遥感平台波段设计及应用
遥感技术及其应用
概念：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、散射、反射等信息，揭示目标物的特征、性质 及其变化的综合探测技术。 原理：不同地物对电磁波发射、反射和吸收的特性不同。 特点：视域广阔、监测范围大；能够瞬时成像、实时传输、快速处理、 迅速获取信息和动态监测。 组成：由遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备以及 相关技术等组成，其关键装置是传感器。
二、遥感与环境灾害监测 1.洪涝灾害的监测 (1)优点：实时和准确地收集洪水分析资料。 (2)作用：为分洪和灾后重建提供重要的依据。 三、遥感卫星的科学实验功能 (1)农作物的空间育种。 (2)微生物菌种实验。
总结
1.遥感特点：视域监测范围广，瞬时成像人人夸；实时传输准、精、 快，快速处理现代化；迅速获取信息好，动态监测作用大。 2.四个组成：遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理 设备及相关技术，关键设备是传感器。 3.四项应用：矿产资源勘探、生物资源调查、水资源调查及环境监 测、灾害监测等领域。
择传感器、飞行高度、飞 低，适合小范围探
行区域
测
二、遥感技术的应用
一、遥感与资源普查 1．勘探矿产资源 (1)借助遥感技术发现蕴藏矿产的地质断裂或环形构造带。 (2)分析遥感图像划定蕴藏矿产的大致区域，缩短探矿时间。 2．生物资源调查 (1)方式：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、城市绿化等信息。 (2)服务部门：农业、林业、城市绿化、环境保护等。 3．水资源调查
[课堂训练]
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。读下图，回 答(1)～(2)题。
(1)上图中，重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是
常用遥感数据和波段用途
（一）NOAA/A VHRRNOAA/AVHRR（National Oceanic and Atomospheric Administration）是低空间分辨率遥感卫星。
它是美国国家海洋大气局的实用气象观测卫星，从1970年12月发射的第一颗到2002年6月24号发射的NOAA-M，30多年来共发射了17颗。
NOAA卫星的轨道为太阳同步近极地圆形轨道，以确保同一时间、同一地方的上午、下午成像。
轨道平均高度分别为833km和870km，轨道倾角98.7º和98.9º；是目前业务化运行最成熟的一种遥感卫星。
NOAA卫星采用双星系统，即NOAA12和NOAA14在服役，它的总体参数：总重量：1421公斤；负载量：194公斤；保留余量：36.4公斤；卫星尺寸：3.71米（长）*1.88米（直径）。
星载传感器有：①极精密高分辨率辐射计（AVHRR）以5个频道同时扫描大气，可获得可见光云图和红外云图，作为天气分析与预报之用。
此外，红外频道的数据可用来决定若干云参数及海面温度。
②泰洛斯业务垂直探测器（TOVS），这组仪器包括三个辐射计，各有不同的功能：A.高分辨率红外辐射探测器（HIRS/2）是具有20个可见光和红外频道的扫描辐射计，可以探测对流层内气温和水汽垂直分布以及臭氧总含量。
B.平流层探测单元（SSU）以3个红外频道观测平流层中的气温垂直分布。
C.微波探测单元（MSU）以4个微波频道观测波长0.5厘米的氧吸收带，可以穿透云层探测云下的气温垂直分布。
③太空环境监测器（SEM）负责侦测太空中太阳质子、α粒子及电子通量等资料。
④地球辐射收支试验（ERBE）以狭角视场和广角视场观测地球大气，可以监测太阳常数、行星反照率以及射出长波辐射等参数。
TIROS-N系列卫星具有数据汇集系统（DCS），可以接收来自两千多个固定及移动观测台的资料，加以处理储存，最后再传送到地面接收站。
AVHRR为TIROS-N系列卫星最主要的仪器，它由一个8英寸口径的卡塞格伦望远镜对准地面，用一个旋转镜对地面左右扫描，望远镜的瞬时视场角为1.3*1.3平方毫弧度，相当于星下点1.1平方公里，扫描每分钟360行，扫描角为正负55度，相当于地面2800公里。
遥感影像的波段组合及用途
高光谱遥感数据最佳波段的选择根据自己对具体影像解译的要求进行波段的选择，以提高解译的速度和精度。
若要获得丰富的地质信息和地表环境信息，可以选择TM(7、4、1)波段的组合，TM(7、4、1)波段组合后的影像清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹(褶皱及断裂)显示清楚；若要获得监测火灾前后变化分析的影像，可以选择TM(7、4、3)波段的组合，它们组合后的影像接近自然彩色，所以可通过TM(7、4、3)彩色合成图的分析来掌握林火蔓延与控制及灾后林木的恢复状况；若要获得砂石矿遥感调查情况，可以选择TM(5、4、1)波段组合；用TM影像编制洲地芦苇资源图时，宜用TM(3、4、5)波段组合的影像，分辨率最高，信息最丰富；用MSS图像编制土地利用地图，通常采用MSS(4、5、7)波段的合成影像；若要再区分林、灌、草，则需要选用MSS(5、6、7)波段的组合影像。
遥感影像时相的选择 :遥感影像的成像季节直接影响专题内容的解译质量。
对其时相的选择，既要根据地物本身的属性特征，又要考虑同一地物不同地域间的差异。
例如解译农作物的种植面积最好选在8、9月份，因为这时作物成熟了，但还没有收割，方便各种作物的区别；解译海滨地区的芦苇地及其面积宜用5、6月份的影像；解译黄淮海地区盐碱土分布图宜用3、4月份的影像。
高分辨率影像的选择 :分辨率的选择要符合自己的实际需要，分辨率高对解译速度和精度都有很大帮助。
