高光谱遥感技术及发展精选(九篇)

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第1篇：高光谱遥感技术及发展范文

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

第2篇：高光谱遥感技术及发展范文

【关键词】遥感技术；3S；结合发展前景

【中图分类号】TP 【文献标识码】A

【文章编号】1007-4309（2013）07-0060-2

一、遥感技术的找矿应用

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，矿床多成带分布，成矿带的规模和地质构造变异大致相同。

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往往要包括断裂、节理、推覆体等类型，从中酸性岩体、火山盆地、火山机构及深亨岩浆、热液活动相关的环状影像提取信息泡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启、住要表现为岩层信息，从与控矿断裂交切形成的块状影像及与感矿有关的色异常中提取信息位口与蚀变、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.植被波谱特征的找矿意义

在微生物以及地下水的参与下，矿区的某些金属元素或矿物引起上方地层的结构变化，进而使土壤层的成分产生变化，地表的植物对金属具有不同程度的吸收和聚集作用，影响植叶体内叶绿素、含水量等的变化，导致植被的反射光谱特征有不同程度的差异。矿区的生

物地球化学特征为在植被地区的遥感找矿提供了可能，可以通过提取遥感资料中由生物地球化学效应引起的植被光谱异常信息来指导植被密集覆盖区的矿产勘查，较为成功的是某金矿的遥感找矿东南地区金矿遥感信息提取。

不同植被以及同种植被的不同器官问金属含量的变化很大，因此需要在己知矿区采集不同植被样品进行光谱特征测试，统计对金属最具吸收聚集作用的植被，把这种植被作为矿产勘探的特征植被，其他的植被作为辅助植被。遥感图像处理通常采用一些特殊的光谱特征增强处理技术，采用主成分分析、穗帽变换、监督分类非监督分类等方法。植被的反射光谱异常信息在遥感图像上呈现特殊的异常色调，通过图像处理，这些微弱的异常可以有效地被分离和提取出来，在遥感图像上可用直观的色调表现出来，以这种色调的异同为依据来推测未知的找矿靶区。植被内某种金属成分的含量微小，因此金属含量变化的检测受到谱测试技术灵敏度的限制，当金属含量变化微弱时，现有的技术条件难以检测出，检测下限的定量化还需进一步试验。理论上讲，高光谱提取植被波谱的性能要优于多光谱很多倍，例如对某一农业区进行管理，根据每一块地的波谱空间信息可以做出灌溉、施肥、喷洒农药等决策，当某农作物十枯时，多光谱只能知道农作物受到损害，而高光谱可以推断出造成损害的原因，是因为土地干旱还是遭受病虫害。因此利用高光谱数据更有希望提取出对找矿有指示意义的植被波谱特征。

3.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，可以研究矿床的侵蚀改造作用；结合矿床成矿深度的研究，可以对类矿床的产出部位进行判断。通过研究区域夷平而与矿床位置的关系，可以找寻不同矿床在不同夷平而的产出关系及分布规律，建立夷平而的找矿标志。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。

二、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、波段相关度高、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而，由天线接收端接收目标返回的微弱同波并产生可监测的电压信号，由此可以判定物体表而的物理结构等特征。微波遥感具有全天时、全天候、穿透性强、波段范围大等特点，因此对提取构造信息有一定的优越性，同时也可以区分物理结构不同的地表物体，因为穿透性强，对覆盖地区的信息提取也有效。微波遥感技术因其自身的特点而具有很大的应用潜力，但微波遥感在天线、极化方式、斑噪消除、几何校止及辐射校止等关键技术都有待于深入研究，否则势必影响微波遥感的发展。

2.数据的融合

随养遥感技术的微波、多光谱、高光谱等大量功能各异的传感器不断问世，它们以不同的空间尺度、时间周期、光谱范围等多方面反映地物目标的各种特性，构成同一地区的多源数据，相对于单源数据而高，多源数据既存在互补性，又存在冗余性。任何单源信息只能反映地物目标的某一方面或几个方面的特征，为了更准确地识别目标，必须从多源数据中提取比单源数据更丰富、有用的信息。多源数据的综合分析、互相补充促使数据融合技术的不断发展。通过数据融合，一方面可以去除无用信息，减少数据处理量，另一方面将有用的信息集中起来，便于各种信息特征的优势互补。

蚀变矿物特征光谱曲线的吸收谷位于多光谱数据的波段位置，因此可以识别蚀变矿物，但是波段较宽，只对蚀变矿物的种属进行分类。与可见一红外波段的电磁波相比，达波对地而的某些物体具有强的穿透能力，能够很好地反映线性、环性沟造。达图像成像系统向多波段、多极化、多模式发展，获取地表信息的能力越来越强。总的来说，多光谱、高光谱数据的光谱由线特征具有区分识别岩石矿物的效果，所以对光学图像与雷达图像进行融合处理，既能提高图像的分辨率、增强纹理的识别能力，又能有效地识别矿物类型。

尽管融合技术的研究取得了一些可喜的进展，但未形成成熟的理论、模型及算法，缺乏对融合结果的有效评价手段。在以后的研究中，应该深入分析各种图像的成像机理及数据间的相关性、互补性、冗余性等，解决多源数据的辐校止问题，发展空间配准技术。优化信息提叉的软件平台，实现不同格式图像问的兼容性。

三、结束语

综上所述，遥感技术作为矿产勘查的一种手段应用于找矿取得了一定成就。遥感技术的直接应用是蚀变遥感信息的提取，遥感技术的间接应用包括地质构造信息、植被的光谱特征及矿床改造信息等方面。遥感找矿具有很大的发展前景的领域主要有：高光谱数据、数据融合技术、3s的紧密结合、计算机技术的发展。

【参考文献】

[1]吴晓伟.测绘工程GPS三维空间大地控制网的建设[J].硅谷，2013，4（2）.

[2]杨巨平，唐立哲.浅谈GPS在测绘中运用的几全要点[J].科技风，2013，10（4）.

第3篇：高光谱遥感技术及发展范文

关键字：遥感;GIS;高光谱;成矿预测

Abstract: as the society increasingly progress, increasing demand for minerals prospecting and increasing the level of difficulty, information ore-prospecting more and more applied in practice. This paper summarized the RS and GIS roughly in the present situation of the application of geology, the predecessor's research achievement, and on the basis of summarization of metallogenic prediction and RS and GIS inseparable relationship.

Keyword: remote sensing; GIS; Hyperspectral; Metallogenic prediction

中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：

1引言

矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础，随着社会经济和科学技术的不断进步以及人口的增长，矿产品的消费量与日俱增，但是矿产勘查与开发难度的加大而导致的资源紧缺已成为制约全球社会与经济“可持续发展的”的关键因素。随着地表矿、浅部矿及易识别矿的日趋减少而导致的找矿难度的加大和找矿成本的提高,矿产勘查经历了由经验找矿、理论找矿和技术找矿的漫长经历后，进入了目前的信息化找矿时代。“信息化”是地质学发展的水平关键，地质学信息化水平的高低是衡量地质学现代化水平和发展潜力的重要标志。信息找矿战略目标是以地质空间多元信息库为支撑，以GIS为平台，发展新一轮矿产资源定量评估方法模型，为我国矿产资源评价提供方法技术支撑。

2RS在成矿预测中的应用

2.1 国内外研究现状

“遥感是20世纪中后期发展起来的新兴学科，遥感技术的发展，揭开了人类从外层空间观测地球、探索宇宙的序幕，为我们认识国土、开发资源、研究环境、分析全球变化找到了新的途径”。

最近几年，高空间分辨率的陆地卫星遥感传感器层出不穷，随着遥感数据获取技术的提高，遥感数据的处理技术也得到了很大的发展，特别是在遥感信息处理的全数字化、可视化、智能化和网络化方面有了很大的变化和创新。美国地质调查所（USGS）地壳成像与特性分析研究组是主要开展基础性、前瞻性遥感新技术研究的科研部门。近年来，其遥感项目研究重点之一就是在铀矿区、钼矿区和斑岩铜矿区，开展矿物学和稳定同位素化学与遥感数据相融合的地球探测新技术的研究、应用与推广，并初步建立了相应的光谱解译软件和数据库系统。

