遥感第九讲 - 环境遥感

环境遥感1.厄尔尼诺现象：圣诞前后东太平洋海水异常增温的现象2.赤潮：海水呈红色，水体富营养化，使水草大量繁殖，引起鱼虾大量死亡。

3.环境空间数据获取的方法：基于地面的采集方法和基于的采遥感集方法。

4.基于地面的采集方法是指在真实的世界环境中进行的数据采集方式。

包括现场观测、实际测量、实际调查。

5.基于遥感的采集方法意味着信息是来自于影像数据，而影像数据只是真实世界（有限的）表现。

同步观测6.遥感技术的特点：大面积同步观测、工作波段长，并具有全天候工作的特点、具有瞬时成像的功能，并且可以动态的掌握信息、遥感解译需要地面观测的配合、要感激是本身只能获取地表信息、遥感是一种有成本效益的空间信息采集方式。

7.遥感的分类：按工作波段（紫外遥感、红外遥感、可见光遥感、微波遥感、多波段遥感）按工作方式（被动遥感、主动遥感）按信息资料类型（成像遥感和非成像遥感）按传感器类型（光学成像和扫描成像）按工作平台（地面、航空、航天、航宇遥感）按对象（环境、资源、农业、林业、地质、气象、水文、军事）8.酸沉降监测：利用遥感技术结合常规检测，通过监测植被受害状况，从而比较全面的了解酸沉降污染。

9.沙尘暴：是由特殊的地理环境和气象条件所引起的一种较为常见的自然现象，主要发生在沙漠及其临近的干旱与半干旱地区。

10.水环境监测的主要内容：水域变化、水体沼泽化、富营养化、泥沙污染、废水污染、热污染。

11.对植被遥感监测主要集中在：植被的反射特征、植被的生物总量研究、植被的破坏情况监测、外界环境污染12..地表最重要的电磁能量来源是太阳，它可以提供可见光、热能和紫外线。

13.电磁波是由振源发出的电磁振动在空间的传播。

电磁波是横波，它在空间上以正玄波的形式传播，电磁波分为两个场，电场和磁场，它们相互正交。

14.绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，并且又全部15.辐射出来，则这个物体称为绝对黑体.。

黑色的煤被认为是最接近绝对黑体的自然物质。

第二章环境遥感基础1、绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，并且又全部辐射出来，则这个物体就叫做绝对黑体。

2、地物的反射波谱曲线根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。

地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。

植物的反射波谱曲线水体的反射波谱曲线岩石的反射波谱曲线土壤的反射波谱曲线3、大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。

大气窗口的光谱波段主要有：0.3-1.3um，即紫外线、可见光、近红外线波段。

这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段；1.5-1.8 和2.0-3.5um，即近、中红外波段。

用以探测植物含水量以及云、雪，或用于地质制图等。

3.5-5.5um，即中红外波段。

探测海面温度，获取昼夜云图。

8-14um，即远红外波段主要通透来自地物热辐射的能量，适于夜间成像。

0.8-2.5um，即微波段。

由于微波穿透能力强，这一区间可以全天候观测，如测试雷达。

4、传感器按电磁波辐射来源：主动式传感器、被动式传感器传感器的成像原理和或获取图像的性质：摄影机、扫描仪、雷达是否获取图像：图像式、非图像式摄影成像、扫描成像：光学机械扫描方式、固体扫描方式(推帚式、推扫式）、雷达成像5、遥感平台：航空平台和航天平台航天平台对于航天遥感（也称卫星遥感）．传感嚣的监测能力在很大程度上取决于卫星的轨道参数。

