遥感导论 第三章遥感的应用领域

1、遥感的应用领域组长：黄旭生组员：莫雪兰，陈丽萍，薛柳媚，高建仪，李锦利，吴燕霞，孙文洪，黄晓希， 周雅妍遥感从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地 质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等。资源遥感定义：以资源作为探测对象的遥感技术。相关说明：资源遥感是以地球资源的探测、开发、利用、规划、管理和保护为主要内容的遥 感技术及其应用过程。自然资源可通过多平台、多时相、多波段的数据采集，直接表现成隐 含于遥感信息之中。故资源遥感包括获取资源与环境数据的过程及对这些数据进行综合研究 和系统分析的过程。其主要步骤为：分析资源的形成条件、赋存环

2、境、分布状态；根据 有利于资源调查的最佳时间及波段，选择遥感平台、传感器和遥感影像数据；按资源分布 特点、类型差异、赋存状态，确定影像分析、判读的方法；设计遥感影像处理的技术方案； 设计与实施地面实况调查与验证的方案；资源遥感信息特征的概括、分析模型的研究与 优化。因资源遥感的综合研究与系统分析应在区域本底研究的支持下进行，故地理信息系统 是资源遥感向高层次发展的技术保证。应用例子：中巴资源卫星在我国的应用：在塔里木盆地北缘矿产和地下水资源调查评价项目中，对塔里木北缘西南天山地区 利用40景CBERS-1CCD数据编制了卫星影像地图，对矿产资源进行评估，预测了找矿的 有利地段，圈定了浅层地下水

3、的储存地区；对地质环境及其演变进行了分析，编制了浅层地 下水资源解译图、遥感地质图、遥感找矿预测图、地质环境遥感解译图等，量算了生态环境 评价因子的分布面积现况及趋势，并分析发展前景。该项目所圈出的浅层地下水分布区，发 现和验证的五条金铜矿矿体，对于西部开发是很实用的成果，同时对塔里木生态治理起到直 接作用。另外在工程地质、矿产专题图、铀矿勘测、油田环境监测与评估等方面也取得了应 用成果。中巴资源卫星在巴西的应用：在Mato Grosso州，州立环境署利用卫星图像来注册农场和其变化特点，比如农作物 的种植地区、保留地区、草场和风险地区等。这些信息被提交到数据银行(Miller，2001)。 每

4、个农场也需要通过委托人将其地理信息关联到该数据库中。他们利用CBERS-CCD高分 辨率的图像显示农场计划扩展土地利用的地区(Nunes，2001)。这一过程有助于以清晰、精 确的边界来规划土地。有益于农作物预报、降低环境影响和迅速缩减森林采伐面积。相关卫星：第一颗地球资源卫星：陆地卫星Landsat1972年7月23日，美国发射了第一颗地球资源卫星，于1975年改名为“陆地卫星一 号”(Landsat-1)。第一颗海洋资源卫星：海洋卫星一号Seasatl1978年6月26日，美国发射了第一颗海洋资源卫星，名为“海洋卫星一号”(Seasat 1 )。该卫星因电源部分发生故障仅工作了 105天，

5、故又称为“百日卫星”。我国第一颗地球资源卫星：中巴地球资源卫星 CBERS 11999年10月14日，我国第一颗地球资源卫星，又称资源卫星一号，在太原发射中心 成功发射。01星在轨稳定运行近五年，超出设计寿命近一倍。CBERS-02：CBERS-02于2003年10月21日在太原卫星发射中心发射升空，经在轨测试后于2004 年2月12日正式交付使用。它接替CBERS 1继续为中巴两国提供卫星遥感数据服务。 CBERS-02目前在轨运行稳定。其数据网上免费分发，用户可以申请使用。CBERS-02B：CBERS-02B于2007年6月14日在北京完成相应准备工作，进入为期二十天左右的大 型试验阶段

6、，7月29日下午在北京通过出厂审定，已于9月19日11时26分在太原卫星发 射中心用“长征四号乙”运载火箭成功送入太空。环境遥感定义：以环境作为探测对象的遥感技术相关说明：环境遥感是以探测地球表层环境的现象及其动态为目的的遥感技术。可理解为涉 及资源、大气、海洋、环境生态等所有遥感活动的代名词。而旨在探测和研究环境污染的空 间分布、时间尺度、性质、发展动态、影响和危害程度，以便采取环境保护措施或制订生态 环境规划的遥感活动，虽属环境遥感之列，但一般不称其为环境遥感。环境遥感在数据获取 上具有多层次、多时相、多功能、多专题的特点；在应用方面具有多源数据处理、多学科综 合分析、多维动态监测和多用途

7、的特点。应用例子：目前，遥感技术在环境科学中主要应用于：大气环境遥感：气象卫星除能提供卫星云图进行天气研究以外，也能对河流排泄的 泥沙混浊流和海上漂油进行监测。利用陆地卫星图像可分析工厂的烟尘污染，如在陆地卫星 相片上能清楚地看到炭黑厂的黑烟尘。陆地环境遥感：陆地卫星上也反映大面积水质差异变化。因为水的温度、密度、颜 色、透明度等的变化往往导致水体反射光能量变化，并在遥感图像上反映出来。如海面受到 污染后，被油污覆盖的水面，蒸发受到抑制，温度高于四周水面，在遥感图像上，油污处出 现浅色。从卫星相片上可发现大工厂排出的废水有时形成一股污染流，产生周期性的水团运 动，形成复杂的水混合和扩散现象。水

8、体受污染后，水的物理、化学和生物特性都有变化。 富营养化的水体中某些藻类繁殖生长，这在遥感图像上也能反映出来。工业废水、废渣有时 形成地面污染，范围一般较小，从比例尺较大的航空遥感图像可以发现这种现象，并能测出 污染的面积，判明污染的特征。比例尺较小的卫星图像有时也能看到地面污染的大致轮廓。 天津塘沽区天津碱厂的盐泥堆在卫星图像上是一块光谱反射率很高的白斑。海洋环境遥感:海洋卫星能够监测海洋表层的许多污染状况。海洋遥感覆盖面积大， 具有同时性，能够几乎在同等条件下把获得的资料同船舶测点取样进行对比，能连续、长期 而且快速地观测海洋的特点，而且可以得到用船舶观测法不能完整观测到的海洋特征，如海

