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）植被遥感的目的是在遥感影像上有效地确定植被的植被遥感的目的是在遥感影像上有效地确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被的生物量作出分布、类
3、型、长势等信息，以及对植被的生物量作出估算，因而，它可以为环境监测、生物多样性保护、估算，因而，它可以为环境监测、生物多样性保护、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 健康植物的波谱曲线有明显的特点：在可见光健康植物的波谱曲线有明显的特点：在可见光0.55m0.55m附近有一个反射附近有一个反射率为率为10102020的小反射峰。在的小反射峰。在0
4、.45m0.45m和和0.65m0.65m附近有两个明显的吸收附近有两个明显的吸收谷。在谷。在0.70.70.8m0.8m是一个陡坡，反射率急剧增高。在近红外波段是一个陡坡，反射率急剧增高。在近红外波段0.80.81.3m1.3m之间形成一个高的，反射率可达之间形成一个高的，反射率可达4040或更大的反射峰。在或更大的反射峰。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上图植物的典型波谱曲线来看，控制植物反射率的主从上图植物的典型波谱曲线来看，控制植物反射率的主要因素有植物叶子的颜色、叶子的细
5、胞结构和植物的水分等。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。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 绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和多孔薄壁细胞组织绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和多孔薄壁细胞组织构成。叶绿素对紫外线和紫色光的吸收率极高，对蓝色光和红色光也强烈吸收，以进构成。叶绿素对紫外线和紫色光的吸收率极高，对蓝色光和红色光也强烈吸收，以进行光合作用。对绿色光部分则部分吸收，部分反射，所以叶子呈绿色，并形成在行光合作用。对绿色光部分则部分吸收，部分
6、反射，所以叶子呈绿色，并形成在0.55m附近的一个小反射峰，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。叶子的多孔薄壁叶子的多孔薄壁组织对组织对0.81.3m的近红外光强烈地反的近红外光强烈地反射，形成光谱曲线上射，形成光谱曲线上的最高峰区，反射率的最高峰区，反射率达达4060，吸收，吸收率不到率不到15。叶子的含水量：叶子叶子的含水量：叶子在在1.45m，1.95m和和2.62.7m处各有一个吸处各有一个吸收谷，这主要是由于叶子收谷，这主要是由于叶子的细胞液、细胞膜及吸收的细胞液、细胞膜及吸收水分所形成。水分所形成。植物含水量植物含水量 植物
7、叶子含水量的增加，将使整个光谱反射率降低，植物叶子含水量的增加，将使整个光谱反射率降低，反射光谱曲线的波状形态更为明显，尤其是在近红外波反射光谱曲线的波状形态更为明显，尤其是在近红外波段，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
8、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，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。美国华盛顿（美国华盛顿（1米）米）在 高 分 辨在 高 分 辨率遥感影像上，率遥感影像上，不仅可以利用植不仅可以利用植物的光谱来区分物的光谱来区分植物类型，而且植物类型，而且可以直接看到植可以直接看到植物顶部和部分侧物顶部和部分侧面的形状、阴影、面的形状、阴影、群落结构等，可群落结构等，可以直接地确定乔以直接地确定乔木、灌木和草地木、灌木和草地等类型。
9、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.
