第九章遙感應(yīng)用

第十章遙感應(yīng)用第一節(jié)地質(zhì)遙感第二節(jié)水體遙感第三節(jié)植被遙感第四節(jié)土壤遙感第五節(jié)高光譜遙感的應(yīng)用第一節(jié)地質(zhì)遙感一、巖性的識(shí)別1.巖石的反射光譜特征巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖識(shí)別（1）巖石本身的礦物成分和顏色密切相關(guān)（2）組成巖石的礦物顆粒大小和表面粗糙度的影響（3）巖石表面濕度的影響（4）巖石表面風(fēng)化程度一、巖性的識(shí)別2.沉積巖的影像特征及其識(shí)別沉積巖最大特點(diǎn)是成層性沉積巖常常形成不同的地貌特點(diǎn)沉積巖的解譯應(yīng)著重標(biāo)志性巖層的建立.疏松的陸相碎屑巖直接與形成的地貌有關(guān)沉積巖若以淺色礦物為主，巖石風(fēng)化面顏色較淺的，反射率較高；色調(diào)較淺，以暗色和雜色礦物成分為主；三價(jià)鐵膠結(jié)物較多，巖石風(fēng)化面顏色較深的，泛黃色率偏低，色調(diào)較深。一般具有較清晰的層理，影像上多呈條帶裝、條紋狀。一、巖性的識(shí)別3.巖漿巖的影像特征及其識(shí)別酸性、中性、基性和超基性巖中，隨著二氧化硅的含量減少，鐵鎂質(zhì)礦物含量逐漸增高，反射率逐漸減低，色調(diào)隨之變深。酸性巖以花崗巖為代表，色調(diào)淺,易與圍巖區(qū)分,形態(tài)常顯圓形,橢圓形和多邊形.基性巖色調(diào)深容易風(fēng)化剝蝕成負(fù)地形:方山,臺(tái)地.中性巖介于二者之間。火山巖最易識(shí)別.多呈團(tuán)塊狀、寬緩條帶裝或和短的脈狀。侵入巖在遙感影像上多呈圓形或橢圓形，其整體輪廓一般容易與圍巖區(qū)別開來。噴出巖分火山碎屑巖和火山熔巖兩種，分布在火山錐附近。4.變質(zhì)巖的影像特征及其識(shí)別一般情況下，正變質(zhì)巖的光譜特征及其色調(diào)特征與巖漿巖相似。負(fù)變質(zhì)巖的光譜特征及其色調(diào)特征與沉積巖和部分巖漿巖相似。正變質(zhì)巖總體上形成具有模糊的片麻理的塊狀紋形結(jié)構(gòu)；負(fù)變質(zhì)巖在總體輪廓上保留了沉積巖的條紋、條帶圖形結(jié)構(gòu)，具體表現(xiàn)為模糊的條帶狀紋理特征。與原始母巖的特征相似，由于變質(zhì)作用，使得影像特征更復(fù)雜。二、地質(zhì)構(gòu)造的識(shí)別1.水平巖層的識(shí)別硬巖的陡坎與軟巖的緩坡呈同心圓狀分布。2.傾斜巖層的識(shí)別

在低分辨率遙感影像上，根據(jù)順向坡有較長(zhǎng)坡面，逆向坡坡長(zhǎng)較短的特性判斷巖層的傾向。在高分辨率的遙感影像上常出現(xiàn)巖層三角面，據(jù)此可確定巖層的產(chǎn)狀3.褶皺及其類型的識(shí)別注意不同分辨率遙感影像的綜合應(yīng)用。選擇影像上顯示最穩(wěn)定、延續(xù)性最好的平行色帶作為標(biāo)志層。標(biāo)志層的色帶呈圈閉的圓形、橢圓形、橄欖形、長(zhǎng)條形或馬蹄形等，是確定褶皺的重要標(biāo)志。

二、地質(zhì)構(gòu)造的識(shí)別4.斷層及其類型的識(shí)別斷層在遙感影像上有兩種表現(xiàn)：一是線性的色調(diào)異常；二是兩種不同色調(diào)的分界面呈線狀延伸。地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)志、地貌標(biāo)志、水系標(biāo)志等影像特征也是判斷斷層存在的重要標(biāo)志。5.活動(dòng)斷層的確定除了具備斷層的影像特征外，還具有以下特征：山形、溝谷的明顯錯(cuò)位和變形；山形走向突然中斷；山前現(xiàn)代或近代洪積扇錯(cuò)開；震中呈線形排列，活動(dòng)頻繁。

