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高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用

第1篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；農(nóng)業(yè)；應(yīng)用進展

引言

遙感技術(shù)是一種獲取地表物體幾何和物理性質(zhì)的技術(shù)。早期的遙感圖像的解譯，通常通過目視判讀方法，隨著計算機的加速發(fā)展，解譯方法得到了快速發(fā)展，一種使用計算機對原始遙感影像進行圖像增強、圖像變化、輻射校正、幾何校正等一系列的預(yù)處理，然后通過相應(yīng)的遙感處理軟件進行進一步精處理，對結(jié)果進行處理，最終通過專業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗進行解譯，直接對解譯結(jié)果進行處理，生成具有處理特征的遙感影像［1］。目前，遙感可分為高光譜遙感和多光譜遙感。高光譜遙感不僅可以探測到被遮蓋的地物，而且可以準(zhǔn)確地估計植物生態(tài)系統(tǒng)的物理和化學(xué)參數(shù)的變化，包括土壤水分、土壤特性、植物質(zhì)、土壤生物化學(xué)參數(shù)、土地利用動態(tài)監(jiān)測變化等。多光譜遙感是利用具有2個及2個以上光譜通道，采用多種傳感器對地物進行同步成像的一種遙感技術(shù)；將地物反射的電磁波信息劃分為若干個光譜波段，用于接收和記錄地物信息［2，3］。當(dāng)前遙感技術(shù)的發(fā)展使得遙感應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，有林業(yè)遙感、資源遙感、遙感地質(zhì)、氣象遙感、災(zāi)害遙感、軍事遙感、農(nóng)業(yè)遙感等，尤其在農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，從早期的農(nóng)業(yè)墑情監(jiān)測和農(nóng)作物面積變化監(jiān)測，再到農(nóng)業(yè)資源利用監(jiān)測，以及利用無人機對區(qū)域水資源和農(nóng)業(yè)干旱的監(jiān)測與評價等。

1遙感在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

遙感可以獲得大量的信息，多平臺和多分辨率，快速、覆蓋范圍廣等，是遙感數(shù)據(jù)的一個重要的優(yōu)勢。農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)是遙感技術(shù)和農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合形成的，是可以及時掌握農(nóng)業(yè)資源、作物生長以及農(nóng)業(yè)災(zāi)害信息等的最佳方式，在調(diào)查和評估，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)測和管理中具有獨特的作用［4，5］?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)遙感發(fā)展的新興技術(shù)，可以實時監(jiān)測湖泊和水庫水面的高度以及評價區(qū)域水資源和農(nóng)業(yè)干旱，包括作物品種質(zhì)量監(jiān)控和鑒定［6－9］。

2農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)在我國的起步與發(fā)展

農(nóng)業(yè)遙感的發(fā)展是遙感技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，中國自20世紀(jì)70年代末以來，就已經(jīng)進行了農(nóng)業(yè)遙感的初步應(yīng)用。原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的前身）根據(jù)國家土壤調(diào)查的要求，在中國國家計劃委員會的支持下，由中國科教委和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織聘請外國專家培訓(xùn)了專門的遙感應(yīng)用人才隊伍，在1983年5月成立了中國國家農(nóng)業(yè)遙感培訓(xùn)中心。此后，我國將遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物產(chǎn)量估算、農(nóng)業(yè)氣象、土地資源調(diào)查與監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境變化等領(lǐng)域。目前，遙感技術(shù)的應(yīng)用進入了大量的實際應(yīng)用化的階段。我國大力開展國際合作與研究，積極探索遙感領(lǐng)域的前沿技術(shù)，使得中國成為世界上遙感領(lǐng)域技術(shù)先進的國家之一［10，11］。進入20世紀(jì)90年代中后期，出現(xiàn)了大量比較成熟的農(nóng)業(yè)遙感軟件，包括農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測的軟件，由中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)遙感實驗室組織開發(fā)的遙感處理軟件———土地利用調(diào)查與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所開發(fā)的北方草原產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件等，新的遙感處理軟件大大提高了人們的工作效率。近年來，各部門逐漸建立了地方的遙感中心，為國民經(jīng)濟建設(shè)提供了大量支持。隨著遙感技術(shù)的逐漸成熟、數(shù)據(jù)來源的大量增加，以及計算機軟硬件性能的快速提高，使得遙感應(yīng)用逐漸普及［12］。

3遙感在當(dāng)前農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的進展

當(dāng)今農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，具有高質(zhì)量、安全、低耗、高效的特點，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的大量信息采集，如農(nóng)作物長勢監(jiān)測、作物害蟲監(jiān)測、作物產(chǎn)量預(yù)測，土壤水分預(yù)報等農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)信息，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的農(nóng)業(yè)信息管理提供了依據(jù)。雖然國內(nèi)的遙感在農(nóng)業(yè)方面做了一些工作，但仍處于起步階段［13－16］。農(nóng)業(yè)遙感在未來應(yīng)加強應(yīng)用的深度和廣度研究。通過3S技術(shù)的結(jié)合，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)業(yè)工程監(jiān)理和其它現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)領(lǐng)域，為農(nóng)業(yè)部門的科學(xué)決策提供了詳實的支持數(shù)據(jù)。高光譜遙感技術(shù)和無人機技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)遙感新的研究熱點［14］。

3．1高光譜遙感在農(nóng)業(yè)遙感中的應(yīng)用

由于高光譜遙感不會對農(nóng)作物造成損害，因而被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測農(nóng)作物的葉片面積。這彌補了傳統(tǒng)遙感技術(shù)獲取農(nóng)作物葉面積指數(shù)時間過長的缺點，從而獲得最準(zhǔn)確、損害最小的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過高光譜的觀測和分析，可以得到更為精確的農(nóng)作物葉面積指數(shù)，形成不同的遙感反演模型。如，使用地物光譜儀測量冬小麥在特定波段范圍內(nèi)的反射率和透射率，使用冠層分析儀對冬小麥進行分析，形成光譜曲線；經(jīng)過觀測，形成遙感反演模型，并將模型估計值與實際觀測值進行對比，結(jié)果顯示，明顯提高了遙感反演模型的整體精度?，F(xiàn)階段，我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的主要方向和目標(biāo)是精細農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)監(jiān)測中高光譜遙感技術(shù)具有快速高效、準(zhǔn)確、無損的特點，已經(jīng)成為了農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用的手段。精細農(nóng)業(yè)可以通過科學(xué)、系統(tǒng)的管理方法對農(nóng)業(yè)資源利用進行合理規(guī)劃，在不污染環(huán)境的前提下，通過遙感技術(shù)提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。考慮到精細農(nóng)業(yè)對數(shù)據(jù)和信息的需求，傳統(tǒng)的分析方法已不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。因此，3S技術(shù)的綜合被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)監(jiān)測中。高光譜遙感在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。利用高光譜技術(shù)獲得更完整和更準(zhǔn)確的農(nóng)作物參數(shù)，為農(nóng)作物的種植與管理提供了有利的保障［18－20］。高光譜遙感技術(shù)除了上述內(nèi)容，在全面的農(nóng)作物質(zhì)量監(jiān)測，通過獲取農(nóng)作物在不同生長時期的數(shù)據(jù)特征進行全面的預(yù)測以及最后的生產(chǎn)，目前主要集中在不同農(nóng)作物的種植面積和產(chǎn)量以及質(zhì)量監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)訪問與存儲。雖然高光譜技術(shù)已經(jīng)全面、準(zhǔn)確應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中，但還需要進一步的研究。如何將高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用于作物機理和農(nóng)業(yè)信息的監(jiān)測以及完善農(nóng)業(yè)光譜信息數(shù)據(jù)庫，為進一步提高農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測模型的適用性和準(zhǔn)確性提供支持［22－26］。

3．2無人機遙感在農(nóng)業(yè)中的研究進展

3．2．1農(nóng)田空間信息農(nóng)田空間信息包括地理坐標(biāo)信息、通過視覺和機器識別獲得的農(nóng)作物分類信息。通過無人機可以識別農(nóng)田邊界來預(yù)估種植面積。傳統(tǒng)方法進行農(nóng)田的面積測量，具有時效性差和農(nóng)田邊界位置與實際情況差異大的缺點，不利于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實施監(jiān)測。無人機可以準(zhǔn)確、有效并且實時獲取全面的農(nóng)田空間信息，具有傳統(tǒng)的測量無法比擬的優(yōu)勢。無人機航拍圖像可以實現(xiàn)農(nóng)田基本空間信息的識別，農(nóng)作物區(qū)域面積的計算和種類的識別僅通過數(shù)碼相機就可以實現(xiàn)?？臻g定位技術(shù)的快速發(fā)展，大大提高了農(nóng)田定位信息研究的精度和深度，隨著無人機影像空間分辨率的提高，地形、坡度和高程信息的引入，可以實現(xiàn)較為準(zhǔn)確的農(nóng)田空間信息監(jiān)測。張宏明等利用無人機DEM數(shù)據(jù)提取農(nóng)田灌溉渠道系統(tǒng)，對于灌溉渠道提取完整性達到85．61％［19］。

3．2．2作物生長信息農(nóng)作物的生長狀況可以通過多種信息反映，如產(chǎn)量信息、表型參數(shù)以及營養(yǎng)指標(biāo)來表示。包括植被覆蓋度和葉面積指數(shù)等，多種信息相互關(guān)聯(lián)，共同代表了作物的生長，與最終產(chǎn)量直接相關(guān)［21］。在野外信息監(jiān)測研究中起著主導(dǎo)作用。

3．2．3作物生長脅迫因子農(nóng)田墑情監(jiān)測熱紅外法是農(nóng)田土壤含水量監(jiān)測的常用手段。在高植被覆蓋度的地區(qū)，通過葉片氣孔的關(guān)閉，可以有效減少蒸騰引起的水分損失，增加地表感熱通量，從而減少地球表面的潛熱通量，導(dǎo)致作物冠層溫度上升。水分脅迫指數(shù)能夠反映農(nóng)作物的水分含量與作物冠層溫度的關(guān)系。通過傳感器的熱紅外波段可以有效地獲得作物冠層溫度，進而有效反映農(nóng)田水分狀況。在植被覆蓋度比較低的地區(qū)，土壤水分可以間接表示下墊面的地表溫度變化，由于水的加熱溫度變化是一個緩慢的過程，因此土壤水分的分布可以間接反映白天下墊面溫度的空間分布。裸地對遙感的溫度監(jiān)測是一個重要的干擾因子，在冠層溫度監(jiān)測中較為重要。研究者研究了裸地溫度與作物表面覆蓋度的關(guān)系，確定了裸地引起的冠層溫度測量值與真值之間的差距。將修正結(jié)果應(yīng)用于農(nóng)田水分監(jiān)測，提高了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實際農(nóng)田生產(chǎn)經(jīng)營中，農(nóng)田漏水也是人們關(guān)注的焦點。利用紅外成像儀對灌溉渠的滲漏進行監(jiān)測，準(zhǔn)確率達93％［27－29］。

3．2．4病蟲害監(jiān)測通過熱紅外波段的實時監(jiān)測，可以有效反映作物病蟲害分布的動態(tài)變化情況。作物在健康的條件下，蒸騰作用是通過氣孔的開閉來調(diào)節(jié)的，以保持農(nóng)作物溫度的恒定。當(dāng)發(fā)生病害后，葉面會發(fā)生病理變化。病原菌植物對植物蒸騰作用的影響比較明顯，會造成侵染部分溫度的升降。一般情況下，植物易感會導(dǎo)致氣孔開度失調(diào)，使致病區(qū)域的蒸騰作用高于健康區(qū)的蒸騰作用；旺盛的蒸騰作用會導(dǎo)致致病區(qū)域溫度的下降，致病區(qū)域的葉片溫差明顯高于正常葉片的溫差，直到壞死部位的細胞完全死亡，葉片會變得枯黃，葉片的蒸騰作用完全喪失。通過健康植株溫差始終低于葉片表面的溫度的原理［30－33］，可以實時監(jiān)測作物病蟲害的變化趨勢。

4總結(jié)

