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1、第七章第七章遥遥 感感 影影 像像 地学分析与应用地学分析与应用主要内容主要内容遥感影像地学分析方法遥感影像地学分析方法植被信息提取植被信息提取地质地貌信息提取地质地貌信息提取水体信息提取水体信息提取土壤信息提取土壤信息提取人造地物信息提取人造地物信息提取高光谱遥感及其应用高光谱遥感及其应用1遥感影像地学分析方法遥感影像地学分析方法遥感影像反映的是某一区域特定地理环境遥感影像反映的是某一区域特定地理环境中的综合信息，它综合地反映了地球系统中的综合信息，它综合地反映了地球系统各要素的相关性。各要素的相关性。遥感地学相关分析，指的是充分认识地物遥感地学相关分析，指的是充分认识地物间的相关性，在遥感
2、图像上寻找目标识别间的相关性，在遥感图像上寻找目标识别的相关因子，建立直接解译标志和间接解的相关因子，建立直接解译标志和间接解译标志，推断和识别目标本身。译标志，推断和识别目标本身。遥感影像地学分析方法遥感影像地学分析方法地学（地理、地质、气象等）背景知识地学（地理、地质、气象等）背景知识遥感影像的尺度特征遥感影像的尺度特征混合像元混合像元光谱分辨率光谱分辨率时间分辨率（获取时间）时间分辨率（获取时间）2 植被信息提取（植被遥感）植被信息提取（植被遥感）植植被被遥遥感感的的目目的的是是在在遥遥感感影影像像上上有有效效地地确确定定植植被被的的分分布布、类类型型、长长势势等等信信息息，以以及及对对
3、植植被被的的生生物物量量作作出出估估算算，因因而而，它它可可以以为为环环境境监监测测、生生物物多多样样性性保保护护、农业、林业等有关部门提供信息服务。农业、林业等有关部门提供信息服务。植物的光谱特征植物的光谱特征不同植物类型的区分不同植物类型的区分植物生长状况的解释植物生长状况的解释遥感植被解译的应用遥感植被解译的应用2.1 植物的光谱特征植物的光谱特征健康植物的反射光谱特征健康植物的反射光谱特征 健健康康植植物物的的波波谱谱曲曲线线有有明明显显的的特特点点：在在可可见见光光0.55m0.55m附附近近有有一一个个反反射射率率为为10102020的的小小反反射射峰峰。在在0.45m0.45m和
4、和0.65m0.65m附附近近有有两两个个明明显显的的吸吸收收谷谷。在在0.70.70.8m0.8m是是一一个个陡陡坡坡，反反射射率率急急剧剧增增高高。在在近近红红外外波波段段0.80.81.3m1.3m之之间间形形成成一一个个高高的的，反反射射率率可可达达4040或或更更大大的的反反射射峰峰。在在1.45m1.45m，1.95m1.95m和和2.62.62.7m2.7m处有三个吸收谷。处有三个吸收谷。影响植物光谱的因素影响植物光谱的因素从从上上图图植植物物的的典典型型波波谱谱曲曲线线来来看看，控控制制植植物物反反射射率率的的主主要因素有植物叶子的颜色、叶子的细胞结构和植物的水分等。要因素有植
5、物叶子的颜色、叶子的细胞结构和植物的水分等。叶子的颜色：不同颜色的叶子，其反射光谱曲线也不同。叶子的颜色：不同颜色的叶子，其反射光谱曲线也不同。叶子的组织结构叶子的组织结构 绿绿色色植植物物的的叶叶子子是是由由上上表表皮皮、叶叶绿绿素素颗颗粒粒组组成成的的栅栅栏栏组组织织和和多多孔孔薄薄壁壁细细胞胞组组织织构构成成。叶叶绿绿素素对对紫紫外外线线和和紫紫色色光光的的吸吸收收率率极极高高，对对蓝蓝色色光光和和红红色色光光也也强强烈烈吸吸收收，以以进进行行光光合合作作用用。对对绿绿色色光光部部分分则则部部分分吸吸收收，部部分分反反射射，所所以以叶叶子子呈呈绿绿色色，并并形形成成在在0.55m附近的一
6、个小反射峰，而在附近的一个小反射峰，而在0.330.45m及及0.65m附近有两个吸收谷附近有两个吸收谷。叶叶子子的的多多孔孔薄薄壁壁组组 织织 对对 0.8 1.3m的的近近红红外外光光强强烈烈地地反反射射，形形成成光光谱谱曲曲线线上上的的最最高高峰峰区区，反反射射率率达达4060，吸吸收收率不到率不到15。叶叶子子的的含含水水量量：叶叶子子在在1.45m，1.95m和和2.62.7m处处各各有有一一个个吸吸收收谷谷，这这主主要要是是由由于于叶叶子子的的细细胞胞液液、细细胞胞膜膜及及吸吸收收水水分所形成。分所形成。植物含水量植物含水量 植植物物叶叶子子含含水水量量的的增增加加，将将使使整整个
