遥感水文.ppt
遥感水文,1 水体的光谱特性2 水文过程遥感3 水环境遥感,遥感特征,遥感从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。遥感数据特征大面积的同步观测时效性数据的综合性和可比性经济性,遥感数据的获取与处理,3,电磁波谱,遥感水文的优势,（1）可一次性获取大范围的地物信息（2）信息量大，全天候监测（3）收集资料方便，无地域局限性（4）收集资料快捷,1 水体的光谱特性,从水体中得到的遥感光谱信号是多种信号的复合体，它包括了大气散射及水面、水底的反射以及水体中多种综合因素的散射辐射。,6,水体中叶绿素的光谱信号、悬浮泥沙、污染物、流场等的光谱信号。,1 水体的光谱特性,7,水面反射光：约3.5%到达水面的光被直接反射。反射强度与水面性质有关，如水面冰层、水面浮游生物等。透射进入水中的光大部分被水分子和水中其它物质吸收和散射，强度与浑浊度等有关，浑浊度越大，水下散射光越强。衰减后的水中散射光部分到达水体底部形成底部反射光，它的强度与水深负相关，且随着水体浑浊度的增大而减小。水中光：水中散射光的向上部分及浅水条件下底部反射光共同组成，或称离水反射辐射。以上水体的散射和反射发生在一定深度的水体，称为体散射。水体的光谱特征主要表面为体散射，而非表面反射。,1 水体的光谱特性,8,纯水在 400 1100 nm之间的吸收和散射特性,1 水体的光谱特性,9,不同泥沙含量水体的反射光谱曲线,水体的反射率很低，随波长增大逐渐变低，在近红外的遥感影像上，清澈的水体呈黑色。确定地面有无水体，应选择近红外波段影像。,蓝波段对水体有较大的透射能力，因此该波段的色调可反映水深和浅水区的水下地形。,2 水文过程遥感,降雨量蒸发量土壤含水量,10,降雨量遥感,气象雷达气象雷达发射某一特定频率无线电波，大气中云滴反射回此一特定频率的信号由接收到反射信号的时间可推知云雨所在的位置。由反射信号强度分布可推知云雨区的结构与水分子的多寡与分布。气象雷达多用于局部短期降雨监测气象卫星,11,降雨量遥感,气象卫星,12,雷达回波图。图中雷达回波，颜色数值越高 表示云雨系统含水量愈多，但不能直接代表地面降水量的多寡。,降雨量遥感,气象雷达气象卫星基本原理：通过监测云层高度和厚度推测降雨量。卫星不发出探测能量，而是被动地接收云层辐射的红外线或反射的可见光，故分类为被动遥测。以配置的仪器，所提供的卫星影像图，最常用到的可分有可见光云图与红外线云图。多用于大面积降雨估算,13,14,15,蒸发量遥感,遥感可为蒸发量的计算提供以下数据：辐射信息：如太阳辐射、地表反照率和净辐射地表植被覆盖信息，如植被类型、覆盖率、叶面积指数、冠层结构等表面的水分状况和温度信息将以上信息与传统蒸发量计算方法相结合统计经验法能量平衡法数值模型法,16,利用遥感数据计算蒸发量的优势？,土壤含水量遥感,17,土壤含水量遥感,光学遥感监测土壤水分热惯量法：利用热红外遥感影像反演下垫面温度，建立与土壤热惯量、土壤水分含量的关系植被指数法：被认为植被的缺水状况可以通过不同的遥感植被指数来表征，通过植被指数来间接估算土壤水分作物缺水指数法：作物缺水指数是土壤水分的一个度量指标，它是由作物冠层温度值转换来的，是利用热红外遥感温度和常规气象资料来间接的监测植被条件下的土壤水分,18,土壤含水量遥感,光学遥感监测土壤水分被动微波遥感：主要是通过微波辐射计获得土壤的亮温温度，然后通过物理模型反演土壤水分或与土壤湿度建立经验统计模型主动微波遥感：通过试验数据的相关分析建立土壤湿度与后向散射系数之间的经验函数,19,3 水环境遥感,分析遥感影像，获得水体的分布、泥沙、叶绿素、有机质等的状况和水深、水温等要素信息。,20,水域面积,遥感研究水域的演变水域面积大，变化快，形态独特；水在各波段具有明显的特性；水域演变后多能在原地保留一定湿度和形态（1）河流、水系变化（2）湖泊演变（3）河口三角洲演变（4）海岸带演变,21,水域面积,22,渤海海域海冰监测图像,水深,23,清水不同深度的光谱特征,随水深增加，水体对光谱组成的影响增大，在水深20 m处，近红外波段的通量已几乎不存在。蓝-绿波段对研究水深和水底特征是有效的。不同波长的光对水体的透射作用和穿深能力不同，所以在水体不同波段的光谱实际反映了不同厚度水体的信息特征。如蓝-绿波段的穿透深度约为1020 m，红波段穿透浓度约2 m。,水深,24,含沙量,25,不同泥沙含量水体的反射光谱曲线,浑浊水体的反射波谱曲线整体高于清水，水色随浑浊度增加，由蓝色向绿色、黄色转变。随泥沙浓度加大，波谱反射峰值向长波方向移动（红移）。随泥沙浓度加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。泥沙的定量遥感一般通过理论模型或经验模型进行反演。,水温,26,全球海面温度分布,水体热容大，热惯量在，昼夜温差小，在热红外波段有明显特征。,叶绿素含量,27,不同叶绿素含量水体的反射光谱曲线,3 水环境遥感,遥感传感器记录的是地表物体的电磁波辐射特性（强弱变化及空间变化），因此只有在较大程度上直接或间接影响水体的电磁波辐射性质的水环境化学物质才有可能通过遥感技术加以探测，并非所有水环境化学研究的内容都可以辅以遥感手段。,28,3 水污染,内陆水体中决定光谱反射率的污染物质浮游植物，主要是藻类 由浮游植物死亡而产生的有机碎屑以及陆生或湖体底泥经再悬浮而产生的无机悬浮颗粒，总称为非色素悬浮物（以下简称悬浮物）由黄腐酸、腐殖酸组成的溶解性有机物，通常称为黄色物质,29,3 水污染,30,3 水污染,31,水质遥感对影像的要求,注：表内数字是指理想值，括弧内的数字是最低限度允许值。,3 水污染,32,太湖蓝藻的遥感监测（landsat TM）,受到遥感技术自身局限性的制约，应用过程中尚具有如下问题：(1)遥感的尺度（空间、时间）与研究区水文尺度差别(2)遥感数据的精度偏低(3)现行的遥感数据提取水文变量方法应用范围较窄，缺乏普适性(4)遥感数据参数化和特征值提取方法尚不完善,遥感水文存在问题,34,35,36,37,38,39,40,只有在较大程度上直接或间接影响水体的电磁波辐射性质的水环境化学物质（如泥沙、叶绿素、有机质等）才有可能通过遥感技术加以探测，并非所有水环境化学研究的内容都可以辅以遥感手段。水环境遥感数据的解释，必需建立在水文过程机理基础上，不能只通过数学上的数值相关得出结论。水环境遥感模型在不同地区、不同时段应用时要注意适用性。,
