遙感地學(xué)分析PPT匯總整編

1、第一章緒論第一講1 .遙感的概念：廣義的遙感：廣義的角度來(lái)理解遙感,泛指一切無(wú)接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè),包括對(duì)電磁場(chǎng)、力場(chǎng)、機(jī)械波聲波、地震等的探測(cè).狹義的遙感：狹義的角度來(lái)理解遙感,指應(yīng)用探測(cè)儀器,不與探測(cè)目標(biāo)接觸,從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來(lái),通過(guò)分析,揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測(cè)技術(shù).遙感是一種以物理手段、數(shù)學(xué)方法和地學(xué)分析為根底的綜合性應(yīng)用技術(shù)2 .遙感技術(shù)系統(tǒng)一般由四局部組成：遙感平臺(tái)、傳感器、遙感數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)、遙感資料分析處理系統(tǒng).3 .遙感的特點(diǎn)：大面積的同步觀測(cè)遙感平臺(tái)越高,視角越寬廣,可以同步探測(cè)到的地面范圍越大,從而可觀測(cè)地物的空間分布規(guī)律.時(shí)效性遙感技術(shù)可以

2、在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測(cè).數(shù)據(jù)的綜合性和可比性遙感技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)反映地表的綜合特性,包括自然、人文等方面.經(jīng)濟(jì)性可節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力.局限性波譜的有限性、電磁波段的準(zhǔn)確性、空間分辨率低等4 .遙感信息源的綜合特征1、多源性多平臺(tái)多波段多視場(chǎng)5 、空間宏觀性遙感影像覆蓋范圍大、視野廣,具有概括性6 、遙感信息的時(shí)間性瞬時(shí)特征時(shí)效性重返周期與多時(shí)相7 、綜合性、復(fù)合性多種地理要素的綜合反映多分辨率遙感信息的綜合8 、波譜、輻射量化性地物波譜反射、輻射的定量化記錄第一章緒論第二講1空間分辨率(Spatialresolution)像元大小(pixelsize)：針對(duì)傳感器或圖像而言,指

3、圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小地面分辨率(Groundresolution)：針對(duì)地面而言,指可以識(shí)別的最小地面距離或最小目標(biāo)物的大小2、光譜分辨率傳感器記錄的電磁光譜中特定波長(zhǎng)的范圍和數(shù)量.傳感器所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長(zhǎng)位置、及波長(zhǎng)間隔的大小(帶寬)光譜分辨率在遙感中的意義- 開拓遙感應(yīng)用領(lǐng)域- 專題研究中波段選擇針對(duì)性- 圖像處理中多波段的應(yīng)用提升判識(shí)效果3、時(shí)間分辨率對(duì)同一地區(qū)遙感影像進(jìn)行重復(fù)探測(cè),相鄰兩次探測(cè)的時(shí)間問(wèn)隔時(shí)間分辨率的意義- 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)；- 自然歷史變遷和動(dòng)力學(xué)分析；- 利用時(shí)間差提升遙感的成像率和解像率；- 更新數(shù)據(jù)庫(kù)4、輻射分辨率(Radian

4、tresolution)輻射分辨率指?jìng)鞲衅鲗?duì)光譜信號(hào)(電磁輻射)強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分水平.5 .傳感器：傳感器是收集、探測(cè)、記錄地物電磁波輻射信息的工具.6 .航空攝影機(jī)：是空中對(duì)地面拍攝像片的儀器,它通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)采用膠片或磁帶記錄地物的反射光譜能量.7 .常用遙感系統(tǒng)：衛(wèi)星遙感系統(tǒng)(陸地資源衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星系列地球觀測(cè)系統(tǒng)(EOS方案環(huán)境遙感衛(wèi)星)航空遙感系統(tǒng)地面遙感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遙感技術(shù)研究熱點(diǎn)- 遙感數(shù)字圖像處理技術(shù)- 定量化遙感技術(shù)- 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)- 多源數(shù)據(jù)的融合技術(shù)- 高光譜數(shù)據(jù)信息提技術(shù)第二章遙感信息提取第一講1 .地物的光譜特性：自然界中任何地物都具有其自身的電磁