为了满足连续监测（气象）、全球性制图（土地覆被制图）和选择性成像（城市地区）的要求，需要有不同类型的卫星轨道。

下述卫星轨道特征对遥感是很重要的。

(1)高度典型的遥感卫星的轨道在距地球表面的距离为600~900km（极轨道）和36000km(对地静止轨道)的高度上。

轨道高度对监测范围和监测对象的详细程度有很大影响．(2)倾角它是卫星轨道与赤道间的夹角。

轨道的倾角以及传感器的观测范围决定了能够观测到的纬度范围，如果倾角为60度，则卫星在地球北纬60度和南纬60度之间飞行·无法观测地球上纬度大干60度的区域。

环境遥感中的遥感图像处理技巧遥感图像处理技巧在环境遥感中起着至关重要的作用。

环境遥感是利用遥感技术获取地球表面及大气中信息的科学和技术领域。

遥感图像处理技巧对于提取环境遥感数据中的信息、分析环境变化和监测环境质量具有重要意义。

本文将介绍常用的遥感图像处理技巧，并探讨其在环境遥感研究中的应用。

首先，遥感图像预处理是环境遥感中的重要一步。

预处理包括辐射校正、大气校正、几何校正和拼接等处理过程。

辐射校正是将遥感图像中的数字值转换为辐射能量，从而消除不同图像之间的亮度差异。

大气校正则是根据大气透射模型，减少或消除大气散射对图像的影响。

几何校正则是矫正图像的几何畸变，使其与地理坐标系统对应。

拼接是将不同区域或时间获取的图像拼接在一起，形成连续的遥感图像。

接下来，遥感图像分类是环境遥感中的关键技术。

图像分类是将遥感图像划分为不同的类别，例如植被、水体、建筑物等。

常用的遥感图像分类方法包括监督分类和非监督分类。

监督分类是根据事先提供的训练样本进行分类，而非监督分类则是根据图像中的统计特征将其自动分类。

此外，还有基于深度学习的遥感图像分类方法，如卷积神经网络（CNN）等。

图像分类的准确性对于环境遥感研究中的土地利用和覆盖变化监测、生态系统评估等具有重要意义。

另外，遥感图像变化检测也是环境遥感中的重要任务之一。

变化检测是比较不同时间或不同条件下的遥感图像，寻找图像中发生的变化。

变化检测可以用于监测城市扩张、森林覆盖变化、河流演变等环境变化过程。

常用的变化检测方法包括基于像素的差异检测和基于目标的变化检测。

像素级变化检测是比较两幅图像像素间的差异，而目标级变化检测是通过检测图像中目标的变化来实现。

变化检测的准确性和及时性对于环境保护和自然资源管理具有重要的意义。

此外，遥感图像融合也是环境遥感中的关键技术之一。

遥感图像融合是将来自不同传感器或不同波段的遥感图像融合在一起，获得更高分辨率和丰富信息的图像。

图像融合可以提供更准确的地物边界、减少遥感图像中的噪声、提高图像的空间和光谱分辨率等。

地理学研究中的环境遥感与数据分析环境遥感（Environmental remote sensing）是地理学研究中的一项重要技术和方法，通过利用遥感卫星和航空平台获取的遥感影像，对地球表面的环境进行观测和测量。

环境遥感技术结合数据分析，能够提供大量的环境信息，为地理学研究提供了重要的支撑。

一、环境遥感的概念与应用环境遥感是指利用各种遥感手段对地球环境进行空间观测和数据获取的技术。

遥感手段包括航空摄影测量、卫星遥感等，可以获取的数据类型包括光学遥感、红外遥感、雷达遥感等。

环境遥感在地理学研究中的应用广泛，它可以提供地表覆盖、土地利用、气候变化、生态环境评估等多方面的数据。

例如，利用多光谱遥感影像可以提取土地利用信息，通过长时间序列遥感影像的分析可以探究城市扩张的空间模式及其影响，利用雷达遥感影像可以监测地表沉降和地震活动等。

二、环境遥感数据的分析方法环境遥感数据的分析是环境遥感研究的核心环节，数据分析方法主要包括图像处理与解译、信息提取、数据模型建立和遥感与地理信息系统（GIS）集成等。

