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高光譜遙感技術的應用范文第1篇

關鍵詞：水工環地質；應用；遙感信息；調查

中圖分類號： P283 文獻標識碼： A 文章編號：

概述

遙感技術首先應用在資源宏觀普查、動態監測上，而后才擴展到生態環境調查、環境污染監測等方面。經過多年的試驗、推廣和應用，遙感已成為各種自然資源調查、環境動態監測與工程應用不可缺少的地理空間信息獲取、更新和分析的手段和數據庫。隨著空間技術的進步，遙感技術已從過去單一的遙感技術發展到包括遙感、地理信息系統和全球定位技術在內的空間信息技術的應用，其領域已深入到了國民經濟、社會發展、國際安全以及人民生活的各個方面，稱為水工環地質調查與災害監測評估的重要技術支撐。

二、水工環領域遙感應用技術的發展現狀

經過近30年的應用研究，遙感技術依靠傳感器技術、圖像處理技術及計算機技術的提高，在水工環領域的應用取得了長足的發展。遙感水文地質開始逐步形成一門獨立的學科。傳統的遙感水文地質著重于水文地質測繪系統中定性特征的解釋和特殊標志的識別，近期的研究則擴展到應用熱紅外和多光譜影像進行地下水流系統內的地下水分析和管理，目前研究的重點集中到了空間補給模式、污染評價中植被、區域測圖單元參數的確定和空間地下水模型中地表水文地質特征的監測。縱觀國內外遙感技術在水工環領域的一些應用成果，可把近年來遙感技術的應用發展現狀概括為以下幾個方面：

4.1從目視解譯發展到計算機輔助解譯

如線性影像計算機自動判釋專家系統及土地利用（分類）計算機判讀模型以及機助信息提取與制圖系統等。由于影像的多解性及識別系統的不完善性，雖還需要投入一定的人力工作，但已大幅提高解譯工作效率。

4.2從幾何形態解譯到充分利用光譜信息

過去的多光譜遙感數據波段劃分過少，只有幾個波段，使地面波譜測試數據與圖像光譜數據難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據影像的色彩、色調、紋理、陰影等所形成的幾何形態特征。隨著機載成像光譜儀（高光譜）技術的商業運作及2000年前后的高光譜成像衛星的發射，使得用光譜信息對地物的分析更精細、更準確。

4.3出現地面溫度反演技術

地面溫度反演是指從熱紅外圖像數據的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數據進行組分溫度反演法等。

4.4從定性分析評價到依靠計算機數字模型模擬的定量分析評價

如遙感技術在地下水流系統應用中，根據遙感數據建立的地形、流域面積、水系密度等數據集結合氣象數據建立空間補給模型。數字模型成為遙感技術實現定量評價的重要途徑，而DEM/DTM是涉及地形數據計算方面不可缺少的工具。

4.5使用單一遙感信息源到多元信息擬合

目前的遙感應用技術，已不再是單一使用各種遙感數據，而是根據需要結合利用了其他信息源，如地質、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學特征及人類活動等資料。這樣，圖像數據的預處理尤其重要，如幾何較正、多波段數字合成、鑲嵌、數據變換等，而地理信息系統（GIS）在多元信息數據管理中起著重要作用。

4.6從單一手段應用到多手段應用

近年來，遙感技術（RS）與地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）的綜合應用，即“3S”技術，成為遙感技術應用的主流。GIS是數據庫管理、數據圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。GPS 衛星定位的基本原理是將無線電信號發射臺從地面點搬到衛星上，組成一個衛星導航定位系統，應用無線電測距交會的原理，便可由 3 個以上地面已知點(控制站)交會出衛星的位置，反之利用 3 顆以上衛星的已知空間位置又可交會出地面未知點(用戶接收機)的位置。用戶使用 GPS 接收機在某一時刻同時接收3 顆以上的 GPS 衛星信號，測量出測站點(接收機天線中心)到 3顆以上 GPS 衛星的距離，并解算出該時刻GPS 衛星的窄間坐標，據此利用交會法解算出測站點的位置。實時動態測量的基本工作方法是，在基準站上安置l 臺 GPS 接收機，對所有可見GPS 衛星進行連續的觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備實時地發送給用戶觀測站(流動站)。在流動站上，GPS 接收機在接收 GPS 衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據和轉換參數，然后根據 GPS 相對定位的原理，即時解算出相塒基準站的基線向量，解算出基準站的 WGS-84 坐標；再通過預設的 WGS-84坐標系與地方坐標系的轉換參數，實時地計算并顯示出用戶需要的三維坐標及精度；GPS可以對地面控制點精確定位，提高遙感數據空間精度。另外，在具體手段配合上，也出現了遙感技術與物探技術、鉆探技術等相結合的新方法。