4．1我國遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展

在我國主要糧食主產(chǎn)區(qū)，建立了產(chǎn)量估算信息系統(tǒng)，冬小麥遙感產(chǎn)量估算操作系統(tǒng)是RS與GIS技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物?？梢詫⒄麄€產(chǎn)量估算的操作環(huán)節(jié)集成到計算機系統(tǒng)的操作中，具有完整的數(shù)字化操作能力，可以輸出各種產(chǎn)量估算結(jié)果。大量冬小麥產(chǎn)量估算試驗結(jié)果表明，利用冬小麥遙感產(chǎn)量估算操作系統(tǒng)進行大面積作物產(chǎn)量估算的精度可達95％以上，隨著運行年限的逐漸積累，操作系統(tǒng)的生產(chǎn)精度將逐步提高，運行成本將逐年降低。同時，我國迫切需要了解農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化，針對于種植面積計算的要求、監(jiān)控的增長潛力、建立單位面積產(chǎn)量模型和遙感監(jiān)測，中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究實驗室在GIS技術(shù)的支持下開發(fā)了一種作物產(chǎn)量估算的實用操作系統(tǒng)。并且，東北的三江平原，南方的太湖平原也相繼建立了遙感監(jiān)測系統(tǒng)，取得了良好的應(yīng)用效果。

4．2遙感在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的前景

中國國家科教委將“RS、GIS和GPS綜合應(yīng)用研究”列為國家科技攻關(guān)重點項目。到目前為止，遙感信息技術(shù)已連續(xù)7個“五年規(guī)劃”被列為國家重點項目，體現(xiàn)了國家對遙感的重視?？梢灶A(yù)見，遙感可以有效地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展中，使其走上產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的道路［35］。

5結(jié)語

隨著國家空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)推進以及“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”的深入實施，中國將擁有更多的國產(chǎn)資源調(diào)查監(jiān)測衛(wèi)星。物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，將使得我國農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)的研究和應(yīng)用進一步發(fā)展。

5．1農(nóng)業(yè)遙感的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬

物聯(lián)網(wǎng)加大數(shù)據(jù)與遙感觀測、導(dǎo)航與定位，結(jié)合其它學(xué)科領(lǐng)域，可以促進農(nóng)業(yè)遙感自身的發(fā)展，跨學(xué)科的應(yīng)用也將擴大農(nóng)業(yè)遙感的應(yīng)用領(lǐng)域。需要進一步建立“空、天、地”三位一體的農(nóng)業(yè)綜合管理系統(tǒng)，深入發(fā)展遙感觀測精度的智能農(nóng)業(yè)、農(nóng)作物育種表型、農(nóng)業(yè)保險的監(jiān)測和評價、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)政策的效果評價等方面。

第2篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù)；3S；結(jié)合發(fā)展前景

【中圖分類號】TP 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1007-4309（2013）07-0060-2

一、遙感技術(shù)的找礦應(yīng)用

1.地質(zhì)構(gòu)造信息的提取

內(nèi)生礦產(chǎn)在空間上常產(chǎn)于各類地質(zhì)構(gòu)造的邊緣部位及變異部位，重要的礦產(chǎn)主要分布于板塊構(gòu)造不同塊體的結(jié)合部或者近邊界地帶，在時間上一般與地質(zhì)構(gòu)造事件相伴而生，礦床多成帶分布，成礦帶的規(guī)模和地質(zhì)構(gòu)造變異大致相同。

遙感找礦的地質(zhì)標(biāo)志主要反映在空間信息上。從與區(qū)域成礦相關(guān)的線狀影像中提取信息往往要包括斷裂、節(jié)理、推覆體等類型，從中酸性巖體、火山盆地、火山機構(gòu)及深亨巖漿、熱液活動相關(guān)的環(huán)狀影像提取信息泡括與火山有關(guān)的盆地、構(gòu)造，從礦源層、賦礦巖層相關(guān)的帶狀影像提取信啟、住要表現(xiàn)為巖層信息，從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與感礦有關(guān)的色異常中提取信息位口與蝕變、接觸帶有關(guān)的色環(huán)、色帶、色塊等）。當(dāng)斷裂是主要控礦構(gòu)造時，對斷裂構(gòu)造遙感信息進行重點提取會取得一定的成效。

遙感系統(tǒng)在成像過程中可能產(chǎn)生“模糊作用”，常使用戶感興趣的線性形跡、紋理等信息顯示得不清晰、不易識別。人們通過目視解譯和人機交互式方法，對遙感影像進行處理，如邊緣增強、灰度拉伸、方向濾波、比值分析、卷積運算等，可以將這些構(gòu)造信息明顯地突現(xiàn)出來。除此之外，遙感還可通過地表巖性、構(gòu)造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構(gòu)造信息，如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術(shù)是邊緣增強。

2.植被波譜特征的找礦意義

在微生物以及地下水的參與下，礦區(qū)的某些金屬元素或礦物引起上方地層的結(jié)構(gòu)變化，進而使土壤層的成分產(chǎn)生變化，地表的植物對金屬具有不同程度的吸收和聚集作用，影響植葉體內(nèi)葉綠素、含水量等的變化，導(dǎo)致植被的反射光譜特征有不同程度的差異。礦區(qū)的生

物地球化學(xué)特征為在植被地區(qū)的遙感找礦提供了可能，可以通過提取遙感資料中由生物地球化學(xué)效應(yīng)引起的植被光譜異常信息來指導(dǎo)植被密集覆蓋區(qū)的礦產(chǎn)勘查，較為成功的是某金礦的遙感找礦東南地區(qū)金礦遙感信息提取。

不同植被以及同種植被的不同器官問金屬含量的變化很大，因此需要在己知礦區(qū)采集不同植被樣品進行光譜特征測試，統(tǒng)計對金屬最具吸收聚集作用的植被，把這種植被作為礦產(chǎn)勘探的特征植被，其他的植被作為輔助植被。遙感圖像處理通常采用一些特殊的光譜特征增強處理技術(shù)，采用主成分分析、穗帽變換、監(jiān)督分類非監(jiān)督分類等方法。植被的反射光譜異常信息在遙感圖像上呈現(xiàn)特殊的異常色調(diào)，通過圖像處理，這些微弱的異?？梢杂行У乇环蛛x和提取出來，在遙感圖像上可用直觀的色調(diào)表現(xiàn)出來，以這種色調(diào)的異同為依據(jù)來推測未知的找礦靶區(qū)。植被內(nèi)某種金屬成分的含量微小，因此金屬含量變化的檢測受到譜測試技術(shù)靈敏度的限制，當(dāng)金屬含量變化微弱時，現(xiàn)有的技術(shù)條件難以檢測出，檢測下限的定量化還需進一步試驗。理論上講，高光譜提取植被波譜的性能要優(yōu)于多光譜很多倍，例如對某一農(nóng)業(yè)區(qū)進行管理，根據(jù)每一塊地的波譜空間信息可以做出灌溉、施肥、噴灑農(nóng)藥等決策，當(dāng)某農(nóng)作物十枯時，多光譜只能知道農(nóng)作物受到損害，而高光譜可以推斷出造成損害的原因，是因為土地干旱還是遭受病蟲害。因此利用高光譜數(shù)據(jù)更有希望提取出對找礦有指示意義的植被波譜特征。

3.礦床改造信息標(biāo)志

礦床形成以后，由于所在環(huán)境、空間位置的變化會引起礦床某些性狀的改變。利用不同時相遙感圖像的宏觀對比，可以研究礦床的侵蝕改造作用；結(jié)合礦床成礦深度的研究，可以對類礦床的產(chǎn)出部位進行判斷。通過研究區(qū)域夷平而與礦床位置的關(guān)系，可以找尋不同礦床在不同夷平而的產(chǎn)出關(guān)系及分布規(guī)律，建立夷平而的找礦標(biāo)志。另外，遙感圖像還可進行巖性類型的區(qū)分應(yīng)用于地質(zhì)填圖，是區(qū)域地質(zhì)填圖的理想技術(shù)之一，有利于在區(qū)域范圍內(nèi)迅速圈定找礦靶區(qū)。

二、遙感找礦的發(fā)展前景

1.高光譜數(shù)據(jù)及微波遙感的應(yīng)用

高光譜是集探測器技術(shù)、精密光學(xué)機械、微弱信號檢測、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率，成像的同時記錄下成百條的光譜通道數(shù)據(jù)，從每個像元上均可以提取一條連續(xù)的光譜曲線，實現(xiàn)了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取，因而具有巨大的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景。成像光譜儀獲得的數(shù)據(jù)具有波段多，光譜分辨率高、波段相關(guān)度高、數(shù)據(jù)冗余大、空間分辨率高等特點。高光譜圖像的光譜信息層次豐富，不同的波段具有不同的信息變化量，通過建立巖石光譜的信息模型，可反演某些指示礦物的豐度。充分利用高光譜的窄波段、高光譜分辨率的優(yōu)勢，結(jié)合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息，加強高光譜數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用能力。微波遙感的成像原理不同于光學(xué)遙感，是利用紅外光束投射到物體表而，由天線接收端接收目標(biāo)返回的微弱同波并產(chǎn)生可監(jiān)測的電壓信號，由此可以判定物體表而的物理結(jié)構(gòu)等特征。微波遙感具有全天時、全天候、穿透性強、波段范圍大等特點，因此對提取構(gòu)造信息有一定的優(yōu)越性，同時也可以區(qū)分物理結(jié)構(gòu)不同的地表物體，因為穿透性強，對覆蓋地區(qū)的信息提取也有效。微波遙感技術(shù)因其自身的特點而具有很大的應(yīng)用潛力，但微波遙感在天線、極化方式、斑噪消除、幾何校止及輻射校止等關(guān)鍵技術(shù)都有待于深入研究，否則勢必影響微波遙感的發(fā)展。

2.數(shù)據(jù)的融合

隨養(yǎng)遙感技術(shù)的微波、多光譜、高光譜等大量功能各異的傳感器不斷問世，它們以不同的空間尺度、時間周期、光譜范圍等多方面反映地物目標(biāo)的各種特性，構(gòu)成同一地區(qū)的多源數(shù)據(jù)，相對于單源數(shù)據(jù)而高，多源數(shù)據(jù)既存在互補性，又存在冗余性。任何單源信息只能反映地物目標(biāo)的某一方面或幾個方面的特征，為了更準(zhǔn)確地識別目標(biāo)，必須從多源數(shù)據(jù)中提取比單源數(shù)據(jù)更豐富、有用的信息。多源數(shù)據(jù)的綜合分析、互相補充促使數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不斷發(fā)展。通過數(shù)據(jù)融合，一方面可以去除無用信息，減少數(shù)據(jù)處理量，另一方面將有用的信息集中起來，便于各種信息特征的優(yōu)勢互補。

蝕變礦物特征光譜曲線的吸收谷位于多光譜數(shù)據(jù)的波段位置，因此可以識別蝕變礦物，但是波段較寬，只對蝕變礦物的種屬進行分類。與可見一紅外波段的電磁波相比，達波對地而的某些物體具有強的穿透能力，能夠很好地反映線性、環(huán)性溝造。達圖像成像系統(tǒng)向多波段、多極化、多模式發(fā)展，獲取地表信息的能力越來越強?？偟膩碚f，多光譜、高光譜數(shù)據(jù)的光譜由線特征具有區(qū)分識別巖石礦物的效果，所以對光學(xué)圖像與雷達圖像進行融合處理，既能提高圖像的分辨率、增強紋理的識別能力，又能有效地識別礦物類型。

盡管融合技術(shù)的研究取得了一些可喜的進展，但未形成成熟的理論、模型及算法，缺乏對融合結(jié)果的有效評價手段。在以后的研究中，應(yīng)該深入分析各種圖像的成像機理及數(shù)據(jù)間的相關(guān)性、互補性、冗余性等，解決多源數(shù)據(jù)的輻校止問題，發(fā)展空間配準(zhǔn)技術(shù)。優(yōu)化信息提叉的軟件平臺，實現(xiàn)不同格式圖像問的兼容性。

三、結(jié)束語

綜上所述，遙感技術(shù)作為礦產(chǎn)勘查的一種手段應(yīng)用于找礦取得了一定成就。遙感技術(shù)的直接應(yīng)用是蝕變遙感信息的提取，遙感技術(shù)的間接應(yīng)用包括地質(zhì)構(gòu)造信息、植被的光譜特征及礦床改造信息等方面。遙感找礦具有很大的發(fā)展前景的領(lǐng)域主要有：高光譜數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、3s的緊密結(jié)合、計算機技術(shù)的發(fā)展。

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第3篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:高光譜分類提取投影尋蹤

1 高光譜遙感概述

高光譜遙感(Hyper spectral Remote Sensing 簡稱HRS)起步于80年代,發(fā)展于90年代,至今已解決了一系列重大的技術(shù)問題。它是光譜分辨率在10-2λ的光譜遙感,其光譜分辨率高達納米(nm)數(shù)量級,具有波段數(shù)眾多,連續(xù)性強的特點,其傳感器在可見光到紅外光的波長范圍內(nèi)(0.4μm～2.5μm)范圍內(nèi)以很窄的波段寬度(3～30nm) 獲得幾百個波段的光譜信息,相當(dāng)于產(chǎn)生了一條完整而連續(xù)的光譜曲線,光譜分辨率將達到5nm～10nm[1]。高光譜遙感數(shù)據(jù)的表現(xiàn)可以從以下三個方面來理解[2]:圖像空間、光譜空間和特征空間。此外,隨著高光譜遙感分辨率的增加,特征空間的維數(shù)很高,因而表現(xiàn)不同地物類別的能力也隨之不斷提高,這也是高光譜遙感之所以能夠更精確識別地物的主要原因。

