ch6 遥感影像地学分析与应用.doc

第六章 遥感影像地学分析与应用第一节 遥感地学相关分析 遥感图像反映的是某一区域特定地理环境中的综合信息，它是由相互依存、相互制约的各种的自然景观与人文景观所构成，综合地反映了地球系统各要素的相关性。 遥感地学相关分析，指的是充分认识地物间的相关性，并借助这种相关性，在遥感图像上寻找目标识别的相关因子，建立直接解译标志和间接解译标志，通过图像处理与分析，提取出这些相关因子，从而推断和识别目标本身。 在遥感信息提取与分析中，地学相关分析方法被广泛地应用。第二节 植被信息提取与应用6.2.1 植被光谱特征与影响因素 健康植物的反射光谱特征：有两个反射峰、五个吸收谷。 主要影响因素： 植物叶子的颜色 叶子的组织结构 叶子的含水量 植物的覆盖度6.2.2 不同植物类型信息的提取 不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，在遥感影象中具有不同的光谱特征。在近红外光波段，草本植物的反射高于阔叶树，阔叶树高于针叶树。 根据植物生长的物候期差异，可以采用不同时相的遥感影象来区分植物。 根据遥感地学相关分析原理，从植物的生态条件区别植物类型。6.2.3 植物遥感应用 6.2.3.1大面积农作物的遥感估产方法： 1、选取作物不同生长期遥感影象，根据作物在遥感影象中的色调、纹理特征和图形结构等特征，获得作物分布图，在此基础上进行分类，获取不同类型农作物播种面积。 2、利用高时相分辨率的卫星影象对作物生长的全过程进行动态监测，获取植被长势信息，得到植被指数。 3、建立农作物估产模式 用选定的植物灌浆期植被指数与某一作物的单产进行回归分析，得到回归方程，计算出某种作物单产。在此基础上，根据不同类型农作物播种面积，估算出该作物总产。 6.2.3.2 植物病虫害监测 健康的绿色植物具有典型的光谱特征。遭受病虫害的植物其反射光谱曲线的波状特征被拉平或下降。根据植物光谱特征的变化，结合实地采用数据，可以应用遥感图象对植物病虫害分布或危害程度进行监测。 6.2.3.3 其它应用举例 1、城市绿化调查与生态环境评价 2、草场资源调查 3、森林火灾监测 4、植被制图第三节 土壤遥感信息提取与分析 土壤是在成土母质、地形和气候等多种成土因素的综合作用下形成的自然历史综合体。土壤的性状主要表现在剖面上，而不是在土壤的表面。在遥感影象上，不同的土壤类型和土壤性质的光谱特征不如水体和植被等明显，因此.土壤判读和遥感信息提取主要通过综合分析。6.3.1 土壤的光谱特征与信息提取 地表植被稀少的情况下，土壤 的光谱曲线与其机械组成和颜色密切相关。 土壤表面有植被覆盖时，覆盖度小于15%，光谱特征与裸土相似;在15%-70%，表现为混合光谱。6.3.2 土壤类型遥感调查 对土壤类型进行分类或识别时，应考虑到组成土壤类型不同要素间的相关特征，可以通过某种或某些相关要素(植被、地貌)来推断出所研究的土壤隶属类型，或在分类时充分考虑到这种关系，以提高分类精度，避免错误。 土壤类型遥感调查方法： 在遥感图象综合分析和解译基础上 确定土类 确定亚类 土属的的确定 土种的确定 为了取得较好的土壤分类效果，在地学相关分析中，首先要考虑与目标信息关系最密切的主导因子；当主导因素在遥感图像上反映不明显，或一时还难以判断时，则可以进一步寻找与目标有关的其他相关因子。但不管如何，选择的因子必须具备以下条件，一是与目标的相关性明显；二是在图像上有明显的信息显示或通过图像分析处理可以提取和识别。 6.3.3 应用举例 土壤侵蚀与水土流失第四节 水体遥感与应用6.4.2.1 水体悬浮物的遥感探测 水中泥沙的遥感探测 波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体的穿透力较强，可反映出水面下一定深度的泥沙分布状况。 浑浊水体的反射光谱曲线整体高于清水； 波谱反射峰值向长波方向移动。 随着悬浮泥沙浓度的加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。 水中叶绿素的遥感探测 水体叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿光波段的反射率增高； 水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而呈灰色，甚至浅灰色。 6.4.2.2 水温的遥感探测 白天水体为暗色调，夜晚为浅色调。 水体受到热污染，可在热红外波段影像上被识别。6.4.2.3水体污染的遥感探测 1、水体污染物浓度大且使水色显著地变黑、红、黄等，与背景水色有较大差异时，在可见光波段的影像上可识别出来。 2、水体高度富营养化，可在近红外波段影像上识别出来。 