遙感應(yīng)用分析復(fù)習(xí)課程

1、遙感應(yīng)用分析7.2.1 7.2.1 水體的光譜特征水體的光譜特征 7.2.2 7.2.2 水體界線的確定水體界線的確定 判斷水體界線可以用近紅外波段或雷達(dá)影判斷水體界線可以用近紅外波段或雷達(dá)影像（微波）像（微波） 在可見(jiàn)光波段水體有一定的反射率，在在可見(jiàn)光波段水體有一定的反射率，在近紅外波段幾乎為零近紅外波段幾乎為零 在在1mm-30cm的微波波段，水體的發(fā)射的微波波段，水體的發(fā)射和后向散射也很弱和后向散射也很弱7.2.3 7.2.3 水體懸浮物質(zhì)的確定水體懸浮物質(zhì)的確定1. 1. 泥沙的確定泥沙的確定 含有泥沙的渾濁水體與清水比較，光譜反射特征存在以下差異：（1）渾濁水體的反射波譜曲線整體高

2、于清水，隨著懸浮泥沙濃度的增加，差別加大；（2）波譜反射峰值向長(zhǎng)波方向移動(dòng)（“紅移”）。清水在0.75處反射率接近于零，而含有泥沙的渾濁水至0.93處反射率才接近于零；（3）隨著懸浮泥沙濃度的加大，可見(jiàn)光對(duì)水體的透射能力減弱，反射能力加強(qiáng)。淺水區(qū)水體渾濁，色調(diào)較淺；而深水處水體較清，色調(diào)較深。遙感影像的色調(diào)間接地反映了水體的相對(duì)深度。（4）波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光，如藍(lán)光和綠光對(duì)水體穿透能力較強(qiáng)，可反映出水面下一定深度的泥沙分布狀況。以不同波段探側(cè)泥沙可構(gòu)成水中泥沙分布的立體模式。2.2.葉綠素的確定葉綠素的確定 水中葉綠素的濃度與水體反射光譜特征存在以下關(guān)系： （1）水體葉綠素濃度增加，藍(lán)光波段的反

3、射率下降，綠光波段的反射率增高； （2）水面葉綠素和浮游生物濃度高時(shí)，近紅外波段仍存在一定的反射率，該波段影像中水體不呈黑色，而是呈灰色，甚至是淺灰色。 7.2.4 7.2.4 水溫的探測(cè)水溫的探測(cè)用熱紅外波段探測(cè)水溫白天，水體將太陽(yáng)輻射能大量地吸收儲(chǔ)存，增溫比陸地慢，在遙感影像上表現(xiàn)為熱紅外波段輻射低，呈暗色調(diào)。在夜間，水溫比周?chē)匚餃囟雀?，發(fā)射輻射強(qiáng)，在熱紅外影像上呈高輻射區(qū)，為淺色調(diào)根據(jù)熱紅外傳感器的溫度定標(biāo)，可在熱紅外影像上反映出水體的溫度夜間熱紅外影像可用于尋找泉水,特別是溫泉7.2.5 7.2.5 水體污染的探測(cè)水體污染的探測(cè)（1）水體污染物濃度較大且使水色顯著地變黑、變紅或變黃，

4、并與背景水色有較大的差異時(shí)，可以在可見(jiàn)光波段的影像上被識(shí)別出來(lái)（色調(diào)較亮）（色調(diào)較亮）。 （2）水體高度富營(yíng)養(yǎng)化，受到嚴(yán)重的有機(jī)污染，浮游生物濃度高時(shí)，與背景水體的差異也可以在近紅外波段影像上被識(shí)別（色調(diào)較亮）（色調(diào)較亮）。（3）水體受到熱污染，與周?chē)w有明顯溫差，可以在熱紅外波段影像上被識(shí)別。（4）其他情況，如水上油溢污染可使紫外波段和近紅外波段的反射率增高，有可能被探測(cè)出來(lái)。7.2.6 7.2.6 水深的探測(cè)水深的探測(cè)藍(lán)光波段對(duì)平靜、清澈的水體有較大的透射能力，并且水底反射波也較強(qiáng) 。藍(lán)色波段上影像的深淺可以區(qū)分水深。當(dāng)水體含沙量較低時(shí)，可以利用藍(lán)光波段與綠光波段的比值，求出相對(duì)水深 水

