第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用課件

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

農(nóng)業(yè)遙感技術與應用

遙感技術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農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測實例第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用遙感技術概述第一節(jié)遙感技術概述一、遙感技術的概念二、遙感技術系統(tǒng)三、遙感技術的類型四、遙感技術的特點五、遙感技術發(fā)展與展望第一節(jié)遙感技術概述第一節(jié)遙感技術概述一、遙感技術的概念第一節(jié)遙感技術概遙感技術是20世紀60年代興起并迅速發(fā)展起來的一門綜合性探測技術。它是在航空攝影測量的基礎上隨著空間技術、電子計算機技術等當代科技的迅速發(fā)展，以及地學、生物學等學科發(fā)展的需要，發(fā)展形成的一門新興技術學科。從以飛機為主要運載工具的航空遙感，發(fā)展到以人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機為運載工具的航天遙感，大大地擴展了人們的觀察視野及觀察領域，形成了對地球資源和環(huán)境進行探測和監(jiān)視的立體觀察體系；使地理學的研究和應用進入到一個新階段。一、遙感技術的概念第一節(jié)遙感技術概述遙感技術是20世紀60年代興起并迅速發(fā)展起來的一門綜合性探測遙感（RemoteSensing）廣義：“遙感”=“遙”（遙遠）+“感”（感知）指一切無接觸的遠距離探測，包括對電磁場、力場、機械被(聲波、地震波)等的探測。狹義：遙感是應用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質及其變化的綜合性探測技術。一、遙感技術的概念第一節(jié)遙感技術概述遙感（RemoteSensing）一、遙感技術的概念第概念區(qū)別：遙測：指對被測物體某些運動參數(shù)和性質進行遠距離測量的技術，分接觸測量和非接觸測量。遙控：指遠距離控制目標物運動狀態(tài)和過程的技術。遙感：空間遙感過程的完成往往需要綜合運用遙測和遙控技術。如衛(wèi)星遙感，必須有對衛(wèi)星運行參數(shù)的遙測和衛(wèi)星工作狀態(tài)的控制等。遙感與航測：前者確定實體的物質成分，后者確定幾何形態(tài)。如：一個山包，遙感可確定構成山包的物質是土或是巖石以及何種類型等，航測則確定其高程、面積及其形態(tài)等幾何量。一、遙感技術的概念第一節(jié)遙感技術概述概念區(qū)別：遙測：指對被測物體某些運動參數(shù)和性質進行遠距離測量第一節(jié)遙感技術概述一、遙感技術的概念遙感技術（RemoteSensing，RS）是指從不同高度的平臺上，使用不同的傳感器，收集地球表層各類地物的電磁波譜信息，并對這些信息進行分析處理，提取各類地物的特征，探測和識別各類地物的綜合技術。由于地面目標的種類及其所處環(huán)境條件的差異，地面目標具有反射或輻射不同波長電磁波信息的特性，遙感正是利用地面目標反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀察目標的電磁波信息以達到獲取目標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)遙感技術概述一、遙感技術的概念遙感技術（Remo第一節(jié)遙感技術概述一、遙感技術的概念遙感數(shù)據(jù)流程圖不同地面目標所固有的電磁波特性受到太陽及大氣等環(huán)境條件的影響后，再通過傳感器收集并經(jīng)過數(shù)據(jù)加工處理，最終應用到各種領域的數(shù)據(jù)流程。第一節(jié)遙感技術概述一、遙感技術的概念遙感數(shù)據(jù)流程圖不二、遙感技術系統(tǒng)第一節(jié)遙感技術概述（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、遙感技術系統(tǒng)第一節(jié)遙感技術概述（一）空間信息獲取系二、遙感技術系統(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光機掃描儀推帚式掃描儀成像光譜儀成像雷達第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)（一）空間信息獲取系統(tǒng)安放遙感儀器的載體第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用課件第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用課件

