多源遥感在土壤水分定量反演中应用概述

多源遥感在土壤水分定量反演中应用概述

摘要:土壤水分作为土壤的重要组成部分,对农业、水文、气象等方面具有很高的应用价值,在该领域的探索与研究一直比较活跃,遥感技术的发展为实时快速获取土壤水分信息提供了新的手段,已成为目前遥感技术应用研究的前沿领域,本文系统总结和分析了国内外土壤水分的遥感定量估测方法,并最后提出了该领域可能的发展方向,相信对从事相关工作的研究人员会有一定的参考价值。

关键词:遥感土壤水定量反演

土壤水分是表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量,是监测土地退化和干旱的重要指标,同时也是水文学、气象学、土壤学、生态学以及农业科学等研究领域中的一个重要参数。一方面它影响地表与大气界面的水分和能量交换,其变化会引起土壤热学特性、地表光学特性的改变,从而影响气候的变化;另一方面它是植物和作物赖以生存的主要源泉,其大小决定着植物或作物根系的发育,对进行大尺度精准农业的水分调节,节水灌溉具有重要意义。

遥感技术不仅能对农作物长势进行大面积、实时、非破坏性监测,从而实现精准农业的发展对地表土壤水分信息快速、及时的掌握,还能为精准农业的发展提供动态监测和分析作物的健康状况与影响作物产量等必要的技术支持。目前获取土壤水分含量的方法主要有田间实测法、土壤水分模型法和遥感法三种。其中传统的田间实测法和土

遥感反演土壤湿度的主要方法

遥感反演土壤湿度的主要方法 遥感反演土壤湿度根据波段的不同分为3类：微波遥感土壤湿度法；作物植被指数法；热红外遥感监测法（主要是应用热惯量模型）。 1.1 微波遥感土壤湿度法 分主动微波遥感监测法和被动微波遥感监测法两种。此方法物理基础坚实，即土壤的介电特性 和土壤含水量密切相关，水分的介电常数大约为80，干土仅为3，它们之间存在较大的反差。土壤的介电常数随土壤湿度的变化而变化，表现于卫星遥感图像上将是灰度值G亮度温度Tb的变化。因此，微波遥感土壤水分的方法被广泛地应用于实际的监测工作中。 1.1.1 主动微波遥感监测法 以应用x波段侧视雷达为主，主要是后向反射系数法。因为含水量的多少直接影响土壤的介电常数，使雷达回波对土壤湿度反映极为敏感，据此可建立后向散射系数和土壤水分含量之间的函数关系。国内李杏朝据微波后向反射系数法，用x波段散射计测量土壤后向反射系数，与同步获得的X 波段、HH极化机载SAR图像一起试验监测土壤水分；田国良等在河南也应用此方法也进行土壤水分研究。主动微波遥感土壤水分精度较高，且可以全天候使用，成为监测水分最灵活、最适用、最有 效的方法，随着大量的主动微波遥感器的卫星（ERS系列、EOS、SAR、Radar sat、ADEOS、TRMM 等）的发射升空，将使微波遥感的成本不断下降，逐渐被应用于实践 1.1.2 被动微波遥感监测法 原理同主动微波遥感法。值得指出，植被在地表过程研究中的影响突出，为了消除植被的影响，必须同时重视植被的遥感监测，建立相关的计算模型。Teng等通过实验得出在浓密植被覆盖区土壤湿度监测中应避免使用19GHZ波段，此时SMMR 的6.6GHZ波段比SSM／I的19GHZ在遥感监测土壤湿度信息方面的精度更高。说明在植被较密时，为了消除植被对土壤湿度反演的影响，应尽量 选择波段较长的微波辐射计。 1.2 作物植被指数法 采用此方法是基于植被在可见光部分叶绿素吸收了70％-90％红光，反射了大部分绿光，而由 于叶肉组织的作用，后行叶片在近红外波段的反射较强。通过各光谱波段所反射的太阳辐射的比来 表达，这就叫植被指数。常用的植被指数有：归一化植被指数（Normal Difference Vegetation Index, NDVI）、比值植被指数（Ratio Vegetation Index, RVI）距平植被指数（Average Vegetation Index, AVI）和植被条件指数（Vegetation Condition Index，VCI）。 1.3 热红外遥感监测法 土壤热惯量和土壤水分的关系密切，即土壤水分高，热惯量大，土壤表面的昼夜温差小，反之 亦然。热红外遥感手段主要利用地表温度日变化幅度、植被冠层和冠层空气温差、表观热惯量、热 模型（蒸散比）估测土壤含水量[5]。 土壤热惯量法是土壤热特性的综合性参数，定义为： P = tCm (1) (1)式中：P为热惯量（J/m2 k?S1/2）；ρ为密度（kg/m3 ）；C为比热（J/kg?k）；λ为热导率。在实际工作中，常用表观热惯量来代替P： ATI=(1一A)／(Td-Tn) (2) 式中：Td、Tn分别为昼夜温度，A为全波段反照率。

