資源環(huán)境遙感復習

1、-作者xxxx-日期xxxx資源環(huán)境遙感復習【精品文檔】資源環(huán)境遙感第一章 資源環(huán)境遙感及其發(fā)展1.環(huán)境遙感的概念：廣義：以探測地球表層系統(tǒng)及其動態(tài)變化為目的的遙感技術，可理解為涉及大氣、水（包括海洋）、生態(tài)環(huán)境等所有遙感活動的代名詞。狹義：利用遙感技術探測和研究環(huán)境污染的空間分布、時間尺度、性質、發(fā)展動態(tài)、影響和危害程度，以便采取環(huán)境保護措施或制定生態(tài)環(huán)境規(guī)劃的遙感活動。此處僅指遙感技術在環(huán)境科學研究中的應用。 2.資源環(huán)境遙感的特點:資源環(huán)境遙感在數據獲取上具有多層次、多時相、多功能等特點，在應用方面具有多源數據處理、多學科綜合分析、多維動態(tài)監(jiān)測和多用途的特點。多空間尺度性多時間尺度性多用

2、途性多學科綜合性3.空間（地面）分辨率：指遙感圖像上能夠詳細區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，即傳感器能夠把兩個目標作為清晰的實體，記錄下兩個目標物之間最小的距離，是用來表征影像分辨地面目標細節(jié)能力的指標。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。4.光譜分辨率：指傳感器所能記錄的電磁波譜中，某一特定的波長范圍值，波長范圍值越寬，光譜分辨率越低。5.時間分辨率：對同一目標進行探測時，相鄰兩次探測的時間間隔內目標變化情況的分辨能力6.多空間尺度性：Ø 巨型環(huán)境特征（大陸架、洋流等）：千米級，氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星Ø 大型環(huán)境特征（資源調查、環(huán)境質量評價等）：百米級，陸地系列衛(wèi)星Ø

3、 中型環(huán)境特征（作物估產、污染監(jiān)測等）：50m尺度，較高分辨率陸地系列衛(wèi)星Ø 小型環(huán)境特征（工程設計、水庫建設等）：米級，高分辨率商業(yè)衛(wèi)星或航空遙感7.多時間尺度性：Ø 超短期（臺風、森林火災、污染事故等）：小時，衛(wèi)星與地面遙感監(jiān)測結合Ø 短期（洪水、作物旱情等）：天，多時相遙感信息對比分析Ø 中期（作物長勢等）：季節(jié)，多年遙感數據和抽樣統(tǒng)計分析Ø 長期（水土流失、城市變化等）：年，遙感圖像和歷史資料Ø 超長期（地殼變形等）：遙感圖像和其他間接標志8.多用途性:水環(huán)境遙感；大氣環(huán)境遙感；生態(tài)環(huán)境遙感； 9.多學科綜合性：遙感；環(huán)境；地

4、理信息系統(tǒng)（GIS）；全球定位系統(tǒng)（GPS）10.國外資源環(huán)境遙感進展：水環(huán)境遙感:水域變化、水體沼澤化、富營養(yǎng)化、泥沙污染、廢水污染、熱污染 SeaStar于1997年8月發(fā)射，傳感器 SeaWiFS（海洋觀測寬視場傳感器）大氣環(huán)境遙感:臭氧監(jiān)測、氣溶膠及微量氣體反演（、CO2、SO2等）、酸沉降、沙塵暴TOMS（1978）、EOS-AURA（2004） 陸地生態(tài)環(huán)境、資源遙感：美國Landsat系列陸地衛(wèi)星；美國EOS；日本地球觀測衛(wèi)星ADEOS；歐空局Envisat ；法國SPOT衛(wèi)星 ；IKONOS、QUICKBIRD、WORLDVIEW等高分辨率衛(wèi)星 11.我國資源環(huán)境遙感進展：&#

5、216; 風云一號、風云二號、資源一號衛(wèi)星、資源二號衛(wèi)星、海洋一號衛(wèi)星Ø 2008年9月6日，我國首個環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座環(huán)境一號A、B衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心通過一箭雙星方式成功發(fā)射。 環(huán)境與災害檢測預報小衛(wèi)星(2+1)星座包括兩顆光學小衛(wèi)星和一顆合成孔徑雷達小衛(wèi)星(稱為環(huán)境一號A、B、C衛(wèi)星)。星座的主要任務是對災害、生態(tài)破壞、環(huán)境污染進行大范圍、全天候、全天時動態(tài)監(jiān)測，為緊急救援、災害救助及恢復重建提供科學依據。Ø 2012年11月19日，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號丙”運載火箭，將環(huán)境一號衛(wèi)星C星成功送入太空。本次發(fā)射的環(huán)境一號衛(wèi)星C星是我國環(huán)

