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水文地質遙感影像圖制作的方法

更新時間：2020-10-02　點擊量：1344

水文地質遙感制圖是以遙感數據或圖像為信息員，一目視解意、機助解譯和計算機自動識別提取的各種水文地質和環境地質等專題要素、圖形、數據位編輯對象，在水文地質和要干專業理論的指導下，按照制圖的原則，編制相關專題圖件的過程。
　　水文地質遙感解譯圖件反映某一個時代水文地質及環境地質等特征及其演變的遙感信息，是水文地質調查成果的重要組成部分。

　　遙感影像圖制作有哪些：
　　（一）遙感影像圖的基本用途
　　遙感影像圖可以真實、直觀地提供調查區的宏觀景觀影像，既是室內遙感解譯重要依據、野外調查的工作手圖，同時也是各類遙感專題圖件的基本載體c因此，遙感影像圖的制作是水文地質遙感調查的基礎性工作，通常被列為調查的目標任務之一。
　　用于制作遙感影像圖的數據必須適應水文地質遙感調查的任務要求，具有較好的影像質量。遙感影像圖的比例尺應根據任務要求、數據源特點和影像圖具體用途確定，一般情況下應與調查比例尺一致。在數據源空間分辨率許可時，室內解譯用圖與野外調查手圖的比例尺可以放大一級；調查區面積較大時，用于反映全區宏觀景觀特征的影像圖的比例尺可適當縮小。

　　（二）遙感影像圖合成波段的選擇
　　用于水文地質調查的衛星遙感影像圖通常由不少于3個波段的數據合成。為了對調查目標有較好的識別和分類的效果，選取的波段應能限度地反映目標物的典型光譜特征，而且波段間有較小的相關性。

　　（三)遙感影像圖數據類型的確定
　　遙感影像數據是水文地質與環境地質遙感調查的基本信息源。在地形高差較小的地區，或水文地質與環境地質要素特征較明顯的地區，可直接使用進行過數據輻射校正和幾何校正等預處理的遙感影像數據；在地形高差較大，或水文地質與環境地質要素特征不夠明顯的地區，應使用正射影像數據。