9、洋表面水温、海流移动、海水分布、波浪、沿海岸泥沙混浊流，以及赤潮、海面油污染等。 在进行海洋遥感的同时，仍可利用水面舰船、浮标、海滨研究站，以及采取潜水等方式配合 观测，使遥感获得的资料能得到验证和更好的利用。美国1978年6月发射第一颗海洋卫星， 每36小时的观测面覆盖全球海洋面积达95%。海洋卫星装有微波和红外仪器等。海洋遥感 所得图像能识别出浮游生物富集区位置、赤潮、各种自然和人为原因造成的混浊流、倾倒的 垃圾污物、河口地区及沿海地带的环境特征、海上油污等。法国、日本、美国都已应用遥感技术研究环境。中国自1980年起开始比较系统地应用 遥感技术探测天津市和渤海湾海面的污染特征。农业遥感定

10、义：以农作物分类及播种面积，长势及估产等为探测目标的遥感技术。应用意义：20世纪70年代以来，世界上不少国家采用遥感与计算机技术，编制出版了许多农业要 素图、专题系列地图和农业地图集。对此，我国也利用遥感资料编制了各种农业地图，例如 土地利用与土地覆盖、土地类型和土地资源图等。其现实意义：1、土地管理、农业区划和规划的实施，都需要大量现势性好的农业系列地图作为农业 现代化建设规划的蓝图。2、农业用地具有较强的生产季节性和耕作周期性等特点，因此，快速的编制农业地图， 对于援救农业生产的动态变化有着重要的作用。3、科学种田是促进现代农业生产的一个关键。建设农业基本要素及其地图数据库，是 加强农业科

11、学管理、指挥农业生产的有效措施。例如：精细农业的发展与应用。还有以下几个方面：土地资源调查 包括对土壤、地形、植被(如森林、草原)、表层地质、气候、水文和 地下潜水等各种农业自然要素的调查。如在土壤调查中利用砂质土和粘质土对可见光光谱的 反射，前者较强，后者较弱，以及二者因不同的水分状况、有机质含量、盐分含量和表面粗糙 度而产生不同的光谱反射等特性，通过对黑白片上不同灰阶的影像灰度和图形特征进行专业 解译，就可勾绘出不同的专业图件，如土壤解译图、森林解译图、草原类型解译图等。航空 像片由于其直观性和几何精度较好，且影像的光学纠正与精绘技术较成熟，已成为土地资源 调查的常规手段。70年代以后，陆

12、地卫星开始运用于中小比例尺的土地资源调查与清查。 因价格便宜，取得影像较易，而为不少发展中国家所应用。制图比例尺逐渐扩大到1:50000 至 1:25000o遥感在土地资源与土壤调查中，得到广泛应用。遥感加快了调查工作的进度，工作精 度、质量也有很大提高。例如，我国利用560幅陆地卫星图像，仅用两年时间完成了全国 15种土地利用类型的分析和量算统计工作，提供了全国和分省的土地利用基本数据和有关 图件。应用例子：一、农业资源调查及动态监测1980年6月1983年12月，在全国农业区划委员会办公室的组织下，会同国家 测绘局、林业部、农牧渔业部及有关的46个单位298名科技人员，“利用MSS卫片进行

13、全 国土地资源概查”。第一次利用美国陆地卫星MSS数据进行了全国范围15个地类的土地利 用现状调查，并按1 ：50万比例尺成图，宏观地反映了我国土地资源的基本状况，填补了 我国土地资源不清的空白。土壤侵蚀遥感调查。八十年代中期，主要利用美国陆地卫星资料进行了土壤侵蚀 分区、分类、分级制图。各区制图比例尺不小于1 ：50万，全国拼图后缩成1 ： 100万、1 : 200万、1 ： 250万成果图，并制成1 : 400万土壤侵蚀区划图。中国北方草原草畜动态平衡监测研究。1989-1993年，在国家航天办的资助下， 全国农业区划办公室组织有关单位，利用遥感技术建立了我国北方草原草畜动态平衡监测业 务

14、化运行系统。该项目主要利用陆地卫星资料和NOAA气象卫星资料估测草地生物量，1995 年获部科技进步一等奖，1997年获国家科技进步二等奖，是我国农业遥感技术进入业务化 运行的突破口。（4）全国耕地变化遥感监测。1993-1996年期间，全国农业资源区划办公室组织有关 技术单位，利用美国陆地卫星图像连续四年开展了全国耕地变化遥感监测工作，其结果引起 了中央有关部门的高度重视，为合理利用每寸土地，保护农业耕地提供了辅助决策依据。另 外，从遥感技术应用方法上来说，一方面可以建立起全国耕地变化动态监测的常规运行系统； 另一方面，为今后开展类似问题的研究找到了一条可行的技术路线和工作方法。（5）“八五

15、”期间全国农业资源区划办公室和中国科学院资源环境局组织开展了 “国家 资源环境遥感宏观调查与动态研究”，在1 9 9 21 9 9 5年的3年时间里完成了全国资 源环境调查，建立了一个完整的资源环境数据库，较过去开展一项单项专题的全国资源环境 调查需510年的时间相比是一个很大进的步。在项目实施中全部采用了9 0年代接收的 最新陆地卫星TM图像作为主要的信息源，在大兴安岭、秦岭、横断山脉一线以东选用1： 2 5万比例尺，此线以西采用1 ：50万比例尺进行遥感图像判读、制图及数据库建立工作。（6）我国北方四省十年土地开发综合评价。1997-1998年，全国农业资源区划办公室 组织有关单位，利用美

