第三章遥感地学分析_地物光谱分析

遥感地学分析的重点知识遥感地学分析是利用遥感技术获取的地球信息进行地学分析的一门学科。

它综合利用了遥感技术、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和地球物理学等多学科的知识，以及数字图像处理、数学模型和统计分析等技术。

遥感地学分析的重点知识可分为以下几个方面：1.遥感原理和遥感仪器：遥感原理包括传感器对地物的辐射特性和反射光谱的解释，遥感仪器包括多光谱、高光谱和合成孔径雷达等传感器。

了解遥感原理和仪器有助于理解地球表面被动反射和主动发射的信息获取过程。

2.遥感图像的解译：遥感图像的解译是对图像进行信息提取和解释的过程，包括目标识别、目标提取和目标分类等。

常见的解译方法有目视解译、数字解译和专业解译软件的应用。

了解遥感图像的解译方法和技巧是进行地学分析的基础。

3.数字图像处理：数字图像处理是将遥感图像进行预处理、增强和特征提取的过程，包括影像校正、滤波、变换和分类等。

了解数字图像处理的原理和方法，可以提高遥感图像的质量和准确性。

4.地理信息系统（GIS）：GIS是将地球信息进行空间处理、管理和分析的计算机软件系统。

了解GIS的基本原理和功能，可以对遥感图像进行空间分析和综合应用，包括空间插值、地理叠加和空间模型等。

5.数学模型和统计分析：数学模型和统计分析是进行地学分析和预测的数学方法，包括回归分析、协方差和相关性分析等。

通过数学模型和统计分析，可以对遥感信息进行定量化和预测分析。

6.地球物理学和地学模型：地球物理学是研究地球物质和能量的物理现象和规律的学科，地学模型是对地球系统的物理过程和相互关系进行建模和模拟的工具。

了解地球物理学和地学模型，可以对特定地区的地学问题进行解决和分析。

7.实地验证和野外调查：实地验证和野外调查是对遥感解译结果进行验证和分析的方法，包括野外样方调查、采样和地面测量等。

通过实地验证和野外调查，可以提高遥感解译的准确性和可信度。

8.应用案例和研究方法：学习和掌握遥感地学分析的重点知识，需要参考和分析遥感应用案例和研究方法。

地物光谱的采集与分析地物光谱的采集与分析是一种重要的地球科学技术方法，广泛应用于地貌、植被、土壤、水体等地物特征的研究和监测中。

地物光谱是指不同物质对不同波长光的反射和吸收特性，通过采集和分析地物的光谱数据，可以获取物质的成分、结构、特征等信息，进而实现地球资源的合理利用和环境的管理。

地物光谱的采集主要通过遥感技术实现，遥感传感器可通过空间平台（如卫星、飞机、无人机）采集地物的反射、辐射、发射等光谱数据。

遥感传感器主要分为光学传感器和微波传感器两类，光学传感器主要包括多光谱、高光谱和超光谱传感器，微波传感器主要包括合成孔径雷达（SAR）和微波辐射计（MWR）。

这些传感器在不同波段范围内可获取波长和能量特征不同的地物反射光谱，用于进行地物分类、变化检测等研究。

地物光谱的采集与分析过程包括数据获取、预处理、分类与识别、特征提取等多个环节。

首先，需要获取地物光谱数据，包括几何校正、辐射定标、大气校正等预处理，以消除传感器影响和环境干扰。

然后，进行地物分类与识别，通过光谱特征的统计学分析、机器学习等方法，将光谱数据划分为不同的类别或类型，如植被、水体、岩石等。

此外，还可结合地物光谱与其他遥感数据（如高程数据、热红外数据）进行多源数据融合，提高分类精度和信息提取效果。

最后，进行地物特征提取，通过分析不同地物光谱的反射率、吸收率等特征参数，揭示地物的性质、空间分布和变化规律。

地物光谱的采集与分析在许多领域有广泛应用。

例如，在地质领域中，光谱数据可用于岩性分类、矿石勘探等研究，通过不同矿物的光谱特征提取，可以判断矿产资源的类型和含量。

在生态领域中，光谱数据可用于植被类型、植物生理状态等研究，通过植被光谱的反射和吸收特征，可以评估生态系统的健康情况和生物多样性。

