第六章遥感影像地学分析与应用
·名词解释
遥感地学分析：遥感分析中的地理特征、地学现象以及地学基本规律
·问答题
简述植被遥感的主要应用
答：农作物生长情况/估产/分类/植被覆盖度/灾情预报
简述水体在不同遥感影像上的表现形式
答：
第1章绪论 一、遥感地学分析 遥感地学分析是以地学规律为基础对遥感信息进行的分析处理过程。 地学分析方法与遥感图像处理方法有机地结合起来，一方面可扩大地学研究本身的视域，提高对区域的认识水平；另一方面可改善遥感分析、处理、识别目标的精度。 二、遥感的分类 1、以探测平台划分；（地面、航空、航天、航宇） 2、按探测的电磁波段划分； 3、按电磁辐射源划分；（被动、主动） 4、按应用目的划分。（地质、农业、林业、水利、海洋等） 二、按探测的电磁波段划分 1、可见光遥感 2、红外遥感 3、微波遥感 4、多光谱遥感 5、紫外遥感 6、高光谱遥感 三、遥感信息定量化的定义 遥感信息定量化是指通过实验或物理模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学或大气等测量目标参量。 四、遥感信息的定量化两重含义 1、遥感信息在电磁波不同波段内给出的地标物质定量的物理量和准确的空间位置。 2、从定量的遥感信息中，通过实验或物理模型将遥感信息与地学参量联系起来，定量地反演或推算某些地学或生物学的参量。 3、定量化模型：分析模型、经验模型、半经验模型。 第2章地物光谱特征与遥感数字图像信息提取 一、地物的反射光谱特性 反射率——用来表示不同地物对入射电磁波的反射能力的不一样。 反射——当电磁辐射到达两种不同介质的分界面时，入射能力的一部分或全部返回原介质的现象。 光谱反射率——Ρ(λ)=E R（λ）/E I(λ) ↓↓↓ 反射率反射能入射能 一般地说，当入射电磁波长一定时，反射能力强的地物，反射率大，在黑白遥感图像上呈现的色调就浅。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遥感图像上呈现的色调就深。 判读遥感图像的重要标志——在遥感图像上色调的差异。
一、遥感地质学的主要研究内容是什么？ 答：遥感地质学主要是指研究地球上各种地质体和各种地质现象，根据和利用地质体的电磁波谱特征,借助先进的遥感科学技术。从各种载着地物电磁辐射特征的遥感资料中提取地质信息，以达到宏观，准确，快速的研究地质体和地质现象的目的，在地质与成矿理论指导下，研究如何应用遥感技术进行地质与矿产资源调查研究的学科.是遥感技术与地球科学结合的一门边缘学科。 它的主要研究内容大致包括如下： 1、各类地质体的电磁辐射特性及其测试、分析与应用; 2、遥感图像的地质解译与编图； 3、遥感数字资料的地学信息提取原理与方法； 4、遥感技术在地质各个领域的具体应用和实效评价。 二、遥感图像地学信息解译主要内容有哪些？ 答：地学解译是从遥感图像上获取目标地物信息的过程具体是指解读人员通过应用各种解译技术和方法在遥感图像上识别出地质体、地质现象的物性和运动特点测算出某种数量指标的过程。其原则应采用由已知到未知、从区域到局部、先易后难、由宏观到微观、从总体到个别、从定性到定量、循序渐进的方法。其解译的主要内容如下： 1、遥感地质岩性解译 通过已知相关资料中的波谱与空间信息特征判断地表的岩石产出特点和物性。主要包括三大岩类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。解译标志有以下：色调、亮度、形态。 主要的解译方法： 1）利用增强变换处理提取岩性信息 2）采用增强处理方法提取色调信息，可以扩大不同岩性的灰度差别，突出目标信息和改善图像效果，提高解译标志的判别能力。常用的遥感图像增强方法有反差扩展、去相关拉伸、彩色融合、运算增强、变换增强等 3）利用纹理信息提取岩性信息 4）每个岩性单元的灰度值具有各自不同的空间变化特征是运用纹理进行岩性分类的基础。常用的纹理信息提取方法有灰度共生矩阵法、小波变换和傅立叶变换等。通常将纹理图像作为新的波段参与岩性分类，许多学者的研究表
实验一植被覆盖度反演 一、实验目的 植被覆盖度是指植被（包括叶、茎、枝）在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。通常林冠称郁闭度，灌草等植被称覆盖度。它是衡量地表植被覆盖的一个最重要的指标，被覆盖度及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示，对水文、生态、全球变化等都具有重要意义。目前已有许多利用遥感技术测量植被覆盖度的方法，其中应用最广泛的方法是利用植被指数近似估算植被覆盖度，常用的植被指数为NDVI，本次实验完成植被覆盖度反演。 二、实验数据 实验选取两景覆盖北京市的Landsat8 OLI影像、土地覆盖类型图以及北京行政边界矢量数据为数据源。其中，土地覆盖类型图是作为掩膜文件使用，其目的是为了便于植被覆盖度的估算；北京行政边界矢量数据是裁剪出北京市行政区内的范围。Landsat8 OLI影像是从地理空间数据云网站上下载得到的，其成像时间为2013年10月份。与Landsat7的ETM+成像仪相比，OLI成像仪获取的遥感图像辐射分辨率达到12比特，图像的几何精度和数据的信噪比也更高。OLI成像仪包括9个短波谱段（波段1～波段9），幅宽185km，其中全色波段地面分辨率为15m，其他谱段地面分辨率为30m。 三、实验方法 本文反演植被覆盖度所采用的是像元二分模型方法，像元二分模型是一种简单实用的遥感估算模型，它假设一个像元的地表由有植被覆盖部分与无植被覆盖部分组成，而遥感传感器观测到的光谱信息(S)也由这2个组分因子线性加权合成，各因子的权重是各自的面积在像元中所占的比率，如其中植被覆盖度可以看作是植被的权重。