高光谱遥感技术及发展

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高光谱遥感技术及发展范文第1篇

农作物遥感识别是遥感技术在农业领域应用的重要内容,也是资源遥感的重要组成部分。植被光谱不仅具有高度相似性和空间变异性,而且具有时间动态性强等特点。不同植被的光谱随时间的变化规律也具有明显的区别,因此充分发挥高光谱遥感的独特性能,特别是其在区分地表细微差别方面的优势,同时结合植被的时间动态特征,将大大提高土地覆盖类型的识别与分类精度。熊桢等基于获得的常州水稻生长期80波段PHI航空高光谱图像,利用混合决策树方法对水稻品种进行了高光谱图像精细分类,完成了对11种地物(其中6个水稻品种)的划分,测试样本的分类精度达到94.9%[7-8]。林文鹏等以中国华北地区冬小麦识别为例,利用MODIS自身光谱信息,即可实现作物遥感全覆盖自动识别,并可达到较高的精度,比传统方法认为的冬小麦遥感识别的最佳时间(返青期的3月份)提前约一个季度[9]。刘亮等以北京顺义区为研究区域,利用高光谱遥感数据,通过逐级分层分类方法进行农作物信息提取与分类,并对分类图进行了随机抽样检查,各种农作物的分类精度均达到95%以上[10]。刘良云等利用OMIS图像的波段20(中心波长为687nm)和波段35(中心波长为853nm)计算了归一化发射率方法反演得到的试验区的地物表面温度(LST),进而在NDVI-LST空间生成了6类典型地物(生长旺盛小麦、较稀疏小麦、池塘水体、淤泥湿地、水草、土壤)的散点图,并采用最大似然分类算法,根据地物表面温度和归一化植被指数,利用上述6类地物样本,对北京小汤山精细农业示范区的OMIS遥感图像进行了分类,得到了较好的分类结果[11]。以上研究结果表明,高光谱遥感技术能有效地对作物进行分类和识别,且分类精度较高,这对于大比例尺尺度上研究地表作物覆盖,提取更加细致的信息提供了有力保障。

2高光谱遥感监测作物叶面积指数、生物量和叶绿素含量

叶面积指数(LAI)通常是指单位面积土地上所有叶片表面积的总和,或单位面积上植物叶片的垂直投影面积总和。它是生态系统的一个重要结构参数,可用来反映植物叶面数量、冠层结构变化、植物群落生命活力及其环境效应,为植物冠层表面物质和能量交换的描述提供结构化的定量信息[12]。叶面积指数与生物量(干重、鲜重)和叶绿素是衡量作物生长状况的重要指标。如何利用遥感技术实时监测植株叶面积、生物量和叶绿素,对于作物的管理调控及估产具有重要意义。王秀珍等[13]采用单变量线性与非线性拟合模型和逐步回归分析,建立了水稻LAI的高光谱遥感估算模型,提出高光谱变量与LAI之间的拟合分析中,蓝边内一阶微分的总和与红边内一阶微分总和的比值和归一化差植被指数是最佳变量。黄春燕等利用棉花不同品种、不同密度冠层关键生育时期的反射光谱数据,应用光谱多元统计分析技术与光谱微分处理技术,建立了基于植被指数和归一化植被指数的5种函数形式的棉花干物质积累估测模型[14]。唐延林等测定了不同品种类型、不同株型、不同发育期的春玉米叶片及其他器官、不同叶位叶片及叶片不同部位的高光谱反射率和叶片叶绿素、类胡萝卜素含量,提出叶片叶绿素和类胡萝卜素浓度与光谱植被指数R800/R550、R673/R640、PSSRa、PSNDa、RCh、CARI、λred、Dλred和Sred极显著相关[15]。吴长山等对早播稻、晚播稻和玉米的多时相群体光谱测量数据和相应的叶片叶绿素密度测量数据进行了相关性分析,结果表明早播稻、晚播稻和玉米的群体光谱反射率数据及其导数光谱数据与叶绿素密度具有很好的相关性[16]。Tumbo等指出玉米V6生长阶段的叶绿素水平是其氮含量的重要指示器,利用光谱反射建立的模型可稳定地预测玉米在V6生长阶段的叶绿素水平[17]。金震宇等获取了水稻生育期的光谱反射率数据,并利用SPAD-502叶绿素仪测量对应叶片的叶绿素浓度,对光谱数据和实际测量值进行了相关性分析,发现水稻叶片叶绿素浓度与其光谱反射率具有相关性,且在450~680nm和750~770nm光谱区内相关性较好,在686nm处两者的相关性最高;水稻叶片的“红边”拐点位置波长与其叶绿素浓度具有很强的相关性(复相关系数为0.88)[18]。Shibayama等利用多元回归方法分析了水稻多时相的可见光、近红外和中红外光谱与叶面积指数、干生物量及产量的关系,并研究了水稻冠层的可见光、近红外和中红外反射光谱,进而评价水稻的缺水情况,结果表明,其一阶导数光谱在960nm处与水稻冠层水分指数具有很高的相关性,可用于指导灌溉作业[19]。由以上研究结果可知,利用高光谱数据可以及时估算及预测作物的生物量、叶面积指数、叶绿素等生理参数。目前,光谱特征正成为实时、快速监测作物长势的有效手段。

