【关键词】农业院校遥感实验课程教学模式
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）10-0242-01
一、引言
遥感技术作为现代信息技术的重要组成部分，可快速、有效的采集大范围的地球空间信息，反映地球资源环境动态变化，在地球资源调查与规划、农业生产管理、环境质量评价与监测、气象监测、测绘、矿产、军事等方面得到广泛的应用。遥感课程是农业院校地理信息系统专业、环境专业、农业资源与环境专业、林业、草业等专业本科生普遍开设的课程。遥感试验课是遥感课程的实习部分，紧密结合遥感理论课程的教学内容，使学生通过该课程的学习具备分析处理和解译遥感数据的目的，加深对遥感理论课知识的消化和吸收，并且能利用遥感技术解决自己所学专业领域相关问题，具备一定的遥感技术的应用能力。
二、农业院校开设遥感课程的必要性
农业院校许多专业在本科教育中都会开设遥感课程。遥感课程是地理信息系统（GIS）专业的核心课程，遥感数据是GIS的数据源和更新源；农业资源与环境专业学生利用遥感技术掌握基本的土地规划与制图、资源信息管理等方法；对于环境科学专业，遥感技术可以应用到水污染、海洋污染、大气污染、固体垃圾等各个领域；对于林学专业，可利用遥感技术清查森林资源、监测森林火灾和病虫害；对于农学专业，遥感技术可用于作物估产、作物长势及病虫害预报；草学专业，可以进行草产量估算，草地资源调查等。辅助遥感理论课程的遥感实验课程的主要目的是通过学生的动手实践，对遥感的原理、概念、应用有进一步的认识和理解，培养学生遥感软件操作能力和解决实际应用问题的能力。
三、农业院校遥感实验课程存在的问题
遥感实验课程是遥感课的实习部分，要求配合理论课的教学内容，开展野外观测和上机实验。但目前许多农业院校相关专业对遥感课实验部分重视不够，仅开设有限的上机实习。而学生对该课程的理解也不足，没有充分认识到遥感技术在本专业领域的应用前景，对课程学习积极性不足。另一方面，农业院校相关专业本科生前期知识储备不足，遥感技术的掌握要求具备许多相关的物理、数学、地理学、计算机技术等知识，而农业相关专业在本科教育中没有更全面深入的学习这些相关知识，造成学生很难理解掌握较深的遥感课程内容。尤其在实验课上，需要一定的计算机水平来支撑遥感软件的应用，很多学生入门难，加之实验课时设计较少，使得学生不能很好的掌握遥感技术，应用受到限制。
四、课程简介
农业院校相关专业的遥感课程一般理论课30个学时，实验上机10个学时。遥感实验课程的教学目标要求学生掌握遥感软件的基本操作，掌握遥感数据的获取方法；熟悉影像处理、提取的方法，并能将遥感方法应用到本专业领域，完成实验大作业及实验报告。教学方法以实验课上机操作为主。考核方法为平时出勤、课堂表现、实验结果、实验报告等方面。
五、遥感实验课程内容体系设计
遥感实验课程内容以遥感观测仪器的使用、遥感数据获取、遥感数据处理、遥感信息提取，以及遥感在本专业领域的应用五个方面形成一套完整的体系。遥感观测仪器的使用：主要包括对典型地物反射光谱特征的测量与分析，掌握野外光谱测量方法。可在校园内晴天选择不同的土地利用类型测量分析不同地物（如林地、草地、裸地、水体等）的光谱特征。遥感数据获取：要求学生能通过网络手段下载获取一定区域、一定精度、相应时段的遥感数据。遥感数据处理：利用遥感软件掌握遥感图像的校正、裁剪、拼接、图像增强等的基本操作。遥感信息提取：利用遥感软件掌握遥感数据的信息提取及分类方法，能利用遥感数据目视解译对地物进行分类。遥感在本专业领域的应用：要求学生利用前期掌握的遥感技术方法，针对本专业领域的研究，提出问题，利用遥感技术获取所需信息，加深对遥感技术的认识和理解，引导学生利用遥感技术解决本专业问题，为其以后自主、有效的利用遥感所需知识解决实际问题做好铺垫。
六、完善配套材料，改进教学方法，提高教学质量
应进一步完善遥感课程实验课的教材编制，使学生有参考资料。另一方面，要完善遥感实验课程影像数据库的建设，收集农业、环境等相关专业领域的遥感影像，包括不同卫星来源、不同时相、不同分辨率的遥感数据用于该课程遥感影像数据库的建设，形成体系，以保障遥感实验课程教学需求。在教学方法上，充分利用多媒体和网络教学，促进学生课下自主学习，提倡学生利用课余时间提前掌握遥感软件的基本操作，在课堂上将更多的时间利用到遥感技术的应用案例分析上。在考核方式上，主要包括平时出勤、课堂表现、实验结果、实验报告几个方面。要求学生以遥感技术在本专业领域的某一方面的应用为内容，通过影像的下载、图像预处理、信息提取、处理等步骤，得到实验结果，并完成一份详实的实验报告。
