激光遥感技术

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激光遥感技术范文第1篇

从大气学到医疗光学，光散射与辐射转移都是极其重要的一部分。本书是光散射综述系列丛书中的第6卷，主要内容是光散射问题中的最先进理论，同时就这些问题给出实验及理论研究技术方面的解决方案。本书的重点在于大气与地面的遥感。

本书共有7章，分为两部分。第一部分是单光子散射，含第1-4章：1.利用极地浊度计测量冰晶和浮质光散射：设计与测量。这项工作对于冰云遥感与气候学非常重要。与光散射领域中的非球形粒子的光散射基本理论相关，冰云中也包含着许多不规则形状的粒子，真实云朵中可回应形状与大小分布的特性描述也是很重要的；2.波长级大小不规则粒子的光散射。不幸的是，这项技术不能被用于长度比光的波长还长的粒子，比如说冰和尘云：但是从另一方面说，这个技术对于复杂形状、链、聚合物都非常有效。这一章主要介绍在离散偶极子近似（DDA）的框架下研究非球形小颗粒的散射；3.任意形状粒子或表面光散射的时域有限差分解决方案。这一章主要介绍了时域有限差分法（FDTD）的最近进展，重点在粒子和表面散射算法中的FDTD算法以及FDTD网格截断的各向异性完全匹配层和奇异散射场各向异性完全匹配层吸收临界状态；4.时域有限差分计算方法的进展。FDTD和DDA算法都是建立在求解麦克斯韦方程的直接结果上，没有考虑波动方程，这种算法在一些简单形状的粒子中，比如球形和回转椭球中是比较常见的处理。

第二部分是辐射转移与遥感，这个部分的主要内容是辐射转移理论的应用与对各种混乱介质的性质的光学测量方法，含第5-7章：5.耦合系统（如大气—水面（耦合系统、大气—冰雪耦合系统等）中的辐射转移；6.云朵与浮质遥感短波辐射的机载光谱测量与能量预算研究。主要内容是光谱信息如何在云朵和浮质的远程遥感中起作用；7.光学测量中雪信息的还原。本章的主要内容是利用卫星资料确定雪晶粒大小，现在这项技术已经成为雪光学反问题的标准解决方式。

本书献给D.Tanre—空间浮质遥感方面的先驱者。适合从事光散射以及辐射转移、遥感和相关领域的科研人员和研究生阅读和参考。

激光遥感技术范文第2篇

关键词：高光谱遥感；叶面积指数（LAI）；反演模型

Abstract: High spectrum remote sensing technology as the inversion of crop leaf area index ( LAI ) are a powerful tool, in recent years it has been pay more and more attention of both domestic and foreign scholars. The paper systematically summed up the use of hyperspectral remote sensing inversion of LAI value general methods, including experimental field establishment, data acquisition, LAI value, HVI value calculation, determination of inversion model is generated in five steps. Summarizes some common crop optimal LAI value quantitative inversion model for future related research, consulting.

Key words: remote sensing; leaf area index (LAI); inversion model

中图分类号：S127文献标识码：A 文章编号：

引言

遥感技术是指远距离、 在不直接接触目标物体情况下,通过接收目标物体反射或辐射的电磁波,探测地物波谱信息,并获取目标地物的光谱数据与图像,从而实现对地物的定位、 定性或定量的描述。随着遥感技术的不断发展，遥感传感器的数据获取技术趋向于“三多”和“三高”方向发展，“三多”是指多平台、多传感器、多角度获得遥感数据；“三高”则指高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率遥感数据的获取[1]。