3高光谱遥感监测作物养分及水分状况

在农作物生产中,水肥是影响作物生长的最主要因素之一。氮磷钾肥是作物生长和产量形成所必需的重要元素;水分是作物的主要组成成分,水分亏缺将直接影响作物的生理生化过程和形态结构,从而影响作物生长。因此,及时准确地监测作物的水分状况对提高作物水分管理水平、指导节水农业生产具有重要意义。利用高光谱遥感技术对作物矿质营养和水分胁迫进行监测,进而估算作物的营养和需水状况,从而指导施肥灌溉,是近年来发展起来的一门新技术。Tomas等研究表明,氮、磷、钾等元素的缺乏可导致小麦叶绿素含量降低和可见光(400~700nm)及近红外波段(700~1100nm)光谱反射率增加[20]。唐延林等研究了不同供氮水平下2个水稻品种冠层、主茎叶片在不同发育期的高光谱反射率及对应的叶绿素、类胡萝卜素含量,结果表明,不同供氮水平的水稻冠层和叶片光谱差异明显,其光谱反射率随供氮水平的提高在可见光范围内降低,在近红外区域增高[21]。冯伟等研究了小麦叶片氮积累与冠层高光谱参数的定量关系,结果表明,冠层叶片氮积累量随着施氮水平的提高而增加,光谱反射率在不同叶片氮积累水平下发生相应变化[22]。黄春燕等利用非成像高光谱仪,获取棉花不同品种、不同密度冠层关键生育时期的反射光谱数据,并应用光谱多元统计分析技术对光谱数据进行了分析计算,结果表明,基于高光谱数据的棉花冠层叶绿素密度的遥感估测可间接用于棉花冠层叶片氮积累量的监测研究[23]。吴华兵等分析了不同施氮水平下不同棉花品种叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系,建立了棉花叶片氮积累量的敏感光谱参数及预测方程,结果显示,棉花叶片氮积累量和冠层高光谱反射率均随施氮水平的变化而变化[24]。Milton等通过水培试验发现大豆缺磷导致红、黄波段的反射率增加,且无红移现象发生[25]。王珂等研究表明,580~710nm和750~950nm波段可作为检测水稻钾营养水平的冠层光谱敏感波段[26]。谷艳芳等测定了不同水分胁迫下冬小麦的高光谱反射率和红边参数,结果表明,不同水分处理下冬小麦高光谱反射率具有绿色植物特征[27]。Ramalingam等利用多光谱图像传感器对叶面水分进行了测量,获得了可见光(400~700nm)、短波近红外(700~1300nm)和近红外(1300~2500nm)区域的叶面反射光谱,并采用光谱背景补偿技术提高了叶面水分的预测精度[28]。其研究发现,可见光、近红外区域受背景影响较小,而短波近红外区域受背景影响较大。孙莉等分析了水分胁迫下新疆北部地区棉花冠层关键生育期的高光谱数据,结果表明,红边位移现象结合红边幅度变化可用于诊断棉花水分胁迫,其关键是建立相应合理的诊断指标体系[29]。以上大量研究结果表明,利用高光谱遥感技术可以对作物的营养状况和水分含量进行比较准确的分析和检测,为变量施肥和灌溉提供参考,从而节省农业资源的投入。高光谱养分和水分诊断模型在农业生产中具有较高的应用价值和广阔的应用前景。

4农作物长势监测和估产

高光谱遥感的超多波段(几十、上百个)和高分辨率(3~20nm)使其可用于探测植被的精细光谱信息(特别是植被各种生化组分的吸收光谱信息),反演植被各生化组分的含量,监测植被的生长状况。另外,还可通过高光谱信息监测植物病虫害。植物病虫害监测是通过监测叶片的生物化学成分来实现的,病虫害感染导致叶片叶肉细胞的结构发生变化,进而使叶片的光谱反射率发生变化。MinghuaZhang等研究了西红柿在晚疫病胁迫下的叶片光谱反射率,结果表明,近红外区域,特别是0•7~1.3μm对病虫害的反应比可见光波段更敏感,健康植物和受病虫害影响的植物可见光波段光谱反射率仅相差1•19%,而近红外波段两者光谱反射率差值达到10%[30]。蔡成静等研究发现,同种健康小麦和发生条锈病的小麦植株(包括病害处于潜伏期的植株)的光谱特征存在明显差异,而这些差异主要体现在某个或某几个光的光谱吸收带上[31]。同时,蔡成静等对不同病情指数下小麦冠层的光谱进行了研究,发现小麦条锈病冠层反射率随小麦病情指数的变化呈明显而有规律的变化[31]。乔红波等分析了不同严重度小麦白粉病冠层光谱反射率及病情指数,结果表明,灌浆期地面光谱测量冠层光谱反射率和低空遥感数字图像反射率与小麦白粉病病情指数存在显著的相关关系[32]。乔红波等研究了发病小麦冠层的高光谱遥感数据特征,获得了近地和对应高空2个不同平台的光谱数据,经比较分析,发现高空获得的光谱反射率在可见光谱区域明显大于近地获得的光谱反射率[33]。吴彤等利用地面高光谱数据,分析和比较了正常生长芦苇和受蝗虫危害芦苇的冠层反射光谱和高光谱特征,并建立了高光谱特征参数与芦苇叶面积指数(LAI)的关系模型,结果表明,虫害光谱指数(DSI)最能反映研究区芦苇受蝗虫危害的程度[33]。利用遥感信息进行作物估产是利用某种植被指数在作物生长发育关键期内的和与产量的实测或统计数据间建立的各种形式的相关方程来实现的,如目前单产估算应用较多的是回归分析法,其基本原理为:y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+…+bixi+e式中,y为作物产量;xi为经过平滑的光谱反射率或NDVI指数[34]。唐延林等结合水稻的生长发育规律,对水稻抽穗后冠层、叶片和穗进行了高光谱反射率测定,根据光谱曲线特征构建了新的高光谱植被指数,利用相关分析方法分析水稻理论产量和实际产量与这些植被指数及冠层红边参数的相关关系,建立了水稻高光谱单产估算模型[35]。白丽等结合棉花生长发育规律,对棉花各时期冠层的高光谱反射率进行了测定,并根据光谱曲线特征构建了高光谱植被指数,基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次地面光谱和产量测定,对光谱反射率与产量进行了统计分析,结果表明,各生育期可见光波段、近红外波段及短波红外波段光谱反射率与产量分别呈显著负相关、显著正相关与显著负相关,在此基础上建立了棉花高光谱估算模型[36]。从上述研究结果可知,利用高光谱遥感技术可以快速、简便、大面积、无破坏、客观地监测作物的长势并对作物进行估产,高光谱遥感技术在生产中具有良好的应用前景,是农作物长势监测和估产的主要发展方向。

