地质遥感应用技术进展
摘要：对2O世纪90年代后期国内外遥感应用技术的发展进行了分析。从水文地质调查及水资源评价、地下水资源管理、地下热水勘查、大型工程选线选址、地质环境监测评价等方面介绍遥感应用技术的新进展。提出了近期和中期重点发展的技术和重点研究领域，讨论了它们的研究现状、存在问题、研究重点和需进一步深入研究的关键技术问题。
关键词：地质遥感进展用技术系统信息服务系统主要研究领域
前言
20世纪末，随着传感器技术、图像处理技术、计算机技术的发展，遥感技术在水文地质、工程地质、环境地质（水工环)领域的应用取得了长足的发展，涌现出一批新的技术方法．使遥感技术在该领域的应用实现了定量评价．解译成果发生了质的变化，突出表现在3S技术日臻成熟，数字高程模型（DEM）及有关概念模型、统计模型等应用得到深入，出现热红外图像地面温度反演方法和高光谱图像的光谱分析技术以及遥感技术与物探技术联合方法等。
1.地质遥感的应用
遥感技术不但具有信息丰富、影像逼真、视野广阔、获取信息快,不受空间和交通限制等优点,还可以通过计算机图像处理增强信息内容,在室内进行反复研究和分析,因而在地质、地貌、农业、林业、矿产资源、土地资源、水资源、气象、海洋、测绘、环境监测、考古、工程勘测、军事等领域得到了广泛应用。遥感技术的发展带动和促进遥感应用向着多尺度、定量化、集成化和业务化的方向发展。在遥感地质领域，发展趋势明显表现为：
1.1水文地质调绘及水资源评价
水文地质调绘及水资源评价
很多研究已表明了应用遥感图像进行填图及定性、定量评价的可能性更近一段时期．人们开始利用各种模型GIS技术来表征单元体的水文地质作用过程，以便进行水文地质填图、寻找地下水源及地下水资源评价,这中间除了应用GIS及各种模型以外．还出现了遥感技术与物探技术紧密结合的新方法。
印度运用卫星图像研究水地貌．用垂向电测深(VES)及地面地质研究岩层裂隙．指出了在印度普鲁利亚地区4种不同找水前景的水地貌区。在罗斯托夫东部地Ⅸ，应用空间图像的地质、构造解译结果．通过植被指示在解译主题网上绘制矿化度分级．导出该区地下淡水分布预测图，谭克龙等人在内蒙古巴彦宝力格地区，运用地面波谱测试，确定TM4、3、2为最佳组台波段的解译主要成图图像．利用TM6热红外图像提取地下水信息．用SPOT多光谱台成图像进行遥感水文地质调绘．通过专题图像处理、景观水文地质解译对比及水文地质条件分析、调绘，采用大气降水人渗模型和河水渗漏模型计算了地下水天然补给量，圈定出有供水前景的富水区2块，远景富水区1块[1]。最近，法国和比利时联合在非州吉布提市用SPOT图像辅助找水，初步确定该市南部最有找水前景后．快速评价该区可再生资源和定出井位，建立10m、20112网距的数字高程模型DEM模拟地表排泄网并确定：①每个排泄流域和子流域；②沿每一水道各点的水流量；③每个干谷平均河道面积。运用地质数据、含水层水文地质数据(固有流速、和降雨地表水
文数据在GIS上进行整理，评价丰水期的渗入量．并根据裂隙的方向和性质组合。确定60个井位．为占布提市提供1200万吨／年以上的水源地[2]。
1.2地下热水勘查
用热红外遥感方法勘查地下热水资源的效果良好。在饱水带的压力作用下．深部地下热水上溢流入相对冷的山谷或河流中．这种现象在大比例尺的热红外影像上可以识别。山西乔玉良等人用TM6图像．经HIS彩色变换处理．发现山西省忻州奇村和定襄县上汤头两处温泉[3]．在处理后的图像上．随地温升高．色调按绿青、兰、紫、红变化。美国Raymond F . Kokaly等人运用AVIRIS( 航空可见光／红外成像光谱仪)高光谱图像对黄石国家公园的地热系统和生态系统作了调查成图。B .A .Martini等人则运用AVIRIS图像．在地面波谱测试的基础上。分析了地热系统的地植物特征，为其它地区地热勘探得出宝贵经验。
1.3大型工程选线选址
大型工程需要解决较多的工程地质问题．一般来说．遥感技术可以根据工程地质条件不同．针对性查明：①岩土体特征包括岩性、结构构造、岩相、厚度及变化规律、岩体工程地质特征及风化特征．并特别重视特殊土如软弱粘性土、胀缩性土、湿陷l生土、冻土、易液化饱和砂土等的调查：②外动力地质现象及灾害地质现象的分布及稳定性评价．如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、采空区等：⑨断层破碎带的分布及活动断层的活动性等[4]，巴西运用光谱反射率调查表层土体特征，通过实验室光谱测定、光谱数据解译及统计分析建立土体调查图．结果好于1：10万的半详勘图美国R．Iuna 等人研究了土体中水和有机物含量。通过实验室光谱测定建立光谱数据库．目的是供遥感图像在大气校正、监督分类等图像处理时创建处理程序和用遥感数据预见地表场地条件．为工程项目选址所用。胡佩基等人应用航空摄影测量、卫片解译分析、GPS技术、DEM研究了高原山区高等级公路的勘测设计利用卫星数据结台野外研究．评价印度喜玛拉雅东部地区小水电集中建设、规划区斜坡不稳定的地貌、构造因素。
1.4地质环境监测评价
遥感技术在地质环境变迁及人为影响如城市环境、矿山复垦、重大工程及人类经济活动潜在影响、河流输沙等方面的监测也有成功的应用以色列运用高光谱遥感技术．采用光谱识别处理，对特拉维夫市的水体、路面、犀顶、植被种类、土壤等地物进行识别并成图加拿大对安大略湖矿山尾矿渣的复垦进行了高光谱（CASI）数据监测，两组时段的机载高光谱成像仪图像用限制陛光谱离析法进行分类。日本用4个TM数据分析了两条河流悬浮沉积物的空间变化和季节变化而加拿大M．Hafel等则用35ram彩色反转片和光谱数字成像监测河流上游小溪的悬浮沉积物。意大利应用遥感与GIS技术研究了三峡工程对中县潜在影响预测及土地资源分析．野外踏勘期间完成地貌描述．开辟剖面取土样室内分析能划分土壤类型：MSS及TM数据经监督分类与非监督分类结合地面资料一起建立土地覆盖图，确定土壤物理单元，用USIE（通用土壤损失公式)在GIS上的应用建立土壤侵蚀速率图．所需信息来自精心制作的不同层次(DTM、土壤覆盖网、土壤图等)与记录的中县数据库间的逻辑与拓扑关系．用USDA“土地性能分类系统”获得土地性能图．在此基础上，进行三峡大坝建设环境影响分析及淹没土地损失评估。
1.5高光谱矿物填图技术的发展和深化[2]。
矿物填图(MineralMapping)可以说是高光谱最成功的，也是最能发挥其优势的应用领域，它使遥感地质由识别岩性发展到识别单矿物以至矿物的化学成分及晶体结构[5]。在可见一短波红外谱段，识别的矿物主要为Fe、Mn等过渡元素的氧
