林业遥感(整理.ppt
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林业遥感林业遥感第一章第一章绪绪论论主要内容主要内容一、一、遥感的概念遥感的概念二、二、遥感的发展概况遥感的发展概况三、三、遥感技术在林业中的发展状况遥感技术在林业中的发展状况1、广义的遥感、广义的遥感(Remotesensing)即远距离不接触物体而取得信息的一种探测技术,简称“遥远的感知”,它借助平台平台、传感器传感器、通过电磁波、力场、声波、电磁波、力场、声波、地震等地震等记录各物体的特征,并通过处理、分析、提取和应用其研究对象的信息的一种学科。
1.1遥感的概念各种类型各种类型传感器传感器被摄物体被摄物体信信息息通过量测和通过量测和解译过程解译过程DEMDLGDRGDOM利用某种装置,在不与被研究对象直接接触的情况下,通过电磁波过电磁波记录各物体的特征,并通过处理、分析、提取和应用其研究对象的信息的一种学科。
传感器(sensor):
接收电磁波信息的仪器。
遥感平台(platform):
安置传感器的运载工具。
2、狭义的遥感概念狭义的遥感概念航天平台及传感器航空平台及传感器地面光谱测量仪遥感过程遥感过程通常把接收、传输和处理分析遥感信息的过程,称为遥感技术。
3、遥感技术遥感技术4、遥感技术系统遥感技术系统由遥感平台、传感器以及遥感信息的接收和由遥感平台、传感器以及遥感信息的接收和处理装置组成。
处理装置组成。
遥感平台遥感平台地面平台地面平台空中平台空中平台空间平台空间平台遥感艇、汽车遥感艇、汽车气球、飞艇、飞机气球、飞艇、飞机航天飞机航天飞机宇宙飞船宇宙飞船卫星卫星传感器传感器多光谱摄影机多光谱摄影机红外扫描仪红外扫描仪多光谱扫描仪多光谱扫描仪航空摄影机航空摄影机反光束导管摄像机反光束导管摄像机侧视雷达侧视雷达激光雷达激光雷达孔径雷达孔径雷达合成孔径雷达合成孔径雷达MSSTM4、遥感的分类、遥感的分类按距离远近按距离远近工作方式工作方式波长范围波长范围传传感感器器类类型型主动主动被动被动非扫描式非扫描式扫描式扫描式非扫描式非扫描式扫描式扫描式非成像类非成像类成像类成像类非成像类非成像类成像类成像类成像类成像类摄影机摄影机辐射计辐射计光谱仪光谱仪对像面扫描对像面扫描对物面扫描对物面扫描对像面扫描对像面扫描对物面扫描对物面扫描5、遥感的特点遥感的特点空间特性空间特性视域范围大,具有宏观性视域范围大,具有宏观性光谱特性光谱特性光谱范围广,扩大对地物光谱范围广,扩大对地物特性的研究特性的研究时相特性时相特性能够瞬间成像和周期成像,能够瞬间成像和周期成像,又利于动态监测和研究。
又利于动态监测和研究。
1.2遥感的发展概况1、国际遥感现状和发展趋势国际遥感现状和发展趋势
(1)遥感由航空向航天发展
(2)高时间、空间、光谱分辨率(3)与GPS、GIS、ES技术相结合(4)应用领域发展到林业、地质、农业和土地利用、气象、环境和工程选址等各种行业。
发展趋势发展趋势1970.4.24现在现在中国进行了中国进行了54次航天器发射次航天器发射共发射了共发射了59颗卫星(颗卫星(52颗入轨)颗入轨)7艘神舟号飞船艘神舟号飞船52颗卫星中,遥感卫星颗卫星中,遥感卫星27颗,平均颗,平均1颗颗/年年(9752002),占入轨),占入轨52%。
07年探月工程年探月工程“嫦娥一号嫦娥一号”表明:
表明:
国家重视航天遥感国家重视航天遥感遥感卫星在航天事业中占有重要地位遥感卫星在航天事业中占有重要地位2、我国遥感事业的发展我国遥感事业的发展具有对各种气象卫星、资源卫星、航具有对各种气象卫星、资源卫星、航空摄影测量等多种遥感数据处理的能空摄影测量等多种遥感数据处理的能力力具有强大的数据存储、快速处理、传具有强大的数据存储、快速处理、传输、信息提取、应用软件、图形图像输、信息提取、应用软件、图形图像制作输出能力制作输出能力1.3遥感技术在林业中的发展状况1、林业遥感的特点、林业遥感的特点1953年西南、西北林区试点航空遥感:
目视调查法19541964全国资源第一次清查:
