(完整版)遙感平臺波段設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、日期：匯報(bào)人：目前主要遙感平臺、波段設(shè)計(jì)、應(yīng)用218 廣義：遙遠(yuǎn)的感知，泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括對電磁場、力場、機(jī)械波（聲波、地震波）等的探測。遙感狹義：是應(yīng)用探測儀器，不與探測目標(biāo)相接觸，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。1遙感平臺2遙感的波段設(shè)計(jì)3遙感的應(yīng)用目錄 CONTENTS遙感平臺遙感中搭載傳感器的工具。分類：據(jù)地面的高度分：地面平臺、航空平臺和航天平臺。基本特征： 不同的平臺觀察范圍、負(fù)荷重量、運(yùn)行特征等不同不同比例尺、不同分辯率的遙感資料和圖像。高度0.75-2m；對各種地物的波譜特性進(jìn)行地面攝影 三腳架高度6-10

2、m或更高；用于測定固定目標(biāo)和進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測遙感塔高度可變化；測定地物波譜特性，可攜帶多種傳感器，并可攜帶數(shù)據(jù)處理設(shè)備；遙感船還可實(shí)現(xiàn)海底監(jiān)測 遙感車、船地面平臺與地面或水面接觸，近距離遙感,0-100m一、遙感平臺地面平臺航空平臺高度30km特點(diǎn)：飛行高度低； 影像分辨率高； 靈活、不受地面條件限制； 調(diào)查周期短； 資料回收方便等。一、遙感平臺航空平臺飛 機(jī)氣 球無人機(jī)低空平臺飛機(jī)最廣泛 高度：2000米以內(nèi)的對流層； 機(jī)型：一般飛機(jī)、偵察機(jī)、直升機(jī)（常用）中空平臺 高度：20006000米 機(jī)型：多為輕型飛機(jī)高空平臺 高度：12000 30000米，對流層頂部 機(jī)型：重型飛機(jī)、輕型高空飛機(jī)、無

3、線電遙控飛機(jī) 一、遙感平臺航空平臺 低空氣球 高空氣球氣球價(jià)格低廉操作簡單高度：150km；特點(diǎn)：平臺高、視野開闊、觀測范圍大、效率高 實(shí)現(xiàn)宏觀、綜合、動(dòng)態(tài)、快速觀測特點(diǎn)：空間分辨率高應(yīng)用：資源詳查、軍事偵察高度：150 350km壽命：幾天至幾十天特點(diǎn)：應(yīng)用廣應(yīng)用：對地觀測，如陸地觀測、海洋觀測、氣象觀測等高度：350 1800km 壽命：3 5年特點(diǎn)：時(shí)間分辨率高、 監(jiān)測范圍廣應(yīng)用：通信、氣象觀測、地面動(dòng)態(tài)監(jiān)測，如火山、地震等。高度：36000km左右 壽命：更長低高度、短壽命衛(wèi)星中高度、長壽命衛(wèi)星高高度、長壽命衛(wèi)星人造衛(wèi)星一、遙感平臺航天平臺 環(huán)境衛(wèi)星：以研究地球環(huán)境和調(diào)查資源為目的的人

4、造地球衛(wèi)星。 環(huán)境衛(wèi)星的主要任務(wù)：定期提供全球或局部地區(qū)的環(huán)境信息，為環(huán)境研究和 資源調(diào)查提供衛(wèi)星觀察數(shù)據(jù)。 根據(jù)環(huán)境衛(wèi)星研究對象劃分： 氣象衛(wèi)星以探測大氣和地表環(huán)境為重點(diǎn) 如NOAA-AVHRR、風(fēng)云氣象衛(wèi)星 陸地衛(wèi)星（地球資源衛(wèi)星）陸地環(huán)境和資源為重點(diǎn) 如Landsat、MODIS、SPOT等 海洋衛(wèi)星海洋為重點(diǎn) 如SeaStar、GeoSAT、海洋一號、二號等一、遙感平臺航天平臺思考遙感衛(wèi)星相片和當(dāng)前流行的無人機(jī)航拍相片有什么不同？兩者各有優(yōu)勢；互相之間不是替代的關(guān)系，而是互補(bǔ)；衛(wèi)星能讓人換個(gè)角度看地球。1遙感平臺2遙感的波段設(shè)計(jì)3遙感的應(yīng)用目錄 CONTENTS遙感波段設(shè)計(jì)光譜分辨率可

5、使用波段波段選取依據(jù)地物的反射波譜特性曲線常用波段產(chǎn)品實(shí)例常用的landsat5的TM影像遙感的波段設(shè)計(jì)大氣窗口光譜分辨率:指遙感器接受目標(biāo)輻射時(shí)能分辨的最小波長間隔。間隔越小，分辨率越高。遙感影像光譜分辨率越高，專題研究的針對性越強(qiáng)，對物體的識別精度越高，遙感應(yīng)用分析的效果也就越好。所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長位置、及波長間隔的大小，這三個(gè)因素共同決定光譜分辨率。波段設(shè)計(jì)原因 大氣窗口決定了遙感傳感器的波段選擇。 太陽輻射在到達(dá)地面之前穿過大氣層，大氣折射只是改變太陽輻射的方向，并不改變輻射的強(qiáng)度。但是大氣反射、吸收和散射的共同影響卻衰減輻射強(qiáng)度，剩余部分才為透射部分。不同電磁波段通

