第三章農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)與應(yīng)用課件

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)與信息管理系統(tǒng)電氣信息工程學(xué)院第三章

農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)與應(yīng)用

遙感技術(shù)概述電磁波譜與地物波譜特征遙感影像獲取、解譯與處理高光譜遙感與定量遙感基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)實(shí)例第一節(jié)遙感技術(shù)概述一、遙感技術(shù)的概念二、遙感技術(shù)系統(tǒng)三、遙感技術(shù)的類(lèi)型四、遙感技術(shù)的特點(diǎn)五、遙感技術(shù)發(fā)展與展望第一節(jié)遙感技術(shù)概述遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起并迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性探測(cè)技術(shù)。它是在航空攝影測(cè)量的基礎(chǔ)上隨著空間技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等當(dāng)代科技的迅速發(fā)展，以及地學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科發(fā)展的需要，發(fā)展形成的一門(mén)新興技術(shù)學(xué)科。從以飛機(jī)為主要運(yùn)載工具的航空遙感，發(fā)展到以人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)為運(yùn)載工具的航天遙感，大大地?cái)U(kuò)展了人們的觀(guān)察視野及觀(guān)察領(lǐng)域，形成了對(duì)地球資源和環(huán)境進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)視的立體觀(guān)察體系；使地理學(xué)的研究和應(yīng)用進(jìn)入到一個(gè)新階段。一、遙感技術(shù)的概念第一節(jié)遙感技術(shù)概述遙感（RemoteSensing）廣義：“遙感”=“遙”（遙遠(yuǎn)）+“感”（感知）指一切無(wú)接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)，包括對(duì)電磁場(chǎng)、力場(chǎng)、機(jī)械被(聲波、地震波)等的探測(cè)。狹義：遙感是應(yīng)用探測(cè)儀器，不與探測(cè)目標(biāo)相接觸，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來(lái)，通過(guò)分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測(cè)技術(shù)。一、遙感技術(shù)的概念第一節(jié)遙感技術(shù)概述概念區(qū)別：遙測(cè)：指對(duì)被測(cè)物體某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)和性質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量的技術(shù)，分接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量。遙控：指遠(yuǎn)距離控制目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過(guò)程的技術(shù)。遙感：空間遙感過(guò)程的完成往往需要綜合運(yùn)用遙測(cè)和遙控技術(shù)。如衛(wèi)星遙感，必須有對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)的遙測(cè)和衛(wèi)星工作狀態(tài)的控制等。遙感與航測(cè)：前者確定實(shí)體的物質(zhì)成分，后者確定幾何形態(tài)。如：一個(gè)山包，遙感可確定構(gòu)成山包的物質(zhì)是土或是巖石以及何種類(lèi)型等，航測(cè)則確定其高程、面積及其形態(tài)等幾何量。一、遙感技術(shù)的概念第一節(jié)遙感技術(shù)概述第一節(jié)遙感技術(shù)概述一、遙感技術(shù)的概念遙感技術(shù)（RemoteSensing，RS）是指從不同高度的平臺(tái)上，使用不同的傳感器，收集地球表層各類(lèi)地物的電磁波譜信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理，提取各類(lèi)地物的特征，探測(cè)和識(shí)別各類(lèi)地物的綜合技術(shù)。由于地面目標(biāo)的種類(lèi)及其所處環(huán)境條件的差異，地面目標(biāo)具有反射或輻射不同波長(zhǎng)電磁波信息的特性，遙感正是利用地面目標(biāo)反射或輻射電磁波的固有特性，通過(guò)觀(guān)察目標(biāo)的電磁波信息以達(dá)到獲取目標(biāo)的幾何信息和物理屬性的目的遙感數(shù)據(jù)采集示意圖第一節(jié)遙感技術(shù)概述一、遙感技術(shù)的概念遙感數(shù)據(jù)流程圖不同地面目標(biāo)所固有的電磁波特性受到太陽(yáng)及大氣等環(huán)境條件的影響后，再通過(guò)傳感器收集并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)加工處理，最終應(yīng)用到各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)流程。二、遙感技術(shù)系統(tǒng)第一節(jié)遙感技術(shù)概述（一）空間信息獲取系統(tǒng)（二）遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收（三）遙感圖像處理（四）遙感信息提取與分析二、遙感技術(shù)系統(tǒng)（一）空間信息獲取系統(tǒng)安放遙感儀器的載體收與記錄地表物體輻射、反射與散射信息的儀器遙感攝影機(jī)光機(jī)掃描儀推帚式掃描儀成像光譜儀成像雷達(dá)第一節(jié)遙感技術(shù)概述