森林抽样调查法70年代航天遥感图应用试验,绘制森林分布图,估测森林蓄积量。
80年代随着电子计算机的快速发展,引入了计算机图像处理系统,对森林监测和林业信息管理有了深刻的影响。
90年代航天遥感、GPS技术、GIS技术的发展的,提供了更广阔的数据源,更强大的管理分析功能。
现阶段数字林业技术2、林业遥感的发展状况、林业遥感的发展状况林业遥感林业遥感第二章第二章遥感物理基础主要内容主要内容一、一、电磁波、电磁波谱电磁波、电磁波谱二、二、大气窗口及遥感常用的波谱范围大气窗口及遥感常用的波谱范围三、三、地物波谱特征及其影响因素地物波谱特征及其影响因素四、地物光谱测量仪器介绍四、地物光谱测量仪器介绍2.1电磁波、电磁波谱1、电磁波定义、电磁辐射、电磁波定义、电磁辐射电磁波电磁波是自然界中以“场”的形式存在的一种物质,变化的电场和磁场相互共同依存,交替产生,由近及远地向周围空间的传播就是电磁波。
举例:
X射线、紫外线、可见光、红外线等电磁辐射电磁辐射:
物体发射或反射电磁波。
太阳是最大的辐射体。
电磁辐射有其波长和频率.2、电磁波谱、电磁波谱电磁波谱将电磁辐射的波长(或频率)大小的变化依次排列成为一个序谱,成为电磁波谱。
紫紫0.380.43蓝蓝0.430.47青青0.470.50绿绿0.500.56黄黄0.560.59橙橙0.590.62红红0.620.76波段波段波长波长长波长波中波和短波中波和短波超短波超短波大于大于3000m103000m110m微波微波1mm1m红外波段红外波段超远红外超远红外远红外远红外中红外中红外近红外近红外0.761000m151000m615m36m0.763m可见光可见光红红橙橙黄黄绿绿青青蓝蓝紫紫0.380.76m0.620.76m0.590.62m0.560.59m0.500.56m0.470.50m0.430.47m0.380.43m紫外线紫外线10-33.810-1mX射线射线10-610-3m射线射线小于小于10-6m2.2大气窗口及遥感常用的波谱范围太阳是被动遥感最主要的辐射源。
太阳辐射包括了整个电磁波谱范围。
传感器从空中或空间接收地物反射的电磁波,主要是来自太阳辐射的一种转换形式。
1、太阳辐射、太阳辐射35,814um红外窗口2、大气窗口、大气窗口太阳辐射是连续的电磁波谱,其能量通过大气层时,由于大气的吸收、反射、散射,而造成了衰减。
这种作用与各波段强度不同有关,一般将电磁波谱中被大气吸收较少而透射较多的波段,称为大气窗口。
0.40.7um可见光窗口。
0.31.15微米,可见光、部分紫外光、部分近红外。
主要微米,可见光、部分紫外光、部分近红外。
主要收集目标信息收集目标信息1.32.5微米,近红外、地质遥感微米,近红外、地质遥感3.55.0微米中红外,探测高温目标,森林火灾、火山、微米中红外,探测高温目标,森林火灾、火山、核爆炸。
核爆炸。
814微米,热红外,地物的发射波谱,探测的信息反映微米,热红外,地物的发射波谱,探测的信息反映地物的发射率及温度地物的发射率及温度1.0微米微米1米,微波,穿透性,全天候米,微波,穿透性,全天候3、遥感常用的波谱范围、遥感常用的波谱范围紫紫0.380.43um蓝蓝0.430.47um青青0.470.50um绿绿0.500.56um黄黄0.560.59um橙橙0.590.62um红红0.620.76um名称名称波长范围波长范围紫外线紫外线10-120.4um可见光可见光0.40.76um红红外外线线近红外近红外0.763.0um中红外中红外36um远红外远红外615um超远红外超远红外151000um微波微波毫米波毫米波110mm厘米波厘米波110cm分米波分米波10cm1m2.3地物波谱特征及其影响因素1、反射类型、反射类型2、反射率、光谱反射率、反射率、光谱反射率、地物光谱反射特性曲线地物光谱反射特性曲线反射率反射率:
反射辐射量和入射辐射量之比。
:
反射辐射量和入射辐射量之比。
光谱反射率光谱反射率:
某一波长的反射辐射量和入射:
某一波长的反射辐射量和入射辐射量之比。
