資源動態監測。航天遙感圖像數據主要是陸地衛星TM數據，結合地面調查數據輔助圖像處理，建立遙感分析的數學模型，利用計算機完成遙感應用模型分析，進行地質資源動態監測。

3.2 地理信息系統

地理信息系統是一種集成了計算機技術、通信技術和遙感技術的，以地理要素為主要數據源的圖形、屬性和空間調查的軟件系統。目前已廣泛應用于林場系統中，它兼屬性數據和圖形數據輸入處理。概括來說，地理信息系統是一個計算機支持的技術系統，它是計算機、外部設備、地理數據、應用軟件和系統管理人員的集合。其中，具有空間分析功能的軟件具有重要作用。從它起到的作用與實現的目的來看，地理信息系統是地理數據庫和地學知識(模型)庫的集合體，它的數據建立在統一地理坐標基礎上，能夠對地理環境與自然資源的信息進行管理，利用地學模型來分析空間數據，并對其動態變化進行預測和預報，從而實現為工農業生產管理和規劃服務，為國防軍事服務的目的。從計算機實現的技術角度看，地理信息系統是一個具有空間數據的采集、存儲、管理、分析、可視輸出的應用軟件系統。

3.3 全球定位系統

以美國GPS以及我國北斗系統為代表的全球定位系統為地質資源的動態監測與保護提供了新的手段與技術平臺。采用高精度衛星導航應用已經從傳統的測繪領域逐漸滲透到地質保護監測、精細管理、動態控制諸多領域。采用高精度GNSS參考站接收機和多種移動應用終端，構建了地質監測體系的高精度位置服務系統與大容量數據存儲與處理系統，用于建立全方位、大尺度、多層次的地質資源監控體系。通過整合基礎地理信息數據和各類地質資源保護資源專題空間數據，提高空間數據資源的共享能力，以SOA面向服務的體系架構實現地質資源保護調查信息化的業務敏捷，并在此基礎上為各類業務應用系統的建設提供技術支撐，實現地質資源保護行業業務的共享，全面提高地質資源保護信息化服務水平。

4.結束語

針對地質資源監測這一課題，為提高監測的實時性、準確性、智能化，本文將GPS全球地位系統、RS遙感測量、GIS地理信息系統三種技術相結合，提出了基于3S的地質資源監測與保護技術，所提出的方法對相關工作的開展具有一定的參考與借鑒意義。

[1]孫明晨.3S技術在土地資源管理中的應用進展[J].黑龍江科技信息，2016，06：111.

[2]姚迪.土地調查中3S技術的集成應用[J].吉林農業，2016，02：120.

[3]吳友平，謝幫華.3S技術在土地變更調查中的作用分析[J].山東農業大學學報(自然科學版)，2015，06：852-855.

The study of geological resources monitoring technology based on 3S technology

XUN Ya-qi. Kunming University of Science and Technology; Yunnan Province, Kunming 650000, China

The geological resource monitoring for preventing natural disasters, protect the ecological environment and economic development is of great significance. In order to achieve the function of geological resources monitoring dynamic real-time, integrated and efficient intelligence, this paper studies the geological resource monitoring based on 3S technology and protection technology, GPS global position system, RS remote sensing survey, GIS geographic information system, combination of three kinds of technology to improve the accuracy of geological resources monitoring and real-time, and provide reliable basis for geological protection.

3S technologies; Geological resources; Monitoring; Real-time processing

TD76

A

1009-5624-（2016）03-0019-03