遙感衛(wèi)星氣象衛(wèi)星系列：

?泰諾斯（TIROS，電視和紅外輻射觀(guān)測(cè)衛(wèi)星）

?NOAA（美國(guó)極軌氣象衛(wèi)星）

?“風(fēng)云一號(hào)”、“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星陸地衛(wèi)星系列：美國(guó)陸地衛(wèi)星（Landsat）法國(guó)斯波特衛(wèi)星（SPOT）中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS）高空間分辨率陸地衛(wèi)星IKONOS-2、QuickBird海洋衛(wèi)星系列：美國(guó)的Seasatl加拿大雷達(dá)衛(wèi)星（RADARSAT）第一節(jié)遙感技術(shù)概述遙感衛(wèi)星示意圖第一節(jié)遙感技術(shù)概述二、遙感技術(shù)系統(tǒng)（二）遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收第一節(jié)遙感技術(shù)概述遙感器接收到地物目標(biāo)的電磁波信息，被記錄在膠片或數(shù)字磁帶上。從遙感衛(wèi)星向地面接收站傳輸?shù)目臻g數(shù)據(jù)中，除了衛(wèi)星獲取的圖像數(shù)據(jù)以外，還包括衛(wèi)星軌道參數(shù)、遙感器等輔助數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常用數(shù)字信號(hào)傳送。遙感圖像的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)時(shí)，經(jīng)常采用二進(jìn)制脈沖編碼的PCM式（pulsecodemodulation：脈沖編碼調(diào)制）。由于傳送的數(shù)據(jù)量非常龐大，需要采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。

第一節(jié)遙感技術(shù)概述（二）遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收地面站接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通常被實(shí)時(shí)記錄到HDDT(highdensitydigitaltape，高密度磁帶)上，然后根據(jù)需要拷貝到CCT(computercompatibletape，計(jì)算機(jī)兼容磁帶)、光盤(pán)、盒式磁帶等其他載體上。CCT、光盤(pán)、盒式磁帶等是記錄、保存、分發(fā)衛(wèi)星數(shù)據(jù)等最常用的載體。

衛(wèi)星地面接收站的主要任務(wù)是接收、處理、存檔和分發(fā)各類(lèi)地球資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。第一節(jié)遙感技術(shù)概述中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站正在接收處理的衛(wèi)星示意圖第一節(jié)遙感技術(shù)概述第一節(jié)遙感技術(shù)概述二、遙感技術(shù)系統(tǒng)（三）遙感圖像處理數(shù)據(jù)輸入圖像校正圖像變換濾波和增強(qiáng)圖像融合圖像分類(lèi)圖像分析計(jì)算圖像輸出計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備大容量存貯設(shè)備圖像輸入輸出設(shè)備遙感圖像處理是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下對(duì)遙感圖像加工的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱(chēng)。遙感圖像處理依賴(lài)于一定的圖像處理設(shè)備。對(duì)于數(shù)字圖像處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它包括硬件和軟件系統(tǒng)兩部分。第一節(jié)遙感技術(shù)概述（四）遙感信息提取與分析遙感信息分析指通過(guò)一定的方法或模型對(duì)遙感信息進(jìn)行研究，判定目標(biāo)物的性質(zhì)和特征或深入認(rèn)識(shí)目標(biāo)物的屬性和環(huán)境之間的內(nèi)在關(guān)系。遙感信息提取是從遙感圖像（包括數(shù)字遙感圖像）等遙感信息中有針對(duì)性地提取感興趣的專(zhuān)題信息，以便在具體領(lǐng)域應(yīng)用或輔助用戶(hù)決策。第一節(jié)遙感技術(shù)概述二、遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感技術(shù)系統(tǒng)示意圖第一節(jié)遙感技術(shù)概述二、遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感系統(tǒng)信息處理流程

