毕业论文遥感技术在土地利用资源调查的应用

1、目 录 HYPERLINK l _Toc202011990 目录 PAGEREF _Toc202011990 h 1 HYPERLINK l _Toc202011991 前言 PAGEREF _Toc202011991 h 2 HYPERLINK l _Toc202011992 摘要 PAGEREF _Toc202011992 h 2 HYPERLINK l _Toc202011993 关键词 PAGEREF _Toc202011993 h 2 HYPERLINK l _Toc202011994 项目背景 PAGEREF _Toc202011994 h 3 TOC o 1-3 h z u HY

2、PERLINK l _Toc227055144 一、 土地利用资源调查 PAGEREF _Toc227055144 h 4 HYPERLINK l _Toc227055145 1 背景 PAGEREF _Toc227055145 h 4 HYPERLINK l _Toc227055146 2 目的及意义 PAGEREF _Toc227055146 h 5 HYPERLINK l _Toc227055147 3 主要研究内容 PAGEREF _Toc227055147 h 6 HYPERLINK l _Toc227055148 二 遥感技术 PAGEREF _Toc227055148 h 7 H

3、YPERLINK l _Toc227055149 1 遥感原理 PAGEREF _Toc227055149 h 7 HYPERLINK l _Toc227055150 1.1遥感 PAGEREF _Toc227055150 h 7 HYPERLINK l _Toc227055151 1.2地物波谱特性概述 PAGEREF _Toc227055151 h 9 HYPERLINK l _Toc227055152 1.3光学遥感成像原理概述 PAGEREF _Toc227055152 h 11 HYPERLINK l _Toc227055153 1.4可用于土地利用调查的资源遥感卫星 PAGEREF

4、 _Toc227055153 h 13 HYPERLINK l _Toc227055154 2.遥感影像处理技术的目的及类别 PAGEREF _Toc227055154 h 16 HYPERLINK l _Toc227055155 3.遥感影像处理的技术 PAGEREF _Toc227055155 h 17 HYPERLINK l _Toc227055156 4.遥感影像处理的应用 PAGEREF _Toc227055156 h 18 HYPERLINK l _Toc227055157 三 土地资源遥感调查的流程 PAGEREF _Toc227055157 h 19 HYPERLINK l _

5、Toc227055158 1.土地资源遥感调查的一般步骤 PAGEREF _Toc227055158 h 19 HYPERLINK l _Toc227055159 2.遥感影像的解译与地类分类 PAGEREF _Toc227055159 h 20 HYPERLINK l _Toc227055160 2.1遥感影像的解译方法 PAGEREF _Toc227055160 h 20 HYPERLINK l _Toc227055161 2.2土地地类的目视解译标志的建立 PAGEREF _Toc227055161 h 21 HYPERLINK l _Toc227055162 2.3遥感影像的地类判读

6、PAGEREF _Toc227055162 h 22 HYPERLINK l _Toc227055163 总结 PAGEREF _Toc227055163 h 27 HYPERLINK l _Toc227055165 参考文献 PAGEREF _Toc227055165 h 28 HYPERLINK l _Toc227055164 致谢 PAGEREF _Toc227055164 h 27遥感技术在土地利用资源调查的应用任晓梅（甘肃林业职业技术学院测绘工程系 甘肃天水 741020）前言：随着测绘事业的飞速发展，遥感技术也开始更多的应用于测绘领域中来。慢慢地一个不为人所熟悉的名称（遥感技术应用

7、）也开始让更多的人来了解它、熟悉它。让更多的人大胆的去尝试揭开它所神秘的面纱让我们去看清楚它正真的面目。就这样很多大胆的人们选择和运用它，我也是这个庞大队伍的其中之一员。下面我就在近一年实习中所遇到的问题和运用解决问题做一简单的介绍。就以遥感技术在土地利用资源调查的应用的一些成熟方法，提出相应观点。摘要：土地调查是我国法定的一项重要制度，是全面查实查清土地资源的重要手段。1996年完成的第一次全国土地资源调查，到2007年开始的第二次全国土地大调查，航空航天遥感技术在此过程中经历了从部分采用到充分完全运用的过程;使用的卫星遥感影像分辨率也从几十米级别到现在的亚米级别。卫星遥感技术在土地资源调查

8、领域的应用到了一个全新的时期。本文主要对遥感影像处理技术在土地利用资源调查的应用关键技术做了一些简单阐述，并对技术的适宜，做了评价分析,根据不同处理要求选择合适的样本数据，按遥感影像的几何精度纠正、增强处理、多源数据融合、解译和分类四个部分进行了讨论，最后得出适宜性评价结论。本文中运用的遥感影像处理技术、分析方法和适宜评价结论，将对土利用资源调查的工程实践有一定的指导和参考意义。关键词:土地利用资源调查 高分辨率 卫星遥感影像 几何精纠 正图像增强 影像融合影像解译AbstractLand Survey a legal important system in ourcountry.Also,i

9、t is a important means of investigating land soureetruly and distinetly in the round.The First National Land Survey had been completed in 1996.The Second National Survey has begun in 2007.Aerjal and Spacing remote technology has gone through the course Which is adopted from partly to entirely.On add

10、itional,the level of remote satellite image resolution has undergone from several decadeMerer to sub-one_meter nowadays.Application of remote sentsing technology in the field of land resource investigat enteries a new period,This paper made some experiment researches ,mainly about Application of foc

