高光譜遙感技術及發展

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高光譜遙感技術及發展范文第1篇

農作物遙感識別是遙感技術在農業領域應用的重要內容,也是資源遙感的重要組成部分。植被光譜不僅具有高度相似性和空間變異性,而且具有時間動態性強等特點。不同植被的光譜隨時間的變化規律也具有明顯的區別,因此充分發揮高光譜遙感的獨特性能,特別是其在區分地表細微差別方面的優勢,同時結合植被的時間動態特征,將大大提高土地覆蓋類型的識別與分類精度。熊楨等基于獲得的常州水稻生長期80波段PHI航空高光譜圖像,利用混合決策樹方法對水稻品種進行了高光譜圖像精細分類,完成了對11種地物(其中6個水稻品種)的劃分,測試樣本的分類精度達到94.9%[7-8]。林文鵬等以中國華北地區冬小麥識別為例,利用MODIS自身光譜信息,即可實現作物遙感全覆蓋自動識別,并可達到較高的精度,比傳統方法認為的冬小麥遙感識別的最佳時間(返青期的3月份)提前約一個季度[9]。劉亮等以北京順義區為研究區域,利用高光譜遙感數據,通過逐級分層分類方法進行農作物信息提取與分類,并對分類圖進行了隨機抽樣檢查,各種農作物的分類精度均達到95%以上[10]。劉良云等利用OMIS圖像的波段20(中心波長為687nm)和波段35(中心波長為853nm)計算了歸一化發射率方法反演得到的試驗區的地物表面溫度(LST),進而在NDVI-LST空間生成了6類典型地物(生長旺盛小麥、較稀疏小麥、池塘水體、淤泥濕地、水草、土壤)的散點圖,并采用最大似然分類算法,根據地物表面溫度和歸一化植被指數,利用上述6類地物樣本,對北京小湯山精細農業示范區的OMIS遙感圖像進行了分類,得到了較好的分類結果[11]。以上研究結果表明,高光譜遙感技術能有效地對作物進行分類和識別,且分類精度較高,這對于大比例尺尺度上研究地表作物覆蓋,提取更加細致的信息提供了有力保障。

2高光譜遙感監測作物葉面積指數、生物量和葉綠素含量

葉面積指數(LAI)通常是指單位面積土地上所有葉片表面積的總和,或單位面積上植物葉片的垂直投影面積總和。它是生態系統的一個重要結構參數,可用來反映植物葉面數量、冠層結構變化、植物群落生命活力及其環境效應,為植物冠層表面物質和能量交換的描述提供結構化的定量信息[12]。葉面積指數與生物量(干重、鮮重)和葉綠素是衡量作物生長狀況的重要指標。如何利用遙感技術實時監測植株葉面積、生物量和葉綠素,對于作物的管理調控及估產具有重要意義。王秀珍等[13]采用單變量線性與非線性擬合模型和逐步回歸分析,建立了水稻LAI的高光譜遙感估算模型,提出高光譜變量與LAI之間的擬合分析中,藍邊內一階微分的總和與紅邊內一階微分總和的比值和歸一化差植被指數是最佳變量。黃春燕等利用棉花不同品種、不同密度冠層關鍵生育時期的反射光譜數據,應用光譜多元統計分析技術與光譜微分處理技術,建立了基于植被指數和歸一化植被指數的5種函數形式的棉花干物質積累估測模型[14]。唐延林等測定了不同品種類型、不同株型、不同發育期的春玉米葉片及其他器官、不同葉位葉片及葉片不同部位的高光譜反射率和葉片葉綠素、類胡蘿卜素含量,提出葉片葉綠素和類胡蘿卜素濃度與光譜植被指數R800/R550、R673/R640、PSSRa、PSNDa、RCh、CARI、λred、Dλred和Sred極顯著相關[15]。吳長山等對早播稻、晚播稻和玉米的多時相群體光譜測量數據和相應的葉片葉綠素密度測量數據進行了相關性分析,結果表明早播稻、晚播稻和玉米的群體光譜反射率數據及其導數光譜數據與葉綠素密度具有很好的相關性[16]。Tumbo等指出玉米V6生長階段的葉綠素水平是其氮含量的重要指示器,利用光譜反射建立的模型可穩定地預測玉米在V6生長階段的葉綠素水平[17]。金震宇等獲取了水稻生育期的光譜反射率數據,并利用SPAD-502葉綠素儀測量對應葉片的葉綠素濃度,對光譜數據和實際測量值進行了相關性分析,發現水稻葉片葉綠素濃度與其光譜反射率具有相關性,且在450~680nm和750~770nm光譜區內相關性較好,在686nm處兩者的相關性最高;水稻葉片的“紅邊”拐點位置波長與其葉綠素濃度具有很強的相關性(復相關系數為0.88)[18]。Shibayama等利用多元回歸方法分析了水稻多時相的可見光、近紅外和中紅外光譜與葉面積指數、干生物量及產量的關系,并研究了水稻冠層的可見光、近紅外和中紅外反射光譜,進而評價水稻的缺水情況,結果表明,其一階導數光譜在960nm處與水稻冠層水分指數具有很高的相關性,可用于指導灌溉作業[19]。由以上研究結果可知,利用高光譜數據可以及時估算及預測作物的生物量、葉面積指數、葉綠素等生理參數。目前,光譜特征正成為實時、快速監測作物長勢的有效手段。

