高光谱遥感技术在海洋水色监测中的应用
刘超黄世奇
第二炮兵工程学院 西安７１００２５
摘要 ２１世纪是海洋的世纪，海洋水色监测在海洋保护、开发，以及海洋军事方面都具有重要
意义。本文总结了高光谱遥感技术在海洋水色监测的进展，分析了海洋水色监测存在的问题，展
望了高光谱遥感技术在海洋水色监测应用的发展趋势。
关键词 高光谱遥感；海洋水色监测 ； 海洋军事
Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｏｃｅａｎ Ｃｏｌｏｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ＬＩＵ ＣｈａｏＨＵＡＮＧ Ｓｈｉ－ｑｉ
Ｓｅｃｏｎｄ Ａｒｔｉｌｌｅｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ＇ ａｎ ７１００２５
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ２１ｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ ｉｓ ｔｈｅ ｏｃｅａｎ＇ ｓ ｃｅｎｔｕｒｙ． Ｏｃｅａｎ ｃｏｌｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｍｐｏｄｅｒｉｎｇ ｏｃｅａｎ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｓ ｕｐ ｔｈｅ ｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｏｃｅａｎ ｃｏｌｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ， ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｅｓ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅ ｉｎ ｏｃｅａｎ ｃｏｌｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ． Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｏｃｅａｎ ｃｏｌｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ； Ｏｃｅａｎ ｃｏｌｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ； Ｏｃｅａｎ ｍｉｌｉｔａｒｙ
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传感器接收的水色的各要素
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高光谱遥感技术在海洋水色监测中的应用
作者：LIU Chao， 刘超， HUANG Shi-qi， 黄世奇
作者单位：LIU Chao,HUANG Shi-qi(Second Artillery Engineering University, Xi'an 710025)， 刘超,黄世奇(第二炮兵工程学院 西安710025)
引用本文格式：LIU Chao.刘超.HUANG Shi-qi.黄世奇高光谱遥感技术在海洋水色监测中的应用[会议论文] 2009
高光谱遥感技术的发展与展望 中科院上海技术物理研究所 引言 高光谱遥感技术，又称成像光谱遥感技术，是20世纪最后20年中遥感领域最重要的发展之一，它将传统遥感的成像技术和物理中的光谱分析技术有机结合起来，利用图像和光谱二合一（图谱和一）的优势，在探测物体空间特征的同时，研究地球表层物质特征，识别其类型，进行物质成分分析。十几年来，高光谱成像技术和理论一直是遥感对地观测领域内一个活跃的研究和发展方向，随着本世纪初多个星载高光谱成像仪器的发射和实用化机载商业系统的出现，高光谱遥感图像数据开始进入主流遥感数据源的行列，越来越多的用户将在资源管理、农林矿业调查、环境监测等方面发现其独特的作用。 高光谱遥感技术属于多学科交叉技术，主要由信息获取系统——“成像光谱仪”或“高光谱成像仪”和高光谱图像数据处理系统两大部分组成。成像光谱仪的突出特点是：光谱分辨力高、空间分辨力高，波段数多，数据量大，因此高光谱图像数据包含的地物信息更加丰富，要充分发挥高光谱数据的潜能，必须深刻全面地了解要测量的地表物质的光谱特性及其与高光谱传感器的真实测量值之间的关系，并开发适合高光谱数据特点的严密、精确的数据处理方法和理论。正是高光谱成像设备性能的不断提高和高光谱遥感图像数据处理技术的进步促进了高光谱遥感技术实用化的进程，这两大支撑技术的进一步发展也是该技术的应用能否走向辉煌的保证。 1.高光谱遥感的原理 任何物质都会反射、吸收、透射和辐射电磁波，且不同的物体对不同波长的电磁波的吸收、反射或辐射特性是不同的，物质的这种对电磁波固有的波长特性叫光谱特性，是由物质本身包含的原子、分子与电磁波的关系决定的，因此分析物质的光谱曲线是识别物质的有效手段。遥感成像光谱学所研究的波长范围包括可见光、近红外、短波红外，以及中-热红外波段，在可见光、近红外和短波红外波段，地表物质以反射太阳光能量为主，固体盐矿物质、水体、植被、冰雪、土壤等物质都有诊断性识别信息的特征谱，而在热红外区，地表物质以热辐射为主，其辐射光谱也可以作为矿物岩石等的物质识别的判据[ ]。本文主要介绍反射光的高光谱图像。 反映物质差别的特征光谱的吸收峰或反射峰的宽度一般在5~50nm左右[ ]，且越精细的物质分类需要越高的光谱分辨力，而传统的多光谱遥感数据源的光谱分辨力（几十到几百nm）显然无法满足需要，必须采用高光谱图像数据，例如图1为三条光谱曲线，分别属于健康叶面，病害叶面和松软土地，其中土地和叶面的光谱差别很大，利用多光谱数据就可以区分，而两种状况的叶面光谱差别比较小，只能利用光谱分辨力更高的数据才能区分。目前国际上典型的高光谱成像仪，包括我国上海技术物理研究所研制高光谱成像仪的光谱分辨力都优于5－20nm，基本满足地物分类的要求。 图1 光谱曲线与相应的地物波长 反射率
