精确定位沙尘暴的技术,监测沙尘暴的地理信息技术
作者:hacker | 分类:网络攻防 | 浏览:156 | 日期:2022年07月26日目录:
在现代战争中,大量使用精确制导导弹,这种制导导弹不受浓烟,沙尘暴的影响,是因为采用了什么技术?
末端GPS与雷达制导,一般战术地地导弹使用GPS末制导比较多,预先设定好制导指定方位,不受其他因素干扰,其他如空地,空空,地空,海空导弹均使用混合制导,揉合了红外制导与雷达制导,热成像或电视制导等等。现在多样的制导方式抗干扰能力越来越强。
防治沙尘暴的 ***
沙尘暴预防措施
1.加强环境的保护,把环境的保护提到法制的高度来。
2.恢复植被,加强防止风沙尘暴的生物防护体系。实行依法保护和恢复林草植被,防止土地沙化进一步扩大,尽可能减少沙尘源地。
3.根据不同地区因地制宜制定防灾、抗灾、救灾规划,积极推广各种减灾技术,并建设一批示范工程,以点带面逐步推广,进一步完善区域综合防御体系。
4.人们对自然资源进行长期掠夺式开发,因而造成对自然生态环境的严重破坏,而环境的恶化又为沙尘暴提供了丰富的沙尘物质来源。
5.控制人口增长,减轻人为因素对土地的压力,保护好环境。
6.加强沙尘暴的发生、危害与人类活动的关系的科普宣传,使人们认识到所生活的环境一旦破坏,就很难恢复,不仅加剧沙尘暴等自然灾害,还会形成恶性循环,所以人们要自觉地保护自己的生存环境。
四道防线阻击沙尘暴
之一,在北京北部的京津周边地区建立以植树造林为主的生态屏障;
第二,在内蒙古浑善达克中西部地区建起以退耕还林为中心的生态恢复保护带;
第三,在河套和黄沙地区建起以黄灌带和毛乌素沙地为中心的鄂尔多斯生态屏障;
第四,尽快与蒙古国建立长期合作防治沙尘暴的计划框架,设置到蒙古国的保护屏障。
1.宏观措施
①广泛深入地开展环保意识的宣传教育,提高全民族的思想认识水平。关心、爱护环境,自觉地参与改造和建设环境,形成全社会的风尚。
②完善法律法规,强化执法监督,依法保护环境,促进荒漠化防治。
③严格执行计划生育政策,控制人口的过速增长,不断提高人口素质。
④发展荒漠化地区的各类科教事业。培养基层的科技技术力量,尽快完善农村科技市场,搞好科技服务,提高荒漠化地区群众的文化技术素质。
⑤建立有效的防治荒漠化的投资机制和符合现阶段国情的经营机制。
⑥建立先进的荒漠化动态监测与预报系统,搞好决策,搞好信息管理与服务。
⑦在荒漠化地区开展持久的绿色革命,以加速荒漠化过程逆转,逐步改善农业生态系统的基础功能。
⑧加强防治荒漠化的国际交流与合作,争取资金与外援。
⑨加快产业结构调整,按照市场要求合理配置农、林、牧、副各业比例,积极发展养殖业、加工业,分流农村剩余劳动力,减轻人口对土地的压力。
⑩优化农牧区能源结构,大力倡导和鼓励人民群众利用非常规能源,如风能、光能,以减轻对林、草地等资源的破坏。
2.技术措施
(1)生物措施
①封沙育林育草,恢复天然植被
实行一定的保护措施(设置围栏),建立必要的保护组织(护林站),严禁人畜破坏,给植物以繁衍生息的时间,逐步恢复天然植被。封育同时可以加以人工补植补种和管理,加速生态逆转。
②飞机播种造林种草固沙
飞播具有速度快、用工少、成本低、效果好的特点,尤其对地广人稀、交通不便、偏远荒沙、荒山地区恢复植被意义更大。飞播要解决的关键技术问题有:预测气候,选择立地条件,确定适宜的播区,确定适宜的播量,种子处理技术,防治鸟兽病虫害,封禁保护等。
③通过植物播种、扦插、植苗造林种草固定流沙
直播造林固沙:在草原流沙上播种,保证幼苗达到一定密度(15~20株/m2),一定高度(15~20cm),一定面积(1000m2),就可以把风蚀变为沙埋的植物群体,使沙丘固定。直播成功的植物种主要是花棒、杨柴两个沙生先锋植物。可撒播,也可条播或穴播。