因此，像元二分模型的原理如下：VFC = (S - Ssoil)/ ( Sveg - Ssoil) S为遥感信息，其中Ssoil 为纯土壤像元的信息, Sveg 为纯植被像元的信息。 改进的像元二分法——遥感信息选择为NDVI VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil) 两个参数的求解公式 NDVIsoil=(VFCmax*NDVImin- VFCmin*NDVImax)/( VFCmax- VFCmin) NDVIveg=((1-VFCmin)*NDVImax- (1-VFCmax)*NDVImin)/( VFCmax- VFCmin) 当区域内可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0% VFC = (NDVI - NDVImin)/ ( NDVImax - NDVImin) 当区域内不可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%，当有实测数据的情况下，取实测数据中的植被覆盖度的最大值和最小值；当没有实测数据的情况下，植被覆盖度的最大值和最小值根据经验估算。 其中, NDVIsoil 为裸土或无植被覆盖区域的NDVI值, 即无植被像元的NDVI 值；而NDVIveg 则代表完全被植被所覆盖的像元的NDVI 值, 即纯植被像元的NDVI 值。 四、实验处理步骤 1、实验处理流程如下图所示
第一章 广义的遥感：广义的角度来理解遥感，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震）等的探测。 狭义的遥感：狭义的角度来理解遥感，指应用探测仪器，不与探测目标接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 遥感是一种以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用技术 遥感技术系统一般由四部分组成：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析处理系统。遥感信息源的类型①按遥感平台划分：地面遥感，航空遥感，航天遥感，航宇遥感 ②按探测的电磁波段划分 可见光遥感：波段在0.38-0.76μm 红外遥感：波段在0.76-1000μm 微波遥感：波段在1mm-1m 紫外遥感：波段在0.05-0.38μm 多光谱遥感：多光谱摄影机、多光谱扫描仪等 高光谱遥感：成像高光谱和非成像高光谱 ③按电磁辐射源划分：被动遥感，主动遥感 ④按应用领域划分：地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、海洋遥感、环境遥感、灾害遥感等。 遥感的特点 ①大面积的同步观测：遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围越大，从而可观测地物的空间分布规律。 ②时效性：遥感技术可以在短时间内对同一地区进行重复探测。 ③数据的综合性和可比性：遥感技术获取的数据反映地表的综合特性，包括自然、人文等方面。 ④经济性：可节省大量的人力、物力和财力。 ⑤局限性：波谱的有限性、电磁波段的准确性、空间分辨率低等。 遥感信息源的综合特征：①多源性②空间宏观性③遥感信息的时间性④综合性、复合性⑤波谱、辐射量化性 空间分辨率（Spatial resolution） ①像元大小（pixel size）：针对传感器或图像而言，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小 ②地面分辨率（Ground resolution）：针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小 空间分辨率的表示形式 ①象元（pixel size)——瞬时视域所对应的地面面积象元(pixe1)，即与一个象元大小相当的地面尺寸，单位：米(m)。 ②瞬时视场(IFOV)，指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位：毫弧度(mrad)。IFOV越小，最小可分辨单元(可分像素)越小，空间分辨率越高。一个瞬时视场内的信息，表示一个象元。 线对：成像平面上1毫米间距内能分辨开的黑白相间的线条对数 光谱分辨率：传感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小（带宽） 光谱分辨率在遥感中的意义: 开拓遥感应用领域; 专题研究中波段选择针对性; 图像处理中多波段的应用提高判识效果 时间分辨率:对同一地区遥感影像重复覆盖的频率 时间分辨率的意义: 动态监测与预报；自然历史变迁和动力学分析；利用时间差提高遥感的成像率和解像率；更新数据库 辐射分辨率指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度(遥感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力)，一般用灰度的分级数来表示，即最暗—最亮灰度值(亮度值)间分级的数目——量化级数。