遥感技术与系统概论 结课作业 高光谱遥感技术及发展
高光谱遥感技术及发展 摘要：经过几十年的发展，无论在遥感平台、遥感传感器、还是遥感信息处理、遥感应用等方面，都获得了飞速的 发展，目前遥感正进入一个以高光谱遥感技术、微波遥感技 术为主的时代。本文系统地阐述了高光谱遥感技术在分析技 术及应用方面的发展概况，并简要介绍了高光谱遥感技术主 要航空/卫星数据的参数及特点。 关键词：高光谱，遥感，现状，进展，应用 一、高光谱遥感的概念及特点 遥感是20 世纪60 年代发展起来的对地观测综合性技术，是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，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[1]。所谓高光谱遥感，即高光谱分辨率遥感，指利用很多很窄的电磁波波段（通常<10nm）从感兴趣的物体获取有关数据；与之相对的则是传统的宽光谱遥感，通 常>100nm，且波段并不连续。高光谱图像是由成像光谱仪获取的，成像光谱仪为每个像元提供数十至数百个窄波段光谱信息，产生一条完整而连续的光谱曲线。它使本来在宽波段遥感中不可
探测的物质，在高光谱中能被探测。 同其它传统遥感相比，高光谱遥感具有以下特点： ⑴波段多。成像光谱仪在可见光和近红外光谱区内有数十甚至数百个波段。 ⑵光谱分辨率高。成像谱仪采样的间隔小，一般为10nm 左右。精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。 ⑶数据量大。随着波段数的增加，数据量呈指数增加[2]。 ⑷信息冗余增加。由于相邻波段的相关性高，信息冗余度增加。 ⑸可提供空间域信息和光谱域信息，即“图谱合一”，并且由成像光谱仪得到的光谱曲线可以与地面实测的同类地物光谱曲线相类比。近二十年来，高光谱遥感技术迅速发展，它集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体，已成为当前遥感领域的前沿技术。 二、发展过程 自80 年代以来，美国已经研制了三代高光谱成像光谱仪。1983 年，第一幅由航空成像光谱仪
1.高光谱分辨率遥感:用很窄（0.01波长）而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。在可见光、近红外、短波红外和热红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的。 2.高光谱遥感特点：波段多,数据量大；光谱范围窄(高光谱分辨率)；在成像范围内连续成像；信息冗余增加 3. 高光谱遥感的发展趋势（1）遥感信息定量化（2）“定性”、“定位”一体化快速遥感技术 4.光谱特征的产生机理：在绝对温度为0K以上时，所有物体都会发射电磁辐射，也会吸收、反射其他物体发射的辐射。高光谱遥感准确记录电磁波与物质间的这种作用随波长大小的变化，通过反映出的作用差异，提供丰富的地物信息，这种信息是由地物的宏观特性和微观特性共同决定的。宏观特性:分布、粗糙度、混杂微观特性:物质结构 6.典型地物反射：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强，所以水体在遥感影像上常呈黑色。 植被的反射波谱特征：①可见光波段有一个小的反射峰，位置在0.55um处，两侧 0.45um(蓝)和0.67um(红)则有两个吸收带。这一特征是叶绿素的影响。②在近红外波段(0.7-0.8um)有一反射的“陡坡”（被称为“红边”)，至1.1um附近有一“峰值”，形成植被的独有特征。这一特征由于植被结构引起。③在中红外波段(1.3-2.5um) ，反射率大大下降，特别以1.45um和1.95um为中心是水的吸收带，形成低谷。 土壤:由于土壤反射波谱曲线呈比较平滑的特征，所以在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显.自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质含量越高和含水量越高反射率越低，此外土类和肥力也会对反射率产生影响。 6.野外光谱测量的影响因素（1）大气透射率（2）水蒸气3）风（4）观测几何 7.地面光谱的测量方法：实验室测量，野外测量 8.垂直与野外测量的区别:垂直测量：为使所有数据能与航空、航天传感器所获得的数据进行比较，一般情况下测量仪器均用垂直向下测量的方法，以便与多数传感器采集数据的方向一致。由于实地情况非常复杂，测量时常将周围环境的变化忽略，认为实际目标与标准板的测量值之比就是反射率之比。 野外测量（非垂直测量）：在野外更精确的测量是测量不同角度的方向反射比因子。 凝视时间：探测器的瞬时视场角扫过地面分辨单元的时间称为凝视时间（dwell time）。探测器的凝视时间在数值上等于行扫描时间除以每行的像元个数。凝视时间越长，进入探测器的能量越多，光谱响应越强，图像信噪比越高。 光谱图像立方体：空间平面：O-XY平面；线光谱平面：O-XZ，O-YZ平面 9.高光谱遥感图像数据表达：A.光谱图像立方体 B.二维光谱曲线 C. 三维光谱曲面 10.空间成像方式：（1）摆扫型成像光谱仪：定义：它由光机左右摆扫和飞行平台向前运动完成二维空间成像，其线列探测器完成每个瞬时视场像元的光谱维获取。原理：45斜面的扫描镜，电机进行360旋转，旋转水平轴与遥感平台前进方向平行，扫描镜扫描运动方向与遥感平台运动方向垂直，光学分光系统形成色散光源再汇集到探测器上，这样成像光谱仪所获取的图像就具有了两方面的特性：光谱分辨率与空间分辨率。 （2）推扫型成像光谱仪：定义：采用一个面阵探测器，其垂直于运动方向在飞行平台向前运动中完成二维空间扫描；平行于平台运动方向，通过光栅和棱镜分光，完成光谱维扫描。它的空间扫描方向就是遥感平台运动方向。原理：垂直于运动方向完成空间维扫描，平行于运动方向完成光谱维扫描。 （3）两者的优缺点：摆扫型成像光谱仪的优点：A.FOV 大；B.探测元件定标方便，数据稳