3高光譜遙感監測作物養分及水分狀況

在農作物生產中,水肥是影響作物生長的最主要因素之一。氮磷鉀肥是作物生長和產量形成所必需的重要元素;水分是作物的主要組成成分,水分虧缺將直接影響作物的生理生化過程和形態結構,從而影響作物生長。因此,及時準確地監測作物的水分狀況對提高作物水分管理水平、指導節水農業生產具有重要意義。利用高光譜遙感技術對作物礦質營養和水分脅迫進行監測,進而估算作物的營養和需水狀況,從而指導施肥灌溉,是近年來發展起來的一門新技術。Tomas等研究表明,氮、磷、鉀等元素的缺乏可導致小麥葉綠素含量降低和可見光(400~700nm)及近紅外波段(700~1100nm)光譜反射率增加[20]。唐延林等研究了不同供氮水平下2個水稻品種冠層、主莖葉片在不同發育期的高光譜反射率及對應的葉綠素、類胡蘿卜素含量,結果表明,不同供氮水平的水稻冠層和葉片光譜差異明顯,其光譜反射率隨供氮水平的提高在可見光范圍內降低,在近紅外區域增高[21]。馮偉等研究了小麥葉片氮積累與冠層高光譜參數的定量關系,結果表明,冠層葉片氮積累量隨著施氮水平的提高而增加,光譜反射率在不同葉片氮積累水平下發生相應變化[22]。黃春燕等利用非成像高光譜儀,獲取棉花不同品種、不同密度冠層關鍵生育時期的反射光譜數據,并應用光譜多元統計分析技術對光譜數據進行了分析計算,結果表明,基于高光譜數據的棉花冠層葉綠素密度的遙感估測可間接用于棉花冠層葉片氮積累量的監測研究[23]。吳華兵等分析了不同施氮水平下不同棉花品種葉片氮積累量與冠層反射光譜的定量關系,建立了棉花葉片氮積累量的敏感光譜參數及預測方程,結果顯示,棉花葉片氮積累量和冠層高光譜反射率均隨施氮水平的變化而變化[24]。Milton等通過水培試驗發現大豆缺磷導致紅、黃波段的反射率增加,且無紅移現象發生[25]。王珂等研究表明,580~710nm和750~950nm波段可作為檢測水稻鉀營養水平的冠層光譜敏感波段[26]。谷艷芳等測定了不同水分脅迫下冬小麥的高光譜反射率和紅邊參數,結果表明,不同水分處理下冬小麥高光譜反射率具有綠色植物特征[27]。Ramalingam等利用多光譜圖像傳感器對葉面水分進行了測量,獲得了可見光(400~700nm)、短波近紅外(700~1300nm)和近紅外(1300~2500nm)區域的葉面反射光譜,并采用光譜背景補償技術提高了葉面水分的預測精度[28]。其研究發現,可見光、近紅外區域受背景影響較小,而短波近紅外區域受背景影響較大。孫莉等分析了水分脅迫下新疆北部地區棉花冠層關鍵生育期的高光譜數據,結果表明,紅邊位移現象結合紅邊幅度變化可用于診斷棉花水分脅迫,其關鍵是建立相應合理的診斷指標體系[29]。以上大量研究結果表明,利用高光譜遙感技術可以對作物的營養狀況和水分含量進行比較準確的分析和檢測,為變量施肥和灌溉提供參考,從而節省農業資源的投入。高光譜養分和水分診斷模型在農業生產中具有較高的應用價值和廣闊的應用前景。

4農作物長勢監測和估產

高光譜遙感的超多波段(幾十、上百個)和高分辨率(3~20nm)使其可用于探測植被的精細光譜信息(特別是植被各種生化組分的吸收光譜信息),反演植被各生化組分的含量,監測植被的生長狀況。另外,還可通過高光譜信息監測植物病蟲害。植物病蟲害監測是通過監測葉片的生物化學成分來實現的,病蟲害感染導致葉片葉肉細胞的結構發生變化,進而使葉片的光譜反射率發生變化。MinghuaZhang等研究了西紅柿在晚疫病脅迫下的葉片光譜反射率,結果表明,近紅外區域,特別是0•7~1.3μm對病蟲害的反應比可見光波段更敏感,健康植物和受病蟲害影響的植物可見光波段光譜反射率僅相差1•19%,而近紅外波段兩者光譜反射率差值達到10%[30]。蔡成靜等研究發現,同種健康小麥和發生條銹病的小麥植株(包括病害處于潛伏期的植株)的光譜特征存在明顯差異,而這些差異主要體現在某個或某幾個光的光譜吸收帶上[31]。同時,蔡成靜等對不同病情指數下小麥冠層的光譜進行了研究,發現小麥條銹病冠層反射率隨小麥病情指數的變化呈明顯而有規律的變化[31]。喬紅波等分析了不同嚴重度小麥白粉病冠層光譜反射率及病情指數,結果表明,灌漿期地面光譜測量冠層光譜反射率和低空遙感數字圖像反射率與小麥白粉病病情指數存在顯著的相關關系[32]。喬紅波等研究了發病小麥冠層的高光譜遙感數據特征,獲得了近地和對應高空2個不同平臺的光譜數據,經比較分析,發現高空獲得的光譜反射率在可見光譜區域明顯大于近地獲得的光譜反射率[33]。吳彤等利用地面高光譜數據,分析和比較了正常生長蘆葦和受蝗蟲危害蘆葦的冠層反射光譜和高光譜特征,并建立了高光譜特征參數與蘆葦葉面積指數(LAI)的關系模型,結果表明,蟲害光譜指數(DSI)最能反映研究區蘆葦受蝗蟲危害的程度[33]。利用遙感信息進行作物估產是利用某種植被指數在作物生長發育關鍵期內的和與產量的實測或統計數據間建立的各種形式的相關方程來實現的,如目前單產估算應用較多的是回歸分析法,其基本原理為:y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+…+bixi+e式中,y為作物產量;xi為經過平滑的光譜反射率或NDVI指數[34]。唐延林等結合水稻的生長發育規律,對水稻抽穗后冠層、葉片和穗進行了高光譜反射率測定,根據光譜曲線特征構建了新的高光譜植被指數,利用相關分析方法分析水稻理論產量和實際產量與這些植被指數及冠層紅邊參數的相關關系,建立了水稻高光譜單產估算模型[35]。白麗等結合棉花生長發育規律,對棉花各時期冠層的高光譜反射率進行了測定,并根據光譜曲線特征構建了高光譜植被指數,基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次地面光譜和產量測定,對光譜反射率與產量進行了統計分析,結果表明,各生育期可見光波段、近紅外波段及短波紅外波段光譜反射率與產量分別呈顯著負相關、顯著正相關與顯著負相關,在此基礎上建立了棉花高光譜估算模型[36]。從上述研究結果可知,利用高光譜遙感技術可以快速、簡便、大面積、無破壞、客觀地監測作物的長勢并對作物進行估產,高光譜遙感技術在生產中具有良好的應用前景,是農作物長勢監測和估產的主要發展方向。

