遥感的论文研究方法

遥感的论文研究方法

楼上有道理，受教了。

遥感器能获取到的只是成像瞬间,成像地区地表的自然与社会环境的二维(平面)的综合信息。这些信息中,只有一部分对地质解译有用。对地质解译有用、无用的信息相互联系又相互干扰。如上文所述地表坡残积物和植被与当地母岩有联系,可以据此来分析母岩性质;同时坡残积物和植被又掩盖基岩,干扰了对岩性信息的识别。因而所有解译(不仅仅指地质解译)都存在不确定性与多解性。为提高地质解译的质量,解译人员的地学知识与工作经验,正确遵从一些解译原则,合理地运用遥感地学分析的方法就是非常重要的了。

地质解译的原则:①从已知到未知,②先易后难,先从标志最清楚地段到较模糊地段,③先整体后局部,④先目视预解译到其他方法,④先从构造解译入手,⑤图像解译与野外调查相结合。

《遥感地学分析》(陈述彭,1990)一书,概括了遥感地学分析的主要方法。

(一)遥感资料的相关分析法

在一定区域内各种景观要素间是相互依存,相互制约的。往往是一事物的存在反映其它事物的存在;一种现象可指示另一种现象的存在。地质解译时,可以根据地质规律的认识,用相关分析法进行解译。如第九章引用美国内华达州金场地区寻找多金属矿的例子。就是通过地质研究,确定该区矿化主要与内生作用的热液蚀变有关,而热液蚀变岩石又与未蚀变的岩石地物反射波谱不同,利用比值法等图像增强处理,来识别区域蚀变,从而用它来作为找多金属矿的重要标志。

(二)交叉分析法

遥感地学研究为了取长补短,常常需要多种技术方法交叉使用。如光学图像处理,目视解译,计算机数字图像增强等交叉进行。在建立区域典型的岩性-地层解译标志时,也需要预解译,野外验证,再解译,反复补充修改,使建立的解译标志更有代表性,用它来指导解译。在利用数字图像增强处理时,也是经过预处理,野外地物波谱测试分析,验证,再修改增强处理方案,从中选定最有效的处理方法。

(三)环境本底法

所谓本底,就是某种地学信息的区域正常特征或正常背景值。如区域地球化学中某种元素的背景值。如某种岩性(如花岗岩)的平均反射波谱值等等。这些通过归纳总结,实测,统计分析得来的正常特征和正常背景值就是正常值。只有在这个基础上,才能区分出异常来。有了地貌异常,色彩异常,波谱异常和某些成矿元素的异常,才能指导各种地质分析和研究。所以环境本底的建立非常重要,也要非常慎重。

(四)信息复合法

信息复合是指同一区域内遥感信息之间,或遥感与非遥感(如地质)信息之间的复合。复合时通过资料的空间配准与内容复合,产生一组新的空间信息或一组新的合成图像。目的是为了突出有用的地质信息,减免和抑制无用信息,改善图像质量,提高解译和研究的能力。详见第十一章。

(五)历史对比法

历史对比是利用遥感图像资料的时间信息,把不同时间的同一地区或同名地物,进行多时间的对比,作动态分析。如对黄河、长江口三角洲的发育特点的分析,对陕北黄土高原水土侵蚀的分析,对某城市的发展动态分析,对洪水灾害(如1992年对太湖地区洪水的SAR图像对比分析)等。从历史对比中归纳总结出其发展动态与规律,指导划规与治理工作。

(六)系列制图法

用它来表示研究地区的地学分析各种成果。这也是地质工作中非常常用的方法。如区域地质调查,区域成矿研究,地史古地理分析都常用的方法。系列制图有三个基本条件:①必须以同一遥感信息源为制图的基础,②有统一的制图规范与分类原则,③按一定逻辑顺序依次派生出各种专题图件来。如构造解译时,用增强处理的遥感图像,编制出同一地区的线性构造、环状构造等解译图件来。然后再派生出不同走向方法的线性构造图及线性构造等密度图,线性构造交(叉)点等密度图来。第十二章介绍的山西太原幅农业自然条件与自然资源系列图就是一个例子。

(七)地理信息系统

它是管理空间数据的计算机系统,是最近十年来遥感工作发展很快的一种技术方法。地理信息系统为地学遥感提供辅助信息,有助地质遥感数据分类和应用,提高地质分析的质量与速度。在第十三章作专门介绍。

(八)其它地质学分析方法

地质解译时还会用到地质学的一些基本分析方法。如根据交切关系来判定断裂、岩脉、矿脉的新老关系,用构造地质学知识来判明遥感图像上断裂的两盘相对运动等。在此不一一介绍。

洋河流域遥感图像土地利用分类方法研究 【摘要】遥感影像分类方法的确定是LUCC研究中的关键步骤。文章以洋河流域为研究区，分别进行了非监督分类和监督分类。针对监督分类结果中存在的误差，对水域、植被、城镇与工矿用地三种类型地物的提取分别选择了综合阈值法、植被指数法、DEM数据辅助分析法进行了改进，结果表明改进后的提取结果较监督分类直接得到的结果有了很大的改善。【关键词】遥感图像；监督分类；综合阈值法；植被指数法【中图分类号】TP79 【文献标识码】A【文章编号】1671-5969（2007）16-0164-03一、研究区域概况及图像资料（一）研究区域概况洋河流域是张家口经济发展的中心地带，水资源相对丰富。洋河发源于山西省阳高县和内蒙古兴和县，是永定河上游的一大支流，流域面积约14600km2 。在张家口市流域面积为9762km2，流经万全县、怀安县、张家口市区、宣化县、宣化区、下花园区、怀来县等，干流全长106 km，在朱官屯于桑干河汇合后流至官厅水库，是官厅水库的重要水源。洋河流域形状东西向较长，南北向较短，地形总趋势西北高、东南低。流域的东北、北部和西北沿坝头一带海拔高程1200～1500m之间，西部和南部边界海拔高程一般在500～1000m之间。流域内80％以上为丘陵山区，绝大部分为荒山秃岭。流域内大部分为黄色沙壤土，并有部分砂砾土及黄粘土，沿河川地层厚且较肥沃[1]。（二）信息源遥感信息源的选择要综合考虑其光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率等因素， 这是利用遥感图像进行土地利用分类的关键问题。美国的Landsat TM 图像是当前应用最为广泛的卫星遥感信息源之一，它可提供7个波段的信息， 空间分辨率为30～120m。TM数据源各波段各有特点，可进行不同地物类型的信息提取。相关资料表明TM遥感数据各波段间的信息相关关系为：TM1与TM2，TM5与TM7高度相关，相关系数达以上，信息冗余大，可以考虑不选取TM1波段。另外由于第6个波段的分辨率为120m，不利于地物信息的提取，所以亦不选取TM6波段。一般来说， 选择图像类型时，应考虑研究区域的大小、研究的目的，以及要达到的精度要求，另外不同时相遥感图像的选择对分类精度也具有很大的影响。为了能把水域、城市与工矿用地、林地、耕地、裸地区分开，以洋河流域1987年9月17日的TM图像为信息源进行研究。本文中所使用的遥感图像处理工具为美国ERDAS公司的ERDAS 软件，它是一个功能完整的、集遥感与地理信息系统于一体的专业软件，具有数据预处理、图像解译、图像分类、矢量功能、虚拟gis等多个功能。二、现有遥感图像土地利用分类的主要方法及其分析遥感图像土地利用分类就是利用计算机通过对遥感图像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选择特征，并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠的子空间，然后将图像中的各个像元划归到各个子空间中以实现分类[2]。按照是否有已知训练样本的分类数据，将其分为非监督分类和监督分类。它们最大的区别在于监督分类首先给定类别，而非监督分类则由图像数据本身的统计特征来确定。（一）非监督分类非监督分类是在多光谱特征空间中通过数字操作搜索像元光谱属性的自然群组的过程，这种聚类过程生成一副有m个光谱类组成的分类图。然后分析人员根据后验知识将光谱类划分或转换成感兴趣的专题信息类[3]。洋河流域内有很多山地，在图像上会产生大量的阴影，导致了像元灰度值的空间变化，这对分类结果有很大的影响。为此可以通过比值运算来去除阴影的影响，使向阳处和背阴处都毫不例外地只与地物的反射率的比值有关。常用算法：近红外波段（TM4）/红外波段（TM3），这样所得到的效果比较好，从原始图像和比值运算后的图像（图像略）中，可以清楚地看到山体阴面的阴影得到了有效的去除。经过比值运算后， 就可以对图像进行非监督分类。得到的分类结果如图1所示。非监督分类只根据地物的光谱特征进行分类，受人为因素的影响较少，不需要对地面信息有详细的了解，但由于“同物异谱、异物同谱”等现像的存在，其结果一般不如监督分类令人满意。比如官厅水库旁边的大量建筑物被分到水体一类。是因为在TM3波段上，水体和建筑物的灰度值相近， 同样在TM7波段上，裸山和建筑物的灰度值也相近。总之，在TM的6个波段上，无论采用哪个波段进行非监督分类，总有几种地物的光谱值接近，因此单纯依靠计算机自动分类取得很好的效果是非常困难的。

遥感图像融合方法研究论文

【关键词】 图像配准; 多源传感器; 位置约束; 特征提取; 多种特征组合 【摘要】 随着遥感技术迅速发展和新型传感器的不断涌现,人们获取遥感图像数据的能力不断提高。在利用这些多源遥感图像进行数据融合、目标变化检测、目标识别等多源协同处理工作之前,必须进行多源图像配准工作,配准精度的高低直接影响到后续应用效果的好坏。为此,本文主要研究了多源遥感图像间的配准技术,作为协同系统中的关键技术,要求配准方法在运算能力和配准精度方面都能够达到较好的效果。首先,本文对现有的多源图像配准技术进行原理上的分析与介绍。通过对多种配准方法的分类与比较,指出了遥感图像配准的通用技术环节与技术要点。并在研究过程中分析关键技术环节的难点与所面临问题。其次,本文针对传统多源配准方法在进行控制点对应时运算量大,误配情况多的现状,提出了一种基于位置约束的多源遥感影像配准技术。该方法首先利用人工粗略选取少量控制点对,得到粗略位置映射关系,之后利用位置信息以及分辨率信息建立局部窗函数进行搜索匹配,对两幅图像中提取的Harris角点进行筛选,最终得到的控制点对作为求取配准参数的控制点输入,并利用此方法进行了多组图像的实验来证明方法的通用性。然后,本文针对传统配准方法需要人工参与,并且仅使用单一特征进行匹配效...更多果差的缺点,提出了一种基于多特征组合的多源遥感图像自动配准技术。这种方法利用了由粗至精的配准思想,结合使用点、线、面特征分别进行粗配准及精细配准两个过程。重点解决了其中少量初始控制点对的匹配和更多控制点对的获取。完成了存在闭合区域的多源遥感图像间的自动配准过程,并实验验证了方法的配准精度。最后,为了对配准后的遥感图像进行直观的视觉评价,本文介绍了配准后图像间的镶嵌以及融合等简单应用。通过实验,可以很直观的看出配准的效果,完成配准的定性评价。

