遥感技术概述范文

遥感技术概述篇1

关键词：环境；污染；遥感技术

引言

随着我国经济的高速发展，环境污染和生态破坏日益严重，突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一，正发挥着不可替代的作用。遥感技术是获取环境信息的有力手段，是实现这一目的的极有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况，正确评价环境质量，寻求改善生态环境的途径和措施，具有重要的意义。

1遥感技术概述

1.1基本概念

遥感技术是从卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。

1.2特点

遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低、质量高，便于进行长期动态监测等优势，还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态，因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等方面.其最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，快速进行污染源的定点定位、污染范围的核定、大气生态效应、污染物在水体、大气中的分布、扩散等变化，从而获得全面的综合信息。

2环境污染遥感监测技术

遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术，根据所利用的波段，遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术、微波遥感技术三种类型.当前，遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理和军事侦察等诸多领域。

3环境污染遥感监测技术的应用

3.1水环境污染遥感监测

对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的，可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。遥感监测视野开阔，对大范围内发生的水体扩散过程容易通览全貌观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点.从而查明污染物的来龙去脉。

3.1.1泥沙污染及水体浑浊度分析

水体中泥沙含量增加使水反射率提高.随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬粒径增加，水体反射量逐渐增加，反射峰亦随之向长波方向移动，即红移.又由于水体在0.93～1.13μm附近对红外线吸收多，不适宜作悬浮泥沙浓度的判定波段.定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段应在0.65～0.85μm之间。

3.1.2城市污水监测

城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物，它们分解时耗去大量氧气，使污水发黑发臭，当有机物严重污染时呈漆黑色，使水体的反射率显著降低，在黑白像片上呈灰黑或黑调的条带.使用红外传感器，能根据水中含有的染料、氢氧化合物、酸类等物质的红外辐射光谱弄清楚水污染的状况.水体污染状况在彩红外像片上有很好的显示，不仅可以直接观察到污染物运移的情况，而且凭借水中泥沙悬浮物和浮游植物作为判读指示物，可追踪出污染源。

3.1.3废水污染和水体热污染调查

废水由于水色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样。废水污染一般用多光谱合成图像进行监测，有的根据温度的差异也可用热红外方法测定.热污染使用红外传感器，能根据热效应的差异有效地探测出热污染排放源，热红外扫描图像主要反映目标的信息，无论白天、黑夜，在热红外像片上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明显，水温的差异在像片上也能识别出来.利用光学技术或计算机对热图像作密度分割，根据少量同步实测水温，可正确地绘出水体的等温线.因此热红外图像能基本上反映热污染区温度的特征，达到定量解译的目的。

3.2大气污染遥感监测

大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。对于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱，可以通过测量大气的吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来。

3.2.1有害气体的监测

人为或自然条件下产生的SO2、氟化物等对生物肌体有毒害的气体，通常采用间接解译标志进行.植被受污染后对红外线的反射能力下降，其颜色、纹理及动态标志都不同于正常的植被，如在彩红外图象上颜色发暗、树木郁闭度下降、植被个体物候异常等，利用这些特点就可以间接分析污染情况.对于地面污染，例如农田遭受污染之后，作物的生长将起特殊变化，地下水的污染也会引起地面植被的变化，与正常生长区的作物有不同的光谱表现.多光谱成像仪能监测这些变化，从而圈定地面污染分布范围，进一步对地面污染预防规划。

3.2.2臭氧层监测由于臭氧对0.3μm以下紫外区的电磁波吸收严重，因此可以用紫外波段来测定臭氧层臭氧含量的变化.在2.74μm处有个吸收带，可以用频率为11083MHz的地面微波或用望远镜来测定臭氧在大气中的垂直分布.又由于大气中臭氧含量高则温度高，又可以用红外波段来探测。

4发展趋势

遥感影像获取技术方面，随着高性能新型传感器的研制开发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。雷达遥感技术具有全天候全天时影像的获取能力以及对一些地物的穿透能力，将得到更广泛的应用。以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统必将是当前及今后遥感技术发展的重要方向之一。

遥感信息模型的发展方面，遥感信息机理模型的发展和拓宽，特别是不确定性遥感信息模型与人工智能决策支持系统的开发与综合应用也将是一个重要研究和应用方向。将环境污染遥感监测技术（RS）与地理信息系统（GIS）、全球定位系统（Geographic Information System，GPS）、专家系统（Expert System，ES）技术集成，利用环境污染遥感监测集成系统，可以大大提高环境监测的科学性，合理性及智能化程度，从而大扩展环境监测的应用范围，开发集GPS、RS、GIS、ES于一体、适合环境保护领域应用的综合多功能型的遥感信息技术，也将是今后环境遥感技术的发展趋势。

5结束语

当前，我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划，同时充分利用国际上资源环境卫星系统，开展广泛的国际合作和交流，大力发展我国的环境污染遥感监测技术，并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法，采用遥感技术与地面监测相结合的方法，建立我国的环境污染遥感监测系统。

参考文献

[1]李晓雪.基于遥感技术的环境监测应用分析[J].自动化与仪器仪表，2015（04）

作者简介：

遥感技术概述篇2

【关键词】地质找矿；遥感技术；应用；遥感地图

中图分类号：F416.1

利用遥感技术不仅能查清矿体和地质体边界的大小，以及空间位置和几何形态；而且能全面快速高效、全方位、多层次地调查全国的地质矿产资源，因而在地质找矿工作中遥感技术得到了广泛的应用。基于此，笔者结合自身工作实践，就遥感技术在地质找矿工作的应用进行分析。

1.遥感技术概述

遥感技术兴起于上世纪六十年代，该技术主要是基于电磁波理论，利用传感仪器收集和处理远距离目标辐射和发射出的电磁波信息并做成像处理，进而对地面物景进行识别和探测的综合性技术。在地质找矿中应用遥感技术能快速、高质量地对地质进行测绘和勘探，为找矿工作提供了极大的便利[1]。

2.遥感技术在地质研究工作中的应用分析

在地质研究工作中应用遥感技术，主要是应用遥感图像提供地质信息矿产信息和环境信息，从而为地质研究人员熟悉研究区域的地质情况提供便利，为科学决策的制定提供参考，进而精确确定工作量、方式方法以及研究目的。而遥感图像主要是应用遥感技术绘制出的地质图，一般可以分为航天遥感图像和航空遥感图像。基于此，以下笔者就从这两个方面就遥感技术在地质研究中的应用进行如下分析。

2.1航天遥感图像在地质研究中的应用分析

所谓航天遥感技术，主要是利用航天器作为承载传感器的平台的一种遥感技术。在地质研究过程中应用遥感图像，主要是利用航天遥感技术得出的遥感图像，结合传感器的类型与卫星地面，获得覆盖范围适中、信息数据最新的图像数据，再应遥感图像软件对数据进行处理，例如校正、融合、增强以及镶嵌等，并利用比例尺寸较大的地形数据，利用投影仪对影像数据进行变化和纠正处理，结合地形图上得出的各种信息，例如地名、地质构造、岩体、底层、矿点以及物化探异常等，再对其进行标注与整饰，从而制成精确的航天遥感图像，从而为地质研究工作提供各种信息数据，为地质研究工作者提供极大的便利，在应用过程中，应结合航天遥感图像，对地质情况进行初步分析和研究，为做好找矿工作奠定坚实的技术资料和基础[2]。

2.2航空遥感图像在地质研究中的应用分析

所谓航空遥感技术，主要是利用热气球、飞艇、飞机等作为承载传感器的平台的一种遥感技术。在地质研究中应用遥感图像，应结合目的的不同针对性地选用传感器，从而得出航空摄像图片，并经过数据的扫描制作地质图。在实际应用过程中，应用遥感地质制图具有一定的优势和不足，其优势就在于较常规制图相比，能节省大量的野外工作量，在表示客观现象时比常规地质图表现的效果要好，总结起来就是造价低和进度短，而缺点就是由于野外工作量的减少，导致地质图中的信息数据不够详实，例如地质观测点、样品种类的数量以及地产与构造的行政等于常规的地质图还存在一定的差距。因而在实际应用过程中，作为地质研究人员，必须结合航天遥感图像和常规地质图像的优点，弥补二者之间的不足，才能更好地确保其应用成效。