11、us remote sensing image processing technology on land utilizating resource investigation,and evaluated on its feasibility.The author selected fit sample data based on various processing request,made esperiment of remote sensing images in four session:Accourate rectification,enhancement processing,mu

12、lti_homed data fusion,interpretation and land classification,got feasible conclusion finally. The remote seosjng image processing technology, analysis method and feasible conclusion handed in this paper will have some direct and reference value in engineering practice on utilizating resource investi

13、gation.Keywords:1and utilizating resource investigation:high resolution:Satellite remote sensing image;accurate rectification;image enhancement;image fusion ;image fusion;image interpretation1 土地利用资源调查1.1 背景 人类面临着尖锐的人口大幅度增长、非再生资源趋向枯竭和生态环境不断恶化的巨大压力等问题。保护土地资源和实施可持续发展战略是全面建设小康社会的重要保障，卫星遥感技术的兴起与发展使人们有可能

14、从太空的高度连续、重复地观测地球，从而为人类进一步认识地球的全貌与动态变化，更准确的摸清资源家底，更合理地规划利用资源，更有效地治理和保护环境，提供了一种前所未有的强大技术手段。而土地科学紧密结合土地管理实践，围绕全面建设小康社会和可持续发展的需要，在土地调查与评价，土地利用与规划，土地经济与土地资产管理，土地信息与遥感技术，土地科学学科建设等方面开展了深入的研究，展现了蒸蒸日上的新景象。从1985年开始，我国耗资十亿，历时十二年，在1996年完成了我国有史以来最大规模、最为系统、最为详细的一次的全国土地资源调查，彻底摸清了全国土地“家底”。当时的土地详查使用了最新的航片资料和地图资料，采用了

15、当时先进的技术手段，取得了一套宝贵的土地利用现状数据和图件资料。但是，由于受当时的人力、物力、财力及技术条件的限制，上一轮土地一详查的时间跨度较大，大大影响了数据成果的现势性和准确性，图件成果也基本都是硬介质的，而且，经过十多年的发展变化，有些地方的年度变更也往往只是数据变更，图件未作相应的变更，造成土地利用现状资料存在“实地、图件、数据”三者不相一致的地方，不能很好地反映现状，无法适应信息化社会对土地管理工作的要求。第一次土地详查采用的技术体系是部分遥感和地面调查技术，操作的方式是以手工操作为主，当时的调查手段没有充分的体现现代技术进步。现代信息技术应用程度不高，许多地方的图纸经过多年变更，

16、负载量过大显示变更信息困难，但是手工绘制的纸质介质的图纸难以反映实时信息，不利于数据的快速更新和成果的广泛应用，影响了调查成果的深度开发利用和广泛共享。传统的调查手段和调查成果与当今信息化网络时代的要求越来越不适应，予需建立和形成与社会主义市场经济体制相适应的、现代技术得到充分应用的土地调查体系和数据可持续更新的机制，确保土地管理职能到位。随着现代科学技术的日臻成熟，航空、航天遥感技术和全球定位技术大大提高了土地信息获取的效率和准确性;地理信息系统技术、通讯与计算网络等技术的进步，使土地信息的获取、存储、更新、传输和共享服务等手段更趋完善。这些都为准确、高效地开展新一轮土地调查提供了坚实的技术

17、支撑。多年来国家己经开展的一系列土地调查工作，在土地调查工程的组织实施、技术流程、质量控制等方面都为新一轮土地调查积累了极为丰富的宝贵经验。从1999年1月1日开始实施的新土地管理法明确规定:国家建立土地调查制度，建立土地统计制度，建立全国土地管理信息系统，对土地利用状况进行动态监测。实践证明，没有良好现势性的土地利用现状图件，实施“土地用途管制”就会成为一句空话。2001年国土资源部开始全面部署土地利用变更调查工作。2007年7月1日，国务院决定开展第二次全国土地大调查。新一轮国土资源大调查是国土资源部为促进国土资源的宏观规划和科学管理，提高国土资源的合理开发、保护和利用水平，而开展的一项基

18、础性、公益性、战略性重大工程项目。这样的大背景下，在土地信息提取与遥感技术研究方面，成像光谱技术的应用、遥感数据处理方法等领域摆在了较为突出的位置。新一轮土地调查改变了传统的调查方法，充分利用航天、航空遥感技术，大规模应用现势性良好的遥感数据，制作遥感正射影像图，作为调查的基本底图。目前，多颗用于地球资源调查的民用卫星在轨运行，其空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率及影像质量非常适于国土领域的土地资源调查，成像光谱技术及数据处理方法技术在土地调查中的应用为本论文的提供了良好的研究背景。1.2 目的及意义土地调查是我国法定的一项重要制度，是全面查实查清土地资源的重要手段。全国土地调查作为一项重大的

19、国情国力调查，目的是全面查清目前全国土地利用状况，掌握真实的土地基础数据，建立和完善土地调查、统计和登记制度，实现土地资源信息的社会化服务，满足经济社会发展及国土资源管理的需要。搞好土地调查，掌握真实准确的土地数据，是全面贯彻落实科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济社会全面协调可持续发展的客观要求;是推进城乡统筹发展，保障国家粮食安全和促进社会稳定、保护农民利益等工作的重要内容;是编制国民经济和社会发展规划，加强国民经济宏观调控，实施科学决策的重要依据;是贯彻落实国务院关于深化改革严格土地管理的决定，提高政府依法行政能力和国土资源管理水平的迫切需要;是科学规划、合理利用、有效保

