地物的波普特性与大气对遥感监测的影响

基于遥感的土地利用变化监测一、引言土地是人类赖以生存和发展的基础资源，其利用方式的变化对于生态环境、经济发展和社会可持续性都有着深远的影响。

随着人口的增长和经济的快速发展，土地利用变化日益频繁和复杂。

为了实现科学合理的土地规划和管理，及时准确地监测土地利用变化成为了至关重要的任务。

遥感技术作为一种高效、大范围、多时相的数据获取手段，为土地利用变化监测提供了强有力的支持。

二、遥感技术在土地利用变化监测中的原理和优势遥感技术通过传感器接收来自地表物体反射或发射的电磁波信息，从而获取地表的特征和状态。

在土地利用变化监测中，通常利用不同时期的遥感影像，通过对比分析影像中地物的光谱、纹理、形状等特征的差异，来识别土地利用类型的变化。

与传统的土地调查方法相比，遥感技术具有显著的优势。

首先，遥感能够实现大面积同步观测，大大提高了监测的效率和覆盖范围。

其次，遥感可以获取多时相的数据，能够动态地反映土地利用的变化过程。

再者，遥感数据具有较高的客观性和准确性，不受人为因素的干扰。

三、遥感数据的选择与预处理在进行土地利用变化监测时，选择合适的遥感数据至关重要。

常见的遥感数据源包括卫星影像（如 Landsat、Sentinel 等）和航空影像。

卫星影像具有覆盖范围广、重访周期短的特点，适用于大区域的宏观监测；航空影像则具有较高的空间分辨率，适用于小范围的精细监测。

在获取遥感数据后，需要进行一系列的预处理工作，以提高数据的质量和可用性。

这包括几何校正，即消除影像由于传感器姿态、地形起伏等因素造成的几何变形；辐射校正，用于消除传感器本身和大气等因素对影像辐射亮度的影响；图像增强，突出影像中的有用信息，提高图像的清晰度和可辨识度。

四、土地利用分类体系与解译方法为了有效地监测土地利用变化，需要建立科学合理的土地利用分类体系。

常见的分类体系包括耕地、林地、草地、建设用地、水域等。

在对遥感影像进行解译时，可以采用目视解译和计算机自动解译两种方法。

土壤质量变化监测的遥感方法土壤是地球生态系统的重要组成部分，其质量的变化对于农业生产、环境保护和可持续发展具有至关重要的意义。

传统的土壤质量监测方法往往需要大量的实地采样和实验室分析，费时费力且成本高昂。

随着遥感技术的不断发展，为土壤质量变化监测提供了一种高效、便捷和全面的手段。

遥感技术是指从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等，对目标进行探测和识别的技术。

在土壤质量变化监测中，常用的遥感数据源包括卫星影像、航空影像等。

这些影像包含了丰富的光谱信息，可以反映土壤的物理、化学和生物特性。

遥感技术监测土壤质量变化的基本原理是基于土壤的光谱特征。

不同的土壤成分和性质会导致其在不同波段的电磁波反射和吸收特性有所差异。

例如，土壤中的有机质含量越高，其在可见光和近红外波段的反射率越低；土壤的水分含量增加，会导致其在微波波段的后向散射系数增大。

通过对这些光谱特征的分析和建模，可以反演得到土壤的相关质量参数。

在实际应用中，首先需要对遥感影像进行预处理，包括几何校正、辐射校正和大气校正等。

几何校正旨在消除影像的几何变形，使其能够与实际地理坐标准确匹配；辐射校正用于消除传感器本身和大气等因素对影像辐射亮度的影响，保证影像的准确性；大气校正则是去除大气对电磁波传输的干扰，还原地表真实的反射率。

接下来是特征提取和选择。

这一过程需要从预处理后的影像中提取能够反映土壤质量的特征变量。

常用的特征包括光谱反射率、植被指数、纹理特征等。

植被指数如归一化植被指数（NDVI）可以间接反映土壤的肥力状况，因为植被的生长与土壤养分密切相关。

纹理特征则可以反映土壤的粗糙度和粒度等信息。

然后是建立土壤质量监测模型。

常见的建模方法有多元线性回归、主成分分析、偏最小二乘回归等。

这些模型将提取的特征变量与实地测量的土壤质量参数进行关联，从而实现对土壤质量的定量监测。

例如，通过多元线性回归模型，可以建立土壤有机质含量与多个光谱特征变量之间的线性关系，进而根据影像数据估算大面积范围内的土壤有机质含量。

土壤光谱测量与影响其光谱特征的因素分析2北斗导航位置服务（北京）有限公司，北京海淀100010摘要:本文通过对土壤进行光谱测量，制定出了一套完整的光谱测量流程，并对测量数据进行处理及定性分析找出了影响土壤光谱特征的部分因素，并探讨了土壤光谱遥感的应用前景。

