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放射技术的发展与应用论文

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放射技术的发展与应用论文

医学影像技术在近十多年来取得了突飞猛进的发展。新技术、新设备不断涌现。320排螺旋CT、超高场强磁共振、分子影像、功能影像、多模态融合成像等技术大大丰富了医生的诊断手段,提高了疾病的诊断效果,但是同时也带来了一定的问题:1)高端影像设备价格昂贵,动辄数百万到数千万元,很多医院简单地将设备档次作为体现医疗水平的标准,竞相引进高端设备,导致医疗成本居高不下;2)医学影像设备一次扫描能产生数百至数千幅图像,病人带走的胶片只包含其中极少一部分图像,且无法进行参数调节和三维、动态显示,诊断价值大打折扣。下面我们就和大家通过一篇医学影像毕业论文来探讨一下这方面的知识。  摘要:骨再生是由一组连续的骨诱导和骨传导的生物过程所组成,临床通过检测骨密度和血管化两个指标对骨再生进行评价,目前发展最为迅速且有效的检测手段是医学影像技术。对于骨密度测定现应用得最多的是显微CT技术,定量超声技术虽具有无放射性损伤、经济负担小等显着优势,但有待进一步推广使用。血管化检测以磁共振成像和超声造影技术最为可靠。因为普通X线检查、CT扫描及磁共振检查只能提供形态和解剖上的变化,而超声造影可动态成像能更直观地反映血管化程度。未来,需进一步改进医学影像技术,以便更精准、安全、快速地评估骨再生过程。  关键词:骨再生;医学影像技术;骨密度;血管化医学影像毕业论文参考范例 配图  骨再生一般发生于创伤、炎症、肿瘤等原因导致的骨缺损或骨折愈合过程。目前,解决骨缺损的有效途径是将骨移植材料作为信号因子和细胞的载体或模板来诱导成骨,或从周围骨组织募集细胞使其趋化生长分化,最终形成成骨。因此,准确评估移植骨材料对骨再生是否有效显得尤为重要,而医学影像技术是目前最常用的评估手段。X线自发现开始,其首先应用于医学领域,并第一次无创的为人类提供了人体内部器官组织的解剖形态图像。由于计算机的融入、医学影像设备的不断更新,医学影像技术飞速发展,随后出现了CT扫描、定量超声技术、磁共振成像等。骨量是指单位体积内,骨组织内的骨矿物质和骨基质含量。而骨密度是指单位体积内骨矿质的含量,其能够比较客观地反映骨量,对骨再生过程的评估具有重要意义。检测骨量和骨密度可以预估骨折的发生及判断骨愈合状况。骨是高度血管化的组织,它与血管和骨细胞之间密切联系,共同维系骨骼的完整性。因此,血管生成在骨骼发育和骨折修复中发挥着举足轻重的作

医学影像仪器设备的维修保养方法  作者:张海成[1]  摘要:在现代医学和新型医院的发展进程中,先进医疗设备起到了决定性的推动作用。本文提出了以维护保养为主,故障维修为辅的新式维修观念,来保证医疗设备的正常使用,使其最大化的发挥其应有效能。  关键词:现代医学 新型医院 先进医疗设备 维护保养 故障维修  DOI: 3969/1672-015  被引量: 6  年份: 2009(来源:学术堂)

