遥感第七章ppt课件.ppt

1,TM影像解译-沈阳市,2月4日,6月11日,7月13日,10月1日,2,从上述图片中，确定针叶林，阔叶林，水田，旱地？你是如何区分出来的？,3,第七章 遥感应用,第一节 地质遥感第二节 水体遥感第三节 植被遥感第四节 土壤遥感第五节 高光谱遥感的应用,4,第一节 地质遥感,5,一、岩性的识别,岩石的反射光谱特征： (图7.1)与岩石本身的矿物成分和颜色密切相关组成岩石的矿物颗粒大小和表面粗糙度的影响岩石表面湿度的影响。,6,一、岩性的识别,2、沉积岩的影像特征及其识别沉积岩最大特点是成层性沉积岩常常形成不同的地貌特点(P227 图7.3) 沉积岩的解译应着重标志性岩层的建立.疏松的陆相碎屑岩直接与形成的地貌有关,7,沉积岩的条带状影像,8,沉积岩主要解译标志表,9,一、岩性的识别,3 、岩浆岩的影像特征及其识别 (图7.4)岩浆岩呈团块状和短的脉状,与沉积岩在形状结构上明显不同。酸性岩以花岗岩为代表，色调浅,易与围岩区分,形态常显圆形,椭圆形和多边形.基性岩色调深容易风化剥蚀成负地形:方山,台地.中性岩介于二者之间。火山岩最易识别.,4、变质岩的影像特征及其识别,与原始母岩的特征相似，由于变质作用，使得影像特征更复杂。,10,二、地质构造的识别,1、水平岩层的识别： (图7.6) 硬岩的陡坎与软岩的缓坡呈同心圆状分布。2、倾斜岩层的识别： (图7.7 图7.8) 在低分辨率遥感影像上，根据顺向坡有较长坡面，逆向坡坡长较短的特性判断岩层的倾向。在高分辨率的遥感影像上常出现岩层三角面，据此可确定岩层的产状3、褶皱及其类型的识别 注意不同分辨率遥感影像的综合应用。选择影像上显示最稳定、延续性最好的平行色带作为标志层。标志层的色带呈圈闭的圆形、椭圆形、橄榄形、长条形或马蹄形等，是确定褶皱的重要标志。,11,二、地质构造的识别,4、断层及其类型的识别： (图7.11)断层在遥感影像上有两种表现：一是线性的色调异常；二是两种不同色调的分界面呈线状延伸。地质构造标志、地貌标志、水系标志等影像特征也是判断断层存在的重要标志。5、活动断层的确定 除了具备断层的影像特征外，还具有以下特征：山形、沟谷的明显错位和变形；山形走向突然中断；山前现代或近代洪积扇错开；震中呈线形排列，活动频繁。,12,三、构造运动的分析,上升运动，在地貌上表现为山地的抬升及河流的切割；地壳的下沉区在地貌上表现为负地形。两者接触带上往往有断裂存在。在水系上，上升区表现为放射状水系；下降区则表现为汇聚状水系。,13,14,水体遥感监测的主要任务是通过对遥感影像的分析,获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而对一个地区的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。,第二节 水体遥感,15,一、水体的光谱特征,太阳光照射到水面，少部分被水面反射回空中，大部分入射到水体。入射到水体的光，又大部分被水体吸收，部分被水中悬浮物（泥沙、有机质等）反射，少部分透射到水底，被水底吸收和反射。被悬浮物反射和被水底反射的辐射，部分返回水面，折回到空中。因此遥感器所接收到的辐射就包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光。由于不同水体的水面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深和水底特性等不同，从而形成传感器上接收到的反射光谱特征存在差异，为遥感探测水体提供了基础。,16,第二节 水体遥感,一、水体的光谱特征 传感器所接受的水体的辐射包括哪些？,包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光。,不同水体的水面性质、水中悬浮物的性质和数量、水深 和水底特性的不同，传感器上接收的反射光谱特性存在差异,为遥感探测水体提供了基础。