广义遥感指各种非直接接触的.doc

1、 广义遥感指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术。主要根据物体对电磁波的反射和辐射特性对目标进行采集，利用声波、外力波和地震波等也都包含在广义的遥感之中。 狭义遥感指从远距离、高空，以至外层空间的平台（plantform）上，利用可见光、红外、微波等遥感器（Remote Sensor）, 通过摄影、扫描等各种方式，接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。遥感技术主要通过观测电磁波原理，判读和分析地物目标及现象。也就是说，利用了物体的电磁波特性，即“一切物体，由于其种类及环境条件的不同，因而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性

2、”。所以，遥感也可以说是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，通过研究电磁波特性，达到识别物体及其环境的技术。 遥感系统包括：被测目标的信息特征(目标物）;信息的获取（遥感平台） ;信息的接收与记录、信息的处理（地面接收站）和信息应用（分析解译）四大部分。 1.3遥感的分类 按遥感平台分： 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动的高架平台上等。 航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等； 航天遥感：传感器设置于环绕地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等； 航宇遥感：传感器设置于星际飞机上，指对地月系统外的目标的探测。 按传感器的探测波段分

3、: 紫外遥感：探测波段在0.05-0.38um 之间； 可见光遥感：探测波段在0.38-0.76um 之间；摄影 机、扫描仪、摄像仪等。红外遥感：探测波段在0.76-1000um 之间；摄影机、扫描仪等。 微波遥感：探测波段1mm-1m 之间；扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等。 多波段遥感：把目标物辐射来的电磁辐射分割成若干个窄的光谱带，然后同步探测，同时得到一个目标物不波段的多幅图像。多光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等。 按工作方式分: 主动遥感和被动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的反向散射信号；被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身

4、发射和对自然辐射源的反射能量。 成像遥感与非成像遥感：前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像；后者传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。 按遥感的应用领域可分：从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等；从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、气象遥感、城市遥感等。 1.4 目前遥感技术发展的特点1.高空间分辨率。TM 卫星影像空间分辨率最高可达15米(ETM+)；SPOT 卫星影像空间分辨率全色波段现在最高可达2.5米、5米，多光谱波段达10米；美国的IKONOS 影像数据分辨率可达1米和4米;Qiuckbird 影像数据空

5、间分辨率最高可达0.61米。 2.高光谱辨率。目前星载遥感器的光谱分辨率大约为可见近红外波段，略优于100nm（10 -4m）,在热红外波段约200nm 左右，而机载的成像光谱仪已达到可见光、近红外波段约10nm，热红外波段约30nm 左右，整个波段数已达到256个波段。美国制定 EOS 计划（地球观测计划）就包括有中分辩率和高分辨率的像光谱仪。3.高时间分辨率。不同高度的遥感平台其重复观测的周期不同，地球同步轨道卫星可以每半个小时对地观测一次（FY2气象卫星） ；太阳同步轨道卫星（如 NOAA 气象卫星和 FY1气象卫星）可以每天2次对同一地区进行观测。这种卫星可以探测地球表面及大气在一天或

6、几小时之内的短周期变化。地球资源卫星（如 Landsat、SPOT 和 CBERS1）则分别以 16天、26天或4-5天对同一地区重复观测一次，以获得一个重访周期内的某些事物的动态变化的数据。而传统的地面调查则须在大量的人力、物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。 （彩图略） 1.5林业遥感的发展现状及未来 一）直接解译标志 直接解译标志是判读目标自身特点在影像上的直接表现形式，一般包括： 1.色调：是地物电磁辐射能量在影像上的模拟记录，在黑白像片上表现为灰阶；在彩色像片上表现为色别与色阶。2.阴影； 3.形状；4.大小；5.位置；6.布局；7.图案；8.纹理目视判

7、读的方法与步骤 6.2.1目视判读的方法资料准备；影像增强处理；判读分析（一）遥感资料的准备：遥感影像资料、一般背景资料；1. 选购遥感资料的原则（1）根据目的选择；（2）根据具备各种条件选择；（3）多方利用，提高效益；2.选择遥感资料几个具体问题 （1）遥感资料类型选；（2）波段选择；（3）时相选择；（4）比例尺与分辨率选择； （二）增强处理判读前期准备 （一） 判读具体方法 1.判断原则 （1）综合信息综合分析；（2）多手段，多方法相结合；（3）室内外结合、保证精度； 2.判读方法 （1）直接判定法；（2）对比分析法；（3）逻辑推理法； 6.2.2遥感影像判读步骤 1.准备工作 准备资料；