16、国陆地卫星TM图像，对黑龙江、内蒙古、甘肃和新疆等四省区，监 测了近十年（19861996）来的土地开发利用状况，并结合有关资料进行了综合评价。结果显 示，我国北方地区土地利用类型变化幅度较大，土地利用结构不合理；草地退化严重；土地 荒漠化趋势加剧，农业生态环境变坏的趋势日益严重；耕地开垦有一定的盲目性，新开垦的 耕地基础设施不足。这一结果得到了中央领导的重视，为严格禁止毁林开荒、毁草种粮提供 了政策依据。（7）草地遥感监测和预警系统建设。该项目是农业部遥感应用中心于2000年设立并开 展工作。该项目是利用遥感技术、地理信息系统和全球定位系统等现代空间信息技术手段， 建立技术先进、快速准确的中

17、国草地退化和草畜动态平衡遥感监测系统。该项目的主要内容 有四个方面。一是完成全国草地退化的遥感监测评价工作；二是完成我国北方草地的生产能 力估测工作，配合牲畜饲养量，可以评价我国牧区的草畜平衡情况；三是完成近十几年来农 牧交错区的农业资源变化情况；四是完成牧区和农牧交错区农业资源变化遥感监测系统的研 究，并形成辅助规划的决策支持系统。该项目完成后，可以从宏观上及时掌握草地资源状况、 草地退化和沙化状况、草地生产力水平及草畜平衡情况，对草地资源动态变化做出快速反应， 为西部开发、生态建设、草地资源管理和草地畜牧业科学决策服务。二、作物估产目前主要应用于：大面积作物环境监测。如通过NOAA卫星遥感

18、影像的绿度值，了 解大面积作物的分布和长势，并根据该作物在某一些地区的生长日历（拔节、开花等）和气象 卫星所提供的资料，对某一作物地区可能发生的气象灾害、土壤水分的保证率和流行性病虫 害等发生早期警报。大面积估产。如利用陆地卫星进行某一作物的生态分区，收集每一生 态分区内历年该作物的产量以及有关的气象资料建立产量模式，同时进行与卫星同步的高 空、低空和地面光谱观测，然后根据卫星影像所提供的信息进行某一作物的产量估测。较 小面积的估产。如在一个县或一个地区范围内，利用陆地卫星影象进行统计分层（即分区）， 每层根据成数抽样的原则，选取一定数目的在卫星影象和航空像片上都有明显标志的样区， 然后利用航

19、空像片在该样区内进行有关作物面积和长势等的调查，以此来推算该层的总面积 和总产量。这种方法称为框图面积取样估产，精度可达9597%。在地块零碎、多种作物 混作的地区则精度为7580%。但卫星影像总的都对宏观农业管理有利。自1974年以来，美国、前苏联、阿根廷、中国、日本、印度等国先后进行了不同范围、 不同作物的估产工作。美国对世界小麦产量的估产精度已达90%以上，并扩大到对玉米、 大豆等八种以上作物的估产。我国于1983-1986年在京津冀进行跨省市的统一网络较大范 围冬小麦遥感估产试验，精度也超过90%。三、灾情监测与预报主要用于洪涝灾情监测预报。对某些地区的暴雨和可能造成的灾情，可结合应用

20、陆地卫 星与气象卫星所获得的资料进行预报。利用当时的卫星影像与常年卫星影像进行对比，可获 得有关洪水泛滥成灾面积和灾情程度的较准确的结果。对旱灾的面积和危害程度的监测预报 往往更易通过卫星资料来进行。其他如土壤的侵蚀、沙化，草原的退化以及由某些工程引起 的环境恶化等，一般也均可通过卫星和航空遥感来进行监测。四、作物病虫害监测与预报作物和树木等绿色植物受病虫危害后，其叶绿素都要受到不同程度的破坏，因而其近红 外波段（相当于MSS6, MSS7）的光谱反射受到明显影响，并在红外彩色或假彩色影像上 与健康植物的分异十分明显。故可利用低空红外遥感对作物病虫害进行监测及预报。林业遥感定义：以林地的类型，

21、长势及病虫害状况等作为探测目标的遥感技术应用例子：遥感在我国林业上应用范围很广，包括森林制图、森林资源调查、动态监测、森林火灾 监测和评估、森林病虫害监测等。遥感在林业上的应用也很广泛。例如，我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查。在 包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万平方公里的“三北”造林一期工程的调 查中，完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率；草地数量、质量和分布；土地资源 类型、分布、数量及利用现状的调查。提供了 200余幅各类遥感专题系列图，并建成了全区 资源与环境信息系统，为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础。一、森林资源调查：林业遥感应用的主

22、要数据源是光学遥感数据，如TM和SPOT等。TM数据具有较高的 空间分辨率和光谱分辨率，且数据量大，信息丰富，成本较低，一直是林业遥感的主要信息源，但 其30m的空间分辨率的应用精度并不令人满意。如在一幅TM精加工的图像上，平面点位绝 对误差为33m，约111个像元;面积量测平均精度为90 %;易判地类判对率在90 %95 %之 间，而不易判读地类的平均判对率一般为85 %左右进行宏观森林资源监测时通常采用NOAA等中低分辨率数据，因为它们经济、实惠、待 处理的信息量少，而且来源有保证。但随之而来的问题是在使用这种信息源时如何保持其精 度。当前世界上普遍采用的方法是用高分辨率的卫星数据对低分辨

23、率（Calibration），从事这 方面研究的有欧共体联合研究中心（ECJ RC）、德国、意大利、法国、比利时等国的科学家。 中国学者用混沌理论和分形几何的方法在这方面进行了探索6 。这些研究工作的结果对全 球性监测是一个强有力的支持，会使全球性、大区域的监测变成一个可操作、有一定精度、 有使用价值的方法。二、工程造林质量监测：用遥感手段准确、及时地对各地的退耕还林还草工程年度计划任务完成情况和历年退耕 还林还草保存情况进行监测和验收是非常必要的。但由于退耕还林栽上的一般都是些幼苗， 这在一般中低分辨率的卫星影像上是很难识别的，而高分辨率卫星数据的出现，给用遥感监测 退耕还林的实施带来了希望

