激光遙感技術(shù)

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激光遙感技術(shù)范文第1篇

從大氣學(xué)到醫(yī)療光學(xué)，光散射與輻射轉(zhuǎn)移都是極其重要的一部分。本書是光散射綜述系列叢書中的第6卷，主要內(nèi)容是光散射問題中的最先進(jìn)理論，同時(shí)就這些問題給出實(shí)驗(yàn)及理論研究技術(shù)方面的解決方案。本書的重點(diǎn)在于大氣與地面的遙感。

本書共有7章，分為兩部分。第一部分是單光子散射，含第1-4章：1.利用極地濁度計(jì)測量冰晶和浮質(zhì)光散射：設(shè)計(jì)與測量。這項(xiàng)工作對于冰云遙感與氣候?qū)W非常重要。與光散射領(lǐng)域中的非球形粒子的光散射基本理論相關(guān)，冰云中也包含著許多不規(guī)則形狀的粒子，真實(shí)云朵中可回應(yīng)形狀與大小分布的特性描述也是很重要的；2.波長級大小不規(guī)則粒子的光散射。不幸的是，這項(xiàng)技術(shù)不能被用于長度比光的波長還長的粒子，比如說冰和塵云：但是從另一方面說，這個(gè)技術(shù)對于復(fù)雜形狀、鏈、聚合物都非常有效。這一章主要介紹在離散偶極子近似（DDA）的框架下研究非球形小顆粒的散射；3.任意形狀粒子或表面光散射的時(shí)域有限差分解決方案。這一章主要介紹了時(shí)域有限差分法（FDTD）的最近進(jìn)展，重點(diǎn)在粒子和表面散射算法中的FDTD算法以及FDTD網(wǎng)格截?cái)嗟母飨虍愋酝耆ヅ鋵雍推娈惿⑸鋱龈飨虍愋酝耆ヅ鋵游张R界狀態(tài)；4.時(shí)域有限差分計(jì)算方法的進(jìn)展。FDTD和DDA算法都是建立在求解麥克斯韋方程的直接結(jié)果上，沒有考慮波動方程，這種算法在一些簡單形狀的粒子中，比如球形和回轉(zhuǎn)橢球中是比較常見的處理。

第二部分是輻射轉(zhuǎn)移與遙感，這個(gè)部分的主要內(nèi)容是輻射轉(zhuǎn)移理論的應(yīng)用與對各種混亂介質(zhì)的性質(zhì)的光學(xué)測量方法，含第5-7章：5.耦合系統(tǒng)（如大氣—水面（耦合系統(tǒng)、大氣—冰雪耦合系統(tǒng)等）中的輻射轉(zhuǎn)移；6.云朵與浮質(zhì)遙感短波輻射的機(jī)載光譜測量與能量預(yù)算研究。主要內(nèi)容是光譜信息如何在云朵和浮質(zhì)的遠(yuǎn)程遙感中起作用；7.光學(xué)測量中雪信息的還原。本章的主要內(nèi)容是利用衛(wèi)星資料確定雪晶粒大小，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為雪光學(xué)反問題的標(biāo)準(zhǔn)解決方式。

本書獻(xiàn)給D.Tanre—空間浮質(zhì)遙感方面的先驅(qū)者。適合從事光散射以及輻射轉(zhuǎn)移、遙感和相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和研究生閱讀和參考。

激光遙感技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：高光譜遙感；葉面積指數(shù)（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

中圖分類號：S127文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言

遙感技術(shù)是指遠(yuǎn)距離、 在不直接接觸目標(biāo)物體情況下,通過接收目標(biāo)物體反射或輻射的電磁波,探測地物波譜信息,并獲取目標(biāo)地物的光譜數(shù)據(jù)與圖像,從而實(shí)現(xiàn)對地物的定位、 定性或定量的描述。隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感傳感器的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向于“三多”和“三高”方向發(fā)展，“三多”是指多平臺、多傳感器、多角度獲得遙感數(shù)據(jù)；“三高”則指高空間分辨率、高光譜分辨率和高時(shí)相分辨率遙感數(shù)據(jù)的獲取[1]。