遙感信息系統(tǒng)包括：被測(cè)目標(biāo)的信息特征（信息源）、信息的獲取、信息的傳輸與記錄、信息的處理和信息的應(yīng)用五大部分。第一節(jié)遙感技術(shù)概述第一節(jié)遙感技術(shù)概述三、遙感技術(shù)的類(lèi)型（一）按遙感平臺(tái)劃分類(lèi)別平臺(tái)舉例（說(shuō)明）地面遙感地面平臺(tái)車(chē)載、船載、手提、固定或活動(dòng)高架平臺(tái)等航空遙感航空器飛機(jī)、氣球航天遙感環(huán)地球的航天器人造地球衛(wèi)星、航天飛機(jī)、空間站、火箭等航宇遙感星際飛船對(duì)地月系統(tǒng)外目標(biāo)的探測(cè)三、遙感技術(shù)的類(lèi)型（二）按傳感器的探測(cè)波段劃分類(lèi)別探測(cè)波段紫外遙感0.01～0.4μm可見(jiàn)光遙感0.4～0.7μm紅外遙感0.7μm～1mm微波遙感0.001～1m多波段遙感在可見(jiàn)光波段和紅外波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來(lái)探測(cè)目標(biāo)第一節(jié)遙感技術(shù)概述第一節(jié)遙感技術(shù)概述三、遙感技術(shù)的類(lèi)型（三）按工作方式劃分類(lèi)別工作方式主動(dòng)遙感被動(dòng)遙感主動(dòng)遙感由探測(cè)器主動(dòng)發(fā)射一定電磁波能量并接收目標(biāo)的后向散射信號(hào)被動(dòng)遙感的傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動(dòng)接收目標(biāo)物的自身發(fā)射和對(duì)自然輻射源的反射能量成像遙感非成像遙感前者傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號(hào)可轉(zhuǎn)換成（數(shù)字或模擬）圖像后者傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號(hào)不能形成圖像。三、遙感技術(shù)的類(lèi)型（四）按遙感的應(yīng)用領(lǐng)域分從大的研究領(lǐng)域可分為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等；從具體應(yīng)用領(lǐng)域可分為資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、漁業(yè)遙感、地質(zhì)遙感、氣象遙感、水文遙感、城市遙感、工程遙感及災(zāi)害遙感、軍事遙感等，還可以劃分為更細(xì)的研究對(duì)象進(jìn)行各種專(zhuān)題應(yīng)用。第一節(jié)遙感技術(shù)概述三、遙感技術(shù)的類(lèi)型（五）按遙感光譜分辨率劃分類(lèi)別波段寬度特點(diǎn)常規(guī)遙感（寬波段遙感）一般＞100nm波段在波譜上不連續(xù)，并不完全覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光至紅外光（400～2400nm）光譜范圍，屬于二維遙感高光譜遙感＜10nm從目標(biāo)物體獲取連續(xù)光譜信息，達(dá)到光譜和圖像合一的三維遙感方法第一節(jié)遙感技術(shù)概述四、遙感技術(shù)的特點(diǎn)第一節(jié)遙感技術(shù)概述大面積的同步觀(guān)測(cè)

：瞬時(shí)信息獲取范圍時(shí)效性：同一地區(qū)信息獲取的重復(fù)周期信息的綜合性和可比性：地球表面自然與人文景觀(guān)的綜合反映；衛(wèi)星軌道的確定性、影像分幅的同一性、同一系列傳感器信息的兼容性經(jīng)濟(jì)性

：與傳統(tǒng)信息獲取手段相比局限性：相對(duì)于整個(gè)電磁波譜段而言五、遙感技術(shù)發(fā)展與展望（一）遙感技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史1960年美國(guó)1960年美國(guó)人EvelynPruitt提出遙感一詞第一節(jié)遙感技術(shù)概述(1)無(wú)紀(jì)錄的地面遙感階段(1608-1838年)

1608年，漢斯·李波爾賽制造了世界第一架望遠(yuǎn)鏡，1609年伽利略制作了放大倍數(shù)3倍的科學(xué)望遠(yuǎn)鏡，從而為觀(guān)測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)開(kāi)辟了先河。但望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)不能把測(cè)到的事物用圖像的方式記錄下來(lái)。(2)有記錄的地面遙感階段(1839-1857)