6、過大氣后衰減的程度是不一樣的，因而遙感所能夠使用的電磁波是有限的。有些大氣中電磁波透過率很小，甚至完全無法透過電磁波，稱為“大氣屏障”；反之，有些波段的電磁輻射通過大氣后衰減較小，透過率較高，對遙感十分有利，這些波段通常稱為“大氣窗口”。大氣窗口微波窗口，分為毫米波、厘米波、分米波，能穿透云層、植被及一定厚度的冰和土壤，具有全天候的工作能力，因而越來越受到重視。1.0mm1m熱紅外窗口，所探測的信息主要反映地物的發(fā)射率及溫度。814微米屬于中紅外波段，用來探測高溫目標(biāo)，例如森林火災(zāi)、火山、核爆炸等。3.55.0微米屬于近紅外波段，主要應(yīng)用于地質(zhì)遙感。1.32.5微米包括全部可見光波段、部分紫外

7、波段和部分近紅外波段，是遙感技術(shù)應(yīng)用最主要的窗口之一。0.301.15微米可以用做遙感的大氣窗口地物的光譜特性 遙感之所以能夠根據(jù)收集到的電磁波來判斷地物目標(biāo)和自然現(xiàn)象，是因?yàn)橐磺形矬w，由于其種類、特征和環(huán)境條件的不同，而具有完全不同的電磁波的反射或發(fā)射輻射特征。 充分掌握遙感對象的光譜特性才能為傳感器設(shè)計(jì)提供最佳波段選擇，所謂最佳波段就是最能識別（或區(qū)分）所感興趣地物的波長范圍。地物的反射波譜特性 地球的能源主要來源于太陽，太陽是被動(dòng)遙感最主要的輻射源。傳感器從空中或空間接收地物反射的電磁波，主要是來自太陽輻射的一種轉(zhuǎn)換形式。 地物的反射波譜特性：反射波譜是某物體的反射率(或反射輻射能)隨波

8、長變化的規(guī)律，以波長為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲線。最佳波段選擇項(xiàng)目一項(xiàng)目三項(xiàng)目二項(xiàng)目四地物的反射波譜特性 在遙感中，測量地物的反射波譜特性曲線，是選擇遙感波普段、沒計(jì)遙感儀器的依據(jù)常用波段 在滿足大氣窗口的條件下的遙感光譜通道：遙感波段設(shè)計(jì)實(shí)例 常用的landsat5的TM影像：多通道遙感影像，它有7個(gè)波段。在不同的波段，地物會(huì)有不同的反射率，可以作為地物分類的一個(gè)依據(jù)。 TM7個(gè)波段常用波段3個(gè)可見光波段（1，2，3）；兩個(gè)中紅外波段（5，7），相關(guān)性很高，這些波段中的信息中有相當(dāng)大的重復(fù)性或冗余性。第4和6波段與其他波段相關(guān)性低，具有很好的獨(dú)立性；第5個(gè)

9、波段包含的地物信息最豐富。真彩色合成即 3、2、1 波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得自然彩色合成圖像，圖像的色彩與原地區(qū)或景物的實(shí)際色彩一致，適合于非遙感應(yīng)用專業(yè)人員使用。標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成即 4、3、2 波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，獲得圖像植被成紅色，由于突出表現(xiàn)了植被的特征，應(yīng)用十分的廣泛，而被稱為標(biāo)準(zhǔn)假彩色。 遙感波段設(shè)計(jì)實(shí)例 常用的landsat5的TM影像：多通道遙感影像，它有7個(gè)波段。在不同的波段，地物會(huì)有不同的反射率，可以作為地物分類的一個(gè)依據(jù)。 1遙感平臺2遙感的波段設(shè)計(jì)3遙感的應(yīng)用明年工作計(jì)劃目錄 CONTENTS遙感信息提供了全球或大區(qū)域精確定位的高頻度宏觀環(huán)境影像。它擴(kuò)大了人們