現(xiàn)代遙感技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)有 20多年的歷史,該技術(shù)在作物認(rèn)別、 面積計(jì)算、作物長勢監(jiān)測、災(zāi)害評估和產(chǎn)量估計(jì)等方面取得了重大成績。高光譜遙感是高光譜分辨率遙感（(Hyper spectral Remote Sensing）的簡稱，是指利用高光譜傳感器以高光譜分辨率獲取連續(xù)的地物光譜圖像的遙感技術(shù)，這里的高光譜分辨率是指傳感器用于探測地物的電磁波總波段寬度較寬（如MODIS傳感器達(dá)到了0.4~14.5um）、波段數(shù)較多（如美國 Analytical Spectral Devic公司生產(chǎn)的 FieldSpec Pro FR2500型背掛式野外高光譜輻射儀輸出波段數(shù)多達(dá)2150個(gè)）、每個(gè)子波段的波段寬度較窄（如MODIS傳感器的最小子波段寬度為5~10nm）[2]。高光譜遙感與常規(guī)遙感的區(qū)別在于常規(guī)遙感又稱寬波段遙感, 每個(gè)子波段的波段寬度一般為100 nm,且波段在波譜上不連續(xù),并不完全覆蓋整個(gè)可見光至紅外光 (0.4～2.4μm)光譜范圍[3]。高光譜遙感的出現(xiàn)是遙感界的一場革命,它使本來在寬波段遙感中不可探測的物質(zhì)在高光譜遙感中能被探測到。

目前，國內(nèi)外在利用高光譜遙感手段反演植物的綠色葉面積指數(shù)，進(jìn)而控制精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)方面有很多的研究。植物的綠色葉面積指數(shù)（LAI）是表征植被光合面積大小和冠層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。它參與許多生物和物理過程，與植物的呼吸蒸騰、太陽光吸收、通風(fēng)透光、雨水的吸收等密切相關(guān)，同時(shí)還是作物生產(chǎn)中判斷作物長勢優(yōu)劣的重要參數(shù)。因此，實(shí)時(shí)、動態(tài)監(jiān)測作物L(fēng)AI值狀況具有重要意義。而高光譜遙感技術(shù)以其快速、無損和大面積探測等特點(diǎn)，正逐步成為LAI值估測的有力工具。

葉面積指數(shù)反演的一般建模方法及精度評定

近年來，雖然在高光譜遙感技術(shù)反演植物的綠色葉面積指數(shù)，進(jìn)而指導(dǎo)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)這一領(lǐng)域的相關(guān)研究較多，但綜合地總結(jié)并指導(dǎo)相關(guān)反演模型建立方法的文獻(xiàn)卻不多。本文在該領(lǐng)域各位先驅(qū)研究學(xué)者的研究、實(shí)踐基礎(chǔ)上，比較系統(tǒng)地總結(jié)出了高光譜植被指數(shù)與農(nóng)作物葉面積指數(shù)之間定量模型的建立方法應(yīng)當(dāng)包括試驗(yàn)田建立、光譜數(shù)據(jù)采集、LAI值測定、HVI值計(jì)算、反演模型的生成五個(gè)步驟，并闡述了反演模型用于實(shí)際生產(chǎn)中的農(nóng)作物L(fēng)AI值的反演評估情況。

2.1試驗(yàn)田的建立

為了確定農(nóng)作物葉面積指數(shù)（LAI）與農(nóng)作物光譜特性之間的定量關(guān)系，一般需要針對欲研究的農(nóng)作物建立試驗(yàn)田，試驗(yàn)田要充分模擬自然界中該農(nóng)作物在各種生長情況下的理化特征，如農(nóng)作物的正常生長情況、缺少肥料的情況、施肥過量的情況、缺水情況、過渡灌溉情況等等，便于之后采集的農(nóng)作物高光譜數(shù)據(jù)具有一般性。

