第三章第二节遥感技术及其应用

安徽无为开城中学丁春山第三章第二节遥感技术及其应用

一、遥感技术

学习目标1．什么是遥感?遥感技术的发展历程包括哪些主要标志?遥感技术系统的组成有哪些不同的分类方法?理解遥感技术的概念，了解其发展历程，掌握遥感技术系统的组成和分类。2．遥感技术在资源普查中主要应用于哪些领域?有何作用?了解遥感技术在资源普查中的重要应用领域和作用。3．遥感技术在环境灾害监测中的作用是如何实现的?掌握遥感技术在环境灾害监测中的作用。1．遥感技术的概念遥感(Remotesensing,简称RS)，顾名思义，就是遥远地感知。是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，并通过分析，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。用于资源评估、环境监测、灾害预警及其他地物变化的分析等。简单地说，遥感就是利用一定的技术装备在航天器或航空器上对地物进行感知。[背景知识]

遥感技术的基本原理是什么?地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同的。人们根据电磁波的差异来辨析物体的不同，遥感技术就是在这个原理的基础上发展起来的。[背景知识]

遥感技术有什么特点?遥感具有监测范围大、瞬时成像、实时传输、快速处理、迅速获取信息和实施动态监测等特点。

[背景知识]

遥感技术的工作过程怎样?信息获取——信息传输——信息接收与处理——信息解译与分析——遥感应用二、发展（背景知识）遥感影像地图——遥感影像地图就像上帝的眼睛在观看大地。遥感，即遥远感知的意思，是一种利用运载工具，携带各种遥感仪器，从远距离无接触的记录敏感地面景物电磁波特性的一种方法，它成像速度快、信息量大、内容客观，广泛用于地质地理、农业、测绘、军事、气候气象、海洋、资源、天文、环境、灾害监测等方面。（待续）（背景知识）遥感影像正逐步实现人们长期的梦想——“千里之外，明察秋毫”。早在二战时期就用此来区分活的植物和伪装的死植物，因为活的植物在假彩色底片上显示出红色，而伪装植物在底片上呈现蓝色或紫色。[教材图表点拨]

图3—25全球天然假彩色图像(光学合成遥感图)此图是利用不同地物的电磁波的差异，用遥感技术制作的全球图像，陆地和海洋的分布清晰，陆地上植被覆盖区、裸地、沙漠和冰雪覆盖区以及云层覆盖区一目了然。[跨越障碍]假彩色图像反应的地物颜色是其真实颜色在成像过程中如果分类和还原没有按照对应关系，相片的色彩为人工合成，与天然实物色彩不同，就不可能为真彩色，而称为假彩色，地物颜色并非其真实颜色。（二）遥感技术系统与遥感类型：遥感技术系统

[教材图表点拨]

图3—27遥感技术系统本示意图形象地表达了遥感的工作过程。从图中可以看出，在遥感平台上的传感器，使用光学仪器或电子仪器，接收地面物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带的形式记录下来，传送到地面接收站，经过技术处理后，进行解译与分析，最终服务于资源勘探、动态监测和有关部门的规划决策等。[背景知识]遥感平台——遥感工作过程中，承担感知电磁波特性的“实验室’’是遥感平台，它的作用就是稳定地运载传感器。除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等。当在地面试验时，还会用到地面三角架这样简单的遥感平台。传感器——直接获得目标物信息的仪器，用以测量和记录目标物反射或发射的电磁波的强度和特性，是遥感技术系统的重要组成部分和关键技术装备。针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。例1下列说法中，不正确的是()A．遥感感知事物时不直接接触地物B．遥感技术是遥感信息接收与应用的过程C．遥感获取的信息是电磁波信息D．遥感对地面不反射和辐射电磁波的物体无法感知D解析：本题考查遥感的概念、工作原理、技术环节等内容。遥感是利用传感器等技术装备，在航空器或航天器上通过接受和处理地面目标物辐射或反射的电磁波而对地物进行感知的技术系统。由此可知A、B、C三项都正确。地面上所有物体都反射和发射电磁波，没有不反射和发射电磁波的物体，所以遥感技术的应用范围很广，应用价值很大因此D项不正确。（二）．遥感类型标准类型运载工具电磁波的波谱范围应用领域或专题传感器的工作特点航天遥感、航空遥感、近地遥感紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感农业遥感、林业遥感主动式、被动式

遥感类型完成第二教材P81“知识联网”。阅读第二教材P81“技巧点拨”。类型概念优点航天遥感航空遥感近地遥感利用卫星、航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等携带遥感仪器的遥感覆盖范围大，不受领空限制，可进行重复不定期观测等利用飞机携带遥感仪器的遥感。包括600一10000米的低、中空遥感，10000一25000米的高空、超高空遥感机动性强，可以根据研究主题选择适当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域距地面高度在几十米以内的遥感用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中、高分辨率的遥感活动[方法技巧]遥感探测与传感器运载工具飞行高度的关系传感器运载工具的飞行高度对遥感探测的范围、速度、周期、分辨率等影响很大。一般说来，运载工具飞得越高，探测的范围越大，获得资料的速度越快，周期越短，对地物的分辨率越低；反之亦然。需要注意的是，遥感对地物的分辨率除与飞行高度有关外，还与传感器的性能有关。【阅读指导】飞速发展的中国卫星遥感P91活动参考答案一种物质所产生的自身辐射，或对外来辐射所产生的反射和透射，形成了该物质的一种特别标志一一波谱特征。图3一33显示了松林、草地、红砂岩和泥浆的反射波谱曲线。可以看出，不同地物的反射率是不同的，通过对不同地物的波谱特征进行分析，就可以判读地物。例2下列技术中，关键装置为传感器的是（）A．遥感技术B．地理信息技术C．全球定位技术D．电子通信技术A解析：遥感技术系统由遥感平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。其中，传感器是遥感技术信息获取和传输的关键装置。巩固练习：第二教材P82：第1、第2题。二、遥感与资源普查：完成第二教材P82知识联网。参考答案：1.D2.（3）收集（4）（1）（2）传感器二、遥感与资源普查