一．基础知识 1.一些概念性的东西： （1）反射类型：镜面反射、漫反射、方向反射 （2）遥感概念：广义与狭义 （3）遥感技术系统：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析处理系统 （4）遥感分类：平台分；探测的电磁波分；电磁辐射源分；应用领域分。 （5）遥感的特点：大面积同步观测；时效性；经济性；局限性 （6）遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性： 地面信息室多维的、无限的（时空），而遥感信息是简化的二维信息； 遥感信息的复杂性与不确定性：同物异谱，异物同谱；混合像元；时相变化；信息传输中的衰减与增益（辐射失真与几何畸变） （7）空间分辨率，时间分辨率，光谱分辨率，辐射分辨率 （8）不同应用的卫星遥感系统：如陆地资源卫星系列；气象卫星系列、海洋卫星系列、地球观测系统计划、环境遥感卫星 2.识别土壤，植被，岩石，水体，地物的光谱反射特征 3.黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射都完全吸收的理想辐射体 4.目视解译的标志：色调、颜色、图型、阴影、形状、纹理、大小。 5.目视解译的方法与步骤： （1）自上而下的过程：特征匹配、提出假设、图像辨识； （2）自下而上的过程：图像信息的获取、特征提取的识别、证据的选取 6.目视解译的步骤：
7.遥感图像校正 （1）辐射校正：消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程。包含遥感器校正、大气校正、地形辐射校正、地物反射模型校正； （2）几何校正：控制点的选择 （3）大气校正：消除大气反射的影响 8.图像处理 1. 图像显示合成 （1）目的：综合不同波段的特征，突出显示对象的差异。原则信息量最大，相关性最小，差异最大。 （2）主要方法： 密度分割（将灰度按照指定的间隔分为不同的级别，对新的密度级别分别赋予不同的颜色） 彩色合成：任选3个波段作为RGB进行彩色合成，产生彩色图像。 反差增强/对比度增强：灰度拉伸、直方图均衡化、直方图匹配 2.图像变换 （1）目的：将图像从空间域转换到频率域的过程，简化图像处理的过程。 （2）作用：更易于进行特征抽取 （3）主要方法 傅里叶变换：进行数据压缩、图像增强、特征提取 K-T变换：分离和消除干扰信息突出研究的专题信息 K-L变换：减少波段之间的相关性，去除多余信息，减少图像的数据量 代数运算：突出地物差异，压抑噪声 HSI彩色变换：将显示的彩色从RGB空间转换到HSI空间 3.图像滤波 （1）图像平滑：领域滤波、中值滤波、梯度倒数加权、高斯低通滤波去噪，突出主体（2）图像锐化：罗伯特算法、sobel算子、拉普拉斯算子强化边缘信息 （3）频率域图像增强：高通滤波（锐化）、低通滤波（平滑）、带通滤波（突出地物）、同态滤波（改善图像质量） 4.图像融合：在同一坐标系中将对同一目标的多幅遥感图像数据采用一定的算法，生成一
3.2遥感技术及其应用教学设计 一、课标要求：结合实例，了解遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用。 二、三维目标 （一）知识与技能 1、能够用自己的语言表述遥感的概念 2、能简要说明遥感技术的发展过程。 3、能说出遥感的几种常见分类。 4、能举例说明遥感在资源普查、环境灾害监测中的作用。 （二）方法与过程 1、通过阅读教材中提供的资料并上网搜索遥感信息，归纳遥感的几个发展阶段。 2、通过读图或上网搜索相关资料比较航天遥感、航空遥感、近地遥感使用飞运载工具、主要优缺点及适用范围等方面的差异。 3、通过上网搜索有关遥感技术应用的信息，归纳遥感技术的主要途径。 （三）情感态度与价值观 1、通过遥感技术的迅猛发展的介绍，使学生感悟新兴地理信息技术的生命力，从而初步养成热爱科学、努力学习新兴科学的好习惯。 2、通过迅速发展的中国遥感技术的学习，增强学生的民族自信心和爱国情感。 3、通过遥感技术在农业、军事、环境监测、资源调查等方面的重要作用的学习，产生对遥感技术的好奇感，从而激发学生的探究和创新动力。 三、重点：根据运载工具不同的遥感分类种类。 四、学习方法： 1、多媒体课件演示。 2、读图分析讨论。 3、教师点拨、启发、引导。 4、理论联系实际。 五、课时：1课时
导入：南极考查必须穿越西风带区，这是多年来南极考察的难题。在我国开展的第14次南极考察中，1997年12月10日“雪龙号”科学考察船进入强风带时，与外界中断了联系，“船载气象卫星接收系统”接收到了一张非常清晰的卫星云图，图像上清晰的显示了三个气旋的位置及运动方向。这就是本节我们学习的遥感技术及其应用。 基础层次问题 1、什么是遥感技术？ 2、遥感技术经历了怎样的发展过程？ 3、遥感技术有哪些特点？ 4、遥感技术系统由那些组成？ 5、遥感从不同的角度可以分为不同的类型，如何分？ 6、航天遥感、航空遥感、近地遥感对比优缺点。 7、遥感在资源普查中的应用有哪些？ 8、遥感在环境灾害监测中如何应用？ 9、遥感卫星的科学实验功能有哪些？ 知识反馈 1、下列遥感类型中，探测范围由大到小依次是 A．近地遥感、航空遥感、航天遥感 B．航天遥感、航空遥感、近地遥感 C．航空遥感、近地遥感、航天遥感 D．航空遥感、航天遥感、近地遥感 2、下列遥感类型中．按照应用领域或专题进行分类的是 A．航天遥感、航空遥感、近地遥感 B．主动式遥感、被动式遥感 C．紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感