北京揽宇方圆信息技术有限公司 高分辨率遥感卫星有哪些 高分辨率遥感可以以米级甚至亚米级空间分辨率精细观测地球，所获取的高空间分辨率遥感影像可以清楚地表达地物目标的空间结构与表层纹理特征，分辨出地物内部更为精细的组成，地物边缘信息也更加清晰，为有效的地学解译分析提供了条件和基础。随着高分辨率遥感影像资源日益丰富，高分辨率遥感在测绘制图、城市规划、交通、水利、农业、林业、环境资源监测等领域得到了飞速发展。 北京揽宇方圆信息技术有限公司是国内的领先遥感卫星数据机构，而且是整合全球的遥感卫星数据资源，分发不同性能、技术应用上可以互补的多种卫星影像，包括光学、雷达卫星影像、历史遥感影像等各种卫星数据服务，各种专业应用目的的图像处理、解译、顾问服务以及基于卫星影像的各种解决方案等。遥感卫星影像数据贯穿中国1960年至今的所有卫星影像数据，是中国遥感卫星数据资源最多的专业遥感卫星数据服务机构，提供多尺度、多分辨率、全覆盖的遥感卫星影像数据服务，最大限度的保证了遥感影像数据获取的及时性和完整性。 一、卫星类型 (1)光学卫星：worldview1、worldview2、worldview3、worldview4、quickbird、geoeye、ikonos、pleiades、deimos、spot1、kompsat系例、spot2、spot3、spot4、spot5、spot6、spot7、landsat5(tm)、Sentinel-卫星、landsat(etm)、rapideye、alos、kompsat系例卫星、planet卫星、北京二号、高景一号、资源三号、高分一号、高分二号、环境卫星。 (2)雷达卫星：terrasar-x、radarsat-2、alos雷达卫星、高分三号卫星、哨兵卫星 (3)侦查卫星：美国锁眼卫星全系例(1960-1980) 二、卫星分辨率 (1)0.3米：worldview3、worldview4 (2)0.4米：worldview3、worldview2、geoeye、kompsat-3A (3)0.5米：worldview3、worldview2、geoeye、worldview1、pleiades
遥感技术综述 遥感是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。 一、遥感技术的基本内容 遥感可按数据获取、处理、分析和应用的整个过程中的主要内容分类。遥感技术包括五个方面的内容: 传感器研制、数据获取、数据处理、信息提取和遥感应用。从这几方面的内容可见，遥感是一个多学科交叉的产物。 二、遥感技术的应用 遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。在未来的十年中，预计遥感技术将步入一个能快速，及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感图像的空间分辨率，光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。 1、在地质找矿中的应用 遥感地质找矿是遥感信息获取含矿信息提取以及含矿信息成矿分析与应用的过程。(1) 遥感岩石矿物识别 遥感岩矿识别技术非常适宜于植被稀少基岩裸露区的区域性地质。 (2) 矿化蚀变信息提取 矿化蚀变信息提取技术对于地质工作程度低的西部地区在一定程度上相当于区域化探扫面的功效，具体运用时应注意多种矿化蚀变信息提取方法的结合。 (3) 地质构造信息提取 (4) 植被波谱特征的找矿应用 高植被覆盖区遥感地质找矿可以结合植物波谱信息和植物地球化学方法来进行实践证明，对寻找隐伏矿床卓有成效但目前仍主要处于研究阶段。 2、在土地荒漠化监测中的应用 20世纪70年代，国外开始使用遥感技术进行土地荒漠化的监测。如阿根廷完全基于遥感手段对土地荒漠化的状态进行了评估；Tripathy等利用MSS和印度资源卫星(IRS)数据对印度古尔伯加的土地荒漠化进行了评价；Michael等应用遥感技术结合土地荒漠化的理论，通过对荒漠化动态变化规律的监测编制土地退化野外调查手册。我国从20世纪70年代开始利用国外卫星数据进行资源调查和灾害环境的监测80年代初期开始运用遥感技术进行有关土地荒漠化的资源调查 三、遥感科学技术的发展趋势 随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。
高光谱遥感
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高光谱遥感的基本概念 高光谱遥感器及平台简介 高光谱遥感技术 高光谱应用概况
高光谱遥感的基本概念
? 高光谱分辨率（简称为高光谱）遥感或成像光 谱遥感技术的发展是过去二十年中人类在对地 观测方面所取得的重大技术突破之一，是当前 遥感的前沿技术。它是指利用很多很窄的电磁 波波段获取许多非常窄且光谱连续的图像数据 的技术，融合了成像技术和光谱技术，准实时 地获取研究对象的影像和每个像元的光谱分布。
国际遥感界认为光谱分辨率在10-1λ数量级范围内的为多 光谱(Multispectral)，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区 只有几个波段，如美陆地卫星TM和法国SPOT卫星等; 光谱分 辨率在10-2λ的遥感信息称之为高光谱(Hyperspectral)遥感。由 于其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级，往往具有波段多的特 点，即在可见到近红外光谱区其光谱通道多达数十甚至超过 100以上。随着遥感光谱分辨率的进一步提高，在达到10-3λ 时，遥感即进入了超高光谱(Ultraspectral)阶段 、