遙感衛(wèi)星氣象衛(wèi)星系列：

?泰諾斯（TIROS，電視和紅外輻射觀測衛(wèi)星）

?NOAA（美國極軌氣象衛(wèi)星）

?“風云一號”、“風云二號”氣象衛(wèi)星陸地衛(wèi)星系列：美國陸地衛(wèi)星（Landsat）法國斯波特衛(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：美國的Seasatl加拿大雷達衛(wèi)星（RADARSAT）第一節(jié)遙感技術概述遙感衛(wèi)星第一節(jié)遙感技術概述遙感衛(wèi)星示意圖第一節(jié)遙感技術概述第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)（二）遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收第一節(jié)遙感技術概述遙感器接收到地物目標的電磁波信息，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)字信號傳送。遙感圖像的模擬信號變換為數(shù)字信號時，經(jīng)常采用二進制脈沖編碼的PCM式（pulsecodemodulation：脈沖編碼調制）。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。

二、遙感技術系統(tǒng)（二）遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收第一節(jié)遙感技術第一節(jié)遙感技術概述（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)通常被實時記錄到HDDT(highdensitydigitaltape，高密度磁帶)上，然后根據(jù)需要拷貝到CCT(computercompatibletape，計算機兼容磁帶)、光盤、盒式磁帶等其他載體上。CCT、光盤、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是接收、處理、存檔和分發(fā)各類地球資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。第一節(jié)遙感技術概述（二）遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收地面站接收的衛(wèi)第一節(jié)遙感技術概述第一節(jié)遙感技術概述中國遙感衛(wèi)星地面站正在接收處理的衛(wèi)星示意圖第一節(jié)遙感技術概述中國遙感衛(wèi)星地面站正在接收處理的衛(wèi)星示意圖第一節(jié)遙感技術第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(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圖像融合圖像分類圖像分析計算圖像輸出計算機顯示設備大容量存貯設備圖像輸入輸出設備遙感圖像處理是在計算機系統(tǒng)支持下對遙感圖像加工的各種技術方法的統(tǒng)稱。遙感圖像處理依賴于一定的圖像處理設備。對于數(shù)字圖像處理系統(tǒng)來說，它包括硬件和軟件系統(tǒng)兩部分。第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)（三）遙感圖像處理數(shù)第一節(jié)遙感技術概述（四）遙感信息提取與分析遙感信息分析指通過一定的方法或模型對遙感信息進行研究，判定目標物的性質和特征或深入認識目標物的屬性和環(huán)境之間的內在關系。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性地提取感興趣的專題信息，以便在具體領域應用或輔助用戶決策。第一節(jié)遙感技術概述（四）遙感信息提取與分析遙感信息分析指第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)遙感技術系統(tǒng)示意圖第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)遙感技術系統(tǒng)示意圖第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)遙感系統(tǒng)信息處理流程第一節(jié)遙感技術概述二、遙感技術系統(tǒng)遙感系統(tǒng)信息處理流程

遙感信息系統(tǒng)包括：被測目標的信息特征（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用五大部分。第一節(jié)遙感技術概述遙感信息系統(tǒng)包括：被測目標的信息特征（信息源）、第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（一）按遙感平臺劃分類別平臺舉例（說明）地面遙感地面平臺車載、船載、手提、固定或活動高架平臺等航空遙感航空器飛機、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、空間站、火箭等航宇遙感星際飛船對地月系統(tǒng)外目標的探測第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（一）按遙感平臺劃三、遙感技術的類型（二）按傳感器的探測波段劃分類別探測波段紫外遙感0.01～0.4μm可見光遙感0.4～0.7μm紅外遙感0.7μm～1mm微波遙感0.001～1m多波段遙感在可見光波段和紅外波段范圍內，再分成若干窄波段來探測目標第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（二）按傳感器的探測波段劃分類別探測第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（三）按工作方式劃分類別工作方式主動遙感被動遙感主動遙感由探測器主動發(fā)射一定電磁波能量并接收目標的后向散射信號被動遙感的傳感器不向目標發(fā)射電磁波，僅被動接收目標物的自身發(fā)射和對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電磁輻射信號可轉換成（數(shù)字或模擬）圖像后者傳感器接收的目標電磁輻射信號不能形成圖像。第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（三）按工作方式劃三、遙感技術的類型（四）按遙感的應用領域分從大的研究領域可分為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等；從具體應用領域可分為資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、漁業(yè)遙感、地質遙感、氣象遙感、水文遙感、城市遙感、工程遙感及災害遙感、軍事遙感等，還可以劃分為更細的研究對象進行各種專題應用。第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（四）按遙感的應用領域分從大的研究領域可三、遙感技術的類型（五）按遙感光譜分辨率劃分類別波段寬度特點常規(guī)遙感（寬波段遙感）一般＞100nm波段在波譜上不連續(xù)，并不完全覆蓋整個可見光至紅外光（400～2400nm）光譜范圍，屬于二維遙感高光譜遙感＜10nm從目標物體獲取連續(xù)光譜信息，達到光譜和圖像合一的三維遙感方法第一節(jié)遙感技術概述三、遙感技術的類型（五）按遙感光譜分辨率劃分類別波段寬度四、遙感技術的特點第一節(jié)遙感技術概述大面積的同步觀測