1. 图像处理与解译遥感图像的处理与解译是环境遥感数据的首要步骤。

通过图像的增强、几何校正和分类等处理，可以提取出影像中的地物信息，并对地物进行分类、解译和定量化分析。

2. 信息提取利用遥感数据，可以提取出地表覆盖、土地利用、植被指数、水域面积等信息。

例如，NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）可以提供植被的分布和生长状态，通过计算NDVI的值可以判断植被的健康程度和植被变化情况。

3. 数据模型建立通过遥感数据与实地采样数据的对比，可以建立各种环境参数的回归模型和分类模型。

例如，通过对气象观测站和气象遥感数据进行对比，可以建立气象要素的回归方程，进一步推算地区的气象变化。

4. 遥感与GIS集成将遥感数据与地理信息系统（GIS）相结合，可以实现遥感数据的空间分析和空间查找。

《环境遥感》课程教学大纲课程中文名称（英文名称）：环境遥感（Environmental remote sensing）课程代码：B03137课程类别：专业课程课程性质：必修课课程学时：32学时（理论32学时）学分：2学分适用专业：环境科学、生态学、环境工程先修课程：环境生态学、环境地学一、课程介绍1．环境遥感是环境科学和生态学专业一门重要的必修基础课。

本课程全面阐述了环境遥感的基本原理、方法和应用特点，探讨了环境遥感技术在环境保护领域中应用的技术途径，并结合具体例子，介绍了环境遥感的基本概念、环境遥感信息获取的手段、环境遥感图像处理与信息提取方法、水环境遥感、生态环境遥感、灾害遥感、环境遥感与地理信息系统的集成等。

2．环境科学对环境系统的研究是以环境信息获取的研究为基础的，后者制约着环境科学研究方法的进步，并影响了整个环境科学的发展水平。

遥感已成为资源环境综合研究工作中的重要信息源；已成为资源环境综合研究的重要手段和方法。

环境遥感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，是环境科学类各专业的技术方法课。

环境遥感其作为环境科学研究技术工具学科的地位逐渐确立。

由于横跨信息科学和环境科学两大领域, 环境遥感充分体观出其综合性、交叉性的学科特点。

二、课程教学目的和任务遥感概论是环境科学专业本科生专业基础课。

该课程系统介绍了遥感基本理论、方法和应用技术，是现代信息社会中环境科学类专业本科生必须具备的专业基础之一。

通过该课程教学与实习，达到以下的教学目标：（1）了解遥感物理基础、遥感成像机理和影像解译原理；（2）了解遥感技术系统，掌握遥感图像处理技术；（3）了解并掌握航空照片、多光谱遥感图像和高光谱遥感图像等不同类型遥感图像解译方法，以及运用遥感图像进行地学分析和综合研究方法与技能；（4）了解遥感技术进展和“3S”系统的综合应用。

课程任务：（1）基础理论与应用相结合。

课程既介绍了航空照片、多光谱图像和高光谱图像成像方面的基本理论，也阐述了遥感图像解译基本方法和基本技能，通过遥感技术的应用实践加深对遥感原理的理解。

环境遥感原理
环境遥感是指利用遥感技术对地球环境进行观测和监测。

它是利用卫星、航空器、无人机等遥感平台获取地球表面信息的一种手段，通过对大气、水体、土地、生物等要素的感知和分析，得出与环境相关的信息和指标，为环境保护和可持续发展提供了重要支撑。

环境遥感的原理主要有以下几点：
1. 电磁波辐射原理：地球表面反射、散射和辐射出的电磁波可以通过卫星、无人机等遥感平台接收、记录和分析，从而获取地球表面的信息。

2. 光谱原理：地球表面的不同物质对电磁波的反射、吸收和辐射的光谱特征不同，可以通过光谱仪等设备获取不同波段的光谱数据，进而分析不同物质的种类和分布。

3. 空间分辨率原理：遥感平台的相机、雷达等设备可以获取不同分辨率的图像和数据，从而识别和分析不同尺度的地表信息。

4. 时间序列原理：遥感技术可以获取同一地点不同时间的地表信息，从而分析地球表面的变化和趋势。

综上所述，环境遥感技术是一种非常重要的环境监测手段，具有高时空分辨率、全面性和快速响应等优点，可以为环境保护和可持续发展提供有力支撑。

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引言随着全球环境问题日益突出，环境灾害与环境事故频发，卫星遥感技术在环境监测与管理中得到大量应用，在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。

