广义遥感指各种非直接接触的.doc

广义遥感指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术。主要根据物体对电磁波的反射和辐射特性对目标进行采集，利用声波、外力波和地震波等也都包含在广义的遥感之中。 狭义遥感指从远距离、高空，以至外层空间的平台（plantform）上，利用可见光、红外、微波等遥感器（RemoteSensor）, 通过摄影、扫描等各种方式，接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。遥感技术主要通过观测电磁波原理，判读和分析地物目标及现象。也就是说，利用了物体的电磁波特性，即“一切物体，由于其种类及环境条件的不同，因而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性”。所以，遥感也可以说是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，通过研究电磁波特性，达到识别物体及其环境的技术。 遥感系统包括：被测目标的信息特征(目标物）;信息的获取（遥感平台）;信息的接收与记录、信息的处理（地面接收站）和信息应用（分析解译）四大部分。 1.3遥感的分类 按遥感平台分： 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动的高架平台上等。 航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等； 航天遥感：传感器设置于环绕地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等； 航宇遥感：传感器设置于星际飞机上，指对地月系统外的目标的探测。 按传感器的探测波段分: 紫外遥感：探测波段在0.05-0.38um之间； 可见光遥感：探测波段在0.38-0.76um之间；摄影 机、扫描仪、摄像仪等。 红外遥感：探测波段在0.76-1000um之间；摄影机、扫描仪等。 微波遥感：探测波段1mm-1m之间；扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等。 多波段遥感：把目标物辐射来的电磁辐射分割成若干个窄的光谱带，然后同步探测，同时得到一个目标物不波段的多幅图像。多光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等。 按工作方式分: 主动遥感和被动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的反向散射信号；被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。 成像遥感与非成像遥感：前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像；后者传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。 按遥感的应用领域可分：从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等；从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、气象遥感、城市遥感等。 1.4 目前遥感技术发展的特点1.高空间分辨率。TM卫星影像空间分辨率最高可达15米(ETM+)；SPOT卫星影像空间分辨率全色波段现在最高可达2.5米、5米，多光谱波段达10米；美国的IKONOS影像数据分辨率可达1米和4米;Qiuckbird影像数据空间分辨率最高可达0.61米。 2.高光谱辨率。目前星载遥感器的光谱分辨率大约为可见近红外波段，略优于100nm（10-4m）,在热红外波段约200nm左右，而机载的成像光谱仪已达到可见光、近红外波段约10nm，热红外波段约30nm左右，整个波段数已达到256个波段。美国制定EOS计划（地球观测计划）就包括有中分辩率和高分辨率的像光谱仪。 3.高时间分辨率。不同高度的遥感平台其重复观测的周期不同，地球同步轨道卫星可以每半个小时对地观测一次（FY2气象卫星）；太阳同步轨道卫星（如NOAA气象卫星和FY1气象卫星）可以每天2次对同一地区进行观测。这种卫星可以探测地球表面及大气在一天或几小时之内的短周期变化。