4.7數字攝影測量技術的發展

數字攝影技術的成熟，推進了制圖工作的現代化，改善了基礎圖件的質量和成圖效率，并影響著遙感技術的調查方法。該技術的產品可直接作為GIS的數據源，便于遙感與GIS一體化研究與開發。如我國自己開發的全數字攝影測量軟件VIRTUOZO，具有數字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

4.8遙感技術應用成果向著便于保存、復制、攜帶及傳輸方向發展

這意味著遙感技術應用成果的數字化。由于是數字成果，可載于多種介質上，如CD-ROM、磁帶及計算機硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數字國土”工程的實施，遙感應用成果數字化顯得尤其必要。

三、主要遙感信息源及其發展

根據傳感器類型不同，遙感圖像可分為可見光攝影、紅外攝影和掃描、多光譜掃描、微波雷達和成像光譜圖像等。近10年來，傳感器技術迅猛發展，主要表現在：①圖像分辨率提高，衛星圖像分辨率已達到米級。②具備立體觀察功能。③應用波段數增加，機載高光譜成像儀已投入使用。如美國的AVIRIS（航空可見光/紅外成像光譜儀），波譜范圍0.4~2.5/l，波段數224個。CASI（袖珍航空光譜成像儀），波譜范圍0.4~0.95/u，波段數72個。高光譜成像光譜儀簡稱成像光譜儀，也稱超光譜成像儀，按其波段數目可分為高光譜成像光譜儀（波段數

四、結語

在水工環地質中對3S技術的采用，已經得到了很好驗證，可以一步到位外業的測量，節省了很多不必要的中間環節，對外業工作量進行最大限度地減少，從而縮短整個測量工期，提高工作效率。同時，簡化外業工序和迅速完成也可以使所有的后續專業工序更快的完成。

參考文獻：

高光譜遙感技術的應用范文第2篇

關鍵詞：遙感巖石礦物識別；礦化蝕變信息提取；地質構造信息提取；植被波譜特征；多光譜遙感技術；高光譜遙感技術；遙感生物地球化學技術；地質找礦

中圖分類號：TP7文獻標識碼： A 文章編號：

一、遙感技術的地質應用

地質是指地球的性質和特征。主要指地球的物質組成、結構、構造、發育歷史等，包括地球的圈層分異、物理性質、化學性質、巖石性質、礦物成分、巖層和巖體的產出狀態、接觸關系，地球的構造發育史、生物進化史、氣候變遷史，以及礦產資源的賦存狀況和分布規律等。遙感圖像提供了大量的地質信息，包括礦產和環境地質信息，利用這些信息，可以使地質工作者預先熟悉工作區的地質情況，科學決策擬投入的工作量、工作方法和研究目的。所謂遙感地質制圖就是利用遙感的方法完成地質圖的繪制。分為航天遙感地質制圖和航空遙感地質制圖。

1、航天遙感地質制圖

航天遙感是指以航天器為傳感器承載平臺的遙感技術。航天遙感實踐中，針對具體應用需求，選擇不同的傳感器，如成像雷達、多光譜掃描儀等，通過衛星地面站獲取合適的覆蓋范圍的最新圖像數據，利用遙感圖像專業處理軟件對數據進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理。同時，借助應用區域現有較大比例尺的地形數據，對影像數據進行投影變換和幾何精確糾正，并從地形圖上獲得主要地名點、主干構造、底層、巖體，以及礦床礦點、物化探異常信息，進行相應的標注和整飾，制作地質數字正射影像圖。