10、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 掌握健康植被的光谱曲线及其特征，掌握健康植被的光谱曲线及其特征，把握影响植物光谱曲线的各种因素及其是把握影响植物光谱曲
11、线的各种因素及其是如何影响的。了解不同植物，不同健康状如何影响的。了解不同植物，不同健康状态的植物如何利用遥感影像来加以判别的态的植物如何利用遥感影像来加以判别的方法。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）地质遥感实际上就是从遥感影像上提取地质遥感实际上就是从遥感影像上提取地质地质专题信息专题信息的技术过程，地质遥感的应用目的就是的技术过程，地质遥感的应用目的就是为地质制图、矿产资源的探查、工程地质和水文为地质制图、矿产资源的探查、工程地质和水文地质调查服务。这里的地质信息主要包括地质调查服务。这里的地质信息主要包括岩性、岩性、地质构造地质构造等：等：岩性的识别岩
12、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谓岩性就是根据岩石的矿所谓岩性就是根据岩石的矿物成分、结构构造来判断岩物成分、结构构造来判断岩石的种类。不同的岩石，由石的种类。不同的岩石，由于其矿物成分、结构构造的于其矿物成分、结构构造的不同，具有不同的电磁波辐不同，具有不同的电磁波辐射特性，在遥感影像上表现射特性，在遥感影像上表现为不同的影像特征，岩性的为不同的影像特征，岩性的识别就是根据各种岩石在遥识别就是根据各种岩石在遥感影像上特有的影像特征来感影像上特有的影像特征来判断岩石种类的过程。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石大体上分为三大
13、类：岩浆岩、沉积岩岩石大体上分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩，因此，我们要了解这三个岩类和变质岩，因此，我们要了解这三个岩类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积岩是指在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石沉积岩是指在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和经过漫长的
14、压实作用形成在常温常压下经过搬运、沉积和经过漫长的压实作用形成的岩石。的岩石。岩浆岩是指岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔岩浆岩是指岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却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。变质岩变质岩:在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变变化，在固态情
15、况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。称为变质岩。沉沉积积岩岩的的条条带带状状影影像像特特征征 沉积岩最大的特点是具有沉积岩最大的特点是具有成层性，具有明显的层理构造。成层性，具有明显的层理构造。胶结良好的沉积岩，出露充分胶结良好的沉积岩，出露充分时，可在较大范围内呈条带状时，可在较大范围内呈条带状延伸。在高分辨率影像上可以延伸。在高分辨率影像上可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 浆 岩 因岩 浆 岩 因其生成的条件其生成的条件与沉积岩差别与沉