3.遥感技术在找矿工作中的应用分析

在地质行业中应用遥感技术的主要目的就在于找矿。在找矿工作中应用遥感技术，主要是利用结构信息，分析地面岩石地貌和构造地貌和在外动力作用下控制的地质地貌，并在遥感图像上将这些信息综合性的表现出来，所以遥感图像提供的地形地貌为判读遥感图像，如对地质现象和地质体进行区分等，进而将地质体与地质现象充分地体现出来，最终将隐伏在地质下？的沉积物、岩层、土壤和植被等地质体信息充分地体现出来。因此在找矿工作中应用遥感技术制成的遥感图像，有助于同矿产生产有关联的地质矿产信息的研究，找出矿区遥感信息的特点，确定遥感找矿标志，再利用常规的地质工作成果综合性地分析地质信息，最后通过野外验证进行补充，从而准确地确定成矿的勘探靶区和远景预测区。那么在实际应用中应如何加强遥感技术的应用呢？笔者结合自身工作实践，作出以下分析。

3.1找矿分析中应用遥感图像的探究

在找矿分析中应用遥感图像，主要是应用航天、航空图像进行目视并判断，从而对已知的矿产地质图像特点进行分析，并利用地质背景和物化探测量情况以及成矿条件等信息，采取类比原则从已经知道的情况推断未知的情况，进而为成矿预测奠定坚实的基础。与此同时，利用大比例尺寸的航空相片对原生矿体和矿化地区露头进行直接识别，特别是金属矿床与露头特异的色彩，形成找矿的标志。加上矿体的抗侵蚀能力和围岩抗风化能力以及露头等形成沟谷和岩墙，对于直接识别矿区露头具有十分重要的作用。

3.2成矿预测中应用遥感图像的探究

在成矿预测中，最主要的一项工作就是提取矿产信息，因而在成矿预测中应用遥感图像主要是通过遥感图像技术处理遥感图像，从处理的遥感图像中直接得出有关矿床和矿化等的信息，并直接在遥感图像上显示出来，进而为找矿需要提供有效的信息数据，达到顺利开展找矿工作的目的。

3.3地质综合找矿中应用遥感图像的探究

在地质综合找矿中应用遥感图像，主要是将区域的地质演化和成矿规律的分析作为基准点，从而确定调查区域内成矿模式和控矿地质因素，并结合这些信息的特征确定处理图像的方案，从而提取和增强地质信息，再利用物化探资料分析目视图像，结合数学地质、物化探资料图像、遥感地质等进行综合性的分析和预测成矿，从而为遥感地质综合性的找矿提供了强大的技术支持，为地质找矿工作质量的提升奠定了坚实的基础[3]。

4.结语

综上所述，对遥感技术在地质找矿中的应用进行分析具有十分重要的意义。作为新时期背景下的地质找矿工作人员，必须紧密结合时展的需要，致力于自身专业技术水平的提升，在地质找矿工作中应用遥感技术，进行地质研究、找矿分析、成矿预测以及地质综合采矿等地质找矿工作，从而确保地质找矿工作的成效，为我国矿业事业的发展贡献绵薄之力。

【参考文献】

[1]谷超杰.遥感技术在地质和找矿中的应用与展望[J].测绘与空间地理信息，2011，05：213-214.

[2]钱建平，伍贵华，陈宏毅.现代遥感技术在地质找矿中的应用[J].地质找矿论丛，2012，03：355-360.

遥感技术概述篇3

关键词：遥感影像；解译；概念；方法；应用

中图分类号：TP75文献标识码： A

遥感影像解译技术是随着遥感技术的产生而诞生的，传感器获取的数据必须经过处理和解译才能成为有用的信息。遥感解译经历了从人工解译到半自动解译，正在向全智能化解译的方向发展。

一．遥感影像解译的方法

1.遥感影像的目视解译

目视解译是利用图像的影像特征（色调或色彩，即波谱特征）和空间特征（形状、大小、阴影、纹理、图型、位置和布局），与多种非遥感信息资料相组合，运用生物地学相关规律，进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程。陈述彭先生曾肯定了目视解译方法，认为“目视解译不是遥感应用的初级阶段，或者是可有可无的，相反，它是遥感应用中无可替代的组成部分，它将与地学分析方法长期共存、相辅相成”。

然而，目视解译工作存在着一定的局限性：①要求解译者对解译工作有一定的经验；②工作效率较低；③主观因素大；④不能完全实现定量描述；⑤无法实现RS与GIS的集成。

2.人机交互式解译方法

20世纪70年代起，随着Landsat陆地卫星发射成功，人们就开始利用计算机进行卫星遥感图像的解译研究。最初是利用数字图像处理软件对卫星数字图像进行几何纠正与位置配准，在此基础上，采用人机交互方式从遥感影像中获取有关地学信息。

人机交互式解译优点：①实现了影像、数据和解译结果的对比和合成。②全数字化操作，解译过程中可随时对很多图像模糊的区域进行信息增强，有利于解译判读。另外，在解译和验证时可随时对解译图进行修改，克服了目视解译图修改困难的缺点。③通过分析遥感影像的光谱特性进行影像的监督和非监督分类，实现遥感信息的半自动解译，提高解译效率。

在人机交互解译的方法中又提出基于影像光谱特征的分类方法，周成虎、杜云艳根据对水体光谱特征的分析，建立了有效的NOAA-AVHRR水体提取模型；陈铭臻根据对水稻和背景的光谱特征分析，建立了水稻种植面积的提取模型（TM4/TM1、TM4/TM3、TM4/TM2）； Hel-mut Mayer通过对道路光谱知识分析，探讨了从遥感图像上提取道路的方法；Jinfei Wang，探讨了利用梯度方向剖面分析法从SPOT-PAN图像中提取新修道路，并将其用于更新城区GIS数据库中的道路网。20世纪80年代，主要是利用统计模式识别方法进行遥感影像计算机解译。如Strahler（1980）使用最大似然法对遥感影像数据进行分类；Goldberg（1983）运用光谱特征，对多波段卫星影像进行分类，从中获取森林资源信息。这种方法的特点是根据图像中的地物多光谱特征，对遥感影像中的地物进行分类。杨忠恩应用模糊数学方法提取水体面积信息，提出了NOAA/AVHRR资料提取水体信息的方法。并初步提出了应用模糊数学方法提取混合像元中的水体面积信息。王涛等人开发的遥感图像人机交互判读系统（Interactive Image Interpretation Sys-tem，I3S）是一个在微机平台和VC++6.0环境下，使用面向对象方法开发，以栅格数据结构作为基本数据结构，把计算机自动分类与人工判读结果无缝地融合在一起，并支持一般的GIS功能来提高图像判读精度的遥感专题信息生成系统。

3. 基于遥感与地理信息一体化的遥感解译

（1）基于遥感与地理信息一体化的遥感解译

20世纪80年代后期，Goodenough D（1988）与Ehlers M（1989 ）等人提出遥感与地理信息系统一体化的问题，地理数据与遥感图像数据复合，可以改变以往遥感数据的单一光谱信息结构，增加遥感图像数据的信息量，有助于计算机解译。同时，对于遥感影像上存在的“同谱异物、同物异谱”现象进行了更精确的解译。由于获取数据手段不断发展，各种数据资源日益丰富，但数据资源中蕴涵的知识远远没有得到充分的挖掘和利用，致使“数据爆炸但知识贫乏”。1994年在加拿大渥太华举行的GIS国际会议上，李德仁院士首次提出了从GIS数据库中发现知识的概念。为了利用专家系统完成知识的自动获取，在20世纪末出现了多学科相互交融和相互促进的新兴边缘学科――数据挖掘和知识发现。数据挖掘和知识发现就是从数据库中发现和挖掘出其中不明确的、隐含的知识、空间关系或其它模式。这样，把GIS中发现的知识和遥感影像中的知识结合起来从而实现计算机的自动解译。

