遥感数据及应用

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1、航天遥感应用中使用的数据基本有两种主要形式：遥感影像和数字图像无论是用何种遥感成像方式，影 像都是记录在感光胶片或象纸上。如同普通像片那样，其灰度和颜色是连续变化的，它也被称为模拟图象， 而数字图像往往记录在数字磁带上的，其灰度或颜色是离散变化的。遥感影像遥感影像可以通过对地表摄影或扫描获得。摄影影像是摄相机对地面物体摄影，直接在感光材 料上记录地物的光像；扫描影像是地面信息通过探测器先变为电信号并记录在磁带上，然后回放磁带，在 感光片上曝光而成。遥感影像有黑白和彩色两种，由于彩色影像比黑白影像能提供更多的地表信息，因此 彩色影像在遥感中得到广泛地使用。(1) 多波段影像：多波段影像是用多波段

2、遥感器对同一目标(或地区)一次同步摄影或扫描获得的若干幅波 段不同的影像。与单波段影像相比，它具有信息量大，光谱分辨率高(遥感器能分辨的地物的最小波长间 隔)的特点，并且可通过各种影像增强技术，获得彩色合成影象，大大提高对地物的识别能力。 Landsat 上的MSS和TM影像都属多波段扫描影像。(2) 彩色合成影像：彩色合成是将多波段黑白图像变换为彩色图像的处理技术。一般为三色合成,也可两色或 四色合成。合成的方法有两种：直接使用光学方法和使用计算机的数字处理。前者是将一组黑白透明片放 入配有特定的红、绿、蓝三色滤光片的光学系统中，投影到同一屏幕上，使图像精确重合，形成彩色图像 数字处理合成法

3、是令三幅图的像元亮度值变换为红、绿、蓝三基色的彩色编码去控制彩色显示设备，形成 彩色图像。根据合成影像的彩色与实际景物自然彩色的关系，可分为真彩色影像和假彩色合成影像，前者 是比较真实地反映地物原来彩色的影像，它可以通过彩色感光胶卷拍摄获得，也可以用彩色合成方法获得； 假彩色合成影像是通过彩色合成方法获得的非真彩色影像。在光学合成法中，是将多波段影像配合不同滤 光片准确重叠合成。影像的波段和滤光片可有各种组合方案，所得的假彩色影像也各不相同。解译时为了 突出显示影像中的某种地物，可选择最佳组合方案。目前，用Landsat的MS-4,5,7波段影像的正片，分别配以 蓝、绿、红滤光片，重叠投影合成

4、的是标准假彩色影像。在这种影像上，植被显示为红色，城镇为蓝灰色 水体为蓝色，雪和云为白色等等。假彩色合成影像目前广泛用于专题制图、资源调查、地学研究和环境监 测等方面。数字图像入射到遥感器的电磁波经探测元件交换为电信号后，需要进行数字化，即把模拟遥感数据变为 数字化数据。它包括二个步骤，一是采样，它是把空间域的连续量变为离散量；二是量化,它是对电磁辐射 强度的离散化。数字图像又称“数字化图像”，它是以二维数组形式表示的图像。该数组由对连续变化的图像作等间隔采 样所产生的采样点一像元(像素)组成，像元的实地面积大小就是影像的地面分辨率，即相当于IFOV在地面 的投影面的大小，例如，陆地卫星(La

5、ndsat) MSS的4,5,6,7波段影像各由7,500,000个像元点构成。每个像 元相当于实地面积57x79m2 ； TM的影像除第6波段外，像元的实地面积为30x30m2。在数字图像中， 像元排列的横方向从左到右按像元号排列，在纵方向上按行号排列。各像元的位置由(像元号，行号)决定。采样点(像元)用一数值表示称为像元的亮度值或灰度值，它对应着一个像元所代表的相应实地面积内地 物电磁辐射的强度。电磁辐射强度越大，则亮度值越大。在量化的数据中，对应一个通道(波段)一个像元 的信息量用比特(bit)表示。Landsat的TM的量化比特为8，MSS为6，NOAA的AVHRR为10。在计算 机处