2 高光譜遙感的應(yīng)用

高光譜影像包含了豐富的地表空間、光譜和輻射的三重信息,它同時表現(xiàn)了地物的空間分布并獲得了以像元為目標(biāo)的地物光譜信息。高光譜遙感技術(shù)作為連接遙感數(shù)據(jù)處理、地面測量、光譜模型和應(yīng)用的強有力工具,其顯著特點是在特定光譜區(qū)域以高光譜分辨率同時獲取連續(xù)的地物光譜影像,其超多波段信息使得根據(jù)混合光譜模型進行混合像元分解獲取“子像元”或“最終光譜單元”信息的能力得到提高,使得遙感應(yīng)用著重于在光譜維上進行空間信息展開,定量分析地球表層生物、物理、化學(xué)過程和參數(shù),隨著成像光譜技術(shù)的發(fā)展與成熟,遙感技術(shù)已經(jīng)大大拓寬了其原來的應(yīng)用領(lǐng)域,歸納起來主要包括以下幾個方面[5]-[19]:1)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用(作物參數(shù)反演);2)在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用(樹種識別、森林生物參數(shù)填圖、森林健康檢測等);3)在水質(zhì)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用(反演水質(zhì)參數(shù));4)在大氣污染檢測領(lǐng)域的應(yīng)用(氣溶膠、二氧化氮等的檢測與反演);5)生態(tài)環(huán)境檢測領(lǐng)域的應(yīng)用(檢測生物多樣性、土壤退化、植被重金屬污染等);6)在地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用(礦物添圖,巖層識別,礦產(chǎn)資源、油氣能源探測等);7)在城市調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用(城市綠地調(diào)查、地物及人工目標(biāo)識別)。

3 高光譜遙感圖像分類與信息提取

3.1 遙感圖像處理

遙感數(shù)字圖像處理是以遙感數(shù)字圖像為研究對象,綜合運用地學(xué)分析、遙感圖像處理、地理信息系統(tǒng)、模式識別與人工智能技術(shù),實現(xiàn)地學(xué)專題信息的自動提取[18],要素分類與提取在圖像處理過程中占有決定性的地位。遙感圖像分類是統(tǒng)計模式識別技術(shù)在遙感領(lǐng)域中的具體應(yīng)用,統(tǒng)計模式識別的關(guān)鍵是提取待識別模式的一組統(tǒng)計特征值,然后按照一定準(zhǔn)則做出決策,從而對數(shù)字圖像予以識別。其主要依據(jù)是地物的光譜特征,即地物電磁波輻射的多波段測量值,這些測量值可以用作遙感圖像的原始特征值。

3.2 高光譜遙感圖像分類與提取

目前,高光譜遙感數(shù)據(jù)分析方法主要有兩個方向[19]-[30]:第一是基于光譜空間的分析方法,其基本原理是化學(xué)分析領(lǐng)域常用的光譜分析技術(shù);第二個方向是基于特征空間分析技術(shù),該方向的基本思想是把組成光譜曲線的各光譜波段組成高維空間中的一個矢量,進而用空間統(tǒng)計分析的方法分析不同地物在特征空間中的分布規(guī)律。

3.2.1 基于光譜空間的分析方法

高光譜遙感技術(shù)的最大特點就是:在地物的每一個像元處,可以得到一條連續(xù)的光譜曲線,所有的光譜曲線的集合則構(gòu)成了光譜空間,不同的地物對應(yīng)于光譜空間中的一條光譜曲線。因此,基于光譜空間的數(shù)據(jù)分析方法是高光譜數(shù)據(jù)分析的主要技術(shù)之一,其主要思想類似于化學(xué)上常用的光譜分析技術(shù),主要是通過對光譜曲線進行特征分析,發(fā)現(xiàn)不同地物的光譜曲線變化特征,從而達到識別地物的目的。由于這種分析方法與地物的物理化學(xué)屬性直接相關(guān),因此可以方便地對分析結(jié)果進行物理解釋:由于分析過程主要是針對一個像元的光譜曲線,因此,算法往往比較直觀和簡單。這些特點使得基于光譜空間的分析技術(shù)成為引人注目的一種技術(shù),因而,近年來在這方面產(chǎn)生了許多實用的研究結(jié)果。

常用的分析方法包括:(1)光譜角填圖法(SAM-Spectral Angle Mapping):又稱光譜角度匹配法.是以實驗室測得的標(biāo)準(zhǔn)光譜或從圖像上提取的一直已知點的平均光譜為參考,求算圖像中每個像元矢量(將像元n個波段的光譜響應(yīng)作為n維空間的矢量與參考光譜矢量之間的廣義夾角,根據(jù)夾角的大小來確定光譜間的相似程度,以達到識別地物的目的。(2)光譜解混技術(shù)(Spectral Unmixing):就是假設(shè)某一像元的光譜是由有限幾種地物的光譜曲線按某種函數(shù)關(guān)系和比例混合而成,解混的目的就是通過某種分析和計算,估計出光譜混合方式和混合像元包含的光譜成分及相應(yīng)比例。(3)光譜匹配濾波技術(shù)(Matched Filter):是通過部分光譜解混技術(shù)求解端元光譜豐度值的技術(shù)。由于前面介紹的線性光譜解混技術(shù)要求端元光譜足夠完全,而實際上很難確定一幅待研究的高光譜圖像所包含的全部端元光譜。匹配濾波技術(shù)則選定某些感興趣的端元光譜的情況下,把未知的光譜歸為背景光譜(Unknown background),最大化地突出已知端元光譜而同時盡可能抑制背景光譜,這種方法提供了一種快速探測指定地物種類的技術(shù),而不必知道一幅圖像中包含的全部端元光譜。(4)光譜特征匹配(SFF-Spectral Feature Fitting):根據(jù)電磁波理論,不同的物質(zhì)有不同的光譜曲線。人們可以通過分析不同地物的光譜吸收表現(xiàn),達到識別不同地物的目的。首先把反射光譜數(shù)據(jù)的吸收特征突出出來,然后用僅保留了吸收特征的光譜與參考端元光譜逐個波段進行最小二乘匹配,并計算出相應(yīng)的均方根誤差(RMS-Root Mean Square),消除背景影響的方法主要是包絡(luò)線法。

3.2.2基于特征空間的分類方法

前面介紹的基于光譜空間的分析方法主要是通過比較待分像元的光譜曲線與參考光譜的光譜曲線之間的相似程度來達到分類判別的目的。這種思想看起來很直觀和理想,類似于人的指紋識別一樣,每一個人都有不同的指紋,通過與指紋庫中的指紋相比較就可以確定人的身份。然而,遙感問題卻遠遠復(fù)雜得多,由于太陽輻射、大氣、空間分辨率和光譜分辨率,觀測噪聲,及多種多樣難以確定的因素的影響,很難測得所謂“純”的光譜曲線。盡管有多種多樣的光譜解混技術(shù)被提出,但多種因素的影響很難被充分估計出來,因而無論何種光譜分析技術(shù)都無法完全達到遙感圖像辯識的要求。

另一種遙感圖像地物辯識的思想則是從統(tǒng)計分布規(guī)律出發(fā),在同一幅圖像上,不同地物的光譜數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不同的分布狀態(tài),比如不同均值和方差,通過分析這種統(tǒng)計分布規(guī)律而實現(xiàn)地物識別的技術(shù)就是基于特征空間的分類方法。遙感圖像上的每個像元對應(yīng)n個光譜波段反射值。假若把這幾個波段值組成的n維矢量看作是n維歐幾里德空間中的一個點,則稱矢量X=(X1,X2,…,Xn)為像元的特征值,相應(yīng)的n維歐幾里德空間稱為特征空間。在特征空間的意義上,遙感圖像上的任一像元對應(yīng)于特征空間中的一個點,因此,分類的方法可以從尋找像元在特征空間中的分布規(guī)律入手,也就是在特征空間中進行判別的問題。

常用的分析方法包括:(1)高斯最大似然分類器(MLC):是遙感分類的主要手段,其基本思想是,假設(shè)各類樣本數(shù)據(jù)都是高斯分布(正態(tài)分布),判別準(zhǔn)則為所屬類別的分布密度最大。其分類器被認為是一種穩(wěn)定性、魯棒性好的分類器。但是,如果圖像數(shù)據(jù)在特征空間中分布比較復(fù)雜、離散,或采集的訓(xùn)練樣木不夠充分、不具代表性,通過直接手段來估計最大似然函數(shù)的參數(shù),就有可能造成與實際分布的較大偏差,導(dǎo)致分類結(jié)果精度下降。(2)基于Bayes準(zhǔn)則的分類器: 基于Bayes準(zhǔn)則的判別函數(shù)是統(tǒng)計模式識別的參數(shù)方法,要求各類的先驗概率P(ωi)和條件概率密度函數(shù)P(ωi x)已知。p(ωi)通常根據(jù)各種先驗知識給出或假設(shè)它們相等: P(ωi x)則是首先確定其分布形式,然后利用訓(xùn)練樣本估計其參數(shù)。一般假設(shè)為正態(tài)分布,或通過數(shù)學(xué)方法化為正態(tài)分布。其判別函數(shù)為:Di(X)=P(ωi) P(ωi x),i=1, 2,…,m。若Di(X)Dj(X) j=1,2,…,m,j≠i,則X為ωi類。判別函數(shù)集有多種導(dǎo)出形式,如最大后驗概率準(zhǔn)則、最小風(fēng)險判決準(zhǔn)則、最小錯誤概率準(zhǔn)則、最小最大準(zhǔn)則、Neyman-Pearson準(zhǔn)則等,是依據(jù)不同的規(guī)則選擇似然比的門限來實現(xiàn)的。(3)最小距離判別法:該方法是最直觀的一種判別方法,假設(shè)在p維歐氏空間中,把c個不同的類別看成分布在空間中的不同位置,最小距離判別方法的思想就是,對待分類的樣本,若與某一類的空間幾何距離最近,則判別為屬于此類。該方法的關(guān)鍵問題,一是如何定義空間距離;另一問題是,如何計算點到各類別的空間距離。(4)基于模糊集理論的判別分類方法:相鄰波段影像間存在較大的相似性表明,它們的分類作用可以相互近似替代。因此,只需利用其中的一幅影像參加分類即可,其它與之相似的光譜波段都可被視為冗余波段。顯然,要刪除這些冗余光譜波段,應(yīng)首先對原始波段集合中的光譜波段進行模糊等價劃分,然后在每個模糊等價波段組中只選擇一個光譜波段(或進行線性融合)。(5)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類法:通過建立統(tǒng)一框架,實現(xiàn)對影像的視覺識別和并行推理,是近年來發(fā)展起來的綜合數(shù)據(jù)分類方法之一。其目標(biāo)是利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的并行分布式知識處理手段,以遙感影像為處理對象,建立基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遙感影像分類專家系統(tǒng)。(6)支持向量機(Support Vector Machine )分類方法:支持向量機是一種建立在統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)之上的機器學(xué)習(xí)方法。其最大的特點是根據(jù)Vapnik的結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原則,盡量提高學(xué)習(xí)機的泛化能力,即由有限的訓(xùn)練樣本集得到小的誤差能夠保證對獨立的測試集保持小的誤差。另外,由于支持向量算法是一個凸優(yōu)化問題,局部最優(yōu)解也是全局最優(yōu)解,這是其它學(xué)習(xí)算法所不及的。以上介紹了幾種分類方法,事實上,隨著各學(xué)科的發(fā)展和交叉影響,基于特征空間的分析方法有許多新的進展。

4高光譜遙感數(shù)據(jù)分類存在的問題

隨著光譜分辨率的提高,高光譜遙感能夠提供對地物識別更充分的信息,對基于特征空間的分類而言,理論上說,隨著特征空間維數(shù)的增加,分類精度將會越來越精確,但實際問題并非如此簡單。綜合以上高維空間的幾何特征和統(tǒng)計特性[31]-[36],可以得出這樣的結(jié)論:基于統(tǒng)計理論的參數(shù)估計若在原始高維空間進行,則需相當(dāng)龐大的訓(xùn)練樣本數(shù)才能得到比較滿意的估計精度,非參數(shù)估計方法所需的樣本數(shù)量更是不可想象。此外,原始高維數(shù)據(jù)空間的正態(tài)分布特性更是難以保證,而正態(tài)分布是許多參數(shù)估計方法的基礎(chǔ)。因此,高光譜遙感分類的表現(xiàn)并未如人們所期望的那樣簡單,具體來說,在不討論客觀因素的情況下,影響高光譜遙感分類精度的主要因素主要是以下幾條:

(1)訓(xùn)練樣本數(shù)量問題:根據(jù)Hughes的研究結(jié)果[37],隨著特征空間維數(shù)的增加,類別可分性提高,但由于遙感中常用的監(jiān)督分類方法首先要估計樣本的分布函數(shù),或分布函數(shù)中的一些參數(shù),隨著空間維數(shù)的增加,待估參數(shù)的個數(shù)急劇增加,在訓(xùn)練樣本數(shù)量一定的條件下,導(dǎo)致分類精度在特征空間的維數(shù)增加到一定數(shù)量后,反而會隨著維數(shù)的增加而下降。

(2)特征空間的組成:前一個問題導(dǎo)致基于特征空間的分析方法通常不能在原始空間中直接進行,必須對原始波段空間進行降維預(yù)處理,得到一個保持了原始空間全局和局部特征結(jié)構(gòu)的低維空間,然后在低維子空間中進行分類判別。

(3)分類器的選擇。

(4)類別可分性:類別可分性是數(shù)據(jù)集固有的一種性質(zhì),是由客觀條件造就的數(shù)據(jù)集內(nèi)在結(jié)構(gòu),由于客觀因素的影響,待分辨的類別之間可區(qū)分的程度會有很大的差異,數(shù)據(jù)集的這種內(nèi)在的可分離程度對分類精度的高低有著至關(guān)重要的影響。

5 結(jié)語

過去幾十年高光譜遙感已經(jīng)在各方面有了很大的應(yīng)用,高光譜技術(shù)從遙感的角度提供了大尺度獲取地面光譜數(shù)據(jù)的手段,為人們宏觀分類識別地物提供了基礎(chǔ)。但是人們在獲取大量高光譜圖像數(shù)據(jù)的同時,也面臨著如何最大程度地利用這些海量數(shù)據(jù)的難題,關(guān)于高光譜分類與信息提取的技術(shù),雖然取得了一些進展,但是從總體上仍落后于傳感器的發(fā)展,因此對于高光譜分類與信息提取還有很大的空間值得去研究。

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第4篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵字：遙感;GIS;高光譜;成礦預(yù)測

Abstract: as the society increasingly progress, increasing demand for minerals prospecting and increasing the level of difficulty, information ore-prospecting more and more applied in practice. This paper summarized the RS and GIS roughly in the present situation of the application of geology, the predecessor's research achievement, and on the basis of summarization of metallogenic prediction and RS and GIS inseparable relationship.

Keyword: remote sensing; GIS; Hyperspectral; Metallogenic prediction

中圖分類號：O741+.2文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1引言

礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷進步以及人口的增長，礦產(chǎn)品的消費量與日俱增，但是礦產(chǎn)勘查與開發(fā)難度的加大而導(dǎo)致的資源緊缺已成為制約全球社會與經(jīng)濟“可持續(xù)發(fā)展的”的關(guān)鍵因素。隨著地表礦、淺部礦及易識別礦的日趨減少而導(dǎo)致的找礦難度的加大和找礦成本的提高,礦產(chǎn)勘查經(jīng)歷了由經(jīng)驗找礦、理論找礦和技術(shù)找礦的漫長經(jīng)歷后，進入了目前的信息化找礦時代?！靶畔⒒笔堑刭|(zhì)學(xué)發(fā)展的水平關(guān)鍵，地質(zhì)學(xué)信息化水平的高低是衡量地質(zhì)學(xué)現(xiàn)代化水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。信息找礦戰(zhàn)略目標(biāo)是以地質(zhì)空間多元信息庫為支撐，以GIS為平臺，發(fā)展新一輪礦產(chǎn)資源定量評估方法模型，為我國礦產(chǎn)資源評價提供方法技術(shù)支撐。

2RS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用

2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

“遙感是20世紀(jì)中后期發(fā)展起來的新興學(xué)科，遙感技術(shù)的發(fā)展，揭開了人類從外層空間觀測地球、探索宇宙的序幕，為我們認識國土、開發(fā)資源、研究環(huán)境、分析全球變化找到了新的途徑”。

最近幾年，高空間分辨率的陸地衛(wèi)星遙感傳感器層出不窮，隨著遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的提高，遙感數(shù)據(jù)的處理技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，特別是在遙感信息處理的全數(shù)字化、可視化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面有了很大的變化和創(chuàng)新。美國地質(zhì)調(diào)查所（USGS）地殼成像與特性分析研究組是主要開展基礎(chǔ)性、前瞻性遙感新技術(shù)研究的科研部門。近年來，其遙感項目研究重點之一就是在鈾礦區(qū)、鉬礦區(qū)和斑巖銅礦區(qū)，開展礦物學(xué)和穩(wěn)定同位素化學(xué)與遙感數(shù)據(jù)相融合的地球探測新技術(shù)的研究、應(yīng)用與推廣，并初步建立了相應(yīng)的光譜解譯軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

我國在上述研究領(lǐng)域開展的工作包括：鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、騰沖盆地等砂巖型鈾礦區(qū)及江西桃山花崗巖型鈾礦田等主要成礦帶，基于地面高光譜測量、航天高光譜（Hyperion）和高空間分辨率（Quickbird）遙感影像處理與光譜匹配技術(shù)，結(jié)合航空放射性測量數(shù)據(jù)分析，提取了主要鈾成礦要素的光譜信息，從遙感物理學(xué)、空間信息科學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多個角度，綜合分析鈾礦床產(chǎn)出的空間信息特征，為鈾成礦遠景區(qū)預(yù)測提供遙感新技術(shù)新方法。國土資源部航測遙感中心在驅(qū)龍、新疆東天山及江西德興等地區(qū)開展了高光譜礦物填圖、找礦預(yù)測及礦山環(huán)境評價等方面的示范性研究工作，取得了理想科研成果。

2.2 遙感圖像的預(yù)處理

無論是原始單波段圖像還是RGB彩色圖像，其色調(diào)對比度不大，灰度比較集中，遙感影像層次比較少，色彩不豐富，明亮度和飽和度較低，影像分辨力和解譯力均很差，不適宜直接用于地質(zhì)解譯。我們必須對其進行預(yù)處理，一般來說常會用到的預(yù)處理內(nèi)容包括幾何校正、數(shù)據(jù)融合、遙感數(shù)據(jù)的輻射匹配、遙感影像鑲嵌、子區(qū)選取、圖像增強處理等等。

遙感圖像預(yù)處理的目的就是要突出圖像中的有用信息，擴大不同影像特征之間的差別，以提高圖像質(zhì)量和突出所需信息，有利于分析判讀或作進一步的處理。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)研究對象需解決的問題及圖像本身的信息特征，通過基本的圖像增強處理方法提高其目視效果，并且通過反差擴展、中值濾波、空間濾波等方法，對圖像色調(diào)較暗、陰影較多以及不易對其進行結(jié)構(gòu)解譯的圖像進行處理，使其結(jié)構(gòu)層次鮮明，特別是陰影的噪聲能夠緩解，構(gòu)造的解譯度明顯提高。

2.3高光譜特征研究

高光譜分辨率數(shù)據(jù)使遙感技術(shù)步入可以同時獲取地球表面物質(zhì)成分信息和空間分布特征信息的新階段。目前，常用的遙感圖像資料主要包括TM圖像、SPOT圖像、MSS圖像和雷達圖像等，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)水平的不斷提高，遙感圖像的波譜分辨率有了很大的提高。

野外地物波譜測量數(shù)據(jù)是遙感應(yīng)用的基礎(chǔ)。高光譜分辨率數(shù)據(jù)具有圖譜合一的特點，因此，野外地物波譜測量數(shù)據(jù)對航空高光譜數(shù)據(jù)的處理和解釋尤其重要。光譜圖像的最大特點是可以提取每個像元的光譜曲線以便和標(biāo)準(zhǔn)的、已知的光譜曲線進行對比和匹配研究，從而直接識別礦物，提取巖性、蝕變、礦化等信息?，F(xiàn)如今，越來與多的學(xué)者投入到鈾成礦的波譜研究中，他們根據(jù)可見光—熱紅外波段的波譜信息，通過高光譜特征分析，建立其光譜識別標(biāo)志。

通過主要巖體的光學(xué)特性分析，可以得出從老至新不同期次巖體光譜特征出現(xiàn)規(guī)律性變化，根據(jù)這些典型光譜特征，可以進行不同期次巖體的光譜識別，并通過遙感制圖圈定其空間分布范圍，為鈾資源勘查提供基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)；通過控礦斷裂帶光譜學(xué)特征分析，可以對比得出石英在含水、風(fēng)化、典型等形態(tài)下的光譜吸收峰的范圍，為地區(qū)成礦預(yù)測提供最為直接的光譜數(shù)據(jù)；堿交代可能是某些研究區(qū)最為發(fā)育的熱液蝕變，所以，通過礦化蝕變帶光譜學(xué)特征分析，可以說明堿交代巖隨著蝕變程度增加，原因是石英含量的減少。綜上所述，依據(jù)熱液蝕變帶、控礦斷裂帶及成礦巖體等鈾成礦要素的可見光—熱紅外的反射和發(fā)射吸收光譜特征，通過高光譜地質(zhì)填圖技術(shù)，可以圈定各種鈾成礦要素的空間分布，為鈾成礦預(yù)測提供技術(shù)支撐。

3GIS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用

在以往的鈾資源勘查中，已經(jīng)積累了海量的地質(zhì)、物探、化探、遙感和水文等多源地學(xué)信息，而且伴隨著近年來鈾資源勘查力度的不斷加大，信息的積累呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。GIS技術(shù)的出現(xiàn)和不斷推廣使用，使得鈾礦勘查信息處理和分析過程從傳統(tǒng)的、人工的、離散的時代，進入現(xiàn)代的、數(shù)字化的、多源信息綜合的時代。在鈾資源勘查評價領(lǐng)域，GIS提供了在計算機輔助下對地質(zhì)、地理、地球物理、地球化學(xué)和遙感等多源地學(xué)信息進行集成管理、有效綜合與分析的能力，成為改變傳統(tǒng)鈾礦資源評價方法的強有力工具。

第5篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】煤炭地質(zhì);地質(zhì)遙感技術(shù);應(yīng)用;創(chuàng)新思考

引言

基于目前地質(zhì)遙感技術(shù)在煤炭領(lǐng)域的應(yīng)用來看，由于煤炭地質(zhì)具有多樣性及復(fù)雜性，在開采人員進行開采的時候往往會出現(xiàn)利用率低、開采不合理等情況，從而使煤炭資源造成浪費，嚴(yán)重時可能還會導(dǎo)致安全事故及財產(chǎn)損失，因此，為適應(yīng)生產(chǎn)及現(xiàn)代化技術(shù)的需要，煤炭地質(zhì)遙感技術(shù)正處于一種新的轉(zhuǎn)型階段，正面向市場化發(fā)展及全面商業(yè)化的新方向進行轉(zhuǎn)型。

1 煤炭地質(zhì)遙感技術(shù)的基本概念及特點

1.1 遙感技術(shù)的基本概念

遙感技術(shù)是在20世紀(jì)60年代，根據(jù)電磁波的理論對遠距離目標(biāo)所反射和輻射的紅外線、電磁波及可見光等信息，利用各種傳感的儀器進行收集、處理，并且讓這些信息形成影像，從而對目標(biāo)物及它附近的各種景物進行探測和識別的一種綜合探測技術(shù)。

1.2 遙感技術(shù)的特點

（1）收集手段多，收集信息量大

在運用此技術(shù)時，可以運用不同的遙感儀器及不同的波段的儀器設(shè)備，來對目標(biāo)物體進行探測和識別，來得到我們需要的信息;而且這種技術(shù)不僅能夠探測地表的情況，還能對目標(biāo)物內(nèi)部的一定深度進行探測。

（2）具有整體性和直觀性

在用遙感技術(shù)設(shè)備進行拍攝探測時，我們能夠獲得非常清晰生動的傳輸影像，并且畫面具有明顯全面整體性及直觀性。

（3）受到的地面限制條件較小，探測范圍廣

遙感探測技術(shù)相對于傳統(tǒng)的探測技術(shù)來說，遙感技術(shù)在進行探測時不但可以不受自然環(huán)境的影響，還能夠順利完美的將探測任務(wù)完成，收集到可靠的信息。