（2）基于知识的遥感图像解译系统

20世纪90年代人们开始重视研究遥感解译知识的获取、表达、搜索策略和推理机制，并将解译专家系统用于遥感图像解译研究。如Middlekoop、Hans L（1991）提出运用地物分类知识进行遥感影像分类；秦其明（1991）提出基于专家知识实现卫星图像的目标地物的自动解译等。这种方法，在一定程度上可提高计算机解译精度，但远未达到实用阶段。原因在于这些专家的解译知识多针对性很强，随着地域、时域的变化，一些知识往往随之失去效用，不能在运行过程中自我学习，实现解译知识的更新；在解译过程中引入了专家系统，这是一个进步，从现有情况看，专家系统工具是针对于某一类问题而开发的，然后提炼为工具。这种工具往往不能满足遥感图像自动解译的要求，存在知识不全面、推理过程简单、控制策略不灵活、缺乏常识推理的弱点。曹五丰、秦其明提出了“基于知识的卫星数字图像公路信息提取”，先利用图像局部的灰度统计特性对公路进行增强及检测，获得初始的公路网图（经细化处理后的线条二值图）；然后使用基于知识的规则来进行公路的扩展与连接处理，因而将更多的全局信息及知识进一步将公路片断扩展、连接成为更为完整的公路图。杨存建通过TM图像居民地自动提取研究，分析不同类型的居民地与其背景地物在光谱特征上的差别，对各个光谱特性进行分析，利用分析所发现的光谱知识建立基于知识的居民地提取模型。

（3）影像理解系统

影像理解是一个跨学科的领域，它涉及到摄影测量学、物理学、生物学、心理学、电子工程和计算机科学等多个学科。影像理解的思想是研究用计算机系统解译图像，实现类似人类视觉系统理解外部世界的一门学科。根据Rosenfeld A的定义，影像理解是利用计算机对影像所含的内容自动产生有一定含义的、符号化的描述。影像理解的研究内容包括目标识别、目标定位、目标重建和目标跟踪以及诸如影像定向和自动生成数字地面模型等处理过程。

4．遥感影像智能解译

骆剑承（2000）提出了遥感地学计算机图解。地学计算机图解的主要内容是在计算技术、人工智能技术、地理信息系统（GIS）技术与认知理论等基础上，通过对图形图像进行自动感知和认识，形象化地表达其内在的地学现象、地学过程，揭示隐藏在影像数据中的知识和规律；充分利用计算机提供的技术和方法，融合地学领域知识，完成特定地学领域内一定形式的图形图像的表达与认知的研究。遥感地学智能图解是对遥感影像中包含的地物目标、地学现象和过程等进行描述、识别、分类和解释，对地物和目标的类别、大小、结构、相互关系及其他地学属性等成像机理和内在特征进行提取，对蕴涵在遥感影像中的地学知识进行挖掘和表达，并进一步融合地学模型，进行地学现象和地学过程预测与决策分析。

（1）遥感地学智能图解的概念

遥感地学智能图解（RSIGIM）是研究如何用计算机系统模拟地学专家对遥感影像综合地学解译和决策分析的过程，从低到高分别需要经过包括信息传输及基本处理分析、影像的视觉生理认知理解、逻辑心理认知理解、知识发现、决策分析等多个层次的综合过程。

RSIGIM技术依托是人工智能，又离不开地学领域发展的大量地学分析模型，通过建立地学知识库系统，融合地理信息系统（GIS）和智能系统的模型和工具，最大程度上模拟地学专家对影像的生理视觉、逻辑心理等多层次的地学理解，实现对遥感影像的自动解译和地学决策分析功能。总体上看，RSIGIM包括基于数理统计方法的影像基本处理模型、基于神经计算的影像视觉生理认知模型和基于语义知识的逻辑心理认知模型等几个主要部分，其中基于数理统计的影像处理模型是整个遥感地学智能认知模型的基础，主要是在数理计算和统计模型支持下的遥感影像处理和分析，实现基本的对地物目标的识别；影像视觉生理模型和影像逻辑心理认知模型是分别在神经计算模型和符号知识处理模型支持下的模拟人或地学专家对遥感影像的形象思维和逻辑思维的过程。如图1所示意，RSIGIM包括模型层（A）、算法层（B）、方法层（C）三个层次的具体实施。首先根据图解目的，按层次结构设计相应的分析和处理模型，从数学方法和地学分析方法库中提取有关的方法，最后是模型和方法组合形成问题求解的具体算法（B）。

图1 遥感地学智能图解模型的技术体系

Fig.2 Technical System of RSIGIM

（2）遥感地学智能图解的认知问题

遥感智能图解的认知包括：遥感地学认知、遥感影像视觉认知、遥感影像生理认知和心理认知4个方面。

遥感地学认知：地学认知过程实质是对空间信息的加工过程，包括空间信息的获得、贮存、加工和使用等，地学认知问题是RSIGIM的基础和核心。

遥感影像视觉认知：遥感影像地学视觉认知的研究通常可分为低层视觉认知与高层视觉认知的研究。其中低层视觉认知，主要指对图像的边缘检测、目标检测、纹理分析、形状分析、立体造型分析、色彩分析等。而在一定的认知模型基础上，通过融合相关的领域知识，来获得对观察对象的深层理解，这就是影像的高层视觉认知。

遥感影像生理认知：是以对地学专家对遥感影像的视觉化形象思维的智能模拟为目标，达到地学专家在遥感影像解译过程中的右脑形象逻辑思维功能。其主要包括神经计算、地学优化、知识融合、决策分析等几个方面。

遥感影像心理认知：是一种以地学概念或地学知识进行符号化表达为基础的信息处理方式，从中结合了各种程序化的统计运算、逻辑单元、指数函数、运动过程等模型结构和视觉生理认知模型，获得对影像的从低层视觉理解、中层视觉生理理解到高层视觉心理理解的影像地学问题的求解过程。

二．遥感影像解译技术的应用

1 遥感影像解译技术在土壤侵蚀研究中的应用

80年代后，遥感和地理信息系统技术广泛应用于土壤侵蚀调查与监测中，其方法可以概括为目视解译法、遥感光谱分析法、参数化遥感定量法和人机交互式解译法4种主要研究方法及其相互混合智能化土壤侵蚀遥感解译系统。它们是在遥感影像激发土壤侵蚀专家对区域土壤侵蚀及其影响因子的认识前提下计算机自动记录土壤侵蚀专家对典型区域土壤侵蚀信息的识别过程，建造区域土壤侵蚀专家知识库，并用它对全区域进行土壤侵蚀信息的自动提取。

2 遥感影像解译技术在长江口治理中的应用

利用遥感和地理信息系统技术，分析了近20年来长江口的若干期卫星遥感图片的各种影像信息，对长江口的发育和演变状况、河道历史变迁、滩涂变化、口内外泥沙运动规律等进行了综合解译，其解译成果将为规划的修订提供重要依据，为长江口的科学治理开拓一条新路。

3 遥感影像解译技术在地质灾害防治中的应用

通过对公路地质灾害的解译，分析地质灾害的时空分布特征与对公路产生危害的主要原因。以彩红外航片为主，TM图像为辅，经地面检验综合解译是公路地质灾害调查的最佳途径。利用遥感技术可及时对设计公路路线中灾害地质问题做出解译，为路线方案比选提供指导性的地质资料。

三、遥感影像智能解译的发展趋势

现有的解译方法过分依赖影像的光谱特征，没有充分挖掘影像各种空间特征和地物其它属性特征；今后遥感解译应将知识划分为不同层次，按照知识层次融合，基于人工神经网络的方法与基于专家系统的方法，实现对遥感影像高层理解；通过多要素、多源遥感数据、多源信息的融合利用，提高遥感信息提取的精度；加强研究遥感由地球表面到成像过程的机理研究，即不断深化遥感信息与其反映的地表物质和传输介质相互作用机理。

参考文献

[1] 秦其明. 遥感图像自动解译面临的问题与解决的途径[ J] . 测绘科学， 2000， 25（ 2） ： 21- 25.