随着科技的不断发展，已经有了15～30m分辨率的ETM／TM影像、2．5～5．0m分辨率的SPORT影像、2m分辨率的福卫二号、lm分辨率的ORBVIEW一3／IKONOS、0．6m分辨率的QUICK BIRD 等。
法国SPOT-5卫星影像分辨率可达到2．5m，并可获得立体像对，进行立体观测。
SPOT 一5卫星上的主要遥感设备是2台高分辨率几何成像仪(HRVIR)，其工作谱段有4个，主要任务是监测自然资源分布，特别是监测农业、林业和矿产资源，观测植被生长状态与农田含水量等项，对农作物进行估产，了解城市建设与城市土地利用状况等。
遥感原理与应用总结
第一章：1. 遥感的定义遥感是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息的记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
2. 遥感的分类（1）按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感（2）按工作方式：主动式遥感、被动式遥感（3）按工作波段：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱和高光谱遥感（4）按记录方式：成像遥感、非成像遥感（5）按遥感应用领域分类：从大的研究领域：外层空间遥感、大气遥感、陆地遥感、海洋遥感），从具体应用领域（城市遥感、环境遥感、农业遥感和林业遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感）3. 遥感技术系统的组成部分：信息获取、信息记录与传输、信息处理、信息应用第二章：1.电磁波谱：将电磁波按波长或频率递增或递减顺序排列红外波段：0.76-1000um(近红外(识别植物类型，分析植物长势，监测植被的病虫害) （热红外遥感主要使用3-15um的红外线，探测地下热源、火山、森林火灾、热岛效应）2.辐射通量：电磁辐射单位时间内通过某一表面的能量辐射通量密度：通过单位面积的辐射通量辐射出射度：单位面积发射出的辐射通量辐射照度（辐照度）：投射到单位面积上的辐射通量3.绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁辐射都全部吸收而毫无反射和透射，则称这个物体为绝对黑体（黑体辐射与温度成正相关）4.（1）太阳辐射的特性：1地球上的能源来源于太阳，太阳是被动遥感最主要的辐射源2在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数3地球大气层以外的太阳光谱辐照度曲线为平滑的连续曲线（2）地球辐射特性：1地球上的能源来源于太阳的直射能量与天空漫入射的能量2被地表吸收的太阳辐射能，又重新被地表辐射（3）比辐射率：单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率6.电磁辐射能与地表的相互作用有三种基本物理过程：反射、吸收和透射（1）物体对电磁波的反射可表现的三种形式：镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角漫反射：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心在整个半球空间内向四周各向同性反射能量的现象（即伯朗反射）一个完全的漫反射体称为伯朗体方向反射：介于伯朗表面和镜面之间的，其反射方向各不相同，而具有明显的方向性，即在某些方向上反射最强烈的现象7.光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比地物的反射波谱特性：地物波谱反射率随波长变化而改变的特性8.水体的反射主要在蓝绿光波段，在近红外、中红外有很强的吸收带植物在绿光附近有一个反射波峰，两侧的蓝光和红光有两个吸收带9.影像地物反射光谱特性的因素：1太阳位置即太阳高度和方位角2传感器位置即观测角和方位角3不同的地理位置、太阳位置、地理景观、海拔高度大气透明度4地物本身性质的变异5时间的变化、季节的变化10.大气对电磁辐射传输作用大气对电磁辐射传输的作用过程的影响包括：散射、吸收、反射、扰动、折射和偏振，对遥感数据，主要是散射和吸收（1）大气吸收：将电磁波辐射能量转换成分子的热运动，使能量减少，主要吸收水蒸气、二氧化碳和臭氧电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口（2）大气散射：电磁波在传播过程中遇到微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长（蓝天）米氏散射：。
遥感平台波段设计及应用
02 遥感平台波段设计的技术 细节
可见光波段
可见光波段范围
通常在380-780nm之间，是人类视觉可感知的 波长范围。
可见光遥感应用
用于拍摄地物表面颜色和纹理，如卫星遥感影 像。
可见光波段特点
受天气和时间影响较小，但容易受到大气散射和吸收的影响。
红外波段
红外波段范围
通常在770-1000000nm之间，超出可见光 范围。
红外遥感应用
用于探测地物温度和热辐射，如红外热像仪。
红外波段特点
能够穿透云层和大气，但容易受到大气中水 蒸气和二氧化碳的影响。
微波波段
微波波段范围
通常在1mm-1m之间，位于长波和短波之间。
微波遥感应用
用于穿透云层和地表，探测地物内部结构和成分，如雷达遥感。
微波波段特点
不受天气和时间影响，能够穿透云层和地表，但分辨率较低。
随着科技的不断进步，遥感技术将不 断创新和发展，提高数据获取和处理
的能力。
智能化发展
遥感技术将向着智能化方向发展，实 现自动化、智能化的数据处理和分析。
应用领域的拓展
随着遥感技术的不断发展，其应用领 域也将不断拓展，为人类提供更广泛
的服务。