一、资料的收集与分析 遥感制图所需的资料范围较广，一般需要收集如下资料 1、编制地区的普通地图 、 （1）比例尺最好与成图比例尺一致或稍大于成图比例尺 （2）选用面积变形较小的地图投影 2、遥感资料 后几年的影像 在选择遥感图像时，要遵循以下几个原则： （1）空间分辨率及制图比例尺的选择 空间分辨率指像素 代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。 空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元的地面范围的大小 由于遥感制图是利用遥感图像来提取专题制图信息的，因此在选择遥感图像空间分辨率时要考虑以 下两点要素：一是判读目标的最小尺寸，二是地图成图比例尺。遥感图像的空间分辨率与地图比例尺有 密切关系：空间分辨率越高图像可放大的倍数越大，地图的成图比例尺也越大。 遥感图像的比例尺应与成图比例尺一致或象片比例尺稍大于成图比例尺，这样可以避免成图比例尺 大尺度变换的繁琐技术问题。但对于专题要素的判读、分类、描绘来说，往往要选择大于地图比例尺的 象片为宜。 （2）波谱分辨率与波段的选择 波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率越高。 波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率越高。 是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔 波谱分辨率，是由传感器所使用的波段数目，也就是选择的通道数，以及波段的波长和宽度所决定。各 遥感器波普分辨率在设计时， 都是有针对性的， 多波段的传感器提供了空间环境不同的信息。 TM 为例： 以 TM1 蓝波段：对叶绿素和夜色素浓度敏感，用于区分土壤与植被、落叶林与针叶林、近海水域制图。 TM2 绿波段：对无病害植物叶绿素反射敏感 TM3 红波段：对叶绿素吸收敏感，用于区分植物种类。 TM4 近红外波段：对无病害植物近红外反射敏感，用于生物量测定及水域判别。 TM5 中红外波段：对植物含水量和云的不同反射敏感，可判断含水量和雪、云。 TM6 远红外波段：作温度图，植物热强度测量 TM 图象的性质 波段 1 2 3 4 5 6 7 光谱范围 （微米） — — — — — — — 光谱性质 蓝 绿 红 近红外 中（近）红外 热（中）红外 中红外 地面分辨 率（米） 30 30 30 30 30 120 30 主 要 应 用 地壤与植被分类 健康植物的绿色反射率 探测不同植物的叶绿素吸收 生物量测量，水体制图 植物湿度测量，区分云与雪 植物热强度测量，其它热制图 水热法制图，地质采矿 包括航空象片、卫星象片及它们的底片和磁带、航空象片镶辑图、若为动态监测还需要前 （3）时间分辨率与时相的选择 遥感图像是某一瞬间地面实况的记录，而地理现象是变化、发展的。因此，在一系列按时间序列成像的 遥感图像 多时相遥感图像中，必然存在着最能揭示地理现象本质的“最佳时相”图像 把传感器对同一目标进行重复探测时， 相邻两次探测的时间间隔称为遥感图像的时间分辨率。 Landsat 如 1、2、3 的图像最高时间分辨率为 18 天，Landsat4、5、7 为 16 天，SPOT-4 为 26 天，而静止气象卫星的 时间分辨率仅为半小时。 遥感图像的时间分辨率对动态监测尤为重要。如：天气预报、灾害监测等需要短周期的时间分辨率，因 此常以“小时”为单位。植物、作物的长势监测、估产等需要用“旬”或“日”为单位。 显然只有气象卫星的图像信息才能满足这种要求；研究植被的季相节律、农作物的长势，目前以选择 landsat-TM 或 SPOT 遥感信息为宜。 3、其他资料 土地现状图、土地利用报告 、编图地区的统计资料、政府文件、地方志等 二、确立专题要素的分类系统 三、遥感图像处理 1、遥感图像处理方法的选择 、 （1）光学处理法 常用的方法有：假彩色合成（加色法、减色法）、等密度分割、图像相关掩膜。 （2）数字图像校正 方法：辐射校正、几何校正 （3）数字图像增强的方法： A. 对比度变换 B.空间滤波：是指在图像空间或空间频率对输入图像应用若干滤波函数而获得改进的输出图像的技术。 空间滤波 常用的空间滤波的方法有：平滑和锐化。 ：平滑和锐化 平滑：图像中出现某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”）时，采用平滑的方法可以减小变化， 平滑 使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。具体方法有：均值平滑、中值滤波 均值平滑、 均值平滑 锐化：为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法。常用的几种方法：罗伯特 锐化 梯度、索伯尔梯度、拉普拉斯算法、定向检测 C.彩色变换 彩色变换就是将黑白图像转换成彩色图像的方法。主用的方法有单波段彩色变换、多波段彩色变换、 彩色变换: 彩色变换 HLS 变换等。 D.图像运算 E.多光谱变换 多光谱变换: 多光谱变换 两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息 或去掉某些不必要信息的目的。方法：差值运算、比值运算 多光谱变换就是指用某种变换把信息集中于较少（一般为 3 个）波段内。常用的方法有：主成分分 主成分分 变换） 缨帽变换（ 、缨帽变换 变换） 、沃尔什—哈达玛变换、傅立叶变换、植被指数变换、斜变 析（K-L 变换） 缨帽变换（K-T 变换） 、 换、余弦变换等等。 主成分分析（ 变换） 主成分分析（K-L 变换）的主要特性有二： a．能够把原来多个波段中的有用信息尽量集中到数目尽可能少的新的组分图像中。 b．还能够使新的组分图像中的组分之间互不相关，也就是说各个组分包含的信息内容是不重叠的。 K-L 变换的缺点 的缺点是不能排除无用以至有碍的噪声和干扰因素。 的缺点 缨帽变换（ 变换） ：它是 Kauth 和 Thomas（1976 年）通过分析 MSS 图像反映农作物或植被生长过程的数据结 缨帽变换（K-T 变换） 构后，提出的正交线性变换。 K-T 变换的特点：a．能够把原来多个波段中的有用信息压缩到较少的新的波段内。 b．要求新波段正交或近似正交。 c．分离或削弱无用的干扰因素。 （4）多源信息复合 ） 四、遥感图像的判读 1、遥感图像目视判读 遥感图像的判读标志： 遥感图像的判读标志：是指图像上反映出的地物和现象的图像特征，是以深浅不同的黑白色调（灰阶） 或不同的色彩构成的各种各样图形现象出来的。 遥感图像的判读标志可概括为：颜色、形状、空间位置 ：颜色、形状、 颜色——色调、 颜色、 颜色——色调、 颜色、阴影 ——色调 形状——形状、纹理、 大小 、 形状 、 位置——位置、图型、相关布局 位置 2、目视解译的方法 （1）直接判读法（2）对比分析法 （3）信息复合法（4）综合推理法（5）地理相关分析法 （1）直接判读法：是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。 直接判读法 例如，在可见光黑白像片上，水体对光线的吸收率强，反射率低，水体呈现灰黑到黑色，根据色调可以从影像 上直接判读出水体，根据水体的形状则可以直接分辨出水体是河流，或者是湖泊。在 MSS4、5、7 三波段假彩色影 像上，植被颜色为红色，根据地物颜色色调，可以直接区别植物与背景。 （2）对比分析法 此方法包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。 A.同类地物对比分析法 同类地物对比分析法是在同一景遥感影像上，由已知地物推出未知目标地物的方法。 同类地物对比分析法 B.空间对比分析法 空间对比分析法是根据待判读区域的特点，选择另一个熟悉的与遥感图像区域特征类似的影像，将两个影像相互 空间对比分析法 对比分析，由已知影像为依据判读未知影像的一种方法。 C.时相动态对比法，是利用同一地区不同时间成像的遥感影像加以对比分析，了解同一目标地物动态变化的一种解 .时相动态对比法 译方法。 （3）信息复合法：利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息， 信息复合法 识别遥感图像上目标地物的方法。 （4）综合推理法：综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。 综合推理法 （5）地理相关分析法：根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断 地理相关分析法 某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。 3、目视解译的基本步骤 （1）准备工作 •选择合适波段与恰当时相的遥感影像 •相关专题地图的准备 •工具材料准备 •熟悉地理概况 •确定专题分类系统 （2）室内初步解译与判读区的野外考察 室内建立初步判读标志 •初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译 奠定基础。 •在室内初步解译的工作重点是建立影像解译标准，为了保证解译标志的正确性和可靠性，必须进行解译区的野外 调查。野外调查之前，需要制定野外调查方案与调查路线。 野外考察验正判读标志 在野外调查中，为了建立研究区的判读标志，必须做大量认真细致的工作，填写各种地物的判读标志登记表， 以作为建立地区性的判读标志的依据。在此基础上，制订出影像判读的专题分类系统，根据目标地物与影像特征之 间的关系，通过影像反复判读和野外对比检验，建立遥感影像判读标志。 （3）室内详细判读 在详细判读过程中，要及时将解译中出现的疑难点、边界不清楚的地方和有待验证的问题详细记录下来，留待野 外验证与补判阶段解决。 （4）野外验证与补判 野外验证指再次到遥感影像判读区去实地核实解译的结果。主要内容包括两方面： •检验专题解译中图斑的内容是否正确。 •验证图斑界线是否定位准确，并根据野外实际考察情况修正目标地物的分布界线。 （5）目视解译成果的转绘与制图 遥感图像目视判读成果，一般以专题图或遥感影像图的形式表现出来。 五、遥感图像计算机解译 图像分类方法 监督分类 1.(1) 最小距离法 最小距离法（minimum distance classifier） •以特征空间中的距离作为像素分类的依据。 •在遥感图象上对每一类别选取一个具有代表意义的统计特征量；计算待分像元与已知类别之间的距离，将其归 属于距离最小的一类。 •最小距离分类法原理简单，分类精度不很高，但计算速度快，它可以在快速浏览分类概况中使用。 (2) 分级切割分类法 分级切割分类法（multi-level slice classifier） 多级切割法（multi-level slice classifier）是根据设定在各轴上的值域分割多维特征空间的分类方法。 (3) 特征曲线窗口法 •特征曲线窗口法分类的依据是：相同的地物在相同的地域环境及成像条件下，其特征曲线是相同或相近的，而不 同地物的特征曲线差别明显。 •特征曲线窗口法分类的效果取决于特征参数的选择和窗口大小。各特征参数窗口大小的选择可以不同，它要根据 地物在各特征参数空间里的分布情况而定。 (4) 最大似然法 最大似然法（maximum likelihood classifier） •地物图象可以以其光谱特征向量 X 作为亮度在光谱特征空间中找到一个相应的特征点，来自于同类地物的各种特 征点在特征空间中将形成一种属于某种概率分布的集群。 • 判别某一特征点类属的合理途径是对其落进不同类别集群中的条件概率进行比较， 相应于条件概率大的那个类别， 应是该特征点的归属。 2、监督分类步骤 （1）选择有代表性的训练场，确定各类地物的范围界线。 （2）对各类地物光谱值统计，提取各地物的数值特征。 （3）确定分类判别函数：最小距离法、马氏距离法等。 （4）分类参数、阈值的确定；各类地物像元数值的分布都围绕一个中心特征值，散布在空间的一定范围，因此需要 给出各类地物类型阈值，限定分布范围，构成分类器。 （5）分类：利用分类器分类。 （6）检验：对初步分类结果精度进行检验（分类精度、面积精度、位置精度等） 对分类器进行调整。 （7）待分类影象分类。 （8）分类结果的矢量化。 非监督分类 前提：遥感影象上同类物体在同样条件下具有相同的光谱信息特征，依靠影象上不同类地物光谱信息（或纹理信息） 进行特征提取，再统计特征的差别来达到分类的目的，最后对已分出的个别类进行确认。 非监督分类方法是在没有先验类别（训练区）作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度 非监督分类方法 的大小进行归类合并（将相似度大的像元归为一类）的方法。主要有： （1）分级集群法（2）动态聚类法 第二节 从影像生成专题地图一、目视解释的专题地图（1）影像预处理 包括遥感数据的图像校正、图像增强，有时还需要实验室提供监督或非监督分类的图像。（2）目视解译 经过建立影像判读标志，野外判读，室内解译，得到绘有图斑的专题解译原图。（3）地图概括 按比例尺及分类的要求，进行专题解译原图的概括。专题地图需要正规的地理底图，所以地图概括的同时也进行图斑向地理底图的转绘。（4）地图整饰 在转绘完专题图斑的地理底图上进行专题地图的整饰工作。二、数字图像处理的专题制图（1）影像预处理 同目视解译类似，影响经过图像校正、图像增强，得到供计算机分类用的遥感影像数据。（2）按专题要求进行影像分类。（3）专题类别的地图概括 包括在预处理中消除影像的孤立点，依成图比例尺对图斑尺寸的限制进行栅格影像的概括。（4）图斑的栅格/矢量变换。（5）与地理底图叠加，生成专题地图。三、遥感系列制图系列地图，简单说就是在内容上和时间上有关联的一组地图。我们所讨论的系列地图，是指根据共同的制图目的，利用同一的制图信息源，按照统一的设计原则，成套编制的遥感专题地图。地理底图的编制程序：采用常规的方法编制地理底图时，首先选择制图范围内相应比例尺的地形图，进行展点、镶嵌、照像，制成地图薄膜片，然后将膜片蒙在影像图上，用以更新地形图的地理要素。经过地图概括，最后制成供转绘专题影像图的地理底图，其比例尺与专题影响图相同。遥感系列制图的基本要求1.统一信息源2.统一对制图区域地理特征的认识3.制定统一的设计原则4.按一定的规则顺序成图

