卫星遥感技术应用讲解学习

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1、卫星遥感技术应用卫星遥感技术应用现状（对地） 首先，到目前为止，我国已经成功发射了十六颗返回式卫星，为资源、环境研究和国民经济 建设提供了宝贵的空间图像数据，在我国国防建设中也起到了不可替代的作用。我国自行研 制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的六颗气象卫星。气象卫星数据已在气象研究、天 气形势分析和天气预报中广为使用，实现了业务化运行。一九九九年十月我国第一颗以陆地 资源和环境为主要观测目标的中巴地球资源卫星发射成功，结束了我国没有较高空间分辨率 传输型资源卫星的历史，已在资源调查和环境监测方面实际应用，逐步发挥效益。我国还发 射了第一颗海洋卫星，为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可

2、靠的数据。其次，除了上述发射的遥感卫星外，我国还先后建立了国家遥感中心、国家卫星气象中心、 中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等国家级遥感应用机 构。同时，国务院各部委及省市地方纷纷建立了一百六十多个省市级遥感应用机构。这些遥 感应用机构广泛的开展气象预报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、 环境保护、灾害监测、城市规划和地图测绘等遥感业务，并且与全球遥感卫星、通信卫星和 定位导航卫星相配合，为国家经济建设和社会主义现代化提供多方面的信息服务。这也为迎 接2 1世纪空间时代和信息社会的挑战，打下了坚实的基础。最后，非常关键，必须要重点指出的是两大系统

3、的建立完成。一是国家级基本资源与环境 遥感动态信息服务体系的完成，标志着我国第一个资源环境领域的大型空间信息系统，也是 全球最大规模的一个空间信息系统的成功建立；二是国家级遥感、地理信息系统及全球定位 系统的建立，使我国成为世界上少数具有国家级遥感信息服务体系的国家之一。我国遥感监 测的主要内容为如下三方面；1、对全国土地资源进行概查和详查；2、对全国农作物的长势及其产量监测和估产；3、对全国森林覆盖率的统计调查。卫星遥感技术在海洋中的应用2.2.1 在海岸开发中的应用我国有18 万公里海岸线，海岸带面积约35 万平方公里，其中泥沙问题比较突出，特别是 黄河、长江、杭州湾、珠江口等大的河口，年

4、平均输沙量在512 亿吨以上。如果我们掌握 了泥沙的运动规律，加以很好地利用，就是一笔巨大的财富；反之，则会带来巨大的灾难。 利用多时相的卫星遥感图像不仅可以反映大面积海区水体表层悬浮泥沙的分布规律和变化 动态，而且还可以确定大风天时高含沙量的活动范围。这些信息对新港口选址、新航道的开 辟、近海石油开采以及解决旧港口淤积等问题是必不可少的依据。2.2.2 在海洋渔业中的应用 卫星遥感信息可以用于渔场海洋环境研究，主要有：第一、水温反演：海水温度与鱼类的生 存、洄游有着密切关系，各种鱼类不仅有自己生存的最适温度范围，而且随季节进行适温洄 游。海洋卫星可提供大面积海面温度信息，为渔业生产服务。第二

5、、流隔研究：海洋中存在 着不同的流系，不同流系之间存在着较大的温度梯度，成为流隔。计算机对红外图像进行密 度分割处理后，可以清楚反映出不同流系分布，为确定中心渔场提供指标。第三、渔场小尺 度水文现象监测：当利用卫星监测到渔场存在着直径为几十到几百公里的中、小尺度冷水涡 旋时，在涡旋中心附近可形成中心渔场。第四、叶绿素浓度分析：海洋捕捞资源是以浮游生 物年产量为基础，通过浮游生物年产量的测定，来估算捕捞资源潜力。而海洋叶绿素又是反 映海洋浮游生物光合作用的重要参数。海洋卫星可以提供海洋中叶绿素相对浓度分布。2.2.3 在保护海洋生态环境中的应用 随着海洋经济日益发展，海洋环境受到的破坏也越来越严