5、輻射規(guī)律,如具有反射,吸收外來(lái)的紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和微波的某些波段的特性,它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性,這種特性稱為地物的光譜特性.2 .鏡面反射：當(dāng)入射能量全部或幾乎全部按相反方向反射,且反射角等于入射角,稱為鏡面反射.3 .漫反射：當(dāng)入射能量在所有方向均勻反射,即入射能量以入射點(diǎn)為中央,在整個(gè)半球空間內(nèi)向四周各向同性的反射能量的現(xiàn)象,稱為漫反射.4 .方向反射：介于粗糙朗伯漫反射外表和光滑鏡面之間的非朗伯外表,反射并非各向同性,而具有明顯的方向性,即方向反射.5 .地物的反射光譜：地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化的規(guī)律,叫做地物反射光譜.按地物反射率

6、與波長(zhǎng)之間關(guān)系繪成的曲線橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)值,縱坐標(biāo)為反射率稱為地物反射光譜曲線.6 .黑體：在任何溫度下,對(duì)各種波長(zhǎng)的電磁輻射全部吸收.7 .發(fā)射率：地物發(fā)射電磁輻射的水平,與黑體的比值.灰體：不與波長(zhǎng)的變化有關(guān)系,選擇性輻射體：隨波長(zhǎng)變化而變化8 .地物發(fā)射光譜：地物的發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律,稱為地物的發(fā)射光譜.9 .透射：當(dāng)電磁波入射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí),部份入射能穿越兩介質(zhì)的分界面的現(xiàn)象.10 .透射率：鑒定透射能量的水平第二章遙感信息提取第二講1 .遙感圖像目視解譯：指用肉眼或借助于簡(jiǎn)單的工具如放大鏡、立體鏡、投影觀察器等,直接由肉眼來(lái)識(shí)別圖像特性,從而提取有用信息,即人把物體與圖像聯(lián)系起

7、來(lái)的過(guò)程.2 .目視解釋標(biāo)志：直接解釋標(biāo)志：色調(diào)、顏色、圖型、陰影、形狀、紋理、大小.間接解釋標(biāo)志：位置、相關(guān)布局.3 .解釋的方法：宣判法、比照分析法、綜合推理法、信息復(fù)合法、地理相關(guān)分析法.4 .數(shù)字圖像：客體或可見(jiàn)圖像的數(shù)字表述.遙感數(shù)字圖像：指以遙感方式獲得的以數(shù)字形式表述的遙感影像.5 .輻射校正：消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度里的各種失真的過(guò)程稱為輻射校正遙感器校正、大氣校正、地形輻射校正、地形反射模型校正6 .幾何校正：指通過(guò)一系列的數(shù)學(xué)模型來(lái)改正和消除遙感影像成像時(shí)因攝影材料變形、物鏡畸變、大氣折光、地球曲率、地球自轉(zhuǎn)、地形起伏等因素導(dǎo)致的原始圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸、

8、方位等特征與在參照系統(tǒng)中的表達(dá)要求不一致時(shí)產(chǎn)生的變形.第二章遙感信息提取第三講1 .圖像顯示增強(qiáng)：目的：綜合不同波段的特征,突出研究對(duì)象的差異2 .密度分割：將灰度根據(jù)指定的間隔分割為不同的級(jí),對(duì)新的密度分級(jí)分別賦予不同的顏色.3 .彩色合成：任選三個(gè)波段作為R,G,B的輸入進(jìn)行彩色合成,產(chǎn)生彩色圖像.4 .灰度拉伸：根據(jù)原圖像的直方圖確定需要做拉伸變換的灰度值區(qū)間,然后把這一或一些灰度值區(qū)間按某種直線或曲線方程關(guān)系拉伸或壓縮而成為變換后的灰度值區(qū)間.5 .圖像變換：圖像變換指的是將圖像從空間域轉(zhuǎn)換到變換域例如頻率域的過(guò)程.傅里葉變換進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮、圖像的增強(qiáng)、特征提取、K-L變換減少圖像波段之

