变化检测技术论文

变化检测技术论文（共12篇）

变化检测技术论文 篇1

摘要：遥感图像目标检测与识别是遥感图像处理与分析领域备受关注的课题,其核心任务是判断遥感图像中是否存在感兴趣的目标,并对其进行检测、分类与确认。本文主要围绕面向目标的遥感变化检测技术,分析了各种遥感变化检测方法的特点,综述当前遥感图像目标检测与识别的主要处理方法,在此基础上指出研究中尚存在的问题和研究动向。

关键词：目标识别,遥感,卫星影像,信息提取,变化检测

1、引言

遥感变化检测的主要目标是研究地球资源和环境状况的动态变化,分析人类活动对地球环境的影响以及保障国家和社会安全服务。随着各种卫星遥感平台和航空遥感平台技术不断深入发展,各种遥感数据不断积累,各级空间数据库的建立,通过航空和航天遥感,我们不断观测和把握地球的变化,特别是地球表面从宏观到微观的变化,全面记录不同空间尺度和时间尺度的影像。如何从这些遥感影像中提取变化信息成为遥感影像变化检测研究的重要课题。

在国内外近几十年的研究中,总结出了许多基于遥感影像的变化检测方法,并广泛应用于土地覆盖变化研究、数据库更新、环境管理和防灾救灾等方面。随着我国卫星技术的不断发展,各种气象、资源、海洋和环境减灾等系列卫星的成功发射,我国正向航天强国迈进。近年来随着变化检测技术的不断完善和发展,各种变化检测技术软件平台的研发和综合利用各平台进行检测,使得传统检测技术效率低下和误差大等缺点得到了很大的改善,促进了变化检测的自动化进程,提高了检测效率和检测精度。

以世界范围看,随着遥感变化检测技术应用服务的扩展和效益的提高,遥感变化检测技术的应用发展大体可分军事应用、公益应用和商业应用三个层次。军事应用特点是采用高新技术、发展速度快;社会公益应用的特点是政府重视、投资有保证,能实现全国土覆盖;商业应用的特点是面向工农业生产,深入经济建设、社会发展和民众生活的广阔领域,因而有大量企业参与,向着工业化和产业化目标,有广阔的发展前景。

2、变化检测处理流程及常规方法

面向目标识别的变化检测核心和关键是提取变化信息,当前的变化检测方法都是为了有效地从多时相遥感数据中提取出目标的变化信息。依据遥感影像变化检测原理,其工作流程主要包括数据获取、预处理、变化检测和精度评估等步骤,可以用图1来表示。本文依据文献[1,2,3,4],从算法角度出发,将当前变化检测方法分为基于代数运算、基于变换、基于分类和基于空间结构四类变化检测。在本文的组织中,考虑到与目标识别的高度相关性,我们将后两种方法放在第三章阐述。

2.1 基于影像代数运算的变化检测

该类方法的优点是简单、直接,主要包括:图像差分、图像比值、图像回归和植被指数索引等。这类方法的不足是难以确定变化的类别和不能对变化信息进行更加具体的描述。

2.1.1 图像差分法[5]

通过计算经过预处理的多时相影像对应像素的差值,产生目标图像与基准图像的差值图像,然后通过适当的阀值选取方法选取阀值,找出检测图像与基准图像差异较大部分,来表示发生变化的区域。此法最为常用和基础,适用于各种地理环境、图像类型和各种波段影像。其阀值的选取是实际应用中的难点,检测精度依赖于配准的精度,通常要求配准精度达到像素或亚像素级别。

2.1.2 图像比值法[5]

通过多时相图像“相除”,计算其比值,如果图像没有发生变化,则其对应像素的比值为1,由于实际环境受各种因素的影响,只要其比值在接近1的某个范围(通常是选取大于和小于1两个阀值,这是比值法的关键),我们则认为没有发生变化,如果比值在我们选取的阀值以外,则发生了变化。图像比值法通过计算变化前后两幅图像的比值图像来找出变化区域,对图像的预处理精度要不较高,在实际工作中,我们通常还要对除数加一个很小的不影响结果的常数(除数不能为0)。

2.1.3 图像回归法[6]

通过分析多时相影像之间的统计联系,来研究多时相影像之间的相关关系的数量表示,以此来检测多时相影像的变化信息。该方法是用一个线性函数来表示多时相影像像元值之间的关系,通过合适的数学模型(不同的应用目的,其回归模型是不同的)进行回归,然后通过计算回归值与原像元的差值,来获取多时相影像之间的残差图像。同样最后也是通过选取适当的阀值来确定变化区域。

2.1.4 植被指数索引法[7]

利用植被对红外波段和近红外波段之间不同的光谱效应(植被对红外的强吸收能力和近红外的强反射能力),通过研究两波段影像数据对应像素的比值(通常是灰度值或灰度值的几何运算之比),来检测植被的变化。最普遍的植被指数法有归一化差分植被索引法(NDVI)和比值植被指数法。利用植被指数法对不同时期植被覆盖状况的敏感性,来研究土地沙漠化和农作物、森林虫灾等。

从以上方法可以看出,基于代数运算的变化检测方法大多需要通过阈值来确定变化区域,稳健有效地门限选择方法是长期的研究热点,非实时需求下常采用交互方法确定门限。

2.2 基于影像变换的变化检测

为了减小遥感影像数据之间的冗余信息,我们通常对遥感影像进行变换,以此来增强影像之间的变化信息,以便于识别变化信息。该方法主要包括主分量分析(PCA)、典型相关分析(Canonical)、缨帽变换(K-T)等。

2.2.1 主分量分析法(PCA)[8]

为使信息损失减小,同时减少计算量和影像数据处理的复杂程度,主分量分析法将所有的信息压缩到几个特征向量上,主要应用于多个时期的影像集,将多维特征变换到正交特征空间中进行分析。主分量主要从影像数据的协方差矩阵和相关矩阵的特征向量推导而来,定义一个新的正交坐标系统,由这些矩阵的特征向量来定义新坐标系统的坐标轴,利用向量乘积对影像的每个像素进行单独变换,得到新坐标系的坐标值。可将矩阵的特征向量看作新的波段,影像每一个像素的坐标值作为此波段上的亮度值,当感兴趣区域没有显著变化时,影像数据之间的相关性较大,而当感兴趣区域发生了较大的变化时,影像数据之间的相关性减小。

2.2.2 典型相关分析法[9]

典型相关分析法是将不同时相的两组多通道影像变换成一组新的多通道影像,以降低原始影像内部通道和不同影像之间的相关性的影响。可以利用该方法的线性不变性,以及对测量设备的增益和线性辐射畸变不敏感等特点,对成像条件有差异的多时相多通道遥感影像进行变化检测。在实际应用中,通过学习样本计算出变换系数,确定变化关系,减小数据冗余,降低多时相影像间的线性相关性。

2.2.3 缨帽变换[10]

缨帽变换是为了解决主分量分析法中不同影像的主分量难以相互比较的问题,是基于影像物理特征的固定变换,从而定义四个分量(土壤亮度指数、湿度指数、绿度指数和噪声)。缨帽变换的转换系数是固定的,独立于影像,不同时相的影像产生的亮度和绿度可以互相比较。随着植被的生长,绿度指数上信息量增加,土壤亮度指数上信息量减小,当植被进一步成熟或凋零时则相反。因此,可以对不同时相的影像进行缨帽变换,提取前三个分量进行比较,确定最能描述变化的分量,识别来地物的变化。

3、目标识别任务相关的变化检测技术

3.1 目标识别任务与变化检测技术的结合点

遥感图像目标检测与识别[11,12,13]一直是遥感图像处理和模式识别领域研究的热点课题,是建立在模式识别基础上的,其实质是依据目标的形状、面积、周长、长宽比、圆度等,把未知目标判别为一组已知目标集中某一类的过程,主要难题包括:复杂的背景、多种形式的干扰、不断增长的目标机动性和灵活性,主要涉及图像预处理、目标探测、图像分割、特征提取与选择、目标分类识别与目标跟踪等多级步骤。

目标识别处理一般包括特性分析与目标建模,特征提取与学习训练,识别性能评估与方法反馈等。目标识别建模是其中的关键部分,与识别的层次息息相关。从信息的组织形式上,可归纳为三种类型的方法:第一类模型是:目标模板表述模型,直接使用目标识别相关的典型目标数据建立模型,采用相似性度量的模板匹配进行识别。这是早期的方法,对一些简单的应用情况可能是合适的,但其对感知目标输入数据的变化和噪声敏感;第二类模型是:基于数据层的特征矢量表述模型,其使用单层结构的多特征属性组合建立模型,在特征矢量表述模型基础上可以建立形形色色的识别分类方法。这类方法是建立在数据层上的,为获取对分类更有效的特征集,需要组合特征数目少的特征集,通常需要采用合适的特征选择和提取方法。第三类模型是基于元特征的层次结构表述模型。通过对目标数据的分析,可以提取以基础单元的特征,还可以将相连的具有同样属性的特征聚合成特征集,即形成所谓的元特征。例如,图像中的具有相同特性的区域、线段等。这类元特征由多个基础单元构成,是一种更简洁的目标表述单元,由此建立的目标模型将可以表述更多的、更复杂的、不同层次的目标类别。这类方法为基于知识的识别方法提供了信息组织的基础。

依据前述,目标识别任务与变化检测技术存在互相渗透关系,在三个识别层次上均可以找到结合点:第一层次,从背景中发现目标,通常称为目标检测。结合多时相信息,针对热点地区的动态监视任务中,提取变化与非变化,剔除“伪变化”或不感兴趣变化的过程;第二层次,区分目标的类型,通常称为目标分类,进一步的任务有目标鉴别与目标识别。例如,通过多时相掩膜构造,可有效识别移动目标(尤其是时敏目标)的动态情况,随着遥感数据回访周期的缩短,采用多时相或超时相数据可进一步完成某些感兴趣目标的动态特征刻画与跟踪监视任务;第三层次,个体目标的确认通常称为目标确认。随着数据空间分辨率与光谱分辨率的提高,在低层次检测识别的基础上,完成特定目标要素组成变化的精细化分析,例如:军事上的毁伤效果评估任务等。

下面,仍以基础方法为重点,简述面向目标识别任务的变化检测技术。

3.2 面向目标识别的变化检测技术

3.2.1 基于影像分类的变化检测

利用影像分类对多时相遥感影像进行的变化检测主要包括分类后比较法、同时分类法和人工神经网络法。基于影像分类的方法可以提供变化目标的类别,减少外界干扰因素对变化检测的影响,但其对学习样本的精度要求较高,分类结果对其性能的影响较大。

(1)分类后比较法。[14]分类后比较法是对每个影像进行单独的分类(监督或非监督方法),然后根据相对应位置区域像素类别的差异来检测发生变化的区域。一般情况下为了降低配准误差的影响,通过人工区分模式和形状,利用计算机进行定量分析来进行变化检测。该方法可以确定变化的空间范围和变化信息的性质,但分类方法选择较难,检测精度对影像分类精度的依赖程度较高。

(2)多时相同时分类法。[15]在监督或非监督模式下,利用多个时相的组合影像数据的单个分析来提取变化区域。在监督分类中,由变化区域和不变区域的学习样本来导出统计量,以决定特征空间;在非监督分类中,通过聚类算法来分析影像分类的类别。直接的多时相影像分类法在检测港口和森林区域的变化中,容易得到比较好的结果,同时能够简单地标记变化类别和减少分类的时间。