化物和氢氧化物、含羟基矿物、碳酸盐矿物以及部分水合硫酸盐矿物，可识别的矿物可达近40种[6]。而使用中一热红外谱段，有可能识别绝大多数的矿物类型[7,8]。矿物填图不仅可以直接识别与成矿作用密切相关的蚀交矿物，圈定找矿靶区，指导和帮助找矿[9-11]。还可根据矿物的空间分带、典型矿物或标志矿物的成分及结构变化，推断成岩成矿的温压条件、热动力过程、热液运移和岩浆分异的时空演化，恢复成岩成矿历史[12,13]，建立不同矿床的成矿模型和找矿模型[14,15]。矿物填图有可能成为继传统地质填图、遥感影像单元填图盾新一轮地质填图的重要内容和手段[17]。
1.6遥感地质学由定性步入定量化发展阶段。
高光谱、高分辨率、热红外多／高光谱、雷达干(InSAR)、激光雷达(LIDAR)、GPS、POS系统等技术兴起和发展，使遥感地质学不再局限于基于图像色调与纹理特征的目视解译，而继表层遥感应用领域之后，逐步进入了定量化发展阶段。王润生，阎柏琨等在《岩矿遥感信息定量化技术研究》中认为遥感地质定量化主要包括：①地质体及地质目标的自动识别；②地质体几何参数及其变化的定量量测或量化估计，如地质体或地质构造产状[16,18]，滑坡滑动方向、滑动距离和滑动体积[19]，地表形变量和形变速率等[20]；③地质体成分，主要是组成岩石的基本成分一矿物丰度和化学成分的定量反演[21-25]；③以遥感信息为主要信息源的遥感地质定量应用模型，包括物理模型、经验模型、统计模型、模糊模型及灰色模型等[26]，如岩性岩相的划分与地质制图模型[27]、成矿模型[14,28]、找矿预测模型[15,29]、矿产资源评价模型、矿山环境监测模型[30,31]以及地质环境评价模型等[32]。
1.7技术集成和应用技术体系构建。
地球是一个复杂的开放巨系统，将地球科学作为系统科学，以整体论和系统论的观点研究地球已成为地球科学家的共识[33]。对地观测技术以其宏观性、区域性、综合性、多尺度及高频度，已成为地球系统科学研究不可缺少的手段[34,35]。系统论的奠基人钱学森院±指出，研究开放复杂系统和复杂性科学的方法是“从定性到定量的综合集成方法”[27]。以复杂性科学理论方法开展技术集成，构建应用技术体系，建设应用技术系统将成为当前遥感应用发展的主流。
2.地质遥感的发展趋势
遥感传感器频谱范围的不断拓宽，新型传感器的不断推出，分辨率(空间、光谱、时间、辐射)的不断提高，不仅极大地提高了遥感的观测尺度、对地分辨本领和识别精细程度，而且使遥感的数据处理、信息提取和工作方法都发生了一些质的变化和飞跃[36]，将遥感技术和应用推向了一个新的高度。
遥感探测分辨率的提高，使探测地物的精细特征成为可能[37]。地物的特征包括三大方面：一是地物的几何特征，二是地物的物质组成和物质成分，三是地物的演化特征。对这些特征的精细探测分别依靠高空问分辨率遥感、高光谱遥感和高时间分辨率遥感。近年来，遥感数据的空间分辨率不断提高，使地物精细的空间特征，包括地物的大小、形状、阴影、空间分布、纹理结构、与其它地物的空间关系等，在遥感图像上一览无余[38]。在高空间分辨率遥感图像上，地物的空间特征在地物识别中越来越占据主导地位，而在中、低分辨率图像识别中起主要作用的色调及统计特征将退居次要的或辅助的地位[39]。
高光谱技术的兴起与发展，使遥感从鉴别(Discrimination)发展到对地物的直接识别(Identification) [40]。高光谱遥感的最大特点是可以获得和重建像元光谱，从而依据光谱特征直接识别地物类型、地物组成以致地物的成分，反演地物的物理、化学参量。随着光谱分辨率的提高，地物的光谱特征在识别中越来越占
据主导地位，工作方法则由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式，并使遥感应用逐渐摆脱“看图识字”阶段，而越来越依赖于对地物波谱特征的定量分析和理解[41,42]。
时间分辨率的提高细化了遥感动态监测的时间粒度，使遥感变化检测研究发展到对地物或现象演化过程的研究，序列图像分析方法会逐渐成为新的研究热点。历年来,在我国一些大型工程的选线、选址勘测中,均应用了遥感技术,如兰州-新疆、南宁-昆明、北京-九龙、大同-秦皇岛、朔县-黄骅、格尔木-拉萨、滇藏等铁路线;长江三峡、黄河小浪底、雅龚江二滩、南水北调等水利水电工程;石家庄-太原、北京-珠海、320国道大理-保山段、314国道和硕-库尔勃段等高速公路;西汽东输工程;秦山核电站、福建湄洲电站等项目的选线、选址勘测,等等,均应用了遥感技术。据初步统计,我国历年来有100余条铁路线、约100项水利水电工程、50余条公路、20余条油气管道项目、30余条电力工程等,在选线、选址勘测中应用了遥感技术[4]。实践证明,遥感技术是工程勘测的一种先进手段,深受广大勘测设计人员欢迎,已成为勘测设计现代化的重要组成内容之一。
3.结语
综上所述．自1990年后的l0年间，遥感技术在水工环领域的应用得到了迅猛发展。1999年9月．美国lkonos-2卫星发射成功．其图像分辨率高达1m.引起世人瞩目[43]。根据各国的计划，从1995年到2005年1O年间．全世界将发射7O 多颗对地观测卫星。其中，图像分辨率提高及高光谱成像仪成为传感器进步的突出标志，波段数从现在的几个波段提高到100～400十波段[44]。图像处理技术的进步使遥感应用技术发展获得重要的支持在遥感数据、遥感图像处理软件及计算机技术不断发展的基础上。遥感技术在水工环领域的应用势必得到充分发展，图像解译技术在定时期内还需延续使用，图像光谱分析技术将越来越多地得到使用，随着社会科技进步，遥感服务正在由以数据服务为主向技术服务和信息服务转变。与遥感地质应用技术系统，特别是业务运行系统建设同步，遥感向社会所提供的服务也将由数据服务为主逐渐向数据、技术和信息综合服务转变。而GIS 与GPS技术与遥感技术的结合仍然是今后遥感应用技术的发展方向。