5問題和展望

利用高光譜遙感技術獲取作物的相關信息是探測作物營養狀態和長勢信息的有效手段,但從目前國內外研究情況來看,很多研究仍停留在前期階段,很多問題尚需解決。

(1)目前,高光譜遙感在農業生產上的應用主要集中在作物個體生長狀況與作物葉片光譜關系的研究上,對作物群體的高光譜研究很少,因此高光譜遙感還不能在農業生產中大量應用。

(2)由于作物生長環境的復雜性,遙感成像過程帶來的同物異譜、同譜異物現象非常普遍。這是長期困擾遙感應用的一大問題,解決此問題是高光譜遙感廣泛應用于農業生產的關鍵。

高光譜遙感技術及發展范文第2篇

關鍵詞：遙感巖石礦物識別；礦化蝕變信息提取；地質構造信息提取；植被波譜特征；多光譜遙感技術；高光譜遙感技術；遙感生物地球化學技術；地質找礦

中圖分類號：TP7文獻標識碼： A 文章編號：

一、遙感技術的地質應用

地質是指地球的性質和特征。主要指地球的物質組成、結構、構造、發育歷史等，包括地球的圈層分異、物理性質、化學性質、巖石性質、礦物成分、巖層和巖體的產出狀態、接觸關系，地球的構造發育史、生物進化史、氣候變遷史，以及礦產資源的賦存狀況和分布規律等。遙感圖像提供了大量的地質信息，包括礦產和環境地質信息，利用這些信息，可以使地質工作者預先熟悉工作區的地質情況，科學決策擬投入的工作量、工作方法和研究目的。所謂遙感地質制圖就是利用遙感的方法完成地質圖的繪制。分為航天遙感地質制圖和航空遙感地質制圖。

1、航天遙感地質制圖

航天遙感是指以航天器為傳感器承載平臺的遙感技術。航天遙感實踐中，針對具體應用需求，選擇不同的傳感器，如成像雷達、多光譜掃描儀等，通過衛星地面站獲取合適的覆蓋范圍的最新圖像數據，利用遙感圖像專業處理軟件對數據進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理。同時，借助應用區域現有較大比例尺的地形數據，對影像數據進行投影變換和幾何精確糾正，并從地形圖上獲得主要地名點、主干構造、底層、巖體，以及礦床礦點、物化探異常信息，進行相應的標注和整飾，制作地質數字正射影像圖。

2、 航空遙感地質制圖

所謂航空遙感是指以航空器如飛機、飛艇、熱氣球等為傳感器承載平臺的遙感技術。根據不同的應用目的，選用不同的傳感器，如航空攝影機、多光譜掃描儀、熱紅外掃描儀、CCD 像機等，獲取所需航攝像片和掃描數據進行地質制圖。實踐表明，遙感地質制圖是一項新技術，不僅有它的優點而且也有它的缺點。遙感地質制圖比常規的地質制圖節省了大量的野外工作量，而且對客觀現象的表示優于常規地質圖，其主要的優勢在于周期短、成本低。但是，因為野外工作量少，也帶來一定的缺點。例如地質觀測點的數量、樣品種類和數量、地層和構造產狀等不如常規地質圖詳細充實。

二、遙感技術的找礦應用

1、直接應用———遙感蝕變信息的提取巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結構、構造和成分發生改變的地質作用稱為圍巖蝕變。圍巖蝕變是成礦作用的產物，圍巖蝕變的種類（組合）與圍巖成分、礦床類型有一定的內在聯系，圍巖蝕變的范圍往往大于礦化的范圍，而且不同的蝕變類型與金屬礦化在空間分布上常具規律可循，因此，圍巖蝕變可作為有效的找礦標志。

1.1 蝕變遙感異常找礦標志圍巖蝕變是熱液與原巖相互作用的產物。常見的蝕變有硅化、絹云母化、綠泥石化、云英巖化、夕卡巖化等。

1.2 信息提取的實現與地物發生反射、透射等作用的電磁波是地物信息的載體，地物的光譜特性與其內在的物理化學特性緊密相關，物質成分和結構的差異造成物質內部對不同波長光子的選擇性吸收和反射。具有穩定化學組分和物理結構的巖石礦物具有穩定的本征光譜吸收特征，光譜特征的產生主要是由組成物質的內部離子、基團的晶體場效應或基團的振動效果引起的。各種礦物都有自己獨特的電磁輻射，利用波譜儀對野外采樣進行光譜曲線測量，根據實測光譜與參考資料庫中的參考光譜進行對比，可以確定出樣品的吸收谷，識別出礦物組合。根據曲線的吸收特征，選擇合適的圖像波段進行信息提取。根據量子力學分子群理論，物質的光譜特征為各組成分子光譜特征的簡單疊加。傳感器在空中接收地表物質的光譜特性，因為探測范圍內有干擾介質存在（白云、大氣、水體、陰影、植被、土壤等），因此，在進行蝕變礦物信息提取時，根據干擾物質的光譜曲線出發，進行預處理消除干擾。目前遙感找礦蝕變異常信息的提取有多種方法，例如波段比值法、主成分分析法、光譜角識別法和MPH 技術（MaskPCAandHIS）、混合象元分解等。