1．遥感技术在资源普查中的应用领域勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域。应用领域具体内容备注矿产资源生物资源蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务【方法技巧】分析和解译遥感图像应注意的问题由于不同地区地物的差异、合成图像波段的差异、地物特征的季节差异等，因此不同地区、不同波段、不同季节的图像解译是不同的。具体情况具体分析，有的还应当结合实地调查进行解译。1、在卫星图像上，怎样通过颜色差异判断植物的生长状况？2、根据植物健康状况在反射波谱中变化的原理，遥感还可以应用到哪些领域？P92活动第1小题参考答案1．在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色，长势比较弱的植被颜色比较浅，由此可判定植物的生长状况。P92活动第2小题参考答案2．不同的地物和地物的不同状况，有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感的工作有判断水体污染、分析城市大气污染、监测灾害、普查资源等等。P92活动第3小题参考答案3．在矿产资源调查方面，可以利用遥感资料进行成矿条件的地质分析，提出矿产普查勘探的方向，指出矿区的发展前景。我国吉林省铜矿资源较为丰富，通过对全省陆地卫星图像的分析，不同物质的波谱特征不同，发现铜矿的分布与线性构造密切相关，对于开发这个地区的铜矿具有重要意义。例3(2004·广东、广西）在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。读图回答（1）-（3）题。(1）图中，重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是()①红外线②X光③可见光④紫外线A．①②B．②③C．③④D．①③D(2）根据图中的原理，可用遥感技术直接()①划分植物类型②判读植物生长的土壤类型③监测树木的生长状况④估计粮食作物的产量A．①②B．②③C．③④D．①③C(3)不同的地物和地物的不同状况也有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感的工作有()①判断水体污染②判断人口分布③分析城市大气污染④估算工业生产总值A．①②B．②③C．③④D．①③D解析：(1）可直接从图中找出健康植物与重度病害植物反射波谱曲线的交．点，向横坐标作垂线，可看出重度病害植物反射率高的波段大致是0.60一0.80微米。(2）植物的健康状况可通过遥感技术来判断，粮食作物的产量高低也与作物的健康状况有关。（3）水体污染与否，城市大气质量状况均属于“地物的不同状况”，它们的反射率也不相同。二、遥感与环境灾害监测随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥巨大作用，有助于灾害的预防、环境的治理和保护。应用领域具体内容备注环境监测灾害监测荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等旱情、水灾、滑坡、虫害、森林火灾等泥石流、地震、农林病有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善有利于防灾减灾遥感在林业和农业方面的应用部门应用主要原理林业清查森林资源、检测火灾和病虫害着火树木，病害树木与正常树木反射光谱不同农业识别农作物、估算产量、灾情预报植物生长情况不同，其反射波谱特征不同练习：第二教材P83练习巩固1、2题三、遥感与环境灾害监测P93-94活动第1小题参考答案1．首先对三幅图的主要地物进行判读，比较相同地物在面积、数量、密度、长度等方面的变化，然后运用相关原理进行解释。从三幅图的对比中可以看出，黄河三角洲的面积在扩大，主要是泥沙沉积造成的；植被覆盖区的范围增加，是由于人们的种植和植树产生的；黄河水的泥沙增多，原因是水土流失的加剧；居住区和水产业建筑区的面积增加。P94活动第2小题参考答案2．我国的环境与灾害问题有：土地荒漠化、土壤盐渍化、环境污染、海洋生态、植被破坏、水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农林病虫害、森林火灾等。遥感技术可以及时探知森林火灾发生的地点和范围，可分析大火蔓延的方向，为灭火总指挥部制定灭火计划、做出灭火部署提供科学依据。P94活动第3小题参考答案3．根据不同地物的不同状况有不同的反射率，可以利用遥感判断水污染和大气污染。美国利用卫星图像研究烟尘污染，监测到纽约因倾倒垃圾、酸液所引起的污染范围。他们曾经利用1972年10月10日的陆地卫星图像，发现有一股从纽约新建的国际造纸公司排人恰普林湖的污染流，这股污染流一直流到附近的佛蒙特州，地面的观测也证实了这个结论，为此佛蒙特州以卫星图像为证据，对该厂提出了法律诉讼。例41987年8月，我国返回卫星上搭载水稻种子，返回后经地面种植，培育出的水稻穗多粒大。亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8％一20%，生长期平均缩短10天。水稻的这种变异的来源是()A．基因重组B．基因突变C．遗传D．变异D结构整合体验成功1．遥感技术的工作原理是()A．不同地物的海拔高度不同C．不同地物的电磁波特性不同B．不同地物的表面温度不同D