多源遥感数据反演土壤水分方法

多源遥感数据反演土壤水分方法 张友静1,王军战2,鲍艳松3 (11河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京　210098;21中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃兰州　730000;31南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京　210044) 摘要:基于AS AR 2APP 影像数据和光学影像数据,根据水云模型研究了小麦覆盖下地表土壤含水量的反演方法。利用T M 和MOD I S 影像构建的植被生物、物理参数与实测小麦含水量进行回归分析,发现T M 影像提取的归一化水分指数(NDW I )反演精度较好,相关系数达到0187。根据这一关系,结合水云模型并联立裸露地表土壤湿度反演模型,建立了基于多源遥感数据的土壤含水量反演模型和参数统一求解方案。反演结果表明:该方案可得到理想的土壤水分反演精度,并可控制参数估计的误差。反演土壤含水量和准同步实测数据的相关系数为019,均方根误差为3183%。在此基础上,分析了模型参数的敏感性,并制作了研究区土壤缺水量分布图。 关键词:土壤含水量;多源遥感数据;水云模型;AS AR;多尺度 中图分类号:P33819 文献标志码:A 文章编号:100126791(2010)022******* 收稿日期:2009203209 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40701130;40830639) 作者简介:张友静(1955-),男,江苏南京人,教授,主要从事遥感机理与方法研究。E 2mail:zhangyj@hhu 1edu 1cn 土壤含水量是地表和大气界面的重要状态参数,并直接影响地表的热量和水量平衡,因而受到水文、气象和农业灌溉等多个学科的关注。微波土壤水分遥感研究始于20世纪80年代,其中最具代表性的是U laby 利用试验数据得出土壤后向散射系数的主导因素为粗糙度和含水量 [1]。80年代后,Dobs on 和U laby 利用车载、高塔、航空平台的微波数据研究了土壤湿度反演的最佳工作模式,并一致认为小角度入射后向散射系数对土壤湿度最敏感[2]。随着微波散射模型不断发展,相继出现微波散射的小扰动模型、几何光学模型、物 理光学模型、两尺度模型和积分方程模型A I E M 。Dobos on 等在物理模型和试验研究的基础上各自建立了经验和半经验模型,成功地反演了裸土的土壤含水量 [324]。2000年以来,随着Rardrsat,E NV I S AT AS AR 传感器发射,基于卫星雷达数据的土壤湿度反演逐步开展。李震等综合主动和被动微波数据,建立一种半经验模型,用于估算地表土壤水分的变化 [526]。研究表明AS AR 数据在半干旱区农田土壤湿度反演方面具有独特的优势[729]。 在植被覆盖条件下,微波信号的组成十分复杂。研究提取植被覆盖下的土壤湿度信息的重点在于如何有效的分离出植被对微波的散射信号,以便用土壤的后向散射信号估算植被覆盖下的土壤含水量。直接用多频同步微波遥感数据通过理论模型或数值模拟求解植被对微波的散射信号[9],具有很好的同步性和物理意义。但遥感数据获取较为困难,同时求解所需的地面同步观测的数据要求很高,因而区域尺度的监测应用还有待深入研究。根据植被的生物、物理特征与植被散射信号之间的关系,采用同步光学遥感数据反演植被散射信号是近年来的研究热点[9211]。但在植被特征参数表达农作物后向散射信号的能力评价、模型参数的识别以及整体求解方案等方面的研究较少。此外,为满足土壤水分监测和灌溉决策的需求,还需研究不同时空分辨率数据反演植被散射信号的能力。本文根据水云模型,研究多尺度下不同植被特征参数与小麦含水量的关系,采用将所有参数放入统一框架下估算的策略,构建了结合光学和微波遥感数据的土壤水分估算模型,并分析了模型参数的敏感性。经准同步实测数据检验,小麦覆盖下土壤水分的估算达到了较高的精度。 第21卷第2期 2010年3月 水科学进展ADVANCES I N WATER SC I ENCE Vol 121,No 12　M ar .,2010

定量遥感的定义

定量遥感的定义 定量遥感 随着经济和科技的发展，国家的宏观决策、资源调查、环境及灾害监测等 影响国民经济发展的关键领域急需数据支持，要求数据具有空间上的宏观性， 时间上的连续性和可获取数据的全面性。而遥感技术正具备这一能力，它能够 以不同的时空尺度不断地提供多种地表特征信息。 但是与遥感卫星获取数据的能力相比，遥感数据的自动、定量化处理乃至 对遥感数据信息的理解能力与对遥感数据的有效利用却远远不足，这也是目前 制约遥感发挥作用的瓶颈问题。因此，定量遥感逐渐成为遥感发展的主要方向。 定义 定量遥感或称遥感量化遥感研究，主要指从对地观测电磁波信号中定量提 取地表参数的技术和方法研究，区别于仅依靠经验判读的定性识别地物的方法。 它有两重含义：遥感信息在电磁波的不同波段内给出的地表物质的定量的 物理量和准确的空间位置；从这些定量的遥感信息中，通过实验的或物理的模 型将遥感信息与地学参量联系起来，定量的反演或推算某些地学或生物学信息。 建模 装置在星体上的传感器，它的可测参数一般为电磁波的属性参数，也就是 电磁辐射强度、偏振度、相位差等，而我们的目的是要从这些可测参数中获得 有关目标的物理的、地理的、化学的、甚至生物学的状态参数，所以在可测参 数与目标状态参数间建立某种函数关系是实现目标参数反演的关键一步，我们 称它为建模。 遥感模型一般分为三种： 1.统计模型(即经验模型)：基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，对 一系列的观测数据做经验性的统计描述或者进行相关性分析，构建遥感参数与 地面观测数据之间的线性回归方程。 优点：参数少；容易建立且可以有效概括从局部区域获取的数据，简便， 适用性强；