8、准备影像；分析影像； 2. 室内判读 建立解译标志；初步解译； 3. 野外工作 核实解决疑难；检查成果精度；其他野外工作； 4. 成图总结 制图；提交成果； 不 同 地 物 在 不 同 波 段 反 射 率 存 在 差 异 ： 雪 、 沙 漠 、 湿 地 、 小 麦 的 光 谱 曲 线雪：雪 的 反 射 光 谱 和 太 阳 光 谱 很 相 似 ，在0.40.6m波 段 有 一 个 很 强 的 反 射 峰 ，反 射 率 几 乎 接 近100%，因 而 看 上 去 是 白 色 ， 随 着 波 长 的 增 加 ， 反 射 率 逐 渐 降 低 ， 进 入 近 红 外 波 段 吸 收逐 渐 增 强 ， 而

9、 变 成 了 吸收 体 。 雪 的 这 种 反 射 特 性 在 这 些 地 物 中 是 独 一 无 二 的 。沙 漠 ： 在 橙 光 波 段0.6m附 近 有 一 个 强 反 射 峰 ， 因 而 呈 现 出 橙 黄 色 ， 在 波 长 达 到0.8m以 上 的 长 波范 围 ， 其 反 射 率 比 雪 还 强 。湿 地 ： 潮 湿 地 在 整 个 波 长 范 围 内 的 反 射 率 均 较 低 ， 当 含 水 量 增 加 时 ， 其 反 射 率就 会 下 降 ， 尤 其 在 水 的各 个 吸 收 带 处 ， 反 射 率 下 降 更 为 明 显 。 因 而 ， 在 黑 白 像 片 上 ， 其 色

10、 调 常 呈 深 暗 色 调 。绿 色 植 物 ：其 反 射 光 谱 曲 线 主 要 反 映 了 植 物 叶 子 的 反 射 率 ，在 蓝 光 波 段（ 中 心 波 长 为0.45m）和 红 光波 段 （ 中 心 波 段 为0.65m） 上 有 两 个 吸 收 带 ， 其 反 射 率 较 低 ， 在 两 个 吸 收 带 之 间 ， 即 在0.55m附近 有 一 个 反 射 峰 ， 这 个 反 射 峰 的 位 置 正 好 处 于 可 见 光 的 绿 光 波 段 ， 故 而 叶 子 的天 然 色 调 呈 现 绿 色 。 大约在0.7m附 近 ， 由 于 绿 色 叶 子 很 少 吸 收 该 波 段

11、的 辐 射 能 ， 其 反 射 率 骤 然 上 升 ， 至1.1m近 红 外 波段 范 围 内 反 射 率 达 到 高 峰 。 小 麦 反 射 率 的 这 一 特 性 主 要 受 到 叶 子 内 部 构 造 的 控制 。 这 种 反 射 光 谱 曲 线是 含 有 叶 绿 素 植 物 的 共 同 特 点 （ 即 叶 绿 素 陡 坡 反 射 特 征 ）。二 、 地 物 的 发 射 光 谱 特 性地 物 发 射 电 磁 波 的 能 力 以 发 射 率 作 为 衡 量 标 准 ； 地 物 的 发 射 率 是 以 黑 体 辐 射 作 为 参照 标 准 。1.黑 体 ： 在 任 何 温 度 下 ， 对 各

12、 种 波 长 的 电 磁 辐 射 的 吸 收 系 数 等 于1（100%） 的 物 体 。2.黑 体 辐 射(Black Body Radiation )： 黑 体 的 热 辐 射 称 为 黑 体 辐 射 。3、 黑 体 辐 射 定 律(1)普 朗 克 热 辐 射 定 律 ： 表 示 出 了 黑 体 辐 射 通 量 密 度 与 温 度 的 关 系 以 及 按 波 长 分 布 的 规 律 。(2)玻 耳 兹 曼 定 律 ： 即 黑 体 总 辐 射 通 量 随 温 度 的 增 加 而 迅 速 增 加 ， 它 与 温 度 的 四 次 方成 正 比 。 因 此 ， 温 度 的微 小 变 化 ， 就 会

13、 引 起 辐 射 通 量 密 度 很 大 的 变 化 。 是 红 外 装 置 测 定 温 度 的 理 论 基 础 。(3)维 恩 位 移 定 律 ： 随 着 温 度 的 升 高 ， 辐 射 最 大 值 对 应 的 峰 值 波 长 向 短 波 方 向 移 动 。4、 地 物 的 发 射 率 和 基 尔 霍 夫 定 律1)发射率(Emissivity)： 地 物 的 辐 射 出 射 度 （ 单 位 面 积 上 发 出 的 辐 射 总 通 量 ）W与 同 温 下 的 黑 体 辐 射 出 射 度W黑 的 比 值 。 它 也 是 遥 感 探 测 的 基 础 和 出 发 点 。影 响 地 物 发 射 率