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中学地理教学的现状分析 摘要：随着素质教育的推进和深入，中学地理教学有了较大的改观，但现状仍不容乐观。本文分析了当前中学地理教学的现状，指出目前地理教学中存在的主要问题，并深入中学地理教学改革提出意见。 地理是一门传统学科，它是中学素质教育的重要组成部分，尤其在西方，地理学科处于非常重要的地位，是美国等发达国家四大发展战略学科之一，其教育结果直接影响到国家的未来发展。然而在我国，地理曾一直处于“副科”地位，随着时代的发展，尤其是21世纪全面推进素质教育和我国考试制度的改革，地理逐渐引起我国教育的重视，在中学课程中的地位日益上升，但是地理教学的现状却仍不容乐观。 1.中学地理课程教学的学科地位认知现状分析 本文试图将目前国内中学地理教学的现状分析及存在的问题阐述清楚，并提出中学地理教学的相关改革意见。 首先，中学地理教育没有引起足够的重视。这种状况存在的原因包括：其一，在初中阶段，地理是一门副科，所占分额很小，学生很难认真对待。其二，许多学校也不重视地理教学，对学生学习地理的要求不高，学生学习地理的压力比较轻。其三，语文、数学、英语等主要课程的学习任务比较重，占用了学生大部分的学习时间，学生无暇去深入学习地理。 高中地理进入高考学科以后，由于高考升学的需要，高中地理学科的地位突然攀升，到后来与其他高考学科平分秋色，学校及教师花费了不少力气，每年高考地理学科成绩总的拉分率呈上升趋势，高中地理课程教学的学科地位认知问题，随着地理学科在高考学科中的全面提升，经历了不重视乃至歧视——比较重视——非常重视之历程。 通过研究各类文献发现，目前，随着素质教育的推进和深化，中学地理从教学理念到教学方法都有了较大的改观，但是，传统的教学思想和教学模式仍占主导地位，“填鸭式”、“满堂灌”的教学方法仍普遍存在。虽然各种以素质教育为核心的新型教学模式正逐步被运用，但大部分的中学课堂还拘泥于“老师讲，学生听；老师写，学生抄；教师问，学生答”的传统教学模式。这样，既影响了学生的身心健康，又忽视了学生个性、特长、创造性思维的培养。主要存在以下几个主要的问题： 1、一部分中学对地理教学作用缺乏认识，仍然将地理放看做“副科”消极对待。
Present Status and Perspectives of Remote Sensing of Vegetation Juhan Ross (T artu Obse r va tory,EE2444Tor a vere,T artu,Estonia) During the recent decades a new discipline of biogeophysics remote sensing of vegetation has been born.T his w as stimulated by the need to describe in more detail the energy and m ass ex chang e betw een the g round surface and atmosphere in the mathemat-i cal models of the global and reg ional climate,by the need to have rapid inform ation about biological productiv ity and yield of the vegetation over the large areas and probably to most extent by m ilitary needs, connected w ith rocket piloting.The rapid develop-ment of remote sensing has based on: i)The existence of Earth s satellites,originally constructed for military and astronom ical needs. ii)The availability of the powerful enoug h com-puter technolog y for recording,data processing and analysis. iii)The possibility to use the radiative transfer theory originally elaborated for astrophysics, atmospheric physics and neutron transport in nuclear reactors. T he main problem of remote sensing of the veg e-tation might be formulated as follow s:measuring from satellites or airplanes electromagnetic radiation in optical,therm al and microw ave spectral regions reflected from vegetation and the solv ing the inversion problem to obtain information for classification, distribution,functioning and productiv ity of different kinds of vegetation over the w hole Earth surface. Reflected from veg etation electromag netic radiation is determined by the following factors: i)Conditions of illumination above the veg eta-tion. ii)The disturbing influence of the atmosphere in propagation of the reflected radiation. iii)T he properties of the vegetation and soil in scattering of the radiation. iv)The architecture of the w hole canopy as w ell as individual plants. There ex ist different fundamental and practical difficulties which limit the solving of the m ain prob-lem. 1)Within a certain type of vegetation the varia-tion of the reflected radiation is great within pix els variations m ay ex ceed variations between pix els.T he main reason of these variations is the semiregular structure and inhomogeneity of vegetation itself. These v ariations are sm aller for cultural vegetation and greater for natural one, e.g.for forests and shrubs. 