也就是核磁共振成像,英文全称是:nuclear magnetic resonance imaging,之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振,是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害,为表示尊重,就把核字去掉了。  核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为核磁共振成像术(MR)。  MR是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激后产生信号,用探测器检测并输入计算机,经过处理转换在屏幕上显示图像。  MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射,对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效,同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。  MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查,另外价格比较昂贵。  磁共振成像是断层成像的一种,它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法,这种方法可以重建出人体图像。  磁共振成像技术与其它断层成像技术(如CT)有一些共同点,比如它们都可以显示某种物理量(如密度)在空间中的分布;同时也有它自身的特色,磁共振成像可以得到任何方向的断层图像,三维体图像,甚至可以得到空间-波谱分布的四维图像。  像PET和SPET一样,用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身,也可以说,磁共振成像也是一种发射断层成像。但与PET和SPET不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。这一点也使磁共振成像技术更加安全。  从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数,如质子密度,自旋-晶格驰豫时间T1,自旋-自旋驰豫时间T2,扩散系数,磁化系数,化学位移等等。对比其它成像技术(如CT 超声 PET等)磁共振成像方式更加多样,成像原理更加复杂,所得到信息也更加丰富。因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。  核磁共振成像原理:原子核带有正电,许多元素的原子核,如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之能进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2,T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间T2,T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。  磁共振最常用的核是氢原子核质子(1H),因为它的信号最强,在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括:(a)质子的密度;(b)弛豫时间长短;(c)血液和脑脊液的流动;(d)顺磁性物质(e)蛋白质。磁共振影像灰阶特点是,磁共振信号愈强,则亮度愈大,磁共振的信号弱,则亮度也小,从白色、灰色到黑色。各种组织磁共振影像灰阶特点如下;脂肪组织,松质骨呈白色;脑脊髓、骨髓呈白灰色;内脏、肌肉呈灰白色;液体,正常速度流血液呈黑色;骨皮质、气体、含气肺呈黑色。  核磁共振的另一特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。在对脑脊髓病变诊断时,可作冠状、矢状及横断面像。  检查目的:颅脑及脊柱、脊髓病变,五官科疾病,心脏疾病,纵膈肿块,骨关节和肌肉病变,子宫、卵巢、膀胱、前列腺、肝、肾、胰等部位的病变。  优点:1.MRI对人体没有损伤;  2.MRI能获得脑和脊髓的立体图像,不像CT那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位;  3.能诊断心脏病变,CT因扫描速度慢而难以胜任;  4.对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT。  缺点:1.和CT一样,MRI也是影像诊断,很多病变单凭MRI仍难以确诊,不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断;  2.对肺部的检查不优于X线或CT检查,对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越,但费用要高昂得多;  3.对胃肠道的病变不如内窥镜检查;  4.体内留有金属物品者不宜接受MRI。   危重病人不能做  妊娠3个月内的  带有心脏起搏器的  核磁共振检查的注意事项  由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场,因此,装有心脏起搏器者,以及血管手术后留有金属夹、金属支架者,或其他的冠状动脉、食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者,绝对严禁作核磁共振检查,否则,由于金属受强大磁场的吸引而移动,将可能产生严重后果以致生命危险。一般在医院的核磁共振检查室门外,都有红色或黄色的醒目标志注明绝对严禁进行核磁共振检查的情况。  身体内有不能除去的其他金属异物,如金属内固定物、人工关节、金属假牙、支架、银夹、弹片等金属存留者,为检查的相对禁忌,必须检查时,应严密观察,以防检查中金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管和重要组织,产生严重后果,如无特殊必要一般不要接受核磁共振检查。有金属避孕环及活动的金属假牙者一定要取出后再进行检查。  有时,遗留在体内的金属铁离子可能影响图像质量,甚至影响正确诊断。  在进入核磁共振检查室之前,应去除身上带的手机、呼机、磁卡、手表、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属项链、金属耳环、金属纽扣及其他金属饰品或金属物品。否则,检查时可能影响磁场的均匀性,造成图像的干扰,形成伪影,不利于病灶的显示;而且由于强磁场的作用,金属物品可能被吸进核磁共振机,从而对非常昂贵的核磁共振机造成破坏;另外,手机、呼机、磁卡、手表等物品也可能会遭到强磁场的破坏,而造成个人财物不必要的损失。  近年来,随着科技的进步与发展,有许多骨科内固定物,特别是脊柱的内固定物,开始用钛合金或钛金属制成。由于钛金属不受磁场的吸引,在磁场中不会移动。因此体内有钛金属内固定物的病人,进行核磁共振检查时是安全的;而且钛金属也不会对核磁共振的图像产生干扰。这对于患有脊柱疾病并且需要接受脊柱内固定手术的病人是非常有价值的。但是钛合金和钛金属制成的内固定物价格昂贵,在一定程度上影响了它的推广应用。  编辑词条  开放分类:  医疗、医学影像  参考资料:  医学影像技术  贡献者:  wtrecamel、yo不动、waterone83、袖吞乾坤小武侯、dairui725  本词条在以下词条中被提及:  海洛因、肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症、原发性肝癌  “MRI”在英汉词典中的解释(来源:百度词典):  MRI     = Magnetic Resonance Imaging 【医】磁共振造影   = Machine Readable Information 【电脑】机读信息