20、护国土资源和实施最严格耕地保护制度的根本手段。国务院关于升展第二次全国上地调查的通知明确提出，在全国范围内利用遥感等先进技术，以正射影像图为基础，逐地块实地调查土地的地类和而积，逐地块调查全国城乡各类土地的所有权和使用权状况，调查全国基本农田的数量、分布和保护状况，建立互联共享的土地调查数据库及土地资源变化信息的快速更新机制。总休方案进一步明确了技术路线和技术方法，运用航天航空遥感、地理信息系统、全球卫星定位和数据库及网络通信等技术，采用内外业相结合的调查方法，形成集信息获取、处理、存储、传输、分析和应用服务为一体的土地调查技术流程，获取全国每一块土地的类型、面积、权属和分布信息，建立连通的“

21、国家一省一市一县”四级土地调查数据库。开展地籍权属调查和地籍测绘工作，并建立城镇地籍信息系统。第二次全国土地调查，将充分运用航空航天遥感技术、GPS技术和数字化、网络化技术等手段，变土地调查的事后管理为事前管理和事中跟踪监测。专业人士指出，卫星遥感技术具有全天候、动态、重复探测、成像周期短等特点，能够实时、准确地反映地面信息的变化，为大范围获取土地利用现状数据和全面更新提供重要信息源。不同于以往土地调查偏重于土地利用现状的掌握，新一轮土地调查不仅要摸清土地家底，更重要的是要依靠高科技手段建立全国每一块土地的影像库和覆盖全国的土地利用数据库，建立土地资源信息共享平台，从而实现国家及时掌控全国各地

22、的土地利用动态变化趋势的目标。在整个土地调查过程中，高科技手段的应用是全方位的。首先通过统一购置遥感影像，制作地方调查基础底图，保证基础底图的客观性和统一性。其次利用地理信息系统与遥感相结合的手段，对土地调查成果数据库进行全面检查核实，保证调查成果的真实性和准确性。第三将土地调查成果按照“国家一省一市一县”四级管理模式，实现全国各级土地利用数据库和管理系统互联互通，实现土地信息的快速上传、快速分析和快速统计，在国土资源系统内部实现土地调查统计数据的数字化、网络化、公开化，同时，利用各种科技手段，加强对各地土地利用状况的跟踪监测。本课题研究遥感影像处理技术在土地利用资源调查中的应用，并对技术的适

23、宜性做了评价分析。1.3 主要研究内容1、介绍课题的背景、研究的目的及意义；2、遥感原理以及遥感处理技术的概述；3、影像目视解译技术在土地利用调查的地类判别中的应用；2 遥感技术2.1 遥感原理2.1.1遥感遥感是20世纪60年代发展起来的对地观察综合性技术。遥感一词来自英语Remote Sensing，即“遥远的感知”。广义的理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测，我们一般说的遥感是指狭义理解上的意思即主要指的是电磁波探测。准确的说，遥感是指应用探测仪器，不与目标物接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。可

24、以概括的说，遥感技术应具备三个要素：1、以一专用设备(遥感器接收、记录远方地物电磁波辐射(包括反射或地物自身发射)的信号;2、将遥感器接收的电磁辐射信号形成图像;3、通过对图像的处理和分析，不与之接触就可感知远方事物。根据遥感的定义，遥感系统包括:被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性，它是遥感探测的依据;接受、记录目标物电磁波的仪器叫传感器或遥感器，如扫描仪、摄影机、雷达等，而装传感器的平台叫遥感平台，主要有地面平台、空中平台、空间平台

25、:传感器接收目标物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上，胶片是由人或回收舱送到地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站:地面站接收到遥感卫星发送回来的数字信息，记录在高密度的磁介质上如光盘或磁带等，并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换成用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号，才能被用户使用;最后就是应用了，遥感获取信息的目的就是应用，这由各专业人员按不同的应用目的进行，再应用过程中，也需要大量的信息处理和分析，如不同遥感信息的融合及遥感与非遥感信息的复合等。总之，遥感技术是一个综合性的系统，涉及到航空、光电、物

26、理、计算机和信息科学等诸多领域，它的发展与这些相关领域是密不可分的。遥感技术主要体现以下五个方面的特点:1、大面积的同步观测在地球上，进行资源和环境调查时，大面积同步观测所取得的数据是最宝贵的。依靠传统的地面调查，实施起来非常困难，工作量大。而遥感观测则可以为此提供最佳的获取信息的方式，并且不受地形阻隔等限制。遥感平台越高，视角越广，可以同步探测到的范围就越大，容易发现地面上一些重要目标物的空间分布的宏观规律，而有些宏观规律，依靠地面观测是难以发现或必须经长期大面积的调查才能发现的。2、时效性遥感探测，尤其是空间遥感探测，可以在短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上很多事物的动态变化。这对