2)Nonflat relief of the g round surface changing the conditions of illum ination. 3)The existence of the cloud cover in the Earth atmosphere drastically limiting the possible time for remote sensing in optical and thermal spectral reg ions. 4)Lack of detailed enough information about3D distribution of the optical properties of the atmosphere resulting in erroneous atmospheric correction. 5)Different technical errors,connected w ith sensor calibration and stability,w ith reg istration,da-ta processing,etc. Due to these difficulties the inverse problem having the measuring data of the reflected radiation about some certain type of vegetation to determine the optical and architectural parameters of this vegetation must be m athematically treated as incorrect inverse 第1卷增刊1997年 5月 遥 感 学 报 JOURNAL OF REM OTE SENSING V ol.1,Suppl. M ay, 1997
1.雾霾污染的相关概念和理论 （1）雾霾的概念 雾霾中的雾是近地面的云，霾是漂浮在空气中的硫酸、灰尘等组成的气溶胶。在一定光照，温度，湿度和动力因素雾和霾相结合就形成了雾霾。雾霾的主要成分是直径不大于微米的可入肺颗粒物，称为。首先 PM 是“particulate matter”的英文缩写，是指可吸入颗粒物质，在环境领域被称为颗粒物，在大气科学领域被称为大气溶胶粒子。按气象学定义，雾是水汽凝结的产物，主要由水汽组成；按中华人民共和国气象行业标准《霾的观测和预报等级》的定义，霾则由包含 PM 在内的大量颗粒物飘浮在空气中形成。通常将相 对湿度大于 90%时的低能见度天气称之为雾，而湿度小于80%时称之为霾，相对湿度介于80%~90%之间时则是霾和雾的混合物共同形成的，称之为雾霾。 （2）雾霾污染的形成机制 雾霾污染的形成机制非常复杂，既有人为原因，也有大气原因。人类活动中工业生产和居民生活使得污染物大量排放，为雾霾形成提供了物质基础，所以说“污染是元凶”；大气运动包含水平运动和垂直运动两种，在雾霾污染形成过程，空气运动扮演“帮凶”的角色。根据中国科学院最新调查发现，中国大陆雾霾污染源主要是燃煤、工业生产、汽车尾气、生物质燃烧以及扬尘沙尘。其中是主要污染物，其污染源所占比重如图 1-1 所示。 由于人类生产生活产生的排放物形成的一次颗粒物通过地面的界面反应，形成二次无机颗粒；同时其他废气通过大气输送和化学反应，形成二次有机颗粒物，这样就形成雾霾的物质基础。气溶胶与湿润的空气在大气条件出现水平方向连续静风和垂直方向逆温时，就产生雾霾，而雾霾的水汽遇冷凝结成雾或轻雾。 图 1-1 主要来源占比图 （3）雾霾污染的危害 1-3-1雾霾的危害是多方面的，包括对国民经济运行、居民生产生活以及居民身心健康。雾霾天气发生时，空气湿度低于百分之六十，可吸入颗粒物质均匀浮游在于空中，颗粒物质对大气具有一定的散射和吸收作用，使得空气能见度降低，影响交通通讯，工业生产和农业生产。可吸入颗粒物，尤其是可入肺颗粒物通过进入人体循环系统，造成呼吸道炎症、肺炎等病症，加重了人们对于雾霾污染的恐惧感，严重影响人们的身心健康。 雾霾天气发生后，严重的视程障碍威胁着城市道路、高速公路、航空港、海港、航道的安全。2013年1月北京雾霾事件中，曾发生多起交通事故，1月31日雾霾天气加 冻雨双重影响，导致望京往太阳宫方向高架桥上发生100多辆车追尾事故。 （4）雾霾的分类及物理特征 根据能见度和含水量将雾霾过程划分为雾、轻雾、湿霾、霾 4 个不同阶段。雾、湿霾阶段的相对湿度平均为 95%、91%，轻雾和霾阶段平均相对湿度接近，均为 79%。4 个阶段的主要发生顺序为霾?轻雾→湿霾→雾→湿霾→轻雾?霾，雾前湿霾阶段持续时间长于雾后。尺度>2μm 以雾滴为主的粗粒子数浓度、表面积浓度和体积浓度在雾阶段均显著大于其他 3 个阶段，其中霾阶段浓度最低。雾滴表面积浓度和体积浓度谱在 5μm、13μm 及μm 处分别存在峰值，对雾水体积和液水含量的贡献最大的尺度范围为 10~30μm，而轻雾、湿霾和霾阶段粗粒子谱均为单峰型。尺度>μm 的细粒子表面积浓度谱形在雾和湿霾阶段、轻雾和霾阶段分别相似，雾和湿霾阶段数浓度占优势的尺度范围分别为 ~μm 和 ~μm，轻雾及霾阶段数浓度优势粒子尺度范围均为~μm。4 个阶段数浓度最大差异出现在 ~μm 范围，从高到低依次为轻雾、霾、湿霾、雾。<μm、~μm 和>μm 的气溶胶粒子最高数浓度分别出现在霾、轻雾和雾阶段。从霾、轻雾、湿霾到雾的转换过程中，以 ~μm 为界，小粒子减少，大