2、遙感技術間接找礦的應用

2.1 地質構造信息的提取內生礦產在空間上常產于各類地質構造的邊緣部位及變異部位，重要的礦產主要分布于板塊構造不同塊體的結合部或者近邊界地帶，在時間上一般與地質構造事件相伴而生，礦床多成帶狀分布，成礦帶的規模和地質構造變異大致相當。遙感找礦的地質標志主要反映在空間信息上。從與區域成礦相關的線狀影像中提取信息（主要包括斷裂、節理、推覆體等類型），從中酸性巖體、火山盆地、火山機構及深部巖漿、熱液活動相關的環狀影像提取信息（包括與火山有關的盆地、構造），從礦源層、賦礦巖層相關的帶狀影像提取信息（主要表現為巖層信息），從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與成礦有關的色異常中提取信息（如與蝕變、接觸帶有關的色環、色帶、色塊等）。當斷裂是主要控礦構造時，對斷裂構造遙感信息進行重點提取會取得一定的成效。遙感系統在成像過程中可能產生“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，可以將這些構造信息明顯地突現出來。除此之外，遙感還可通過地表巖性、構造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構造信息，如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術是邊緣增強。

2.2 礦床改造信息標志礦床形成以后，由于所在環境、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，可以研究礦床的剝蝕改造作用;結合礦床成礦深度的研究，可以對此類礦床的產出部位進行判斷。通過研究區域夷平面與礦床位置的關系，可以找尋不同礦床在不同夷平面的產出關系及分布規律，建立夷平面的找礦標志。另外，遙感圖像還可進行巖性類型的區分應用于地質填圖，是區域地質填圖的理想技術之一，有利于在區域范圍內迅速圈定找礦靶區。

三、遙感找礦的發展前景

1、高光譜數據及微波遙感的應用

高光譜是集探測器技術、精密光學機械、微弱信號檢測、計算機技術、信息處理技術于一體的綜合性技術。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據, 從每個像元上均可以提取一條連續的光譜曲線, 實現了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取, 因而具有巨大的應用價值和廣闊的發展前景。成像光譜儀獲得的數據具有波段多, 光譜分辨率高、波段相關性高、數據冗余大、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、高光譜分辨率的優勢, 結合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息, 加強高光譜數據的處理應用能力。微波遙感的成像原理不同于光學遙感, 是利用紅外光束投射到物體表面, 由天線接收端接收目標返回的微弱回波并產生可監測的電壓信號, 由此可以判定物體表面的物理結構等特征。

2、3S 的結合。

3S 是遙感（RS）、地理信息系統（GIS）及全球定位系統（GPS）的簡稱。利用GPS 能迅速定位，確定點的位置坐標并科學地管理空間點坐標。海量的遙感數據需龐大的空間，因此要有強大的管理系統，隨著當今人力資源價格的升高，在區域范圍內找礦時，遙感表現出最小投入獲得最大回報的優勢，那么RS 與GIS 的結合也就勢在必行，因為GIS 更有利于區域范圍的影像管理及瀏覽。隨著3S 技術的進展，遙感數據的可解譯程度與解譯速度得到進一步提高。目前，地質工作者嘗試將3S 與VS（可視化系統）、CS（衛星通訊系統）等技術綜合應用，取得了較好的效果.

3、地物化遙的有機融合

礦床的形成是多種地質作用綜合的結果，礦床形成后又會經歷后期的破壞或者疊加成礦作用，因此，任何一種單一的找礦手段都不可避免地遭遇地質多解性的困擾，實現地物化遙多種找礦方法與手段的有機融合，能有效地提高找礦效果，并從總體上降低找礦成本。目前，以遙感信息為主體，結合地質、地球物理、地球化學等多源地學數據的綜合信息找礦法已經形成。

4、遙感植物地球化學

在高植被覆蓋區實現遙感波譜數據與礦致植物地球化學異常的有機融合，將會較好地推進遙感找礦技術在植被覆蓋區的應用。

四、結束語

遙感技術應用于地質找礦必須以現代成礦理論為指導, 以圖像處理手段和綜合解譯分析為主要工作方法, 密切結合野外地質調查, 建立遙感地質找礦模式, 預測找礦遠景區, 縮小找礦靶區, 實現遙感找礦的日的。遙感技術應用于地質找礦, 在地質工作程度較低、地形條件較差、交通不便的高寒地區具有常規地質方法不可替代的優越性, 應綜合運用多種手段, 進行綜合分析研究, 才能充分發抨遙感技術的優勢, 取得更好的找礦效果。

參考文獻

[1]耿新霞.楊建民.張玉君等．遙感技術在地質找礦中的應用及發展前景［J］.地質找礦論叢.2012，23（2）：89－93．

高光譜遙感技術及發展范文第3篇

[關鍵詞]地質找礦 遙感技術 蝕變遙感異常

[中圖分類號] P237 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-9-127-2

礦產資源供需矛盾的升級，對地質找礦的質量和效率提出了更高的要求，而遙感技術的應用和推廣為其提供了便捷，并取得了一系列的可喜成績，不少礦產資源相繼被發現和開發，創造了良好的經濟效益和社會效益，而且隨著遙感技術的不斷創新和廣泛應用，必將會進一步提高地質找礦效率，從而發現更多的礦源以滿足社會需求。

1遙感技術概述

興起于20世紀60年代的遙感技術，是基于電磁波理論，借助相應的傳感儀器收集遠距離目標所反射或輻射的電磁波信息，經處理后成像，以此探測和識別地面各種景物的一項綜合技術，已被廣泛應用于地質、水文、海洋、測繪、農業、氣象等諸多領域。其中在地質找礦中發揮的效用尤為凸顯，如大興安嶺西坡18個含煤盆地、伊利盆地鈾礦床的擴大、塔里木盆地的石油天然氣的發現等都借助了遙感技術，其主要是利用遙感技術獲取客觀、全面的記錄了地表綜合景觀幾何特征的遙感影響，然后加以分析，得出地表景觀分布、形態以及物質結構和成分等信息，以此識別地物，為發現礦源提供有力依據和參考。

