第6章 遙感應用

第六章遙感應用

§1植被遙感§2水體遙感§3地質地貌遙感§4土壤遙感§5土地利用與土地覆蓋判讀本章提要（…）

本章以地表主要的覆蓋類型為主，介紹了遙感提取這些覆蓋類型信息的原理和方法。

植被調查是遙感的重要應用領域。以確定植被的分布、類型、長勢為主。植被判讀的原理是植物的光譜特性。不同的植物由于結構和葉綠素含量不同，具有不同的光譜特征，特別是近紅外波段有較大的差別。利用植物的物候差異也可區(qū)分植物類型，如冬季落葉樹和常綠樹很好區(qū)別。利用植物的生態(tài)條件區(qū)別植物類型。如地形上的陰坡和陽坡，不同高度的地形部位，都分布著不同的植物類型?！?植被遙感不同植被的反射光譜曲線不同健康狀態(tài)松樹的反射光譜曲線受病蟲害的植物，結構和葉綠素含量發(fā)生很大的變化，尤其是近紅外波段與健康植物區(qū)別最為明顯。作物的長勢主要用植被指數(shù)（…)來監(jiān)測。植被指數(shù)可用來建立農(nóng)作物的估產(chǎn)模型。常用的植被指數(shù)有：比值：RVI=近紅外/紅如TM4/TM2

歸一化：NVI=（近紅外-紅）/（近紅外+紅）差值：DVI=近紅外-紅正交植被指數(shù)（對NOAA數(shù)據(jù)和LANDSAT數(shù)據(jù)分別為）：NOAA數(shù)據(jù)：PVI=1.6225（NIR）-2.2978（R）+11.0656LANDSAT數(shù)據(jù)：

PVI=0.939（NIR）-0.344（R）+0.09

水體是地表重要的覆蓋類型，遙感可獲得水體的分布、泥沙、有機質、水深、水溫等信息。水體的反射率很低，特別是紅外波段，色調為均勻的暗色，加之水體的特殊形狀，在圖像上很好識別。水體的水面性質、懸浮物的性質和含量、水深、水溫能影響水體的反射光譜特性，所形成的光譜差異，成為遙感探測水體性狀的基礎。隨著懸浮泥沙濃度的加大，水體的反射能力加強，而透射能力減弱，遙感圖像上的色調就淺。藍波段對水體有較大的透射能力，因此該波段的色調可反映水深和淺水區(qū)的水下地形?！?水體遙感水體的熱容量大，在熱紅外波段的晝夜圖像上有明顯的色調差異。根據(jù)該波段傳感器的溫度標定，可推算出水溫。遙感探測水體的污染很有效，污染物改變了水體的性質，圖像上的光譜特性會有很大的差異，而易于區(qū)別。§2水體遙感遙感圖像上可判讀出地貌類型、大型的地質構造、巖石性質。TM5，TM7為區(qū)分巖石性質最好波段，各種巖石的光譜差異最明顯。地貌類型的外形差異在影像上很好區(qū)別，如流水地貌的沖積平原、風沙地貌的沙丘、火山地貌的火山錐、冰川地貌的冰川和角峰等。遙感圖像上可識別構造的類型和巖層傾向，分析構造的運動?！?地質地貌遙感不同土壤類型之間的光譜差異不明顯，而且土壤的性狀主要表現(xiàn)在剖面，而光譜反映的是表面，因此直接判讀困難。一般用間接判讀法，根據(jù)其上生長的植被類型、地區(qū)的氣候條件等分析，推斷出土壤的類型?！?土壤遙感遙感應用過程一、遙感數(shù)據(jù)的選購1有什么樣的數(shù)據(jù)？——遙感數(shù)據(jù)類型2到那兒去找？——數(shù)據(jù)分發(fā)機構3要什么？能要什么？4如何具體斷定需要什么數(shù)據(jù)？5具體要那塊數(shù)據(jù)？那個時間的數(shù)據(jù)？6得到的數(shù)據(jù)對不對？1）高分辨率數(shù)據(jù)高分辨率（高清晰度）遙感衛(wèi)星像片空間分辨率一般為5m-10m左右，衛(wèi)星一般在距地600km（千米）左右的太陽同步軌道上運行。其影像廣泛應用于精度相對較高的城市內(nèi)部的綠化、交通、污染、建筑密度、土地、地籍等的現(xiàn)狀調查、規(guī)劃、測繪地圖；大型工程選址、勘察、測圖和已有工程受損監(jiān)測等；還可應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、災害等領域內(nèi)的詳細調查和監(jiān)測。

1有什么樣的數(shù)據(jù)美國空間影像公司的IKONOS影像

IKONOS衛(wèi)星是由SpaceImaging公司于1999年9月24日發(fā)射的世界第一顆商用高分辨率成像衛(wèi)星。

空間分辨率分為1m（米）和4m(米)兩種。像幅寬為11km（千米），每日環(huán)繞地球飛行14圈，即每98分鐘一圈，重復周期為3天。衛(wèi)星距地球表面高度為650km（千米）。1景約相當于地面11km*11km（平方千米）的面積。（1）美國空間影像公司的IKONOS影像（續(xù)）