七、总结
遥感课程是农业院校环境专业、农业资源与环境专业、草业等专业本科生普遍开设的课程。遥感试验课程结合遥感理论课程的教学内容，使学生通过野外观测及上机实践，具备分析处理和解译遥感数据的能力，能利用遥感技术解决自己所学专业领域相关问题。本文针对农业院校遥感实验课程存在的问题，设计了一套遥感实验课程内容体系，对遥感实验课程教学模式进行了探索研究。以期更好辅助于遥感理论课知识的掌握及吸收，使学生具备学生利用遥感技术解决本专业领域问题的能力。
参考文献：
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[关键词]RS遥感技术自然灾害预警防护
[中图分类号]TP7[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-9-270-1
0引言
我国的自然灾害主要体现在洪涝灾害、地质灾害上等等，以洪涝灾害为例，严重的洪涝灾害不仅可以影响到人民的生命财产安全，更重要的是它还对国家的经济发展带来重大的影响，为此，即使的预警与防护工作是很重要的。
基于RS遥感技术的自然灾害预警与防护起到了很大促进作用，通过RS遥感技术可以快速将多源数据复合，通过网络集成了多种技术成果和数据，进行快速、准确、连续、动态与全天候的洪涝灾害的监测与评估，对减少灾情对人们生命、财产的损坏中发挥着重要的作用。
1RS遥感技术定义
RS技术即遥感技术（RemoteSensing，简称RS），是自然灾害方面的预测和治理的关键技术，它可以通过高空或外层空间读出地球表面各种地理变化的信息，并经过扫描、摄影、传输和处理技术对地表事物进行有效的监测，将重要的信息传送给地面相关单位。
RS遥感技术作为新兴的技术，其主要作用是为地球上人类的生产、生活提供全面的信息，实现防灾、减灾、救灾的目的，特别是对于突发性的地质灾害，如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等，也包括渐进性的，如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等都会产生重要的监测作用，从而能够使人们对自然灾害的发生、发展能够系统的掌握，并在关键时刻做出应急处理预案，从而减少自然灾害对社会经济、国民经济发展的影响。
2基于RS遥感技术的自然灾害预警与防护
我国自然灾害的发生几率不但多而且对经济发展的影响也很大，为此，对自然灾害的预警和防护是很关键的。
基于RS遥感技术作为一种新兴的技术，在对自然灾害预警与防护上起到很大的作用，同时随着现代科学技术的不断提高，遥感技术的不断创新，其遥感探测范围不断扩大，获得资料的速度快、周期短，受地面条件的限制少，而且更重要的是RS遥感技术的提高不仅仅是具有简单的预测功能，在自然灾害的营救和灾害重建上也发挥了重要的作用。
本文以地质灾害为例，系统的分析基于RS遥感技术对地质灾害的治理、营救和重建上的作用。
2.1RS遥感技术对地质灾害的治理
地质灾害是很严重的自然灾害，诸如常见的山体滑坡、泥石流等等，如果对这些地质灾害的发展变化没有进行及时的掌握，做出应急预案，一旦发生对经济发展都会产生很重要的影响。为此，地质工作人员可以通过RS遥感技术对多发与地质灾害的地区进行全程24小时连续监测，将RS遥感出的地质形态、色调、影纹结构进行分析研究，对于可能发生的地质灾害根据当地实际制定应急预案，使灾害的影响性发生在最小的范围内。
2.2RS遥感技术对地质灾害的营救
地质灾害的发生也有诸多不可预测性，特别是对于突发性的地质灾害，营救任务就是很关键的，人们可以通过RS遥感技术传输到的数据信息，对灾害现场进行勘查，为营救准备工作提供科学的数据依据。营救工作也是一个抢时间的工作，然而RS遥感技术具有周期短、精确度高的特点正是符合了这一特点，为营救工作提供快速有效帮助。
同时RS遥感技术还能监测出营救地点是否还会多次发生灾害，对营救人员的安全也提供了重要的保障。
2.3RS遥感技术对地质灾害的重建