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THANKS
根据遥感平台和传感器的不同，遥感波段可以分为可见光、近红外、中红外、 热红外等类型。
遥感波段设计的重要性
提高遥感图像的分辨率和识别精度
01
合理的波段设计可以更好地突出地物的特征差异，从而提高遥
过不同波段的组合和融合，可以综合利用多种遥感数据，提
通过分析遥感影像中的地貌、地表形变 等信息，监测滑坡、泥石流等地质灾害 风险区，预警灾害发生。
02
遥感原理与应用 最终总结篇
第一篇名词解释1、遥感技术：在遥感平台的支持下，不与探测目标接触，从远处吧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。
2、遥感器：遥感器又称为传感器，是接收、记录目标电磁波特性的仪器。
常见的传感器有摄影机、扫描仪、雷达、辐射计、散射计等。
3、电磁波谱：将电磁波在真空中传播的波长或频率、递增或递减依次排列为一个序谱，将此序谱称为电磁波谱。
4、黑体：对任何波长的电磁辐射都全吸收的假想的辐射体。
5、大气散射：辐射在传播过程中遇到小微粒（气体分子或悬浮微粒等）而使传播方向改变，并向各个方向散开，从而减弱了原方向的辐射强度、增加了其他方向的辐射强度的现象。
6、大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段。
7、地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地表物体波谱，简称地物波谱。
地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。
8、地物反射率：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/P0 )×100%。
表征物体对电磁波谱的反射能力。
9、地物反射波谱：是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。
表示方法：一般采用二维几何空间内的曲线表示(地物反射波谱曲线)，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。
10、摄影成像：依靠光学镜头及放置在焦平面的感光记录介质（胶片or CCD）来记录物体的影像的成像方式11、扫描成像：依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁波特性信息，形成一定谱段图像的成像方式。
12、微波遥感：通过微波传感器,获取目标地物在1mm—1m光谱范围内发射或反射的电磁辐射，以此为依据，通过判读处理来识别地物的技术。
13、像点位移：中心投影的影像上，地形的起伏除引起相片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在相片位置上的移动，这种现象称为像点位移，其位移量就是中心投影与垂直投影在统一水平面上的投影误差。
遥感影像不同波段组合的用途
最佳。
第7波段只是在探测森林火灾、岩矿蚀变带及土壤粘土矿物类型等方面有特殊的作用。
最佳波段组合选出后，要想得到最佳彩色合成图像，还必须考虑赋色问题。人眼最敏感的
颜色是绿色，其次是红色、蓝色。因此，应将绿色赋予方差最大的波段。
按此原则，采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像，色彩反差明显，层次丰富，
而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似，符合过去常规片的目视判读习惯。
例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩
色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。
――《TM图像的光谱信息特征与最佳波段组合》－戴昌达，环境遥感，1989.12
M1）以及航空、航天多种遥感资料的解译分析进行的，在初步解译查明调查区第四系地貌
。
543
例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩
色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。
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波段选取及主成份分析 我们的研究采用1995年8月2日的TM数据。对于屏幕显示和屏幕图
742
1992年，完成了桂东南金银矿成矿区遥感地质综合解译，利用1：10万TM7、4、2假彩色合
成片进行解译，共解译出线性构造1615条，环形影像481处, 并在总结了构造蚀变岩型、石
英脉型、火山岩型典型矿床的遥感影像特征及成 矿模式的基础上，对全区进厅成矿预测，
圈定金银A类成矿远景区2处，B类 4处，C类5处。为该区优选找矿靶区提供遥感依据。
波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。3个可见光波段（即第1、2、3波
《遥感技术及其应用》 教学设计
《遥感技术及其应用》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标学生能够理解遥感技术的基本概念和原理。
掌握遥感技术系统的组成部分及其功能。
学会区分不同类型的遥感平台和传感器。
2、过程与方法目标通过实际案例分析，培养学生运用遥感技术解决实际问题的能力。
提高学生观察、分析和归纳总结的思维能力。
3、情感态度与价值观目标激发学生对遥感技术的兴趣和探索欲望。
培养学生的科学态度和创新精神。
二、教学重难点1、教学重点遥感技术的原理和工作流程。
常见遥感平台和传感器的特点及应用。