美国、日本及欧洲的一些国家近年来都在大力发展环境遥感监测技术。

目前在轨运行的和计划发展的国内外卫星传感器提供数据的空间分辨率已从公里级发展到亚米级，重复观测频率从月周期发展到几小时，光谱波段跨越了可见光、红外到微波，光谱分辨率从多波段引言随着全球环境问题日益突出，环境灾害与环境事故频发，卫星遥感技术在环境监测与管理中得到大量应用，在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。

美国、日本及欧洲的一些国家近年来都在大力发展环境遥感监测技术。

目前在轨运行的和计划发展的国内外卫星传感器提供数据的空间分辨率已从公里级发展到亚米级，重复观测频率从月周期发展到几小时，光谱波段跨越了可见光、红外到微波，光谱分辨率从多波段广，是当前环境保护管理的重要技术手段之一，为我国环境可持续发展发挥重要作用。

１卫星遥感技术在环境保护应用中的主要进展１．１水环境遥感监测技术进展水环境遥感监测技术由于遥感机理不同分为海洋水色卫星遥感和内陆水体卫星遥感。

内陆水体环境比海洋水体环境复杂得多，水域面积相对小且污染类型多样，要求卫星遥感有更高的空间分辨率和光谱分辨率。

欧美等发达国家在海洋水色卫星遥感方面已开展业务化运行，监测指标主要为叶绿素ａ、悬浮物、水温等，代表性的卫星平台和传感器有美国的Ｓｅａｓｔａｒ／ＳｅａＷｉＦＳ、ＥＯＳ－ＴＥＲＲＡ＆ＡＱＵＡ／ＭＯ－ＤＩＳ及欧空局的ＥＮＶＩＳＡＴ／ＭＥＲＩＳ、日本的ＡＤＥＯＳ／ＧＬＩ、印度的ＩＲＳ／ＯＣＭ等；在内陆水体卫星遥感应用方面处于科研和应用示范阶段，尚未达到业务化运行程度，监测指标主要为叶绿素ａ、悬浮物、可溶性有机物、水温、透明度等。

通常用空间分辨率较高的陆地卫星系列，如美国的Ｌａｎｄｓａｔ／ＴＭ系列、法国的ＳＰＯＴ／ＨＲＶ系列、印度的ＩＲＳ－１／ＬＩＳＳ－Ⅲ系列以及高光谱卫星如美国的ＥＯ－１／Ｈｙｐｅ－ｒｉｏｎ等［２－４］。

环境遥感测绘技术的基本原理与应用引言：环境问题是当前全球关注的焦点，如何对环境进行准确、高效的监测与遥感测绘成为研究的热点。

环境遥感测绘技术是一种通过卫星、飞机等遥感平台获取地球自然环境信息的科学手段。

本文将以环境遥感测绘技术的基本原理为线索，探讨其应用，并展望其发展前景。

一、环境遥感测绘技术的基本原理环境遥感测绘技术基于电磁辐射与物质相互作用的原理，通过测量和分析物质对特定波段电磁辐射的反射、散射、吸收等特性，实现对环境要素的检测和测量。