2遙感技術在地質找礦中的具體應用

遙感技術具有多波段、宏觀性、立體感強、信息量大、便于定位等顯著優勢，是地質找礦必不可少的技術手段，其具體應用主要體現為下述幾點：

2.1提取礦化蝕變信息

在地質找礦中，通常將圍巖蝕變視為重要的找礦標志之一，主要是因為其種類與礦床類型、圍巖成分有關，而且在空間分布上與金屬礦化常具規律可循，故在地質找礦中應首先了解圍巖蝕變類型與礦種的關系（如下圖所示）。

由于地物與物理化學特征與光譜特定密切相關，其物質結構和成分差異會在吸收和反射光子波長中顯現出來，因此可基于不同礦物的不同電磁輻射，借助波譜儀進行野外采樣用于測量光譜曲線，通過對比參考光譜識別礦物組合。考慮到傳感器在接收光譜特性時會受到大氣、白云、植被等干擾介質的影響，因此應對吸收谷所在的寬度、深度、波長位置、對稱性等加以處理，此時我們可以利用多光譜TM、ASTER、ETM+或者少量的微波遙感、高光譜等數據，以及分析主成分、比較波段、識別光譜角、分解混合象元、MPH等方法和技術提取礦蝕變異常信息，目前ETM+（TM）、基于ETM+數據的綜合遙感技術等在提取蝕變遙感信息中成效較為顯著，并形成了一套獨特且相對成熟的蝕變遙感異常提取技術，即以校正輻射、幾何、大氣，去除植被、云、水等干擾介質為基礎，以ETM+（TM）為主的信息提取技術，以PCA主分量為主，以波段比值為輔，結合分析光譜角的分析方法，分級、門限化處理信息，以此得到分級的蝕變遙感異常圖，為圍巖蝕變找礦提供了很大助益，如新疆哈圖的喀爾色巴依克斯套、托瑪爾勒的金礦蝕變帶的發現利用的是ETM+數據的綜合遙感技術，而新疆野馬井的5個成礦遠景區和多處金礦點、銅礦點的發現則利用了ETM+（TM）技術。

2.2識別地質巖石礦物

成礦的賦存條件多以特定的巖石組合和類型為物質基礎，可見對于成礦來說，巖石的作用不言而喻，而巖石、礦物自身的光譜特性也為利用遙感技術獲取遙感信息用于識別巖性提供了必要條件。通常用于識別巖性的方法主要為增強、變換、分析遙感圖像，借助圖像中顏色、色調、紋理等增強后的差異性，最大限度的區分巖相、劃分巖性組合或巖石類型，如巖漿巖、沉積巖、變質巖等。一般情況下，當波長處于8-14μm時為熱紅外域，反映的是巖石、礦物光譜中的發射特征，當其處于0.4-2.5μm時則為可見近-短波紅外域，反映的是巖石、礦物光譜中的反射特征。

遙感技術在識別巖石、礦物中的應用也較為常見，如二宮芳樹利用ASTER熱紅外遙感技術提取了帕米爾東北邊緣試驗區的硅酸鹽巖、碳酸鹽巖、硅質巖的巖性；而Crosta則以研究區域內的蝕變特征和地質情況為依據，基于USGS礦物光譜數據庫，創建了單礦物的識別標準，并利用AVIRIS獲取了遙感圖像，從而提取了明礬石、白云母、高嶺石等礦物。因以空間特征和地物光譜的差異性為基礎的高光譜成像遙感技術具有數據量大、分辨率高、波段超多等優勢，其窄波段可用于礦物吸收特征的區別，配以重建地物光譜、量化并提取光譜特征、定量分析混合象元等，可實現對礦物巖石的有效區分，因而在識別巖石礦物中得以廣泛應用，但應注意，該種技術適用于巖石、植被稀少的區域，這也從側面反映出遙感識別巖石礦物技術應該不斷改進和創新，以此也適用于植被土壤覆蓋率較高的區域。

2.3解譯地質構造信息

通常重要的礦產多分布于板塊交接處或近邊界區域，時間與地質構造事件密切相關，而且成礦帶的規模與地質構造變動基本一致，故可利用遙感技術獲取空間信息用于地質找礦。

在此可借助遙感技術獲取相應的影像，然后提取與研究范圍內成礦構造有關的線狀信息，與賦礦巖層、礦源層等有關的帶狀信息，與熱液活動、火山盆底等有關的環狀信息，與蝕變、礦化、接觸帶有關的色塊、色帶、色環等信息，若斷裂為控礦的主要構造，此時重點提取遙感影響中的斷裂信息意義重大，但在具體實踐中，遙感系統可能會因模糊作用導致所關注的紋理、線性行跡等難以識別，影響分析結果，以此可借助目視解譯、人機交互等處理遙感影響，如增強邊緣、分析比值、拉伸灰度、卷及運算等，以此突出地質構造信息，同時遙感技術也可基于地貌、地表巖性、植被和水系分布等特征提取褶皺等隱伏的地質構造信息。而針對礦床改造，可通過宏觀對比不同時期的遙感影響，結合研究成礦深度，判斷礦床的產出位置，以及對其剝蝕改造作用進行研究。如趙少杰應用ETM+遙感技術和數據，在桂東地區解譯了線性和環形構造，并結合幾何分形學對其地質構造進行了分析，最終發現了3個成礦遠景區。

此外，遙感技術在利用植被波普進行地質找礦中也有用武之地，在一定程度上解決了植被高覆蓋率區域地質找礦難的問題。因植物體內的重金屬含量對其生態、生理等會產生一定的影響，如此一來，其葉面光譜的波形和反射率會出現異常，從而在遙感影響中呈現不同的色彩、色度和灰度，然后利用遙感技術將其提取出來。