(3)人工神经网络法。[1]作为非参数的监督方法,是利用人工神经网络的自组织、自适应性强的特点,通过学习不同时相的影像数据样本来估计影像数据的属性和训练网络,利用网络结点间的连接来储存信息和完成分类计算。人工神经网络法的关键是确定神经网络的结构层数(具体包括网络层数的确定、隐含层节点数的确定、初始权值的选择和学习速率的选择。)和选择合适的训练样本。

3.2.2 基于影像空间结构的变化检测

基于影像空间结构特征的分析法主要针对人造目标,根据不同影像中人造目标的空间结构信息的变化来实现变化信息的提取。该类方法对于高分辨率影像变化检测方面具有较大的优势,但如何提取特征与分析比较是这类算法的难点。

(1)基于线特征。在基于目标识别的变化检测中使用的线特征主要有两种:基于影像梯度信息的边缘特征和描述目标形状的轮廓特征。基于线特征目标识别的变化检测主要是通过影像的边缘信息来描述地物,然后通过边缘特征的变化感知目标的变化,此法需要稳健的边缘特征提取方法和线匹配方法,对于影像的预处理的精度要求不高,同时比较稳健,对于形状不规则的目标有较好的检测效果。由于此法是通过目标的边缘进行检测,因而对目标变化的细微信息难以准确地描述。

(2)基于空间纹理特征。影像的纹理是影像灰度统计信息、空间分布信息和结构信息的反映,同时也是对影像空间上下文信息的描述,根据描述纹理的方法不同,可以将该方法分为利用梯度描述纹理和利用灰度共生矩阵描述纹理两类。不同的物体有不同的纹理特征,因而它的变化必将引起其纹理发生变化,可以利用其空间纹理的变化来检测目标的变化。目标的变化使其空间纹理也发生了改变,进而通过空间纹理的比较来感知目标的变化,该方法需要选择合适的纹理描述方式,必须根据不同的目标纹理特征选择合适的描述纹理的方法。

4、遥感发展新趋势带来的思考

近年来,变化检测的研究呈现三个特点:应用广泛、数据多元、方法综合。目标识别是对有限感知数据的解释过程,随着感知手段的丰富和能力的提高,随着应用需求的不断深化,正确的、精确的和快速的目标识别需求将日益突出,存在着巨大的发展空间和应用前景,同时也面临理论方法与应用实践的严峻挑战。对目标识别相关的变化检测要求是:自动化、实时化和在轨化。文献[4]指出:目前的变化检测技术,从方法上看主要停留在像元级的数据导引的方法,缺少知识导引的特征级变化检测方法,尚未充分利用新旧影像间的许多关联信息,更缺少自动的变化检测方法;空间数据和识别知识的挖掘方法,处于起步状态,变化检测中较少利用多光谱和高光谱信息。

遥感对地观测的不断发展,带来了更高的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率,观测平台的多样化使得综合观测、融合识别的趋势明显,即:大小卫星平台的综合、空天平台的综合、技术与应用的综合[12]。这将有效的提升数据的利用潜力和服务于识别任务的检测-鉴别-识别分析能力。

结合目标识别的应用特点,考虑到目前智能计算与自动处理的实际能力,在相关的变化检测研究中,应重点关注如下问题:

一是强调海量数据的快速筛选方法研究。感兴趣目标及其变化的快速筛选,逐步推向智能化、自动化、实时化,以解决实际应用需要,缓解人工处理压力;

二是重视数据挖掘带来的知识导引。异质数据的互补潜力,多时相数据、超时相数据中隐含的大量相关信息,远未得到系统的分析与总结;

三是引入适当的人机交互处理。智能化处理定位不准,导致许多研究找不到直接支持情报生产的契合点,只要人工交互设计得当,符合流程特点,可以简单快捷并充分发挥人的能动性;

四是多角度综合理论方法、领域技术及应用系统。形成集成的应用系统,综合利用先验信息、地理信息、专家专业专题信息等,在解决实际应用问题的同时,反过来进一步扩展目标识别与变化检测的理论研究内涵;

五是关注实际应用中可以采用的性能评价问题。面向具体应用,从影响性能因素的提取、性能参数的测试和性能参数认定等方面,综合提炼评价指标体系,并进一步获得应用和研究部门协调认可。

5、结语

针对面向目标的遥感变化检测技术良好的发展空间和应用前景,本文从变化检测的一般流程和常规方法入手,介绍了变化检测的常规方法——基于影像代数运算和基于变换的变化检测,并着重分析了面向目标识别任务相关的变化检测技术——基于影像分类和基于空间结构的变化检测,并对在与目标识别相关的变化检测研究重点关注问题进行了探讨。分析上述方法,我们得出以下结论:随着感知数据手段和能力的增加,随着应用需求的不断深化,正确的、精确的和快速的目标识别需求越来越多,面临着理论方法与应用实践的严峻挑战,需要解决图像自动配准、影像自动匹配、特征自动提取、目标自动解译、影像自动融合和数据自动清理和分类等关键性难题。作为补充,面向目标的变化检测应遵循以下几点原则:一是目标变化分离原则。从各种变化信息中提取目标的变化信息,排除系统噪声,自然变化规律以及非感兴趣变化等干扰。二是物候变化最大原则。选择目标变化最大的时间段,正确的光谱波段和合适的空间分辨率。三是过程误差最小化原则。由于是一个联动的分析过程,在几何配准、辐射校正等步骤中,应结合应用目的谨慎选择可行方法,尽可能避免信息失真。

变化检测技术论文 篇2

②50多年来，航天技术已经催生了许多有助于改善环境和节能减排的新产品和新服务，例如，天基卫星导航系统有助于减少海陆空运输工具，尤其是汽车的二氧化碳排放;遥感技术使风力涡轮机的发电效率更高;气象卫星的信息有助于太阳电池阵产生更多的电能。在过去几年中，欧洲航天局(ESA)的航天技术及商业转化中心又推出了一些有助于节能减排的创新产品和创新服务。

③为了最大限度地提高新风力涡轮机的发电量，法国一家公司利用欧洲航天技术转移计划开发出一种专用激光雷达测量仪器，它能测量出距离地面高度上风力发电机所处位置的风速和风向。这种激光雷达技术就是采用了ESA即将在“风神”遥感卫星上所用遥感器的同类技术，而且这家法国公司在起步阶段曾利用ESA 商业孵化中心改进激光雷达的性能。目前基于这种航天技术而研发的更多舣器已在100多个国家得到广泛应用。意大利一家公司利用气象卫星数据而开发的名叫太阳卫星的监测系统可以精确预测光伏(太阳能)发电厂的电力输出。这些来自气象卫星的信息用于改进光伏电厂各系统运行状态，并能快速检测出其故障。据估计，这些故障会导致发电量每年减少1O%以上。目前这一检测系统已安装在意大利 的若干光伏发电系统中。

④航天技术不但能够为开发可再生能源服务，而且其航天遥感器还可用于减少 工业和采暖锅炉碳排放。这种原先用于航暴器方面的监测技术，现在已被转用于精确控制工业和民用采暖锅炉燃烧状况的监测系统。由于这些锅炉是排放二氧化碳的主要污染源之一，因此这种监测系统能够有效减少对环境 有害气体的摊放量，确保锅炉燃烧系统保持最佳燃烧状态，从而达到既减少碳排放，又降低燃料消耗10%～1 5%的目的。这项由ESA航天技术转移计划支持而开发的技术，目前已被德国某公司应用于监测工业锅炉和其他各种民用采暖装置。

⑤卫星导航系统也可用于减少汽车尾气排放。卫星导航系统通常用于为海陆空交通工具和行人指引道路。而现在又有人发明利用这些卫星导航信息减少汽车燃料消耗和尾气排放。众所周知，汽车行驶中如果反复突然加速和突然刹车减速，会使最环保的汽车也增加汽油消耗。一种名为智能“绿色驾驶系统”的产品，能够综合利用卫星导航信息和路况信息，及时告诉司机何时该加速，何时该减速，何时该保持恒定速度。使车辆始终运行在最节油状态;采用这一系统，预计可节省油耗 15%—25%。另一种名叫“伽利略经济驾驶”的节能减排装置，可充分利用卫星导航系统提供的道路地形高度剖面信息来优化车内菜些辅助装置(如发电机、空调和功率操控系统)的操作，从而节省多达到20%的燃料。据估算，如果全欧洲采用上述节能减排装置，每年可节省燃料20亿升，减少500万吨二氧化碳的`排放量。

⑥另外，卫星导航也有助于改变生活方式。要减缓全球气候变暖，减少有害气体排放，就必须改变我们现在的生活方式。为此你最好了解你的出行方式和生活方式对全球变暖所产生的影响。英国的一些科研人员正在实施跟踪碳排放足迹计划。这一创新概念有助于人们更多地了解每个人每天碳排放的足迹，鼓励人们改变其出行方式，减少碳排放，从而达到减缓全球变暖的目的。例如，有一种安装在手机上的软件套件，可以根据所搭乘的交通工具及行程距离，计算出出行者的碳排放量，其准确性达到65%。该软件的优点是简便易懂，当你采用步行取代驾车出行时，你会立即看到你为减排所做出的贡献，从而鼓励人们改变生活方式。

8、结合全文，概述航天技术对减缓气候变化有哪些作用?(4分)

9、请从说明方法的角度，说说文中划线句子的作用。(3分)

10、第四段中“由于这些锅炉是排放二氧化碳的主要污染源之一”。一句中的加点词能否去掉?为什么?(任选一个加点词作答即可)(3分)

11、阅读下列三则链接材料，联系全文，写出你的探究结果。(4分)

材料一：哥本哈根联合国气候大会，于月7-18日在丹麦首都哥本哈根召开。12月7日起，192个国家的环境部长和其他官员在哥本哈根召开联合国气候会议，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。这次会议试图建立一个温室气体排放的全球框架，也让很多人对人类当前的生产和生活方式开始了深刻的反思。

材料二：以“畅想绿色未来”为主题的“20北京国际汽车展览会”于5月3日落下了帷幕。在本次车展上，有95台新能源汽车亮相，众多汽 车商都将推出新近研发的节能、环保车，突出展示近年来新能源及混合动力汽车的研发及推广、节能减排技术的运用等最新成果。

以清洁技术参与解决气候变化问题 篇3

清洁技术指能够降低现有能源和资源消耗，减少对环境的负面影响，高效使用自然资源的某类产品、工艺和服务。主要包括新能源及高效节能技术、资源与环保技术等。

清洁技术产业是指应用清洁技术减少环境污染、降低资源依赖、满足人类环境需求，为社会、经济可持续发展提供产品、工艺和服务支持的产业。主要包括新能源与高效节能、环境保护与清洁生产四个方面，具体涉及能源生产、能源存储、能源基础设施、能源效率、运输、水资源及水处理、空气质量与环境、材料、制造业/工业、农业、废弃物处理及循环利用十几个领域。清洁技术产业不仅限于末端治理，更侧重于污染的源头削减及过程控制。