植苗造林固沙:在干旱草原流动沙地采用适当深植和合理密植的 *** 使沙地固定。如定边长茂滩林场秋天在沙丘上用沟植法密栽油蒿成活形成沙障。
插扦造林固沙:陕西、宁夏流沙区用沙柳插扦直接固定沙丘。榆林群众用簇式栽植法,形成疏中有密的格局,既抗风蚀又解决水分不足问题。簇行距0.5m×1.5m,每簇4~5个插条。
④建立风沙区防护林体系
干旱区绿洲防护体系:一是绿洲外围的封育灌草固沙带,二是骨干防沙林带,三是绿洲内部农田林网及其他有关林种。现实情况要比典型介绍复杂得多,要根据实际情况灵活运用。
沙地农田防护林:半湿润地区降雨较多,条件较好,可以乔木为主,主带距350m左右。半干旱地区东部条件稍好,西部为旱作边缘,条件很差,沙化最严重。沙质草原一般不风蚀,但大面积开垦旱作,风蚀发展,极需林带保护。东部树木尚能生长,高可达10m,主带距200~300m;西部广大旱作区除条件较好地段可造乔木林,其他地区以耐旱灌木为主,主带距仅50m左右。干旱地区风沙危害多,采用小网格窄林带。北疆主带距170~250m,副带距1000m;南疆风沙大,用250m×500m网格;风沙前沿用(120m~150m)×500m的网格,可选树种也多,以乔木为主。
⑤沙区牧场防护林
护牧林营造技术:树种选择要注意其饲用价值,东部以乔为主,西部以灌为主。主带距取决于风沙危害程度。不严重者可以25h为更大防护距离,严重者主带距可为15h,病幼母畜放牧地可为10h。副带距根据实际情况而定,一般400~800m,割草地不设副带。灌木带主带距50m左右,林带宽主带10~20m,副带7~10m。考虑草原地广林少,干旱多风,为形成森林环境,林带可宽些,东部林带6~8行,乔木4~6行,每边一行疏透。呈疏透结构,或无灌木的透风结构,生物围栏要呈紧密结构。造林密度取决于水分条件,条件好可密些,否则稀些。
(2)工程措施
沙障固沙:用枝条、柴草、秸秆、砾石、黏土、板条、塑料板及类似材料在沙面设置各种形式的障碍物,以控制风沙流方向、速度、结构,达到固沙、阻沙、拦沙、防风、改造地形等目的。沙障作用重大,是生物措施无法替代的。
根据防沙原理和设置 *** 不同,沙障可分为平铺沙障和直立式沙障两类。平铺式沙障是固沙型沙障,利用柴草秸秆、卵石、黏土等全面或带状平铺沙表层,隔绝风与沙表层的接触,造成风虽过而沙不起的效果。原地固定流沙,保护植物生长,但对风沙流中的沙粒阻截作用不大。这种措施在东部地区作用较大,在西部地区影响水地水分,但有利于沙土改良。立式沙障为积沙型沙障,风沙流遇上任何立式沙障,风速都会下降,风挟带的沙粒就会沉积一部分在沙障前后,从而减少输沙量。多行配置立式沙障可起到固定障间沙表层和拦截运行中沙粒的作用。由于绝大部分运动沙粒在近地表30cm内,多数又在10cm高度内,因此不需要设置过高沙障就可以固沙和控制风沙流,防止沙害。
化学固沙措施:将稀释了的有一定胶结构的化学物质,喷洒于流沙表面,水分迅速下渗,化学物则滞留在一定厚度(1~5mm)沙层间隙中,形成一层坚硬的保护壳,以增强沙表层抗风蚀能力,达到固沙目的。目前已研究出几十种化学固沙材料,但由于成本高,未普及推广。
风力治沙:是以输出为主的治沙措施,减小粗糙度,使风力加强,风沙流呈不饱和状态,造成拉沙和地表风蚀的效果。
农业措施:一是发展水利,扩大灌溉面积,增施肥料,改良土壤;二是防风蚀旱农作业措施,带状耕作、伏耕压青、种高秆作物等。
沙尘暴、台风
有个地质队购置一辆新的越野车,之一次到野外去进行地质矿产调查,竟遭遇一场狂烈的沙尘暴,车窗全成了“毛玻璃”、车体成了没有喷漆的铁壳子,好在地质队员算是躲过了这场劫难。当然,沙尘暴带来的灾害比这个事件要大得多、广得多、严重得多!