9、間的相關(guān)性,去除多余的信息,減少圖像的數(shù)據(jù)量、K-T變換別離和消除干擾信息突出研究的專題信息6 .代數(shù)運(yùn)算：通過(guò)簡(jiǎn)單的波段代數(shù)運(yùn)算突出地物的差異,壓抑噪聲7 .HIS彩色變換：將顯示的彩色從RGB空間變換到HSI空間8 .空間域圖像增強(qiáng)：圖像平滑鄰域?yàn)V波中值濾波梯度倒數(shù)加權(quán)高斯低通濾波目的去噪突出圖像主體圖像銳化羅伯特算法SOBELM子拉普拉斯算子目的強(qiáng)化圖像邊緣信9 .頻率域圖像增強(qiáng)：高通濾波銳化低通濾波平滑帶通濾波突出地物同態(tài)濾波改善圖像質(zhì)量10 .圖像融合：在統(tǒng)一地理坐標(biāo)系中將對(duì)同一目標(biāo)檢測(cè)的多幅遙感圖像數(shù)據(jù)采用一定的算法,生成一幅新的、更能有效表示該目標(biāo)的圖像-數(shù)據(jù)融合分類像元級(jí)融合：

10、像元級(jí)融合是一種最低水平的融合特征級(jí)融合：特征級(jí)融合是一種中等水平的融合決策級(jí)融合：決策級(jí)融合是最高水平的融合-數(shù)據(jù)融合方法HSI變換、代數(shù)法、Brovey變換、圖像回歸法、主成分變換PCT、小波變換等11.遙感圖像分類：原理：同類地物在相同的條件下光照、地形等應(yīng)該具有相同或相似的光譜信息和空間信息特征.不同類的地物之間具有差異同類地物的像元在數(shù)目較大時(shí),其特征量的分布類型接近正態(tài)分布.分類：非監(jiān)督分類：特征空間識(shí)別法、系統(tǒng)聚類法、分裂法IsoData、動(dòng)態(tài)聚類法k-means監(jiān)督分類：最大似然法、最小距離法數(shù)字圖像分類新技術(shù)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類法、模糊分類法、亞像元分類法subpixelcla

11、ssification、其他分類法第二章遙感信息提取第四講1 .遙感圖像光譜與地物光譜的區(qū)別與聯(lián)系：?區(qū)別-多光譜遙感圖像的光譜波段數(shù)較少；高光譜波段數(shù)較多光譜波段間隔可達(dá)5nm,高光譜數(shù)據(jù)的光譜曲線與實(shí)測(cè)地物光譜較為對(duì)應(yīng).遙感圖像不僅可以反映地物的光譜特征,還可以反映空間等特征；?聯(lián)系地物反演和信息提取時(shí)一般先分析地物的光譜特征,再以此為依據(jù),使用對(duì)應(yīng)波段的遙感圖像光譜進(jìn)行分類和信息提取.2 .光譜特征提?。禾卣魈崛。簭臏p少特征之間的相關(guān)性和濃縮信息量的角度出發(fā),根據(jù)原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性,用盡可能少的新特征來(lái)最大限度的包含所有原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征.光譜特征提取是通過(guò)原光譜空間或者其子空間的一種數(shù)

12、學(xué)變換,來(lái)實(shí)現(xiàn)信息綜合、特征增強(qiáng)和光譜減維的過(guò)程.第二章遙感信息提取第五講1 .光譜特征選取原那么：可區(qū)分性、可靠性、獨(dú)立性、數(shù)量少2 .光譜特征選擇準(zhǔn)那么：光譜距離可分性度量：目標(biāo)地物類型要在所選的波段組合內(nèi)與其他地物有很好的可分性.光譜相關(guān)性度量：所選的波段相關(guān)性弱光譜信息量度量：所選擇的波段信息總量要大第三章大氣遙感第一講大氣特征和大氣遙感的物理根底1 .大氣垂直分層：對(duì)流層、平流層、中間層、熱層、散逸層2 .干潔大氣：通常把除水汽以外的純潔大氣稱為干潔大氣,簡(jiǎn)稱干空氣.3 .氣溶膠：大氣中懸浮著的各種固體和液體粒子4 .大氣遙感：在一定距離以外測(cè)定某處大氣的成分、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和氣象要素值的

