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1、 大綱:一、遙感檢測(cè)原理二、光學(xué)遙感、微波遙感介紹三、不同影像間的比較三、水體遙感監(jiān)測(cè)模型的建立四、數(shù)據(jù)源的合理選取洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)方法前言 我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi)害種類繁多、發(fā)生頻繁、危害嚴(yán)重的國(guó)家。特別是近年來由于生態(tài)環(huán)境一度惡化,災(zāi)害問題愈演愈烈。 災(zāi)害問題已經(jīng)嚴(yán)重地威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。 于是如何準(zhǔn)確預(yù)報(bào)災(zāi)害來臨,實(shí)時(shí)監(jiān)控災(zāi)情發(fā)展,為災(zāi)害的防控提供強(qiáng)有力的支持,成為亟待解決的重大問題。 。n目前用于洪水監(jiān)測(cè)的遙感資料主要有美國(guó)的陸地資源衛(wèi)星Landsat TM 與ETM +、法國(guó)的資源衛(wèi)星SPOT、美國(guó)的極軌氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星NOAAAVHRR資料、中國(guó)的極軌氣象衛(wèi)星
2、FY-1、FY-2,美國(guó)的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星EOSMODIS以及加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星Radarsat SAR等,在實(shí)際應(yīng)用中也各有特點(diǎn)。洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)方法光學(xué)遙感方法使用最多的是美國(guó)NOAA氣象衛(wèi)星和陸地資源衛(wèi)星,也使用風(fēng)云氣象衛(wèi)星開展洪澇災(zāi)害的監(jiān)測(cè);微波遙感的方法主要是利用主動(dòng)成像的雷達(dá)遙感方法進(jìn)行洪澇災(zāi)害的監(jiān)測(cè)。遙感原理 電磁波信號(hào)是遙感研究的對(duì)象,區(qū)分電磁波特性的主要因子之一是波長(zhǎng)(頻率),遙感就是根據(jù)不同地物他們發(fā)射、輻射或反射的電磁波特性不同來對(duì)其加以區(qū)分的。大面積同步觀測(cè)時(shí)效性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合性與可比性好較高的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益遙感的特點(diǎn): :n原理:n(1)天然水體對(duì)0. 4-2.
3、 5m電磁波的吸收明顯高于絕大多數(shù)其它地物n(2)在可見光波段,水體的反射率隨泥沙含量的增強(qiáng)而增強(qiáng),但反射曲線基本相似。基于NOAA衛(wèi)星的洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)特點(diǎn):NOAA衛(wèi)星的時(shí)間分辨率較高,兩顆NOAA衛(wèi)星每天可在不同時(shí)間過境四次,從而有可能避開云層,而且可利用其熱紅外通道晝夜監(jiān)測(cè)洪澇災(zāi)害,另外,NOAA衛(wèi)星還具有成像范圍大、接收方便、代價(jià)低廉等特征,使其成為大范圍洪澇動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要手段。 原理:水體光譜特征,CH3小于圖像平均值為洪水期,反之為非洪水期;CH1相對(duì)減小,CH2相對(duì)增加,有向陸地逐漸過渡的趨勢(shì),往往該部分水體被陸地包圍或覆蓋在陸地上。 水體空間特征,水體相對(duì)于陸地或云層等呈現(xiàn)出較為
4、均一的圖斑,無明顯紋理特征;水體圖斑邊界相對(duì)云層較穩(wěn)定,河流的現(xiàn)狀特征(湖泊、海洋的面狀特征)較明顯。 氣象衛(wèi)星高時(shí)間分辨率、成像范圍大等特征使其成為大范圍洪澇動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要手段。NOAA圖像基于Landsat TM影像的洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)特點(diǎn): 高空間分辨率多波段的TM影像包含了豐富的地面水分狀況和植被長(zhǎng)勢(shì)信息,其1、2波段對(duì)水體有一定的穿透性,有助于探測(cè)水層深淺和劃分混濁的洪水與清澈的自然水體;而位于紅外的第5、7波段,反映水體和水陸邊界特別敏銳,因此TM對(duì)洪水災(zāi)情的監(jiān)測(cè)和分析特別有效。 Landsat-5數(shù)據(jù)波段雷達(dá)成像原理 側(cè)視雷達(dá)是在飛機(jī)或衛(wèi)星平臺(tái)上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面, 發(fā)射一
