綜述遙感數(shù)據(jù)獲取、遙感基礎(chǔ)理論及遙感應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、北京師范大學(xué)遙感前沿講座論文綜述遙感數(shù)據(jù)獲取、遙感基礎(chǔ)理論及遙感應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢專 業(yè)：地理科學(xué)姓 名：_ _學(xué) 號：_聯(lián) 系 電 話：_教學(xué)點北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院 2013/01/18目錄引言21、遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取與處理的流程31.1數(shù)據(jù)接收31. 2 數(shù)據(jù)記錄31. 3 數(shù)據(jù)的傳輸、 歸檔與發(fā)布41. 3. 1 數(shù)據(jù)傳輸41.3.2數(shù)據(jù)歸檔41.3.3數(shù)據(jù)發(fā)布41. 4 數(shù)據(jù)處理51.4.1數(shù)據(jù)存儲51.4.2產(chǎn)品處理52.遙感基礎(chǔ)研究及應(yīng)用62.1遙感基礎(chǔ)研究的范疇62.2遙感基礎(chǔ)研究的方向62.3遙感基礎(chǔ)研究的內(nèi)容62.3.1遙感信息輻射特性研究62.3.2 遙感信息空

2、間特性研究72.4遙感應(yīng)用發(fā)展的先導(dǎo)72.5遙感應(yīng)用的中堅72.5.1 遙感圖像判讀和信息提取的基礎(chǔ)73、遙感的應(yīng)用83.1 遙感在工程中的應(yīng)用實例83.2 遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用83.3 遙感在資源環(huán)境中的應(yīng)用93.3.1遙感在資源中的應(yīng)用93.3.2遙感在環(huán)境中的應(yīng)用93.3.4 遙感在煤礦開采中的應(yīng)用93.3.5 遙感圖像在天氣預(yù)報中的應(yīng)用103.3.6 遙感圖像應(yīng)用于制圖103.3.7遙感在新領(lǐng)域的應(yīng)用104、遙感應(yīng)用的發(fā)展趨勢10參考文獻:11引言遙感,就廣義而言 ,泛指各種非接觸的,遠(yuǎn)距離的探測技術(shù)?；蛘哒f,是一種遠(yuǎn)離 目標(biāo) ,通過非直接接觸而判定、測量并分析 目標(biāo)性質(zhì)的技術(shù)。就狹義而

3、言是一門新興的科學(xué)技術(shù)。主要指從遠(yuǎn)距離、高空、以至外層空間的平臺上 ,利用可見光、紅外微波等探測儀器,通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理 ,從而識別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運動狀態(tài)的現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)。遙感對地球表面 目標(biāo)進行探測,是利用裝載在遙感平臺上的遙感器接收來自目標(biāo)的反射或輻射。因此 ,從本質(zhì)說 ,遙感是一個信息流和信息交換的過程。來自地表因太陽輻射與地表物體相互作用這一物理過程所形成的信息流 ,經(jīng)過遙感信息的獲取 ,處理和分析 ,成為人們所能利用的有效信息,在對地球資源和環(huán)境研究中發(fā)揮著積極的作用。遙感信息具有空間和波譜兩重特性,這些特性在物質(zhì)的相互作用、傳輸、記錄、再現(xiàn)過程中經(jīng)受著各方面的影響

4、,產(chǎn)生著各種畸變這里有許多機理和基礎(chǔ)的問題需要深人研究 ,才能有效地利用遙感信息。1、遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取與處理的流程定義：利用遙感平臺上的傳感器獲取目標(biāo)特征原始記錄的過程。遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取與處理的工作流程分為數(shù)據(jù)的接收、 記錄、 傳輸、 存檔、 發(fā)布和產(chǎn)品處理等多個環(huán)節(jié)。1.1數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)的接收是遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取與處理過程的第一個環(huán)節(jié),衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)由天線與饋源、 天線座、 伺服系統(tǒng)、 信道及管理與監(jiān)控等部分組成, 其主要任務(wù)是完成衛(wèi)星的跟蹤與信號接收, 并在軟件系統(tǒng)的支持下,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的任務(wù)形成數(shù)據(jù)接收與記錄計劃,完成數(shù)據(jù)的接收。首先,由管理與監(jiān)控軟件根據(jù)業(yè)務(wù)部門預(yù)先設(shè)定的任務(wù)計劃、 接收