[ 2] 杨桄，刘湘南. 遥感影像解译的研究现状和发展趋势[ J] . 国土资源遥感， 2004， 60（ 2） ： 7- 11.

[ 3] 陈蓓青， 张穗. 长江口卫星遥感综合解译技术研究[ J] . 长江科学院报， 2004， 21（ 3） ： 26- 29.

[ 4] 骆剑承. 遥感影像智能图解及其地学认知问题探索[ J] . 地理科学进展， 2000， 19（4） ：289- 296.

[13]郑江，骆剑承，陈秋晓，等.遥感影像理解智能化系统与模型集成方法[J].地球信息科学，2003，5（5）：95-102

[6]骆剑承.遥感影像智能图解及其地学认知问题探索[J].地理科学进展，2000，19（4）：289-296.

遥感技术概述篇4

[论文摘要]为适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求，针对农科本科生的特点，本文明确了遥感课程教学目标，通过分析当前遥感教材的优缺点确定了适宜教材，依据理论联系实际以及学以致用的原则提出了以应用为目标的主要教学内容。

遥感就是对地球表面的地学过程及特征进行物理量测量，并以数字量的形式客观地收集、记录、传输、处理和重现这一信息的科学技术，是现代空间信息科学的主要组成部分[1]，涉及到空间、电子、光学、计算机和生物学、地学等学科领域，特别是在资源监测、环境管理、全球变化、动态监测等中应用非常广泛，显示其优越性。目前已广泛应用于农业、林业、地质、地理、水文、海洋、气象、环境等领域，已发挥重大作用。农业遥感即为将现代遥感技术与农业科学相结合，而应用于农业生产领域的一门新兴前沿技术，在当今遥感领域中最为活跃，也是迄今遥感应用最成功的领域之一，一直受相关科研机构、高等院校以及政府的积极关注。其中与农业学科领域关系密切的应用主要有：土壤调查，水分监测，草原调查、估产及监测，农学中的作物长势监测、营养诊断与作物估产，植保中的病虫害监测，农业气象中的农业气候研究与监测，农业生态中的环境保护和鱼情水产研究等[2]。伴随我国农业信息化进程的快速提升，遥感课程在高校农科本科生教育中的地位日趋重要。面对当前高等教育中新型农科人才需求，许多本科专业，对遥感技术都提出了很高的要求[3]，因此，为适应农业现代化和信息化的要求，必须进一步加强遥感课程教学以及提升学生遥感技术应用水平。基于此，根据笔者近5年的遥感课程教学实践，本文结合农科本科生的实际特点制定遥感课程教学目标、选择适宜教材以及调整教学内容。

一、教学目标

通过本课程的教学，使农科本科生了解农业遥感的基本理论、基础知识、研究现状及农业遥感技术发展趋势与应用，了解电磁辐射与电磁波谱的相关知识，学习地物波谱的测定方法，认识地物反射光谱的响应规律，学习绘制地物反射光谱曲线的方法，掌握常规的遥感仪器和软件的操作方法，理解遥感技术农学机理，掌握遥感图像处理的基本原理和方法，掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能，掌握光谱数据处理方法，使农科本科生掌握研究农业遥感的基本方法和基本技能，注重培养农科本科生的实际操作和应用能力。

二、适宜教材

依据农科特点和遥感在农业领域中的应用现状，选择适宜教材是比较困难。如教育部面向21世纪课程教材《遥感导论》[2]，这部教材的特点是内容丰富，涉及技术原理较多、较深，对于农科本科生而言，技术原理显得过深、有些内容较为陈旧，尤其应用案例。《植被与生态遥感》[4]教材内容系统，编排合理，理论分析深入、学术价值较高，但有关遥感基础概念和基本技能甚少，作为农科本科生教材尚不合适。《遥感概论》[5]内容编排逻辑性强，概念清晰易懂，实验内容简单而易开展，但很多应用案例比较陈旧，不能满足当今新型农科本科生人才需求。21世纪高等院校教材《遥感技术导论》[6]内容系统，理论构架完整，概念清晰易懂，技术注解详细，但对于农业应用涉及较少，所选应用案例也较老化。《农业定量遥感基础与应用》[7]是一本系统阐述农业遥感新应用的专著，可作为农科本科生教学的参考书，但由于技术理论基础体系不完整、内容因偏重于农情遥感而显得覆盖面不够广泛，不适宜作为农科本科生教材。为此，笔者讲解遥感原理时选择《遥感技术导论》作为教材，讲解较新遥感农业应用案例时选择《农业定量遥感基础与应用》作为教材，这样可有效地提高学生的遥感理论和实践应用水平，以适应新型农科人才培养的要求。

三、教学内容

科学地选择教学内容，优化教学内容，合理教学分配，是《遥感导论》教学的关键环节[8]。主要内容为遥感的基本概念、类型、特点、发展概况与在不同应用领域中所发挥的作用、电磁辐射与地物光谱特征、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感图像处理、遥感图像目视解译与制图、遥感在农业领域的应用等。

电磁辐射与地物光谱特征主要讲解斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律、黑体辐射规律或普朗克公式、大气的成份和结构、典型植被光谱反射特性以及地物反射三种形式（镜面反射、漫反射和方向反射），重点解释该内容所涉及到的一些术语或概念，比如电磁波谱、光谱特征、辐照度、辐射出射度、朗伯源、绝对黑体、太阳常数、大气窗口、光的干涉和衍射、反射率及反射波谱等，该内容要配套开展光谱测定仪的使用及光谱数据处理操作方法等光谱实验。遥感成像原理与遥感图像特征主要讲解世界范围内主要的陆地卫星、气象卫星、对地观测系统（EOS）卫星和海洋遥感卫星平台、摄像像片的几何特征（垂直摄像、倾斜摄像、几何特征、中心投影、垂直投影和像片的比例尺）、微波遥感的概念和特点以及四种分辨率（光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率和辐射分辨率）间的关系。遥感图像处理主要讲解光学原理（亮度对比、颜色对比、颜色性质、明度、色调、饱和度以及加色法和减色法等）、遥感影像的预处理（包括辐射校正、几何校正、对比度增强、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等）和多源信息复合等，该内容要配套开展辐射校正、几何校正、拼接、镶嵌、掩膜、融合、link等上机操作性实验。遥感图像目视解译与制图主要讲解遥感影像的目视解译、遥感影像的监督分类和非监督分类及其误差和精度评价、专题图制作等。遥感在农业领域的应用主要讲解植被遥感、土壤遥感、水体遥感等。

四、结语

遥感技术是20世纪60年代兴起的一种从远距离不实际接触物体而感知地表目标物及其特征的综合性探测技术，是现代空间信息科学的主要组成部分，涉及到多种学科领域，它的功能和价值引起了许多学科的关注。

近5年，面向农科本科生基础知识的实际情况，笔者以学生发展为本紧扣教学大纲开展遥感课程教学，教学目标制定明确，教材选用适宜，教学内容丰富，覆盖面广，应用实例典型且较新。结合遥感技术在农业领域中的应用，主要内容涵盖了农业资源与农田环境监测、数字农作技术、精确农业、农情监测预报等主要应用领域，集中体现遥感可视为农业资源利用的“好管家”、农田管理的“好帮手”、农情监测的“千里眼”等重要作用。

课程教学目标定位合理，重点突出，符合农科本科生实际，适应当前新型农科人才发展的需求。所选用的教材互补性强，主次分明，难易程度适中，有利于农科本科生人才培养。教学内容本着理论联系实际以及学以致用的总体原则进行系统讲授，概念讲解透彻，有明显的重点和难点，遥感图像解译方法适应当前农业应用需求，覆盖面较广，且系统性强，适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求。

近5年教学实践证实，针对农科本科生的特点，本文该课程的教学目标、教材和教学内容是合理的，与当前高等教育中新型农科人才培养的要求是相适应的。

[参考文献]

[1]杨邦杰.农情遥感监测[M].北京：中国农业出版社，2005.

