第九章遥感应用

第十章遥感应用第一节地质遥感第二节水体遥感第三节植被遥感第四节土壤遥感第五节高光谱遥感的应用第一节地质遥感一、岩性的识别1.岩石的反射光谱特征岩浆岩、沉积岩、变质岩识别（1）岩石本身的矿物成分和颜色密切相关（2）组成岩石的矿物颗粒大小和表面粗糙度的影响（3）岩石表面湿度的影响（4）岩石表面风化程度一、岩性的识别2.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沉积岩若以浅色矿物为主，岩石风化面颜色较浅的，反射率较高；色调较浅，以暗色和杂色矿物成分为主；三价铁胶结物较多，岩石风化面颜色较深的，泛黄色率偏低，色调较深。一般具有较清晰的层理，影像上多呈条带装、条纹状。一、岩性的识别3.岩浆岩的影像特征及其识别酸性、中性、基性和超基性岩中，随着二氧化硅的含量减少，铁镁质矿物含量逐渐增高，反射率逐渐减低，色调随之变深。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.多呈团块状、宽缓条带装或和短的脉状。侵入岩在遥感影像上多呈圆形或椭圆形，其整体轮廓一般容易与围岩区别开来。喷出岩分火山碎屑岩和火山熔岩两种，分布在火山锥附近。4.变质岩的影像特征及其识别一般情况下，正变质岩的光谱特征及其色调特征与岩浆岩相似。负变质岩的光谱特征及其色调特征与沉积岩和部分岩浆岩相似。正变质岩总体上形成具有模糊的片麻理的块状纹形结构；负变质岩在总体轮廓上保留了沉积岩的条纹、条带图形结构，具体表现为模糊的条带状纹理特征。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。二、地质构造的识别1.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。2.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3.褶皱及其类型的识别注意不同分辨率遥感影像的综合应用。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。

二、地质构造的识别4.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。5.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。

三、构造运动的分析上升运动，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。第二节水体遥感一、水体的光谱特征

传感器所接受的辐射包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光。不同水体的水面性质、水中悬浮物的性质和数量、水深和水底特性的不同，传感器上接收的反射光谱特性存在差异,为遥感探测水体提供了基础。水的透光窗：0.50-0.60μm左右的蓝绿光。反射率随着悬浮物含量增加而增大。在VIS(可见光）和IR（近红外）区间反射率随着波长增大而减小二、水体界线的确定（水体的识别）水体的反射率低（尤其在IR波段），目视解译和计算机解译都比较容易，但精确的识别比较困难。山区山体阴影和水体的反射率都很低，难以区分，边界上的混合像元，污染严重的水体。在近红外图像上，水体呈黑色；在雷达图像上，水体呈黑色。三、水体悬浮物含量的确定水体悬浮物含量的监测具有重要的意义，如水土流失、河流污染等。主要包括下列两个方面：1.无机泥沙无机泥沙（其他固体颗粒）一般引起光谱反射率的增大。主要特征有：浑浊水体的反射光谱曲线整体高于清水；（含泥沙多的水体呈混浊状，反射率高于纯净水体，且与泥沙含量有正相关关系。）波谱反射峰值向长波方向移动。（“红移”）清水在0.75μm处反射率接近于零，而含有泥沙的浊水至0.93μm处才接近于零。（具体位置与泥沙含量多少有关）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。（水体的浑浊程度与波浪对水底的扰动有关，所以影响的色调与水体的深度游一定的关系）浑浊水体的透光率也与水体中泥沙含量大小有关。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。2.有机悬浮物的确定对有机悬浮物的监测目前做得比较多的是叶绿素。其光谱特征有：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，近红外波段的的反射率有所增大，导致该波段影像中水体不呈黑色，而呈灰色，甚至浅灰色。四、水温探测主要通过热红外波段对水温进行探测。水体热容量大，在热红外波段有明显的特征，且容易与非水体地物区分。相对水温的定性解译课根据红外遥感影像上的色调进行。绝对水温的解译通过热辐射的理论及辐射传输的确定模型进行反演。海面温度遥感：比较成功的遥感温度反演的应用领域。方法有：单通道直接反演、单通道统计反演、多通道反演、多角度反演。陆地湖泊温度遥感：热扩散遥感信息模型白天水体为暗色调，夜晚为浅色调。五、水体污染的探测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（VIS)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(NIR)影像上识别出来。3.水体受到热污染，可在热红外波段(TIR)影像上被识别。4.水上油溢污染可使紫外波段(UV)和近红外波段(NIR)的反射率增高，可被探测出来。六、水深的探测蓝绿光对水体有较大的投射能力，因此利用该波段可探测水深。（亮度大水，反之水深）。蓝光波段影像上的灰度可反映水深。绝对水深：建立影响灰度与实测深度函数关系（灰度-深度关系曲线），以此反演水深。相对水深：利用蓝光波段一率广播段的比值估计相对水深。激光声遥感技术：利用大量红外激光脉冲打击水面（冰面）使水膨胀、爆裂甚至产生声波，由该声波接触水下目标后的回波在传出水面被遥感器接受（或回声扰乱水面再由光波探测该水面的水纹特征）应用：水下目标探测；水深探测；水雷引爆；冰厚测量；飞机对潜通信；土壤湿度测量；水体遥感解译定量模型水体高干解译的定量模型建立在电磁波与地物相互作用（辐射能力和传输激励）基础上。反射电磁波在水体中的传输主要指课件光在水体中的传输，包括界面的反射、折射、水中悬浮物（浮游生物或叶绿素、泥沙及其他物质）的多次散射及后向散射。目前用于遥感监测的仍然是实验模型。物理模型还在研究中。第三节植被遥感一、植被的光谱特征健康植物的反射光谱特征两个反射峰可见光（蓝绿红）红外反射光五个吸收谷色素吸收带：0.45、0.65μm水的吸收带1.45、1.95、2.6-2.7μm一、植被的光谱特征（1）植物叶子的颜色（色素）叶青素、叶红素、叶黄素、叶绿素胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）主要吸收蓝紫光叶绿素a(蓝绿色）叶绿素b(黄绿色）主要吸收红光和蓝紫光2.影响植物光谱的因素（2）叶子组织构造栅栏组织、海绵组织（3）叶子含水量含水量增加反射率降低；（4）冠层空间结构叶面积指数（FAI，植物所有叶子的面积总和与覆盖地面面积之比）叶面积体密度（FAVD,树冠内体积元中叶面积总量与体积元体积之比）二、不同植物类型的区分1.利用光谱特征的差异