6、境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座3顆衛(wèi)星中的1顆合成孔徑雷達小衛(wèi)星。  12.我國環(huán)境遙感應用存在的問題：Ø 穩(wěn)定可靠的數據來源Ø 環(huán)境遙感監(jiān)測的指標體系Ø 環(huán)境遙感應用的技術規(guī)范體系Ø 衛(wèi)星遙感應用系統(tǒng)建設13.環(huán)境遙感應用需求：Ø 環(huán)境質量監(jiān)測、評價與污染趨勢預報Ø 水環(huán)境遙感：水資源遙感監(jiān)測；水質遙感監(jiān)測；海洋水色遙感；洪水災害監(jiān)測。Ø 大氣環(huán)境遙感：大氣污染監(jiān)測；沙塵暴監(jiān)測；氣象遙感。Ø 生態(tài)環(huán)境遙感：土地資源遙感監(jiān)測；植被遙感監(jiān)測；土地退化遙感監(jiān)測。Ø 災害和環(huán)境事故遙感Ø 環(huán)境衛(wèi)

7、星遙感技術第二章 水環(huán)境遙感1.水環(huán)境概述：水環(huán)境是由地球表層水圈所構成的環(huán)境，它包括在一定時間內水的數量、空間分布、運動狀態(tài)、化學組成、生物種群和水體的物理性質。水環(huán)境是一個開放系統(tǒng)，它與土壤巖石圈、大氣圈、生物圈乃至宇宙空間之間存在著物質和能量的交換關系。2水環(huán)境特點：Ø 水體狀態(tài)的可變性Ø 水體物質組成的差異性Ø 水體時空分布的不均一性Ø 水的可循環(huán)性3.水體污染類型：Ø 感官性狀污染Ø 需氧物質污染Ø 無機污染Ø 植物營養(yǎng)物質污染Ø 有毒化學物質污染Ø 油污染Ø 病原體污染&#

8、216; 放射性污染Ø 熱污染4.水質指標：Ø 物理性水質指標 Ø 化學性水質指標 Ø 生物學水質指標5.水體污染源：Ø 點源：點狀形式排放而使水體造成污染的發(fā)生源。工業(yè)廢水、城市生活污水 。Ø 非點源：又稱水污染面源，以面積形式分布和排放的污染物造成的水體污染發(fā)生源。6.水環(huán)境遙感原理：Ø 水環(huán)境的遙感監(jiān)測多是對地表各種水體進行空間識別、定位、及定量計算面積、體積或模擬水體動態(tài)變化。Ø 隨著遙感基礎研究的進展，對水體本身的光譜特性有了深入研究，同時進行許多水質光譜數據測試。對水體的遙測也轉換到水體屬性特征參數的定

9、量測定，如水深的控制、懸浮泥沙濃度的測定、和綠素含量的測定，以及污染狀況的監(jiān)測等。Ø 左右是定量分析懸浮泥沙的最佳波段之一。Ø 是遙感探測清潔水深的最佳波段。7.水資源遙感監(jiān)測：遙感在水文水資源方面的應用，包括水資源的調查、流域規(guī)劃、水域面積分布及變化、徑流估算、水深、水溫、冰雪覆蓋、土壤水分監(jiān)測、冰雪監(jiān)測、河口海岸帶及淺海地形調查、海洋調查研究等方面。特別是在人類足跡難以到達的荒涼地區(qū)，遙感技術可成為水文、水資源調查的有效手段。8.海洋應用：利用遙感圖像可進行海岸帶岸線測量、河口及近岸懸浮泥沙遷移，以及海洋環(huán)境監(jiān)測，諸如海水溫度、鹽度、水深、洋流、波浪、潮沙等海洋諸要素的