24、。目前研究用以IKONOS为代表的高分辨率的卫星影像监测退 耕还林工程效益已经成了林业遥感界的一个热点。三、树种识别、森林健康状况识别：高光谱遥感森林健康监测主要通过测定植物生活力，如叶绿素含量、植物体内化学成分 变化来完成。Dendron Resource Surveys的报告中指出，判断临界光谱区的窄波段的反射是遥 感应用于森林冠层受害监测的基础。一些研究工作指出，可以用机载传感器携带的窄波段监 测森林衰落中的针叶树种的早期损害;在混合针叶林分中用远视场窄波段光谱仪能成功地监 测不可见的除草剂导致的植物胁迫;通过叶反射光谱可以测定叶化学成分，如木质素、蛋白质 和氮等。由于木质素含量与有效氮

25、密切相关，因此植物体中氮循速率就能够用遥感手段测定。 虽然由于胁迫引起的叶中木质素含量不会急剧变化，但这种方法可以用来测定长期的森林胁 迫和变化。四、雷达遥感数据：一般情况下,地球有60 %70 %被云层覆盖,可见光、红外技术在这种恶劣天气下不能正 常工作，林业遥感的数据需求经常得不到满足。而合成孔径雷达系统具有全天时、全天候以 及能很好地反映结构信息的能力，为林业部门解决上述地区的问题带来曙光。SAR遥感是获 取各种森林生物物理参数的有力工具,并可提高人们对全球气候、水循环和能量平衡的认识。 SAR遥感数据可以用于识别森林类型、森林密度、年龄和监测森林生长、再生状况、森林 灾害、森林砍伐以及

26、估算森林的蓄积量，特别是对热带雨林砍伐监测，雷达几乎是唯一可以依 赖的信息源。渔业遥感定义：以渔业要素为探测目标的遥感技术。（自己归纳，没有找到标准） 应用领域：一、水温水温是分析环境与鱼类生活习性及资源丰度最重要、最常用的环境因子。水温及其变化 过程可以反映出重要的海洋事件（如涌升流、大洋平流及中尺度涡旋、锋面等现象）。目前 由卫星遥感数据获取海洋表层水温是卫星遥感监测海洋环境因子最成功的一个例子。1980 年，Lasker等利用NOAA-6所提供的卫星图像，根据几个地点现场调查的海水表层水温数 据，对其卫星影像上的灰度值进行标定，反演了加利福尼亚海区的海水表层水温，之后结合 现场测定的海洋

27、学和生物学参数（如风场、海况、叶绿素等），进行了加利福尼亚海区海水 温度对加州鱼迁移和繁殖影响的研究。美国海洋咨询委员会和罗德岛州大学的海洋研究所 1983年对37幅AVHRR的STT图像进行处理，制成9种产品形式，即整个海区温度图、 感兴趣区域温度图和全海区水平温度梯度图，并把它们寄给渔民，渔民根据这些温度信息大 大缩短了寻找渔场的时间。1 9 88年金曼宜等利用美国提供的全球海洋温度反演模式对N OAA4、5卫星两个通道的数据进行计算，在国内首次实现了海洋水温的计算机处理和自 动绘制水温等值图。根据该项技术，韩士鑫等对卫星遥感处理得到的海渔况图与拟沙丁鱼的 渔场、渔期、中心渔场温度和渔场稳

28、定性之间的相关关系进行了研究，王法吉等研究了卫星 遥感图像信息与鱼的洄游规律、渔场的形成之间的相关关系，研究结果都表明用卫星遥感提 供的海温与海况信息来分析渔场形成、渔期的迟早、渔场的稳定性是可行的。另外，根据卫 星图像反演的表层水温信息，结合海水表层叶绿素浓度信息，可以获取冷暖水团的分布及运 动，进而掌握海流情况。二、海洋色素海洋色素浓度，尤其是叶绿素浓度是海洋中浮游植物生物量的一个指示器。在海洋环境 中，当某地叶绿素质量浓度在0. 2呻/皿以上时，表明这里浮游生物量充足，可以在这一 区域进行商业捕捞生产。随着新的卫星传感器的不断研制成功，卫星的探测精度也随之大大 提高，这为以海洋遥感手段研

29、究浮游生物量提供了更有力的工具。三、大型动植物分布的监测利用水色航空图像，可测定大西洋沿岸加拿大区域龙虾的捕捞努力量。测定原理为：在 某一既定的时间和区域内，认为龙虾的捕捞努力量与虾笼的数量成比例，虾笼的数量与其所 附着的浮标有直接关系，而颜色较亮的浮标可以从航拍图像上识别。结果显示，在较好天气 条件下，与地面真实情况的误差只有11.3%。大型海藻类正常光谱信号与陆地上桔褐色植被 的光谱信号非常相似，Jensen等利用这一特性根据LANDSANT、MSS、CIR摄影、 X-航空雷达和L波段SEATSAT雷达所获取的图像，调查和测定了加利福尼亚海域的大型海 藻资源。根据从HRV计算得到的植被指数

30、，可以通过设置一特定阈值来研究潮间带内的藻 类分布，并从不同藻类波谱反射的差异中识别出了不同种类的藻类四、赤潮监测船只和飞机是赤潮监测常用的工具，但监测费用高，时效性和空间性较差。卫星遥感具 有快速、同步、大范围的监测能力，近年来卫星遥感技术应用于赤潮监测的研究受到有关方 面的关注。用卫星监测赤潮是建立在赤潮生态学及其光谱特性基础上，根据叶绿素7、海表 温度、多光谱、综合判断、归一化植被指数等一些特定算法来进行赤潮监测的。五、油污染海面油污染的探测方法很多，包括肉眼观察、航空照相、MSS、CZCS、用SMMR 和SAR进行的微波探测、用雷达进行的荧光探测、用红外扫描仪进行的热探测。石油与海 水