27、于研究地球上不同周期的动态变化非常重要。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小时对地观测一次;太阳同步轨道卫星可以每天2次对同一地区进行观测。这两种卫星可以探测地球表面及大气在一天或几个小时之内的短周期变化。地球资源卫星则分别以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。因此，遥感大大提高了观测的时效性。这对于天气预报、火灾、水灾等灾情监测，以及军事行动等都非常重要。3、数据的综合性和可比性遥感获得的地物电磁波特性数

28、据综合反映了地球上许多自然、人文信息。红外遥感昼夜均可探测，微波遥感可全天候全天时探测，人们可以从中有选择的提取所需要的信息。由于遥感的探测波段、成像时间、成像方式、数据记录等均可按要求设计，使其获得的数据其有同一性或相似性。同时考虑到新的传感器和信息记录都可向下兼容，所以数据具有可比性。与传统地面调查和考察比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。4、经济性遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。有人估计，美国陆地卫星的经济投入与取得的效益比为1:80甚至更大。5、局限性目前，遥感技术所利用的电磁波还很有限，仅是其中

29、的几个波段范围。在电磁波谱中，尚有许多谱段的资源有待于进一步开发。此外，己经被利用的电磁波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反映，还需要发展高光谱分辨率遥感以及遥感以外的其他许多手段相配合，特别是地面调查和验证尚不可缺少。但随着遥感技术的进一步发展，所能利用的电磁波谱段将越来越多，成像的空间分辨率和光谱分辨率也越来越高，其感测的目标更广，对地球上的资源和环境的调查、监测将起到更大的作用。2.1.2地物波谱特性概述遥感技术实质上是一种地物目标的电磁辐射测量技术，任何遥感图像都是地物电磁波谱特性的客观记录，因此遥感图像的应用处理与分析解译过程，也就是个反演问题，即从记录电磁波谱辐射能量的图像反推出

30、地物目标的属性类别及其时空的分布变化。在土地利用现状调查中，土地利用地类的分类实质是不同地物在影像上所反映光谱特性的分类而已，特别是地物的自动解译上地物的光谱特性的研究就尤为重要。目前遥感涉及的地物波谱主要包括0. 36 m2. 5m的反射光谱段，3m5m的反射发射光谱段，8m14m的发射光谱段和大于lcm的某些微波谱段。各种物体受到太阳辐射后，由于其本身性质，包括表面状况的不同都会发生强弱不同的反射。以被动方式收集和记录地物目标反射太阳辐射或自身发射从可见光到红外区的辐射能量的光学遥感是应用最广泛的遥感类别。地物其化学组成、表面物理特性各不相同，所呈现的波谱特性也随之千差万别。不过从地物的本

31、质而言，大致可概括为植物、水体、岩体、土壤四大类，其波谱特性也是有一定规律的。1、植物绿色植物具有独特的光谱反射特性，正常生长的植物在可见光的蓝紫光波段，反射率相当低，一般低于10%，普遍低于岩矿、土壤，仅可能略高于清洁的水体，至绿光区反射率增高，光谱反射曲线出现一个小反射峰(绿峰)之后，反射率急剧下降至0. 67m或0. 68m，形成很深的吸收谷(红谷)，进入红外区(实际上一般自0.7m开始)反射率急剧上升，至0. 81m附近达到顶峰(红外肩)，这段区间的反射曲线很陡峭，几乎为近垂直的曲线。达到顶峰后植被反射率的变化趋于平稳，曲线形态近似为略向长波方向倾斜并略有波状起伏的高平台(红外平台)，

32、反射率一般在50%以下。过1.3m反射率下降幅度明显增加，曲线波状起伏现象更趋突出。2、水体太阳辐射到达水面后，一部分被水面直接反射回空中形成水面反射光，强度与水面状况有关，但除了发生镜面反射的情况之外，一般仅占到入射光的3. 5%左右;其余光透射进水中，大部分被水体吸收，部分被水中悬浮泥沙和有机生物散射，构成水中散射光;部分透过水层，到达水底再反射，这部分光与水中到达水面的反射光一起组成水中光，回到水面在折向空中，所以遥感器接收到的光包括水面反射光和水中光(当然还有天空散射光)。一般清水的反射率在可见光区都很低(仅蓝光波段稍高)，以后随波长增加而进一步降低，至0. 75m以后的红外波段水几乎

33、成了全吸收体。泥沙含量很高的混浊水，在可见光区的反射率明显提高，提高的幅度随悬浮泥沙的浓度和粒径而增加，其最高反射率有自黄绿光区向红光和近红外区移动的趋势;在清澈的水体中，水底的反射光和水中的散射光强度，与水的深度呈良好的负相关，据测定，清洁水对0.47m0.55m左右的光谱散射作用最弱，即穿透能力最强。近年来，我国由于经济的发展，导致大部分水域遭受不同程度的污染，其中最普遍的是水体富营养化，促使藻类等水生生物大量繁殖。水生生物体 中的叶绿素和藻胆素等会改变纯水在近红.外波段的强吸收性，使曲线多少显示近红外的“陡坡效应”。3、岩矿岩石矿物和植被、水体两类地物不同，其反射率一般随着波长的增加(从

