3.3.2遥感技术及其应用

曾有报道，北京中关村某高科技厂家在建设厂房时要求使用一种高科技合成（具有质轻、防晒等功能）材料作为房顶，但施工方在施工过程中为了获取更多的利润，有些房顶只使用一般材料，由于外观看不出差异，厂家被蒙在鼓里，一年后，北京某遥感专业的实习学生在判读中关村多种波段的遥感图像时，发现这家工厂的厂房屋顶材质不同，于是向厂方了解，厂方否认用了不同材质，经实习学生的进一步解释，厂家终于明白施工方用了劣质材料，因此，施工方不得不承认这一事实，并加以赔偿。为什么肉眼难以分辨，遥感却具有“火眼金睛”？你知道吗？遥感技术可以打假！（一）遥感的概念与发展遥感（Remotesensing简称RS）就是遥远的感知,指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。一、遥感技术1.概念2.遥感技术的基本原理地球上的物体都在不停地发射（辐射）、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是不同的。人们根据电磁波的差异来辨析物体的不同的这个原理，利用一定的技术设备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。遥感技术就是在这个原理的基础上发展起的。遥感卫星树木水体草丛裸露的地表路面建筑物3.遥感技术的发展人类早期遥感活动的“遥感平台”曾经使用风筝、鸽子等，为后来的航空遥感提供了思路。阅读国际空间站我国神舟号飞船法国SPOT-4卫星遥感卫星总结：遥感技术是随着工作平台、传感器和探测器的发展而发展的。4.现代遥感技术的特点以下文字材料反映了现代遥感技术的哪些特点？一张比例尺为1：35000的23cm×23cm的航空图片，可反映出60多平方千米的地理景观实况；一幅陆地卫星TM（专题制图仪）图像，其覆盖面积可达34255平方千米。特点1：视域广阔，监测范围大陆地卫星Ⅴ、Ⅵ的运行周期为16天，即每16天可以对全球陆地表面成像一遍；NOAA气象卫星每天能接收两次覆盖全球的图像。特点2：动态监测、实时传输强调：这种特点有利于及时发现病虫害、洪水及森林火灾等自然灾害，为抗灾、减灾工作提供可靠的科学依据。遥感的工作过程为从远离地面的不同工作平台（如高塔、气球、飞机、火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等）上通过各种传感器和探测器（如照相机、红外探测仪、雷达等）对地球表面电磁波（辐射）进行探测，并经过信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测。5.遥感的工作过程简化工作过程为：遥感影像分为黑白影像和彩色影像两种。6.遥感影像的种类和判读方法：林地与草地两层别墅区（1）黑白影像：各物体的灰度不同。草地和林地颜色较深，建筑物为灰白色。（2）彩色影像包括真彩色和假彩色真彩色：相片的色彩与天然实物的色彩十分接近。假彩色：底片为非可见光波段相片，由人工根据需要添加颜色合成，与天然实物色彩不同。国产韩国合资水泥相同颜色的油漆在遥感相片中的差异标准假彩色：草、树和庄稼覆盖地区通常为红色，而水是蓝黑色或深蓝色的，城市、村庄等人工建筑为灰白色或浅蓝色。水文要素植被人工建筑红色深蓝色蓝黑色灰白色浅蓝色（二）遥感技术系统与遥感类型１．遥感技术系统的组成最关键装置由遥感平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。遥感平台高度目的·用途其它静止卫星36,000km定点地球观测气象卫星圆轨道卫星（地球观测卫星）500km—1,000km定期地球观测LandsatSPOTMOS等小卫星400km左右各种调查航天飞机240km—350km不定期地球观测空间实验天线探空仪100m—100km各种调查（气象等）高高度喷气机10,000—12,000m侦察大范围调查遥感平台遥感平台高度目的·用途其它中低高度飞机500—8,000m各种调查航空摄影测量飞艇500—3,000m空中侦察各种调查直升机100—2,000m各种调查摄影测量无线遥控飞机500m以下各种调查摄影测量飞机直升机牵引飞机50—500m各种调查摄影测量牵引滑翔机系留气球800以下各种调查索道10—40m遗址调查吊车5—50m近距离摄影测量地面测量车0—30m地面实况调查车载升降台传感器：直接获得目标物信息的仪器，用以测量和记录目标物反射或发射的电磁波的强度和特性。