31、在光谱特性上有许多差别，如油膜表面致密、平滑、反射率较水体高但发射率远低于水体 等特点，遥感通常是根据这些差别对溢油进行监测。另外，某些特殊的雷达能探测和识别烃 的荧光特性，有些传感器还能鉴别油的基本种类（重油、轻油等）和油膜的厚度。热传感器 通过海面和油对太阳光吸收和辐射的差异来鉴别油，也能监测出油膜的厚度。六、其他方面海洋遥感还在鱼群侦察、渔业资源调查、滩涂变化、海冰监测、海洋表面水质监测、厄 尔尼诺预报、全球气候变化等方面都有着广泛的应用。Hara等直接利用视觉观察和航空摄 影技术，对日本Hokkaido东南沿岸沙丁鱼鱼群形状和运动的轨迹进行观测。FAO的Bazigos 等利用视觉加上传

32、感器的帮助，对印度沿海渔业生产作业的布局、分布面积、作业类型、渔 场的数量进行调查，结果与政府部门的统计数据相吻合。地质遥感定义：遥感地质又称地质遥感，是综合应用现代遥感技术来研究地质规律，进行地质调查和 资源勘察的一种方法。它从宏观的角度，着眼于由空中取得的地质信息，即以各种地质体对电磁辐射的反应作 为基本依据，结合其他各种地质资料及遥感资料的综合应用，以分析、判断一定地区内的地 质构造情况。应用领域：遥感地质工作的基本内容是：地面及航空遥感试验，发挥适用于地质找矿、地质环境的 遥感系统，进行图像、数字数据的处理和地质判释。遥感地质需要应用电子计算机技术、电 磁辐射理论、现代光学和电子学技术

33、以及数学地质的理论与方法，是促进地质工作现代化的 一个重要技术领域。一、遥感图像地质解译的基本内容包括：岩性和地层解译。解译的标本有色调、地貌、水系、植被与土地利用特点等。构造解译。在遥感图像上识别、勾绘和研究各种地质构造形迹的形态、产状、分布 规律、组合关系及其成因联系等。矿产解译和成矿远景分析。是一项复杂的综合性解译工作。在大比例尺图像上有时 可以直接判别原生矿体露头、铁帽和采矿遗迹等。但大多数情况下是利用多波段遥感图像（尤 其是红外航空遥感图像）解译与成矿相关的岩石、地层、构造以及围岩蚀变带等地质体。除 目视解译外，还经常运用图像处理技术提取矿产信息。成矿远景分析工作是以成矿理论为指 导

34、，在矿产解译基础上，利用计算机将矿产解译成果与地球物理勘探、地球化学勘查资料进 行综合处理，从而圈定成矿远景区，提出预测区和勘探靶区。利用遥感图像解译矿产已成为 一种重要的找矿手段。早期的遥感地质主要任务是识别大的岩性构造、隐伏体（影像中的线性体、环形体）， 进行区域性构造解释及隐伏断裂构造识别。主要包括三个方面的研究内容：地貌构造目视解 译、地质动力解译分析以及地质指示模拟。局限：研究的对象是从空中垂直向下拍摄的地表多波段图像；它只能提供由影像可能提 供的那部分地质信息；从图像上是不可能获取必须通过野外实地观察研究、取样化验鉴定才 能取得的那部分地质资料。因此遥感技术应用是有条件的，有限度的

35、，宜用其所长，避其所 短。纵观遥感提供的构造新信息可概括为：表浅硬固地壳中的大断裂和韧性剪切带；地 块和岩块；密布的直线形断裂和大节理；碎裂块体与漂移岩块；塑性-硬固地壳中垂 直贯通的强爆环形断裂；地壳中的膨隆及塌陷地段等。遥感技术在开发矿产资源和地质能源方面取得成果显著。二、主要成果JHY型机载红外扫描仪DIP-1遥感图像处理系统深圳地区区域稳定性评价航空遥感研究神府-东圣地区环境地质与水资源评价遥感专题研究辽宁半岛南部安波-俭汤地区地热航空热红外遥感调查广东大瑶山地区工程地质遥感调查宝成铁路环境工程地质遥感调查与研究福州蒲田地区航空红外水文地质遥感调查大庆、胜利油田输油管网航空热红外遥感探

36、测秦皇岛-任丘石油长输管线航空热红外遥感探测南阳-荆门长输管线航空遥感测量杭州地区及京杭运河航空红外环境遥感调查远距离红外雷场探测技术研究宁夏汝淇沟煤田自燃航空红外扫描探测广东珠海地区环境地质遥感调查黄淮海平原水文地质工程地质综合评价勘察遥感解译专题研究陕西神木煤田供水水源初勘遥感水文地质解译气象遥感定义：气象遥感是以气象变化为探测因素的遥感技术气象卫星是从外层空间对地球及其大气层进行气象观测的卫星。当前已逐步实现从应用 试验型向业务服务型转变，形成了以卫星为龙头，地面应用系统为支撑，多层次的预报网络， 在灾害性天气监测、天气分析预报、气象研究等方面，发挥了十分重要的作用。应用例子：我国“风云

37、一号”、“风云二号”气象卫星的研制和相继发射成功，标志着我国的气象预 报技术已从单项、短期、小范围的预报发展成综合性、中长期、大范围的准确预报，为我国 的旱情、洪水以及滑坡、泥石流和病虫害的准确预报提供了可靠资料，为采取减灾措施提供 了可靠基础。例如卫星云图通常是指气象观测仪器中对云敏感的通道的探测数据进行处理加工和各 种投影变换后获得的图像信息产品。其原理是把卫星仪器探测到的辐射测量值转换成云图， 十分直观，只要掌握云对各种光谱段的反射、辐射和散射特性，即可识别云的类型。预报员 通过云图的动画，就能感知天气系统的发生发展过程和预测重要天气的来临，能用于估算出 台风路径以及预报登录时间，也能用