5问题和展望

利用高光谱遥感技术获取作物的相关信息是探测作物营养状态和长势信息的有效手段,但从目前国内外研究情况来看,很多研究仍停留在前期阶段,很多问题尚需解决。

(1)目前,高光谱遥感在农业生产上的应用主要集中在作物个体生长状况与作物叶片光谱关系的研究上,对作物群体的高光谱研究很少,因此高光谱遥感还不能在农业生产中大量应用。

(2)由于作物生长环境的复杂性,遥感成像过程带来的同物异谱、同谱异物现象非常普遍。这是长期困扰遥感应用的一大问题,解决此问题是高光谱遥感广泛应用于农业生产的关键。

高光谱遥感技术及发展范文第2篇

关键词：遥感岩石矿物识别；矿化蚀变信息提取；地质构造信息提取；植被波谱特征；多光谱遥感技术；高光谱遥感技术；遥感生物地球化学技术；地质找矿

中图分类号：TP7文献标识码： A 文章编号：

一、遥感技术的地质应用

地质是指地球的性质和特征。主要指地球的物质组成、结构、构造、发育历史等，包括地球的圈层分异、物理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分、岩层和岩体的产出状态、接触关系，地球的构造发育史、生物进化史、气候变迁史，以及矿产资源的赋存状况和分布规律等。遥感图像提供了大量的地质信息，包括矿产和环境地质信息，利用这些信息，可以使地质工作者预先熟悉工作区的地质情况，科学决策拟投入的工作量、工作方法和研究目的。所谓遥感地质制图就是利用遥感的方法完成地质图的绘制。分为航天遥感地质制图和航空遥感地质制图。

1、航天遥感地质制图

航天遥感是指以航天器为传感器承载平台的遥感技术。航天遥感实践中，针对具体应用需求，选择不同的传感器，如成像雷达、多光谱扫描仪等，通过卫星地面站获取合适的覆盖范围的最新图像数据，利用遥感图像专业处理软件对数据进行辐射校正、增强、融合、镶嵌等处理。同时，借助应用区域现有较大比例尺的地形数据，对影像数据进行投影变换和几何精确纠正，并从地形图上获得主要地名点、主干构造、底层、岩体，以及矿床矿点、物化探异常信息，进行相应的标注和整饰，制作地质数字正射影像图。

2、 航空遥感地质制图

所谓航空遥感是指以航空器如飞机、飞艇、热气球等为传感器承载平台的遥感技术。根据不同的应用目的，选用不同的传感器，如航空摄影机、多光谱扫描仪、热红外扫描仪、CCD 像机等，获取所需航摄像片和扫描数据进行地质制图。实践表明，遥感地质制图是一项新技术，不仅有它的优点而且也有它的缺点。遥感地质制图比常规的地质制图节省了大量的野外工作量，而且对客观现象的表示优于常规地质图，其主要的优势在于周期短、成本低。但是，因为野外工作量少，也带来一定的缺点。例如地质观测点的数量、样品种类和数量、地层和构造产状等不如常规地质图详细充实。

二、遥感技术的找矿应用

1、直接应用———遥感蚀变信息的提取岩浆热液或汽水热液使围岩的结构、构造和成分发生改变的地质作用称为围岩蚀变。围岩蚀变是成矿作用的产物，围岩蚀变的种类（组合）与围岩成分、矿床类型有一定的内在联系，围岩蚀变的范围往往大于矿化的范围，而且不同的蚀变类型与金属矿化在空间分布上常具规律可循，因此，围岩蚀变可作为有效的找矿标志。

1.1 蚀变遥感异常找矿标志围岩蚀变是热液与原岩相互作用的产物。常见的蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、云英岩化、夕卡岩化等。

1.2 信息提取的实现与地物发生反射、透射等作用的电磁波是地物信息的载体，地物的光谱特性与其内在的物理化学特性紧密相关，物质成分和结构的差异造成物质内部对不同波长光子的选择性吸收和反射。具有稳定化学组分和物理结构的岩石矿物具有稳定的本征光谱吸收特征，光谱特征的产生主要是由组成物质的内部离子、基团的晶体场效应或基团的振动效果引起的。各种矿物都有自己独特的电磁辐射，利用波谱仪对野外采样进行光谱曲线测量，根据实测光谱与参考资料库中的参考光谱进行对比，可以确定出样品的吸收谷，识别出矿物组合。根据曲线的吸收特征，选择合适的图像波段进行信息提取。根据量子力学分子群理论，物质的光谱特征为各组成分子光谱特征的简单叠加。传感器在空中接收地表物质的光谱特性，因为探测范围内有干扰介质存在（白云、大气、水体、阴影、植被、土壤等），因此，在进行蚀变矿物信息提取时，根据干扰物质的光谱曲线出发，进行预处理消除干扰。目前遥感找矿蚀变异常信息的提取有多种方法，例如波段比值法、主成分分析法、光谱角识别法和MPH 技术（MaskPCAandHIS）、混合象元分解等。