光谱区域（nm） ： 400 700 1100 2500 5500 14000
VIS VNIR
PIR
MIR
Sunlight 光谱分辨率 波段数 多光谱 高光谱 5-10 100-200 Δλ/λ 0.1 0.01 VNIR 50-100 5-20
IRT
MIR 100-200 10-50
IRT 1000-2000 100-500
高分辨率遥感影像技术在测绘中的应用 发表时间：2018-07-18T10:13:52.500Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：闫福盛 [导读] 摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了高分辨率遥感影像技术的飞跃，研究其在测绘中的应用，对于提升整体测绘效果具有极为关键的意义。 青海省基础地理信息中心青海西宁 810000 摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了高分辨率遥感影像技术的飞跃，研究其在测绘中的应用，对于提升整体测绘效果具有极为关键的意义。本文首先概述了相关内容，分析了高分辨率遥感影像分割方法，并就高分辨率遥感影像技术在测绘中的应用展开了研究，望对相关工作的开展有所裨益。 关键词：高分辨率；遥感影像技术；测绘；应用 1前言 随着测绘工作条件的不断变化，对高分辨率遥感影像技术的应用提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。 2概述 地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，在勘察中最先进行。工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述，初步查明已建成地段或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件某要素采用不同的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。 在设计之前，工程地质工作者要详细查明测区工程地质条件的空间分布规律。工程地质测绘中，要查明各种性质不同的岩石分布变化规律、地质构造、地貌、水文地质条件、自然地质现象、工程地质现象等。通过观察区内的地质条件、查阅以往勘察资料、施工编录或通过访问，按一定比例尺如实地把它们反映在地形地图上，作为工程地质预测的基础提供设计部门使用，并编制工程地质图。 3高分辨率遥感影像分割方法 3.1基于像元的分割方法 阈值法是最简单的图像分割算法，一般单波段影像是由不同灰度级的像元所组成的，这一点可以从图像的直方图上明确看出，不同的灰度级都有对应的像元数量，选择合理的阈值就可以将图像分割为若干对象区域[2]。这种方法原理简单，不需要先验知识，设计容易且速度快，特别是当影像上感兴趣目标所在区域的灰度值与周围相差很大时，能有效地执行分割。但是当影像中像元间的灰度差异较小，或者灰度范围重叠较大时，这种方法的结果往往不够理想。根本原因，就是阈值法只考虑了像元灰度这一单一属性，忽略了其他诸多信息，所以这种方法在对高分辨率遥感影像进行分割时，难以扩展到多波段彩色空间，因此较少被采用。 3.2基于边缘检测的分割方法 基于边缘检测的分割方法通常是寻找影像中灰度值突变的地方来确定局部区域的边缘。这种突变可以通过对影像灰度变化求导来检测到边缘位置，例如一阶导数的峰值点和二阶导数的零点位置。常用的一阶算子有Roberts，Prewitts，Sobel算子等，二阶算子有Laplacian，Canny等。由于这些算子对噪声异常敏感，因此在对图像进行边缘检测前要先进行影像滤波，但实际上滤波会在一定程度上降低边缘检测的精度。边缘检测法的另一个难点是在于生成一个封闭边界，特别是在边界模糊或者边界过多时，很难获得一个理想的闭合边界。 3.3基于区域的分割方法 基于区域的分割方法主要是依据像素之间的相似性来形成局部区域，从而获取分割结果。这类方法按照分割方向可分为两类，一类是区域生长，另一类是区域分裂（与合并）。区域生长是从影像中选取若干像元作为种子，然后从这些种子出发，选取适当的相似性度量，来对种子邻域的像元进行判断，将相似的邻域像元与对应种子连接，如此重复，直到所有像元被归并到相应的种子区域中。而区域分裂是从整幅影像出发，将同质性较差、异质性较强的区域分裂开，形成子区域，然后继续对子区域进行区域分裂，如此重复，直至所有子区域都被视为满足条件的同质区域，则分裂停止，在分裂的基础上，也可以结合区域合并共同应用。基于区域的方法对噪声不敏感，而且容易扩展到多波段的遥感影像上，因此，这类方法在遥感中常常被采用。 该类方法随着德国DefiniensImaging公司商业化遥感影像处理软件易康（eCognition）的诞生，而引起了广泛的关注。易康软件中基于面向对象的思想提出了一种分形网络演化算法（FNEA），结合模糊分类的理论，通过多参数的调节来不断的优化多尺度分割的结果，是目前该类算法中效果最好的。 3.4基于物理模型的分割方法 影像的物理模型是从影像的成像过程得来的，物理模型描述了影像数据与真实地表特征、大气作用、光照条件及成像硬件设备等因素之间的关系。对于高分辨率影像而言，由于其丰富的地表细节信息，使得外界条件变化，包括太阳光照射、阴影等因素，对其成像过程产生较大影响，加之“同物异谱”和“异物同谱”现象的存在，使得获取较好的影像分割结果变得异常困难。因此，通常的基于物理模型的方法，都要求满足一定的约束和条件，因此在应用中受到很大局限。但是，由于物理模型具有严格的解析意义，因此仍然是一个值得研究的方向。 4高分辨率遥感影像技术在测绘中的应用 4.1利用卫星遥感正射影像图修测原有地形图 在修测地形图前要对数据进行认真分析，根据数据的情况确定修测更新技术方案，若地物变化部分超过50%，原有数据利用价值不大，则采用全面更新的作业模式；若地物变化部分不超过50%，则采用利用卫星遥感正射影像图修测更新的作业模式。这里主要讲修测更新的作业模式。 4.1.1原图数据处理 若数据格式与测图单位的不一致，则要将原数据转换为修测软件能接受的数据格式；若原图数据是1954年北京坐标系或1980西安坐标系的数据，则要首先进行坐标系数据转换，转换成2000中国大地坐标系的数据，并补充完善周边数据进行裁切确保满幅。 4.1.2原图数据文件与卫星遥感正射影像叠加 利用空中三角测量成果和数字高程模型数据制作正射影像图，将原图数据与正射影像图进行叠加，在正射影像图上对原有数据按图式