5、站位置和衛(wèi)星軌道參數(shù), 計算衛(wèi)星所在的方位信息, 生成接收計劃,當(dāng)有多個接收任務(wù)時,將生成接收計劃隊列,由管理與監(jiān)控軟件按計劃自動啟動數(shù)據(jù)接收。當(dāng)衛(wèi)星進入接收站天線接收范圍后,天線與饋源、 天線座和伺服系統(tǒng)共同組成一個工作回路, 完成信號的接收、 放大、 變頻、 信號處理、 天線方位調(diào)整等一系列任務(wù),實現(xiàn)衛(wèi)星的跟蹤與信號的接收工作。天線對衛(wèi)星跟蹤穩(wěn)定后, 接收的信號經(jīng)放大、 變頻、 解調(diào)、 載波提取、 同步處理等過程,輸出衛(wèi)星基帶數(shù)據(jù)(包含了衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù))傳送給記錄設(shè)備。1. 2 數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)的接收是緊密連接的兩個環(huán)節(jié),由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)捕獲的衛(wèi)星信號,經(jīng)由信道和數(shù)據(jù)通道開

6、關(guān)送交記錄系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的保存。數(shù)據(jù)記錄的主要工作是將衛(wèi)星下行的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)保存到存儲設(shè)備上,保存好完整的遙感衛(wèi)星原始數(shù)據(jù),為后續(xù)數(shù)據(jù)的處理做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。早期的數(shù)據(jù)記錄過程,是將接收到的衛(wèi)星信號以特定的順序直接保存在磁帶上, 數(shù)據(jù)記錄的速度相對較慢。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,磁盤陣列及其接口設(shè)備被應(yīng)用到數(shù)據(jù)記錄過程中,接收到的衛(wèi)星信號被直接注入到磁盤陣列, 完成數(shù)據(jù)的記錄工作。數(shù)據(jù)記錄過程中的另一項工作是對接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行移動窗的顯示,目的是監(jiān)控衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收過程中星上傳感器的工作狀態(tài)、 數(shù)據(jù)接收質(zhì)量和對地面成像的情況。1. 3 數(shù)據(jù)的傳輸、 歸檔與發(fā)布布通常,數(shù)據(jù)的接收與記錄是在接收站完成的,

7、而數(shù)據(jù)的存檔與處理則更多的是在數(shù)據(jù)中心進行。從各國情況看,接收站與數(shù)據(jù)中心分處兩地的情況仍很常見,有些國家是幾個接收站同時進行數(shù)據(jù)的接收和記錄, 然后在數(shù)據(jù)中心進行存檔和處理。本節(jié)將著重討論數(shù)據(jù)的傳輸、 存檔與發(fā)布過程,下一小節(jié)將討論數(shù)據(jù)的處理過程。1. 3. 1 數(shù)據(jù)傳輸這里談的數(shù)據(jù)傳輸指的是從接收站到數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳送過程。數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康氖菍⒔邮障聛淼男l(wèi)星原始數(shù)據(jù)( 或經(jīng)過處理的數(shù)據(jù))從分布于各地的接收站傳送到集中存放、 處理衛(wèi)星數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心或機構(gòu)總部。數(shù)據(jù)的傳輸在遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取與處理的過程中占有十分重要的地位。在過去一段時間,數(shù)據(jù)的傳輸主要依靠傳統(tǒng)交通工具,將記錄著衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的

8、存儲介質(zhì)從接收站運送到各機構(gòu)的總部。1.3.2數(shù)據(jù)歸檔數(shù)據(jù)的歸檔或存檔過程實際上包含了對數(shù)據(jù)進行整理、 質(zhì)量評估、 登記或編目以及存儲數(shù)據(jù)等多個環(huán)節(jié),形成完整的數(shù)據(jù)歸檔、 保存的工作過程,其中: ¹ 數(shù)據(jù)整理: 接收、 記錄下來的衛(wèi)星數(shù)據(jù)是不能直接用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用工作的,需要進行一系列的數(shù)據(jù)整理工作, 如同步、 解擾、 解碼、 格式整理等;º數(shù)據(jù)質(zhì)量評估: 是針對遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)本身的特征以及對應(yīng)用有重要影響的指標(biāo)進行的統(tǒng)計、 評價過程,主要技術(shù)指標(biāo)包括: 數(shù)據(jù)缺失計數(shù)、云覆蓋率等; » 數(shù)據(jù)編目: 按照預(yù)先制定的規(guī)則, 將整理后的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行定位, 并映射到