16、积岩差别很大，因此，很大，因此，在岩浆岩发育在岩浆岩发育的地区则常常的地区则常常见到节理（即见到节理（即岩 石 的 破 裂岩 石 的 破 裂面面），而基本），而基本上看不到层理；上看不到层理；变质岩的影像特征及其识别变质岩的影像特征及其识别 变质岩的特变质岩的特征构造是具有叶征构造是具有叶理（岩石中片状理（岩石中片状结构或组织的通结构或组织的通称），和沉积岩称），和沉积岩的层理不同，它的层理不同，它是变质作用的形是变质作用的形成的。其中的矿成的。其中的矿物都呈定向排列。物都呈定向排列。3.2 地质构造的识别地质构造的识别构造解译是遥感图像地质解译的重点，也构造解译是遥感图像地质解译的重点，也是
17、遥感图像用于地质上效果最好的领域。是遥感图像用于地质上效果最好的领域。由于遥感图像视域辽阔，概括性强，用它由于遥感图像视域辽阔，概括性强，用它研究规模较大的构造以及一些隐伏构造和研究规模较大的构造以及一些隐伏构造和深部构造，效果常常优于地面观察，能将深部构造，效果常常优于地面观察，能将工作区内各种构造形态解译出来。包括岩工作区内各种构造形态解译出来。包括岩层产状的判读、褶皱、断层、断裂构造的层产状的判读、褶皱、断层、断裂构造的判断。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
18、调较浅。水流的痕迹水流的痕迹褶皱的识别褶皱的识别断层的突出影像特征就是线断层的突出影像特征就是线性，在线形构造的两侧是岩性，在线形构造的两侧是岩性不同的岩石，通常岩石突性不同的岩石，通常岩石突然消失的地带就是断层。然消失的地带就是断层。地质解译图地质解译图地质遥感与地质灾害分析地质遥感与地质灾害分析地质灾害分析地质灾害分析地震灾害损失评估地震灾害损失评估滑坡、泥石流的影像判读与分析滑坡、泥石流的影像判读与分析西西藏藏易易贡贡湖湖地地区区滑滑坡坡与与溃溃坝坝动动态态变变化化总结总结 地质遥感是遥感技术应用比较成功的地质遥感是遥感技术应用比较成功的一个领域，我们通过学习掌握三大岩类的一个领域，我们
19、通过学习掌握三大岩类的概念和影像识别特征，了解一些常用的地概念和影像识别特征，了解一些常用的地质构造的识别。质构造的识别。4 水体信息提取（水体遥感）水体信息提取（水体遥感）水体遥感的任务是通过对遥感影像的分析，获水体遥感的任务是通过对遥感影像的分析，获得得水体的分布水体的分布、水中含泥沙水中含泥沙、有机质的状况有机质的状况，水深水深、水温水温等信息，从而对一个地区的水资源和水环境等等信息，从而对一个地区的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。提供决策服务。水体界限的确定（水体的分布）水体界限的确定（水体的分布）水
20、体悬浮物质的确定水体悬浮物质的确定水温的探测水温的探测水体污染的探测水体污染的探测水深的探测水深的探测4.1 水体的光谱特征水体的光谱特征 太阳光照射到水面，少太阳光照射到水面，少部分（约占部分（约占3.53.5）被水面反）被水面反射到空中，大部分入射到水射到空中，大部分入射到水体中，入射到水体中的光又体中，入射到水体中的光又大部分被吸收，部分被水中大部分被吸收，部分被水中悬浮物质（泥沙、有机质）悬浮物质（泥沙、有机质）反射，少部分透射到水底，反射，少部分透射到水底，被水底吸收和反射。被悬浮被水底吸收和反射。被悬浮物反射和被水底反射的辐射，物反射和被水底反射的辐射，部分返回水面，折回到空中。部
21、分返回水面，折回到空中。因此，遥感器所接收到的辐因此，遥感器所接收到的辐射包括水面反射光、悬浮物射包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空反射光、水底反射光和天空散射光。由于不同水体的水散射光。由于不同水体的水面性质、水体中悬浮物的性面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深和水底特性质和含量、水深和水底特性等不同，从而形成传感器上等不同，从而形成传感器上接收到的反射光谱特征存在接收到的反射光谱特征存在差异，为遥感探测水体提供差异，为遥感探测水体提供了基础。了基础。4.2 水体界线的确定水体界线的确定 由图可见，在可见光范围内，水体的反射率总体上比较由图可见，在可见光范围内，水体的反射率总体