2 煤炭地質(zhì)遙感技術(shù)的實際應(yīng)用

2.1 利用遙感技術(shù)對煤質(zhì)地質(zhì)進行探測和繪圖

由于我們在日常生活中的活動范圍越來越廣，那些實際地形圖已經(jīng)從根本上發(fā)生了重大變化，已不能再為我們提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此，為了滿足工作要求，必須對地形圖進行及時的更新。所以，我們通過利用遙感技術(shù)從太空的衛(wèi)星中的數(shù)據(jù)以影像的形式，清晰的傳輸過來，這種遙感技術(shù)不但可以對國家的基礎(chǔ)地理信息進行探測識別，還能夠?qū)⒍鄻有缘?、不同種類的數(shù)據(jù)庫進行及時的更新。

在煤炭開采的過程中，由于煤炭地質(zhì)圖需要具備較高的精確度，以便采煤進行。因此，煤炭開采的相關(guān)技術(shù)人員，可以將通過遙感技術(shù)探測得到的影像資料作為依據(jù)，以多元地學(xué)將信息進行綜合分析及適當(dāng)處理，得到對煤炭地質(zhì)進行的精確的繪圖。而且，在水文地質(zhì)、煤炭資源、煤層氣調(diào)的調(diào)查評價中及在小煤窯實際生產(chǎn)情況的調(diào)查監(jiān)控中，也有用到遙感技術(shù)。

2.2 利用遙感技術(shù)對煤炭生態(tài)環(huán)境的污染進行監(jiān)測

在對環(huán)境監(jiān)測時，主要是對開采時用的化學(xué)物品污染調(diào)查、煤炭地質(zhì)環(huán)境檢查、土地的開墾及生態(tài)環(huán)境重建的方面的監(jiān)測，準(zhǔn)確的知道環(huán)境的影響，從而對進一步加強環(huán)境保護及綜合治理提供依據(jù)。

2.3 利用遙感技術(shù)對煤炭地質(zhì)災(zāi)害做調(diào)查評估

在采煤區(qū)建立一個動態(tài)的檢測系統(tǒng)，將遙感技術(shù)最為監(jiān)測道具，根據(jù)煤礦的地質(zhì)規(guī)律，從而對地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度進行研究，然后通過數(shù)據(jù)綜合分析，將地質(zhì)災(zāi)害的評估圖繪制出來，以預(yù)防危險的發(fā)生。

3 煤炭地質(zhì)遙感技術(shù)的創(chuàng)新思考

3.1 高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用

高光譜遙感技術(shù)可以對巖石類型及礦物成分的煤炭地質(zhì)進行識別，對其中的波譜特征進行空間定位及定量分析，然后進行煤炭地質(zhì)光譜庫建立。這種技術(shù)不但具備測量技術(shù)，還能進行信息識別及數(shù)據(jù)處理，通過監(jiān)測、提取可以直接對地質(zhì)進行找礦及填圖工作。

3.2 高分辨率遙感技術(shù)應(yīng)用

將煤炭地質(zhì)資料用遙感技術(shù)形成高分辨率的圖像，不僅可以使煤炭資源開發(fā)的合法性及狀況及時的反映出來，還可以對煤炭的安全生產(chǎn)及維護進行有效的監(jiān)測。因此，應(yīng)將這一技術(shù)進行創(chuàng)新、發(fā)展。

3.3 遙感技術(shù)圖像處理及信息提取方法創(chuàng)新

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換、分型理論、遺傳算法、光譜特征匹配、支持矢量機等新的理論及方法，都應(yīng)該被應(yīng)用在遙感圖像信息處理方面，讓遙感技術(shù)的信息及圖形處理向著多尺度、定量化、高分辨率及模型化等新型技術(shù)體系方向發(fā)展，使煤炭地質(zhì)識別、信息提取技術(shù)及遙感圖像處理技術(shù)得到不斷地完善。

3.4 進行“3S”一體化技術(shù)創(chuàng)新

“3S”技術(shù)即遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）的統(tǒng)稱，三者間具有密不可分、相輔相成的關(guān)系，雖然三者的作用原理不同，但是三者間的結(jié)合可以成為一種重要的找礦手段。利用遙感技術(shù)可以及時對地質(zhì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行更新;地理信息系統(tǒng)則可以為遙感技術(shù)提供輔導(dǎo)作用，為遙感技術(shù)提供不同的信息及分析手段，有助于遙感技術(shù)得到的數(shù)據(jù)進行精確的影像表達;而全球定位系統(tǒng)可以為煤炭地質(zhì)的探測提供精確的高程模型及地理位置。因此，為了更精確的得到相關(guān)數(shù)據(jù)，煤炭地質(zhì)的遙感技術(shù)應(yīng)該進行不斷的創(chuàng)新，做到與時俱進，將“3S”技術(shù)充分的應(yīng)用到煤炭地質(zhì)的探測及開采中去，使煤炭資源向著現(xiàn)代化及產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。

3.5 將數(shù)字信息遙感技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

隨著信息化社會的發(fā)展，全球已進入數(shù)字化信息的時代，不管什么企業(yè)都是以數(shù)字建立數(shù)據(jù)信息庫。因此，為了使煤炭地質(zhì)遙感技術(shù)向智能化、多功能信息化及綜合化等特征發(fā)展，用電子計算機對煤炭地質(zhì)進行現(xiàn)代分析、礦山規(guī)劃、數(shù)據(jù)采礦、資源評估等，使先進的技術(shù)及有利的工具為煤炭的開發(fā)和利用做貢獻。

4 結(jié)束語

通過本文的研究，可以看出，隨著現(xiàn)代社會知識及科技技術(shù)的不斷進步、發(fā)展，為了更好的為煤炭企業(yè)做貢獻，就要不斷地利用先進的科技手段將遙感技術(shù)進行創(chuàng)新，得到新的遙感技術(shù)手段，為煤炭地質(zhì)遙感技術(shù)開啟新的篇章。

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第6篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

1 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(GPS,Global Positioning System)是由地球?qū)Ш叫l(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶GPS接收機等3個主要部分組成?，F(xiàn)在最常用的是美國GPs系統(tǒng),它包括在離地球約20 O00km高空近似圓形軌道上運行的24顆地球?qū)Ш叫l(wèi)星,其軌道參數(shù)和時鐘由設(shè)于世界各大洲的5個地面監(jiān)測站與設(shè)于其本土的一個地面控制站進行監(jiān)測和控制,使得在近地曠野的GPS接收機在晝夜任何時間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛(wèi)星的信號。通過測量每一衛(wèi)星發(fā)出的信號到達接收機的傳輸時間,即可計算出接收機所在的地理空間位置。

農(nóng)田養(yǎng)分信息具有顯著的空間屬性,其空間變異性很大。在數(shù)據(jù)采集過程中,其位置的識別是與數(shù)據(jù)監(jiān)測密不可分的,因此需要對信息進行準(zhǔn)確的定位。

全球定位系統(tǒng)(GPS)提供了全天候、實時精確定位的測量手段。數(shù)字農(nóng)業(yè)中,GPS主要是用來確定在田間的位置,結(jié)合其土壤的含水量、氮、磷、鉀、有機質(zhì)和病蟲害等不同信息的分布情況,輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌溉、施肥、噴藥等田間操作,其作用從本質(zhì)來說是提供三維位置和時間。GPS主要應(yīng)用于以下3個方面:一是智能化農(nóng)業(yè)機械的動態(tài)定位(即根據(jù)管理信息系統(tǒng)發(fā)出的指令,實施田間的精準(zhǔn)定位);二是農(nóng)業(yè)信息采集樣點定位(即在農(nóng)田設(shè)置的數(shù)據(jù)采集點、自動或人工數(shù)據(jù)采集點和環(huán)境監(jiān)測點均需GPS定位數(shù)據(jù));三是遙感信息GPS定位(即對遙感信息中的特征點用GPS采集定位數(shù)據(jù),以便于GIS配套應(yīng)用)。由于GPS存在較大的誤差,所以差分GPS(即DGPS)越來越受到人們的重視。DGPS可以消除衛(wèi)星鐘差、星歷誤差、電離層和對流層延遲誤差等,從而使定位精度大幅度提高。

2 遙感技術(shù)遙感技術(shù)(RS,Remote Sensing)的基本原理是利用物體的電磁波特性,通過觀測物體的電磁波,從而識別物體及其存在的環(huán)境條件。遙感技術(shù)系統(tǒng)由傳感器、遙感平臺及遙感信息的接受和處理系統(tǒng)組成。

其中,接受從目標(biāo)反射或輻射的裝置叫做遙感器(如掃描儀、雷達、攝影機、攝像機和輻射計等),裝載遙感器的平臺稱遙感平臺(如飛機和人造衛(wèi)星等)。經(jīng)過遙感器得到的數(shù)據(jù)在使用前應(yīng)根據(jù)用途需要做相應(yīng)的糾正、增強、變換、濾波和分類等處理。

遙感(RS)技術(shù)是未來數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源,它可以提供大量的田間時空變化信息。遙感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要以下3個方面:一是作物長勢及其背景的監(jiān)測,運用高分辨率(米級分辨率)傳感器,在不同的作物生長期實施全面監(jiān)測,并根據(jù)光譜信息進行空間定性和定位分析,為定位處方農(nóng)作提供依據(jù);二是作物冠層多光譜監(jiān)測,利用地物光譜儀和多光譜相機獲取的信息,監(jiān)測葉綠素密度的變化,并分析其變化與養(yǎng)分的關(guān)系;三是運用多光譜遙感信息(紅外波段),在有作物條件下監(jiān)測土壤水分。

3 田間信息獲取技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3.1 土壤水分和養(yǎng)分信息獲取技術(shù)國內(nèi)外已開始研究采用各種不同的手段來獲取土壤水分和養(yǎng)分信息。目前,除了一些傳統(tǒng)的常規(guī)測量方法外,已嘗試采用的較新的技術(shù),包括遙感、計算機及網(wǎng)絡(luò)和地面?zhèn)鞲屑夹g(shù)等。其中,實踐較多的是以電子技術(shù)為支撐的地面信息傳感技術(shù)和以空間技術(shù)為支撐的遙感信息采集技術(shù)。

土壤水分信息的獲取相對于其他土壤養(yǎng)分更易掌握,因此對土壤水分測量方法的研究已經(jīng)取得了顯著成果。各種在線式的測量方法相繼產(chǎn)生,如電阻法、時域反射法(TDR法)、頻域反射法(FDR法)、中子散射法和近紅外光譜法等。這些方法均有一定的局限性:一是電阻法的測量精度受土壤含水率的影響很大;二是時域反射法在低頻(≤20MHz)工作時較易受到土壤鹽度、粘粒和容重的影響,而且價格比較高;三是頻域反射法的讀數(shù)強烈地受到電極附近土體孔隙和水分的影響,特別是對于使用套管的FDR測量;四是中子散射法雖然測量方法簡單,但儀器設(shè)備昂貴,并且存在潛在的輻射危害。對于土壤養(yǎng)分信息(土壤中的N,P,K,pH值、有機質(zhì)、含鹽量和電導(dǎo)率)的獲取技術(shù),常規(guī)化學(xué)試驗測量方法仍是現(xiàn)在土壤養(yǎng)分信息獲取的主要手段。該方法具有破壞性和不及時性等缺陷,因此隨著近紅外光譜技術(shù)的不斷完善和應(yīng)用的廣泛性,用近紅外光譜技術(shù)來檢測土壤養(yǎng)分已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點。

近紅外光譜法是根據(jù)水的紅外吸收光譜來進行測量的,在紅外區(qū)內(nèi),水的吸收波長為1 200,l 450,1 940和2 950nm,測量方式有反射式、透射式和反射透射復(fù)合式等幾種。紅外光譜水分儀具有無接觸、快速、連續(xù)測量、測量范圍大、準(zhǔn)確度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點,適用于在線水分監(jiān)測,但在測量自然物體時因表面不規(guī)則使得反射率不穩(wěn)定,影響測量精度,需對樣本做簡單處理。