现代遥感技术应用于农业生产已经有 20多年的历史,该技术在作物认别、 面积计算、作物长势监测、灾害评估和产量估计等方面取得了重大成绩。高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（(Hyper spectral Remote Sensing）的简称，是指利用高光谱传感器以高光谱分辨率获取连续的地物光谱图像的遥感技术，这里的高光谱分辨率是指传感器用于探测地物的电磁波总波段宽度较宽（如MODIS传感器达到了0.4~14.5um）、波段数较多（如美国 Analytical Spectral Devic公司生产的 FieldSpec Pro FR2500型背挂式野外高光谱辐射仪输出波段数多达2150个）、每个子波段的波段宽度较窄（如MODIS传感器的最小子波段宽度为5~10nm）[2]。高光谱遥感与常规遥感的区别在于常规遥感又称宽波段遥感, 每个子波段的波段宽度一般为100 nm,且波段在波谱上不连续,并不完全覆盖整个可见光至红外光 (0.4～2.4μm)光谱范围[3]。高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命,它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质在高光谱遥感中能被探测到。

目前，国内外在利用高光谱遥感手段反演植物的绿色叶面积指数，进而控制精准农业生产的技术方面有很多的研究。植物的绿色叶面积指数（LAI）是表征植被光合面积大小和冠层结构的重要参数。它参与许多生物和物理过程，与植物的呼吸蒸腾、太阳光吸收、通风透光、雨水的吸收等密切相关，同时还是作物生产中判断作物长势优劣的重要参数。因此，实时、动态监测作物LAI值状况具有重要意义。而高光谱遥感技术以其快速、无损和大面积探测等特点，正逐步成为LAI值估测的有力工具。

叶面积指数反演的一般建模方法及精度评定

近年来，虽然在高光谱遥感技术反演植物的绿色叶面积指数，进而指导精准农业这一领域的相关研究较多，但综合地总结并指导相关反演模型建立方法的文献却不多。本文在该领域各位先驱研究学者的研究、实践基础上，比较系统地总结出了高光谱植被指数与农作物叶面积指数之间定量模型的建立方法应当包括试验田建立、光谱数据采集、LAI值测定、HVI值计算、反演模型的生成五个步骤，并阐述了反演模型用于实际生产中的农作物LAI值的反演评估情况。

2.1试验田的建立

为了确定农作物叶面积指数（LAI）与农作物光谱特性之间的定量关系，一般需要针对欲研究的农作物建立试验田，试验田要充分模拟自然界中该农作物在各种生长情况下的理化特征，如农作物的正常生长情况、缺少肥料的情况、施肥过量的情况、缺水情况、过渡灌溉情况等等，便于之后采集的农作物高光谱数据具有一般性。

目前国内外主要采取物理胁迫以及化学胁迫的方法对试验田中的农作物作相关处理，使试验田中的农作物尽可能全面的包含在自然界中的各种生长情况。通过胁迫实验使所采集到的农作物光谱数据包含了农作物在各种生长条件下的反射光谱, 可保证之后所建立的定量模型有较广泛的适应性和一般性。

2.2农作物高光谱数据测量

激光遥感技术范文第3篇

关键词：遥感 森林资源 调查

遥感作为获取地球表面时空多变要素的先进方法，是地球系统的科学研究的重要组成部分，是对全球变化进行动态监测不可替代的手段。利用遥感技术进行森林资源管理、抽样调查、航片判读、监测森林火灾和病虫害有十分重要的意义。20世纪70年代末至80年代初，许多林业先进的国家把航天遥感用于森林资源调查和森林灾害监测。林业遥感具有宏观性、获取信息快、重复周期短和成本低等特点。航空遥感已成为森林调查和灾情监测的必要手段。航天遥感已在全国性或大面积林区的森林资源清查和灾情监测得到应用，都具有广阔的发展前景。