5、個(gè)窄的波束, 覆蓋地面上這一側(cè)面的一個(gè)條帶, 然后接收在這一條帶上地物的反射波, 從而形成一個(gè)圖像帶。隨著飛行器前進(jìn), 不斷地發(fā)射這種脈沖波束, 又不斷地接收回波, 從而形成一幅一幅的雷達(dá)圖像微波遙感特點(diǎn)n1、全天候,全天時(shí)工作能力n2、對(duì)地物的介電常數(shù)敏感n3、對(duì)地物表面粗糙度敏感n5、對(duì)地物的結(jié)構(gòu)敏感n6、精確的測(cè)量能力n7、表面穿透能力雷達(dá)影像前期處理算法紋理分析一般分為:模型分析、結(jié)構(gòu)分析和統(tǒng)計(jì)分析雷達(dá)圖像的紋理信息主要采用統(tǒng)計(jì)紋理分析的方法?;叶裙采仃嚰y理分析是一種常用的紋理分析方法,其反映了圖像灰度關(guān)于方向、相鄰間隔、變化幅度的綜合信息。當(dāng)?shù)匚镒兓髸r(shí)熵值較大,反之較小。對(duì)洪水區(qū)
6、域的雷達(dá)圖像,灰度共生矩陣的熵值較小,而角二階矩值較大。對(duì)于陸地,由于一般情況下有植被,灰度共生矩陣的熵值較大,角二階矩較下。角二階矩比熵的結(jié)果將增強(qiáng)水陸邊界,有利于邊界探測(cè)。nTM、ETM +和SPOT影像波段多,分辨率適中(TM地面分辨率為30m,ETM+的全色波段為15m,SPOT-5的多光譜波段為10m,全色波段可達(dá)2.5m或5m),可有效地獲取地面覆被信息和洪水信息,是洪水淹沒損失估算、模擬分析、洪水線性回歸分析的有效資料,適合中等范圍的洪水監(jiān)測(cè)各種影像的比較n但這些遙感資料的時(shí)間分辨率都較低(Landsat為16d,SPOT為26d),掃描寬度較小(TM和ETM +為185km,S
7、POT為60km),且數(shù)據(jù)非免費(fèi)接收、時(shí)效性差,較難獲得大范圍的同步監(jiān)測(cè)資料。各種圖像的比較nNOAA/AVHRR(每日可4次獲得圖像)和FY-1衛(wèi)星(每日每顆星可過境2次)具有重訪周期短、時(shí)間分辨率高的優(yōu)點(diǎn),適合進(jìn)行洪水災(zāi)害的宏觀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。n但因其空間分辨率較低(為1.1km),所以像元所反映的信息具有較大的地類混合和鄰域效應(yīng)(混合像元),很難提供洪水災(zāi)情的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。nE0S/M0DIS衛(wèi)星具有波段多(36個(gè)),空間分辨率適中(有2個(gè)波段是250m,5個(gè)是500m,其余29個(gè)波段是1000m),時(shí)間分辨率高(在雙星運(yùn)行時(shí)可達(dá)0.5d),掃描寬度大(2230km)并且可免費(fèi)接受等突出特點(diǎn),廣泛
8、應(yīng)用于大范圍洪水實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。n合成孔徑雷達(dá)(SAR)具有全天時(shí)和全天候?qū)Φ赜^測(cè)優(yōu)勢(shì),其空間分辨率高,可達(dá)到10m,甚至3m,所以星載SAR技術(shù)受到了空問遙感界的高度重視 。n但該遙感數(shù)據(jù)獲取成本較高,災(zāi)時(shí)性較差,只適合在地形復(fù)雜、范圍不太大的特大洪水災(zāi)害情況下使用。遙感信息源選取總結(jié):陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為背景圖像;以氣象衛(wèi)星NOAA-14/AVHRR數(shù)據(jù)為主要信息源,每天接受兩次;天氣條件惡劣時(shí),利用雷達(dá)衛(wèi)星SAR數(shù)據(jù);對(duì)災(zāi)情嚴(yán)重地區(qū),利用機(jī)載SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與詳細(xì)評(píng)估。遙感信息源選取n水體遙感監(jiān)測(cè)模型n第一,單波段法。n第二,多波段法。n第三,水體指數(shù)法。遙感應(yīng)用原理n在洪澇災(zāi)害發(fā)生后,僅僅進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是不夠的。將監(jiān)測(cè)到的遙感數(shù)據(jù)與GIS技術(shù)結(jié)合,可在災(zāi)害發(fā)生后快速提供最佳救援路線信息,為采取有力措施進(jìn)行援救工作提供了翔實(shí)準(zhǔn)
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