浅析多源遥感数据融合原理及应用

浅析多源遥感数据融合原理 摘要: 本文介绍了遥感影像融合技术, 系统阐述了几种常见的遥感影像融合方法及其优缺点。首先，阐述了多源遥感影像数据融合的目的、意义以及多源遥感影像数据融合的基本理论；然后介绍了多源遥感影像数据融合的层次和常用方法,在分析和探讨多源遥感影像数据融合原理、层次、结构及特点的基础上，归纳了多源遥感影像数据融合方法，然后通过实验，对不同方法融合后的成果图进行比较，每种方法都有其自身的优点和不足之处，这就决定了它们在应用方面的不同，采用乘积方法变换、Brovey比值变换和PCA变换融合方法融合后的图像，其光谱保真程度逐渐降低．Muhiplieative（乘积）变换融合较好地保留了多光谱波段的光谱分辨率和空间信息，融合图像的光谱保真能力较好，详细程度较高；PCA变换融合和Brovey变换；融合和影像质量一般．与PCA变换融合比较，Brovey变换融合的空间信息的详细程度较低，但相对好的保留了多光谱波段的光谱分辨率。 关键词: 遥感影像融合融合层次融合方法优缺点对比

目录 1、绪论 (1) 2、多源遥感数据融合的基本理论 (1) 2.1 多源遥感数据融合的概念 (3) 2.2多源遥感数据融合的原理 (4) 2.3多源遥感数据融合层次 (4) 2.3.1 像元级融合 (4) 2.3.2 特征级融合 (4) 2.3.3 决策级融合 (5) 3、多源遥感数据融合常用方法 (5) 3.1 主成分变换（PCT） (5) 3.2 乘积变换 (5) 3.3 Brovey比值变换融合 (5) 4、实验与分析 (6) 5、结语 (8) 参考文献 (9) 致谢 (10)

近地表气温遥感反演方法(定)

近地表气温遥感反演方法研究进展 摘要：气温是描述陆地环境条件的重要参数，也是气象观测资料中最基本观测项目之一。结合遥感的空间分辨率高，覆盖面广，资料同步性强的特点，运用遥感方法反演气温弥补了传统方法的缺点，气象卫星的发展，为其提供了技术平台支持。本文从近地表气温反演的各种不同的方法进行阐述，分别从半统计方法、统计方法、多因子分析方法和遗传算法方面进行叙述。 关键词：气温；遥感；反演方法这 1.引言 气温是描述陆地环境条件的重要参数，也是气象观测资料中最基本观测项目之一。由于近地球表面气温控制着大部分陆地表面过程(如光合作用、呼吸作用及陆地表面蒸散过程等)，因此，气温是各种植物生理、水文、气象、环境等模式或模型中的一个非常重要的近地表气象参数输入因子[1,2]。高山、水体、植被以及土壤含水量等，以至于表现出很大的空间异质性。我们常常听说的气温，是有气象观测站在植有草皮的观测场所中离地面1.5米高的百叶箱中的温度表测得的。由于温度表保持了良好的通风性并避免了阳光直接照射，因而具有较好的代表性，这个温度基本上反映了观测地点(当地)的气温。但是随着数值预报的发展，常规的探测手段越来越不能满足现代业务预报的需要。特别是在海洋，沙漠，沙漠等的荒僻的地区，基本不可能设立气象站点，即使设立站点也十分稀疏，这就使得我们所获取的气温资料十分有限，要想研究特定位置的气温水平空间分布状况及其内部结构特征等都有一定的困难。同时在不同地形和不同景观条件下，一个气象站观测的数据能够代表的范围有很大差别，即使通过空间内插过程也不能够获得满意的气温空间分布，从影响模型模拟结果[3]。 而遥感具有覆盖面广，空间分辨率高，资料同步性强的特点，所以利用卫星遥感手段资料反演近地表的大气温度就弥补了传统手段的缺陷，不论在现实意义还是经济意义上，都是非常重要的。随着大气科学理论和遥感探测技术的迅速发展，在全球大气观测系统中，卫星探测技术将会成为中流砥柱。同时，从60年代有了气象卫星之后，给遥感反演温度提供了可靠的现实依据。 目前反演大气参数的方法基本可以分为三类：物理方法、半统计方法和统计方法。物理方法是从辐射传输方程出发，根据已知的一些大气知识对方程进行简化，从而达到求解的目的，至今对它们的物理机制认识得还很不清楚，所以极大地限制了该方法的应用与发展。半统计方法是采用物理方法与实测资料的结合，建立个大气参数间的关系，然后利用实测资料进行各参数的反演。目前在该领域采用比较多的是统计方法，它主要包括单因子线性回归分析方法、多元统计方法、Bowen 比分析方法、遗传算法和神经网络方法等，利用这些方法时需考虑多种影响因素，从而建立各因素之间的相互关系[4]。 本文具体从半统计方法和统计方法对气温反演进行研究，着重论述了统计方法反演近地表气温，考虑了热红外和微波两个波段对气温的反演。