关键词：光谱测量规范土壤分析1.引言1.1光谱遥感的作用和研究现状任何物体都有自己特有的反射光谱而同类物体的反射光谱特性大同小异,不同物体光谱反射率的差异要比同一物体大得多。

光谱遥感技术就是以物体的反射率随波长的变化为依据,通过适当的光谱段的选择和组合,有效地区分出各种不同类型的物体。

在近年来的地物波谱特性研究中，人们的注意力由地物波谱与地物自身性质的关系上转移到了与地表特征关系的研究中,从而使地物波谱特性研究更深入一步。

1.2土壤波谱特性研究的发展和现状在可见光波段范围内，光谱仪接收的是太阳发射的信息，裸露土壤反射率一般随波长增加而增加，不同类型土壤的反射率也不同。

对于给定的土壤类型，反射率随水分含量的增加而减少。

但是，不同类型土壤间的反射率差别可能与不同水分引起的差别相当，甚至更大，加上太阳高度、大气条件和地表状况引起的误差，要定量估算土壤水分是比较困难的。

所以，一直以来，人们都在对该领域进行试验、研究。

国外利用遥感方法进行土壤水分监测的可行性研究开始于60年代，那时，科学家们通过在实验室对图样进行光谱观测，提出随土壤含水量的增加，其光谱反射率整体下降，这为后来利用遥感方法进行土壤水分监测提供了理论依据。

美国也在60年代末研究了土壤水分，包括沙漠区的土壤水分，对反射率的影响，发现干燥土壤具有较高的反射率。

70年代，日本学者测量了5种土壤的反射率，建立了土壤水分含量的多员回归方程。

另外，印度国家遥感局利用MSS和TM资料，评价了局部某一地区的土壤干旱程度。

后来，各国学者都曾进行过土壤水分监测和旱情方面的遥感研究，取得了一些阶段性成果。

我国学者自20世纪80年代，也开始了这方面的研究，2002年，刘伟东和国外科学家共同研究，证明了土壤光谱反射率在一定的水分含量临界值之下时随土壤湿度的增加而降低，但当超过该临界值后，随土壤水分的增加而增加。

第一章1遥感：广义理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场，力场，机械波，等的探测。

狭义来说，遥感是应用探测仪器，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，揭示出物体特征性质及其变化的综合性探测技术。

2电磁波：当电磁震荡进去空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁震荡在空间传播，这就是电磁波。

3电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增伙递减排列，则构成了电磁波谱。

电磁波谱以频率从高到低排列，可以划分为r射线，x射线，紫外线，可见光，红外线，无线电波。

4黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。

5太阳辐射：太阳辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过地球大气照射到地面，，经过地面物体反射又返回，再经过大气进入传感器。

6大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射，吸收，或散射的，通过率较高的波段成为大气窗口。

7遥感的特点：大面积的同步观测：在地球上，进行资源和环境调查时，大面积同步观测所得到的数据是最宝贵的。

时效性：遥感探测，尤其是空间遥感探测，可以在段时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化。

遥感数据的综合性和可比性：遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然，人文信息。

经济性：遥感的费用投入与所获取的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力，物力，财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。

局限性：目前，遥感技术所利用的电磁波还很有限，仅是其中几个波段范围。

此外，已经被利用的电磁波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反应。

8遥感分类：p4第二章1光谱反射率：物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比，称为反射率。

不同物体的反射率不同，这主要取决于物体本身的性质，以及入射电磁波的波长和入射角度，反射率的范围总是小于等于1，利用反射率可以判断物体的性质。

2地物的波谱特征：由于地面上各种物体组成物质的分子，原子性质和结构规模不同，因而各种地物对不同波长的电磁波的反射，吸收，发射及透射本领也有差异，导致无物体反射，吸收，发射，及透射的电磁波的本领随入射波的改变而改变的特性。

遥感概论考研试题整理中国科学院研究生院《遥感概论》考试大纲本《遥感概论》考试大纲适用于中国科学院研究生院地图学与地理信息系统、自然地理学、环境科学等专业的硕士研究生入学考试。

《遥感概论》的主要内容包括遥感的物理基础与成像机理、遥感图像处理与分析和遥感应用等。

要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握地物电磁波谱和数字图像处理的基本内容，掌握遥感对地观测技术和方法，并具有综合应用遥感信息分析地理现象和特征的能力。