绪论第1章一、遥感地学分析遥感地学分析是以地学规律为基础对遥感信息进行的分析处理过程。一方面可扩大地学研究本身地学分析方法与遥 感图像处理方法有机地结合起来，的视域，提高对区域的认识水平；另一方面可改善遥感分析、处理、识别目标的精度。二、遥感的分类、以探测平台划 分；（地面、航空、航天、航宇）1 、按探测的电磁波段划分；2 、按电磁辐射 源划分；（被动、主动）3 、按应用目的划分。（地质、农业、林业、水利、海洋等）4二、按探测的电磁波段划分、高光64、多光谱遥感5、紫外遥感、可见光遥感12、红外遥感3、微波遥感谱遥感遥感信息定量化的定义三、将遥感信息与观测目标参量联系遥感信息定量化是指通过实验或物理模型某些地学、生物学或大气等测量目标参量。起来，将遥感信息定量地反演或推算为四、遥感信息的定量化两重含义空间位定量的物理量和准确的给出的1、遥感信 息在电磁波不同波段内地标物质置。将遥感信息与地学参量联系起来，、从定量 的遥感信息中，通过实验或物理模型2 定量地反演或推算某些地学或生物学的 参量。定量化模型：分析模型、经验模型、半经验模型。3、 地物光谱特征与遥感数字图像信息提取第2章一、地物的反射光谱特性反射率——用来表示不同地物对入射电磁波的反射能 力的不一样。入射能力的一部分或全部返反射——当电磁辐射到达两种不同介质 的分界面时，回原介质的现象。光谱反射率——Ρ(λ)=E（λ）/E(λ) IR ↓↓↓ 反射率反射能入射能 一般地说，当入射电磁波长一定时，反射能力强的地物，反射率大，在黑白遥感 图像上呈现的色调就浅。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遥 感图像上呈现的色调就深。 ——在遥感图像上色调的差异。重要标志判读遥感图像的． 判读识别各种地物的基础和依据——不同地物在不同波段反射率存在着差异，在 不同波段的遥感图像上就呈现出不同的色调。 物体对电磁波的反射形式——镜面反射、漫反射、方向反射。 反射光谱特性： 1、发射率：任何地物当温度高于绝对温度0K时，组成物质的原子、分子等微粒，在不停地做热运动，具有向周围空间辐射红外线和微波的能力。 2、黑体：其发射率ελ=1，黑体发射率对所有波长都是一个常数。 灰体：其发射率ελ=常数<1，灰体的发射率始终小于1，发射率不随波长变化。
遥感技术在地质学中的应用论述 摘要：遥感技术一直被作为辅助手段应用于地质学中，但随着计算机领域高新技术的快速发展，遥感技术的进步和应用，尤其是作为现代发展的技术手段也愈加显得重要，领域也在不断的扩大。遥感技术本身包含多方面的内容导致其复杂无比，遥感技术在地质学中应用的范围也比较广，本文着重探讨地质学应用中的地质勘查，以期对同行提供些许参考意见。 关键词：遥感技术地质学应用 引言 随着科技的不断进步，遥感技术在地质学中的应用范围也越来越广，遥感技术在水文地质调查中、在城市规划建设中、在地质灾害调查和预测中及其在地质环境调查中都得到了长足的应用。地质学涵盖的范围比较广，本文主要侧重于遥感技术在地质勘探方面的应用，对遥感技术在地质勘探方面的应用进行详细剖析。 一、遥感技术在水文地质中的应用 随着社会技术水平的进步，应用高技术手段对提高水工环地质勘察工作效率具有重要的意义，遥感技术充分显示了其信息量大、宏观、快速、节省经费，且具有多时相动态监测等优势，广泛应用于水文地质勘查、评价、大型工程选线(址)、区域稳定性评价、地质灾害调查、评价预测及地质环境评价预测等领域。 二、遥感研究在不同岩区的成矿条件及矿床类型中的技术利用 随着地质学中成矿理论的发展，人们对成矿区的地质条件有了很大的了解，更加便于人们根据当地的地质、地貌条件，判断是否值得开展地质勘查工作。同时，各种地形地貌、成矿条件的不同，矿床的类型也不同，自然通过遥感技术所显示出来的地质图像也不相同。这样一来，使用遥感技术便能够根据图像显示的内容及采集的数据，极快的分析地质情况，了解矿床的类型。根据现代成矿理论，遥感技术主要指导找矿的矿床类型有以下四种。 1. 岩浆岩区矿床的遥感技术利用 这种类型的矿床主要是由于岩浆以及火山活动侵入造成的，一般会出现在岩浆岩和火山附近区域，尤其是内生金属矿床。由于受火山活动以及岩浆入侵的影响，在利用遥感技术进行感知时，所呈现的图像上成矿的具体位置往往会比较复
遥感解译方法及应用 一、遥感的概念 近年来,一方面,由于空间科学、信息科学、计算机科学、物理学等科学技术的进步与发展,为遥感技术奠定了必要的技术基础,另一方面,由于人类生产活动不断地向深度和广度进军,遥感技术得到较为广泛的应用,因而使得遥感技术获得了飞跃的发展,已经成为发达国家和一些发展中国家十分重视的一项科学技术. 随着我国工农业生产的高速发展,人类对自然资源,特别是对矿产资源的需求量与日俱增. 因而,调查与管理资源则成为迫切需要解决的问题.其次,人类的生活环境正在不断地遭受到人为和自然的污染.例如：工业排污对水体和大气的污染造成人为的环境污染.而诸如洪水、泥石流、滑坡、森林火灾、火山爆发等自然灾害,则形成灾害性环境,它们都对生命财产造成极大的威胁. 在这种情况下,只有实时监测人为环境污染和自然灾害环境的发生,才能更有效地采取防护和治理措施,以减少对人类的危害程度.欲解决上述问题,完全依赖现场观察已感不足, 于是,由于航空遥感和航天遥感的相继问世便能获得大范围的地面遥感图像和实时动态信息,所以,这两种遥感方式则成为自然资源的调查与管理,环境的监测与灾害预报的一种新的探测手段. （一）遥感的概念 遥感顾名思义就是遥远的感知.即借助于专门的探测仪器,把遥远的物
体所辐射（或反射）的电磁波信号接收纪录下来,再经过加工处理,变成人眼可以直接识别的图像,从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律.属于空间科学的范畴.是物理、计算数学、电子、光学、航空（天）、地学等密切结合的新兴学科,对工农业、国防、自然科学研究具有重大的意义. 1各类地质体的电磁辐射（反射、吸收、发射等）特性及其测试、分析与应用； 2、遥感数据资料的地学信息提取原理与方法； 3、遥感图像的地质解译与编图； 4、遥感技术在地质各个领域的具体应用和实效评估. （二）遥感平台（分类） 指放置遥感器的运载工具.按高度可分为航空和航天平台.在不同高度进行多平台遥感,可获得不同比例尺、分辨率和地面覆盖面积的遥感图像. 1、航空平台：是指在大气层内飞行的飞行器,高度为100m—30km,主要有飞机、直升机、飞艇、气球等. 2、航天平台：是指在大气层之外飞行的飞行器,高度为几百—几万公里；如人造地球卫星、探控火箭、宇宙飞船、航天飞机、太空站等. （三）遥感的发展简况 1839年第一张黑白航片问世到20世纪30年代,主要应用于军事侦察,1941年出版了《航空照片应用与判读》为各方面应用提供了理论基础进入20世纪50年代,苏美广泛应用,黑白、彩色航片进行军事、