3、水上油溢污染可使紫外波段和近红外波段的反射率增高，可被探测出来。6.4.2.4 水体遥感制图 水体与陆地界线的确定 在近红外图像上，水体呈黑色； 在雷达图像上，水体呈黑色。第五节 地质遥感与地质灾害分析6.5.1 地质遥感 6.5.1.1岩性的识别 影响岩石反射光谱的主要因子： 与岩石本身的矿物成分和颜色密切相关 组成岩石的矿物颗粒大小和表面粗糙度的影响 岩石表面湿度的影响。 沉积岩的影像特征及其识别 沉积岩最大特点是成层性沉积岩常常形成不同的地貌特点 沉积岩的解译应着重标志性岩层的建立. 疏松的陆相碎屑岩直接与形成的地貌有关 岩浆岩的影像特征及其识别 岩浆岩呈团块状和短的脉状,与沉积岩在形状结构上明显不同。 酸性岩以花岗岩为代表，色调浅，易与围岩区分，形态常显圆形，椭圆形和多边形。 基性岩色调深容易风化剥蚀成负地形：方山，台地。 中性岩介于二者之间。火山岩最易识别。 变质岩的影像特征及其识别 与原始母岩的特征相似，由于变质作用，使得影像特征更复杂。 6.5.1.2 地质构造的识别 水平岩层的识别： 硬岩的陡坎与软岩的缓坡呈同心圆状分布。 倾斜岩层的识别： 在低分辨率遥感影像上，根据顺向坡有较长坡面，逆向坡坡长较短的特性判断岩层的倾向。在高分辨率的遥感影像上常出现岩层三角面，据此可确定岩层的产状。 褶皱及其类型的识别 选择影像上显示最稳定、延续性最好的平行色带作为标志层。标志层的色带呈圈闭的圆形、椭圆形、橄榄形、长条形或马蹄形等，是确定褶皱的重要标志。注意不同分辨率遥感影像的综合应用。 断层及其类型的识别： 断层在遥感影像上有两种表现：一是线性的色调异常；二是两种不同色调的分界面呈线状延伸。地质构造标志、地貌标志、水系标志等影像特征也是判断断层存在的重要标志。 活动断层的确定 除了具备断层的影像特征外，还具有以下特征： 山形、沟谷的明显错位和变形； 山形走向突然中断； 山前现代或近代洪积扇错开； 震中呈线形排列，活动频繁。 6.5.1.3 构造运动的分析 上升运动地区，在地貌上表现为山地的抬升及河流的切割； 地壳的下沉区在地貌上表现为负地形。两者接触带上往往有断裂存在。 在水系上，上升区表现为放射状水系；下降区则表现为汇聚状水系。 6.5.1.4 地质灾害分析 地震灾害损失评估； 滑坡、泥石流的影象判读与分析。第六节 城市遥感与动态监测城镇是人类居住最为集中的地域，又是一定地域的政治、经济、文化活动的中心。遥感图像能迅速、宏观、动态地提供城镇各种变化的信息，为城镇的规划和建设服务。遥感在城市变化动态监测中有着广泛的应用。6.6.1 城镇遥感信息提取与分析城镇的光谱特性是城市建筑物和建筑物之间其它各类用地的综合反映。在TM（或MSS）图像上，城镇一般呈现较深的色调，而在标准假彩色合成图像上，城镇常呈现浅蓝色或蓝灰色，城镇的中心部分色调相对深一些。图像上城镇内部结构已大大简化。这类卫星图像上便于对大、中城市信息提取与分析，而对一些小的城镇（如县级以下的城镇，或较大的自然村）一般只作定位判读。高分辨率遥感图像，清楚地表现了城镇内部的细节，可以帮助有关人员掌握城市详细信息。6.6.2 城市动态监测利用不同时相的遥感图像可以进行城市不同发展时期的调查，也可以对城市发展变化和城市环境做动态监测。如图：1996 1998 2000上海城市发展变化第七节 其他遥感应用6.7.1 军事遥感应用 运用侦察卫星或侦察飞机等搭载遥感仪器或其他探测仪器，获取敌对国的军事政治情况和军事经济潜力，军队的态势、状况、行动性质与企图、战区地形以及其它与军事斗争有关的遥感信息，从中提取有用的信息，分析、判断、识别被测物体的性质和所处的状态，为军事斗争服务。 6.7.1.1 人造目标地物信息抽取与识别 建筑物遥感信息抽取 建筑物屋顶材料具有不同类型，因此它们的光谱特性也不一样，如图： 水泥预制板在可见光区域的反射率高于其他材料，在标准假彩色合成图像上呈灰白色，且建筑物越新，色调越浅。 沥青瓦和灰瓦在各波长反射率偏低，故其色调较深。 红色的机制砖，光谱曲线在红光区、近红外波段反射率较高，根据彩色合成的成色规律，红色光被记录为绿色，近红外被记录为红色，故红瓦呈绿色与红色混合叠加的橙黄色。 道路的遥感信息抽取 按道路的物质材料可分为水泥路、沥青路、土路等，它们曲线形态相似，但由于结构材料的不同及表面颜色的差异，反射光谱曲线有明显差异。水泥路呈灰白色，反射率最高；其次是土路呈灰色；反射率最低的是沥青路，色调较深。 6.7. 1.2 遥感应用举例 在军事侦察中应用：通过遥感获取敌对国的军事情报。 在军事监视中应用：采用遥感成像等手段来对敌在空中、地面、地（水）下区域或地点的军事人员和武装设备等实施有计划的观察。 军事行动效果的调查或评估。6.7.2 遥感考古 通过航空或航天遥感器对地表及地表以下考古遗迹进行远距离的