灾后重建工作是保障人们生活，维护社会稳定的关键，RS遥感技术在灾害重建上也能起到很关键的作用，地质灾害的发生具有可变性，是人为无法控制的，为此有效的监测技术是必要的，通常如果采用传统的人工勘查不但浪费时间，而且地质灾害的频发性也会对勘查人员的人身安全造成影响。为此，工作人员可以利用RS遥感技术对整个重灾区进行系统调查，根据遥感数据的监测评估结果，对于重建后的选址问题、系统掌握灾区情况问题等等都会提供科学的参考依据，有利于国家对灾区重建工作的总体规划，提高灾后重建的治理质量，促进社会的稳定。
3对遥感技术的研究展望
基于RS遥感技术对自然灾害的预警与防护是一个很系统的工作，利用其技术不仅仅是要监测，同时还要进行预测和调查研究，要充分发挥出RS遥感技术的最大功能，在监测、预报、防灾、抗灾、救灾和援建等各个方面都能起到重要的作用。随着我国科学技术的不断革新变化，RS遥感技术也需要适时的做出不断的调整和改革，开始趋向于多种卫星系统进行辅助监测，利用可见光、红外、微波、激光等多遥感波段，使采集到的信息能够更加完善和准确，从而实现全天候、多时相的连续观测，使RS遥感技术能够在我国经济建设中发挥更大的作用。
4结语
通过以上对基于RS遥感技术的自然灾害预警与防护的系统分析，可见RS遥感技术在对自然灾害的预测和治理上发挥了很大的作用，它能够贯穿与整个自然灾害的调查、监测、预警、评估的全过程，以其精准的高分辨率在第一时间读取出自然灾害发展过程，如可以对地质灾害，对滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地质灾害防治方面实现灾前预警、灾情监控、灾后评估，为防治自然灾害对人民生命财产损坏提供了关键的参考依据。
参考文献
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[关键词]卫星遥感技术森林资源调查影像特征解译
1意义
林业是国家的基础产业，兼有生态和经济两大效能，我省是森林资源大省，近些年实施了国家的森林资源分类经营、退耕还林、三北防护林工程等林业六大工程，取得了明显的成效，生态公益林补偿资金已经得到落实。获取准确的森林资源信息，是进行森林资源监测和提高森林经营管理水平的重要环节。近年来，遥感信息的获取技术得到了飞快的发展，各种面向复杂背景的平台，多时相、多光谱和高分辨率的卫星遥感数据大量涌现，为方便、快捷、准确地获取森林资源信息提供可能，并为提高森林资源调查精度、降低调查成本和劳动强度提供了现实的可能性。
2遥感与森林资源调查
遥感是一种以应用物理手段、数学方法和地理学规律等为基础的综合性探测技术，是一门先进而有效的资源与环境信息获取技术。遥感信息具有宏观、动态、快速、多源等特点，在我国林业别是森林资源监测与管理中起到了重要作用。特别是近几年内我省森林资源清查利用遥感技术并结合现地调查，使国家和有关部门及时掌握看我省森林资源变化情况。森林资源根据调查目的、空间尺度、调查内容、技术方法等的不同，我国森林资源调查包括国家森林资源清查、森林资源规划设计调查、森林作业设计调查、年度森林资源专项调查、专业调查。国家森林贤源清查、森林资源规划调查、森林作业设计调查构成了中国森林资源调查体系的主体，三种调查的对象、目的、精度要求、调查方法不同，相互不可缺少或代替，又相互补充。另外，鉴于森林资源管理所涉及的内容极其广泛，按照调查目的、任务内容等的不同，年度森林资源专项调查和专业调查是对森林资源调查体系主体的有效补充，并与一类调查、二类调查和三类调查共同构成中国森林资源调查体系。
3工作方法
近年来，地球科学由于航空、航天技术的发展，进入了崭新的天地，遥感技术的发展为各种地学应用提供了新的数据来源和探索地球的方式。现今我们可方便获取SPOT、TM、IKONOS、QUICKBmD、RADARSAT以及我国的资源一号卫星发送的卫星遥感数据。这些卫星数据其全色波段分辨率从15-0.61m，还有信息丰富的多光谱数据。这些卫星数据已被应用在林业与生态环境建设中，并取得了大量的成果。
3.1遥感影像的处理：由于区域背景反射率和地物间反射率差别不大，原始图像模糊不清，直接可识别的地类信息也较少，不利于图像解译，因此必须进行图像处理。我省森林资源调查中主要采用的遥感数据是SPOT5。