在环境领域中，光谱数据可用于水质、空气质量等监测，通过水体和大气的光谱特征，可以分析污染程度和环境变化。

然而，地物光谱的采集与分析也存在一定的挑战与问题。

遥感地学分析PPT整理1.遥感的概念：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2.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。

3.遥感的特点：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。

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。

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。

经济性可节省大量的人力、物力和财力。

局限性波谱的有限性、电磁波段的准确性、空间分辨率低等4.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1空间分辨率（Spatial resolution）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2、光谱分辨率传感器记录的电磁光谱中特定波长的范围和数量。

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3、时间分辨率对同一地区遥感影像进行重复探测，相邻两次探测的时间间隔时间分辨率的意义–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4、辐射分辨率（Radiant resolution）辐射分辨率指传感器对光谱信号（电磁辐射）强弱的敏感程度、区分能力。

遥感地学分析遥感与地学各学科-——遥感应用之间的借口一．遥感信息地学平价1.遥感信息的属性：遥感信息的多源性（平台、波段、时间）遥感信息的物理属性（空间、波普、时间分辨率）2.遥感研究对象的地学属性：空间分布波普反射和辐射特性时相变化二．遥感信息地学评价标准1.空间分辨率：图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小表示法：（1）像元：单个像元所对应的地面面积的大小，单位：M（2）线对数：影像1MM间隔内包含的线对数，单位：线对/mm（3）瞬时视场：传感器的瞬时时域，单位：mrad2.波普分辨率：遥感器所选用的波段数目、波段波长、波段宽度3.时间分辨率：对同一地区遥感影像重复覆盖的频率遥感地学综合分析方法一．遥感信息地学分析涉及的问题1.光谱信息是遥感的基础。

地物的波普特征是复杂的。

它受多种因素的控制，而且地物波普的特征本身也因时因地的变化着。

2.同一地物在影像上，由于它的地理区位不同，表现形式不一；而表现形式相同的，也未必是同一现象或地物。

即，存在着“同物异谱、同谱异物”现象，是解译结果不是唯一的，具有不确定性。

3.对地物识别依赖它们的光谱（亮度、密度）形状、大小、纹理结构等影像特征。

而且目前计算机图像处理主要还是依靠波普记录的色调或亮度信息，而对纹理识别较差，更缺乏机理的认识，因而带有一定的随机性、偶然性和片面性4.地表现象是错综复杂的，各个要素之间的关系可以有多种类型。

有的具有明显的规律性，有些具有随机性、不确定性，增添了影像解译的难度5.遥感所获得的信息并非是自然综合体的全部信息，而仅仅是自然综合体里能在二维平面上表现的那一部分信息。

仅从遥感得到的瞬时二维图像所能提取、识别的信息无法满足各个学科的需要二．遥感综合分析方法1.遥感地学相关分析充分认识地物之间以及地物与遥感信息之间的相关性，并借助这种相关性，在遥感图像上找寻目标是别的相关因子即间接解译标志，通过图像处理与分析，提取出这些相关因子，从而推断和识别目标本身（1）主导因素分析方法一个地区的自然环境和特点，是由自然和人为综合因素决定的。