目前國內(nèi)外主要采取物理脅迫以及化學(xué)脅迫的方法對試驗(yàn)田中的農(nóng)作物作相關(guān)處理，使試驗(yàn)田中的農(nóng)作物盡可能全面的包含在自然界中的各種生長情況。通過脅迫實(shí)驗(yàn)使所采集到的農(nóng)作物光譜數(shù)據(jù)包含了農(nóng)作物在各種生長條件下的反射光譜, 可保證之后所建立的定量模型有較廣泛的適應(yīng)性和一般性。

2.2農(nóng)作物高光譜數(shù)據(jù)測量

激光遙感技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：遙感 森林資源 調(diào)查

遙感作為獲取地球表面時(shí)空多變要素的先進(jìn)方法，是地球系統(tǒng)的科學(xué)研究的重要組成部分，是對全球變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測不可替代的手段。利用遙感技術(shù)進(jìn)行森林資源管理、抽樣調(diào)查、航片判讀、監(jiān)測森林火災(zāi)和病蟲害有十分重要的意義。20世紀(jì)70年代末至80年代初，許多林業(yè)先進(jìn)的國家把航天遙感用于森林資源調(diào)查和森林災(zāi)害監(jiān)測。林業(yè)遙感具有宏觀性、獲取信息快、重復(fù)周期短和成本低等特點(diǎn)。航空遙感已成為森林調(diào)查和災(zāi)情監(jiān)測的必要手段。航天遙感已在全國性或大面積林區(qū)的森林資源清查和災(zāi)情監(jiān)測得到應(yīng)用，都具有廣闊的發(fā)展前景。

1、遙感技術(shù)的分類

按遙感平臺的高度和特點(diǎn)，一般分為航天遙感、航空遙感、近地遙感。①航天遙感。又稱衛(wèi)星遙感。指軌道高度在100000米以上的人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)和天空實(shí)驗(yàn)室等遙感。由于軌道高度和遙感對象不同，遙感器的地面分辨率和可能識別的地物大小也不同。例如，用于監(jiān)測大氣活動的氣象衛(wèi)星所獲取的遙感圖像的地面分辨率為1.1～1.4公里；用于資源勘測與環(huán)境監(jiān)測的陸地衛(wèi)星或資源衛(wèi)星為20、30、80米不等；適用于資源詳查和城市、海岸帶研究的回收型衛(wèi)星或航天飛機(jī)一般可達(dá) 5～10米。②航空遙感。利用飛機(jī)攜帶遙感儀器的遙感，包括距地面高度600～10000米的低、中空遙感和10000～25000米的高空、超高空遙感，可獲取分辨率很高、波譜信息很豐富的照片或掃描圖像。由于航空遙感繼承并發(fā)展了航空攝影測量學(xué)的原理和方法，因而具有較高的定位精度和編制大比例尺系列專題地圖的功能。但是，航空遙感覆蓋的地區(qū)較小，技術(shù)處理過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長，主要適用于城市管理、工程設(shè)計(jì)、污染監(jiān)測和災(zāi)情調(diào)查等方面。③近地遙感。指距地面高度在1000米以下的系留氣球（500～1000米）、遙感鐵塔（30～400米）、遙感長臂車（8～25米）等的遙感，主要用于對大氣輻射訂正和光譜特性測試，以輔助高空遙感器的波譜選擇、輻射訂正和為圖像判讀分析提供參考。遙感鐵塔還可用于海面污染和森林火災(zāi)監(jiān)測。另外，有火箭和高空氣球遙感，這些一般只作為一種輔助手段，以快速獲取短暫的局部性的大氣或地面信息。

