遙感分析

遙感分析

遙感分析是指運用遙感技術對地球表面進行探索並從中提取有用信息的現代地理學研究方法。遙感技術是從不同高度的平台使用感測器收集地物的電磁波信息,再將這些信息傳輸到地面並加以處理,從而達到對地物的識別與檢測的全過程,亦即接收、傳輸、處理分析和判譯遙感信息的全過程;它通過對接收到的地面景觀發出的可見光、紅外光、微波輻射的波譜特徵進行分析,可以得到關於地球表面溫度分布和變化的資料。

定義

遙感在許多方面常常成為一種閱讀過程,通過閱讀各種感測系統加工出來的遙感數據,獲得對研究對象的各種遙感信息。

遙感分析是指運用遙感技術對地球表面進行探索並從中提取有用信息的現代地理學研究方法。不同的地理景觀對電磁波的反射特性不同,它們本身輻射電磁波的強度和波長也不相同。遙感技術通過對接收到的地面景觀發出的可見光、紅外光、微波輻射的波譜特徵進行分析,可以得到關於地球表面溫度分布和變化的資料。據此可估算土壤水分,推斷地下水資源;估算植物的含水分情況,幫助我們制定合理的灌溉制度;估算自然表面的蒸發以及自然表面的反射率並進一步推斷生物生產力。通過對海洋表面溫度的探測、分析,預報氣候的變化。

遙感技術

遙感技術是指從不同高度的平台使用感測器收集地物的電磁波信息,再將這些信息傳輸到地面並加以處理,從而達到對地物的識別與檢測的全過程,亦即接收、傳輸、處理分析和判譯遙感信息的全過程。

主要內容

它的主要內容包括4個方面:

(1)地物電磁波輻射特性及信息傳播;

(2)遙感信息探測手段(主要指感測器);

(3)遙感信息處理系統;

(4)遙感信息套用。

以上四大內容共同組成了從地面到空間、從資料數的收集處理到判斷套用的遙感技術體系,其工作過程可概括為數據獲取和數據分析兩大方面。

特點

(1)視域寬闊,具有巨觀的特點;

(2)信息量大,光譜特徵明顯,具有全天候觀測的特點;

(3)周期成像,動態變化顯著,具有時相的特點;

(4)收集資料方便,不受地麵條件限制,具有全面徹底的特點。

分類

遙感技術的分類因分類依據不同有多種分類方法:

(1)按運載工具可分為:地面遙感、航空遙感、航天遙感;

(2)按電磁波段的工作區域可分為可見光遙感、紅外遙感、紫外遙感、微波遙感;

(3)按遙感資料獲取的方式可分為:成像方式遙感、非成像方式遙感;

(4)按感測器的工作方式可分為主動遙感、被動遙感等。

遙感技術系統

遙感技術系統主要由三部分組成:遙感平台、感測器、遙感信息的接收和處理。

遙感圖像的處理與判釋方法

為了在遙感圖像判讀過程中充分套用遙感資料,從中提取更多的信息,提高圖像可辮性和清晰度,需要採用光學技術或電子計算機技術對圖像進行增強處理和數字圖像處理,以此改善遙感圖像判釋條件,突出目標物體的判釋標誌,提高遙感圖像的實際套用效果。

光學處理方法

遙感圖像處理也叫作遙感圖像增強,具體是指將遙感圖像上的某些信息,通過各種圖像處理方法處理之後,得到一定的突出或消除,從而保證圖像獲得更清晰更豐富的信息。

遙感圖像的光學出來是指運用彩色合成原理,將黑白圖像變成彩色圖像的方法,其特點是直觀、方便、快捷、操作簡便、耗資少、適應性差。光學處理方法有彩色合成技術、等密度分割加色技術、相關圖像掩膜增強技術。

計算機方法

數字圖像的增強處理方法有:

(1)彩色增強處理;

(2)反差增強處理;

(3)濾波增強處理;

(4)比值增強處理。

數字圖像計算機自動識別方法有:

(1)監督分類方法;

(2)非監督分類方法。

遙感圖像與GIS的聯合處理方法

遙感圖像與GIS(地理信息系統)聯合的主要媒介是電子計算機,電子計算機由硬體和軟體兩部分組成,所以,遙感圖像與GIS聯合是硬體和軟體的同時接口。從硬體接口看,只要遙感圖像是可以輸入和輸出的系統,就可以按照計算機的硬體構成實現二者的結合,主機可以顯示一個,也可以是由多個工作站聯結在主機上組成。

判釋的主要標誌

遙感圖像判釋的直接標誌包括:

(1)地形的幾何形狀;

(2)地形的大小和陰影;

(3)地形的反射差與色調;

(4)地物的相互聯繫與攝影時間。

判釋的程式與方法

採用合理的工作程式對航片和衛片進行判釋,不但可減少判釋的盲目性,提高判釋效率,而且可減少外業勞動,提高測繪質量。遙感圖像的判釋程式包括以下程式:

(1)蒐集判釋資料;

(2)配置判釋儀器;

(3)調繪整飾遙感圖像;

(4)觀察識別遙感圖像。

套用

從地理研究的角度來看,隨著遙感圖像資料處理與分析技術的不斷進步,現代遙感技術越來越廣泛地滲透到了地理學研究的諸領域。這是因為現代遙感不僅能迅速獲取大量的第一手地理數據,而且能準確及時地提供分析成果;不僅能迅速地提供局部地區的信息,而且能準確及時地提供全球信息。這就為現代地理研究從定性到定量、從靜態到動態、從局部到整體、從過程到模式的發展提供了充分的條件。特別是遙感圖像作為自然環境和人文環境的綜合反映,不僅表現出了自然地理要素之間的基本特徵以及其制約關係,而且表現出了人類社會與自然環境的相關影響關係,從而體現了現代地理研究中區域性和綜合性的要求。

