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第一节遥感技术的概况（2课时）

遥感从字面上说就是从远处感觉事物。

严格一点的意义上定义为：

远远地去感觉某一定对象的技术。

广义地讲，遥感是不直接接触地收集关于某一定对象的某种或某些特定的信息，从而了解这个对象的性质。

很早以前，人们就希望从空中来观察地球，当时人们使用的是普通的照相机，后来发展成为专门的航空照相机。

航空摄影的技术在世界大战期间获得了长足的发展，基于这种照片的识别技术也得到了提高。

随着飞行器技术的提高，尤其是火箭和卫星的出现，遥感技术获得了一个全新的平台。

现在，遥感技术也日新月异，成为在国民经济建设中不可取少的一种重要技术，尤其在军事方面的应用也很广泛。

遥感中收集到的信息，就是物体发射或者被它反射的电磁波。

这些电磁波包括近紫外、红外线、可见光、微波等。

收集电磁波信息的装置叫做传感器。

装载传感器的地方，称为平台。

遥感就是用装在平台上的传感器来收集（测定）由对象辐射或（和）反射来的电磁波，再通过对这些数据进行分析和处理，获得对象信息的技术。

遥感技术的迅速发展，一个重要的因素是它应用于我们所生活的环境。

人们越来越需要深刻地了解我们的地球，了解它的资源，了解他的变化，以便合理安排生产和生活活动．

遥感中可以使用可见光和近红外区的电磁波进行遥感，这是利用了对象的反射特性，这种方式是航空摄影发展而来的结果，也是最为广泛应用的一种，在月球上观察地球就是这样的。

另外有两类技术也在遥感中大显身手。

其一是使用热红外和热成像技术，主要是利用了物体的辐射特性。

热成像是与远距离测量地球表面特征的温度有关的遥感分支。

它所研究的问题小到可以探测一间屋子的热能量泄漏，大到可以研究地球表面的洋流。

因为温度实质是地球环境中一切物理、化学和生物过程的重要控制因素之一。

因此，温度数据在经营管理地球资源的活动中必然占有极其重要的地位。

其二是利用微波遥感器进行遥感。

微波遥感分为被动式和主动式。

主动式的微波遥感器主要是侧视雷达。

它是在50年代为军事侦察目的而发展的。

它目前的重要应用主要在于快速取得大片有云地区的地面资源情报数据。

被动式微波遥感器感受的是它们视场内的自然可利用的微波能量，其工作方式和热辐射计或热扫描仪非常相似，但是能够接受到的信号也比热红外区微弱得多，同时信号所伴随的噪声也大得多。

因此这种信号的判释问题也要比其他各种遥感器困难得多。

但和侧视雷达一样也有全天候的特性。

依靠选择适合的工作波长，可以用它或者穿透大气，或者观察大气。

通常来说，微波遥感用在大气的各项数据的测量上，在海洋学、油污探测、融雪测定等方面都有应用。

第二节遥感技术在农业中的应用（3课时）

土地资源调查包括对土壤、地形、植被、表层、气候、水文和地下水等各种农业自然要素的调查。

如在中利用砂质土和粘质土对可见光光谱的反射,前者较强,后者较弱，以及二者因不同的水分状况、有机质含量、盐分含量和表面粗糙度而产生不同的光谱反射等特性，通过对黑白片上不同灰阶的影像灰度和图形特征进行专业解译，就可勾绘出不同的专业图件，如土壤解译图、水资源解译图、森林解译图、草原类型解译图等。

航空像片由于其直观性和几何精度较好，且影像的光学纠正与精绘技术较成熟，已成为的常规手段。

70年代以后，陆地卫星开始运用于中小比例尺的土地资源调查与清查。

因价格便宜，取得影像较易，而为不少发展中国家所应用。

制图比例尺逐渐扩大到1:

50000至1:

25000。

以《干旱半干旱地区灌溉农业中的遥感应用》为例

1耕地变化

灌区面积一般都是经过逐级调查统计得来，据当地部门反映，可能与实际面积有较大出入。

以灌区1978年mss与2002年ETM为基础，分别解译了这2年灌区的耕地面积（见图）考虑到灌区耕地地块间的田埂、小路等在影像上均为混合像元而被当成耕地，须乘上有效的参数，另外还分析了耕地主要转化类型，如左图对应红色圆圈标出的1，2，3分别代表了3种主要变化类型