2、 航空遙感地質制圖

所謂航空遙感是指以航空器如飛機、飛艇、熱氣球等為傳感器承載平臺的遙感技術。根據不同的應用目的，選用不同的傳感器，如航空攝影機、多光譜掃描儀、熱紅外掃描儀、CCD 像機等，獲取所需航攝像片和掃描數據進行地質制圖。實踐表明，遙感地質制圖是一項新技術，不僅有它的優點而且也有它的缺點。遙感地質制圖比常規的地質制圖節省了大量的野外工作量，而且對客觀現象的表示優于常規地質圖，其主要的優勢在于周期短、成本低。但是，因為野外工作量少，也帶來一定的缺點。例如地質觀測點的數量、樣品種類和數量、地層和構造產狀等不如常規地質圖詳細充實。

二、遙感技術的找礦應用

1、直接應用———遙感蝕變信息的提取巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結構、構造和成分發生改變的地質作用稱為圍巖蝕變。圍巖蝕變是成礦作用的產物，圍巖蝕變的種類（組合）與圍巖成分、礦床類型有一定的內在聯系，圍巖蝕變的范圍往往大于礦化的范圍，而且不同的蝕變類型與金屬礦化在空間分布上常具規律可循，因此，圍巖蝕變可作為有效的找礦標志。

1.1 蝕變遙感異常找礦標志圍巖蝕變是熱液與原巖相互作用的產物。常見的蝕變有硅化、絹云母化、綠泥石化、云英巖化、夕卡巖化等。

1.2 信息提取的實現與地物發生反射、透射等作用的電磁波是地物信息的載體，地物的光譜特性與其內在的物理化學特性緊密相關，物質成分和結構的差異造成物質內部對不同波長光子的選擇性吸收和反射。具有穩定化學組分和物理結構的巖石礦物具有穩定的本征光譜吸收特征，光譜特征的產生主要是由組成物質的內部離子、基團的晶體場效應或基團的振動效果引起的。各種礦物都有自己獨特的電磁輻射，利用波譜儀對野外采樣進行光譜曲線測量，根據實測光譜與參考資料庫中的參考光譜進行對比，可以確定出樣品的吸收谷，識別出礦物組合。根據曲線的吸收特征，選擇合適的圖像波段進行信息提取。根據量子力學分子群理論，物質的光譜特征為各組成分子光譜特征的簡單疊加。傳感器在空中接收地表物質的光譜特性，因為探測范圍內有干擾介質存在（白云、大氣、水體、陰影、植被、土壤等），因此，在進行蝕變礦物信息提取時，根據干擾物質的光譜曲線出發，進行預處理消除干擾。目前遙感找礦蝕變異常信息的提取有多種方法，例如波段比值法、主成分分析法、光譜角識別法和MPH 技術（MaskPCAandHIS）、混合象元分解等。

2、遙感技術間接找礦的應用

2.1 地質構造信息的提取內生礦產在空間上常產于各類地質構造的邊緣部位及變異部位，重要的礦產主要分布于板塊構造不同塊體的結合部或者近邊界地帶，在時間上一般與地質構造事件相伴而生，礦床多成帶狀分布，成礦帶的規模和地質構造變異大致相當。遙感找礦的地質標志主要反映在空間信息上。從與區域成礦相關的線狀影像中提取信息（主要包括斷裂、節理、推覆體等類型），從中酸性巖體、火山盆地、火山機構及深部巖漿、熱液活動相關的環狀影像提取信息（包括與火山有關的盆地、構造），從礦源層、賦礦巖層相關的帶狀影像提取信息（主要表現為巖層信息），從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與成礦有關的色異常中提取信息（如與蝕變、接觸帶有關的色環、色帶、色塊等）。當斷裂是主要控礦構造時，對斷裂構造遙感信息進行重點提取會取得一定的成效。遙感系統在成像過程中可能產生“模糊作用”，常使用戶感興趣的線性形跡、紋理等信息顯示得不清晰、不易識別。人們通過目視解譯和人機交互式方法，對遙感影像進行處理，如邊緣增強、灰度拉伸、方向濾波、比值分析、卷積運算等，可以將這些構造信息明顯地突現出來。除此之外，遙感還可通過地表巖性、構造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構造信息，如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術是邊緣增強。

