遙感技術(shù)及其應(yīng)用

第三章第二節(jié)遙感技術(shù)及其應(yīng)用

一、遙感技術(shù)

1．遙感技術(shù)的概念遙感(Remotesensing,簡稱RS)，顧名思義，就是遙遠(yuǎn)地感知。是指借助對電磁波敏感的儀器，在不與探測目標(biāo)接觸的情況下，記錄目標(biāo)物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，并通過分析，揭示目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測技術(shù)。用于資源評估、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警及其他地物變化的分析等。簡單地說，遙感就是利用一定的技術(shù)裝備在航天器或航空器上對地物進(jìn)行感知。(86面）[背景知識]

遙感技術(shù)的基本原理是什么?地球上的物體都在不停地發(fā)射、反射和吸收電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的。人們根據(jù)電磁波的差異來辨析物體的不同，遙感技術(shù)就是在這個原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。（86面）[背景知識]

遙感技術(shù)有什么特點?遙感具有監(jiān)測范圍大、瞬時成像、實時傳輸、快速處理、迅速獲取信息和實施動態(tài)監(jiān)測等特點。（88面）

[背景知識]

遙感技術(shù)的工作過程怎樣?信息獲取——信息傳輸——信息接收與處理——信息解譯與分析——遙感應(yīng)用二、發(fā)展[教材圖表點撥]

圖3—25全球天然假彩色圖像(光學(xué)合成遙感圖)此圖是利用不同地物的電磁波的差異，用遙感技術(shù)制作的全球圖像，陸地和海洋的分布清晰，陸地上植被覆蓋區(qū)、裸地、沙漠和冰雪覆蓋區(qū)以及云層覆蓋區(qū)一目了然。[跨越障礙]假彩色圖像反應(yīng)的地物顏色與其真實顏色在成像過程中如果分類和還原沒有按照對應(yīng)關(guān)系，相片的色彩為人工合成，與天然實物色彩不同，就不可能為真彩色，而稱為假彩色，地物顏色并非其真實顏色。（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類型：遙感技術(shù)系統(tǒng)

[教材圖表點撥]

圖3—27遙感技術(shù)系統(tǒng)本示意圖形象地表達(dá)了遙感的工作過程。從圖中可以看出，在遙感平臺上的傳感器，使用光學(xué)儀器或電子儀器，接收地面物體反射或發(fā)射的電磁波信號，并以圖像膠片或數(shù)據(jù)磁帶的形式記錄下來，傳送到地面接收站，經(jīng)過技術(shù)處理后，進(jìn)行解譯與分析，最終服務(wù)于資源勘探、動態(tài)監(jiān)測和有關(guān)部門的規(guī)劃決策等。[背景知識]遙感平臺——遙感工作過程中，承擔(dān)感知電磁波特性的“實驗室’’是遙感平臺，它的作用就是穩(wěn)定地運載傳感器。除了衛(wèi)星，常用的遙感平臺還有飛機、氣球等。當(dāng)在地面試驗時，還會用到地面三角架這樣簡單的遙感平臺。傳感器——直接獲得目標(biāo)物信息的儀器，用以測量和記錄目標(biāo)物反射或發(fā)射的電磁波的強度和特性，是遙感技術(shù)系統(tǒng)的重要組成部分和關(guān)鍵技術(shù)裝備。針對不同的應(yīng)用和波段范圍，人們已經(jīng)研究出很多種傳感器，探測和接收物體在可見光、紅外線和微波范圍內(nèi)的電磁輻射。例1下列說法中，不正確的是()A．遙感感知事物時不直接接觸地物B．遙感技術(shù)是遙感信息接收與應(yīng)用的過程C．遙感獲取的信息是電磁波信息D．遙感對地面不反射和輻射電磁波的物體無法感知D解析：本題考查遙感的概念、工作原理、技術(shù)環(huán)節(jié)等內(nèi)容。遙感是利用傳感器等技術(shù)裝備，在航空器或航天器上通過接受和處理地面目標(biāo)物輻射或反射的電磁波而對地物進(jìn)行感知的技術(shù)系統(tǒng)。由此可知A、B、C三項都正確。地面上所有物體都反射和發(fā)射電磁波，沒有不反射和發(fā)射電磁波的物體，所以遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，應(yīng)用價值很大因此D項不正確。（二）．遙感類型標(biāo)準(zhǔn)類型運載工具電磁波的波譜范圍應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)ｎ}傳感器的工作特點航天遙感、航空遙感、近地遙感紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多譜段遙感環(huán)境遙感、大氣遙感、資源遙感、海洋遙感、地質(zhì)遙感農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感主動式、被動式