辐射量之比。
反射波谱特性曲线反射波谱特性曲线:
描述某物体的光谱反射率随波长变化的规律,以波长为横坐标,反射率为纵坐标所得的曲线。
地物的光谱特性地物的光谱特性:
任何地物都有自身的电磁辐射规律,如反射、发射、吸收电磁波的特性。
少数还有透射电磁波的特性。
地物的这种特性称为:
地物的光谱特性。
3、几种典型的地物光谱反射特性曲线、几种典型的地物光谱反射特性曲线不同类地物的光谱特征曲线不同类地物的光谱特征曲线路面光谱特性曲线同类地物的光谱特征曲线同类地物的光谱特征曲线不同湿度对水泥地面反射率会有影响,越湿反射率越低不同湿度对水泥地面反射率会有影响,越湿反射率越低含水量对于水泥道路光谱曲线是有影响的。
对于水泥含水量对于水泥道路光谱曲线是有影响的。
对于水泥道路,道路含水会使整个光谱反射率下降。
但是波形道路,道路含水会使整个光谱反射率下降。
但是波形整体上保持不变。
整体上保持不变。
水的光谱特性曲线植物光谱特征曲线植物光谱特征曲线0.55(绿光)0.67(红光)植被结构植被结构植被含水量植被含水量植被叶绿植被叶绿素含量素含量纯净水的光纯净水的光谱特性曲线谱特性曲线东湖水的光东湖水的光谱特性曲线谱特性曲线水稻光谱水稻光谱特性曲线特性曲线草光谱特草光谱特性曲线性曲线不同叶绿素浓度的叶片光谱曲线不同叶绿素浓度的叶片光谱曲线情况绿峰净高度绿峰净高度大-叶子10.670671.055大-叶子20.654372.2637小-叶子10.572163.6098小-叶子20.571761.7199不同叶绿素浓度的叶片光谱值差异不同叶绿素浓度的叶片光谱值差异不同盖度的植物冠层光谱曲线差异不同盖度的植物冠层光谱曲线差异序号覆盖度大的红边斜率值覆盖度小的红边斜率值13.0821.31623.1301.37933.1581.440从上面的数据可以很清楚的发现,由于覆盖度的差异引起的红边斜率不同是很明显的。
2、同一地物在不同的条件下的同一地物在不同的条件下的光谱特性曲线也不同。
光谱特性曲线也不同。
1、不同类地物有不同的波谱特不同类地物有不同的波谱特性曲线。
性曲线。
反射波谱特性曲线特点反射波谱特性曲线特点地物电磁波光谱特征的差异是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。
遥感识别地物性质的基本原理。
4、影响光谱反射特性的因素、影响光谱反射特性的因素季节的影响季节的影响健康状况的影响健康状况的影响水分和营养条件的变化水分和营养条件的变化测定时传感器和光源方向的关系测定时传感器和光源方向的关系传感器高度不同时光谱反射值的变化传感器高度不同时光谱反射值的变化由于季节的变化,尤其在叶子萌发后一个时期内河叶子脱落期间,其细胞结构、叶绿素等都发生了变化季节的影响季节的影响健康状况的影响健康状况的影响叶绿素起变化,活细胞组织受到损害水分和营养条件的变化水分和营养条件的变化植物的含水量的变化对光谱反射的影响与水的吸收带相同,当植物含水量高时在水的吸收带反射明显降低,否则含水量增大。
测定时传感器和光源方向的关系测定时传感器和光源方向的关系测定的方向不同,会造成光谱值有很大的不同。
82度观测角60度观测角45度观测角传感器高度不同时光谱反射值的变化传感器高度不同时光谱反射值的变化当传感器距地物距离不同,其反射穿过大气层的厚度不同,亦即受到大气层的散射、吸收、反射等的影响不同,所以测定的高度不同时,其发射率不同。
当植物混交时,传感器所接收到的是混合光谱。
测定植物光谱时应注意的问题测定植物光谱时应注意的问题
(1)物候情况叶量、叶绿素含量、叶组织含水量
(2)叶组织位置受光量不同(3)叶密度和植物密度是否有混合光谱(4)林分表面积和垂直结构光照的不同(5)林分树种组成和混交方式混合光谱(6)测定植物光谱时间(7)风速影响2.4地物波谱测量仪器叶片光谱采用美国ASD公司生产的ASD手持式野外光谱仪(FieldSpecHandHeld)
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