清洁技术及其产业的发展与世界及我国环境资源所面临的问题密切相关。近年来，清洁技术产业已经成为全球高新技术产业的新兴增长点。2006年，对可再生能源等清洁技术的投资成为继生物技术和软件之后，风险投资涉足的第三大领域。据英国New Carbon Finance公司分析，2007年全球可再生能源行业产值将达到900亿美元，比上年增长27%。美国的一项调查数据显示，2007年美国在清洁技术领域投资202个项目，投资金额达22亿美元，截至2007年第一季度，硅谷风险投资在清洁技术领域投入了9.03亿美元，同比增长了700%，是硅谷增长最快的行业。从总量来看，美国清洁技术领域的投资占所有风险投资总量的10%左右，而在欧洲这个比例高达17%左右。2006年，我国共签署清洁技术投资项目26个，投资总额达4.2亿美元，投资比上年增长了147%。

清洁技术产业在我国具有很好的发展前景。根据国家专项规划，到2010年中国环保产业总产值将达到8800亿元，约占同期年GDP的3.4%。为实现“十一五”环境目标，这期间中国环境保护投资需要1.4万亿元，“十一五”期间环保产业年增长率将达到15%。建筑节能领域，2020年前我国既有建筑节能改造须投入1.5万亿，“十一五”期间北京市场规模达80亿。

我国环境与能源资源状况

今年是我国改革开放30周年，历经30年发展，我国取得了举世瞩目的成就：经济增长速度全世界第一、外汇储备全世界第一、引进外资全世界第一。GDP总量扩张了58倍（当年价），跃居世界第四位，年均增速9.78%。在这一增长过程中，工业始终是主导力量。我国走了一条赶超型或压缩型的工业化道路。这样的经济增长和工业化进程决定了：中国的煤炭、石油、钢等能源消耗全世界第一；建材消耗全世界第一；原材料进口全世界第一。

生态负担日益沉重：发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题，在我国近20多年来集中出现，呈现结构型、复合型、压缩型的特点，对人们的生产生活已构成现实威胁：在人均GDP400到1000美元时，同时遭遇产业污染、城市生活型污染、酸雨、生态退化、全球环境问题、微量有机物、持久性有机污染等问题，出现了发达国家人均GDP3000至10000美元期间出现的严重污染。我国主要污染物排放量已超过环境承载能力。

支撑经济发展的自然资源也出现严重短缺：目前45种主要矿产资源人均占有量不到世界平均水平的一半，能保证2010年需求的只有24种，能保证2020年需求的只有6种。传统工业化需要的三大自然要素，一个是土地，一个是水，一个是矿产资源，中国已耗损大半。

在能源资源方面，目前我国一次能源生产量和消费量均超过20亿tce（吨标准煤），居世界第二位。但是中国人均能源消费水平很低，2005年为1.7tce，仅为世界平均水平的70％，为先进工业国家的1/4。中国仍处于工业化和城市化的发展过程之中，2005年人均GDP仅为1700美元，城市化水平也只有世界平均水平的43％。先进工业国家在20世纪人均GDP达到1万美元时，其人均能源消费基本达到4 tce以上。如依此推算，未来我国的能源需求量将十分可观。

高资本投入、高资源消耗、高污染排放必然导致低效率产出。目前，我国第二产业劳动生产率只相当于美国的1/30、日本的1/18、法国的1/16。资源生产率相当于美国的28.6%、欧盟的16.8%、日本的10.3%。

由此可见，我国现行的经济增长，主要是以对环境资源的无节制的利用为基础和前提的。如果不尽最大可能节约能源资源和保护生态环境，很可能造成“资源难以支撑，环境难以容纳，社会难以承受，发展难以持续”的严重后果。目前我国经济发展过程存量环境问题没有解决，增量环境问题又不断产生，使得在当前和今后一个时期，环境形势会相当严峻，环境污染的损害突显、突发性环境事件频发，进而体现为利益冲突。具体表现为“生存性环境权益”和“生产性环境权益”以及“发展性环境权益”之间的冲突。这种冲突已经广泛地存在于我们的日常生活中，并且，具有愈演愈烈的趋势。保全我国社会可持续发展的基础——自然资本，特别是巩固“生存性环境权益”的任务异常艰巨。因为，我国的人口资源环境结构比发达国家紧张得多，不可模仿发达国家走“先发展后治理”的老路，发达国家在人均GDP8000至10000美元的时候解决了环境问题，我们支撑不到那一天，预计当中国人均GDP3000美元时，环境危机可能带着其他社会问题提前来到，我们所取得的那些经济成果根本无法抵挡。

胡锦涛总书记在2004年9月的中共十六届四中全会的讲话中就曾指出：“如果不从根本上转变经济增长方式，能源将无以为继，生态环境将不堪重负。那样，我们不仅无法向人民交代，也无法向历史、向子孙后代交代。”

十七大提出建设生态文明，是根据我国国情，顺应社会发展规律而做出的正确决策，是时代的需要、发展的需要。“生态文明”首次写进党代会报告，是我们党对我国经济发展进程中存在问题的清醒认识，也表明了对存在问题予以解决的决心。

中关村促进节能减排与生态文明建设方面的科技优势及引领作用

环境是重要的生产力，保护环境是保障经济实现可持续发展的基础，而科技是节能与环保工作的基石，是推动历史性转变的重要支撑。

中关村科技园区在清洁技术领域，中关村拥有45家科研机构，8个国家重点实验室，6个国家工程研究中心，9个国家工程技术研究中心，11家北京重点实验室，20余家国家和北京市检测中心。园区在清洁技术领域国家重点实验室、国家工程研究中心及国家工程技术研究中心分别占全国相关国家重点实验室、工程研究中心和工程技术研究中心总数的45%、1/3和40%。

2006年，中关村清洁技术产业总收入750.41亿元，比上年增长37.9%。2007年前三季度清洁技术产业总收入已达557.1亿元，同比增长55.6%，实现利润54亿元，占利润总额的16.0%，同比增长62.2%，预计全年将超过1000亿元。清洁技术产业在园区经济总量中的比重从2001年的2.2%上升至2007年的11%。清洁技术产业已成为中关村继通信设备之后的第二大产业，是中关村新的经济增长点。

今年是中关村科技园区成立20周年，经过20年的积累与发展，园区在空气环境、污水处理、新能源、高效节能、资源综合利用等领域形成了一批实力雄厚的技术产品，一些自主创新的技术在国内处于领先地位，也有一些技术已达到国际先进水平，具有较强的国际竞争力，为全国的节能减排与生态文明建设提供了强大的科技支撑服务。

中关村科技园区如何根据环保能源产业的特殊性，结合自身的科技与文化优势，在全国的节能减排与生态文明建设方面积极发挥引领作用。主要从解决环境能源综合问题的创新模式、先进文化意识传播及科技与产业创新等三个方面实现突破并发挥引领作用。

环境与能源资源问题的综合性与中关村解决模式的创新——构建清洁技术产业相关动态联盟；

结构型、复合型、压缩型的环境问题特点决定了我国环境保护的复杂性、艰巨性和长期性，解决我国环境问题的难点将不是哪一个领域的困难，而是缺少综合各方面的能力，因而需要采取创新的组织形式，集成多方面的资源，围绕国家环保与能源方面的关键技术开展联合攻关、协同创新，同时进行产业化组织形态与高技术服务模式的创新，有效促进技术——资本——市场的充分结合，这其中最重要的创新形式就是联盟、协作。产业动态联盟通过资源共享和创新要素的优化组合，实现核心能力的优势互补、‘强强联合’，以最低的柔性成本对外部需求作出敏捷的反应。同时在合作竞争中表现出风险不守恒规律，可很好的规避项目风险。产业动态联盟在国际上被认为是最好的合作模式之一，这种模式对解决我国所面临严峻的环境与能源问题同样具有重要的现实意义。

中关村科技园区按照国家和北京市政府倡导的科学发展观，大力发展循环经济，实施节能减排、清洁发展的战略，积极组织园区内大专院校、科研机构和企业，推动各种资源的集成、协作和配套，先后发起成立了“中关村城市污泥无害化产业联盟”、“中关村清新空气产业联盟”、“中关村新能源（热泵）技术应用联盟”、“中关村资源节约与能源管理服务产业联盟”、“水资源高效利用与污水处理再利用联合体”、“生态农业与新农村建设联合体”等，形成创新集群，开展清洁技术研究，并坚持“传播先进的环境科学意识，推广适宜的循环经济技术，提供同步的集成技术方案，解决现实的环保能源问题”的宗旨，开展国际交流、环境文化意识传播、节能环保示范工程建设等工作。

文化意识领域；

环境意识反映了人们对环境问题的认识水平和为此采取行动的自觉程度。温家宝总理指出：“决策者及公众环境意识的匮乏是导致当前中国十分严重的环境污染问题的一个重要原因”。节能减排的社会基础是全民参与，全社会节能环保的水平取决于全民节能环保意识。

广泛开展国际交流，多渠道搭建合作平台

中关村科技园区多次邀国内外知名专家举办科技研讨会议，增强国内外技术与信息交流，共同探讨解决中国乃至全球的环保能源及气候变化等问题之策。近年来，中关村科技园区先后举办了“北京国际循环经济实践高峰论坛”、“中关村引领循环经济发展论坛”、“北京与台湾两岸环保科技交流会”、“奥运工程可持续发展研讨会——《奥运工程环保指南》宣讲会”、“加拿大与中国环境与绿色能源产业论坛”、“中国中关村·日本关西科技交流会——中日环保技术及产业最新进展研讨会”、“蓝藻和CO2处理与资源化利用研讨会”、“来自硅谷的清洁技术研讨会”、“2007诺贝尔奖获得者北京论坛——节能减排与可持续发展分论坛”等大型国内外科技交流会议，为国内外先进技术与信息的互通提供有效平台，从而增强国内企业自主创新与吸纳引进的能力。

积极传播环境理念，提升环境意识

环境保护工作不仅需要政府推动，更需要调动全社会的力量参与，而增强全民环境意识已成为亟待解决的问题。中关村科技园区十分重视环境意识的提高及环境理念传播，开展了一系列工作。

书刊出版，传播环保系统理论知识

为增强全民环境与能源资源危机感，倡导可持续消费、绿色消费、绿色教育等全新理念，配合中国新农村环保能源工作的开展，先后编著出版了《绿色新概念——21世纪经济与环境发展大趋势》、《谁能驱动中国？——国际能源危机与中国方略》、《循环经济国际趋势与中国实践》、《论环境友好型社会建设》、《新农村能源与环保战略》等书籍，并通过出版社向全国发行。

协助全国人民代表大会环境與资源保护委员会出版《中国人大·环境与资源》专刊。

培训政府官员，增强绿色行政观念

为了增进政府部门环境意识，提高对先进技术的认识，并在具体实践中运用，中关村先后培训了国内10余个省市政府的官员，开展了科学发展观、环境伦理价值观与循环经济理论宣讲及与节能减排相关的清洁技术推广实践活动。并与国家发展和改革委员会培训中心合作，通过卫星培训系统，向全国省、市、县政府、发改委、经贸委、规划局、产业园区主管循环经济、资源节约工作的领导以及有关企事业单位负责人进行循环经济理论与实践培训。

与芬兰SYKLI环境学院等机构联合开展了“中国民族地区民族领导干部芬兰环境管理与可持续发展研修班”培训工作，使分别来自蒙古、维吾尔、苗、哈尼、仡佬、白、彝、回、满、汉等10多个民族的干部了解了芬兰、德国及周边国家的环境保护经验、最先进的环保技术及先进的环保理念与文化，极大地提高民族地区干部环保管理水平及环保素质。