3遙感技術在地質找礦中的應用前景

一是基于高光譜綜合技術的高光譜數據因可同步獲取地物空間、光譜、輻射等信息，應用價值巨大，因而發展前景十分廣闊；二是微波遙感因具備波段范圍廣、穿透性強、可全天時、全天候獲取信息，利于提取地質構造信息，因此應用潛力很大，但應妥善處理消除斑噪、校正輻射、極化方式等關鍵技術；三是GIS、GPS、RS三大技術勢必會實現有效的融合，以此為提高遙感數據的解譯速度和程度提供重要保障；四是用于融合基于多光譜、微波、高光譜等遙感數據的技術會應運而生，如融合雷達圖像和光學圖像，既利于圖像分辨率和紋理識別能力的提高，也利于礦物類型的識別；五是用于接收圖像、處理和提取信息的技術會更加完善，以此便于接收更為細小、微弱的地質信息，解決圖像失真問題，提高不同格式圖像的兼容性和海量數據處理速度等。

4結束語

綜上所述，遙感技術為地質找礦工作注入了新的活力，也為其提供了必要的技術支持，對于提高地質找礦效率、擴充礦產儲量意義重大，而且隨著社會對礦產資源的不斷需求，以及先進理論和科學技術的不斷發展，遙感技術必將會為地質找礦提供更優質的服務，從而促進經濟可持續發展。

參考文獻

[1]張磊，秦國良.淺析遙感技術在地質找礦中的應用及發展前景[J].民營科技，2013（20）.

[2]何建明.芻議遙感技術在地質找礦中的應用[J].中國新技術新產品，2010（12）.

高光譜遙感技術及發展范文第4篇

關鍵詞：國土資源；遙感技術；土地資源調查；國土資源管理

Abstract: With the development and application of geographic information technology, remote sensing technology as a basic support technology which is widely used, it brings the gratifying achievements the impetus to the further exploration and development. In this paper, the present application situation and development trend of remote sensing technology in the land and resources of are analyzed and discussed, in order to promote the dissemination and development of better land resources remote sensing technology.

Key words: land resources; remote sensing technology; land resources survey; land and resources management

中圖分類號: TP79

0 前言

遙感技術具有很多無可比擬的優勢，它可以高效地獲取高分辨衛星數據，快速提取土地利用程度和地質構造等方面的信息，這些優勢使得遙感技術近年來在土地、礦產衛片執法檢查、土地利用動態監測及對其變更調查數據的復核以及地質災害勘察和礦產資源查找等諸多方面有著廣泛的應用。尤其是在1999年國土資源部在連續十年開展的國土利用動態遙感監測和其進行的第二次全國土地普查中，廣泛地采用了遙感技術，使其漸漸進入到土地資源調查評價領域，同時也顯示出廣闊的應用前景。

1 國土資源傳感技術的應用現狀

隨著遙感技術在國土資源領域中的應用逐漸廣泛和升級，其作用早已從初始時的遙感地質填土拓展到了地質災害預警預測、礦產資源開發多角度檢測，尤其是遙感技術在礦產資源調查和土地利用檢測等方面的運用，體現出絕對的競爭優勢，也使得其研究應用實現了跨越式發展。

1.1遙感技術與土地資源調查檢測

遙感技術跨越式地提升了獲取信息的效率，相比于傳統的數據采集技術，遙感技術可以全天候地獲取到更加豐富的信息，縮短了信息獲取的周期，有更好的動態性和多光普特性，因此很廣泛地應用到了我們的國土資源調查監測中。我國從上世紀80年代初開始利用衛星遙感技術進行土地狀況調查到現在，已經逐步建成了全國性的土地遙感監測體系，在此期間，遙感技術實現了標準化、規模化的發展，在土地資源調查監測中所起到的作用逐步加強。在2007年開展的全國土地調查中，遙感技術得到了進一步的規模化應用。

1.2遙感技術與地質及地質災害調查

基于航空航天技術與遙感技術的長足發展，地質環境監測和災害預警研究呈現出廣闊的前景。現代遙感技術在地震、泥石流和滑坡等地質災害的研究與調查中體現出了重大作用。

首先是新一代遙感影像填土技術的應用。其技術參數已經由當初的1:5萬區域地質調查發展到1:25萬填土實驗研究，在基于不同地質體的遙感影像差異基礎上，劃分了三級影像巖石填土單元，對三大巖類的解譯方法和地質構造的認識也提升到新的水平。2008年汶川地震，利用高精度遙感影像對環形構造和活動性線性構造進行提取分析，得到斷裂、冒沙和位移等方面要素，而且以構造的活動程度、規模以及與其他構造的結構關系等方面為依據，對余震發生的概率和危害程度作出識別和評價。另外，通過對比不同時相的遙感資料，可對崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的易發地作出預測并及時預防。

其次，遙感技術可為地質災害的檢測提供實時性的點對點服務。在1998年長江水災和2000年的易貢滑坡時，遙感技術對整個過程進行了實時監測，為指揮救災和災后重建工作提供了重要的參考依據。與此同時，環境與土地的遙感檢測技術已經實現了工程化應用。到目前為止，我國已經實現了對大部分城市的遙感動態檢測部署工作，對每年進行的土地執法、土地利用利用狀況普查提供了重要的便利、有效條件，使得每年的國土資源狀況調查得以順利進行。

1.3遙感技術與礦產資源調查及其開發利用檢測

高光譜遙感技術的應用，使得礦產資源開發和利用監測得到了有效的技術支撐。通過搭載于航空航天平臺上的成像光譜儀，高光譜遙感可以測量礦物等地物的光譜特性，得到圖譜合一的信息，以此進行地物識別和環境探測。從第一臺成像光譜儀A IS-1于1983年問世，實現了史無前列的“譜像合一”，成為遙感科學領域的一大跨越式發展，遙感地質的應用也由傳統的多光譜定性描述發展到高光譜定量物質組成的鑒別。自上世界90年代以來，我國已經對全國大部分省區和重點礦區進行了調查和監測，對不同礦種的開采位置、無證開采、廢棄物分布等情況有了基本的掌握。經過了多年的探索和改進，針對礦產資源開發形成了完善的遙感監測和調查的方法流程，規范了相關的技術標準，健全了相應的技術體系。這位我國在以后對其他地區的礦產資源探測和開發奠定了必要的技術支持和基礎。