我国在上述研究领域开展的工作包括：鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、腾冲盆地等砂岩型铀矿区及江西桃山花岗岩型铀矿田等主要成矿带，基于地面高光谱测量、航天高光谱（Hyperion）和高空间分辨率（Quickbird）遥感影像处理与光谱匹配技术，结合航空放射性测量数据分析，提取了主要铀成矿要素的光谱信息，从遥感物理学、空间信息科学、地质学等多个角度，综合分析铀矿床产出的空间信息特征，为铀成矿远景区预测提供遥感新技术新方法。国土资源部航测遥感中心在驱龙、新疆东天山及江西德兴等地区开展了高光谱矿物填图、找矿预测及矿山环境评价等方面的示范性研究工作，取得了理想科研成果。

2.2 遥感图像的预处理

无论是原始单波段图像还是RGB彩色图像，其色调对比度不大，灰度比较集中，遥感影像层次比较少，色彩不丰富，明亮度和饱和度较低，影像分辨力和解译力均很差，不适宜直接用于地质解译。我们必须对其进行预处理，一般来说常会用到的预处理内容包括几何校正、数据融合、遥感数据的辐射匹配、遥感影像镶嵌、子区选取、图像增强处理等等。

遥感图像预处理的目的就是要突出图像中的有用信息，扩大不同影像特征之间的差别，以提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判读或作进一步的处理。在实际应用中，可以根据研究对象需解决的问题及图像本身的信息特征，通过基本的图像增强处理方法提高其目视效果，并且通过反差扩展、中值滤波、空间滤波等方法，对图像色调较暗、阴影较多以及不易对其进行结构解译的图像进行处理，使其结构层次鲜明，特别是阴影的噪声能够缓解，构造的解译度明显提高。

2.3高光谱特征研究

高光谱分辨率数据使遥感技术步入可以同时获取地球表面物质成分信息和空间分布特征信息的新阶段。目前，常用的遥感图像资料主要包括TM图像、SPOT图像、MSS图像和雷达图像等，随着现代科技的不断发展，遥感技术水平的不断提高，遥感图像的波谱分辨率有了很大的提高。

野外地物波谱测量数据是遥感应用的基础。高光谱分辨率数据具有图谱合一的特点，因此，野外地物波谱测量数据对航空高光谱数据的处理和解释尤其重要。光谱图像的最大特点是可以提取每个像元的光谱曲线以便和标准的、已知的光谱曲线进行对比和匹配研究，从而直接识别矿物，提取岩性、蚀变、矿化等信息。现如今，越来与多的学者投入到铀成矿的波谱研究中，他们根据可见光—热红外波段的波谱信息，通过高光谱特征分析，建立其光谱识别标志。

通过主要岩体的光学特性分析，可以得出从老至新不同期次岩体光谱特征出现规律性变化，根据这些典型光谱特征，可以进行不同期次岩体的光谱识别，并通过遥感制图圈定其空间分布范围，为铀资源勘查提供基础地质数据；通过控矿断裂带光谱学特征分析，可以对比得出石英在含水、风化、典型等形态下的光谱吸收峰的范围，为地区成矿预测提供最为直接的光谱数据；碱交代可能是某些研究区最为发育的热液蚀变，所以，通过矿化蚀变带光谱学特征分析，可以说明碱交代岩随着蚀变程度增加，原因是石英含量的减少。综上所述，依据热液蚀变带、控矿断裂带及成矿岩体等铀成矿要素的可见光—热红外的反射和发射吸收光谱特征，通过高光谱地质填图技术，可以圈定各种铀成矿要素的空间分布，为铀成矿预测提供技术支撑。

3GIS在成矿预测中的应用

在以往的铀资源勘查中，已经积累了海量的地质、物探、化探、遥感和水文等多源地学信息，而且伴随着近年来铀资源勘查力度的不断加大，信息的积累呈现出快速增长的态势。GIS技术的出现和不断推广使用，使得铀矿勘查信息处理和分析过程从传统的、人工的、离散的时代，进入现代的、数字化的、多源信息综合的时代。在铀资源勘查评价领域，GIS提供了在计算机辅助下对地质、地理、地球物理、地球化学和遥感等多源地学信息进行集成管理、有效综合与分析的能力，成为改变传统铀矿资源评价方法的强有力工具。

第4篇：高光谱遥感技术及发展范文

关键词：遥感技术；地质找矿；应用

中图分类号：F407文献标识码： A

1.导言

所谓遥感技术指的是对远距离目标反射的或辐射的可见光、电磁波、红外线、卫星云图等信息进行收集与处理，最后感知成像，探测与识别目标的一种技术。利用遥感技术能够将地质的分层信息与成分信息反映到遥感图像中，且可以全面分析地质相关的信息，有助于勘探到有矿的地表区域，从而发现矿产资源同。其在地质找矿中的应用具体包括:勘查清楚地质矿体所在的范围、呈现的几何形态、成矿的地段;分析成矿区域的地质条件。这些都可为后期的地质找矿工作提供遥感地质的科学依据。

2遥感技术在地质找矿中的应用

遥感技术在地质找矿中的应用可以分为直接应用和间接应用。

2.1直接应用

遥感蚀变信息提取法是遥感技术在地质找矿工作中较为常见的方法，主要是通过对岩浆热液对围岩结构发生的改变进行信息提取。因岩浆热液或水汽热液的影响，导致围岩的结构、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，其种类、成分以及成矿的类型存在一定的内在联系。通常情况下，围岩蚀变的范围大于矿化的范围，并且不同的蚀变类型与金属矿化在空间分布上具备一定的规律性，因此，围岩蚀变可以作为地质找矿的可靠标志。

首先，围岩蚀变是热液与原岩相互作用的产物，其常见的蚀变有硅化、绢石母化、绿泥石化、石英岩化、夕卡岩化等。

其次，实现对于地质信息的提取。当某地区的地貌发生变化时，电磁波的反射和透射作用也会随之发生改变，面电磁波是地物信息的一种重要载体，同时，地物的光谱特性与其内在的物理化学特性紧密相关。由于地质成分在结构上的巨大差异，会导致地质内部产生不同的波长光子，其吸收性和反射性各不相同。岩石矿物自身具有稳定的化学组成和物理结构，对本征光谱的吸收也更加稳定，同时，光谱的产生主要是由组成物质的内部离子和基团的晶体效应及基团振动所引起的，不同矿物具有不同的电磁辐射。因此，只要利用遥感技术中的波谱仪对野外采样进行光谱曲线测量，并与数据库中的参考光谱进行对比，就可以轻松确定矿物的种类，还可以根据吸收特性，选择合适的图像波段进行地质信息提取，这也是识别矿物最有效的方法之一。

最后，由于现代遥感技术多是利用航空航天技术从空中接收地表物质的光谱特征，容易受到石层、大气、水体、植被等的干扰，因此，在进行蚀变矿物信息提取时，要对干扰物质的光谱信息进行分析，尽量消除干扰的影响。就目前的发展情况看，遥感找矿蚀变异常信息的提取方法有多种，主要有波段比值法、主成分分析法、光谱角识别法等。

2.2间接应用

2.2.1地质构造信息的提取

在通常情况下，矿产的生成是各类地质构造不同运动的结果，如火山运动、地震活动等。矿产一般分布在各类地质构造的边缘部位及变异部位，重要的矿产则分布于板块构造不同块体的结合部或者近边界地带，从形成时间上看，与地质构造运动的时间是一致的，矿床的分布也会随着地质构造运动的规模变动面改变，并且多旱带状分布一运用遥感技术找矿，就是利用这一地质特征进行的一可以在矿产形成区域，利用线形影像对相应的信息进行提取，同时也可以从火山盆地、火山结构、热液活动等相关的影像资料中，提取找矿所需信息，之后结合相关影响因素，进行综合评定。