13、探測(cè)方法和技術(shù).5 .電磁輻射與大氣的相互作用的三種方式：散射、吸收、透射第三章大氣遙感第二講大氣遙感的物理根底和大氣遙感監(jiān)測(cè)1.大氣窗口：指大氣對(duì)電磁輻射的吸收和散射都很小,而透射率很高的波段第三章大氣遙感第三講大氣成分監(jiān)測(cè)1.大氣成分監(jiān)測(cè)：臭氧監(jiān)測(cè)、大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)、沙塵暴監(jiān)測(cè)、大氣水汽與遙感圖像第四章第一講巖性的遙感判斷第四章第二講區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)遙感勘察第四章第三講地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查第五章第一講遙感在土地利用覆蓋率變化研究中的應(yīng)用1.土地覆蓋研究方法(1)目視解譯定性分析方法此法著重于土地類型的遙感圖象的分析解譯以及相應(yīng)的光譜特征的描述.通過(guò)分類系統(tǒng)的確定,解譯標(biāo)志的建立,圖象的判讀,繪

14、制專題圖.這里很少涉及土地覆蓋與其它自然景觀要素的聯(lián)系.(2)以數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論為根底,結(jié)合人工解譯的方法此方法在數(shù)理統(tǒng)計(jì)的根底上,進(jìn)行遙感圖象數(shù)據(jù)的自動(dòng)分類(監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類等).它具有算法成熟、充分利用人機(jī)交互等特點(diǎn),但其用時(shí)多,對(duì)解譯分析人員依賴性強(qiáng),其結(jié)果往往因地因時(shí)因人而異,難以相互比擬和轉(zhuǎn)換,很大程度上不具備可重復(fù)性等.這些局限性影響了迅速、準(zhǔn)確、客觀地獲取大面積土地覆蓋信息.盡管如此,這一方法仍是目前大尺度遙感分類的主導(dǎo)方法.(3)土地遙感分類的新方法如人工智能神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分類(Moody&Strahler,1993)、分類樹方法(Hansen等,1996)、多元數(shù)據(jù)的專家

15、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)識(shí)別法等.其中分類樹及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法目前正應(yīng)用于EOS/M0DIS土地覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)試驗(yàn).而專家系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)識(shí)別尚處于小范圍研究階段.(4)遙感與GIS的結(jié)合一一建立“靈活的土地覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用多光譜、多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù),以及多種輔助數(shù)據(jù),借助GIS將不同土地覆蓋類型的光譜特征、空間分布與土地覆蓋類型的生物學(xué)特征(生物物理、生物氣候)有機(jī)結(jié)合起來(lái),建立“靈活的土地覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù),是當(dāng)今土地覆蓋研究的一個(gè)重要趨勢(shì).第五章第二講遙感在碳循環(huán)研究中的應(yīng)用1.典型生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和碳收支的定位觀測(cè)技術(shù)和方法1、基于土壤和植被碳庫(kù)變化的生態(tài)學(xué)測(cè)定方法采用植被和土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的生態(tài)學(xué)清查方法,其主要數(shù)

16、據(jù)資源是生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期定位觀測(cè)、區(qū)域性的定期或不定期土壤普查、森林和草地資源清查等數(shù)據(jù).2、陸地-大氣間碳交換通量的同化箱測(cè)定方法各種類型的箱式測(cè)定方法是最早用于土壤與大氣之間的CO2交換通量的野外測(cè)定方法,依據(jù)不同的分類體系,箱式法的分類也有所不同.3、陸地-大氣間碳交換通量的微氣象學(xué)觀測(cè)技術(shù).微氣象學(xué)方法是通過(guò)測(cè)量被測(cè)氣體的濃度和近地層的湍流狀況來(lái)獲得該氣體的通量值,主要包括質(zhì)量平衡法、能量平衡法、空氣動(dòng)力學(xué)法、渦度相關(guān)法等,其中渦度相關(guān)技術(shù)因能夠直接連續(xù)測(cè)定特定生態(tài)系統(tǒng)與大氣間的碳交換通量,已在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用,成為研究森林、草地等植被與大氣CO2交換量最直接而有效的觀測(cè)方法.2.土