2.2 礦床改造信息標志礦床形成以后，由于所在環境、空間位置的變化會引起礦床某些性狀的改變。利用不同時相遙感圖像的宏觀對比，可以研究礦床的剝蝕改造作用;結合礦床成礦深度的研究，可以對此類礦床的產出部位進行判斷。通過研究區域夷平面與礦床位置的關系，可以找尋不同礦床在不同夷平面的產出關系及分布規律，建立夷平面的找礦標志。另外，遙感圖像還可進行巖性類型的區分應用于地質填圖，是區域地質填圖的理想技術之一，有利于在區域范圍內迅速圈定找礦靶區。

三、遙感找礦的發展前景

1、高光譜數據及微波遙感的應用

高光譜是集探測器技術、精密光學機械、微弱信號檢測、計算機技術、信息處理技術于一體的綜合性技術。它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率,成像的同時記錄下成百條的光譜通道數據, 從每個像元上均可以提取一條連續的光譜曲線, 實現了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取, 因而具有巨大的應用價值和廣闊的發展前景。成像光譜儀獲得的數據具有波段多, 光譜分辨率高、波段相關性高、數據冗余大、空間分辨率高等特點。高光譜圖像的光譜信息層次豐富, 不同的波段具有不同的信息變化量, 通過建立巖石光譜的信息模型, 可反演某些指示礦物的豐度。充分利用高光譜的窄波段、高光譜分辨率的優勢, 結合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息, 加強高光譜數據的處理應用能力。微波遙感的成像原理不同于光學遙感, 是利用紅外光束投射到物體表面, 由天線接收端接收目標返回的微弱回波并產生可監測的電壓信號, 由此可以判定物體表面的物理結構等特征。

2、3S 的結合。

3S 是遙感（RS）、地理信息系統（GIS）及全球定位系統（GPS）的簡稱。利用GPS 能迅速定位，確定點的位置坐標并科學地管理空間點坐標。海量的遙感數據需龐大的空間，因此要有強大的管理系統，隨著當今人力資源價格的升高，在區域范圍內找礦時，遙感表現出最小投入獲得最大回報的優勢，那么RS 與GIS 的結合也就勢在必行，因為GIS 更有利于區域范圍的影像管理及瀏覽。隨著3S 技術的進展，遙感數據的可解譯程度與解譯速度得到進一步提高。目前，地質工作者嘗試將3S 與VS（可視化系統）、CS（衛星通訊系統）等技術綜合應用，取得了較好的效果.

3、地物化遙的有機融合

礦床的形成是多種地質作用綜合的結果，礦床形成后又會經歷后期的破壞或者疊加成礦作用，因此，任何一種單一的找礦手段都不可避免地遭遇地質多解性的困擾，實現地物化遙多種找礦方法與手段的有機融合，能有效地提高找礦效果，并從總體上降低找礦成本。目前，以遙感信息為主體，結合地質、地球物理、地球化學等多源地學數據的綜合信息找礦法已經形成。

4、遙感植物地球化學

在高植被覆蓋區實現遙感波譜數據與礦致植物地球化學異常的有機融合，將會較好地推進遙感找礦技術在植被覆蓋區的應用。

四、結束語

遙感技術應用于地質找礦必須以現代成礦理論為指導, 以圖像處理手段和綜合解譯分析為主要工作方法, 密切結合野外地質調查, 建立遙感地質找礦模式, 預測找礦遠景區, 縮小找礦靶區, 實現遙感找礦的日的。遙感技術應用于地質找礦, 在地質工作程度較低、地形條件較差、交通不便的高寒地區具有常規地質方法不可替代的優越性, 應綜合運用多種手段, 進行綜合分析研究, 才能充分發抨遙感技術的優勢, 取得更好的找礦效果。

參考文獻

[1]耿新霞.楊建民.張玉君等．遙感技術在地質找礦中的應用及發展前景［J］.地質找礦論叢.2012，23（2）：89－93．

高光譜遙感技術的應用范文第3篇

[關鍵詞]遙感地質找礦 現狀 發展前景

[中圖分類號] P627 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-4-167-1

1概述

遙感地質找礦是將現代遙感技術運用與對地質的研究中而進行礦產勘查的一種方法。它通過發射電磁波，進而觀察各種地質體（礦物、巖石等）對電磁波的輻射圖像的不同來識別不同的地質體，從而有效的判斷該地區是否有礦產資源。