遥感地学分析地物光谱特征分析遥感地学分析地物光谱特征是通过遥感技术获取地物的光谱信息并进行分析。

光谱是电磁波在不同波长处的分布情况，地物在遥感图像中的光谱特征可以提供关于其组成、结构和性质的信息。

地物光谱特征分析是遥感地学的重要研究内容，对于地物分类、环境监测和资源调查等应用具有重要意义。

地物光谱特征分析基于遥感图像中的光谱曲线，通过对比不同地物的光谱特征，可以帮助我们区分地物类型，并了解地物的空间分布、数量和变化情况。

光谱特征分析主要包括以下几个方面的内容。

首先是光谱曲线的形态分析。

不同地物的光谱曲线形态有所不同，通过对光谱曲线的起伏、波峰、波谷等形态特征进行分析，可以帮助我们鉴别地物类型。

比如，水体的光谱曲线具有明显的吸收特征，而植被的光谱曲线则显示出明显的吸收波段和反射波段，利用这些形态特征可以将水体和植被进行区分。

其次是光谱曲线的能量分析。

地物的光谱曲线能量分布情况与地物的组成和结构有关。

通过分析不同波段上的光谱能量分布情况，可以获得地物的组成信息。

例如，植被含有大量的叶绿素，对红辐射吸收较强，因此在红光波段上反射较少的能量。

反之，水体和土地等地物则在红光波段上反射较多的能量。

通过这种能量分布的差异，可以将植被、水体和土地等地物进行区分。

此外，也可以通过计算光谱特征参数来分析地物光谱特征。

常用的光谱特征参数包括植被指数、水体指数等。

植被指数可以反映植被的绿度和生长状况，常用的有归一化植被指数（NDVI）和增强型植被指数（EVI）。

水体指数则用于提取水体的光谱特征，常用的有归一化水体指数（NDWI）和水体影像差异指数（MNDWI）。

通过计算这些指数，可以量化地物的光谱特征，进一步分析地物类型和性质。

最后，地物光谱特征分析还可以通过光谱数据库和遥感图像分类技术进行辅助分析。

光谱数据库是一种记录不同地物的光谱特征的库，可以通过与遥感图像的光谱曲线进行对比，帮助我们确定地物类型。

遥感图像分类技术通过对图像中的像元进行分类，将不同的光谱特征的像元归类到不同的地物类型中。

遥感地学分析地物光谱特征实验报告(共8篇)遥感地学分析与专题制图实验报告重庆交通大学学生实验报告实验课程名称遥感地学分析开课实验室土木学院机房实验室学院河海学院年级2012级专业班资环1班学生姓名学号开课时间至学年第二学期河海学院资源与环境科学系2015年6月篇二：遥感地物光谱实习报告遥感地物光谱实习报告指导老师：秦军姓名：李丹学号：20113310 班级：遥感一班目录一、红外图像分析实习.................................................................................................... ............... 1 1.2. 数据采集过程.................................................................................................... ........... 1 图像分析.................................................................................................... . (1)二、地物光谱实习.................................................................................................... ....................... 4 1.2.3.3.4.5. 实习目的与实习内容...................................................................................................4 水体反射波谱测试与分析........................................................................................... 7 植被反射波谱测试与分析........................................................................................... 8 岩石反射波谱测试与分析......................................................................................... 11 土壤反射波谱测试与分析......................................................................................... 13 城乡非自然目标反射波谱测试与分析 (14)三、地物热红外时序观测实验.....................................................................................................16 1.2.3.4.5. 植被图像分析.................................................................................................... ......... 16 水体及周边物体温度分析......................................................................................... 17 岩石温度分析.................................................................................................... ......... 19 土壤温度分析.................................................................................................... ......... 20 建筑物温度分析.................................................................................................... .. (21)四、超光谱数据认知实习.................................................................................................... ......... 22 1.2.3.4. 实习目的.................................................................................................... ................. 22 实习步骤.................................................................................................... ................. 22 实习成果.................................................................................................... ................. 25 图像的分析.................................................................................................... . (27)五、实习收获与体会.................................................................................................... .. (27)一、红外图像分析实习1. 数据采集过程（1）到达外野数据采集区（2）对热红外成像仪进行定标校准①将热红外成像仪镜头盖子盖在镜头上②按热红外成像仪上的“set”按钮，在将导航按钮向下按，完成校准工作。