14、的 因 素 ： 地 物 的 性 质 、 表 面 状 况 、 温 度 （ 比 热 、 热 惯 量 ）： 比 热 大 、 热 惯 量 大 ， 以 及 具 有 保温 作 用 的 地 物 ， 一 般 发 射 率 大 ， 反 之 发 射 率 就 小 。按 照 发 射 率 与 波 长 的 关 系 ， 把 地 物 分 为 ：黑 体 或 绝 对 黑 体 ： 发 射 率 为1， 常 数 。灰体(grey body)： 发 射 率 小 于1， 常 数选 择 性 辐 射 体 ： 发 射 率 小 于1， 且 随 波 长 而 变 化 。2)基 尔 霍 夫 定 律 ： 在 一 定 温 度 下 ， 地 物 单 位 面 积

15、上 的 辐 射 通 量W和 吸 收 率 之 比 ， 对 于 任 何 物 体 都 是 一 个 常数 ， 并 等 于 该 温 度 下 同 面 积 黑 体 辐 射 通 量遥 感 图 像 处 理 主 要 的 内 容 包 括 ：1 图 像 变 换FFT、Harr、Discrete Cosine、Wavelet 等2 图 像 校 正辐 射 校 正 、 几 何 校 正3 图 像 增 强4 多 源 信 息 融 合Fusion 多 平 台 、多 时 相 遥 感 数 据 融 合 ，遥 感 数 据 与 非遥 感 数 据 融 合技 术 要 点 ：数 据 之 间的 精 确 配 准 ； 融 合 模 型 和 方 法 的 选

16、 择 ； 融 合 后 效 果 评 价 。5 遥 感 图 像 的 计 算 机 分 类分 类 后 各 类 型 地 物 的 提 取遥 感 的 定 义 ： 不 直 接 接 触 物 体 本 身 ， 从 远 处 通 过 仪 器 探 测 和 接 受 来 自 目 标 物体 的 信 息 ， 通 过 信 息 的传 输 及 其 处 理 分 析 ， 识 别 物 体 的 属 性 及 其 分 布 等 特 征 的 技 术2.目 视 解 译 一 般 程 序：了解影像的辅助信息：即熟悉获取影像的平台、遥感器，成像方式，成像日期、季 节 ， 所 包 括 的 地 区 范 围 ， 影 像 的 比 例 尺 ， 空 间 分 辨 率 ，

17、彩 色 合 成 方 案 等 等 ， 了解可解译的程度。分析已知专业资料：目视解译的最基本方法是从“已知”到“未知”， 所 谓“已知”就是已有相关资料或解译者已掌握的地面实况，将这些地面实况资料与影像对应分析，以确认二者之间的关系。 建 立 解 译 标 志 ： 根 据 影 像 特 征 ， 即 形 状 、 大 小 、 阴 影 、 色 调 、 纹 理 、 图 案 、 位置和布局建立起影像和实地目标物之间的对应关系。预解译：运用相关分析方法，根据解译标志对影像进行解译，勾绘类型界线，标注地物类别，形成预解译图。地面详细调查：在室内预解译的图件不可避免地存在错误或者难以确定的类型 ， 就 需 要 野 外

18、 实 地 调 查 与 检 证 。 包 括 地 面 路 线 勘 察 ， 采 集 样 品(例如岩石标本，植 被 样 方 ， 土 壤 剖 面 ， 水 质 分 析 等 等)， 着 重 解 决 未 知 地 区 的 解 译 成 果 是 否 正 确 。详细解译：根据野外实地调查结果，修正预解译图中的错误，确定未知类型，细化预解译图，形成正式的解译原图。类型转绘与制图：将解译原图上的类型界线转绘到地理底图上，根据需要，可以对各种类型着色，进行图面整饰、形成正式的专题地图。3.遥 感 图 像 直 接 解 译 标 志 ：进行图像解译时，把图像中目标物的大小、形状、阴影、色调、纹理、图 案 、位置及布局称之为解译的八要素。大 小： 指 地 物 在 影 像 上 的 尺 寸 。 地 物 影 像 的 大 小 取 决 于 比 例 尺 ， 根 据 比 例尺，可以计算影像上的地物在实地的大小。对于形状相似而难于判别的两种物体，可以根据大小标志加以区别，如在航片上判别单轨与双轨铁路。