9、規(guī)定的地面分景網(wǎng)格中,同時對數(shù)據(jù)進行編號,形成目錄。編目信息中包括數(shù)據(jù)的接收時間、 衛(wèi)星及傳感器名稱、 軌道編號、 數(shù)據(jù)覆蓋范圍及地理位置、 地面分景網(wǎng)格編號、成像模式、 數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、 數(shù)據(jù)存儲信息以及其它信息;數(shù)據(jù)存儲:包括對衛(wèi)星數(shù)據(jù)本身以及對衛(wèi)星數(shù)據(jù)編目信息的存儲。其中, 衛(wèi)星數(shù)據(jù)的存儲通常以磁帶為最終介質(zhì)和存儲形式, 而衛(wèi)星數(shù)據(jù)的編目信息則以數(shù)據(jù)庫形式進行存儲。所以說,數(shù)據(jù)歸檔的目的是建立完整、 有效的數(shù)據(jù)保存體系, 妥善組織、 管理和保存衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)(或經(jīng)過整理的存檔數(shù)據(jù)) , 為后續(xù)的數(shù)據(jù)檢索、 發(fā)布、 處理、 共享和使用創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。1.3.3數(shù)據(jù)發(fā)布從字面上理解,數(shù)據(jù)發(fā)布是將歸

10、檔數(shù)據(jù)向外界公布、 接受查詢與檢索的過程。在遙感對地觀測領(lǐng)域內(nèi),數(shù)據(jù)發(fā)布與數(shù)據(jù)檢索、 數(shù)據(jù)查詢、 數(shù)據(jù)瀏覽等稱謂長期混用, 共同指向?qū)⑦b感數(shù)據(jù)對外公布、 提供查找、 檢查、 索取以及其他數(shù)據(jù)管理的服務(wù)機制。近年來,采用了WebGIS 技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng), 為遙感數(shù)據(jù)的查詢、 檢索、 定制、 分發(fā)與共享等多種應(yīng)用目標(biāo)提供了嶄新的技術(shù)平臺和服務(wù)機制。1. 4 數(shù)據(jù)處理從廣義的角度講,數(shù)據(jù)處理貫穿于遙感應(yīng)用的整個過程。通常,將遙感數(shù)據(jù)在衛(wèi)星運行與地面接收處理機構(gòu)中的數(shù)據(jù)處理稱為預(yù)處理, 將數(shù)據(jù)在各應(yīng)用領(lǐng)域中采用的專用處理手段稱為應(yīng)用處理。本文只討論遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理。對遙感數(shù)據(jù)處理種類

11、有許多的劃分方法,按所涉及的技術(shù)特點可將數(shù)據(jù)處理分為以下幾個方面:( 1) 同步與解調(diào); ( 2) 格式化處理; ( 3) 編目處理; ( 4) 存儲; ( 5) 產(chǎn)品處理。其中, 同步與解調(diào)、 格式化處理和編目處理的內(nèi)容在數(shù)據(jù)歸檔一節(jié)中已經(jīng)有所介紹,下面著重討論數(shù)據(jù)存儲和產(chǎn)品處理過程。1.4.1數(shù)據(jù)存儲隨著計算機技術(shù)和存儲技術(shù)的發(fā)展, 數(shù)據(jù)的存儲已經(jīng)成為遙感數(shù)據(jù)地面系統(tǒng)建設(shè)中的重要一環(huán),并且與數(shù)據(jù)的歸檔處理、 數(shù)據(jù)檢索與發(fā)布、 數(shù)據(jù)共享以及產(chǎn)品生成等工作密切相關(guān), 即數(shù)據(jù)的存儲過程與數(shù)據(jù)的使用密切相關(guān)。從遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收處理過程來看,目前的數(shù)據(jù)存儲工作被看作是數(shù)據(jù)歸檔工作中的一環(huán),并與數(shù)據(jù)