摄影测量与遥感技术发展论文主要通过对摄影技术与遥感技术的发展进行了研究，并对其在各个方面的运用进行了论述。

摄影测量与遥感技术发展论文【1】

摘要：随着经济的不断发展，科学的不断进步，摄影测量与遥感技术因其运用范围广、作用大而走上了逐渐发展的道路，并且对国民经济生活起着重要的影响。

关键词：摄影测量;遥感技术;发展;应用

摄影测量与遥感技术被划分在地球空间信息科学的范畴内，它在获取地球表面、环境等信息时是通过非接触成像传感器来实现的，并对其进行分析、记录、表达以及测量的科学与技术。

3S技术的应用、运用遥感技术以及数字摄影测量是其主要研究方向。

在多个领域内都可以运用遥感技术与摄影测量，比如：自然灾害、勘查土木工程、监测环境以及国土资源调查等。

随着我国经济的不断发展，运用到遥感技术与摄影测量的领域也在逐渐的增多。

在人类认识宇宙方面，遥感技术与摄影测量为人类提供了新的方式与方法，也为人类对地球的认知以及和谐共处提供了新的方向。

遥感技术和摄影测量可以提供比例不同的地形图以服务于各种工作，并且还能实现基础地理信息数据库的建立;遥感技术与摄影测量与地图制图、大地测量、工程测量以及卫星定位等构成了一整套技术系统，是测绘行业的支柱。

一、摄影测量与遥感技术的发展

从摄影测量与遥感技术的发展来看，摄影测量与遥感技术在近30年的时间里已经涉及到城市建设、水利、测绘、海洋、农业、气象、林业等各个领域，在我国的经济发展中起着至关重要的作用。

摄影测量从20世纪70年代后期从模拟摄影中分离出来，并逐渐步入数字摄影阶段，摄影测量正在逐渐的转变为数字化测绘技术体系。

(一)摄影测量与遥感技术有利于推动测绘技术的进步

我国的摄影测量从上世纪70年代后期经历一个系统的转变。

在经历了模拟摄影测量以及解析摄影测量阶段之后，摄影测量终于步入了数字摄影测量的阶段，这也成为我国传统测绘体系解体，测绘技术新体系兴起的标志。

首先，从数字影像的类型来看，当前我国已经建立了数字栅格图、数字高程模型以及数字正射影像，土地利用与地名数据库也随之建立起来，摄影测量与数据库的多样性在一定程度上为生产运用提供了可能，从而进一步推动了测绘技术的发展。

其次，由于摄影测量与遥感技术的飞速发展，也逐渐被国家所重视，并利用这两项技术来完成了各种地理比例尺地形图的绘制。

此外，还推动了诸多具有全国界别的基础地理信息数据库的建立。

比如：比例尺级别为1：50000，1：1000000等的国家级地理信息数据库;除开国家级的，还有省级、县级等的地理信息数据库等。

(二)摄影测量与遥感技术有利于提升空间数据的获取能力

我国获取空间数据的能力在经过五十年的发展，有了较大的提升。

对具有自主知识产权的处理遥感数据平台进行了研发，从而推动了国产卫星遥感影像地面处理系统的建立，并在摄影测量方面积极进行研究和探索，为我国独立处理信息、获取观测体系的建立提供了坚实的基础。

首先，从获取数据的能力方面来看，传感器在国家863以及973计划的支持上成功被研制出来，成功发射了对地观测的包括通信卫星、海洋卫星、气象卫星以及资源卫星等五十多颗卫星，并推动了资源、风云、环境减灾以及海洋四大民用对地观测卫星体系的建立，实现了从太阳和地球同步轨道对地球多传感器、多平台的观测以及对地球表面分辨率不同的雷达和光学图像的获取，并将这些获取的数据用于对海洋现象、大气成分、自然灾害以及水循环等各个方面的监测。

其次，从数据储备方面来看，数据积累已经成功的覆盖了全国海域、陆地以及我国周围国家和地区的包括一千五百万平方公里的地球表面数据。

二、摄影测量与遥感技术在国民经济各项领域中的运用

(一)摄影测量与遥感技术在应对自然灾害中的运用

在发生自然灾害时，为了能够第一时间了解灾情的具体分布，获取高分辨率灾区遥感影像，可以采用低空无人遥感、航天、航空遥感等方式，对灾区原有的地理信息以及尺度进行整合，推动地理信息服务平台的建立，将多尺度影像地图制作出来，及时、有效的提供地理信息以及地图数据支持，为及时制定出应对自然灾害的措施提供了依据。

比如在汶川地震时，在灾区道路交通与通信严重受损的情况下，通过摄影测量与遥感技术在第一时间获取了灾区的详细信息与资料，并利用航空遥感技术和无人机连续、动态的实现对灾区的监测，并对道路交通以及房屋倒塌等情况进行分析，建立起灾区地理信息综合服务平台，将灾区的地理信息数据进行整合，比如水系、居民地以及交通等，为各级抗震救灾指挥部门作出正确的决策以及救援人员的搜救工作提供了及时有效的灾情信息。

在灾区的救援工作中，发挥着至关重要的作用。

(二)摄影测量与遥感技术在气象中的运用

在气象方面中，摄影测量与遥感技术主要运用在对各种气象灾害的.预报和监测两方面。

在热带天气系统的监测方面，气象卫星发挥着极其重要的作用，尤其是对于台风的预报和监测。

在我国的春、夏季中，雷雨、暴雨等作为多发性的灾害性天气，在监测和分析方面，如果运用常规的气象观测资料是非常困难的。

利用具有高空间分辨率和高时间密度特点的卫星云图以及卫星产品，可以对对流系统的演变、发生、移动以及发展过程进行全方位的监测，从而为对流天气的分析和提前预警提供了非常重要的信息。

三、结语

摄影测量与遥感技术的应用已经逐渐步入信息化阶段。

随着我国航空航天技术的不断发展，如何将各行各业的发展与摄影测量和遥感技术相结合从而推动我国经济的发展，已经成为未来摄影测量和遥感技术发展的主要方向。

【参考文献】

[1]张景雄.地理信息系统与科学[M].武汉：武汉大学出版社，2010：108―114

[2]张剑清.潘励.王树根.摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2009：89―93

[3]李德仁.王树根.周月琴.摄影测量与遥感概论[M].北京：测绘出版社，2008：131―137

[4]乔瑞亭.孙和利.李欣.摄影与空中摄影学[M].武汉：武汉大学出版社，2008：178―182

[5]窦超.李兆钧.浅谈摄影测量与遥感的发展应用[M].青海国土经略，2011(06)：29―31

摄影测量与遥感技术的新特点及技术【2】

摘要：本文主要分析了近年来我国摄影测量与遥感技术表现出的许多新的特点，分别从航空摄影自动定位技术、近景摄影测量、低空摄影测量、SAR数据处理、多源空间数据挖掘等方面进行了总结与论述。

关键词：电子科技论文发表,科技论文网,自动定位技术,近景摄影测量,低空摄影测量,SAR数据处理,多源空间数据挖掘

前言：摄影测量与遥感是从摄影影像和其他非接触传感器系统获取所研究物体，主要是地球及其环境的可靠信息，并对其进行记录、量测、分析与应用表达的科学和技术。

随着摄影测量发展到数字摄影测量阶段及多传感器、多分辨率、多光谱、多时段遥感影像与空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科的交叉渗透、相互融合，摄影测量与遥感已逐渐发展成为一门新型的地球空间信息科学。

1、航空摄影自动定位技术

近年来，随着卫星导航和传感器技术的进步，遥感对地目标定位逐步摆脱了地面控制点的束缚，向少控制点甚至是无控制点的方向发展。

利用基于载波相位测量的GPS动态定位技术测定航空影像获取时刻投影中心的3维坐标，以此为基础研究了GPS辅助空中三角测量理论和质量控制方法，在加密区四角布设地面控制点的GPS辅助光束法区域网平差的精度可满足摄影测量规范的精度要求，大量减少了航空摄影测量所需的地面控制点。

研究成果已大规模用于国家基础测绘，产生了显著的社会和经济效益。

开展利用在飞机上装载IMU和GPS构成的POS系统直接获取航摄像片6个外方位元素的多传感器航空遥感集成平台研究，可实现定点航空摄影和无地面控制的高精度对地目标定位。

研究成果表明，在1：5万及以下比例尺的4D产品生产中，可直接使用POS系统测得的像片外方位元素进行影像定向，基本无需地面控制点和摄影测量加密，从而改变了航空摄影测量的作业模式，并使无图区、困难地区的地形测绘和空间信息数据的实时更新成为可能。

2、近景摄影测量技术

近景摄影测量的研究应用领域已涉及空间飞行器制造、航空工业、船舶工业、汽车工业、核能工业、化学工业以及医学、生物工程、公安刑事侦破、交通事故及其他事故现场处理、古建筑建档和恢复、大型工程建设监测等方面。

利用数字相机与实时数字近景摄影测量技术相结合建立相应的工业零件检测系统。

该类系统使用高重叠度序列图像作为影像数据源，利用较多同名特征的冗余观测值成功地进行粗差剔除，根据2维序列图像导出物体不同部位的3维信息，然后将这些3维信息融为统一的表面模型，实现了高精度3维重建。