34、可见光短波光算起)而逐渐增高。但是，不同的岩矿类型，由于其化学组成、结构、产状等的差异，导致光谱反射形态发生许多变化。值得提到的是，在自然界，岩石矿物常常为土壤和植被所覆盖，覆盖度大小不一，在反演和解译时应予以注意。4、土壤土壤是岩矿的风化产物，因此土壤和岩矿的光谱反射特性在整体上一致，即反射率从可见光的短波段起随波长的增加而逐渐抬升。但土壤是岩矿经历不同的风化过程，又是在不同的生物气候因子和人类长期耕作活动的共同作用下形成的，因此，土壤类别是多种多样的。凡有机质含量高、颜色暗的土壤多形成平直形曲线，尤其在可见光波段，斜率小而稳定，基本上呈一条与X轴有一个夹角的近似曲线。在进入后红外波段后，曲

35、线稍有抬升和下降。水耕熟化形成的水稻土是我国分布范围辽阔、具有独特发生属性与形态结构的耕作土壤，光谱曲线属缓斜型:自光谱的紫光端向红光端缓缓抬升;在0. 45 m或0. 62 m附近可能出现程度不等的小波折;在0. 62 m和0. 9m之后反射率上升趋缓形成两个拐点，这是土壤中含有一定量铁离子的反映。南方湿热条件下发育的红壤形成陡坎形曲线。其主要特征是:在可见光区曲线陡峻，斜率剧增。但斜率增高程度不等，形成几个波折。一般在0. 45m附近出现小凸面;至0. 48m以后曲线急剧上升，斜率明显增高，几乎成为垂直于X轴的直线，形成陡坎;至0. 62 11 m曲线稍趋缓和;0. 74以后，斜率进一步下

36、降;进入红外波段后，一般在0.9m, l.lm, 1.4m, 1.9m和2. 2m附近有程度不等的吸收谷，最后曲线缓缓降至2. 5 m, 0. 45m0. 48m为吸收带，0. 52m0. 58 m为反射峰，都系土壤中含有相当数量的赤铁矿、褐铁矿与游离高价铁等所致。总的来说，土壤光谱反射特性的差异.与变化都取决于土壤的组成与表面状态，其中最为重要的是腐殖质含量，含量愈高，反射率愈低，光谱的曲线愈趋低平;土壤湿度对反射特性的巨大影响也不能忽视，一般可以认为当土壤含水量超过凋萎系数而未达到最大田间持水量时，土壤光谱反射率随含水量增高而下降，两者呈负相关。特别是近红外波段，更是如此。但是当含水量进一

37、步增加，超过最大田间持水量或降低到小于凋萎系数时，则反射率趋于稳定，变化幅度明显减小，甚至在可见光区还可能出现倒置现象。2.1.3光学遥感成像原理概述光学遥感指以被动方式收集和记录地物目标反射太阳辐射或自身发射从可见光到红外区的辐射能量而成像的遥感技术，主要是相对于主动方式 (如雷达成像)而一言，包括摄影成像、光机扫描成像、CCD固体推帚式扫描成像、高光谱成像等多种类型。目前广泛应用于土地覆盖调查的传感器主要为光学遥感，且常用光机扫描成像、CCD固体推帚式扫描成像两种类型。本文讨论涉及的也是这两个类型。1、光机扫描成像光机扫描遥感成像是20世纪50年代为了发展热红外遥感，解决不能直接用胶片记录

38、成像的那部分波谱信号产生图像问题而开发的新技术，后来与数字技术相结合，并逐步扩展到电磁波谱的其他部分，形成包括单通道热红外扫描仪、双通道热红外扫描仪、微波扫描仪以及从紫外到近红外以至短波红外、热红外的多波段扫描仪等多类扫描遥感器。它能以被分割得相当精确的波段通道来分别收集记录地物目标的波谱信号，并可以用数字进行记录和传输，从而为进行实时监测和更精确、更细微的足量探测提供可靠的信息源。扫描成像与其他成像方式(相机摄影成像)的区别或者说它的特点在于:整个图像不是依赖快门在曝光瞬间使胶片平面上发生光化学反应来记录成像，而是随运载工具(飞机、卫星等)，在向前移动的过程中，进行连续横向(即与飞行平台前进

39、方向垂直)行扫描来获取地物目标反射或自身发射出的电磁波谱信号，逐行记录成像。也就是说，地物目标的波谱特性，是直接由与运载工具飞行方向成直角转动或摆动的反射镜或棱镜组成的光机系统收集，经过分光在聚焦到探测器上。探测器由感应可见光与近红外的硅光电二极管、感应短波红外与中红外的姻锑、锢砷或感应热红外的蹄福汞等光敏、热敏元件所组成。这些探测元件把接收到的辐射能转换为电信号，经放大、转换等处理形成不同亮度的条带影像。连续不断的行扫描就把条带影像组合成覆盖一块地面的影像。采用光机扫描成像的传感器典型代表是美国1972年到1999年陆续发射的地球资源卫星(LandSat 1-7)上搭载的MSS ( Mu1t

40、i Spectral Scanner)、TM(Thematic Mapper)、ETM+(Enhancement Thematic Mapper)。2、推扫式扫描成像推扫式扫描成像不同于光机扫描成像，在这种遥感成像系统中使用一排排光电探测器CCD阵列组件，每个探测器“看到”地面上相应的一块地方。一排探测器的组合就可以看到地而的一个条带。这样就可以不用摆动反射镜，而是随着遥感平台的前进，一行行地向前推进来捕捉地物目标信息，连续采样就一行接一行地像推帚扫地一样形成一条沿卫星地面轨迹垂直分布的成像带。由于卫星的运行速度恒定，当确定了采样间隔后，CCD上光敏元件所接收的入射光量仅受控于相应的地物亮度，