按電磁波的波譜范圍，遙感可分為可見光遙感、紅外遙感、紫外遙感、微波遙感、超短波遙感和多譜段遙感。①可見光遙感。用分波段照相機(jī)或用多波段掃描儀采集0.34～0.76微米波段的信息。主要用于立體攝影測量、資源調(diào)查、軍事偵察等。②紅外遙感。指利用波長0.76～3.0微米的近紅外和波長3.0～15微米的遠(yuǎn)紅外波段的遙感。紅外遙感對地表熱力場和植物葉綠素含量特別敏感，溫度分辨率可達(dá)0.1～0.2℃。用于城市熱島、溫泉、海面溫度、埃爾尼諾現(xiàn)象、海洋中的淡水涌泉、海冰、積雪、冰川和湖泊的觀測，以及森林、草場、作物長勢的分級和湖泊富營養(yǎng)化、海面赤潮、海洋初級生產(chǎn)力的估算等。③紫外遙感。利用波長0.3～0.4微米的紫外波段的遙感，主要用于大氣和海洋溫度場的探測。④微波遙感。利用 1～1000毫米波段的遙感。具有全天候工作和穿透云層、干冰、沙漠和植被的功能，但空間分辨率低。可用于地質(zhì)勘探、資源調(diào)查等。⑤多譜段遙感。利用幾個(gè)不同波段范圍，同時(shí)對某一地物或地區(qū)進(jìn)行遙感，對獲得的信息加以組合，以獲取有關(guān)物體的更多的信息。⑥超短波遙感。利用超短波的 α射線和X射線的遙感。如拖曳于海底的α射線探測儀，用于海底沉積和基巖剖面的探測。⑦激光遙感。用于大地測量的衛(wèi)星定位、活動斷層地形變化和 40～200米以內(nèi)水下地形的測繪等。

2、林業(yè)遙感的應(yīng)用范圍

20世紀(jì)20年代開始試用航空目視調(diào)查和空中攝影；30年代采用常規(guī)的航空攝影編制森林分布圖；40年代航空像片的林業(yè)判讀技術(shù)得到發(fā)展，開始編制航空像片蓄積量表；50年展了航空像片結(jié)合地面的抽樣調(diào)查技術(shù)；60年代中期，紅外彩色片的應(yīng)用促進(jìn)了林業(yè)判讀技術(shù)的進(jìn)步，特別是樹種判讀和森林蟲害探測；70年代初，林業(yè)航空攝影比例尺向超小和特大兩極分化，提高了工作效率，與此同時(shí)，陸地衛(wèi)星圖像在林業(yè)中開始應(yīng)用，并在一定程度上代替了高空攝影；70年代后期，陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)自動分類技術(shù)引入林業(yè)，多種傳感器也用于林業(yè)遙感試驗(yàn)；80年代，衛(wèi)星不斷提高空間分辨率，圖像處理技術(shù)日趨完善，伴隨而來的是地理信息，森林資源和遙感圖像數(shù)據(jù)庫的建立。抽樣調(diào)查中，觀測和調(diào)查的單位是單元。單元的集合體稱總體?？傮w的范圍可以大至全國，小至一個(gè)林分。總體和單元的劃分關(guān)系到調(diào)查成本，乃至調(diào)查的成效。為了獲得部分單元的觀測值，用以推斷總體，先要抽取部分單元組成樣本。這些組成樣本的每個(gè)單元稱樣本單元。樣本單元的基本形式有樣地、樣木、樣線和樣點(diǎn)，常被用作調(diào)查方法的名稱，如帶狀樣地調(diào)查，點(diǎn)抽樣等。

2.1 森林經(jīng)理調(diào)查

運(yùn)用航空像片按調(diào)查因子判讀（見航空像片森林判讀）勾繪小班輪廓，估測小班蓄積量。常用的方法有：①典型選樣法。在像片上選取足夠數(shù)量有代表性的樣點(diǎn)，然后持像片到樣點(diǎn)實(shí)測各項(xiàng)林分調(diào)查因子，計(jì)算出小班各因子的平均值和蓄積量；②樣地實(shí)測法。在勾繪的小班內(nèi)設(shè)置帶狀或方形樣地，進(jìn)行每木檢尺，然后計(jì)算樣地和每公頃蓄積量；③分層抽樣法。根據(jù)航空像片上林分影像特征進(jìn)行分層（即分類型），判讀勾繪分層小班，應(yīng)用分層抽樣法（見森林抽樣調(diào)查）估測總體森林蓄積量；④像片判讀與實(shí)測回歸法。即利用航空像片判讀蓄積量與地面實(shí)測蓄積量進(jìn)行回歸估計(jì)；⑤多元回歸估測法。選擇影響森林蓄積量并能在航空像片上判讀的各種數(shù)量因子，建立多元線性回歸方程，然后根據(jù)小班判讀因子估測小班蓄積量。

