《遥感技术及其应用》.docx

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《遥感技术及其应用》

《遥感技术及其应用》

课前自主探究

一、遥感技术

1.地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收，而且不同物体对

发射、反射和吸收的特性不同。

2.遥感（简称RS）是指借助对敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对的辐射、、等信息。

并通过分析，揭示目标物的、及其变化的综合探测技术。

3.现代遥感视域广阔，监测大，可覆盖整个。

能够成像、传输、处理、迅速获取和实施监测。

4.遥感技术系统由、、、或处理设备以及相关技术等组成。

5.根据运载工具，遥感可分为、、。

6.根据辐射源，遥感可分为、；按照电磁波的波谱范围，遥感可分为、、、、等。

按照应用领域或专题，遥感可分为、、、、、

、等。

7.航天遥感使用的运载工具有：

地球资源、海洋、气象等，以及、、等。

航天遥感的主要优点是大，不受

限制，可进行、观测等。

8.航空遥感是指利用携带遥感仪器的遥感。

与航天遥感相比，航空遥感的主要优点是，可以根据主题选择适当的、适当的和

区域。

9.近地遥感是指地面高度在米以内的遥感。

近地遥感主要用于、、等中高分辨率的遥感活动中。

二、遥感与资源普查

1.勘探、调查、等是遥感技术在资源普查中应用的重要领域。

2.蕴藏矿产的地方有许多是或构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产的存在。

3.对森林、草原、绿地以及农作物等资源的调查中，通过遥感图像或图像处理技术，提取植被的分布、、、、等数据，为农业、、、等部门提供服务。

三、遥感与环境灾害监测

1.21世纪，遥感科技不仅将为社会提供高分辨率的信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且有助于人类重新审视“地球家园”，提高人们对周围生活环境与

的认识。

2.是抗洪救灾与减灾决策的重要依据。

遥感技术所具有的和

的特征，给水文预报，洪水分析等工作带来很大的便利。

参考答案

一、1.电磁波　电磁波2.电磁波　电磁波　反射　散射　特征　性质3.范围　地球瞬时　实时　快速　信息　动态4.遥感平台　传感器　信息传输装置　数字　图像5.航天遥感　航空遥感　近地遥感6.主动式遥感　被动式遥感　紫外遥感　可见光遥感　红外遥感　微波遥感　多谱段遥感　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7.专题卫星　航天飞机　宇宙飞船　航天空间站　覆盖范围　领空　定期　重复8.飞机　机动性强　传感器　飞行高度　飞行9.几十　城市遥感　海面污染监测　森林火灾监测

　二、1.矿产资源　生物资源　水资源2.地质断裂　环形3.解译　类型　结构　健康状况　产量　林业　城市绿化　环境保护

三、1.信息化　灾害2.洪水分析　实时　准确

思考讨论

1.俗话说：

“站得高，看得远。

”遥感探测与传感器运载工具的飞行高度有何关系？

答：

一般来说，运载工具飞行越高，探测的范围越大，获取资料的速度越快，周期越短，对地物的分辨率越低。

需要注意的是，遥感对地物的分辨率除与飞行高度有关外，还与传感器的性能有关。

2.假彩色图像反映的地物颜色是其真实颜色吗？

答：

在成像过程中如果分类和还原没有按照对应关系，相片的色彩为人工合成，与天然实物色彩不同，就不可能为真彩色，而称为假彩色，图像中地物颜色并非其真实颜色。

知识要点突破

知识点1　遥感技术

1.遥感技术的概念和原理

遥感，顾名思义，就是遥远地感知，是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，并通过分析，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。