12、的編目處理緊密結(jié)合,共同實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲,并為數(shù)據(jù)的發(fā)布、 檢索與共享提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)服務(wù), 同時為數(shù)據(jù)的產(chǎn)品處理提供保障。1.4.2產(chǎn)品處理從工作流程上看, 遙感數(shù)據(jù)的產(chǎn)品處理可分為數(shù)據(jù)的定位與讀取、 輻射校正、 幾何校正、 格式化輸出等幾個環(huán)節(jié),其中: 數(shù)據(jù)的定位處理是根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的時間和空間范圍,確定對應(yīng)的存檔數(shù)據(jù)的空間范圍及其在存儲空間中的位置, 以此為參考從存儲設(shè)備中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的讀取是根據(jù)確定的存檔數(shù)據(jù)存儲位置和空間范圍讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)的過程。 數(shù)據(jù)的輻射校正過程可以分為兩個部分:一是按照預(yù)先設(shè)定的算法對獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行探測器之間、 波段之間及波段內(nèi)各數(shù)據(jù)行之間的歸一化處理,目

13、的是消除傳感器噪聲、 消除圖像條紋、 平衡各波段之間的亮度關(guān)系, 并使獲取的圖像數(shù)據(jù)的亮度與地面物體的輻射特征保持一定的對應(yīng)關(guān)系, 從而有利于后期的應(yīng)用, 通常采用查找表的方式完成這一部分的處理,即將所有的處理參數(shù)按照波段號、探測器編號進行排列,然后逐一應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù); 另一部分則是根據(jù)衛(wèi)星傳感器的輻射特征以及衛(wèi)星傳回的傳感器的工作狀態(tài), 生成用于圖像數(shù)據(jù)輻射校正所需的各類參數(shù), 其中包括了探測器之間、 波段之間及波段內(nèi)各數(shù)據(jù)行之間校正處理的參數(shù), 以及圖像數(shù)據(jù)與地物輻射特征參量之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。以上的輻射校正處理過程中, 對圖像數(shù)據(jù)的校正處理是時刻都在進行的,即每一幅圖像數(shù)據(jù)都需進行輻射校正;

14、而對輻射校正參數(shù)的處理和生成,則是定期完成并將相關(guān)參數(shù)提供給各數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)的幾何校正是產(chǎn)品處理過程中最為復(fù)雜、 耗時最長的過程,其目的是消除在成像過程中因衛(wèi)星的軌道、 姿態(tài)等誤差、 以及地球、 大氣等因素引起的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)的各種幾何形變。數(shù)據(jù)的幾何校正過程分為像素成像時間的計算、 衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)的計算、 探測器觀測矢量的形成及其坐標(biāo)系的變換、 以及像素的地面位置計算等處理步驟, 并以此為基礎(chǔ)形成從衛(wèi)星及傳感器到地面的幾何校正模型,然后依照此模型建立從衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)空間到以地面坐標(biāo)系為參考的輸出空間的變換關(guān)系, 最后應(yīng)用重采樣方法,生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的格式化輸出是對生成的衛(wèi)星數(shù)據(jù)

15、產(chǎn)品進行整理的過程, 將處理后的衛(wèi)星數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式編排,并輸出到指定的介質(zhì)上。目前, 常用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品格式有 FAST 格式、 GeoTIFF 格式和DIMAP 格式等。在衛(wèi)星地面系統(tǒng)中, 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的格式化輸出還包括了將用戶定制的多個數(shù)據(jù)產(chǎn)品包裝成產(chǎn)品數(shù)據(jù)包, 并通過網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶指定的位置的過程。為滿足用戶不同的應(yīng)用需求, 常對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行分級處理,形成不同級別的產(chǎn)品。以國內(nèi)的分級方法為例,零級產(chǎn)品是未經(jīng)任何處理的原始數(shù)據(jù); 一級產(chǎn)品是僅經(jīng)過輻射校正的數(shù)據(jù);二級產(chǎn)品則是經(jīng)過了輻射校正和幾何校正的數(shù)據(jù)。此外, 還有三級產(chǎn)品和四級產(chǎn)品,在處理過程中分別應(yīng)用了地面控制點、 或同時應(yīng)用了地面控

