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本文作者:罗志清1蒋博文2张曼祺2徐科2章悦2作者单位:1中国海监总队2中国海监东海航空支队
航空摄影数码相机ADS80
ADS80高分辨率航空遥感影像的分辨率达到0.05~0.2m左右,能监测出地面2m2左右的变化,具有广泛的应用价值,它可以应用于城市规划、建设和管理以及大型工程选址、房地产管理和水利等许多领域。
机载成像光谱仪AISA+
1AISA+系统
AISA+是由芬兰Specim公司制造的推扫系统,包括一个高光谱扫描头、一台微型GPS/INS传感器和一台PC数据获取单元。它是一台航空成像光谱仪,是既能对地面目标成像又可以测量目标光谱特性的光学探测器。AISA+机载高光谱成像仪获取数据的光谱范围为400~970nm之间,最小波长间隔为2.3nm。一次最多可获取244个波段的影像数据。一方面可以获取影像信息;另一方面又可以获取地物的光谱信息。传感器的视场角为39.7°,飞行1000m处获得数据的地面分辨率为1.41m,空间分辨率比较高。但每次扫描空间象元数只有512个,飞行获取数据幅宽较窄[3]。
2AISA+的用途
1)大气环境研究领域
可应用于大气水汽含量与分布估算、气溶胶光学厚度估计以及大气光学特性评价等,尤其是气溶胶光学厚度估算边界层大气环境质量,为城市大气环境的研究提供了新的手段。
2)城市环境领域
航空高光谱遥感的显著特点使得其对于解决复杂的城市下垫面分类等问题独具优势,并已取得良好效果。
3)生物量估算等领域
航空高光谱遥感在植被参数估算与分析、植被长势监测与估产及生物量估算等领域得到广泛应用,尤其是近年来与逐步兴起的多角度遥感结合,建立与完善了双向反射模型,可以更精确地反演植被参数。
4)地质调查领域
地质调查领域研究是机载高光谱遥感较为成功的一个应用领域,其成果主要表现在两个方面:利用SAM等分类方法进行样式识别与分类,制作基础地质图;利用定量遥感模型,确定岩矿分布,反演矿物的丰度分布[4]。
5)海洋环境监测领域
在海洋及内陆水环境的研究中,机载高光谱遥感应用涉及的内容是反演水体的特征,包括悬浮物含量、叶绿素富集度和水体深度等[4]。高光谱遥感以特有的高光谱分辨率,对水体泥沙含量和污染浓度能有效识别,对调查和监测水环境具有独到的效果,可以反映水体的特征,包括悬浮物含量、叶绿素富集度和水体深度等。成像光谱数据精细的光谱特征和连续的谱段信息,可以排除大气干扰,分离水体近表层的后向散射辐射,区分和探测特定的藻类色素,还可对赤潮优势物种进行识别。
6)地表含水量和质地探测
高光谱影像对地表含水量的变化敏感,通过分析光谱特性的微小变化,可以探测到不同含水量地表的细微差别,土壤水分含量等特性的细微差异,在高光谱影像上都可以反映。借助高光谱影像连续光谱的特点,可以探测不同的土壤和岩石的质地[5]。
7)土壤荒漠化、盐渍化的定量探测
土壤盐渍化在一定程度上是一种严重的环境灾害,它造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,对生物圈和生态环境构成威胁。通过对土壤盐分含量高光谱定量反演技术方法的研究,可以实现土壤盐渍化定量分析。及时探测土壤盐渍化信息,评价盐渍化程度,对农业生产与生态环境保护至关重要[5]。
8)林业应用领域
高光谱遥感技术具有丰富的光谱信息优势,在森林资源调查与分类,以及森林火灾监测和评估、森林病虫害监测和森林资源变化等监测方面提供了广阔的应用前景,为科学而实时地进行森林资源管理提供了新的技术手段。
机载双谱扫描仪ABS
ABS机载双谱扫描仪是由美国AgonST公司制造,具有紫外、热红外两个通道的航空遥感设备。其中紫外通道波长0.32~0.38μm(UV)、热红外通道波长8.5~12.5μm(LWIR)。紫外通道只能是在白天并且具有良好的能见度情况下使用。热红外通道所探测到的是地面目标的热辐射能量,并与地面温度、强度相对应,其地理信息相对较弱,可在白天或黑夜无人造光源的条件下实施,是一种全天候的遥感,其局限性是空间分辨率低、易受环境影响。ABS机载双谱扫描仪的应用非常广泛。①在监测洪水时,热红外可分辨正常河河段、渗漏水河段及周围干地。②监测溢油及其他污染时,紫外UV探头可探测溢油和周围海水之间的不同反射率,但只能是在白天并且具有良好能见度的情况下使用。IR探头可以探测溢油和海水的不同吸热和辐射率,溢油的厚薄层度不同,其吸热和辐射也不同,这样可以提供溢油厚度信息。还可监测港口和内河污染。③监测温排水。水热污染一直是环保工作中一个关注的焦点,在对水热污染的日常环境监测中,往往存在测量不方便、区域评估不准等问题。利用ABS热红外通道,可对电厂温排水水域进行水温反演,有效地对电厂温排水强度、扩散范围和环境影响进行评价。④监测城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,在冬季最为明显,夜间也比白天明显,是城市气候最明显的特征之一。热红外遥感能够通过获取城市地表热辐射状况,捕捉城市下垫面热岛强度的大小和空间分布,进而推测出城市气温热岛强度的大小和空间分布,并为热岛成因分析和治理办法提供依据,是研究城市热岛效应的有效手段之一。ABS热红外通道还可用于调查地表一般的热辐射特性,探测常温下物体温度分布、目标的温度场从而进行热制图,包括地热调查、土壤分类、水资源调查。此外,还对高温目标物的识别敏感,常用于获取高温目标的信息。火灾(如,森林起火、残火、隐火)、旱灾、活火山和火箭发射等。