41、在阵列电极电压作用下注入的光子生成载流子，形成了与光信号相当的电荷分布，从而产生相应的输出信号。而当相邻轨道对同一地面倾斜扫描，可以获得立体像对。同时由于扫描镜可以旋转，从而增加了扫描仪的视域，因此对地面扫描观测的频率大为提高。由于CCD探测器不需外部机械扫描，尺寸变形小，量子效率高，无尖峰噪声，所以有较高的分辨率，它兼得照相机和光机扫描成像的优点，因此被普遍认为是提高遥感图像空间分辨率最有前途的遥感器之一。事实上，采用推帚式扫描成像传感器成为当今多数高分辨率地球遥感资源卫星的主流选择。典型代表是法国的1986年至2002年发射的SPOT 1-5卫星上搭载的HRV (High Resoluti

42、on Visible)、HRVIR(High Resolution Visible Infrared)传感器。2.1.4可用于土地利用调查的资源遥感卫星目前，多空间尺度、多时间尺度以及多光谱尺度的海量卫星遥感获取技术己经形成，为国民经济建设中诸多行业的发展与应用提供了丰富的影像数据源，并在应用研究土呈现着诸多特点:1、空间分辨率民用资源遥感卫星影像的空间分辨率已达到分米级，并形成了多级空间分辨率体系。其跨度从美国国家海洋与大气管理局气象卫星的1. 1千米，Landsat-1 MSS的80米，TM全色影像的15米，法国SPOT-5全色影像的2. 5米、IKONOS和OrbView-3的1米到Qu

43、ickBird, WorldView的0. 61, 0. 5米。不同的应用领域以及不同层次的应用研究所需影像数据的空间分辨率不同。低、中、高多级卫星影像恰恰可以提供从粗到精的数据源，以满足行业的需求。目前，国民经济建设对高分辨率卫星影像的需求最为迫切，在大比例尺土地详查的应用中，因为土地利用和土地覆盖特别强调影像的地类判别能力以及地类面积的量测精度，所以对空间分辨率要求较高。又如，在进行土地规划、土地变化监测时，研究对象大多属于尺度相对较小，并且空间信息较为重要的地物。也就是说，需要在较小的空间尺度上观察地表的细节变化、进行大比例尺制图，因此对空间分辨率也提出了严格要求。此外，在“数字地球”和

44、“数字中国”如火如茶地建设过程中，尤其是在大比例尺、高精度的“数字城市”建设中，因区域发展较快、地物地貌变化较大，所以急需高空间分辨率的遥感数据来实现对地物的更新，从而真实反映城市的快速发展。2、时间分辨率时间分辨率指遥感影像对同一地区重复覆盖的频率，即多长时间可以重复获得一次新的遥感信息。目前，一般对地观测卫星的重访周期为15-25天，IKONOS最小重访周期为3天，Qu i c kB i rd为16天，MODIS为12天，气象卫星则可以不间断地对大气现象进行观测。与所需空间分辨率类似，不同行业对影像时间分辨率也有不同的要求。对于大尺度植物生长、自然和人为污染等监测，要求的时间分辨率较低，一

45、般为几天到几周时间；对大气温度、水气、土壤状况和灾害监测等方面要求遥感卫星重访周期较短，为几小时到一天。随着时间分辨率的提高，卫星影像在地物动态变迁、资源和环境动态监测、农作物生长、农作物灾害、自然灾害监测等领域的作用越来越大。其中，在农业应用领域，由于作物生长状况以及作物受灾状况变化快，所以对卫星影像的时间分辨率要求较高。比如，利用NOAA AVHRR数据进行作物长势监测，既可以实时监测作物的生长，也可以获得作物生长过程的NDVI时间曲线，从而分析作物的生长趋势。在退耕还林工程的实施过程中，需要使用连续性卫星遥感数据，以保证动态监测的连续进行。对于自然灾害、特别是重大自然灾害如森林火灾和大面

46、积洪涝灾害的实时监测，需要具有高时间分辨率的卫星遥感影像。此外，资源与环境的现状调查、土地利用动态监测、地形图的更新等，对卫星影像的时间分辨率要求也相对较高。3、光谱分辨率光谱分辨率是指传感器所能记录的电磁反射波谱中某一特定的波长范围值。光谱分辨率的增加，既使大气的各类电磁波谱得到充分利用，又可以将光谱段划分更细。所以，高光谱遥感能提供更多的精细光谱信息，从而提高识别目标性质和组成成分的能力。目前，高光谱影像在精确研究地表物体，识别其类型，鉴别物质成分，实现地物精确分类等方面发挥了重要的作用。由于普通光谱分辨率的遥感影像不能满足矿物、岩石的类型、各种污染物的成分、农作物、森林种类的定量分析，所

