资源环境遥感复习.docx

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除资源环境遥感第一章 资源环境遥感及其发展1.环境遥感的概念：广义：以探测地球表层系统及其动态变化为目的的遥感技术，可理解为涉及大气、水（包括海洋）、生态环境等所有遥感活动的代名词。狭义：利用遥感技术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定生态环境规划的遥感活动。此处仅指遥感技术在环境科学研究中的应用。 2.资源环境遥感的特点:资源环境遥感在数据获取上具有多层次、多时相、多功能等特点，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的特点。多空间尺度性多时间尺度性多用途性多学

2、科综合性3.空间（地面）分辨率：指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能够把两个目标作为清晰的实体，记录下两个目标物之间最小的距离，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。4.光谱分辨率：指传感器所能记录的电磁波谱中，某一特定的波长范围值，波长范围值越宽，光谱分辨率越低。5.时间分辨率：对同一目标进行探测时，相邻两次探测的时间间隔内目标变化情况的分辨能力6.多空间尺度性： 巨型环境特征（大陆架、洋流等）：千米级，气象卫星、海洋卫星 大型环境特征（资源调查、环境质量评价等）：百米级，陆地系列卫星 中型环境特征（作物估产、污染监测等）：50

3、m尺度，较高分辨率陆地系列卫星 小型环境特征（工程设计、水库建设等）：米级，高分辨率商业卫星或航空遥感7.多时间尺度性： 超短期（台风、森林火灾、污染事故等）：小时，卫星与地面遥感监测结合 短期（洪水、作物旱情等）：天，多时相遥感信息对比分析 中期（作物长势等）：季节，多年遥感数据和抽样统计分析 长期（水土流失、城市变化等）：年，遥感图像和历史资料 超长期（地壳变形等）：遥感图像和其他间接标志8.多用途性:水环境遥感；大气环境遥感；生态环境遥感； 9.多学科综合性：遥感；环境；地理信息系统（GIS）；全球定位系统（GPS）10.国外资源环境遥感进展：水环境遥感:水域变化、水体沼泽化、富营养化、

4、泥沙污染、废水污染、热污染 SeaStar于1997年8月发射，传感器 SeaWiFS（海洋观测宽视场传感器）大气环境遥感:臭氧监测、气溶胶及微量气体反演（PM2.5、CO2、SO2等）、酸沉降、沙尘暴TOMS（1978）、EOS-AURA（2004） 陆地生态环境、资源遥感：美国Landsat系列陆地卫星；美国EOS；日本地球观测卫星ADEOS；欧空局Envisat ；法国SPOT卫星 ；IKONOS、QUICKBIRD、WORLDVIEW等高分辨率卫星 11.我国资源环境遥感进展： 风云一号、风云二号、资源一号卫星、资源二号卫星、海洋一号卫星 2008年9月6日，我国首个环境与灾害监测预报

5、小卫星星座环境一号A、B卫星在太原卫星发射中心通过一箭双星方式成功发射。环境与灾害检测预报小卫星(2+1)星座包括两颗光学小卫星和一颗合成孔径雷达小卫星(称为环境一号A、B、C卫星)。星座的主要任务是对灾害、生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时动态监测，为紧急救援、灾害救助及恢复重建提供科学依据。 2012年11月19日，我国在太原卫星发射中心用“长征二号丙”运载火箭，将环境一号卫星C星成功送入太空。本次发射的环境一号卫星C星是我国环境与灾害监测预报小卫星星座3颗卫星中的1颗合成孔径雷达小卫星。 12.我国环境遥感应用存在的问题： 稳定可靠的数据来源 环境遥感监测的指标体系 环境遥感应

6、用的技术规范体系 卫星遥感应用系统建设13.环境遥感应用需求： 环境质量监测、评价与污染趋势预报 水环境遥感：水资源遥感监测；水质遥感监测；海洋水色遥感；洪水灾害监测。 大气环境遥感：大气污染监测；沙尘暴监测；气象遥感。 生态环境遥感：土地资源遥感监测；植被遥感监测；土地退化遥感监测。 灾害和环境事故遥感 环境卫星遥感技术第二章 水环境遥感1.水环境概述：水环境是由地球表层水圈所构成的环境，它包括在一定时间内水的数量、空间分布、运动状态、化学组成、生物种群和水体的物理性质。水环境是一个开放系统，它与土壤岩石圈、大气圈、生物圈乃至宇宙空间之间存在着物质和能量的交换关系。2水环境特点： 水体状态的