一、考试内容（一）遥感的基本概念1、遥感的概念、特点、类型2、遥感系统的组成3、遥感的发展概况及其展望（二）遥感的物理基础1、电磁波谱与电磁辐射2、太阳辐射及大气对辐射的影响3、地球辐射与地物波谱（三）遥感成像原理与图像特征1、遥感平台，摄影成像、扫描成像及微波成像的原理及图像特征2、常用遥感图像（TM、ETM+、SPOT、CBERS、MODIS等）的基本技术参数和各波段的主要应用范围等3、遥感图像的特征（空间、时间、光谱、辐射分辨率）（四）遥感信息提取1、遥感图像（光学图像和数字图像）的基础知识2、遥感图像目视解译原理、解译标志及解译方法3、遥感图像的校正与增强处理方法4、遥感图像计算机分类（五）遥感的应用1、了解遥感在植被、水体、土壤及地质、环境等方面的应用2、3S技术的综合应用二、考试要求（一）遥感的基本概念理解并掌握遥感的基本概念、特点、类型，了解遥感过程及其技术系统；了解遥感的发展与前景。

（二）遥感的物理基础理解并掌握电磁波、电磁波谱及电磁辐射等基本概念与专业术语；理解并掌握太阳辐射及大气对太阳辐射的影响；理解并掌握地球辐射与地物波谱；掌握反射率及反射波谱等基本概念，掌握常见地物反射波谱特征，理解环境对地物光谱特性的影响。

（三）遥感平台与遥感成像了解遥感平台；理解并掌握光学遥感和微波遥感的成像机理和图像特征；了解目前常用的传感器及其主要技术参数和各波段的主要应用范围等；熟悉遥感图像的特征。

地物光谱曲线地物光谱曲线植被是自然界的重要组成部分，对于地球生态系统的平衡起着至关重要的作用。

而植被光谱也是遥感领域中一个重要的研究方向。

本文将从以下几个方面对地物光谱曲线进行详细介绍。

一、什么是地物光谱曲线？地物光谱曲线指的是地球上某种地物吸收、反射以及透射的光谱强度的变化关系图。

不同类型的地物在不同波段的光线下，其吸收和反射的程度不同，即各自拥有特定的光谱曲线。

二、地物光谱曲线的研究意义地物光谱曲线的研究对于遥感遥测、地理信息系统、生态环境等方面都有至关重要的意义，具体体现在以下几方面：1. 遥感影像的分类和识别在遥感影像的分类和识别方面，光谱曲线是不同地物类型之间的重要区分标志。

因此，通过研究地物光谱曲线可以准确地区分不同地物类型，从而实现遥感影像的自动分类和识别。

2. 生态环境的分析和监测植被的生长状态和植被覆盖度是生态环境研究中的两个重要指标。

通过对地物光谱曲线的研究，可以得出植被指数等相关指标，进而反映植被的生长状态和植被覆盖度，从而实现生态环境的分析和监测。

3. 土地资源的调查和评价在土地资源的调查和评价中，通过对地物光谱曲线的研究，可以分析土地利用类型和土地覆盖度，为科学合理地开发利用土地资源提供科学依据。

三、地物光谱曲线的特征不同类型的地物在不同波段的光谱中会有不同的反射、吸收和透射特征。

一般来说，下面几点是地物光谱曲线的基本特征：1. 植被类型光谱曲线的特征：植被类型的光谱曲线在可见光区域（400~700nm）有较大的反射峰值，暗区比较狭窄；在近红外（700~1200nm）区域有较大的透射峰值，反射谷比较宽阔。

2. 水体类型光谱曲线的特征：水体类型的光谱曲线在可见光区域有较低的反射率，在绿光区（500~600nm）有一定的穿透率，在蓝光区（450~500nm）和红光区（600~700nm）则具有较强的吸收作用。

在近红外区域（750~1400nm）较为透明。

3. 建筑和裸地类型光谱曲线的特征：建筑和裸地类型的光谱曲线在近红外区域具有较为显著的反射峰值，而在绿光区与红光区的反射率相对较低，这也是建筑和裸地在遥感图像中较为容易被识别出的原因之一。