影像几何纠正：将SPOT遥感影像与1：50000地形图上的特征点配准，选择克拉夫斯基椭球和横轴墨卡投影，选择足够数量均匀分布的控制点，应用二次多项式进行几何校正。经几何校正的SPOT，只需少量的控制点就可以配准。几何配准是遥感影像融合中关键的一步。几何配准的精度直接影响融合影像的空间分辨和清晰度。应将配准误差控制在0.5个像元之内。
SPOT影像的融合：图像融合是一种通过高级影像处理来复合多源遥感影像的技术，用特定的算法将两个或多个不同影像合并起来，生成新的图像。具体目标在于提高图像空间分辨率、改善图像几何精度、增强特征显示能力、改善分类精度、提供变化预测能力、替代或修补图像数据的缺陷等。在遥感影像处理软件中，应用图像融合功能进行SP07数据融合。一般有三种算法可供选择：PrincipalComponent、Multiplicative和Brovery7rans-form。利用此功能可方便实现SP07数据融合。
3.2遥感影像解译标志的建立：由于卫星影像图采用的是假彩色合成，赋予各种地物的特征(主要是色彩)与其实际并不相符，并且由于受物候期等因素的影响，同一地区的相同地物，其影像特征也不同，因此，建立具有较全面代表性的目视判读标志，是提高调查成果质量的关键所在。在建立目视判读标志前，我们首先对调查区域卫星影像图的特征进行初步分析，结合实际，熟悉图像上各种地物的色调、光泽、纹理、结构、形状及分布等特征，在此基础上，根据调查区域的大小和影像图物候期的不同，选择若干条实地踏查路线，使得这些路线尽可能地包括该区域所有的地类和森林类型；然后沿着预定路线到野外进行实地踏查，同时填写目视判读标志表，调查者再仔细观察调查区域的影像，重点是寻找那些判读标志表中没有描述的图像特征，结合实际掌握的情况或到实地验证的方法。作出正确的判读；最后，对，脑时目视判读标志表进行整理、分析、总结，形成统一标准后，制定正式的目视判读标志表，明确各地类和森林类型的色调、光泽、形状、结构、纹理及分布等特征，以此作为图班区划的标准。这样，就保证了室内判读区划得以顺利进行，提高了工作效率。
3.3小班区划和目视解译：根据建立的判读标志，对地类和林分类型进行人机交互目视解译，区划各类小班。具体做法是在ARCMAP中，以SPOT遥感影像为底图，结合判读信息对影像进行小班区划，生成面状图，并编制图班号。判读正判率的高低直接关系到整个区域调查成果的可靠性。在目视判读的过程中充分利用先易后难的原则对遥感图像上的地物进行分类，在解释过程中除了利用遥感图像上的特征外，还利用影像解译标志和其他辅助信息如地貌、地形和实相等知识识别地物，是简单也是最传统的分类技术。对于遥感影像上比较模糊的地类，比如：有时候水田和早地在地块形状上很像，便可加坡度图加以区分。一般来说，水田会在25度以下。用材林和经济林在影像上非常相似，便可利用DEM模型生成坡度、坡向分析与影像图加以叠加区分。经济林大部分情况下会出现在向阳面，且坡度不会很大。
4影像拼接
一个县需要几幅卫星影像才能完全覆盖，为了便于使用，通常要将几幅卫星影像拼成为一整幅。由于每幅卫星影像在县内的大小不同，为了减少数据处理量，在拼接前先对影像进行裁切，只保留需要部分，这样可以加快处理速度，为保证需要部分不被裁去，要准备县界的矢量数据，用来控制裁切的边界。每幅卫星影像的扫描的时间不同的，这就存在太阳高度角、大气辐射量等各种因素的影响，造成各幅影像合成的假彩色的色彩差别很大。如果这样的影像用于外业调查，就需要分别对每幅影像进行判读建标，加大了外业工作量。因此需要对影像做直方图匹配，使一幅影像各个波段的直方图与另一幅影像的对应波段相似。经过直方图匹配后合成出来的假彩色也就比较相似了。
另外，由于两幅影像相接处在配准时会存在一定的误差，直接拼接出来的影像会有一条明显的接图线，影响外业人员的使用。为消除这种情况，通常的方法是绘制一条弯曲的接图线，并且将影像的重合部分进行羽化处理，以使影像相接部分能够平滑地过渡。
关键词：遥感；数字图像处理；应用
引言
如今，现代化进程不断深入到各个领域，遥感技术的使用大大提高了勘察能力，随着发展，遥感技术已经广泛应用在森林资源的调查中，从实际调查结果上看，不但提供了准确数据，也把原本复杂的数据统计变得科学、便利，本文结合遥感技术，通过分析，进一步明确相关森林调查工作的具体发展过程，并且提出了森林资源调查过程中应该重视的问题与应对策略，下面具体分析：
