遥感平台波段设计及应用

遥感所能够使用的电磁波是有限的。有些大气中电磁波透过率很小，甚至完全无
法透过电磁波，称为“大气屏障”；反之，有些波段的电磁辐射通过大气后衰减 较小，透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常称为“大气窗口”。
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可以用做遥感的大气窗口
0.30～1.15微米
包括全部可见光波段、部分紫外波段和部分近 红外波段，是遥感技术应用最主要的窗口之一。
随着波长增大逐渐降低；
蓝绿光波段（450-520nm，520-600nm）； 近红外波段，水体对该波段几乎全吸收
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3.2.1

3.2 水体遥感
水体界线的确定
可见光范围内，水体的反射率总体上比较低，因此，在近红外图像上，清 澈的水体呈黑色。区分水陆界线，应当选择近Байду номын сангаас外波段的影像。

水体在微波1mm~30cm范围内的发射率较低，因此在雷达图像上，水体呈
一、遥感平台——航天平台 LOGO
人造卫星
低高度、短寿命卫星 高度：150 ～350km 寿命：几天至几十天 特点：空间分辨率高 应用：资源详查、军事侦察
中高度、长寿命卫星
高度：350 ～1800km 寿命：3 ～5年 特点：应用广 应用：对地观测，如陆地观 测、海洋观测、气象观测等
高高度、长寿命卫星
大差异时，在可见光波段的影像上可识别出来。

水体高度富营养化，受到严重的有机污染，浮游生物浓度高，可在近
红外波段影像上识别出来。

水体受到热污染，与周围水体有明显温差，可在热红外波段影像上被 识别。

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。
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3.2.5

3.2 水体遥感
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3.1.1 岩性识别 识别标志：色调、形状、植被、水系。 岩石的反射光谱特征： ◆ 与岩石本身的矿物成分和颜色密切相关； ◆ 受组成岩石的矿物颗粒大小和表面糙度； ◆ 岩石表面湿度； ◆ 岩石表面风化程度的影响。
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3.1 地质遥感
沉积岩本身没有特殊的反射光谱特征，结合其空间特征及出露条件来识别。 沉积岩最大的特点是具有成层性。
黑色。也可用雷达影像确定洪水淹没的范围。
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3.2.2
3.2 水体遥感
水体悬浮物的确定
比如：泥沙的确定