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ﻭ(2)空间宏观性遥感影像覆盖范围大、视野广，具有概括性ﻭ（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ﻭ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1ﻭ)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。

ﻭ应用范围:ﻭ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。

遥感地学分析一、名词解释遥感地学分析：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。

热惯量：由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质成为系统的热惯量(Thermal inertia)。

叶方位角：法线在水平面上的投影与正北方向的交角称为叶子在该点的方位角。

红边：反射光谱的一阶微分最大值所对应的光谱位置.光合有效辐射：植物光合作用所能利用的可见光部分的太阳辐射。

简答1、植被遥感中NDVI应用最广泛？①NDVI是对植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子。

NDVI 与 LAI、绿色生物量、植被覆盖度、光合作用等植被参数有关；NDVI的时间变化曲线可反映季节和人为活动变化；甚至整个生长期的NDVI对半干旱区降雨量、对大气CO2浓度随季节和纬度变化均敏感。

②NDVI经比值处理，可部分消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、大气程辐射（云 / 阴影和大气条件有关的辐照度条件变化）等的影响。

③NDVI介于-1和1之间，负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。

几种典型的地面覆盖类型在大尺度NDVI图象上区分鲜明，植被得到有效的突出。

因此，NDVI 特别适用于全球或各大陆等大尺度的植被动态监测。

二、论述题1、植被指数影响因素。

①物候期、农事历。

物候期指自然植物在其生长发育过程中，其生理、外形、结构等的季节性变化，可通过遥感加以监测。

对于农作区，物候期表现为地方农事历，即耕作、播种、发芽、生长、成熟、收获、休闲等季相循环周期。

它是由作物的生长特点、地方气候、地方农业耕作方式与习惯等决定的。

可见，植被指数提取中遥感数据时相选择的重要性。

遥感影像地物光谱分析探究摘要：从原理层面出发，探讨了遥感的技术原理以及遥感影像的自动分类技术，旨在对测绘遥感领域的技术手段进行一定程度的回顾与总结，理清思路，方便以后的学习和研究。

关键词：黑体；光谱发射率；光谱反射率；模式识别0引言：由于组成物质的分子、原子结构不同，温度，表面状况等因素的影响，物质对不同波长的电磁波的吸收、反射和发射有很大差异。

基于这些特点，通过多光谱传感器获取地表多光谱遥感影像，进而通过分析地物光谱特性来判断地物类别成为了可能。

1 黑体辐射1.1黑体黑体，是对能够吸收任何波长的电磁波的物体，理想黑体在自然界并不存在黑体。

1.2黑体辐射20世纪初，普朗克用量子理论概念推导黑体辐射通量密度和其温度的关系以及按波长分布的辐射定律[[1]]，公式（1）：式中，为分光谱辐射通量密度；为辐射波长；为普朗克常数；为光速；为玻耳兹曼常数；为绝对温度。

公式（1）表明，给定波长下，黑体的辐射情况只与它的温度有关，同时，对上式求积分，即公式（2）：最后得到公式（3）：其中：公式（3）表明，绝对黑体表面，单位面积发出的总辐射能量只与温度相关，与其他因素无关。

这一原理表明，理想情况下，通过探测物体表面发射的辐射能总量，可以测定物体温度。

2 地特的发射波谱特性黑体辐射能量强度仅与温度和波长有关，但在自然界中，物体对电磁波的吸收和发射都比黑体低。

2.1 实际物体的发射率物体的辐射强度不仅与物体的温度和对应波长有关，还与物体的材质，表面状况等因素有关。

描述物体的发射强度与黑体的关系，我们引入发射率的概念，式（4）：公式（4）表明，实际物体的发射强度与黑体的发射强度存在比例关系，因此，发射率是一个介于0和1之间的数[[2]]。