6、理中使用字节(byte)为单位(1 byte=8 bits)，所以，通常用一个字节或二个字节的数据进行处理。图像 数据的全部数据量为：行数x像元数x通道数x比特数/8,单位为byte。遥感图像的数据量非常巨大。在地面站接收的卫星数据通常被实时记录到高密度数字磁带(HDDT)上， 然后根据需要拷贝到计算机兼容磁带(CCT)等其它载体上。CCT是记录、保存、分发卫星数据等数字信息 的最一般的载体，计算机可以直接对 CCT 数据进行各种有效、灵活、可靠的处理，使遥感图像获得良好 的判读、分析效果。自然灾害的遥感监测我国是一个自然灾害种类繁多、发生频繁和危害严重的国家，应用遥感，地理信息系统和计算机等

7、高新 技术，对重大自然灾害进行监测评价，为政府和有关部分提供及时、准确和可靠的信息，使防灾、减灾和 救灾有充分的科学依据是国民经济建设和社会保障的重大问题。洪水、林火、干旱、森林病虫害、地震和沙漠化等基本为突发性自然灾害,能否对这些灾害作出快速反 应(例如在 2-3 天为作出评估作为第一反应能力，在半个月左右作出较详细的评价作为第二反应能力)对于防 灾救灾决策的制定最为关键。目前，监测森林病虫害、沙漠化等主要以陆地卫星TM数据为主，分别构建了相应的监测模型，进而确 定出沙漠化及森林病虫害侵袭的程度和分布范围。林火、洪水、雪灾、旱灾和地震等灾害主要以NOAA数 据来监测，因为这些灾害的发生、发展

8、更为迅速，如果不能及时获得灾情，就很难做出准确的决策。对于 灾后的评价多采用航空遥感手段，以便更准确地制定生产自救和重建家园计划。目前，我国已建立了重大自然灾害的历史数据库和背景数据库，从全国范围的角度，宏观地研究了自然 灾害的危险程度分区和成灾规律。同时还选择了上述重大灾种进行了详细的监测评价技术方法与应付突发 性灾情的研究，建立了各自的感遥-地理信息系统，实现了对经常性和突发性自然灾害的监测评价功能。 遥感在气候和气象中的应用 在天气分析和气象预报中的作用：卫星(主要指气象卫星)资料促进了世界范围的大气，温度探测，使天 气分析和气象预报工作更为完全和准确。在气象卫星云图上可以根据云的大小、

9、亮度、边界形状、纹理、 水平结构、垂直结构等，来识别各种云系的分布，从而推断出锋面、气旋、台风、冰雹、雷雹等的存在和 位置，对这种大尺度和中小尺度的天气现象进行成功地定位、跟踪及预报。 应用于气候研究和气候变迁的研究：根据近年的研究表明，控制大气长期天气过程和气候变动的有以 下几个因素:太阳活动;对于大气圈的下垫面-地表面对大气的影响;海洋对大气的影响，以上这些因素都将引 起整个地-气系统辐射信息的变化，而这方面的资料可以通过卫星来获取。如气象卫星上有仪器可以直接 取得 CO2 等含量的数据。冰雹覆盖也可以通过云图的辐射信息获得。此外为研究世界气候和灾害性天气变 化，还专门设计了地球辐射收支试

10、验装置，用于测定整个地-气系统获得和损失的辐射能量。这对气候学 研究将不很大的推动。遥感在森林资源调查和经营管理中的应 利用遥感技术进行森林资源调查和经营管理经历了以下几个阶段，即二十世纪二十年代开始试用航空目视 调查；30-40 年代利用航片进行森林区划和成图，结合地面进行森林资源勘测；50 年代中发展了利用航片 的分层抽样调查，60-70 年代，由于引进大量新的设备和先进的技术，如红外彩色摄影，多光谱摄影、光学 增强技术、计算机技术的应用等,已形成多阶抽样体系。目前，遥感技术在林业工作中主要用于森林资源的 调查和动态监测以及森林经营管理方面。林业资源分布广，经营面积辽阔，属于再生性生物资源