2、教学难点如何理解遥感影像的解译和信息提取。
遥感技术在不同领域的实际应用案例分析。
三、教学方法1、讲授法讲解遥感技术的基本概念、原理和工作流程，使学生对遥感技术有初步的认识。
2、案例分析法通过实际的遥感应用案例，如土地利用监测、自然灾害评估等，引导学生分析遥感技术在其中的作用和优势。
3、小组讨论法组织学生进行小组讨论，共同探讨遥感技术在生活中的应用以及可能面临的问题，培养学生的合作能力和思维能力。
4、多媒体演示法利用多媒体展示遥感影像、图片、视频等资料，增强学生的直观感受，帮助学生理解抽象的概念。
四、教学过程1、课程导入（5 分钟）展示一组从太空拍摄的地球照片，提问学生这些照片是如何获取的，引出遥感技术的话题。
简单介绍遥感技术在日常生活中的应用，如天气预报、地图制作等，激发学生的学习兴趣。
2、知识讲解（25 分钟）遥感技术的概念和原理讲解遥感的定义，即遥远的感知，不直接接触物体而获取其信息的技术。
以太阳光为例，解释电磁辐射的概念，以及物体对电磁辐射的反射、吸收和发射特性。
说明遥感技术就是通过传感器接收和记录物体反射或发射的电磁波信息，从而实现对物体的观测和分析。
遥感技术系统的组成介绍遥感技术系统包括遥感平台、传感器、信息接收与处理、应用等部分。
分别讲解不同类型的遥感平台，如卫星、飞机、无人机等，以及它们的特点和适用范围。
详细介绍常见的传感器，如光学传感器、微波传感器等，以及它们的工作波段和获取信息的特点。
遥感技术及其应用(48张ppt)
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/8/82021/8/82021/8/88/8/2021 4:16:08 AM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/8/82021/8/82021/8/8Aug-218-Aug-21
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/8/82021/8/82021/8/8Sunday, August 08, 2021
对地理信息进行获取、分 析和应用的一门综合性技 术，是地理科学与现代信 息技术相结合的产物
核心技术是遥感（RS）、 地理信息系统（GIS）、 全球定位系统（GPS）
什么是遥感
遥感RS（remote sensing）
• 遥感是应用探测仪器，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
（一）遥感与资源普查
寻找矿产（环形构造常常表示有成矿区）
全椒县孤山林 场松毛虫危害 分布图，红、 黄、绿色分别 代表反映重灾、 中灾和无害区， 黑色为非松林 区。
（二）遥感与环境灾害监测
1998年5月21日14时
1998年8月22日15时
观察图中安乡的水情变化
环境监测
• 卫星观测到的秸秆燃烧
红色 灰白色 浅蓝色
深蓝色 蓝黑色
植被
直
接
人工建筑 解 译
标
志
水文要素
直接解译标志：指能够直接反应和表现目标地 物信息的遥感影像的各种特征，他包括遥感影像上 的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图形等。
思考： 河流、道路都是线状，但会有何区别？
间接解译标志：指能够间接反映和表
热红外遥感机理及应用
美国
90
90
2.5-7.0 6.0-14.5
OMIS实用型模块化成像光谱仪 中国
128
0.46-12.5
SMIFTS空间可调成像傅立叶变 换光谱仪
美国
100
1.0-5.2
工作期间 始于1985年 始于1991 始于1993年 始于1993年 始于1994年 始于1986年 始于1991年 始于1992年 始于1993年 始于1989年 始于2000年 始于1993年
• 但是由于热红外遥感本身的复杂性，它的许多理 论问题均未很好的解决，如地表热红外辐射及比 辐射率的方向性问题、温度与比辐射率的分离问 题、非同温混合像元的分解问题等；
• 目前，国内外许多学者正在致力于对热辐射与地 面相互作用机理的研究、地表真实温度的模型反 演等疑难问题的攻克以及热红外遥感应用研究的 进一步开拓 。
B(T)
C1 [e 5 C2/(T)
1]
T
K1
ln1[K2/B(T)]
绝对黑体的辐射光 谱对于研究一切物体的 辐射规律具有根本的意 义，1900年普朗克引进 量子概念，将辐射当做 不连续的量子发射，成 功他从理论上得出了与 实验精确符合的绝对黑 体辐射出射度随波长的 分布函数。
吸收率 AT 的比值是一个普适函数E,T 。 E,T
只是温度、波长的函数．与物体的性质无关。
FT E,T
AT
这就是基尔霍夫定律。基尔霍夫定律表明：任何物体的 辐射出射度FT ，和其吸收率 AT 之比都等于同一温度
下的黑体的辐射出射度 E,T
（2）Plank定律
273ºC）的物体都不断地向外发射电磁波。 热红外遥感即通过热红外探测器收集
地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射 通量，经过能量转换而变成人眼能看到的 图像。
《遥感原理与应用》简答题
《遥感原理与应用》简答题简答题1. 遥感主要采用的波段有哪一些？波长主要分布的范围？答：由电磁波谱图可见，电磁波的长度范围非常宽，从波长最短的丫射线到最长的无线电波，他们的长度之比高达1022 倍以上。
遥感采用的电磁波段可以从紫外一直到微波波段。
主要采用的波段为紫外到红外波段。
波长范围为：10-3~3.8 XW-g m的紫外波段到0.7~1000艸的红外波段之间。
2. 遥感技术上采用审美观方法选择遥感器和确定对目标进行热红外遥感的最佳波段？答：维恩位移定律表明，黑体的绝对温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向唯一，若知道了某物体问题就可以推算处它的辐射峰值波长。