遥感技术基础课后作业(一) 一、名词解释 1、遥感：是一种远距离的、非接触的目标探测技术。通过对目标进行探测，获取目标的观测数据，然后对获取的观测数据进行加工处理，从而实现对目标的定位、定性、定量和变化规律的描述（即认识观测对象）。 2、遥感技术系统：从空间分布的角度：空间部分（空基系统）、地面部分（地基系统）。 从功能的角度：观测系统、数据传输与接收系统、数据处理系统、应用系统。 3、电磁波谱：将电磁波在真空中按照波长或频率依大小顺序划分成波段并排列成谱。 4、瑞利散射：由尺寸远远小于电磁波波长λ的微粒引起的散射。 5、米氏散射：由尺寸与波长λ相当的微粒（水滴、烟尘、花粉、气溶胶）引起的散射。 6、大气层窗口：电磁波辐射在大气传输中透过率比较高的波段。 7、镜面反射：电磁波照射到光滑的表面上，引起的一种入射角和反射角相等的反射。 8、漫反射：电磁波照射到一定粗糙程度的表面上，引起的一种不论入射方向如何，各个方向都有反射光，并且从各个方向观察到的反射亮度是相同的的一种反射。（在物体表面的各个方向上都有反射能量的分布的一种反射） 9、方向反射：由于地形起伏和地面结构的复杂性，电磁波往往在某些方向上反射最强烈。 10、反射率：物体的反射通量（单位时间内的反射能量）与入射通量之比，即ρ＝Eρ/E。 11、波谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。 12、波谱反射特性：地物波（光）谱反射率随波长变化而变化的特性。 13、遥感平台：遥感过程中，搭载传感器（成像设备）的工具。 14、卫星轨道根数：用于确定轨道形状及卫星在某时刻的位置需要的参数。（表示卫星运动轨道特征的参数） 15、近极轨道：环绕地球两极并且轨道倾角约为90度附近的卫星轨道。 16、太阳同步轨道：卫星轨道面与太阳地球连线之间的夹角不随地球绕太阳公转而变化的轨道。（太阳高度角不发生变化的卫星轨道） 二、问答题 1、遥感中为什么要讲电磁波知识？ 遥感是一种远距离的、非接触的目标探测技术。通过对目标进行探测，获取目标的观测数据，然后对获取的观测数据进行加工处理，从而实现对目标的定位、定性、定量和变化规律的描述（即认识观测对象）。遥感的任务，是通过探测和记录观测对象反射或辐射的电磁波，并对其进行处理、分析和应用来实现的。 遥感中的问题：1、观测对象（称为“地物”）的表现形式（色调或颜色）、2、传感器的设计；3、观测图像的识别与理解。这些问题与电磁波有关，所以需要了解电磁波。 2、电磁波有哪四个要素。 波长（相邻两个波峰（或波谷）之间的距离）；振幅；传播方向；偏振面（包含电场矢量的平面）。 3、晴朗的天空为什么呈蓝色? 当天空晴朗时，空气中的微粒（水分子、气体分子）尺寸远远小于可见光的波长，从而引发瑞利散射，并且微粒的散射能力与波长的关系为：γ∝ 1/λ4 。所以波长越短，散射能力越强。在三原色中，蓝色波段的波长最短，所以散射的能力最强。所以天空成蓝色。 4、云、雾为什么呈白色？ 云雾是由大气中的气溶胶、液溶胶组成，所以它们的微粒半径尺大于可见光波长，此时会发生米氏散射，而米式散射的强度几乎与波长无关，所以各波段的散射几乎相同，云雾呈白色。 5、遥感是根据什么要选择大气窗口的？ 大气窗口表示的是电磁波辐射在大气传输中透过率比较高的波段，所以选择大气窗口时要先考虑大气透过率；其次，因为遥感需要使用电磁波去分辨地物，所以该电磁波需要对不同的地物有不同的反射率，便于进行区分。 6、当太阳光入射到地面时，为什么会发生三种不同形式的反射？ 由于不同地区的地物表面的粗糙程度是不一样的，并且电磁波入射到地面的波长和入射角也有不同，所以导致产生的三种不同形式的散射。 7、结合健康的绿色植被的反射特性曲线，说明在进行森林普查时为什么要选择近红外波段进行遥感？监测森林病虫害的原理是什么？ 8、试绘出一些常见的地物（雪地、阔叶树、针叶树、水体）在可见光和近红外波段的反射波谱特性曲线，并说明它们的差异对遥感图像色调的影响。（课本P21页） 10、遥感为什么要使用近极轨道？ 通过近极轨道，卫星可以观察到地面目标区域就越广，进而可以获得全球覆盖。 11、遥感为什么要使用太阳同步轨道？ （1）能使卫星以同一地方时飞过成像区域上空，成像区域在每次成像时都处于基本相同的光照条件，便于监测地物的变化情况。 （2）对卫星工程设计及遥感仪器工作非常有利 （3）有利于温度控制系统的设计 12、遥感平台的姿态及其对遥感成像的影响？ 遥感平台的姿态主要有：滚动、俯仰、偏航三种姿态。 不同的姿态对遥感成像有不同的影响。 滚动和俯仰会导致遥感图像出现的非线性变形，而偏航会导致其发生线性变形。三、论述题I love you so much congratulation 1、遥感的主要使命和任务。 遥感是利用地面目标反射或辐射电磁波的固有特性，通过观察目标的电磁波信息以达到获取目标的几何信息和物理属性的目的。它主要应用于：农林、地质、水文、海洋、气象、环境。从室内的近景摄影测量大大范围的陆地、海洋信息的采集以致全球范围内的环境变化监测，遥感技术都发挥着巨大的作用。它的主要任务有：资源勘查、环境监测、植被监测、沙漠化监测、气象分析。 定性（是什么？）、定量（有什么？）、定位（在哪里？）、演变规律分析（变化否？） 2、遥感技术的主要特点和优势。 初级阶段遥感技术的特点：完善了地面到空中取得像片的手段；对像片的几何、物理特性还没有深入的研究。 发展阶段的特点：航空摄影测量的手段、方法、原理及多光谱、彩色摄影、机载侧视雷达成像技术成熟；使用多样化平台（飞机、气球、火箭等）出现了判读仪器，对像片的几何，物理特性有一定的认识；开始用于规模军事侦察和地形测图。 飞跃时期遥感技术的特点：光机扫描、CCD扫描仪成像技术、星载SAR技术成熟；成像幅面大、覆盖范围广，基本全球成像；影像获取速度快，易于重复观测；用于资源勘查、军事侦察、地形测图；波段数目多，可用波谱范围宽。遥感技术的优势？（自行解答） 课件答案：效率高，效益好（特别大范围、宏观、境外等应用）；客观性好（与传统方法比较）；适合动态监测、变化规律研究（传输型卫星可周期性观测）。 遥感技术基础课后作业（二） 名词解释： 传感器：收集、探测、处理和记录物体电磁波辐射信息的设备 画幅式传感器：在空间摄站上摄影的瞬间，地面上视场范围内的目标的辐射信息一次性地通过镜头中心后在焦平面上成像的成像装置。 推扫式传感器：在城乡过程中，采取线阵列或面阵列的形式对地面垂直目标进行推扫以获得电磁波信息的成像装置。 