2、遥感技术间接找矿的应用

2.1 地质构造信息的提取内生矿产在空间上常产于各类地质构造的边缘部位及变异部位，重要的矿产主要分布于板块构造不同块体的结合部或者近边界地带，在时间上一般与地质构造事件相伴而生，矿床多成带状分布，成矿带的规模和地质构造变异大致相当。遥感找矿的地质标志主要反映在空间信息上。从与区域成矿相关的线状影像中提取信息（主要包括断裂、节理、推覆体等类型），从中酸性岩体、火山盆地、火山机构及深部岩浆、热液活动相关的环状影像提取信息（包括与火山有关的盆地、构造），从矿源层、赋矿岩层相关的带状影像提取信息（主要表现为岩层信息），从与控矿断裂交切形成的块状影像及与成矿有关的色异常中提取信息（如与蚀变、接触带有关的色环、色带、色块等）。当断裂是主要控矿构造时，对断裂构造遥感信息进行重点提取会取得一定的成效。遥感系统在成像过程中可能产生“模糊作用”，常使用户感兴趣的线性形迹、纹理等信息显示得不清晰、不易识别。人们通过目视解译和人机交互式方法，对遥感影像进行处理，如边缘增强、灰度拉伸、方向滤波、比值分析、卷积运算等，可以将这些构造信息明显地突现出来。除此之外，遥感还可通过地表岩性、构造、地貌、水系分布、植被分布等特征来提取隐伏的构造信息，如褶皱、断裂等。提取线性信息的主要技术是边缘增强。

2.2 矿床改造信息标志矿床形成以后，由于所在环境、空间位置的变化会引起矿床某些性状的改变。利用不同时相遥感图像的宏观对比，可以研究矿床的剥蚀改造作用;结合矿床成矿深度的研究，可以对此类矿床的产出部位进行判断。通过研究区域夷平面与矿床位置的关系，可以找寻不同矿床在不同夷平面的产出关系及分布规律，建立夷平面的找矿标志。另外，遥感图像还可进行岩性类型的区分应用于地质填图，是区域地质填图的理想技术之一，有利于在区域范围内迅速圈定找矿靶区。

三、遥感找矿的发展前景

1、高光谱数据及微波遥感的应用

高光谱是集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术。它利用成像光谱仪以纳米级的光谱分辨率,成像的同时记录下成百条的光谱通道数据, 从每个像元上均可以提取一条连续的光谱曲线, 实现了地物空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获取, 因而具有巨大的应用价值和广阔的发展前景。成像光谱仪获得的数据具有波段多, 光谱分辨率高、波段相关性高、数据冗余大、空间分辨率高等特点。高光谱图像的光谱信息层次丰富, 不同的波段具有不同的信息变化量, 通过建立岩石光谱的信息模型, 可反演某些指示矿物的丰度。充分利用高光谱的窄波段、高光谱分辨率的优势, 结合遥感专题图件以及利用丰富的纹理信息, 加强高光谱数据的处理应用能力。微波遥感的成像原理不同于光学遥感, 是利用红外光束投射到物体表面, 由天线接收端接收目标返回的微弱回波并产生可监测的电压信号, 由此可以判定物体表面的物理结构等特征。

2、3S 的结合。

3S 是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）及全球定位系统（GPS）的简称。利用GPS 能迅速定位，确定点的位置坐标并科学地管理空间点坐标。海量的遥感数据需庞大的空间，因此要有强大的管理系统，随着当今人力资源价格的升高，在区域范围内找矿时，遥感表现出最小投入获得最大回报的优势，那么RS 与GIS 的结合也就势在必行，因为GIS 更有利于区域范围的影像管理及浏览。随着3S 技术的进展，遥感数据的可解译程度与解译速度得到进一步提高。目前，地质工作者尝试将3S 与VS（可视化系统）、CS（卫星通讯系统）等技术综合应用，取得了较好的效果.

3、地物化遥的有机融合

矿床的形成是多种地质作用综合的结果，矿床形成后又会经历后期的破坏或者叠加成矿作用，因此，任何一种单一的找矿手段都不可避免地遭遇地质多解性的困扰，实现地物化遥多种找矿方法与手段的有机融合，能有效地提高找矿效果，并从总体上降低找矿成本。目前，以遥感信息为主体，结合地质、地球物理、地球化学等多源地学数据的综合信息找矿法已经形成。

4、遥感植物地球化学

在高植被覆盖区实现遥感波谱数据与矿致植物地球化学异常的有机融合，将会较好地推进遥感找矿技术在植被覆盖区的应用。

四、结束语

遥感技术应用于地质找矿必须以现代成矿理论为指导, 以图像处理手段和综合解译分析为主要工作方法, 密切结合野外地质调查, 建立遥感地质找矿模式, 预测找矿远景区, 缩小找矿靶区, 实现遥感找矿的日的。遥感技术应用于地质找矿, 在地质工作程度较低、地形条件较差、交通不便的高寒地区具有常规地质方法不可替代的优越性, 应综合运用多种手段, 进行综合分析研究, 才能充分发抨遥感技术的优势, 取得更好的找矿效果。

参考文献

[1]耿新霞.杨建民.张玉君等．遥感技术在地质找矿中的应用及发展前景［J］.地质找矿论丛.2012，23（2）：89－93．

高光谱遥感技术及发展范文第3篇

[关键词]地质找矿 遥感技术 蚀变遥感异常

[中图分类号] P237 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-127-2

矿产资源供需矛盾的升级，对地质找矿的质量和效率提出了更高的要求，而遥感技术的应用和推广为其提供了便捷，并取得了一系列的可喜成绩，不少矿产资源相继被发现和开发，创造了良好的经济效益和社会效益，而且随着遥感技术的不断创新和广泛应用，必将会进一步提高地质找矿效率，从而发现更多的矿源以满足社会需求。