16、制點和數(shù)字高程模型。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)中, 除遙感影像外,還同時提供衛(wèi)星的星歷參數(shù)、 姿態(tài)參數(shù)、 影像坐標(biāo)等信息或有理函數(shù)模型參數(shù)。2.遙感基礎(chǔ)研究及應(yīng)用2.1遙感基礎(chǔ)研究的范疇遙感基礎(chǔ)研究就是在遙感信息流的每一個環(huán)節(jié)中探求其變化原因和形成的機理 ,研究其畸變規(guī)律 ,進而研究各種地物在空間和波譜這兩方面的同一性和差異性 ,類聚同類地物,增強和擴展其差異特征,從這一意義上講,遙感又是研究各種地物差異特征的科學(xué)技術(shù)。因 此,就是要研究電磁波輻射與地球表面物質(zhì)相互作用機理 ,在介質(zhì)中的傳輸規(guī)律及遙感信息與地面特征之間的內(nèi)在聯(lián)系。2.2遙感基礎(chǔ)研究的方向研究電磁波和地球表面物質(zhì)水圈 大氣圈 巖石圈 生物圈的相

17、互作用機理 輻射信息的傳輸理論 ,遙感信息的輻射和空間特征,形成遙感圖像的地學(xué)、生物學(xué) 、物理學(xué)和化學(xué)基 礎(chǔ)及規(guī)律,以及遙感信息的應(yīng)用模型等。2.3遙感基礎(chǔ)研究的內(nèi)容2.3.1遙感信息輻射特性研究 （1）電磁波與地物相互作用的波譜特性地物對可見光、近紅外、短波紅外的反射特性熱紅外的輻射特性 、微波的輻射特性、介電特性、后向散射特性和穿透特性、地物波譜的空間分布特征一地物波譜的二向反射特征；地物波譜的時間動態(tài)變化特性；遙感成像機理。 （2）遙感信息在介質(zhì)中的傳輸特性及規(guī)律可見光和紅外輻射信息在大氣中的傳輸規(guī)律及云和降水對地表微波遙感信息傳輸?shù)挠绊懲寥篮蛶r石能量傳輸規(guī)律；植被中微波能量傳輸機理；可

18、見光在水體 的傳輸特性。（3）遙感信息的定量化遙感器的輻射定標(biāo) ；遙感輻射定標(biāo)試驗場的建立；遙感大氣成分的 反 演；遙 感信息大氣影響訂正；遙感信息的定量反演。2.3.2 遙感信息空間特性研究（1）遙感儀器的成像幾何機理和模型新型航天、航空遙感器成像幾何機理及幾何特征模型；不同傳感器遙感信息的幾何特征、配準(zhǔn)和復(fù)合；新型傳感器圖像；成像光譜儀、成像雷達(dá)、同軌前后視立體圖像、異軌側(cè)視立體圖像等的對地定位模式研究及地圖化模型研究遙感信息幾何特性理論、模型和方 法。（2）遙感信息幾何校正模型和方法遙感信息空間頻譜特性的理論；遙感信息地圖化模型。（3）新型對地定位理論和方法遙感信息空一地定位理論和模型；

19、四維分析和多元多維復(fù)合匹配模型GPS一RS一 GIS一體化信息處理方法。2.4遙感應(yīng)用發(fā)展的先導(dǎo) 2.4.1最佳遙感儀器和最佳探測波段的選擇 這是遙感基礎(chǔ)研究的最基本的任務(wù)之一。遙感技術(shù)的成功與否的第一個關(guān)鍵就在于能否用最佳的遙感儀器和最佳的光譜段去進行探測。由于 自然界是一個極其復(fù)雜的綜合體 ,各種物體的存在都是與其它物體 ,特別是錯綜復(fù)雜的環(huán)境要素相互依存的,正因為遙感基礎(chǔ)研究對各種地物波譜特性進行了大量研究,認(rèn)識了遙感信息的傳輸規(guī)律 ,才能為遙感器的設(shè)計如大氣窗區(qū)和探測波段的選擇 ,動態(tài)范圍和信噪比的確定等提供了基本依據(jù)。 2.4.2對地物識別和圖像判讀的預(yù)先認(rèn)識和遙感應(yīng)用的準(zhǔn)備通過遙感

