遥感数据及应用

遥感数据

航天遥感应用中使用的数据基本有两种主要形式：遥感影像和数字图像无论是用何种遥感成像方式，影像都是记录在感光胶片或象纸上。如同普通像片那样，其灰度和颜色是连续变化的，它也被称为模拟图象，而数字图像往往记录在数字磁带上的，其灰度或颜色是离散变化的。

·遥感影像遥感影像可以通过对地表摄影或扫描获得。摄影影像是摄相机对地面物体摄影，直接在感光材料上记录地物的光像；扫描影像是地面信息通过探测器先变为电信号并记录在磁带上，然后回放磁带，在感光片上曝光而成。遥感影像有黑白和彩色两种，由于彩色影像比黑白影像能提供更多的地表信息，因此彩色影像在遥感中得到广泛地使用。

(1)多波段影像：多波段影像是用多波段遥感器对同一目标（或地区）一次同步摄影或扫描获得的若干幅波段不同的影像。与单波段影像相比，它具有信息量大，光谱分辨率高（遥感器能分辨的地物的最小波长间隔）的特点，并且可通过各种影像增强技术，获得彩色合成影象，大大提高对地物的识别能力。Landsat

上的MSS和TM影像都属多波段扫描影像。

(2)彩色合成影像：彩色合成是将多波段黑白图像变换为彩色图像的处理技术。一般为三色合成,也可两色或四色合成。合成的方法有两种：直接使用光学方法和使用计算机的数字处理。前者是将一组黑白透明片放入配有特定的红、绿、蓝三色滤光片的光学系统中，投影到同一屏幕上，使图像精确重合，形成彩色图像。数字处理合成法是令三幅图的像元亮度值变换为红、绿、蓝三基色的彩色编码去控制彩色显示设备，形成彩色图像。根据合成影像的彩色与实际景物自然彩色的关系，可分为真彩色影像和假彩色合成影像，前者是比较真实地反映地物原来彩色的影像，它可以通过彩色感光胶卷拍摄获得，也可以用彩色合成方法获得；假彩色合成影像是通过彩色合成方法获得的非真彩色影像。在光学合成法中，是将多波段影像配合不同滤光片准确重叠合成。影像的波段和滤光片可有各种组合方案，所得的假彩色影像也各不相同。解译时为了突出显示影像中的某种地物，可选择最佳组合方案。目前,用Landsat的MS-4,5,7波段影像的正片,分别配以蓝、绿、红滤光片，重叠投影合成的是标准假彩色影像。在这种影像上，植被显示为红色，城镇为蓝灰色，水体为蓝色，雪和云为白色等等。假彩色合成影像目前广泛用于专题制图、资源调查、地学研究和环境监测等方面。

·数字图像入射到遥感器的电磁波经探测元件交换为电信号后，需要进行数字化，即把模拟遥感数据变为数字化数据。它包括二个步骤，一是采样，它是把空间域的连续量变为离散量；二是量化,它是对电磁辐射强度的离散化。

数字图像又称“数字化图像”，它是以二维数组形式表示的图像。该数组由对连续变化的图像作等间隔采样所产生的采样点—像元(像素)组成，像元的实地面积大小就是影像的地面分辨率，即相当于IFOV在地面的投影面的大小，例如，陆地卫星(Landsat) MSS的4,5,6,7波段影像各由7,500,000个像元点构成。每个像元相当于实地面积57×79m2 ；TM的影像除第6波段外，像元的实地面积为30×30m2 。在数字图像中，像元排列的横方向从左到右按像元号排列，在纵方向上按行号排列。各像元的位置由(像元号，行号)决定。

采样点(像元)用一数值表示称为像元的亮度值或灰度值，它对应着一个像元所代表的相应实地面积内地物电磁辐射的强度。电磁辐射强度越大，则亮度值越大。在量化的数据中，对应一个通道(波段)一个像元的信息量用比特(bit)表示。Landsat的TM的量化比特为8，MSS为6，NOAA的AVHRR为10。在计算机处理中使用字节(byte)为单位(1 byte=8 bits)，所以，通常用一个字节或二个字节的数据进行处理。图像数据的全部数据量为：行数×像元数×通道数×比特数/8，单位为byte。

遥感图像的数据量非常巨大。在地面站接收的卫星数据通常被实时记录到高密度数字磁带(HDDT)上，然后根据需要拷贝到计算机兼容磁带(CCT)等其它载体上。CCT是记录、保存、分发卫星数据等数字信息的最一般的载体，计算机可以直接对CCT 数据进行各种有效、灵活、可靠的处理，使遥感图像获得良好的判读、分析效果。

自然灾害的遥感监测

我国是一个自然灾害种类繁多、发生频繁和危害严重的国家，应用遥感，地理信息系统和计算机等高新技术，对重大自然灾害进行监测评价，为政府和有关部分提供及时、准确和可靠的信息，使防灾、减灾和救灾有充分的科学依据是国民经济建设和社会保障的重大问题。

洪水、林火、干旱、森林病虫害、地震和沙漠化等基本为突发性自然灾害,能否对这些灾害作出快速反应(例如在2-3天为作出评估作为第一反应能力，在半个月左右作出较详细的评价作为第二反应能力)对于防灾救灾决策的制定最为关键。

目前，监测森林病虫害、沙漠化等主要以陆地卫星TM数据为主，分别构建了相应的监测模型，进而确定出沙漠化及森林病虫害侵袭的程度和分布范围。林火、洪水、雪灾、旱灾和地震等灾害主要以NOAA数据来监测，因为这些灾害的发生、发展更为迅速，如果不能及时获得灾情，就很难做出准确的决策。对于灾后的评价多采用航空遥感手段，以便更准确地制定生产自救和重建家园计划。

目前，我国已建立了重大自然灾害的历史数据库和背景数据库，从全国范围的角度，宏观地研究了自然灾害的危险程度分区和成灾规律。同时还选择了上述重大灾种进行了详细的监测评价技术方法与应付突发性灾情的研究，建立了各自的感遥--地理信息系统，实现了对经常性和突发性自然灾害的监测评价功能。

遥感在气候和气象中的应用

①在天气分析和气象预报中的作用：卫星(主要指气象卫星)资料促进了世界范围的大气，温度探测，使天气分析和气象预报工作更为完全和准确。在气象卫星云图上可以根据云的大小、亮度、边界形状、纹理、水平结构、垂直结构等，来识别各种云系的分布，从而推断出锋面、气旋、台风、冰雹、雷雹等的存在和位置，对这种大尺度和中小尺度的天气现象进行成功地定位、跟踪及预报。

②应用于气候研究和气候变迁的研究：根据近年的研究表明，控制大气长期天气过程和气候变动的有以下几个因素:太阳活动;对于大气圈的下垫面--地表面对大气的影响;海洋对大气的影响，以上这些因素都将引起整个地--气系统辐射信息的变化，而这方面的资料可以通过卫星来获取。如气象卫星上有仪器可以直接取得CO2 等含量的数据。冰雹覆盖也可以通过云图的辐射信息获得。此外为研究世界气候和灾害性天气变化，还专门设计了地球辐射收支试验装置，用于测定整个地--气系统获得和损失的辐射能量。这对气候学研究将不很大的推动。

遥感在森林资源调查和经营管理中的应