11、。应用遥感技术可编制大面积的森林分布图，测 量林地面积，调查森林蓄积和其它野生资源的数量。对宜林荒山荒地进行立地条件调查、绘制林地立地图、 土地利用现状图和土地潜力图等，测算各类土地面积，进行土地评价。通过对森林变化的动态监测，可以 及时对林业生产的各个环节-采种、育苗、造林、采伐、更新、林产品运输等工作起指导作用。在“七五”“八五”期间,我国已成功地利用陆地卫星数据对我国“三北”防护林地区进行了全面的遥感综合 调查，并对其植被的动态变化及其产生的生态效益做了综合评价，为国家制定长远的发展计划奠定了科学 的基础。现在，遥感技术已成为获取森林资源信息的重要手段,相信随着遥感技术的不断完善，它将给

12、林业 的生产和管理带来划时代的革命。遥感在地质中的应用利用遥感技术进行地质，矿产调查和水文、工程，环境地质勘查与监测，在地质工作中正发挥着日益重要 的作用。遥感地质是在 50 年代航空遥感地质工作的基础上和70 年代运用航天遥感技术发展起来的。经过 近二十多年的推广应用和研究，目前已成为地质调查和环境资源勘查与监测的重要技术手段。应用范围已 由区域地质、矿产勘查：水文、工程、环境地质勘查扩大到农业地质，旅游地质，国土资源、土地利用、 城市综合调查、环境监测等许多领域。应用技术方法水平随着遥感和计算机技术的发展也有了很大提高。 区域地质调查与编图：区域地质调查是重要的基础地质工作，以遥感方法为主

13、填图，大面积多图幅联 测，不仅节约经费，而且还能提高工效；在矿产勘查工作中，利用陆地卫星TM数据，经计算机处理镶嵌, 制作成卫星影像图，为宏观分析研究重点区的区域地质背景，提取有用矿产信息提供了主要基础图件。 金属矿产勘查与预测：遥感在金属矿产勘查与预测的应用方面，近年来在分析技术及应用效果方面有 了很大的发展和提高，已从过去单一的构造，线性影像解译已发展为各种矿化蚀变、含矿岩石波谱特征研 究，多元信息综合图像处理以及综合各类地学信息对目标矿种成矿有利地段进行优化。 油气勘探：利用卫星遥感资料解译圈定的地质构造，经野外调查和验证，常可获得许多靶区。此外在天 然气管道选线工程，油田环境监测以及大

14、比例尺地形图修测等方面卫星遥感也发挥着更要的作用。 遥感在农业中的应用现代遥感技术的多波段性和多时相性，十分有利于以绿色植物为主体的再生资源的研究。遥感技术在农 业中的应用主要有以下几方面。 土地资源调查：土地资源是指包括气候、地形、表层岩石、土地、植被和水文等自然要素的综合体，可 以说包括了整个农业生产的生态要素。国际上于50 年代开始大量地使用航空像片进行以土地为主体的土地 资源调查工作， 70 年代开始利用卫星影像对原来缺乏资料的第三世界国家进行了中比例尺制图。 土地资源监测：土地资源是一个变化的自然综合体，特别是一些人类经营得不合理的地区，往往引起土 壤侵蚀，土地沙化和土地次生盐渍化等

15、。对土地资源的监测除实地进行定位观测外，还可用不同时期的同 一幅影像进行影像迭加，对比，来准确地看出土地资源的变化情况，特别是一些交通不便，或面积较大的 地区，只有卫星遥感技术发展以后，真正的所谓监测才变成了现实。 作物估产：作物的农业产量对于一个国家经济发展影响很大；所以倍受各国的重视。从目前的研究来 看，作物估产基本上分两个方面：一是大面积估产，它是以卫星影像进行生态分区，在各个生态区根据历 史产量建立各种的产量模拟公式，并根据每年的气候条件进行校正。另一方面是小区估产，它是将卫星影 像和航空像片相结合的一种方法。 农作物生长状况及其生态环境的监测：地面温度、土壤水分的旱涝状况等环境条件以

16、及其生长状况都 可通过近红外和热红外接收的遥感影像探测到。 鱼情水产研究。 草原调查与监测。遥感(RS)简介遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪 60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为 航空遥感，自1972 年美国发射了第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。经过几 十年的发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一 门实用的，先进的空间探测技术。遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应 的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞 船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和 判读来识别地物。(一)遥感技术主要特点1. 可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为1 Okm左右，陆地卫星的卫星轨 道高度达 910km 左右，从而，可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