22、上比较低，不超过低，不超过1010，一般为，一般为4 45 5，并随着波长的增大逐渐，并随着波长的增大逐渐降低，到降低，到0.6m0.6m处约处约2 23 3，过了，过了0.75m0.75m，水体几乎成为，水体几乎成为全吸收体。因此在近红外影像上，清澈的水体呈黑色，即对全吸收体。因此在近红外影像上，清澈的水体呈黑色，即对近红外光全吸收。未区分水陆界线，确定地面上有无水体覆近红外光全吸收。未区分水陆界线，确定地面上有无水体覆盖，应选择近红外波段的影像。盖，应选择近红外波段的影像。4.3 水体悬浮物质的确定水体悬浮物质的确定 遥感能够探测的水中悬浮物质主要有两遥感能够探测的水中悬浮物质主要有两种：
23、一种是无机的泥沙；一种是有机的叶绿种：一种是无机的泥沙；一种是有机的叶绿素。素。泥沙的确定泥沙的确定叶绿素的确定叶绿素的确定泥沙的确定泥沙的确定 随着悬浮泥沙浓度的加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。因此，在近岸的浅水区，其波浪和水流对水底泥沙的扰动作用比较强烈，使水体混浊，故遥感影像上色调较浅。而深水处扰动作用较弱，水体较清，遥感影像上水体色调较深。混浊水体的反射波谱曲线整体高于清水，随着悬浮泥沙浓度的增加，差别加大；波谱反射峰值向长波方向移动（红移），清水在0.75m处反射率接近于零，而 含 有 泥 沙 的 混 浊 水 至0.93m处反射率才接近于零；波长较短的可见光，如蓝光和
24、绿光对水体的穿透能力较强，能反映出水面下一定深度的泥沙分布状况；水体叶绿素的浓度增加，水体叶绿素的浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿蓝光波段的反射率下降，绿光波段的反射绿增高；光波段的反射绿增高；叶绿素的确定叶绿素的确定 水面叶绿素和浮游生物浓水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而是呈灰色，甚体不呈黑色，而是呈灰色，甚至是浅灰色。至是浅灰色。4.4 水温的探测水温的探测白天成像白天成像夜间成像夜间成像 水体的热容量大，在热红外波段影像上有明显特征。白天，水体将太阳辐射大量地吸收储存，增温比陆地
25、慢，在热红外遥感影像上表现为辐射度低，呈暗色调；在夜间，水温比周围地物温度高，发射辐射强，在热红外影像上呈高辐射区，为浅色调。因此，夜间热红外影像可用于寻找泉水，特别是温泉。根据热红外传感器的温度定标，可在热红外影像上反演出水体的温度。热红外遥感影像热红外遥感影像4.5 水体污染的探测水体污染的探测目前遥感在探测水体污染方面的主要应用：目前遥感在探测水体污染方面的主要应用：水体污染物浓度较大且使水色显著地变黑、变红或变黄，水体污染物浓度较大且使水色显著地变黑、变红或变黄，并与背景水色有较大的差异时；并与背景水色有较大的差异时；水体高度富营养化，受到严重的有机污染，浮游生物浓水体高度富营养化，受
26、到严重的有机污染，浮游生物浓度高时，与背景水体的差异也可以在近红外波段影像上度高时，与背景水体的差异也可以在近红外波段影像上被识别；（分析）被识别；（分析）水体受到热污染，与周围水体有明显温差，也可在热红水体受到热污染，与周围水体有明显温差，也可在热红外波段影像上被识别；（分析）外波段影像上被识别；（分析）水体受到油溢污染时，水体在紫外波段和近红外波段的水体受到油溢污染时，水体在紫外波段和近红外波段的反射率明显增高。反射率明显增高。4.6 水深的探测水深的探测 蓝光波段对平静、清澈的蓝光波段对平静、清澈的水体有较大的透射能力，并且水体有较大的透射能力，并且水底的反射波也较强，这是蓝水底的反射波
27、也较强，这是蓝光波段影像上的灰度可反映水光波段影像上的灰度可反映水深。（分析：灰度值大小与水深。（分析：灰度值大小与水深的关系）深的关系）云南腾冲地区的侍郎坝水云南腾冲地区的侍郎坝水库，利用库，利用0.40.5m遥感影像遥感影像的灰度值与少量实测水深资料的灰度值与少量实测水深资料建立灰度水深关系模型，作建立灰度水深关系模型，作出该水库的等深线图。（遥感出该水库的等深线图。（遥感影像计算机分类的过程）影像计算机分类的过程）4.7 洪灾遥感监测洪灾遥感监测NormalWater BodiesFlood AreasProvinces Boundaries淮河王家坝淮河王家坝2 2次开闸蓄洪后濛洼蓄洪