1遥感技术在森林资源一类清查中的应用
应用遥感技术进行森林资源一类清查，首先是进行数字图像处理，在进行精准几何校正后，提取土地利用和森林特征信息以及在图像上能采集到的生态环境信息，然后匹配公里网，在要判读的固定样地交叉点上设置2～3mm的判读样圆（在此指TM图像，其他图像要根据不同空间分辨率来设置判读样圆的大小），在判读样圆中进行地类和其他相关因子的调查，固定样地方法目前存在两大问题，一是受当时定位技术影响，许多固定样地与地形图上的公里网交点不一致，造成了图像上的公里网交点与地面上进行过调查的固定样地不在一个位置上，也就是说应用遥感技术进行监测时，由于位置的不同而造成地类判别的错误，因此应用遥感技术进行监测时应该应用GPS定位系统将误差改正过来，方法是将错就错，即将地面多次调查的宝贵数据不应丢弃，所以应将与地形图上公里网交点不匹配的地面固定样地准确位置标在遥感图像上，并建立该点的坐标和影像数据库。另外一个问题是固定样地中的有林地一般人为地受到保护不进行采伐，因此，使地类中有林地的动态变化失真，为此需要应用GPS在原固定样地附近设置临时样地，由于该样地没有设标，但又具有准确的坐标位置，故这些样地也可以转变成附加的固定样地。由于当前在天然林保护工程中，大流域的中上游设置了许多禁伐区，同时已进行了五期以上的连续清查，在这些多期数据测定的基础上，在禁伐区内应采用遥感判读，数学模型预测的方法对有林地中的林分因子进行估测，既可保证一定的精度要求，又可减少大量的野外调查工作量和经费。另一种方法是用安置在飞机上的鱼眼相机进行点抽样的大比例摄影（一次曝光可获得一个像对），然后通过立体判读量测获得各项林分因子。
2遥感技术在森林生态环境调查中的应用
在经济深入发展的背景下，生态环境急剧恶化。因此，为了及时了解森林生态环境的状况，应重视无人机遥感影像在这一领域的应用研究。据研究表明，在森林生态环境调查中，无人机遥感影像的应用具有如下价值：一是可及时查明森林资源的变化情况，用以指导生态保护工作的开展；二是可准确估出树种的组成及其空间结构；三是通过纹理分析，便可估出树种的组成及其空间关系，从而保障了森林生态的平衡。此外，森林水文调查的作用在于平衡生态及发挥其防洪与抗旱效果。
3遥感在森林资源调查中的应用过程
3.1森林蓄积量调查利用航空像片
在对森林蓄积量的调查中，可以通过对调查因子的判定以及小班轮廓的描绘，将蓄积量进行确定。比较实用的方法有以下5种。
3.1.1第一种方法是典型选样法。这是一种比较适合广泛使用的方法，不仅具有一定的代表性，还具有足够的数量数据样点，根据像片中所展示出来的样点，进而将蓄积量进行计算。
3.1.2第二种方法是样地实测法。这种方法需要先将小班的轮廓描绘出来，之后在将目标规划中的带状作为样地，之后在进行样地的蓄积量的计算。
3.1.3第三种方法是分层抽样法。通过将森林的影像进行分层，之后在将每一个分层中的小班进行描绘，这样根据分层中的蓄积量推测出总的蓄积量。
3.1.4第四种方法是像片判读和实测回归法。通过像片对蓄积量进行估计，同时也对地面的蓄积量进行估计，进而根据回归法进行蓄积量的计算。
3.1.5第五种是多元回归法。这种方法是将像片中所显示出来的蓄积量和影响因子全部列举出来，之后建立多元回归方程，根据小班因子所显示的值带入方程中，进而得到蓄积量。
3.2森林火灾观测
3.2.1森林发生火灾时，等级的确定与森林火灾发生时的特点有关，火灾发生时需要对火源分布情况、气候情况以及发生火灾区域植被的种类，这些都是判断火灾等级的依据，通过卫星对这些指标进行判断，进而将火灾等级进行确定。在发生火灾时还可以借助红外来对火灾区域的水分以及热度进行测试，将上面的三个指标的数值进行确定，进而判断火灾的等级。想要对火灾的等级做最后的确定，还需要对火源密度等信息进行确定，之后结合相关的数据确定火灾的等级。
3.2.2调查火灾损失。森林中发生火灾之后，会使得整个植被都受到影响，因为森林中的植被在燃烧之后，会引起地面的波谱发生变化，并且能够被可靠测量，与未发生火灾之前区域以及未发生火灾之前区域的波谱会有明显的差别。因为被火烧过的区域所显示出来的卫星光谱与以往不同，这时候卫星光谱吸收红光，进而在波谱上所显示出来的颜色会比较淡，正常的林地中所显示出来的波谱是颜色偏深的颜色。进而能够根据两段波谱的不同对火灾所带来的伤害进行判断。