2.2.2植被波谱特征的应用

地貌植被与矿场的形成有着重要的联系，金属元素随着时间的推移，会逐渐生成微生物，微生物通过地下水以及土壤的作用，对表面土层产生一定的影响，使其发生变化。地表植被在对相应的金属元素进行吸收后，会产生相应的变化，其颜色和生长趋势与其他地区的同类植物或有所不同。这样的生物地质化特征也在很大程度上为遥感找矿提供了便利的条件，通过对相关信息的提取，可以得出植被中不同种类金属含量的差异，再根据植物对金属的吸收作用，将地下所蕴含矿藏进行分类和确认。同时，遥感技术可以通过图像的收集，对光谱特征进行增强处理，如果植被在反射光谱中出现异常信息，通过对图像的处理，可以将其提取出来，并根据图像色调的变化，对矿区的位置进行推测。

2.2.3矿床改造信息标志

矿床在形成后，并不是固定不变的，面是会根据所处环境和空间的位置，发生微量的变化，并促使部分矿床的性质发生改变。因此，通过对不同时期形成的遥感图像的分析和对比，结合矿床和成矿勘测，可以对矿床发生质变的位置进行直接的判断。面通过对矿区中不同矿床位置的研究，可以找出矿床在不同层次的分布规律，为找矿提供重要标志。利用遥感图像，还可以对岩层的类型进行区分，并得到理想的地质图纸，对于矿区的选定是十分重要的。

3、遥感地质找矿的未来发展

遥感技术在地质找矿事业中的应用越来越广泛，在未来还会有更进一步的发展。主要有以下几种层面:

3.1经济发展的需要

矿产资源对于一个国家的经济发展来讲是至关重要的。为了使我国矿产资源的供应符合经济发展的需要，加强地质勘测的力度己经得到了国家政府的号召。推动科技的创新和进步，实现地质勘测工作的科技化，提高地质找矿的工作效率，扩大资源的开发利用，是新时期我国经济快速发展的奠基石。只有满足了整个社会对矿资源的需求，经济才能实现真正地腾飞。

3.2适用范围推广

遥感地质找矿己经突破国家范畴，各国通过互相学习，总结经验，促进了遥感技术的发展;遥感地质找矿从应用的地域范围上来讲，从陆地找矿向海洋找矿拓展，从人口密集地区向人口稀疏地区扩散，有效促进了遥感技术在不同环境下的应用;遥感地质找矿的理念有所更新，以前只是单纯追求矿资源的开采量，现在遥感技术在地质找矿的应用中更加注重了环保意识，防止地质灾害的发生;找矿事业从地球拓展到外太空，遥感技术的远程操控性在满足了这一技术要求。

3.3新技术的拓展

高光谱遥感技术在地质找矿中因为其高空间分辨率的高光谱遥感技术给遥感地质找矿添加新的血液。高光谱遥感技术绘制的图谱能够有效地区分矿与非成矿断裂、蚀变岩体、地层和非蚀变岩体、地层，能够精准地找到新的矿产蕴藏靶区。高光谱成像系统从理论和技术方面都能对地质找矿做出贡献。遥感系统技术地质勘查系统正在有条不紊地构建该系统能够把航天、航空、陆地、海洋、地下的遥感数据进行有效收集处理，构建出一套二维地质勘查遥感系统立体式的地质侦测技术系统利用航空遥感技术、航空物探技术、地面地下物探测技术、地球化学技术等等先进的地质勘测技术，构建出了从地面到天空再到太空的立体式地质勘查技术系统。

结束语

遥感技术在地质找矿事业中的拓展应用任重道远，遥感找矿还拥有更加广阔的发展前景，遥感技术在地质找矿中的应用必须以现代成矿理论为指导，结合实际情况，选择适当的工作方法，建立健全遥感地质找矿系统，从面实现遥感找矿的目的。相关工作人员要对遥感找矿技术进行认真分析和对待，结合相应的措施，对其进行完善，推动遥感技术在地质找矿中的应用和发展。

参考文献

[l]魏磊，赵鹏海，何晓宁，白冰.浅谈遥感技术在矿产开发中的作用【L】.测绘与空间地理信息，2012,35(9>:21-25.

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[3]钱建平，伍贵华，陈宏毅.现代遥感技术在地质找矿中的作用【L】.地质找矿论丛，2012,27(3):355-359.

第5篇：高光谱遥感技术及发展范文

关键词：遥感信息；水工环；应用

遥感信息技术经过多年的发展与实践，已经集合了传感器技术、计算机技术等先进的技术，这使得遥感信息技术在水工环中的应用更为深化。现如今，遥感信息技术已经成为水工环不可缺少的技术，随着水工环勘察需求的加大，对该技术会更大的依赖。

1 遥感信息在水工环中的应用发展现状

1.1 传统的遥感信息技术需要人工进行解译，但是随着信息技术的融入，可以进行计算机解译，大大提高了解译效率。如线性影像计算机自动判释专家系统及土地利用（分类）计算机判读模型以及机助信息提取与制图系统等。由于影像的多解性及识别系统的不完善性，虽还需要投入一定的人力工作，但已大幅提高解译工作效率。

1.2 从几何形态解译到充分利用光谱信息。过去的多光谱遥感数据波段划分过少，只有几个波段，使地面波谱测试数据与图像光谱数据难以精确比较。因此，图像解译工作很少考虑地物的波谱特征，主要根据影像的色彩、色调、纹理、阴影等所形成的几何形态特征。随着机载成像光谱仪（高光谱）技术的商业运作及2000年前后的高光谱成像卫星的发射，使得用光谱信息对地物的分析更精细、更准确。

1.3 出现地面温度反演技术。地面温度反演是指从热红外图像数据的辐射亮度值获得地表温度信息。反演方法主要有地表温度多通道反演法和多角度数据进行组分温度反演法等。

1.4 从定性分析评价到依靠计算机数字模型模拟的定量分析评价。如遥感技术在地下水流系统应用中，根据遥感数据建立的地形、流域面积、水系密度等数据集结合气象数据建立空间补给模型。

1.5 使用单一遥感信息源到多元信息拟合。目前的遥感应用技术，已不再是单一使用各种遥感数据，而是根据需要结合利用了其他信息源，如地质、地形、水文、土壤、植被、气象、岩土物理力学特征及人类活动等资料。这样，图像数据的预处理尤其重要，如几何较正、多波段数字合成、镶嵌、数据变换等，而地理信息系统（GIS）在多元信息数据管理中起着重要作用。

1.6 从单一手段应用到多手段应用近年来，遥感技术（RS）与地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的综合应用，即“3S”技术，成为遥感技术应用的主流。GIS是数据库管理、数据图形处理、各主题图件叠加、制图的重要工具。

1.7 数字摄影测量技术的发展。数字摄影技术的成熟，推进了制图工作的现代化，改善了基础图件的质量和成图效率，并影响着遥感技术的调查方法。该技术的产品可直接作为GIS的数据源，便于遥感与GIS一体化研究与开发。如我国自己开发的全数字摄影测量软件VIRTUOZO，具有数字化测图、自动生成DEM/DTM和等高线、生成正射影像等功能。

1.8 遥感技术应用成果向着便于保存、复制、携带及传输方向发展。这意味着遥感技术应用成果的数字化。由于是数字成果，可载于多种介质上，如CD-ROM、磁带及计算机硬盘上，使携带处理更加方便。随着1998年“数字地球”计划的提出及我国国土资源部“数字国土”工程的实施，遥感应用成果数字化显得尤其必要。

2 遥感信息在水工中的应用

2.1 在水文地质中的应用

遥感信息技术主要是用来进行测绘，以此提高水文地质勘查的准确性，同时也便于对水文地质工作展开定量或者是定性分析。遥感信息技术能够进行光谱合成，也可能进行图像处理，而这样的功能正是水文地质勘查需要的，如果地域比较特殊，工作人员借助遥感技术能够分辨出水质与植物，依据水质与植物之间的关系，就此推断出该区域水质的具体情况。遥信信息技术在水文地质中的应用，还便于地下水系统分析，这样工作人员就能够随时对地下水水质情况进行了解，一旦发现污染，会立即展开评价，采取措施。红外热感技术也是应用在水文地质勘查中一项非常重要的技术，该技术主要用来进行地下热水勘察，工作人员利用红外成像，能够直接判断出地表温度，而后再进行精确的计算，即可分析出地下热水情况。