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”）；
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3.2 水体遥感
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； 波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体的穿透力较强，可反映出水面下一 定深度的泥沙分布状况。
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3. 遥感应用
3.1
3.2
地质遥感
水体遥感
3.3
3.4
植被遥感
土壤遥感
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3.1 地质遥感
地质遥感的任务是通过遥感影像的解译确定一个地区的岩石性质和地质
构造，分析构造运动的状况为地质制图等服务。其中，岩性和地质构造的识
别是遥感地质解译的基础。 3.1.1 岩性识别 3.1.2 地质构造
征和环境条件的不同，而具有完全 不同的电磁波的反射或发射辐射特 征。 充分掌握遥感对象的光谱特性 才能为传感器设计提供最佳波段选 择，所谓最佳波段就是最能识别
谱是某物体的反射率(或反射辐射能)
随波长变化的规律，以波长为横坐 标，反射率为纵坐标所得的曲线即
（或区分）所感兴趣地物的波长范
围。
称为该物体的反射波谱特性曲线。
率，可以作为地物分类的一个依据。
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遥感波段设计实例
常用的landsat5的TM影像：多通道遥感影像，它有7个波段。在不同的波段，地物会有不同的反射
率，可以作为地物分类的一个依据。
TM7个波段
3个可见光波段（1，2，3）；两个中红外波段（5，7），相关性很高，这些波 段中的信息中有相当大的重复性或冗余性。第4和6波段与其他波段相关性低，
一、遥感平台——航空平台 LOGO
低空气球
气球
价格低廉 操作简单
高空气球
高度：<12km的对流层
优势：在空中固定位置
上人工控制进行遥感
近地面遥感，收集地 面遥感信息，局部大 气、云雨状况遥感。
高度：12 ～40km
优势：填补了高空飞机 飞不到、低轨卫星降不 到的空中平台空白
一、遥感平台——航空平台 LOGO
高度0.75-2m；对各种地物 的波谱特性进行地面摄影
接触，近距离
遥感,0-100m
遥感塔
高度6-10m或更高；用于测 定固定目标和进行动态监测
高度可变化；测定地物波谱 特性，可携带多种传感器， 并可携带数据处理设备；遥 感船还可实现海底监测
遥感车、船
一、遥感平台——航空平台 LOGO
航空平台
高度<30km
遥感平台 遥感的波段设计 遥感的应用
目录
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遥感的波段设计
可使用波段
窗 大 口 气
光谱分辨率
遥感波段 设计
波段选取 依据
地物的反射波谱特性曲线
常用波段
常用的landsat5的TM影像
产品实例
波段设计 原因
• 光谱分辨率 : 指遥感器接受目标辐射时能
分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨
率越高。 • 遥感影像光谱分辨率越高，专题研究的
1.3~2.5微米 3.5~5.0微米
属于近红外波段，主要应用于地质遥感。
属于中红外波段，用来探测高温目标，例 如森林火灾、火山、核爆炸等。 热红外窗口，所探测的信息主要反映地物
8~14微米
的发射率及温度。
微波窗口，分为毫米波、厘米波、分米波，
1.0mm~1m
能穿透云层、植被及一定厚度的冰和土壤，
具有全天候的工作能力，因而越来越受到 重视。
定点起飞、降落，对起降场地条件要求不高；
无人驾驶 直升机
用途：单体滑坡勘查、火山环境监测、摄影测量等。
一、遥感平台——航天平台 LOGO
高度>150km； 特点：平台高、视野开阔、观测范围大、效率高 实现宏观、综合、动态、快速观测
火箭
人造卫星 宇宙飞船 航天飞机 空间轨道站
高度： 300～400km 特点：机动灵 活，但成本较 高，一般用于 遥感试验
特点：飞行高度低；
飞 机
影像分辨率高；
灵活、不受地面条件限制；
气 球
调查周期短；
资料回收方便等。
无人机
一、遥感平台——航空平台 LOGO 低空平台
高度：2000米以内的对流层； 机型：一般飞机、侦察机、直升机（常用）
最广泛
飞机
高度：2000～6000米 机型：多为轻型飞机
中空平台
高空平台
高度：12000 ～30000米，对流层顶部 机型：重型飞机、轻型高空飞机、无线电遥控飞机
水体悬浮物信息提取
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3.2.3