其基本原理主要包括光谱反射、辐射传输和遥感信息提取三个方面。

1. 光谱反射光谱反射是环境遥感测绘的基础。

物体对入射光的反射与其自身特性有关，不同物质对光的吸收和反射表现出不同的光谱特征。

通过获取物体的光谱反射特征，可以判断其组成、结构和状态。

2. 辐射传输辐射传输是指入射光在大气和介质中的传播过程。

在遥感测绘中，大气对光的吸收、散射等现象会影响遥感数据的获取和解译。

因此，研究辐射传输规律对于准确提取遥感信息至关重要。

3. 遥感信息提取遥感信息提取是环境遥感测绘的核心环节。

通过遥感图像的解译与分析，可以提取出地表的有关要素信息，如地表温度、植被指数、水体含量等。

这些信息对于环境监测和资源管理具有重要意义。

二、环境遥感测绘技术的应用环境遥感测绘技术在环境监测、气候变化、农业资源管理等领域具有广泛应用。

1. 环境监测通过环境遥感测绘技术，可以实时监测大气污染物的分布情况、水质变化、土壤退化等环境问题，为环境保护与治理提供重要数据支持。

例如，利用卫星遥感技术可以定量监测和评估城市空气质量，为环保部门制定治理措施提供决策支持。

2. 气候变化研究气候变化是全球范围的重大问题，而环境遥感测绘技术可以提供全球范围的气候监测数据。

通过监测大气温度、云量、海洋表面温度等指标的遥感数据，可以定量分析气候变化的趋势和影响因素，为制定应对气候变化政策提供科学依据。

3. 农业资源管理农业是国家经济发展的重要支柱，而环境遥感测绘技术可以为农业资源管理提供数据支持。

一，名词解释1，遥感：不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理性质和相互关系及其变化规律的现代科学技术。

2，遥感技术：从地面到高空各种对地球、天体观测的遥感综合性技术的总称。

由遥感平台、遥感仪器、信息处理、接收与分析应用等组成。

3，电磁波：物体所固有的发射和反射在空间传播交变的电磁场的物理量。

4，电磁波谱：电磁辐射波长或频率按序排列的总范围。

5，绝对黑体：在任何温度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于1的物体，是一种理想的模型。

6，绝对白体：物体的反射率ρ是表明物体反射辐射能的本领，当ρ=1时称为绝对白体，简称白体。

7，灰体：对于各种波长的电磁波的吸收系数为常数且与波长无关的物体，其吸收系数介于0与1之间的物体。

8，绝对温度：按热力学温标度量的温度。

单位为开[尔文]，符号“K”。

9，辐射温度：如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等。

则黑体的温度称为该物体的辐射温度。

10，光谱辐射通量密度：指单位时间内，单位面积上所接受的辐射能量。

11，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成为大气窗口。

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。

12，发射率：物体通过表面向外辐射的电磁能与同温度的黑体在相同条件下所辐射的电磁能的比值。

是在0与1之间变化的衡量物体辐射能力强弱的数值。

13，热惯量：度量物质热惯性大小的物理量。

14，热容量：是单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。

15，光谱反射特性曲线：光谱波长与其他变量间的关系曲线。

16，遥感平台：安放遥感器并能进行遥感作业的载体。

17，遥感传感器：安装在遥感平台上直接测量和记录被探测对象的电磁辐射特性或反(散)射特性的装置。

18，卫星轨道参数：卫星轨道参数是用来描述在太空中卫星运行的位置、形状和取向的各种参数19，。

生态环境遥感概述生态环境遥感是一种将遥感技术应用于生态环境研究的方法，通过获取、解译和分析遥感数据，可以获得关于地表特征、植被覆盖、土地利用、土地变化等生态环境信息。