利用数码相机与全站仪集成形成一个全新的测量系统——摄影全站仪系统。

尽管传统近景摄影测量近年来得巨大发展，但必须在被测物体表面或周围布设一定数量的控制点，摄影测量工作者心中的“无接触测量“没有真正实现。

全站仪作为一种高精度测量仪器在工程测量中被广泛接受，本质上它是一种基于”点“的测量仪器。

将它与基于”面“的摄影测量有机地结合起来，形成一个全新的测量系统——摄影全站仪系统。

在该系统中，量测数码相机安装在全站仪的望远镜上，测量时利用全站仪进行导线测量，在每个导线点利用量测数码相机对被测物体进行摄影。

每张影像对应的方位元素可以由导线测量与全站仪的读数中获取。

3、低空摄影测量技术

近年来随着低空飞行平台(固定翼模型飞机、飞艇、直升机、有人驾驶小型飞机)及其辅助设备的进一步完善、数码相机的快速普及和数字摄影测量技术的日趋成熟，由地面通过无线电通讯网络，实现起飞、到达指定空域、进行遥感飞行以及返回地面等操作的低空遥感平台为获取地面任意角度的清晰影像提供了重要途径。

建立基于无人驾驶飞行器的低空数字摄影测量与遥感硬件系统。

硬件平台包括无人驾驶遥控飞行平台，差分GPS接收机，姿态传感器，高性能数码相机和视频摄像机，数据通讯设备，影像监视与高速数据采集设备，高性能计算机等等。

需要深入研究无人驾驶飞行平台的飞行特性，并研制三轴旋转云台、差分GPS无线通讯、视频数据的自动下传、自动曝光等关键技术。

研究无人驾驶飞行平台的自动控制策略。

在飞行器上搭载飞控计算机，由差分GPS数据得到飞艇(相机)的精确位置，在此基础上对较低分辨率的视频序列影像进行匹配，结合姿态传感器的输出信号实时自动确定飞行器的姿态，从而进行飞行自动控制，并将所有数据同时下传到地面监控计算机。

研究多基线立体影像中连接点的多影像匹配方法与克服影像几何变形的稳健影像匹配方法。

数字表面模型与正射影像的自动获取及立体测图。

4、SAN数据处理技术

SAR成像具有全天时、全天候的工作能力，它与可见光红外相比具有独特的优势。

随着我国SAR传感器研制技术的进一步发展，先后研制了不同波段，不同极化方式，空间分辨率达到 In的传感器，并在SAR立体测绘方面设计了不同轨道和相同轨道的重复观测，为我国开展SAR技术的相关研究奠定了数据基础。

根据不同应用目的的SAR图像与可见光图像的融合。

利用SAR和可见光反映地物不同特性的特点，在提取不同土壤性质以及洪水监测和灾害评估方面采用不同的融合方法，取得了一定的理论成果，并完成了国家和部门的科研课题。

SAR图像噪声去除方法。

由于SAR的成像特点，造成了SAR图像的信噪比低，噪声严重。

提出了自适应滤波思想，基于图斑的去噪方法以及噪声去除方法的评价等。

机载和星载重复轨道的SAR立体测图技术以及星载的InSAR技术和D—InSAR的突破。

完成了星载InSAR生成DEM及D—InSAR形变检测的相关软件开发，利用极化SAR数据提取地物目标，开展极化干涉测量的研究。

5、多源空间数据挖掘技术

多源空间数据挖掘技术主要研究应用数学方法和专业知识从多源对地观测数据中，提取各种面向应用目的的地学信息。

从遥感图像数据中挖掘GIS数据。

在统计模式识别的基础上，通过神经网络、模糊识别和专家系统等技术实现图像光谱特征自动分类。

基于纹理分析的分类识别。

包括基于统计法的纹理分析、基于分形法的纹理分析、基于小波变换的纹理分析、基于结构法的纹理分析、基于模型法的纹理分析和空间/频率域联合纹理分析等。

遥感图像的解译信息提取。

把计算机自动识别出来的影像，结合GIS数据库或解译员的知识，确定其对应的地学属性。

包括基于GIS数据的图像信息识别、基于地学知识辅助的图像信息识别、基于专家知识辅助的图像信息识别、基于立体观察的图像信息识别、基于矢量栅格转化的信息提取和基于多源数据融合的信息识别等。

摄影测量与遥感的现状及发展趋势【3】

摘 要：随着信息时代的来临，人类社会步入全方位信息时代，各种新兴的科学技术迅猛发展，并广泛应用于人类生活中去。

摄影测量与遥感技术被广泛应用于我国测绘工作去，本文探讨了我国摄影测量与遥感的发展现状以及展望了发展趋势。

关键词：摄影测量;遥感;现状

随着信息时代的来临，人类社会步入全方位信息时代，各种新兴的科学技术迅猛发展，并广泛应用于人类生活中去。

摄影测量经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。

而在这期间，从遥感数据源到遥感数据处理、遥感平台和遥感器以及遥感的理论基础探讨和实际应用，都发生了巨大的变化。

数字地球(digitalearth)的概念是基于信息高速公路的假设和地理空间信息学的高速发展而产生的，数字地球为摄影测量与遥感学科提供了难得一遇的机会和明确的发展方向，与此同时，也向摄影测量和遥感技术提出了一些列的挑战。

而摄影测量和遥感学科是为数字地球提供空间框架图像数据及从数据图像中获得相关信息惟一技术手段

一、国内外摄影测量与遥感的现状

(一)摄影测量现状

摄影测量经历了漫长的发展过程，随着计算机技术以及自动控制技术的高数发展，进入20世纪末期的时候，基于全数字自动测图软件的完成，数字摄影测量工作站获得了迅猛发展并普遍存在于测量工作中。

进入21世纪后，科学技术的提升帮助摄影测量进入了数字化时代，数字摄影测量学学科与计算机科学有了大面积的知识交叉，摄影测量工具也变为较为经济的计算机输入输出设备，这种革命性的变革，使得数字摄影测量提升到了另一个台阶，数字摄影测量的语义信息提取、影像识别与分析等方面均产生了从质到量的变化。

目前我国各省测绘局均已广泛应用了数字摄影测量，建立了数字化测绘生产基地，实现了全数字化摄影测量与全球定位系统之间的有机合成，并且应用与测量实际工作中。

(二)遥感技术现状

目前遥感技术主要应用在日常的天气、海洋、环境预报及灾害监测、土地利用、城市规划、荒漠化监测、环境保护等方面，为社会带来了巨大的经济利益。

尤其要提出的是航天遥感，是利用卫星遥感获取各种信息是目前最有效的方法。

在实现数字地球概念，卫星遥感技术具有很重要的地位。

数字地球的实际意义就是将地球转为一个虚拟的球体，以数字形式来表达地球上的不同种类的信息，实现三维式和多分辨形式的地球描述。

数字地球是一个数量庞大的工程，从长远来看，信息量的更新一集信息的收取都需要卫星遥感技术提供可靠的信息源，换句话说，卫星遥感是实现数字地球的必要手段，也是其他手段不能够替代的。

二、摄影测量与遥感的应用与主要技术

(一)摄影测量与遥感在地籍测量中的应用

应用数字摄影测量与遥感模式进行地籍测量前景非常广阔。

航空航天事业的飞速发展，为高分辨率卫星遥感影像技术为空间地理信息提供主要的数据元。

主要以激光成像雷达、双天线SAR系统等三维数字摄影测量系统。

利用卫星遥感进行土地资源调查和土地利用动态监测，为快速及时的变更地籍测量做好参照，同时还能顺利的完成地籍线画图的测绘，还可以得到正射影像地籍图、三维立体数字地籍图等附属产品。

数字摄影测量主要以大比例尺航空像片为数据采集对象，利用该技术在航片上采集地籍数据，实行空三加密。

数字摄影测量与模式得到的地籍图信息丰富，实时性强;大部分工作均在室内完成，降低劳动强度与人工成本，还能大幅度提高工作效率，是一种非常实用的地籍测量模式。

(二)摄影测量在三维模型表面重建的应用

三维物体的重建技术可广泛应用于古建筑重建和文物保护、医学重建、工业量测、人脸重建、人体重建及程勘察等方面，这种技术主要通过手持量测数码相机进行操作，得到一组具有短基线和多度重叠的图片，通过立体匹配获取可靠的模型点数据。

基于短基线多影像数字摄影测量的快速三维重建技术能够解决静静摄影测量中不能同时兼顾变形早点近景和远景的问题，在操作过程中采用量测数码相机以及手持拍摄方式，使得这种技术简单快速，并且具有高度自动化的有点。

(三)遥感自动定位技术的应用

遥感自动定位技术能够确定影响目标的实际位置，并且准确的解译影响属性，在GPS空中三角测量的基础上，利用惯性导航系统，形成航空影响传感器，实现高精度的定点摄影成像。

在卫星遥感条件下，精度甚至可以达到米级。

遥感自动定位技术的应用，有助于实现实时测图和实时数据更新的作业流程，能够大量减少野外像控测量的工作量。

三、摄影测量与遥感发展展望

目前，摄影测量与遥感技术在数据获取与处理、信息服务和数据分析方面都有了新的进展，数据获取装备发展迅猛，数据处理系统自动化程度相应的提高，航空摄影测量软件实现模块化和标准化，实现了内外一体化的航空摄影测量方法，遥感影像信息管理能力增强。

除此之外，还可以看到测绘领域的全球化进程日益加剧。

四、结语

虽然现在摄影测量与遥感技术相对发展迅速，并且已经广泛应用与测绘工作中，逐步实现数字化与智能化。

在我国目前，摄影测量与遥感装备存在产品种类单一、生产效率低等实际生产问题，这是与飞速发展的信息产业背道而驰的，达不到国际水平。

需要国家发展测绘仪器制造业和专业软件开发能力，跨学科展开合作，集中优势力量，通过政府出台政策来引导市场发展，我国想要在摄影测量与遥感上取得更大的飞跃，还有一段很长的路要走。

参考文献：

[1]李德仁等.地球空间信息学与数字地球[C].空间数据基础设施与数字地球论文集，1999.

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[3]郑立中，陈秀万.中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展[A].中国遥感奋进创新二十年学术论丈集[C].北京：气象出版社，2001.