地球资源卫星（如Landsat、SPOT和CBERS1）则分别以16天、26天或4-5天对同一地区重复观测一次，以获得一个重访周期内的某些事物的动态变化的数据。而传统的地面调查则须在大量的人力、物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。（彩图略） 1.5林业遥感的发展现状及未来 一）直接解译标志 直接解译标志是判读目标自身特点在影像上的直接表现形式，一般包括： 1.色调：是地物电磁辐射能量在影像上的模拟记录，在黑白像片上表现为灰阶；在彩色像片上表现为色别与色阶。 2.阴影； 3.形状；4.大小；5.位置；6.布局；7.图案；8.纹理 目视判读的方法与步骤 6.2.1目视判读的方法 资料准备；影像增强处理；判读分析（一）遥感资料的准备：遥感影像资料、一般背景资料；1. 选购遥感资料的原则 （1）根据目的选择；（2）根据具备各种条件选择；（3）多方利用，提高效益；2.选择遥感资料几个具体问题 （1）遥感资料类型选；（2）波段选择；（3）时相选择；（4）比例尺与分辨率选择； （二）增强处理判读前期准备 （一） 判读具体方法 1.判断原则 （1）综合信息综合分析；（2）多手段，多方法相结合；（3）室内外结合、保证精度； 2.判读方法 （1）直接判定法；（2）对比分析法；（3）逻辑推理法； 6.2.2遥感影像判读步骤 1.准备工作 准备资料；准备影像；分析影像； 2. 室内判读 建立解译标志；初步解译； 3. 野外工作 核实解决疑难；检查成果精度；其他野外工作； 4. 成图总结 制图；提交成果； 不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、沙漠、湿地、小麦的光谱曲线 l 雪：雪的反射光谱和太阳光谱很相似，在0.40.6m波段有一个很强的反射峰，反射率几乎接近100%，因而看上去是白色，随着波长的增加，反射率逐渐降低，进入近红外波段吸收逐渐增强，而变成了吸收体。雪的这种反射特性在这些地物中是独一无二的。 l 沙漠：在橙光波段0.6m附近有一个强反射峰，因而呈现出橙黄色，在波长达到0.8m以上的长波范围，其反射率比雪还强。 l 湿地：潮湿地在整个波长范围内的反射率均较低，当含水量增加时，其反射率就会下降，尤其在水的各个吸收带处，反射率下降更为明显。因而，在黑白像片上，其色调常呈深暗色调。 l 绿色植物：其反射光谱曲线主要反映了植物叶子的反射率，在蓝光波段（中心波长为0.45m）和红光波段（中心波段为0.65m）上有两个吸收带，其反射率较低，在两个吸收带之间，即在0.55m附近有一个反射峰，这个反射峰的位置正好处于可见光的绿光波段，故而叶子的天然色调呈现绿色。大约在0.7m附近，由于绿色叶子很少吸收该波段的辐射能，其反射率骤然上升，至1.1m近红外波段范围内反射率达到高峰。小麦反射率的这一特性主要受到叶子内部构造的控制。这种反射光谱曲线是含有叶绿素植物的共同特点（即叶绿素陡坡反射特征）。 二、地物的发射光谱特性 地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。 1.黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。 2.黑体辐射(Black Body Radiation )：黑体的热辐射称为黑体辐射。 3、黑体辐射定律 (1)普朗克热辐射定律：表示出了黑体辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。 (2)玻耳兹曼定律：即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。 (3)维恩位移定律：随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。 4、地物的发射率和基尔霍夫定律 1)发射率(Emissivity)：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。它也是遥感探测的基础和出发点。 影响地物发射率的因素：地物的性质、表面状况、温度（比热、热惯量）：比热大、热惯量大，以及具有保温作用的地物，一般发射率大，反之发射率就小。 l 按照发射率与波长的关系，把地物分为： l 黑体或绝对黑体：发射率为1，常数。 l 灰体(grey body)：发射率小于1，常数 l 选择性辐射体：发射率小于1，且随波长而变化。 