土壤其他養(yǎng)分信息的研究主要包括土壤中N,P,K,pH值、有機質(zhì)、含鹽量和電導(dǎo)率等信息的采集?，F(xiàn)在,除了常規(guī)化學(xué)試驗測量方法外,用近紅外反射光譜法來測量土壤養(yǎng)分已成為國內(nèi)外諸多學(xué)者研究的重點。Shibusawa等指出,用400~1 900nm波段來預(yù)測土壤濕度、pH值、土壤電導(dǎo)率和土壤有機質(zhì)等,其相關(guān)系數(shù)從0.19變化到0.87 ;李民贊研究了基于可見光光譜分析的土壤參數(shù)分析,在1 1O0, 1 350,1 398,2 210nm處建立了多元線性回歸模型,相關(guān)系數(shù)為0.934 ;健等用近紅外光譜法分析了土壤中的有機質(zhì)和氮素 ;He等對土壤電導(dǎo)率和常量元素的測量 ;鮑一丹等應(yīng)用光譜技術(shù)研究了土壤粒度和含水量對預(yù)測土壤氮含量的影響。

3.2 作物長勢的監(jiān)測技術(shù)對農(nóng)作物長勢的動態(tài)監(jiān)測可以及時了解農(nóng)作物的生長狀況、土壤墑情、肥力及植物營養(yǎng)狀況,以便及時采取各種管理措施,保證農(nóng)作物的正常生長。同時,可以及時掌握大風(fēng)或降水等天氣現(xiàn)象對農(nóng)作物生長的影響,監(jiān)測自然災(zāi)害或病蟲害對作物產(chǎn)量造成的損失等,為農(nóng)業(yè)政策的制訂和糧食貿(mào)易提供決策依據(jù)。

應(yīng)用遙感技術(shù)可對大面積農(nóng)作物的長勢進行監(jiān)測,其基本方法是利用覆蓋周期短而面積大的NOAA衛(wèi)星資料,對地面植被吸收的光譜信息和地面實際情況進行分析,并結(jié)合常規(guī)的方法和資料,建立作物監(jiān)測模式,用以監(jiān)測作物長勢,苗情監(jiān)測通報,指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)¨ 。國際上,關(guān)于農(nóng)作物生長狀況遙感監(jiān)測與估產(chǎn)有3個標(biāo)志性的實驗計劃,即美國的LACIE計劃、A—GRISTARS計劃和歐盟的MARS計劃。1974—1977年,美國農(nóng)業(yè)部(USDA)、國家海洋大氣管理局(NOAA)、美國宇航局(NASA)和商業(yè)部合作主持了“大面積農(nóng)作物估產(chǎn)實驗”,主要品種是小麥,地區(qū)范圍是美國、加拿大和前蘇聯(lián)。1980—1986年,執(zhí)行LACIE計劃的幾個部門又合作開展了“農(nóng)業(yè)和資源的空間遙感調(diào)查計劃”,其中包括世界多種農(nóng)作物長勢評估和產(chǎn)量預(yù)報。歐盟所屬的聯(lián)合研究中心遙感

應(yīng)用研究所通過實施“遙感農(nóng)業(yè)監(jiān)測”項目,即MARS計劃,也成功地建成了歐盟區(qū)的農(nóng)作物估產(chǎn)系統(tǒng),并將結(jié)果應(yīng)用于諸如農(nóng)業(yè)補貼與農(nóng)民申報核查等歐盟的共同農(nóng)業(yè)政策。在農(nóng)作物長勢監(jiān)測的方法上,國外科學(xué)家主要圍繞適合大面積監(jiān)測的NOAA—AVHRR的應(yīng)用進行了多方面的探索,取得了許多突破進展¨卜”J。我國利用氣象衛(wèi)星監(jiān)測作物生長狀況的研究始于20世紀(jì)80年代中期,并應(yīng)用氣象衛(wèi)星對農(nóng)作物長勢進行宏觀監(jiān)測的理論和方法進行了研究。

3.2.1 作物根系信息監(jiān)測技術(shù)作物根系信息基本上是通過圖像識別的方法來得到的。例如加拿大產(chǎn)的ET一100根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),運用透明管材埋設(shè)在需要研究的根系周圍,使用特殊圖像捕捉系統(tǒng)對根系照相,然后借助專業(yè)根系分析系統(tǒng)對混合圖像進行分析,從而跟蹤了解其生長過程。

這種方法可以非破壞性地動態(tài)追蹤分析根系形態(tài)因子,根系相關(guān)數(shù)據(jù)能夠定量化,還可以根據(jù)用戶需求監(jiān)測土壤水分狀況,從而研究根系所在區(qū)域內(nèi)溶質(zhì)運移及水分脅迫所引起的生理變化。該方法已廣泛應(yīng)用于園藝植物培養(yǎng)和作物生長模型研究等領(lǐng)域。

3.2.2 光合作用測定技術(shù)光合作用測定的一個例子是用葉室內(nèi)裝備最新的小型紅外氣體分析傳感器(IRGA),測量溫度和光合有效輻射(PAR)的傳感器接收信號,再用便攜式微處理器控制葉室內(nèi)的二氧化碳和水蒸汽濃度,并測量二氧化碳和水蒸汽交換。CIRAS一1植物光合測定儀根據(jù)精密測量葉片表面CO 濃度及水分的變化情況,來考察葉片與植物光合作用相關(guān)的參數(shù),用以測量植物葉片的光合速率、蒸騰速率和氣孑L導(dǎo)度等與植物光合作用相關(guān)的參數(shù)。

3.3 作物營養(yǎng)監(jiān)測技術(shù)葉綠素是吸收光能的物質(zhì),對作物的光能利用有直接影響。葉綠素含量和作物的光合能力、發(fā)育階段以及氮素狀況有較好的相關(guān)性。由于葉綠素之間的含氮量和葉變化趨勢相似,通常認為可以通過測定葉綠素來監(jiān)測植株氮素營養(yǎng)。

葉綠素的常規(guī)測定使用分光光度計法,因為這種方法要進行組織提取和分光光度計的測定,所以既耗時間又對植被造成損傷。另外,從大田到實驗室的運輸和樣本制備過程中很可能損失葉綠素,進而導(dǎo)致葉綠素含量發(fā)生變化。

目前,應(yīng)用較多的是一種日本生產(chǎn)的SPAD一502葉綠素儀。這種葉綠素儀的工作原理是采用兩個不同波長的光源分別照射植物葉片表面,通過比較穿過葉片的透射光光密度差異而得出SPAD值。因此,SPAD值是一個無量綱的比值,與葉片中的葉綠素含量成正相關(guān)。在葉綠素儀應(yīng)用的研究中,各研究者所采用的測定部位都大體相同,即作物生長前期取新展開的第一片完全展開葉作為測定部位,生長后期則取功能葉(小麥取旗葉和玉米取穗位葉)作為測定部位。

葉綠素儀在玉米株與株之間的測定值可能會相差15% ,在同一片葉上不同位置的測定值也不同。一般認為,距離葉基部55% 處的SPAD測定值較大,且偏差較小,是合適的測試位點。

便攜式高光譜儀是一種非損傷性測定葉綠素的方法,它通過測定綠色植物葉片的反射率、透射率和吸收率來測定葉綠素含量,這決定了高光譜技術(shù)在植被葉綠素含量評價研究中具有不可替代的作用。國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)對作物氮元素的高光譜及光譜測量進行了研究,并且各種反射率比值及植被指數(shù)用于監(jiān)測植物的氮素虧缺 1卜。王人潮等利用葉綠素計和高光譜快速測定了大麥的營養(yǎng)狀況,結(jié)果表明,可以通過光譜法來測定大麥的氮素水平¨ ;IJi等應(yīng)用反射光譜檢測了茶葉的葉綠素含量 ;方慧等應(yīng)用光譜技術(shù)檢測了油菜葉片中葉綠素含量¨ 。光譜監(jiān)測提供了一種自動、快速和非損傷性的植物營養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測方法,并且田問不同處理之間的冠層光譜差異為高光譜和多光譜遙感大面積監(jiān)測氮素營養(yǎng)提供了可行性。

3.4 作物冠層多光譜監(jiān)測技術(shù)植物冠層光譜特性是植物光譜特性與背景土壤光譜特性的綜合。隨著植物冠層的發(fā)育,土壤光譜特性的作用逐漸下降;在植物衰老時,土壤背景的作用又逐漸增大。一般葉面積指數(shù)(LAI)達到3左右時,冠層在可見光和中紅外波段的光譜反射率基本穩(wěn)定;而在近紅外波段,LAI達到5~6時,光譜反射率才能飽和。冠層光譜反射率還受太陽光入射角、雙向反射、氣溶膠和風(fēng)速等諸多外部因素的影響。由于植物營養(yǎng)狀況能影響葉面積、冠層形態(tài)和內(nèi)在生理特征,而且不同營養(yǎng)元素的影響程度也不同,因此利用冠層光譜分析可以診斷植物營養(yǎng)狀況。現(xiàn)代”精細農(nóng)業(yè)”的一個非常重要的技術(shù)手段,就是利用遙感技術(shù)監(jiān)測作物的營養(yǎng)狀況與長勢。與葉片光譜特性一樣,氮素營養(yǎng)對冠層光譜特性影響的研究最為系統(tǒng)和深入。

隨著氮素營養(yǎng)水平的提高,光譜反射率在可見光和中紅外波段降低,而在近紅外波段卻增加。診斷水稻冠層氮素營養(yǎng)水平的敏感波段為760~900 nm,630~ 690 nm和520~550 nm。不同氮素營養(yǎng)水平下的冠層光譜反射率存在著明顯差異,經(jīng)植被指數(shù)轉(zhuǎn)換后差異更為顯著與穩(wěn)定。因此,利用冠層光譜測試可以區(qū)分作物的氮素營養(yǎng)水平。

植物中磷鉀營養(yǎng)水平與冠層光譜特性的關(guān)系研究較少見?？偟膩碚f,磷鉀對光譜特性的影響不如氮明顯。在水培和砂培條件下,不同磷鉀水平的植物冠層光譜反射率存在顯著差異,磷鉀營養(yǎng)對冠層光譜特性的影響與氮的影響相似。隨著磷鉀營養(yǎng)水平的提高,可見光波段的光譜反射率下降,而在近紅外波段卻有明顯增加。利用光譜分析,可區(qū)分3~5級的磷鉀營養(yǎng)水平。在田間條件下,由于磷鉀的缺乏不嚴(yán)重,有時結(jié)果不太一致。

還未見報導(dǎo)。由于它們對葉面積、生物量以及葉片葉綠素等生理生化性質(zhì)的影響與大量元素具有相似性,預(yù)計中量及微量元素對冠層光譜特征的影響也具有相似性,但影響程度將會差異較大。

目前,在國外應(yīng)用的一種田間便攜式分光儀可以方便地檢測作物的冠層反射系數(shù)。用數(shù)學(xué)方法將幾個波長下得到的反射系數(shù)進行合并就可以得到作物的“光譜系數(shù)”,或稱之為探測值。經(jīng)過優(yōu)化的光譜系數(shù)在作物的拔節(jié)期和抽穗期與作物的供氮狀況密切相關(guān)。利用這種分光儀探測原理,并加以改進而研制的拖拉機機載探測施肥系統(tǒng)已經(jīng)很成熟。它通過探測系統(tǒng)將作物冠層信息輸入計算機,經(jīng)處理得出作物的需肥情況,計算機通過協(xié)調(diào)拖拉機步進速度和DGPS(差分GPS)數(shù)據(jù),在考慮探測器間距離和施肥區(qū)范圍基礎(chǔ)上控制施肥操作。

作物冠層反射和土壤背景輻射在紅外膠片上為不同的輻射顯影。照片經(jīng)計算機處理后,每個像素的色度變化都可以表示出作物反射光線的情況,而作物反射光線特性的變化正是作物營養(yǎng)變化,特別是氮營養(yǎng)狀況發(fā)生變化的結(jié)果。這樣分析作物冠層照片就可以準(zhǔn)確地分析作物的氮營養(yǎng)狀況。Hansen等用高光譜反射分別對小麥的冠層生物量和氮含量進行了研究 ;Daughtry等通過葉片和冠層反射率來預(yù)測玉米葉片的葉綠素含量 ;馮雷等應(yīng)用多光譜技術(shù)檢測了油菜葉片中葉綠素含量 J。

3.5 作物病蟲害診斷及雜草識別技術(shù)病蟲害是影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因子,及時、準(zhǔn)確與有效地檢測病蟲害的發(fā)生時間和發(fā)生程度是采取治理措施的基礎(chǔ)。

目前,用雷達監(jiān)測飛性昆蟲、孢子捕捉器監(jiān)測一些作物病原菌、性信息素誘芯或誘餌監(jiān)測田間鱗翅目害蟲以及燈光誘集飛行趨光性昆蟲等,都是利用有害生物的習(xí)性開發(fā)出的相對省工和省時的監(jiān)測手段。