放射性的应用论文

放射性勘探所涉及的范围很广,从空间上来讲,已用于星际、航空、地面、坑道、钻孔、水下与海底。从矿产资源来讲,已用于放射性矿产的铀矿、钾盐,非放射性矿产的金、银、铜、铅、锌、铁、镍、锰、银、钥、锡、锑、汞、钨、钒、钦、钡、铬、磷、石油与天然气,以及稀有、稀土金属、金刚石等,还用于水文、工程、工业、农业、医学和环境科学。从物理“相”的角度来讲,已对气相如氡气,液相如水,固相如微观基本粒子、纳米级微粒、矿物岩石等进行研究。归纳起来,它们的主要用途如下:寻找金属矿床可直接寻找铀矿、钍矿,也可利用放射性元素与其他矿种的伴生关系间接寻找金、铜、铅、锌、锡、钼、钨、铌、钽及稀土元素矿床等。如航空能谱测量与航磁、航电联合勘查金矿、铜矿等多金属大型矿产资源。再如某些铀、金矿床中钾蚀变带往往是矿化的控制构造,所以,航空γ能谱测量方法成为大型金矿、铀矿等资源的有效勘探方法;同时地面γ能谱方法找金矿也取得较多成功的实例,如地面γ能谱法和氡法找金。另外,许多金属矿在成矿过程中与放射性元素有着共生或伴生关系,可以利用放射性方法来寻找如铜、铅、锌、锡、稀有金属矿等。还可利用中子活化法测氟来寻找Li、Bi、F、Ti、V、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、镧系元素、Hf、Ta、Hg、U等矿产。X射线荧光方法用于找Cu、Ca、Fe、Cr、Ni、Mn、Sr、Mo、Sn、Sb、Ba、P、K、Ti、V、Au、Ag、W、Hg、U、Pb等元素矿床也有较成功的实例。海底的中子活化分析可实现在海底300m一次分析Se、In、Hf、Co、Be等20多种元素。寻找非金属矿床磷钙土的放射性异常是很容易发现的。在进行岩石放射性研究的早期阶段,就已经知道磷钙土的放射性强度高。磷钙土所富集的放射性元素仅铀一种,铀容易被磷酸盐和有机物质所吸附。U与P3O5的相关系数为80~96。对于磷钙土的矿床和矿点来说,不管是原生的,还是次生的,放射性元素的分布规律性是:铀含量高,钍和钾含量低。在不同矿床的磷钙土中,铀含量的变化范围很大,平均为(5~7)×10-6至(50~75)×10-6或更高。钍含量则很恒定,变化范围很窄(1~3)×10-6。因比铀钍比值大于1是一个很好的找矿标志,它对隐伏的磷钙土矿床也适用。由于矿田是覆盖的,所以钾含量的变化很小。利用这个特征可能通过地面或航空γ能谱测量普查磷钙土矿床。钾盐的寻找可直接使用放射性方法,如航空γ能谱测量、地面γ能谱测量,通过40K放射性元素的测量或放射性元素含量比值,可进行盆地钾盐资源的勘探。再如金刚石、萤石矿可利用天然放射性方法,现场中子活化分析、X荧光测量方法进行勘探。