长江口淤泥质潮滩高程遥感定量反演及冲淤演变分析

长江口淤泥质潮滩高程遥感定量反演及冲淤演变分析 【摘要】：淤泥质潮滩作为陆海相互作用的敏感地带，滩面泥泞、潮沟密布、变化频繁，常规地形测量难度较大。由于淤泥质潮滩具有一些能被可见光和近红外传感器探测到的特征，所以遥感技术为其地形信息提取和定量反演提供了广阔的前景。本论文首先利用多时相卫星影像资料及海图资料，结合实地调查完成了上海市不同时期的滩涂资源解译工作，统计结果为探明上海市滩涂资源总量及其变化规律提供了科学依据。利用遥感水边线方法和数值模型建立淤泥质潮滩的数字高程模型(DEM)。作者在分析长江口区不同浓度水体与背景地物光谱特征的基础上，利用多时相卫星遥感影像，采用决策树方法及区域增长算法提取水边线信息，提高了水边线提取效率和精度。利用国际上成熟的水动力数值模型(Delft-3D)模拟卫星过境时刻的潮位。最后，对具有高程值的水边线系列利用不规则三角网(TIN)完成插值，生成潮滩的数字高程模型。将得到的初始高程模型输入水动力模型，细化原来的地形条件重复运行模型，并将模型结果与水边线提取结果对比，进一步微调潮滩地形，直到模型模拟的水边线与卫星影像提取的水边线满足精度要求为止。作者以九段沙为主要研究对象，为消除潮滩冲淤变化的影响，选取相近年份的遥感数据为数据源，利用上述方法建立了不同时间段内的潮滩高程模型，并通过对比分析研究了长江口深水航道工程对九段沙冲淤演变的影响。以多时相高分辨率航空影像为数据源，在分析潮滩的动力沉积、动力地貌和光谱信息特征的基

础上，进行了崇明东滩潮沟信息的提取。根据上述的提取结果研究了Horton定律在崇明东滩潮沟系统中的适用条件，并利用Horton定律及分形分维理论从定量角度分析潮沟形态变化。利用水边线高程反演技术，结合实测潮沟宽深比资料实现了潮沟地形反演，使潮滩地形得到更精细的刻画。利用大量的实测植被光谱及生态调查数据，利用主成份分析方法(PCA)分析了潮滩植被光谱信息与生态环境因子的关系，并以此为基础将植被覆盖度指数(FVC)、潮滩高程、潮沟等信息作为植被分类的辅助信息。在植被初次分类的基础上，构造模糊矩阵，根据辅助信息对不同植被类型的隶属关系对误分的像元进行二次分类，从而提高了潮滩植被分类的精度。为了得到潮滩的沉积速率，本文利用不同年份的水边线位置和实测的高程剖面，计算了潮滩不同部位的多年平均沉积速率，并分析了潮滩冲淤的空间差异及影响因素。结合上述高程反演及平均冲淤速率计算结果，探讨崇明东滩高程及沉积速率之间的相互关系。根据植被信息提取结果，研究了崇明东滩植被对潮滩沉积速率的影响，同时根据野外实测光滩区及植被区的流速、流向及悬沙浓度特征进一步研究了植被对潮滩地貌演化的影响。论文最后探讨了空间可视化技术，利用地理信息系统三维可视化功能对潮滩地形及近岸潮位、流场模拟结果进行了虚拟表达，为海洋科学研究人员进行深入、综合分析提供了技术支持。【关键词】：长江口淤泥质潮滩水动力模型分形分维模糊矩阵潮沟空间可视化 【学位授予单位】：华东师范大学 【学位级别】：博士