6、重。比如海洋近岸的水体污染越来 越严重，对海洋近岸水质传统的监测方法，由于空间覆盖小和观测频率低，已无法满足实际 要求，迫切需要利用高新技术对海洋近岸水质实现近实时、高频率的监测。发挥卫星遥感技 术在信息收集方面的优势,把海洋生态环境置于严密的动态监视监测之下 ,使海洋生态环境 得到良好保护。如我国建立的“近岸水质遥感实时监测和信息快速报送系统”，该系统可以 自动接收多颗卫星数据，并提供水质分类图像、水温、悬浮物、赤潮和水体污染状态等，通 过卫星进行水质监测并通过互联网把信息实时上报给相关政府管理部门以便及时做出治理 措施。2.2.4 在海洋灾害监测方面的应用 众所周知，海洋环境具有复杂性、不

7、可完全预估性，因而对海洋灾害的预测对于减少沿海地 区人们的生命财产安全又很大意义。海洋灾害一般是指海上强台风、海啸、巨浪、风暴潮和 海冰等, 这些灾害性海况不仅对海上作业、海上交通运输及海洋油气开发造成重大影响, 甚至 会使沿海陆上的经济生产巨大损失,如强台风登陆。灾害性海况监测与预报, 需要对海上风场、 海面波浪场以及波浪能量谱等进行全天时、全天候监测, 而且要求监测覆盖面广、周期短、 精度高, 卫星遥感正好满足这方面的需求。通过卫星上的合成孔径雷达、微波散射计等传感 器,可以获得海况的监测数据, 或者把数据作为预报模型的输入,经过推理、演算后应用于海 况预报。2.2.5 在海洋科学研究方面

8、的应用 现代海洋科学的研究体系，大体可以分为基础性学科研究和应用性技术研究两部分。基础性 学科是直接以海洋的自然现象和过程为研究对象,探索其发展规律；应用性技术学科则是研 究如何运用这些自然规律为人类服务。比如海洋物理学、海洋化学、海洋地质学、海洋生物 学等就是海洋科学研究的基础性学科，由于现代科学技术发展很快，海洋资源开发技术与日 俱新，因此需要专门研究如何把基础理论研究成果应用到实践中去，解决生产技术问题。这 样，在海洋科学研究中就逐渐分化出一系列技术性很强的应用学科和专业技术研究领域。如 海洋工程。所有这些学科的研究，离不开对研究对象海洋的探测、数据的测量和采集等 获取研究信息，传统的海

9、洋探测技术已经远远不能满足现代海洋科学研究的需求，卫星遥感 技术有常规的海洋探测调查手段无可企及的优势，因而利用卫星遥感技术对海洋探测、监控、 收集数据等变得越来越不可或缺。遥感技术对天大气遥感是利用传感器对大气结构，状态及变化进行监测。大气传感器可以监测大气中的03、CO2、SO2、CH4 及气溶胶、有害气体的三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接 识别。大气监测主要利用的是卫星遥感和航空遥感平台，主要利用的数据包括遥感集市高分 数据GF-1、ZY-3数据、美国Landsat-MSS、TM数据，法国SP0T-HRV数据以及各种航空遥感 数据。由于水汽、 C02、 03、 CH4 等微量

10、气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱,可以通过 测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从中识别出来。应用于大气环境监测的电磁波谱主要 是近紫外线到红外线范围（0.425“m）,以及微波范围（10200GHZ）。按照所利用电磁波辐射 源的不同,可将大气遥感技术分为被动式遥感技术和主动式遥感技术。根据遥感平台的不同, 大气环境遥感监测又可分为空基遥感和地基遥感。1.1 大气气溶胶监测气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒。气溶胶粒子的来源很复杂,地球表面的岩 石和土壤风化,海洋表面由于风浪的作用使海水泡沫飞溅而形成的海盐粒子,植物花粉、孢子, 人类燃烧活动和自然火灾（包括火山爆发,森林及农田

11、火灾）以及工厂排放的气体或发生化学 反应而产生的液态或固态粒子等,构成了来源广泛而又复杂的大气气溶胶体系。气溶胶本身 是污染物,同时又是许多有毒、有害物质的携带者,它的分布在一定程度上反映了大气污染的 状况。在对气溶胶的遥感监测方面,高分辨率的卫星遥感不但提供了监测大气气溶胶的可能 性.1.2 有害气体监测 有害气体通常指人为或自然条件下产生的二氧化硫、氟化物、光化学烟雾等对生物有机体有 毒害的气体。利用相关光谱技术可对大气中NO、N02、S02浓度进行监测。监测这3种污 染物组分的实际工作波长范围分别是:NO为195230nm,NO2为420450nm,SO2为250 310nm。 NOX、