7、个光光谱谱反反射射率率降降低低，反反射射光光谱谱曲曲线线的的波波状状形形态态更更为为明明显显，尤尤其其是是在在近近红红外外波波段，几个吸收谷更为突出。段，几个吸收谷更为突出。2.2 不同植物类型的区别不同植物类型的区别不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，具不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，具有不同的光谱曲线特征。有不同的光谱曲线特征。在可见光区，没有栅状组织和海绵组织的草本植物的反射率最低，没有海绵组织的针叶树次之，具有栅状组织和海绵组织的阔叶树的反射率最高；在近红外区，则草本植物的反射率迅速增高，而阔叶树叶片中的海绵组织使得它在近红外光区的反射明显高于美欧海绵组织的针叶树。因此
8、，利用0.81.1m的近红外影像，可以有效地区分出针叶树、阔叶树和草本植物。根据植物的物候期差异来区分植物，例如，冬季落叶树由于叶子凋谢而无影像，但常绿树仍保持反射光谱曲线特征，易辨别。美美国国华华盛盛顿顿（1米米）在在高高分分辨辨率率遥遥感感影影像像上上，不不仅仅可可以以利利用用植植物物的的光光谱谱来来区区分分植植物物类类型型，而而且且可可以以直直接接看看到到植植物物顶顶部部和和部部分分侧侧面面的的形形状状、阴阴影影、群群落落结结构构等等，可可以以直直接接地地确确定定乔乔木木、灌灌木木和和草草地地等类型。等类型。Quickbird卫星 西班牙马德里体育场（0.61m）罗马斗兽场（0.7米，真
9、彩色）2.3 植物生长状况的解译植物生长状况的解译 健康的绿色植物的光谱曲线具有明显的特征，当植物生长状况发生变化时，其波谱曲线的相态也发生很大的变化，如植物叶子枯黄凋落，受到病虫害，缺乏营养和水分，叶子的组织结构受到破坏，叶子的色素发生变化等等，就使得光谱曲线的两 个 吸 收 谷 不 明 显，0.55m处的反射峰根据植物叶子被损伤的程度而变低、变平。近红外光区的变化更为明显，峰值被削低，甚至消失，整个反射光谱曲线的波状特征被拉平。因此，根据受损植物与健康植物的光谱曲线的比较，可以确定植物受伤害的程度。2.4 遥感植被解译的应用遥感植被解译的应用植被制图：利用遥感影像进行植被的分类植被制图：利
10、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，是一种制图，尤其是大范围的植被制图，是一种非常有效而又节约人力物力的方法。非常有效而又节约人力物力的方法。城市绿化调查与生态环境评价：利用高分城市绿化调查与生态环境评价：利用高分辨率遥感影像进行城市绿化调查，评价城辨率遥感影像进行城市绿化调查，评价城市生态质量。市生态质量。草场资源的调查草场资源的调查林业资源的调查林业资源的调查总结总结 掌掌握握健健康康植植被被的的光光谱谱曲曲线线及及其其特特征征，把把握握影影响响植植物物光光谱谱曲曲线线的的各各种种因因素素及及其其是是如如何何影影响响的的。了了解解不不同同植植物物，不不同同健健康康状状态态
11、的的植植物物如如何何利利用用遥遥感感影影像像来来加加以以判判别别的的方法。方法。3、地质地貌信息提取（地质遥感）、地质地貌信息提取（地质遥感）地地质质遥遥感感实实际际上上就就是是从从遥遥感感影影像像上上提提取取地地质质专专题题信信息息的的技技术术过过程程，地地质质遥遥感感的的应应用用目目的的就就是是为为地地质质制制图图、矿矿产产资资源源的的探探查查、工工程程地地质质和和水水文文地地质质调调查查服服务务。这这里里的的地地质质信信息息主主要要包包括括岩岩性性、地质构造地质构造等：等：岩性的识别岩性的识别 地质构造的识别地质构造的识别3.1 岩性的识别岩性的识别所所谓谓岩岩性性就就是是根根据据岩岩石