數(shù)據(jù)報價價格隨著市場波動，僅供參考。其它高分辨率數(shù)據(jù)BhasKara-1，-2(印度電視廣播衛(wèi)星)影像空間分辨率為5.8m，（IRS系列）IRS-P6：空間分辨率為2.5m。EROS(以色列)影像空間分辨率為1m。2）中等分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)

空間分辨率一般在80m-10m左右，衛(wèi)星一般在700km－-900km（千米）的近極地太陽同步軌道上運行。而重復（更新）覆蓋同一地區(qū)的時間間隔為幾天至幾十天等。它們廣泛用于資源調查、環(huán)境和災害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地質礦產(chǎn)和城建規(guī)劃等近50個行業(yè)和領域。2）中等分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)（1）LANDSAT-MSS（美國）影像（2）LANDSAT-TM/ETM（美國）影像（3）SPOT-HRV（法國）影像（4）CBRS(中巴的資源衛(wèi)星)SPOT-5since20022001年底發(fā)射升空，2002年初正式運營。3低分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)

氣象衛(wèi)星是空間分辨率（清晰度）相對較低的衛(wèi)星采集（“攝像”）系統(tǒng)，常見的電視氣象預報時的“氣象衛(wèi)星云圖”，廣泛應用于宏觀觀測的對象，如：氣象預報和觀測海洋表面深度海浪、海冰等。（1）NOAA氣象衛(wèi)星影像（2）中國風云1號衛(wèi)星影像

中分辨率成像光譜儀MODIS

(MODerateresolutionImagingSpectroradiometer)

是美國宇航局研制大型空間遙感儀器。它在36個相互配準的光譜波段、以中等分辨率水平（B1～2:250m；B3～7:500m；B18～36:1000m）、每1～2天觀測地球表面一次。

MODIS測量的基本目標可概述為：1)陸地和海洋表面的溫度和地面火情。2)海洋彩色，水中沉積物和葉綠素。3)全球植被測繪和變化探測。4)云層表征。5)汽溶膠的濃度和特性。6)大氣溫度和濕度的探測，雪的覆蓋和表征。7)海洋流。4）航空遙感數(shù)據(jù)--不可替代的地球空間信息

與衛(wèi)星相互補充獨立發(fā)展、企業(yè)化的成熟技術不斷提高高度之分類：低空<3000m

中空3000-6000m

高空6000-13000m

超高空13000-20000m

亞軌道>20000m

超高空和亞軌道平臺：超高空飛機、無人機（UAV）、氣球2到那兒去找？2.1航空遙感數(shù)據(jù)

建國以來，航空照片已經(jīng)覆蓋全國各地，數(shù)目達數(shù)百萬張。這些數(shù)據(jù)主要存在各省的測繪部門。不僅有歷史的照片，而且近年來，隨著數(shù)字化潮流的風起云涌，數(shù)字地球的日益熱火，新的一輪測繪工作已經(jīng)開始。例如河南省1：1萬測圖等。我國從70年代起，進行了大量的航空遙感試驗（天津、長春、云南騰沖、南京、太原、洞庭湖、珠江口等），積累了一些資料，可以到這些試驗的主辦單位去查詢。2到那兒去找？

2.2航天遙感數(shù)據(jù)國土資源部遙感中心（地質大學）科學院航空遙感中心中國科學院中國衛(wèi)星地面站()中央衛(wèi)星氣象中心(02/ServiceCenter/script/servicescenter)中國資源衛(wèi)星應用農(nóng)業(yè)部遙感應用中心

類似研究項目的單位商業(yè)公司也成為遙感數(shù)據(jù)的一個重要來源。網(wǎng)上查詢3要什么？能要什么？

1）根據(jù)自己的研究主題，確定遙感數(shù)據(jù)。是航空的？航天？2）根據(jù)自己的硬件和軟件環(huán)境，確定數(shù)據(jù)的格式，數(shù)字化的？光學的？3）根據(jù)自己的財力確定4如何具體斷定需要什么數(shù)據(jù)？不僅對各自的專業(yè)領域熟悉以外，還需要了解遙感數(shù)據(jù)的幾個重要特征指標。1)空間分辨率/地面分辨率2）時間分辨率3）光譜分辨率時間分辨率

用途：注意研究對象的時間序列的變化，如：1）自然規(guī)律的時間考慮作物監(jiān)測：農(nóng)時，拔節(jié)期、氧化期、乳熟期植被：葉子展開、葉子開始黃枯地質、土壤：不長莊稼

2）社會經(jīng)濟現(xiàn)象的時間考慮城市研究：根據(jù)對城市的發(fā)展特點了解狀況。環(huán)境污染監(jiān)測：立法前后、總量控制前后等等。

5具體要那塊數(shù)據(jù)？那個時間的數(shù)據(jù)？1）網(wǎng)上查詢（）2）LANDSAT衛(wèi)星的索引圖查詢。（演示圖像）Landsat5接收范圍