2)基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量遥感图像处理主要的内容包括： 1 图像变换 FFT、Harr、Discrete Cosine、Wavelet 等 2 图像校正 辐射校正、几何校正 3 图像增强 4 多源信息融合 Fusion 多平台、多时相遥感数据融合，遥感数据与非 遥感数据融合 技术要点：数据之间的精确配准；融合模型和方法的选择；融合后效果评价。 5 遥感图像的计算机分类 分类后各类型地物的提取遥感的定义：不直接接触物体本身，从远处通过仪器探测和接受来自目标物体的信息，通过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术2.目视解译一般程序： 了解影像的辅助信息：即熟悉获取影像的平台、遥感器，成像方式，成像日期、季节，所包括的地区范围，影像的比例尺，空间分辨率，彩色合成方案等等，了解可解译的程度。 分析已知专业资料：目视解译的最基本方法是从“已知”到“未知”，所谓“已知”就是已有相关资料或解译者已掌握的地面实况，将这些地面实况资料与影像对应分析，以确认二者之间的关系。 建立解译标志：根据影像特征，即形状、大小、阴影、色调、纹理、图案、位置和布局建立起影像和实地目标物之间的对应关系。 预解译：运用相关分析方法，根据解译标志对影像进行解译，勾绘类型界线，标注地物类别，形成预解译图。 地面详细调查：在室内预解译的图件不可避免地存在错误或者难以确定的类型，就需要野外实地调查与检证。包括地面路线勘察，采集样品(例如岩石标本，植被样方，土壤剖面，水质分析等等)，着重解决未知地区的解译成果是否正确。 详细解译：根据野外实地调查结果，修正预解译图中的错误，确定未知类型，细化预解译图，形成正式的解译原图。 类型转绘与制图：将解译原图上的类型界线转绘到地理底图上，根据需要，可以对各种类型着色，进行图面整饰、形成正式的专题地图。 3.遥感图像直接解译标志： 进行图像解译时，把图像中目标物的大小、形状、阴影、色调、纹理、图案、位置及布局称之为解译的八要素。 大小：指地物在影像上的尺寸。地物影像的大小取决于比例尺，根据比例尺，可以计算影像上的地物在实地的大小。对于形状相似而难于判别的两种物体，可以根据大小标志加以区别，如在航片上判别单轨与双轨铁路。 形状：指目标物在影像上所呈现的特殊形状，在遥感影像上能看到的是目标物的顶部或平面形状。例如飞机场、盐田、工厂等都可以通过其形状判读出其功能。地物在影像上的形状受空间分辨率、比例尺、投影性质等的影响。 阴影：指影像上目标物，因阻挡阳光直射而出现的影子。阴影的长度、形状和方向受到太阳高度角、地形起伏、阳光照射方向、目标所处的地理位置等多种影响，阴影可使地物有立体感，有利于地貌的判读。根据阴影的形状、长度可判断地物的类型和量算其高度。 色调：指影像上黑白深浅的程度，是地物电磁辐射能量大小或地物波谱特了解影像的辅助信息 分析已知专业资料 建立解译标志 预解译 地面实况调查 详细解译 类型转绘与制图 征的综合反映。色调用灰阶(灰度)表示，同一地物在不同波段的图像上会有很大差别；同一波段的影像上，由于成像时间和季节的差异，即使同一地区同一地物的色调也会不同。（对彩色相片而言是色彩，即地物影像的不同颜色显示。） 纹理：也叫影像结构，是指与色调配合看上去平滑或粗糙的纹理的粗细程度，即图像上目标物表面的质感。草场及牧场看上去平滑，成材的老树林看上去很粗糙。海滩的纹理能反映沙粒结构的粗细，沙漠中的纹理可表现沙丘的形状以及主要风系的风向。 图案：目标物的有规律的组合排列而形成的图案，它可反映各种人造地物和天然地物的特征,如农田的垄、果树林排列整齐的树冠等，各种水系类型、植被类型、耕地类型等也都有其独特的图型结构。 位置:指地物所处的环境部位,各种地物都有特定的环境部位,因而它是判断地物属性的重要标志。例如某些植物专门生长在沼泽地、沙地和戈壁上。 布局：又称相关位置。指多个目标物之间的空间配置。地面上的地物与地物之间相互有一定的依存关系，例如学校离不开操场，灰窑和采石场的存在可说明是石灰岩地区。通过地物间的密切关系或相互依存关系的分析，可从已知地物证实另一种地物的存在及其属性和规模，这是一种逻辑推理判读地物的方法，在遥感解译中有着重要的意义。 4.解译标志的建立： 在数据预处理准备之后（本实验给出的数据是经过处理的），要根据数据源情况、解译目标等信息确立解译标志，编写成表格文档形式，如下表所示： 5.解译小结： 图像解译以相关的专业知识和经验为主导，图像处理为辅助，经验是在实践中逐步总结，如下为一些经验性的总结： 总体观察到局部详细分析 综合分析前人调查