在20世紀80年代，在礦產勘查中大量的使用了遙感技術，取得了很多業績，90年代后，遙感技術迅猛發展，空間分辨率越來越高，光譜分辨率越來越小，時間分辨率也越來越短。

雖然遙感技術在應用中取得了很大的成績，但是隨著勘探工作的深入，地表的礦產明顯減少，找礦難度越來越大。而依靠于電磁波的遙感技術主要反映的是地表信息，所以，很難解決當前所面臨的地下找礦問題。

2遙感地質找礦的現狀

當前，遙感地質找礦技術已經取得了一些成就。主要表現在遙感信息獲取技術的發展、含礦信息提取技術的發展和含礦信息分析技術的發展三個方面。

2.1遙感信息獲取技術的發展

得到發展的遙感信息獲取技術主要指的是成像光譜技術和成像雷達技術的出現。這兩種技術為地質識別提供了全新的技術手段，使遙感技術不再限制于地表，而是增強了穿透覆蓋物的能力，可以更加有效的探測地質結構。

2.2含礦信息提取技術的發展

含礦信息提取技術的發展主要指的是計算機已經廣泛應用于此技術中。這樣就實現了遙感數據在全球范圍內的傳播，并且可以通過計算機來判讀圖像，對圖像和數據的處理變得更加準確。

2.3含礦信息分析技術的發展

含礦信息分析方法的發展主要體現在高分辨率遙感探測方法的使用和“環境-礦床”新思路的運用。新一代高分辨率遙感探測方法目標明確、方法簡便，能對礦床進行快速的評價。“環境-礦床”新思路的應用將礦床的形成與周圍環境信息乃至整個地球的演化都聯系在一起，綜合性強，對隱藏深的礦產資源的發現具有很大的價值。

3遙感地質找礦的發展前景

3.1國家需求

國家需求是遙感技術找礦的動力。當前，從國家層面來說，礦產資源開發的難度越來越大，礦產資源對國民經濟發展的制約性越來越大。解決這一問題的途徑是，推進地質科技工作的進步，在地質工作中應用高新技術，從而實現地質工作的現代化。遙感技術作為一項高新技術是實現上述目標的一大途徑，所以，要加強對遙感技術的再創新，加大地質勘查的力度。

3.2理念更新

要將傳統的找礦理念更新，不單單應用遙感技術，而是將遙感技術與其他有用的技術相結合，發揮遙感技術更大的優勢。在未來應該努力做到將遙感技術與地學信息結合、將遙感技術與現代信息技術結合、利用地質專業知識來指導遙感技術的應用。

3.3技術發展

遙感地質找礦在技術發展方面的發展前景主要表現在發展基于數字地球的遙感技術、建立立體地質勘查技術體系和應用高光譜遙感技術三個方面。

（1）發展基于數字地球的遙感技術。當今，地質勘探領域中逐漸引入了數字地球的理論方法。將此方法與遙感技術相結合，再加以現代信息技術即將成為找礦的必然趨勢。利用數字地球的遙感找礦技術，能夠在找礦工作中將信息資源進行最大限度的利用，找到常規方法很難發現的地質現象，從而提高對礦產資源的勘查效果。這與當前找礦難度增加、信息資源豐富的時代背景相符合，為找礦提供了新的思路。

（2）建立立體地質勘查技術體系。要將地質找礦與成礦機理研究結合起來，將遙感技術與生物地球化學、地熱作用、生物成礦、地質空間統計分析方法、物化探、磁力、地震探礦方法等理論結合起來，加深對成礦信息的深入理解，建立起立體地質勘查技術體系，才能對隱伏礦床進行深入的理解和詮釋，從而科學的推斷出礦產的位置。

（3）應用高光譜遙感技術。

某一地區的高空間分辨率的光譜遙感數據能為礦產的尋找提供依據。分析高光譜遙感得到的圖譜可以分析出成礦機理，并且能挑選出找礦靶區。不管是在技術層面還是理論層面，這一技術都具有很大的價值。