：瞬時信息獲取范圍時效性：同一地區(qū)信息獲取的重復周期信息的綜合性和可比性：地球表面自然與人文景觀的綜合反映；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)濟性

：與傳統(tǒng)信息獲取手段相比局限性：相對于整個電磁波譜段而言四、遙感技術的特點第一節(jié)遙感技術概述大面積的同步觀測五、遙感技術發(fā)展與展望（一）遙感技術發(fā)展簡史1960年美國1960年美國人EvelynPruitt提出遙感一詞第一節(jié)遙感技術概述五、遙感技術發(fā)展與展望（一）遙感技術發(fā)展簡史1960年美(1)無紀錄的地面遙感階段(1608-1838年)

1608年，漢斯·李波爾賽制造了世界第一架望遠鏡，1609年伽利略制作了放大倍數(shù)3倍的科學望遠鏡，從而為觀測遠距離目標開辟了先河。但望遠鏡觀測不能把測到的事物用圖像的方式記錄下來。(2)有記錄的地面遙感階段(1839-1857)

對探測目標的記錄與成像始于攝影技術的發(fā)明，并與望遠鏡相結合發(fā)展為遠距離攝影。1839年，達蓋爾(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，法國人艾米·勞塞達特(AimeLaussedat)制定了攝影測量計劃，成為有目的有記錄的地面遙感發(fā)展階段的標志。第一節(jié)遙感技術概述(1)無紀錄的地面遙感階段(1608-1838年)第一節(jié)1858年，G·F·陶納喬(GaspardFelixTournachon)用系留氣球拍攝了法國巴黎的"鳥瞰"像片。(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)第一節(jié)遙感技術概述1858年，G·F·陶納喬(GaspardFelixTo(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成功地拍攝了美國波士頓(Boston)市的照片。第一節(jié)遙感技術概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)第一節(jié)遙感技術概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)第一節(jié)遙感(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)1903年，J·紐布朗納(JuliusNenbmnner)設計了一種捆綁在飛鴿身上的微型相機。這些試驗性的空間攝影，為后來的實用化航空攝影遙感打下了基礎。第一節(jié)遙感技術概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)1903(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進行了空中攝影;1913年，利比亞班加西(Bangashi)油田測量就應用航空攝影.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初期,為后來的航空遙感打下了基礎。第二次世界大戰(zhàn)前朝，德、英等國就充分認識到空中偵察和航空攝影的重要軍事價值，并在偵察敵方軍事態(tài)勢、部署軍事行動等方面收到了實際效果。第一節(jié)遙感技術概述(3)航空攝影遙感階段(1858-1956年)1909年，W第一節(jié)遙感技術概述(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，標志著人類從空間觀測地球和探索宇宙奧秘進大了新的紀元。1959年9月美國發(fā)射的“先驅者2號”探測器拍攝了地球云圖；同年10月蘇聯(lián)的《月球3號“航天器拍攝了月球背面的照片。真正從航天器上對地球進行長期觀測是從1960年美國發(fā)射TIROS-lO和NOAA-1太陽同步氣象衛(wèi)星開始的。從此，航天遙感取得了重大進展。同時，航空遙感仍繼續(xù)發(fā)展。第一節(jié)遙感技術概述(4)航天遙感階段(1957-)19(4)航天遙感階段(1957-)1972年ERTS-1(地球資源技術衛(wèi)星[美])發(fā)射（后改名為Landsat-1）(地球資源技術衛(wèi)星[美];)，裝有MSS(多光譜掃描器)傳感器，分辨率79米標志著遙感進入新階段；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)；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號發(fā)射，三波段相機，40米分辨率。第一節(jié)遙感技術概述(4)航天遙感階段(1957-)1972年ERTS-1(地羅馬斗獸場（0.7米，真彩色）羅馬斗獸場（0.7米，真彩色）羅馬梵蒂岡大教堂,0.7m,真彩色羅馬梵蒂岡大教堂,0.7m,真彩色第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用課件中國遙感事業(yè)的發(fā)展自1970年4月24日發(fā)射“東方紅1號”人造衛(wèi)星以后，相繼發(fā)射了數(shù)十顆不同類型的人造地球衛(wèi)星。