28、区洪水淹没情况次开闸蓄洪后濛洼蓄洪区洪水淹没情况总结总结 在水体遥感中，我们要掌握水体的光在水体遥感中，我们要掌握水体的光谱曲线及其特征。了解利用遥感技术来探谱曲线及其特征。了解利用遥感技术来探测水体分布、水中悬浮物质的含量大小、测水体分布、水中悬浮物质的含量大小、水深、水温、水体污染程度的方法。水深、水温、水体污染程度的方法。5 土壤信息提取（土壤遥感）土壤信息提取（土壤遥感）土壤遥感的任务是通过遥感影像的解译，识别和划分出土土壤遥感的任务是通过遥感影像的解译，识别和划分出土壤类型，制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改良土壤、壤类型，制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改良土壤、合理利用土壤服
29、务。合理利用土壤服务。不同土壤类型之间的光谱差异不如水体、植被的差别明显，不同土壤类型之间的光谱差异不如水体、植被的差别明显，而且土壤的性状主要表现在剖面上，而光谱反映的是土壤而且土壤的性状主要表现在剖面上，而光谱反映的是土壤表面，因此直接判读困难。表面，因此直接判读困难。一般用间接判读法，即根据土壤上生长的植被类型、地区一般用间接判读法，即根据土壤上生长的植被类型、地区的气候条件等分析，推断出土壤的类型。的气候条件等分析，推断出土壤的类型。土壤的光谱特征土壤的光谱特征 土壤的反射波谱曲线与土壤的颜色有关：土壤颜色越浅，反土壤的反射波谱曲线与土壤的颜色有关：土壤颜色越浅，反射率越高射率越高 书
30、上书上P249图图7.25 与土壤的机械组成有关：土壤的有机质含量越高，反射率越与土壤的机械组成有关：土壤的有机质含量越高，反射率越低（如图）低（如图）与土壤的含水量有关：土壤的含水量越高，反射率越低（如与土壤的含水量有关：土壤的含水量越高，反射率越低（如图）图）当土壤表面有植被覆盖时，如覆盖度当土壤表面有植被覆盖时，如覆盖度小于小于15，其光谱反射特征仍与裸土相近，其光谱反射特征仍与裸土相近，植被覆盖度在植被覆盖度在1570时，表现为土壤时，表现为土壤和植被的混合光谱，光谱反射率是两者的和植被的混合光谱，光谱反射率是两者的加权平均，植被覆盖度大于加权平均，植被覆盖度大于70时，基本时，基本上
31、表现为植被的光谱特征。上表现为植被的光谱特征。土壤类型的确定土壤类型的确定土壤类型的确定首先需要确定土类，土类是根据一个地区的土壤类型的确定首先需要确定土类，土类是根据一个地区的生物气候条件来决定的。因此，土壤解译时，首先要确定研生物气候条件来决定的。因此，土壤解译时，首先要确定研究区的水平地理地带作为基带。例如究区的水平地理地带作为基带。例如P250内蒙古草原遥感内蒙古草原遥感土壤解译。土壤解译。其次，确定土壤亚类。土壤的亚类是在成土过程中受局部条其次，确定土壤亚类。土壤的亚类是在成土过程中受局部条件的影响使土类发生变化，形成的次一级类型。如不同的植件的影响使土类发生变化，形成的次一级类型。
32、如不同的植被、地貌、水热条件对土壤类型的影响。例如被、地貌、水热条件对土壤类型的影响。例如P251土属的划分主要以地区性条件为依据，如地貌、母质等，在土属的划分主要以地区性条件为依据，如地貌、母质等，在亚类的基础上再分出土属。如残积坡积棕壤性土、黄土状褐亚类的基础上再分出土属。如残积坡积棕壤性土、黄土状褐土化潮土、河湖积潮棕壤等；土化潮土、河湖积潮棕壤等；土种主要根据土壤剖面特征来划分，遥感影像上较难发现，土种主要根据土壤剖面特征来划分，遥感影像上较难发现，但可根据地形部位、母质等特征推断土层厚薄，作为土壤分但可根据地形部位、母质等特征推断土层厚薄，作为土壤分类参考。类参考。利用遥感进行土壤的
33、解译与常规方法制作的土壤图相比利用遥感进行土壤的解译与常规方法制作的土壤图相比 新疆南部的土壤遥感解译中，根据影新疆南部的土壤遥感解译中，根据影像划分出山地、山前洪积扇、冲积平原、像划分出山地、山前洪积扇、冲积平原、荒漠平原、片状绿洲、线状绿洲等地理单荒漠平原、片状绿洲、线状绿洲等地理单元，并进一步划分了沿河、湖滨等地区，元，并进一步划分了沿河、湖滨等地区，在此基础上进行土壤解译、制图，与常规在此基础上进行土壤解译、制图，与常规方法制作的土壤图比较，内容详细得多。方法制作的土壤图比较，内容详细得多。总结总结不同分辨率、不同波段的遥感影像在土壤类型的不同分辨率、不同波段的遥感影像在土壤类型的解译
