遥感应用基础
一、植被光譜
首先,不同波長對應光線:0.001納米以下為γ射線,0.001納米到1納米為X射線,1納米到380納米為紫外線,380納米到760納米為可見光,0.76微米到1000微米為紅外線,1毫米到一米為微波。
葉綠素強烈吸收可見光(500納米左右),僅在綠光波段有稍強反射,葉細胞壁散射作用,會強烈反射近紅外波段,在1400納米和1900納米左右由于水分吸收會形成兩個明顯吸收谷。
葉綠素反射規律:450納米附近(藍光)有吸收谷,550納米(綠光)有反射峰,670納米(紅光)有吸收谷。
近紅外波段:760納米處反射率迅速增大,成為紅邊。1100納米處達到峰值,1450納米和1950納米處水分吸收形成吸收谷。
植被光譜曲線:
影響植被光譜的因素:植被類型、植被生長季節、植被健康狀態。
不同植被光譜曲線:
不同生長期植被光譜:
不同濕度植被光譜:
二、植被指數分析
歸一化差值植被指數:
NDVI=(PNR-PR)/(PNR+PR),PNR近紅外,PR紅光。飽和現象:NDVI難以反映植被病蟲害。利用GNDVI減弱飽和現象。
GNDVI=(PNR-PG)/(PNR+PG),PG綠光。不能完全解決問題。
寬動態范圍植被指數:WDRVI=(aPNR-PG)/(aPNR+PG),a取值(0~1)。
不同植被覆蓋度反射率曲線:
三、紅外輻射
2013年2月11發射美國Lansat-8,第11波段為12微米。
2008年9月6日發射中國HJ-1B第8波段為11微米。
普朗克黑體輻射:
隨著溫度增加,輻射能量峰值會向短波方向移動。
海洋溫度圖:指導遠洋捕撈等。
四、衛星軌道參數
六個參數,用于衛星飛行軌道定位。
五、傳感器場地標定
由于受大氣散射和反射等影響,實際衛星觀測到的數值與實際地物輻射值存在差異,這就需要在衛星觀測的同時進行定標。
地物實際輻射亮度L與傳感器記錄的數字值DN受到增益和偏置影響。
場地定標:
反射基法:衛星觀測同時進行定標場地觀測。
輻亮度基法:利用飛機進行同步觀測。可利用無人機進行同步觀測,獲取真實的輻射值。
六、大氣校正
消除大氣對遙感衛星傳感器接受到數據的影響。
線性校正法:
輻射傳輸模型法:考慮大氣對地表輻射多次反射。
七、紅外遙感溫度反演
溫度反演:從紅外遙感影像探測地面目標溫度。
亮度溫度法:海水水域溫度反演有較好效果,對陸地失效。
雙溫雙通道法:解決陸地溫度反演問題。采用紅外波段中兩個波段。
八、遙感異常溫度監測
紅外波段分布:近紅外(0.73-3)、中紅外(3-6)、長波紅外(6-15)、超遠紅外(15-1000)。
熱紅外:中紅外+長波紅外
溫度異常監測原理:將普朗克公式對波長積分,溫度增加一倍,輻射能增加16倍。
長波紅外門限法:對低溫物體可行,不適用高溫物體監測,會出現高溫飽和現象。
中紅外門限法:應用于火災監測。
九、光譜匹配
原理:不同地物具有不同光譜特征,建立光譜數據庫。
十、光譜吸收匹配
原理:利用光譜儀對地面觀測目標進行觀測,通過反射光譜曲線與吸收光譜相似性進行分析。
譜線匹配法:
譜強匹配法:不同植被水分和葉綠素含量不同,吸收強度也會有所不同。
原理:
不同地物類別分類結果:
十一、水體富營養化遙感監測
氮磷過多造成水體富營養化,引發水生藻類大量繁殖,衛星直接觀測藻類變化評估水體富營養化程度。
近紅外法:
紅邊法:在700納米處,含藻水體和純凈水體反射率存在顯著差異。
十二、遙感葉面積指數提取
原理:利用葉片和土壤反射規律不同。
NDVI檢測法:土壤濕度不用會導致監測誤差。
土壤線分析法:
雙線分析法:土壤線、植被線。
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總結
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