分类特性举例工作方式被动式传感器被动地探测目标物所反射或辐射的电磁波摄影机、照相机、红外多波段扫描仪主动式传感器本身发射电磁波然后接收它的回波雷达记录方式成像传感器以影像表示探测信息摄影机、扫描仪、成像雷达非成像传感器以数字或图形输出探测信息光谱仪、红外辐射计、雷达高度计摄影机主要用于可见光范围，扫描仪的工作波段较宽，雷达用于微波波段根据运载工具航天遥感、航空遥感、近地遥感根据辐射源主动式遥感和被动式遥感按照电磁波的波谱范围紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感等按应用领域或专题环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等2.遥感技术的类型航空遥感和航天遥感航天遥感航空遥感近地遥感遥感平台及高度位于大气层外的卫星、宇宙飞船等,高度80千米大气层内飞行的各类飞机、飞艇，高度20千米三角架、遥感塔、遥感车(船)、建筑物的顶部等成像特点比例尺最小，覆盖率最大，概括性强，具有宏观特点；多为多波段成像比例尺中等，画面清晰，分辨率高,可以对垂直点地物清晰成像;多为单一波段成像比例尺最大，覆盖率最小，画面最清晰，多为单一波段成像应用特点动态性好,适合对某地区连续观察,周期性好机动性强，适合做长周期(几个月及更长)观察灵活机动，费用较低,适合小范围探测航天遥感、航空遥感、近地遥感比较遥感探测与传感器运载工具飞行高度的关系探测范围大小获取资料速度快慢高运载工具飞行高度低低高高地物分辨率低长短资料获取周期地物反射波普特征——地物判读的基本依据一种物质所产生的自身辐射，或对外来辐射所产生的反射和透射，形成了该物质的一种特别标志——波谱特征。右图显示了松林、草地、红砂岩和泥浆的反射波谱曲线。可以看出，不同地物的反射率是不同的，通过对不同地物的波谱特征进行分析，就可以判断地物了。活动○新开发地区周围环境调查○地质分析○休闲设施的评估分析滑雪练习场利用标高数据来设计滑雪练习场○土地利用状况的把握○城市建设规划○环境破坏状况的把握○地下资源的勘察○国有/私有土地的管理○河川管理○机场,港弯设施等的建设规划○通过对周围环境的调查,来确定的安全系数○调查由地形数据而设计的新设备的状况○无线中转站的设置场所的调查○作物生长状况分析○作物受害原因的早期发现'作況指数90%80%75%○经济发展预测○水分补给状况监视○农业分布／作物管理○地图的制作(平面/立体地图等)○地图的定期更新○建筑物,道路等破损情况的把握○火灾发生状况的把握○紧急车辆经过道路的安排○地形变化的调查R４３三ノ宮芦屋諮墻窟伏仇曝○能随时提供世界各地发生的重大事件以及热门话题的照片平面地图标高地图▲▲▲▼▲▲▲▼○汽车自动导航系统的立体表示○为各种模拟游戏提供真实背景图像所在地周围景观的立体表示战斗模拟○道路,电线杆,上下水道,煤气管道,天线等的维修管理○海洋环境的调查防灾·灾害的监视环境、国土的管理地图制作海外信息建筑业,设施等的管理数字卫星图像娱乐农林水产业·资源的管理公共事业,房地产开发遥感技术的应用领域应用领域具体内容备注矿产资源蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域生物资源通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务二、遥感与资源普查勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域。