另外，礦化蝕變提取技術的質地提升也為礦產資源的探測提供了必要的技術支持。通過分析TM圖像的比值主要成分，篩選出能夠突出礦化蝕變的高特征量利用空間濾波等圖像分類處理技術，在圖像上顯示出異常區，依次來辨別出礦化蝕變帶。利用遙感信息挑選出異常帶，已經成為礦產、油氣資源探測中常用的技術手段。

最后，還需提及的一項技術是微波遙感技術。實驗表明，在地形起伏的高地，采用DEM數據，將地面監測點同步到衛星軌道參數中，借助雷達多普勒方程產生衛星空間數據，，保證SAR數據的準確性。處理斑點噪聲時，只對噪聲作出弱化處理，主要技術思路是主成分去噪聲法。將雷達的弱信息和強信息進行分類合成，突出不同后向散射系數，加之利用紋理識別技術對不同地形的紋理度量分析，確定高山礦產資源的分布和量化。

2 國土資源遙感技術發展趨勢

作為一門綜合性極強的新技術應用，它的發展狀況與其構成技術成分的發展狀況密切相關。近年來，網絡技術、數據庫技術、GIS等都得到了卓有成效的進步，同時，土地利用現狀數據庫、土地利用規劃數據庫、土地執法監察數據庫等新形信息資料庫的建成和完善，遙感技術的獨特優勢體現得更加深刻和廣泛。

2.1我國國土資源遙感技術的差距

應用基礎性研究存在軟肋，發展滯后于當今最領先的水平。主要表現為對遙感新技術、方法等研發投入不足，現實工作中，主要精力忙于將現實已經成熟的技術方法應用到實際工作生產中去，而對于新的技術研發、跟進方面，顯得力不從心。使得我們的遙感技術一直都處于一個跟隨者的位置。

另一個因素是，我國的資源衛星無論在規模、性能還是技術等方面都存在很多缺陷，所以，盡管我們擁有自己的衛星，但是很多方面的實際應用中還不得已借助國外的衛星完成，嚴重制約了我國遙感技術的自主發展。

設備更新慢也同樣是制約遙感技術進步的一個重要因素。特別是自動成圖、數據庫建設、數據獲取、GIS應用等方面的設備嚴重老化，并且不是絕對地配套，難成系統。成為制約技術提升的一個重要瓶頸。

2.2發展趨勢

鑒于我國的遙感技術發展現狀，要改變我國遙感技術相對落后的局面，要從基礎性的環節做起，引進國外的先進傳感設備及其配套設備，同時還要在此基礎上進行在創新。同時與國際前沿技術緊密結合，爭取成為技術開拓的驅動者。總結起來，國土傳感技術的發展在如下幾個方面變化比較顯著。

遙感數據源更加多樣化，以滿足更多領域的需求。為保證航空遙感在國內的優勢，必須將航空與航天遙感技術同步起來。現在，環境與生態在國家的可持續發展方面中的地位日益突出，國家對其關注的程度也是前所未有。鑒于此，機載光譜成像儀、數字航空攝像儀等設備的引進和再開發會更快推動航空遙感技術的發展。這將進一步拓寬地理信息數據獲取的渠道和質量，使得遙感技術在新一輪地質填圖、城市綜合調查中的作用更加突出。

為適應國家各方面發展的需求，必須努力追蹤世界相關技術的發展前沿，采用產、學、研緊密結合的發展思路，推進對干涉雷達、3S技術系統的研究。對土地、海洋、地質礦產等資源領域展開更詳細、更精確的數據采集，建成集動態性、完善性、系統性好的信息系統，為決策提供更有質量水準的基礎資料。

借助航空航天采集到的具有高空間分辨率和高光譜分辨率的遙感數據，可以對城市環境進行綜合性檢測和研究，以適應我國城市的規模化和質量化發展。對于城市的各種指標如土壤、水體狀況，電磁輻射程度等都可以有詳盡、及時地了解。

3.總結

國土資源遙感技術在人類社會的現代化進程中發揮著越來越重要的作用，對于改善人類的生活環境、提升人們的生活水品和質量、更好處理人與自然的關系都扮演著不可替代的作用，作為我國發展的重要部分，國土遙感技術應被放在很高的戰略位置來看待。

【參考文獻】

[1] 趙福岳.遙感在1:25萬區域地質編圖工作中的應用效果和作用[J].國土資源遙感,1997, (3):17-19.

高光譜遙感技術及發展范文第5篇

[關鍵詞]遙感技術 大氣 環境監測 污染

中圖分類號：X8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）05-0211-01

一、概述

對于大氣環境污染問題，無論是我們個人還是我們的國家都需要對其引起高度重視，并采取一切措施對其實施科學的監測和治理。在對大氣環境實施監測過程中，遙感技術作為大氣污染控制的重要手段之一，始終發揮著重要的作用。遙感技術不只能對大范圍的大氣環境變化和大氣環境污染進行快速、動態、實時、省時省力地監測，同時還能對突發性大氣環境污染事情的發作、開展、停止進行實時、快速的跟蹤和監測，這樣就能及時采取相應的處置措施，從而減少大氣污染形成的損失。