20、輻射特性和空間特性研究,特別是地物的波譜特性研究,對遙感識別地物的原理有了預(yù)先的認(rèn)識,對于其形成的影像特征 ,從遙感輻射特性和空間特性出發(fā)有了了解,為以后遙感圖像的信息提取 ,影像特征分析和圖像判讀提供準(zhǔn)備。2.5遙感應(yīng)用的中堅對地觀測系統(tǒng)主要是用于對地球資源的調(diào)查和環(huán)境的監(jiān)測 ,通過在空間平臺上的遙感儀器獲得地面的大量信 息,對遙感圖像進行判讀分析,信息提取,達(dá)到識別 目標(biāo)鑒別地物的目的,同時通過一些模型在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水資源、海洋、地質(zhì)等領(lǐng)域得以應(yīng)用 。這些應(yīng)用 ,都是基于遙感的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。因此 ,遙感基礎(chǔ)研究在遙感應(yīng)用研究中起著中堅的作用,是把遙感應(yīng)用推 向深入的動力。2.5.1 遙感圖

21、像判讀和信息提取的基礎(chǔ)遙感技術(shù)的根本 目的是要通過圖像的分析 ,深人研究各種自然環(huán)境要素,達(dá)到定性、定量分析和識別研究對象的 目的 ,從而在國民經(jīng)濟和軍事上發(fā)揮它的作用。建立各種判讀標(biāo)志是這一工作中的重要步驟。遙感圖像是地面物體反射或發(fā)射 電磁波特征的記錄,也是地面景象真實的、瞬時的寫 照。遙感圖像是地表面按一定比 例尺縮小了的 自然景觀綜合影像圖。它能夠較準(zhǔn)確、客觀、全面地反映地表面的 自然綜合景觀。圖像判讀就是建立在研究地物性質(zhì)、電磁波性質(zhì)及影像特征三者的關(guān)系。它主要從影像特征來判斷 電磁波的性質(zhì) ,從而確定地物的屬性 ,也就是從影像特征來識別地物。地物 電磁波特征的差異在影像上的反映就是

22、各種各樣的色、形信息。整個遙感圖像的影像要素或特征,概括起來分“色”和“形兩大類。色：色調(diào)、顏色、陰影、反差；形：形狀、大小、空間分布、紋理等。 “色”只有依附在“形”上來判讀才有意義。遙感圖像的判讀基礎(chǔ)就是地物的輻射特性和空間特性 只有深入地研究這兩種基本特征,才能更好地判讀遙感圖像和更好地應(yīng)用。目前發(fā)展起來的計算機圖像處理和信息提取技術(shù)也是建立在這兩種特性研究的基礎(chǔ)上。遙感圖像的分類主要基于地物的波譜特性 ,結(jié)合其空間特性,達(dá)到增強不同地物的差異 ,提取有用信息的 目的。在以波譜特性為主要基礎(chǔ)的圖像處理中,人們還在利用地物的空間特性一精細(xì)的紋理結(jié)構(gòu)。常用 的紋 理識別方法基本上都是以 圖像

23、的統(tǒng)計特性和結(jié)構(gòu)特性為基礎(chǔ)的。近年來發(fā)展起來的頻譜段圖像來獲取地物的空間特性和紋理結(jié)構(gòu)。最終可能發(fā)展成為一種基于地物波譜和空間特性的計算機圖像處理的綜合方法。2.5.2定量化遙感應(yīng)用遙感的深化發(fā)展的標(biāo)志之一 就是定量化的遙感應(yīng)用 要實現(xiàn)遙感由定性向定量的發(fā)展,必須開展遙感定量化基礎(chǔ)研究。通過遙感定量化研究,逐步解決遙感儀器的內(nèi)外定標(biāo),大氣成分反演 ,大氣影響訂正和遙感數(shù)據(jù)的定量反演等基礎(chǔ)問題 ,為遙感應(yīng)用提供更精確的定量數(shù)據(jù)。成像光譜儀的發(fā)展為遙感應(yīng)用提供了圖譜合一的綜合信息。由于其 高 光 譜分辨率,可以從地物的細(xì)微光譜特性來識別 目標(biāo) ,通常的方法是將成像光譜儀獲得的波 譜 曲 線,與 在

