《遙感信息獲取與地表參數(shù)反演》課件

《遙感信息獲取與地表參數(shù)反演》本課程將帶領(lǐng)大家深入了解遙感技術(shù)在獲取地表信息和反演地表參數(shù)方面的應(yīng)用。課程簡(jiǎn)介11.課程目標(biāo)掌握遙感信息獲取與地表參數(shù)反演的基本原理和方法。22.課程內(nèi)容涵蓋遙感數(shù)據(jù)類(lèi)型、獲取方式、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)反演等關(guān)鍵內(nèi)容。33.學(xué)習(xí)方式理論講解、案例分析、實(shí)操練習(xí)相結(jié)合，注重實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)。遙感技術(shù)概述定義遙感是利用傳感器獲取目標(biāo)物體的電磁輻射信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析和解譯，從而獲取目標(biāo)物體的有關(guān)信息的技術(shù)。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘查、災(zāi)害評(píng)估、城市規(guī)劃等領(lǐng)域，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)揮著重要作用。遙感數(shù)據(jù)類(lèi)型及特點(diǎn)光學(xué)遙感主要利用可見(jiàn)光和近紅外波段，特點(diǎn)是空間分辨率高、時(shí)間分辨率高、成本低。微波遙感利用微波波段，特點(diǎn)是穿透云層和雨霧能力強(qiáng)，全天候全天時(shí)工作，適合監(jiān)測(cè)地表覆蓋變化。激光雷達(dá)利用激光脈沖獲取目標(biāo)物體的距離信息，特點(diǎn)是精度高、三維信息豐富，可用于地形測(cè)繪、城市建模等。遙感數(shù)據(jù)獲取方式衛(wèi)星遙感利用人造地球衛(wèi)星搭載傳感器獲取地球表面的信息。航空遙感利用飛機(jī)搭載傳感器獲取地表信息，具有靈活性和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。無(wú)人機(jī)遙感利用無(wú)人機(jī)搭載傳感器獲取地表信息，具有成本低、分辨率高等特點(diǎn)。遙感系統(tǒng)組成1傳感器2數(shù)據(jù)傳輸3數(shù)據(jù)處理4數(shù)據(jù)分析5信息應(yīng)用電磁波與遙感1電磁波譜遙感利用電磁波譜中不同波段的光譜特征來(lái)識(shí)別地表物體。2能量傳播電磁波以光速傳播，攜帶信息，并在與地表物體相互作用中發(fā)生反射、吸收、透射等現(xiàn)象。3遙感信息獲取傳感器接收地表物體反射或發(fā)射的電磁波，將其轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的信號(hào)。輻射特性與能量交換1太陽(yáng)輻射太陽(yáng)是地球的主要能量來(lái)源，向地球輻射各種波長(zhǎng)的電磁波。2地表輻射地表物體吸收太陽(yáng)輻射能量，并以反射、透射、發(fā)射等形式釋放能量。3大氣輻射大氣層也會(huì)吸收、反射和發(fā)射電磁波，影響遙感數(shù)據(jù)獲取。光譜特征及其應(yīng)用1光譜特征不同地表物體對(duì)不同波長(zhǎng)電磁波的反射率不同，形成獨(dú)特的“光譜指紋”。2地物識(shí)別利用光譜特征，可以識(shí)別不同的地表物體，如植被、水體、土壤等。3參數(shù)反演通過(guò)分析光譜特征，可以反演地表參數(shù)，如植被覆蓋度、土壤含水量等。多光譜與高光譜遙感多光譜遙感傳感器接收多個(gè)波段的光譜信息，用于識(shí)別不同類(lèi)型的地表覆蓋。高光譜遙感傳感器接收數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)波段的光譜信息，用于識(shí)別更細(xì)微的地物類(lèi)型和反演更精細(xì)的地表參數(shù)。地物反演模型線性模型假設(shè)地表參數(shù)與遙感信號(hào)之間存在線性關(guān)系，通過(guò)建立線性方程進(jìn)行反演。非線性模型考慮地表參數(shù)與遙感信號(hào)之間的非線性關(guān)系，采用更復(fù)雜的模型進(jìn)行反演。機(jī)器學(xué)習(xí)模型利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立模型，學(xué)習(xí)遙感信號(hào)和地表參數(shù)之間的關(guān)系。植被參數(shù)反演植被覆蓋度利用植被的光譜特征和空間分布信息，反演植被覆蓋度。葉面積指數(shù)利用植被的紅光和近紅外波段的信息，反演葉面積指數(shù)。生物量利用植被的光譜特征和生物物理模型，反演植被生物量。土壤參數(shù)反演水體參數(shù)反演水深利用水體的光譜特征和水深模型，反演水體深度。水質(zhì)利用水體的光譜特征和水質(zhì)模型，反演水體中懸浮物、葉綠素等指標(biāo)。水溫利用水體的光譜特征和水溫模型，反演水體溫度。城市參數(shù)反演1建筑物高度利用立體影像或激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，反演建筑物高度信息。2城市擴(kuò)張利用遙感影像時(shí)間序列數(shù)據(jù)，分析城市擴(kuò)張趨勢(shì)。3土地利用利用遙感影像和土地利用模型，識(shí)別城市土地利用類(lèi)型。雪冰參數(shù)反演雪蓋面積利用遙感影像和雪冰模型，反演雪蓋面積。冰川厚度利用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，反演冰川厚度信息。積雪深度利用被動(dòng)微波遙感數(shù)據(jù)，反演積雪深度信息。地表溫度反演1熱紅外遙感利用熱紅外傳感器接收地表輻射的熱紅外能量，反演地表溫度。2溫度校正對(duì)熱紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，消除大氣影響，提高反演精度。3溫度反演模型采用不同的溫度反演模型，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的模型。