勘探油气等能源应用放射性测量方法普查石油和天然气的工作包括测量地面或近地面的α或γ辐射,圈定可能存在的油气田的界线。通常用航空和汽车γ能谱仪进行γ射线测量,或测量土壤中的氡气及子体的α辐射。放射性勘探方法可勘查天然气与石油资源是因为在油气的存储过程中,放射性元素发生迁移和再富集,形成独特的储油构造上的放射性异常,在油田范围的地面,可观测到偏低的放射性异常场,而在油田的边界上则异常场值往往比本底值高。国外的研究者们认为,在油田上的这种放射性异常分布是与在地层中存在的石油和天然气密切相关的,由此可利用这一特征进行油资源的远景预测。煤系地层与沉积环境与放射性元素的富集密切相关,所以利用放射性γ测井能有效地确定煤层,是煤矿开采常用方法。地下水与构造裂隙有关,而构造裂隙处由于放射性元素的富集而形成放射性偏高场,故可用γ法和α法探测地下水的存在,包括地下构造水和地热水。地热资源的勘探也可利用放射性勘探方法。地震预报氡气、氦气和铀同位素比值法等预报中近期地震是比较有效的方法,并在许多地震预报中取得了较好的效果。环境监测与评价主要可进行区域环境辐射监测、矿山氡的危害测量、核辐射污染应急监测、环境样品的放射性测量等。如可进行天然环境氡气的监测、天然γ本底辐射监测,尤其在居室、宾馆、幼儿园、学校、影剧院、大会堂等人群众多的空间内监测氡气浓度是否超标;工业、农业、居民的垃圾和矿业的废弃物的放射性核素的监测,尤其是煤渣中放射性核素是否超标;建筑材料中放射性核素的监测;利用中子活化分析或室内X荧光分析对环境中砷、汞、铅、锑等有害元素的监测;应用便携式荧光仪还可以进行原位监测,圈出污染源。在基础地质上的应用通过γ能谱测量和氡气测量,进行地质填图,研究构造、地壳现代地质动力以及研究岩浆岩、沉积岩的生成条件和演化过程,探讨成矿特点和矿床成因等。在工程地质和灾害地质中的应用放射性勘探可用于断层及城市活断层探查,滑坡和泥石流的监测,采空塌陷区、地裂缝、地下溶洞的探测,公路质量的无损检测等。在工业上的应用在化工、冶炼、发电、水泥、造纸等许多行业中得到广泛应用。而核辐射探测器的发展使仪表轻便、小型化、测量灵敏度高、准确性高,从而为在线监测和质量监控等方面提供了有力的保障。如:①水泥生产线对水泥成分和水分在线分析、质量监控(荧光分析仪和水分计);②薄膜材料、有机薄膜、塑料等厚度均匀性质量监控和自动喷漆的在线测厚(背散射测厚);③较厚的钢板、无缝钢管等在线的测厚监控(γ射线透射测厚仪),以及料位高度、罐装的自动监测控制(料位计)等,这些核仪表都少不了核辐射探测器。它也是核技术的一种应用。在农业上的应用利用含水不同导致γ计数率不同来测量湿度,用于土壤湿度的测量。总而言之,放射性勘探的应用领域已从地球科学扩大到环境科学、材料科学,并取得明显的效果,受到人们新的关注。