太陽同步的“風云l號”(FY-lA，lE)和地球同步軌道的“風云2號”(FY-2A,2B)的發(fā)射，返回式遙感衛(wèi)星的發(fā)射與回收，使我國開展宇宙探測、通訊、科學實驗、氣象觀測等研究有了自己的信息源，1999年10月14日中國-巴西地球資源遙感衛(wèi)星CBERS-1的成功發(fā)射，使我國擁有了自己的資源衛(wèi)星，“北斗1,2”定位導航衛(wèi)星及"清華1號"小衛(wèi)星的成功發(fā)射，豐富了我國衛(wèi)星的類型。1986年我國建成了遙感衛(wèi)星地面站，逐步形成了接收美國Iandsat、法國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)十個分布于全國各地的氣象衛(wèi)星接收站，可以接收地球同步(靜止軌道)和太陽同步(極軌)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。第一節(jié)遙感技術概述中國遙感事業(yè)的發(fā)展自1970年4月24日發(fā)射“東方紅1號”人當前遙感發(fā)展主要特點與展望多國發(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)展迅速雷達衛(wèi)星遙感日益受到青睞星載主動式遙感的發(fā)展，是探測手段更趨多樣化。高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內容。高光光譜分辨率傳感器是指既能對目標物成像有可以測量目標物波譜特性的光學傳感器。遙感應用不斷深化第一節(jié)遙感技術概述當前遙感發(fā)展主要特點與展望多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成第一節(jié)第一節(jié)遙感技術概述第一節(jié)遙感技術概述第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理地物波譜:地物的電磁波響應特性隨電磁波長改變而變化的規(guī)律。地物波譜特性:不同的物質反射、透射、吸收、散射和發(fā)射電磁波的能量不同，表現(xiàn)為地物波譜隨波長而變的特性。地物的波譜特征是遙感識別地物的基礎。遙感技術是建立在物體電磁波輻射理論基礎上的。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、大氣窗口第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理地物波譜:遙感技術是建立在物體電磁波一、電磁波與電磁波譜第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理2.電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按遞增或遞減的順序依次排列而成的圖譜。1.電磁波：電磁波是電磁場的波動，電場的變化產(chǎn)生磁場，磁場的變化形成電場，電場與磁場交互作用而產(chǎn)生的波動以輻射方式傳送到遠方，行進的模式類似于海浪前進的波浪。電磁波是能量的一種，凡是能夠釋放出能量的物體，都會釋放電磁波。一、電磁波與電磁波譜第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理2.電磁波譜：將第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理電磁波譜圖第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理電磁波譜圖第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（1）紫外線。波長在0.0l～0.4μm之間，主要源于太陽輻射，通過大氣層時被吸收，只有0.3～0.4μm能部分地穿過大氣層，但散射嚴重。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。因此，紫外遙感常在石油普查勘探中應用。由于大氣層中臭氧對紫外線的強烈吸收與散射作用，紫外遙感通常在2000m高度以下范圍進行。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（1）紫外線。波長在0.0l～0.4第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（2）可見光波長在0.4～0.7μm之間，主要源于太陽輻射，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。此波段可進一步分為紅（0.6～0.7μm）、綠（0.5～0.6μm）、藍（0.4～0.5μm）以及僅有十幾埃差等不同波段分別對地物進行探測，稱之為多光譜遙感。航空、航天遙感成像中均用到可見光波段。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（2）可見光波長在0.4～0.7μm第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（3）紅外線。波長在0.7μm～lmm之間，近紅外（0.7～3.0μm）和短波紅外主要源于太陽輻射，中紅外（3～5μm）和熱紅外（8～14μm）主要源于太陽輻射及地物熱輻射，而遠紅外（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，除近紅外波段可用攝影成像外，整個紅外線波段均可用于掃描成像。