對(duì)探測(cè)目標(biāo)的記錄與成像始于攝影技術(shù)的發(fā)明，并與望遠(yuǎn)鏡相結(jié)合發(fā)展為遠(yuǎn)距離攝影。1839年，達(dá)蓋爾(Daguame)發(fā)表了他和尼普斯(Niepce)拍攝的照，第一次成功地把拍攝到事物形象地記錄在膠片上。1849年，法國(guó)人艾米·勞塞達(dá)特(AimeLaussedat)制定了攝影測(cè)量計(jì)劃，成為有目的有記錄的地面遙感發(fā)展階段的標(biāo)志。第一節(jié)遙感技術(shù)概述1858年，G·F·陶納喬(GaspardFelixTournachon)用系留氣球拍攝了法國(guó)巴黎的"鳥(niǎo)瞰"像片。(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)第一節(jié)遙感技術(shù)概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)1860年，J·W·布萊克(JmesWallaceBlack)與S·金(SamKing)乘氣球升空至603M成功地拍攝了美國(guó)波士頓(Boston)市的照片。第一節(jié)遙感技術(shù)概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)第一節(jié)遙感技術(shù)概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)1903年，J·紐布朗納(JuliusNenbmnner)設(shè)計(jì)了一種捆綁在飛鴿身上的微型相機(jī)。這些試驗(yàn)性的空間攝影，為后來(lái)的實(shí)用化航空攝影遙感打下了基礎(chǔ)。第一節(jié)遙感技術(shù)概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)1909年，W·萊特在意大利的森托塞爾上空用飛機(jī)進(jìn)行了空中攝影;1913年，利比亞班加西(Bangashi)油田測(cè)量就應(yīng)用航空攝影.在第一次世界大戰(zhàn)期間，航空攝影成了軍事偵察的重要手段，并形成了一定的規(guī)模。1924年，彩色膠片的出現(xiàn).1935年彩色膠片投入市場(chǎng)初期,為后來(lái)的航空遙感打下了基礎(chǔ)。第二次世界大戰(zhàn)前朝，德、英等國(guó)就充分認(rèn)識(shí)到空中偵察和航空攝影的重要軍事價(jià)值，并在偵察敵方軍事態(tài)勢(shì)、部署軍事行動(dòng)等方面收到了實(shí)際效果。第一節(jié)遙感技術(shù)概述第一節(jié)遙感技術(shù)概述(4)航天遙感階段(1957-)1957年10月4日，蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成功，標(biāo)志著人類(lèi)從空間觀(guān)測(cè)地球和探索宇宙奧秘進(jìn)大了新的紀(jì)元。1959年9月美國(guó)發(fā)射的“先驅(qū)者2號(hào)”探測(cè)器拍攝了地球云圖；同年10月蘇聯(lián)的《月球3號(hào)“航天器拍攝了月球背面的照片。真正從航天器上對(duì)地球進(jìn)行長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)是從1960年美國(guó)發(fā)射TIROS-lO和NOAA-1太陽(yáng)同步氣象衛(wèi)星開(kāi)始的。從此，航天遙感取得了重大進(jìn)展。同時(shí)，航空遙感仍繼續(xù)發(fā)展。(4)航天遙感階段(1957-)1972年ERTS-1(地球資源技術(shù)衛(wèi)星[美])發(fā)射（后改名為L(zhǎng)andsat-1）(地球資源技術(shù)衛(wèi)星[美];)，裝有MSS(多光譜掃描器)傳感器，分辨率79米標(biāo)志著遙感進(jìn)入新階段；1982年Landsat-4發(fā)射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米；1986年SPOT-1發(fā)射，裝有PAN和XS傳感器，分辨率提高到10米；1991ERS-1發(fā)射，裝有SAR(合成孔徑雷達(dá))；1995年RADARSAT發(fā)射，裝有SAR；1999年IKNOS發(fā)射，分辨率提高到1米；2000年清華1號(hào)發(fā)射，三波段相機(jī)，40米分辨率。第一節(jié)遙感技術(shù)概述羅馬斗獸場(chǎng)（0.7米，真彩色）羅馬梵蒂岡大教堂,0.7m,真彩色中國(guó)遙感事業(yè)的發(fā)展自1970年4月24日發(fā)射“東方紅1號(hào)”人造衛(wèi)星以后，相繼發(fā)射了數(shù)十顆不同類(lèi)型的人造地球衛(wèi)星。太陽(yáng)同步的“風(fēng)云l號(hào)”(FY-lA，lE)和地球同步軌道的“風(fēng)云2號(hào)”(FY-2A,2B)的發(fā)射，返回式遙感衛(wèi)星的發(fā)射與回收，使我國(guó)開(kāi)展宇宙探測(cè)、通訊、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象觀(guān)測(cè)等研究有了自己的信息源，1999年10月14日中國(guó)-巴西地球資源遙感衛(wèi)星CBERS-1的成功發(fā)射，使我國(guó)擁有了自己的資源衛(wèi)星，“北斗1,2”定位導(dǎo)航衛(wèi)星及"清華1號(hào)"小衛(wèi)星的成功發(fā)射，豐富了我國(guó)衛(wèi)星的類(lèi)型。1986年我國(guó)建成了遙感衛(wèi)星地面站，逐步形成了接收美國(guó)Iandsat、法國(guó)SPOT、加拿大RADARSAT和中-巴西CBERS等7顆遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的能力。數(shù)十個(gè)分布于全國(guó)各地的氣象衛(wèi)星接收站，可以接收地球同步(靜止軌道)和太陽(yáng)同步(極軌)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。第一節(jié)遙感技術(shù)概述當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點(diǎn)與展望多國(guó)發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速雷達(dá)衛(wèi)星遙感日益受到青睞星載主動(dòng)式遙感的發(fā)展，是探測(cè)手段更趨多樣化。