中关村科技园区还连续7年在中国举办发展中国家政府官员参加的培训班，交流可持续发展、节能与环保等相关议题，并资助一些发展中国家政府官员参加。

从青少年抓起，培育公众自觉环保意识

环境意识的提高要从青少年抓起，中关村与北京蓝天儿童艺术团等联合推出大型儿童环保科幻歌舞剧《哪吒与金翅鸟》，并通过中国中央电视台向全国传播，使全社会儿童普遍受益。

中关村还与NGO组织联合在北京市西城区图书馆、北京海淀公园、首钢集团等地向公众进行环保宣传活动，参与“绿色奥运·携手未来”——中韩大学生志愿者交流营活动，以2008年北京奥运会为契机向两国大学生传播先进环保理念，还在中国人民大学、中国地质大学、北京化工大学、安徽农业大学、中国科学院研究生院、首都钢铁集团等地举行了一系列环保节能宣讲活动，这些活动都取得了良好效果，得到了广泛好评。

科技与产业创新及标准创制领域

全面开展清洁技术研究，推动标准制定工作

开展先进环保能源技术研究有利于促进现实的环保能源问题解决。中关村大力支持以企业为主体，产学研结合的技术创新体系，20年来培育出一批拥有自主知识产权的与节能减排相关的清洁技术，这些技术的广泛推广应用，产生了很好的经济效益和环境效益。如：

太阳能真空集热管技术产品，“Al-N/Al”涂层及相关品牌集热管被誉为“Dewar·China”真空集热管，并通过ISO9002国际质量体系认证和英国皇家UKAS质量体系认证，处于国际领先地位。在国内具有最大的市场占有率，仅此产品，截止2006年8月底，在中国各大城市安装太阳能集热管3076万支（热水器：87.2万台），累计集热面积约300万平米。相当于节煤45万吨标准煤，节约电10亿Kwh，减排二氧化碳84万吨，其节约的电力约占三峡年发电量（年发电量近500亿千瓦时）的4%。这项清洁技术受到国际广泛关注，该产品已远销德国、比利时、瑞士、日本等发达国家和地区。

蓄热式高温空气燃烧技术，自2000年以来，在全国大型耗能企业已经取得170多台工业炉节能改造业绩，平均节能达到30%到70%，降低污染物排放30%到70%以上。已经改造完成的各种燃料工业炉每年可为国家节约燃料32MGJ（折合煤炭近110万吨/年）。每年可减少500万吨二氧化碳的排放。目前中国有数以万计的工业加热炉和其它各类工业炉窑，采用该项技术后，平均节能率可达30%，预计每年可节约3000万吨以上标煤，可为中国的企业带来300亿元以上的经济效益。2006年该项节能技术进入欧洲市场，已在瑞典最大的钢铁公司SSAB取得燃料节能合同，与其它一些国家开展节能技术的合作也在洽谈中。

化学物质及变化单元检测试题 篇4

1.氧化还原反应的实质是 ()

(A) 化合价的升降

(B) 得氧和失氧

(C) 电子的转移

(D) 有单质参加反应或有单质生成

2.胶体与溶液的区别是 ()

(A) 丁达尔现象

(B) 分散质粒子的直径

(C) 电泳现象

(D) 均一性和稳定性

3.某固体化合物A不导电, 但熔化或溶于水可以完全电离, 下列说法正确的是 ()

(A) A为非电解质

(B) A为强电解质

(C) A为共价化合物

(D) A为弱电解质

4.按照物质的不同分类标准, HNO3可以属于 ()

(1) 酸 (2) 盐 (3) 氧化物 (4) 含氧化合物 (5) 碱 (6) 纯净物 (7) 化合物 (8) 混合物

(A) (1) (3) (4) (6) (B) (1) (4) (6) (7)

(C) (1) (8) (D) (1) (4) (5) (7)

5.某物质经检验只含氧元素, 则该物质为 ()

(A) 可能是纯净物也可能是混合物

(B) 可能是单质也可能是化合物

(C) 一定是纯净物

(D) 一定是单质

6.关于氧化还原反应, 下列说法正确的是 ()

(A) 被氧化的物质是氧化剂

(B) 失去电子, 化合价降低的物质是还原剂

(C) 还原剂被还原, 氧化剂被氧化

(D) 得到电子, 化合价降低的反应物是氧化剂

7.Ba (OH) 2溶液与H2SO4溶液反应的离子方程式正确的是 ()

(A) Ba2++OH-+H++SO2-4=BaSO4↓+H2O

(B) Ba2++SO2-4=Ba SO4↓

(C) OH-+H+=H2O

(D) Ba2++2OH-+2H++SO2-4=Ba SO4↓+2 H2O

8.下列既是氧化还原反应且水作氧化剂的是 ()

(A) H2+CuO=Cu+H2O

(B) Cl2+H2O=HCl+HClO

(C) 2Na+2H2O=4NaOH+H2

(D) F2+2H2O=4HF+O2

9.下列变化中 (指同种元素) , 需加入还原剂才能实现的是 ()

(A) Cl-→Cl2 (B) Fe→Fe3+

(C) H2O→H2 (D) NaCl→HCl

10.近代化学常用CaH2做生氢剂, 其化学方程式:CaH2+2H2O=Ca (OH) 2+2H2↑.其中水的作用是 ()

(A) 氧化剂 (B) 还原剂

(C) 溶剂

(D) 既作氧化剂, 又做还原剂

二、选择题 (30分, 每小题只有一个正确答案)

11.下列物质中, 只有在溶液中才能导电的电解质是 ()

(A) NaCl (B) CH3CH2OH

(C) Na2SO4 (D) NH4HCO3

244312.下列离子方程式中, 正确的是 ()

(A) 铝和稀硫酸反应:

Al+2H+=Al3++H2↑

(B) 石灰石和盐酸反应:

CO2+3+2H+=CO2CO3+H2O

(C) 氢氧化钡溶液和稀H2SO4反应:

H++OH-=H2O

(D) 过量CO2和石灰水反应:

CO2+OH-=HCO-3

13.在p H=1的无色透明溶液中能大量共存的离子组是 ()

(A) Al3+、Ag+、NO-3、Cl-

(B) Mg2+、NH+4、NO-3、Cl-

(C) Ba2+、K+、SO2-4、Cl-

(D) Fe3+、Na+、NO-3、SO2-4

14.不能鉴别AgNO3、BaCl2、K2SO3和Mg (NO3) 2四种溶液的试剂组是 ()

(A) 盐酸、硫酸

(B) 盐酸、氢氧化钠溶液 (C) NaCl溶液、硫酸

(D) NaCl溶液、NaOH溶液

15.离子方程式中CO32-+2H+=H2O+CO2↑中的H+代表的物质可以是 ()

(A) CH3COOH (B) KHCO3

(C) NaHSO4 (D) NH3·H2O

16.在2FeI2+3Cl2=2FeCl3+2I2的反应中, 被氧化的元素是 ()

(A) Fe和I (B) I

(C) Fe (D) Cl

17.在酸性条件下Mn O4-能把SO32-氧化, 氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶5, 则反应后S元素化合价为 ()

(A) +2 (B) -2

(C) +6 (D) 0

18.已知下列反应: (1) 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 (2) 2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+I2 (3) I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI.判断氧化剂氧化性由强到弱的顺序是 ()

(A) FeCl3>Cl2>SO2>I2

(B) Cl2>FeCl3>I2>SO2

(C) Cl2>I2>FeCl3>SO2

(D) Cl2>FeCl3>SO2>I2

19.许多地区的自来水是利用Cl2消毒的, 为检验Cl-存在最好选用下列物质中的 ()

(A) 石蕊试液 (B) CCl4溶液

(C) NaOH溶液 (D) AgNO3溶液

20.同学们吃的零食的包装袋内经常有一个小纸袋上面写有成分, 其中有FeSO4, 则FeSO4的作用 ()

(A) 干燥剂 (B) 抗氧化剂

(C) 防腐剂 (D) 杀菌消毒

三、非选择题 (共50分)

21. (6分) 试从化合价角度, 分析下列粒子的性质.在Fe3+、Fe2+、Al3+、H+、S2-、S、Cl-、NO3-、MnO4-、I-中只有氧化性的是_____________, 只有还原性的是__________, 既有氧化性又有还原性的是.

22. (18分) 人体胃液中含有胃酸 (0.2%～0.4%的盐酸) , 起杀菌、消毒及帮助消化的作用, 胃酸过多时, 就会出现“烧心”等症状, 影响食欲.当胃酸过多时, 医生常用“小苏打片”治疗.

(1) 写出用“小苏打片” (成分为碳酸氢钠) 治疗胃酸过多的离子方程式:___________.

(2) 若病人患有胃溃疡, 最好服用“胃舒平” (成分为氢氧化铝) , 试写出反应的离子方程式:___________.

(3) 有人用土法治疗胃酸过多, 即将鸡蛋皮洗净, 烤焦、磨细服用, 用离子方程式表示其化学原理:______________.

(4) NaOH、Na2CO3也能中和胃酸, 其反应的离子方程式分别是:___________、_______________, 可以用NaOH、Na2CO3治疗胃酸过多症吗? (答“可以”或“不可以”) , 理由是_____________.

23. (12分) 某无色透明溶液中可能大量存在:Mg2+、Cu2+、Fe2+、Na+、Ag+中的几种, 请填写下列空白:

(1) 取原溶液, 加入过量盐酸, 有白色沉淀生成;再加入过量的稀硝酸, 沉淀不消失; (2) 取 (1) 中滤液, 加入过量氨水, 出现白色沉淀. (1) 原溶液肯定没有__________, 理由是____________;一定有__________.

(2) 写出有关离子方程式: (1) ___________, (2) ____________.

(3) 原溶液可能大量存在的阴离子是下列的 ()

(A) Cl- (B) NO-3 (C) CO2-3 (D) OH-

参考答案

一、1. (C) 2. (B) 3. (B) 4. (B) 5. (A) 6. (D) 7. (D) 8. (C) 9. (C) 10. (A)

二、11. (D) 12. (D) 13. (B) 14. (D) 15. (C) 16. (A) 17. (C) 18. (B) 19. (D) 20. (B) 3+3++--

三、21.Fe3+、Al3+、H+、NO-3、MnO-4;S2-、Cl-、I-;Fe2+、S

22. (1) H++HCO-3=CO2↑+H2O

(2) Al (OH) 3+3H+=Al3++3H2O

(3) CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

(4) OH-+H+=H2O CO2-3+2H+=H2O+CO2↑不可以虽然NaOH、Na2CO3也能中和胃酸, 但有强腐蚀性, 故不能服用NaOH、Na2CO3治疗胃酸过多.