用于资源评估、环境监测、灾害预警及其他地物变化的分析等。

简单地说，遥感就是利用一定的技术装备在航天器或航空器上对地物进行感知。

地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同的。

人们根据电磁波的差异来辨析物体的不同，遥感技术就是在这个原理的基础上发展起来的。

2.遥感技术的发展

人类的遥感活动远早于“遥感”名词的出现。

最早从1608年，由荷兰的眼镜商汉斯·李波尔赛制造的世界上第一架望远镜开始，就开辟了地面远距离观测事物的活动。

3.遥感技术的特点和工作过程

（1）特点：

遥感具有监测范围大、瞬时成像、实时传输、快速处理、迅速获取信息和实施动态监测等特点。

（2）工作过程

信息获取信息传输信息接收与处理信息解译与分析

遥感应用

4.遥感技术系统与遥感类型

遥感技术系统由遥感平台、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。

从不同的角度，遥感有不同的分类方法。

标准

类型

运载工具

航天遥感、航空遥感、近地遥感

电磁波的波普范围

紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感

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

传感器的工作特点

农业遥感、林业遥感

主动式、被动式

5.航天遥感、航空遥感与近地遥感的特征

类型

概念

优点

航天遥感

利用卫星、航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等携带遥感仪器的遥感

覆盖范围大，不受领空限制，可进行重复不定期观测等

航空遥感

利用飞机携带遥感仪器的遥感。

包括600~10000米的低、中空遥感，10000~25000米的高空、超高空遥感

机动性强，可以根据研究主题选择适当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域

近地遥感

距地面高度在几十米以内的遥感

用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中、高分辨率的遥感活动

6.遥感探测与传感器运载工具飞行高度的关系

传感器运载工具的飞行高度对遥感探测的范围、速度、周期、分辨率等影响很大。

一般说来，运载工具飞得越高，探测的范围越大，获得资料的速度越快，周期越短，对地物的分辨率越低；反之亦然。

需要注意的是，遥感对地物的分辨率除与飞行高度有关外，还与传感器的性能有关。

［图表点拨］

图3-27　遥感技术系统

本示意图形象地表达了遥感的工作过程。

从图中可以看出，在遥感平台上的传感器，使用光学仪器或电子仪器，接收地面物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带的形式记录下来，传送到地面接收站，经过技术处理后，进行解译与分析，最终服务于资源勘探、动态监测和有关部门的规划决策等。

图3-33　几种地物的反射波谱曲线

泥浆在整个可见光和近红外波段范围的反射率都很低；红砂岩在可见光的大部分波长范围内具有较高的反射率，但它在近红外波段的反射率低于松林和草地；在近红外波段有较高反射率的是草地和松林。

可见，不同地物对相同波段的反射率是不同的。

典型地物的判读

地物类型

吸收和反射电磁波的特性

彩色航空片

黑白近红外遥感片

彩色近红外遥感片

红外遥

感片

水体

①对蓝、绿光难以吸收　②对近红外波段吸收能力很强　③水体中的杂质对吸收能力会造成影响

①呈蓝绿色的封闭区域

②有时会有白点和黑色的污染物

①呈深色，以深灰和黑色为主②污水颜色会相对较浅

①呈深色，以黑色和蓝灰色为主　②污水多呈青色甚至黄色

①在早晨为浅色

②在夜晚为色

植被

①对可见光吸收强烈，反射绿光②对近红外反射强烈③不同植物的反射能力与其叶绿素含量有关④不同季节植物因叶绿素含量变化使得反射能力也发生变化

①多为绿色，成片分布②颜色随季节变化很大

①色调较浅，多为灰白色②植物越鲜嫩（叶绿素含量多）则颜色越浅

①色调多为浅色，多呈黄色甚至红色②植物越鲜嫩（叶绿素含量多）则颜色越浅，比如粉红色

颜色较深

城

市

居

民

区

①由于城市居民区多为混凝土结构，而混凝土吸收能力极差，反射能力极强②混凝土比热容很小，白天和晚上的温度差异很大

灰白色甚至白色

颜色很浅，白色和灰色

白色，浅灰色

深色

迁移应用

1.2011年6月9日，记者从中国国防科技局获悉，中国第二颗月球探测卫星“嫦娥二号”飞离月球，踏上奔往更遥远深空的征程。

据此完成

（1）~

（2）题。

（1）2007年11月份我国完成了第一张月球表面形态图。

“嫦娥一号”卫星获取月球表面形态信息及处理这些信息主要利用的技术是（　　）

A.RS技术　　　　　　B.GIS技术　　　　C.GPS技术　　　　　　D.数字地球

（2）人类探测月球和登陆月球为进一步探测火星提供了平台。

若从月球上发射航天器到火星，与从地球上直接发射相比，其优势主要表现在（　　）

A.发射距离可以更近　　　　　　　　　　　　　　　　B.重力作用更小

C.跟踪测控更易　　　　　　　　　　　　　　　　　　D.大气作用较小

【答案】　

（1）AB　

（2）AB

【解析】　第

（1）题，获取月球表面形态信息的技术是RS技术，处理这些信息的技术是GIS。

第

（2）题，当月球、地球、火星位于同一条直线，并且月球又位于地球与火星之间时，从月球上发射航天器到火星，显然比地球近得多。

同时，月球的重力作用比地球小得多。

知识点2　遥感与资源调查

1.遥感技术在资源普查中的应用领域

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。

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。

2.分析和解译遥感图像应注意的问题

由于不同地区地物的差异、合成图像波段的差异、地物特征的季节差异，导致不同地区、不同波段、不同季节的图像解译是不同的。

具体情况具体分析，有的还应当结合实地调查进行解译。

［P92活动点拨］

1.在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色，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。