探识地球
卫星遥感跟踪袭击我国东部的沙尘暴
怎样才能准确、快速、全面地监测沙尘暴的来龙去脉呢?要完成这项任务,非高空遥感莫属。利用遥感技术观察沙尘暴的起源、路径、范围、形态等,便可以为种植、防治、预报等提供重要依据。
伊万飓风遥感图像
美国国家飓风预报中心报告,飓风“伊万”肆虐加勒比海地区,威力达罕见的更高级,几个国家数百万人受到重创,由于预报工作减少了伤亡(这是发生在2004年9月中旬的情况)
遥感在气象中的应用是多方面的:如过去不能确切地知道何时、何地刮台风,谈不上可以准确地预报,而卫星遥感技术诞生后,对台风的形成、途径、强度、位置可以做出较好的监测。有一次,在广东汕头登陆的“8607号”台风,由于预报及时、预防到位而减少损失达十多亿元;再如有一年长江上游面临强烈降雨形势,荆州要不要分洪的问题,国务院依据卫星遥感资料配合气象分析做出的《长江上游天气发展情况》,果断做出不分洪的决策,避免了蓄洪区60万亩农田被淹和40万人的紧急搬迁,为国家避免了约6亿元的经济损失;其他如监测干旱、火灾、冷害、洪涝、冰雹、雪暴等许多方面,遥感技术都可大显身手。
沙尘暴的监测及预报
我国近几十年来对沙尘暴精确定位沙尘暴的技术的研究首先在地质学领域开展起来精确定位沙尘暴的技术,主要从第四纪地质学的角度研究黄土与粉尘沉积。
20世纪50年代,沙尘天气开始纳入我国气象常规观测中必须监测的天气现象。当时采用地面定点观测站网进行。
地面定点监测分为集中观测和长期观测。沙尘灾害发生时的集中观测主要包括:沙尘光学厚度测定、自动气象站气象要素记录、沙尘源地土壤状况分析、激光雷达沙尘垂直分层观测、沿气流方向沙尘通量观测、垂直方向沙尘通量观测、能见度观测(肉眼、能见度计)、多普勒声探测器、沙尘粒子理化特征采样分析等。长期监测则包括:自动气象站气象要素观测、大气气溶胶光学厚度监测、天空辐射计辐射观测记录、沙尘通量估算、能见度观测、历史气候资料的整理分析、土壤观测研究、沙尘暴历史数据库建立等。集中观测可获得之一时间内的实测资料,长期观测可积累大量的环境背景数据,由于沙尘灾害的尺度范围很大,从局地性、区域性到大陆间都可能发生;而在我国西北地区,各种监测台站设置稀疏,尤其是沙尘暴的形成主要在人口异常稀少的沙漠地带,监测站点更少。使得常规地面观测资料对沙尘暴监测研究有很大的局限性。同时常规资料的时间分布,也难以捕捉和追踪那些由中尺度系统引起并造成严重灾害的强沙尘暴源地及其动态演变规律和强度变化。
20世纪70年代以来遥感技术得到快速发展,具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率的新型遥感数据大量产生,使得利用遥感卫星进行沙尘灾害监测研究成为可能。遥感数据的多源性、动态性、现时性和准确性,不仅弥补了地面观测数据时空分辨率的不足,同时还可与地面观测数据进行精度上的相互验证,互为补充,深化沙尘灾害研究。
7.4.6.1 卫星遥感监测原理
利用卫星遥感监测沙尘暴的物理基础是观测对象的光谱特征的差异。