12、 CO、 CO2、 SO2、 O3 等污染物及其浓度也可用红外激光 2 荧光遥感器监测, 其监测频率在可见光至紫外光区域,根据荧光波长和强度可分别作定性和定量监测。1.3 城市热岛监测它是一种城市热岛遥感NOAA/AVHRR的热AVHRR数据的地面空间(1.1km),利用NOAA/AVHRR 数据只，无法对城市内部微观的热环境进行有效的观测LandsatTM数据的热红外波段(10.412.5 “m)具有较高的空间分辨率(120m)，能够更好地用于城市热岛研究。目前对城市热岛的监 测主要有基于温度的热岛监测方法和基于植被指数的热岛监测方法。基于温度的热岛监测方 法是最常用,也是最直接的方法,根据

13、处理温度手段的不同,又可分为基于亮度温度的检测方 法和基于地表温度的检测方法。无人机对海：2.1 灾害监测近年来，浒苔、赤潮、海冰、风暴潮等海洋 自然灾害频发，不断影响我国沿海地区的生产 和 生活，造成了巨大的经济损失。然而，对这些灾害缺乏全面、及时的信息掌握，造成预 报不及 时、监测不准确和处置不合理等结果。利用无人 机搭载遥感传感器摄取灾害区影像， 搭载摄像设备拍摄现场实时视频，获取灾情信息比其他常规手段更加快速、客观和全面，能 够达到灾前预 报、灾中监控、灾后评估“三效合一”的监测效 果。 灾前预报：利用无人 机在灾害频发时段加强 对海域的巡检，视察防暴大堤是否受损，调查浒苔、赤潮、海冰

14、的 分布，预测走向，及时向可能 受到危害的地区发布灾害预警；并且可通过长时 间的观测， 掌握灾害发生的规律，以便在后期做 到提前预知，采取应对措施。 灾中监控：在海洋灾害 发生时，一方面，通 过无人机调查灾害发生的范围、程度，制定合理的消灾方案，另一方 面，利用无人机在空中获取 的实时遥感影像、视频，布置消灾方案，指挥消灾任务，观察 消灾成效。 灾后评估：与 GIS 技术相结合，对无人机获 取的受灾海域遥感数据分析，提 取受灾范围、受 灾等级、损失程度等量化信息，指导灾后补救和 后期防范。 2.2 海洋测 绘港口、河流入海口、近海岸等水陆交界地带 是人类活动相对频繁的海域，在人为因素和自 然

15、因素的作用下，这些区域的地形地势变化也比较 频繁。在人为因素方面，随着经济的发 展和需 求，人们对水陆交界海域的开发利用度不断增 强，例如填海造地、养殖区扩展、港 口平台搭建 等；在自然环境因素的作用下，海岸侵蚀造成海 岸线变更，入海口冲击、淤积 等原因造成入海口 地形变更。加强对这些海域的测绘，对指导人们 的开发和利用具有重要 意义。 利用无人机进行海洋测绘，比传统的测绘方 法速度快，并能深入海水区域，获取的 遥感数据 具有更高的空间分辨率，可以完成大比例尺制 图。从无人机遥感影像中可以提取 海岸、入海 口、港口等海域的轮廓线及其变化，结合 GIS 技 术对面积、长度、变化量等 量化分析并预

16、测变化 趋势。在填海造地时，利用无人机搭载 LiDar 实 时测量填造区域， 指导工程的实施。利用 SAR 和高光谱遥感数据可以探测浅海区域的海底地 形，绘制海底 地形图。利用LiDar数据建立海岸线DEM，为风暴潮的预警提供参考。在海岛礁测绘中， 利用无人机同时搭载LiDar和光谱传感器获取多源数据，提取海岛礁的轮廓线、面积、DEM、 覆被类型等信息，可建立三维海岛礁模 型。2.3 海洋参数反演 海洋是全球气候变化中的关键部分，海表温度、盐度、海面湿度等环境参数是全球气候变 化、 全球水循环、海洋动力学研究的重要输入参 数。遥感技术是快速大范围监测海洋环境参数 的 有效手段，可以对海洋长时间连续观测，为气候 变化、水循环和海洋动力等研究提供依 据数据。 无人机可以监测局部重点海域的环境参数，是卫 星遥感大范围监测的重要补充， 为海洋区域气 候、海洋异常变化、海洋生物环境、入海口海水 盐度变化、沿海土地盐碱化 等研究提供数据信 息。无人机获取的海