第二章：地物光谱特征与遥感数字图像信息提取 1.地物的光谱特性： 自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射、吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性;它们又都具有发射某些红外线、微波的特性;少数地物还具有透射电磁波的特性，这种特性被称为地物的光谱特性。 2.电磁辐射能量入射到地物表面上的三个过程： 当电磁辐射能量入射到地物表面上，将会出现三种过程：一部分入射能量被地物反射;一部分入射能量地物吸收，成为地物本身内能或部分再发射出来，一部分人射能量被物透射。 3.物体对电磁波的反射形式 1. 镜面反射:当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角，称为镜面反射。若表面相对于入射波长是光滑的，则出现镜面反射。对可见光而言，在镜面、光滑金属表面、平静水体表面均可发生镜面反射;而对微波而言，由于波长较长，故马路面也符合镜面反射规律。 2. 漫反射:当人射能量在所有方向均匀反射，即人射能量以人射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象，称为漫反射。若表面相对于入射波长是粗糙的，即当入射波长比地表高度小或比地表组成物质粒度小时，则表面发生漫反射。如对可见光而言，土石路面、均一的草地表面均属漫射体。漫射体保留了反射表面的光谱信息(颜色或亮度)，因而在遥感领域被广泛应用。 3. 方向反射:朗伯体表面实际上是一个理想化的表面，它被假定为介质是均匀的、各向同性的，并在遥感中多用以作为近似的自然表面。 4.地物发射电磁辐射能力以发射率为基准，地物发射率以发射光谱为基准 5.根据发射率与波长的关系，将地物分为三种类型 1.黑体：发射率＝1，即黑体发射率对所有波长都是一个常熟 2.灰体：其发射率等于常数＜1，即灰体的发射率始终小于1，发射率不 随波长变化
课程期末考试论文（读书报告） 课程名称：遥感地质学 班级： 学号： 姓名： 任课教师： 学时： 开课时间：
浅谈“遥感地质学”在地质类工作中的应用 摘要：随着我国工农业生产的高速发展，人类对自然资源，特别是对矿产资源的需求量与日俱增。遥感地质是一门理论与技术相结合的课程，其实际操纵性较强，需要我们对理论基础知识不断地应用巩固。遥感数字图像处理属于地质工作中的一种新型的工作手段，充分结合了现时计算机高科技信息技术。在地质工作中主要是通过对一个地区岩性，构造的状况分析后服务与地调填图，矿产普查，工程地质，水文地质及地质灾害治理方面，有着其特殊的高效性，空间性和优势所在。本文结合“遥感地质”课程的学习，浅谈下其在未来地学相关工作中的应用。 关键词：遥感空间信息地质找矿应用 近年来，一方面，由于空间科学、信息科学、计算机科学、物理学等科学技术的进步与发展，为遥感技术奠定了必要的技术基础，另一方面，由于人类生产活动不断地向深度和广度进军，遥感技术得到较为广泛的应用，因而使得遥感技术获得了飞跃的发展，已经成为发达国家和一些发展中国家十分重视的一项科学技术。随着我国工农业生产的高速发展，人类对自然资源，特别是对矿产资源的需求量与日俱增。遥感数字图像处理属于地质工作中的一种新型的工作手段，充分结合了现时计算机高科技信息技术。在地质工作中主要是通过对一个地区岩性，构造的状况分析后服务与地调填图，矿产普查，工程地质，水文地质及地质灾害治理方面，有着其特殊的高效性，空间性和优势所在。正如中科院院士徐冠华等，所谈及遥感技术为地学研究提供了全新的手段，导致了地学研究范围，内容、方法的重要变化，标志着地学信息获取和方法处理的一场革命。中国遥感事业自70年代至今发生了巨大的变化，在国民经济中的应用也日渐普遍。相对国际发达国家，中国遥感事业与其尚存在较大差距，这也正证明了在学科应用教学方面的前景性和挑战性。 《遥感地质学》是我校地球科学与资源学院为地质，资勘和海洋类专业开设的院定专业限选课，共48学时，其中24实验学时。通过半学期的遥感地质课及遥感数字图像处理技术的学习，对遥感技术有了新的认识和定义，同时对地学高新技术的发展有了所了解。本文结合“遥感地质”课程的学习，浅谈下其在未来地学相关工作中的应用。 遥感地质在地学方面的意义和作用主要表现在以下几个方面： （1）区域地质调查方面： 地质调查方面遥感数字图像处理的意义和作用应体现最明显的是在我国青藏高原地区。我国存在最大的空白区是青藏高原空白区，因其独特的海拨，积雪，压力，缺氧，交通等因素给地质工作者在这一地区开展工作造成了极大的困难，尤其在藏北属于“世界屋脊”，生命的禁区，地质工作者很难实地进入实施开展。青藏高原所占面积巨大，是我国地学，生物学，资源与环境科学有特色的研究领域和天然的实验室，我国研究开发价值极大。近年来国土资源部先后开展了多次地质调查，如1:25万区域地质调查。中国地质大学（北京）地球科学与资源学院教师承担的地质调查局“西藏安多1：25万安多多幅区域地质调查项目”中就充分利用的遥感数字图像处理技术的优势性。安多地区平均海拨4700多米，气候已变，极寒，其中部分地区很难进入。 安多北捷布曲冰蚀谷（上为南）（据张绪教等）