47、以地质调查、精细农业、植被、水环境等领域对高光谱遥感影像的需求较高。一直以来，高光谱遥感在地质领域的应用最为成熟。主要是因为在地质及矿产资源信息的解译中，需要在可见光至热红外的波谱范围内对不同岩性和矿物成分进行区分，而高光谱遥感恰恰具有细分波段的功能。因此，各种矿物和岩石在电磁波谱上显示的诊断性光谱特征得到了充分利用。近年来，高光谱卫星影像在植被调查和监测、农作物监测以及农作物估产等方面也具有了广阔的应用潜力，主要表现在植被信息的反演、农作物长势的监测和农作物理化特性的反演等方面。4、影像质量国民经济建设和社会发展诸多行业除了对卫星影像的分辨率有不同要求之外，对影像质量也提出了很多要求。由于卫

48、星影像在成像或传输过程中可能会出现几何畸变、信息量减少、并附加额外噪声而引起影像质量的下降，并进而使得卫星影像难以满足行业的应用需求。因此，从卫星遥感影像上提取和挖掘信息之前，必须对其进行处理，至于选择何种方法以及需要达到什么样的目的，这都因行业的需求而异。尽管如此，几乎所有遥感行业都需要对影像进行预处理，包括图像的几何校正、辐射校正、图像增强等。首先，卫星成像时因倾斜扫描、地形起伏及传感器姿态角的变化，使遥感影像产生像点位移，造成影像变形，所以需对影像进行几何校正来消除几何畸变。其次，卫星影像的灰度可能与目标物的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量不一致，于是造成了影像的失真，并改变影像的色调和

49、色彩。这就要求对由传感器灵敏度特性、太阳高度角及地形引起的辐射畸变进行校正，来消除图像色调和色彩的失真，提高影像质量。此外，为了提高卫星影像的判别性能，需要对图像中的信息有选择地加强和抑制，改善图像的视觉效果。这主要通过图像增强处理来实现，常用的方法包括灰度变换、彩色合成、HIS变换等。通过图像校正、图像增强等相关处理，卫星影像的质量得到了相应的提高，使其更能满足应用行业的要求。综上所述，卫星遥感多层次、多时相、多光谱的特性，以及卫星遥感影像处理技术的不断改进，使卫星遥感的应用范围越来越广。其应用的广泛性又将使行业对卫星影像数据的质量和数量提出更高的要求，进而促进卫星遥感技术进一步发展。 表2

50、一1可用于土地利用调查的资源遥感卫星2.2遥感影像处理技术的目的及类别遥感技术系统，是人类在模拟人的视觉系统基础上逐步发展起来的高科技观测系统。这种先进手段获得的图像重现了地物目标电磁辐射特性的空间分布状况，是通过检测和度量地物目标电磁辐射能量所得到的客观记录。它把人眼看得到的和看不到的景物信息都转化成了人眼能看到的图像。早期遥感图像系统用感光材料(胶片)记录的图像为模拟图像，后来发展的传输型遥感系统所获得的图像均为数字图像或称离散图像。模拟图像类似于人眼观测事务所产生的图像，便于目视分析、解译。数字图像则不为人眼所熟悉，但便于实现实时远距离传输和计算机分析处理。遥感图像实质上是一幅反映地物目

51、标电磁辐射特性的能量分布图。在同一空间位置可以产生不同波段、不同时间和不同极化的遥感图像。这些图像的组合称为多元图像，如TM, SPOT等都是典型的多波段组合的多元图像。它可以充分地显示各种地物的波谱特征，从而更有助于识别区分不同地物，提取不同的有用信息。多时相图像是另一类多元图像，指在特定波段上，不同时间(不同日期)获取的遥感图像。这种图像对于研究和.监测地物的动态演变特别有用。遥感卫星轨道的重访和遥感器探测角度的可调整性，在很大程度上都立足于提高遥感观测频度，取得更有效的多时相图像。任何遥感系统获得的原始图像数据均是三维景物的二维投影显示，存在不同程度、不同性质的几何形态畸变和辐射量的失真

52、等现象。这些畸变和失真均会导致图像质量下降，严重影响其应用效果，必须进行消除处理。有的原始遥感图像数据的表现形式不适合于人眼观测，难于直接进行目视分析解译。另外遥感图像往往都是地物景物的综合反映，多种信息混杂在一起，甚至有些信息彼此叠掩，相互抑制，那么对原始遥感图像数据进行处理是十分必要的。早期遥感技术系统以胶片记录图像，数字技术没有发展起来，对这类模拟图像只能采用光学处理方法。现在的遥感技术系统大多采用数字技术，直接获得数字信号。即使获得的是模拟图像也以方便地转换成数字图像，输入计算机进行各种处理后在转换成连续的模拟图像输出，供目视分析应用。数字图像处理己经成为遥感图像处理技术的主体。遥感影

53、像处理的目的和内容，概括为三个基本方面:1、对接收系统获得的遥感信号进行处理和记录，回放出原始遥感图像，对图像中存在的畸变及失真现象，根据成像机理与相应的构象方程数学模型进行补偿和校正。这可统称为图像恢复或校正处理。2、根据人眼的视觉原理与观察事物的特点对遥感图像进行各种变换和增强，以改善和提高遥感图像中反映地物目标特性的视觉效果与可识别性。这可统称为遥感图像的变换和增强处理;3、对原始遥感图像所反映的地物目标波谱特性进行反演、统计和分析解译，提取出地物目标类别及其空间分布等信息，这可统称为遥感图像特征信息分析提取与识别分类处理。从遥感接收系统捕获到遥感卫星传递下来的遥感信号，经过多种处理过程