遥感信息提取分类方法研究论文

遥感影像提供了目标区域的极为丰富的、复杂的大量数据，其反映了农、林、水、土、矿产、能源、海洋等各种地表信息。但是由于每个象元同时包含有不同地物在水平和垂直方向上交叉重叠的波谱特征，而且这些特征也仅代表地物的局部性质，使影像与地物之间存在某些对应关系，即所谓遥感影像的多解性。影像处理的最终目的是确定影像上的某些目标与地物之间的对应关系。从而达到认识地物状态的目的。

现阶段遥感影像的提取任务是应用数学方法确定影像与某些地物的对应关系并匹配到人眼的观察范围之内。

遥感影像信息的提取技术在地质领域的应用主要表现在对岩矿信息以及岩性识别信息的提取上，主要的研究对象是地球表面地质体（例如岩石）的分布规律、物化属性等信息的提取，目的是通过研究它们的电磁波辐射特性有效地识别地质体的物理、化学性质与运动状态，探测地质作用发生的过程与演化机制，为开展地质构造研究、矿产资源勘查、区域地质填图、环境和自然灾害监测等工作服务。与一般地质勘查方法相比，遥感具有宏观、快速、准确等技术优势，因此常作为地质勘查工作的先期手段，用于大面积的遥感地质调查和专题制图工作。

岩石是地壳主要的物质组成，是开展地球科学研究的基础，是各种地质现象和矿产资源赋存的载体，因而岩石学是地球科学研究中最重要的基础学科。遥感作为现代科学中一种新兴的对地探测技术，理所当然地把岩性信息提取和岩石分类研究作为遥感地质学最重要的内容，成为当今遥感地质研究的前沿和焦点。随着遥感信息获取技术的不断进步，高光谱分辨率（纳米级）和高精度空间分辨率（米级）遥感数据，为岩性遥感和岩性填图带来了大量的新型信息和新的发展机遇，使遥感地质工作在更高水平上开拓和深化。

遥感技术的理论基础是物理学的电磁波理论，电磁波与岩石和地层表面物质发生作用，产生岩石和地质体的特征光谱，不同物质成分的岩石和地质体，形成不同的特征光谱。它们在可见光、近红外和热红外形成各自连续的光谱分布，光学遥感就是依据这些不同光谱分布表现出来的特征（能量、谱形等）来探测目标的。不同物质成分构成的岩石和矿物同样具有不同的光谱能量和谱形特征，了解、认识了这些光谱特征，就能够利用遥感信息提取技术识别它们。因此，基于光谱特征的岩性遥感信息提取与岩石分类方法研究具有重要的理论和现实意义。

在遥感应用中，岩矿信息往往因其组合共生与风化分布的复杂性、地壳覆盖物（比如土壤）和植被的干扰、混合象元以及大气辐射的影响而使特征表现较弱、信息有一定的不确定性和模糊性。随着遥感传感器性能的提高，尤其是成像光谱仪的出现，改善了信息识别与提取的技术环境。使遥感从对地物的鉴别（discrimination）发展到对地物直接识别（identification）的阶段。

在遥感地质应用中，对岩矿光谱和空间分布精细特征的探测是空间与光谱高分辨率遥感的优势所在。矿物中离子与晶格位置的差异、元素的变化，岩石中矿物成分的不同以及成生的背景环境的影响等造成岩石矿物谱形特征各异。因此，岩矿光谱特征，尤其是其诊断性特征是岩矿信息识别与提取的基础，也是遥感技术革新与开发的基石。以光谱特征及其差异为基础，利用相应的遥感信息处理技术可直接识别岩矿类型，划分变质相带，圈定矿化蚀变中心及矿化蚀变带；根据提取的矿物（尤其是蚀变矿物）及其相对丰度分布进行共生组合与成矿关系分析，圈定成矿靶区，进行资源潜力评价。

因此，本研究立足于实验室标准矿物光谱与地质应用的关联分析，探讨遥感岩矿（含微量元素）信息的识别、提取与量化的光谱特征；进而基于光谱特征知识和现代数理方法，利用ETM，MAIS，AVIRIS和PHI数据，研究和发展不同尺度下遥感岩矿信息提取的技术；探索与研建遥感岩矿信息提取优化组合模型与技术集成。

经过近30年发展，遥感技术在数据获取技术方面得到突飞猛进的发展，图像信息提取及分类技术都取得了长足的进步，应用领域不断扩展，研究程度不断加深。作为一门边缘学科，遥感地质学必须不断地应用新型遥感数据、引入先进的图像处理和信息提取技术并开展新的信息分析方法研究。遥感信息一次性记录了地质历史过程的综合景观，通过遥感信息反演地质过程中某一段成矿作用所遗留下来的痕迹（构造、岩性和蚀变信息）比较困难，因为，这些信息具有信息弱、隐蔽性强、地表贫化的特点，这也造成利用遥感信息反演成矿信息时的多解性和不确定性。本文针对地质成矿信息的特点，改进和发展了三种遥感岩石岩性信息提取和分类识别的方法，在新疆哈密地区善鄯南山金矿区遥感试验场进行了应用研究，取得了良好的效果。

洋河流域遥感图像土地利用分类方法研究 【摘要】遥感影像分类方法的确定是LUCC研究中的关键步骤。文章以洋河流域为研究区，分别进行了非监督分类和监督分类。针对监督分类结果中存在的误差，对水域、植被、城镇与工矿用地三种类型地物的提取分别选择了综合阈值法、植被指数法、DEM数据辅助分析法进行了改进，结果表明改进后的提取结果较监督分类直接得到的结果有了很大的改善。【关键词】遥感图像；监督分类；综合阈值法；植被指数法【中图分类号】TP79 【文献标识码】A【文章编号】1671-5969（2007）16-0164-03一、研究区域概况及图像资料（一）研究区域概况洋河流域是张家口经济发展的中心地带，水资源相对丰富。洋河发源于山西省阳高县和内蒙古兴和县，是永定河上游的一大支流，流域面积约14600km2 。在张家口市流域面积为9762km2，流经万全县、怀安县、张家口市区、宣化县、宣化区、下花园区、怀来县等，干流全长106 km，在朱官屯于桑干河汇合后流至官厅水库，是官厅水库的重要水源。洋河流域形状东西向较长，南北向较短，地形总趋势西北高、东南低。流域的东北、北部和西北沿坝头一带海拔高程1200～1500m之间，西部和南部边界海拔高程一般在500～1000m之间。流域内80％以上为丘陵山区，绝大部分为荒山秃岭。流域内大部分为黄色沙壤土，并有部分砂砾土及黄粘土，沿河川地层厚且较肥沃[1]。（二）信息源遥感信息源的选择要综合考虑其光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率等因素， 这是利用遥感图像进行土地利用分类的关键问题。美国的Landsat TM 图像是当前应用最为广泛的卫星遥感信息源之一，它可提供7个波段的信息， 空间分辨率为30～120m。TM数据源各波段各有特点，可进行不同地物类型的信息提取。相关资料表明TM遥感数据各波段间的信息相关关系为：TM1与TM2，TM5与TM7高度相关，相关系数达以上，信息冗余大，可以考虑不选取TM1波段。另外由于第6个波段的分辨率为120m，不利于地物信息的提取，所以亦不选取TM6波段。一般来说， 选择图像类型时，应考虑研究区域的大小、研究的目的，以及要达到的精度要求，另外不同时相遥感图像的选择对分类精度也具有很大的影响。为了能把水域、城市与工矿用地、林地、耕地、裸地区分开，以洋河流域1987年9月17日的TM图像为信息源进行研究。本文中所使用的遥感图像处理工具为美国ERDAS公司的ERDAS 软件，它是一个功能完整的、集遥感与地理信息系统于一体的专业软件，具有数据预处理、图像解译、图像分类、矢量功能、虚拟gis等多个功能。二、现有遥感图像土地利用分类的主要方法及其分析遥感图像土地利用分类就是利用计算机通过对遥感图像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选择特征，并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠的子空间，然后将图像中的各个像元划归到各个子空间中以实现分类[2]。按照是否有已知训练样本的分类数据，将其分为非监督分类和监督分类。它们最大的区别在于监督分类首先给定类别，而非监督分类则由图像数据本身的统计特征来确定。（一）非监督分类非监督分类是在多光谱特征空间中通过数字操作搜索像元光谱属性的自然群组的过程，这种聚类过程生成一副有m个光谱类组成的分类图。然后分析人员根据后验知识将光谱类划分或转换成感兴趣的专题信息类[3]。洋河流域内有很多山地，在图像上会产生大量的阴影，导致了像元灰度值的空间变化，这对分类结果有很大的影响。为此可以通过比值运算来去除阴影的影响，使向阳处和背阴处都毫不例外地只与地物的反射率的比值有关。常用算法：近红外波段（TM4）/红外波段（TM3），这样所得到的效果比较好，从原始图像和比值运算后的图像（图像略）中，可以清楚地看到山体阴面的阴影得到了有效的去除。经过比值运算后， 就可以对图像进行非监督分类。得到的分类结果如图1所示。非监督分类只根据地物的光谱特征进行分类，受人为因素的影响较少，不需要对地面信息有详细的了解，但由于“同物异谱、异物同谱”等现像的存在，其结果一般不如监督分类令人满意。比如官厅水库旁边的大量建筑物被分到水体一类。是因为在TM3波段上，水体和建筑物的灰度值相近， 同样在TM7波段上，裸山和建筑物的灰度值也相近。总之，在TM的6个波段上，无论采用哪个波段进行非监督分类，总有几种地物的光谱值接近，因此单纯依靠计算机自动分类取得很好的效果是非常困难的。

