第七章

遙感監測

第一節

遙測遙感概述

全球《21世紀議程》中指出，評價可持續發展的進度的方法是利用各種指標體系衡量經濟、社會與環境的改變。為此，必須依靠全球環境監測系統、全球氣象觀測系統(包括全球大氣監測網)等，這些大型系統的數據源主要來自衛星遙感資料。1.什么是遙感（RemoteSensing

）？廣義：電磁波遙感（光、熱、無線電波）力場遙感（重力、磁力）機械波特征（聲波、地震波等）

一、遙感概述遙感：應用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特性性質及其變化的綜合性探測技術。（梅安新等，《遙感導論》）可見光/反射紅外遙感 可見光(0.4-0.7μm）、近紅外和短波紅外(0.7-2.5μm）

其輻射源是太陽，反映地物對太陽輻射的反射信息。熱紅外遙感

中紅外（3-5μm)，太陽反射的能量+地物輻射能量；

遠紅外（8-14μm），地物輻射能量，具有晝夜工作的能力。微波遙感

1-1000mm，通過接收地面物體發射的微波輻射能量，或接收遙感儀器本身發出的電磁波束的回波信號，對物體進行探測、識別和分析。全天候、全天時、穿透力強。根據電磁波的光譜段2.遙感的分類航天遙感

包括載人飛船、航天飛機和太空站、衛星。航空遙感

飛機、飛艇、氣球等空中平臺。地面遙感

主要指以高塔、車、船為平臺。根據遙感平臺全球遙感

全面系統地研究全球性資源與環境問題。區域遙感

以區域資源開發和環境保護為目的的遙感信息工程，它通常按行政區劃（國家、省區等）和自然區劃（如流域）或經濟區進行。城市遙感以城市環境、生態做為主要調查研究對象的遙感工程。根據應用空間尺度3.遙感技術的應用環境遙感資源遙感農業遙感林業遙感地質遙感氣象遙感水文遙感軍事遙感…………撒哈拉沙漠西南的乍得湖水資源變化圖（幾個時期內湖泊的范圍（水深），即中間均質的（第一幅灰黑，后兩幅深綠）是水體逐漸減小，紅色：植被）3.遙感技術的應用洪水制圖MississippiRiverFlooding城市擴展NASA照片見證珠江三角洲24年巨變1979’s2003’s廣義：狹義：是指以探測地球表層系統及其動態變化為目的的遙感技術，可理解為涉及大氣、水（包括海洋）、生態環境等所有遙感活動的代名詞。是指利用遙感技術探測和研究環境污染的空間分布、時間尺度、性質、發展動態、影像和危害程度，以便采取環境保護措施或制定生態環境規劃的遙感活動。二、環境遙感概述1.定義環境質量監測、評價與污染趨勢預報水環境遙感大氣環境遙感生態環境遙感災害與環境事故遙感環境衛星遙感技術2.環境遙感的內容

遙感影像真實、客觀地記錄了地表的多種特征和地區的總體概貌,根據遙感影像所提供的光譜信息和影像特征,分析各種環境現象的特征。在環境與災害應用中,進一步處理遙感圖像,改善圖象質量,可獲取更多有用的信息。

(紅色是植被，藍色是水體，灰色是耕地、建設用地）)對比度增強3.環境遙感的特點多空間尺度性多時間尺度多用途性多學科綜合性4、環境遙感的應用現狀1、大氣環境遙感 臭氧監測、氣溶膠及微量氣體的反演、酸沉降、沙塵暴監測。2、水環境遙感 海水中浮游植物監測、水質監測（懸浮物濃度、透明度、葉綠素a濃度、表面水溫以及表征水體營養狀態的綜合水質指標）、熱污染監測、海洋油污染監測。3、城市環境遙感 城市熱島效應監測、城市綠地監測、城市大氣污染監測、水污染監測、噪聲控制和固體廢物識別。4、植被生態遙感 沙漠監測、植被監測（植被的反射特征、植被的生物總量研究、植被的破壞情況監測、外界環境污染）、海岸線監測。主要在大面積的宏觀環境質量和生態監測方面：城市空氣污染狀況礦區大氣污染物主要是粉塵、飛灰、煙霧等。A、B、C為根據氣溶膠濃度及影像特征，圈定的三個大氣污染嚴重區域。風云一號衛星圖像的沙塵暴監測（2002.4.7）特點無需采樣；直接監測環境中污染物的種類、分布及遷移狀況；直接進行區域性的跟蹤測量和生態環境狀況的監測。第二節遙感監測技術

感應遙測激發遙測

1.紅外掃描技術

將掃描得到的不同紅外光波能量轉化為電信號，再經檢測器還原為光信號，感應在照相底片上，引起不同程度的曝光，就得到反映監測對象情況的影像。感應遙測2、攝影遙感技術不同物質對電磁波的反射特性不同，用感光照片記錄就會得到不同顏色色調的照片，可以對植被、水體、大氣等污染狀況進行監測。土壤、植物和水體對電磁波的反射能力示意圖感應遙測3、相關光譜技術相關光譜法原理示意圖相關光譜遙測儀組件示意圖感應遙測4、差分吸收光譜技術（DOAS）遠距離遙測的尖端技術！

原理：采用兩束波長相近的同軸光，一束光的波長選在待測氣體的吸收波長，另一束光的波長選在測量氣體的低吸收處，從兩束光回波強度的差異中可得到待測分子的吸收，確定待測分子的濃度。激發遙測5、激光雷達遙測技術拉曼激光雷達系統示意圖激發遙測靈敏度高，分辨率好，分析速度快激光熒光技術差分吸收激光雷達技術6、遙感監測衛星氣象衛星：NOAA－15，FY－1；陸地衛星：美國快鳥（quickbird）衛星，以色列的EROS衛星，分辨率達1m！海洋衛星：海洋水色衛星、海洋動力衛星；地球觀測系統（EOS）：研究全球變化。美國快鳥衛星中國風云一號風云一號D衛星2006年3月10日07:23(北京時)大霧監測圖像。江南、黃海等地區出現大霧天氣（圖中灰白色區域），對這些地區的交通造成嚴重影響。風云一號D衛星2006年1月28日08:10(北京時)大霧監測圖像。江淮、華北南部、渭水上游等地區出現大霧天氣（圖中灰白色區域），對這些地區的交通造成嚴重影響。美國快鳥衛星影像圖

第三節用3S技術研究全球環境問題3S技術：遙感（RS）

全球定位系統（GPS）

地理信息系統（GIS）

全球定位系統（GlobalPositioningSystem-GPS），是美國國防部自1964年開始設計研制，歷時20年，耗資200多億美元，于1994年全面建成的具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。

GPS導航器GPS工作原理運行在天空的衛星內部裝有高精度的原子鐘，并且有隨時可更新的數據庫，它記錄著自己和其它GPS衛星的位置。地面GPS裝置接受到這些信息后，根據無線電波傳播的速度推算出衛星的相對位置。只要有3顆衛星的相對位置資料，利用數學原理就能計算出地面物體的位置；有4顆衛星的相對位置資料，就可以迅速計算出運動著的地面物體的位置。

地理信息系統－GIS

（GeograhpicInformationSystem）在我國又稱為資源與環境信息系統。GIS是一種在計算機軟、硬件支持下，把各種資源信息和環境參數按空間分布或地理坐標，以一定格式和分類編碼輸入、處理、存貯、輸出，滿足應用需要的人-機交互信息系統。通過對多要素數據的操作和綜合分析，方便快速地把所需要的信息以圖形、圖像、數字等多種形式輸出，滿足各應用領域或研究工作的需要。

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