简述大气对辐射的影响答：大气对太阳辐射具有吸收、散射、和反射的做用。
3. 用散射原理分析一些问题答：又由于蓝光波长比红光短，因而蓝光散射较强，而红色散射较弱。
晴朗的天空，可见光中的蓝光受到散射影响最大，所以天空呈现蓝色。
清晨太阳通过较厚的大气层，直射光中红光成分大于蓝光成分，因而太阳呈现红色。
大气中的瑞利散射对可见光影响较大，而对红外影响很小，对微波基本上没有什么影响。
对同一物质来讲，电磁波的波长不同，表现的性质也不同。
例如在晴好的天气可见光通过大气是发生瑞利散射，蓝光波红光散射的多；当天空由云层或雨层时，满足均匀反射的条件，各个波长的可见散射强度仙童，因而云呈现白色，此时散射较大，可见光难以通过云层，这就是阴天不利于用可见光进行遥感探测地物的原因。
对于微波来讲，微波波长比粒子的直径大的多，则由属于瑞利散射类型，散射强度与波长四次房呈反比，波长越长散强度越小，所以微波才可能有最小散射，最大投射，而被成为具有穿云透雾的能力。
4. 简述大气窗口的概念以及常用的大气窗口有哪些？答：有些波段的电磁辐射通过大气候衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常成为大气窗口。
目前所知，可以做遥感的大气窗口大体有如下几个：(1)0.3~1.15 ym大气窗口，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。
常用遥感图像基本技术参数和各波段应用
常用遥感图像基本技术参数和各波段应用大纲要求：常用遥感图像（TM、OLI、SPOT、CBERS、MODIS、HJ-1、ASAR、RADARSAT等）的基本技术参数和各波段的主要应用范围等：了解目前常用的国内外遥感器及其主要技术参数、各波段的特点及主要应用范围等。
ndsat 4-5 TM（1）、产品描述Landsat主题成像仪(TM)是Landsat4和Landsat5携带的传感器，从1982年发射至今，其工作状态良好，几乎实现了连续的获得地球影像。
Landsat-4和Landsat5同样每16天扫瞄同一地区，即其16天覆盖全球一次。
LandsatTM影像包含7个波段，波段1-5和波段7的空间分辨率为30米，波段6（热红外波段）的空间分辨率为120米。
南北的扫描范围大约为170km，东西的扫描范围大约为183km。
2. Landsat8 OLI（1）、产品描述2013年2月11号，NASA 成功发射了Landsat 8 卫星。
LandSat- 8上携带有两个主要载荷：OLI和TIRS。
其中OLI（全称：Operational Land Imager ，陆地成像仪）由卡罗拉多州的鲍尔航天技术公司研制；TIRS（全称：Thermal Infrared Sensor，热红外传感器），由NASA的戈达德太空飞行中心研制。
OLI陆地成像仪包括9个波段，空间分辨率为30米，其中包括一个15米的全色波段，成像宽幅为185x185km。
OLI包括了ETM+传感器所有的波段，为了避免大气吸收特征，OLI对波段进行了重新调整，比较大的调整是OLI Band5(0.845–0.885 μm)，排除了0.825μm处水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征；此外，还有两个新增的波段：蓝色波段(band 1; 0.433–0.453 μm) 主要应用海岸带观测，短波红外波段(band 9; 1.360–1.390 μm) 包括水汽强吸收特征可用于云检测；近红外band5和短波红外band9与MODIS对应的波段接近。
遥感平台及与运行特点
人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星。
太阳同步轨道（Sun-synchronous orbit或Heliosynchronous orbit）
指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道的倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过，因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。 为使轨道平面始终与太阳保持固定的取向，因此轨道平面每天平均向地球公转方向（自西向东）转动0.9856度（即360度／年） 在这种轨道上的卫星以固定的地方时观测地球大气，有较固定的光照条件。对获取可用的资料、资料的接收、轨道的计算等都十分方便。
空中侦察、各种调查
100~2,000m
各种调查、摄影测量
800m以下
各种调查
无线遥控飞机
500m以下
各种调查、摄影测量
飞机、直升机
牵引飞机
50~500m
各种调查、摄影测量
牵引滑翔机
10~40m
遗址调查
5~50m
近距离摄影测量
人造地球卫星——目前运用最广的遥感平台 低高度、短寿命卫星：150~350km，不到一年 中高度、长寿命卫星：350~1800km，3~5年 高高度、长寿命卫星：约为36000km
用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星，依不同的指标和方法，陆地卫星有多种分类方法，按综合分类为陆地卫星（Landsat）类、高分辨陆地卫星、高光谱卫星和合成孔径雷达等四类。
美国陆地卫星系列 Landsat
法国资源卫星系列 SPOT
印度资源卫星系列 IRS等
中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（CBERS)
Landsat_5遥感卫星波段组合与比值分析在汶川地震前后的应用_杨斌