,17,一、水体的光谱特征,在可见光范围内，水体的反射率总体上比较低（一般为4%5%），并随着波长的增大逐渐降低，到 0.6微米处约2%3%，过了0.75微米，水体几乎成为全吸收体。因此，在近红外的遥感影像上，清澈的水体呈黑色。为区分水陆界线，确定地面上有无水体覆盖，应选择近红外波段的影像。水体在微波1mm30cm范围内的发射率较低，约为0.4%。平坦的水面，后向散射很弱，因此侧视雷达影像上，水体呈黑色。故用雷达影像来确定洪水淹没的范围也是有效的手段。,黄河水（泥沙含量960mg/L),长江水（92.5mg/L),湖水（47.9mg/L),18,第二节 水体遥感,二、水体界线的确定在近红外图像上，水体呈黑色；在雷达图像上，水体呈黑色。,19,20,三、水体悬浮物的确定,1、泥沙的确定（P237图7.15）浑浊水体的反射光谱曲线整体高于清水； 波谱反射峰值向长波方向移动。（“红移）清水在 0.75微米处反射率接近于零，而含有泥沙的浑浊水至0.93微米处反射率才接近于零；,21,1、泥沙的确定, 随着悬浮泥沙浓度的加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。 有时，近岸的浅水区，水体浑浊度与水深呈一定的对应关系，浅水区的波浪和水流对水底泥沙的扰动作用比较强烈，使水体浑浊，故遥感影像上色调较浅。而深水处扰动作用较弱，水体较清，遥感影像上色调较深。这种情况下，遥感影像的色调间接地反映了水体的相对深度。,22,1、泥沙的确定, 波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体穿透能力较强，可反映出水面下一定深度的泥沙分布状况。 在洪泽湖的试验表明，0.50.6微米的影像可反映 2.5m水深的泥沙；0.60.7微米的影像可反映1.5m水深的泥沙；0.70.8微米影像反映0.5m泥沙；0.81.l微米仅能反映水面0.02mm厚水层的泥沙分布状况。因此，以不同波段探测泥沙可构成水中泥沙分布的立体模式。,23,2、叶绿素的确定水体叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿光波段的反射率增高；水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而呈灰色，甚至浅灰色。四、水温的探测热红外图像，白天水体为暗色调，夜晚为浅色调。,24,2003年6月东太平洋金枪鱼延绳钓和竹荚鱼区叶绿素平均分布图,大洋渔场的分布与海温和叶绿素浓度的分布息息相关，海温和叶绿素指数是影响大洋鱼群的种类、分布范围和活动规律的重要因素之一，也是指导渔业部门进行渔业生产的重要信息。,2003年，利用海洋一号卫星，对大洋渔场进行了大量的探测，获得了现场实时海温和叶绿素分布图，在此基础上制作了3-9月份逐月平均海温和叶绿素分布图,25,五、水体污染的探测,1、水体污染物浓度大且使水色显著地变黑、红、黄等，与背景水色有较大差异时，在可见光波段的影像上可识别出来。2、水体高度富营养化，可在近红外波段影像上识别出来。3、水体受到热污染，可在热红外波段影像上被识别。4、水上油溢污染可使紫外波段和近红外波段的反射率增高，可被探测出来。,六、水深的探测,蓝光波段影像上的灰度可反映水深。,26,对水质监测的目的和意义。,27,28,2007年3月份MODIS影像,3月份随着入春气温回升，水中浮游植物开始生长，3月MODIS卫星遥感监测到太湖湖面上今年首次出现蓝藻。太湖西南侧出现小范围蓝藻（如图绿色部分），将对太湖的环境与水质产生不利的影响。,气候与水环境,29,5月13由于5月以来气温持续偏高、降水偏少，导致太湖蓝藻提前大规模爆发。而近期又盛行东南偏南风，无锡、苏州境内的部分湖面受蓝藻影响最严重，尤其是无锡的梅梁湖和贡湖为重灾区,30,TM图像上的水体提取,由于时间分辨率的限制，在洪水期难以获得无云雾的TM图像，因此TM主要用于洪水灾害损失评估和本底水体的提取。