17、壤碳儲(chǔ)量研究方法1遙感影像直接估算方法-利用航空遙感影像數(shù)據(jù)測(cè)量裸露地表的土壤有機(jī)碳含量-利用彩色航空、航天影像和光譜值來(lái)估算土壤有機(jī)質(zhì)2植被指數(shù)估算方法基于植被指數(shù)建立土壤有機(jī)碳光譜模型揭示不同土壤有機(jī)碳對(duì)植被所產(chǎn)生的不同光譜響應(yīng).第五章第三講遙感在濕地與大氣檢測(cè)中的應(yīng)用1.濕地：濕地指天然或人工形成的地下水埋深較淺且季節(jié)性出露地表的地理綜合體.第六章第一講植被遙感原理1.原理：植物的光譜特征可使其在遙感影像上有效地與其他地物相區(qū)別.同時(shí),不同的植物各有其自身的波譜特征,從而成為區(qū)分植被類型、長(zhǎng)勢(shì)及估算生物量的依據(jù).不同的植物類別,其葉子的色素含量、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、含水量均有不同.因而光譜響應(yīng)曲線

18、總存在著一定的差異.即使同一植物隨葉的新老、稀密、季節(jié)不同、土壤水分及組分含量差異,或受大氣污染、病蟲害影響等,均含導(dǎo)致整個(gè)譜段或個(gè)別譜段內(nèi)反射率的變化.而且往往近紅外波段比可見(jiàn)光波段能更清楚地觀測(cè)到這些變化.這種變化和差異,是人們鑒別和監(jiān)測(cè)植物的依據(jù).- 在可見(jiàn)光的0.55pnffi"近有一個(gè)反射率為10%-20%的小反射峰.- 在0.45P講口0.65pnffi近有兩個(gè)明顯的吸收谷.- 在0.7-0.8小是一個(gè)陡坡,反射率急劇增高.- 在近紅外波段0.8-1.3仙就問(wèn)形成一個(gè)高的,反射率可達(dá)40%或更大的反射峰.- 在1.45他1.95pm和2.6-2.7仙處有三個(gè)吸收谷.2 .

19、植被冠層反射光譜- 單葉的光譜行為對(duì)植被冠層光譜特性是重要的,但并不能完全解釋植被冠層的光譜反射.- 植被冠層是由許多離散的葉子組成,這些葉子的大小、形狀、方位、覆蓋范圍是變化的.- 植物冠層的波譜特性,除了受植物冠層本身組分一一葉子的光學(xué)特性的限制,還受植物冠層的形狀結(jié)構(gòu)、輻照及觀測(cè)方向等的影響.3 .紅邊位移：所謂“紅邊是指紅光區(qū)外葉綠素吸收減少部位約0.7pm到近紅外高反射率0.7pm之間,健康植物的光譜響應(yīng)陡然增加亮度增加約10倍的這一窄條帶區(qū).主要原因：葉綠素大量增加即葉黃素代替葉綠素所致第六章第二講植被指數(shù)1 .植被才旨數(shù)：選用多光譜遙感數(shù)據(jù)經(jīng)分析運(yùn)算加、減、乘、除等線性或非線性組

20、合方式,產(chǎn)生某些對(duì)植被長(zhǎng)勢(shì)、生物量等有一定指示意義的數(shù)值一一即所謂的植被指數(shù)2 .植被指數(shù)的種類：比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、差值植被指數(shù)、纓帽變換中的綠色植被指數(shù)、垂直植被指數(shù)1比值植被指數(shù)RVI由于可見(jiàn)光紅波段R與近紅外波段NIR對(duì)綠色植物的光譜響應(yīng)十分不同,且具倒轉(zhuǎn)關(guān)系.兩者簡(jiǎn)單的數(shù)值比能充分表達(dá)兩反射率之間的差異.意義：RVI是綠色植物的一個(gè)靈敏的指示參數(shù).研究說(shuō)明,它與葉面積指數(shù)LAI、葉干生物量DM、葉綠素含量相關(guān)性高,被廣泛用于估算和監(jiān)測(cè)綠色植物生物量.- 在植被高密度覆蓋情況下,它對(duì)植被十分敏感,與生物量的相關(guān)性最好.- 當(dāng)植被覆蓋度小于50%時(shí),它的分辨水平顯著下降.- R