2.2 在工程地质中的应用

目前，我国工程选址中基本上都会应用遥感信息技术，尤其是大型工程选址，遥感信息技术更是不可或缺。工程选址过程中运用遥感技术，能够提升地质评价的准确性，以此实现选址区域内的地质情况进行更为科学的分析，利于工程建设进行有效的规划。工程地质中应用遥感信息技术，能够得到最为直观的图像，工作人员可以依据图像内容进行分析，而且由于图像是通过卫星影像传输的，所以观测质量完全能够保证。借助卫星传输数据，能够对光谱数据展开认真的处理以及科学的计算，这对工程选址来说异常重要，通常情况下，工程选址人员都是依据这些数据来完成选址工作。遥感信息技术能够将地表图像显现出来，而工作人员则可以通过地表图像对该区域内的地貌、地质环境等展开分析，这不仅能够保证工程选线具有真实性，还能够保证工程合理。与此同时，遥感信息技术的应用，还能够对地质灾害情况进行判断，通过构建科学的数学模型，对工程区域内可能会出现的灾害情况进行评估，再充分的利用风险评价，两者统一起来，对工程顺利进展奠定了基础。

2.3 在环境地质中的应用

遥感信息技术的应用，有利于环境监测水平的提高。遥感信息技术的应用，有利于工作人员对水资源污染状态展开分析，针对污染严重程度，工作人员可以进行不同程度的测量。比如对于工业废水，通常是利用遥感信息技术中热感图像，通过图像分析，工作人员能够掌握工业废水污染范围，具体分布情况以及污染程度等。现阶段，遥感信息技术在环境监测中应用程度更加深入，专家学者也对此进行了大力的研究，取得了比较好的效果。目前，遥感信息技术能够对水土流失情况进行密切的监测，同时也能够对地质变化情况展开监测，这对我国水资源保护，提高水资源利用率有着积极的作用。

结束语

综上所述，可知遥感信息技术已经在水工环中得到了深入的应用，当然随着遥感技术研究的深入，技术水平的提升，该技术的应用领域会更加的广泛，优势会更加的突出。因为遥感信息技术的应用，使得水工环工作人员不必经常进行外业测量，以此提升了工作效率。当然具体如何应用遥感信息技术，还需要工作任意结合具体的工程实践而定。

参考文献

[1]胡志文，欧阳燕，罗湘.水工h地质勘察及遥感技术在地质工作中的应用[J].江西建材，2012（05）.

[2]张灿.谈国内外在水工环领域中遥感技术的应用[J].科技创业家，2012（13）.

第6篇：高光谱遥感技术及发展范文

关键词：作物水分；作物氮素；高光谱遥感；水氮相互作用机理

中图分类号：S157.4+33 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着遥感技术的迅速发展，高光谱遥感技术更是因其光谱分辨率高，波段连续性强，它既能对目标成像，又能测量目标物的波谱特性。因此，它不仅能识别农作物和植被的类型，而且还可以监测农作物长势和反演农作物的理化特性。目前，高光谱遥感技术已经成为数字农业领域获取田间信息的一种重要手段[1]。因此，近几十年来，利用高光谱遥感进行作物水分和氮素实时监测和快速诊断一直是遥感在农业中应用的研究热点。本文拟对近年来国内外关于作物水分和氮素光谱诊断研究的进展进行综述。

1作物光谱反射率

地物漫反射光谱包含着反射物结构和组成的丰富信息，是农田生物环境信息获得的重要手段。植物本身是不规则的自然灰体，对太阳辐射通过反射、穿透及吸收等产生特定的光谱。其光谱特性是植物生长过程与环境因子相互作用的综合结果，由生物物理和形态特征决定，

与植物的生长条件和健康状况密切相关，植物缺乏水分和营养元素能引起植株体内相关生化成分的变化，这些变化都会引起某些波长处的光谱反射和吸收产生差异，从而产生了不同的光谱反射率；在非成像光谱上表现出反射率不同的波形曲线，在成像光谱上表现出图像亮度、饱和度等色阶的差别。

2作物水分监测

水分缺乏是影响植物原初生产力最普遍的因子之一，定量快速地获取植物水分状况，对农田灌溉和精确农业发展具有重要意义。30多年来，有关科学家相继提出了参考温度法、胁迫积温法(SDD)、作物缺水指标法(CWSI)以及水分亏缺指数法(WDI)等。

卫星、航空遥感通过热红外波段数据得到的冠层地气温度差和叶片反射率的关系（CWSI）对作物水分亏缺进行了分析[2]。CWSI是目前常用的作物干旱指数，但混合像元中分解作物和土壤温度困难、由地表温度推导冠层气温存在一定的误差、需要较多的参数，CWSI在宏观尺度作物水分监测中归一化应用变得非常复杂，不能满足宏观尺度快速监测的需求。Liu和stutzel对室温环境中研究Amaranth对水分的响应，结果得出水分胁迫的植物相对叶片含水量（RWC）降到60%，而正常水分灌溉条件的植物保持在80%-90%。

3作物氮素监测

氮素是作物生长发育周期中需要量最多的营养元素之一，也是对作物生长、产量和品质影响最为显著的营养元素之一。20世纪80年代开始，Shibayama等根据不同氮素水平下的作物叶片光谱特征，研究发现：缺氮时可见光波段反射率增加，认为叶绿素是引起光谱特征差异的主要因素。

国内是在近年做了一些研究，如20世纪90年代张金恒等研究氮素营养水平与水稻叶片光谱的关系，得出NDVI与RVI等指数与水稻叶片含氮量的相关关系，提出了上下叶位叶片红边一阶微分光谱反射峰变化趋势的描述参LRPSA；分析了其与叶片光谱、叶绿素含量值、叶片光谱红边斜率和叶片含氮量之间的相关性；并建立了估算氮素含量的回归模型。最近几年，对作物氮素的监测的研究对于不同的两株作物，它们有相同氮含量却有不同的生物量，其原因是作物对氮吸收的程度不同。因此，对于作物氮素监测的研究不能仅仅围绕含氮量与光谱反射率关系的理论基础研究。薛利红等研究了不同氮肥水平下多时相水稻冠层光谱反射特征及其与叶片氮量等参数的关系。结果表明，水稻冠层光谱反射率与叶片氮积累量显著相关，尤其是近红外与绿光波段的比值(NIR/G)与叶片氮积累量呈显著线性关系，不受氮肥水平和生育时期的影响。B. Mistele等人将实时的施肥推荐算法结合用来探测冠层的氮素状态的新型的传感器来控制氮肥的数量。研究表明从幼苗到开花期，光谱指数与氮吸收存在强相关性。宋晓宇等利用扫描式成像光谱仪获取冬小麦长势和小麦叶面积指数，根据目标产量的需氮量和测得的作物吸收氮素的差值，计算出氮肥的施用量。薛晓萍，王建国等人的研究表明作物的生物量与氮吸收累积量符合幂函数关系。

4水氮的相互作用

不同的氮供应能够引起作物组织结构上发生不同的变化，这些变化对植株的水分状况有重要影响。Penuelas等开展了有效氮对植物组织结构的影响、以及组织结构的变化对与水分相关的参数(WI) 的影响的研究，结果表明水分供应良好的5个氮肥处理中，无氮处理的小麦的旱性特征最明显，比叶重和叶片纤维素含量较高，细胞壁透性较小，WI、CWSI、δT (冠层与大气的温度差)也最高。田永超等人研究了不同水氮处理对水稻叶片水势及冠层光谱的影响，确立了叶片水势与冠层反射光谱的相关关系。结果表明，水稻叶水势随土壤含水量的升高而升高；在相同干旱胁迫下，低氮处理的叶水势高于高氮处理的叶水势。研究发现，比值指数与归一化指数的比值与水稻叶片水势、相对含水率呈良好的线性相关，从而获得了一种地面遥感监测水稻全生育期叶片水势的定量方法。孙莉等研究在不同水处理条件下，对棉花冠层单叶叶绿素含量和单叶全氮含量做相关分析，结果表明：叶绿素含量与TN 含量呈显著的正相关(R=0.8723，n=39)，叶绿素含量能有效的估计棉花单叶TN含量；红边积分面积变量与冠层TN含量呈显著的相关性，相关系数是0.7394(n=40)，棉花叶绿素含量高，说明水分充足、氮代谢旺盛，植株处于生长旺盛时期，红边向蓝光方向发生了位移。利用红边位移现象结合红边幅度的变化的研究，用于诊断棉花水分胁迫也是可行的，关键是建立相应合理的诊断指标体系。