紅外線波段的遙感稱之為紅外遙感，可分為近紅外遙感、熱紅外遙感等。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（3）紅外線。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（4）微波。波長在0.00l～1m之間，比可見光、紅外線要長，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，因此能全天候進行遙感。使用微波的遙感即稱之為微波遙感。由于地物在微波波段的輻射能量較小，一般由傳感器主動向地面目標發(fā)射微波，然后記錄地物反射回來的電磁波能量，這種遙感稱為主動遙感。微波波段在航空、航天遙感中均能應用。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（4）微波。二、大氣窗口第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理由于大氣對電磁波散射和吸收等因素的影響，使一部分波段的太陽輻射在大氣中的透過率很小或根本無法通過。大氣窗口：在大氣傳輸中透過率較高的電磁波輻射波段。為了利用地面目標反射或輻射的電磁波信息成像，遙感中對地物特性進行探測的電磁波“通道”應選擇在大氣窗口內。目前在遙感中使用的一些大氣窗口主要有：紫外、可見光、近紅外波段近、中紅外波段遠紅外波段二、大氣窗口第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理由于大氣對電磁波散射和吸第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理大氣窗口及其遙感應用的電磁波譜圖第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理大氣窗口及其遙感應用的電磁波譜圖（1）0.3～1.3μm，即紫外、可見光、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掃描成像的常用波段，如TM的5，7波段等，用以探測植物含水量以及云、雪，或用于地質制圖等。（3）3.5～5.5μm，即中紅外波段，除通透反射光外，也通過地面物體自身發(fā)射的熱輻射能量。如NOAA衛(wèi)星的AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）傳感器用3.55～3.93μm探測海面溫度，獲得晝夜云圖。（4）8～14μm，即遠紅外波段。主要通過來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，可以全天候觀測，而且是主動遙感方式，如側視雷達。第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（1）0.3～1.3μm，即紫外、可見光、近紅外波段，是攝影第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理三、物體的電磁波反射特性地物波譜：地物的電磁波響應特性隨電磁波長改變而變化的規(guī)律作用：不同類型地物，其電磁波響應特性不同，地物波譜特征是遙感識別地物的基礎。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)遙感技術原理三、物體的電磁波反射特性地物波譜：地第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理美國白宮的地物反射第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理美國白宮的地物反射第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理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變化而改變的特性稱之為地物反射波譜特性第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理1.地物反射波譜特性第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理2.影響地物反射率變化的因素太陽位置、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、大氣形狀等時間推移第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理2.影響地物反射率變化的因素第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理不同健康狀況松樹的反射特性曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理不同健康狀況松樹的反射特性曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理不同含水量沙土的光譜反射特性曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理不同含水量沙土的光譜反射特性曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理新雪和陳雪的光譜反射性曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理新雪和陳雪的光譜反射性曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理3.