7、可变性 水体物质组成的差异性 水体时空分布的不均一性 水的可循环性3.水体污染类型： 感官性状污染 需氧物质污染 无机污染 植物营养物质污染 有毒化学物质污染 油污染 病原体污染 放射性污染 热污染4.水质指标： 物理性水质指标 化学性水质指标 生物学水质指标5.水体污染源： 点源：点状形式排放而使水体造成污染的发生源。工业废水、城市生活污水 。 非点源：又称水污染面源，以面积形式分布和排放的污染物造成的水体污染发生源。6.水环境遥感原理： 水环境的遥感监测多是对地表各种水体进行空间识别、定位、及定量计算面积、体积或模拟水体动态变化。 随着遥感基础研究的进展，对水体本身的光谱特性有了深入研究，

8、同时进行许多水质光谱数据测试。对水体的遥测也转换到水体属性特征参数的定量测定，如水深的控制、悬浮泥沙浓度的测定、和绿素含量的测定，以及污染状况的监测等。 0.6m0.7m左右是定量分析悬浮泥沙的最佳波段之一。 0.47m0.55m是遥感探测清洁水深的最佳波段。7.水资源遥感监测：遥感在水文水资源方面的应用，包括水资源的调查、流域规划、水域面积分布及变化、径流估算、水深、水温、冰雪覆盖、土壤水分监测、冰雪监测、河口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究等方面。特别是在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文、水资源调查的有效手段。8.海洋应用：利用遥感图像可进行海岸带岸线测量、河口及近岸悬浮泥

9、沙迁移，以及海洋环境监测，诸如海水温度、盐度、水深、洋流、波浪、潮沙等海洋诸要素的测量，对海洋的开发具有重要意义。遥感图像可提供大尺度、现实性强、多层次、全天候、客观逼真的丰富信息，为海洋研究及指导海洋渔业生产提供了基础。9.水文要素遥感研究：(1)水位-面积和流域界定；(2)水深探测；(3)水温探测；(4)径流估算10.水域变化监测:(1)河流、水系变化；(2)湖泊演变；(3)河口三角洲演变；(4)海岸带演变11.水质遥感监测：利用遥感技术能迅速、同步地监测大范围水环境质量状况及其动态变化，在这些方面弥补了常规监测手段的不足，因此引起许多环境科学工作者的重视。就精度而言，遥感方法通常低于常规

10、监测方法，但遥感技术正是通过这种精度上的损失，换取了水环境研究的区域性、动态性和同步性，这正是把遥感技术应用于水环境研究的意义所在。为了便于用遥感方法研究各种水污染，习惯上将其分为富营养化、悬浮泥沙、石油污染、废水污染、热污染和固体漂浮物等几种类型。12.叶绿素浓度信息提取方法：用遥感方法估算叶绿素浓度，国内外许多学者已经做了大量工作，已有多种用遥感辐射率估算叶绿素浓度的光学生物算法。归纳起来，大致有经验算法（基于回归模型）、神经网络模型法、光谱混合分析法等几种算法。13.悬浮固体信息提取方法： 回归方法 色度模型和主成分变化 光谱混合分析法 14.石油污染遥感监测：紫外监测油污染；红外监测油

11、污染；微波监测油污染第三章 大气环境遥感1.大气环境遥感的基本概念： 掩星：掩星是一种天文现象，指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。 测量的是已知特征信号通过大气的一部分时，由于大气的作用而发生的变化。 散射：测量的是沿入射波方向与偏离该方向的散射波特性 发射：测量的是发射辐射的谱特性及其强度2. 大气环境遥感的探测： 温度探测 成分探测 气压探测 测风 密度探测3.大气的吸收： 吸收电磁辐射是物质的普通性质，是指电磁辐射与物体作用后，转化为物体的内能。根据吸收的强弱和随波长的变化，吸收分为两种： 一般吸收:在电磁辐射的整个波段内都有吸收且吸收率随波长的变化几乎不变的吸收。

12、 选择吸收:在一些波段上吸收很大而一些波段上吸收很少，即吸收率随波长的变化有急剧变化的吸收。 吸收太阳短波辐射的主要气体是H2O，其次是O2和O3，吸收太阳长波辐射的主要气体是H2O其次是CO2和O24.大气的散射：散射是指电磁辐射与结构不均匀的物体作用后，产生的次级辐射无干涉抵消，而是向各个方向传播的现象，它实质是反射、折射和衍射的综合反映。 散射主要发生在可见光波段其性质和强度取决于大气中分子或微粒的半径r与被散射光的波长二者之间的相互对比关系。5.散射的类型： 散射能力的大小常用散射系数来表达 a.瑞利散射。当r，发生的散射称瑞利散射它的散射强度与入射辐射波长的四次方成反比 其中： 为散