第35卷第1期航天返回与遥感2014年2月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING81Landsat-5遥感卫星波段组合与比值分析在汶川地震前后的应用杨斌1,2王金生1詹金凤2（1 北京师范大学水科学学院，北京 100875）（2 西南科技大学环境与资源学院，绵阳 621010）摘要文章在遥感图像处理软件ENVI的支持下，以汶川地震的极重灾区汶川县为研究区，选取2007年、2008年和2010年这3个时期的Landsat-5 TM数据为数据源，提取分析了地震前后TM数据的相关信息。
利用相关系数矩阵、特征向量和特征值，按照最佳波段组合原则，对地震前后的TM影像进行了多种波段组合试验和比值分析。
经分析得出以TM3、TM4、TM5波段组合为基础，参考其他组合（如TM1、TM4、TM5，TM4、TM2、TM7和NDVI、TM5/TM3、TM4/TM3的组合）容易解译和判读TM 遥感影像的相关地物数据类型，为地震解译和灾害评估提供了理论依据和支撑。
关键词专题制图仪遥感图像波段组合比值处理汶川地震中图分类号: TP316文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2014)01-0081-10DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2014.01.011Application of Band Combination and Ratio Analysis about Landsat-5Satellite before and after Wenchuan EarthquakeYANG Bin1,2 WANG Jinsheng1 ZHAN Jinfeng2（1 College of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China）（2 College of Environment and Resource, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China）Abstract With the support of ENVI（The Environment for Visualizing Images）that is a kind of remote sensing image processing software, the paper takes Wenchuan region as a research region which is the most serious area in Wenchuan earthquake. It selects three different periods of Landsat-5 TM data in the year of 2007, 2008 and 2010 and calculates the relevant statistical information respectively. It carries out all kinds of band combination test and ratio analysis based on TM remote sensing images before and after Wenchuan earthquake, by using correlative coefficient matrix, covariance and correlation, according to the principles of the best band combination. The conclusion is that based on the combination of TM bands（4, 3, 5）and has the reference with other combinations（such as TM1, TM4, TM5; TM4, TM2, TM7 and NDVI, TM5/TM3, TM4/TM3 combina-tions）as references, it is easy to interpret the types of features of TM image and the change of features, which can provide the convincing theoretical basis and support for seismic interpretation and disaster assessment.Key words thematic mapper; remote sensing image; band combination; ratio processing; Wenchuan earthquake收稿日期：2013-10-10基金项目：国家自然科学基金项目（41201541）；国家科技支撑项目（2011BAK12B02）82航天返回与遥感2014年第35卷0引言Landsat-5对地观测卫星自1984年3月发射升空以来，以其优良的性能和极高的性价比在各行业中得到了广泛应用[1]，特别是在地震发生前后，可以为地震灾区的快速救援、灾害评估和应急分析提供良好的数据源。
遥感基本知识
增强型专题制图仪（ETM）
ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM 基础上改进和发展而成的一种遥感器。
波段
1 2 3
波长范围(μ m)
0.45～0.515 0.525～0.605 0.63～0.690
地面分辨率（m）
30 30 30
4
5 6 7 PAN
0.75～0.90
1.55～1.75 10.40～12.50 2.09～2.35 0.52～0.90
收集器
探测器
处理器
记录器
人的视觉系统是一个优良的传感器，但影像只能短暂保 存，没有记录器