随心所欲的写咯

遥感在海洋研究方面的应用论文

遥感技术是一种现代化的探测技求近二十年来，它作为一门综合性的新兴科学技术，在世界各国发展异常迅速，对国防、气象、地质、环境、资源、海洋以及石油、森林、矿产、农业、渔业筝方面有着十分广泛的用途．对发展国民经济和科学研究具有十分重要的意义与作用，因而，日益受到人们的重视。中国空间科学学会空间遥感科学技术分会、上海市水产学会、上海市红外与遥感学会于1982年11月16日至18日日联舍召开了“渔业遥感技术应用讨论会”，与会代表在讨论后一致认为，必须加强遥感技术在渔业上的应用研究，以促使我国渔业的生产和技术达到一个新的水平。 一、国外渔业遥感技术发屏迅速、应用及时 海洋是当今世界各国嘱目的资源开发领域，海洋中蕴藏着巨大的生物生产力。美国在1970年成立海洋大气局，从1972年起开始利用卫星调查鱼类资源，向渔民发布遥感水温度，使美国金枪鱼渔船缩短了50％的侦鱼时间，增加渔获量25％；1976年又向渔民发布海洋水色和混浊度遥感图象，该图象还能区分渔场的高产中心，其正确率迭刭80％。美国目前正在研制的海洋卫星系统计划投资7亿美元，预计经济收益最高为27亿美元，其中渔业收益估计为l4亿美元。日本从1977年开始了海洋遥感技术的开发研究．由科学技术厅负责环境和资源、基础理论与技术手段等方面的研究，水产厅则以卫星信息收集、解译和应用研究为主，已经通过“渔业情报服务中心”发送海洋气象和渔海况传真图象，目前日本的新式渔船均配备有传真图象接牧装置，上海海洋渔业公司。宁波海洋渔业公司都曾接收日本发布的传真图，其图象直观、时间及时，适合生产需要。日本还计划在1983年－1998年发射三颗海洋观测卫星，并准备引进美国的海洋扫描仪进行海岸带和水产资源的航空遥感调查工作。此外，苏联、法国、加拿大、秘鲁和南非等国也在不同程度上开展了渔业遥感的研究应用工作，所有这些国家的实践表明，遥感技术对于资源调查、渔场探测、节省能源、降低成本和保障海上安全生产等方面都具有实用意义和明显的经济效益。 二、我国渔业遥感研究的近况和存在的问题 我国最早于1958年和1977年在上级的组织领导与有关单位的直接参与下，曾先后两次进行了飞机侦察鱼群的试验．但是由于当时具体条件的限制和缺乏技术手段，因此不能取得积极的效果，此项试验亦未能继续进行下去。 1978年原国家水产总局渔业机械仪器研究所重新撮出了开展渔业遥感技术研究与利用卫星遥感信息进行渔业应用的肄议。 1980年国家科委制订了“全国遥感技术近期发展规划”，原国家水产总局将“遥感技术在渔业上的应用”正式列入重点研究项目，并组织渔业机械仪器研究所、东海水产研究所、黄海水产研究所。黑龙江水产研究所及大连水产学院、湛江水产学院等单位负责开展研究工作。近二年来，上述单位利用二种卫星所提供的遥感信息一气象卫星云图和陆地多光谱卫星照片进行提取。判读、分析研究，并在海洋水温、黑海和中国海水系分布、海岸滩涂及内陆水域面职等方面取得了初步进展。与此同时国内如气象局、海洋局和其它科研单位与大专院校亦相继开展了遥感图象信息处理、遥感器设备研制和气象、水文测报等应用研究工作，并进行了多方面的试验和探索。但是，以上这些工作大部尚处在研究阶段，还没有在渔业上得到实际的应用，与国外渔业谣感应用技术的发展和国内其他部门遥感技术的实际应用情况相比。在深度和广度上均存在明显的差距。主要原因是：水产研究部门技术力量薄弱、缺乏必要的技术装备和有力的组织措施。 三、加强渔业遥感应用的必要性和可能性 国民经济的振兴，主要依靠科学技术的进步。目前世界总鱼产量为7300万吨，我国1981年总鱼产量为万吨，占世界的笫三位。其中海洋捕捞产量为万吨，占总产量的％。 “鱼乃六畜之首”。水产品是人民群众生活的必需品。目前鱼的供应还比较紧张，如何实现渔业总产值翻二番，逐步改善和解决城乡人民的吃鱼问题，水产工作者面临着十分艰巨的任务。 海洋渔业生产的关键首先是寻找中心渔场和侦察鱼群，现在我国大多数渔船上虽都装有探鱼仪，但探测范围有限，主要还是依靠生产经验和判断。仅以上海海洋渔业公司为例：据1975年－1977年统计。其围网渔船在作业时海上航行找鱼的时间占其出海总天数的29％～4 6％。若能利用遥感信息，迅速、及时，正确地提供海洋气象、水温、水系分布和中心渔场渔况等综合资料及传真图象。则可有利于分析海况与渔情，缩短找鱼时间，减少“海上大游行”的落后局面。对于增加产量、节约能源，降低生产成本，提高经济效益必将产生极大的效果。此外，我国沿海滩涂和淡水养殖业尚未发展起来，它是今后发展的重点。中央对此十分重视，指出这涉及几千万人首先富起来的向题。滩涂和内陆水面合理应用，也需要对面积、水质、环境等进行必要的勘测，制订出可行的区划，而遥感技术则是重要的现代化探测的重要手段之一，可以为规划提供确切的科学数据，亦是需要优先考虑的技术课题。 目前，开展渔业遥感应用的条件是具备的，我国气象部门巳有多年接牧气象卫星云图的历史，国内不少海洋与水产研究单位在利用卫星云图和多光谱卫片研究海洋气象水温。海冰、海流，渔场以及沿海滩涂，内陆水域资源调查等方面已积累了一定的经验，我国自已的气象卫星正在研制，红外与多光谱扫描仪器等已陆续研制推广应用，并达刭－定的水平，渔业生产单位对渔业遥感应用的要求和迫切性提高，只要领导重视、组织得力，遥感技术在渔业上正式应用的早日实现，完全是可能的。 四、几点建议 鉴于近几年来，我国渔业遥感应用的研究已具有－定的基础和术力量，通过进一步的努力，赶上目前世界渔业遥感应用的水平是有有利条件的，应抓住时机加快遥感技术为渔业经济发展服务的步伐，为此提出如下建议： 1．建议国家科委稂据《全国遥感技术近期发展规划》进－步加强“遥感技术在渔业上应用”研究项目的领导和组织实施。明确分工，落实协作关系，力争本项目在较短时间内能在渔业生产实际应用取得经济效果。 2．建议农牧渔业部在原“1980年一1985年渔业遥感技术发展规划设想”的础础上召开渔业遥感应用的专题技术论证会，修订规划，落实措施”组织“攻关”。 3．鉴于东海是我国海洋渔业的主要渔场，上海又是我国海洋渔业生产的基地之一，有相当的遥感技术力量，建议上海市科委给予大力支持，将“遥感技术在渔海况速报中的应用”列入上海市的重点科研发展项目之一。并希望组织力景在上海建立－个渔、海况综合服务组织，争取在1989年底开展渔、海况试报服务工作。 4．建议科学院，高等院校、气象，海洋等有关部门对遥感技术在渔业生产中应用的研究给予关心和大力的支持，为促谤我国遥感技术的发展。为实现渔业生产的现代化共同作出贡献。

你是不是选了什么航海遥感概论啊？

黄文星1，2万荣胜1，2

（1.广州海洋地质调查局 广州 510760；2.国土资源部海底矿产资源重点实验室 广州 510760）

第一作者简介：黄文星（1985—），硕士，助理工程师，主要从事遥感地质和构造地貌研究，Email:。

摘要 近几十年来，随着沿海经济的发展，环境问题突出，海岸带环境地质问题得到越来越多的重视。卫星遥感以其实时、快速、高效的特点在海岸带环境地质调查中得到广泛应用。这些应用包括海岸带类型划分、岸线提取、近岸水深探测以及近岸悬浮泥沙、海表温度（SST）盐度（SSS）、叶绿素浓度反演等环境地质内容。本文简要介绍这些应用的主要原理方法和不足。

关键词 卫星遥感 海岸带 环境地质调查

1 前言

海岸带是海陆交互作用的地带，同时也是人类生存和发展的重要区域。由于自然环境的变化和人类活动的干扰，海岸带地区环境地质问题日益突出，主要表现为海平面上升、海水倒灌、地面沉降、海岸侵蚀、风暴、赤潮等，因此，进行海岸带环境地质调查具有重要意义。

卫星遥感是20世纪60年代发展起来的新技术，具有宏观、快速、动态、综合的特点。目前已经在海岸带地质调查中广泛应用——近岸水域地形地貌探测、海岸类型识别、岸线变迁历史、滩涂演变过程、岛礁分布、航道变迁、海面温度分布、海水盐度分布、海水悬移质及叶绿素分布、海流及波浪状况等［1］。本文主要介绍海岸带类型划分、岸线提取、近岸水深探测以及近岸悬浮泥沙、海表温度（SST）盐度（SSS）、叶绿素浓度反演等的原理方法和存在问题。

2 海岸带类型调查

海岸带类型是海岸带环境地质调查的基本内容之一。不同的海岸带类型具有不同的物质组成、形态特征和空间分布特点，一般可以通过卫星影像中的色调、形状、纹理、阴影，以及与相关地物的空间配置关系进行识别。

砂质海岸表层砂体干出地表时，对可见光具有很强的反射作用，一般呈亮白色；靠近水体，随着含水量的增加，对近红外波段的反射强度快速减弱，呈暗色调；空间配置上，砂质海岸一般地形较为开阔平坦，往往分布在砂质来源丰富、侵蚀作用相对较弱的河口和海湾附近。泥质海岸主要的物质成分为淤泥和粉砂，一般含水量较高，对近红外波段的反射较弱，影调偏暗，多分布于封闭海湾和潮滩。基岩海岸一般位于岬角位置，多为陆上山脉向海的延伸，与海分界截然，纹理色调与岩性、地貌和覆盖的植被有关。

实际调查发现，不同海岸类型有相互交叉的情况。以海南文昌铜鼓岭石头公园附近的海湾为例（图1），该区高潮位-中潮位间，表层砂质覆盖；中潮位-低潮位，大量的基岩礁石出露，这为海岸带类型的定性带来很大的困难，进一步的精细划分对遥感影像的分辨率和时相（低潮位）提出了更高的要求。

图1 海南文昌石头公园附近的海湾

A bay near by the Stone Park in Hainan Province

3 岸线提取

岸线调查也是海岸带环境地质调查的基本内容，通过解译多个时相的岸线，可以研究岸线的变迁演化历史，对分析海平面升降、港口淤积、航道淤塞等具有重要作用，同时也可以为区域经济环境规划提供参考。

一般情况下，在遥感影像中，海水和陆地的分界线是非常明显的，这条线我们称之为水边线（图1）。水边线是动态变化的，随着潮水涨落，与影像的获取时间有关。而海岸线是多年平均大潮高潮所形成的海水与陆地分界的痕迹线。

基岩海岸和人工海岸，岸线陡直，在出图精度容许的情况下，可以直接将水边线作为岸线。砂质海岸和泥质海岸，海岸地势平缓，延伸宽广，水边线与岸线往往有较大的偏差，一般不能直接将水边线作为岸线。这种情况下，往往采用沙滩泥滩与陆生植被的分界线作为岸线（图1）。在大型河口和三角洲附近，岸滩开阔，地物复杂，识别与陆生植被的分界难度较大，有学者［2］提出潮汐模型的方法进行岸线识别。其基本思路是：首先，提取同一地区多个时相的遥感影像的水边线；然后通过潮汐模型或者当地实测的验潮数据，推算出各个时相水边线的高程值，并以此构建研究区海岸带的地形数据；最后依据潮汐模型或者验潮数据推算最大高潮线的位置，即岸线。当前潮汐模型方法面临的主要问题是海岸带的地形资料缺乏，影像数据不多，精度检验困难等。

为了提高遥感影像的解译效率，近年来，有研究者尝试进行岸线的自动识别。识别的算法主要有阈值法、边缘检测算子法、主动轮廓模型方法、面向对象法、马尔科夫场方法等［3］，目前岸线自动识别技术尚处于探索阶段。

4 近海水深调查

传统上水深调查多依靠声纳回声测量，然而，海岸带附近水深较浅，波浪潮汐作用强烈，利用船舶进行声纳水深测量难度大，遥感是一个很好的补充手段。

当前应用卫星遥感进行水深调查，主要有两种方法：微波遥感和光学遥感。

微波对海水的穿透能力非常有限，只能达到厘米级，不能直接探测海底地形，但海流与水下地形的相互作用会使海表产生起伏（海浪），而微波遥感对海浪形态的测量具有很好的效果，也就是说，微波遥感可以通过测量海浪形态来反推海底地形。这种方法在实际应用过程中受海流和海风的方向、速度的影响较为明显［4］，并且探测的深度有限［5］。

可见光对水体具有一定的穿透力（10～30米），假如水体足够清澈，太阳辐射可以到达浅水区底部，并反射回传感器，传感器接收的亮度信息中包含了水深信息。当前应用光学遥感进行水深反演的方法主要有三种［6，7］：一是纯理论模型，主要依据遥感水深的原理和水体光谱特性进行理论计算，这种方法的主要问题是水体光学参数难以获取，且计算过程复杂，目前难以推广使用；二是数学统计模型，将实测的水深数据与遥感影像的灰度值进行统计分析，拟合出方程曲线，再外推计算水深值，这种方法简单易行，但影像灰度值与水深的相关度不能保证，计算结果往往不理想；三是半经验半理论模型，主要通过简化理论模型结合统计数据进行模拟计算，这种方法集合了前两种的优点，是目前使用较多的方法。

目前，光学遥感用于水深调查，在清澈水体已经取得一定的进展，对近岸浑浊水体还处在探索阶段，其关键的技术难题在于如何减轻悬浮物质和底质（底泥）颜色对水深反演模型的影响［6］。

5 近岸水环境调查

近年来，随着沿海社会经济的发展，海岸带环境问题愈加突出，海岸带的地质调查也相应地增加了近岸水环境调查的内容［1］，如：近海悬浮泥沙调查、海表温度（SST）、盐度（SSS）和叶绿素浓度等，卫星遥感在这些项目的调查中同样发挥着重要作用。