MSS,TM的數(shù)據(jù)是以景為單元構成的，1景約相當?shù)孛嫔?85×185km2的面積。各景的位置根據(jù)衛(wèi)星軌道所確定的軌道號和由中心緯度所確定的行號進行確定。這一系統(tǒng)稱WRS（worldreferencesystem），中國全土可用軌道號從113到151，行號從23到45的約530景覆蓋。

6得到的數(shù)據(jù)對不對？

簡單的辦法是先看看頭文件比如TM數(shù)據(jù)的頭文件，記錄有：a)數(shù)據(jù)的寬度和高度；b)中心點的經(jīng)緯度；c)太陽的高度角；d)

太陽天頂角；e)空間分辨率；f)有哪些波段；Bandspresent=1234567；g)

還有其它一些地圖投影方面的信息。各種衛(wèi)星數(shù)據(jù)的文件頭是不同的，有的是ASCII文件，但大部分都是以BINARY格式記錄的，需要使用軟件。二、遙感數(shù)據(jù)的處理1.遙感數(shù)據(jù)讀取（數(shù)據(jù)格式轉換，包括數(shù)字化）

2.遙感數(shù)據(jù)波段選擇與合成(加色法、減色法、彩色合成）

3.遙感數(shù)據(jù)的處理（恢復、增強、分類或者信息提?。?/p>

4.信息的復合處理（多源遙感數(shù)據(jù)及遙感信息與其它信息的復合）遙感在土地利用/土地覆蓋中的應用

遙感應用實例土地利用和土地覆蓋

土地利用是人類在生產(chǎn)活動中為達到一定的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，對土地資源的開發(fā)、經(jīng)營、使用方式的總稱。土地覆蓋的定義有：1)“國際地圈與生物圈計劃”（IGBP）和“全球環(huán)境變化人文計劃”（HDP）：地球陸地表層和近地面層的自然狀態(tài)，是自然過程和人類活動共同作用的結果。2)美國“全球環(huán)境變化委員會”（USSGCR）：覆蓋著地球表面的植被及其它特質。概念（續(xù)）從兩者的定義可以看出，土地利用和土地覆蓋既有一定的聯(lián)系又有差別。土地利用重點是表示與土地相結合的人類活動而產(chǎn)生的不同利用方式。土地覆蓋主要是表示地球表面存在的不同類型的覆蓋特征，強調的是土地的表面形狀。概念（續(xù)）我國土地利用分類的目的是查清各縣各種土地分類的面積、分布和利用狀況，為國家制定國民經(jīng)濟計劃，農(nóng)業(yè)區(qū)劃和規(guī)劃，指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和服務與土地統(tǒng)計登記制度等管理工作。因此土地利用分類的主要依據(jù)是土地用途、土地經(jīng)營方式、土地利用方式和土地覆蓋特征等。土地覆蓋只是土地利用分類的一個依據(jù)，但遙感圖像最能夠直接反映的是土地覆蓋。大多數(shù)遙感土地應用使用土地覆蓋/利用的概念。分類標準全國土地遙感動態(tài)監(jiān)測的分類標準。該標準基本遵循了全國農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會1984年頒發(fā)的《土地利用現(xiàn)狀調查規(guī)程》的分類體系，并考慮遙感圖像自身的特點。土地覆蓋/利用類別分類定為以下8大類49二級類別（表）。編碼在矢量圖形中為多邊形的屬性碼，在柵格圖像上為柵格值。分類標準（續(xù)）示例－福建土地利用動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)福州市遙感影像：1990年，1996年，4景LANDSAT-TM土地利用圖：長樂縣1993年，1：10萬1：10萬，1：5萬地形圖農(nóng)歷、耕作、農(nóng)事、等文字資料光譜分析變化信息提取變化信息提?。ɡm(xù)）變化信息提取（續(xù)）動態(tài)信息分類法三種變化信息提取的評述：動態(tài)信息提取利用公式B1*10+B2計算得到一幅新的圖像，例如某點像元在90年為耕地（灰度值為3），97年變?yōu)榫用竦兀ɑ叶戎禐?），則動態(tài)圖像上該像元的灰度值為30，表示耕地變?yōu)榫用竦?。成果圖件制作和整飾

精度檢驗方法

鑒于混淆矩陣成為評價遙感圖像分類結果的標準方法，擬根據(jù)實地對變化圖斑的考察記錄，選取不少于考察圖斑60%的圖斑，對比遙感得到的結果，形成混淆矩陣，進行精度評價。利用混淆矩陣進行精度評價時，偶然的一致往往會發(fā)生。而總體精度并不能排除這種偶然一致性。因此在混淆矩陣基礎上，加上kappa統(tǒng)計來進行精度評價。Kappa統(tǒng)計的意義是：如果Kappa統(tǒng)計為0.7，則表示所用的分類方法比隨機賦予各點某一類別的方法優(yōu)越70%。精度檢驗方法（續(xù)）因為變化精度與圖斑的大小有關，一般而言圖斑越