邵阳市西北非常规合成近天然色环形构造图像寻找矿产（环形构造常常表示有成矿区）遥感在林业和农业方面的应用部门应用主要原理林业清查森林资源、检测火灾和病虫害着火树木，病害树木与正常树木反射光谱不同农业识别农作物、估算产量、灾情预报植物生长情况不同，其反射波谱特征不同全椒县孤山林场松毛虫危害分布图，红、黄、绿色分别代表反映重灾、中灾和无害区，黑色为非松林区。遥感为植物健康状况把脉A、在卫星图像上，怎样通过颜色差异判定植物的生长状况？B、根据植物健康状况在发射波谱中变化的原理，遥感还可以应用到哪些领域？健康的植物被往往呈鲜红色，长势比较弱的植被颜色比较浅，由此可判定植物的生长状况。不同的地物和地物的不同状况，有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感的工作有水体污染、分析城市大气污染、监测灾害、普查资源等。应用领域具体内容备注环境监测荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善灾害监测旱情、水灾、滑坡、虫害、森林火灾等泥石流、地震、农林病有利于防灾减灾三、遥感与灾害监测遥感与洪涝灾害1998年夏秋，长江流域发生了罕见的大洪水，洞庭湖及荆江地区受灾比较严重。国家利用飞机和卫星对该地区进行了遥感监控，获得了大量的遥感影像图，通过计算机处理后制成了淹没地区分布图，图中淹没地区和分布及各部分的范围一目了然。而且，在计算机中可对淹没面积按各种要求进行快速、准确无误的统计。遥感与环境污染美国利用卫星图像研究烟尘污染，监测到纽约因倾倒垃圾、酸液所引起的污染范围。他们曾经利用1972年10月10日的陆地卫星图像，发现有一股从纽约新建的国际造纸公司排入恰普林湖的污染流，这股污染流一直流到附近的佛蒙特州，地面的观测也证实了这个结论，为此佛蒙特州以卫星图像为证据，对该厂提出了法律诉讼。左图是没有发生洪水使得遥感图像，右图中红色部分表示洪水新淹没的范围，通过两图的对比，可获得受灾区域的分布及面积，为分洪和灾后重建提供决策依据。阅读遥感与洪涝灾害1998年5月21日14时1998年8月22日15时观察图中安乡的水情变化1.图3-36、3-37、3-38分别是黄河三角洲不同年份的卫星遥感影像。比较三幅图像，说一说，遥感影像可以帮助我们分析哪些问题。（提醒：从土地利用、环境变迁、环境问题等角度思考）遥感与环境生态1.首先对三幅图的主要地物进行判读，比较相同地物在面积、数量、密度、长度等方面的变化，然后运用相关原理进行解释。从三幅图的主要对比可以看出，黄河三角洲的面积在扩大，主要是泥沙沉积作用造成的；植被覆盖区的范围增加，是由于植树造林产生的；黄河水的泥沙增多，原因是水土流失的加剧；居住区和水产业建筑区的面积增加。2.我国的环境与灾害问题有：土地荒漠化、土壤盐碱化、环境污染、海洋生态环境破坏、植被破坏、水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农林病虫害、森林火灾等。例：遥感技术可以及时探知森林火灾发生的地点和范围，可分析大火蔓延的方向，为灭火总指挥部制定灭火计划、做出灭火部署提供科学依据。遥感与沙尘暴遥感与海啸乞力马扎罗的积雪这座“赤道上的雪峰”海拔5895米，永久性积雪的融化减少，反映了气候的变暖趋势，有人断言：不久的将来，赤道上将见不到雪峰景象了！在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。读图回答下列问题。1.图中，重度病害植物反射率明显区别于健康植物反射率的波段是()①红外线②X光③可见光④紫外线A．①②B．②③C．③④D．①③2.根据图中的原理，可用遥感技术直接()①划分植物类型②判读植物生长的土壤类型③监测树木的生长状况④估计粮食作物的产量A．①②B．②③C．③④D．①③C3.不同的地物和地物的不同状况也有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感的工作有()①判断水体污染②判断人口分布③分析城市大气污染④估算工业生产总值A．①②B．②③C．③④D．①③DD