同时，为了更好的描述物体的发射率，引入灰体的概念，即，物体在各个波长的发射率相同：，根据公式（3）和公式（4）可知，实际物体的发射强度：为了便于分析，需要一个近似黑体的光滑曲线来拟合灰体的辐射曲线，由公式（3）可知，黑体的辐射曲线形状只与温度有关，因此，拟合曲线与灰体辐射曲线存在对应关系，即公式（6）：代入式（3）可得：化简得：基尔霍夫定律表明，在任一给定温度下，辐射通量密度与吸收率之比对任何材料都是一个常数，并等于该温度与黑体的辐射通量密度[[3]]，即：代入公式（3）和公式（5）得：即物体的吸收率与发射率相等。

地物光谱仪原理地物光谱仪原理作为地学领域中的一项重要技术，地物光谱仪因其高精度、高分辨率、高灵敏度等特点而被广泛应用于遥感、农业、环境、地质勘探等领域。

那么，它的原理又是什么呢？下面我们将从光谱现象、地物光谱曲线、地物光谱分析等方面详细解析地物光谱仪的原理。

【光谱现象】首先，我们需要了解光谱现象。

它是指太阳光经过大气层时被散射后，出现了七彩的光谱带，其中紫外线、可见光、红外线组成了太阳光谱。

而地物光谱则是通过光谱仪所捕捉到的关于地表物质的能量反射率数据，它通过计算和分析，在自然光谱的基础上形成了自身的光谱。

【地物光谱曲线】地物光谱曲线是通过地物光谱仪所采集到的数据所绘制的一条曲线。

通常情况下，地物光谱曲线呈现出“W”型曲线，其中谷底和谷部对应着水分或其他植物物质的吸收峰，其他的谷和峰用来区分不同的地表材料，如建筑物、道路、裸地等。

地物光谱曲线不但可以帮助地质勘查人员快速分析不同的岩石组成，而且还能协助农业工作者提高土壤肥力、分析植物健康状态等。

【地物光谱分析】地物光谱分析是将地物光谱曲线与光谱库中的标准光谱进行对比，来确定所测量的地表物质种类的过程。

而光谱库是预先收集的大量地表物质的光谱信息数据，将其分析、整理后存储在计算机中。

在地物光谱分析中，可以通过工具软件，将现场所测量到的光谱图与库中地表物质光谱对比，最终得出测量值对应的地表物质种类、质量情况等信息。

【总结】综上所述，地物光谱仪是一种基于光学光谱原理、通过科学计算和分析太阳光反射、散射和吸收特性而形成的一种地表数据处理工具。

通过它，在工程勘探、地质调查、精细农业等领域中，可以更加准确地获取关于物质的组成、化学反应等信息，在一定程度上提高了各个领域的生产力和科技水平。

地物光谱;
地物光谱是指地球上不同地物（如植被、水、土壤、人造结构等）对特定波长范围内的光的吸收和反射特性。

地物光谱可以用来研究和识别地表上的不同地物类型，例如利用植被光谱可以分析植被的健康状况和类型，利用水体光谱可以监测水质和水体类型等。

地物光谱可以通过使用光谱仪或遥感方法获取。

光谱仪可以测量不同波长上的光强度，得到光谱曲线。

在遥感过程中，可通过航空遥感或卫星遥感技术，获取大范围地表的光谱信息，然后通过光谱分析和数据处理等方法来推断不同地物类型。

地物光谱的特征主要由地物的物理、化学和生物特性决定，不同地物因其成分和结构的差异而表现出不同的光谱特征。

例如，绿色植被在可见光区域具有高的反射率，而水体则在近红外波段吸收较大，土壤和岩石对不同波长的光反射率也有所不同。

地物光谱在许多领域都有广泛应用，例如农业、环境监测、地质勘探、城市规划等。

通过对地物光谱的研究，可以提供重要的信息来理解地球表面的特征和变化，并为相关领域的决策和管理提供依据。