第七章-遥感应用.ppt

岩石表面风化程度的影响。,2.三大岩类的判读,（1）沉积岩的判读色调：沉积岩若以浅色矿物为主，岩石风化面颜色又较浅反射率偏高，色调较浅；以暗色和杂色矿物成份为主，风化面颜色较深，反射率偏低，色调偏深。图形：沉积岩一般具有清晰的层理，在卫星图像上多呈条带状、条纹状。碎屑岩：主要是以其清晰的层理作为判读的重要标志。一般呈较典型的条带状空间特征，边界比较清晰，形成的山岭、谷地也较清晰。坚硬沉积岩：卫星图像上石英岩常形成正地形,较松软的泥岩和页岩常形成负地形。粘土岩的基岩裸露地，一般呈现细条纹或条纹夹条带的图形。,碳酸盐岩：由于具有不同程度的可溶性，在不同的气候条件下，色调、图形特征的差异较大。在高温多雨的气候带内，岩石被溶蚀的速度快，形成各种典型的喀斯特地貌。在高分辨率的卫星影像上可以观察到各种喀斯特地貌类型。在半干燥区和干燥区，化学溶解作用较弱，因而石灰岩成为较强的抗物理风化的岩石，地表缺乏典型的喀斯特地貌，在影像上区别较困难。,（2）岩浆岩的判读在岩浆岩中，酸性、中性、基性和超基性的反射光谱特性有明显的变化规律：从酸性到超基性，随着SiO2含量减少，铁镁质矿物含量逐渐增高，反射率逐渐降低，色调随之变深。,（3）变质岩的判读正变质岩的光谱特性及其色调特征与岩浆岩相似；负变质岩与沉积岩和部分岩浆岩相似。,7.1.2地质构造的识别,1.水平岩层的识别2.倾斜岩层的识别3.褶皱及其类型的识别4.断层及其类型的识别5.活动断裂的确定,7.1.3构造运动的分析,7.2水体遥感,7.2.1水体的光谱特征,在可见光波段0.6m之前，水的吸收少、反射率较低、大量透射。其中，水面反射率约5%左右；水体可见光反射包含水表面反射、水体底部物质反射及水中悬浮物质的反射。对于清水，在蓝绿光波段反射率4%5%，0.6m以下的红光部分反射率降到2%3%，在近红外、短波红外部分几乎吸收全部的入射能量。,电磁波与水体的相互作用：（1）水体的散射与反射主要出现在一定深度的水体中，称为“体散射”。水体的光谱特性主要表现为体散射而非表面反射。,（2）离开水面的辐射部分，除了水中散射光的向上部分外，还应包含在日光激励下水中叶绿素经光合作用所发出的荧光。（3）水面入射光谱中，仅有可见光才透射入水，其他波段的入射光或被大气吸收或被水体表面吸收。,1.水体光谱特征与水中叶绿素含量的关系,随着叶绿素含量的不同，在0.430.70m光谱段会有选择地出现较明显的差异。在波长0.44m处有个吸收带。0.40.48m（蓝光）反射辐射随叶绿素浓度加大而降低；在波长0.55m处出现反射辐射峰，并随着叶绿素含量增加，反射辐射上升。,2.水体光谱特征与悬浮泥沙含量的关系,随着水中悬浮泥沙浓度的增加，水体在整个可见光谱段的反射亮度增加，水体由暗变得越来越亮，同时反射峰值波长向长波方向移动，即从蓝绿更长波段移动。,3.水体光谱特征与水深的关系,对于清澈的水体，近水面的曲线形态近乎于太阳辐射，随着水深的增大，水体对光谱组成的影响增大。在20m处，由于水体对红外波段光的有效吸收，近红外波段的能量几乎不存在，仅保存蓝绿波段的能量。同时光对水的穿深能力还与水体浑浊度有关。随着水中悬浮物质含量的增加，反射率明显增强，透射率明显下降。最大透射波长向长波方向移动。,4.水体光谱与水温的关系,白天，水体将太阳辐射能量大量地吸收储存，增温比陆地慢，在遥感影像上表现为热红外波段辐射低，呈暗色调。在夜间，水温比周围地物温度高，发射辐射强，在热红外影像上呈高辐射区，为浅色调。,5.水体污染的探测,可以采用遥感的方法探测到水体的污染的情况为：水体污染物浓度较大且水色显著变黑、变红或变黄，并与背景水色有较大的差异时。水体高度富营养化。水体受到热污染。,7.3植被遥感,7.3.1叶片和植被结构,1.叶片结构叶片的最上边是上表皮,下层为下表皮，上下表皮之间是栅栏组织和海棉组织。栅栏组织是由叶绿素和其他色素组成；海棉组织由相互分离的不规则细胞组成。,2.植被结构从植物与光的相互作用出发，植被结构主要指植物叶子的形状，大小，植被冠层的形状、大小以及几何与外部结构。,7.3.2植物的光谱特征,1.叶片的光谱特征健康植物的波谱曲线有明显的特点，在可见光0.55m附近有一个反射率为1020%的小反射峰。在0.45m和0.65m附近有两个明显的吸收谷。在0.70.8m是一个陡坡，反射率急剧增高。在近红外波段0.81.3m之间形成一个高的，反射率达40%或更大的反射峰。在1.45m，1.95m和2.62.7m处有三个吸收谷。,2.影响植物光谱的因素叶子的颜色：叶子的组织构造：叶子的含水量：植物覆盖程度：,7.3.3不同植物类型的区分,1.不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，具有不同的光谱特征。如图：2.利用植物的物候期差异来区分植物，也是植物遥感重要方法之一。3.根据植物生态条件区别植物类型。