遥感器
1）收集器：透镜、反射镜、天线
2）探测器：将收集的辐射能转换成化学能或电能感光胶 片、光电管、光电二极管、电子耦合器件（CCD）、热电 偶探测器、热释电探测器、天线 3）处理器：对收集到的信号进行处理，显影、定影、信 号放大、变换、校正等。包括摄影处理装置和电子处理装 置 4）记录器：胶片、磁带、磁盘
高轨：35860km, 地球静止卫星，NOAA/AVHRR(1.1km); SPOT4/Vegetation(1.1km) 低分辨率 用途：通讯，气象
在遥感平台中，航天遥感平台目前发展 最快，应用最广。 根据航天遥感平台的服务内容，可以将 其分为： 气象卫星系列 陆地卫星系列 海洋卫星系列
1、主要的陆地卫星系列
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor——HRV） • 它能满足资源调查、环境管理与监测、农作物估产、地质与矿 产勘探、土地利用、测制地图及地图更新等多方面的需求。
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1 波长 0.5-0.59 绿色 分辨率 20米 用途 位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值的 波长附近，对植被识别有利，同时位于 水体最小衰减值的长波一边，能探测水 的混浊度和10-20米的水深。
光学遥感的波段范围
光学遥感的波段范围1. 引言光学遥感是利用可见光、红外线等电磁波通过空间传输获取地面信息的一种技术。
在光学遥感中，不同的波段范围对应着不同的应用和数据获取能力。
本文将详细介绍光学遥感的常见波段范围及其在地球科学、环境监测、农业等领域的应用。
2. 可见光波段可见光是人眼能够感知的电磁波，其波长范围约为400-700纳米。
在光学遥感中，可见光波段常被分为蓝、绿、红三个子波段。
•蓝色（400-500nm）：蓝色反射率与水体质量浓度相关，可用于水体质量监测和海洋生态环境研究。
•绿色（500-600nm）：植被叶片对绿光吸收较低，反射率较高，可用于植被覆盖度和叶绿素含量估算。
•红色（600-700nm）：植被吸收红光较高，反射率较低，可用于植被生长状态和植被类型分类。
3. 近红外波段近红外波段的波长范围为700-1300纳米。
在光学遥感中，近红外波段常被用于植被指数计算和土壤水分含量估算。
•归一化植被指数（NDVI）：利用近红外波段和红光波段计算得到的指数，可以反映植被覆盖度和生长状况。
•土壤水分指数（SWI）：利用近红外波段和短波红外波段计算得到的指数，可以估算土壤水分含量。
4. 红外波段红外波段的波长范围为1300-3000纳米。
在光学遥感中，红外波段常被用于地表温度估算、火灾监测等应用。
•短波红外（1300-2000nm）：短波红外辐射与地表温度相关，可通过测量地表热辐射来估算地表温度。
•中、远红外（2000-3000nm）：中、远红外辐射与火灾热辐射特征相关，可用于火灾监测和热点识别。
5. 热红外波段热红外波段的波长范围为3000-14000纳米。
在光学遥感中，热红外波段主要用于测量地表温度和大气成分的探测。
•红外窗口（8000-14000nm）：地表和大气在这个波段的辐射能力较弱，可以用于准确测量地表温度。
•吸收带（3000-8000nm）：大气中的水汽、二氧化碳等成分对这个波段的辐射有很强的吸收能力，可用于探测大气成分。
遥感影像的波段组合及用途
遥感影像的波段组合及用途高光谱遥感数据最佳波段的选择根据自己对具体影像解译的要求进行波段的选择，以提高解译的速度和精度。
若要获得丰富的地质信息和地表环境信息，可以选择TM(7、4、1)波段的组合，TM(7、4、1)波段组合后的影像清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹(褶皱及断裂)显示清楚；若要获得监测火灾前后变化分析的影像，可以选择TM(7、4、3)波段的组合，它们组合后的影像接近自然彩色，所以可通过TM(7、4、3)彩色合成图的分析来掌握林火蔓延与控制及灾后林木的恢复状况；若要获得砂石矿遥感调查情况，可以选择TM(5、4、1)波段组合；用TM影像编制洲地芦苇资源图时，宜用TM(3、4、5)波段组合的影像，分辨率最高，信息最丰富；用MSS图像编制土地利用地图，通常采用MSS(4、5、7)波段的合成影像；若要再区分林、灌、草，则需要选用MSS(5、6、7)波段的组合影像。
遥感影像时相的选择:遥感影像的成像季节直接影响专题内容的解译质量。
对其时相的选择，既要根据地物本身的属性特征，又要考虑同一地物不同地域间的差异。
例如解译农作物的种植面积最好选在8、9月份，因为这时作物成熟了，但还没有收割，方便各种作物的区别；解译海滨地区的芦苇地及其面积宜用5、6月份的影像；解译黄淮海地区盐碱土分布图宜用3、4月份的影像。
高分辨率影像的选择:分辨率的选择要符合自己的实际需要，分辨率高对解译速度和精度都有很大帮助。
随着科技的不断发展，已经有了15～30m分辨率的ETM／TM影像、2．5～5．0m分辨率的SPORT影像、2m分辨率的福卫二号、lm分辨率的ORBVIEW一3／IKONOS、0．6m分辨率的QUICK BIRD等。
法国SPOT-5卫星影像分辨率可达到2．5m，并可获得立体像对，进行立体观测。
SPOT一5卫星上的主要遥感设备是2台高分辨率几何成像仪(HRVIR)，其工作谱段有4个，主要任务是监测自然资源分布，特别是监测农业、林业和矿产资源，观测植被生长状态与农田含水量等项，对农作物进行估产，了解城市建设与城市土地利用状况等。
遥感常用波段组合
常用波段组合：（一）321：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。
（二）432：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。