《遥感地质学》考试试题A 一.填空题（20分）： （1）页岩，砂岩，千枚岩和灰岩水系密度从大到小依次为____________，____________，____________，____________。 （2）可见光波长范围为________________um，红外线波长范围为-________________um。 （3）岩浆岩的影像图形特征为________，________等。 （4）根据界面平滑程度不同，地面反射形式由________________、________________、________________。 （5）专题制图仪TM最高分辨率为________米，QUICKBIRD最高分辨率为________米。 （6）沉积岩与岩浆岩在遥感图像上最大的区别在于沉积岩有________。 （7）断裂的解译标志有____________________、____________________、____________________、____________________、____________________、____________________、____________________。 （8）遥感图像上，常见的水系图型有树枝状水系、________________、________________、________________、________________、________________。 （9）切断新生代地层或岩体的断裂必是______。 （10）酸性岩浆岩在图像上为____色调，基性岩浆岩为____色调。 (11) 数字图像处理内容主要包括_______、________、________、_______、________。 （12）油气的烃类渗露造成的晕有_______、_______、_______、_______、_______、_______。 二．判断题（10分）： （1）遥感地层单位实质是一种岩性地层单位。（） （2）花岗岩在黑白航片上常呈均一的暗色调。（） （3）倒钩状状水系往往由火山作用形成。（） （4）遥感影像上挤压断层延伸较长，分叉较多。（） （5）遥感图像上可以根据河流图型初步估计岩性透水性。（）
成像光谱技术研究动态 王立平刘洪博 1 引言 地物的反射辐射光谱特征是遥感的主要物理基础，是开展地球表层物质的物性和空间结构分析，进而加以识别的主要依据。成像光谱技术具有高光谱分辨率、超多波段和图谱合一的特点，在大尺度范围内探测地表物质连续光谱特性的同时，还获取了地物的空间形态和状态信息。成像光谱仪的光谱分辨率越高，所反映地物光谱特征就越精细，甚至可获取与实验室或地面实测光谱类似的曲线，为地物或地物成份的遥感识别奠定了基础。 2 成像光谱技术的发展与现状 成像光谱遥感所用的仪器是成像光谱仪。从世界范围来看，美国的成像技术发展较早，也最具代表性。从20世纪80年代到现在，美国已经研制了三代成像光谱仪。 第一代成像光谱仪的代表是航空成像光谱仪AIS。它由美国国家航空和航天管理局NASA所属的喷气推进实验室JPL设计，已于1984-1986年装在NASA的C-130飞机上飞行。这是一台装有二维、近红外阵列探测器的实验仪器，128个通道，光谱覆盖范围从1.2~2.4μm，并在内华达Cuprite地区的应用中取得很好的效果。 第二代成像光谱仪的代表是机载可见光/近红外成像光谱仪AVIRIS，它有224个通道，使用光谱范围为0.41~2.45μm，每个通道的波段宽约为10nm。曾放在改装后的高空U2飞机上使用．为目前最常用的航空光谱仪之一。 基于NASA仪器的成功应用，也基于采矿工业及石油工业的需求，在AVIRIS之后，地球物理环境研究公司GER又研制了l台64通道的高光谱分辨率扫描仪GERIS。其中63个通道为高光谱分辨率扫描仪，第64通道是用来存储航空陀螺信息。该仪器由3个单独的线性阵列探测器的光栅分光计组成。它与其他仪器的区别是在不同的光谱范围区内，通道的光谱宽度是不同的。
绪论 根据遥感信息的利用方式和效应，可以把遥感技术的发展划分为四个阶段： 1.瞬时信息的定性分析 2.空间信息的定位分析 3.时间信息的趋势分析 4.环境信息的综合分 析，即多种来源信息的复合分析 第一章遥感信息的地学评价 （一）遥感信息的属性 1.遥感信息的多源性（平台、载体的多层次，波段不同，视场不同，时间不同） 2.遥感信息的物理属性（不同的空间分辨率、波普分辨率、时间分辨率） （二）遥感研究对象的地学属性 1.空间分布 2.波谱反射和辐射特征 3.时相变化 二、遥感信息地学评价的标准 （一）空间分辨率 空间分辨率又可称为地面分辨率，指一个影像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小。空间分辨率有三种表示形式： （1）象元，每个象元的大小在地面上对应的范围，即在地表与一个象元大小相当的尺寸，用米表示。 （2）象解率，指胶片上1毫米间隔内包含的线对数，用线对/毫米来表示。 （3）视场角，指电子传感器的瞬时视域，用豪弧度表示。视场角小，得到的光通量小，空间分辨率低；反之，空间分辨率高。 （二）波谱分辨率 波普分辨率指传感器所用的波段数目、波段波长以及波段宽度。也就是选择的通道数、每个通道的波长、带宽，这三个因素决定波普分辨率。 对于传感器波谱分辨率的选择，有两种情况。在实验过程中，分析波谱特征时，光谱波段分得愈多愈细、频带宽度愈窄，所包含的信息量就愈大，针对性愈强，则易于鉴别细微差异，因而在实验室研究中多光谱波段往往可以发展到十几、甚至几十个波段.但是在实际应用中，便要对之进行综合归纳。因为波段分得愈细，各波段数据间的相关性就愈大，增加了信息的冗余度，未必能达到预期识别效果。同时波段愈多，数据量愈大，给数据传输、数据处理和鉴别带来困难。 （三）时间分辨率 时间分辨率指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。 第二节陆地卫星系列的地学评价 (三)火箭遥感的特点 1. 火箭可以选择最有利的时机 2.火箭资料有快速、大面积同步覆盖的特点 3.火箭灵活、方便，发射简单，准备时间短，发射架小，可以移动 4.成本较低，并可根据用户的需要来设计 5.摄影处理设备简单 二、航空遥感的特点 航空遥感作为遥感立体观测系统中不可缺少的一部分，有其明显的特点。 1.航空遥感空间分辨率高、信息容量大，主要服务于较大比例尺的区域资源与环 境详查，以及解决工程技术上的具体问题，其经济与社会效益明显。 2，航空遥感灵活、方便，适用于专题遥感研究。它可以根据用户的需求，灵活选择具有一定空间分辨率、波谱分辨率、时间分辨率的遥感信息，设计航空遥惑飞行的方案和路线等。获得图象较为方便，成本不高。