1、遥感技术的分类

按遥感平台的高度和特点，一般分为航天遥感、航空遥感、近地遥感。①航天遥感。又称卫星遥感。指轨道高度在100000米以上的人造卫星、航天飞机和天空实验室等遥感。由于轨道高度和遥感对象不同，遥感器的地面分辨率和可能识别的地物大小也不同。例如，用于监测大气活动的气象卫星所获取的遥感图像的地面分辨率为1.1～1.4公里；用于资源勘测与环境监测的陆地卫星或资源卫星为20、30、80米不等；适用于资源详查和城市、海岸带研究的回收型卫星或航天飞机一般可达 5～10米。②航空遥感。利用飞机携带遥感仪器的遥感，包括距地面高度600～10000米的低、中空遥感和10000～25000米的高空、超高空遥感，可获取分辨率很高、波谱信息很丰富的照片或扫描图像。由于航空遥感继承并发展了航空摄影测量学的原理和方法，因而具有较高的定位精度和编制大比例尺系列专题地图的功能。但是，航空遥感覆盖的地区较小，技术处理过程较复杂，生产周期较长，主要适用于城市管理、工程设计、污染监测和灾情调查等方面。③近地遥感。指距地面高度在1000米以下的系留气球（500～1000米）、遥感铁塔（30～400米）、遥感长臂车（8～25米）等的遥感，主要用于对大气辐射订正和光谱特性测试，以辅助高空遥感器的波谱选择、辐射订正和为图像判读分析提供参考。遥感铁塔还可用于海面污染和森林火灾监测。另外，有火箭和高空气球遥感，这些一般只作为一种辅助手段，以快速获取短暂的局部性的大气或地面信息。

按电磁波的波谱范围，遥感可分为可见光遥感、红外遥感、紫外遥感、微波遥感、超短波遥感和多谱段遥感。①可见光遥感。用分波段照相机或用多波段扫描仪采集0.34～0.76微米波段的信息。主要用于立体摄影测量、资源调查、军事侦察等。②红外遥感。指利用波长0.76～3.0微米的近红外和波长3.0～15微米的远红外波段的遥感。红外遥感对地表热力场和植物叶绿素含量特别敏感，温度分辨率可达0.1～0.2℃。用于城市热岛、温泉、海面温度、埃尔尼诺现象、海洋中的淡水涌泉、海冰、积雪、冰川和湖泊的观测，以及森林、草场、作物长势的分级和湖泊富营养化、海面赤潮、海洋初级生产力的估算等。③紫外遥感。利用波长0.3～0.4微米的紫外波段的遥感，主要用于大气和海洋温度场的探测。④微波遥感。利用 1～1000毫米波段的遥感。具有全天候工作和穿透云层、干冰、沙漠和植被的功能，但空间分辨率低。可用于地质勘探、资源调查等。⑤多谱段遥感。利用几个不同波段范围，同时对某一地物或地区进行遥感，对获得的信息加以组合，以获取有关物体的更多的信息。⑥超短波遥感。利用超短波的 α射线和X射线的遥感。如拖曳于海底的α射线探测仪，用于海底沉积和基岩剖面的探测。⑦激光遥感。用于大地测量的卫星定位、活动断层地形变化和 40～200米以内水下地形的测绘等。

2、林业遥感的应用范围

20世纪20年代开始试用航空目视调查和空中摄影；30年代采用常规的航空摄影编制森林分布图；40年代航空像片的林业判读技术得到发展，开始编制航空像片蓄积量表；50年展了航空像片结合地面的抽样调查技术；60年代中期，红外彩色片的应用促进了林业判读技术的进步，特别是树种判读和森林虫害探测；70年代初，林业航空摄影比例尺向超小和特大两极分化，提高了工作效率，与此同时，陆地卫星图像在林业中开始应用，并在一定程度上代替了高空摄影；70年代后期，陆地卫星数据自动分类技术引入林业，多种传感器也用于林业遥感试验；80年代，卫星不断提高空间分辨率，图像处理技术日趋完善，伴随而来的是地理信息，森林资源和遥感图像数据库的建立。抽样调查中，观测和调查的单位是单元。单元的集合体称总体。总体的范围可以大至全国，小至一个林分。总体和单元的划分关系到调查成本，乃至调查的成效。为了获得部分单元的观测值，用以推断总体，先要抽取部分单元组成样本。这些组成样本的每个单元称样本单元。样本单元的基本形式有样地、样木、样线和样点，常被用作调查方法的名称，如带状样地调查，点抽样等。