近岸海水悬浮泥沙遥感

水体中悬沙含量的时空分布是分析河口海岸的冲淤变化、估算河流入海物质通量和研究海洋沉积速率的重要参数。因此，对海水悬浮泥沙的调查具有重要意义。

目前，应用卫星遥感进行悬浮泥沙定量反演最为常用的是经验模式——建立野外实测数据与遥感反射率或者归一化离水辐射率之间的关系。常见的关系式有：线性关系、对数关系、Gordon关系、负指数关系等。其主要的依据是悬沙水体的波谱反射曲线具有如下特征：一般情况下悬沙水体的反射率，随着悬沙浓度的增大而增大；悬沙的波谱曲线有黄光波段和近红外波段两个反射峰［8］，在悬沙浓度较低时，第一个峰高于第二个峰，随着悬沙浓度的增加，第二个峰增加，并最终略高于第一个峰［9］。

然而，悬沙水体的反射不只与悬沙的浓度有关，还与悬沙的颗粒大小、种类和形状等有关，因此，上述构建的关系模式在推广应用中往往有很大的局限性。研究更具有可操作性和普适性的水体悬沙遥感算法，需要有更多的标定、检验和发展分析模型。

近岸海水表层温度反演

目前在全球海水表层温度（SST）调查中常用的数据源为AVHRR和MODIS，但是由于这两个数据的空间分辨率均为千米级，不能满足大比例尺近岸海温调查的要求。TM和ETM+的热红外波段具有较高空间分辨力（分别为120米和90米），在近海的海水表层温度调查中得到广泛应用，并取得不错的效果［10-13］。

利用陆地卫星做海水表层温度反演的难点主要在于大气校正，因为TM和ETM+数据只有一个热红外波段，无法通过不同波段对大气的吸收和发射率的差异来构建大气校正方程，而同步实测的大气轮廓线数据和辐射传输模型往往也缺乏。

近岸叶绿素浓度反演

叶绿素浓度可用于估算浮游植物的生物量和生产力，同时也是反映水体营养化程度的一个重要参数［14］。在开阔大洋的一类水体中，蓝绿比值法取得较好的效果，应用较为成熟，而该方法并不适用于浑浊的近岸二类水体。目前在二类水体的叶绿素浓度调查中多采用荧光法。荧光法的原理是［15］：浮游植物在波长为400～700nm的太阳光激发下，可以在683nm波段附近产生红光辐射，辐射强度与叶绿素浓度具有很强的相关性，并且大气辐射和海水中的黄色物质与悬浮泥沙对该辐射峰的影响较小。通过量测680nm与660nm之间的辐射量，再进行反演即可得到叶绿素的浓度。

当前，荧光法主要存在三个问题［15］：一是叶绿素产生荧光的过程复杂多变，有待于生物学和生态学方面的进一步研究；二是叶绿素发射的荧光只占叶绿素吸收能量的5%，当叶绿素浓度较低时，传感器难以探测；三是随着叶绿素浓度的增加，叶绿素的荧光峰将发生“红移”，而传感器的通道是固定的，这将影响荧光峰辐射量计算时的准确度。

近岸海水表层盐度反演

对近岸盐度变化进行监测是我们认识河口海岸生态环境，了解其物理过程的重要手段［16］。传统上主要采用取水样或者使用CTD来测量海水盐度，但是这种方法野外工作量大，且无法同步获取大面积海水表层盐度数据。

目前主要应用微波遥感进行海水表层盐度的反演，其原理是：海水盐度的变化会改变海水的介电常数，进而改变微波辐射特性，通过微波辐射计量测海面的微波发射率，即可从辐射计的亮温中反演出海水表面层盐度（SST）。目前常用于海表盐度反演的电磁波是以为中心的宽度为20MHz的波段，该波段主要的优点是，它属于受国际条约保护的用于无线电天文学研究的波段，不存在人为信号干扰，并且使用该波段除大雨外，几乎可以实现全天候的观测［17］。问题在于目前卫星搭载的传感器空间分辨率极低，无法满足近岸观测的要求。

6 结论和讨论

遥感海岸带环境地质调查，具有高效率、低成本的特点，目前已经得到广泛应用。在一些领域，如海岸类型调查和岸线调查都已经比较成熟。难点在于近岸水体部分，水深调查、悬沙调查、温度盐度和叶绿素浓度反演，这几个方面都还处于探索阶段。面临的最重大的技术瓶颈在于传感器。遥感近岸环境地质调查对传感器提出了苛刻的“三高”要求（高空间分辨率、高波谱分辨率和高时间分辨率）。首先，海岸带环境地质调查以岸线以外20公里的海区和岸线以内5公里的陆区作为核心调查区。因此，高的空间分辨率尤为重要，传统的海洋水色卫星，分辨率多为公里级，难以达到1：10万和更大比例尺海岸带调查的制图精度要求。其次，海岸带环境地质调查的内容复杂多样，包含了陆地和水体，水体又涉及浅表的温度盐度、悬浮的泥沙以及水下的地形地貌。要满足这些需求，必须要有足够高的波谱分辨率，才能有效地去除干扰信息，获得准确的波谱传导模型。最后，海岸带是岩石圈、生物圈、水圈和大气圈强烈交互作用的区域，同时，还是人类的集中居住区，受人类改造强烈，环境变化快速。传感器没有高的时间分辨率，便无法准确把握海岸带环境地质变化的规律。以目前的技术而言，建立一个低轨道的小卫星群，搭载高分辨率（空间分辨率和波谱分辨率）传感器，是最有效的解决办法。

参考文献

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The application of Satellite Remote Sensing to Geo-environment in Coastal Zones

Huang Wenxing1，2Wan Rongshen1，2

（ Marine Geological Survey，Guangzhou，510760； Laboratory of Marine Mineral Reasources，MLR，Guangzhou，510760）

Abstract：In recent decades，as China's coastal economic development，coastal environmental geology problems are becoming increasingly Remote Sensing has features of rapid，real-time and high efficiency，which make it widely used in the coastal geo⁃environment applications include coastal zone Type Classification，coastline extraction，water⁃depth measurement in coastal zone，suspended sediment detection，sea surface temperature（SST），sea surface salinity（SSS），chlorophyll concentration detection and other environmental paper introduces the principles and shortcomings of these words：Satellite Remote Sensing；Coastal Zones；Geo⁃environment Survey

遥感论文冰川研究

2014 顾及模型误差的震源参数InSAR反演 刘洋 许才军 2014 GPS精密单点定位质量控制与分析的相关理论和方法研究 郭斐 张小红 2013全国优秀博士学位论文提名奖 基于总体最小二乘的大地测量反演理论及应用研究 王乐洋 许才军 2012 顾及频率依赖响应的三轴分层地球自转理论 陈巍 申文斌 2012 GNSS电离层层析及震前电离层异常研究 陈鹏 姚宜斌 2012 基于VLBI 观测数据的”嫦娥一号”定轨精度精化方法研究 严韦 刘经南 2011 基于GOCE卫星重力测量技术确定地球重力场的研究 钟波 宁津生 罗志才 2009 卫星测高波形处理理论研究及应用 褚永海 李建成 2009 我国空间VLBI系统的有关设计和模拟计算研究 魏二虎 刘经南李征航 2008 月球重力场研究及绕月卫星精密定轨 鄢建国 李 斐 2008 《利用InSAR研究青藏高原地区若干同震与震间形变》 王 华 许才军 2007 用GPS监测中国大陆现今地壳运动：变形速度场与构造解释 王 琪 刘基余 2006 GPS精密定位定轨后处理算法与实现 姚宜斌 刘经南 2004 机载激光扫描测高数据滤波及地物提取 张小红 刘经南 2003 大坝变形预报神经网络专家系统方法研究 黄全义 张正禄 2003全国优秀博士学位论文提名奖 卫星测高技术在大地测量学中的应用 姜卫平 刘经南 2003 东南极lambert冰川—Amery冰架系统冰川运动学研究 王清华 宁津生 2001 卫星测高数据处理的理论与方法 瞿国君 宁津生 2001 基于反演理论的大地测量形变分析于解释的理论和方法 党亚民 陈俊勇 2000 大规模高精度、CPS网平差处理与分析理论及其应用 施闯 刘经南 1998 高精度GPS动态定位的理论与实践 陈小明

中国网/中国发展门户网讯 冰冻圈是地球气候系统五大圈层之一，其组成包括冰川（含冰盖）、冻土、积雪、河冰、湖冰、海冰、冰架、冰山，以及大气圈内的冰晶和过冷水云、降雪、冰雹与霰。冰冻圈的变化与气候、水循环和生态系统的变化有密切关系，其不仅直接影响全球气候、海平面、湖泊和河流的变化，还会对生态与环境及 社会 经济可持续发展带来影响，因此冰冻圈科学在地球科学和人文科学中有着特殊地位。

冰冻圈科学主要研究自然背景条件下地球冰冻圈各组成要素的形成、发育、演化规律，以及各要素之间相互作用的过程；冰冻圈各要素和整体与气候系统其他圈层之间的相互作用、转化和影响；冰冻圈与经济 社会 可持续发展之间的关系——特别是全球和区域冰冻圈变化的适应、减缓和对策。

冰冻圈各要素主要分布在高纬度和高海拔地区，开展地面观测较困难，难以布设高密度观测网络，因此遥感观测成为冰冻圈研究不可或缺的手段。冰冻圈遥感是指采用非接触式观测手段，获取冰冻圈各要素的几何、物质和能量特性的技术。目前，冰冻圈遥感手段涵盖可见光/近红外、热红外、微波、激光、无线电及重力测量遥感方法。遥感平台以卫星为主，航空和地基遥感也是冰冻圈遥感的重要实验手段，近年来兴起的无人机遥感更是丰富了冰冻圈遥感手段。

冰冻圈遥感学作为冰冻圈科学体系中的一个重要分支，该学科与冰冻圈科学体系中其他分支（如冰冻圈水文学、冰冻圈气候学）相互借鉴、相互促进，但也自成体系。本文介绍了冰冻圈遥感学的基本研究内容和方法，进一步回顾国内外冰冻圈遥感的相关研究进展，并分析我国冰冻圈遥感的优势与不足，最后探讨了冰冻圈遥感如何助力“三极”大科学计划。

冰冻圈遥感概述

冰冻圈遥感学由遥感科学的基本原理发展而来，其研究对象又是具有特殊电磁波特性的冰冻圈要素。例如，积雪在可见光波段的高反射率与近红外波段的低反射率，这一特性使得利用多光谱遥感可以非常容易将积雪从其他地物中识别出来；又如，液态水在微波波段的介电常数约为 80，而在冻结为冰晶时则下降到约为 3，这就给利用微波遥感判识土壤或者水体表面是否冻结提供科学的判别标准，如海冰和地表冻融过程。因此，相对于植被、土地利用等遥感，冰冻圈遥感有其特殊的研究方法。