3.3森林病虫害观测
对森林病虫的观测时，可以选择红外方法计量和航空的光谱进行计量。因为林木在受到病虫的伤害之后与正常的林木所展示出来的反射率有很大的区别。比如，松树在受到病虫的侵害之后，会在不同的时期展现出不同的反映，在病虫害中期时候，针叶会开始变黄，进而可见度降低，光谱所能蚪邮盏降墓庠嚼丛缴伲进而导致反射率逐渐的增加，进而根据松树的光谱反射图的不同来判断病虫害程度。
结束语：
综上，在实际引用过程中，遥感技术尚存在一些不足，但结合实际发展，遥感技术必然可以为森林工作者服务，并且相信日后的不断发展，技术会越来越科学，总之，在森林资源调查过程中，应该积极运用遥感技术，相关工作过程中，也要以实际情况为主，针对森林资源调查情况，认真进行遥感技术的运用，包括常见问题都要给予积极处理，这样才能提高遥感技术使用的有效性，从而进一步推动遥感技术在现实生活中的使用效率。
参考文献：
信息技术的日趋成熟和广泛应用为林业的发展带来新的机遇。林业信息化是指在林业各个领域应用信息技术，采集、开发和利用信息资源，促进生态建设、林业产业、生态文化和行政管理的科学发展，带动林业实现现代化的过程。它是国家信息化的重要组成部分，是现代林业建设的基本内容，也是衡量林业生产力发展水平的重要标志。我国林业部门从上世纪80年代初开始使用DBMS进行生产管理，国家林业局1992年设立信息中心,开始了信息化建设，提出了数字林业”建设目标，建立了森林资源数据处理系统（DPS）、森林资源管理信息系统（MIS）、森林资源决策支持系统（DDS）、林木良种管理信息系统、主要经济树种在线查询系统等。进入21世纪,数字林业”建设进展顺利，林业信息系统已覆盖全国，基于3S”技术的森林资源、造林绿化和天然林保护、退耕还林、防沙治沙等林业重点工程建设的现代化林业管理体系正在逐步建立。林业档案数字化工程已完成,国家林业局政府网站建设进一步完善，内容不断丰富，信息量不断增加，并与新华社、国家图书馆等70多家网站建立了链接，林业信息化建设达到前所未有的高度。南阳是一个林业大市，全市林业用地面积1647.28万亩,其中有林地1390.04万亩。将信息技术运用于林业发展，是促进林业科学发展的重要手段，是关系林业工作全局的战略举措和当务之急。加快推进林业信息化，有利于逐步建立起功能齐备、互通共享、高效便捷、稳定安全的林业信息化体系，促进林业决策科学化、办公规范化、监督透明化、服务便捷化，为建设现代林业奠定扎实基础。以下是南阳林业在信息化中的做法。林业资源监测信息化长期以来，由于林业基础薄弱和生产力水平低下，林业的经营管理始终处于粗放经营的局面。如森林资源数据的获取，长期依靠人力完成，靠人的两条腿满山遍野，一株一株地测量，数据处理靠手工运算，每次调查的数据都需要1-2年才能使用，各类森林资源数据和信息更新周期太长。RS（遥感）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球卫星定位系统）3S技术日新月异，为实时林业资源调查和监测提供了可能。通过遥感影像、航片、卫片、无人机、地面近景摄像等三维激光扫描等进行数据的精确获取和快速获取，便于实时动态的对林业资源的变化进行监测。森林分类经营区划中应用GIS技术将研究区域的森林进行功能区分，能把森林区划分类经营的成果以可视化的方式展现，区划的成果可保存,能够一次输入,多次调用。改变了以往的林业区域布局带有较强主观倾向性的弱点。遥感图像主要采用中分辨率（空间分辨率10m—3m）多谱段（波谱分辨率至少含可见光、近红外）卫星遥感数据，经过处理的遥感图像数据，按标准生成数字图像或影像图。GPS技术在国民经济的许多领域已开展使用，在林业也不例外。凡是涉及点、线、面、立体空间的点位确定和点间位置关系的确定都可以通过GPS技术解决,而且迅速、准确。综合营造林管理信息化GIS技术在营造林规划设计中运用,方便更准确地了解林业资源现状及生物多样性,可以有效直观地进行生产经营方案的制订。应用管理营造林规划档案,动态生成本地区的可造林地情况分布图,可以更好地实现适地适树提供可视化手段。此外,可以利用的空间分析功能把坡度、坡向、土壤类型、海拔高度等因子作为适地适树分析的主要立地因子进行立地分析和造林树种的选择,提高适地适树分析的可视化程度。