側扫式传感器：又称光学传感器，借助于遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本身光学机械横向扫描达到地面覆盖，得到地面条带图像的成像装置。 多光谱传感器：同一瞬间，对同一景物进行摄影，并分波段记录景物辐射来的电磁波信息，形成一组多波段黑白图像的成像装置。 同轨立体观测：在同一条轨道的方向上获取立体影像的观测方法。 异轨立体观测：在不同轨道上获取立体影像的观测方法。 黑白图像：只有亮度差别，无色彩差别的图像。 彩色图像：具有色调、饱和度和亮度等色彩信息。彩色图像一般分为：真彩色图像、假彩色图像。 全色图像：黑白图像的一种，记录了所能探测到的景物所有电磁波信息（一般包括可见光和部分近红外）的黑白图像。 多光谱图像：对同一景物进行摄影时，分波段记录景物辐射来的电磁波信息，形成的一组多波段黑白图像，不同波段图像在几何上是完全配准的，但记录的是景物在不同波段范围内的电磁波信息。 热红外图像：记录的是地物热辐射信息的遥感图像。 微波图像：记录的是波长在1mm～1m之间范围内的地物辐射信息的遥感图像。画幅式图像：由画幅式相机拍摄的具有面中心对称特性的图像。 面中心投影图像：地面上所有点均通过投影中心在投影平面上成像，图像几何关系稳定。 面阵图像：即面中心投影图像。 线中心投影图像：同一幅图像有多条扫描线构成，任意一条扫描线上的点都通过某一投影中心成像，扫描线内几何关系稳定。 线阵图像：即线中心投影。 点中心投影图像：同一幅图像有许多扫描点构成，每一扫描点的几何关系都不一样。 立体图像：两幅同一地区不同角度的立体像对。 空间分辨率：图像上能够分辨的最小单元所对应地面尺寸。 光谱分辨率：反映了传感器的光谱探测能力。它包括传感器探测的波谱宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。 辐射分辨率：反映了传感器对电磁波探测的灵敏度。对图像的色调和表面细节有影响。 时相分辨率：是相邻两次对地面同一区域进行观测的时间间隔。 Landsat卫星：美国发射的用于进行地球资源勘查的系列卫星，至今为止已经发射了7颗（一颗失踪），现在正常运行的是4，5号卫星。4、5号卫星的轨道高度是705千米，轨道倾角是98度，太阳同步准回归轨道，准回归周期是17天，星体上分别携带了MSS（4波段）、TM（7波段）传感器。7号卫星的轨道高度705.3千米，轨道倾角是98.2度，准回归周期是16天，星体上携带了ETM+（7波段、1全色）、SEAWIFS传感器。 SPOT卫星：法国发射的高性能地球观测系列卫星，至今已经发射4颗，现在正常运行的有2、4、5号卫星。卫星的高度统一为830千米，轨道倾角为98.7度，太阳同步准回归轨道，回归周期26天，1、2、3号卫星上携带了HRV（3波段、1全色）传感器，4号卫星上携带HRVIR（4波段、1全色）传感器。IKONOS卫星：美国SpaceImaging公司1999发射的新一代高分辨率卫星中的第一颗商业卫星，轨道高度为681千米、轨道面倾角为98.1度的太阳同步轨道。星体上携带了SPACEIMAGING（4波段、1全色）传感器 Landsat图像：由Landsa卫星拍摄的图像，MSS传感器所得到的图像的空间分辨率为80米，TM传感器的分辨率为30米，ETM+传感器的分辨率为30米，
课程论文 城市遥感技术的应用与展望综述 课程名称：遥感技术导论 姓名：王旭阳 学院：草业与环境科学学院学号：220140869 指导老师：党玉 论文评分：
摘要：城市遥感技术为全面、高效、实时地了解城市的发展变化提供了有力的技术支撑，它逐渐渗透到城市建设和研究的各个领域，在城市规划管理中的巨大的作用也日益显现。该文阐述了遥感技术在城市基础数据获取、生态环境监测以及城市规划等领域的应用，同时展望了城市遥感技术发展的新趋势。 关键词：城市遥感技术数据获取数字城市 1 引言 城市是人口密集、经济活动集中和资源相对集中的空间地域。城市又是人类活动的缩影,随着社会经济的发展,城市面貌不断发生变化,需要及时地对其进行监测和分析。近20年来,我国在遥感技术的基础研究和实际应用中均取得了重大进步,遥感应用研究在抗洪、防灾、土地资源调查、农作物估产、矿产资源调查、城市综合调查等领域均取得了可喜成就,尤其在城市遥感方面所取得的成果举世瞩目。越来越多的人们认识到,遥感已成为城市规划、建设和管理不可分割的重要组成部分和技术支持,成为各级政府强有力的辅助决策工具和指导与加强地区管理的现代化手段。 因此，如何采取合理有效的技术手段对城市系统进行实时监测和有效管理，最终实现城市的可持续发展，是人类待解决的关键问题之一。另外，传统的城市基础信息获取手段由于周期长、费用高、围有限，难以及时反映城市空间发展趋势，也已成为城市建设与管理的制约因素。因此，采用新兴的信息获取技术对现代城市进行合理的规
划管理已显得十分迫切。 2 城市遥感应用的领域 2.1 制作城市图像 包括卫星遥感图像制作、航空像片镶嵌、计算机制图及彩红外正射影像图研制等。利用遥感资料使用光学或计算机技术可制作不同种类、各种比例尺的专题图或影像图，以满足不同使用者的需求。不论是规划者、建设者、管理者或决策者，均可以从图中了解所需要的信息，在图上拟定方案或对策。 2.2 城市土地利用现状调查 当前，城市用地共分为十个大类，分别是: 居住用地、公共设施用地、工业用地、仓库用地、对外交通用地、道路广场用地、市政公用设施用地、绿地、特殊用地、水域和其他用地。在实际工作中，我们可以根据不同的应用需要，进行相应类型的遥感调查，获取相应的遥感资料，然后绘制出土地利用现状图和土地利用演变图，并自动测算出该区域各种用地的面积、分布、变化情况及发展趋势。城市规划和管理者通过这些资料，可以判断城市布局是否合理?城市绿地是否足够?存在哪些不足?需要如何改进?从而因地制宜，为城市制定相应的规划、建设和管理方案。 2.3 城市人口普查 在定性、定量、定位的调查了城市各种土地利用现状后，可迅速而准确地获得城市的总建筑密度、住宅房屋密度等城市用地特征参