5、深的探測(cè)受泥沙、污染以及氣候條件等因素的影響較大，故應(yīng)用時(shí)應(yīng)綜合考慮。7.3 7.3 植被遙感植被遙感植被解譯的主要任務(wù)：植被解譯的主要任務(wù)：在遙感影像上有效地確定植被的分布、類(lèi)型、長(zhǎng)勢(shì)等信息對(duì)植被的生物量作出估算為環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物多樣性保護(hù)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等有關(guān)部門(mén)提供信息服務(wù) 本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容植物的光譜特征不同植被類(lèi)型的區(qū)分植被生長(zhǎng)狀況的解譯大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)遙感植被解譯的應(yīng)用7.3.1 7.3.1 植物的光譜特征植物的光譜特征1. 1. 健康植物的反射光譜特征健康植物的反射光譜特征2. 2. 影響植物光譜的因素影響植物光譜的因素（1 1）葉子的顏色）葉子的顏色 （2 2）葉子的組織

6、構(gòu)造）葉子的組織構(gòu)造 綠色植物的葉子是由上表皮、葉綠素顆粒組成的柵欄組織和多孔薄壁細(xì)胞組織構(gòu)成。葉綠素對(duì)紫外線和紫色光的吸收率極高，對(duì)藍(lán)色光和紅色光也強(qiáng)烈吸收，以進(jìn)行光合作用。對(duì)綠色光部分則部分吸收，部分反射，所以葉子呈綠色并形成在0.55附近的一個(gè)小反射峰值，而在0.330.45及0.65附近有兩個(gè)吸收谷葉子的多孔薄壁細(xì)胞組織（海綿組織）對(duì)0.81.3的近紅外光強(qiáng)烈地反射，形成光譜曲線上的最高峰區(qū) （3 3）葉子的含水量）葉子的含水量 葉子在1.45，l.95和2.62.7處各有一個(gè)吸收谷,是由葉子的細(xì)胞液、細(xì)胞膜及吸收水分所形成 植物葉子含水量增加，光譜反射率降低 （4 4）植物覆蓋程度）

7、植物覆蓋程度 植物覆蓋程度也植物覆蓋程度也對(duì)植物的光譜曲線產(chǎn)對(duì)植物的光譜曲線產(chǎn)生影響：生影響：當(dāng)植物葉子當(dāng)植物葉子的密度不大，不能形的密度不大，不能形成對(duì)地面的全覆蓋時(shí)，成對(duì)地面的全覆蓋時(shí)，傳感器接收的反射不傳感器接收的反射不僅是植物本身的光譜僅是植物本身的光譜信息，而且還包含有信息，而且還包含有部分下墊面的反射光部分下墊面的反射光，是兩者的疊加。是兩者的疊加。當(dāng)葉當(dāng)葉面積指數(shù)大于面積指數(shù)大于5 5時(shí)，時(shí)，幾乎不受下墊面的影幾乎不受下墊面的影響響 7.3.2 7.3.2 不同植物類(lèi)型的區(qū)分不同植物類(lèi)型的區(qū)分（1 1）不同植物由于葉干）不同植物由于葉干的組織結(jié)構(gòu)和所含色素的組織結(jié)構(gòu)和所含色素不同

8、，具有不同的光譜不同，具有不同的光譜特征特征 。 在0.8一1.1的近紅外光區(qū)影像上，可以有效地區(qū)分出針葉樹(shù)、闊葉樹(shù)和草本植物 （2 2）利用植物的物候期差異來(lái)區(qū)分植物）利用植物的物候期差異來(lái)區(qū)分植物 落葉樹(shù)與常綠樹(shù)的區(qū)分 冬季的闊葉樹(shù)，反射和吸收都明顯下降；常綠的樹(shù)木仍然保持植物反射光譜曲線特征，兩者很容易辨別 。同一種植物在不同季節(jié)的光譜特征有明顯的變化。不同的植物生長(zhǎng)期不同，光譜特征的變化也是不一樣的 。（3 3）根據(jù)植物生態(tài)條件區(qū)別植物類(lèi)型）根據(jù)植物生態(tài)條件區(qū)別植物類(lèi)型 不同種類(lèi)的植物，有不同的適宜生態(tài)條件，如溫度條件、水分條件、土壤條件、地貌條件等 。這些條件在一個(gè)地區(qū)綜合地影響著植