[2]梅安新，彭望琭，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]王鹏新，严泰来，张超，等.农业院校研究生遥感科学与技术系列课程建设初探[J].高等农业教育，2008，06：80-83.

[4]张佳华，张国平，王培娟.植被与生态遥感[M].北京：科学出版社，2010.

[5]彭望琭.遥感概论[M].北京：高等教育出版社，2002.

[6]常庆瑞，蒋平安，周勇等.遥感技术导论[M].北京：科学出版社，2004.

[7]王纪华，赵春江，黄文江.农业定量遥感基础与应用[M].北京：科学出版社，2008.沙

遥感技术概述篇5

关键词：遥感技术；地质勘察；水利工程施工

中图分类号： TV 文献标识码： A

0前言

在当前水利工程建设中，勘查设计是当前设计工作的主要方面，如果采用常规的地质勘查，要对于水利工程项目的地质、地形、地质构造等条件进行详细勘查，其困难是非常大的，尤其是对于地形复杂、地质条件重叠性强的地区更是如此。目前，伴随遥感技术的快速发展，遥感技术在江河治理、水利项目区域稳定性方面、水利库区淹没范围、引水项目的选线等方面均起着至关重要的作用，是目前水利行业最为重要的技术手段。

1遥感技术及其特点

遥感技术在我国使用可以追溯到上世纪70年代，伴随遥感技术的快速发展，其逐步成为当前社会不可缺少的技术手段，目前，应用最广泛的领域是室内工业测量行业、广领域内的陆地以及海洋信息采集、全球范围内气候和环境变化趋势等。在上述这些领域，均具备显著的优势，以下就常见的几个重要特点进行简单介绍：

1.1能涉及的勘察范围广

利用一副卫星图片，就可以很容易地拍摄出至少34000km2的面积，对于我国960万km2的领土而言，也只需要500多张卫星图就可以全部覆盖；但是，如果使用航拍照相，如果将国土面积全部覆盖，则需要100多万张，这些特点足可以保证卫星遥感技术在今后能够大面积使用。

1.2信息获取速度快

利用气象卫星可以再1天以内对地球进行两次以上的遥感摄影工作；利用陆地卫星在半个月以内可以将地球遥感影像重复摄影一次。所谓的卫星遥感调查就是利用气象和陆地卫星在较短时间以内，可以准确获取大范围和突发性事件的基本资料。与此同时，利用遥感技术可以进行多层次、多波段、多领域的观察，并且形成综合性网络区域覆盖。

1.3遥感技术抗干扰能力低

利用卫星进行遥感预测，具备良好的抗干扰性能，受外界干扰少，人为影响较低，在此基础上，利用卫星对地面的库区进行遥感探测，再将一系列数据程序经过处理得到原始资料，然后进行分类规整，同时配合地面人员实际调查进行数据核实，因此，卫星遥感技术具备极高的抗干扰性能，防止了来自诸多认为因素的影响，这样一来，就使得资料的查找更加合理客观。

2遥感技术在水利工程地质勘测中的实际应用

2.1遥感技术在目前水利建设规划中的重要作用

进行合理的测勘是对水利规划的基础工作，为了最大程度实现水利现状的观测，为水利行业提供原始资料以及为日后可能出现的情况做合理预测，可以将传统手段和先进的遥感技术结合起来。由于一般情况下，主要是通过地形图和野外勘测资料来对目前的水利分布进行很好的规划，因此，合理的地形图对于调查的影响很大，如果地形图相对陈旧，就必须消耗大量的精力和时间对地形进行重新测绘。如果使用遥感技术，一般不会出现类似的问题，由于使用卫星遥感，获取的资料周期短，时效性强，在北方的气候条件下，受到的影响不大，因此，可以很容易地得到卫星遥感图像，即使在南方环境条件下，也可以获得不少的图像资料，据此就可以分析出当前的地形图是否有可用性，如果地形图同遥感信号资料无差别，只是单纯的减少了部分建筑物，对于此类地形图经过修改以后是可以继续使用的。

遥感技术在水利规划方面的应用也很普遍，首先要做的是，用可见光和红外线波段来检测某些已被污染的河流，并且找到既定的污染源，如果是由于煤矿、造纸厂等排放废水而导致的水污染可以用可见光进行探查，如果是由于热废水造成的污染可以用红外线进行评估，先测定河流可以承受的容量，再分析河流的污染成分、评估污染的严重程度，以及在不同时间内允许的污染物排放量。利用卫星遥感技术进行处理，就可以测量出不同时间内，不同季节的水域面积等基础资料，这样一来，我们可以最大程度简化工作内容，使工作人员的工作得到放松，节约了基础资金，此项技术已经在珠三角地区得到应用，并且取得了成功。

2.2遥感技术在水库设计方面的具体应用

在我国的水利建设中，不管是防洪和发电，农田灌溉和居民用水等方面都离不开水库，因此，水库项目的建设是目前水利项目的重点。关于水库工程的论证问题，所涉及的方面一般包括：基本识别问题、方案制定、评价影响分析、论证方案等，涉及到水库论证方面的问题包括水库建设、工程建设问题、泥沙填埋等问题，以及水库库区的淹没范围、库区周边环境评价以及工程效益评估等问题。在水库淹没范围的勘查和规划等方面，卫星的遥感技术有相当高的开发价值和潜力，在库区建设中，对于淹没损失的预估数额比较粗浅，一般情况下，是以小比例地图作为基本参考，并且，加之地图的更新周期较长，不能及时反映库区当时的情况，为了准确反映某一时间段的具体情况，必须组织工作人员进行现场勘查，对地图作出相应的修改，如果使用了卫星遥感技术，在使用计算机进行数据处理时，就可以极大地提高工作效率，使得统计出的数据更为可靠。在水库库区规划阶段，利用卫星遥感技术拍照或者航拍对淹没区域进行预估，数据不但全面精准，又使调查结果权威、具备说服力，目前这些技术已经得到论证，并且应用前景可观。

3结语

遥感探测技术获取的数据时同一时间段、覆盖地域的遥感数据，这些数据宏观、准确的反应了很多自然人文现象以及地球上的各种地质形态，真实反映了地质、地貌、植被、水文、构筑物等地物特征，全面展示了地理事物间的各种关系，遥感技术具备的测勘范围广、信息获取便捷、信心综合能力高、受外界影响小等特点，保证了在水利工程勘察中具备的强大的应用能力以及遥感技术在水利规划、水库工程建设、河流整治、水资源调查等方面的具体应用进行了分析，表明遥感技术在水利地质勘查方面具备良好的应用前景。

参考文献：

[1].张军杰.武汉天兴洲公铁两用长江大桥岩溶发育段工程地质勘察[J].桥梁建设，2007（Z2.130-133.

[2].蔡保祥.遥感技术在山区高速公路工程地质勘测中的应用[J].中国科技纵横，2010（.11）.19.

[3].赵修军，陈锁忠，邹叶锋等.地质雷达在江苏宜兴段高速公路边坡勘测中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，2007.18（.01）.111-114.

[4].舒细秀，左重辉.试论湖南城市防洪工程地质勘测的方法和原则[J].湖南水利水电，2004（02）.32-33.