遥感监测分析报告1. 引言遥感监测是通过卫星、飞机、无人机等遥感数据获取和处理，对地表和大气的特征、变化进行分析和监测的方法。

本报告将通过对遥感数据的分析，对特定区域的地表特征和变化进行监测和分析，为相关决策提供可靠的数据支持。

2. 数据获取本次遥感监测分析使用了Landsat系列卫星的多光谱数据。

这些数据包括了蓝光、绿光、红光和近红外光等多个频段的反射率信息。

通过对这些数据进行处理和分析，可以获得地表的植被覆盖度、土地利用类型、水体面积等信息。

遥感数据的获取可以通过地面站、互联网等渠道进行。

本次数据获取使用了公开的遥感数据平台，通过API接口获取了需要的Landsat数据。

3. 数据处理3.1 辐射校正为了准确获取地表的反射率信息，需要对原始遥感数据进行辐射校正。

辐射校正的目的是将卫星接收到的辐射量转换为地表反射率。

辐射校正过程中需要考虑大气的影响，通过大气校正模型对数据进行校正。

3.2 遥感图像拼接获得的Landsat数据以分块的形式存储，需要进行图像拼接处理，生成完整的地表覆盖图像。

图像拼接的过程需要考虑不同波段数据的匹配和融合，以及边缘的处理。

3.3 特征提取对拼接后的地表覆盖图像进行特征提取，可以获得地表的植被覆盖度、水体面积、建筑物分布等信息。

特征提取可以通过阈值分割、纹理分析、目标检测等方法进行。

4. 结果分析通过对特定区域的遥感数据进行处理和分析，我们得到了以下结果：•地表植被覆盖度分布图•土地利用类型分类图•水体面积统计图根据结果分析，我们发现该区域的植被覆盖度较高，土地利用主要以农田为主，水体面积较小。

这些结果可以为相关决策提供参考，例如农业规划、水资源管理等。

5. 结论通过遥感监测分析，我们可以获得地表特征和变化的可靠数据。

利用遥感数据进行监测和分析，可以为决策提供科学依据，辅助环境保护、资源管理等工作的开展。

随着遥感技术的不断进步，遥感监测分析在环境领域的应用将会更加广泛。

第二章遥感物理基础遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。

由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。

理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。

本章重点是掌握可见光近红外、热红外和微波遥感机理，以及地物波谱特征。

图2-1第一节电磁波与电磁波谱2.1.1 电磁波与电磁波谱1. 电磁波一个简单的偶极振子的电路，电流在导线中往复震荡，两端出现正负交替的等量异种电荷，类似电视台的天线，不断向外辐射能量，同时在电路中不断的补充能量，以维持偶极振子的稳定振荡。

当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。

2. 电磁辐射电磁场在空间的直接传播称为电磁辐射。

1887 年德国物理学家赫兹由两个带电小球的火花放电实验，证实了电磁场在空间的直接传播，验证了电磁辐射的存在。

装载在遥感平台上的遥感器系统，接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射，经过成像仪器，形成遥感影像。

3. 电磁波谱γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中波、长波和超长波等）在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列，构成了电磁波谱。

目前遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。

可见光区间辐射源于原子、分子中的外层电子跃迁。

红外辐射则产生于分子的振动和转动能级跃迁。

无线电波是由电容、电感组成的振荡回路产生电磁辐射，通过偶极子天线向空间发射。

微波由于振荡频率较高，用谐振腔及波导管激励与传输，通过微波天线向空间发射。

由于它们的波长或频率不同，不同电磁波又表现出各自的特性和特点。

可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。

电磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。

图2-2电磁辐射的性质4. 电磁辐射的性质电磁辐射在传播过程中具有波动性和量子性两重特性。

大气校正的作用
大气校正是指利用大气模型对遥感图像进行修正，消除大气散射和吸收的影响，从而得到真实的地物表面反射率值。

这项技术在遥感应用中具有十分重要的作用，主要表现在以下几个方面：
一、提高地物分类和定量分析的准确性
遥感图像在获取后，由于大气对光线的影响，使得图像中的地物反射率值存在较大的误差。

通过大气校正技术可以消除这些误差，使得遥感图像的反射率值更加精准，从而提高了地物分类和定量分析的准确性。

二、帮助环境监测和资源评价
在环境监测和资源评价领域，遥感图像的应用十分广泛。

通过大气校正技术，可以有效地提高遥感图像的精度，从而更加准确地反映地表水、土壤、植被等环境要素的分布情况，为环境监测和资源评价提供更可靠的数据。

三、提升遥感图像的可视化效果
遥感图像在进行可视化呈现时，如果没有经过大气校正处理，图像的质量会受到大气散射和吸收的影响，从而出现颜色失真、亮度不足的问题。

通过大气校正技术可以消除这些影响，使得遥感图像更加真实、清晰，从而更好地呈现地物的真实景象。

四、提高监测和预测的精度
在预测自然灾害、监测空气污染等应用中，遥感技术是不可或缺的工具。

通过大气校正技术，可以消除大气散射和吸收的影响，使得遥感图像反映的现象更加准确、及时，从而提高了监测和预测的精度。

总之，大气校正技术对遥感图像的应用具有不可替代的作用。

它可以提高遥感数据的精度和可靠性，为遥感技术在环境监测、资源评价、自然灾害等领域的应用提供了有力的支持。