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遥感技术的发展与应用论文

森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利(国家林业局西北林业规划设计院,遥感计算中心,西安710048)本文发表于<陕西林业科技>2005 N1 P27-29,55 摘要: 目前,多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。 关键词:SPOT5 遥感数据,森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048) Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in C Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data The complete steps of image processing for forest inventory are Key words: SPOT5 image data,forest inventory, data processing 前言 卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率(光谱和空间)、多时相、周期性、信息量丰富等特点,所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星(即SPOT5星)发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米(短波红外空间分辨率为20米),但全色波段空间分辨率达到5米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析,在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下,SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查,可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中,尤其,是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践,结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。 1.SPOT5卫星遥感数据特点 SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术,具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道,轨道高度约832Km,轨道倾角7o ,每天绕地球14圈多,重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能,使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)和1台宽视域植被探测仪(VGT)。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果,认为HRG的波段设置(见表1)足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。 2.SPOT5数据的处理方法和过程 SPOT5数据处理工作流程: 1 遥感数据的订购 订购数据时,用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号(PATH/ROW)。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差,间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据,比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察,用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据,但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。 根据我们对SPOT5遥感数据的使用,对于森林资源调查,北方9,10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品,在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品,用户可根据自己的工作需要进行处理,同时也可减少费用。 2 基础数据准备 大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1:10000地形图和1:25000数字高程模型(DEM)。 将1:1万地形图扫描,扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正,纠正精度控制在3毫米内。从测绘部门购买的1:1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影,而1:5万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时,将校正好的1:1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。 对于没有1:1万地形图的地区,建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。 3几何正射校正 正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数,这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括:卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。 以校正好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时,应先进行全色波段数据校正,然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正,且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀,影像的边缘部分布要有控制点分布,同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定,根据我们的经验,一景60KmX60Km的SPOT5数据,一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果,在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 4 辐射校正 用户购买的SPOT5的各级数据,数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正,即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况,用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响,清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa,g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像;f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 5 波段组合 根据SPOT5数据波谱特征(表1),各波段分别记录反映了植被的不同特征方面:B4(SWIR)短波红外反映植物和土壤的含水量,利于植被水分状况和长势分析;B3(NIR)近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感;B2(RED)红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感;B1(VIS)可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米,使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰,例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 6 影像数据融合 对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户,进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据(层)的特征,融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段,影像融合分为:像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息,应进行像元级的数据融合,将5米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样,根据数据融合的目的,即最大限度的突显森林植被信息,应选取B4、B3、B2和PAN波段,根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想: 7遥感影像地图 将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合,叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息,按1:1万地形图分幅生成1:1万纸质图作为外业手图。 结果和讨论 1 几何精度 利用SPOT5物理模型,采用1:1万地形图和5万DEM ,经过正射校正处理,可使影像的几何精度控制在2个像元内(<10米),达到1:1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 2 波段选择 对于没有全色波段的情况,SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中,林分类型信息提取是最为重要的环节,所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 3 融合效果 融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率,丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性,提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。 参考文献 1.周成虎,杨晓梅,骆剑承等《遥感影像地学理解与分析》,科学出版社,北京,2001,3- 2.赵英时《遥感应用分析原理与方法》,科学出版社,北京,88-90 3.北京视宝卫星图像有限公司《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》,2004,68- 4.Christine P Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,51-21世纪遥感与GIS的发展 来源: 李德仁 时间: 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79 21世纪遥感与GIS的发展李德仁 (武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞瑜路129号,430079) 摘要:在20世纪,人类的一大进步是实现了太空对地观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测,并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上,为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中,遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。 