幾種主要地物反射波譜曲線（1）植被第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理綠色植物有效光譜響應特征可見光波段：0.45μm附近，有吸收谷，0.55μm附近，有個反射峰，0.67μm附近，有個吸收谷3.幾種主要地物反射波譜曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理綠色植物第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（2）土壤第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理三種土壤的波譜曲線土質越細反射率越高，有機質含量越高和含水量越高反射率越低（2）土壤第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理三種土壤的波譜曲線土質越細（3）水體第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理具有不同葉綠素濃度的海水的波譜曲線（3）水體第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理具有不同葉綠素濃度的海水的白天和夜晚河流的熱輻射區(qū)別第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理白天和夜晚河流的熱輻射區(qū)別第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（4）巖石幾種巖石的反射波譜曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理（4）巖石幾種巖石的反射波譜曲線第二節(jié)農(nóng)業(yè)遙感技術原理遙感影像獲取遙感平臺地面平臺：三腳架、遙感車航空平臺：遙感飛機航天平臺：人造衛(wèi)星、飛船空間站第三節(jié)遙感影像獲取與處理遙感影像獲取第三節(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氣象衛(wèi)星:低軌、高軌第三節(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成：采集單元、分光單元、探測與信號轉化單元、記錄或通信單元種類：光學遙感微波遙感第三節(jié)遙感影像獲取與處理2.遙感器第三節(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第三節(jié)遙感影像獲取與處理遙感器分類遙感器分類遙感器分類3.遙感工藝流程第三節(jié)遙感影像獲取與處理3.遙感工藝流程第三節(jié)遙感影像獲取與處理美國陸地資源衛(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、南北長約79m的小格子，稱之為像元，自西向東掃描時共收集3240個像元的光譜反射率。光譜掃描儀在4個波段內工作，收集每個像元在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）內的反射率。若某像元內的地物大量吸收太陽光，就顯得暗，其反射率就小，若大量反射太陽光，就顯得亮，其反射率就大。傳感器把不同的反射率轉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，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)過編輯，剪輯成長寬均為185km的方塊，存入計算機兼容磁帶（CCT）內，就是一景衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，包含2340根掃描線，共有3240×2340×4個像元的亮度值。美國陸地資源衛(wèi)星多光譜掃描儀獲取地面信息例子多光譜掃描儀MS4.遙感圖像特征幾何特征：空間分辨率物理特征：光譜分辨率時間特征：時間分辨率第三節(jié)遙感影像獲取與處理4.遙感圖像特征第三節(jié)遙感影像獲取與處理各種遙感目的對空間分辨率的要求各種遙感目的對空間分辨率的要求不同波譜分辨率對水鋁礦反射光譜的要求光譜分辨率在512nm時不能被分辨，當光譜分辨率為32nm時在1.2μm波長附近即出現(xiàn)明顯雙谷形態(tài)。此外，傳感器的波段選擇必須考慮目標的光譜特征值，如感測人體應選擇8～12μm的波長范圍，而探測森林火災等則應選擇3～5μm的波長，才能取得好效果。不同波譜分辨率對水鋁礦反射光譜的要求光譜分辨率在512nm時不同衛(wèi)星時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；太陽同步氣象衛(wèi)星：2次/天；Landsat：l次/16天；中巴（西）合作的CBERS：l次/26天。不同衛(wèi)星時間分辨率靜止氣象衛(wèi)星（地球同步氣象衛(wèi)星）：1次/0二.遙感圖像目視判讀1.原理