高光谱遥感技术的介绍及应用在20世纪，人类的一大进步是实现了太空对地观测，即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测。最近几十年，随着空间技术、计算机技术、传感器技术等与遥感密切相关学科技术的飞速发展，遥感正在进入一个以高光谱遥感技术、微波遥感技术为主要标志的时代。本文简要介绍了高光谱遥感技术的特点、发展状况及其在一些领域的应用。 1 高光谱遥感简介 1.1高光谱遥感概念 所谓高光谱遥感，即高光谱分辨率遥感，指利用很多很窄的电磁波波段（通常<10nm）从感兴趣的物体获取有关数据；与之相对的则是传统的宽光谱遥感，通常>100nm，且波段并不连续。高光谱图像是由成像光谱仪获取的，成像光谱仪为每个像元提供数十至数百个窄波段光谱信息，产生一条完整而连续的光谱曲线。它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱中能被探测。 高光谱遥感技术是近些年来迅速发展起来的一种全新遥感技术，它是集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术。在成像过程中，它利用成像光谱仪以纳米级的光谱分辨率，以几十或几百个波段同时对地表地物像，能够获得地物的连续光谱信息，实现了地物空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获取，因而在相关领域具有巨大的应用价值和广阔的发展前景。 1.2高光谱遥感数据的特点 同其他常用的遥感手段相比,成像光谱仪获得的数据具有以下特点: 1）、多波段、波段宽度窄、光谱分辨率高。波段宽度< 10 nm ，波段数较多光谱遥感(由几个离散的波段组成)大大增多，在可见光和近红外波段可达几十到几百个。如A VIRIS在0. 4～214 波段范围内提供了224 个波段。研究表明许多地物的吸收特征在吸收峰深度一半处的宽度为20～40 nm。这是传统的多光谱等
高分辨率遥感影像数据一体化测图系统PixelGrid 北京四维空间数码科技有限公司 一、概况介绍 高分辨率遥感影像数据一体化测图系统PixelGrid（以下简称“PixelGrid”）是由中国测绘科学研究院自主研发的“十一五”重大科技成果，获得2009年度国家测绘科技进步一等奖。 为将这一重大科技成果实现产业化，2008年开始，由中国测绘科学研究院参股单位北京四维空间数码科技有限公司进行成果转化和产品化，并开展销售。 该软件是我国西部1:5万地形图空白区测图工程以及第二次全国土地调查工程的主力软件， 被誉为国产的“像素工厂”。 PixelGrid以其先进的摄影测量算法、集群分布式并行处理技术、强大的自动化业务化处理能力、高效可靠的作业调度管理方法、友好灵活的用户界面和操作方式，全面实现了对卫星影像数据、航空影像数据以及低空无人机影像数据的快速自动处理，可以完成遥感影像从空中三角测量到各种比例尺的DEM/DSM、DOM等测绘产品的生产任务。 PixelGrid软件主界面。 二、主要特点 PixelGrid系统以现代摄影测量与遥感科学技术理论为基础，融合计算机技术和网络通讯技术，采用基于RFM通用成像模型的大范围遥感影像稀少或无控制区域网平差、基于旋转/缩放不变性特征多影像匹配的高精度航空影像自动空三、基于多基线/多重特征的高精度DEM/DSM自动提取、等高线数据半自动采集及网络分布式编辑、基于地理信息数据库等多源控制信息的高效影像地图制作、基于松散耦合并行服务中间件的集群分布式并行计算等一系列核心关键技术，是中国测绘科学研究院研制的一款类似“像素工厂”（ISTAR PixelFactoryTM）的新一代多源航空航 天遥感数据一体化高效能处理系统。
遥感原理试题（1） 代码：428 一、名词解释（40分，每题4分） 1、维恩位移定律 2、光谱分辨率 3、发射率 4、合成孔径雷达 5、反射波谱特性曲线 6、成像光谱仪 7、主动遥感 8、航空遥感 9、数字图像 10、航片数字化 二、选择题（20分，每空2分） 1、下列遥感卫星中，图像空间分辨率最高的是（） A 、IKONOS B、LANDSAT7 C、QUICKBIRD D、SPOT5 2、下列遥感传感器中，图像光谱分辨率最高的是（） A、MODIS B、MSS C、TM D、HRV 3、下列遥感卫星中，由印度发射的是（） A、NOAA B、EOS C、CBERS D、IRS 4、太阳辐射的峰值波长位于（）波段 A、可见光 B、近红外 C、远红外 D、微波 5、常温地物发射辐射的峰值波长位于（）波段 A、可见光 B、近红外 C、远红外 D、微波 6、干涉雷达的英文简称是（） A、SAR B、INSAR C、DINSAR D、LIDAR 7、彩色遥感图像的三原色是（） A、红黄绿 B、红黄蓝 C、红黄青 D、红绿蓝 8资源卫星一般选择太阳同步轨道，是为了（） A、保持大致相同的比例尺 B、保持大致相同的光照条件 C、形成较大的区域覆盖 D、方便轨道控制 9、SPOT HRV图像的成像方式是（） A、摄影 B、线阵列CCD C、面阵列CCD D、光机扫描 10、下列软件中（）不是遥感图像处理软件 A、PCI B、ENVI C、MAPINFO D、ERDAS 三、简答题（60分，每题10分） 1、大气对太阳辐射主要有哪些影响？设计遥感器时如何考虑这些影响？ 2、光机扫描仪成像与线阵列CCD成像的比较。 3、微波遥感的特点？ 4、简述遥感数字影像增强处理的目的，例举一种增强处理方法，说明其原理。 5、什么情况下需要对遥感图像进行灰度重采样？例举一种重采样方法，说明其原理。 6、航片和高分辨率卫星图像目视判读需要用到哪些判读标志？