三、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的分析上升運(yùn)動(dòng)，在地貌上表現(xiàn)為山地的抬升及河流的切割；地殼的下沉區(qū)在地貌上表現(xiàn)為負(fù)地形。兩者接觸帶上往往有斷裂存在。在水系上，上升區(qū)表現(xiàn)為放射狀水系；下降區(qū)則表現(xiàn)為匯聚狀水系。第二節(jié)水體遙感一、水體的光譜特征

傳感器所接受的輻射包括水面反射光、懸浮物反射光、水底反射光和天空散射光。不同水體的水面性質(zhì)、水中懸浮物的性質(zhì)和數(shù)量、水深和水底特性的不同，傳感器上接收的反射光譜特性存在差異,為遙感探測(cè)水體提供了基礎(chǔ)。水的透光窗：0.50-0.60μm左右的藍(lán)綠光。反射率隨著懸浮物含量增加而增大。在VIS(可見光）和IR（近紅外）區(qū)間反射率隨著波長(zhǎng)增大而減小二、水體界線的確定（水體的識(shí)別）水體的反射率低（尤其在IR波段），目視解譯和計(jì)算機(jī)解譯都比較容易，但精確的識(shí)別比較困難。山區(qū)山體陰影和水體的反射率都很低，難以區(qū)分，邊界上的混合像元，污染嚴(yán)重的水體。在近紅外圖像上，水體呈黑色；在雷達(dá)圖像上，水體呈黑色。三、水體懸浮物含量的確定水體懸浮物含量的監(jiān)測(cè)具有重要的意義，如水土流失、河流污染等。主要包括下列兩個(gè)方面：1.無機(jī)泥沙無機(jī)泥沙（其他固體顆粒）一般引起光譜反射率的增大。主要特征有：渾濁水體的反射光譜曲線整體高于清水；（含泥沙多的水體呈混濁狀，反射率高于純凈水體，且與泥沙含量有正相關(guān)關(guān)系。）波譜反射峰值向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。（“紅移”）清水在0.75μm處反射率接近于零，而含有泥沙的濁水至0.93μm處才接近于零。（具體位置與泥沙含量多少有關(guān)）隨著懸浮泥沙濃度的加大，可見光對(duì)水體的透射能力減弱，反射能力加強(qiáng)。（水體的渾濁程度與波浪對(duì)水底的擾動(dòng)有關(guān)，所以影響的色調(diào)與水體的深度游一定的關(guān)系）渾濁水體的透光率也與水體中泥沙含量大小有關(guān)。波長(zhǎng)較短的可見光，如藍(lán)光和綠光對(duì)水體的穿透力較強(qiáng)，可反映出水面下一定深度的泥沙分布狀況。2.有機(jī)懸浮物的確定對(duì)有機(jī)懸浮物的監(jiān)測(cè)目前做得比較多的是葉綠素。其光譜特征有：水體葉綠素濃度增加，藍(lán)光波段的反射率下降，綠光波段的反射率增高；水面葉綠素和浮游生物濃度高時(shí)，近紅外波段的的反射率有所增大，導(dǎo)致該波段影像中水體不呈黑色，而呈灰色，甚至淺灰色。四、水溫探測(cè)主要通過熱紅外波段對(duì)水溫進(jìn)行探測(cè)。水體熱容量大，在熱紅外波段有明顯的特征，且容易與非水體地物區(qū)分。相對(duì)水溫的定性解譯課根據(jù)紅外遙感影像上的色調(diào)進(jìn)行。絕對(duì)水溫的解譯通過熱輻射的理論及輻射傳輸?shù)拇_定模型進(jìn)行反演。海面溫度遙感：比較成功的遙感溫度反演的應(yīng)用領(lǐng)域。方法有：?jiǎn)瓮ǖ乐苯臃囱?、單通道統(tǒng)計(jì)反演、多通道反演、多角度反演。陸地湖泊溫度遙感：熱擴(kuò)散遙感信息模型白天水體為暗色調(diào)，夜晚為淺色調(diào)。五、水體污染的探測(cè)1.水體污染物濃度大且使水色顯著地變黑、紅、黃等，與背景水色有較大差異時(shí)，在可見光波段（VIS)的影像上可識(shí)別出來。2.水體高度富營(yíng)養(yǎng)化，可在近紅外波段(NIR)影像上識(shí)別出來。3.水體受到熱污染，可在熱紅外波段(TIR)影像上被識(shí)別。4.水上油溢污染可使紫外波段(UV)和近紅外波段(NIR)的反射率增高，可被探測(cè)出來。六、水深的探測(cè)藍(lán)綠光對(duì)水體有較大的投射能力，因此利用該波段可探測(cè)水深。（亮度大水，反之水深）。藍(lán)光波段影像上的灰度可反映水深。絕對(duì)水深：建立影響灰度與實(shí)測(cè)深度函數(shù)關(guān)系（灰度-深度關(guān)系曲線），以此反演水深。相對(duì)水深：利用藍(lán)光波段一率廣播段的比值估計(jì)相對(duì)水深。激光聲遙感技術(shù)：利用大量紅外激光脈沖打擊水面（冰面）使水膨脹、爆裂甚至產(chǎn)生聲波，由該聲波接觸水下目標(biāo)后的回波在傳出水面被遙感器接受（或回聲擾亂水面再由光波探測(cè)該水面的水紋特征）應(yīng)用：水下目標(biāo)探測(cè)；水深探測(cè)；水雷引爆；冰厚測(cè)量；飛機(jī)對(duì)潛通信；土壤濕度測(cè)量；水體遙感解譯定量模型水體高干解譯的定量模型建立在電磁波與地物相互作用（輻射能力和傳輸激勵(lì)）基礎(chǔ)上。反射電磁波在水體中的傳輸主要指課件光在水體中的傳輸，包括界面的反射、折射、水中懸浮物（浮游生物或葉綠素、泥沙及其他物質(zhì)）的多次散射及后向散射。目前用于遙感監(jiān)測(cè)的仍然是實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。物理模型還在研究中。第三節(jié)植被遙感一、植被的光譜特征健康植物的反射光譜特征兩個(gè)反射峰可見光（藍(lán)綠紅）紅外反射光五個(gè)吸收谷色素吸收帶：0.45、0.65μm水的吸收帶1.45、1.95、2.6-2.7μm一、植被的光譜特征（1）植物葉子的顏色（色素）葉青素、葉紅素、葉黃素、葉綠素胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）主要吸收藍(lán)紫光葉綠素a(藍(lán)綠色）葉綠素b(黃綠色）主要吸收紅光和藍(lán)紫光2.影響植物光譜的因素（2）葉子組織構(gòu)造柵欄組織、海綿組織（3）葉子含水量含水量增加反射率降低；（4）冠層空間結(jié)構(gòu)葉面積指數(shù)（FAI，植物所有葉子的面積總和與覆蓋地面面積之比）葉面積體密度（FAVD,樹冠內(nèi)體積元中葉面積總量與體積元體積之比）二、不同植物類型的區(qū)分1.利用光譜特征的差異

