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《林业遥感》第一章绪论主要内容一、遥感的概念二、遥感的发展概况三、遥感技术在林业中的发展状况1、广义的遥感(Remotesensing)即远距离不接触物体而取得信息的一种探测技术，简称“遥远的感知”，它借助平台、传感器、通过电磁波、力场、声波、地震等记录各物体的特征，并通过处理、分析、提取和应用其研究对象的信息的一种学科。§1.1遥感的概念各种类型传感器被摄物体信息通过量测和解译过程自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRGDOM利用某种装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，通过电磁波记录各物体的特征，并通过处理、分析、提取和应用其研究对象的信息的一种学科。传感器（sensor)：接收电磁波信息的仪器。遥感平台(platform)：安置传感器的运载工具。2、狭义的遥感概念航天平台及传感器航空平台及传感器地面光谱测量仪遥感过程目标辐射能介质传输传感器信息收集和传递人工辐射信息处理分析判读和应用通常把接收、传输和处理分析遥感信息的过程，称为遥感技术。目标辐射能介质传输信息接受和传递信息处理分析处理和应用3、遥感技术4、遥感技术系统由遥感平台、传感器以及遥感信息的接收和处理装置组成。遥感平台地面平台空中平台空间平台遥感艇、汽车气球、飞艇、飞机航天飞机宇宙飞船卫星传感器多光谱摄影机红外扫描仪多光谱扫描仪航空摄影机反光束导管摄像机侧视雷达激光雷达孔径雷达合成孔径雷达MSSTM4、遥感的分类航天遥感航空遥感地面遥感近景遥感显微遥感主动遥感被动遥感可见光红外微波遥感按距离远近工作方式波长范围近红外中红外远红外传感器类型主动被动非扫描式扫描式非扫描式扫描式非成像类成像类非成像类成像类成像类摄影机辐射计光谱仪对像面扫描对物面扫描对像面扫描对物面扫描5、遥感的特点空间特性视域范围大，具有宏观性光谱特性光谱范围广，扩大对地物特性的研究时相特性能够瞬间成像和周期成像，又利于动态监测和研究。§1.2遥感的发展概况1、国际遥感现状和发展趋势摄影技术航天遥感航空摄影遥感应用(1)遥感由航空向航天发展(2)高时间、空间、光谱分辨率(3)与GPS、GIS、ES技术相结合(4)应用领域发展到林业、地质、农业和土地利用、气象、环境和工程选址等各种行业。发展趋势1970.4.24——现在•中国进行了54次航天器发射•共发射了59颗卫星（52颗入轨）•7艘神舟号飞船•52颗卫星中，遥感卫星27颗，平均1颗/年•（１975～2002），占入轨52%。•07年探月工程“嫦娥一号”•表明：国家重视航天遥感•遥感卫星在航天事业中占有重要地位2、我国遥感事业的发展具有对各种气象卫星、资源卫星、航空摄影测量等多种遥感数据处理的能力具有强大的数据存储、快速处理、传输、信息提取、应用软件、图形图像制作输出能力§1.3遥感技术在林业中的发展状况资源分布状况复杂1、林业遥感的特点遥感和抽样相结合多时态性定量综合分析资源辽阔，根据多层次遥感资料，配合多阶抽样林业资源再生性和周期性，提供连续林业资源信息林地面积、森林蓄积量等动态变化•1953年西南、西北林区试点航空遥感：目视调查法•1954~1964全国资源第一次清查：森林抽样调查法•70年代航天遥感图应用试验，绘制森林分布图，估测森林蓄积量。•80年代随着电子计算机的快速发展，引入了计算机图像处理系统，对森林监测和林业信息管理有了深刻的影响。•90年代航天遥感、GPS技术、GIS技术的发展的，提供了更广阔的数据源，更强大的管理分析功能。•现阶段数字林业技术2、林业遥感的发展状况《林业遥感》第二章遥感物理基础主要内容一、电磁波、电磁波谱二、大气窗口及遥感常用的波谱范围三、地物波谱特征及其影响因素四、地物光谱测量仪器介绍§2.1电磁波、电磁波谱1、电磁波定义、电磁辐射电磁波是自然界中以“场”的形式存在的一种物质，变化的电场和磁场相互共同依存，交替产生，由近及远地向周围空间的传播就是电磁波。