从TM数据中提取水体信息的关键是区分水体与其他地物的阴影，这同样需要进行不同地物各波段的光谱值分析。,31,TM图像上的水体提取,水体、阴影的第5波段明显小于第2波段。而其它地物则刚好相反。在第2、3波段上，水体的灰度值大于阴影，将这两个波段相加可以增大这种差异。在第4、5波段上，阴影的值一般都大于水体。将这两各波段相加，可以增大这种差异。,1996年12月27日福清市,32,TM图像上的水体提取,将波段2与波段3相加，波段4与波段5相加，并作出改进后的地物波谱图。可以看出，只有水体具有波段2加波段3大于波段4加波段5的特征。,33,TM图像上的水体提取,阈值法提取水体 利用对水陆界线反映较好的Landsat5的TM第5波段，即中红外波段，通过反复试验，确定其阈值。用TM4、3、2作假彩色合成影像，用目视判读的方法检验阈值法提取水体的效果。所提取的水库和坑塘的轮廓与目视判读的一致，宽的河流与目视判读的基本一致。而较窄的河流没有被提取出来，但这些河流由目视判读也难判读出来。因此，漏提的水体非常少。同时，发现所提取的水体中有一部分并非为真正的水体，而是山体的阴影。因此，多提的水体较多。,34,TM图像上的水体提取,谱间关系法提取水体 水体具有独特的谱间关系特征，即波段2加波段3大于波段4加波段5。用同样方法检验提取效果，漏提的水体非常少，也没有发现将山体的阴影当水体提取出来。因此，该种方法提取的水体较为准确。 总之，谱间关系法比单波段阈值法提取水体更具优势。尤其是，它能将水体与阴影区分开来。该方法特别适合山区水体的提取。无论是谱间关系法还是单波段阈值法，它们对于提取一些细小的河流都有一定的局限性。这是因为，这些细小的河流都是以混和像元的形式存在。,35,植被调查是遥感的重要应用领域。植被是环境的重要组成因子，也是反映区域生态环境的最好标志之一，同时也是土壤、水文等要素的解译标志。个别植物还是找矿的指示植物。 植被解译的目的是在遥感影像上有效地确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被的生物量作出估算，因而可以为环境监测、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息服务。,第三节 植被遥感,36,第三节 植被遥感,一、植被的光谱特征1、健康植物的反射光谱特征：有两个反射峰、五个吸收谷。,37,一、植被的光谱特征,植物叶子的颜色 在可见光范围内，其反射峰值落在相应的波长范围内。叶子的组织结构叶子的含水量植物的覆盖度,2、影响植物光谱的因素,第三节 植被遥感,38,二、不同植物类型的区分,1、不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，具有不同的光谱特征。 在近红外光区，草本植物的反射高于阔叶树，阔叶树高于针叶树。2、利用植物的物候期差异来区分植物。冬季，落叶和常绿区别3、根据植物的生态条件区别植物类型。,39,二、不同植物类型的区分,1、不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，具有不同的光谱特征。茂密的草本植物在可见光区低于阔叶树，而在近红外光区高于阔叶树。阔叶树叶片中的海绵组织使得它在近红外光区的反射明显高于没有海绵组织的针叶树。在0.81.1微米的近红外光影像上，可以有效地区分出针叶树、阔叶树和草本植物。,40,2、利用植物的物候期差异来区分植物。 冬季，落叶和常绿区别 也是植被遥感重要方法之一。最明显的是冬季时，落叶树的叶子已经凋谢，叶子的色素组织都发生变化，在遥感影像上显示不出植物的影像特征，无论是可见光区和近红外光区，总体的反射率都下降，蓝光和红光的吸收谷都不明显。而常绿的树木仍然保持植物反射光谱曲线特征，两者很容易辨别。