高光譜分辨率傳感器是未來(lái)空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容。高光光譜分辨率傳感器是指既能對(duì)目標(biāo)物成像有可以測(cè)量目標(biāo)物波譜特性的光學(xué)傳感器。遙感應(yīng)用不斷深化第一節(jié)遙感技術(shù)概述第一節(jié)遙感技術(shù)概述第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理地物波譜:地物的電磁波響應(yīng)特性隨電磁波長(zhǎng)改變而變化的規(guī)律。地物波譜特性:不同的物質(zhì)反射、透射、吸收、散射和發(fā)射電磁波的能量不同，表現(xiàn)為地物波譜隨波長(zhǎng)而變的特性。地物的波譜特征是遙感識(shí)別地物的基礎(chǔ)。遙感技術(shù)是建立在物體電磁波輻射理論基礎(chǔ)上的。三、物體的電磁波反射特性（波譜特性）一、電磁波與電磁波譜二、大氣窗口一、電磁波與電磁波譜第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理2.電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)按遞增或遞減的順序依次排列而成的圖譜。1.電磁波：電磁波是電磁場(chǎng)的波動(dòng)，電場(chǎng)的變化產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的變化形成電場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)交互作用而產(chǎn)生的波動(dòng)以輻射方式傳送到遠(yuǎn)方，行進(jìn)的模式類(lèi)似于海浪前進(jìn)的波浪。電磁波是能量的一種，凡是能夠釋放出能量的物體，都會(huì)釋放電磁波。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理電磁波譜圖第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理（1）紫外線(xiàn)。波長(zhǎng)在0.0l～0.4μm之間，主要源于太陽(yáng)輻射，通過(guò)大氣層時(shí)被吸收，只有0.3～0.4μm能部分地穿過(guò)大氣層，但散射嚴(yán)重。大多數(shù)地物在該波段的反差較小，僅熒石和石油等部分地物能在此波段表現(xiàn)出來(lái)。因此，紫外遙感常在石油普查勘探中應(yīng)用。由于大氣層中臭氧對(duì)紫外線(xiàn)的強(qiáng)烈吸收與散射作用，紫外遙感通常在2000m高度以下范圍進(jìn)行。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理（2）可見(jiàn)光波長(zhǎng)在0.4～0.7μm之間，主要源于太陽(yáng)輻射，是遙感成像所使用的主要波段之一，有攝影和掃描兩種方式。大部分地物在此波段都具有良好的亮度反差特性，不同地物圖像易于區(qū)分。此波段可進(jìn)一步分為紅（0.6～0.7μm）、綠（0.5～0.6μm）、藍(lán)（0.4～0.5μm）以及僅有十幾埃差等不同波段分別對(duì)地物進(jìn)行探測(cè)，稱(chēng)之為多光譜遙感。航空、航天遙感成像中均用到可見(jiàn)光波段。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理（3）紅外線(xiàn)。波長(zhǎng)在0.7μm～lmm之間，近紅外（0.7～3.0μm）和短波紅外主要源于太陽(yáng)輻射，中紅外（3～5μm）和熱紅外（8～14μm）主要源于太陽(yáng)輻射及地物熱輻射，而遠(yuǎn)紅外（15～30μm）主要源于地物熱輻射。在該波段，不同的地物間反射持性和發(fā)射特性都可以較好地表現(xiàn)出來(lái)，除近紅外波段可用攝影成像外，整個(gè)紅外線(xiàn)波段均可用于掃描成像。紅外線(xiàn)波段的遙感稱(chēng)之為紅外遙感，可分為近紅外遙感、熱紅外遙感等。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理（4）微波。波長(zhǎng)在0.00l～1m之間，比可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)要長(zhǎng)，因此受大氣層中云、霧的散射干擾要小，不受光照等條件的限制，因此能全天候進(jìn)行遙感。使用微波的遙感即稱(chēng)之為微波遙感。由于地物在微波波段的輻射能量較小，一般由傳感器主動(dòng)向地面目標(biāo)發(fā)射微波，然后記錄地物反射回來(lái)的電磁波能量，這種遙感稱(chēng)為主動(dòng)遙感。微波波段在航空、航天遙感中均能應(yīng)用。二、大氣窗口第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理由于大氣對(duì)電磁波散射和吸收等因素的影響，使一部分波段的太陽(yáng)輻射在大氣中的透過(guò)率很小或根本無(wú)法通過(guò)。大氣窗口：在大氣傳輸中透過(guò)率較高的電磁波輻射波段。為了利用地面目標(biāo)反射或輻射的電磁波信息成像，遙感中對(duì)地物特性進(jìn)行探測(cè)的電磁波“通道”應(yīng)選擇在大氣窗口內(nèi)。目前在遙感中使用的一些大氣窗口主要有：紫外、可見(jiàn)光、近紅外波段近、中紅外波段遠(yuǎn)紅外波段第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理大氣窗口及其遙感應(yīng)用的電磁波譜圖（1）0.3～1.3μm，即紫外、可見(jiàn)光、近紅外波段，是攝影成像的最佳波段，也是許多衛(wèi)星傳感器掃描成像的常用波段，如Landsat衛(wèi)星的TM（主題成像儀）1～4波段。（2）1.5～1.8μm和2.0～3.5μm，即近、中紅外波段，是白天日照條件好時(shí)掃描成像的常用波段，如TM的5，7波段等，用以探測(cè)植物含水量以及云、雪，或用于地質(zhì)制圖等。（3）3.5～5.5μm，即中紅外波段，除通透反射光外，也通過(guò)地面物體自身發(fā)射的熱輻射能量。如NOAA衛(wèi)星的AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）傳感器用3.55～3.93μm探測(cè)海面溫度，獲得晝夜云圖。