34、中有不同的作用。分辨率较低的遥感影像上解译中有不同的作用。分辨率较低的遥感影像上对土类和亚类的划分和识别可起到较大的作用，对土类和亚类的划分和识别可起到较大的作用，由于其视野广，有利于区域的宏观综合分析，适由于其视野广，有利于区域的宏观综合分析，适合于进行小比例尺的制图。高分辨的遥感影像，合于进行小比例尺的制图。高分辨的遥感影像，对地面的细节显示的比较清楚，适合于中、大比对地面的细节显示的比较清楚，适合于中、大比例尺的土壤制图。例尺的土壤制图。6 城市人造地物信息提取（城市遥感）城市人造地物信息提取（城市遥感）城镇是人类居住最为集中的地域，又是一城镇是人类居住最为集中的地域，又是一定地域的政治
35、、经济、文化活动的中心。定地域的政治、经济、文化活动的中心。遥感图像能迅速、宏观、动态地提供城镇遥感图像能迅速、宏观、动态地提供城镇各种变换的信息，为城镇的规划和建设服各种变换的信息，为城镇的规划和建设服务。务。遥感在城市变换动态监测中有着广泛的应遥感在城市变换动态监测中有着广泛的应用。用。城镇遥感应用城镇遥感应用城镇遥感信息提取与分析城镇遥感信息提取与分析城镇的光谱特性是城市建筑物和建筑物之间其城镇的光谱特性是城市建筑物和建筑物之间其他各类用地的综合反映。他各类用地的综合反映。在在TM图像标准假彩色合成图像上，城镇常呈现图像标准假彩色合成图像上，城镇常呈现浅蓝色或蓝灰色。图像上城镇内部结构已
36、大大浅蓝色或蓝灰色。图像上城镇内部结构已大大简化。简化。高分辨率遥感图像，清楚地表现了城镇内部的高分辨率遥感图像，清楚地表现了城镇内部的细节。细节。Quickbird卫星 西班牙马德里体育场（0.61m）城市动态监测：利用不同时相的遥感图像可以城市动态监测：利用不同时相的遥感图像可以进行城市不同发展时期的调查，也可以对城市进行城市不同发展时期的调查，也可以对城市发展变化和城市环境做动态监测。发展变化和城市环境做动态监测。2019201920007 高光谱遥感的应用高光谱遥感的应用高光谱遥感发展历史高光谱遥感发展历史70年代末年代末80年代初，在研究归纳各种地物光谱特征的基年代初，在研究归纳各种
37、地物光谱特征的基础上，形成这样一个概念：如果能实现连续的窄波段成础上，形成这样一个概念：如果能实现连续的窄波段成像，那么就有可能实现地面物体的直接识别，由此产生像，那么就有可能实现地面物体的直接识别，由此产生了光谱和图象结合为一体的成像光谱技术。了光谱和图象结合为一体的成像光谱技术。1983 年美国喷气推进实验室研制出第一台航空成像光谱年美国喷气推进实验室研制出第一台航空成像光谱仪（仪（AIS-1）,随后包括中国在内的许多国家都研制成功随后包括中国在内的许多国家都研制成功了一系列成像光谱仪。了一系列成像光谱仪。高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿
38、物识别填图研究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气的研究中。以及大气的研究中。高光谱遥感概念高光谱遥感概念高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（Hyperspectral Remote Sensing）的简称；）的简称；其传感器叫成像光谱仪，是新一代传感器，在其传感器叫成像光谱仪，是新一代传感器，在20世纪世纪80年年代初正式开始研制，研制这类仪器的主要目的是想获取大代初正式开始研制，研制这类仪器的主要目的是想获取大量窄波段连续光谱图像数据，使每个像元具有几乎连续的量窄波段连续光谱图像数据，使每个像元具有几