举例：X射线、紫外线、可见光、红外线等电磁辐射：物体发射或反射电磁波。太阳是最大的辐射体。电磁辐射有其波长和频率.cv*2、电磁波谱电磁波谱将电磁辐射的波长（或频率）大小的变化依次排列成为一个序谱，成为电磁波谱。紫0.38－0.43蓝0.43－0.47青0.47－0.50绿0.50－0.56黄0.56－0.59橙0.59＝0.62红0.62－0.76波段波长长波中波和短波超短波大于3000m10~3000m1~10m微波1mm~1m红外波段超远红外远红外中红外近红外0.76~1000μm15~1000μm6~15μm3~6μm0.76~3μm可见光红橙黄绿青蓝紫0.38~0.76μm0.62~0.76μm0.59~0.62μm0.56~0.59μm0.50~0.56μm0.47~0.50μm0.43~0.47μm0.38~0.43μm紫外线10-3~3.8×10-1μmX射线10-6~10-3μmγ射线小于10-6μm§2.2大气窗口及遥感常用的波谱范围太阳是被动遥感最主要的辐射源。太阳辐射包括了整个电磁波谱范围。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。1、太阳辐射3～5，8～14um红外窗口2、大气窗口太阳辐射是连续的电磁波谱，其能量通过大气层时，由于大气的吸收、反射、散射，而造成了衰减。这种作用与各波段强度不同有关，一般将电磁波谱中被大气吸收较少而透射较多的波段，称为大气窗口。0.4～0.7um可见光窗口。0.3～1.15微米，可见光、部分紫外光、部分近红外。主要收集目标信息1.3～2.5微米，近红外、地质遥感3.5～5.0微米中红外，探测高温目标，森林火灾、火山、核爆炸。8～14微米，热红外，地物的发射波谱，探测的信息反映地物的发射率及温度1.0微米～1米，微波，穿透性，全天候3、遥感常用的波谱范围紫0.38－0.43um蓝0.43－0.47um青0.47－0.50um绿0.50－0.56um黄0.56－0.59um橙0.59＝0.62um红0.62－0.76um名称波长范围紫外线10-12~0.4um可见光0.4~0.76um红外线近红外0.76~3.0um中红外3~6um远红外6~15um超远红外15~1000um微波毫米波1~10mm厘米波1~10cm分米波10cm~1m§2.3地物波谱特征及其影响因素1、反射类型2、反射率、光谱反射率、地物光谱反射特性曲线反射率：反射辐射量和入射辐射量之比。光谱反射率：某一波长的反射辐射量和入射辐射量之比。反射波谱特性曲线：描述某物体的光谱反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。地物的光谱特性：任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为：地物的光谱特性。3、几种典型的地物光谱反射特性曲线不同类地物的光谱特征曲线路面光谱特性曲线同类地物的光谱特征曲线不同湿度对水泥地面反射率会有影响，越湿反射率越低含水量对于水泥道路光谱曲线是有影响的。对于水泥道路，道路含水会使整个光谱反射率下降。但是波形整体上保持不变。水的光谱特性曲线植物光谱特征曲线0.55（绿光）0.67（红光）植被结构植被含水量植被叶绿素含量400450500550600650700750800012345672004年8月25日东湖水域水体光谱反射率与波长的关系波长(nm)反射率(%)风光村凌波门石码头放鹰台竹码头纯净水的光谱特性曲线东湖水的光谱特性曲线水稻光谱特性曲线草光谱特性曲线不同叶绿素浓度的叶片光谱曲线情况绿峰净高度绿峰净高度大-叶子10.670671.055大-叶子20.654372.2637小-叶子10.572163.6098小-叶子20.571761.7199不同叶绿素浓度的叶片光谱值差异不同盖度的植物冠层光谱曲线差异序号覆盖度大的红边斜率值覆盖度小的红边斜率值13.0821.31623.1301.37933.1581.440•从上面的数据可以很清楚的发现，由于覆盖度的差异引起的红边斜率不同是很明显的。