24、地面或?qū)嶒炇覝y量的波譜曲線進行對比分析。由于基礎(chǔ)研究,發(fā)展了反射率的定量反演方法,如統(tǒng)計模型法、試驗場定標(biāo)法,對數(shù)殘差模型和大氣影響訂正法而在地質(zhì)找礦中得到很好地應(yīng)用 。熱紅外多波段掃描儀數(shù)據(jù)包含了地物輻射溫度和發(fā)射率雙重信息。3、遙感的應(yīng)用3.1 遙感在工程中的應(yīng)用實例傳統(tǒng)的工程地質(zhì)調(diào)繪（地質(zhì)測繪）是依靠技術(shù)人員的野外作業(yè)來實現(xiàn)的，費時費力，效率不高，而且由于人的視野受到地形和植被的遮擋，許多地質(zhì)問題不易觀察搞清 遙感圖像信息的豐富性，為工程地質(zhì)人員提供了最直觀調(diào)繪依據(jù)，可以大大加快工作的速度 目前發(fā)生在全國已建成的高等級公路上的災(zāi)害或問題大部分是不良地質(zhì)現(xiàn)象造成的 因此，應(yīng)用遙感技術(shù)解譯調(diào)

25、查各種不良地質(zhì)現(xiàn)象，是提高勘察設(shè)計質(zhì)量的必要環(huán)節(jié)，實踐中很好的應(yīng)用效果為這一論斷提供了有力證據(jù)同時，遙感技術(shù)在工程區(qū)域地質(zhì)條件評價 公路走廊帶選擇 路線方案比選 病害成因及其影響評價方面具有常規(guī)手段和傳統(tǒng)方法所無法比擬的優(yōu)勢。3.2 遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)病蟲害的監(jiān)測 作物被蟲害后，它的外部形態(tài)和內(nèi)部生理都將發(fā)生變化，不過，不論哪種變化都將造成遙感圖像光譜值得變化，我們可以通過這一變化，將該植物的光譜反射曲線與光譜庫中的標(biāo)準(zhǔn)光譜反射曲線進行比較分析，進而來監(jiān)測農(nóng)作物的健康情況 應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測植物病蟲害，主要通過以下途徑：應(yīng)用遙感技術(shù)直接研究害蟲及其寄主的活動行為；應(yīng)用遙感手段監(jiān)測病蟲害寄生地

26、；應(yīng)用遙感手段監(jiān)測病蟲害對植物造成的影響，跟蹤其演變情況分析災(zāi)情監(jiān)測植物生長狀態(tài) 植物的生長發(fā)育一般都具有周期性特點，而這種周期性特點在植物體各個部分都很顯著，同時也勢必會造成單個植物或植物群物理光學(xué)特性的變化，也就是植物生長各階段對電磁波反射和輻射的特性的不同 因為遙感具有周期性獲取目標(biāo)電磁波譜信息的特點，所以可以用它來監(jiān)測植物的生長狀況 作物的監(jiān)測主要通過植被指數(shù) 地面溫度 土壤水分 植物素營養(yǎng)氮等實現(xiàn)的 研究表明，應(yīng)用 NDVI 和葉面積指數(shù)（LAI）的相關(guān)性，考慮地面監(jiān)測與農(nóng)學(xué)模型，可以實現(xiàn)監(jiān)測作物的長勢。3.3 遙感在資源環(huán)境中的應(yīng)用3.3.1遙感在資源中的應(yīng)用 資源的原始狀態(tài) 利用