（4）8～14μm，即遠(yuǎn)紅外波段。主要通過(guò)來(lái)自地物熱輻射的能量，適于夜間成像。（5）0.8～2.5cm，即微波波段，穿云透霧能力強(qiáng)，可以全天候觀(guān)測(cè)，而且是主動(dòng)遙感方式，如側(cè)視雷達(dá)。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理三、物體的電磁波反射特性地物波譜：地物的電磁波響應(yīng)特性隨電磁波長(zhǎng)改變而變化的規(guī)律作用：不同類(lèi)型地物，其電磁波響應(yīng)特性不同，地物波譜特征是遙感識(shí)別地物的基礎(chǔ)。反射，吸收，透射入射到物體總能量=吸收+透射+反射第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理美國(guó)白宮的地物反射第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理1.地物反射波譜特性反射率=反射通量/入射通量地物波譜反射率隨波長(zhǎng)變化而改變的特性稱(chēng)之為地物反射波譜特性第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理2.影響地物反射率變化的因素太陽(yáng)位置、遙感器位置、地理位置、地形、季節(jié)、氣候變化、地面濕度變化地物本身的變異、大氣形狀等時(shí)間推移第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理不同健康狀況松樹(shù)的反射特性曲線(xiàn)第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理不同含水量沙土的光譜反射特性曲線(xiàn)第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理新雪和陳雪的光譜反射性曲線(xiàn)第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理3.幾種主要地物反射波譜曲線(xiàn)（1）植被第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理綠色植物有效光譜響應(yīng)特征可見(jiàn)光波段：0.45μm附近，有吸收谷，0.55μm附近，有個(gè)反射峰，0.67μm附近，有個(gè)吸收谷第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理（2）土壤第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理三種土壤的波譜曲線(xiàn)土質(zhì)越細(xì)反射率越高，有機(jī)質(zhì)含量越高和含水量越高反射率越低（3）水體第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理具有不同葉綠素濃度的海水的波譜曲線(xiàn)白天和夜晚河流的熱輻射區(qū)別第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理（4）巖石幾種巖石的反射波譜曲線(xiàn)第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)原理遙感影像獲取遙感平臺(tái)地面平臺(tái)：三腳架、遙感車(chē)航空平臺(tái)：遙感飛機(jī)航天平臺(tái)：人造衛(wèi)星、飛船空間站第三節(jié)遙感影像獲取與處理氣象衛(wèi)星:低軌、高軌陸地衛(wèi)星：700km海洋衛(wèi)星：高空和空間微波遙感第三節(jié)遙感影像獲取與處理2.遙感器收集地球表面輻射能量構(gòu)成：采集單元、分光單元、探測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)化單元、記錄或通信單元種類(lèi)：光學(xué)遙感微波遙感第三節(jié)遙感影像獲取與處理第三節(jié)遙感影像獲取與處理遙感器分類(lèi)遙感器分類(lèi)3.遙感工藝流程第三節(jié)遙感影像獲取與處理美國(guó)陸地資源衛(wèi)星多光譜掃描儀獲取地面信息例子多光譜掃描儀MSS掃描寬度為185km，把地面劃分成許多東西寬約56m、南北長(zhǎng)約79m的小格子，稱(chēng)之為像元，自西向東掃描時(shí)共收集3240個(gè)像元的光譜反射率。光譜掃描儀在4個(gè)波段內(nèi)工作，收集每個(gè)像元在0.5μm～0.6μm（波段4）、0.6μm～0.7μm（波段5）、0.7μm～0.8μm（波段6）和0.8μm～1.1μm（波段7）內(nèi)的反射率。若某像元內(nèi)的地物大量吸收太陽(yáng)光，就顯得暗，其反射率就小，若大量反射太陽(yáng)光，就顯得亮，其反射率就大。傳感器把不同的反射率轉(zhuǎn)換成明暗不同的亮度值（即灰度）并記錄在衛(wèi)星的高密度磁帶內(nèi)，然后傳送到地面接收站。地面接收站得到的是寬度為185km的帶狀地面的亮度值，經(jīng)過(guò)編輯，剪輯成長(zhǎng)寬均為185km的方塊，存入計(jì)算機(jī)兼容磁帶（CCT）內(nèi)，就是一景衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，包含2340根掃描線(xiàn)，共有3240×2340×4個(gè)像元的亮度值。4.遙感圖像特征幾何特征：空間分辨率物理特征：光譜分辨率時(shí)間特征：時(shí)間分辨率第三節(jié)遙感影像獲取與處理各種遙感目的對(duì)空間分辨率的要求不同波譜分辨率對(duì)水鋁礦反射光譜的要求光譜分辨率在512nm時(shí)不能被分辨，當(dāng)光譜分辨率為32nm時(shí)在1.2μm波長(zhǎng)附近即出現(xiàn)明顯雙谷形態(tài)。此外，傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，如感測(cè)人體應(yīng)選擇8～12μm的波長(zhǎng)范圍，而探測(cè)森林火災(zāi)等則應(yīng)選擇3～5μm的波長(zhǎng)，才能取得好效果。不同衛(wèi)星時(shí)間分辨率靜止氣象衛(wèi)星（地球同步氣象衛(wèi)星）：1次/0.5小時(shí)；太陽(yáng)同步氣象衛(wèi)星：2次/天；Landsat：l次/16天；中巴（西）合作的CBERS：l次/26天。二.遙感圖像目視判讀1.原理