39、乎连续的光谱数据，因而称成像光谱仪。光谱数据，因而称成像光谱仪。电磁波谱范围包括可见光、近红外、中红外和热红外波段；电磁波谱范围包括可见光、近红外、中红外和热红外波段；使用很多的窄波段（一般使用很多的窄波段（一般 200个）来获取连续的光谱个）来获取连续的光谱影像，具有非常高的辐射分辨率（光谱分辨率），其成影像，具有非常高的辐射分辨率（光谱分辨率），其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息；像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息；涉及光谱学涉及光谱学 分析各类地物光谱曲线的细节分析各类地物光谱曲线的细节与一般遥感的区别：高光谱遥感的成像光谱仪可以分离与一般遥感的区别：高光谱遥感的
40、成像光谱仪可以分离成几十甚至几百个很窄的波段来接收信息，每个波段宽成几十甚至几百个很窄的波段来接收信息，每个波段宽度仅小于度仅小于10nm；所有波段排列在一起能形成一条连续；所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线。的完整的光谱曲线。高光谱遥感应用的目的就是要提取更为细节的地物信息。高光谱遥感应用的目的就是要提取更为细节的地物信息。中等分辨率成象光谱仪中等分辨率成象光谱仪与前面讲到的水体、植被、土壤的光谱曲线相比较水体的光谱曲线水体的光谱曲线植被的光谱曲线植被的光谱曲线土壤的光谱曲线土壤的光谱曲线常见的成像光谱仪常见的成像光谱仪Airborne Imaging Spectrometer
41、(AIS)(机载成像光谱仪机载成像光谱仪)128 bands 10 nm bandwidth(vs.100 200 nm for TM)Operated in early 1980s 最早的高光谱遥感器之一最早的高光谱遥感器之一 Airborne Visible InfraRed Imaging Spectroradiometer (AVIRIS)(机载可见光红外成像光谱仪机载可见光红外成像光谱仪)1980年代早期由年代早期由 JPL(喷气推进实验室喷气推进实验室，NASA美国国家美国国家航空航天局航空航天局)研制，研制，1989投入工作；投入工作；224 波段，光谱区间波段，光谱区间 380
42、 2500 nm（可见光近红外（可见光近红外,与与TM类似）；类似）；每个波段的光谱宽度每个波段的光谱宽度10 nm（光谱分辨率）；（光谱分辨率）；高空平台空间分辨率高空平台空间分辨率 20 m，低空平台为，低空平台为 4 m；图象一景大小：图象一景大小：11 km 列列 x 10 km 长长，（存储空间，（存储空间140M)高光谱分辨率遥感图像上记录的不同地物的完整的光谱曲线高光谱分辨率遥感图像上记录的不同地物的完整的光谱曲线Hyperion(EO-1)卫星高光谱遥感器卫星高光谱遥感器220 波段，光谱区间：波段，光谱区间：400 nm 2500 nm空间分辨率：空间分辨率：30 m；图象大
43、小：图象大小：7.5 km x 100 km2000年年11月由月由“德尔它德尔它”2运载火箭成功发射，并把它运载火箭成功发射，并把它送入与送入与“陆地卫星陆地卫星”7（2019年年4月发射）相同的运行轨月发射）相同的运行轨道。道。OrbView-4由商业公司（轨道科学公司由商业公司（轨道科学公司）运营的卫星，载有高光）运营的卫星，载有高光谱遥感器谱遥感器200 波段，光谱区间：波段，光谱区间：450 2500 nm8 m 空间分辨率空间分辨率(政府政府)20 m 空间分辨率空间分辨率(公开的公开的)卫星周期卫星周期 3 天。天。2019年年9月月21日由美国金牛星火箭发射，发射失败。日由美国
44、金牛星火箭发射，发射失败。NASA Terra Moderate Resolution Imaging Spectrometer(MODIS)12-bit sensors 波段数：波段数：36 spectral bands 光谱区间：光谱区间：0.4 to 14.4 m Atmospheric studies Global environmental studiesMODIS 产产品品高光谱遥感主要应用领域高光谱遥感主要应用领域 大气:水蒸气水蒸气,云的特性云的特性,气溶胶气溶胶 生态:叶绿素叶绿素,叶子中的水分叶子中的水分,纤维素纤维素,色素，木色素，木质素质素 和营养成分和营养成分 地质:
45、岩石、矿物类型、土壤类型、烃探测岩石、矿物类型、土壤类型、烃探测 海岸带水环境:叶绿素叶绿素,浮游植物浮游植物,溶解的有机质溶解的有机质,悬浮泥沙悬浮泥沙 雪/冰:雪被雪被snow cover fraction,颗粒颗粒,融解融解 植被燃烧:亚像元的温度亚像元的温度,烟雾烟雾 商业:矿产开发矿产开发,农业和森林产量，精准农业农业和森林产量，精准农业高光谱遥感在地质调查中的应用高光谱遥感在地质调查中的应用 地质是高光谱遥感应用最成功的领域，地质是高光谱遥感应用最成功的领域，主要用于区域地质制图和矿产勘探。各主要用于区域地质制图和矿产勘探。各种矿物和岩石在电磁波谱上显示的诊断种矿物和岩石在电磁波谱
46、上显示的诊断性光谱特征可以帮助人们识别不同矿物性光谱特征可以帮助人们识别不同矿物成分。高光谱数据能反映出这类诊断性成分。高光谱数据能反映出这类诊断性光谱特征。光谱特征。图中几种矿物成分图中几种矿物成分的光谱曲线明显地显示的光谱曲线明显地显示了各自的吸收、反射诊了各自的吸收、反射诊断性光谱特征。这些诊断性光谱特征。这些诊断性光谱特征只有利用断性光谱特征只有利用高光谱数据才有可能被高光谱数据才有可能被探测到。利用宽波段遥探测到。利用宽波段遥感数据如感数据如TM第第7波段探波段探测，则这类诊断性光谱测，则这类诊断性光谱特征显示为一条直线，特征显示为一条直线，看不出反射峰和吸收谷。看不出反射峰和吸收谷
47、。光谱分辨率对水铝矿反射光谱的影响光谱分辨率对水铝矿反射光谱的影响 由图可见，具有窄波段由图可见，具有窄波段吸 收 特 征 的 水 铝 矿 在吸 收 特 征 的 水 铝 矿 在 4 16nm光谱分辨率下明显反映光谱分辨率下明显反映出双吸收峰（反射低谷）特出双吸收峰（反射低谷）特征。高光谱数据的光谱分辨征。高光谱数据的光谱分辨率比宽波段遥感高数十倍率比宽波段遥感高数十倍（10nm）。在宽波段遥感）。在宽波段遥感图像上无法反映的具有诊断图像上无法反映的具有诊断性光谱特征的矿物，在高光性光谱特征的矿物，在高光谱图像上变得很容易识别。谱图像上变得很容易识别。这从根本上改变了从光学遥这从根本上改变了从光
48、学遥感图像上提取地质信息的质感图像上提取地质信息的质量和数量。量和数量。高光谱遥感在植被研究中的应用高光谱遥感在植被研究中的应用三个季相的常绿阔叶林（加州活栎）的AVIRIS树姿光谱值 由于加州活栎生由于加州活栎生长地夏季是旱季，生长地夏季是旱季，生长几本停止，因此其长几本停止，因此其6月份数字光谱值曲月份数字光谱值曲线与线与9月和月和4月的曲线月的曲线截然不同。这些光谱截然不同。这些光谱特征差异只有高光谱特征差异只有高光谱分辨率遥感图像才有分辨率遥感图像才有可能反映出来。可能反映出来。本章回顾本章回顾植被遥感植被遥感地质遥感地质遥感水体遥感水体遥感土壤遥感土壤遥感城市遥感城市遥感高光谱遥感高
49、光谱遥感（植被的光谱曲线特征，及特征原因）（植被的光谱曲线特征，及特征原因）（三大岩类在遥感影像上的影像特征）（三大岩类在遥感影像上的影像特征）水体的光谱曲线特征，及水体界限的确定方法、水中含沙水体的光谱曲线特征，及水体界限的确定方法、水中含沙量及有机物质对水体光谱曲线的影像量及有机物质对水体光谱曲线的影像遥感影像上土壤类型的间接判读方法遥感影像上土壤类型的间接判读方法遥感影像上城市动态信息的体现遥感影像上城市动态信息的体现高光谱遥感的含义和特点高光谱遥感的含义和特点思考题思考题水体的光谱特征是什么？水体识别包括哪水体的光谱特征是什么？水体识别包括哪些内容？些内容？植物的光谱特征是什么？如何区
50、分植物类植物的光谱特征是什么？如何区分植物类型，监测植物长势？型，监测植物长势？何为高光谱遥感？它与传统遥感手段有何何为高光谱遥感？它与传统遥感手段有何区别？区别？主要内容主要内容1 土地利用和土地覆盖土地利用和土地覆盖2 案例：福建省土地利用遥感动态监测案例：福建省土地利用遥感动态监测3 如何提高遥感专题分类精度如何提高遥感专题分类精度 遥感在遥感在 土地利用土地利用/土地覆盖中的应用土地覆盖中的应用遥感地学专题应用遥感地学专题应用1.1 概念：概念：土地利用和土地覆盖土地利用和土地覆盖 土地利用土地利用是人类在生产活动中为达到一定的经济效是人类在生产活动中为达到一定的经济效益、社会效益和生