13、射系数， 为波长 入射辐射的波长短，辐射能力愈强 b.米氏散射。当=r时，发生的散射称米氏散射，其散射程度约与波长的二次方成反比。 c.非选择性散射（粗粒散射）。当r时，发生的散射称粗粒散射，其散射强度与波长无关，是非选择性散射。大气中的液、固态水和固体杂质r1m，都大于可见光的波长(r)，因此它们对可见光散射出的辐射呈白色如云、雾等呈白色即是这个原因6.大气的成分及分布：地球大气由多种气体和悬浮于其中的固体粒子或气体粒子（称为大气气溶胶）所组成。 在地球大气的气体成分中，水汽是最重要、最活跃的，它不但造成云雨雷电、天气变化，而且在地球的生态系统中起着重要作用。 多种气体成分组成的干洁空气、水

14、汽（可处于气、固、液三态之中的一态）及悬浮的气溶胶粒子。7.大气参数的垂直分布探测： 大气温度和湿度探测 卫星云迹风探测8.主要大气成分遥感监测：大气成分中的温室气体，通过它的辐射效应改变着地气系统的辐射平衡和气候变化，使之成为全球变化研究中最受重视的部分之一。 （1）臭氧监测 （2）温室气体监测9.气溶胶定义和来源：大气中悬浮着的各种固体和液体微粒，尺度在10-4微米到100微米之间 PM 2.5 是气溶胶。PM，英文全称为 particulate matter (颗粒物），是评价某一地方空气质量的重要指标。PM包括PM2.5（大气中直径小于2.5微米的可入肺颗粒物，2013年2月28日，“

15、PM2.5”规范中文名，正式命名为“细颗粒物”。），PM10（直径小于10微米的可吸入颗粒物）。PM 的单位一般为 （即每立方米多少毫克）。自然：尘粒、烟粒、海洋中浪花飞溅的盐粒、花粉、流星飞逝后留下的灰烬，火山尘埃等； 人为：煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质，以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。10.四种基本气溶胶类型：水溶性粒子尘状粒子烟尘粒子海盐粒子11.气溶胶的影响（研究和监测大气气溶胶的意义）： 大气气溶胶通过散射与吸收阳光对地球系统辐射平衡有重要的影响； 气溶胶粒子在很多生物地球化学循环中起着重要的作用； 气溶胶构成大气污染源，如沙尘暴、烟尘等； 气溶胶影响对地观测。12.气

16、溶胶的遥感采样：获取气溶胶特性，分析和研究其目标特性要进行遥感采样，包括时空采样、光谱采样和辐射采样，即将目标特性时间域、空间域、光谱和辐射上的连续信息量转化为离散信息量。13.利用卫星遥感监测气溶胶，面临的就是如何选择最优采样的问题:气溶胶人为排放源的搜索空间分辨率高 气溶胶输送路径和迁徙方向时间分辨率高 大气校正的气溶胶输入光谱选择是否合适 气溶胶光学参数高精度反演多角度观测 细颗粒物光学参数反演偏振遥感14.遥感采样与目标精度：卫星监测的目标是获得满足于应用需要的目标特性的结果，而是否满足需要与精度相关。由于在不同尺度下对研究对象、过程的细节描述程度的不同。随着研究尺度的变化，表征目标指

17、标时空变异的参数值也随之变化，直接影响估值的不确定性，因此，定量描述目标的三个关键要素：空间尺度、时间尺度、精度是相互依赖，相互制约，构成立方体。卫星遥感发展的原则是不断提高 光谱、空间、时间分辨率，加强多角度、偏振信息，提升目标反演精度，用于获取不同气溶胶特性。这是通过耦合多维参量求得最优解的过程。15.城市热岛的危害：持续的高温，不仅会使体弱者中暑，而且使人心律加快，引起情绪烦燥，精神萎靡，食欲不正，思维反应迟纯，降低工作效率和生产效率。高温气候助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散，易引起疾病特别是肠道疾病、皮肤病的发生与蔓延市区温度高，容易造成光化学烟雾等二次污染物的形成。 城市热岛环流，

18、使得郊区工厂的烟尘和由市区扩散到郊区的污染物又聚集到市区上空，加重了城市污染。 城市酷热常伴随干旱，造成城市供水困难，又易发生火灾。 16.城市热岛问题的产生：人类为了生存所进行的对地球能量与物质的非自然改变是城市热岛产生的根本原因。这种非自然改变一方面体现在城市化过程中，一方面体现在维持人类活动的过程中。这种非自然改变的水平可以结合人口数和人均能耗水平两个因素进行衡量。 城市热岛问题的根本解决取决于这种非自然改变水平的降低以及缓解措施的实行情况。17.城市热岛研究方法： 通过城市和郊区的历年气象资料的分析来研究城市热岛的动态和现状 通过遥感卫片、航片资料，通过计算机技术，解释热岛特征 通过建