隨著遙感和高光譜技術(shù)的廣泛應(yīng)用,用光譜和遙感技術(shù)來監(jiān)測作物病蟲害的研究也取得了一定的進展。

北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心采用高光譜遙感監(jiān)測小麥條銹病、白粉病和蚜蟲,以達到大面積、快速、無破壞的病蟲害監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報的目的。美國利用衛(wèi)星遙感圖片分析監(jiān)測森林舞毒蛾擴散及危害程度,監(jiān)測草地蝗蟲危害等。中國科學(xué)院利用綜合航空多光譜數(shù)字相機成像系統(tǒng),監(jiān)測蝗蟲及主要棉花害蟲。中科院還利用TM圖像遙感監(jiān)測東亞飛蝗的棲息地蘆葦?shù)闹脖恢笖?shù)和監(jiān)測蝗災(zāi)的動態(tài)變化。北京農(nóng)林科學(xué)院利用TM衛(wèi)星圖片監(jiān)測麥蚜對冬小麥的危害。吳迪等應(yīng)用光譜和多光譜技術(shù)對茄子和番茄的灰霉病進行了早期診斷識別 -27]。

隨著人們環(huán)境保護意識的提高和對農(nóng)藥殘留物的重視,對田間雜草清除的研究也逐漸受到許多學(xué)者的重視。雜草一作物區(qū)分的研究可分為3種:一是人工區(qū)分;二是航空遙感技術(shù);三是光學(xué)傳感器。人工區(qū)分目前是區(qū)分作物和土壤背景的最佳方法,但既費時又費力;航空圖片雖然可以在短時間內(nèi)獲得作物大范圍的圖像,但是研究表明雜草密度對圖像的可視性有嚴(yán)重的影響 ;基于地面多光譜傳感器的研究使得對單種作物一雜草的研究有了進一步的進展。。。

第7篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

天宮一號作為我國空間實驗室雛形，已在軌運行近兩年，各搭載設(shè)備狀態(tài)良好，各項試（實）驗進展順利，科學(xué)成果豐碩。其中搭載的高光譜成像儀是目前我國空間分辨率和光譜綜合指標(biāo)最高的空間光譜成像儀，由中國科學(xué)院長春精密機械與物理研究所和上海技術(shù)物理研究所共同研制，其在空間分辨率、波段范圍、波段數(shù)目以及地物分類等方面達到了國際同類產(chǎn)品水平。

“在天宮一號目標(biāo)飛行器上安排高光譜遙感對地觀測主要是利用高光譜成像儀的‘圖譜合一’的特點以及高光譜成像儀在地表覆蓋識別能力、蘊含地物光譜信息等方面優(yōu)勢，有針對性開展相關(guān)地區(qū)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)和油氣資源勘查、森林監(jiān)測、水文生態(tài)監(jiān)測以及環(huán)境污染監(jiān)測分析等方面的研究?！笨臻g應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師張善從介紹說，“目前空間應(yīng)用系統(tǒng)已組織國土資源部遙航中心、國家海洋局國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心、中國林業(yè)科學(xué)研究院以及中科院遙感與數(shù)字地球研究所、青藏高原所、寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所等近10家單位利用高光譜數(shù)據(jù)開展了相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用研究?！?/p>

現(xiàn)在，就讓我們一起走進各應(yīng)用單位，深入了解一下天宮一號的“火眼金睛”在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

林業(yè)方面

“在森林的生長演替過程中，會不斷地受到人為或自然因素的干擾，如森林砍伐、火燒、病蟲害等導(dǎo)致的森林損失，人工造林、自然恢復(fù)等引起的森林增加。而這些體現(xiàn)在景觀尺度上為森林覆蓋面積、年齡以及結(jié)構(gòu)的變化，這些變化往往會引起地物反射光譜特性的改變。使用時間序列的遙感數(shù)據(jù)進行監(jiān)測可有效地監(jiān)測森林覆蓋的變化情況。利用天宮一號高光譜成像儀數(shù)據(jù)在成像時間、空間分辨率和光譜分辨率等方面的優(yōu)勢，可在森林覆蓋制圖與變化檢測方面有廣闊的應(yīng)用前景?！绷挚圃嘿Y源信息所相關(guān)負責(zé)人介紹說。

由于空間遙感可以獲得較大范圍的數(shù)據(jù)，因此利用遙感數(shù)據(jù)可較好地估算森林的生物量和碳儲量。林科院資源信息所通過對我國云南省景洪市西南部天宮一號高光譜成像儀可見近紅外數(shù)據(jù)和短波紅外數(shù)據(jù)處理分析，計算了反映植被特征的10種植被指數(shù)，并與地面實測林業(yè)樣地的生物量結(jié)合建立了生物量評估模型，模型的決定系數(shù)為0.83，均方根誤差為每公頃29.9噸，說明天宮一號高光譜數(shù)據(jù)對生物量的估測能力很強（決定系數(shù)的大小決定了相關(guān)的密切程度，越接近1時，表示相關(guān)的方程式參考價值越高；相反，越接近0時，表示參考價值越低。均方根誤差說明樣本的離散程度）。

在林火探測方面，由于目前我國森林防火業(yè)務(wù)主要應(yīng)用的是中低空間分辨率、高時間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)（如風(fēng)云衛(wèi)星等），這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)用于探測火的波段的空間分辨率近1千米，它們對于較大面積的火場非常敏感，但對燃燒初期（0.6千米以下）的明火通常較難探測到。天宮一號高光譜成像儀可同時獲取不同波譜范圍的數(shù)據(jù)，通過綜合這些波段特性，分析火情信息在這些波段的反映，尋求森林火災(zāi)監(jiān)測及火燒跡地提取的最適宜波段范圍，對于未來設(shè)計更適合森林火災(zāi)監(jiān)測業(yè)務(wù)需求的傳感器、更好地滿足我國森林防火預(yù)警撲救的需求、切實保護我國生態(tài)環(huán)境和森林資源等具有十分重要的作用。

地質(zhì)資源勘查

高光譜遙感的發(fā)展，不僅極大地提高了遙感的觀測尺度、對地物的分辨本領(lǐng)和識別的精細程度，而且便遙感地質(zhì)發(fā)生了由宏觀探測到微觀探測，由定性解譯到定量反演的質(zhì)的飛躍，已成為地質(zhì)研究和地質(zhì)勘查不可缺少的技術(shù)手段，在地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查、地質(zhì)環(huán)境評價、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和基礎(chǔ)地質(zhì)研究等方面部發(fā)揮了越來越大的作用。

天宮一號高光譜數(shù)據(jù)覆蓋可見近紅外與短波紅外譜段可識別AI-OH礦物（白云母、高嶺石、蒙脫石）、Mg-OH礦物（綠泥石、綠簾石、角閃石）、SO42-（石膏、明礬石、黃鉀鐵釩）、CO32-（方解石、白云石），以及半定量估算白云母中AI的含量。上述礦物信息可為圈定成礦有利區(qū)提供重要信息。

中國國土資源航空物探遙感中心已根據(jù)該數(shù)據(jù)的特點與有關(guān)參數(shù)，開發(fā)了一整套數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)流程。目前，已在國內(nèi)中西部區(qū)獲取了34景數(shù)據(jù)，并利用部分數(shù)據(jù)制作了礦物分布圖。

海洋方面

海洋遙感是20世紀(jì)后期海洋科學(xué)取得重大進展的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要目的是了解海洋、研究海洋、開發(fā)利用和保護海洋資源。高光譜遙感的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前海洋遙感和國際遙感科學(xué)的前沿領(lǐng)域。

國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心通過對天宮一號高光譜遙感數(shù)據(jù)進行解譯、信息提取綜合而成了海洋領(lǐng)域遙感觀測的數(shù)據(jù)圖像。根據(jù)數(shù)據(jù)情況，對高光譜數(shù)據(jù)進行融合，提取了各要素信息矢量數(shù)據(jù)，對收集的數(shù)據(jù)進行海岸帶信息與海冰信息監(jiān)測，同時針對土地利用、濱海濕地、潮間帶、地貌、岸線變遷、保護區(qū)、石油平臺監(jiān)測等典型海岸帶特征的信息進行了制圖。

油氣信息提取

油氣圈閉內(nèi)常伴有CO2、H2O和惰性氣體的甲烷等輕烴類物質(zhì)穿透上覆致密巖層滲漏到地表、甚至擴散到近地表空中。利用遙感技術(shù)提取油氣微滲漏信息，是一種非侵入式技術(shù)，具有經(jīng)濟、安全及高效等方面的優(yōu)勢，有很大的應(yīng)用潛力。高光譜遙感技術(shù)具有較高的光譜分辨率和不間斷的光譜覆蓋，提供了豐富的地面信息，優(yōu)化了巖礦識別與提取條件，增強了遙感對地探測能力和對地物的鑒別能力。將高光譜遙感技術(shù)用于油氣微滲漏信息的提取具有重要的意義。

中科院遙感應(yīng)用研究所系統(tǒng)研究了烴類物質(zhì)微滲漏現(xiàn)象以及由此引起的地表蝕變，從微滲漏地表土壤及巖石地球化學(xué)異常、地表土壤吸附烴異類、地植物異常、地?zé)岙惓５葞讉€方面尋求遙感指示標(biāo)志，確定了油氣信息在高光譜影像上的特征，并充分利用天宮一號高光譜遙感數(shù)據(jù)開展油氣資源光譜探測關(guān)鍵技術(shù)研究，豐富了我國在油氣資源調(diào)查方面的監(jiān)測手段和方法。

城市土地利用監(jiān)測

隨著數(shù)字化調(diào)查技術(shù)的發(fā)展，國土資源管理對土地利用動態(tài)監(jiān)測提出了更高的要求。目前大多光譜數(shù)據(jù)由于受光譜分辨率的限制以及“同譜異物，同物異譜”現(xiàn)象的影響，難以滿足現(xiàn)實需要。天宮一號高光譜成像儀具有較高光譜分辨率，在類別細分方面具有一定的優(yōu)勢，在當(dāng)前土地利用監(jiān)測方面具有一定的潛質(zhì)。

中科院對地觀測中心研究人員利用天宮一號高光譜數(shù)據(jù)對通州地區(qū)城市土地利用類型進行監(jiān)測，并與統(tǒng)一時期環(huán)境1A星CCD數(shù)據(jù)進行了對比。對比顯示，天宮一號高光譜數(shù)據(jù)分類結(jié)果更為細致，可清晰識別出主干道、細小河流、田塊邊界等，充分體現(xiàn)了天宮一號高光譜數(shù)據(jù)高空間分辨率在分類上的優(yōu)勢。

其他方面

植被在上地海拔梯度的垂直分布是對不同氣候環(huán)境的響應(yīng)的長時間表現(xiàn)方式，對于植被生態(tài)系統(tǒng)的氣候變化響應(yīng)具有重要的指示作用，成為植被生態(tài)研究的重要對象。

中科院對地觀測中心研究人員利用東南部喜馬拉雅山脈與橫斷山脈過渡地帶的天宮一號高光譜數(shù)據(jù)，開展了藏南高山植被垂直帶遙感監(jiān)測與分析工作，并將結(jié)果疊加數(shù)字高程模型，可以看出不同植被類型的分布，具有明顯的海拔差異。

第8篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；地質(zhì)；礦產(chǎn)；調(diào)查

1 概述

隨著各個國家的衛(wèi)星發(fā)射成功，在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中遙感技術(shù)的使用越碓焦惴海豐富的遙感資料為遙感勘探技術(shù)提供堅實的基礎(chǔ)，具有探測范圍廣、探測精度高，信息獲取快且豐富等優(yōu)異特點。在我國新疆地區(qū)進行地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中，由于環(huán)境條件的限制，物探、化探等探測技術(shù)難以實施，遙感技術(shù)發(fā)揮出其獨特的作用，有效解決環(huán)境因素的限制，進行大面積的地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，起到宏觀的先導(dǎo)性作用。

2 遙感技術(shù)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中豐富的遙感資料

2.1 工作中常用的多光譜數(shù)據(jù)

經(jīng)過多年的發(fā)展和積累，遙感技術(shù)的發(fā)展越來越成熟。隨著傳感器的性能提高，其頻譜范圍不斷擴大，分辨率不斷提高，再加上先進的儀器設(shè)備，使信息的提取及處理、地物識別越來越完善。各個國家的在軌陸地資源衛(wèi)星更加全面地為遙感地質(zhì)工作帶來豐富的數(shù)據(jù)資源，其中不乏大量的專題數(shù)據(jù)庫為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查過程中帶來參考價值。目前在地質(zhì)調(diào)查中，數(shù)據(jù)獲取方式更為廣泛，逐漸從多光譜到高光譜，比如常用的遙感數(shù)據(jù)源有美國5號、7號陸地衛(wèi)星所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其中有7個多光譜波段，分辨率30m的TM和增加了全色的第8段，分辨率為15m的ETM。