38、于估算降水的分布和强度。这对人们在灾害来临前做好 应急措施，将灾害造成的损失量降到最低有着极大的意义。水文遥感定义：遥感技术在水文学和水资源研究中的应用。在空中或远处利用传感器收集水体和周围环境的电磁波辐射，经过加工处理，使这种信 息成为可识别的数据或影象，通过分析，显示水体分布，反映水文现象的时空变化。特点：感测范围广、获得信息量大、动态监测和信息传递迅速等研究内容：水体和周围环境辐射波谱特性的研究；遥感数据处理和分析判读技术的研究；在水文学和水资源研究中遥感数据应用的研究。应用例子：一、监测洪水利用卫星影象绘制出洪水淹没范围，确定其发展趋向，为抗洪救灾措施及时提供决策依 据。二、改善水文预

39、报利用卫星云图可以监测流域上空暴雨云系的移动和发展，根据云图上雨云数量和特征可 以提前估算河流洪水；把雷达测雨装置与水文预报系统联接起来，可以缩短水文预报作业时 间，增长有效预见期（见实时联机水文预报）;利用卫星对积雪深度和雪线位置变化情况的探 测，可以作出春汛和融雪径流的中期预报三、调查地表水体及其变化。在多光谱卫星影象上，河流、湖泊和沼泽的分布、大小及形态显示清晰。利用不同时期 的卫星照片，还可查明地表水体变化情况。四、测定冰雪覆盖范围和厚度。冰雪的反射率高，利用多波段遥感确定积雪覆盖面积能达到实用的精度。此外，还可以利用卫星数据收集系统，传递地面水文观测资料和估算无资料地区的径流。 通过

40、卫星数据收集系统把地面自动遥测站收集的水文气象资料传递到水文机构的数据处理 中心，从而大大加快水文情报的传递。在无资料地区，把描述雨洪径流的数学模型参数和遥 感测得的流域自然地理特征参数建立关系，则可对无资料地区的径流作出估计。在测量大面 积土壤含水量分布，寻找地下水源研究河口、湖泊泥沙淤积和河道变迁，进行水体污染监测 真实地记录水库水面、库岸及两岸山区的环境现状，为水库工程建设和库区监测管理提供基 础遥感资料。城市遥感定义：以城市作为探测对象的遥感技术。先进的遥感技术，成为城市发展过程中调查与监测的有效技术手段，为获取快速发展城 市的基础信息数据提供了重要保障。城市化进程中，遥感成为理性规划

41、的支撑手段。优点：城市环境质量与污染源的遥感调查是城市遥感应用的主要方面之一。以遥感手段监测城 市环境与常规人工监测相比具有覆盖范围广、信息量大、数据的分布密度高、同步性好、区 域间可比性强及省时、省力、快速、有效等多种优势，所以遥感技术在城市环境监测中的作 用已经得到普遍的承认和重视。应用例子：我国城市遥感应用成就主要体现在调查和监测两个方面：一、20世纪80年代，我国利用遥感技术开展了全国大中型城市土地利用、生态环境、水资 源、固体污染源、建筑分布、古建筑（文物）等调查，为城市规划提供基础资料。二、近几年来，随着遥感技术的发展，我国利用遥感技术开展了大规模的城市土地利用和环 境污染遥感动态

42、监测，快速、准确地获取了城市变化信息，为城市管理提供现势资料。1、利用遥感手段进行城市土地调查与动态监测，为城市土地资源调查、规划、保护、 管理与合理利用提供了现势性数据和技术支持。从1999年，我国应用遥感技术对全国50万人口以上城市和国家级开发区（园区）进行 了土地利用状况监测。到2008年,监测的50万以上人口的城市已达到172个，国家级开发 区（园区）达163个。北京一号小卫星在北京市土地利用动态监测管理中已经广为利用。2、利用遥感手段进行城市地质灾害调查与监测。主要开展了地面沉降INSAR监测和突 发性重大灾害应急调查监测。2005年我国开始对华北平原的天津、沧州和德州地区的地面沉降

43、开展干涉雷达调查与 监测，有效地揭示了沉降区域分布状况，确定了沉降中心位置，评估了区域性地面沉降的发 展趋势。近几年来，又在长江三角洲以及汾渭谷地等主要地面沉降区部署了干涉雷达地面沉 降监测工作，直接服务于城市规划、建设和城市防灾减灾工作。遥感技术用于突发性重大灾害应急监测，在“5 - 12”汶川特大地震的抗震救灾中发挥 了重要作用。遥感专家们利用航空遥感快速获取了地震灾区高分辨影像图，为当时救灾指挥 提供了第一手资料。同时开展了地质灾害调查与监测，在灾区城镇次生灾害防范和灾后重建 规划中发挥了重要的作用。2008年9月8日，山西临汾发生了造成254人死亡的尾矿库溃坝重大事故。国土资源 航空物

44、探遥感中心利用航空无人飞机进行了应急快速调查监测，为查明事故原因和危害程度 提供了科学依据。3、利用遥感技术对城市环境状况（包括固体废弃物污染、大气污染、热污染和水污染 等城市环境质量等）进行调查与监测，为改善城市生态环境和提升城市生态功能提供了很好 的参考和借鉴。（1）大气环境城市大气环境遥感与通常所说的“大气遥感”在研究目的与调查内容等方面都有所 不同。大气遥感的主要目的在于研究和消除“大气衰退”的影响。因为当从空中平台上 接收地面物体的辐射波谱信息时，由地物反射或发射的电磁波在穿过大气层时，其中一 部分将被大气散射或吸收掉。为了对接收到的遥感信息进行“大气校正”，消除这种衰 减的影响，必

45、须在获取遥感信息的同时探测有关的大气数据，这就是常说的大气遥感。城市大气环境的遥感调查主指通过遥感手段调查对产生大气污染物质发展源的分 布、污染源周围的扩散条件、污染物的扩散影响范围等。如辅以少量地面同步监测数 据，可以定量分析污染物浓度的梯度变化值。（2）水环境随着城市的发展，愈来愈多的工业及生活污水排入城市周围的水体中，使这些水体 的水质逐年恶化。由于水质的变化往往引起水的温度、密度、色度、透明度等物理性质 的变化，进而导致水体反射波谱能量的变化。这种变化有些可以通过遥感手段监测到， 这就是水环境污染遥感监测的物理基础。如富养化水体由于藻类等大量繁殖而引起的近红外反射波谱异常等，可以在近红