54、，最后得到适合应用者需要的优质图像与有用信息的全过程都属于图像处理。其中有些图像处理工作只从图像总体出发，着眼于改善和提高图像整体质量;有些图像处理工作则密切结合具体的应用目的与对象，期望通过图像处理从数据中获取有用信息，以至从信息中提取出可用于指导科学决策的知识。2.3遥感影像处理的技术现代遥感技术系统所获得的图像数据都是地物目标电磁辐射能量(包括反射和自身发射)，经过大气层衰减后的综合记录。经过卫星地面接收站处理后，使得图像得到很大程度的复原。然而在遥感图像上，特别是多光谱、热红外和微波图像上，地物目标的几何特征被消弱和淡化，它们的波谱特征主要以不同的亮度值，即灰度差异综合反映出来，所感兴

55、趣的信息和不需要的信息混在一起，相互干扰、彼此抑制。所以说，原始遥感影像是多种“信息”与“噪声”的混合体。只有通过对这些图像数据的进一步处理、分析与解译，使得混合信息得到有效的分离、分解，无用信息与噪声等干扰因素得到抑制和排除，有用信息得到增强和突出，这样才能把通过遥感技术获得的遥感数据转化为有用的信息，进而从这些信息中提炼出珍贵的知识，也就是说遥感卫星地面接收站接收到的遥感信号，必须经过系统处理、应用处理及分析解译这几个过程，即遥感影像处理技术的图像恢复或校正处理、遥感图像的变换和增强处理、遥感图像特征信息分析提取与识别分类处理三个类别，才能把遥感图像数据转化为有用的信息和知识并作为决策的依

56、据。遥感卫星地面接收站通过天线跟踪卫星，接收到卫星传送下来的遥感信号，经接收处理，记录在高密度存储介质上，成为原始数据，处理站并进行系统处理。这时的处理不考虑具体的应用目的和对象，只从成像机理出发，依据遥感图像的几何构象方程与辐射传输方程，消除成像过程中的系统性误差。导致遥感图像辐射量失真的因素很多，除了由遥感器灵敏度特性引起的畸变之外，还有视场角、太阳角、地形起伏及大气吸收、散射等的强烈影响。这时的系统辐射校正主要消除的是遥感器本身的辐射误差而不包括其它辐射失真。从卫星接收到原始数据后，先进行数据分解，分别建立原始遥感图像数据文件和遥测辅助信息数据文件，然后根据从辐射传输方程推导出的遥感图像

57、辐射误差校正模型，在图像处理系统软硬件的支持下，进行系统辐射校正。由于卫星姿态、速度、地球自转、地球曲率以及扫描不均匀、监测器采样延迟等造成的各波段不配准、同一波段扫描行间的错动和正反向扫描的不连续等，均能引起系统的几何误差。系统几何校正也是根据遥测辅助信息数据文件中有关卫星姿态、位置、星历数据以及遥感器状态等数据换算出理论校正公式所需要的参数。值得注意的是，系统几何校正不能纠正地形起伏引起的投影差和像点位移，也不能消除因星历、姿态等遥测数据不够准确产生的误差。所以系统几何校正只能称为粗几何校正。2.4遥感影像处理的应用我们一般使用的遥感数据就是遥感影像图，它能根据专题的不同直观形象的反映出地

58、表的各类信息。随着遥感技术的迅速发展，遥感的数据成果在越来越多的行业领域中得到了应用，而不同的用户需求也对遥感数据提出了越来越多的要求。根据获取数据的不同可以把它主要分为:地质遥感、水体遥感、植被遥感、土壤遥感等。地质遥感的主要任务是通过遥感影像的解译确定一个地区的岩石性质和地质构造，分析构造运动的状况，为地质制图、矿产资源的探查、工程地质和水文地质调查等服务。水体遥感的任务是通过对遥感影像的分析，获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而对一个地区的水资源和水环境作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。植被调查是遥感的重要应用领域。植被是环境的重要组成

59、因子，也是反映区域生态环境的最好标志之一，同时也是土壤、水文等要素的解译标志。个别植物还是找矿的指示植物。植被解译的目的是在遥感影像上有效的确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被的生物量作出估算，因而，它可以为环境监测、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息服务。土壤是覆盖地球表面的具有农业生产力的资源。地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈与土壤相互影响、相互作用。土壤遥感的任务是通过遥感影像的解译，识别和划分土壤类型，制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改良土壤、合理利用土壤服务。3 土地资源遥感调查的流程3.1土地资源遥感调查的一般步骤始于20世纪80年代的全国土地利用现状详查，2

60、000年以后逐渐开展的土地利用现状更新调查，1999年开始全国土地变化动态监测项目，以及2007年开始实施的全国第二次土地利用调查，都部分或全部采用了遥感卫星影像技术的方法。土地资源遥感调查一般经过如下几个步骤:1、准备阶段土地资源遥感调查准备阶段的主要任务是收集、整理、分析各种需要的资料，包括地形图、航片、卫片、相关图件和文字等。2、野外踏勘，建立解译标志在野外踏勘、分析资料的基础上，制定土地利用类型和土地类型分类系统。遥感调查工作的分类系统主要以调查任务的要求和遥感影像特征及其可解译策划能程度为荃本依据，除了考虑遥感调查的特点外，应与全国统一规程的分类系统基本一致。建立影像解译标志是调查的