10、的視野，從可見光發(fā)展到紅外、微波等波譜范圍，加深了人們對生態(tài)環(huán)境的了解。在遙感與地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了空間和時(shí)間轉(zhuǎn)移，在空間上由野外轉(zhuǎn)入室內(nèi)，在時(shí)間上從過去、現(xiàn)在的研究發(fā)展到三維空間上定量地預(yù)測未來。前 言3.1 地質(zhì)遙感3.2 水體遙感3.3 植被遙感3.4 土壤遙感3. 遙感應(yīng)用3.1 地質(zhì)遙感 地質(zhì)遙感的任務(wù)是通過遙感影像的解譯確定一個(gè)地區(qū)的巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造，分析構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的狀況為地質(zhì)制圖等服務(wù)。其中，巖性和地質(zhì)構(gòu)造的識別是遙感地質(zhì)解譯的基礎(chǔ)。3.1.1 巖性識別3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造3.1.1 巖性識別識別標(biāo)志：色調(diào)、形狀、植被、水系。巖石的反射光譜特征： 與巖石本身的

11、礦物成分和顏色密切相關(guān)； 受組成巖石的礦物顆粒大小和表面糙度； 巖石表面濕度； 巖石表面風(fēng)化程度的影響。 沉積巖本身沒有特殊的反射光譜特征，結(jié)合其空間特征及出露條件來識別。 沉積巖最大的特點(diǎn)是具有成層性。 3.1 地質(zhì)遙感3.1 地質(zhì)遙感巖漿巖呈團(tuán)塊狀和短的脈狀，與沉積巖在形狀結(jié)構(gòu)上明顯不同。侵入巖的色調(diào)與形態(tài)噴出巖的錐狀形態(tài)由巖漿巖和沉積巖變質(zhì)而來的變質(zhì)巖，都保持了原始巖類的特征，因而與原始母巖的特征相似。3.1 地質(zhì)遙感水平構(gòu)造傾斜構(gòu)造斷裂褶皺3.1 地質(zhì)遙感3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造3.2 水體遙感水體光譜特征遙感器所接受的輻射包括水面反射光、懸浮物反射光、水底反射光和天空散射光。不同水體的水

12、面性質(zhì)、水中懸浮物的性質(zhì)和數(shù)量、水深和水底特性的不同，傳感器上接收的反射光譜特性存在差異，為遙感探測水體提供了基礎(chǔ)?？梢姽夥秶鷥?nèi)：水體反射率總體上比較低，一般在4%-5%；隨著波長增大逐漸降低；藍(lán)綠光波段（450-520nm，520-600nm）；近紅外波段，水體對該波段幾乎全吸收水體光譜特征3.2 水體遙感3.2 水體遙感3.2.1 水體界線的確定可見光范圍內(nèi)，水體的反射率總體上比較低，因此，在近紅外圖像上，清澈的水體呈黑色。區(qū)分水陸界線，應(yīng)當(dāng)選擇近紅外波段的影像。水體在微波1mm30cm范圍內(nèi)的發(fā)射率較低，因此在雷達(dá)圖像上，水體呈黑色。也可用雷達(dá)影像確定洪水淹沒的范圍。3.2.2 水體懸浮

13、物的確定 比如：泥沙的確定渾濁水體的反射光譜曲線整體高于清水；波譜反射峰值向長波方向移動(dòng)（“紅移”）；3.2 水體遙感隨著懸浮泥沙濃度的加大，可見光對水體的透射能力減弱，反射能力加強(qiáng)；波長較短的可見光，如藍(lán)光和綠光對水體的穿透力較強(qiáng)，可反映出水面下一定深度的泥沙分布狀況。3.2 水體遙感水體懸浮物信息提取3.2.3 水溫的探測白天水體增溫慢，在遙感影像上表現(xiàn)為熱紅外波段輻射低，為暗色調(diào)；夜晚水溫高于周圍地物，發(fā)射輻射強(qiáng)，在熱紅外影像上呈高輻射區(qū)，為淺色調(diào)。3.2 水體遙感3.2.4 水體污染的探測水體污染物濃度大且使水色顯著地變黑、紅、黃等，與背景水色有較大差異時(shí)，在可見光波段的影像上可識別出

14、來。水體高度富營養(yǎng)化，受到嚴(yán)重的有機(jī)污染，浮游生物濃度高，可在近紅外波段影像上識別出來。水體受到熱污染，與周圍水體有明顯溫差，可在熱紅外波段影像上被識別。水上油溢污染可使紫外波段和近紅外波段的反射率增高，可被探測出來。3.2 水體遙感3.2.5 水深的探測藍(lán)光波段對平靜、清澈的水體有較大的透射能力，并且水底反射波也較強(qiáng)，此時(shí)藍(lán)光波段影像上的灰度可反映水深。3.2 水體遙感3.3 植被遙感植被遙感應(yīng)用目的：確定植被分布確定植被類型確定植被長勢估算植被生物量不同植物類型的區(qū)分植物物候期差異葉子的組織結(jié)構(gòu)、色素光譜特征海綿組織：對近紅外波段強(qiáng)烈反射，草本植物闊葉數(shù)針葉樹植物生態(tài)條件溫度、水分、土壤、地貌條件高分辨率遙感影像植物頂部和部分側(cè)影的形狀、陰影、群落結(jié)構(gòu)3.3 植被遙感思考：大面積農(nóng)作物的產(chǎn)量估值3.