21、VI對(duì)大氣狀況很敏感,大氣效應(yīng)大大地降低了它對(duì)植被檢測(cè)的靈敏度,尤其是當(dāng)RVI值高時(shí).2歸一化植被指數(shù)NDVI歸一化指數(shù)NDVI被定義為近紅外波段與可見(jiàn)光紅波段數(shù)值之差和這兩個(gè)波段數(shù)值之和的比值.意義：在植被遙感中,NDVI的應(yīng)用最為廣泛.它是植被生長(zhǎng)狀態(tài)及植被覆蓋度的最正確指示因子,與植被分布密度呈線性相關(guān).因此又被認(rèn)為是反映生物量和植被監(jiān)測(cè)的指標(biāo).NDVI的一個(gè)缺陷在于,對(duì)土壤背景的變化較為敏感.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,作物生長(zhǎng)初期NDVI將過(guò)高估計(jì)植被覆蓋度,而在作物生長(zhǎng)的結(jié)束季節(jié),NDVI值偏低.因此,NDVI更適用于植被發(fā)育中期或中等覆蓋度的植被檢測(cè).3差值植被指數(shù)DVI差值植被指數(shù)DVI又稱環(huán)境

22、植被指數(shù)EVI,被定義為近紅外波段與可見(jiàn)光紅波段數(shù)值之差.意義：差值植被指數(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不如RVkNDVL它對(duì)土壤背景的變化極為敏感,有利于對(duì)植被生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè).另外,當(dāng)植被覆蓋濃密80%時(shí),它對(duì)植被的靈敏度下降,適用于植被發(fā)育早中期,或低中覆蓋度的植被檢測(cè).4纓帽變換中的綠度植被指數(shù)GVI為了排除或減弱土壤背景值對(duì)植物光譜或植被指數(shù)的影響,除了前述出現(xiàn)一些調(diào)整、修正土壤亮度的植被指數(shù)如SAVITSAVIMSAVI等外,還廣泛采用了光譜數(shù)值的纓帽變換技術(shù)TasseledCap即TC變換.該技術(shù)是由K.J.Kauth和G.S.Thomas首先提出,故又稱之為K-T變換.意義：纓帽變換TC是指在多維光

23、譜空間中,通過(guò)線性變換、多維空間的旋轉(zhuǎn),將植物、土壤信息投影到多維空間的一個(gè)平面上,在這個(gè)平面上使植被生長(zhǎng)狀況的時(shí)間軌跡光譜圖形和土壤亮度軸相互垂直.也就是,通過(guò)坐標(biāo)變換使植被與土壤特征別離.5垂直植被指數(shù)PVI垂直植被指數(shù)PVD是在R、NIR二維數(shù)據(jù)中對(duì)GVI的模擬.在R、NIR的二維坐標(biāo)系內(nèi),土壤的光譜響應(yīng)表現(xiàn)為一條斜線一即土壤亮度線.土壤在R與NIR波段均顯示較高的光譜響應(yīng),隨著土壤特性的變化,其亮度值沿土壤線上下移動(dòng).而植被一般在紅波段響應(yīng)低,而在近紅外波段響應(yīng)高.意義：PVI的顯著特點(diǎn)是較好地濾除了土壤背景的影響,且對(duì)大氣效應(yīng)的敏感程度也小于其它植被指數(shù).正由于它減弱和消除了大氣、土

24、壤的干擾,所以被廣泛應(yīng)用于作物估產(chǎn).從理論上講,GVI、PVI均不受土壤背景的影響,對(duì)植被具有適中的靈敏度,利于提取各種土壤背景下生長(zhǎng)的植被專題信息.其數(shù)值已擴(kuò)展到TM的6維數(shù)據(jù)除TM6熱紅外數(shù)據(jù),以及AVHRR的可見(jiàn)光一一近紅外數(shù)據(jù),并有現(xiàn)成的模型和成熟的圖像處理算法.2.植被指數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比擬：植被指數(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)比值植被指數(shù)當(dāng)植被覆蓋度較高時(shí),RVI對(duì)植被十分敏感.RVI受大氣條件影響,大氣效應(yīng)大大降低對(duì)植被檢測(cè)的靈敏度.歸一化植被指數(shù)NDVI能反映出植物冠層的背景影響,與植被分布密度呈線性相關(guān).對(duì)土壤背景的變化較為敏感.差值植被指數(shù)對(duì)土壤背景的變化極為敏感,有利于對(duì)植被生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè).其受土