同一种植物在不同季节的光谱特征有明显的变化；不同的植物生长期不同，光谱特征的变化也是不一样的。因此通过各种植物的物候特征，生长发育的季节变化，可以利用有利时机，识别植物的种类。,41,3、根据植物的生态条件区别植物类型。 不同种类的植物，有不同的适宜生态条件，如温度条件、水分条件、土壤条件、地貌条件等等。这些条件在一个地区综合地影响着植被的分布，但其中的主导因素起着重要的作用。 受温度的限制，不同地理地带生长着不同的植物，在同一地理地带受海拔高度的影响，形成不同的温度-湿度组合和植被类型。,42,在高分辨率遥感影像上，不仅可以利用植物的光谱来区分植被类型，而且可以直接看到植物顶部和部分侧面的形状、阴影、群落结构等，可比较直接地确定乔木、灌木、草地等类型，还可以分出次一级的类型。草本植物在高分辨遥感影像上表现为大片均匀的色调，由于草本植物比较低矮因而看不出阴影。灌木：遥感影像呈不均匀的细颗粒结构，一般灌木植株高度不大，阴影不明显。乔木：形体比较高大，有明显的阴影，根据其落影可看到其侧面的轮廓。从乔木的树冠也可明显地识别出其阳面和阴面（本影）以及树冠的形状，并结合其纹理结构的粗细，明确区分出针叶树和阔叶树，甚至具体的树种。,43,三、植物生长状况的解译,健康的绿色植物具有典型的光谱特征。遭受病虫害的植物其反射光谱曲线的波状特征被拉平。,44,植物生长状况的解译 如前所述，健康的绿色植物具有典型的光谱特征。当植物生长状况发生变化时，其波谱曲线的形态也会随之改变。如植物因受到病虫害，农作物因缺乏营养和水分而生长不良时，海绵组织受到破坏，叶子的色素比例也发生变化，使得可见光区的两个吸收谷不明显，0.55微米处的反射峰按植物叶子被损伤的程度而变低、变平。近红外光区的变化更为明显，峰值被削低，甚至消失，整个反射光谱曲线的波状特征被拉平。因此，根据受损植物与健康植物光谱曲线的比较，可以确定植物受伤害的程度。,健康植物,轻微受损,严重受损,45,四、大面积农作物的遥感估产,1、根据作物的色调、图形结构等差异大的物候期的遥感影像和特定的地理位置等的特征，将其与其他植被分开。 获得植被分布图。2、利用高时相分辨率的卫星影象对作物生长的全过程进行动态监测 得到植被指数：比值植被指数、归一植被指数、差值植被指数、正交植被指数。3、建立农作物估产模式 用选定的植物灌浆期植被指数与某一作物的单产进行回归分析，得到回归方程。,46,Figure 3. NDVI image of Arizona from the MODIS sensor acquired on March 14, 2002. The image has been color coded so that areas of high NDVI appear in shades of green and areas of low NDVI appear in shades of tan and brown.,47,五、遥感植被解译的应用,1、植被制图2、城市绿化调查与生态环境评价3、草场资源调查4、林业资源调查,48,讨论：如何利用TM影像进行水稻的农作物估产？请说明你的流程。,49,第四节 土壤遥感,土壤是在地形,气候等多种成土因素的综合作用下形成的.在遥感影象上，不同的土壤类型的特征不如水体,植被等要素明显，而且，土壤的性状主要表现在剖面上，而不是在土壤的表面.土壤 判读主要通过综合分析，并依靠间接解译标志.,50,一、土壤的光谱特征,地表植被稀少的情况下，土壤 的光谱曲线与其机械组成和颜色密切相关.土壤表面有植被覆盖时,覆盖度小于15%,光谱特征与裸土相似;在15%-70%,表现为混合光谱.,51,土壤遥感,地表植被稀少的情况下，土壤 的光谱曲线与其机械组成和颜色密切相关.,52,细颗粒的土壤，表面比较平滑，具有较高的反射率，而较粗的颗粒具有相对较低的反射率。 有机质含量高，也使反射率降低。