運(yùn)用了解譯者的遙感基礎(chǔ)知識(shí)、地學(xué)背景知識(shí)等綜合知識(shí)對(duì)遙感對(duì)象進(jìn)行分析、識(shí)別。2.判讀標(biāo)志遙感攝影相片：直接判讀和間接判讀遙感掃描影像：（1）色調(diào)與顏色；(2)陰影；(3)形狀；（4）紋理；(5)大?。?6)位置；(7)圖型與相關(guān)布局3.判讀方法原則：先圖外、后圖內(nèi)，先整體，后局部，勤對(duì)比，多分析直接判讀法、對(duì)比分析法、信息覆合法、綜合推理法、地理相關(guān)分析法。三.遙感影像計(jì)算機(jī)處理1.校正處理：（1）幾何校正：針對(duì)幾何畸變進(jìn)行的誤差校正。原因：飛行器姿態(tài)(側(cè)滾、俯仰、偏航)、高度、速度，地球自轉(zhuǎn)等因素而造成圖像相對(duì)于地面目標(biāo)而發(fā)生幾何畸變。（2）輻射校正：對(duì)由于外界因素，數(shù)據(jù)獲取和傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)的、隨機(jī)的輻射失真或畸變進(jìn)行的校正，消除或改正因輻射誤差而引起影像畸變的過(guò)程。輻射畸變?cè)颍海?.是傳感器本身產(chǎn)生的誤差；2.是大氣對(duì)輻射的影響。2.圖像數(shù)據(jù)的變換處理遙感圖像增強(qiáng)目的：突出圖像中的某些信息同時(shí)抑制或去除某些不需要的信息來(lái)提高遙感圖像質(zhì)量的處理方法。1.灰度變換把原圖像的灰度值X通過(guò)函數(shù)F轉(zhuǎn)變?yōu)橹礩從而使分析者便于識(shí)別，其方法有線(xiàn)性變換、分段線(xiàn)性變換、三角波變換、連續(xù)函數(shù)變換、直方圖變換等。2.彩色合成將多波段黑白圖像變換為彩色圖像的增強(qiáng)處理技術(shù)。彩色合成分為真彩色合成和假彩色合成兩種。遙感圖像特征提取定量地提取光譜、空間（幾何）特征和紋理特征光譜特征提?。侯伾盎叶然虿ǘ伍g的亮度比等目標(biāo)物的光譜特征。植被指數(shù)：由多光譜數(shù)據(jù)，經(jīng)線(xiàn)性和非線(xiàn)性組合構(gòu)成的對(duì)植被差異有一定指示意義的各種數(shù)值。3.遙感圖像分類(lèi)處理統(tǒng)計(jì)圖像分類(lèi)分析對(duì)象：像元的亮度值基礎(chǔ)：決策理論專(zhuān)家系統(tǒng)分類(lèi)模糊分類(lèi)4.遙感圖像處理系統(tǒng)（1）ERDASIMAGINE（2）ERPAPPER（3）ENVI（TheEnvironmentForVisualizingImage）（4）IRSA（5）TITANImage第三節(jié)遙感影像獲取與處理ERDASIMAGINE美國(guó)ERDAS公司開(kāi)發(fā)的遙感圖像處理系統(tǒng)，主要功能包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、幾何校正、圖像拼接、圖像增強(qiáng)、圖像解譯、圖像分類(lèi)、子像元分類(lèi)、雷達(dá)圖像、矢量功能、正射影像校正、VirtualGIS、空間建模、命令工具、批處理工具、圖像庫(kù)管理和專(zhuān)題制圖等。功能擴(kuò)展模塊：雷達(dá)影像基本處理、矢量數(shù)據(jù)處理、三維虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化和分析、程序員接口開(kāi)發(fā)擴(kuò)展、立體分析、射雷達(dá)糾正、立體雷達(dá)DEM數(shù)據(jù)提取、大氣因子校正和霧霽去除、子像元分類(lèi)器。ERPAPPER澳大利亞EARTHRESOURCEMAPPING公司研制的遙感圖象處理系統(tǒng)，軟件采用全模塊設(shè)計(jì)，除了具有空間濾波、影像增強(qiáng)、波段間運(yùn)算、幾何變換、幾何糾正、影像配準(zhǔn)、鑲嵌、影像分類(lèi)等傳統(tǒng)圖像處理功能外，還有航片的正射校正、等高線(xiàn)生成、鑲嵌與數(shù)據(jù)融合、鑲嵌圖像顏色平衡、地理配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)的柵格化、雷達(dá)圖像處理、三維可視化及貫穿飛行、支持各種流行數(shù)據(jù)格式、支持各種輸出設(shè)備、先進(jìn)的制圖系統(tǒng)等高級(jí)功能。ENVI美國(guó)BetterSolutionsConsultingLimitedLiabilityCompany開(kāi)發(fā)的遙感圖像處理系統(tǒng)，包含校正、定標(biāo)、波段運(yùn)算、分類(lèi)對(duì)比增強(qiáng)、濾波、變換、邊緣檢測(cè)及制圖輸出等所有基本遙感影像處理功能。IRSA中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)遙感圖像處理分析系統(tǒng)，含有圖像瀏覽、復(fù)原、基本處理、糾正、鑲嵌、融合、分類(lèi)、解譯、地形仿真、光譜處理等35個(gè)通用遙感圖像處理模塊。TITANImage北京東方泰坦科技有限公司開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)遙感圖像處理系統(tǒng)。