2.1 森林经理调查

运用航空像片按调查因子判读（见航空像片森林判读）勾绘小班轮廓，估测小班蓄积量。常用的方法有：①典型选样法。在像片上选取足够数量有代表性的样点，然后持像片到样点实测各项林分调查因子，计算出小班各因子的平均值和蓄积量；②样地实测法。在勾绘的小班内设置带状或方形样地，进行每木检尺，然后计算样地和每公顷蓄积量；③分层抽样法。根据航空像片上林分影像特征进行分层（即分类型），判读勾绘分层小班，应用分层抽样法（见森林抽样调查）估测总体森林蓄积量；④像片判读与实测回归法。即利用航空像片判读蓄积量与地面实测蓄积量进行回归估计；⑤多元回归估测法。选择影响森林蓄积量并能在航空像片上判读的各种数量因子，建立多元线性回归方程，然后根据小班判读因子估测小班蓄积量。

2.2 森林火灾和病虫害探测

利用遥感技术可以观察火灾发生条件，有利于尽早发现火情，以便及时采取预防救灾措施。主要包括下列内容：①森林火灾等级划分。即为调查森林火灾在地域上分布的特点而进行的大区域宏观分类。可根据森林植被、气候状况及火源分布，利用卫星图像目视判读划分；也可利用近红外波段影像对林区水热分布状况反应比较灵敏的特性，应用电子计算机数字图像处理，提取植被、气候和火源分布的信息划分火险区。最后根据所获得的有关森林植被易燃性能、燃烧环境的和火源密度等信息，综合确定火险等级，编绘森林火灾危险分类图。②森林火灾探测。应用分辨率较高的双通道红外扫描探测仪探测火情，仪器上采用3～4微米和8.5～11微米两个波段探测装置，可从5000米高空探测到0～50℃森林背景中0.09平方米的600℃火场目标，既能探测林火，又能扫描成图显示火情图像。将仪器安装在森林防火巡逻的飞机上，可以监视森林火灾的蔓延发展情况，能够发现地面上直径6米的火情，以至地表下腐殖层里的火情。③森林火灾损失调查。森林植被火烧以后，地被波谱发生变化，在陆地卫星多光谱图像上就会发生与正常林地不同的异常反映。火烧迹地吸收红光不反射红外光，因此在0.5～0.6微米波段的图像上偏淡变浅，而在近红外0.7～1.1微米波段的图像上又比正常林地偏黑。在实际工作中使用这两个波段图像配合判读分析，不但可以正确识别火烧迹地的位置和轮廓，还能估计火烧迹地年龄，绘制火场和森林火灾强度图。

森林病虫害探测 受害林木和正常生长林木比较，在光谱反射率和温度方面都会发生异常现象。因此可用航空光谱辐射计和红外辐射计加以探测。如松树病虫为害中期的针叶内部结构被破坏，叶绿素减少、针叶变黄，或因叶肉含水减少，针叶干枯萎缩，在可见光波长范围里（0.45～0.55微米）针叶的光谱吸收就减少，而光谱反射率增加。这样，从不同长势的松树光谱反射曲线图上（见图），就可发现受害和健康树反射特性曲线的明显差异。在病虫害初期，针叶内部和叶绿素含量发生变化，则会在近红外波段里（0.7～1.3微米）发现受害松树的光谱反射率较低，也可在彩色片或彩色红外片大比例尺和特大比例尺航空像片上，早期探测到病虫灾害，甚至可从这种影像上统计受害株数，划分受害程度。现在已可利用卫星上安装的高分辨率红外扫描仪和多光谱扫描仪对同一地区进行重复探测以比较灾情发展情况，可比目测提前几天至十几天发现病虫害。