沙尘暴、云、积雪、沙地、植被、水域、裸地等的光谱特征是不相同的,而极轨气象卫星的光谱通道大体可分为两类:一类位于可见光波段,可接受来自目标物的反射率,用来测算下垫面的反射率;另一类位于红外窗区波段,可接受来自目标物的热辐射。由于沙尘暴顶部与地表和云层等观测对象在反照率与表层温度上均存在着差异,因而可以利用气象卫星监测沙尘暴。
在观测数据处理中,沙尘粒子的自身特征:粒径大小、形状及质地等,也是决定沙尘粒子的光辐射特性——发射和散射特征的重要因素。
7.4.6.2 卫星的选择
监测精度和监测频次是我们对沙尘暴进行监测选择卫星的重要依据。对我国西北地区这片特定的沙尘暴多发区而言,沙尘暴的时空尺度主要受天气系统制约。其时间尺度从几十分钟到几天,有时甚至可达十几天;空间尺度从n×10 m到n×100km,所以要求监测工具的时空分辨率较高,同时要求监测工具的监测能力要达到能够识别沙尘暴天气的水平。目前我国公开接收和业务使用的民用卫星有:美国的陆地卫星(Landsat)、美国的静止气象卫星(STOP卫星)、日本的静止气象卫星(GMS)、美国的极轨气象卫星(NO AA)以及我国自己研制的FY1C极轨气象卫星等。前两种卫星水平分辨率非常高,星下点为几十米,但对某一地区的观测周期分为16d和26d,且资料费较贵,不便用做沙尘暴的实时监测。GMS现定位在赤道上空东经127°处,每小时可对地观测一次,可用于沙尘暴信息的实时提取和监测。但星下点分辨率为红外通道上5 km,对西北地区来说,在图像的西北角,资料畸变非常严重。而极轨气象卫星NOAA、FY1C的水平分辨率和时间分辨率适中,且星载扫描辐射仪所设的5~10个波段对沙尘暴有一定的探测能力。费用较低,气象部门建立了相应的接收站,利用极轨气象卫星对沙尘暴天气进行业务监测具有较大的前景。但其6 h一次的时间分辨率,对于持续时间较短的沙尘暴过程可能会漏失监测的有效时机。
7.4.6.3 卫星观测的波谱特性
NOAA卫星是双星组成的极地轨道卫星,对地定向观测,平均轨道高度为850 km,星下点分辨率为1.1 km,扫描宽度约2800 km;星载探测器为改进的甚高分辨率扫描辐射仪(AVHRR)具有5个观测通道:其通道1(ch1)设置的通道波长为0.58~0.68 μm,属可见光波段;通道2(ch2)波长为0.73~1.1 μm,属近红外波段;通道3(ch3)波长为3.55~3.93 μm,属中红外波段;通道4(ch4)波长为10.3~11.3 μm,属热红外波段;通道5(ch5)波长为11.5~12.5 μm,属热红外波段。
我国发射的极轨卫星FY-1C的卫星,主要载荷为两台10通道的扫描辐射仪,其通道波长覆盖范围与NOAA卫星相当。
这些波段包含了丰富的大气和地表信息,为云、积雪、沙尘暴及各类地表的判识提供了可能。不同的探测表面其各通道的探测值有差别,根据各自的光谱特点,提取沙尘暴信息,建立监测模型。
7.4.6.4 信息提取
要识别沙尘暴,必须将云、积雪、沙地、植被、水域、裸地等信息判识出来,以光谱响应曲线为基础,用以下几个参量进行筛选区分,从而提取沙尘暴信息。