不同植物色素、组织结构、含水量、冠层结构可能不同，具有不同的光谱特征。

在近红外光区，草本植物的反射高于阔叶树，阔叶树高于针叶树。2.利用植物的时相特征差异来区分植物植物的物候期差异反映为影像的时相差异。3.根据植物的生态条件区别植物类型温度、水分、地貌、土壤等三、植物生长状况的监测1.植物生命周期的不同阶段2.植物生长的健康状况

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。植物的色素、组织、含水量、冠层结构都有可能发生变化引起反射特征的变化。解译方法：研究和总结植物在上述两种情况的详细光谱特征。采用适当的变化，如K-T变换后的绿度指数等。四、大面积农作物的遥感估产1.农作物识别及种植面积估算（1）农作物识别——作物分布图（中、低分辨率）根据作物的色调、图形结构等差异大的物候期的遥感时相和特定的地理位置等的特征，将其与其他植被分开。（2）识别验证——（高分辨率）（3）播种面积

2.生长期全程监测包括播种、返青、拔节、抽穗、灌浆等不同阶段。用以了解农作物的健康状况，达到减少估产误差的目的。

（1）农作物长势监测——高时相分辨率影象（2）植被指数：比值植被指数、归一植被指数、差值植被指数、正交植被指数。

各种植被指数需要经过2-3年验证

注意农作物病害的修正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。一般选择线性方程。单产：y=a+bVIa、b为线性回归方程系数VI为灌浆期植被指数总产量Y=yAY—某种农作物总产量A—该农作物的播种面积Figure3.NDVIimageofArizonafromtheMODISsensoracquiredonMarch14,2002.TheimagehasbeencolorcodedsothatareasofhighNDVIappearinshadesofgreenandareasoflowNDVIappearinshadesoftanandbrown.五、遥感植被解译的应用1.植被制图2.城市绿化调查3.生态环境评价4.林业资源调查5.草场资源调查第四节土壤遥感土壤是地物表面具有肥力的疏松曾。在地形,气候等多种成土因素的综合作用下形成的.土壤分类：纲、类、亚类、属、种、变种。中国土壤分类为10个土岗、46个土类。在遥感影象上，不同的土壤类型的特征不如水体,植被等要素明显，而且，土壤的性状主要表现在剖面上，而不是在土壤的表面.土壤判读主要通过综合分析，并依靠间接解译标志.一、土壤的光谱特征（1）物质成分腐殖质含量增加，反射率下降（2）水含量：水含量增加，反射率下降，但水含量达到饱和或过饱和时，反射率上升。（3）表面粗糙度与土壤颗粒大小有关。粗糙度增大，反射率下降；反之，粗糙度减小，反射率上升。（4）植被覆盖度覆盖度小于15%,光谱特征与裸土相似;在15%-70%,表现为混合光谱.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.二、土壤类型的确定土类:水平地带作为基带亚类：植被、地貌、水热条件土属：地貌、母质条件土种：遥感较难解译，可根据地形部位、母质特征推断，结论作为参考。土壤类型综合分析和间接解译时注意土壤的变化在时间上显著落后于气候、水文和植被条件的变化。其他土壤遥感土壤湿度遥感土壤温度遥感土壤侵蚀遥感五、土地利用与土地覆被土地覆被：指地球表层的覆盖物，是客观实体。土壤是土地覆盖的一种类型。土地覆被与地表自然过程系统密切相关。土地利用：是指人类利用土地的方式、模式。是土地覆盖的组合、结构、模式的综合反映，与人类射虎一经济活动密切相关。土地利用与覆被的遥感监测利用航空遥感进行土地利用调查有较长历史1932年，美国K.C.麦克默里首次采用航空摄影相片绘制小区域植被与土地利用图。美国田纳河流域管理局根据航空相片镶嵌图绘制田纳河流域土地利用图我国50年代对一部分地区进行了大、中、小比例尺航空摄影，再此基础上开展土地利用调查工作。土地利用与覆被的遥感监测目前关于土地利用航空遥感调查的理论与方法从总体上来说比较成熟。但研究还存在一些不足，最突出的是缺少对遥感制图综合的研究。（1）对类型边界线的表示：如何进行遥感制图综合的研究较少。（2）对航空遥感中的某些过程只从遥感解译的结果考虑，未考虑到制图综合的影响。面积调查、综合分析、动态调查土地覆被分类确定土地分类系统几何校正收集地面实况数据，建立图像解译标志分类勾绘成