不同植物色素、組織結(jié)構(gòu)、含水量、冠層結(jié)構(gòu)可能不同，具有不同的光譜特征。

在近紅外光區(qū)，草本植物的反射高于闊葉樹，闊葉樹高于針葉樹。2.利用植物的時(shí)相特征差異來區(qū)分植物植物的物候期差異反映為影像的時(shí)相差異。3.根據(jù)植物的生態(tài)條件區(qū)別植物類型溫度、水分、地貌、土壤等三、植物生長(zhǎng)狀況的監(jiān)測(cè)1.植物生命周期的不同階段2.植物生長(zhǎng)的健康狀況

健康的綠色植物具有典型的光譜特征。遭受病蟲害的植物其反射光譜曲線的波狀特征被拉平。植物的色素、組織、含水量、冠層結(jié)構(gòu)都有可能發(fā)生變化引起反射特征的變化。解譯方法：研究和總結(jié)植物在上述兩種情況的詳細(xì)光譜特征。采用適當(dāng)?shù)淖兓鏚-T變換后的綠度指數(shù)等。四、大面積農(nóng)作物的遙感估產(chǎn)1.農(nóng)作物識(shí)別及種植面積估算（1）農(nóng)作物識(shí)別——作物分布圖（中、低分辨率）根據(jù)作物的色調(diào)、圖形結(jié)構(gòu)等差異大的物候期的遙感時(shí)相和特定的地理位置等的特征，將其與其他植被分開。（2）識(shí)別驗(yàn)證——（高分辨率）（3）播種面積

2.生長(zhǎng)期全程監(jiān)測(cè)包括播種、返青、拔節(jié)、抽穗、灌漿等不同階段。用以了解農(nóng)作物的健康狀況，達(dá)到減少估產(chǎn)誤差的目的。