1遥感技术概述

兴起于20世纪60年代的遥感技术，是基于电磁波理论，借助相应的传感仪器收集远距离目标所反射或辐射的电磁波信息，经处理后成像，以此探测和识别地面各种景物的一项综合技术，已被广泛应用于地质、水文、海洋、测绘、农业、气象等诸多领域。其中在地质找矿中发挥的效用尤为凸显，如大兴安岭西坡18个含煤盆地、伊利盆地铀矿床的扩大、塔里木盆地的石油天然气的发现等都借助了遥感技术，其主要是利用遥感技术获取客观、全面的记录了地表综合景观几何特征的遥感影响，然后加以分析，得出地表景观分布、形态以及物质结构和成分等信息，以此识别地物，为发现矿源提供有力依据和参考。

2遥感技术在地质找矿中的具体应用

遥感技术具有多波段、宏观性、立体感强、信息量大、便于定位等显著优势，是地质找矿必不可少的技术手段，其具体应用主要体现为下述几点：

2.1提取矿化蚀变信息

在地质找矿中，通常将围岩蚀变视为重要的找矿标志之一，主要是因为其种类与矿床类型、围岩成分有关，而且在空间分布上与金属矿化常具规律可循，故在地质找矿中应首先了解围岩蚀变类型与矿种的关系（如下图所示）。

由于地物与物理化学特征与光谱特定密切相关，其物质结构和成分差异会在吸收和反射光子波长中显现出来，因此可基于不同矿物的不同电磁辐射，借助波谱仪进行野外采样用于测量光谱曲线，通过对比参考光谱识别矿物组合。考虑到传感器在接收光谱特性时会受到大气、白云、植被等干扰介质的影响，因此应对吸收谷所在的宽度、深度、波长位置、对称性等加以处理，此时我们可以利用多光谱TM、ASTER、ETM+或者少量的微波遥感、高光谱等数据，以及分析主成分、比较波段、识别光谱角、分解混合象元、MPH等方法和技术提取矿蚀变异常信息，目前ETM+（TM）、基于ETM+数据的综合遥感技术等在提取蚀变遥感信息中成效较为显著，并形成了一套独特且相对成熟的蚀变遥感异常提取技术，即以校正辐射、几何、大气，去除植被、云、水等干扰介质为基础，以ETM+（TM）为主的信息提取技术，以PCA主分量为主，以波段比值为辅，结合分析光谱角的分析方法，分级、门限化处理信息，以此得到分级的蚀变遥感异常图，为围岩蚀变找矿提供了很大助益，如新疆哈图的喀尔色巴依克斯套、托玛尔勒的金矿蚀变带的发现利用的是ETM+数据的综合遥感技术，而新疆野马井的5个成矿远景区和多处金矿点、铜矿点的发现则利用了ETM+（TM）技术。

2.2识别地质岩石矿物

成矿的赋存条件多以特定的岩石组合和类型为物质基础，可见对于成矿来说，岩石的作用不言而喻，而岩石、矿物自身的光谱特性也为利用遥感技术获取遥感信息用于识别岩性提供了必要条件。通常用于识别岩性的方法主要为增强、变换、分析遥感图像，借助图像中颜色、色调、纹理等增强后的差异性，最大限度的区分岩相、划分岩性组合或岩石类型，如岩浆岩、沉积岩、变质岩等。一般情况下，当波长处于8-14μm时为热红外域，反映的是岩石、矿物光谱中的发射特征，当其处于0.4-2.5μm时则为可见近-短波红外域，反映的是岩石、矿物光谱中的反射特征。

遥感技术在识别岩石、矿物中的应用也较为常见，如二宫芳树利用ASTER热红外遥感技术提取了帕米尔东北边缘试验区的硅酸盐岩、碳酸盐岩、硅质岩的岩性；而Crosta则以研究区域内的蚀变特征和地质情况为依据，基于USGS矿物光谱数据库，创建了单矿物的识别标准，并利用AVIRIS获取了遥感图像，从而提取了明矾石、白云母、高岭石等矿物。因以空间特征和地物光谱的差异性为基础的高光谱成像遥感技术具有数据量大、分辨率高、波段超多等优势，其窄波段可用于矿物吸收特征的区别，配以重建地物光谱、量化并提取光谱特征、定量分析混合象元等，可实现对矿物岩石的有效区分，因而在识别岩石矿物中得以广泛应用，但应注意，该种技术适用于岩石、植被稀少的区域，这也从侧面反映出遥感识别岩石矿物技术应该不断改进和创新，以此也适用于植被土壤覆盖率较高的区域。

2.3解译地质构造信息

通常重要的矿产多分布于板块交接处或近边界区域，时间与地质构造事件密切相关，而且成矿带的规模与地质构造变动基本一致，故可利用遥感技术获取空间信息用于地质找矿。

在此可借助遥感技术获取相应的影像，然后提取与研究范围内成矿构造有关的线状信息，与赋矿岩层、矿源层等有关的带状信息，与热液活动、火山盆底等有关的环状信息，与蚀变、矿化、接触带有关的色块、色带、色环等信息，若断裂为控矿的主要构造，此时重点提取遥感影响中的断裂信息意义重大，但在具体实践中，遥感系统可能会因模糊作用导致所关注的纹理、线性行迹等难以识别，影响分析结果，以此可借助目视解译、人机交互等处理遥感影响，如增强边缘、分析比值、拉伸灰度、卷及运算等，以此突出地质构造信息，同时遥感技术也可基于地貌、地表岩性、植被和水系分布等特征提取褶皱等隐伏的地质构造信息。而针对矿床改造，可通过宏观对比不同时期的遥感影响，结合研究成矿深度，判断矿床的产出位置，以及对其剥蚀改造作用进行研究。如赵少杰应用ETM+遥感技术和数据，在桂东地区解译了线性和环形构造，并结合几何分形学对其地质构造进行了分析，最终发现了3个成矿远景区。