浙江师范大学 研究生课程论文封面 课程名称：遥感理论与技术 开课时间： 2014-2015年第一学期 学院地理与环境科学学院学科专业自然地理学 学号2014210580 姓名张勇 学位类别全日制硕士 任课教师陈梅花 交稿日期2015年1月21日 成绩 评阅日期 评阅教师 签名 浙江师范大学研究生学院制
高光谱遥感应用研究综述 张勇 （浙江师范大学地理环境与科学学院，浙江金华321004） 摘要：高光谱遥感是近二十年发展起来的谱像和一的遥感前沿技术。虽然发展时间不长，但由于其本身的特点，使其获得了广泛的重视和应用。本文阐述了高光谱遥感的特点、优势，以及在航空及航天领域的发展情况，列举了几种典型高光谱成像仪的光学系统原理和主要技术指标。在此基础上，概述了高光谱遥感在植被生态、大气环境、地质矿产、海洋、军事等领域的应用情况。最后对高光谱遥感发展趋势提出了几点建议，包括低反射率目标遥感、高信噪比、高空间分辨率及宽覆盖范围等方面。 关键字：高光谱遥感；应用；成像光谱以；研究综述 Conclusion application of hyperspectral remote sensing Zhang Yong (Geography and environmental sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004) Abstract:Hyperspectral remote sensing, developed in the late twenty years, is the advanced technology of remote sensing. Because of its characters, Hyperspectral Remote Sensing has been attached importance to and used widly. The characteristics and advantages of hyperspectral remote sensing, and development situation are presented in the fields of aviation and aerospace. Several typical hyperspectral imager optical system principle and the main technical indicators are particularized. At the same time, the applications with hyperspectral remote sensing in vegetation ecology, atmospheric science ,geology and mineral resources, marine and military fields are summarized. The suggestions for the future development trend of hyperspectral remote sensing are given in the end，including the remote sensing of low reflectivity target, high signal-to-noise ratio, high spatial resolution and wide coverages. Keywords: hyperspectral remote sensing；application；imaging spectrometer 1 引言 遥感是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术，是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，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[1]。经过几十年的发展，无论在遥感平台、遥感传感器、还是遥感信息处理、遥感应用等方面，都获得了飞速的发展，目前遥感正进入一个以高光谱遥感技术、微波遥感技术为主的时代。本文系统地阐述了高光谱遥感技术在分析技术及应用方面的发展概况，并简要介绍了高光谱遥感技术主要航空/卫星数据的参数及特点。 1.1高光谱遥感简介 高光谱遥感技术又称为成像光谱技术，是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体