2、同一地物在不同的条件下的光谱特性曲线也不同。1、不同类地物有不同的波谱特性曲线。反射波谱特性曲线特点地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。4、影响光谱反射特性的因素季节的影响健康状况的影响水分和营养条件的变化测定时传感器和光源方向的关系传感器高度不同时光谱反射值的变化由于季节的变化，尤其在叶子萌发后一个时期内河叶子脱落期间，其细胞结构、叶绿素等都发生了变化季节的影响健康状况的影响叶绿素起变化，活细胞组织受到损害水分和营养条件的变化植物的含水量的变化对光谱反射的影响与水的吸收带相同，当植物含水量高时在水的吸收带反射明显降低，否则含水量增大。测定时传感器和光源方向的关系测定的方向不同，会造成光谱值有很大的不同。82度观测角60度观测角45度观测角传感器高度不同时光谱反射值的变化当传感器距地物距离不同，其反射穿过大气层的厚度不同，亦即受到大气层的散射、吸收、反射等的影响不同，所以测定的高度不同时，其发射率不同。当植物混交时，传感器所接收到的是混合光谱。测定植物光谱时应注意的问题（1）物候情况叶量、叶绿素含量、叶组织含水量（2）叶组织位置受光量不同（3）叶密度和植物密度是否有混合光谱（4）林分表面积和垂直结构光照的不同（5）林分树种组成和混交方式混合光谱（6）测定植物光谱时间（7）风速影响§2.4地物波谱测量仪器•叶片光谱采用美国ASD公司生产的ASD手持式野外光谱仪（FieldSpecHandHeld）进行测定。该仪器的波长范围为300-1100nm，光谱采样间隔1.6nm，光谱分辨率在700nm处为3.5nm，外形尺寸较小（22cm×15cm×18cm），重量只有1.2kg，探头视场角为25°，ASD型光谱仪第三章航空摄影和航空像片几何特性主要内容一、航空摄影二、航空像片的几何特性三、航空像片的立体观测§3.1航空摄影安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。航空摄影1、航空摄影飞机和摄影机遥感平台航空摄影飞机摄影机传感器对航空飞机的要求(1)用于航空摄影的飞机，要求其稳定性良好，这样才能保证摄影质量。(2)起落滑行、距离短，视野良好(3)机舱内便于安装仪器和适于工作(4)根据摄区地形条件和航摄比例尺的不同，对飞机的性能有不同要求：山区，不宜用轻型飞机；小比例尺，升限较大和稳定性好的大型飞机。普通航摄机镜箱暗匣时间间隔器座架焦距像角镜头分辨率多光谱航摄机构造：普通航摄机相似，但具有多镜头、多通道的特点。多镜头型：多像机型：单镜头分光谱行结构技术指标2、航空摄影过程航摄准备工作空中摄影航摄处理质量评定季节布设标志确定航摄比例尺航线确定3、航空摄影的基本参数像片倾斜角航高和摄影比例尺像片重叠度航偏角航线弯曲度航摄像片分辨率竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于30，夹角为像片倾角。A摄影机主光轴铅垂线A为像片倾角摄影比例尺：航摄像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距L之比。HfLlm1f为摄影机主距，H为航高摄影像片当作水像片，地面取平均高程时，这时像片上的一段l与地面上相应的水平距L之比为摄影比例尺。aASEPfH航向重叠度：航线相邻两张像片的重叠度%100%Lxpxpx123Lxpx旁向重叠度：相邻航线像片的重叠度%100%LypypyІ-1Ⅱ-1Lypy航偏角：沿航线方向像片边缘和航线间的夹角。航偏角应不大于6度，个别应不大于10度。航偏角可直接在重叠好的像片上用量角器测定。ABCω航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比的百分数。要求航线弯曲度不得大于3%。Ll航摄像片分辨率：直接呈现在像片上的最小地物，它由像片的解像力来决定。一般用1mm可呈现的