遙感類型類型概念優(yōu)點航天遙感航空遙感近地遙感利用衛(wèi)星、航天飛機、宇宙飛船、航天空間站等攜帶遙感儀器的遙感覆蓋范圍大，不受領(lǐng)空限制，可進(jìn)行重復(fù)不定期觀測等利用飛機攜帶遙感儀器的遙感。包括600一10000米的低、中空遙感，10000一25000米的高空、超高空遙感機動性強，可以根據(jù)研究主題選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?、適當(dāng)?shù)娘w行高度和飛行區(qū)域距地面高度在幾十米以內(nèi)的遙感用于城市遙感、海面污染監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測等中、高分辨率的遙感活動[方法技巧]遙感探測與傳感器運載工具飛行高度的關(guān)系傳感器運載工具的飛行高度對遙感探測的范圍、速度、周期、分辨率等影響很大。一般說來，運載工具飛得越高，探測的范圍越大，獲得資料的速度越快，周期越短，對地物的分辨率越低；反之亦然。需要注意的是，遙感對地物的分辨率除與飛行高度有關(guān)外，還與傳感器的性能有關(guān)。【閱讀指導(dǎo)】飛速發(fā)展的中國衛(wèi)星遙感P91活動參考答案一種物質(zhì)所產(chǎn)生的自身輻射，或?qū)ν鈦磔椛渌a(chǎn)生的反射和透射，形成了該物質(zhì)的一種特別標(biāo)志一一波譜特征。圖3一33顯示了松林、草地、紅砂巖和泥漿的反射波譜曲線?？梢钥闯?，不同地物的反射率是不同的，通過對不同地物的波譜特征進(jìn)行分析，就可以判讀地物。例2下列技術(shù)中，關(guān)鍵裝置為傳感器的是（）A．遙感技術(shù)B．地理信息技術(shù)C．全球定位技術(shù)D．電子通信技術(shù)A解析：遙感技術(shù)系統(tǒng)由遙感平臺、傳感器、信息傳輸接收裝置、數(shù)字或圖像處理設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)等組成。其中，傳感器是遙感技術(shù)信息獲取和傳輸?shù)年P(guān)鍵裝置。二、遙感與資源普查