災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估地震災(zāi)害利用遙感影像分析地震災(zāi)害造成的房屋倒塌、道路損毀等情況。森林火災(zāi)利用遙感影像監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)發(fā)生位置、燃燒面積和蔓延趨勢(shì)。洪水災(zāi)害利用遙感影像監(jiān)測(cè)洪水淹沒(méi)范圍、水位變化和災(zāi)害程度。遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理幾何校正對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何校正，消除幾何變形，使其與地理坐標(biāo)系一致。輻射校正對(duì)遙感影像進(jìn)行輻射校正，消除傳感器、大氣等因素的影響，使影像數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確地反映地表輻射信息。異常值檢測(cè)與處理異常值識(shí)別利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法識(shí)別遙感影像中的異常值，例如離群點(diǎn)、噪聲等。異常值去除對(duì)識(shí)別出的異常值進(jìn)行處理，例如剔除、平滑等，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)融合與處理數(shù)據(jù)融合將不同來(lái)源的遙感數(shù)據(jù)或不同波段的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以獲得更全面的信息。融合方法常用的融合方法包括圖像融合、數(shù)據(jù)融合、模型融合等。數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估1精度評(píng)估評(píng)估遙感數(shù)據(jù)處理和反演結(jié)果的精度，包括幾何精度、輻射精度和主題精度。2誤差分析分析誤差來(lái)源，例如傳感器誤差、大氣誤差、模型誤差等。3質(zhì)量控制制定數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，確保遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量滿(mǎn)足應(yīng)用需求。精度驗(yàn)證與精度評(píng)估1地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)利用地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證遙感數(shù)據(jù)和反演結(jié)果的準(zhǔn)確性。2精度指標(biāo)使用不同的精度指標(biāo)，例如RMSE、Kappa系數(shù)等，評(píng)估反演結(jié)果的精度。3誤差分析分析誤差來(lái)源，改進(jìn)數(shù)據(jù)處理和反演方法，提高反演精度。實(shí)例分析與案例展示森林資源監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)森林面積、生長(zhǎng)狀況、砍伐情況等，為森林資源管理提供依據(jù)。城市規(guī)劃與管理利用遙感技術(shù)分析城市擴(kuò)張趨勢(shì)、土地利用變化、交通流量等，為城市規(guī)劃和管理提供參考。農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況、病蟲(chóng)害發(fā)生情況、灌溉情況等，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。遙感信息服務(wù)遙感地圖將遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地圖形式，直觀展示地表信息。遙感影像分析對(duì)遙感影像進(jìn)行分析，提取地表信息，并提供數(shù)據(jù)服務(wù)。參數(shù)反演服務(wù)根據(jù)用戶(hù)的需求，提供地表參數(shù)反演服務(wù)，例如植被覆蓋度、土壤含水量等。遙感在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用1資源勘查2環(huán)境監(jiān)測(cè)3災(zāi)害評(píng)估4城市規(guī)劃5農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遙感發(fā)展趨勢(shì)1高光譜遙感高光譜遙感技術(shù)不斷發(fā)展，能夠提供更精細(xì)的地物信息，推動(dòng)參數(shù)反演和應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)步。2人工智能人工智能技術(shù)的應(yīng)用，將推動(dòng)遙感數(shù)據(jù)處理和分析效率的提升，促進(jìn)遙感應(yīng)用的智能化發(fā)展。3多源數(shù)據(jù)融合融合不同類(lèi)型遙感數(shù)據(jù)，以及其他數(shù)據(jù)源，例如氣象數(shù)據(jù)、地面觀測(cè)數(shù)據(jù)等，構(gòu)建更全面的地表信息體系。涉及學(xué)科及前沿動(dòng)態(tài)地球科學(xué)遙感技術(shù)與地球科學(xué)緊密結(jié)合，推動(dòng)地表過(guò)程研究和全球變化監(jiān)測(cè)。計(jì)算機(jī)科學(xué)遙感數(shù)據(jù)處理和分析依賴(lài)于計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，例如圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)。信息科學(xué)遙感技術(shù)與信息科學(xué)交叉融合，推動(dòng)遙感信息服務(wù)和應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新。本課程的學(xué)習(xí)建議積極參與課堂互動(dòng)積極提問(wèn)，與老師和同學(xué)交流，加深對(duì)知識(shí)