ENVI土壤水分反演 流程

利用ENVI软件反演土壤湿度指数 晏红波 2015-03-20

0. 绪论 土壤湿度在陆地与大气界面进行水分和能量的交换过程中起重要作用，同时对农作物的生长起决定性作用，而且影响着土地退化、植被覆盖，是气候、生态、水文、农业等多个领域的重要参数。区域性和大尺度的陆地土壤湿度变化信息对于陆气交互作用平衡和陆面水文研究、改善区域及全球气候模式预报结果、水涝和干旱的监测、农作物生长态势评估、自然和生态环境问题的研究等都是十分关键的因素。因此，研究区域性和大尺度的陆地土壤湿度变化情况意义重大，这也是当前国际研究的热点问题之一。 传统的土壤湿度监测方法包括烘干称重法、中子仪探测法、电阻法等，虽然可以比较准确地监测小范围内的土壤含水量，但是需要耗费较大的人力和时间，时效性不高，而且不能完全反映出较大区域内的土壤含水量的情况，不能用于大范围土壤水分的监测。利用遥感手段反演土壤湿度可以实现全区域大面积的实时动态监测，因此利用遥感手段监测土壤湿度越来越引起人们的重视。 常用的遥感波段包括可见光，近红外，热红外以及微波等。不同波段反演土壤湿度所用的反演方法也不同。 1. 遥感反演土壤湿度的主要方法 遥感反演土壤湿度根据波段的不同分为3类：微波遥感土壤湿度法；作物植被指数法；热红外遥感监测法（主要是应用热惯量模型）。 （1）微波遥感土壤湿度法 分主动微波遥感监测法和被动微波遥感监测法两种。此方法物理基础坚实，即土壤的介电特性和土壤含水量密切相关，水分的介电常数大约为80，干土仅为3，它们之间存在较大的反差。土壤的介电常数随土壤湿度的变化而变化，表现于卫星遥感图像上将是灰度值G亮度温度Tb的变化。因此，微波遥感土壤水分的方法被广泛地应用于实际的监测工作中。 A 主动微波遥感监测法 以应用x波段侧视雷达为主，主要是后向反射系数法。因为含水量的多少直接影响土壤的介电常数，使雷达回波对土壤湿度反映极为敏感，据此可建立后向散射系数和土壤水分含量之间的函数关系。国内李杏朝据微波后向反射系数法，用x波段散射计测量土壤后向反射系数，与同步获得的X波段、HH极化机载

多源遥感影像配准流程

多源遥感影像综合应用的一项重要的准备工作就是影像间的配准，特别是不同类型传感器在同一地区，不同时间，不同高度获取的影像间的配准。即运用一幅纠正过的带有地理信息的影像（主影像）与一幅未纠正的影像（从影像）进行配准，获取一系列同名点位。因为主影像是正射影像，因而这些同名点是具有大地坐标的同名点。同时这些同名点可以作为参考数据（保存在配准后生成的<从影像名>.ctp 文件中）用于对其他影像进行纠正。 在ArcMap中配准影像栅格数据可以通过扫描地图、航片及卫片来获取。扫描的地图通常不包含表明影像对应于地表何处的信息。从航空相片和卫星相片上获得的位置信息往往不适合执行分析，或者与其它数据对齐显示。与其它空间数据一起使用栅格数据，需要把栅格数据对齐或配准到地图的坐标系统。 配准栅格数据定义了它的地图坐标位置，即指定了联系数据与地球上的位置的坐标系统。 配准栅格数据使它能与其它地理数据一起被查看、查询和分析。 配准流程： 1、启动ARCGIS9，用键或者在图层处点右键添加数据，将所要的图象数据 添加近来。如图所示： 2、从“视图”→“工具条”→“影象配准”将影像配准的工具条调出来，如图， ， 调出工具条如下， 选择图的四个角的格网点进行配准处理，首先是左上角，如图：

使用“添加控制点”按钮添加第一个控制点，如图： 将左下角格网点放大以准确定位，如图。 点右键，输入XY坐标，根据地图格网坐标输入， 完成一个点，再按相同方法对其他三个角点配准。 4、电击查看连接表可以查看配准后的坐标残差看是否符合要求。

点击地理参考下的矫正，双线性内插，保存矫正图象。 5、将矫正后图象添加到图层覆盖矫正前的，从视图下拉菜单选择数据框属性 打开后如下： 将地图单位改为米，将坐标系统设为西安1980，

土壤水分的遥感监测

土壤水分的遥感监测 摘要：针对日益严重的全球干旱问题，本文从水分监测领域出发进行研究。从国内外各种研究方法的比较及传统方法和遥感监测方法的比较中突出遥感监测的优越性。从遥感监测的各种方法分述，对比出气各自适用的范围和优缺点。联系实际和GIS技术的发展，提出该技术的进步空间。 一、研究土壤水分监测的意义 近百年来全球变化最突出的特征就是气候的显著变暖，这种气候变化会使有些地区极端天气与气候事件如干旱、洪涝、沙尘暴等的频率与强度加强增加。中国气候变暖最明显的地区在西北、华北和东北地区，特别是西北变暖的强度高于全国平均值，使得夏季干旱化和暖冬比较突出。新世纪以来尤为明显：2000年多省干旱面积大，达4054万公顷，受灾面积6.09亿亩，成灾面积4.02亿亩。建国以来可能是最为严重的干旱。 2003年江南和华南、西南部分地区江南和华南、西南部分地区发生严重伏秋连旱，其中湖南、江西、浙江、福建、广东等省部分地区发生了伏秋冬连旱，旱情严重。 2004年我国南方遭受53年来罕见干旱，造成经济损失40多亿元，720多万人出现了饮水困难。 2005年华南南部、云南严重秋冬春连旱，云南发生近50年来少见严重初春旱。 2006年重庆旱灾达百年一遇，全市伏旱日数普遍在53天以上，12区县超过58天。直接经济损失71.55亿元，农作物受旱面积1979.34万亩，815万人饮水困难。 2007年全国22个省全国耕地受旱面积2.24亿亩，897万人、752万头牲畜发生临时性饮水困难。中央财政先后下达特大抗旱补助费2.23亿元。 2008年云南连续近三个月干旱，云南省农作物受灾面积现达1500多万亩。仅昆明山区就有近1.9万公顷农作物受旱，13多万人饮水困难。 2009年华北、黄淮等15个省市连续3个多月，华北、黄淮、西北、江淮等