《遥感地学分析》课程教学大纲 一、课程基本情况 二、课程性质与作用 遥感地学分析课程是遥感科学与技术专业一门重要的专业基础课，同时也是地理信息系统专业推广地理信息系统工具应用的一门重要的选修课。遥感技术是当今国际上异常活跃，发展日新月异的高新科技领域，是构筑“数字地球”不可或缺的强大核心技术，现已发展到推广应用阶段,在众多的专业领域得到广泛应用,已成为地学领域相关科学研究的全新技术方法。在我国也深入到国民经济和社会发展的众多领域，在国家资源环境调查、重大自然灾害监测、城市规划与管理、海洋勘察、国家安全等方面发挥着越来越重要的作用。《遥感地学分析》是遥感与地学交叉的边缘科学，是一门以传播图像科技知识为主的专业课程，具有明显的应用技术学科特点，是地学类各专业的技术方法课。该课程是应用遥感的理论、方法和技术，应用遥感数据源，实现复杂地学问题的快捷、方便、省时和省力的解决。 三、培养目标与标准 本课程需在学习了测量学等课程后再深入学习本课程。本课程具体完成培养方案如下：
信息渠道获得知识，侧重知识的获取，没有实训要求。T：讲授，指教、学活动中由教师引导开展的基础测试或练习，匹配有课程讨论、课后研讨等环节。U：运用，指以学生为主导，通过实练而形成的对完成某种任务所必须的活动方式，匹配有课程的三级项目或其它实践环节。 四、理论教学内容与学时分配
五、实践（实验、上机）教学内容与学时分配 高光谱与高空间分辨率遥感实验紧密结合大纲要求，在前所学课程基础上，深入应用ENVI软件对高光谱与高空间分辨率遥感图像进行验证和综合分析，是对理论知识的深入消化与理解。 六、学业考核 本课程的作业规范：每章结束后布置适量作业，学生独立完成，以便加深对本课程的理解。每个月布置一个中型的项目，学生撰写项目书，并完成整个流程，上交项目报告！
遥感地学分析总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第一章 遥感：指空对地的遥感，即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。 地学分析是以地学规律为基础对信息进行的分析处理过程。 地学分析方法主要有地理相关分析法、主导因素法、环境本底法、交叉分析法、信息复合等。 遥感的目的： 建立模型，从简单到复杂地分析图像，从少到多地利用图像，从遥感数据中获取需要的遥感信息。 人们通过对遥感信息的处理、分析、复原和反演来揭示地表各种现象和过程的规律。 遥感地学分析是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理手段、数学方法和地学分析等综合型应用技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论方法。 遥感信息源的综合特征 （1）多源性多平台多波段多视场 （2）空间宏观性遥感影像覆盖范围大、视野广，具有概括性 （3）遥感信息的时间性瞬时特征时效性重返周期与多时相 （4）综合性、复合性多种地理要素的综合反映多分辨率遥感信息的综合（5）波谱、辐射量化性地物波谱反射、辐射的定量化记录 （6）遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性 地面信息是多维的、无限的（时间和空间的），而遥感信息是简化的二维信息遥感信息的复杂性和不确定性主要表现在：同物异谱、异物同谱；混合象元；时相变化；信息传输中的衰减和增益（辐射失真和几何畸变） 遥感数据介绍 1）高分辨率遥感数据 2）中分辨率遥感数据 3）低分辨率遥感数据 高分辨率（高清晰度）遥感卫星像片空间分辨率一般为5m-10m 左右，卫星一般在距地600km（千米）左右的太阳同步轨道上运行。 应用范围： 精度相对较高的城市内部的绿化、交通、污染、建筑密度、土地、地籍等的现状调查、规划、测绘地图；大型工程选址、勘察、测图和已有工程受损监测等；还可应用于农业、林业、灾害等领域内的详细调查和监测。 中等分辨率（高清晰度）遥感卫星数据空间分辨率一般为80m-10m 左右，卫星一般在距地700km-900km的近极地太阳同步轨道上运行。重复覆盖同一地区的时间间隔为几天至几十天 应用范围： 资源调查、环境和灾害监测、农业、林业、水利、地质矿产和城建规划等近50 个行业和领域。 低分辨率遥感数据
题型： 1、简答题：地表温度反演20分；简答10分。 2、判断题：2 x 10 = 20分； 3、填空题：2 x 10 = 20分； 4、选择题：2 x 5 = 10分； 5、名词解释：4 x 5 = 20分。 名词解释： 1、植被指数：多光谱遥感数据经分析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式），产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。 2、红边：反射光谱的一阶微分最大值所对应的光谱位置，对应红光区外叶绿素吸收减少部位到近红外高反射肩之间，健康植物的光谱响应陡然增加的（量度增加约10倍）的这一窄条区。通常位于0.68~0.75μm之间。 3、遥感地学分析：建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理手段、数学方法和地学分析等综合型应用技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论方法。 4、叶面积指数LAI：单位土地面积上的柱体内全部植物叶子面积（仅叶片向上半面）之和。 