25、壤背景的影響較大.綠度植被指數(shù)它排除了土壤背景的干擾,直接形象地反映了G、P兩維變量的變化規(guī)律和植被發(fā)育過(guò)程中空間結(jié)構(gòu)的變化,且信息量得到了壓縮.它缺乏具體的時(shí)間變量不能描述作物生長(zhǎng)期的長(zhǎng)短垂直植被指數(shù)它較好地濾除了土壤背景的影響,且對(duì)大氣效應(yīng)的敏感程度也小于其他植被指數(shù).仍受紅波段輻射強(qiáng)度的影響.第六章第三講植被遙感典型應(yīng)用1.植被指數(shù)與葉面積指數(shù)的關(guān)系葉面積指數(shù)LAI是指每單位土壤外表積的葉面面積比例.它對(duì)植物光合作用和能量傳輸是十分有意義的.葉面積越大那么光合作用越強(qiáng),而光合作用越強(qiáng),又使植物群體的葉面積越大,植物干物質(zhì)積累越多,生物量越大.同時(shí),植物群體的葉面積越大,植物群體的反射輻射

26、增強(qiáng).2.植被指數(shù)與葉綠素含量的關(guān)系葉子生長(zhǎng)初期,葉綠素含量與輻射能吸收間幾乎直線相關(guān),即葉綠素含量增多,藍(lán)、紅波段吸收增強(qiáng),綠波段反射率降低,近紅外反射率增強(qiáng),植被指數(shù)增大；當(dāng)葉綠素含量增加到一定程度后,吸收率近于飽和,反射率變化小,植被指數(shù)的差異不明顯,因而植物在生長(zhǎng)旺季較難區(qū)分.不同作物由于植土比的差異,其表達(dá)葉綠素含量的光譜模型是不同的.3 .植被指數(shù)與植被覆蓋度的關(guān)系植被覆蓋度指植被冠層的垂直投影面積與土壤總面積之比.即植/土比.據(jù)理論推導(dǎo),RVI、NDVI與植土比分別呈指數(shù)和募函數(shù)關(guān)系,當(dāng)LAI較小時(shí),它們與植土比的變化反響不敏感.PVI與植土比呈直線相關(guān),其對(duì)植土比的感應(yīng)水平也隨

27、LAI減小而降低.就估測(cè)作物而言,PVI較為優(yōu)越,但應(yīng)選LAI較大的時(shí)期.實(shí)際上,植土比和葉面積指數(shù)同時(shí)隨空間而變化,因此,需綜合考慮植被指數(shù)與兩者的關(guān)系.4 .植被指數(shù)與生物量的關(guān)系生物量指的是植物組織的重量.它是由植物光合作用的干物質(zhì)積累所致.顯然,葉面積指數(shù)LAI與植被覆蓋度均是生物量的重要指標(biāo),它們都與植被指數(shù)相關(guān).下面以NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)為例,就植被條件指數(shù)與植被覆蓋度、生物量的關(guān)系進(jìn)行討論.5 .植被指數(shù)與地表生態(tài)環(huán)境參數(shù)的關(guān)系植被指數(shù)常被認(rèn)為是氣候、地形、植被/生態(tài)系統(tǒng)和土壤/水文變量的函數(shù).6 .植被指數(shù)與氣候參數(shù)的關(guān)系影響植被指數(shù)的氣候參數(shù)主要指水、氣溫和日照等.7 .