关键词:发展趋势;航空航天遥感;地理信息系统;对地观测 中图法分类号:P208;P9 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想,并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通,为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶,遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术,迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 1 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率) 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一,短短几十年,遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星(600—1000km)、太空飞船(200—300km)、航天飞机(240—350km)、探空火箭(200—1000km),并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m,进一步提高到Quckbird(快鸟)的62m,高光谱分辨率已达到5—6nm,500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星,具有220个波段,EOS AM-1(Terra)和EOS PM-1(Aqua)卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展,通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座,以及传感器的大角度倾斜,可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点,以及用INSAR和D-INSAR,特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性,SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如,美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR,实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d,空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间,我国将全方位地推进遥感数据获取的手段,形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 2 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置(三维坐标),解决影像目标在哪儿(Where)是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置(POS),从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级,在卫星遥感的条件下,其精度可达到m级。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(LIDAR),自动生成数字表面模型(DSM),并可推算出数字高程模型(DEM)。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪(SLA)安装在航天飞机上,企图建立基于SLA的全球控制点数据库,激光点大小为100m,间隔为750m,每秒10个脉冲;随后又提出了地学激光测高系统(GLAS)计划,已于2002年12月19日将该卫星IICESat(cloud and land elevation satellite)发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光(1064nm)和可见绿光(532nm)的短脉冲(4ns)。激光脉冲频率为40次/s,激光点大小实地为70m,间隔为170m,其高程精度要明显高于SRTM,可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号,通过测定多普勒频移,以精确解求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度,精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道,3个坐标方向达到±5cm精度,对于SPOT 5和Envisat,可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 3 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标,解决它的属性和语义(What)是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上,影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术,基于统计和基于结构的目标识别与分类,处理的对象既包括高分辨率影像,也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大,数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 4 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测(What change)关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大,周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现,实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像(DOM)的对比、新影像与旧数字地图(DLS)的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像(或数字地图)进行配准,然后再提取变化目标,这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行,实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器,将数据处理在轨完成,发送回来的直接为信息,而不一定为影像数据。 5 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后,我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设,2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上,2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中,摄影测量与遥感将用来建设DOM(数字正射影像)、DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)和CP(控制点数据库)。如果要建立全国1m分辨率影像数据库,其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率,其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题,涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面,有室内各种三维激光扫描与成像仪器,还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后,可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真,而且可以按照时间序列,将历史文化在时间隧道中再现,对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 6 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲,通过对地球表层(包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层)的遥感,其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性,所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程,而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演,而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累,多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟,相信在21世纪,估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化,遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化,才可能真正实现自动化和实时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 1 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段,目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求,形成了面向对象的数据模型和三库(图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库)一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化,更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台,以大型关系数据库(Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理,成为当前GIS技术的主流趋势。 2 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中,空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前,空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD(level of detail)技术的多比例尺空间数据库,在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据,多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大,在显示不同比例尺数据时,可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用,真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛,已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等,基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外,可以同时拥有一个Cyber空间。 3 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术,空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用,它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立,从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译,以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来,从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段,但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究,其应用前景是不可估量的。 4 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业 随着计算机通讯网络(包括有线和无线网)的大容量和高速化,GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库,将可提供全社会各行各业的应用需要。因此,联邦数据库和互操作(federal databases & interoperability)问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享,GIS规律功能模块的互操作与共享,以及多点之间的相同工作,这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费,而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件,这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS,即基于位置的服务和移动定位服务,突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户,若每人每月为MLS支付10元费用,全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来,地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime)。 5 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]:(1)地球空间信息的基准,包括几何基准、物理基准和时间基准;(2)地球空间信息标准,包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全