運用了解譯者的遙感基礎知識、地學背景知識等綜合知識對遙感對象進行分析、識別。2.判讀標志遙感攝影相片：直接判讀和間接判讀遙感掃描影像：（1）色調與顏色；(2)陰影；(3)形狀；（4）紋理；(5)大??；(6)位置；(7)圖型與相關布局3.判讀方法原則：先圖外、后圖內，先整體，后局部，勤對比，多分析直接判讀法、對比分析法、信息覆合法、綜合推理法、地理相關分析法。二.遙感圖像目視判讀第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用課件三.遙感影像計算機處理1.校正處理：（1）幾何校正：針對幾何畸變進行的誤差校正。原因：飛行器姿態(tài)(側滾、俯仰、偏航)、高度、速度，地球自轉等因素而造成圖像相對于地面目標而發(fā)生幾何畸變。（2）輻射校正：對由于外界因素，數(shù)據(jù)獲取和傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)的、隨機的輻射失真或畸變進行的校正，消除或改正因輻射誤差而引起影像畸變的過程。輻射畸變原因：：1.是傳感器本身產(chǎn)生的誤差；2.是大氣對輻射的影響。三.遙感影像計算機處理2.圖像數(shù)據(jù)的變換處理2.圖像數(shù)據(jù)的變換處理遙感圖像增強目的：突出圖像中的某些信息同時抑制或去除某些不需要的信息來提高遙感圖像質量的處理方法。1.灰度變換把原圖像的灰度值X通過函數(shù)F轉變?yōu)橹礩從而使分析者便于識別，其方法有線性變換、分段線性變換、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處理技術。彩色合成分為真彩色合成和假彩色合成兩種。遙感圖像增強目的：突出圖像中的某些信息同時抑制或去除某些不需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的亮度比等目標物的光譜特征。植被指數(shù)：由多光譜數(shù)據(jù)，經(jīng)線性和非線性組合構成的對植被差異有一定指示意義的各種數(shù)值。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3.遙感圖像分類處理統(tǒng)計圖像分類分析對象：像元的亮度值基礎：決策理論專家系統(tǒng)分類模糊分類3.遙感圖像分類處理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4.遙感圖像處理系統(tǒng)第三節(jié)遙感影像獲取與處理ERDASIMAGINE美國ERDAS公司開發(fā)的遙感圖像處理系統(tǒng)，主要功能包括數(shù)據(jù)轉換、幾何校正、圖像拼接、圖像增強、圖像解譯、圖像分類、子像元分類、雷達圖像、矢量功能、正射影像校正、VirtualGIS、空間建模、命令工具、批處理工具、圖像庫管理和專題制圖等。功能擴展模塊：雷達影像基本處理、矢量數(shù)據(jù)處理、三維虛擬現(xiàn)實的可視化和分析、程序員接口開發(fā)擴展、立體分析、射雷達糾正、立體雷達DEM數(shù)據(jù)提取、大氣因子校正和霧霽去除、子像元分類器。ERDASIMAGINE美國ERDAS公司開發(fā)的遙感圖像ERPAPPER澳大利亞EARTHRESOURCEMAPPING公司研制的遙感圖象處理系統(tǒng)，軟件采用全模塊設計，除了具有空間濾波、影像增強、波段間運算、幾何變換、幾何糾正、影像配準、鑲嵌、影像分類等傳統(tǒng)圖像處理功能外，還有航片的正射校正、等高線生成、鑲嵌與數(shù)據(jù)融合、鑲嵌圖像顏色平衡、地理配準、數(shù)據(jù)的柵格化、雷達圖像處理、三維可視化及貫穿飛行、支持各種流行數(shù)據(jù)格式、支持各種輸出設備、先進的制圖系統(tǒng)等高級功能。ERPAPPER澳大利亞EARTHRESOURCEMAENVI美國BetterSolutionsConsultingLimitedLiabilityCompany開發(fā)的遙感圖像處理系統(tǒng)，包含校正、定標、波段運算、分類對比增強、濾波、變換、邊緣檢測及制圖輸出等所有基本遙感影像處理功能。ENVI美國BetterSolutionsConsultIRSA中國科學院遙感應用研究所開發(fā)的國產(chǎn)遙感圖像處理分析系統(tǒng)，含有圖像瀏覽、復原、基本處理、糾正、鑲嵌、融合、分類、解譯、地形仿真、光譜處理等35個通用遙感圖像處理模塊。IRSA中國科學院遙感應用研究所開發(fā)的國產(chǎn)遙感圖像處理分析系TITANImage北京東方泰坦科技有限公司開發(fā)的國產(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、圖像質量評價、圖像流程化處理、應用程序開發(fā)接口等模塊。