23. (1) Cu2+、Fe2+, Cu2+、Fe2+的溶液均有颜色, 而已知溶液是无色的;Mg2+、Ag+;

信息技术给教育教学带来的变化 篇5

随着新一轮课程改革的推行，基础教育教学改革的呼声越来越高，教育教学改革的步子越迈越快，素质教育正在逐步向各个学校推进。在新世纪信息技术成为了基础教育教学改革的亮点。信息技术在教育教学中的应用冲击了传统教学的教育理念，把传统教育中教师占主导地位的教学模式改变为以学生为教学主体的教学模式。学生定位为学习的主体，为充分发挥学生的主观能动性、提高学生的创造性打造了良好的基础，使我们现阶段的教育教学能够朝着更为自主、更加有特色的方向发展。

信息技术的加入，迫使教师更新教育教学理念，教师在实践中主要以下面三种方式将信息技术应用于教育教学中：

1.利用信息技术辅助教学。信息时代，计算机成为教育教学中不可缺少的教具。信息技术对于教育教学的辅助作用，最重要的表现形式就是多媒体课件的应用。多媒体课件在教学中的优势主要表现在情境的创设、重点难点的突破、学生学习积极性的调动和自主学习能力的提高等。利用信息技术通过播放图片、声音、视频、录像等创设情境刺激学生的视觉和听觉，激发学生的学习兴趣，帮助学生理解知识和概念。像空间几何、物理中一些比较抽象又难以理解的知识也可以通过信息技术重塑教学模型，变抽象的说教为形象的演示，不仅能有效地唤醒学生的兴趣、调动情绪和激活思维，还能突破对重点知识和难点知识的理解。利用信息技术辅助教学，不仅可以帮助学生学习知识、应用知识，还可以充分调动学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣。

2.利用信息技术模拟教学中的实验。信息技术可以帮助教师完成在教学中很难实现的实验，为学生提供了探索和研究的平台。如小学班会课堂中，班主任利用多媒体模拟行人不遵守交通规则随便横穿马路导致事故发生，以此告诉学生过马路时一定要遵守交通规则和秩序，从而上升为珍爱生命等。如小学英语课堂中，在学习有关动物的单元时，教师不仅要让学生知道动物们可爱的一面，而且还可以模拟播放提前制作好的老虎等凶恶动物咬伤喂食的小朋友的动画，让学生知道以后去动物园观看老虎等凶恶动物时就知道哪些事情不该做了。除此之外，利用信息技术还可以模拟操作失误的后果，培养学生严谨的治学态度。如初中化学知识“氢气的性质”：氢气不纯，点燃时会引起爆炸，因此实验之前一定要对氢气验纯。实验前可以通过模拟点燃不纯的混合气体而发生爆炸的动画，让学生深刻地感受不按操作规程会引发的严重后果，使学生自觉规范操作流程。

变化检测技术论文 篇6

关键词：土地利用／土地覆盖变化检测遥感

0引言

土地利用变化检测是遥感技术的主要应用领域之一。遥感土地利用变化检测利用同一地区两幅经过严格的几何校正的不同时相的遥感影像，进行叠加分析，通过变化检测算法检测变化区域。土地利用／土地覆盖及其变化，在诸如环境、森林、水文、农业、地理、生态等方面的研究中是一个关键因素。土地利用／土地覆盖变化，以及由其带来的相应变化对人类环境和生态过程有着直接的影响，自然资源的管理和相关决策也依赖于此。随着世界人口的迅速增长，人类在越来越快地破坏着自然资源、生态系统和环境。其结果是，人类面临严重的森林退化、荒漠化、土壤流失、土地减产和生物多样性消失。由此可见。土地利用／土地覆盖的变化检测的，必要性越来越凸现出来。由于遥感对地观测具有实时、快速、覆盖范围广、多光谱、周期性等特点，数十年来，科学家已经发展了不同的遥感变化检测方法，大致可归纳为分类前比较法和分类后比较法。这些方法有各自的特点，同时也存在各自的不足。

1土地利用，土地覆盖检测方法

变化检测方法较多，分别适合不同目的和不同精度要求，主要方法有：

1.1图像差值法这种方法是将时间t1，t2获取的两幅影像进行严格配准，然后逐像素相减，从而得到一幅结果影像以表示在这两个时间当中所发生的变化，通过对差值分析设定合适的阈值即可得到地表变化的结果。这种方法的主要特点是简单、直接、便于解释结果，不足之处在于不能提供地物变化的信息。

1.2图像比值法图像比值法是指将多时相遥感图像按波段逐个像元相除，那么未发生变化的像元其比值接近1，发生变化的像元则偏差较大，根据比值设定阈值便可得到变化的区域。图像比值法需要对多时相图像进行某种标准化或辐射校正。作为一种变化检测方法，比值法在一定程度上能减少影像间太阳高度角、阴影和地形不同造成的影响。

1.3图像回归法此方法假定时相t，是时相t2的线性函数，通过最小方差回归法可以做出之间的回归方程(x是波段k，i行，j列的像素值)有关的线性函数，而那些两个日期之间发生了变化的像素将会与确定函数的预测值有显著的差异。通过相减实际值和预测值，再使用阈值，就可实现变化检测。这种方法减少了大气状况和太阳高度角的不同带来的不利影响。

1.4主成分分析法该方法是对多时相数据按一般主成分分析研究或标准主成分分析的方法进行线性变换，得到反应各种变化的分量，这些分量互不相关，而且按其强度及影响范围顺序排列。通过对进行主成分变化的变化分量进行分析就可以总结变化规律，揭示变化原因。这种方法减少了波段之间的数据冗余，强调了衍生成分的不同信息。但是这种方法不能提供一个完全的类别变化信息矩阵且需要阈值确认变化的区域。

1.5变化矢量分析法变化向量分析法(Change Vector Analy-sis，CVA)是在相对辐射归一化校正的基础上进行的。光谱向量变化分析是一种特征向量空间变化检测方法。变化向量法描述从第一时间到第二时间的光谱变化的方向和数量。每个像元可生成一个具有变化方向和变化强度(大小)两个特征的变化向量。变化向量的分析结果可输出变化强度I向量强度)和变化方向码两幅图像。变化强度通过确定n维空间中两个数据点之间的欧氏距离求得(n为选用的波段数)。变化方向反映了该点在每个波段的变化是正向还是负向，根据变化向量的方向和角度来确定。每个像元的变化方向有2n种模式。

1.6分类后比较方法首先是将不同时相的图像各自进行分类，然后对分类后的图像进行叠加分析，得到变化监测的结果。将不同时相图像的所有波段混在一起进行分类，分类的结果可以反映出变化类型。这种变化检测的方法较为明显，需要比较独立生成的分类图像，通过对两個时相的分类结果进行适当编码，分析人员能够生成一个变化图来反映完全的变化矩阵。这种方法可以避免对不同时相数据的精确配准问题。总之，现有的遥感变化检测的方法较多，这些方法分别适用于不同的实际需求，根据实际情况选择合适的方法可以达到较好的检测结果。

2土地利用，土地覆盖变化检测技术发展现状与趋势

土地利用／土地覆盖变化检测主要是利用对地观测卫星在较短的时间间隔内能重复连续获取地物的覆盖信息的特点，从不同时期的遥感数据及其他相关数据中分析确定土地覆盖与利用发生变化的定性和定量信息。土地利用／土地覆盖变化检测的研究起源于上世纪80年代，在20世纪90年代得到了迅猛的发展“。遥感变化检测的发展与遥感数据质量的提高、计算机图像处理水平的提高以及模式识别等领域有着密切的联系。遥感变化检测有着广泛的应用领域和很高的应用价值，可以为相关的决策部门提供重要的依据。总的来说，遥感变化检测技术呈现以下几种趋势：①发展高空间分辨率和光谱分辨率的遥感传感器，提高遥感影像分辨率，改进遥感变化检测的数据源；②提高计算机图像处理技术水平和分析解译水平，提高变化检测的可靠性和准确性；③综合利用各种相关数据，如航片、土地利用专题图等”a，提高检测结果的实用性和有效性；④综合利用多种遥感变化检测方法，提高遥感变化检测精度，每种方法都不可能适用于所有的情况，将多种变化检测方法结合起来不失为一种有效可行的手段。

3结论与展望

汽车技术状况的变化及维护 篇7

汽车技术状况变化往往是诸多内在因素综合作用的结果, 因而分析和了解汽车技术状况变化的原因, 对于完善汽车结构、合理使用和维护车辆、预防汽车故障、延长车辆使用寿命具有非常重要的意义。汽车技术状况变化的主要原因有:零件之间相互磨擦产生的自然磨损;零件和有害物质相接触被腐蚀;长期在交变载荷作用下产生疲劳;在外载荷、温度、残余内应力作用下零件发生变形, 橡胶及塑料等非金属零件和电器元件因长时间工作而老化;使用中由于偶发事故造成零件损伤等。从理论上讲, 上述原因致使零件原有尺寸和几何形状及表面质量改变, 破坏了零件原有的配合特性和正确位置关系, 从而导致汽车 (或总成) 技术状况的变坏。汽车零件的磨损和老化是汽车运行过程中技术状况变化的主要原因, 而影响汽车零件磨损和老化的因素很多, 其中主要有汽车的结构和使用条件, 后者影响在实际运行中更为显著。

2 汽车的维护

车辆在行驶中, 由于受各种因素的影响, 其机构、零件必然逐渐产生不同程度的松动、磨损和机械损伤, 如不及时进行必要的技术维护, 车辆的动力性、经济性、安全性与工作可靠性必然随之变坏。

车辆技术维护的主要任务是:降低零件磨损速度、预防故障发生、为延长车辆使用寿命而采取预防性维护措施。1995年发布的《中华人民共和国交通行业标准》指出:车辆维护应贯彻预防为主, 定期检测, 强制维护的原则。严格地执行车辆的定期维护, 并确保维护质量, 就可保证车辆经常处于良好的技术状况, 降低燃料、润滑材料和轮胎等运行材料的消耗, 延长车辆的使用寿命, 减少车辆的噪声和废气污染。

车辆的计划预防维护制度是一种技术性组织措施, 它规定了执行技术维护的分级、各级作业内容、要求和维护周期。

2.1 建立车辆技术维护制度的依据

2.1.1 车辆的类型和新旧程度。

不同车型的车辆, 具有不同的结构特点和薄弱环节。同一牌型的车辆, 由于使用年限不同, 车辆技术状况也不同, 其技术维护制度也有不同的要求。因此对不同车型应按其结构特点和薄弱环节, 对同一车型的车辆在不同使用阶段以及一般老旧车辆, 也应分别在作业项目和维护周期上作必要的调整。

2.1.2 车辆的运行条件。

车辆行驶地区、道路情况以及季节、气候、风沙条件对车辆的运行性能影响很大。在制订车辆的维护作业项目和维护周期时, 应根据以上情况作适当调整。如经常行驶山区路线的车辆, 前桥、转向和制动部位, 需要勤加维护;过河涉水的, 应经常检视制动系;风沙地区特别要注意加强燃料、空气和机油的滤清工作;沿海地区运行的车辆, 应注意车身、车架的维护, 防止盐分的腐蚀等。

2.1.3 车辆的运输组织。

车辆的运输组织中, 采用单车或拖挂运输、定线或不定线行驶、夜班、以及物质的品种、装卸方法、车辆的停放场所 (车库或露天) 等, 在确定维护作业项目及周期时, 应予考虑。如运输石灰车辆, 应每天清洗空气滤清器;夜班车, 要加强电气设备的维护及经常对蓄电池充电。此外, 车辆的使用与维护质量, 车辆运行材料与保修材料的品质, 新技术、新工艺、新材料的采用, 都将影响车辆零部件的使用寿命。这些都应在确定维护作业项目和周期时, 作适当地调整。

2.2 车辆维护制度

根据车辆维护的原则, 为了便于组织车辆的技术维护工作。车辆维护分为若干级, 各级车辆维护按一定周期 (里程) 循环进行。《中华人民共和国交通行业标准》汽车维护工艺规范中规定汽车维护分级为:日常维护、一级维护、二级维护。另外, 新车 (包括大修车、大修发动机) 要根据使用说明书的要求, 决定是否进行走合维护, 在夏季及冬季使用时, 是否需要进行换季维护。