2.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判断水体污染、分析城市大气污染、监测灾害、普查资源等等。

3.在矿产资源调查方面，可以利用遥感资料进行成矿条件的地质分析，提出矿产普查勘探的方向，指出矿区的发展前景。

我国吉林省铜矿资源较为丰富，通过对全省陆地卫星图像的分析，发现铜矿的分布与线性构造密切相关，对于开发这个地区的铜矿具有重要意义。

迁移应用

2.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

（1）~（3）题。

（1）图中，重度病害植物反射率高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.①②　　　　　　B.②③　　　　　C.③④　　　　　　　　D.①③

（2）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.①②　　　　　　B.②③　　　　　C.③④　　　　　D.①③

（3）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.①②　　　　　　B.②③　　　　　C.③④　　　　　D.①③

【答案】　

（1）D　

（2）C　（3）D

【解析】　第

（1）题，可直接从图中找出健康植物与重度病害植物反射波谱曲线的交点，向横坐标作垂线，可看出重度病害植物反射率高的波段大致是0.60~0.80微米。

第

（2）题，植物的健康状况可通过遥感技术来判断，粮食作物的产量高低也与作物的健康状况有关。

第（3）题，水体污染与否，城市大气质量状况均属于“地物的不同状况”，它们的反射率也不相同。

知识点3　遥感与环境灾害监测

随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥巨大作用，有助于灾害的预防、环境的治理和保护。

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、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等。

有利于防灾减灾。

［图表点拨］

图3-35　洞庭湖地区气象卫星水情监测

通过1998年5月21日14时的遥感图像与1998年8月22日15时的遥感图像对比，在1998年8月22日15时的遥感图像中出现的红色部分，表示随着灾情的发展，洪水新淹没的范围，给洪水分析等工作提供实时、准确的依据，为抗洪救灾和灾后重建等提供决策依据。

［P93　活动点拨］

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。

从三幅图的对比中可以看出，黄河三角洲的面积在扩大，主要是泥沙沉积造成的；植被覆盖区的范围增加，是由于人们的种植产生的；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、土壤盐渍化、环境污染、海洋生态、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。

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。

3.根据不同地物的不同状况有不同的反射率，可以利用遥感判断水污染和大气污染。

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。

迁移应用

3.2011年5月1日新华社电，乌鲁木齐以蝗虫为主的草原害虫发生面积将达170万亩，较上年增加14万亩，为历年之最。

针对往年飞机灭蝗时定位不准，有时误将农药撒入池塘等问题，今年在蝗虫发生的高密度区域采用卫星定位系统，精确掌握防治区域。

与此同时，山东还积极使用治蝗新技术，在低密度发生区推广使用微孢子等生物药剂制蝗害。

据此材料回答

（1）~

（2）题。

（1）上述治蝗实例中，主要采用了“3S”技术中的（　　）

A.遥感技术　　　　　　　　　　　　　　　　B.卫星技术

C.遥感技术和卫星定位技术　　　　　　　　　D.地理信息系统

（2）卫星遥感技术之所以能够感知地面蝗虫的危害和分布情况是因为（　　）

A.农作物遭受蝗虫灾害后，反射光谱会发生一定特性的变化

B.卫星分辨率高，可以拍摄到比较清晰的照片

C.卫星直接指挥飞机进行灭蝗工作，无需人工参与

D.如果采用飞机遥感，探测的范围会更大

【答案】　

（1）C　

（2）A

【解析】　第

（1）题，不同物体的电磁波特性是不同的，利用这一点可以分辨蝗虫发生区域及密度大小；再结合卫星定位系统精确掌握防治区域。

第

（2）题，农作物遭受蝗虫灾害，反射光谱会发生一定特性的变化，因此在卫星上使用光学仪器和电子仪器，接收农作物发射或反射的电磁波信号，以图像胶片记录下来传送给地面，最后经过分析即可对地面蝗虫的危害和分布情况做出判断。

典型例题剖析

【例1】读下图及材料，回答

（1）~

（2）题。

在卫星图像上可以判读水系的形态特征。

水系的形态与地质构造、岩性和地貌有密切的关系，例如，树枝状水系表现为支流与主流以锐角相交，主要分布在岩性均一、基岩较软的地区（如砂岩、页岩、黄土及海岸平原沉积岩发育的地区）。