1、地面光谱测量的作用： ①地面光谱辐射计在成像光谱仪过顶时，常用于地面野外或实验室同步观测，获取下 行太阳辐射，以用于遥感器定标。 ②在一些反射率转换模型中，需要引入地面光谱辐射计测取得地面点光谱来完成 DN 值图像到反射率图像的转换。 ③地面光谱辐射计可以为图像识别获取目标光谱和建立特征项。但是，这时地面光谱 测量要在空间尺度上与图像像元尺度相对应，且要具有代表性；另外，地面光谱测 量要与高光谱图像获取条件相一致。 ④通过地面光谱辐射计测量数据和地面模拟，可以帮助人们了解某一地物被高光谱遥 感探测的可能性，理解其辐射特性，确定需要采用的探测波长、光谱分辨率、探测 空间分辨率、信噪比、最佳遥感探测时间等重要参数。 ⑤地面光谱辐射计还可以勇于地面地质填图。它可以用于矿物的光谱吸收特征，识别 地面矿物或矿物的集合，从而直接完成野外矿物填图。 ⑥可以用来建立地物的表面方向性光谱反射特性。 ⑦建立目标地面光谱数据与目标特性间的定量关系。 2、高光谱成像特点： ①高光谱分辨率。高光谱成像光谱仪能获得整个可见光、近红外、短波红外、热红外 波段的多而窄的连续光谱，波段多至几十甚至数百个，其分辨率可以达到纳米级， 由于分辨率高，数十、数百个光谱图像可以获得影像中每个像元的精细光谱。 ②图谱合一。高光谱遥感获取的地表图像包含了地物丰富的空间、辐射和光谱三重信 息，这些信息表现了地物空间分布的影像特征，同时也可能以其中某一像元或像元 组为目标获得他们的辐射强度以及光谱特征。 ③光谱波段多，在某一光谱段范围内连续成像。成像光谱仪连续测量相邻地物的光谱 信号，可以转化城光谱反射曲线，真实地记录了入射光被物体所反射回来的能量百 分比随波长的变化规律。不同物质间这种千差万别的光谱特征和形态也正是利用高 光谱遥感技术实现地物精细探测的应用基础。 3、高光谱遥感图像数据表达： ①图像立方体——成像光谱信息集。 ②二维光谱信息表达——光谱曲线。 ③三维光谱信息表达——光谱曲线图。（书本44页） 4、成像光谱仪的空间成像方式： （1）摆扫型成像光谱仪。摆扫型成像光谱仪由光机左右摆扫和飞行平台向前运动完成二维空间成像，其线列探测器完成每个瞬时视场像元的光谱维获取。扫描镜对地左右平行扫描成像，即扫描的运动方向与遥感平台运动方向垂直。其优点：可以得到很大的总视场，像元配准好，不同波段任何时候都凝视同一像元；在每个光谱波段只有一个探测元件需要定标，增强了数据的稳定性；由于是进入物镜后再分光，一台仪器的光谱波段范围可以做的很宽，比如可见光一直到热红外波段。其不足之处是：由于采用光机扫描，每个像元的凝视时间相对就很短，要进一步提高光谱和空间分辨率以及信噪比比较困难。 （2）推扫型成像光谱仪。是采用一个垂直于运动方向的面阵探测器，在飞行平台向前运动中完成二维空间扫描，它的空间扫描方向是遥感平台运动方向。其优点是：像元的凝视
高光谱遥感及其发展与应用综述 摘要：高光谱遥感是20世纪80年代兴起的新型对地观测技术。文中归纳了高光谱遥感技术波段多、波段宽度窄，光谱分辨率高，数据量大、信息冗余，“图谱合一”等特点，具有近似连续的地物光谱信息、地表覆盖的识别能力极大提高、地形要素分类识别方法灵活多样、地形要素的定量或半定量分类识别成为可能等优势，简单介绍了高光谱遥感在国外及国内的发展情况。在此基础上，概述了高光谱遥感在地质矿产、植被生态、大气科学、海洋、农业等领域的应用。 关键词：高光谱遥感；发展；应用 1高光谱遥感 高光谱分辨率遥感是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据。它的基础是测谱学。测谱学早在20世纪初就被用于识别分子和原子及其结构，20世纪80年代才开始建立成像光谱学。它是在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据的技术。成像光谱仪为每个象元提供数十至数百个窄波段光谱信息，能产生一条完整而连续的光谱曲线。 1.1高光谱遥感的特点 （1）波段多，波段宽度窄。成像光谱仪在可见光和近红外光谱区内有数十甚至数百个波段。与传统的遥感相比，高光谱分辨率的成像光谱仪为每一个成像象元提供很窄的(一般<10nm) 成像波段，波段数与多光谱遥感相比大大增多，在可见光和近红外波段可达几十到几百个，且在某个光谱区间是连续分布的，这不只是简单的数量的增加，而是有关地物光谱空间信息量的增加。 （2）光谱响应范围广，光谱分辨率高。成像光谱仪响应的电磁波长从可见光延伸到近红外，甚至到中红外。成像光谱仪采样的间隔小，光谱分辨率达到纳米级，一般为10nm左右。精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。 （3）可提供空间域信息和光谱域信息，即“谱像合一”，并且由成像光谱仪得到的光谱曲线可以与地面实测的同类地物光谱曲线相类比。在成像高光谱遥感中，以波长为横轴，灰度值为纵轴建立坐标系，可以使高光谱图像中的每一个像元在各通道的灰度值都能产生1 条完整、连续的光谱曲线，即所谓的“谱像合一”。（4）数据量大，信息冗余多。高光谱数据的波段众多，其数据量巨大，而且由于相邻波段的相关性高，信息冗余度增加。 （5）数据描述模型多，分析更加灵活。高光谱影像通常有三种描述模型：图像模型、光谱模型与特征模型。 1.2高光谱的优势 高光谱遥感的光谱分辨率的提高，使地物目标的属性信息探测能力有所增强。因此，较之全色和多光谱遥感，高光谱遥感有以下显著优势: (1)蕴含着近似连续的地物光谱信息。高光谱影像经过光谱反射率重建，能获取
高光谱在遥感技术的应用 高光谱遥感技术（Hyperspectral Remote Sensing）的兴起是20世纪80年代遥感技术发展的主要成就之一.作为当前遥感的前沿技术，高光谱遥感在光谱分辨率上具有巨大的优势。，随着高光谱遥感技术的日趋成熟，其应用领域也日益广泛。本文主要阐述高光谱遥感的特点和主要应用。 1 高光谱遥感 孙钊在《高光谱遥感的应用》中提到，高光谱遥感是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，利用成像光谱仪获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。 [1]高光谱遥感具有较高的光谱分辨率，通常达到10～2λ数量级。[2] 1.1 高光谱遥感特点 综合多篇关于高光谱的期刊文章，总结高光谱具有如下特点： （1）波段多，波段宽度窄。成像光谱仪在可见光和近红外光谱区内有数十甚至数百个波段。[3]与传统的遥感相比，高光谱分辨率的成像光谱仪为每一个成像象元提供很窄的(一般<10nm) 成像波段，波段数与多光谱遥感相比大大增多，在可见光和近红外波段可达几十到几百个，且在某个光谱区间是连续分布的，这不只是简单的数量的增加，而是有关地物光谱空间信息量的增加。