12、石的的矿矿物物成成分分、结结构构构构造造来来判判断断岩岩石石的的种种类类。不不同同的的岩岩石石，由由于于其其矿矿物物成成分分、结结构构构构造造的的不不同同，具具有有不不同同的的电电磁磁波波辐辐射射特特性性，在在遥遥感感影影像像上上表表现现为为不不同同的的影影像像特特征征，岩岩性性的的识识别别就就是是根根据据各各种种岩岩石石在在遥遥感感影影像像上上特特有有的的影影像特征来判断岩石种类的过程。像特征来判断岩石种类的过程。不同岩石矿物的波谱曲线不同岩石矿物的波谱曲线岩岩石石大大体体上上分分为为三三大大类类：岩岩浆浆岩岩、沉沉积积岩岩和和变变质质岩岩，因因此此，我我们们要要了了解解这这三三个个岩岩类类
13、在遥感影像上的特征：在遥感影像上的特征：岩浆岩的影像特征及其识别岩浆岩的影像特征及其识别沉积岩的影像特征及其识别沉积岩的影像特征及其识别变质岩的影像特征及其识别变质岩的影像特征及其识别三大岩类的影像特征及其识别三大岩类的影像特征及其识别沉沉积积岩岩是是指指在在地地表表或或近近地地表表不不太太深深的的地地方方形形成成的的一一种种岩岩石石类类型型。它它是是由由风风化化产产物物、火火山山物物质质、有有机机物物质质等等碎碎屑屑物物质质在在常常温温常常压压下下经经过过搬搬运运、沉沉积积和和经经过过漫漫长长的的压压实实作作用用形形成成的岩石。的岩石。岩岩浆浆岩岩是是指指岩岩浆浆岩岩也也叫叫火火成成岩岩，是
14、是在在地地壳壳深深处处或或在在上上地地幔幔中中形形成成的的岩岩浆浆，在在侵侵入入到到地地壳壳上上部部或或者者喷喷出出到到地地表表冷冷却却固固结并经过结晶作用而形成的岩石。结并经过结晶作用而形成的岩石。变变质质岩岩:在在地地壳壳形形成成和和发发展展过过程程中中，早早先先形形成成的的岩岩石石，包包括括沉沉积积岩岩、岩岩浆浆岩岩，由由于于后后来来地地质质环环境境和和物物理理化化学学条条件件的的变变化化，在在固固态态情情况况下下发发生生了了矿矿物物组组成成调调整整、结结构构构构造造改改变变甚甚至至化化学学成成分分的的变变化化，而而形形成成一一种种新新的的岩岩石石，这这种种岩岩石石被被称为变质岩。称为变
15、质岩。沉沉积积岩岩的的条条带带状状影影像像特特征征 沉沉积积岩岩最最大大的的特特点点是是具具有有成成层层性性，具具有有明明显显的的层层理理构构造造。胶胶结结良良好好的的沉沉积积岩岩，出出露露充充分分时时，可可在在较较大大范范围围内内呈呈条条带带状状延延伸伸。在在高高分分辨辨率率影影像像上上可可以以显示出岩层的走向和倾向。显示出岩层的走向和倾向。岩浆岩影像岩浆岩影像 岩岩浆浆岩岩因因其其生生成成的的条条件件与与沉沉积积岩岩差差别别很很大大，因因此此，在在岩岩浆浆岩岩发发育育的的地地区区则则常常常常见见到到节节理理（即即岩岩石石的的破破裂裂面面），而而基基本本上上看不到层理；看不到层理；变质岩的影
16、像特征及其识别变质岩的影像特征及其识别 变变质质岩岩的的特特征征构构造造是是具具有有叶叶理理（岩岩石石中中片片状状结结构构或或组组织织的的通通称称），和和沉沉积积岩岩的的层层理理不不同同，它它是是变变质质作作用用的的形形成成的的。其其中中的的矿矿物都呈定向排列。物都呈定向排列。3.2 地质构造的识别地质构造的识别构构造造解解译译是是遥遥感感图图像像地地质质解解译译的的重重点点，也也是是遥遥感感图图像像用用于于地地质质上上效效果果最最好好的的领领域域。由由于于遥遥感感图图像像视视域域辽辽阔阔，概概括括性性强强，用用它它研研究究规规模模较较大大的的构构造造以以及及一一些些隐隐伏伏构构造造和和深深部部构构造造，效效果果常常常常优优于于地地面面观观察察，能能将将工工作作区区内内各各种种构构造造形形态态解解译译出出来来。包包括括岩岩层层产产状状的的判判读读、褶褶皱皱、断断层层、断断裂裂构构造造的的判断。判断。水平产状水平产状 由于构造运动的侵蚀作用，水平岩层并不明显或者被侵蚀破坏，图上是水平岩层经被较硬岩层切割形成的地貌，较硬岩层与较软岩层呈同心圆状分布，软岩的色调较浅。水流的痕迹水流的痕迹褶皱