乡土地理文献综述 陈向阳 高校地理科学专业课程设置： 1.张晓青,任建兰,武珊珊.201 2.如何优化课程结构一直是我国高校地理科学专业不断探索的问题。本文通过比较美国近十所重点大学和 我国5所大学地理专业本科生的课程体系,总结了美国大学地理学专业课程设置具有方向划分相对自由、区域地理和乡土地理特色突出、紧密结合全球变化和突出人文关怀、强调地理技术类课程和重视实践、门数繁多且授课灵活多样等特点。以此为鉴,提出我国高校地理科学课程体系改革和人才培养的若干建议。 乡土地理概念，作用： 1.王秀花.2014.乡土地理作为地理教学中的重要内容之一,旨在"帮助学生认识学校所在地区的生活环境,引导学生学以致用,培养学生 实践能力,树立可持续发展的观念,增强爱国、爱家乡的情感"。乡土地理教学一方面是地理课堂教学的补充与延伸,另一方面也是将课堂教学内容应用到实际环境中的最好途径之一。由于乡土地理教学具有很强的地方性、综合性、实践性、知识性和教育性等特性,因此在教学中从教学目标的制定到教学内容的选取、教学方法的设计、教学评价的实施等等都应多途径、多方式、多层次 2.邓清南.1996.从乡土地理在地理学传统中的地位、实施乡土地理教育的教育心理基础及一些国家乡土地理教育概况三方面讨论了乡土 地理教育的有关问题。 乡土地理在中学教学中的作用： 1.彭晴.2015.当前在我国的地理教学中,存在着教学过于抽象的问题,这种教学方法使学生对地理知识的理解变得更加困难。为了让地理 知识和同学们的生活更加接近,使同学们对地理知识有一个直接感观,让地理知识更加形象化,以便同学们可以更好地掌握知识,可以在地理教学中运用乡土地理教学法。本文以青海为例,通过对乡土地理教学法进行研究,希望能为初中地理教学提供借鉴。 2.孙炳越,张立峰.2014.随着2003年国家新课程标准的提出,乡土地理教材被列为地理教材重要内容的一部分。本文主要讲述了乡土地 理对学生学习地理理论方法的推动作用,野外实地考察对学生熟练掌握地理学方法的实践作用。通过以上方面主要说明了乡土地理在学生学习地理学方法中的重要性。 3.王杰华.2015.针对中学乡土地理教学的特殊背景,本文通过对中学乡土地理教育现状的探讨、研究,分析现在中学地理课堂乡土地理教学方法及应用方式。旨在学好乡土地理基础知识的同时发展学生的地理思维能力,使新一代学生准备好参加家乡现代化建设。 乡土地理运用到地理课堂： 1.邹静.2014.乡土地理教学非常具有现实意义,可以增强学生地理知识的应用,也可以培养学生的观察能力,了解家乡的自然要素和人文 特征,从而优化高中地理教学效果。 2.吴晓琴.2014.课程标准把"乡土地理"作为中学地理教学中的重要内容之一,旨在帮助学生认识学校所在地区的生活环境,引导学生学 以致用,培养学生的实践能力,树立可持续发展的观念,增强爱国、爱家乡的情感。 3.宋志扬.201 4.巧用乡土地理案例,引发学生情感共鸣布鲁纳曾说过:"学习的最好刺激是对学习材料的兴趣。"而乡土地理材料即在学生 周围,既为学生所熟知,又为学生所喜爱和常接触的素材,然而,学生对于这些客观存在于他们周围的地理事物和地理现象,有的只知其然,不知其所以然;有的只可意会不可言传。乡土地理材料具有易懂、亲切、富有生命力和感染力的特点。教师通过课堂教学达到扩展学生生活经验、增加他们对家乡的感知,使他们在感同身受中由衷地产生对家乡、对祖国的热爱之情,促成学生情感共鸣。 4.金冠华.2014.新课程下的地理教学更注重学生的素质教育,在地理教学中巧妙融入乡土地理,可以提高学生对地理学科的学习兴趣,培 养学生正确的人生观和价值观,有助于提高学生的观察能力和分析能力,强化学生理论联系实际的能力,使整个课堂充满活力。 5.屈国权.2014.在进行高中地理教学过程中,除了对世界地图、经度纬度、天文知识等进行学习外,乡土地理知识同样重要。学生通过乡 土知识的学习,能够更加地了解自己的家乡,提升学生的学习兴趣与归属感。地理教学与乡土教学巧妙结合,如案例教学、野外考察、研究学习等,让教学的方式变得多样丰富。 师范院校开设乡土地理教材设置研究：
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
关于地理核心素养研究的文献综述 一、研究背景与目的 随着各国综合国力竞争的日益加剧，以经济建设为核心，培养有国际竞争力的新世纪人才，成为全世界各国人民谋求发展的共同关注点。而且，必须要体现以人为本，推动人的全面和终身发展，使得自我价值实现与社会发展进步和谐统一。国际上自20世纪末以来的关于学生发展核心素养的研究一直热度未减，而我国的教育改革事业也紧随国际步伐，从学生素质教育的探索，到如今致力于探索在经济发展和社会进步关键时期所需要的学生核心素养。我国的知识教育已经超出一定的范围，出现过度教育，让知识教育充斥着学生的全部生活，违背了教育的本身意义，学生需要的不是学校教育带来的各种硬塞的、生硬的知识，而是一副副桨，在面对不同的问题、不同的观念的时候能够自行处理。 2014年教育部印发的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中，“核心素养”被置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位，要求研究制定学生发展核心素养和学业质量标准，把核心素养落实到学科教学中，促进学生全面而有个性的发展。核心素养作为基础教育的DNA，必然引起新一轮课程改革、课堂转型等。基于此，地理核心素养作为核心素养的一个重要分支，也因为，地理是一门古老的学科，有其独特的存在形式，对人们更好地适应和改造社会有极大的作用，引起了地理教育界对地理核心素养的研究，注重对地理核心素养的研究，对地理课程内容、课程目标、课程改革、课堂表现形式等产生较大影响，也为到底要进行怎样的地理教育变革、如何实现地理核心育人价值、对先进理念与经验如何传承与发展、如何让地理教育对人的发展、社会的发展、国家的发展起到极大的作用提供了理论性探究。 二、目前研究取得的成果 1.对核心素养内涵及其体系建构的研究 1997年底，DeSeCo项目邀请全球各个学科领域的顶级专家提交了建构核心素养的理论模型的研究报告，哲学家、人类学家、经济学家、心理学家都是基于各个学科进行概念界定，用指标体系进行二级、三级界定。 国际上对于学生核心素养的表述是“学生在接受相应学段教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。它是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的结合体；它关注过程导向，而非结果导向，关注学生在发展核心素养过程中的体悟感受；同时，核心素养兼有稳定性、开放性、发展性等，其生成与提炼是在与时俱进的动态优化过程中完成的，促进个体适应未来社会、终身学习、实现全面发展。 