2.2.1 日常维护。

日常维护是各级维护的基础, 属于预防性的日常维护作业, 以清洁、检查为中心内容。该作业由驾驶员在出车前、行车中、收车后执行。对车辆外观、发动机外表进行清洁, 保持车容整洁;对车辆机油、燃油、冷却水、轮胎气压进行检视补给;对车辆制动、转向、传动悬挂、灯光、信号等安全部位和装置进行检视、校紧、调整至正常状态, 确保行车安全。

2.2.2 一级维护。

车辆在日常行驶中, 由于道路不平产生颠动, 各部分螺纹连接件容易松动;底盘和一些非压力润滑的机件, 行驶一定里程后, 也会产生润滑不足现象。为使车辆保持良好的技术状况, 减少磨损, 保证机件的正常运行, 需进行一级维护。

一级维护以紧固和润滑为中心。其主要作业内容, 除日常维护作业外, 按规定扭矩检查并紧固车辆外露部位的螺栓、螺母;在规定润滑部位加注润滑脂;检查各总成内润滑油平面,

加添润滑油;清洗或清洁各滤清器。

2.2.3 二级维护。

车辆行驶一定里程后, 各部零件磨损增大, 技术状况变差。二级维护是为了维护车辆各个总成、机构和零件具有良好的工作性能, 确保车辆在两次二级维护间隔里程中的正常运

行。

二级维护以检查、调整为主, 在执行一级维护作业的基础上, 检查各机构、系统和总成的工作状况, 并进行必要地调整;清洁、清洗各部滤清器, 拆洗机油盘并更换润滑油;拆洗前、后轮轴承并更换润滑油;添加或更换齿轮油;拆检轮胎并进行轮胎换位。

车辆二级维护前, 应进行检测诊断和技术评定, 根据检测结果确定附加作业或小修项目。

2.2.4 走合维护。

走合维护是车辆在走合前、走合期间和走合期后按规定所做的工作。新车、大修车、以及装用新发动机或大修发动机的车辆, 在使用初期必须执行走合期。新车应按照使用说明书的规定执行;大修车或新车使用说明书未作规定的, 其走合里程应不少于1500千米。

执行走合期是让车辆在较小负荷和较低速度下运行。经过走合将使车辆各部运动机件表面得到充分磨合, 从而延长车辆的使用寿命和大修间隔里程, 提高车辆使用的可靠性和经济性。

走合期满后, 应进行一次走合维护, 其作业项目:新车按使用说明书规定, 大修车除执行车辆二级维护基本作业项目外, 还须更换发动机、变速器、主减速器、转向器等的润滑油, 拆除发动机的限速片。

2.2.5 换季维护。

换季维护是在冬夏季气温相差悬殊, 车辆的工作条件发生显著变化时, 对车辆进行必要地换季维护作业。对避免因气温变化给车辆某些总成造成恶性磨损和损坏, 延长车辆使用寿命与安全行车都具有重要意义。换季维护一般可结合一级维护或二级维护同时进行。

(1) 夏季换季维护的内容:检查百叶窗, 拆除发动机附加的保温装置及驾驶室挡风装置;清洗发动机润滑系和底盘各总成, 并换用夏季用油;清洗燃料系, 调整化油器, 将排气歧管上的预热阀门拨到夏季位置;清洗蓄电池盖的通气孔, 调整蓄电池电液相对密度和液面高度, 调整发电机调节器, 适当降低充电电流和电压;调整火花塞、分电器断电触点间隙;校正喷油器喷油压力; (2) 冬季换季维护内容:检查百叶窗, 配装发动机附加的保温装置及驾驶室挡风装置;发动机及底盘各总成换用冬季润滑油;清洗燃油箱、燃油滤清器、化油器及供油系全部管路, 防止积水冻冰;调整化油器, 将排气歧管上预热阀门拨到冬季位置;调整发电机调节器, 适当增加充电电流和电压, 调整蓄电池电液相对密度;调整分电器触点间隙和火花塞间隙;校正喷油器喷油压力。

总之, 只有了解汽车的结构特点和维修方法, 才能科学地运用它, 最大限度地发挥它的作用, 使之更好地为人们服务。

参考文献

遥感影像变化检测方法研究 篇8

在经济高速发展的今天, 各种遥感卫星相继运行, 多时态遥感数据不断积累, 多时相遥感影像变化检测已经在土地利用、环境监测等各个领域得到广泛应用。目前, 遥感影像变化检测技术正处于结合人工解译和计算机自动发现的阶段。

1 特征库设计与建立

建立多源特征库以辅助实现影像变化检测。该特征库主要包括感兴趣区域类别特征, 感兴趣区域变化信息数据库, 感兴趣区域图斑特征, 光谱特征, 纹理特征以及指数特征。

(1) 感兴趣区域类别特征———通过分类体系来表达。将已建立的分类体系存放在特征库中, 采用分类后比较进行变化检测时, 调用特征库中的分类体系, 方便快捷的进行遥感影像的分类, 提高变化检测效率。

(2) 感兴趣区域变化信息数据库———通过影像类别及其类别信息来表达。采用比较后分类的方案进行变化检测时, 手绘变化图斑进行图斑地类判别, 调用特征库中已存放的感兴趣区域变化信息数据库, 方便快捷的进行前后时相变化图斑地类划分, 提高变化检测效率。

(3) 感兴趣区域图斑特征———感兴趣区域分类库, 通过感兴趣区域表达。将比较后分类及分类后比较两种方法产生的不同地类变化图斑矢量层保存在特征库中, 供用户查询不同区域地类变化信息。

(4) 光谱特征———针对每一类别的光谱信息, 统计每一类别地物的均值与方差等。光谱特征可用于影像信息提取, 影像分类等方面。

(5) 纹理特征———针对每一类别的纹理, 利用共生矩阵计算纹理信息。

(6) 指数特征———植被指数、水体指数等。指数特征应用广泛, 是进行图像分割, 影像信息提取等不可或缺的条件, 因此, 将指数特征入库管理, 将大大提升遥感影像处理的效率。

该特征库主要实现三方面功能:一是, 存放已建立分类体系与样本图斑, 供变化检测导入使用。二是, 存储变化地类矢量图层。三是, 采取分类建立索引的方法, 解决了查找速度慢的问题。可通过行政地名、行政境界、图层数据编码等方式进行快速定位搜索变化图斑, 提高了数据库管理的效率。

2 变化检测流程设计

遥感影像变化检测由影像几何配准、辐射校正、变化信息提取及后处理等几大部分构成。本文采用自动一体化流程, 实现计算机对同一地域多时相遥感图像的分析和比较, 得出变化数量及类型, 为决策者提供必要的参考信息。

2.1 数据输入

在以环境与灾害监测预报小卫星星座为主要数据源的基础上, 结合气象卫星、海洋卫星、资源卫星等数据。

2.2 变化影像产生

不同时相影像通过基于直方图曲率的CVA变化检测方法得到变化掩膜, 将掩膜影像与原影像进行叠加, 利用Mask Filter滤波, 得到变化影像。

基于直方图曲率的CVA分析法主要思路包括三个方面:

1) 在已知的变化强度特征基础上, 以两期影像每个像元的相关系数作为一个新的特征, 采用两个特征来判断最佳阈值;

2) 对变化强度图和相关系数图的直方图进行数值分析, 计算直方图的曲率, 从而确定初始分割阈值的上下限范围, 在阈值上下限内计算Kappa系数, 选取Kappa系数最大的变化强度值为最佳分割阀值, 对变化强度图进行二值化分割, 确定变化范围;

3) 在发生交化的区城内, 提取分类信息。

2.3 掩膜后处理

计算相应的错判误差, 漏判误差, 检测精度, 总体精度, 以及Kappa系数等精度评价指标。

2.4 变化检测

文采用分类后比较的方法, 首先导入特征库中的感兴趣区域类别特征, 即分类体系, 利用已存放的各地类图斑, 采用极大似然分类方法进行变化影像的分类处理。优化分类图斑边界。对各前后时相分类影像分层矢量化文件进行矢量叠置分析, 得到不同地类变化矢量图层, 系统将自动保存变化地类矢量图层, 即感兴趣区域图斑特征到特征库中。

3 结论

本文研究遥感影像变化检测方法研究以环境卫星数据为基本数据源, 实现了图像预处理、变化信息提取及后处理等一体化的技术流程, 可以高效的进行变化信息的检测;特征库中的感兴趣区域类别特征可以辅助进行变化检测, 其它特征具有实时查询、更新变化图斑数据库的功能;但是, 基于地物的高强度变化, 变化信息检测算法框架有待进一步细化与改进, 使其达到更高的精度, 得到更广泛的应用。

摘要：针对遥感卫星影像数据量大, 计算时间长等特点, 本文以特征库为辅助, 研究长时间序列遥感卫星影像变化信息检测技术, 设计并实现变化检测工艺流程及系统。在感兴趣区域类别特征 (分类体系) 的辅助下, 对不同时相变化影像矢量化文件按不同地类进行分层叠加处理, 实现变化信息矢量输出。

关键词：变化检测,矢量,叠加

参考文献

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[2]汤国安, 张有顺, 等.遥感数字图像处理[M].北京:科学出版社, 2004 (1) :270-271.

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[4]Zhou Peide·Computational Geometry[M].Beijing:Tsinghua University Press, 2000.

汽车动力技术的发展及其架构变化 篇9

汽车是现代工业技术最重大的成就之一。然而, 全世界大量汽车的应用, 已经产生并正在继续引发严重的环境与人类生存问题。大气污染, 全球变暖, 以及地球石油资源的迅速消减, 都迫使人们要加强车辆动力技术的研究和开发, 发展高效、清洁和安全的运输工具。因此, 近年来特别是近十年来, 混合动力电动汽车, 纯电动汽车和燃料电池车等技术获得了长足的进步, 很多使用新能源技术的汽车已经实现商品化。

本文希望对比传统内燃机汽车及各种新能源汽车在动力总成架构上的差异, 探讨和分析由此带来的性能, 配置及控制方式的差异, 以期更好地认识日新月异的新技术并加深对高中物理课本知识的理解。

2 传统动力技术与新能源技术的架构分析

2.1 传统内燃机架构及其工作原理

传统汽车的动力来源于内燃机。在可预见的未来一段时间里, 内燃机仍然是主要的车辆动力输出装置。

内燃机是一个由多个子系统组成的装置, 包括动力 (曲轴、连杆、活塞和气缸) , 进气和排气 (空气滤清器、节气门、进排气歧管、进气和排气门, 以及气门控制凸轮) , 燃油供应 (燃油箱、燃油泵和喷油器) , 点火 (蓄电池、点火线圈、火花塞) , 冷却 (冷却剂、水泵和散热器) 及润滑各子系统。

通过空气滤清器过滤的新鲜空气在进气歧管内与喷油器喷出的燃油混合, 形成油气混合物进入气缸。点火线圈控制火花塞在指定时刻产生电火花, 引爆油气混合物燃烧产生热量, 使气缸内的温度和压力迅速增加。于是, 活塞被挤压向下运动, 而连杆将活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动, 再通过变速器的不同变比, 车轮就能以不同的速度向前行进。

虽然近年来随着油耗和排放要求的提高, 汽油内燃机在进气方式 (可变进气岐管, 增压或涡轮增压) , 喷油方式 (缸内直喷, 稀薄燃烧) , 配气方式 (可变气门正时) 及智能点火上都有诸多发展, 但其基本的架构和工作原理并没有变化。