遥感技术概述篇6

[关键词] 城市热岛效应 植被指数 城镇化 遥感技术

1 引言

近年来，城市热岛效应越来越受到人们的关注，国内外的许多专家和学者也都对城市热岛效应进行了大量的研究，从城市热岛的产生原因、危害和防止等方面入手，取得了很大的进展。随着遥感技术等现代科技的广泛应用，在新技术的支持下，城市热岛效应的研究也进入了一个新阶段。

2 城市热岛效应概述

2.1 城市热岛效应的概念

城市热岛通常是指在气温上，城区气温高、郊区气温低的现象，在温度空间分布上，城市犹如一个温暖的岛屿。城市热岛是一种城市公害，尤其是在中低纬度地区的夏季，它使原来就比较高的气温更高了。城市热岛效应加剧了城市高温出现的频率和高温灾害，并因此带来了巨大的经济损失。

2.2 城市热岛效应产生的原因及其危害

2.2.1城市热岛效应产生的原因

产生城市热岛效应的主要因素有:（1）市区人口密度、建筑物密度高。(2)人为排热和大气污染严重。(3)城区内绿地面积少，而地表和反射率较高的人工建筑物和地表较多。(4)有集中的人工热源。

2.2.2城市热岛效应的危害

城市热岛效应的危害主要包括：（1）市区高温对人的影响。经研究发现，人口死亡率与温度密切相关，气温高于34摄氏度，死亡率明显增加。（2）促使光化学烟雾的形成。高温季节，汽车尾气和工厂排放废气中的氮氧化物和碳氢化物，经光化学反应形成一种蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成二次污染物。热岛的强度越大，这种光化学烟雾就越大，危害就越强。（3）热岛效应加重了城区的污染，增加对能源的需求。由于热岛的存在，增强了逆流效应，使原本扩散到郊区的污染气体又重新地被吹回市区，增强了市区空气的污染。

3 遥感技术与城市热岛效应

3.1 城市热岛效应的监测方法

目前，对城市热岛效应的监测方法主要有以下几种：

3.1.1 气象站法。传统的热岛效应运用气象站历史数据，选取若干个温度指标，分析一个城市或区域在不同发展阶段热岛特征变化情况。气象站数据可以描述城市热岛的历史演变过程。

3.1.2 定点观测法。根据城市热岛空间分布状况，定点观测可以从水平和垂直方向 2 个方面考虑。其中，城市热岛水平分布特征一般是选用城郊若干个典型的位置，进行数项温度气候指标的测定比较；或者是利用横穿城市剖线进行观测研究。

3.1.3 运动样带法。运动样带法通常是在车辆上安装气温测定传感器，并连接着一个便携式的数据采集器。一般数据每16s采集一次，车速保持在20～30km/h，传感器安装在距车顶0.6m，距地面1.45m 高处，以避免发动机和尾气热量的影响。

3.1.4 遥感测定法。根据地物在不同波段辐射值的差异，利用热红外传感器对城市地表温度进行大面积观测，通过计算得到地物热量空间分布。

3.1.5 模拟预测。城市热岛效应常用研究模型有统计模型、能量平衡模型、数值模型、解析模型和物理模型等。

3.2 城市热岛效应的遥感调查

最早利用遥感手段进行的热岛效应研究可以追溯到1972年，Rao首次将遥感技术应用于城市热岛效应的研究[1]。从那以后，遥感技术就被广泛用于城市热岛的研究中。其数据源主要包括航天、航空和地面的数据。目前，城市热岛效应的遥感监测方法主要有：基于温度的热岛监测方法、基于植被指数的热岛监测方法、基于“热力景观”的热岛监测方法等。

3.2.1基于温度的热岛监测方法

由于热红外遥感记录的是地表物体的发射辐射、环境及大气的辐射之和，可方便地换成卫星亮温。卫星亮温、地温和气温三者之间关系密切，因而基于温度的城市热岛监测方法便成为进行城市热岛研究最常用、最直观的方法[2]。根据处理温度手段的不同温度监测方法又可以分为两小类：基于亮度温度的监测方法和基于地表温度的监测方法。基于亮温进行城市热岛研究一般都假设由于城市区域范围有限，可以认为研究区水汽状况近似一致，因而大气对辐射亮温的影响可以忽略。但是，由于地表热辐射在其传导过程中受到大气和辐射面的多重影响，卫星遥感所观测到的热辐射强度已不再是单纯的地表热辐射强度，亮温同地表真实温度往往相差很大，有时达到5～6K，因而使用亮温直接进行城市热岛研究有着很大的局限性[3]。

3.2.2基于植被指数的热岛监测方法

目前，植被指数作为反映地表植被信息的最重要信息源，已被广泛用来定性和定量评价植被覆盖及其活力。1993年，GALLO等首次运用由AVHRR数据获得的植被指数估测了城市热岛效应在引起城乡气温差异方面的作用。结果表明，同地表辐射温度一样，植被指数和城乡气温之间也存在明显的线性关系，而且在解释平均最低气温的空间变化方面更为有利。进一步研究表明，在地表特征基本未变的情况下，城乡之间的NDVI差异同城乡之间最低气温差异的关系比之同期的城乡地表温度与城乡最低气温差异的关系要紧密且更稳定。城乡间NDVI的差别可能成为导致城乡两种不同环境下最低气温差异的地表物质属性标志[4]。

3.2.3基于“热力景观”的热岛监测方法

基于“热力景观”的监测方法系，胡华浪、陈云浩等借鉴景观生态学的研究方法引入了“热力景观”概念，在遥感技术的支持下用景观的观点来研究GIS ，城市热环境建立了一套热环境空间格局与过程研究方法和评价指标体系[5]。该方法的评价指标由分维数、形状指数、优势度、破碎度、分离度及多样性等组成，使用该方法对上海市热环境的空间格局和动态演变特征进行了分析。结果表明，热力景观随城市发展而日趋破碎、细化，人类活动对热力缀块有着巨大的影响。

4 城市热岛效应研究实例

福州市位于我国东南沿海，福建省东部，闽江下游。地貌属典型的河口盆地，城区位于盆区中央。盆地四周被群山峻岭所环抱，其海拔多在600～1000米之间。东有鼓山，西有旗山，南有五虎山，北有莲花峰。境内地势自西向东倾斜。由于地形的闭塞，不利于气流流动，造成热岛的加剧，夏季中午气温高达36℃以上。近几年，福州成为全国新三大火炉之一，除了气候变化的原因外，城市热岛效应也是高温的重要原因之一。福建师范大学的林志垒应用1998年和1992年福州市卫星影像数据，对福州市热岛效应进行动态研究，结果表明：随着城市建设的发展，原热岛范围内高温区增加，热岛范围明显扩大，尤其是市区东部发展最快，同时热岛小热岛也不断涌现[6]。究其原因主要有如下几点：（1）城市“水泥化”，不透水面增多。（2）城市建筑物密度大。高楼林立，建筑物密集，使得地表风速通风不良，不利于热量向外扩散。（3）大量人为热释放。工业、交通、人民生活中使用能源释放大量热能。

季崇萍等利用1971年～2000年北京20个气象观测站逐日4个时次的温度资料，选取具有代表性的城区和郊区多个站点的平均值，对北京城市化进程对城市热岛效应的影响、城市热岛强度的日变化和长期变化进行了研究。李俊杰等利用两个时相的MODIS 31 波段数据，生成南京城市亮温场，分析了南京热场的分布、大小，利用亮温场均值、方差和相对温度评价城市热岛强度，并对两个时相城市热场的范围及强度变化进行了分析。张穗等利用武汉市地区的LANDSAT7、TM图像对于热红外波段遥感图像灰度值和地面温度之间的关系进行了定量的解译，并且采用IHS图像复合增强的方法得到了武汉市地面热场分布图，取得了很好的模拟效果[7]。

5 结语

本文结合城市热岛效应研究实例，对城市热岛效应的概念、产生原因及危害等进行了概括性的介绍，着重论述了“3S”技术在城市热岛效应研究过程中的作用,以福州、北京、武汉等地为例介绍了城市热岛效应的研究进展。温度及土地利用类型是影响城市热岛效应最关键的两类指标，因此，遥感技术及城镇化进程在热岛效应研究过程中起到了重要的作用。对于城市热岛现象的研究，目前的监测方法尚无法解决或降低热岛效应的危害，要改善城市热岛效应的影响，就必须综合考虑各方因素，有的放矢，才能从根本上解决问题。

参考文献：

[1] Rao P k. Remote sensing of urban heat islands from an environmen2tal satellite[J].Bulletin of the American Meteorological Society,1972,53:647-648.