具有常規(guī)圖像處理、幾何糾正、影像鑲、HDF格式數(shù)據(jù)讀取、三維飛行、雷達(dá)圖像處理、高光譜數(shù)據(jù)處理、高空間分辨率數(shù)據(jù)處理、影像數(shù)據(jù)管理、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)、圖像流程化處理、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)接口等模塊。第四節(jié)高光譜遙感與定量遙感高光譜遙感（HyperspectralRemoteSensing，即高光譜分辨率遙感）是指將遙感成像技術(shù)和光譜分析技術(shù)結(jié)合，利用幾百乃至上千個(gè)小于10nm的電磁波波段從地表目標(biāo)物體獲取連續(xù)光譜曲線(xiàn)，從而形成圖像和光譜合一的高精度遙感方法。高光譜遙感的概念與特點(diǎn)（1）能夠獲得海量遙感成像數(shù)據(jù)；（2）可提供空間域信息和光譜域信息，即“圖譜合一”，且由圖像數(shù)據(jù)反演出的像元光譜曲線(xiàn)可以和實(shí)驗(yàn)室所測(cè)得的同類(lèi)地物光譜曲線(xiàn)相類(lèi)比；（3）高光譜成像數(shù)據(jù)窄波段通信信息信噪比較低；（4）高光譜成像數(shù)據(jù)應(yīng)用成像范圍更大，應(yīng)用領(lǐng)域更廣。高光譜遙感憑借其極高的光譜分辨率，在快速、精確地進(jìn)行作物生長(zhǎng)信息的提取、作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、作物脅迫監(jiān)測(cè)、估算植被（作物）初級(jí)生產(chǎn)力與生物量、估算光能利用率和蒸散量以及作物品質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)等農(nóng)業(yè)定量遙感應(yīng)用中日益廣泛地物的高光譜反射特征一.植被光譜反射特征（1）400～700nm波段可見(jiàn)光波段是植物葉片強(qiáng)烈吸收波段，反射和透視率很低（2）700～780nm波段葉綠素在紅波段強(qiáng)烈吸收到近紅外波段多次散射形成的高反射平臺(tái)過(guò)渡波段，稱(chēng)為植被反射率“紅邊”。（3）780～1350nm波段與葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)的光譜波段。（4）1350～2500nm波段葉片水分吸收主導(dǎo)波段典型綠色葉片的光譜反射率特性土壤光譜反射特征土壤光譜反射率曲線(xiàn)總體上變化比較平緩，不同類(lèi)型土壤光譜反射率曲線(xiàn)形態(tài)上很相似，在可見(jiàn)光波段反射率不高，在1400nm和1900nm附近有明顯水分吸收谷高光譜遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)（1）光譜微分技術(shù)（2）光譜匹配技術(shù)（3）混合光譜分解技術(shù)（4）光譜分類(lèi)技術(shù)（5）光譜維特征提取方法（6）模型方法農(nóng)業(yè)定量遙感基礎(chǔ)◆定量遙感是指利用傳感器獲取地表地物的電磁波信息，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下，通過(guò)數(shù)學(xué)或物理模型將遙感信息與所觀(guān)測(cè)地表目標(biāo)參量聯(lián)系起來(lái)，定量地反演或推算出某些地學(xué)、生物學(xué)及大氣等目標(biāo)參量，是當(dāng)前遙感研究的前沿領(lǐng)域之一。1.農(nóng)業(yè)定量遙感流程（1）遙感器定標(biāo)（2）大氣校正與幾何校正（3）定量遙感模型2.農(nóng)業(yè)定量遙感波譜要求續(xù)上表第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用1、作物監(jiān)測(cè)（1）作物種植面積監(jiān)測(cè)

不同作物在遙感影像上呈現(xiàn)不同的顏色、紋理、形狀等特征信息，利用信息提取的方法，可以將作物種植區(qū)域提取出來(lái)，從而得到作物種植面積和種植區(qū)域

（2）作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)

對(duì)作物的苗情、生長(zhǎng)狀況及其變化的宏觀(guān)監(jiān)測(cè)，即對(duì)作物生長(zhǎng)狀況及趨勢(shì)的監(jiān)測(cè)

第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用不同麥苗情況在遙感圖像上表現(xiàn)的特征第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用2008年山東-河南冬小麥長(zhǎng)勢(shì)分布圖(5月中旬)（3）作物產(chǎn)量估算

遙感估產(chǎn)是基于作物特有的波譜反射特征，利用遙感手段對(duì)作物產(chǎn)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的一種技術(shù)

利用影像的光譜信息可以反演作物的生長(zhǎng)信息(如LAl