　　（四）遙感影像圖制作方法
　　1．遙感數據的噪聲處理和波段配準
　　遙感影像圖制作前需要對選定的遙感影像數據進行噪聲處理和波段配準。圖像噪聲可采用低通濾波或其他濾波方法消除。
　　同一景、同～時相衛星圖像不同波段間的地理錯位，一般可通過水平或垂直方向平移圖像，實現波段間的配準。不同衛星接收的遙感圖像，由于遙感器成像機理、空間分辨率、瞬時視場等方面的差異，圖像像元間不存在*的對應關系，圖像間的配準比較復雜，需要根據具體情況選擇合適的方法。
　　2．影像幾何精糾正
　　用于水文地質和環境地質遙感調查的數據通常已由數據提供部門（如衛星地面接收站）對遙感器性能及地球曲率、自轉等原因引起的系統幾何畸變進行了常規的幾何校正處理（常稱粗校正）。遙感影像圖制作前的幾何糾正是指對影像數據中仍殘剩的非系統幾何畸變進行幾何校正處理（常稱精校正）。
　　遙感圖像的幾何精校正是將圖像坐標按一定的精度要求變換到地形圖的地理坐標系中，并按新圖像像元的大小，通過重采樣獲得新像元亮度值的過程。具體做法分以下兩步！
　　1)控制點選擇與圖像擬合。幾何精校正的實質是利用地面控制點資料對遙感圖像的幾何畸變進行校正。地面控制點資料可從地形圖上選取，或從測繪部門獲得，從地形圖上選取控制一點應滿足下列條件：①地形圖的比例尺應不小于水文地質遙感調查的比例尺。
　　②所選的控制點位在地形圖及遙感圖像上均能正確識別和定位，一般宜選擇不易變化的特征點，如道路交叉點、橋梁、水壩等地物，其圖像應清晰。③控制點位應盡可能分布在圖像中心點附近及8個象限中。④每個標準圖幅所選控制點總數控制在13 - 16個為宜。
　　校正時先依據地面控制點數據建立起畸變圖像空間與標準地理制圖空間的對應關系，然后以這種對應關系用一個適當的數學模型（通常為二元多項式）通過擬合方法，把原圖像（畸變圖像空間）中的全部像元變換到新圖像（標準地理制圖空間）中。
　　控制點擬合中誤差一般要求不大于1.5個像元。若擬合誤差超出了規定要求，則需要選取新的控制點，重新進行擬合并計算擬合中誤差，直至達到要求的精度為止。
　　2)像元的重采樣。變換后在新圖像中重新定位的像元點，對應于變換前原圖像中位置的行列編號通常不再是整數，因此需要根據新圖像各像元在原圖像中的位置，對原圖像按一定規則重新采樣，進行點位亮度值的插值計算。常用的插值方法有鄰近點位法、雙線性內插法和立方卷積內插法等。
　　3．圖像鑲嵌
　　遙感影像圖制作過程中常常因為工作區超出了單景遙感圖像覆蓋的范圍，需要將互相鄰接的多幅圖像按幾何位置拼接成一幅完整的圖像。這個過程稱為圖像鑲嵌。用數字圖像處理方法拼接圖像則稱為數字圖像鑲嵌，其主要任務是對需要拼接的圖像進行幾何配準和色調的匹配，具體步驟包括：圖像選擇、重疊區影像幾何配準、重疊區亮度匹配、拼接邊
　　選擇和拼接區亮度平滑。
　　1)圖像選擇。在待拼接的圖像中通常將工作區的主體圖像或時相、色調、影像質量等具代表性的圖像確定為參考圖像，其他將與之拼接的圖像則稱為被鑲嵌圖像。拼接時都依參考圖像的幾何空間位置和色調為基準，將被鑲嵌圖像逐一拼接到參考圖像上。
　　2)重疊區影像幾何配準。在兩景圖像的重疊區中通過一一對應地尋找若干組同名地點（也稱鑲嵌控制點）的像元坐標，建立起該重疊區兩圖像空間坐標間的映射關系，再采用多項式擬合的方法，達到兩景圖像相接像元的幾何配準。多項式擬合的均方差越小，幾何配準的精度越高。通常要求擬合均方差應小于1個像元，使水系、道路和山脊線等線性地物的拼接處沒有錯位。
　　在進行大范圍多景圖像的鑲嵌處理時，要特別注意累積的誤差或個別低精度圖像可能會造成被鑲嵌圖像幾何形態的扭曲變形。出現這種情況時，需要開辟新的拼接區進行鑲嵌，并劃分子區對圖像進行幾何精校正，以保證圖像的幾何精度。
　　3)重疊區亮度匹配。亮度匹配的目的是盡可能地消除不同時相圖像拼接時會出現的色調差異，以保證鑲嵌后圖像的色調整體上協調一致。常用的亮度匹配方法是直方圖匹配法。即以參考圖像的像元亮度值直方圖為基準，調節被鑲嵌圖像的像元亮度值直方圖，使兩者的特征盡量地接近。
　　4)拼接邊選擇。為了盡可能地消除兩景圖像拼接后出現明顯的色彩跳躍而造上的“拼接縫”，通常選擇沿地物自然邊界的折線或曲線作為拼接邊。
　　5)拼接區亮度平滑。圖像鑲嵌后，拼接線兩側圖像的色調仍然會有一定程度的差異，影響鑲嵌圖像的整體效果。因此，通常需在拼接邊兩側一定寬度內采用“羽化”的方法進行亮度值平滑。
　　4．圖面整飾
　　圖面整飾分為圖廓整飾和圖外整飾兩部分。圖廓整飾內容包括內圖廓、外圖廓繪制和經緯網注記；圖外整飾內容則包括標注圖名、數字比例尺和線段比例尺、圖例、圖幅接圖表、圖像拼接表、圖像制作說明、編圖責任表等。
　　5．遙感影像圖的精度評價
　　評價影像圖整體地理定位精度的方法是在圖上均勻地隨機抽取一定數量的檢測點，讀取它們的坐標值；同時在比例尺大一級（或以上）的地形圖或專題圖上讀取這些檢測點對應位置的坐標值作為真值。

　　（五）遙感正射影像圖的制作
　　工作區位于地形高差較大的地區時，采用一般的控制點-多項式擬合方法不能糾正地形高差引起的像點平面位移，需要使用相對應比例尺的數字高程模型（DEM），改正由地形投影差帶來的誤差，制作正射影像圖。

　　（六）三維遙感影像圖以形象地顯示地表各種水文地質、環境地質、災害地質要素，給人以身臨其境的感覺，在水文地質遙感調查與監測中越來越廣泛地應用。
　　根據調查和實用的要求，三維遙感影像圖可以隨意選定入視角的大小、方向和高程比例，也可以疊加地理、人文、專題等要素的符號和注記。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

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TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

水文地質遙感影像圖制作的方法

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