28、植被指數(shù)與植物蒸發(fā)量、土壤水分的關(guān)系一般說(shuō)來(lái),植被指數(shù)能反映植被狀況,而植被狀況與植被蒸發(fā)量、土壤水分有關(guān)的.8 .植被遙感應(yīng)用：大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、資源遙感調(diào)查9 .大面積農(nóng)作物遙感估產(chǎn)1單位面積作物產(chǎn)量的三個(gè)參數(shù)：穗數(shù)S、粒數(shù)L、千粒重To單位面積產(chǎn)量P=S*L*T穗數(shù)S:利用NDVI/PVI估算冬小麥的穗數(shù)粒數(shù)L:可用PVI/S估算千粒重T:也可通過(guò)千粒重與PVI/S建立相關(guān)關(guān)系求得.2步驟：分析作物冠層及其背景的放射光譜特征,引入和計(jì)算植被指數(shù)；分析作物冠層放射光譜特征和冠層狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系,并進(jìn)一步確定植被指數(shù)與葉面指數(shù)LAI之間的關(guān)系,以及與作物產(chǎn)量的關(guān)系；確定植土

29、比,并根據(jù)植土比分析遙感植被數(shù)與作物面積的關(guān)系；分析遙感植被指數(shù)與植土比和葉面指數(shù)的綜合關(guān)系,并據(jù)此進(jìn)行作物估產(chǎn).10 .災(zāi)害監(jiān)測(cè)1病蟲害監(jiān)測(cè)：近紅外光譜段彩紅外片或熱探測(cè),調(diào)查病蟲害的危害效果2森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)：森林火災(zāi)是森林的首要大害,目前用于林火監(jiān)測(cè)的主要有熱紅外數(shù)據(jù)、TM數(shù)據(jù)和NOAA/AVHRR數(shù)據(jù).- 熱紅外受大氣窗口的局限,目前主要應(yīng)用3-5m波段和8-14m波段這兩個(gè)大氣窗口；- 3-5m波段是監(jiān)測(cè)林火的最正確波段；- 3-5m波段的掃描圖像,能清楚地顯示火點(diǎn),火線的形狀、大小和位置,對(duì)于特別小的隱火、殘火有較強(qiáng)的識(shí)別水平.3旱災(zāi)監(jiān)測(cè)：熱慣量法植被指數(shù)法植被供水指數(shù)法距平植被指數(shù)法

30、11.資源遙感調(diào)查1草場(chǎng)資源調(diào)查2林業(yè)資源調(diào)查第七章第一講土壤遙感（1） 壤波譜特征（2） 土壤的反射光譜特征-土壤反射光譜特性-土壤熱紅外-微波的輻射散射特性土壤的主要物質(zhì)組成與巖礦相似,因而土壤和巖礦的光譜反射特性在整體上根本一致,即反射率從可見(jiàn)光的短波段起隨波長(zhǎng)的增加而逐漸抬升.?土壤光譜反射特性的差異與變化都取決于土壤的組成與外表狀態(tài).-最為重要的是腐殖質(zhì)含量.含量愈高,反射率愈低,光譜的曲線愈趨低平.-腐殖質(zhì)的組分如胡敏酸、富里酸等之間的光譜特性差異頗大,對(duì)土壤光譜特性的影響也就有所不同.?土壤濕度對(duì)反射特性的巨大影響絕對(duì)不能無(wú)視.?土壤的機(jī)械組成即質(zhì)地與外表狀況對(duì)光譜反射率也有明顯

31、影響.（3） 土壤的熱紅外輻射特征?土壤的熱紅外和微波輻射、散射特性與巖礦有許多類似之處,但由于土壤是疏松的有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合體,固、液、氣三相共存,成分多樣,且處于相互消長(zhǎng)、快速多變之中,故更為復(fù)雜.?其中土壤含水量是造成土壤外表溫度差異,乃至熱紅外輻射變化的主要因素.?不同土壤類型在熱紅外區(qū)的比輻射率有一些差異,但不大；?不同土壤類型,土壤的熱特性復(fù)雜多變.-質(zhì)地及有機(jī)質(zhì)含量不同-不同水分物理特性的土壤,其吸熱增溫、散熱降溫和熱儲(chǔ)存、熱傳導(dǎo)過(guò)程都會(huì)有所不同（4） 土壤的微波輻射與散射特征?關(guān)于土壤的微波輻射特性,根據(jù)肖金凱的初步研究,不管何種土壤類型,在105c烘干狀態(tài)下,其介電常數(shù)均在5左右,加水之后,介電常數(shù)近線性上升,不同類型土壤,上升幅度稍有差異,說(shuō)明土壤的介電常數(shù)主要由土壤含水量決定,與土壤成分和性質(zhì)有一定關(guān)系但不是很大.?影響土壤微波后向散