1．遙感技術(shù)在資源普查中的應(yīng)用領(lǐng)域勘探礦產(chǎn)資源，調(diào)查生物資源、水資源等是遙感技術(shù)在資源普查中的重要應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注礦產(chǎn)資源生物資源蘊藏礦產(chǎn)的地方有許多是地質(zhì)斷裂或環(huán)形構(gòu)造帶，較容易借助遙感技術(shù)“發(fā)現(xiàn)”礦產(chǎn)通過遙感圖像解譯或圖像處理技術(shù)，提取植被的分布、類型、結(jié)構(gòu)、健康狀況、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)人們只需要分析遙感圖像就可以劃定蘊藏礦產(chǎn)的大致區(qū)域為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市綠化、環(huán)境保護(hù)等部門服務(wù)【方法技巧】分析和解譯遙感圖像應(yīng)注意的問題由于不同地區(qū)地物的差異、合成圖像波段的差異、地物特征的季節(jié)差異等，因此不同地區(qū)、不同波段、不同季節(jié)的圖像解譯是不同的。具體情況具體分析，有的還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實地調(diào)查進(jìn)行解譯。1、在衛(wèi)星圖像上，怎樣通過顏色差異判斷植物的生長狀況？2、根據(jù)植物健康狀況在反射波譜中變化的原理，遙感還可以應(yīng)用到哪些領(lǐng)域？P92活動第1小題參考答案1．在特定的衛(wèi)星圖像上，健康的植被往往呈鮮紅色，長勢比較弱的植被顏色比較淺，由此可判定植物的生長狀況。P92活動第2小題參考答案2．不同的地物和地物的不同狀況，有不同的反射率，根據(jù)這個原理，可以利用遙感的工作有判斷水體污染、分析城市大氣污染、監(jiān)測災(zāi)害、普查資源等等。P92活動第3小題參考答案3．在礦產(chǎn)資源調(diào)查方面，可以利用遙感資料進(jìn)行成礦條件的地質(zhì)分析，提出礦產(chǎn)普查勘探的方向，指出礦區(qū)的發(fā)展前景。我國吉林省銅礦資源較為豐富，通過對全省陸地衛(wèi)星圖像的分析，不同物質(zhì)的波譜特征不同，發(fā)現(xiàn)銅礦的分布與線性構(gòu)造密切相關(guān)，對于開發(fā)這個地區(qū)的銅礦具有重要意義。例3(2004·廣東、廣西）在遙感技術(shù)中，可以根據(jù)植物的反射波譜特征判斷植物的生長狀況。讀圖回答（1）-（3）題。(1）圖中，重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是()①紅外線②X光③可見光④紫外線A．①②B．②③C．③④D．①③D(2）根據(jù)圖中的原理，可用遙感技術(shù)直接()①劃分植物類型②判讀植物生長的土壤類型③監(jiān)測樹木的生長狀況④估計糧食作物的產(chǎn)量A．①②B．②③C．③④D．①③C(3)不同的地物和地物的不同狀況也有不同的反射率，根據(jù)這個原理，可以利用遙感的工作有()①判斷水體污染②判斷人口分布③分析城市大氣污染④估算工業(yè)生產(chǎn)總值A(chǔ)．①②B．②③C．③④D．①③D解析：(1）可直接從圖中找出健康植物與重度病害植物反射波譜曲線的交．點，向橫坐標(biāo)作垂線，可看出重度病害植物反射率高的波段大致是0.60一0.80微米。(2）植物的健康狀況可通過遙感技術(shù)來判斷，糧食作物的產(chǎn)量高低也與作物的健康狀況有關(guān)。（3）水體污染與否，城市大氣質(zhì)量狀況均屬于“地物的不同狀況”，它們的反射率也不相同。二、遙感與環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感將不僅為人們提供信息資源，改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活與交往方式，而且在環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警等方面發(fā)揮巨大作用，有助于災(zāi)害的預(yù)防、環(huán)境的治理和保護(hù)。應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注環(huán)境監(jiān)測災(zāi)害監(jiān)測荒漠化、土壤鹽漬化、海上冰山漂流、海洋生態(tài)、全球氣候變化及其影響、植被變化、水體污染、大氣污染等旱情、水災(zāi)、滑坡、蟲害、森林火災(zāi)等泥石流、地震、農(nóng)林病有利于人們了解環(huán)境變化，使環(huán)境得到保護(hù)和改善有利于防災(zāi)減災(zāi)遙感在林業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用部門應(yīng)用主要原理林業(yè)清查森林資源、檢測火災(zāi)和病蟲害著火樹木，病害樹木與正常樹木反射光譜不同農(nóng)業(yè)識別農(nóng)作物、估算產(chǎn)量、災(zāi)情預(yù)報植物生長情況不同，其反射波譜特征不同三、遙感與環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測P93-94活動第1小題參考答案1．首先對三幅圖的主要地物進(jìn)行判讀，比較相同地物在面積、數(shù)量、密度、長度等方面的變化，然后運用相關(guān)原理進(jìn)行解釋。從三幅圖的對比中可以看出，黃河三角洲的面積在擴大，主要是泥沙沉積造成的；植被覆蓋區(qū)的范圍增加，是由于人們的種植和植樹產(chǎn)生的；黃河水的泥沙增多，原因是水土流失的加?。痪幼^(qū)和水產(chǎn)業(yè)建筑區(qū)的面積增加。P94活動第2小題參考答案2．我國的環(huán)境與災(zāi)害問題有：土地荒漠化、土壤鹽漬化、環(huán)境污染、海洋生態(tài)、植被破壞、水旱災(zāi)害、滑坡、地震、泥石流、農(nóng)林病蟲害、森林火災(zāi)等。遙感技術(shù)可以及時探知森林火災(zāi)發(fā)生的地點和范圍，可分析大火蔓延的方向，為滅火總指揮部制定滅火計劃、做出滅火部署提供科學(xué)依據(jù)。P94活動第3小題參考答案3．根據(jù)不同地物的不同狀況有不同的反射率，可以利用遙感判斷水污染和大氣污染。美國利用衛(wèi)星圖像研究煙塵污染，監(jiān)測到紐約因傾倒垃圾、酸液所引起的污染范圍。他們曾經(jīng)利用1972年10月10日的陸地衛(wèi)星圖像，發(fā)現(xiàn)有一股從紐約新建的國際造紙公司排人恰普林湖的污染流，這股污染流一直流到附近的佛蒙特州，地面的觀測也證實了這個結(jié)論，為此佛蒙特州以衛(wèi)星圖像為證據(jù)，對該廠提出了法律訴訟。例41987年8月，我國返回衛(wèi)星上搭載水稻種子，返回后經(jīng)地面種植，培育出的水稻穗多粒大。畝產(chǎn)達(dá)600kg，最高達(dá)750kg，蛋白質(zhì)含量增加8％一20%，生長期平均縮短10天。水稻的這種變異的來源是()A．基因重組B．基因突變C．遺傳D．變異D結(jié)構(gòu)整合體驗成功1．遙感技術(shù)的工作原理是()A．不同地物的海拔高度不同B．不同地物的表面溫度不同C．不同地物的電磁波特性不同D．不同地物的化學(xué)特征不同C2．運用遙感技術(shù)監(jiān)測森林火災(zāi)與人工監(jiān)測相比．優(yōu)點有()①獲取資料快，可及時進(jìn)行動態(tài)分析②受地面限制少．避免人員傷亡③獲取信息量大④探測范圍大，可在客觀上進(jìn)行監(jiān)測A．①②③B．①③④C．①③④D．①②③④D3．遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用有()①識別各種農(nóng)作物②計算種植面積③根據(jù)作物生長情況估計產(chǎn)量④農(nóng)作物災(zāi)情預(yù)報A．①②