TITANImage北京東方泰坦科技有限公司開發(fā)的國產(chǎn)遙感第四節(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和光譜分析技術結合，利用幾百乃至上千個小于10nm的電磁波波段從地表目標物體獲取連續(xù)光譜曲線，從而形成圖像和光譜合一的高精度遙感方法。第四節(jié)高光譜遙感與定量遙感高光譜遙感（Hyperspect高光譜遙感的概念與特點（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可以和實驗室所測得的同類地物光譜曲線相類比；（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)應用成像范圍更大，應用領域更廣。高光譜遙感憑借其極高的光譜分辨率，在快速、精確地進行作物生長信息的提取、作物長勢監(jiān)測、作物脅迫監(jiān)測、估算植被（作物）初級生產(chǎn)力與生物量、估算光能利用率和蒸散量以及作物品質遙感監(jiān)測預報等農(nóng)業(yè)定量遙感應用中日益廣泛高光譜遙感的概念與特點（1）能夠獲得海量遙感成像數(shù)據(jù)；地物的高光譜反射特征一.植被光譜反射特征（1）400～700nm波段可見光波段是植物葉片強烈吸收波段，反射和透視率很低（2）700～780nm波段葉綠素在紅波段強烈吸收到近紅外波段多次散射形成的高反射平臺過渡波段，稱為植被反射率“紅邊”。（3）780～1350nm波段與葉片內部結構有關的光譜波段。（4）1350～2500nm波段葉片水分吸收主導波段典型綠色葉片的光譜反射率特性地物的高光譜反射特征一.植被光譜反射特征典型綠色葉片的光譜反土壤光譜反射特征土壤光譜反射率曲線總體上變化比較平緩，不同類型土壤光譜反射率曲線形態(tài)上很相似，在可見光波段反射率不高，在1400nm和1900nm附近有明顯水分吸收谷土壤光譜反射特征土壤光譜反射率曲線總體上變化比較平緩，不同類高光譜遙感數(shù)據(jù)處理技術（1）光譜微分技術（2）光譜匹配技術（3）混合光譜分解技術（4）光譜分類技術（5）光譜維特征提取方法（6）模型方法高光譜遙感數(shù)據(jù)處理技術（1）光譜微分技術農(nóng)業(yè)定量遙感基礎◆定量遙感是指利用傳感器獲取地表地物的電磁波信息，在計算機系統(tǒng)支持下，通過數(shù)學或物理模型將遙感信息與所觀測地表目標參量聯(lián)系起來，定量地反演或推算出某些地學、生物學及大氣等目標參量，是當前遙感研究的前沿領域之一。1.農(nóng)業(yè)定量遙感流程（1）遙感器定標（2）大氣校正與幾何校正（3）定量遙感模型農(nóng)業(yè)定量遙感基礎◆定量遙感是指利用傳感器獲取地表地物的電磁波2.農(nóng)業(yè)定量遙感波譜要求2.農(nóng)業(yè)定量遙感波譜要求續(xù)上表續(xù)上表第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用1、作物監(jiān)測（1）作物種植面積監(jiān)測

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，從而得到作物種植面積和種植區(qū)域

（2）作物長勢監(jiān)測

對作物的苗情、生長狀況及其變化的宏觀監(jiān)測，即對作物生長狀況及趨勢的監(jiān)測

第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用1、作物監(jiān)測第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用第三章農(nóng)業(yè)遙感技術與應用課件第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應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)測應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)測應用2008年山東-河南冬小麥長勢分布圖(5月中旬)第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用2008年山東-河南冬小麥長勢分布圖（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，利用遙感手段對作物產(chǎn)量進行監(jiān)測預報的一種技術

利用影像的光譜信息可以反演作物的生長信息(如LAl、生物量)，通過建立生長信息與產(chǎn)量問的關聯(lián)模型(可結合一些農(nóng)學模型和氣象模型)，便可獲得作物產(chǎn)量信息。

第五節(jié)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測應用