10、測量，對海洋的開發(fā)具有重要意義。遙感圖像可提供大尺度、現實性強、多層次、全天候、客觀逼真的豐富信息，為海洋研究及指導海洋漁業(yè)生產提供了基礎。9.水文要素遙感研究：(1)水位-面積和流域界定；(2)水深探測；(3)水溫探測；(4)徑流估算10.水域變化監(jiān)測:(1)河流、水系變化；(2)湖泊演變；(3)河口三角洲演變；(4)海岸帶演變11.水質遙感監(jiān)測：利用遙感技術能迅速、同步地監(jiān)測大范圍水環(huán)境質量狀況及其動態(tài)變化，在這些方面彌補了常規(guī)監(jiān)測手段的不足，因此引起許多環(huán)境科學工作者的重視。就精度而言，遙感方法通常低于常規(guī)監(jiān)測方法，但遙感技術正是通過這種精度上的損失，換取了水環(huán)境研究的區(qū)域性、動態(tài)性和同

11、步性，這正是把遙感技術應用于水環(huán)境研究的意義所在。為了便于用遙感方法研究各種水污染，習慣上將其分為富營養(yǎng)化、懸浮泥沙、石油污染、廢水污染、熱污染和固體漂浮物等幾種類型。12.葉綠素濃度信息提取方法：用遙感方法估算葉綠素濃度，國內外許多學者已經做了大量工作，已有多種用遙感輻射率估算葉綠素濃度的光學生物算法。歸納起來，大致有經驗算法（基于回歸模型）、神經網絡模型法、光譜混合分析法等幾種算法。13.懸浮固體信息提取方法：Ø 回歸方法 Ø 色度模型和主成分變化 Ø 光譜混合分析法 14.石油污染遙感監(jiān)測：紫外監(jiān)測油污染；紅外監(jiān)測油污染；微波監(jiān)測油污染第三章 大氣環(huán)境遙感1

12、.大氣環(huán)境遙感的基本概念：Ø 掩星：掩星是一種天文現象，指一個天體在另一個天體與觀測者之間通過而產生的遮蔽現象。 測量的是已知特征信號通過大氣的一部分時，由于大氣的作用而發(fā)生的變化。Ø 散射：測量的是沿入射波方向與偏離該方向的散射波特性Ø 發(fā)射：測量的是發(fā)射輻射的譜特性及其強度2. 大氣環(huán)境遙感的探測：Ø 溫度探測Ø 成分探測Ø 氣壓探測Ø 測風Ø 密度探測3.大氣的吸收：Ø 吸收電磁輻射是物質的普通性質，是指電磁輻射與物體作用后，轉化為物體的內能。根據吸收的強弱和隨波長的變化，吸收分為兩種： Ø

13、; 一般吸收:在電磁輻射的整個波段內都有吸收且吸收率隨波長的變化幾乎不變的吸收。 Ø 選擇吸收:在一些波段上吸收很大而一些波段上吸收很少，即吸收率隨波長的變化有急劇變化的吸收。 Ø 吸收太陽短波輻射的主要氣體是H2O，其次是O2和O3，吸收太陽長波輻射的主要氣體是H2O其次是CO2和O24.大氣的散射：散射是指電磁輻射與結構不均勻的物體作用后，產生的次級輻射無干涉抵消，而是向各個方向傳播的現象，它實質是反射、折射和衍射的綜合反映。 散射主要發(fā)生在可見光波段其性質和強度取決于大氣中分子或微粒的半徑r與被散射光的波長二者之間的相互對比關系。5.散射的類型：Ø 散射能力

14、的大小常用散射系數來表達 Ø a.瑞利散射。當r，發(fā)生的散射稱瑞利散射它的散射強度與入射輻射波長的四次方成反比 其中： 為散射系數， 為波長 Ø 入射輻射的波長短，輻射能力愈強Ø b.米氏散射。當=r時，發(fā)生的散射稱米氏散射，其散射程度約與波長的二次方成反比。 Ø c.非選擇性散射（粗粒散射）。當r時，發(fā)生的散射稱粗粒散射，其散射強度與波長無關，是非選擇性散射。大氣中的液、固態(tài)水和固體雜質r1m，都大于可見光的波長(r)，因此它們對可見光散射出的輻射呈白色如云、霧等呈白色即是這個原因6.大氣的成分及分布：地球大氣由多種氣體和懸浮于其中的固體粒子或氣體粒子

15、（稱為大氣氣溶膠）所組成。 在地球大氣的氣體成分中，水汽是最重要、最活躍的，它不但造成云雨雷電、天氣變化，而且在地球的生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用。 多種氣體成分組成的干潔空氣、水汽（可處于氣、固、液三態(tài)之中的一態(tài)）及懸浮的氣溶膠粒子。7.大氣參數的垂直分布探測：Ø 大氣溫度和濕度探測 Ø 衛(wèi)星云跡風探測8.主要大氣成分遙感監(jiān)測：大氣成分中的溫室氣體，通過它的輻射效應改變著地氣系統(tǒng)的輻射平衡和氣候變化，使之成為全球變化研究中最受重視的部分之一。 （1）臭氧監(jiān)測 （2）溫室氣體監(jiān)測9.氣溶膠定義和來源：大氣中懸浮著的各種固體和液體微粒，尺度在10-4微米到100微米之間 PM 2.