以上研究结果表明，水分和氮素之间存在着显著的交互作用，同一氮素水平下不同水分状况或同一水分水平下的不同氮素状况，植物的光谱反射率差异极大。而目前的光谱诊断研究大多基于单一因子水平对光谱特性的影响，得出的结果缺乏广适性，提出利用高光谱遥感技术综合考虑两者之间的相互作用机理对光谱的综合影响的无损快速诊断技术，将是以后水氮光谱诊断研究的重点[3]。

5作物水氮相互作用机理快速诊断的展望

作物水资源匮乏与大量施用化肥对农田生态环境的影响越来越受到人们的重视，作物水氮相互作用机理的动态监测对于正确评价作物生长环境与受胁状况、诊断作物营养状况和预估作物产量具有重要意义。未来应借助遥感不同光谱范围的反射率数据和作物生态物理参数构筑的光谱特征空间，分析作物在此光谱特征空间的分异规律，研究作物生态物理参数之间存在的各种内在关系并利用环境因子剥离技术，即如何将由于作物水分和作物氮吸收及作物种类与长势等因子而导致作物系统的光谱变化成分从高光谱数据中提取出来，然后选取恰当的分析方法建立作物水分缺乏指数与作物氮吸收相关的植被指数动态变化关系的数学模型。而该模型也正是从作物生长机理的角度出发开展水氮的相互作用机理对植物光学特性及其随生育期变化的影响的研究，因此在理论及应用研究中都具有重要的意义。

参考文献：

[1]牛铮，王汶，王长耀等.新型遥感数据在作物生长监测中的应用，遥感在中国， 1996 ［C］.北京：测绘出版社，1996.

第7篇：高光谱遥感技术及发展范文

由于水中悬浮物微粒或者浮游生物粒子的影响，射到水体中的太阳光会被一定程度地吸收和散射。任何地物包括水体都具有光谱反射特征，遥感就是通过水体在光谱影像上的差异来判定水体污染的变化。胡举波等研究发现，随着悬浮物质数量的增加，光谱衰减系数不断增大，最容易透过的波段从0．50μm附近向红色区移动。随着浑浊水泥沙浓度的增大和悬浮沙粒径的增大，入射光被散射的深度变浅，水的反射率逐渐增高，其峰值逐渐从蓝光移向绿光甚至向黄色变化。Gitelson等研究证明，500～600nm波段适合用来监测水体的悬浮物，700～900nm波段的反射率对悬浮物质的浓度变化最敏感，也是遥感用来估算水体悬浮物质浓度的最佳波段。通过遥感拍摄水体的图像，观察图像上波峰出现的位置区域，就能够清楚地了解水体浑浊度的变化。

1.1城市污水的监测

城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物，使水质恶化。卫星遥感技术通过水体在光谱影像上的差异来判定水体污染的变化，不仅能够实时观察污染物的运动特点，还可以根据水中的悬浮物作为判定指示物来追踪污染源。韩阳等针对不同浓度的3个生活污水样本，采用二向反射光度计的方法，测定了不同样本在2π空间的多角度偏振反射光谱数据，建立了探测方位角、光线入射角、探测天顶角、偏振角、波段等因素与所测水体的偏振数据的关系。黄妙芬等利用2006年4月6～7日在甘肃省庆阳市境内环江、柔远和马莲河实测的水体波谱数据，以及化学需氧量COD测定数据，采用Fisher判别方法，建立了基于地面实测光谱数据和适用于该研究区的水环境COD遥感识别模式。水环境COD污染遥感模式的建立为从遥感影像上快速、大面积获取COD信息提供了一种技术手段。ChuqunChen等利用卫星数据来评估珠江水质，结合综合污染（CPI）法，测得水体COD和养分的含量，定量分析了珠江口水污染的状况。巩彩兰等提出了利用多光谱、高光谱遥感技术对水环境情况进行大面积、多时相、低成本监测和评价的新方法，并通过水样采集、光谱测量、模型建立、图像处理、水质反演和系统演示等实现了对黄浦江和淀山湖的水环境情况的宏观监测和评价，并验证了该方法的有效性。通过监测水体的反射光谱数据、光谱数据，再结合实测水体的波谱数据建立相关关系和模型，实现对水体全方位快速、准确地监测。

1.2水体热污染的监测

废水中悬浮物千差万别，导致特征曲线反射峰的位置和强度也不一样。一般采用多光谱合成图像来监测废水污染，也可以根据温度的差异选择热红外的方法进行调查、监测。由于热红外传感器对热源比较敏感，能够准确、有效地探测出热污染排放源。吴传庆等利用多时相的TM热红外数据对大亚湾核电站周围的水温场变化进行监测，通过对信息的提取分析，有效地对核电站周围的环境影响进行了评价。石登荣等利用多时相航空热红外扫描，获取水体热辐射场变化资料，结合数学模拟，研究上海地区感潮水体热污染的时间和空间的动态变化，建立了相应的动态方程，数学拟合的误差平均在±2．7％左右。说明，利用航空热红外扫描结合数学模式，可以较好地反映水体热污染的动态变化。采用热红外遥感技术对水温变化进行时空监测，根据影像上的热辐射信息，能够准确地识别热污染的分布，较好地完成对热污染的监测和评价。

1.3水体富营养化的监测

水体富营养化是水体接纳的N、P等营养元素超过了自身的最大负荷量，造成水体中浮游植物大量繁殖，这是水质富营养化的显著标志。遥感技术根据浮游植物中的叶绿素与可见和近红外光之间具有特殊的陡坡效应，即叶绿素含量高的地方反射率的峰值也大的现象来监测富营养化的分布范围，然后，从彩色红外图像上的颜色变化来监测富营养化的污染程度。宋瑜等结合高光谱的实验数据，建立了基于MODIS数据对太湖水体富营养化识别的模型，实现了水富营养化遥感信息的有效提取。XiaoqinXue等采用水体富营养化状态指数（TSI）对西安渭河水体富营养化的研究证明，使用TM遥感数据对水体富营养化的远程监测和评估是可行的。吴传庆等研究证明，从叶绿素a和悬浮物浓度反馈角度的遥感评价方法，可行性强，能够充分运用遥感数据源很好地完成湖泊富营养化状态的评价工作。遥感技术能够多角度对水体富营养化进行监测和评价，为动态监测水体富营养化提供了有效的监测技术手段。

1.4石油污染的监测

海上或港口的石油污染是一种常见的水体污染，也是污染数量多、范围广、危害深的一种污染。遥感技术利用油和水对太阳辐射的反射不同，在遥感影像上表现为同物异谱和同谱异物现象来监测水体是否有油层覆盖。张永宁等在可见光波段对不同厚度煤油、轻柴油、油和重柴油的监测中发现，油膜反射率的大小与油膜的厚度有关。赵冬至等总结了油膜在可见光近红外波段的地物光谱特征，为识别油膜的厚度提供了参考。Palmer等利用小型的机载成像光谱仪分析了发生在英国设得兰（Shetlands）的溢油事故，证明440～900nm是油膜提取的最有效波段。ShiL等搜集了中国东海西部2002—2005年石油泄漏的（SAR）图像，分析了不同类型的石油泄漏量昼夜性变化和季节性变化的规律，为控制和治理大面积的石油污染提供了科学的指导。不同厚度的油膜对太阳光的反射不同，通过对水面影像上反射率的变化监测水体的油污染以及油层的覆盖厚度，从遥感影像上观察石油泄漏的时空分布特点和扩散规律实现对石油污染的快速准确的监测。

