讨论课-遥感.

农业水管理信息多遥感平台监测技术与装备研究进展农业工程研讨课专题十农业工程研讨课专题十内容1、遥感技术简介2、遥感技术在农业领域的应用3、农业水管理遥感技术应用4、总结遥感技术简介遥感(RemoteSensing,简称RS)是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。广义定义：遥远的感知，泛指一切无接触的远距离探测。狭义定义：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。遥感技术简介遥感原理任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同。遥感技术简介现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套系统称为遥感系统。遥感系统是由遥感平台、遥感器、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备等组成。遥感平台是安装遥感器的飞行器，是用于安置各种遥感仪器，使其从一定高度或距离对地面目标进行探测，并为其提供技术保障和工作条件的运载工具。现代遥感平台有气球、飞机、人造地球卫星和载人航天器等。遥感技术简介遥感器是用来远距离检测地物和环境所辐射或反射的电磁波的仪器。遥感器的种类很多，主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。遥感技术简介信息传输设备是飞行器和地面间传递信息的工具，用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。对遥感图像信息进行处理（几何校正、滤波等）以获取反映地物性质和状态的信息。接收装置完成对遥感信息的地面获取。图像处理设备对地面接收到的遥感图像信息进行处理（几何校正、滤波等）以获取反映地物性质和状态的信息。图像处理设备可分为模拟图像处理设备和数字图像处理设备两类。遥感技术简介遥感技术工作流程：地物反射或辐射电磁波传感器获取电磁波并记录传输设备传输信息地面站对信息进行处理制作专题地图供应用遥感技术简介遥感技术的类型往往从三个方面对其进行划分：根据传感器类型层面区分：主动遥感（微波雷达）、被动遥感（航空航天、卫星）根据工作波段层面区分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感根据工作平台层面区分：地面遥感、航空遥感（气球、飞机）、航天遥感（人造卫星、飞船）主动式遥感是由遥感器向目标物发射一定频率的电磁辐射能量，然后接收从目标物返回的辐射能量的遥感方式。被动式遥感直接接收来自目标物的辐射能量的遥感方式。绝大部分能量来源于太阳对地物的辐射。还有一小部分可能是地热。遥感技术简介遥感按电磁谱段不同分为紫外遥感，可见光遥感、红外遥感、微波遥感和多谱段遥感。1、紫外遥感：对波长0.3～0.4微米的紫外光的遥感，主要遥感方法是紫外摄影。2、可见光遥感：对波长为0.4～0.7微米的可见光的遥感，一般采用感光胶片（图像遥感）或光电探测器作为感测元件。3、红外遥感：又分为近红外遥感，波长为0.7～1.5微米,用感光胶片直接感测；中红外遥感,波长为1.5～5.5微米；远红外遥感,波长为5.5～1000微米。4、微波遥感：对波长1～1000毫米的电磁波（即微波）的遥感。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。5、多谱段遥感：利用几个不同的谱段同时对同一地物（或地区）进行遥感，从而获得与各谱段相对应的各种信息。将不同谱段的遥感信息加以组合，可以获取更多的有关物体的信息，有利于判释和识别。遥感技术简介工作平台层面地面遥感，即把传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等；航空遥感，即把传感器设置在航空器上，如气球、航模、飞机及其它航空器和遥感平台等；航天遥感，即把传感器设置在航天器上，如人造卫星、航天飞机、宇宙飞船、空间实验室等遥感技术简介遥感技术的发展遥感的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出遥感技术简介印尼海啸前后对比图911事件前后对比图台湾岛的遥感影像遥感技术简介遥感作为一门对地观测综合性科学，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。可获取大范围数据资料获取信息的速度快，周期短获取信息受条件限制少获取信息的手段多，信息量大遥感技术简介遥感技术的应用领域应用领域包括资源普查、灾害监测、环境监测、工程建设及规划等。遥感技术在农业领域的应用它是将遥感技术与农学各学科及其技术结合起来，为农业发展服务的一门综合性很强的技术。遥感卫星能够快速准确地获取地面信息，结合地理信息系统(GIS）和全球定位系统（GPS）等其他现代高新技术，可以实现农情信息收集和分析的定时、定量、定位，客观性强，不受人为干扰，方便农事决策，使发展精准农业成为可能。遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业领域的应用1、农业资源调查包括对土壤、地形、植被、表层地质、气候、水文和地下潜水等各种农业自然要素的调查。如利用砂质土和粘质土对可见光光谱的反射,前者较强,后者较弱，利用二者因不同的水分状况、有机质含量、盐分含量和表面粗糙度产生不同的光谱反射，对黑白片上不同灰阶的影像灰度和图形特征进行专业解译勾绘出不同的专业图件遥感技术在农业领域的应用土地资源利用监测图：遥感技术在农业领域的应用土地资源分布图：遥感技术在农业领域的应用不同作物在遥感影像上呈现不同的颜色、纹理、形状等特征信息，利用信息提取的方法，将作物种植区域提取出来，得到作物种植面积和种植区域。获取作物种植面积是长势监测、产量估算、病虫害、灾害应急、动态变化等监测的前提。2、农作物种植面积监测遥感被广泛用于测定农业用地的数量和质量的动态变化。