河南省2007年进行的生态省规划工程、国家每年下达的退耕还林、部级公益林和天然林保护工程以及各种防护林工程外资造林工程，规模庞大，每年的验收和自查都要经历相当长的时间，动用大量的人力物力。运用信息技术，对所有的工程造林和地方一般造林进行一次全面的自查，建立造林地区域分布图，逐小班记录在计算机中，建立起一套造林小班数据库，明确小班的位置、面积、树种、管护以及成活保存等基本信息，这样无论是检查还是自查时,都可以方便地通过数据库调取小班情况，进行实地核对，节省大量的人力物力，还能防止同一小班重复申报不同工程。林业灾害监控与应急管理信息化森林火灾、病虫害灾害以及自然地质灾害对森林的影响是巨大的，南阳以前对森林火灾火情的监测主要是通过地面巡护和设置望台监测的方法来实现的，这种方法人为主观因素较大，在交通不便和自然条件不适合时，都不宜进行监测。卫星遥感技术监测火源火情则是利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。病虫害对森林资源的破坏以及对林产品造成的损失程度超过森林火灾。应用遥感探测森林病虫害的原理是，森林植物绿色叶子内部组织结构和功能的变异会对光谱反射率有明显的影响，可以根据光谱反射率的差异在红外彩色片上的反映，对森林病虫害进行探测。林业生产灾害频繁爆发，例如水、旱、病虫、火、雹、霜冻、风倒、雪压等，这些灾害造成的受灾面积往往很大，需要短时间内迅速查清面积范围，以便及时抢救，或供生产计划部门进行病虫害防治，扑灭林火，监测火灾蔓延林区水利建设及火烧迹地的管理等，利用红外波段的航空遥感和卫星影像绘制灾区平面图是非常有效的。林业产业管理信息化林业产业涉及方面较多，有经济林、药用林、木材加工、花卉种苗等，林业产业管理信息化主要通过应用现代信息技术动态掌握林业重点企业运行、林产品市场价格、林产品进出口态势、重点地区和重点林产品经营加工情况，并进行综合分析评价、预测预警，实现对林业产业管理现状和发展动态的信息化管理，构建布局合理、结构稳定、功能完善的林业产业体系。把林业信息网络真正作为林业种苗和产品交易的平台，林业技术交流的窗口，林业方针政策的咨询中心，真正做到为广大林农服务。林业信息中心要建立信息服务平台，成立网上技术，信息与政策专家服务队，对林农提出的技术、市场需求信息和政策问题，专家咨询服务中心可在网站给予及时答复，对问题当时难以解答的，可由网上专家服务中心到现场进行面对面的咨询，也可以通过专家服务电话，予以解答，真正解决林农对林业技术、市场信息和政策咨询的需要。#p#分页标题#e#21世纪是个信息技术发达的时代，信息技术的发展带来了各个行业新的革命，没有信息化的快速发展，就不可能有真正意义上的现代林业。
关键词：云计算;大数据;遥感;GIS;集群
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）44-0227-02
一、前言
社交网络、视频监控、智慧地球等应用的逐步普及，预示着真正进入一个大数据的时代，而云计算无疑是解决大数据的好方式。云计算提供可用、便捷、按需的网络访问，是传统分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化等计算机和网络技术发展融合的产物。
为了适应发展各大高校计算机专业也逐步开设了云计算的课程，但其教学的方式大多还处于基础的理论探讨和现有国外成熟系统的比较分析，使学生很难对云计算有一个直观、透彻的认识。急需要一个云计算的实验教学平台，从理论教学向实践教学转变，才能使学生拨开云计算的“神秘面纱”，走进内部剖析的关键技术。
二、选用遥感云GIS平台作为云计算的实验教学平台的优势
1.遥感云GIS是利用计算机技术对地球表面空间相关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示的技术。其天然的海量数据的管理、计算，是云计算的良好的应用背景。
2.经过几十年的发展，已经有较为成功的遥感云计算平台，如googleearth为代表的平台，将全球海量的遥感影像数据放在一个平台上，通过一个轻量级的客户端访问所有数据，能让学生更容易理解。
针对以上情况，本文设计一种开放性的云计算实验教学方案，采用以学生开发为主、教师启发指导为辅的实验教学模式，拓展学生的理论和实践能力。
三、遥感云计算平台系统架构