16、5 是氣溶膠。PM，英文全稱為 particulate matter (顆粒物），是評價某一地方空氣質量的重要指標。PM包括（大氣中直徑小于微米的可入肺顆粒物，2013年2月28日，“”規(guī)范中文名，正式命名為“細顆粒物”。），PM10（直徑小于10微米的可吸入顆粒物）。PM 的單位一般為 （即每立方米多少毫克）。自然：塵粒、煙粒、海洋中浪花飛濺的鹽粒、花粉、流星飛逝后留下的灰燼，火山塵埃等； 人為：煤、油及其他礦物燃料的燃燒物質，以及車輛產生的廢氣排放至空氣中的大量煙粒等。10.四種基本氣溶膠類型：水溶性粒子塵狀粒子煙塵粒子海鹽粒子11.氣溶膠的影響（研究和監(jiān)測大氣氣溶膠的意義）：Ø

17、 大氣氣溶膠通過散射與吸收陽光對地球系統(tǒng)輻射平衡有重要的影響；Ø 氣溶膠粒子在很多生物地球化學循環(huán)中起著重要的作用；Ø 氣溶膠構成大氣污染源，如沙塵暴、煙塵等； Ø 氣溶膠影響對地觀測。12.氣溶膠的遙感采樣：獲取氣溶膠特性，分析和研究其目標特性要進行遙感采樣，包括時空采樣、光譜采樣和輻射采樣，即將目標特性時間域、空間域、光譜和輻射上的連續(xù)信息量轉化為離散信息量。13.利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測氣溶膠，面臨的就是如何選擇最優(yōu)采樣的問題:氣溶膠人為排放源的搜索空間分辨率高 氣溶膠輸送路徑和遷徙方向時間分辨率高 大氣校正的氣溶膠輸入光譜選擇是否合適 氣溶膠光學參數高精度反演多角

18、度觀測 細顆粒物光學參數反演偏振遙感14.遙感采樣與目標精度：衛(wèi)星監(jiān)測的目標是獲得滿足于應用需要的目標特性的結果，而是否滿足需要與精度相關。由于在不同尺度下對研究對象、過程的細節(jié)描述程度的不同。隨著研究尺度的變化，表征目標指標時空變異的參數值也隨之變化，直接影響估值的不確定性，因此，定量描述目標的三個關鍵要素：空間尺度、時間尺度、精度是相互依賴，相互制約，構成立方體。衛(wèi)星遙感發(fā)展的原則是不斷提高 光譜、空間、時間分辨率，加強多角度、偏振信息，提升目標反演精度，用于獲取不同氣溶膠特性。這是通過耦合多維參量求得最優(yōu)解的過程。15.城市熱島的危害：持續(xù)的高溫，不僅會使體弱者中暑，而且使人心律加快，引

19、起情緒煩燥，精神萎靡，食欲不正，思維反應遲純，降低工作效率和生產效率。高溫氣候助長了多種病原體、病毒的繁殖和擴散，易引起疾病特別是腸道疾病、皮膚病的發(fā)生與蔓延市區(qū)溫度高，容易造成光化學煙霧等二次污染物的形成。 城市熱島環(huán)流，使得郊區(qū)工廠的煙塵和由市區(qū)擴散到郊區(qū)的污染物又聚集到市區(qū)上空，加重了城市污染。 城市酷熱常伴隨干旱，造成城市供水困難，又易發(fā)生火災。 16.城市熱島問題的產生：人類為了生存所進行的對地球能量與物質的非自然改變是城市熱島產生的根本原因。這種非自然改變一方面體現在城市化過程中，一方面體現在維持人類活動的過程中。這種非自然改變的水平可以結合人口數和人均能耗水平兩個因素進行衡量。