2.2 森林火災(zāi)和病蟲害探測

利用遙感技術(shù)可以觀察火災(zāi)發(fā)生條件，有利于盡早發(fā)現(xiàn)火情，以便及時(shí)采取預(yù)防救災(zāi)措施。主要包括下列內(nèi)容：①森林火災(zāi)等級劃分。即為調(diào)查森林火災(zāi)在地域上分布的特點(diǎn)而進(jìn)行的大區(qū)域宏觀分類?？筛鶕?jù)森林植被、氣候狀況及火源分布，利用衛(wèi)星圖像目視判讀劃分；也可利用近紅外波段影像對林區(qū)水熱分布狀況反應(yīng)比較靈敏的特性，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理，提取植被、氣候和火源分布的信息劃分火險(xiǎn)區(qū)。最后根據(jù)所獲得的有關(guān)森林植被易燃性能、燃燒環(huán)境的和火源密度等信息，綜合確定火險(xiǎn)等級，編繪森林火災(zāi)危險(xiǎn)分類圖。②森林火災(zāi)探測。應(yīng)用分辨率較高的雙通道紅外掃描探測儀探測火情，儀器上采用3～4微米和8.5～11微米兩個(gè)波段探測裝置，可從5000米高空探測到0～50℃森林背景中0.09平方米的600℃火場目標(biāo)，既能探測林火，又能掃描成圖顯示火情圖像。將儀器安裝在森林防火巡邏的飛機(jī)上，可以監(jiān)視森林火災(zāi)的蔓延發(fā)展情況，能夠發(fā)現(xiàn)地面上直徑6米的火情，以至地表下腐殖層里的火情。③森林火災(zāi)損失調(diào)查。森林植被火燒以后，地被波譜發(fā)生變化，在陸地衛(wèi)星多光譜圖像上就會發(fā)生與正常林地不同的異常反映。火燒跡地吸收紅光不反射紅外光，因此在0.5～0.6微米波段的圖像上偏淡變淺，而在近紅外0.7～1.1微米波段的圖像上又比正常林地偏黑。在實(shí)際工作中使用這兩個(gè)波段圖像配合判讀分析，不但可以正確識別火燒跡地的位置和輪廓，還能估計(jì)火燒跡地年齡，繪制火場和森林火災(zāi)強(qiáng)度圖。

森林病蟲害探測 受害林木和正常生長林木比較，在光譜反射率和溫度方面都會發(fā)生異常現(xiàn)象。因此可用航空光譜輻射計(jì)和紅外輻射計(jì)加以探測。如松樹病蟲為害中期的針葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，葉綠素減少、針葉變黃，或因葉肉含水減少，針葉干枯萎縮，在可見光波長范圍里（0.45～0.55微米）針葉的光譜吸收就減少，而光譜反射率增加。這樣，從不同長勢的松樹光譜反射曲線圖上（見圖），就可發(fā)現(xiàn)受害和健康樹反射特性曲線的明顯差異。在病蟲害初期，針葉內(nèi)部和葉綠素含量發(fā)生變化，則會在近紅外波段里（0.7～1.3微米）發(fā)現(xiàn)受害松樹的光譜反射率較低，也可在彩色片或彩色紅外片大比例尺和特大比例尺航空像片上，早期探測到病蟲災(zāi)害，甚至可從這種影像上統(tǒng)計(jì)受害株數(shù)，劃分受害程度?，F(xiàn)在已可利用衛(wèi)星上安裝的高分辨率紅外掃描儀和多光譜掃描儀對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測以比較災(zāi)情發(fā)展情況，可比目測提前幾天至十幾天發(fā)現(xiàn)病蟲害。