我国社评指出核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品质和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀、更加注重自主发展、合作参与、创新实践。从价值取向上看，它反映了学生终身学习所必须的素养与国家、社会公认的价值观。然后谈到核心素养与学校教育中的学科课程教学的关系。 而钟启泉却从核心素养的核心入手，着力研究“人格构成及其发展”、“学力模型”和“学校愿景（社会上希望学生应具备的品质）”，启发核心素养的内涵。 以上三者都体现了核心素养对学生终身发展（时间）、人格品质、社会发展（时间、空间）的重要性，只是用不同的表达方式表达出了相同的实质内容，但是国际上是从大的国际角度着手，着重强调在国际背景下的全面人、终身发展、适应社会；我国社评则是侧重站在我们国家的角度，提出培养学生的核心素养；钟启泉是努力从三个领域中探索核心素养的概念，它对于学生自己、社会的发展起到什么样的作用，剖析“核心”在何处。 经合组织所构建的是并列交互型（要必备三大核心素养：也就是与自己、工具、社会），其实各方研究体系都有较大重叠，核心素养体系与内涵的确定有密不可分的关系，体系的建
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
第19卷第6期2003年11月农业工程学报 Transactions of the CSAE Vol .19 No .6Nov . 2003 我国农业遥感的应用现状与展望 邢素丽1,2,张广录2 (1.中国科学院研究生院,北京100039; 2.中国科学院石家庄农业现代化研究所,石家庄050021) 摘 要:目前,遥感技术在我国农业上主要应用在农用地资源的监测与保护、农作物大面积估产与长势监测、农业气象灾害 监测和作物模拟模型等几方面。该文对我国农业遥感上述几方面的研究、应用进行了讨论、分析与评价,认为3S 一体化、灾害预测研究、高光谱遥感、定量遥感是今后的发展方向。同时,遥感技术的应用与发展,对我国农业数字化进程的推进有不可替代的作用。关键词:遥感;农业应用中图分类号:S127 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2003)06-0174-05 收稿日期:2003-03-21 基金项目:中科院知识创新项目(KZCX2-SW -317;K ZCX2-313)作者简介:邢素丽(1966-),女,河北唐山人,硕士研究生,从事遥感农业应用研究。北京 中国科学院研究生院,100039。Email :sophi -axing @s ina .com . 1 引 言 遥感技术是20世纪60年代以来,在现代物理学(包括光学技术、红外技术、微波雷达技术、激光技术和全息技术等)、空间科学、电子计算机技术、数学方法和地球科学理论的基础上发展起来的一门新兴的、综合性的边缘学科,是一门先进的、实用的探测技术[1],它已越来越广泛地应用在农业、地理、地质、海洋、水文、气象环境监测、地球资源勘探、军事侦察等多个方面。在我国农业应用中,从早期的土地利用和土地覆盖面积估测研究、农作物大面积遥感估产研究开始,已扩展到目前的3S 集成对农作物长势的实时诊断研究、应用高光谱遥感数据对重要的生物和农学参数的反演研究、高光谱农学遥感机理的研究、模型的研究与应用以及草地产量估测、森林动态监测等多层次和多方面。遥感技术和计算机技术的发展和应用,已经使农业生产和研究从沿用传统观念和方法的阶段进入到精准农业、定量化和机理化农业的新阶段,使农业研究从经验水平提高到理论水平。 2 遥感技术在我国农业中的应用研究现状 2.1 农用地资源的监测与保护 在我国,由于耕地的数量减少与质量下降,耕地保护已成为实现农业可持续发展的一个重要战略任务。遥感信息因其覆盖面大、实时性和现势性强、速度快、周期性和准确可靠以及省时、省力、费用低等优点,被广泛用于测定农用地的数量与质量的动态变化[2～7]常用的土地利用遥感监测方法基本上分为两种,即:逐个像元比较法(pixel to pixel composition )和分类后比较法(post classfication composition )。前者首先是对同一区域不同年份同一时相影像的光谱特征差异进行比较,确定土地利用发生变化的位置,在此基础上,再采用分类的方法 来确定土地利用变化信息[8]。该方法优点是先确定土 地利用变化的位置,缩小分类范围,提高监测速度。后者是针对整个监测区域的逐影像系列同一位置分类结果确定土地利用类型变化的位置和所属类型,其优点是可以回避前一种方法所要求的影像系列一致的条件,以及影像间辐射纠正、匹配等问题,但需要选择合适的分类方法来改善精度。 在分类方法上,目前农业遥感中计算机自动分类的研究方法很多,主要集中在如下几种:统计方法、神经网络法、模糊法、小波变换理论分类法等。尤以统计方法和神经网络法研究和应用得最多。统计分类法又可分为“监督分类”和“非监督分类”两种实施方案。以最大似然法应用得最为广泛。最大似然法的基本前提是认为每一类的概率密度分布都是正态分布。其算法内在缺陷少、可靠性好、分类精度较高,缺陷是需要先验概率和条件概率密度函数模型,模型的精度直接影响分类精度。后来有人发展了改进的最大似然分类法,如最小距离分类结果估计先验概率法[9]、Markov 模型分类技术[10]等。 神经网络分类法[11]与传统分类方法的最大区别在于,神经网络分类法并不基于某个假定的概率分布;它在非监督分类中,从特征空间到模式空间的映射是通过网络的自组织来完成的,是一种聚类过程;在监督分类中,网络通过对训练样本的学习,获得网络的权值,形成分类器。一般可以分为前馈网络、后馈网络、自组织网络三大类。神经网络中多层前馈网络的反向传播神经算法(又称BP 算法)在遥感分类中应用得最为广泛。B P 算法的神经网络容错能力强,有较好的适应性,适于解决遥感图像中的“同物异谱”和“同谱异物”问题。 模糊分类技术比传统的最大似然法具有较高的识别精度,模糊分类认为一个像元在某种程度上属于某类而同时在另一程度上属于另一类,这种类属关系的程度用像元隶属度表示。模糊分类技术的关键是确定像元的隶属度函数。 小波变换的基本思想是将任一平方函数或能量的有限信号通过多分辨率分析表示成小波系数的叠加。小波变换在边缘检测和纹理分析中可反映出不同尺度 174