2.2 新能源动力技术架构及其工作原理

目前人们公认的新能源动力技术车大体包含纯电动汽车, 混合动力电动汽车和由燃料电池供电的各类驱动系运输工具。

2.2.1 纯电动汽车驱动系架构及其工作原理

电动汽车采用电动机为牵引装置, 并应用化学蓄电池组, 燃料电池组, 超级电容器组为其相应的能源。电动汽车具有胜过传统内燃机车辆的许多优点, 例如零排放、高效率, 以及安静平稳的运行。

图1所示的是电动车电力驱动系统的组成。整车控制器用于提供合适的控制信号;功率转换器用于电能的转换;电动机用于把电能转换成机械能;变速器通过调节变速齿轮的变比, 调节车速和输出扭矩的变化;能量储存用于储存电能, 如电池;能量管理单元配合整车控制器用于再生制动能量的管理和回收, 并监控能源的使用性能, 如电池管理系统。

由于在电驱动特性和能源方面的多样性, 会衍生出许多不同的电动车结构型式, 而各种不同的结构型式又导致了不同的电动车在性能上的诸多不同。但作为纯电动车驱动系统而言, 都是用电动机取代内燃机, 并且依靠电动机在大范围转速变化中所具有的恒定功率特性, 简化了驱动系的控制, 也减少了在调速过程中对变速器的依赖。

2.2.2 混合动力电动汽车驱动系架构及其工作原理

混合动力电动汽车的驱动系通常由不多于两个的动力系组成, 多于两个动力系的结构将使系统复杂化。动力系可以是内燃机;氢-燃料电池-电动机系统;化学蓄电池-电动机系统等。当其携带有电气的动力系 (能源及其能量变换器) 时, 就称作混合动力电动汽车。

在某一时刻动力系1和动力系2可以单独向负载提供动力, 也可同时向负载提供动力。通过能量转换器, 动力系2可以从动力系1获得功率, 也可以通过再生制动控制系统从负载获得功率。

混合动力电动汽车在架构上大致可以分为以下几类:

串联式混合型车辆的动力最终来源于电动机, 电动机可以通过两种途径获得功率输入:①通过蓄电池及电力电子变换器直接获得电能;②通过内燃机带动发电机, 发电机产生的电能通过电力电子变换器的转换送入电动机。

并联式混合型车辆的动力来源则有所不同, 内燃机和电动机各自独立运行, 都可以作为传动装置的动力来源。

混联式混合型在并联式混合型的基础上可以通过内燃机拖动的发电机通过电力电子变换器给蓄电池供电, 实现蓄电池组的快速充电。

复合式混合型则可以通过多电动机实现速度耦合和扭矩耦合, 从而使发动机转速和扭矩完全或部分与车轮解耦。

2.2.3 燃料电池车驱动架构及其工作原理

与化学蓄电池相比, 燃料电池产生电能而不储存电能, 并且只要维持燃料供给, 它将继续运行。相比于配置蓄电池的电动汽车, 配置燃料电池的车辆具有行程较长, 而无需过长的蓄电池充电时间的优点;相比于内燃机车辆, 它又具有高能量效率和低排放的优点, 因为其燃料中的自由能直接转换为电能, 而不经历燃烧过程。

如果把燃料电池看作一个反应堆, 通过对反应堆影响因素 (如空气量, 燃料流量, 反应堆温度等) 的控制, 就可按实际需求调节输出电流的大小。再通过电力电子变换器实现对电压及电流的转换, 驱动电动机的运转。

3 对架构分析结果的理解和认识

传统内燃机动力与新能源动力车辆在驱动系架构上存在很大的差异, 对于每一种架构都有一些影响控制效果的外在因素, 如何认识这些外在因素和局限的影响, 并且通过技术手段来改善和提高性能, 这中间还有许多值得研究和探讨的课题。而且此次对于车辆动力技术架构的分析, 也未涉及到车辆动力系的具体实现及控制策略。我想, 这些都是我以后研究的方向, 也是驱动我加强学习动力。

摘要：对比分析了传统内燃机汽车和各种新能源汽车在动力总成架构上的差异, 探讨了由此带来的各自在性能, 配置和控制方式的不同, 加深了对汽车动力系统的理解。

关键词：动力系统架构,内燃机,混合动力,燃料电池

参考文献

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[2]舒华, 姚国平.汽车新技术.北京:国防工业出版社, 2006.

[3]邢忠义.汽车新结构与新技术.北京:机械工业出版社, 2008.

[4]姜玉波.汽车发动机构造.北京大学出版社, 2006.

基于遥感影像的变化检测方法综述 篇10

1遥感影像变化检测的一般流程

首先进行数据准备, 获取合适的遥感影像和辅助数据;之后对数据预处理, 主要包括辐射纠正、几何纠正和影像配准等;接下来实施变化检测, 即变化信息的识别、提取及定性和定量分析;变化检测后还要进行后处理, 是指借助实地观测信息和相关统计资料对变化信息人工确认、去伪识别、手动增加变化区域以及归并小图斑、区域精确提取等;最后对变化性质分析, 对变化影响分析和评估。

2遥感影像变化检测的方法

遥感影像变化检测的方法分为两大类:分类后比较法和直接多时相影像分类法。

2.1分类后比较法首先对多时相图像的每一幅图像单独分类, 然后对分类后的结果图像进行比较, 若对应像素的类别标签相同, 则认为该像素没有变化, 否则认为该像素发生了变化。该方法的优点是因为两幅图像单独分类, 所以不需要数据归一化过程, 可以克服由于多时相图像的传感器性质、分辨率等因素差异造成的不便。它的缺点和限制是该方法对类别的合理划分要求较高, 类别划分过细会造成检测误差增加, 过粗又不能较好反映实际情况;还有该方法的分类和变化检测分离, 比较分析基于处理过的信息而不是原始信息, 这回导致信息量减少, 准确性降低;此外该方法对于分类错误敏感, 任何一幅图像的分类错误都会造成变化检测结果的错误。

2.2直接多时相影像分类法通过对两个或多个日期的组合数据序列一次分析来识别变化区域。该方法分为像素级变化检测、特征级变化检测、可视化辅助变化检测和基于高程的变化检测四类方法。

2.2.1像素级变化检测包括灰度差值法、相关系数法、灰度比值法、植被指数差值法、影像回归法、主分量分析法等。这些方法原理类似, 都是通过基于像素灰度值的变换、计算等处理, 再通过设置阈值确定变化区域。其优点是相对简单、直接, 关键是阈值的确定, 常常采用交互的方法确定变化阈值。下面介绍其中的几种。

(1) 相关系数法:计算多时相图像中对应像素灰度的相关系数, 结果代表了两个时间图像中对应像素的相关性。一般是取窗口, 计算两个图像中对应窗口的相关系数, 来表示窗口中心像素的相关性。如果相关系数值接近1则说明相关性很高, 该像素没有变化;反之, 则说明该像素发生了变化。

(2) 比值法:计算己配准的多时相图像对应像素的灰度值的比值, 如果在一个像素上没有发生变化, 则比值接近1;如果在此像素上发生变化, 则比值远大于或远小于1。

(3) 影像回归法:将T1时间获得的影像中的像素灰度值表示成T2时间获得的影像中对应像素灰度值的一个线性函数, 使用最小均方差法来进行回归。利用线性函数估算值计算插值影像, 与实际值对比, 选用合适的阈值以确定变化区域。

2.2.2特征级变化检测包括点特征、线特征、面特征以及整体特征变化检测

(1) 点特征是指图像中具有复杂纹理特性的特殊点, 如角点、拐点、交叉点等, 是一种很有用的低层次图像特征。点特征变化检测一般适合弱小变化检测, 首先将弱小变化作为目标、兴趣点处理, 并设计针对弱小变化的检测提取条件, 再利用背景和变化的先验知识对兴趣区域处理, 最后找到弱小变化与噪声的分界线。检测算子有Susan算子、Forstner算子、Harris算子等。

(2) 线特征变化检测也称为边缘特征变化检测, 通过提取多时相图像的边缘, 比较边缘图的差异, 将标注的差异边缘作为变化目标的轮廓。该种方法的优点是比较稳健, 不敏感于光照条件和视角差异等。检测算子有Roberts算子、Prewitt算子、Canny算子等。

(3) 面特征变化检测常见于分类后比较的变化检测中, 对基于分类得到的面域特征做进一步变化检测。它首先进行影像分割, 再基于分割区域的面特征进一步变化检测。

(4) 整体特征变化检测方法有统计测试法、纹理测试法和矩特征测试法等。其中统计测试法可以检测数据是否发生变化, 但不能解决变化位置、变化性质等问题;纹理测试法和矩特征测试法分别通过统计检测区域的纹理特征和矩特征, 根据参数变化的大小来判断整体变化的情况。

2.2.3可视化辅助变化检测方法有假彩色合成法、混合显示法、交替显示法等。其中假彩色合成法:利用人眼区分彩色的能力比黑白强很多, 将变化前后的图像合成彩色显示, 没有变化区区域与变化区域用不同的颜色表示;混合显示法使用户设置图像的透明度, 进行融合显示。

2.2.4基于高程的变化检测方法自动化程度较低, 主要是人工对正射影像和数字高程模型产品研究比较, 目前有关地表高程的变化检测的研究报道较少。宫鹏曾使用数字摄影测量工作站和加利福尼亚州丘陵区及佛罗里达州滩涂区的多时相航空摄影立体像对, 构建数字表面模型, 用以测量河沟侵蚀、河道窄化和深切以及海岸带滩涂地带盐沙地的移动, 精度达到1m以内[宫鹏, 2000。

3结束语

基于遥感影像的变化检测是遥感应用的重要方面, 利用了遥感技术宏观、动态、快速、准确和综合等优势, 适用于检测大范围、远距离的各种变化, 可以检测如森林、河流、虫害等的大范围目标, 亦可以检测如房屋、道路、桥梁等的一般人工目标, 甚至能够检测小坑弹、汽车、人体等的微小目标。

基于遥感影像的变化检测技术近些年来不断发展成熟, 广泛应用到国民经济的各个领域, 但是现有的变化检测技术存在着很多难点和不足。从数据源选取、数据预处, 到检测方法选择以及结果精度评定等欠缺完备的理论支持;理变化检测方法自身存在不足, 固定的模板和算子很难有效检测不同尺寸的变化;检测目标的复杂性有待提高, 如从二维目标到三维目标, 从大范围对象、一般人工对象到微小对象;处理多源遥感影像之间的数据差异的方法需要提高和完善。

为了遥感变化检测技术的发展, 当前应努力研究解决现有变化检测技术的缺陷, 完善现有检测技术并开拓研究新技术, 同时不能忽视对目标变化过程和机理的深入理解。

摘要：基于遥感影像的变化检测是遥感应用的重要方面, 广泛应用到国民经济的各个领域。本文介绍了遥感影像变化检测的一般流程、应用范畴以及现有技术的不足等, 重点阐述了基于遥感影像变化检测的两大类方法:分类后比较法和包含像素级变化检测、特征级变化检测等检测方法的直接多时相影像分类法。

关键词：遥感,变化检测,检测方法

参考文献

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[4]张振龙, 曾志远, 李硕, 胡子付.遥感变化检测方法研究综述[J].遥感信息.2005, 5:64-66.[4]张振龙, 曾志远, 李硕, 胡子付.遥感变化检测方法研究综述[J].遥感信息.2005, 5:64-66.