以前有人写过这个相关的论文,可以参考一下。参考文献:[1]姜景山中国微波遥感发展的新阶段与新任务[A]遥感技术与应用[C][2]姜景山中国微波遥感的现状与未来--微波遥感专辑代序[J]遥感技术与应用,2000,15(2)

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电子技术的发展与应用论文

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液压技术的发展与应用论文

液压控制技术源于传统机械技术,又融合了控制理论、精密制造、新材料、自动化和智能化的检测、传感器以及信息技术等,液压产品和装置本身是一种技术的融合和系统集成25。作为传统水介质流体传动与控制技术的替代者,液压技术具有高功率密度、快速的动态响应、柔性自润滑、容易实现平稳且精确控制的特点,推动和影响了现代的航天航空、船舶、工程机械、机床等装备制造领域技术的进步和发展。 在液压技术的发展过程中,随着科技的进步,液压技术逐渐融合了电子技术、计算机集成设计技术、信息技术等,在技术水平、工作效率等方面都得到了很大提高。二通插装阀集成阀块融合了比例控制技术、机电液一体化技术、集成模块化技术、精密制造技术等,已成为液压件行业最为突出的技术特点与发展趋势。 (1)比例控制技术 在应用液压传动与控制和气压传动与控制的工程系统中,凡是系统的输出量,如压力、流量、位移、转速、速度、加速度、力、力矩等,能随输入控制信号连续成比例地得到控制的,均可称为比例控制系统。根据输入控制信号方式,可区分为手动控制和电液控制;根据控制系统构成特点和技术特性,电液控制可进一步分为电液伺服控制和电液比例控制。 电液比例控制技术是在以开环传动为主要特征的传统液压传动技术和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上,为适应一般工程系统对传动与控制特性提出的更高的要求的一种控制技术。目前,电液比例控制技术已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段。20 世纪80 年代,比例控制技术和插装阀相结合,开发出不同功能和规格的二通、三通比例插装阀,形成了80 年代电液比例插装技术;20 世纪90 年代中后期开始,比例控制技术在固定工程设备上不断得到广泛应用的同时,开始大量进入行走机械领域,各种节能的负载敏感控制、负载适应控制等节能器件与系统日益增多。比例控制系统是联系微电子技术与工程功率系统的接口,就其本质而言,则是电子-液压-机械放大转换系统,它可以明显地简化液压系统,实现复杂程序控制,可以利用电信号便于实现远距离控制或遥控,也可以利用反馈提高控制精度或实现特定的控制目标。电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁,已经成为现代控制工程的基本技术构成之一。 (2)机电液一体化技术 将电子控制装置安装在液压阀、缸或泵等液压件上,通过集成化处理,由比例电磁铁、力矩马达等电机转换器将电信号转换为机械液压信号后,可利用计算机、可编程控制器等实现各种精确控制,也可利用网络总线等对主机进行远程控制及无线遥控,由此实现液压元件“功率级”与电气软硬件“控制级”的结合,即为液压技术与电子技术的结合。 随着液压技术与电子技术的不断结合,机电一体化程度越来越高的液压系统及液压件产品在现代机电设备中具有广阔的应用前景与发展空间。 (3)集成化和模块化技术 液压技术与电子技术结合的过程中,液压技术自身也在迅速地提升与演进,不断向高压、大流量、集成化等方向发展,液压件也日渐集成化、模块化,其突出的表现便是液压阀的集成模块化趋势。 液压阀由于具有标准化、组合化和通用化的良好基础,在其演化发展历程中始终伴随着集成化、模块化的过程,液压阀产品在功能、结构和接口层面不断得到改进。在连接方式上,液压阀最初通过管道采用螺纹接头和法兰连接;此后,为了克服管式连接的缺点,引进了过渡底板,使得板式连接和管道安装得到兼顾;后来,随着少管化和无管化的发展,出现了公用过渡块和叠加式连接;随着设计和工艺技术的进步,集成化进一步得到发展,液压控制元件也进一步从“安装面”模块化叠加到“安装孔”块式集成;最后,以集成块为主的液压控制形式迅速普及和多样化,集成块日趋多样化和定制化。

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液压自封柱塞泵的结构优化设计中文摘要 4-5 英文摘要 5-9 第1章 前言 9-21 1 研究的目的及研究意义 9-10 2 柱塞泵技术的发展现状 10-19 3 目前存在的问题 19-20 4 主要研究内容 20-21 第2章 液压自封柱塞泵结构机理和工作特性 21-37 1 液压自封柱塞泵的结构 21-22 2 液压自封柱塞泵的工作原理 22-25 3 柱塞泵的抽汲参数 25-31 4 漏失量计算 31-33 5 泵效计算 33-37 第3章 柱塞结构有限元分析 37-51 1 有限元单元法的基本原理和ANSYS简介 37-40 2 液压自封柱塞泵的有限元分析 40-48 3 计算结果分析 48-51 第4章 柱塞泵材质优选和泵寿命计算 51-66 1 材质优选—磨损实验 51-59 2 泵使用寿命的计算 59-60 3 泵使用寿命影响因素分析 60-66 第5章 液压自封柱塞泵的结构优化设计 66-77 1 正交试验设计法—多因素的试验方法基本思想 66-69 2 试验方案的设计 69-70 3 试验结果分析 70-77 第6章 现场应用 77-81 1 漏失量趋近于零 77 2 减小磨损、降低能耗 77-79 3 提高泵效 79-81 第7章 结论 81-83 参考文献 要了与我索取索取全文

、高精度液压控制技术的发展及其应用领域(如精确压力控制,精确位移控制等); 4、实际应用:液压缸位移与液压压力的复合控制,液压压力随负荷的随动控制,液压行程的精确控制

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