2遥感技术在大气污染监测中的应用

大气遥感是利用遥感传感器来监测大气结构、状态及变化，不需要直接接触目标而进行区域性的跟踪测量，能够快速地进行污染源的定点定位，从而获得全面的综合信息。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，通过选择合适的波段来测量大气的散射、吸收及辐射的光谱，然后，从其结果中推算出污染气体的成分。白亮通过对几种主要大气污染物定量反演方法的分析，论述了定量遥感技术在福建省大气环境监测中的应用。杨岚简述了大气环境遥感监测技术的基本原理，着重阐述被动式空基遥感和主动式空基遥感在大气环境中的应用。

2.1大气气溶胶的监测

气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒，通常所指的烟、雾、尘等都是气溶胶。在遥感图像中工厂排放的烟雾、大规模的沙尘暴、火山喷发产生的烟柱、森林失火导致的浓烟都有清晰的影像。气溶胶光学厚度则是气溶胶粒子各个特性参量的综合反映，气溶胶光学厚度能够反映大气污染浑浊的程度，利用气溶胶光学厚度反应气溶胶的变化，方法种类多，内容也各不相同。程立刚等介绍了应用于大气环境遥感监测的多种方法，并着重阐述了被动式空基遥感和主动式地基遥感在大气环境遥感中的应用以及探测气溶胶的卫星传感器的发展历程和特点。王耀庭等针对大气气溶胶性质及其卫星遥感反演的研究发现，气溶胶光学厚度对低地表反射率比较敏感，而与太阳光的相互作用主要表现为吸收。孙娟等证明，MODIS的气溶胶光学厚度（AOD）资料与能见度之间具有较好的相关性，利用MODIS产品来反演能见度是可行的。此外，毛节泰等对MODIS卫星遥感气溶胶的方法与地面多波段太阳光度计的观测法进行对比，发现二者有较好的相关性。MODIS卫星遥感能够精确地识别每一地区气溶胶细微的变化，利用MODIS产品来监测气溶胶的变化，为大气污染监测提供了非常有效的手段。

2.2有害气体的监测

有害气体通常指人为或自然条件下产生的二氧化硫、氟化物、乙烯、烟雾等对生物有机体有害的气体。遥感监测有害气体主要有2种方法，一类是根据有害气体污染区地物反射率的发生变化、边界模糊的情况来对有害气体的污染情况进行估计，另一类是利用间接解译标志－实际反演来推断某地区大气污染的程度和性质。魏合理等利用地面可见光（430～450m）波段的太阳光谱和大气上界的参考太阳光谱，反演出大气中NO2的柱总含量，得到了该地区上空NO2含量及其变化，其变化与当地环境监测站用常规法测量的NO2浓度的变化基本一致。赵春雷等选取2010年的资料制作了河北省SO2的遥感图像，与地面监测情况基本符合，还通过光学厚度资料和地面观测资料进行遥感效果检验，平均遥感监测精度达86％，基本可以满足大范围大气环境动态监测的需要。白文广开发了基于优化拟合的CH4物理反演算法，用于实际反演，与官方反演结果比较一致性较好；并首次在中国区域开展地基FTIR大气成分遥感监测研究，用于卫星反演产品的地基验证。对中国区域CH4时空分布特征进行监测，并给出分析结果，为政府决策提供科学依据。无论是直接观测污染物的反射光谱还是通过间接解译的方法，最终都是通过观测反射率的变化来监测有害气体的存在，为监测大气中其他污染物提供了科学的借鉴。

2.3城市热岛效应的监测

城市热岛效应是城市中的空气温度高于城市周围郊区的温度，从而形成了从城市流向郊区的一种环流。城市热岛效应是环境遥感中经久不衰的研究课题，对城市环境而言，城市热岛也是一种大气热污染现象。目前，针对城市热岛的环境遥感监测是通过研究城市下垫面的热红外遥感进行的，通过对不同时相的遥感资料的收集，总结出城市热岛的日变化和年变化规律。XuhanQiu等提出了城市热岛比例指数（URI），可以用来定量分析近一个时期的城市热岛效应随时间的变化。根据植被、水分和表面温度之间的相互关系，对照目标城市，根据城郊植被的差异，选出2幅不同时期的TM（4．5．6波段）彩色合成图像，大致定出城市热岛的范围。Zak－sek等采用欧洲高空间分辨率SEVIRI来估算地表的温度，再根据陆地表面温度（LST）来分析城市热岛的日变化，结果证明，该方法可以用来分析城市热岛的日变化分析，为监测和治理城市热岛的变化提供了一种科学的方法。Gallo等用NOAA／AVHRR数据获得归一化植被指数（NDVI）估算城市热岛对城郊气温差异的影响，结果表明，植被指数和城郊气温差异之间存在显著的相关性。

LinLiu等观察香港一天的热岛效应与植被指数（NDVI）的相关性时发现，热岛效应和NDVI存在着负相关，同时表明了绿色土地可以削弱城市的热岛效应；热岛效应和归一化差异指数（NDBI）存在着正相关，可以用于城市热岛效应案例的分析研究。遥感技术能够从时空中分析城市热岛的变化趋势，为监测城市热岛效应提供了科学手段。

3结论与展望

3.1结论

目前，遥感技术正从单一遥感资料的分析向多时相、多数据源（包括非遥感资料数据）的信息复合与综合分析过渡。利用多时相监测方法对环境污染的种类进行追踪，能够及时、客观、准确地反应污染物的信息，如污染源的位置、污染物的种类、扩散方向等，并能够对大面积的环境污染通览全貌，在环境污染监测中有巨大的技术优势。

3.2展望

随着各领域对遥感技术需求的提高，遥感技术仍有待于从以下几方面加强研究。

1）实现环境遥感信息的定量化，对全球环境监测的数据进行定量分析、预测和管理。随着RS与GIS、GPS结合越来越多地运用到环境中，而GIS的发展更需要遥感信息的定量化，实现遥感信息的定量化，才能使RS与GIS结合拥有更广阔的应用前景。

2）发展环境遥感监测的网络化，借助互联网的资源共享性，将全国范围监测数据实现网络化及资源共享，充分利用一个最新的研究成果并促进其运用，可以节省监测时间和成本。

3）提高卫星遥感的分辨率。由于大气中云和雾的干扰，在进行大气校正时会产生误差，造成误判。高分辨率和高频率的传感器的建立，可以对突发性环境污染事故进行实时监测和预警，且高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感技术的发展趋势。

4）提高信息提取的精度和可靠性。应发展神经网络、认知模型和影像处理系统的集成技术，目前遥感技术正朝着多时相、多光谱、多平台、多角度、多传感器以及多空间分辨率之间的融合技术的方向发展。

第8篇：高光谱遥感技术及发展范文

关键词:遥感技术;矿产资源;开发预测;地质遥感信息

中图分类号:P627文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0057-03

遥感在地质学上的应用始于20世纪70年代,人们利用遥感视域宽、信息丰富、具有定时性、定位性的特点,研究地球表面及表层的地质体、地质现象的电磁辐射特征,识别地质体的物性及运动状态,从而为地质构造研究、矿产资源勘查、区域地质调查、环境和灾害地质监测等研究提供帮助。

一、遥感技术概述

(一)遥感技术的概念

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功,大大推动了遥感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套系统称为遥感系统,其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多,主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。

现代遥感应用技术是指在数字地球框架下,将遥感技术与传统的地质方法相结合,和现代信息技术相结合的遥感信息深化应用技术。它的核心是遥感信息的延伸应用和信息化。最大限度地利用信息资源,以提高矿产资源的勘查效果。一方面,露出地表的矿明显减少,勘查目标已由地表或近地表转向地下深处的隐伏矿床,找矿难度愈来愈大。另一方面,各种地学手段取得的信息资源愈来愈丰富,为遥感信息与其它地学信息的集成创造了条件。