2灌区土地盐碱化遥感分析

土地盐碱化现象在干旱半干旱平原地区容易发生。

青铜峡灌区以前由于大水漫灌，使低下水位过高，导致较严重的土地盐渍化问题，灌区盐渍化土壤的分布呈现上游轻下游重，而且越到下游，盐化面积越大，中，重盐渍化去面积的比例也越大，这与灌区下游排水条件差，地下水位高的灌溉保证率低等有密切关系，遥感为大面积实时动态监测盐碱土状况提供了可能，与一般耕地相比，盐碱土在可见光和近红外波段光谱响应强，土壤盐碱化程度高，光谱响应越强，遥感影像时的选择对盐碱化程度越高，光谱响应越强，遥感影像时相的选择对盐碱地调查研究非常重要，青铜峡灌区四月份土壤干旱，地表返盐严重，应该选择这期间的影像监测土壤盐渍化分布，在TM743上，盐渍地形态上特征明显，边界清晰，色调粉红，粉白，纹理结构均一，植被很少。

位于北部的银北灌区土壤盐渍化比较严重，分析其原因，主要是因为银北地处黄河宁夏断线6层中心，地下水排泄不畅，致使地下水位过高，地下水矿化度高

3灌区作物种植结构变化遥感分析

青铜峡灌区的习惯种植物有春小麦、夏玉米、水稻其次还有豆类、油料类作物、蔬菜瓜果等水稻耗水最高其次是小麦、玉米。

由于灌溉条件的限制、经济收益的变化以及土壤种植条件的改变，尤其是黄河水资源统一调度的实施，大幅度压缩了宁夏的引黄水量，导致全区水资源供需矛盾突出，。

作为耗水大户的灌区自然是节水潜力最大的地区，所以灌区作物种植结构有较大的调整，此研究选用灌区1999年与2003年遥感影像分析了灌区在这2个年代的种植结构情况，1999年只有单期影像，主要采用分层分类法，为了提高分类精度，在原始影像经过预处理后进行了主成分变换，然后计算灌区植被指数，将其作为新的特征参数加入变换后的影像通道，采用分层分类法去分出不同的作物，然后分别进行作物种类识别，而2003年又3个时相影像，主要参照灌区作物物候特征，分别提取各类作物种植分布信息，监测结果见下图。

遥感在土地资源调查方面已经取得了相应的成果：

（1）1980年6月～1983年12月，在全国农业区划委员会办公室的组织下，会同国家测绘局、林业部、农牧渔业部及有关的46个单位298名科技人员，“利用MSS卫片进行全国土地资源概查”。

第一次利用美国陆地卫星MSS数据进行了全国范围15个地类的土地利用现状调查，并按１∶５０万比例尺成图，宏观地反映了我国土地资源的基本状况，填补了我国土地资源不清的空白。

（2）土壤侵蚀遥感调查。

八十年代中期，主要利用美国陆地卫星资料进行了土壤侵蚀分区、分类、分级制图。

各区制图比例尺不小于1∶50万，全国拼图后缩成1∶100万、1∶200万、1∶250万成果图，并制成1∶400万土壤侵蚀区划图。

（3） 中国北方草原草畜动态平衡监测研究。

1989-1993年，在国家航天办的资助下，全国农业区划办公室组织有关单位，利用遥感技术建立了我国北方草原草畜动态平衡监测业务化运行系统。

该项目主要利用陆地卫星资料和NOAA气象卫星资料估测草地生物量，1995年获部科技进步一等奖，1997年获国家科技进步二等奖，是我国农业遥感技术进入业务化运行的突破口。

（4） 全国耕地变化遥感监测。

1993-1996年期间，全国农业资源区划办公室组织有关技术单位，利用美国陆地卫星图像连续四年开展了全国耕地变化遥感监测工作，其结果引起了中央有关部门的高度重视，为合理利用每寸土地，保护农业耕地提供了辅助决策依据。

另外，从遥感技术应用方法上来说，一方面可以建立起全国耕地变化动态监测的常规运行系统；另一方面，为今后开展类似问题的研究找到了一条可行的技术路线和工作方法。

农作物估产

　基本思路：

农作物的产量取决于农作物面积和单位面积的产量。

使用遥感技术能测出农作物的种植面积，也能够在大面积范围内对农作物叶子的光谱反射进行观测。

因此，如果掌握了农作物的光谱反射特性与农作物生长状况的规律，也就是运用农作物的光谱反射特性，作为农作物的光谱反射特性，作为农作物生长状态的指标，来判读不同地区的农作物的生长状态如密度、长病虫害、成熟程度等决定产量指标的因素，并且还掌握各地决定作物生长的基本条件如气候、土壤、地形、水利、等等有可能对作物的产量进行估测。