5、叶倾角：叶子向上半面某一点上的法线方向与Z轴（垂直于水平面指向天空）的交角，称为叶子在该点的倾角。 6、光合有效辐射：植物光合作用是植物叶片的叶绿素吸收光能和转化光能的过程。植物光合作用所能利用的仅仅是太阳光的可见光部分（0.4~0.7um），这个波长范围的太阳辐射也称为光合有效辐射 7、劈窗算法：是利用相邻两个热红外通道来进行地表温度反演的方法，是目前为止发展最为成熟的地表温度反演算法。 8、水体富营养化：当大量的营养盐进入水体后，在一定条件下引起藻类的大量繁殖，而后在藻类死亡分解过程中消耗大量溶解氧，从而导致鱼类和贝类的死亡。这一过程称为水体的富营养化。 填空题： 1、水体的反射光谱特性三方面的贡献：包含水表面反射、水体底部物质反射及水中悬浮物质的反射3方面的贡献。 2、1.3um以外植物含水量的三个吸收波段：1.4、1.9和2.7um。 3、Landsat TM缨帽变换为6维空间，前三维分量有意义，包括： 亮度，反映总体亮度变换 绿度GVI，反映地面植物的绿度 湿度 4、对水体的反射波谱影响最大的4个组分：纯水、浮游植物、悬浮物、黄色物质。 5、维恩位移定律：地面物体的温度在300k 时，辐射峰值波长在9.7um 附近。
遥感地学分析复习题Revised on November 25, 2020
遥感地学分析复习题 一、名词解释： 1、大气窗口：电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。考虑各种气体吸收的综合影响，仅有某些波段大气的吸收作用相对较弱，透射率较高。这些能使能量较易通过的波段。 2、图像镶嵌：当研究区超出单幅遥感图像所覆盖的范围时，通常需要将两幅或多幅图像拼接成一幅后一系列覆盖全区的较大图像的过程。 3、光谱分辨率：是指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度(band width)。光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度。 4、遥感地学分析：遥感地学分析是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，是综合物理手段、数学方法和地学分析等综合性应用技术和理论，或者能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息理论方法。 5、水体富营养化：是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。 6、植被指数：根据地物光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被的特征、提取植被类别或估算绿色生物量，通常把能够提取植被的算法称为植被指数。 7、几何纠正：就是纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变形，从而使之实现与标准图像或地图的几何整合。 二、问答题： 1、辐射分辨率与空间分辨率的关系 瞬间视场IFOV越大，最小可分像素越大，空间分辨率越低。但是 I FO V越大，通光率即瞬时获得的入射能量越大，辐射测量 越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则辐射分辨率 越高。因此，空间分辨率的增大，伴之以辐射分辨率降 低。 2、在定量遥感中，比较经验模型、物理模型、半经验模型的优缺点。 经验模型优点：简单、实用性强
遥感地学分析方法 南京地区植被指数提取与分析： 采用的遥感数据：Landsat TM （120－38南京地区）。植被指数提取方法：
植被主要通过绿色植物叶子和植被冠层的光谱特性及其差异、变化而反映的，不同光谱通道所获得的植被信息可与植被的不同要素有相关性，所以我们往往选用多光谱遥感数据经分析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式），产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。用一种简单有效的形式来实现对植物状态信息的表达，以定性和定量地评价植被覆盖、生长活力及生物量等。在植被指数中，通常选用对绿色植物（叶绿素引起的）强吸收的可见光红波段和对绿色植物（叶内组织引起的）高反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱中的最典型的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应截然相反，故它们的多种组合对增强或揭示隐含信息将是有利的。 1、提取归一化植被指数 归一化指数（NDVI）被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差和这两个波段数值之和的比值。 公式：NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3）
2、提取绿度植被指数GVI GVI=-0.2848*TM1-0.2435*TM2-0.5436*TM3+0.7243*TM4+0.084*TM5-0.1800*TM7 在ENVY3.2的主菜单basic tools下，运行band math子菜单，输入上述公式，得到图像 3、提取比值植被指数RVI 比值值被指数（RVI）由于可见光红波段（R）与近红外波段（NIR）对绿色植物的光谱响应十分不同，且具倒转关系。两者简单的数值比能充分表达两反射率之间的差异。 公式：RVI= TM4/TM3 在ENVY3.2的主菜单basic tools下，运行band math子菜单，输入上述公式，得到图像