此外，遥感技术在利用植被波普进行地质找矿中也有用武之地，在一定程度上解决了植被高覆盖率区域地质找矿难的问题。因植物体内的重金属含量对其生态、生理等会产生一定的影响，如此一来，其叶面光谱的波形和反射率会出现异常，从而在遥感影响中呈现不同的色彩、色度和灰度，然后利用遥感技术将其提取出来。

3遥感技术在地质找矿中的应用前景

一是基于高光谱综合技术的高光谱数据因可同步获取地物空间、光谱、辐射等信息，应用价值巨大，因而发展前景十分广阔；二是微波遥感因具备波段范围广、穿透性强、可全天时、全天候获取信息，利于提取地质构造信息，因此应用潜力很大，但应妥善处理消除斑噪、校正辐射、极化方式等关键技术；三是GIS、GPS、RS三大技术势必会实现有效的融合，以此为提高遥感数据的解译速度和程度提供重要保障；四是用于融合基于多光谱、微波、高光谱等遥感数据的技术会应运而生，如融合雷达图像和光学图像，既利于图像分辨率和纹理识别能力的提高，也利于矿物类型的识别；五是用于接收图像、处理和提取信息的技术会更加完善，以此便于接收更为细小、微弱的地质信息，解决图像失真问题，提高不同格式图像的兼容性和海量数据处理速度等。

4结束语

综上所述，遥感技术为地质找矿工作注入了新的活力，也为其提供了必要的技术支持，对于提高地质找矿效率、扩充矿产储量意义重大，而且随着社会对矿产资源的不断需求，以及先进理论和科学技术的不断发展，遥感技术必将会为地质找矿提供更优质的服务，从而促进经济可持续发展。

参考文献

[1]张磊，秦国良.浅析遥感技术在地质找矿中的应用及发展前景[J].民营科技，2013（20）.

[2]何建明.刍议遥感技术在地质找矿中的应用[J].中国新技术新产品，2010（12）.

高光谱遥感技术及发展范文第4篇

关键词：国土资源；遥感技术；土地资源调查；国土资源管理

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

中图分类号: TP79

0 前言

遥感技术具有很多无可比拟的优势，它可以高效地获取高分辨卫星数据，快速提取土地利用程度和地质构造等方面的信息，这些优势使得遥感技术近年来在土地、矿产卫片执法检查、土地利用动态监测及对其变更调查数据的复核以及地质灾害勘察和矿产资源查找等诸多方面有着广泛的应用。尤其是在1999年国土资源部在连续十年开展的国土利用动态遥感监测和其进行的第二次全国土地普查中，广泛地采用了遥感技术，使其渐渐进入到土地资源调查评价领域，同时也显示出广阔的应用前景。

1 国土资源传感技术的应用现状

随着遥感技术在国土资源领域中的应用逐渐广泛和升级，其作用早已从初始时的遥感地质填土拓展到了地质灾害预警预测、矿产资源开发多角度检测，尤其是遥感技术在矿产资源调查和土地利用检测等方面的运用，体现出绝对的竞争优势，也使得其研究应用实现了跨越式发展。

1.1遥感技术与土地资源调查检测

遥感技术跨越式地提升了获取信息的效率，相比于传统的数据采集技术，遥感技术可以全天候地获取到更加丰富的信息，缩短了信息获取的周期，有更好的动态性和多光普特性，因此很广泛地应用到了我们的国土资源调查监测中。我国从上世纪80年代初开始利用卫星遥感技术进行土地状况调查到现在，已经逐步建成了全国性的土地遥感监测体系，在此期间，遥感技术实现了标准化、规模化的发展，在土地资源调查监测中所起到的作用逐步加强。在2007年开展的全国土地调查中，遥感技术得到了进一步的规模化应用。

1.2遥感技术与地质及地质灾害调查

基于航空航天技术与遥感技术的长足发展，地质环境监测和灾害预警研究呈现出广阔的前景。现代遥感技术在地震、泥石流和滑坡等地质灾害的研究与调查中体现出了重大作用。

首先是新一代遥感影像填土技术的应用。其技术参数已经由当初的1:5万区域地质调查发展到1:25万填土实验研究，在基于不同地质体的遥感影像差异基础上，划分了三级影像岩石填土单元，对三大岩类的解译方法和地质构造的认识也提升到新的水平。2008年汶川地震，利用高精度遥感影像对环形构造和活动性线性构造进行提取分析，得到断裂、冒沙和位移等方面要素，而且以构造的活动程度、规模以及与其他构造的结构关系等方面为依据，对余震发生的概率和危害程度作出识别和评价。另外，通过对比不同时相的遥感资料，可对崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的易发地作出预测并及时预防。

其次，遥感技术可为地质灾害的检测提供实时性的点对点服务。在1998年长江水灾和2000年的易贡滑坡时，遥感技术对整个过程进行了实时监测，为指挥救灾和灾后重建工作提供了重要的参考依据。与此同时，环境与土地的遥感检测技术已经实现了工程化应用。到目前为止，我国已经实现了对大部分城市的遥感动态检测部署工作，对每年进行的土地执法、土地利用利用状况普查提供了重要的便利、有效条件，使得每年的国土资源状况调查得以顺利进行。