旱涝灾情监测与预报

在旱灾监测方面主要有光学遥感和微波遥感两种主要方法。

光学遥感中，热惯量法和作物缺水指数法可分别较好的实现农业旱情监测，温度植被指数、植被供水指数和条件植被指数同时考虑了作物植被指数和地表温度。

微波遥感被认定为是当前土壤水分监测中最有效的方法。

主动微波遥感空间分辨率较高，但对土壤粗糙度和植被敏感；被动微波遥感空间分辨率低，重访周期短，对大尺度农业旱灾监测具有较大潜力。

为提高农业旱灾监测中土壤水分遥感反演的精度和效率，采用光学遥感和微波遥感的结合的方法是将来的研究方向。

（闫峰，2006）

在洪涝灾情的快速监测方面，戴昌达等人应用灾中的Radarsat-SAR和灾前的TM数据，以不规则三角网（TIN）的方法实现了高精度的几何配准。

然后，通过波段相关性和信息熵值分析，选取最佳波段，最后对于不同融合模型得出的图像进行对比，得出结论：

以灾中SAR和灾前TM的一个近红外（TM5或TM7）以及一个可见光波段（TM3最佳），分别赋RGB色合成的图像效果很好，能够轻松识别区分洪涝淹没的绝产区、土壤滞水减产区和未受灾区，并且操作简便，能满足洪涝灾情快速反应要求。

（戴昌达，2003）

●作物病虫害监测与预报

主要方法植被指数法和红边参数法

植被指数法：

农作物发生病虫害时常表现为作物外部形态和内部生理结构的变化。

外部形态变化主要表现为作物卷叶、叶片脱落等症状;作物叶片内部生理结构的变化是叶绿素减少,光合作用、养分水分吸收等机能衰退等。

这种变化也导致了各种植被指数的变化，因此能够利用植被指数的变化来监测病虫害的发生与发展。

红边参数法：

主要采用红边斜率和红边位置来描述红边的特性。

红边斜率主要与植被覆盖度或叶面积指数有关,覆盖度越高越大,红边斜率就越大。

红边位置是指光谱反射率增长率最大处所对应的波长,由曲线拐点波长确定。

当农作物遭受病虫害时,叶绿素含量下降,导致红边陡升段斜率的降低出现红边位置蓝移,因此利用红边参数可较好的监测农作物病虫灾害情况。

在世界上,蝗虫号称农业天敌,在遥感监测蝗虫方面,主要方法有蝗虫生境分类法。

由于蝗虫体积很小，很难用遥感对其直接监测，常见做法是通过对蝗虫生境进行监测，从而实现对蝗虫灾害的监测。

以河北省黄骅地区为研究区，基于两个时相的TM图像，采用3种遥感波段（见下表）组合方案，以及最大似然分类和基于知识分层分类两种分类方法，进行东亚飞蝗生境分类研究。

结果表明加入纹理的最大似然分类方法分

类精度最高。

（李开丽，倪绍祥，2006）

第三节遥感技术在军事中的应用（1课时）

遥感在军事科学上的应用是显然的，因为可以远距离地观察目标，而且可以获得相对宏观的分析数据。

在军事上，遥感的用途大致有：

首先是对目标国家和地区的资源状况的监视。

通过有效地监视资源及其变化，可以帮助确定战略的目标。

其次，监视对方军事部署和大规模的军事移动。

许多军事部署的位置信息可以通过高精度的卫星遥感获得，大规模的军事移动也容易在遥感器上留下痕迹，这些都对于对应国家采取相应的措施提供了快速而有效的信息。

其次，在具体的作战当中，遥感可以帮助分析局部的地形、资源状况，从而帮助己方进行战术行动的方案判断。

各种军用卫星的发射，也为全方位地监视目标提供了基础。

现代战争作为数字化的战争，信息在战争中是至关重要的，遥感作为一项能够大范围、高精度、快速获得信息的技术，必然能够在未来的战争中获得更多的应用。