格状水系表现为支流与主流以直角相交，主要分布在垂直交叉的断裂、裂隙发育的沉积岩地区。

（1）关于上述判读卫星遥感影像的过程，下列说法正确的是（　　）

A.判读水系形态只能利用间接解译标志

B.根据水系形成推断地质构造和地貌是利用间接解译标志

C.在洪水期和枯水期拍摄的卫星影像其水系形态完全相同

D.河流和道路在卫星影像图上都是线状，无法应用直接解译标志加以判别

（2）放射状水系的分布地区一般不会出现在（　　）

A.海岛　　　　　　B.火山　　　　　C.孤山　　　　　　　D.平原

【解析】　第

（1）题，判读水系形态可以运用色调、形状等直接解译标志，借助某些地物信息推断其他相关地物，这属于间接解译标志。

河流在洪水期水量可能增加而导致水系形态变化。

河流和道路可以通过形状及其变化等直接解译标志区分。

第

（2）题，水系呈放射状，说明中部高四周低，海岛、火山、孤山都有可能。

平原地区地势平坦，出现的机会较少。

这也是一个利用间接解译标志的例子。

【答案】　

（1）B　

（2）D

【例2】目前遥感技术已被广泛应用于国民经济的资源普查、灾害和环境监测等各领域。

据此完成下列问题。

（1）不同地物在同一光谱波段上的反射率差异越大，越容易区分。

下图是甲、乙两类植物在生长期内两个波段上的反射率影像图。

在遥感影像上区分这两类植物，应选择生长期内哪一天的影像最合适（　　）

A.①——第30天　　　　　　　　　　　　　　　　B.②——第75天

C.③——第100天　　　　　　　　　　　　　　　　D.④——第130天

（2）如果用遥感技术来监测火灾，可以（　　）

A.用来预测引起火灾的原因　　　　　　　　　　　B.预测森林火灾的发生地点

C.预测森林火灾后造成的后果　　　　　　　　　　D.及时探知火灾地点和范围

（3）除了上述应用外，利用遥感技术还可直接（　　）

A.分析旱灾损失　　　　　　　　　　　　　　　　　B.判断人口分布

C.监测滑坡灾害　　　　　　　　　　　　　　　　　D.确定环境污染类型

【解析】　本题主要考查遥感技术在各领域中的应用。

此题需明确：

第

（1）题，甲、乙两类植物在不同波段反射率差异最大的日期在30天附近；第

（2）题，遥感只对存在的事物进行探测，但不能分析、处理问题。

【答案】　

（1）A　

（2）D　（3）C

【例3】右图是大豆和玉米在不同时间、空间反射光谱曲线变化的情况。

从该图分析，在播种后经过一段时间，两者光谱曲线接近，而在播种30天前后，绿色覆盖尚不完全时，光谱曲线的差异比75天、100天和140天要显著得多。

（1）分析可知，选择天前后的图像资料，可以较准确地把种植大豆和玉米的土地分开。

（2）根据图中所表达的原理，在标准的假彩色卫星影像图上准确区分玉米和大豆的直接解译标志是。

（3）识别不同作物是遥感技术应用的一个典型例子，随着遥感应用向广度和深度的发展，遥感探测将更趋向化、化和化。

【解析】　第

（1）题，据材料提供的信息即可作答。

第

（2）题，不同作物的反射光谱是不同的，反映在卫星影像上表现为色调和色彩的差异。

第（3）题，参照课本回答。

【答案】　

（1）30　

（2）色调和色彩　（3）实用　商业　国际

【例4】（2009·江苏）下图是我国某地区地形等高线及某时刻海平面等压线图。

读图，回答下列问题。

该地某中学地理小组开展研究性学习，拟定了两个研究课题，即“山区农业资源合理利用调查研究”和“本地形成堰塞湖可能性的研究”。

通过查找资料、实地考察获得以下信息：

西北部海拔500米以上山地的坡度多在22°以上，已有大片开垦为耕地；在E、F两地附近有多处崩塌滑坡。

崩塌滑坡容易导致峡谷堵塞形成堰塞湖。

如果你是课题组成员，请根据以上信息回答：

（1）西北部海拔500米以上山地适宜发展，建议。

（2）在E、F两地中，地附近较容易形成堰塞湖，建议应用地理信息技术中的

技术密切监视崩塌滑坡的动态。

【解析】　第

（1）题，山地地区从地形条件及保持水土、防灾减灾的需要来看，适宜发展林业，该区有毁林开荒的现象，故可建议退耕还林（或封山育林）。

第

（2）题，E处两岸为陡崖，谷地有河流流经，如在E附近出现崩塌滑坡，会造成下游土石成堆、阻断河流，很可能形成堰塞湖。

应借助遥感，进行远距离观察监控，做好预防工作。

【答案】　

（1）林业　退耕还林（或封山育林）

（2）E　遥感

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