1.3遥感技术与矿产资源调查及其开发利用检测

高光谱遥感技术的应用，使得矿产资源开发和利用监测得到了有效的技术支撑。通过搭载于航空航天平台上的成像光谱仪，高光谱遥感可以测量矿物等地物的光谱特性，得到图谱合一的信息，以此进行地物识别和环境探测。从第一台成像光谱仪A IS-1于1983年问世，实现了史无前列的“谱像合一”，成为遥感科学领域的一大跨越式发展，遥感地质的应用也由传统的多光谱定性描述发展到高光谱定量物质组成的鉴别。自上世界90年代以来，我国已经对全国大部分省区和重点矿区进行了调查和监测，对不同矿种的开采位置、无证开采、废弃物分布等情况有了基本的掌握。经过了多年的探索和改进，针对矿产资源开发形成了完善的遥感监测和调查的方法流程，规范了相关的技术标准，健全了相应的技术体系。这位我国在以后对其他地区的矿产资源探测和开发奠定了必要的技术支持和基础。

另外，矿化蚀变提取技术的质地提升也为矿产资源的探测提供了必要的技术支持。通过分析TM图像的比值主要成分，筛选出能够突出矿化蚀变的高特征量利用空间滤波等图像分类处理技术，在图像上显示出异常区，依次来辨别出矿化蚀变带。利用遥感信息挑选出异常带，已经成为矿产、油气资源探测中常用的技术手段。

最后，还需提及的一项技术是微波遥感技术。实验表明，在地形起伏的高地，采用DEM数据，将地面监测点同步到卫星轨道参数中，借助雷达多普勒方程产生卫星空间数据，，保证SAR数据的准确性。处理斑点噪声时，只对噪声作出弱化处理，主要技术思路是主成分去噪声法。将雷达的弱信息和强信息进行分类合成，突出不同后向散射系数，加之利用纹理识别技术对不同地形的纹理度量分析，确定高山矿产资源的分布和量化。

2 国土资源遥感技术发展趋势

作为一门综合性极强的新技术应用，它的发展状况与其构成技术成分的发展状况密切相关。近年来，网络技术、数据库技术、GIS等都得到了卓有成效的进步，同时，土地利用现状数据库、土地利用规划数据库、土地执法监察数据库等新形信息资料库的建成和完善，遥感技术的独特优势体现得更加深刻和广泛。

2.1我国国土资源遥感技术的差距

应用基础性研究存在软肋，发展滞后于当今最领先的水平。主要表现为对遥感新技术、方法等研发投入不足，现实工作中，主要精力忙于将现实已经成熟的技术方法应用到实际工作生产中去，而对于新的技术研发、跟进方面，显得力不从心。使得我们的遥感技术一直都处于一个跟随者的位置。

另一个因素是，我国的资源卫星无论在规模、性能还是技术等方面都存在很多缺陷，所以，尽管我们拥有自己的卫星，但是很多方面的实际应用中还不得已借助国外的卫星完成，严重制约了我国遥感技术的自主发展。

设备更新慢也同样是制约遥感技术进步的一个重要因素。特别是自动成图、数据库建设、数据获取、GIS应用等方面的设备严重老化，并且不是绝对地配套，难成系统。成为制约技术提升的一个重要瓶颈。

2.2发展趋势

鉴于我国的遥感技术发展现状，要改变我国遥感技术相对落后的局面，要从基础性的环节做起，引进国外的先进传感设备及其配套设备，同时还要在此基础上进行在创新。同时与国际前沿技术紧密结合，争取成为技术开拓的驱动者。总结起来，国土传感技术的发展在如下几个方面变化比较显著。

遥感数据源更加多样化，以满足更多领域的需求。为保证航空遥感在国内的优势，必须将航空与航天遥感技术同步起来。现在，环境与生态在国家的可持续发展方面中的地位日益突出，国家对其关注的程度也是前所未有。鉴于此，机载光谱成像仪、数字航空摄像仪等设备的引进和再开发会更快推动航空遥感技术的发展。这将进一步拓宽地理信息数据获取的渠道和质量，使得遥感技术在新一轮地质填图、城市综合调查中的作用更加突出。

为适应国家各方面发展的需求，必须努力追踪世界相关技术的发展前沿，采用产、学、研紧密结合的发展思路，推进对干涉雷达、3S技术系统的研究。对土地、海洋、地质矿产等资源领域展开更详细、更精确的数据采集，建成集动态性、完善性、系统性好的信息系统，为决策提供更有质量水准的基础资料。

借助航空航天采集到的具有高空间分辨率和高光谱分辨率的遥感数据，可以对城市环境进行综合性检测和研究，以适应我国城市的规模化和质量化发展。对于城市的各种指标如土壤、水体状况，电磁辐射程度等都可以有详尽、及时地了解。

3.总结

国土资源遥感技术在人类社会的现代化进程中发挥着越来越重要的作用，对于改善人类的生活环境、提升人们的生活水品和质量、更好处理人与自然的关系都扮演着不可替代的作用，作为我国发展的重要部分，国土遥感技术应被放在很高的战略位置来看待。

【参考文献】

[1] 赵福岳.遥感在1:25万区域地质编图工作中的应用效果和作用[J].国土资源遥感,1997, (3):17-19.