举例：卫星遥感图像示蓝藻暴发情况我们先看一看蓝藻爆发时遥感监测机理。
蓝藻暴发时绿色的藻类生物体拌随着白色的泡沫状污染物聚集于水体表面，蓝藻覆盖区的光谱特征与周围湖面有明显差异。
由于所含高叶绿素A的作用，蓝藻区在LandsatTM2波段具有较高的反射率，在TM3波段反射率略降但仍比湖水高，在TM4波段反射率达到最大。
因此，在TM4(红)、3(绿)、2(蓝)假彩色合成图像上，蓝藻区呈绯红色，与周围深蓝色、蓝黑色湖水有明显区别。
此外，蓝藻暴发聚集受湖流、风向的影响，呈条带延伸，在TM图像上呈条带状结构和絮状纹理，与周围的湖水面也有明显不同。
（三）451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。
在TM7个波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。
3个可见光波段(即第1、2、3波段)之间，两个中红外波段(即第4、7波段)之间相关性很高，表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性。
第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低，表明这个波段信息有很大的独立性。
计算各种组合的熵值的结果表明，由一个可见光波段、一个中红外波段及第4波段组合而成的彩色合成图像一般具有最丰富的地物信息，其中又常以4，5，3或4，5，1波段的组合为最佳。
第7波段只是在探测森林火灾、岩矿蚀变带及土壤粘土矿物类型等方面有特殊的作用。
最佳波段组合选出后，要想得到最佳彩色合成图像，还必须考虑赋色问题。
人眼最敏感的颜色是绿色，其次是红色、蓝色。
因此，应将绿色赋予方差最大的波段。
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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
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
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
遥感平台 遥感的波段设计 遥感的应用
目录
2 3
LOGO
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。
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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
LOGO
常用波段
在满足大气窗口的条件下的遥感光谱通道：
LOGO
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
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。
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”。
LOGO
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。
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。
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
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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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
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
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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
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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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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。
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、G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。
1
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
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%；
1
CONTENTS
遥感平台 遥感的波段设计 遥感的应用
目录
2 3
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。
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
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。