传感器技术给中学实验带来的变化 篇11

在中学实验中常用的传感器有：温度传感器、压强传感器、电导率传感器、pH传感器、色度计传感器、电流传感器、电压传感器、光电门传感器、力传感器，磁感强度传感器，光强传感器等等，相当于将数字温度计、pH计、电导率计、分光光度计、测力计等仪器简易化、微型化，整合于一体。由于传感器和数据采集器体积较小，携带方便，拿在手中就可以完成很多实验探究活动，因此许多研究者又形象地称其为手持技术，并将手持技术与网络技术整合构成的现代科学实验室称为掌上实验室。

一般来说，传统的酸碱中和滴定实验是通过指示剂颜色的变化确定滴定终点，实验过程中用肉眼无法观察到pH值的变化及其滴定曲线，同理传统的瞬时速度测定是通过打点计时器在纸带上打出的点，用直尺测量计算，无法测量到瞬时速度的变化及变化曲线。自从我们采用pH等传感器，光电门传感器进行数字化探究以后，在实验过程中pH值变化及其滴定曲线，速度值的变化及其变化曲线借助计算机以图像形式即刻显示出来。

由此看来，传感技术所特有的数据化、图形化、直观化和定量化的研究手段，能够帮助学生理解和认识实验原理的实质，降低实验和学习的难度，改变学生学习方式，激发学生学习兴趣，提高了学生科学探究的水平，极大地培养了学生分析数据、处理数据的能力。

传感器技术给中学实验带来很大的变化，为了更进一步地了解和掌握传感器技术，根据新课程标准教材把中学阶段可用传感器开展的部分数字化实验列出来（表1），期待传感器技术更广泛地应用到中学化学实验教学中。中学理科实验系统的传感器技术主要由传感器（探头）、数据采集器、计算机等硬件设施以及实验数据处理程序等软件构成。

中学实验系统的传感器技术的特点如下：

突破传统实验的时空限制。传统实验多数都在实验室里进行，不易与周围的环境发生联系。由于传感技术仪器的便携性，使得教学和实验也能在室外方便地进行。

进一步揭示实验反应的原理或实质。例如温度传感器较温度计更加精确和灵敏，使许多热效应并不明显的实验都可以进入课堂；对于速率较快的实验，可以通过采集速率的设置使我们能够深入分析瞬间进行数据采集；同时通过电导率、pH值、磁感强度、电流、电压、透光率等多种指标的检测，便于对各种反应的监控以及对反应原理的揭示。

提供更多可供选择的定量实验。传感技术的使用，使一些传统的定量实验得到优化，实验过程更加简便，实验结果更加精准。例如化学反应平衡常数的测定、斜面上力的分解的测定等，这些定量实验的引入，对于学生定量研究和能力的培养将起到积极的促进作用。

变化检测技术论文 篇12

基于遥感图像变化检测的毁伤效果评估是在对目标实施打击后,利用打击后获取的图像,结合目标打击前的图像,进行变化分析从而提取目标的毁伤部位。通过对毁伤部位的分析结合建立毁伤效果评估的数学模型,进行毁伤效果评估。因此要完成基于遥感图像理解的毁伤效果评估中的2个关键问题是毁伤部位的正确检测以及毁伤效果评估的数学模型。进行毁伤评估前,首先要研究如何准确地检测到被毁伤的区域,也就是检测到2幅图像中因打击而发生变化的对应区域。这是一类典型的图像变化检测问题。

毁伤评估是根据提取的变化情况,应用毁伤评估模型,实现对军事目标的打击效果评估。机场是由多种具有飞行保障功能的子目标组成的有机整体,其整体功能会因子目标的毁伤而受到损伤。机场遭受打击后,通过对打击前后图像的变化检测分析毁伤效果,确认对子目标的杀伤程度;分析子目标受损对目标整体功能的影响程度,从而完成对目标的毁伤效果评估。

1 基于主成分分析的变化检测

主成分分析是一种基本的数据变换形式,在变化检测中应用比较广泛。主成分分析是基于变量之间的正交关系,利用降维的思想,通过线性变换实现数据的去相关处理。其中心思想是缩减一个包括很多相互联系着的变量的数据集。

主成分分析算法如下:设有向量集X={Xi,i=1,2,…,N}∈Rn,E(X)为X的数学期望,U是X的协方差矩阵C的特征向量按照特征值由大到小的顺序排列而成的变换矩阵,则有

Yi=UXi,Xi=UTYi。

这样就构成了主成分分析算法,其中Y={Yi,i=1,2,…,N}∈Rn。

多波段遥感图像的主成分分析是对存在相关性的遥感波段进行正交变换,从而产生新的主分量,这些主成分图像之间相互正交,且信息量向前几个主分量集中,从而实现用少量的主分量图像综合多维图像空间信息,减少数据冗余。利用主成分分析通过将相关信息集中在少数几个成分中,可以使非相关信息,也就是变化信息在某些成分中得到分离。

变化检测是在不同时间观察一个对象并判断其状态有无变化的过程,通过分析同一地理位置的多时相遥感图像,是获取自然环境和军事目标变化信息的一种有效途径。通过下面的形式利用主成分分析实现多时相遥感图像变化检测。将不同时相的遥感图像作为一个整体的多变量,将2时相的影像各波段进行组合成一个2倍于原影像波段数的新影像,然后进行主成分分析。经过主成分分析后的大部分信息集中在前面少数几个分量,后几个分量则反映出2影像的变化信息。因此可以抽取后面的分量来检测变化情况。

2 机场变化检测的实现

由于对机场进行变化检测是根据不同时相的2幅图像进行分析比较, 所以图像间的位置必须一一对应。2幅图像坐标不完全对应时,要先进行图像配准。通常采用多项式校正法进行图像配准。获得精确的配准图像后,进行多波段影像的主成分变换,选择后几个分量获取变化影像。试验表明,通常第3分量、第4分量能够有效地反映不同时相影像的变化部分。变化检测算法的处理流程如图1所示。

为验证主成分分析方法在机场多时相遥感图像变化检测中的有效性,分别通过真实和模拟的遥感图像进行试验。

真实多时相遥感图像变化检测试验中使用图像为某机场不同时间的影像数据,后一时相图像跑道上有驻留的飞机。算法能提取出跑道上驻留的飞机,有效地分离出了变化信息。

仿真数据用来模拟机场受到打击后的情况,从而确认主成分分析算法对毁伤情况检测的有效性。变化图像是在原有图像基础上产生的。首先对图像进行线性变换以模拟另一时相的数据,然后在仿真数据机场的跑道上添加弹坑,模拟遭受打击的情况。主成分分析结果表明,算法能准确检测出打击后图像中的弹坑,可有效地提取出毁伤区域。

3 毁伤评估模型分析

由变化检测分析得到目标毁伤情况后,根据毁伤评估模型对整个目标系统的毁伤效果进行评估。

机场主要是为飞机提供作战保障功能,因此可用保障度作为目标功能毁伤程度的表征。保障度是系统能保障装备正常发挥作用的程度,对于由多个子目标组成的目标系统,运用以保障度为表征的毁伤评估模型可以方便的评估出子目标毁伤后,目标整体功能的下降程度。

目标系统通常由各类子目标组成。根据目标功能系统的组成结构,如串联、并联或串并联混合型结构,分析子目标受损对目标整体功能的影响程度,建立模型;分析各子目标物理易损性,再根据各部位命中情况或物理毁伤程度,由子目标的毁伤情况得出对目标整体性能的影响程度。其步骤如下:

① 对目标进行功能结构逻辑分析,根据目标功能系统的结构关系,构建整体毁伤评估模型;

② 根据变化检测的结果对子目标的损毁程度进行量化分析;

③ 根据目标功能系统的结构关系和各子目标的物理毁伤程度,确定整体功能毁伤情况。

下面对机场进行具体分析。机场一般由通信设施、指挥设施、飞行场地和油料补给设施等部分组成。其中通信设施和油料补给设施除了固定的设施外,还配有机动设施。指挥设施指指挥塔。飞行场地主要指跑道。通信设施、指挥设施、飞行场地、补给设施在系统运行中相当于串联关系,只要其中之一受损,就可影响整个机场的正常运行和飞机的正常起降。而固定通信设施与机动通信设施、固定补给设施与机动补给设施之间有着并联的关系。根据以上分析,可建立基于串并联结构的毁伤评估模型。通过对各子目标的易损性及保障功能结构逻辑的分析,给出各类子目标的保障度从而完成对整个机场目标的毁伤评估。根据以上分析,建立模型如图2所示。

机场整体的保障度由跑道、油料补给设施、通信设施和指挥塔来决定。它们在为机场提供飞行保障时,在逻辑结构上是串联关系。为便于表达,用A表示跑道,B表示油料补给设施,C表示通信设施,D表示指挥塔,B1表示固定油料补给设施,B2表示机动油料补给设施,C1表示固定通信设施,C2表示机动通信设施。P表示系统遭受打击后的保障度,用来评估机场整体的毁伤程度。P(A)表示跑道的保障度。其他类同,则可得到:

P=P(A)P(B)P(C)P(D)。

通常机场通信由固定通信设施来完成,在战时根据作战的需要或者固定设施受到破坏后,启用机动通信设施来代替固定通信设施。因此,机动通信设施发挥正常工作的概率可认为是固定设施遭毁概率与其通信能力相对于固定设施的通信能力系数λ1之积。则通信设施保障度为:

P(C)=P(C1)+(1-P(C1))λ1。

固定通信设施遭受打击后的保障度取决于相对毁伤面积,令固定通信设施的总面积为S,毁伤面积为S1,则可得到:

P(C1)=1-S1/S。

油料补给设施的分析同通信设施。则油料补给设施发挥正常功能的概率为:

P(B)=P(B1)+(1-P(B1))λ2。

其中固定油料补给设施的保障度的计算分析同固定通信设施。

只要跑道能供飞机起降,就能发挥正常的功能。用跑道是否存在最小起降窗口来表示其保障度,即存在最小起降窗口,保障度P(A)=1,否则P(A)=0。对最小起降窗口的计算分析由于篇幅所限,不再详述。

4 结束语

目标毁伤问题研究的核心是获取机场遭受打击后的毁伤情况及评估对目标整体作战性能的影响程度。通过主成分分析方法实现对机场打击前后的变化检测,通过试验对算法进行了验证。试验结果表明,算法能够有效而准确地提取出毁伤变化区域。针对机场目标,以保障度为表征,构建了毁伤效果评估模型。在工程实践应用中,通过给定某一地区打击前后的2幅图像,自动检测其中发生变化的区域,对于发生变化的区域进行变化情况分析,获得毁伤状况,结合毁伤评估模型,研究机场的毁伤评估问题,为进一步研究目标毁伤问题奠定了基础。

摘要：机场毁伤效果评估在掌握战场情况变化中发挥了重要作用。将变化检测技术应用于机场这一典型军事目标,使用主成分分析法对毁伤前后的遥感图像进行变化检测,准确有效地提取出毁伤变化情况。通过分析毁伤情况,结合构建的毁伤效果评估模型,评估对目标整体作战性能的影响程度。基于遥感图像变化检测的毁伤效果分析为高技术条件下毁伤效果评估提供了有效的方法和手段。

关键词：毁伤效果评估,机场,主成分分析,变化检测

参考文献

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[4]马波.基于图像分析的机场打击效果自动评估研究[J].华中科技大学学报,2004,32(6):13-15.