46、外（扫 描和摄影）图像上得到较好的显示；又如被油污染的水面往往具有冷异常特征，电厂等排放 冷却水，水温往往较高，而合流排放的高浓度工业与生活废水的温度也往往不同于背景水温， 这种污染水与背景水之间的温度差异可以通过热红外扫描手段监测到。如上海市黄浦江、 苏州河水质航空遥感调查课题采用彩红外航空摄影与热红外扫描等方法对黄浦江中下游约 8. 5公里的河段、苏州河中下游35公里的河段五个航次的遥感飞行，取得了大量图像资料， 并据此对不同类型污染水中的光谱特征、温度特征和水体污染程度的地空变化特征进行了重 点研究，总结出了一套水环境污染遥感解译工作流程。通过回归分析方法建立了遥感图像上 污水反射密度和

47、辐射温度与实测污染物浓度值间的相关关系，该关系有助于分析污水排放口 的稀释能力等。（3）固体废弃物为了加强对城市固体废物的管理及研究对其的处理对策等，必须经常对城市固体废 弃物的堆放现状进行调查，对其环境影响进行监测和分析，采用遥感技术可以快速、准 确地查清固体废弃物堆的分布情况及占地面积；通过航空像片立体量测方法甚至可以估 算固体废弃物的堆放量等。此外，城市各类固体废弃物堆表面的反射和发射电磁波的特 性不同，而在遥感图像上显示出不同的色调、纹理、形状等影像特征，它们是进行固体 废弃物遥感调查的物理基础。因为这种影像特征差异不仅使固体废弃物堆有别于其它的 堆垛（如建材堆、原料堆、麦垛、草垛等）

48、，而且可以对固体废弃物堆本身依据废弃物 的性质不同进行分类（如工业垃圾、建筑垃圾、生活垃圾等），它充分证明了以遥感方 法进行这方面调查的有效性和优越性。4、利用机载激光雷达，全面准确的获取城市地表三维虚拟场景，同时，利用地球物理 深部探测和工程地质等综合技术开展了城市地下三维地质结构的探测，为城市三维空间的开 发与管理提供决策信息和智能支持。2004年中国地质调查局在北京、上海、杭州、天津、南京、广州开展城市三维地质调 查，分别建立了三维可视化城市地质数据管理和服务系统，为城市规划、建设与管理以及社 会公众信息需求提供服务。5、利用高光谱遥感技术获取城市建筑物材料组成、水体污染物质及其周边土地

49、质量等 信息，进行城市地物识别，为城市的精细化科学管理提供保障。6、进行城市扩展遥感监测。2005年，我国开始对东部重要经济区带城镇30年来的扩 展进行动态监测，基本掌握了主要城镇扩展规模与特点，为我国东部地区城镇化布局与管理 提供了科学决策依据。7、利用遥感快速获取数据及信息的能力，结合GIS技术建立了数字城市信息系统，将 互联网、电子地图和卫星影像图、三维全景等技术融为一体，实现了对城市进行有效的监测、 分析与管理。8、利用遥感数据，对北京奥运主场馆区工程建设过程中的环境、交通状况和场馆、绿 地的变化情况进行了连续观测，并开发了奥运主场馆区工程环境监测虚拟仿真示范系统。同 时利用遥感数据，

50、对青岛奥帆赛区海域出现大量浒苔进行动态监测，在浒苔治理和打捞中发 挥了重要作用，为奥运会青岛奥帆赛的顺利举办提供了技术保障。工程遥感定义：以工程设施为探测对象的遥感技术。利用中国科学院遥感应用研究所和国家遥感应用工程技术研究中心成员单位的现有技 术成果，通过技术集成和产业化应用，形成体系化的遥感与地理信息系统的技术与数据产品， 向社会提供服务，承担国家和地方的遥感与地理信息系统的工程建设任务。应用例子：一、“3S”技术在山江湖工程建设中的意义和作用山江湖区域的开发治理是一个非常复杂的问题。它涉及到资源、人口、社会、生态环境 等各个方面，是融综合性、区域性、战略性和科学性为一体的跨世纪的大流域可

51、持续发展工 程。随着工程的不断推进和发展，区域经济得到快速增长，但同时也将带来资源的大量消耗 和环境的变化。为此，迫切需要对利用“ 3S ”技术，及时、动态地获取资源、经济、 人口、社会和生态环境的实时信息，监测和了解其动态的变化，并作出相应的开发治理决策。 从这个意义上来说，“ 3S ”技术的应用，无疑对工程的建设起到十分重大的作用。二、遥感技术在公路工程中的应用在公路选线勘察和设计过程中，将会采用遥感信息的智能化识别和信息分类提取，获取 所需要的工程地质信息，直接应用于路线方案的设计中。三维的影像和地形可以直观地进行 工程边坡设计、路线平纵参数设计、计算工程量。利用虚拟现实技术，用三维的卫

52、星图像和 航空正射影像可以模拟飞行，预览路线实地景观，实现室内选线、并渗入到公路工程勘测设 计的各个环节进行仿真设计，将大大提高设计的合理性和准确性。灾害遥感定义：应用遥感技术，作为宏观、综合、动态，快速而准确的监测手段，获取自然灾害的发 生、发展及受灾的损失情况信息，进行区域调查研究及预测、预报。应用例子：我国地质灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治服务中逐 渐发展起来的。80年代初，湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质 环境及地质灾害调查工作。有关单位先后在雅碧江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工 程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清

53、电站库区开展了大规模的区域性滑 坡、泥石流遥感调查；从80年代中期起，又分别在宝成、宝天、成昆铁路等沿线进行了大 规模的航空摄影，为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。90年代起，在主干公路及 铁路选线，如京九铁路沿线等也使用了地质灾害遥感调查技术。90年代末期在全国范围内 开展的“省级国土资源遥感综合调查”工作中，各省(区)都设立了专门的中小比例尺“地 质灾害遥感综合调查”课题，主要是识别地质灾害微地貌类型及活动性，评价地质灾害对大 型工程施工及运行的影响等。特别是近年在重大工程论证中，都开展了工程地质遥感调查工 作，如杭州湾跨海大桥、向山港跨海大桥等。一、洪涝灾害由于遥感技术在洪涝灾害中