,7.3.4植物生长状况的解译,健康的绿色植物具有典型的光谱特征，当生长状况发生变化时，波谱曲线形态也会随之改变。植物受到病虫害影响时会因缺乏营养和水分而生长不良，叶子吸收比例会发生变化，使可见光的两个吸收谷不明显。近红外的变化更明显，峰值被削低，甚至消失。,7.3.5大面积农作物的遥感估产,大面积农作物的遥感估产主要包括三方面内容：一，农作物的识别与种植面积估算；二，长势检测；三，估产模式的建立；,1.可以根据作物的色调、图形结构等差异最大的物候期的遥感影像和特定的地理位置等的特征，将其与其他植被区分开来。,2.利用高时相分辨率的卫星图像对作物生长的全过程进行动态观测。植被指数：是由遥感图像的多光谱数据，经线性和非线性组合构成的对植被有一定指示意义的各种数值。,常用的植被指数的类型为：,（1）比值植被指数由于可见光红光波段与近红外波段对绿色植物的光谱响应十分不同，两者简单的数值比能充分表示两反射率之间的差异，为比值植被指数。,（2）归一化植被指数归一化植被指数为近红外波段与可见光红波段数值之差和这两个波段数值之和的比值。,在植被遥感中，NDVI应用广泛的原因：（1）NDVI是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子。（2）NDVI经比值处理，可以部分消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、云和大气条件有关的辐照度条件变化等的影响。（3）对于陆地表面主要覆盖而言，云、水、雪在可见光波段比近红外波段有较高的反射作用。,（3）差值植被指数差值植被指数为近红外波段与可见光红波段数值之差。,（4）正交植被指数PVI表征着在土壤背景上存在的植被的生物量，距离越大，生物量越大。,3.遥感大面积农作物估产,遥感大面积作物估产主要涉及3方面内容：作物识别、作物面积提取、作物长势分析。在这3方面内容综合的基础上，建立不同条件的多种估产模式，进行作物的遥感估产。,1）作物识别与作物面积提取,（1）遥感数据的采集与预处理根据区域分布、作物类别、农事历等特点，选择空间、波谱、时间分辨率相对应的遥感图像数据。气象卫星数据周期短，对监测作物全生长期的长势动态变化有明显优势，是作物估产不可缺少的信息。在遥感数据时像的选择上，还要注意选择不同作物最易识别或对产量最有意义的生长期。,（2）作物专题信息的提取采用植被指数法提取作物专题信息。如DNVI与作物覆盖度关系密切，可以有效地提取面积信息；RVI反映作物长势，可以提取生物量信息；PVI有效地滤去土壤背景及大气的干扰等。,（3）作物面积的自动提取遥感数据的自动分类采用绿度分层技术自动提取作物面积利用TM与NOAA数据结合提取作物面积,（4）精度评价,2）作物长势分析以数量化的植被指数作为评价作物生长状态的定量标准。在某一时刻的植被指数是该时刻作物长势和面积的函数。当面积相对稳定时，植被指数的变化主要与作物长势有关，能直接建立绿度与作物长势的关系。结合地面已知样地的实测数据，可建立起各种不同条件下，单位面积产量与植被指数间的数量关系，即估产模式。,7.3.6遥感植被解译的应用,1植被制图应用遥感影像进行植被的分类制图，尤其是大范围的植被制图，是一种非常有效而且节约大量人力物力的工作，已被广泛的采用。,2城市绿化调查与生态环境评价,3草场资源调查,4农业资源调查,7.4土壤遥感,1.土壤的遥感解译的理论基础,1）成土因素学说根据成土因素，分析推断出土壤的剖面形态、理化性状，确定土壤类型和分布。在遥感影像上，根据影像特征，可以解译出地貌、植被、母质、水文和农业生产等因素，对它们进行综合分析，揭示出这些因素信息与土壤的关系，可确定土壤类型和分布范围。,2）表土性状的反映没有植被覆盖的裸露土壤，其顶层的光谱特征可以在遥感影像上表现出来。而土壤的全部土层在发育过程中是相互联系的，剖面是一个不可分割的整体，不同类型的土壤具有不同的剖面构造和表土性态，表土的性态是土壤属性的重要组成部分，可以指示整个土壤剖面的性态。,3）分类依据我国目前实行的分类系统中，有一部分分类单位的划分依据是地表特征，这些地表特征在遥感影像上表现清楚，反映明显，很容易识别，可用于土壤解译。,2.土壤解译的标志,1）土壤的光谱特征颜色：颜色浅的土壤具有较高的反射率，颜色较深的土壤反射率较低。表面状况：在干燥条件下同样物质组成的细颗粒的土壤，表面比较平滑，具有较高的反射率，而较粗的颗粒具有相对较低的反射率，有机质：土壤的反射率会随着有机质含量的增高而降低。土壤水：土壤的反射率会随着水量的增加，反射率降低，并有两个明显的吸收带。,2）土壤类型的解译标志土类是由区域生物气候条件决定的，需要根据调查区土壤的水平地带性和垂直地带性及非地带性与人为耕作熟化等方面的情况来确定。亚类是在成土过程中受局部条件的影响使土类发生变化的因素，如不同的地形、植被条件，会使水热形成差异。土属主要以地区性条件为依据，如地貌和母质。