冰冻圈遥感学从研究对象大体可以分为陆地冰冻圈遥感、海洋冰冻圈遥感和大气冰冻圈遥感 3 个方面。陆地冰冻圈主要包括积雪、冰川与冰盖、冻土及河冰和湖冰，针对其的研究内容和手段最为丰富；海洋冰冻圈主要包括海冰、冰架、冰山等；大气冰冻圈主要是大气圈内的冰晶和过冷水云、降雪、冰雹与霰。表 1 列出了大部分冰冻圈遥感内容及相应的遥感技术。可以看出，可见光/近红外及合成孔径雷达（SAR）可监测的参数最多，且同一个参数也可以用不同的遥感方法监测。但是，不同的方法优势不同。以雪深遥感反演为例，SAR和微波辐射计都可以反演雪深。微波辐射计虽然空间分辨率低，但可以获取逐日的积雪变化过程。因此，需要根据研究目标选择相应的技术手段。此外，由于每种遥感方法有各自的优、缺点，往往需要联合多源遥感数据开展监测。以积雪面积为例，可见光遥感可以准确获取积雪面积，但受云层影响会缺失很多地表信息，此时可以联合具有穿透性的微波遥感来补充云层下的积雪信息。

冰冻圈遥感研究进展

冰冻圈遥感技术研究进展

冰冻圈遥感始于 1961 年，但直到 1990 年以后，随着对地观测技术的飞速发展，冰冻圈遥感才取得了迅猛发展。特别是 21 世纪以来，新型、先进传感器的涌现，以及专门针对冰冻圈研究的卫星成功发射和运行，如 NASA 的 ICESAT 卫星和欧洲航天局 CryoSat 卫星，使冰冻圈遥感的发展生机勃勃。

用于冰冻圈观测的遥感技术主要包括： 可见光/红外遥感技术。目前，正朝着长时序、高光谱、高空间和高时间分辨率、大幅宽和三维信息获取等观测能力方向发展。 微波遥感技术。作为主动微波遥感核心传感器的 SAR 技术发展迅速，应用该技术的卫星及后续的雷达卫星任务计划大多具有双站/或 星座 协同观测、极化干涉测量、三维/四维信息获取、高分宽幅数据采集或超高分辨率观测能力，可实现冰冻圈表面动态过程高精细、大尺度和时间连续的监测与评估。 激光、重力及其他新型遥感技术。激光雷达卫星也从单个点观测向点云观测发展，已有的重力卫星已经在大尺度物质平衡中取得了创新性的进展。未来，该类技术将在提升空间分辨率方面取得突破，其他新型遥感技术（如微光遥感）也尝试用于冰冻圈要素提取。

冰冻圈遥感应用研究进展

遥感技术最大的优势在于获取大范围冰冻圈要素的信息，最为显著的成就为利用多源遥感数据评估全球冰川物质平衡及对海平面上升的贡献量。而南极、北极和山地冰冻圈遥感应用具有不同区域的科学问题和技术手段。山地冰冻圈遥感主要围绕冰川、积雪、冻土制图与变化监测，以及这些冰冻圈要素变化对区域生态环境和水资源的影响等开展遥感应用研究。南极冰冻圈遥感应用研究除了评估南极冰盖物质平衡以外，主要针对冰架崩解、触地线、海冰等开展遥感监测；其中，南极制图也是一项重要的科学任务。根据被动微波亮度温度遥感数据获取的长时间序列海冰产品发现，与北极海冰快速减少不同，南极海冰过去数十年变化不大，甚至略有增加。

综上所述，对于区域冰冻圈遥感，北极地区目前被认为最重要，投入项目最多且成果也最多，是研究热点区域；南极地区主要是根据各国家的国力配置和科学家自由 探索 为主；山地冰冻圈则由各地区自主开展相关研究。

我国冰冻圈遥感进展

我国冰冻圈遥感的特点

我国冰冻圈遥感研究区域以青藏高原为主，进展较多、成果丰富；其中，最具有代表性的工作体现在冰川、积雪、冻土 3 个方面。

在冰川遥感方面。冰川遥感技术的不断成熟，为完成我国第一次冰川编目和第二次冰川编目作出了重要贡献；其历程经历了航空遥感解译、陆地卫星资料的大量应用、冰川自动化分类方法发展、冰川属性自动提取等阶段。近年来，我国学者在提取冰川物质平衡、冰川表面流速等方面也取得了突出成绩。

在积雪遥感方面。我国学者建立了长时间序列的积雪面积、雪深和雪水当量遥感产品，得到了广泛应用。特别是利用“风云”气象卫星的被动微波亮度温度发展了我国的雪深反演算法。此外，在光学遥感积雪面积产品去云方面也取得了具有特色的研究贡献，初步解释了青藏高原地区过去 40 年积雪面积和雪深的时空变化。受到青藏高原地形复杂等因素影响，目前遥感雪深产品的空间分辨率还有待进一步提高，以满足水文水资源研究的需求。

在冻土及冰缘环境遥感方面。融合多源遥感信息的综合观测已经成为冻土制图的重要方法。目前，我国学者已得到了青藏高原热稳定性冻土分布及其长序列变化。我国的主动微波遥感技术在地表形变、活动层厚度反演等方面也取得了快速进展，特别是合成孔径干涉雷达（InSAR）方面，具有代表性的是利用被动微波亮度温度发展了地表冻融状态的决策树算法，制备了长时间序列地表冻融循环过程数据 。

我国北极冰冻圈遥感

近年来，我国北极冰冻圈遥感逐步开展，目前侧重在北极海冰监测和通航能力的研究。北极海冰遥感研究主要集中在两方面：海冰范围、类型、密集度等参数反演；海冰与全球气候变化关系。已在利用遥感卫星数据研究航道上海冰的季节和年际变化，分析通航影响因子，以及评估通航能力等方面取得了较好的进展。

如前所述，北极地区除了海冰遥感，还涉及格陵兰冰盖、河冰和湖冰、积雪等诸多研究内容。我国学者近年来也逐步开展相关研究，整体上侧重于遥感数据的分析和产品应用，而在遥感机理与反演方法方面开展较少。随着我国“冰上丝绸之路”倡议的提出和《中国的北极政策》白皮书的发布，北极即将成为我国冰冻圈遥感研究的热点地区。

我国南极冰冻圈遥感的特点

我国自 1983 年加入《南极条约》以来，南极测绘与遥感得到了很好的发展，主要涉及极地测绘、海冰、冰盖及冰架遥感监测等研究内容。在极地测绘方面，我国先后完成了典型地区大比例尺地形图测图，近年来开始冰下地形和海底地形测绘研究。在海冰遥感方面，针对南极海冰范围、海冰类型、海冰密集度、表面反照率等遥感监测方面取得了诸多研究成果。在南极冰盖及冰架遥感监测方面，对地形地貌、冰川流速、物质平衡、触地线、冰面特征、表面冻融、冰下湖等方面开展了实质性的研究工作，特别是冰架崩解对南极冰盖物质损失的贡献。利用陆地资源卫星影像和卫星测高资料，研制了迄今全南极最高分辨率的冰川流速产品（图 ）；并在国际上首次发现东南极威尔克斯地冰川质量持续亏损，绕极洋流变暖可能是导致该冰川加速消融的主要原因。随着我国南极航空探测计划的实施和多颗国产遥感卫星的先后发射，南极冰盖冰厚及其冰下地形、冰下湖泊遥感探测，以及国产卫星南极遥感应用可望形成新的研究热点。

冰冻圈遥感学科发展展望

加强冰冻圈遥感学理论和应用体系研究

冰冻圈涉及生态、水文、大气、海洋、灾害等相关学科。通过加强与这些学科的交叉融合，增强冰冻圈遥感在冰冻圈气候、水文、生态环境和灾害等方法的应用能力，从而在解决这些应用领域的科学问题方面发挥更大的作用。同时，冰冻圈科学与不同学科领域的发展又为冰冻圈遥感学提供新的科学问题和应用机遇。例如，光学、电子学、材料科学等学科的发展为冰冻圈遥感获取数据提供先进的仪器设备，促进冰冻圈遥感学的发展。

随着冰冻圈变化对国家和地区的政治、 社会 、经济和可持续发展的影响不断增强，我国从事冰冻圈遥感学基础理论研究的人员和机构明显不足。因此，有必要在高等院校和研究所开设相关本科和研究生课程，增强公众对于冰冻圈遥感的认识，培养有志于从事冰冻圈遥感科学的人才和队伍。

助力国家“三极”科学计划

南极、北极和以青藏高原为主体的亚洲高山区是地球的“三极”，也是全球冰冻圈的核心分布区域 。“三极”不仅蕴藏着全球最大的淡水资源，且油气资源丰富，是全球资源、能源开发潜在的战略性储备区域，对我国未来发展、国家利益和安全战略具有特殊的重要意义。同时，“三极”是全球气候变暖最为剧烈的地区和全球气候系统多圈层相互作用的典型区，也是影响全球气候与环境变化的关键区和敏感区，其在全球能量和水分循环中发挥着重要作用。因此，“三极”研究是地球系统科学多圈层耦合研究及“未来地球”自然- 社会 科学交叉研究的制高点，国内外科学家正在呼吁开展“三极”科学研究计划。

受自然条件和 社会 发展滞后等因素影响，“三极”地区生态环境地面观测能力非常有限，而遥感获取时空分布的对地观测数据能力则具有得天独厚的优势。尽管遥感已经为“三极”地区提供了大量的冰冻圈数据，但除了 ICESAT 卫星和 CryoSat 卫星之外，现有遥感计划的目标并不是为冰冻圈观测量身设计，“三极”地区的冰冻圈观测的优先度和数据获取能力都很低。例如，欧洲航天局计划 2021 年发射的 BIOMASS 卫星，在科学目标上将极地观测作为第二优先级。虽然近年来日本和中国等发射了一些专门针对极区观测的小卫星，但总体上并没有改变极区观测系统缺乏的局面。因此，为了开展“三极”科学研究计划，未来需加强研发空-天-地一体化的冰冻圈遥感观测系统。针对冰冻圈遥感的特殊观测手段和技术方法，需要加强 3 个方面的研究。

充分利用现有卫星数据，制备极地基础地理信息和生态环境数据集。例如，利用高分辨率遥感数据摸清极地地形、海情、冰情、植被等基础地理环境信息，利用中低分辨率但时间序列较长的遥感数据获取 历史 时期冰川、冰盖、积雪、海冰等冰冻圈和生态环境变化信息，从而为开展“三极”科学研究奠定基础数据支撑。

发展针对冰冻圈科学研究的专门卫星遥感技术。微波波段的优势在于其穿透性。因此，可以考虑发射低频波段（如 P 波段）微波辐射计或者 SAR 卫星，开展以往探测不到的冰冻圈要素如冰川厚度、冰盖层析结构、冻土活动层厚度等。

在提高极地环境观测重访周期方面，可以开展双星联合观测或者卫星组网观测，实现对极地海冰、冰川和冰盖等的快速变化监测。通过双星联合或者卫星组网还可以大幅提高干涉 SAR 测量数据质量，实现冰冻圈表面地形和形变监测。

高空间分辨率重力卫星和大椭圆轨道通讯卫星也是未来极地冰冻圈科学研究的重要内容。我国目前正在制定和研发一些专门针对冰冻圈观测的卫星计划，需要快速推进。

（作者：车 涛，中国科学院西北生态环境资源研究院遥感与地理信息科学研究室副主任、研究员，中国科学院黑河遥感站站长；李 新，中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，中国科学院青藏高原研究所 国家青藏高原科学数据中心； 李新武，中国科学院空天信息创新研究院 ； 江利明，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 大地测量与地球动力学国家重点实验室、中国科学院大学 地球与行星科学学院。《中国科学院院刊》供稿）

这个都不是问题的，让我来做

想写论文就向遥感看齐把不论是微波遥感还是可见过遥感都是前沿