本文将从生态环境遥感的基本原理、数据源获取、数据处理与分析以及在生态环境研究中的应用等方面进行综述。

生态环境遥感的基本原理主要包括辐射传输原理和特征参数提取原理。

辐射传输原理指的是遥感数据是通过感应、接收、记录地物辐射能量，进而提取地物特征参数的一种方法。

特征参数提取原理是利用遥感数据中的能谱信息和空间信息，通过模型建立，提取出与生态环境相关的参数。

数据源获取是生态环境遥感的第一步，主要包括航空遥感、卫星遥感和地面观测等方法。

航空遥感通过航空平台获取高分辨率的遥感图像，可以提供较为详细的地表信息。

卫星遥感则利用卫星在太空中获取遥感图像，其优势在于覆盖范围广、时间周期长。

地面观测主要是指在地面安装观测站点，通过测量土壤水分、温度、植被等参数来获取生态环境信息。

数据处理与分析是生态环境遥感中的关键环节，主要包括图像预处理、信息提取和数据分析等步骤。

图像预处理是为了消除图像中的噪声和伪迹，保证后续处理的可靠性。

信息提取指的是通过图像解译、光谱分析等方法，提取出与生态环境相关的参数，如植被指数、土地覆被等。

数据分析则是在获取特征参数后，通过统计分析、空间分析等方法，对生态环境的变化趋势和空间分布规律进行研究。

生态环境遥感在生态环境研究中的应用十分广泛，主要包括生态环境监测、生态系统服务估计和生态环境评价等方面。

生态环境监测是指通过遥感技术获取大范围的生态环境信息，对生态环境的变化进行实时监测。

生态系统服务估计是利用遥感数据对生态系统的功能和过程进行定量评估，如碳储量估计、水资源评估等。

生态环境评价通过获取遥感数据，对生态环境的质量进行评估，如水质评估、土壤质量评价等。

总之，生态环境遥感是一种将遥感技术应用于生态环境研究的方法，通过获取、解译和分析遥感数据，可以获得关于地表特征、植被覆盖、土地利用、土地变化等生态环境信息。

遥感技术与环境遥感应用研究随着科学技术的不断发展，遥感技术也越来越受到越来越多的关注。

遥感技术是一种利用人造卫星、飞机、无人机等工具对地表进行高分辨率、高精度的观测，再通过相关的算法和模型，对数据进行分析和处理，从而获取各种地理、环境等信息的一种技术。

这种技术的快速发展，为我们获取各种信息，监测环境变化提供了强有力的支持。

下面从遥感技术的主要特点、研究方向和应用场景进行分析。

遥感技术的主要特点遥感技术的主要特点是非接触式，通过地球遥感技术，可以获得大气、水体和陆地等不同领域的高质量的综合数据。

这种技术的观测范围广、分辨率高，比传统地面观测方式具有很多优势。

遥感技术可以观测到大地、海洋、天气、气候和环境变化等多种现象，获得的信息量也非常庞大。

此外，与传统的数据采集方式相比，遥感技术具有广泛的适应性和高度的计算速度。

环境遥感的研究方向环境遥感的研究方向是利用遥感技术从空间角度全面监测和预测自然环境的各种变化，包括气象、海洋、水文、生态、土地覆盖、森林等多个方面，可以为环境保护、自然资源管理和气候变化评估等领域提供数据和信息。

环境遥感主要包含多光谱遥感、高光谱遥感、航空摄影遥感、激光雷达遥感、合成孔径雷达遥感、远程视频遥感等方面。

其中最常用的是多光谱遥感和高光谱遥感。

多光谱遥感是一种主要利用信号处理技术、图像处理技术的遥感技术，在土地利用、植被监测等方面得到了广泛的应用。

利用多光谱遥感技术，不仅可以得到植被的生长情况和生产力，还可以在野外环境中对植被的生态学特征进行立体观测和追踪。

高光谱遥感则是利用高光谱成像仪对地物进行高光谱数据采集，有效表达地物的各种光谱特征并改善温度、植被、水文等地理实体定量化的能力，可以用于环境监控、物种鉴定和关键区域的开发等方面。

环境遥感的应用场景环境遥感广泛应用于气象、海洋、地球物理、农业、林业、环境监测、城市规划、灾害预防等各个领域。

比如，在气象领域，环境遥感可以实现大气物质含量的数字化测量、卫星气象和机场气象的监测、天气预测和警报等功能。