(1)植被指数
植被指数是遥感监测植被区和非植被区的重要依据,采用归一化植被指数NDVI区分植被。植被的NDVI>0,裸地、沙尘区、云水、积雪的NDVI≤0。
环境地球物理学概论
式中ρch1、ρch2分别为通道1、2的反射率值。
(2)水体的提取值T
通道2的反射率(ρch2)值,反应水陆界线明显,采用ρch2<T作为区分水域的 *** ,一般取T=5。
(3)提取云雪与沙尘、沙地的水汽指数(WI)
在远红外波段>11 μm处有一水汽纯转动带,而AVHRR资料中,通道4(ch4)和通道5(ch5)的波段正好处在转动带之间,即ch4与ch5的差异能反映出含水量。大气中的云和地面积雪的含水量都远远大于沙地或沙尘暴区,沙地或沙尘暴的水汽指数小于零。因此,采用水汽指数(WI)来判识晴空沙漠或沙尘暴,将它们与云和积雪区分开来。
环境地球物理学概论
式中:ρch4、ρch5w分别为通道4、5的辐射值。
(4)地与沙尘暴的区分
采用通道1、2的反射率值,以及WI指数值相结合的 *** ,区分沙地与沙尘暴。在晴空无云的遥感资料中,沙尘暴的反射率大于沙地的反射率,另外WI指数,WI(沙尘暴)<WI(沙地)。
7.4.6.5 资料解释
遥感监测资料解释的主要任务是:对沙尘灾害的空间分布范围、影响区进行识别、定位;对沙尘运移路径和运移规律的变化过程进行动态监测;沙尘信息的遥感定量提取;沙尘灾害产生的大气及下垫面等背景状况监测;沙尘灾害动态模拟等。
为进行卫星遥感数据分析必须获取地面实测数据。地面调查信息主要包括:①用光谱仪测量地表具有稳定反射值的地物光谱反射率,如沙化土地、沙漠;②湖面和海面的光谱反射值;③太阳光度计测量太阳光谱辐射;④袖珍热红外辐射计测量表面温度;⑤便携式红外辐射计测量天空温度;⑥近地面温度和湿度;⑦景观全景照片等。因此,进行沙尘灾害研究应重视地面实验遥感的研究。通过地面沙化土地光谱特征的测量,对沙尘灾害的遥感监测研究开始由定性和半定量研究向沙尘属性特征参数的定量提取发展。地基遥感不仅使卫星遥感理论和数据反演 *** 进一步深化、遥感图像处理技术更加完善,也极大地扩展了卫星资料的应用领域,在沙尘预报、沙尘监测及沙尘成因研究方面,发挥着重要的作用。
7.4.6.6 沙尘暴的预报
由中国气象局组织建立的国家级沙尘暴监测预警服务业务系统于2001年3月1日投入业务试运行,同日中央气象台把沙尘暴预报与强沙尘暴警报纳入日常天气预报业务范围。全国人民可以像了解天气预报一样,从电视、电台和 *** 等媒体中了解沙尘暴的状况,做到早预防,以尽可能减少灾害损失。
中国气象局从2002年2月开始启动国家沙尘暴监测预警服务系统首期工程,在新疆、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西、北京等地各气象站布设仪器设备,组建一个自动化程度较高的沙尘暴天气综合监测网,增加对沙尘天气的特种观测项目和观测密度,在之一时间获得沙尘暴形成、移动、分布以及有关环境变化的数据,提高沙尘暴天气预报的准确性和时效性。