3.2 水体遥感
水温的探测
白天水体增温慢，在遥感 影像上表现为热红外波段 辐射低，为暗色调；

夜晚水温高于周围地物，
发射辐射强，在热红外影
像上呈高辐射区，为浅色
调。
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3.2 水体遥感
3.2.4 水体污染的探测 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
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CONTENTS
遥感平台 遥感的波段设计 遥感的应用
目录
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明年工作计划
前言
遥感信息提供了全球或大区域精确定位的高频度宏观环境
影像。它扩大了人们的视野，从可见光发展到红外、微波等波 谱范围，加深了人们对生态环境的了解。在遥感与地理信息系 统基础上建立的数学模型，实现了空间和时间转移，在空间上 由野外转入室内，在时间上从过去、现在的研究发展到三维空 间上定量地预测未来。
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最佳波段选择
地物的光谱特性
遥感之所以能够根据收集到的 电磁波来判断地物目标和自然现象，
地物的反射波谱特性
地球的能源主要来源于太阳， 太阳是被动遥感最主要的辐射源。 传感器从空中或空间接收地物反射 的电磁波，主要是来自太阳辐射的 一种转换形式。 地物的反射波谱特性：反射波
是因为一切物体，由于其种类、特
具有很好的独立性；第5个波段包含的地物信息最丰富。
常用 波段
真彩色合成
即 3、2、1 波段分别赋予红、绿、蓝色，则获得自然彩色合成图像，图像的色 彩与原地区或景物的实际色彩一致，适合于非遥感应用专业人员使用。
标准假彩色合成
即 4、3、2 波段分别赋予红、绿、蓝色，获得图像植被成红色，由于突出表现 了植被的特征，应用十分的广泛，而被称为标准假彩色。
无人机 ——机动、快速、经济
利用无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控技术、通信技术、GPS差分定 位技术等进行遥感的平台。
固定翼型 无人机
通过动力系统和机翼实现起降和飞行，需要空旷场地； 用途：矿山资源监测、林业草场监测、海洋环境监测、 污染源及扩散态势监测、土地利用监测及水利、电力监
测、摄影测量等。
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3.1 地质遥感
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。
喷出岩的锥状形态
侵入岩的色调与形态
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3.1 地质遥感
由岩浆岩和沉积岩变质而来的变质岩，都保持了原始岩类的特征，因而
与原始母岩的特征相似。
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3.1 地质遥感
3.1.2 地质构造
水平构造
倾斜构造
断裂
褶皱
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地物的反射波谱特性
项目一
项目二
项目三 在遥感中， 测量地物的反射 波谱特性曲线， 是选择遥感波普 段、没计遥感仪 器的依据
项目四
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常用波段
在满足大气窗口的条件下的遥感光谱通道：
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遥感波段设计实例
常用的landsat5的TM影像：多通道遥感影像，它有7个波段。在不同的波段，地物会有不同的反射
遥感平台 遥感的波段设计 遥感的应用
目录
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遥感平台
——遥感中搭载传感器的工具。 分类：据地面的高度分：地面平台、航空平台和航天平台。 基本特征： 不同的平台→观察范围、负荷重量、运行特征等不同→不同 比例尺、不同分辩率的遥感资料和图像。
一、遥感平台——地面平台 LOGO 三脚架
地面平台
与地面或水面
针对性越强，对物体的识别精度越高，
遥感应用分析的效果也就越好。 • 所选用的波段数量的多少、各波段的波 长位置、及波长间隔的大小，这三个因 素共同决定光谱分辨率。
大气窗口
大气窗口决定了遥感传感器的波段选择。
太阳辐射在到达地面之前穿过大气层，大气折射只是改变太阳辐射的方向，
并不改变辐射的强度。但是大气反射、吸收和散射的共同影响却衰减辐射强度， 剩余部分才为透射部分。不同电磁波段通过大气后衰减的程度是不一样的，因而
3.2 水体遥感
水体光谱特征 遥感器所接受的辐射包括水面反射光、 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。
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3.2 水体遥感
水体光谱特征
可见光范围内：水体反射率总体上比较低， 一般在4%-5%；
高度：36000km左右 寿命：更长 特点：时间分辨率高、 监测范围广 应用：通信、气象观测、地面 动态监测，如火山、地震等。
一、遥感平台——航天平台 LOGO
环境卫星：以研究地球环境和调查资源为目的的人造地球卫星。 环境卫星的主要任务：定期提供全球或局部地区的环境信息，为环境研究 和 资源调查提供卫星观察数据。 根据环境卫星研究对象划分： 气象卫星——以探测大气和地表环境为重点 如NOAA-AVHRR、风云气象卫星
最 主要、最常 用；发射升空 后可在空间轨 道上自动运行 数 年 ，不需要 供给燃料和其 他物资
高度： 200～250km 特点：负载容 量大、载人 缺点：飞行时 间短、飞越同 一地区上空
高度： 应用：天文观 240～350km 测、空间科学 应用：空间实验、 研究、医学生 不定期地球观测 物 学 试 验 、 对 地观测等
陆地卫星（地球资源卫星）——陆地环境和资源为重点
如Landsat、MODIS、SPOT等 海洋卫星——海洋为重点
如SeaStar、GeoSAT、海洋一号、二号等
思考
遥感卫星相片和当前流行的无人机航拍相片有什么不同？
两者各有优势； 互相之间不是替代的关系，而是互补； 卫星能让人换个角度看地球。
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CONTENTS
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目前主要遥感平台、波段设计、应用
汇报人：
日期：
遥感
广义：遥远的感知，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁
场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。
狭义：是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的 电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变 化的综合性探测技术。
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CONTENTS
水深的探测
蓝光波段对平静、清澈的水体有较大的透射能力，并且水底反射波也较 强，此时蓝光波段影像上的灰度可反映水深。
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3.3 植被遥感
植被遥感应用目的：
确定植被分布 确定植被类型 确定植被长势
估算植被生物量
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3.3 植被遥感