(二)遥感技术的原理

任何物体都具有光谱特性,具体地说,它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同,同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体,在不同的时间和地点,由于太阳光照射角度不同,它们反射和吸收的光谱也各不相同。遥感技术就是根据这些原理,对物体做出判断。遥感技术通常是使用绿光、红光和红外光三种光谱波段进行探测。绿光段一般用来探测地下水、岩石和土壤的特性;红光段探测植物生长、变化及水污染等;红外段探测土地、矿产及资源。

利用多种遥感平台获取的多种类、多时相遥感数据,采用多种遥感图像处理方法,室内对比提取矿产资源开发地采矿活动痕迹的影像信息,发现其不同时间段采矿活动痕迹变化信息。

二、遥感技术的优势及其在矿产资源开发预测工作中的作用

随着RS(遥感)、GIS(地理信息系统)、GPS(地理定位系统)的发展,遥感数据的可解释程度与速度得到更快地提高,影响遥感解译的不确定性因素在不断减少,在矿产资源预测评价方面,尤其是在自然环境比较恶劣的地区,遥感的作用将由矿产资源调查评价的配角到主角的新角色。

(一)遥感技术的优势

与常规手段相比,遥感技术用高空鸟瞰的形式进行探测,可以跨越交通的阻隔和视野的限制,洞察地面调查的和死角,对大面积的环境状况进行全面彻底的调查;同时,它远离观察对象,不损害研究对象及其环境条件,保证了获取信息资料的客观性、可靠性;遥感技术具有的“多点位”、“多波段”、“多时相”、“多高度”的获取和“多次增强”遥感信息处理的特征。

根据不同的任务,遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体,也可采用紫外线,红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性,还可获取地物内部信息。

目前,遥感技术的发展主要体现在空间、时间和光谱分辨率的不断提高。民用卫星遥感数据中Quick Bird数据的最高空间分辨率已达0.61m,轨道重复周期1～6d(取决于纬度高低);而几何分辨率为1m的IKONOS卫星数据,重复周期仅为1～3d;高光谱卫星数据Hyperion,波段高达220个,几何分辨率达30m。相对于卫星遥感而言,航空遥感具有更机动灵活、更高精度的优势,如目前较先进的基于POS系统的航空摄影技术,可根据POS系统检校场的测量数据直接制作正射影像图,从而实现无地面控制点的高精度航空遥感影像定位,极大地提高调查的几何精度,缩短调查周期。

(二)在矿产资源开发预测工作中的作用

在矿产资源预测的应用主要在于矿产遥感信息的形成机理和遥感成矿模式研究上。地质遥感信息形成机理研究是遥感理论研究的新领域,是遥感找矿方法的科学性、针对性和有效性,促进遥感地质解译向规范化、模式化方向发展的必由之路。这些信息的识别提取在许多地区已经有了初步应用,取得较多的成矿信息,资源预测及其评价效果比较好。遥感技术在矿产预测工作流程图如图1所示:

主要是对遥感数据(ETM+、SPOT5)进行辐射校正、PAN波段数据与多光谱数据进行融合处理、天然假彩色合成、几何校正、大地配准与镶嵌等。然后制作国际标准分幅图像,对其格式转换后与地形数据进行叠加显示,以人机交互方式对各种矿山地质环境现象进行解译,最后将解译结果提供野外验证。

1.几何校正与大地配准。在地形图上采集控制点对遥感数据进行几何校正,在1∶100000地形图上采集控制点对ETM+数据进行校正;在1∶50000地形图上采集控制点对SPOT5数据进行校正。每景图像采集控制点数25～36个,且均匀分布于图像内,控制点残差控制在1个像元以内,将图像配准至大地坐标。

2.数据融合。针对遥感图像不同光谱和不同分辨率的特点,融合处理主要集中于象素级与特征级融合,可将来源于不同传感器的遥感图像的优势集中起来,减少数据的冗余度,增强图像的清晰度,提高解译的精度和准确性,针对多分辨率遥感数据图像融合的方法比较多,主要有色彩空间变换如HIS、Lab、CN以及KL变换、小波变换等方法。对不同的数据组合、不同地形情况、不同区域及不同的研究目标使用的融合方法各异。针对本项目以突出矿山地质环境状况的特点,利用HIS融合方法,对ETM+的7、4、3波段与PAN波段组合,SPOT5的4、2、1波段与PAN波段组合进行融合处理的结果图像能较好反映矿山地质环境各要素。

3.图像镶嵌。由于研究范围较大,跨17景ETM+图像,部分矿区存在跨越多景遥感图像,给解译时带来不便。需要对跨图幅影像进行镶嵌,镶嵌时为了使图像满足以下条件:(1)信息丰富;(2)色调和谐;(3)镶嵌的几何精度高。

4.图像剪裁。为了方便解译、控制精度精度、解译成果的拼接等工作,在矿山比较连片的地区,需要将整景图像或镶嵌图像按按1∶100000或1∶50000国际标准图幅制作分幅图像。

5.格式转换。将制作的国际标准分幅图像存储为*.TIF格式,然后转换为MAPGIS内部图像格式*.MSI格式,以便于人-机交互解译。影像与1∶100000或1∶50000地形图能完全叠合,因此在上面解译的结果与地形图叠合比较好,给野外检查验证带来方便。

三、遥感技术在贵州矿产资源开发找矿方面的应用实例

位于云贵高原东部的贵州,系隆起于四川盆地与广西、湘西盆地或丘陵之间的高原山区。在长达10多亿年的地质演变历史中,具有良好的成矿地质条件,造就了当今贵州矿产资源丰富、分布广泛、门类较全、矿种众多的优势格局。贵州素以“沉积岩王国”著称,是矿产资源大省。沉积矿产中以煤、磷、铝、锰为优势,具有“量大质优”的特点。

在发现的矿产中,有包括能源、黑色金属、有色金属、贵金属、稀有稀土分散元素、冶金辅助原料非金属、化工原料非金属、建材及其它非金属、水气等九大类矿产在内的76种,不同程度地探明了储量。在已探明的储量矿产中,依据保有储量统一对比排位,贵州名列全国前十位的矿产达41种,其中排第一至第五的有28种,居首位的达8种,列第二、第三的分别为8种与5种。尤以煤、磷、铝土矿、汞、锑、锰、金、重晶石、硫铁矿、稀土、镓、水泥原料、砖瓦原料以及多种用途的石灰岩、白云岩、砂岩等矿产最具优势,在全国占有重要地位。而且人均与国土单位面积占有矿产资源潜在经济价值量,都高于全国平均水平,远高于邻近省区市占有水平。从开发利用角度论,贵州矿产资源具有资源比较丰富、优势矿产显著;分布相对集中、规模大、质量较好、主要矿产资源潜力大、远景好;共伴生矿产较多;资源丰歉不均,部分矿产短缺等五个方面的主要特点。

(一)煤矿的遥感找矿模式

1.石炭系煤。(1)含煤地层的识别:由于该套地层顶底板都是碳酸盐岩,因此,分布在喀斯特地貌区,呈条带状展布的非喀斯特地貌即流水侵蚀地貌,是快速、准确地判读大塘期含煤岩系的最直接标志;(2)地貌标志:由于含煤岩性及其顶、底板岩层在物质属性及侵蚀作用上的差异,常常沿含煤岩系形成走向次成谷。

2.二叠系煤。(1)含煤地层的识别:含煤岩系是间于上覆三叠系碳酸盐岩与下伏峨眉山玄武岩及下二叠统碳酸盐岩中的一套地层,因此,分布在喀斯特地貌区,呈条带状展布的非喀斯特地貌――流水侵蚀地貌,是判断晚二叠世含煤岩系的标志;(2)地貌识别标志:在山盆期地貌保存良好的地区,该套非可溶岩层除发育规模较小的走向次成谷外,还常常与其上下碳酸盐岩形成垄(脊)―槽(谷)组合地貌;在乌江期地貌发育区,该套非可溶岩层常形成规模不等的走向次成谷。