遥感云计算平台为了应对遥感海量数据存储和高吞吐量的计算的需求，采用“存储―计算”一体化的集群架构，整个集群采用星形拓扑结构，主服务器连接多个节点服务器。主服务器响应外部请求，管理元信息;节点服务器，存储数据和计算工具，避免计算过程中的大量数据迁移、方便性能和存储的扩展。
从逻辑结构上，采用自底向上、层层虚拟化的方式，分别构架资源引擎、数据引擎、计算引擎，最上层采用服务总线统一协调引擎工作并对外提供集群服务。
资源引擎：负责底层所有硬件资源的管理和通讯技术，提供集群文件并行读写的技术支持，使得硬件环境向上透明，上层引擎模块只需要关心逻辑节点，而不再关心硬件服务器。
数据引擎：管理集群内部的所有的遥感、GIS数据的元数据信息，并提供集群数据存储、读取、查询的各种接口，负责数据的迁移、备份、导入、导出等功能。
计算引擎：管理所有的计算工具，进行分布式计算任务的分配、管理等功能。
服务总线：响应来自外部的服务请求，将请求分解到资源、数据和计算，并协调运算，最后响应请求。
在这样的服务体系结构下提供多种遥感云GIS数据服务接口，同时提供二维、三维客户端、智能终端等多种类型的基础功能的客户端。行业应用的开发，只需要根据实际的业务需求在基本客户端的基础上调用数据服务接口进行二次开发，从而大大降低了实验过程中用于基础平台和客户端开发所用的时间。
四、遥感云GIS实验教学方案设计
遥感云GIS实验教学内容主要突出对云计算知识的综合运用能力的培养，通过基于该模拟的云计算平台的实验了解云计算的应用模式，并逐步掌握云计算的内部技术架构。实验包括自主服务搭建、平台服务接口二次开发、计算工具研发等三个方面的内容，从难度上具有一定的层次性，适合不同程度的学生实验。
（一）自主搭建服务
可在虚拟机环境下安装服务器程序，如图2从下到上逐层实现虚拟化，底层服务器节点是单个服务器主要用于存储数据及计算工具之上运行节点守护进程;往上通过四大引擎（资源、数据、计算、可视化）对底层节点实现虚拟化;最上层由主服务和可视化服务对四大引擎实现二次虚拟化，实现对外服务的统一接口;各种客户端通过主服务提供的http接口实现和服务端程序的交互。
学生通过自己动手安装全套遥感服务程序，了解轻量级遥感云服务工作模式，对云计算入门非常有帮助。
（二）平台服务二次开发
该平台的主要功能在于通过网络服务的方式提供基于遥感GIS的二次开发接口，在具体的应用中利用这些接口快速实现遥感服务应用，同时平台提供多种类型的客户端基础模型。
为学生设计多种遥感应用的案例，通过该云服务平台快速完成行业应用的解决方案。
1.林业应用。要求实现对林地区域的管理，以遥感影像作为底图，用矢量数据绘制出林木种类、林区所属等信息，并且在这个基础上实现林区属性数据的查询等功能。利用平台的开放遥感GIS服务接口能够较快速的实现遥感影像及矢量数据的叠加显示，并进行简单的矢量交互查询操作。
2.土地执法应用。通过对某一个区域的不同时间的影像对比，系统自动对变化区域进行提醒报警，方便执法人员主动到现场进行执法调查。该应用利用了调用平台的影像对比工具对指定的影像进行匹配比较，这就是应用了平台的计算服务接口。
3.数字校园应用。主要功能是展示校园的三维场景，在实验中学生自行用3dmax等工具设计学校的建筑物，并导入平台，设定模型的具置。利用平台提供的三维客户端展现在影像地图上的三维场景。该部分的实验主要通过云平台的应用，进一步了解云服务的应用模式，并且在实验开展过程中设计出更多的应用案例，此实验适合具有一定开发能力的学生。
（三）计算工具研发
平台本身除了提供丰富的遥感GIS计算工具之外，也对外开放工具开发接口。设计实验让学生在符合平台工具开发标准的基础上开发自己的处理工具，设计个性化、专业化的数据处理工具，这要求学生具有一定的专业知识，并具有较高的开发能力，对研究生的科研具有帮助。
五、结语
本文提出一种开放性的基于GIS的云计算实验教学方案，涵盖了集群硬件、网络分布计算、遥感GIS大数据存储等关键技术，是对云计算实验教学的一种探索与尝试。通过该实验方案能让学生直接感受到云计算的实际应用，同时激发学生对云计算的学习兴趣。
在近两年的教学过程中，学生基于该实验方案进行设计开发，师生普遍反映对学生云计算的入门和提高有很大的帮助。
参考文献：
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