[4] （2）光谱响应范围广，光谱分辨率高。成像光谱仪响应的电磁波长从可见光延伸到近红外，甚至到中红外。[5]成像光谱仪采样的间隔小，光谱分辨率达到纳米级，一般为10nm 左右。精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。 （3）可提供空间域信息和光谱域信息，即“谱像合一”，并且由成像光谱仪得到的光谱曲线可以与地面实测的同类地物光谱曲线相类比。在成像高光谱遥感中，以波长为横轴，灰度值为纵轴建立坐标系，可以使高光谱图像中的每一个像元在各通道的灰度值都能产生1 条完整、连续的光谱曲线，即所谓的“谱像合一”。 （4）数据量大，信息冗余多。高光谱数据的波段众多，其数据量巨大，而且由于相邻波段的相关性高，信息冗余度增加。 （5）数据描述模型多，分析更加灵活。高光谱影像通常有三种描述模型：图像模型、光谱模型与特征模型。 1.2 高光谱遥感的优势 高光谱遥感的光谱分辨率的提高，使地物目标的属性信息探测能力有所增强。因此，较之全色和多光谱遥感，高光谱遥感有以下显著优势:
第19卷 第5期 中 国 水 运 Vol.19 No.5 2019年 5月 China Water Transport May 2019 收稿日期：2019-01-03 作者简介：周敏锐（1996-），女，安徽安庆人，浙江海洋大学在读硕士，主要研究方向为物理海洋。 通讯作者：蔡丽娜（1976-），女，浙江海洋大学 海洋科学与技术学院，主要从事海洋遥感的研究。 项目基金：浙江省教育厅课题科研项目及校级教改项目分组课题模式在海洋科学类专业教学体系中的应用探索（编号：Y20 1840279）；浙江省2016年度高等教育教学改革项目（编号：jg20160084）。 海洋水色及动力环境遥感研究进展 周敏锐，蔡丽娜，孙静亚 （浙江海洋大学 海洋科学与技术学院，浙江 舟山 316000） 摘 要：海洋遥感主要包括海洋水色遥感、海洋动力环境及海洋地形遥感。本文结合国内外研究现状，介绍了海洋水色及动力环境遥感的机理以及相关海洋要素的遥感反演方法。同时，通过对近十年海洋水色及动力环境遥感的发展情况进行了解，总结了国内外在该领域的研究进展并提出了一些展望。 关键词：遥感；海洋水色；动力环境 中图分类号：P714 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）05-0161-03 一、前言 卫星遥感技术以其独特的优越性在海洋环境要素观测方面发挥了越来越重要的作用。在海洋动力及水文环境相关信息方面，卫星遥感可以监测海流、海浪、海面风场等海洋动力环境特性以及海面水色、水温等。海洋水色遥感主要接收水体中各种成分相关要素的光学信息，利用星载或机载传感器接收到离水辐射，并借助水体生物-光学模型，反演水色物质成分和其浓度[1]。海洋动力环境遥感主要对海洋力场引起的海洋潮汐、海流、海浪等的动力环境进行监测[2]。本文通过了解近十年海洋水色及动力环境遥感的发展情况，总结了国内外在该领域的研究进展并提出了一些展望。 二、海洋水色及动力遥感 1．悬浮泥沙的遥感监测 遥感技术具有大面积、多时效、连续观测的特点，这使得其在海洋监测方面得到广泛应用。海洋中悬浮泥沙浓度是影响海洋环境的重要因素之一，利用遥感技术观测海洋中悬浮泥沙的分布，监测结果可以很好的反映海水中悬浮泥沙的状况。 反演模型的建立是悬浮泥沙浓度反演的关键，建立合适有效的反演模型首先要找到最佳遥感特征因子和敏感波段之间的联系[3]。经验模型涉及所选的悬浮泥沙浓度和遥感反演参数两个重要的反演因子，将二者进行回归分析[4]，并利用二次多项式函数[5]、三次多项式函数[6]、线性函数[7]、指数函数[8]和幂函数[9]等对其进行拟合分析，利用测得的实验数据建立起水体光学性质与悬浮泥沙浓度的定量关系。理论模型是根据辐射传输模型和生物光学模型来建立的。建立理论模型的首要步骤是通过模拟可见光的传输特性找到悬浮泥沙相关反演关系式。理论模型有光谱混合分析模型[10]（SMA）、主成分分析模型和神经网络模型[11]三种。王繁等[12]人利用MODIS 数据反演河口水体悬浮泥沙质量浓度，使用人工神 经网络（ANN）的方法建立表层悬浮泥沙浓度遥感反演模型，发现利用BP 神经网络模型进行遥感反演所得精度更高。半分析方法需要实际测得的光谱数据来建立水色反演模型，通过近似关系对模型进行简化，使各个未知量之间尽可能独立，利用多波段数据得到代数方程组，最后求解方程组得到水体组分浓度[13]。 2．叶绿素及黄色物质的遥感监测 利用遥感技术对叶绿素及黄色物质含量其变化进行观测是监测海洋环境的有效方法[14]。经验方法、半分析方法[15]和分析方法[16]是目前常用的叶绿素及黄色物质浓度遥感反演方法。单波段法[17]、波段比值法和神经网络法[18]同属经验方法。 3．海流的遥感监测 海流运动会对海洋气候、海洋污染、渔业、海岸带开发、军事行动等产生影响。海流监测可以对海洋动力环境研究过程中遇到的问题提供有效的解决方案，将遥感技术应用在海流监测上，可以改善数据的时效性、准确性和完备性[19]。早在1987年，Goldstein 和Zebker 等人就提出了利用顺轨干涉合成孔径雷达测量高分辨率海表面流场的观点，应用并得到了很好的观测效果。遥感技术可以观测得到海流运动的方向、速度和尺度等信息，能及时反馈海洋动力环境的变化情况[20]。 4．海洋观测相关遥感数据 （1）中低分辨率遥感数据 卫星遥感技术可以对海洋进行大面积的连续性观测，因此在海洋监测上的应用越来越广泛，获得的遥感数据精度也越来越高。美国的Landsat 卫星数据[21]、Terra 和Aqua 卫星上的MODIS 传感器获得的数据和RADARSAT 卫星数据都是中低分辨率数据。MODIS 足够宽的光谱范围能长时间的对陆地、大气和海洋进行观测[22]。加拿大雷达卫星（RADARSAT）携带的合成孔径雷达能主动向目标物体发射