(完整)landsat 遥感影像地表温度反演教程(大气校正法)

基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程 一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以重庆市2015年7月26日的=行列号为（128，049）影像（LC81280402016208LGN00）为例。 同时需提前查询影像的基本信息（详见下表） 标识日期采集时 间 中心经度中心纬度 LC81280402016208LGN002016/7/263:26:56106.1128830.30647…………………………注：基本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间。 二、地表温度反演的总体流程 三、具体步骤 1、辐射定标

地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射定标。 （1）热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration 。在File Selection 对话框中，选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal ，单击Spectral Subset 选择 Thermal Infrared1（10.9），打开Radiometric Calibration 面板。 （2）多光谱数据辐射定标 选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral ”进行辐射定标。

因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Settings ，如下图。 2、大气校正 本教程选择Flaash 校正法。FLAASH Atmospheric Correction ，双击此工具， 打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。 注意：如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor 值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1，若已设置，则默认值为1即可。1) Input Radiance Image ：打开辐射定标结果数据；2) 设置输出反射率的路径，由于定标时候；

定量遥感：地表温度反演

作品名称：黄河三角洲地表温度反演 姓名+学号： 小组成绩：

一、概述 1、作业背景： 地表温度是很多环境模型的一个重要参数，在大气与地表的能量与物质交换，天气预报，全球洋流循环，气候变化等研究领域有重要的应用。利用热红外遥感可以得到大范围的地表温度面状信息，与传统的地表温度测量方式相比，具有快速、便捷、测量范围大、信息连续等特点，因此利用热红外遥感数据反演地面温度得到了广泛的应用 2、作业意义： 黄河三角洲是黄河携带大量泥沙在渤海凹陷处沉积形成的冲积平原，位处黄河入海口处的黄河三角洲自然保护区正是以保护河口湿地生态系统和珍稀、濒危鸟类为主的湿地类型保护区。以利津为顶点，北到徒骇河口，南到小清河口，呈扇状三角形，面积5,450平方公里。地面平坦，在海拔10公尺以下。向东撒开的扇状地形，海拔高程低于15米，面积达5450平方公里。三角洲属，温带季风性气候。四季分明，光照充足，区内自然资源丰富。 黄河口湿地生态旅游区占地23万亩，都处在黄河三角洲之内，地貌以芦苇沼泽，湿地为主，其次为河口滩地，带翅碱蓬盐滩湿地，灌丛疏林湿地以及人工槐林湿地等。集自然景观与人文景观为一体，既有沧海桑田的神奇与壮阔，又有黄龙入海的壮观和长河落日的静美，是人们休闲、度假、观光科普的最佳场所。 二、数据介绍 数据来自地理空间数据云，Landsat 4-5 TM（陆地卫星4、5号，1982年发射后运行至今，携带有TM传感器）的相关遥感影像作为研究数据，研究黄河三角洲温度分布状况。 实验数据：2010年9月11号黄河三角洲图像（中心经度：118.8878w，中心纬度：37.4815n） 三、基本概念及技术流程图 3.1、基本概念：

叶面积指数遥感反演

冬小麦叶面积指数(LAI)的遥感反演 ——经验模型和物理模型方法 李淑敏 2010/12/13

?第一部分.基础知识 ?第二部分.遥感反演LAI 的方法 ?第三部分.研究实例 本次课程主要内容 叶面积指数LAI 、遥感反演 经验模型反演方法、物理模型反演方法 几何光学模型、辐射传输模型 PROSAIL 模型 硕士论文——―基于MODIS/ASTER 的区域冬小麦叶面 积指数PROSAIL 模型反演研究” BRDF 模型PROSPECT 模型、SAIL 模型

叶面积指数leaf area index ?定义：单位土地面积上植被叶片总面积。 叶片总面积/占地面积 ?陆地生态系统的一个十分重要的参数： 农作物产量预估和病虫害评价； 反映作物生长发育的动态特征和健康状况。 ?叶面积指数越大，表明单位土地面积上的叶面积越大。 那么，叶面积指数越大越好吗?? ?以冬小麦为例了解叶面积指数变化情况

图为不同群体叶面积指数消长模型（彭永欣等，1992）1—过大群体;2—高产群体;3—过小群体. 低增缓增快 增衰减LAI 消长动态分为四个时期 1. 低速增长期，叶片总数较多，但叶面积较小，总叶面积增速较低； 2. 缓慢增长期，单叶面积渐次增加，但低温条件，出叶周期延长； 3. 快速增长期，气温回升，植株生长快速，至孕穗期LAI 达峰值； 4. 衰减期，植株生殖生长，叶片消亡叶面积衰减，至成熟期LAI 为0。一个生长期内冬小麦叶面积指数变化

叶面积指数获取方法 ?实测方法 长宽法、称重法这些方法均需要消耗一定的人力进行实物测量。 借助有关测量工具例如LAI-2000、LAI-2200、LI-3100C、LI-3000、AccuPAR等，此方法仍需实地进行测量。 仅能获得地面有限点的LAI值，对于推广获取大范围LAI存在很大局限性，不能满足植被生态和作物长势监测需求 ?遥感反演方法由于遥感数据具有覆盖范围广、时间与空间分辨率高、花费相对较少等优点。 可以用定量遥感方法反演区域LAI ?作物生长模型模拟LAI