19、立数学模型，进行数学模拟 通过布点观测第四章 生态环境遥感1.生态环境的含义： 生态环境主要是指除环境污染之外的人类生存的环境。主要包括自然生态环境、农业环境和城市生态环境 生态破坏是人类的活动给自然生态环境带来直接或间接的破坏，如地震、海啸、台风等 环境污染是由于人类活动排放出的物质和能量进入环境造成的，如大气污染、水污染等2.自然生态环境： 自然生态环境是地球长期演化形成的，包括非生物因子和生物因子两类组成 非生物因子包括阳光、空气、岩石、矿物、土壤、河流、湖泊、湿地、地下水、海洋等。组成岩石圈、大气圈和水圈 生物因子包括植物、动物和微生物。组成生物圈3.自然生态环境组成和结构： 岩石圈

20、大气圈 水圈 生物圈4.自然生态环境的特点： 整体性 区域性 开放性5.当代全球面临的主要生态环境问题： 全球变暖 臭氧层破坏 酸雨 淡水资源危机 森林锐减 土地荒漠化 生物多样性减少 垃圾成灾6.自然生态环境遥感监测的内容： 植被 湿地 荒漠化 水土流失7.植被遥感研究的主要内容： 通过遥感影像从土壤背景中区分出植被覆盖区域，并对植被类型进行划分，区分是森林还是草场或者农田，进而可以问是什么类型的森林，什么类型的草场，什么样的农作物，如此等等。 能否从遥感数据中反演出植被的各种重要参数，例如叶面积指数（LAI）、叶子宽度、平均叶倾角、植被层平均高度、树冠形状等等，这一类问题属于更深层次的遥感

21、数据定量分析方法与反演技术。 能否准确的估算出与植被光合作用有关的若干物理量，例如植被表面水分蒸腾量、光合作用强度（干物资生产率）、叶表面温度等。8.植被遥感应用： 大面积农作物的遥感估产：农作物识别与种植面积估算；长势监测 ；估产模式的建立。 植被动态变化制图：年际 ；季节；月际。 草场资源调查 林业资源调查9.城市生态环境遥感的研究内容与方法：研究内容： 城市土地利用现状研究及分析 城市绿化系统分析及规划 城市环境污染调查、环境监测 城市气候研究、城市热岛效应研究 城市交通、建设、工业、公共设施现状及分析 城市结构，边缘发展动态分析方法： 混合像元占据大部分 尺度 地物光谱影响因素很多 宏

22、观和微观都要考虑10.主要城市地物类型:建筑物；道路；水体；植被。11.非点源（面源）污染：指溶解和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。12.非点源污染的特点（与点源污染相比）(1)起源分散、多样，地理边界和发生位置难以识别和确定(2)随机性强、成因复杂，且潜伏周期长，防治困难第五章 土地资源遥感调查1.土地覆盖的定义：(1)“国际地圈与生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（HDP）：地球陆地表层和近地面层的自然状态，是自然过程和人类活动共同作用的结果。

23、 (2)美国“全球环境变化委员会”（USSGCR）： 覆盖着地球表面的植被及其它特质。土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经济与社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地进行的长期性或周期性的经营活动。它是一个把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程。从两者的定义可以看出，土地利用和土地覆盖既有一定的联系又有差别。土地利用重点是表示与土地相结合的人类活动而产生的不同利用方式。土地覆盖主要是表示地球表面存在的不同类型的覆盖特征，强调的是土地的表面形状 。土地利用侧重于土地的社会经济属性，土地覆盖侧重于土地的自然属性。 2.土地覆盖包括的因素: 土地类型、植被类型； 植被冠层的密度、植被生长季

24、节的动态特征 生长季节的累积生物量； 地表覆盖的生物物理特征量，如地表反照率、地表粗糙度、植物叶面积指数、叶面及冠层的阻抗系数、有效光合作用辐射等； 与土地覆盖类型密切相关的生态环境要素 3.土地资源遥感研究方法： 目视解译定性分析方法 计算机自动分类方法 土地遥感分类的新方法 :人工智能神经元网络分类、分类树方法、多元数据的专家系统和计算机识别法 4.土地利用/土地覆盖变化（LUCC）定义：土地利用变化包括一种利用方式向另一种利用方式的转变以及利用范围、强度的改变。 土地覆盖变化包含两个方面的含义，一是转化（Conversion），另一是改变（Modification），前者是土地从一种土地覆盖类型向另一种类型的转化，后者是一种土地覆盖类型内部条件（结构和功能）的变化。当然，转化和改变之间的界限并不总是很明确的，长期的、经常性的改变最终会导致完全的转变。课后思考题：第一章：1.资源环境遥感可以应用于那些方面2.当前环境遥感研究进展第二章：1.简述水环境遥感的基本原理2.遥感在水资源方面的应用包括哪些3.遥感在水质监测的应用包括哪些第四章：1.自然生态环境遥感监测的主要内容有哪些2.简述城市生态环境遥感的研究内容与方法3.如何进行非点源污染模拟【精品文档】第 9 页