,53,土壤水的含量增加，会使反射率曲线平移下降，并有两个明显的水分吸收谷.,含水量0-4%,含水量5-12%,含水量22-32%,54,二、土壤类型的确定,确定土类确定亚类土属的的确定土种的确定土壤类型综合分析和间接解译,55,土地覆盖分类,56,土地覆盖分类,主要包括以下几个步骤：确定土地覆盖分类系统 几何校正 收集地面实况数据，建立图像解译标志 分类勾绘成图 野外实地检验、修改 数据入库、计算分类面积,57,土地覆盖分类,58,土地覆盖分类,59,土地覆盖变化监测,土地覆盖变化分为季节变化（seasonal change）和年度变化（annual change）。季节变化是以1年为周期的变化，年度变化一般来说是非周期性的或单方向的变化。 在图像中，季节变化和年度变化往往混杂在一起，但在大多数情况下要检测的是年度变化。因此必须使用两个相同季节但不同年份的图像。季节变化通常比想象的更为复杂，在寒冷地区，往往10-15天就会产生很大的变化。因此，在检测土地覆盖变化时，必须很好地了解目标地物的季节变化特征。,60,61,62,土地覆盖变化监测,63,64,65,66,67,68,69,70,71,第五节 高光谱遥感,定义：高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（Hyper-spectral RS）的简称。是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。,72,高光谱遥感,与一般遥感主要区别： 高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息； 所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线；光谱的覆盖范围从可见光到热红外的全部电磁辐射波谱范围。 一般的常规遥感不具备这些特点，常规遥感的传感器多数只有几个，十几个波段；这些波段在电磁波谱上不连续。 高光谱的信息量大大增加。,73,图谱合一,五七农场, 常州,水稻: 武香5021,水稻: 99-15,波段,74,高光谱遥感在其他领域的应用,环境与灾害高光谱图像可以用来探测危险环境因素。例如：编制酸性矿物分布图，特殊蚀变矿物分布图，评价野火危险的等级等。 利用多种航空航天遥感资料，普通遥感与高光谱遥感数据结合探测火灾的发生地点以及其他与燃烧现象有关的地表生物量，燃烧的后果，地表组成及更新情况。城市环境 高光谱和高空间分辨率遥感数据的结合，有可能细分出城市地物和人工目标。例如：结合特征提取技术，采用“分级掩模”，逐级分类再作复合处理成图，在城市地物区分过程中很有成效。但是，总的来说城市环境遥感方面的工作还有待深入研究。大气遥感、土壤调查、地质调查等方面都有应用,75,第一章：1，遥感的基本概念是什么；2，遥感的类型区分方式；第二章：电磁波谱， 大气窗口， 第6，7，10题；,76,第三章：遥感平台， 习题：1，大概了解清楚几种卫星，需清楚Landsat,SPOT卫星特性，如重复周期，波段特性等，了解IKONOS,QUICKBIRD的分辨率；2，微波成像的特点；与摄影、扫描成像有何本质区别？3，图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率是什么？,77,第四章程辐射度；图像增强；线性变换，空间滤波； 1, 模拟图像如何转变为数字图像2，叙述比值运算的意义；3，习题4，10，11，14；,78,第五章,目标识别特征；1，了解彩色红外影像的解译标志和判读方法；2，了解微波影像的解译标志和判读方法；3，P186，习题1,79,第六章,监督分类，最大似然分类法，动态聚类法；1，遥感图像分类原理和基本过程；2，影像分类常用的度量方式有哪些？3，如果根据最小距离分类法对遥感影像分类？4，比较监督分类和非监督分类的优缺点；,80,第七章,习题：1，3，4，5,