遥感干旱反演方法汇总

遥感干旱反演方法汇总 (2012-07-03 08:27:42) 转载▼ 分类：遥感技术 标签： 遥感干旱监测 干旱反演方法 植被指数法 温度法 杂谈 干旱作为一种缓变的现象，其严重程度也是逐渐积累的结果，这就为干旱的监测和早期的预警带来了方便和可能。干旱监测方法分为地面监测方法和空间监测方法。地面监测方法是利用地面点的数据，通过统计分析进行干旱监测。而灾害的发生具有明显的空间和时间特性。空间特性是说灾害的发生总是落在某一个地域范围内，受影响的是一个面而不是一个点；时间特性是指灾害的发生具有明显的季节性与不同尺度的周期性。因而，传统的地面监测方法不能及时的对旱情信息进行快速、准确预报。空间监测方法是随着卫星遥感技术的发展而来并逐渐趋于成熟，通过测量土壤表面反射或发射的电磁能量，探讨遥感获取的信息与土壤湿度之间的关系，从而反演出地表土壤湿度。此法监测土壤湿度不仅可以得到土壤湿度在空间上的分布状况和时间上的变化情况，而且可以进行长期动态监测，具有监测范围广，速度

快，成本低等特点。 遥感分为可见光、红外波段和微波波段，不同波段的遥感对干旱监测的原理不同。在可见光与近红外波段，不同湿度的土壤具有不同的地表反照率，通常湿土的地表反照率比干土低。可见光和红外波段遥感正是利用地表温度获得土壤热惯量，从而进行估测土壤湿度。此方法虽然比较成熟，但是可见光与近红外遥感容易受云，气溶胶等天气状况的影响，此局限性严重影响了其监测精度。 微波遥感是近代兴起来一项新技术，相对于可见光和红外波段的遥感，微波波段遥感对土壤水分更加敏感。不受光照条件限制，具有全天候观测的能力，其分辨精度最高可达到几十厘米，而且微波的低频波段对冰，雪，森林，土壤具有一定穿透的能力。在一定程度上缓解了天气状况的干扰。由于土壤介电特性与土壤含水量密切相关，微波遥感通常采用土壤介电特性进行表征。土壤的介电常数随土壤变化而变化，表现于卫星遥感图像上将是灰度值和亮度温度的变化。微波遥感监测干旱又分为主动法和被动法两种。主动微波遥感主要根据地表的回波信号进行土壤湿度预测。具有较高空间分辨率，但受地表粗糙度，植被影响大。被动微波遥感监测面积大，周期短，受粗糙度影响小，并且对土壤水分更为敏感，算法更为成熟，可以应用于大面积地区干旱监测。

定量遥感实验指导书.pdf

地理信息科学专业定量遥感 实验指导书 2016 年 3 月

目录 实验一遥感辐射信息获取与大气校正 实验二地物识别与定量反演 实验三Erdas遥感反演建模-植被指数反演实验四Erdas遥感反演建模-地表温度反演

实验一遥感辐射信息获取与大气校正1．实验目的 （1）初步了解目前主流的遥感图象处理软件 ERDAS，ENVI 的主要功能模块； （2）掌握 Landsat ETM 遥感影像数据，数据获取手段。掌握 Erdas 遥感影像辐射信息获取； （3）加深对遥感理论知识理解，掌握遥感大气校正方法。 2．实验内容 掌握遥感辐射定标方法，理解并独立完成三种ENVI大气校正（黑暗象元法大气校正、QUAC快速大气校正、Flaash大气校正） 3．实验主要过程 （1）遥感影像辐射定标 （2）数据预处理 （3）QUAC 快速大气校正 （4）简化黑暗象元法大气校正 （5）Flaash 大气校正

4．实验重点、难点 （1）理解遥感辐射校正基本原理； （2）掌握常用的三种大气校正方法，能够熟练使用 ENVI 完成；（3）Flaash 大气校正参数设置。 5．实验思考 （1）遥感影像大气校正为什么需要定标？ （2）遥感大气校正主要影响因素有哪些。 6．实验报告 （1）实验目的，内容； （2）实验每个过程详细步骤，并附上每一步截图和相关说明，特别是一些关键参数和数据需要注明； （3）实验小结，完成数据处理后，导入 ArcGIS 制作专题地图，并比较不同地物类别大气校正辐射率信息，分析差异及原因； （4）完成实验思考题。

实验二地物识别和定量反演 1．实验目的 （1）理解基于遥感光谱曲线的地物识别原理，掌握遥感定量反演模型和方法； （2）学习 ENVI Bandmath 工具进行地表温度反演的过程； （3）加深定量遥感反演知识理论，增强遥感软件平台操作能力。 2．实验内容 使用ENVI中的Band Math进行地表温度的反演（1.植被覆盖度，2.地表比辐射率，3.相同温度下黑体辐射亮度值，4.反演地表温度），并制作专题图输出。 3．实验步骤 （1）熟悉和掌握遥感温度反演过程； （2）植被覆盖度计算； （3）地表比辐射率计算； （4）反演地表温度； （5）结果输出和专题图制作。