2.2 幾類常見巖石、礦物及組合的可識別波段

在遙感技術(shù)當(dāng)中，不同的波長范圍所對應(yīng)的可識別的巖石、礦物及其組合也不相同，根據(jù)波長范圍可以分為波長為0.4-1.1μm的可見-近紅外段、波長為1.1-2.5μm短波紅外段以及和8-14μm熱紅外段，如表1所示為常見的在不同的波長范圍內(nèi)對應(yīng)的可識別的巖石，礦物及組合。另外，與之相對應(yīng)的是地質(zhì)上常見的蝕變礦物及其組合在陸地衛(wèi)星多光波波段中的也盡不相同。

3 遙感技術(shù)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查流程

遙感技術(shù)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查主要采用的是GIS技術(shù)，對地物信息進行遙感傳輸，將多源信息進行集成和分析。如圖1所示流程圖為地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查遙感多光譜定量勘查技術(shù)流程，通過對同地區(qū)進行不同高度、角度、尺度進行遙感，再結(jié)合物探、鉆探等獲得的不同相關(guān)地質(zhì)信息資源、對所有數(shù)據(jù)圖像進行整合、分析，完成多源信息空間數(shù)據(jù)庫的建立，從而進行遙感信息為主體的成礦預(yù)測。

4 遙感技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的特點

遙感技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程當(dāng)中，遙感技術(shù)離不開高度、角度以及尺度等幾方面的探查和分析，因此遙感技術(shù)的地質(zhì)調(diào)查工作特點如下：

（1）高度不同，視野不同。遙感技術(shù)的核心在于不同高度的“天眼”等各種衛(wèi)星，通過軌道高低不同，衛(wèi)星向地面?zhèn)骰氐倪b感數(shù)據(jù)也不同，因此遙感技術(shù)為地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查提供了眾多的高空觀測數(shù)據(jù)，并綜合分析不同高度的遙感數(shù)據(jù)，能夠更加直觀地感受地表物體的宏觀性，為肉眼無法識別的物體觀測提供合理有效的真實數(shù)據(jù)。

（2）角度不同，形狀不同。傳統(tǒng)的物探、鉆探等地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查手段充分地運用了各個角度所探測的數(shù)據(jù)進行綜合分析并確定礦產(chǎn)區(qū)。而遙感技術(shù)的使用，更是為地質(zhì)找礦工作帶來了新的探測角度，遙感技術(shù)從高空的角度，對礦區(qū)地質(zhì)進行全方位的探測，解決了其他方式只能局部探測的局限，為地質(zhì)礦產(chǎn)的調(diào)查提供更加全面的數(shù)據(jù)信息。

（3）尺度不同，精細程度不同。一般的地質(zhì)礦產(chǎn)探測技術(shù)只能夠從局部進行微觀性的探查，而遙感技術(shù)的使用，能夠從宏觀到局部再到微觀，由于各層次之間的調(diào)查內(nèi)容精細度不同，不同尺度的觀測結(jié)果更加豐富了地質(zhì)探測的數(shù)據(jù)信息。

5 遙感技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的主要作用

（1）在新疆地區(qū)進行地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查時，不同程度的遙感數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用，其中可以充分結(jié)合遙感數(shù)據(jù)，進行快速處理，從而制作相應(yīng)尺度（如1∶25萬）的數(shù)據(jù)圖像，常常為遙感多光譜彩色合成圖和三維影像飛行圖，這種處理方式比地形圖、地質(zhì)圖范圍更加廣更加精細，為地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作的部署、地質(zhì)調(diào)繪路線的確定等工作提供先導(dǎo)性基礎(chǔ)資料，從而快速完成找礦靶區(qū)。

（2）利用遙感數(shù)據(jù)定量快速的獲得遙感光譜圖形，從而直觀清晰地提取與礦物相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為地質(zhì)研究程度較高、工作進展較難的成礦區(qū)帶礦產(chǎn)資源調(diào)查評價的過程提供明顯的找礦標(biāo)志以及找礦參數(shù)，并對相應(yīng)尺度（如1∶10萬、1∶5萬）的礦產(chǎn)遙感地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)圖像進行編制和解釋，從而完成以遙感技術(shù)為主，物化探為輔的已知礦床找礦規(guī)律。

（3）以相應(yīng)尺度（如1∶5萬、1∶2.5萬）的遙感技術(shù)在礦化集中區(qū)進行找礦預(yù)測，能夠有效輔助化探技術(shù)進行異常篩選與檢查，從而加快成礦遠景靶區(qū)的圈定，結(jié)合GIS技術(shù)的使用，對數(shù)據(jù)綜合處理及分析，礦化集中區(qū)資源潛力的綜合評價，明確找礦方向及目標(biāo)。

（4）在新疆礦區(qū)及其近，能夠進行大比例尺度（如1∶2.5萬、1∶1萬）的遙感找礦預(yù)測工作，能夠為老礦山的深邊部的成礦構(gòu)造進行分析，完成含礦層位的確定工作，尋找礦化線索及找礦目標(biāo)，從而加快找礦進程。

6 結(jié)束語

在新疆區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中，遙感技術(shù)的使用彌補了物探、化探等技術(shù)的不足之處，為地質(zhì)調(diào)查提供了豐富的數(shù)據(jù)資源，從不同高度、角度、尺度完成地質(zhì)數(shù)據(jù)信息的采集，結(jié)合其他探測技術(shù)，快速完成數(shù)據(jù)圖像的編輯及分析，快速確定礦產(chǎn)資源靶區(qū)，能夠有效完成地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的老礦山的礦區(qū)探測，提升新疆區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)速度。

第9篇：高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：無人機遙感；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用領(lǐng)域；前景展望

0 引言

無人機遙感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing )，是利用先進的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，具有自動化、智能化、專用化快速獲取國土、資源、環(huán)境等空間遙感信息，完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。無人機遙感系統(tǒng)由于具有機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，已經(jīng)成為世界各國爭相研究的熱點課題，現(xiàn)已逐步從研究開發(fā)發(fā)展到實際應(yīng)用階段，成為未來的主要航空遙感技術(shù)之一。

1 無人機遙感介紹

無人機飛行器與航空攝影測量相結(jié)合，成為航空對地觀測的新遙感平臺被引入測繪行業(yè)，加上數(shù)碼相機的引入，就使得“無人機數(shù)字遙感”成為航空領(lǐng)域的一個嶄新發(fā)展方向?！盁o人機數(shù)字遙感”有低成本、快捷、靈活機動等顯著特點，可成為衛(wèi)星遙感和有人機遙感的有效補充手段。

無人機飛行器遙感技術(shù)有其他遙感技術(shù)不可替代的優(yōu)點，可成為衛(wèi)星遙感的有效補充手段，該技術(shù)主要涉及飛機平臺、測控及信息傳輸、傳感器、遙感空基交互控制、地面實驗/處理/加工、以及綜合保障等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。我國無人飛行器航空遙感技術(shù)的進步不僅表現(xiàn)在無人飛行器的研制，還表現(xiàn)在正好適用于航空遙感的飛行控制系統(tǒng)、遙感通訊系統(tǒng)的研制，更表現(xiàn)為輕小型化傳感器及其單反數(shù)碼相機，并配備有姿態(tài)穩(wěn)定平臺，可快速獲取城鎮(zhèn)大比例尺真彩色航空影像。

目前的無人機遙感系統(tǒng)多使用小型數(shù)字相機（或掃描儀）作為機載遙感設(shè)備，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多等問題，針對其遙感影像的特點以及相機定標(biāo)參數(shù)、拍攝（或掃描）時的姿態(tài)數(shù)據(jù)和有關(guān)幾何模型對圖像進行幾何和輻射校正，開發(fā)出相應(yīng)的軟件進行交互式的處理。進一步的建摸、分析使用相應(yīng)的遙感圖像處理軟件。

2 國內(nèi)外無人機遙感的發(fā)展現(xiàn)狀

無人機出現(xiàn)在1917年，早期的無人駕駛飛行器的研制和應(yīng)用主要用作靶機，應(yīng)用范圍主要是在軍事上，后來逐漸用于作戰(zhàn)、偵察及民用遙感飛行平臺。20世紀(jì)80年代以來，隨著計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種數(shù)字化、重量輕、體積小、探測精度高的新型傳感器的不斷面世，無人機的性能不斷提高，應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓展。續(xù)航時間從一小時延長到幾十個小時，任務(wù)載荷從幾公斤到幾百公斤，這為長時間、大范圍的遙感監(jiān)測提供了保障，也為搭載多種傳感器和執(zhí)行多種任務(wù)創(chuàng)造了有利條件。

傳感器由早期的膠片相機向大面陣數(shù)字化發(fā)展，目前國內(nèi)制造的數(shù)字航空測量相機擁有8000多萬像素，能夠同時拍攝彩色、紅外、全色的高精度航片；中國測繪科學(xué)研究院使用多臺哈蘇相機組合照相，利用開發(fā)的軟件再進行拼接，有效地提高了遙感飛行效率；另外激光三維掃描儀、紅外掃描儀等小型高精度遙感器為無人機遙感的應(yīng)用提供了發(fā)展的余地。

現(xiàn)在無人機遙感技術(shù)可快速對地質(zhì)環(huán)境信息和GIS數(shù)據(jù)庫進行更新、修正和升級。為政府和相關(guān)部門的行政管理、土地、地質(zhì)環(huán)境治理，提供及時的技術(shù)保證。

隨著我國改革開放的逐步深入，經(jīng)濟建設(shè)迅猛發(fā)展，各地區(qū)的地貌發(fā)生巨大變遷。以無人駕駛飛機為空中遙感平臺的技術(shù)，正是適應(yīng)這一需要而發(fā)展起來的一項新型應(yīng)用性技術(shù)，能夠較好地滿足現(xiàn)階段我國對航空遙感業(yè)務(wù)的需求，對陳舊的地理資料進行更新。

無人機遙感航空技術(shù)以低速無人駕駛飛機為空中遙感平臺，用彩色、黑白、紅外、攝像技術(shù)拍攝空中影像數(shù)據(jù)；并用計算機對圖像信息加工處理。全系統(tǒng)在設(shè)計和最優(yōu)化組合方面具有突出的特點，是集成了遙感、遙控、遙測技術(shù)與計算機技術(shù)的新型應(yīng)用技術(shù)。

3 無人機遙感的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景

隨著無人機技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多地被用于影像獲取，如在氣象監(jiān)測、資源調(diào)查與檢測、測量、突發(fā)事件處理等方面取得了豐碩的成果。

（1）臺灣大學(xué)理學(xué)院空間信息研究中心利用無人機拍攝低空大比例尺圖像，配合FORMOSAT2分類進行異常提取，解譯桃園縣非法廢棄堆積物（固體垃圾等），用于環(huán)境污染和執(zhí)法調(diào)查。

（2）美國Nicolas Lewyckyj等人利用UAV-RS技術(shù)在北卡羅萊納洲進行自然災(zāi)害調(diào)查，通過正射影像處理與分析準(zhǔn)確評估場房和村莊的損失。顯示了無人機遙感技術(shù)具有的快速反映能力，為災(zāi)害的治理提供了及時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

（3）日本減災(zāi)組織使用RPH1和YANMAHA 無人機攜帶高精度數(shù)碼攝像機和雷達掃描儀對正在噴發(fā)的火山進行調(diào)查，無人機能抵達人們難以進入的地區(qū)快速獲取現(xiàn)場實況，對災(zāi)情進行評估。為核電站及其它核設(shè)施的管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）我國首個成立的Quickeye（快眼）應(yīng)急空間信息服務(wù)中心，是我過無人機應(yīng)急遙感應(yīng)用的開創(chuàng)嘗試和遙感應(yīng)用典范。其基于的無人機平臺即為例圖所示Quickeye（快眼）系列無人機，在不到兩年的時間內(nèi)，該機型已成功作業(yè)近10萬平方公里，廣泛應(yīng)用于1：1000，1：2000成圖，及測繪、應(yīng)急領(lǐng)域。

綜上所述，無人機作為一種新型的遙感平臺將得到廣泛應(yīng)用。目前最常用的遙感平臺是衛(wèi)星和有人駕駛的飛機，無人機平臺已漸漸顯露出它的重要性。遙感發(fā)展的一個總的方向是高空間分辨率、高光譜分辨率和高時間分辨率。所以無人機遙感在提高時間分辨率方面具有獨特的優(yōu)勢。隨著多光譜傳感器水平的提高，重量和體積下降，無人機遙感在提高光譜分辨率方面同樣具有潛力。