54、的应用比较成熟，所以在世界各国得到广泛应用。但因中长 期天气预报等世界尖端难题未得到解决，因此预测工作较弱。其应用主要集中在快速反应、 紧急救灾和灾后重建方面。下面介绍几个典型的应用实例：早在1983年我国水利部就利用多频段扫描仪系统(MSS)数据监测了三江平原挠力 河的洪 水。之后，水利部、中科院、气象局和民政部等有关单位进行了大量类似的研究工 作，并在 实践中取得一定成效。例如，”九五”期间，中科院等单位完成了洪涝灾情遥感速 报系统，它有两种运行模式：第一种为灾区的宏观监测评估。其主要是利用NOAA气象卫 星的数据，每天两次对全国洪涝灾害易发区内的灾情分布状况、淹没范围、持续时间以及 影响

55、程度等进行宏观监测评估，并给出灾情图像、简报以及淹没损失数量的统计报表等。 第二种为灾区的重点监测评估。它是用雷达卫星和机载合成孔径雷达(SAR)图像数据、主 题测绘仪(TM)数据、SPOT数据和其他来源的高分辨率数据，结合地理信息系统(GIS)技 术对灾情严重地区，进行多层次的监测和详细评估，并给出相应的灾情图像、详细评估报 告和 以县为单位的灾情损失的分区分类数据表格，同时提出灾后重建家园的决策建议。在 我国19 98年特大洪涝灾害中，该系统先后采用了 NOAA数据近80个时相，RADARSAT 数据18景，并开 展了汛中SAR图像数据与汛前TM数据融合处理快速反应洪涝动态、农 作物损失评

56、估、防洪工程有效性分析、险工险段调查分析、城市洪灾监测、工业区生命线 工程易损性评估、长江洪水蓄洪分洪必要性分析、防灾减灾决策建议和灾后重建家园功能 分区规划等工作。IRS-1C、1D的几何分辨率较高，有助于洪涝灾害的详细评估，而印度又是世界上 洪灾最严重的国家之一，为此印度空间研究组织建立了灾害管理系统(DMS)。DMS最主要 的工作即提供洪灾损失评估信息，为防灾救灾服务IRS-1C、1D在这方面发挥了极大的作 用：全色数据(PAN )和多光谱数据(LISS)融合可提供详细的有关道路(包括土路、柏油路、 机动车道和铁路等)、沟渠和大堤等基础设施信息，包括受损信息；LISS数据可提供土地分 类

57、信息；广角数据(WIFS)可提供洪水淹没信息等。该系统在1998年印度洪灾的救灾、抗 灾以及灾后评估中发 挥了重大作用。美国是应用较早的国家，在1993年美国密西西比河的大洪灾期间，地球卫星(Earth Sa tellite)公司为联邦救灾署(Fediral Relief Agencies)快速提供了洪水淹没图，为救 灾的 快速反应提供了重要受灾信息，并于灾后几个月内，公司利用TM、ERS-1和SPOT数据建 立了洪灾分布图库。实践证明，卫星遥感在减轻洪涝灾害损失方面是可以发挥重大作用的，特别是在紧急救 灾和灾后重建方面，卫星提供的灾情信息比其他常规手段有着更快速、客观、全面等优越 性二、地震

58、地震孕育和发生的规律十分复杂，应用卫星遥感开展这一领域的工作还不成熟，既通晓 地震知识又扎实掌握遥感理论与图像处理技术的人才稀缺，严重限制了卫星遥感技术在地 震预测预报中的有效应用。此外，我国目前获取高分辨率且能够短周期重复观测的遥感卫 星数据还相当困难，难以满足需详细地面资料支持的地震紧急救援工作的要求。因此，卫 星遥感技 术至今在防震、抗震和震后救灾减灾工作中，尚未得到非常有效的应用。？正如谢礼立院士指出：随着卫星遥感技术的发展，这一技术可以在以下几个方面发挥作 用。活动断层及地震破裂带调查。房屋破坏调查。生命线工程破坏调查。干涉雷达(INSAR)技术应用于地壳形变监测，国外专家已成功地应

59、用于美国Lander s 地震的形变处理、火山的形变监测和滑坡的形变监测等领域。在国际上由于某些发达国家遥感数据源相对丰富，所以应用效果较好。如2000年10 月份，欧空局(ESA)、加拿大空间局(CSA)和法国空间局(CNES)签订协议，决定联 合对发生重大灾害 的国家提供帮助，包括动用3个部门所管辖的遥感卫星(包括ERS、 SPOT、RADARSAT以及将发射的ENVISAT)、远程医疗、导航设施、地面设施和存档数 据以及已发射的”阿蒂米斯”(ARTEMIS)和将发射的”宏声(STENTOR )通信卫星。在协议签订 后的3个月，在萨尔瓦多发生了 7.6级地震。CNES马上利用SPOT等卫星

60、数据绘制了地震 灾情图，从图上可明确受灾范围、生命线损害情况以及受灾区的各种地物类型，为救灾工 作提供了及时的帮助。三、滑坡和泥石流2001年我国因滑坡和泥石流造成的人员和财产伤亡巨大，因此滑坡和泥石流的预测与 治理显 得尤为迫切。我国在这方面已取得较好的研究成果。如河北省遥感中心于1999年曾 利用TM数据在太行山南段预测出110余条近几年极易发生泥石流的沟谷，据有关部门 提供的资料和媒体的报道，泥石流灾害严重区与遥感预测的区域完全一致。又如中科院有 关单位先后利用了 LAND SAT、SPOT、CBERS、IKONOS等卫星的数据，对2000年的西 藏易贡滑坡进行了动态监测，用图像清楚显示