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[3] Weng Qihao.Fractal analysis of Satellite - detected Urban Heat Is land Effect[J]. Photogram metric Engineering & Remote Sensing, 2003, 69(5): 555-566.

[4] 周淑贞,束炯.城市气候学[M].北京:气象出版社, 1994.

[5] 胡华浪,陈云浩,宫阿都等.城市热岛的遥感研究进展[J].国土资源遥感,2005, 65(3):5-9.

[6] 林志垒.福州市热岛效应动态分析研究[J].四川测绘,2001,24(3):140-143.

遥感技术概述篇7

 

N. Roshani , M. J. Valadan Zouj , Y. Rezaei , M.Nikfar

 

摘要：利用遥感数据特性来判读冰雪信息是获得水文参数的新方法。为了获取冰雪信息的特性，目前用于观测的气象台站的数量是远远不够的。本文通过使用远程遥感数据来消除这些缺陷。冰雪具有不同于绝大多数地物的光谱反射率特性，但是也有类似于云的反射特性。这可以用中红外波段来区分它们。本文主要论述了雪盖面积的提取，遥感影像积雪的判读等方面的研究。在这项研究中，我们使用地球资源卫星图像资料。

关键词：水文学  遥感技术  积雪制图  信息提取  雪盖面积

 

1 引言

通常，水文学家都想知道在某一山地有多少水以雪的形式存储，有多少水以液态形式储存。一般来说，这些指标都是难以被定量测量的，尤其是在山区（Najafzadeh，Abrishamchi，Tajrishi，2004年）。但是随着科技的进步，遥感技术正被广泛的用于各种极端天气下积雪的测量。遥感（RS）和地理信息系统（GIS）是两个正在越来越多地被用在冰雪研究的新技术。它们可用于观测积雪变化，通过结合气象资料分析，进行必要的向上或向下扩展研究，提出水文变化的反演模型。遥感提供了诸如提取雪盖面积和积雪水量的估测等方面的数据获取的优势。而这些数据对于融雪径流实时预报来说具有决定因素。

我们应该知道利用雪和冰在不同波段的反射来获取水文参数的遥感技术。为了利用遥感技术在水文上的应用，研究的资料应采用合适的图像。因此，我们应该界定标准，来选择一个合适的传感器。

据了解，将遥感、地理信息系统和适当的水文模型综合应用能够进行有效的水资源管理，能源生产和防洪减灾准确的估计（Tekel，2005年）。

在本文中，我们研究了遥感在获取水文所需参数方面的能力。为了达到这个目的，首先，考虑冰和雪的电磁波谱反射率的特性。其次，选择合适的标准传感器的解释。最后，对结果进行讨论。

2 冰雪的电磁波谱特性

考虑到积雪在电磁波谱的特性，在研究冰雪变化中，使用水资源遥感数据。在积雪研究波段的选择中，主要以可见光，红外和微波为主。

2.1 可见光和近红外波段

人们眼睛看到的新雪是白色的。这是因为雪在人眼敏感的波长范围（大概在0.4µm-0.65µm）具有较高的反射率。当新雪的反射率在可见光波段和红外波段下降时说明雪开始变老，而反射率的降低主要是由于诸如灰尘、花粉和大气气溶胶粒子等污染物的影响。在研究积雪中，通常使用可见光和近红外遥感数据的好处是因为图像较容易被解译。不过尽管积雪在一定程度上可以容易的被提取出来，但关于雪的含水量信息却很难获得(Tekel ,2005)。

2.2 热红外波段

热红外遥感数据相对于其他波段遥感数据目前很少被用于来测量积雪特性。因为我们应该认识到积雪的辐射光谱，以确定雪的温度。尽管收到一些限制，但是热红外遥感数据在判读有雪区和无雪区的边界时是很有用处的（Rezaei,2004年）。而像可见光和近红外遥感图像一样，云会对热红外图像的可用性造成影响。但是如果有云的话，云上的气温也可被测量的（Tekel,2005）。

2.3 微波波段

微波波段和微波传感器的大多数应用程序都对气候条件敏感。事实上，积雪的物理特性决定了它的微波性能。从性质影响的积雪微波响应包括：深度和水当量、液态水含量、密度、，颗粒大小和形状、温度、各层的地表覆盖物。由于积雪响应与它的状态变化有关，因此定期监测可被允许。从天气条件和测量时间上看，微波成像方面的优势是明显的，微波具有全天时全天候成像的特点。

在大流域，微波图像已被用来分析积雪和深度。然而，它们较低的空间分辨率降低了其在山区流域的可用性（Tekel,2005年）。

此外，微波的感应器可以穿透大雪，并获取有关它的信息，这是光学传感器不具备的能力。主动微波的传感器（例如合成孔径雷达）比被动微波传感器具有更好的空间分辨率，但需要更多的设备支持。

3 遥感传感器的选择

在降低成本和大覆盖范围水文应用中使星载遥感是比较受欢迎的选择（Samantha, 2004）。卫星平台的选择主要标准是空间、时间分辨率，盆地面积和气候条件等。利用遥感技术在进行积雪监测时，获取一个无云天气情况下的遥感图像是非常重要的优势。从这个意义上说，地球资源卫星和NOAA卫星图像比飞机数据要好的多。尽管现在NOAA卫星可以在小规模的地区分析，但由于其具有的空间分辨率，已经存在着许多成功的应用。陆地卫星也可用于小流域地区。然而，无论诺阿和地球资源卫星，它使用可见光和近红外波段的电磁频谱时，云的影响都是主要问题。虽然热红外波段不能穿透云层，但它们可被用于在夜间获取无云图像的可能性。

一种解决云问题方法是用被动或主动的微波数据。这两者都可以在夜间或白天获取。然而即使云问题被解决了，遥感图像的解译则是比光学图像更加困难的问题。微波图像判读困难主要是由于这些图像是从某一高度获得的地表或地下地物属性。

4 研究区概述

AlamChal冰川位于伊朗北部附近的马赞达兰省。AlamChal冰川是伊朗一座重要的冰川，其高程范围在3700m到4250m之间，其最大长度达到4.5km，最大宽度为2.25km。

5 研究方法与资料

在本文是基于ENVI软件利用陆地卫星数据及IRS_LISS图像进行积雪研究的。IRS_LISS影像波段不能反映积雪反射率，因为其使用的波段中没有合适的。但是利用陆地卫星的遥感数据，可以进行区分有雪区边界和无雪区边界。要获取积雪信息，我们通过使用归一化积雪指数NDSI进行提取。归一化积雪指数计算公式如下：

                 NDSI = [CH(b4)-CH(b6)]/[CH(b4)+CH(b6)]

式中，b4（545-564μm）和b6（1638-1652μm）为MODIS数据的可见光和短红外波段。

而且我们可以通过使用K-means非监督分类方法获取冰雪覆盖区面积。从陆地卫星数据上我们计算得到积雪覆盖面积为4.6km2。

5.1 新雪的提取

如上所述，雪在可见光区的高反射率而连续的新雪在红外波段的高反射率。要获得新雪信息，利用陆地卫星数据的第2和第4**的积雪的光谱反射率进行积雪识别。如下图所示，红色区域显示的即为新雪。

5.2 积雪的解译

如前所述，积雪在位于陆地卫星数据第4波段和第5波段中有个积雪反射率非常低的区域。我们选择第4波段和第5波段具有反射率低的成雪区域进行解译。如下图所示，绿色区域显示的即为成雪。

6 结果分析

获取遥感积雪数据最重要的参数是雪盖面积（SCA）。只是通过地面观测来估计雪盖面积是非常困难的，但是运用遥感影像数据则比较容易获取。

（1）卫星图像在计算雪盖面积以及山区和其他地区的冰川水文参数时具有很高的性能。

（2）对大规模流域的积雪进行监测时，MODIS和NOAA卫星图像是合适的。但对小规模流域积雪进行监测时，陆地卫星的影像是合适的，因为它的分辨率高于MODIS和NOAA卫星图像的空间分辨率。