定量遥感分析

定量遥感分析 随着经济和科技的发展，国家的宏观决策、资源调查、环境及灾害监测等影响国民经济发展的关键领域急需数据支持，要求数据具有空间上的宏观性，时间上的连续性和可获取数据的全面性。而遥感技术正具备这一能力，它能够以不同的时空尺度不断地提供多种地表特征信息。但是与遥感卫星获取数据的能力相比，遥感数据的自动、定量化处理乃至对遥感数据信息的理解能力与对遥感数据的有效利用却远远不足，这也是目前制约遥感发挥作用的瓶颈问题。因此，定量遥感逐渐成为遥感发展的主要方向。 一、什么是定量遥感 定量遥感或称遥感量化遥感研究，主要指从对地观测电磁波信号中定量提取地表参数的技术和方法研究，区别于仅依靠经验判读的定性识别地物的方法。它有两重含义：遥感信息在电磁波的不同波段内给出的地表物质的定量的物理量和准确的空间位置；从这些定量的遥感信息中，通过实验的或物理的模型将遥感信息与地学参量联系起来，定量的反演或推算某些地学或生物学信息。 定量遥感不仅要进行遥感建模与各种前向模型的研究，还要进行各种反演模型和反演策略的研究。目前在国际上，越来越多的学者们认识到遥感科学在地学从传统定点观测数据到不同空间范围多尺度空间转换和地球系统科学研究中的不可替代作用。而遥感科学能够在多远数据综合集成及地学应用方面对地球系统科学研究发挥决定性作用。然而，相对快速发展的遥感技术而言，定量遥感的基础研究仍严重不足。这对全世界遥感科学界都是一个挑战，对我们来说则更多的是一种跨越发展的机遇。 二、遥感模型分类： 1.统计模型（即经验模型）：基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，对一系列的观测数据做经验性的统计描述或者进行相关性分析，构建遥感参数与地面观测数据之间的线性回归方程。 优点：参数少；容易建立且可以有效概括从局部区域获取的数据，简便，适用性强；

定量遥感

武汉大学 《定量遥感》研究生课程考试题目(开卷) 技术与应用 2013-2014 上学期 三、仅依据冠层反射率模型能否进行生物化学参数反演？请给出利用OMIS 高光谱数据进行植被叶绿素含量计算的一种方案。 答：合理的利用冠层反射率模型并结合光谱数据可以实现对生物化学参数的反演。因为叶片是能与太阳能相互作用的最重要的植被界面，是植被冠层最重要的成分，它的光谱属性能用叶片光学物理模型来模拟，它的反演又能使我们了解叶片的生化特性。描述完整的植被土壤介质的物理模型即冠层传输模型，通过输入植被的结构参数、光学参数和光照参数可得到冠层的反射率。所以通过选择合适的冠层反射率模型可以较好的通过反射率模型得到叶片光学物理模型从而获得其生化参数。 方案：首先是将光谱数据进行消噪，计算出各种高光谱指数，然后通过比较分析筛选出最佳指数，利用支持向量机回归算法建立反演模型。同时将OMIS进行去噪、大气校正和集合校正等预处理，提取出植被覆盖区域。最后利用基于支持向量机回归算法的叶绿素含量反演模型在OMIS影像中实现目标区域的遥感填图，并采用地面实测数据对填图精度进行检验。 五、什么是光学遥感中的“热点现象”，请说明其产生的原因？答：所谓“热点现象”，即当传感器与太阳位于同一方向时，传感器所

接收的地面辐射最强（地面反射率最大、地面光强最强、最热）的现象。许多地类（如树冠，土壤，雪）的方向反射模型的重要特性之一就是热点，即与太阳入射方向正好相同的观测方向有一个反射峰值。 “热点现象”是由于冠层内的散射体—叶片具有一定的集合尺度，因为造成散射体空间分布的不随机性和间断性，使得辐射场分布与随机粒子介质中相比有一定差别，由此造成了当辐射入射方向与传感器观测方向呈180度且射线重合时，视场内目标物的亮度达到极大。因为这个原因，能否较好地解释“热点现象”成为衡量模型乘公共与否的关键因素之一。通常，热点的概念解释是基于阴影遮蔽理论。当观测方向远离太阳入社方向时，视场内能见到许多阴影。当观测方向与太阳视向一致时，看不到阴影，测得的辐射达到局部最大。经典的辐射理论不能解释这种现象，因为它假设所有散射在空间上随机分布，且与散射介质的相关性极小，所以方程中没有考虑阴影。实际冠层在多个尺度上显示出异质性，叶子组分的尺寸有限。当观测方向与入射方向一致时，这些组分投射的阴影被隐藏了，导致了较高的反射值。因此经典辐射传输方程必须根据冠层热点模型进行修正。 六、请解释热红外遥感传感器波段范围通常不超过14.5 微米的原因？ 答：热红外遥感是利用星载或机载传感器收集、记录地物的这种热红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量等。 大气的长波辐射性质很复杂，不仅与吸收物质分布有关，而且与