9、被的分布，但其中的主導(dǎo)因素起著重要的作用。在高分辨率遙感影像上，可以直接看到植物頂部和部分側(cè)面的形狀、陰影、群落結(jié)構(gòu)等，可比較直接地確定喬木、灌木、草地等類(lèi)型7.3.3 7.3.3 植物生長(zhǎng)狀況解譯植物生長(zhǎng)狀況解譯7.3.4 7.3.4 大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)農(nóng)作物的識(shí)別與種植面積估算農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)估產(chǎn)模式的建立 （1 1）農(nóng)作物的識(shí)別與種植面積估算）農(nóng)作物的識(shí)別與種植面積估算可以根據(jù)作物的色調(diào)、圖形結(jié)構(gòu)等差異最大的物候期（時(shí)相）的遙感影像圖和特定的地理位置等的特征，將其與其他植被區(qū)分開(kāi)來(lái) 作物的分布、形狀（色調(diào)較亮）（色調(diào)較亮）。遙感影像圖：中低分辨率（制作分布圖），高

10、分辨率（抽樣檢驗(yàn)，修正）（2 2）農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)）農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)利用高時(shí)相分辨率的衛(wèi)星影像（如NOAA、FY1、FY2等）對(duì)作物生長(zhǎng)的全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè) 。對(duì)作物的播種、返青、拔節(jié)、封行、抽穗、灌漿等不同階段的苗情、長(zhǎng)勢(shì)制出分片分級(jí)圖，并與往年同樣苗情的產(chǎn)量進(jìn)行比較、擬合，并對(duì)可能的單產(chǎn)作出預(yù)估。監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)水平的有效方法是利用衛(wèi)星多光譜通道影像的反射值得到植被指數(shù)（植被指數(shù)（VIVI）。常用的植被指數(shù)有比值植被指數(shù)（比值植被指數(shù)（RVIRVI）、歸一化植被指）、歸一化植被指數(shù)（數(shù)（NVINVI）、差值植被指數(shù)（）、差值植被指數(shù)（DVIDVI）和正交植被指）和正交植被指數(shù)（數(shù)（PVIPVI）等

11、。）等。常用植被指數(shù)的計(jì)算常用植被指數(shù)的計(jì)算 比值植被指數(shù) （RVI） 其中：NIR為近紅外波段的反射值，R為紅光波段的反射值 歸一化植被指數(shù) )()(RNIRRNIRNVI 差值植被指數(shù) 正交植被指數(shù)（PVI） 對(duì)NOAA： 對(duì)Landsat:（3 3）建立農(nóng)作物估產(chǎn)模式）建立農(nóng)作物估產(chǎn)模式 用選定的植物灌漿期植被指數(shù)與某一作物的單產(chǎn)進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程。如果作物返黃成熟期沒(méi)有發(fā)生災(zāi)害或天氣突變等影響作物產(chǎn)量的事件，那么，估產(chǎn)方程作為模型被確定。求出單產(chǎn)y后，根據(jù)作物面積A，計(jì)算總產(chǎn)：yAy 舉例：舉例： 山西省運(yùn)城地區(qū)的小麥遙感估產(chǎn)試驗(yàn)，在應(yīng)用遙感影像求得小麥播種面積的基礎(chǔ)上，應(yīng)用N

12、OAA衛(wèi)星的AVHRR數(shù)據(jù)求取小麥抽穗期歸一化植被數(shù)： 經(jīng)與多年小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)擬合，得到小麥成熱期單產(chǎn)模型 7.3.5 7.3.5 遙感植被解譯的應(yīng)用遙感植被解譯的應(yīng)用（1） 植被制圖（2） 城市綠化調(diào)查與生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)（3） 草場(chǎng)資源調(diào)查（3） 林業(yè)資源調(diào)查7.4 土壤遙感土壤遙感土壤遙感的任務(wù) 通過(guò)遙感影像的解譯，識(shí)別和劃分出土壤類(lèi)型，制作土壤圖，分析土壤的分布規(guī)律，為改良土壤、合理利用土壤服務(wù)需要綜合利用各種直接和間接解譯標(biāo)志綜合分析7.4.1 7.4.1 土壤的光譜特征土壤的光譜特征土壤（植被稀少）的反射曲線與其機(jī)械組成和顏土壤（植被稀少）的反射曲線與其機(jī)械組成和顏色密切相關(guān)色密切相關(guān) 顏