（3）为了从光学图像上提取积雪特征，通常选择可见光波、近红外和热红外段的遥感影像，这是因为在这些波段，雪的反射率有不同于其他波段的地方。

遥感技术概述篇8

关键词：遥感技术；农田水利；资源利用

中图分类号：TP317.4 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2012）005-0047-02

0 引言

随着农田水利技术的发展，遥感技术在水利资源中的应用显得越来越广泛，尤其在农田水利建设中，遥感技术起着重要的监测和评估作用，能对农田洪涝干旱灾害进行科学有效的监测和评价，能对农田水土流失和水土腐蚀情况进行监控和分析，能对农田中灌溉情况进行分析和判断，将有利于我国现代化农业的发展。

1 遥感技术概述

1.1 遥感技术概念

遥感技术主要是指从外层空间或者远距离高空的平台（即波探测仪器或者遥感器）上通过电子光学或者光学接收地球表面的反射或者电磁波信号，并利用数据磁带或者图象胶片的形式进行记录再传输至地面，通过信息处理、野外验证、判读分析，从而为环境动态监测、资源勘测等部门规划决策提供服务。遥感技术是摄影、扫描、信息传输、响应的过程，主要研究的是地面某物状的位置、大小、形状及其跟环境的相关性的科学技术。遥感技术现广泛应用于地球资源勘探、环境监测、气象、水文、海洋、地理、地质、林业、农业等各个领域。

1.2 遥感技术原理

世界上不管是什么物体，都存在着光谱性，也就是说每个物体都有着一定程度的吸收、辐射、反射光谱的性质。由于各物体在同一光谱区内所出现的光谱特性有所不同，相同物体在不同发光谱区域内所出现的光谱特性也有区别。也即由于时间和地点的不同，太阳对地面的光照射角度存在着差异，各物体或者同一物体吸收和反射光谱也各不相同。遥感技术就是依据此光学原理，对不同光谱特性下的物体进行判断和分析。其常使用的有红外光、红光、绿光三种光谱波段，其红外光波段主要将探测矿产、土地以及资源；红光主要用来探测水污染、植物的生长和变化情况；绿光主要用来探测土壤、岩石、地下水情况。同时，还存在微波段，主要是对海底鱼群的游弋及气象云层进行探测。

遥感技术主要涉及到的系统有：遥感平台（用来搭载遥感仪器的）、传感器（主要是用来收集、传输和记录遥感数据的装置，传感器是遥感技术中的核心部件）、遥感信息数据接受处理系统（其由数据接受、记录系统和数据处理系统所组成）、分析解译系统（对数据进行判断、研究和分析，提取有用的数据和信息，并翻译成易懂的图件或者文字资料）等。2 遥感技术在农田水利资源中的应用

2.1 遥感技术在防洪抗旱中的应用

遥感在农田防洪抗旱中的应用主要表现在紧急救援、快速反应、洪涝灾害情况反映、以及灾后重建等方面。目前我国已经建立了农田洪涝灾情遥感速报系统，此系统的运行一般存在两种模式。

（1）对灾区进行宏观的监测和评估。其主要是通过NOAA气象卫星所反映的数据，对我国易发洪涝灾害地区的情况进行每天两次的速报，即对其灾情分布、持续时间、影响程度等进行监测和评价，给出损失数据、灾情简报和图像。（2）对灾区的重点进行监测和评估。其主要是通过雷达卫星和机载合成SPOT数据、TM数据（来自主题测绘仪）、SAR图像数据（来自孔径雷达）以及其它高分辨率数据，结合地理信息系统技术对灾情比较严重的地区，进行多层次地监测和评估，给出详细报告和灾情图像，报告灾情损失数据，并且为灾后重建提出一定的决策建议。实践已经证明，遥感技术在减轻洪涝灾害损失方面有着极其重要的作用，尤其是在紧急救灾、灾情监测、灾情评估、降水遥感监测、旱情监测、旱情评估以及灾后重建等方面，遥感技术提供了快速、客观、全面的数据，为决策部门提供了强有力的决策依据。

2.2 遥感技术在水土流失监测治理中的应用

近年来，为了保证水土不流失，全国展开了土壤侵蚀定量调查。在调查中，涉及的最为主要的技术就是遥感技术，遥感技术以其经济、动态、快速、宏观的优点成为我国土壤侵蚀定量调查的最主要信息源。通过遥感技术，为我国水土环境保护、水利和农林、江河治理、国土整治、西部大开发、水土保持生态建设等提供了科学的可靠的数据信息资料，从而为有关部门的决策提供科学依据。由于土壤侵蚀过程非常复杂，其一般受到人为因素和自然因素的综合影响。人为因素主要是指土地的人为利用，如放牧、耕地、修路、开矿等，自然因素主要是土壤、地质、地形、植被、气候等。不同的土壤侵蚀类型，其影响因素也是不一样的，对于水蚀来说，参考通用土壤侵蚀方程各因子指标，并考虑遥感技术与常规方法相结合方法能否获取以及是否方便在GIS中存取、表达和计算。一般选择降水、地形或坡度、沟谷密度、植被盖度、成土母质及侵蚀防治措施等作为土壤侵蚀量估算的因子指标。

2.3 遥感技术在河道动态变化监测评价中的应用

通过卫星遥感技术，对河道变化进行检测，预测河道的未来发展趋势，以方便农田水利规划以及防灾减灾等工作的开展，从而为我国社会经济效益的增加做了重要贡献。农田水利建设中，河道特征一般有：河型、河道水流流态、河床地貌地形、河道平面形态以及水体物质如污染物和挟沙等。通过遥感技术对河道特征进行监测，获取以上特征数据信息，提供给相关部门进行分析，从而有利于其作出科学的农田水利建设决策。

3 遥感技术在水利资源应用中的发展趋势

随着信息化技术的发展，遥感技术在我国农田水利现代化建设中也实现了推广，遥感技术将在农田水利建设中“无孔不入”，并且为管理层提供有效的科学的可靠的决策数据。在水利建设中，遥感技术将会呈现以下几个趋势：第一，逐渐实现集成化。农田水利建设中，遥感技术将不断推进其信息化进程，信息化过程中不但要求遥感所获取的数据进行紧密的严谨的集合，从而形成一个更大的数据系统。同时，遥感技术往往还会与如OA系统、MIS系统等外部系统进行密切结合，实现用户的多方面要求。所以，遥感技术将逐渐和外部系统进行无缝集成对接。第二，逐渐实现数学模型化。对水利工作人员来说，只是对图形数据进行查询、浏览根本没有多大意义。应该扩充遥感在农田水利建设中的作用。因此，就必须通过遥感软件进行专业的分析。水利行业要求遥感系统平台提供专业的分析算法和专业模型，以便对各种水利数据进行深层次的分析，使系统具有辅助决策支持功能，为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。第三，逐渐实现标准化。在遥感技术应用中，没有形成一定的标准，其标准化使用是农田水利规范建设的需要。标准化主要就是指要做到遥感技术的可收缩性、互操作性、可移植性、环境通用性。主要的内容有：数据收集、数据分析、数据交换、数据测算、解释等等。

综上所述，遥感技术在农田水利中有着广泛的应用，遥感技术的应用将有利于农田防洪抗旱工作，有利于对农田利用情况进行科学分析，有利于对农业灌溉系统进行精算，有利于对农田水土流失进行监测、评价和治理，有利于对河道动态变化进行监测和评价。因此，应该大力推动遥感技术在农田水利建设中的应用力度，加大实现遥感技术应用的网络化、集成化、模型化、标准化。

参考文献：

\[1\] 张小晴.遥感-应用领域十分广泛的高新技术\[J\].安徽地质，2009(1).

\[2\] 王五德.论RS、GIS与GPS集成的定义、理论与关键技术\[J\].遥感学报，2010(1).