(二)磷矿的遥感找矿模式

1.晚震旦世磷块岩。(1)地层识别:首先,含磷岩系在空间上受岩相古地理控制,在省内主要分布于黔中地区。由于含矿的磷块岩层位于上震旦统碳酸盐岩系的下部,而这套碳酸盐岩系,上、下均为碎屑岩,故在参考区域地质资料基础上,可在TM影像上通过对碳酸盐岩的识别大致圈出其分布。(2)地貌识别标志:由于含矿层与其上下岩层在物质属性及侵蚀作用上的差异,常常沿含矿地层形成走向次成谷。

2.早寒武世磷块岩。(1)地层识别:同晚震旦世磷块岩一样,岩相古地理控制矿产的区域分布是明显的。含矿层识别主要依据地层层序的相互关系并结合影像特征予以区别。如在区域上下二叠统栖霞―茅口组碳酸盐岩影像上有较为突出的特征,岩溶地貌发育,碎斑状影纹图案,顺这套地层往下,一般可“清理”出下伏各组地层。如在织金一带,其下伏依次为下石炭统地层以及下寒武统和上震旦统含磷层位。(2)地貌识别标志:典型的岩溶地貌区,常形成峡谷及峰丛,山体较尖棱。

(三)铝土矿的遥感找矿模式

1.地层识别:含矿地层主要为下石炭统“九架炉组”,“九架炉组”分布于形态各异、大小不一的古喀斯特洼地中。

2.地貌识别标志:含铝岩系的底板、顶板均是主要由碳酸盐岩形成的喀斯特地貌,但其喀斯特微地貌仍有差异。顶板碳酸盐岩常常形成坡体相对高差较大的峰丛(林),且仍发育成走向比较清楚的山脊线;而底板碳酸盐岩则常常形成坡体相对高差较小的峰丛(林),且不存在山脊线。含铝岩系就产于这喀斯特微地貌的变化处。

四、结论

矿产资源是人类社会可持续发展的重要物质基础,没有矿产资源作保障,经济就不可能发展,人类社会就不可能进步,我国全面建设小康社会的宏伟目标就无法实现。因此,我们必须充分认识国情和省情,树立和落实科学发展观,要进一步加强矿产资源调查评价与勘查。本文结合贵州当地的矿产资源,利用遥感技术对其进行开发找矿、预测等的探讨,旨在提高矿产资源可供性,实施矿产资源可持续发展战略。

参考文献

[1]常庆瑞,蒋平安,周勇. 21世纪高等院校教材:遥感技术导论[M].科学出版社,2004.

[2]徐水师,谭克龙,曹代勇.中国煤炭资源遥感调查评价理论与技术[M].科学出版社,2009.

[3]童庆禧,张兵,郑兰芬.高光谱遥感的多学科应用[M].北京:电子工业出版社,2006.

第9篇：高光谱遥感技术及发展范文

流体广泛分布于地壳、地幔及地表中，流体研究是当今固体地球科学发展的前沿，而地幔柱、地壳中流体的大规模迁移与岩浆热液是地球流体研究的3个热点问题。地球各层圈中流体地质的性状与作用的研究，已成为当前国际地球科学研究的重要前沿领域，大尺度区域性的流体地质调查与研究是这一领域的热点之一，区域流体活动的地表记录是国内外研究的重点，其中蚀变填图、流体填图、流体包裹体填图、矿物填图及同位素地球化学填图等方法在欧美国家得到了较多研究，应用地质科学的先进理论和技术、流体包裹体和流体示踪研究，结合遥感地质、航空物探、地球物理、伽马射线光谱仪、便携式红外光谱仪等先进设备仪器进行区域流体填图。欧共体国家开展的跨国多学科基础研究项目“欧洲地壳剖面综合地质调查”，以流体包裹体为主要研究对象，对不同构造地质单元进行了流体包裹体填图。

2地球化学勘查技术和方法

我国科学家王学球和谢学锦等提出了深穿透地球化学的概念。该项目在地质大调查计划的支持下，已经取得了一定的重要进展。发现戈壁沙漠覆盖区深部含矿信息赋存与细粒级粘土，碱陛蒸发障的可溶性盐类和氧化障的铁锰氧化物膜中；冲积平原区深部含矿信息主要赋存于可溶性胶体、可仨E盐类、可溶性有机物中。这些发现为深穿透地球化学信息的捕获和提取及我国大面积覆盖区地球化学调查与填图具有重要意义圆。在信息的提取、捕集和分析上取得了一些重要进展。超低密度深穿透地球化学方法可以有效地应用于大面积覆盖区地球化学调查与大型矿集区评价，结束了覆盖区，特别是盆地不能进行地球化学调查的历史。

3地球物理勘查技术

3．1地面瞬变电磁法勘查技术

地面瞬变电磁法勘查技术是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲电磁场，如果地下有良导电矿体存在，在一次电磁场的激励下，地下导体内部受感应产生涡旋电流。矿体内的涡流在一次脉冲电磁场的间歇期间的空间产生交变磁场，叫做异常场或二次场。涡流产生的二次磁场不会随一次场消失而立刻消失，即有一个瞬变过程。利用接收机观测二次磁场，研究其与时间的关系，从而确定地下导体的电性分布结构及空间形态。瞬变电磁法的特点主要有：观测二次场，可进行近场观测，旁侧影响小；通过不同时间窗口的观测，可抑制地质噪声干扰；在低阻覆盖情况下与其他电法相比，勘查深度大；具有测深能力；在高阻围岩地区不会产生地形起伏形成的假异常，在低阻围岩地区，采用全时间衰减域观测，容易区分地形异常。

3．2地面高精度重力勘查技术

近年来重力观测仪器与GPS三维定位技术相结合，解决了中高山区、戈壁等地区的定位问题。可直接测出重力差值，具有自动读数、自动记录、自动改正等功能。观测精度和分辨率大大提高，由毫伽级提高到了微伽级[31。目前，在重力数据处理和异常定量解释方面，由传统的方法发展了变密度地形改正，小波变换分解重力场，弱异常增强与提取和图像处理等新方法、新技术。

3．3地面高精度磁测技术

从20世纪80年代以后，磁力勘查进入了高精度磁法勘查技术的新阶段，观测精度达0．05nT0．1nT。在磁测解释理论与方法技术方面，研究了一系列的新方法和新技术。例如，“磁性界面与磁性层磁场的正演方法和磁性界面的反演技术”、“三维磁异常自动解释法”、“磁异常曲面延拓方法”、“拟神经网络三维反演方法”、采用三层BP网络和变步长反馈技术实现快速反演；开发了“多种滤波及人机联作正反演和图像处理系统”以及“划分不同深度的区域磁场与局部磁异常的插值切割法”等，实现了金属矿地面磁法勘查方法技术的3个转化。

3．4地下电磁波法

地下电磁波法是利用无线电波在钻孔或坑道中发射和接收，根据不同位置上接收的场强大小，来确定地下不同介质分布的一种地下物探方法，称为无线电波透视法。在金属矿勘查中，地下电磁波法以双孔法最为常用，可用于寻找井间盲矿体，判断两孔之间所见矿体是否相连，确定矿体产状等。

3．5金属地震法

利用地下深部物质对地震波反射的差异，查明深部控矿构造寻找深部盲矿体的金属矿地震方法，近几年来在数据采集、处理和解释等诸多方面得到了很大的改进和完善。该方法已逐步向实用性方法过渡和转变。随着数据测量、处理和解释技术的改进和完善，金属地震方法正在逐步发展成为一种寻找深部隐伏矿体的有效方法。

4高光谱遥感技术在勘查中的应用

地质调查是高光谱遥感应用的一个重要领域网。高光谱的窄波段可以有效地区别矿物的吸收特征，从而能成功地识别矿物。随着高光谱遥感技术的发展，成像光谱仪的光谱分辨率和空间分辨率越来越高，因此它的应用面也越来越广，岩矿识别、矿物丰度制图以及找矿勘查是成像光谱应用的主要方向，也是率先应用的领域。