（1）農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)——高時(shí)相分辨率影象（2）植被指數(shù)：比值植被指數(shù)、歸一植被指數(shù)、差值植被指數(shù)、正交植被指數(shù)。

各種植被指數(shù)需要經(jīng)過2-3年驗(yàn)證

注意農(nóng)作物病害的修正3.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。一般選擇線性方程。單產(chǎn)：y=a+bVIa、b為線性回歸方程系數(shù)VI為灌漿期植被指數(shù)總產(chǎn)量Y=yAY—某種農(nóng)作物總產(chǎn)量A—該農(nóng)作物的播種面積Figure3.NDVIimageofArizonafromtheMODISsensoracquiredonMarch14,2002.TheimagehasbeencolorcodedsothatareasofhighNDVIappearinshadesofgreenandareasoflowNDVIappearinshadesoftanandbrown.五、遙感植被解譯的應(yīng)用1.植被制圖2.城市綠化調(diào)查3.生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)4.林業(yè)資源調(diào)查5.草場(chǎng)資源調(diào)查第四節(jié)土壤遙感土壤是地物表面具有肥力的疏松曾。在地形,氣候等多種成土因素的綜合作用下形成的.土壤分類：綱、類、亞類、屬、種、變種。中國(guó)土壤分類為10個(gè)土崗、46個(gè)土類。在遙感影象上，不同的土壤類型的特征不如水體,植被等要素明顯，而且，土壤的性狀主要表現(xiàn)在剖面上，而不是在土壤的表面.土壤判讀主要通過綜合分析，并依靠間接解譯標(biāo)志.一、土壤的光譜特征（1）物質(zhì)成分腐殖質(zhì)含量增加，反射率下降（2）水含量：水含量增加，反射率下降，但水含量達(dá)到飽和或過飽和時(shí)，反射率上升。（3）表面粗糙度與土壤顆粒大小有關(guān)。粗糙度增大，反射率下降；反之，粗糙度減小，反射率上升。（4）植被覆蓋度覆蓋度小于15%,光譜特征與裸土相似;在15%-70%,表現(xiàn)為混合光譜.地表植被稀少的情況下，土壤的光譜曲線與其機(jī)械組成和顏色密切相關(guān).二、土壤類型的確定土類:水平地帶作為基帶亞類：植被、地貌、水熱條件土屬：地貌、母質(zhì)條件土種：遙感較難解譯，可根據(jù)地形部位、母質(zhì)特征推斷，結(jié)論作為參考。土壤類型綜合分析和間接解譯時(shí)注意土壤的變化在時(shí)間上顯著落后于氣候、水文和植被條件的變化。其他土壤遙感土壤濕度遙感土壤溫度遙感土壤侵蝕遙感五、土地利用與土地覆被土地覆被：指地球表層的覆蓋物，是客觀實(shí)體。土壤是土地覆蓋的一種類型。土地覆被與地表自然過程系統(tǒng)密切相關(guān)。土地利用：是指人類利用土地的方式、模式。是土地覆蓋的組合、結(jié)構(gòu)、模式的綜合反映，與人類射虎一經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)。土地利用與覆被的遙感監(jiān)測(cè)利用航空遙感進(jìn)行土地利用調(diào)查有較長(zhǎng)歷史1932年，美國(guó)K.C.麥克默里首次采用航空攝影相片繪制小區(qū)域植被與土地利用圖。美國(guó)田納河流域管理局根據(jù)航空相片鑲嵌圖繪制田納河流域土地利用圖我國(guó)50年代對(duì)一部分地區(qū)進(jìn)行了大、中、小比例尺航空攝影，再此基礎(chǔ)上開展土地利用調(diào)查工作。土地利用與覆被的遙感監(jiān)測(cè)目前關(guān)于土地利用航空遙感調(diào)查的理論與方法從總體上來說比較成熟。但研究還存在一些不足，最突出的是缺少對(duì)遙感制圖綜合的研究。（1）對(duì)類型邊界線的表示：如何進(jìn)行遙感制圖綜合的研究較少。（2）對(duì)航空遙感中的某些過程只從遙感解譯的結(jié)果考慮，未考慮到制圖綜合的影響。面積調(diào)查、綜合分析、動(dòng)態(tài)調(diào)查土地覆被分類確定土地分類系統(tǒng)幾何校正收集地面實(shí)況數(shù)據(jù)，建立圖像解譯標(biāo)志分類勾繪成