二、大氣環境遙感監測技術的基本原理

遙感監測就是用儀器對一段距離以外的目標物或現象進行觀測，是一種不直接接觸目標物或現象而能收集信息，對其進行識別、分析、判斷的更高自動化程度的監測手段。它所起到的最重要作用就是不需要采樣而直接可以進行區域性的跟蹤測量，從而快速進行污染源的定點定位，污染范圍的核定，污染物在大氣中的分布、擴散等，從而獲得全面的綜合信息。根據所利用的波段，可以將遙感監測技術主要分為三種類型，即：紫外、可見光、反射紅外遙感技術；熱紅外遙感技術和微波遙感技術。大氣環境遙感監測作為遙感技術應用中較為重要的內容之一，在業務上與常規氣象要素的監測不同。常規氣象要素遙感監測主要是指測量大氣的垂直溫度剖面、大氣的垂直濕度剖面、降水量及頻度、云覆蓋率（云量和云層厚度） 和長波輻射、風（風速和風向）、地球輻射收支的測量等。而大氣環境遙感則是監測大氣中的臭氧（O3）、CO2、SO2、甲烷（CH4）等痕量氣體成分以及氣溶膠、有害氣體等的三維分布。這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜特征，如影響水汽分布的主要光譜波長在017μm，O3在0155～0165μm 之間存在一個明顯的吸收帶，因此我們實際上可通過測量大氣散射、吸收及輻射的光譜特征值而從中識別出這些組分來。研究表明，在衛星遙感中有兩個非常好的大氣窗可以用來探測這些組分，即位于可見光范圍內的 0140～0175μm 的波段范圍和在近紅外和中紅外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段處。

三、遙感技術在大氣環境監測中的應用

根據遙感技術的工作方式可以將其分為主動式遙感監測和被動式遙感監測兩品種型。

1、大氣環境的主動式空基遙感監測

星載或機載的微波雷達是當前大氣環境的主動式空基遙感的主要監測技術。主動式雷達是由發射機經過天線在很短的時間內，將一束很窄的大功率電磁波脈沖向目的物發射，隨后再應用同一天線對目的地物反射的回波信號停止承受后顯現的一種傳感器。回波信號的振幅、位相因物體的不同而不同，基于這一點就使其在承受處置后，目的地物的方向、間隔等數據能夠觀測出來。目前，多數國度都停止了空間雷達探測方案的制定。如：1993年美國NASA首先應用機載的探測雷對大氣中氣溶膠的散布停止了監測；1994年Bourdon.A在希臘雅典應用機載差分吸收雷達對雅典市上空的光化學霧停止了丈量，取得了一些大氣污染物如SO2、NO2、O3和氣溶膠等的空間散布數據。

2、大氣環境的被動式空基遙感監測

當前大氣環境的被動式地基遙感的主要監測技術有：太陽直接輻射的寬帶分光輻射遙感、微波輻射計遙感、多波段光度計遙感。所謂的太陽直接輻射遙感是應用日光在大氣中的衰減和散射，對大氣組分停止丈量，它是通過對可見光的丈量，來對氣溶膠的反演，應用紫外線波段來對大氣臭氧、二氧化碳等丈量。由于在很寬的頻率范圍內大氣分子的吸收輻射可產生特定的譜線，且不同分子及不同的能級躍遷所產生的譜線不同，微波輻射計就是經過對這些不同的輻射頻率信號的承受，從而對大氣組分停止反演。應用微波輻射計可將大氣臭氧和氯化物丈量出來，其對大氣臭氧的丈量精度和地基陶普生光譜儀丈量精度差不多。多波段光度計遙感是一種以太陽為光源的被動式地基遙感手腕，大氣中氣體分子以及大氣氣溶膠粒子會散射和吸收自大氣上界入射到地氣系統的太陽輻射，在空中所接納到的太陽輻射，包含了大氣中氣溶膠信息，經過接納到的輻射停止丈量，就可將氣溶膠的信息反演出來。從當前情況看，最為精準的辦法就是采用多波段光度計遙感來丈量氣溶膠光學厚度，多波段光度計遙感通常被用來對衛星遙感的結果停止校驗，如應用MODIS衛星材料對北京地域的氣溶膠光學厚度停止了丈量，與此同時也與應用空中光度計對北京地域的氣溶膠光學厚度停止的丈量結果停止了比擬。通過實驗可以證明，兩種辦法的丈量結果即精度相當，這也闡明了應用衛星遙感對氣溶膠的監測，是一種地基遙感監測較好的替代辦法。

四、遙感技術的未來發展趨勢

1、大氣環境遙感的定量化、集成化、系統化和全球化

地球觀測系統（ EOS） 是劃時代的長期發展的偉大工程，更是一項系統工程，該工程對環境與氣候變遷、全球變化、可持續發展研究等有極其重要的意義。大氣遙感在EOS 中占有重要地位，而現有的大氣遙感尤其是大氣環境遙感的“定量化”和“系統化”水平遠還不能滿足環境與氣候變遷要求，仍需要加強。

2、高光譜、高時間、高空間及多角度、多時相、多偏振等多種數據源的綜合應用

從當前國內外學者對大氣環境遙感監測的研究情況來看，他們在研究中對于大氣環境遙感所用的數據源研究要求的并不高，不只是受陸地衛星數據等單一數據源的限制，同時還需要高光譜分辨率、高空間分辨率或高時間分辨率的衛星遙感數據源。

3、遙感技術在大氣環境監測中的不斷發展，其優勢也逐漸被人們所認可，將遙感監測運用于大氣中各種污染氣體監測中，突顯其重要的使用價值，它能較為精確地提供在燃燒火焰里的激發態分子的轉動或振動的詳細信息

對各種紅外源實行遠距離的非接觸型遙測；監測速度快、精度高；對光譜輻射的能量分布實行絕對監測。總之，遙感技術的發展以與普及，對于實現科學有效的監測大氣環境提供了重要的知識幫助，從而有助于保護大氣環境。

參考文獻

[1] 徐靜茹《遙感技術在大氣環境監測中的應用研究》[J]，《資源節約與環保》2014年05期.