通过遥感卫星监测并记录下农作物覆盖面积数据，在此基础上可以对农作物进行分类，估算出每种作物的播种面积。遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业领域的应用3、农作物长势监测叶面积指数LAI叶面指数LAI（LeafAreaIndex）是指一定土地面积上植物叶面面积总和与土地面积之比，是描述植被冠层结构的最基本的参量之一。归一化植被指数NDVI遥感影像中，近红外波段的反射值与红光波段的反射值之差比上两者之和。农作物长势监测指对作物的苗情、生长状况及其变化的宏观监测。不同作物的发育期不同、长势不同，它们的光谱反率不同，叶面积和生物产量有很好的线性关系。利用这一特性可以测定叶面积指数，从而监测作物长势，进行估产。也可以利用0.6～0.7mm的可见光与0.75～1.00mm的近红外两个波长范围的反射率比值来估算生长量，比值愈大说明作物生长愈好，反之生长不良。遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业领域的应用不同品种水稻监测图：遥感技术在农业领域的应用4、农作物产量估算基于作物特有的波谱反射特征，利用遥感手段对作物产量进行监测预报，利用影像的光谱信息可以反演作物的生长信息(如LAI、生物量)。通过建立生长信息与产量问的关联模型获得作物产量信息，常用植被指数作为评价作物生长状况的标准。归一化植被指数NDVI遥感影像中，近红外波段的反射值与红光波段的反射值之差比上两者之和。遥感技术在农业领域的应用归一化植被指数监测图：遥感技术在农业领域的应用5、农业灾害预测和评估对重大灾害进行动态监测和灾情评估，减轻自然灾害所造成的损失是遥感技术应用的重要领域。利用遥感技术，结合各种自然灾害的实际应用模型，研究监测各种自然灾害的发生、发展、灾情、损失、评估等，同时对监测到的灾情及时预报，从而最大限度地减轻自然灾害所造成的损失。目前遥感灾害监测已经比较成熟地应用在干旱、洪涝、冻害等农业气象灾害的监测中。气候异常对作物生长有一定影响，利用遥感技术可以监测和定量评估作物受灾害程度，作物受旱灾涝灾影响的面积，对作物损失进行评估，然后针对具体受灾情况，进行补种、浇水、施肥或排水等抗灾措施。遥感技术在农业领域的应用旱灾监测效果图：遥感技术在农业领域的应用火灾监测效果图：遥感技术在农业领域的应用雪灾监测效果图：遥感技术在农业领域的应用6、农作物生态环境监测环境卫星遥感监测是环境管理的重要手段之一。连续监测、定时监测和严格的管理相结合，能准确地反映环境质量状况，能有针对性地加强监督管理。在大气遥感监测方面，我国重点开展了四个方面的工作：一是利用遥感技术监测大气污染与污染源。二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异，以植物对污染的指示性反演大气污染，如确定大气污染的范围、程度和扩散变化。三是以地面采样的分析结果作参照量，与遥感图像进行相关分析。四是利用飞机携带大气监测仪器，在污染地区上空分层采样并进行数据处理分析。遥感技术在农业领域的应用沙尘暴监测效果图：遥感技术在农业领域的应用作物生长坏境温度监测图：遥感技术在农业领域的应用7、农业环境保护利用卫星遥感技术连续监测环境变化准确反映环境质量，利用遥感技术能及时监测出大气的污染，寻找出污染源；对河流进行实时监控，保障人民生产生活安全，提前研究环境污染的成因和对策。遥感技术在农业领域的应用大气污染遥感遥感技术在农业领域的应用水源保护遥感农业水管理遥感技术应用1、水资源管理2、水污染遥感3、土壤墒情农业水资源是可为农业生产使用的水资源，包括地表水、地下水和土壤水。农业水管理遥感应用主要有三个方面：农业水管理遥感技术应用水体的光谱特征太阳光照射到水面，少部分（约占3.5%）被水面反射回空中，大部分入射到水体。入射水体的光，又大部分被水体吸收，部分被水中悬浮物（泥沙、有机物等）反射，少部分透射到水底，被水底吸收和反射。被悬浮物反射和被水底反射的辐射，部分返回水面，折回到空中。因此，遥感器所接收到的辐射就包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光。由于不同水体的水面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深和水底特性等不同，从而形成传感器上接收到的反射光谱特征存在差异，为遥感探测水体提供了基础。农业水管理遥感技术应用水体界线的确定近红外的遥感影像上，水全吸收，清澈的水体呈黑色，水陆边界清晰，有利于水边线的确定。彩色红外图像上，水体呈蓝绿色，和周围地物有着明显的界线。雷达图像上，水在微波1mm-30cm内的发射率较低，约为0.4%。水面后向散射很弱，因此在侧视雷达影像上，水体呈黑色。农业水管理遥感技术应用水温水体的热容量大，在热红外波段有明显特征。根据热红外传感器的温度定标，可在热红外影像上反演出水体的温度。水深蓝光波段对平静、清澈的水体有较大的透射能力，并且水底反射波也较强。这时蓝光波段影像上的灰度可反映水深。农业水管理遥感技术应用土壤墒情土壤墒情也就是土壤含水量。它也是影响农业生产诸多因素中的一个重要因素，在空间、时间上的分布变化将直接影响到农作物的生长发育和农作物最终的收成。土壤水分状态可由重量含水量、体积含水量、土层含水量、土层中的蓄水量和土壤相对湿度几个指标来表达。土壤水分的遥感监测主要从可见光近红外、热红外及微波波段进行。微波遥感，精度高，具有一定的地表穿透性，不受天气影响，但是成本高，成图的分辨率低，其应用也受到限制。常用的还是可见光和热红外遥感，通过与反映土壤含水量相关的参数建立关系模型，反演土壤水分。农业水管理遥感技术应用国内外关于土壤墒情与干旱的遥感测定，一类基于土壤水分的变化会引起土壤光谱反射率的变化；另一类则基于干旱引起植物生理过程的变化。a)基于植被指数类的遥感干旱监测方法。例如简单植被指数、比值植被指数、归一化植被指数、增强植被指数、归一化水分指数法、距平植被指数等；b)基于红外的遥感干旱监测方法，如垂直干旱指数法、修正的垂直干旱指数法等；