20、城市熱島問題的根本解決取決于這種非自然改變水平的降低以及緩解措施的實行情況。17.城市熱島研究方法：Ø 通過城市和郊區(qū)的歷年氣象資料的分析來研究城市熱島的動態(tài)和現狀 Ø 通過遙感衛(wèi)片、航片資料，通過計算機技術，解釋熱島特征 Ø 通過建立數學模型，進行數學模擬Ø 通過布點觀測第四章 生態(tài)環(huán)境遙感1.生態(tài)環(huán)境的含義：Ø 生態(tài)環(huán)境主要是指除環(huán)境污染之外的人類生存的環(huán)境。主要包括自然生態(tài)環(huán)境、農業(yè)環(huán)境和城市生態(tài)環(huán)境 Ø 生態(tài)破壞是人類的活動給自然生態(tài)環(huán)境帶來直接或間接的破壞，如地震、海嘯、臺風等 Ø 環(huán)境污染是由于人類活動排放出的物

21、質和能量進入環(huán)境造成的，如大氣污染、水污染等2.自然生態(tài)環(huán)境：Ø 自然生態(tài)環(huán)境是地球長期演化形成的，包括非生物因子和生物因子兩類組成 Ø 非生物因子包括陽光、空氣、巖石、礦物、土壤、河流、湖泊、濕地、地下水、海洋等。組成巖石圈、大氣圈和水圈 Ø 生物因子包括植物、動物和微生物。組成生物圈3.自然生態(tài)環(huán)境組成和結構：Ø 巖石圈 Ø 大氣圈 Ø 水圈 Ø 生物圈4.自然生態(tài)環(huán)境的特點：Ø 整體性Ø 區(qū)域性Ø 開放性5.當代全球面臨的主要生態(tài)環(huán)境問題：Ø 全球變暖Ø 臭氧層破壞&#

22、216; 酸雨Ø 淡水資源危機Ø 森林銳減Ø 土地荒漠化Ø 生物多樣性減少Ø 垃圾成災6.自然生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測的內容：Ø 植被 Ø 濕地 Ø 荒漠化 Ø 水土流失7.植被遙感研究的主要內容：Ø 通過遙感影像從土壤背景中區(qū)分出植被覆蓋區(qū)域，并對植被類型進行劃分，區(qū)分是森林還是草場或者農田，進而可以問是什么類型的森林，什么類型的草場，什么樣的農作物，如此等等。 Ø 能否從遙感數據中反演出植被的各種重要參數，例如葉面積指數（LAI）、葉子寬度、平均葉傾角、植被層平均高度、樹冠形狀等等，這一類

23、問題屬于更深層次的遙感數據定量分析方法與反演技術。 Ø 能否準確的估算出與植被光合作用有關的若干物理量，例如植被表面水分蒸騰量、光合作用強度（干物資生產率）、葉表面溫度等。8.植被遙感應用：Ø 大面積農作物的遙感估產：農作物識別與種植面積估算；長勢監(jiān)測 ；估產模式的建立。Ø 植被動態(tài)變化制圖：年際 ；季節(jié)；月際。Ø 草場資源調查 Ø 林業(yè)資源調查9.城市生態(tài)環(huán)境遙感的研究內容與方法：研究內容：Ø 城市土地利用現狀研究及分析Ø 城市綠化系統(tǒng)分析及規(guī)劃Ø 城市環(huán)境污染調查、環(huán)境監(jiān)測Ø 城市氣候研究、城市熱島效

24、應研究Ø 城市交通、建設、工業(yè)、公共設施現狀及分析Ø 城市結構，邊緣發(fā)展動態(tài)分析方法：Ø 混合像元占據大部分 Ø 尺度 Ø 地物光譜影響因素很多 Ø 宏觀和微觀都要考慮10.主要城市地物類型:建筑物；道路；水體；植被。11.非點源（面源）污染：指溶解和固體的污染物從非特定地點，在降水或融雪的沖刷作用下通過徑流過程而匯入受納水體（包括河流、湖泊、水庫和海灣等）并引起有機污染、水體富營養(yǎng)化或有毒有害等其他形式的污染。12.非點源污染的特點（與點源污染相比）(1)起源分散、多樣，地理邊界和發(fā)生位置難以識別和確定(2)隨機性強、成因復雜，且潛伏周期長，防治困難第五章 土地資源遙感調查1.土地覆蓋的定義：(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。土地利用是人類根據土地的特點，按一定的經濟與社會