27、情況 變化趨勢等都與一定的地表狀態(tài)或地理過程密切聯(lián)系，而這一狀態(tài)與過程又具有明顯不同的光譜或時態(tài)特征，在遙感影像中有不同的影像特征，我們可以通過這一不同來分析資源狀況，這就是資源遙感的原理 遙感是資源探測和勘探的有力工具 應(yīng)用遙感圖像調(diào)查控礦構(gòu)造，從而為地質(zhì)物探提供靶區(qū)；森林資源遙感可以快速調(diào)查森林蓄積量，及時發(fā)現(xiàn)森林病蟲害 森林火災(zāi)隱患等影響因素，加強森林資源管理水平；土地資源遙感動態(tài)監(jiān)測可以調(diào)查土地利用動態(tài)變化，及時發(fā)現(xiàn)土地利用中存在的問題，通過對光譜特征的深層挖掘與地表參數(shù)反演，還可以發(fā)現(xiàn)土地?fù)p害和污染的信息，從而為更好的規(guī)劃 整治和利用土地提供支持；水資源遙感可以快速調(diào)查水資源現(xiàn)狀與發(fā)

28、展趨勢，從而為更好的規(guī)劃水資源利用提供支持。3.3.2遙感在環(huán)境中的應(yīng)用 環(huán)境遙感是指利用遙感技術(shù)探測和研究環(huán)境污染的空間分布 、時間尺度 、性質(zhì)、 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 其原理在于各種環(huán)境要素（包括大氣 水固體廢棄物等） 環(huán)境污染物和環(huán)境過程都具有其特定的時間 空間和光譜特征，這些特征直接或間接的可在遙感影像上表達(dá)出來，從而應(yīng)用遙感信息處理提取環(huán)境要素監(jiān)測環(huán)境污染 評價環(huán)境格局 分析環(huán)境趨勢 預(yù)測環(huán)境發(fā)展 發(fā)現(xiàn)環(huán)境問題 輔助環(huán)境保護 環(huán)境污染按應(yīng)用領(lǐng)域不同，可分為水環(huán)境遙感（水溫 、水深、 水域變化、 水體富營養(yǎng)化 、石油污染 、廢水污染等） 大

29、氣環(huán)境遙感（大氣溫度和濕度、 水汽 、大氣成分、 云際風(fēng)、 大氣降水監(jiān)測 、云遙感等） 生態(tài)環(huán)境遙感（土地利用、 土地覆蓋變化、 植被土壤侵蝕 、荒漠化、 城市交通、 城市住房、 城市人口遙感城市環(huán)境監(jiān)測等） 災(zāi)害遙感（水災(zāi)、 干旱 、臺風(fēng) 、暴雨 強對流天氣 、雪災(zāi)、 滑坡、 泥石流 、地震、 火山爆發(fā) 、臺風(fēng) 、火災(zāi)以及農(nóng)作物 果樹病蟲害遙感監(jiān)測等）四大類。3.3.4 遙感在煤礦開采中的應(yīng)用遙感在煤礦區(qū)的應(yīng)用主要在如下幾個方面：礦區(qū)地面塌陷監(jiān)測與變形分析；煤礦區(qū)土壤污染監(jiān)測與分析；煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測；煤炭資源勘探；礦區(qū)地形和專題制圖；礦區(qū)演變監(jiān)測；礦區(qū)綜合信息采集。3.3.5 遙感圖像在天氣預(yù)

30、報中的應(yīng)用通過衛(wèi)星獲得的大氣云圖的遙感影像圖，經(jīng)過目視解譯、 幾何變換 、輻射校正、 圖像的增強與變換 、圖像分類獲得更清晰的衛(wèi)星云圖，然后進一步進行判讀各地的天氣情況，用于預(yù)報 其中圖像的預(yù)處理包括幾何校正與輻射校正，圖像增強與變換有空間域增強、頻率域增強、彩色增強、 主成分變換、 纓帽變換 、典型成分變換，圖像分類有監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類。3.3.6 遙感圖像應(yīng)用于制圖由于遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感衛(wèi)星的覆蓋面也越來越廣，內(nèi)容也越來越豐富，應(yīng)用于各種需求的制圖也越來越廣泛，遙感圖像在制圖方面越發(fā)重要 遙感圖像用于制圖的步驟如下：遙感圖像的選擇，包括波段和時相的選擇；遙感圖像進行糾正；遙感圖像的解譯分析；