13、色淺的土壤具有較高的反射率，顏色較深的土壤反射率較低； 在干燥條件下同樣物質(zhì)組成的細(xì)顆粒的土壤，表面比較平滑，具有較高的反射率，而較粗的顆粒具有相對(duì)較低的反射率 有機(jī)質(zhì)含量高，也使反射率降低 土壤水的含量增加，會(huì)使反射率曲線平移下降。水分過(guò)飽和的土壤表面形成一層薄薄的水膜，在地表平坦時(shí)、接近于鏡面反射，其反射率會(huì)增高土壤表面的植被覆蓋影響土壤光譜特征土壤表面的植被覆蓋影響土壤光譜特征覆蓋度小于15，其光譜反射特征與裸土相近植被覆蓋度在15一70時(shí)，表現(xiàn)為土壤和植被的混合光譜，光譜反射值是兩者的加權(quán)平均植被覆蓋度大于70時(shí)，基本上表現(xiàn)為植被的光譜特征 土壤的光譜特征還受到地貌、耕作特點(diǎn)等影響土壤

14、的光譜特征還受到地貌、耕作特點(diǎn)等影響 7.4.2 7.4.2 土壤類(lèi)型的確定土壤類(lèi)型的確定首先要確定研究區(qū)的水平地理地帶作為基帶 其次是確定亞類(lèi)。土壤的亞類(lèi)是在成土過(guò)程中受局部條件的影響使土類(lèi)發(fā)生變化，形成的次一級(jí)類(lèi)型 土屬的劃分主要以地區(qū)性條件為依據(jù)，如地貌、母質(zhì)等，在亞類(lèi)的基礎(chǔ)上再分出土屬 土種主要根據(jù)土壤剖面特征來(lái)劃分，遙感影像較難發(fā)現(xiàn) （自學(xué)課本（自學(xué)課本250250252252）7. 5 高光譜遙感的應(yīng)用高光譜遙感的應(yīng)用 高光譜遙感是高光譜分辨率遙感（Hyperspectral Remote Sensing）的簡(jiǎn)稱。它是在電磁波譜的可見(jiàn)光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)，獲取許多非

15、常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù)。其成像光譜儀可以收集到上百個(gè)非常窄的光譜波段信息 （見(jiàn)下圖）（見(jiàn)下圖）高光譜遙感與一般遙感主要區(qū)別在于：高光譜遙感的成像光譜儀可以分離成幾十甚至數(shù)百個(gè)很窄的波段來(lái)接收信息；每個(gè)波段寬度小于10nm；所有波段排列在一起能形成一條連續(xù)的完整的光譜曲線；光譜的覆蓋范圍從可見(jiàn)光到熱紅外的全部電磁輻射波譜范圍 7.5.1 7.5.1 高光譜遙高光譜遙感在地質(zhì)調(diào)查中感在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用的應(yīng)用 高光譜遙感用于各種地質(zhì)礦物成分的提取，需高光譜遙感用于各種地質(zhì)礦物成分的提取，需要發(fā)展的技術(shù)力法：要發(fā)展的技術(shù)力法：光譜微分技術(shù)光譜微分技術(shù)光譜匹配技術(shù)光譜匹配技術(shù) 混合光譜分解技術(shù)混

16、合光譜分解技術(shù) 光譜分類(lèi)技術(shù)光譜分類(lèi)技術(shù) 光譜維特征提取方法光譜維特征提取方法 模型方法模型方法 7.5.2 7.5.2 高光譜遙感在植被研究中應(yīng)用高光譜遙感在植被研究中應(yīng)用1. 1. 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域植被類(lèi)型的識(shí)別與分類(lèi) 植被制圖 土地覆蓋利用變化的探測(cè) 生物物理和生物化學(xué)參數(shù)的提取與估計(jì) 2. 2. 需要的技術(shù)方法需要的技術(shù)方法多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)基于光譜波長(zhǎng)位置變量的分析技術(shù) 光學(xué)模型方法參數(shù)成圖技術(shù)7.5.3 7.5.3 高光譜遙感在其他領(lǐng)域的應(yīng)用高光譜遙感在其他領(lǐng)域的應(yīng)用大氣遙感 水文與冰雪 環(huán)境與災(zāi)害土壤調(diào)查 城市環(huán)境復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題1.1.探測(cè)水體界線、懸浮物、水溫、水污染可以使用探測(cè)水體界線、懸浮物、水溫、水污染可以使用哪些波段的遙感影像？哪些波段的遙感影像？2.2.植被的光譜特征？植被遙感可以使用哪些波段？植被的光譜特征？植被遙