90年代至今,現代地理研究把國土資源開發整治與規劃和地理信息系統作為研究重點,遙感技術作為兩項重大課題研究的技術手段,已經被我國廣大地理工作者及時納入了研究領域,進行國土資源調查、製圖與規劃研究,並將成果納入了地理信息系統資料庫存貯起來,以便隨時處理和使用。

農業遙感

遙感技術在農業上的套用於遙感技術在其他領域中一樣經歷了套用技術的發展過程,即從目視解譯、密度分割、圖像處理到建立套用分析模型、專家系統的過程。農業方面的信息,由於耕地面積很大,從國家決策角度獲得農業方面的信息時,用地面調查的方法十分困難。這是因為地面調查方法中得到的僅是點數據、點的分布直接影響地面調查效果的可信度。地面調查需要的人力、財力的投資也是值得考慮的大問題,另一方面,地面調查技術,人為的干擾、標準的不一定將地面調查作為一套可運行的技術方法是值得推敲的問題。因此,為取得這些農業方面的信息,引用遙感技術是一種新的適用方法,它提供了面上的不受人為因素干擾的客觀的信息,同一時間上,獲取大範圍這類信息的可能性方面具有地面調查方法無可比擬的優勢。

儘管衛星遙感數據對於某些農業要素的調查尚顯得能力不足,對於耕地破碎地區其空間分辨能力顯得粗放,但遙感技術的快速、多時相、豐富的綜合信息量、面積式的客觀調查方式等特點使人們對衛星遙感在農業上的套用前景依然寄予極大期望。多數遙感數據在農業上的套用將稱為獲取農業信息的主流技術手段。

林業遙感

目前,與森林和林業有關的遙感技術套用和研究的主要領域如下:

(1)掌握森林分布和森林資源的清單:森林資源分布、森林資源(蓄積量);

(2)調查林地的生產力、生產環境:宜林地,與土地相適應的樹種,林分的生長量,生產生產量,更新情況(實際造林成績等),林內道路網;

(3)調查森林的採伐狀況及災害:生產性木材採伐,改用它用的林地(開設道路改成農業用地、放牧用地、高爾夫球場、都市住宅地),燒荒地,森林火災,颱風,暴雨,火山噴發,雪崩,病蟲害等;

(4)調查森林的環境公益功能:形成某種環境的功能(熱環境,蒸發熱量,森林生態系統的季節動態等),涵養水源的功能,國土保護的功能等;

(5)監測森林資源及環境隨時間的變化;

(6)森林管理:經營計畫(作業實施計畫,採伐計畫,造林計畫,林道計畫)和對計畫的監督檢查,林地的使用計畫和區域規劃;

海洋遙感

海洋占有地球表面2/3的廣大的面積。因此海洋對於涉及到整個地球的地球科學的影響尚難以估計,特別是在人類日益重視地球壞境惡化問題的今天,迫切需要儘快地解釋清楚由海洋引起的各種現象及海洋對整個地球的影響。以往在船舶上進行的觀測中,便能得到點或線的信息,資料不具各同步性,不適於掌握時時刻刻在變化著的海樣現象。若重視這些信息的同步性就必須將很多的船配置在各個測點上,從勞力和經濟上來看這樣做是不現實的。加之考慮到海洋的巨大容量和自然環境的嚴酷程度這一事實,以高時間頻度和高空間密度地觀測海洋是很困難的。所以,即使是在今天,對海洋的觀測也還未得到足夠的資料,這也成為人類加深對海洋認識的障礙。因此希望將廣域性、同步性、重複性方面均很良好的遙感技術套用于海洋學。用遙感技術所得到的海洋信息中的大部分還僅限于海洋的表層信息,這也是當前的遙感技術的不足之處。但是即使考慮到這些不足,對海洋研究來說通感仍是不可缺少的觀測方法,而且確確實實,海洋是遙感技術能夠發揮其最大特長的地球上的目標領域之一。

從遙感獲得的海洋信息是各種各樣的,主要包括水溫、海水的流動、波浪以及以植物性浮游生物為主的海洋物質的密度(水質)信息。其中水溫和鹽分濃度是海洋學中幾乎全部研究領域中最基本、最重要的資料。近年來,通過星載紅外輻射計可對水溫進行測量了。搞精楚了從涉及到如此廣闊範圍里的具有良好同步性的水溫分布狀況到海本的流動和海水混合的狀態,得到了新的發現和見解。

大氣遙感

大氣領域的遙感可分為利用衛星的大範圍的遙感(RS)和通過雷射雷達進行的地基的遙感,60年代開始的 TIROS衛星以及其後的實用氣象衛星NOAA已成為氣象預報上不可缺少的設備。在高層大氣的研究領域中,70年代的雨雲衛星系列完成了重要的任務。應特別指出的是用雨雲系列衛星上搭裁的被動式感測器第一次獲得了溫度,H2O、CH4、HNO3的全球分布信息,搭載於雨雲7號上的TOMS,在12年後的今天還在繼續觀測著全球的臭氧量,在發現臭氧洞上作出了很大貢獻,取得了與平流層中臭氧層的破壞有關的重要信息,主動式感測器中的雷射雷達主要用於大氣下層的觀測,也適用於對平流層中氣溶膠、 臭氧的觀測。

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