高光谱遥感技术及发展范文第5篇

[关键词]遥感技术 大气 环境监测 污染

中图分类号：X8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0211-01

一、概述

对于大气环境污染问题，无论是我们个人还是我们的国家都需要对其引起高度重视，并采取一切措施对其实施科学的监测和治理。在对大气环境实施监测过程中，遥感技术作为大气污染控制的重要手段之一，始终发挥着重要的作用。遥感技术不只能对大范围的大气环境变化和大气环境污染进行快速、动态、实时、省时省力地监测，同时还能对突发性大气环境污染事情的发作、开展、停止进行实时、快速的跟踪和监测，这样就能及时采取相应的处置措施，从而减少大气污染形成的损失。

二、大气环境遥感监测技术的基本原理

遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。它所起到的最重要作用就是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，从而快速进行污染源的定点定位，污染范围的核定，污染物在大气中的分布、扩散等，从而获得全面的综合信息。根据所利用的波段，可以将遥感监测技术主要分为三种类型，即：紫外、可见光、反射红外遥感技术；热红外遥感技术和微波遥感技术。大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一，在业务上与常规气象要素的监测不同。常规气象要素遥感监测主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率（云量和云层厚度） 和长波辐射、风（风速和风向）、地球辐射收支的测量等。而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧（O3）、CO2、SO2、甲烷（CH4）等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征，如影响水汽分布的主要光谱波长在017μm，O3在0155～0165μm 之间存在一个明显的吸收带，因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。研究表明，在卫星遥感中有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分，即位于可见光范围内的 0140～0175μm 的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段处。

三、遥感技术在大气环境监测中的应用

根据遥感技术的工作方式可以将其分为主动式遥感监测和被动式遥感监测两品种型。

1、大气环境的主动式空基遥感监测

星载或机载的微波雷达是当前大气环境的主动式空基遥感的主要监测技术。主动式雷达是由发射机经过天线在很短的时间内，将一束很窄的大功率电磁波脉冲向目的物发射，随后再应用同一天线对目的地物反射的回波信号停止承受后显现的一种传感器。回波信号的振幅、位相因物体的不同而不同，基于这一点就使其在承受处置后，目的地物的方向、间隔等数据能够观测出来。目前，多数国度都停止了空间雷达探测方案的制定。如：1993年美国NASA首先应用机载的探测雷对大气中气溶胶的散布停止了监测；1994年Bourdon.A在希腊雅典应用机载差分吸收雷达对雅典市上空的光化学雾停止了丈量，取得了一些大气污染物如SO2、NO2、O3和气溶胶等的空间散布数据。

2、大气环境的被动式空基遥感监测

当前大气环境的被动式地基遥感的主要监测技术有：太阳直接辐射的宽带分光辐射遥感、微波辐射计遥感、多波段光度计遥感。所谓的太阳直接辐射遥感是应用日光在大气中的衰减和散射，对大气组分停止丈量，它是通过对可见光的丈量，来对气溶胶的反演，应用紫外线波段来对大气臭氧、二氧化碳等丈量。由于在很宽的频率范围内大气分子的吸收辐射可产生特定的谱线，且不同分子及不同的能级跃迁所产生的谱线不同，微波辐射计就是经过对这些不同的辐射频率信号的承受，从而对大气组分停止反演。应用微波辐射计可将大气臭氧和氯化物丈量出来，其对大气臭氧的丈量精度和地基陶普生光谱仪丈量精度差不多。多波段光度计遥感是一种以太阳为光源的被动式地基遥感手腕，大气中气体分子以及大气气溶胶粒子会散射和吸收自大气上界入射到地气系统的太阳辐射，在空中所接纳到的太阳辐射，包含了大气中气溶胶信息，经过接纳到的辐射停止丈量，就可将气溶胶的信息反演出来。从当前情况看，最为精准的办法就是采用多波段光度计遥感来丈量气溶胶光学厚度，多波段光度计遥感通常被用来对卫星遥感的结果停止校验，如应用MODIS卫星材料对北京地域的气溶胶光学厚度停止了丈量，与此同时也与应用空中光度计对北京地域的气溶胶光学厚度停止的丈量结果停止了比拟。通过实验可以证明，两种办法的丈量结果即精度相当，这也阐明了应用卫星遥感对气溶胶的监测，是一种地基遥感监测较好的替代办法。

四、遥感技术的未来发展趋势

1、大气环境遥感的定量化、集成化、系统化和全球化

地球观测系统（ EOS） 是划时代的长期发展的伟大工程，更是一项系统工程，该工程对环境与气候变迁、全球变化、可持续发展研究等有极其重要的意义。大气遥感在EOS 中占有重要地位，而现有的大气遥感尤其是大气环境遥感的“定量化”和“系统化”水平远还不能满足环境与气候变迁要求，仍需要加强。

2、高光谱、高时间、高空间及多角度、多时相、多偏振等多种数据源的综合应用

从当前国内外学者对大气环境遥感监测的研究情况来看，他们在研究中对于大气环境遥感所用的数据源研究要求的并不高，不只是受陆地卫星数据等单一数据源的限制，同时还需要高光谱分辨率、高空间分辨率或高时间分辨率的卫星遥感数据源。

3、遥感技术在大气环境监测中的不断发展，其优势也逐渐被人们所认可，将遥感监测运用于大气中各种污染气体监测中，突显其重要的使用价值，它能较为精确地提供在燃烧火焰里的激发态分子的转动或振动的详细信息

对各种红外源实行远距离的非接触型遥测；监测速度快、精度高；对光谱辐射的能量分布实行绝对监测。总之，遥感技术的发展以与普及，对于实现科学有效的监测大气环境提供了重要的知识帮助，从而有助于保护大气环境。

参考文献

[1] 徐静茹《遥感技术在大气环境监测中的应用研究》[J]，《资源节约与环保》2014年05期.