3.4應用領域

遙感地質找礦在應用領域方面的發展前景主要表現在擴展地域、擴大應用面、全球化和外星找礦四個方面。

（1）我國找礦的地域要得到擴展：可以從人口稠密的地方擴展到人口稀少的地方，從陸地擴展到海洋，從交通便利的地方擴展到交通不便的地區。為先進的遙感技術應用于更廣闊的天地；（2）找礦的應用面要擴大：將找礦的目標由單純的增加資源量擴增為保護環境、防災與找礦相結合的復合層面，促進可持續發展；（3）促進找礦的全球化：要加強全球的合作，使不受國界限制的衛星遙感技術發揮更大的作用，可以為礦藏豐富但是技術落后的國家提供礦藏信息服務；（4）外星找礦：隨著對外星球的探索，可以考慮將探索成果與遙感地質找礦技術相結合，這在未來具有很大的發展潛力。

4結語

作為礦產勘查的一種技術手段，遙感技術已經取得了一定的成就。并且，遙感技術的發展前景十分廣闊，國家需要大力開展遙感地質找礦的工作，所以，相關工作者應該積極研究該技術，并且將此技術與其他的地質理論有機的結合起來，利用先進的數字化技術，擴大找礦區域，促進礦產勘查工作的順利進行。

參考文獻

[1]劉德長，李志忠，王俊虎.我國遙感地質找礦的科技進步與發展前景[J].地球信息科學學報，2011，13（4）：431-438.

[2]耿新霞，楊建民，張玉君，等.遙感技術在地質找礦中的應用及發展前景[J].地質找礦論叢，2008，23（2）：89-93.

[3]丁建華，肖克炎.遙感技術在我國礦產資源預測評價中的應用[J].地球物理學進展，2006，2.

高光譜遙感技術的應用范文第4篇

【關鍵詞】海上溢油；遙感；監測

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

0.引言

在各類海洋污染中，造成主要污染的因素就是海上溢油。由于輪船的碰撞、海上油井的破裂、翻船、海底油田泄露等各種不同的意外事故，造成大海大面積的石油污染，不僅損害海洋、自然環境，對生態環境、人體健康也是一種危害。溢油對海洋的污染已經引起了各國政府的重視，很多國家都建立了海上溢油的探測系統，對近海領域進行巡視、監測和管理。一旦發生溢油事故，能夠在最短的時間內了解到溢油發生的位置以及擴散趨勢。通過建立完整的監測系統，大范圍有效了解海洋面積的動態信息，對于海洋溢油污染進行定量分析，準確反映溢油污染的情況與程度。

1.遙感技術監測海上溢油范圍

海面發生溢油災害后，溢油區域水面的電磁波譜特性發生變化，相對于沒有石油區域的水面有明顯差別，利用這種光譜特性的差異可以劃分油水分界線，從而確定溢油范圍。

1.1可見光、近紅外紅外遙感技術

利用可見光、近紅外紅外波段的遙感監測技術是我國針對溢油污染發展最為成熟的監測技術。在其波段的范圍內，入射物表面的電磁波與物體發生光學作用，監測系統的傳感器通過記錄來源物與入射電磁波發生的反射作用，由于物體不同，對電磁波的反射率也不同。實驗表明，油種的類型以及厚度都會對海面油膜的光譜曲線造成影響，衛星遙感的最佳敏感波段也存在差異[1]。

1.2微波雷達遙感技術

合成孔徑雷達（synthetic aperture radar，SAR）和側視機載雷達（side-looking radar，SLAR）是微波雷達的遙感技術用于溢油范圍監測的兩種雷達。前者是利用多普勒效應，依靠短天線達到高空間分辨率。后者是一種傳統雷達，造價低，空間分辨率與天線長度成正比。現階段，合成孔徑雷達已經被廣泛運用到溢油范圍監測。SAR傳感器通過接收儀器發出的電磁波信號，對物體進行識別。海面的毛細波是可以反射雷達的波束，從而造成海面雜波，在SAR傳感器的圖像上呈現亮圖像，油膜覆蓋海水表面，致使雷達傳感器接收到的波束減少，無法在SAR傳感器上體現亮的顏色。

2.遙感技術監測海上溢油類型

如何判斷海面上的溢油類型，是遙感技術中的模式識別問題，也是遙感監測中較難實現的問題。

2.1激光熒光遙感技術

激光熒光法是利用激光作為激勵光源，激發物質的熒光效應，利用物質的熒光光譜作為信息的參照，通過SAR傳感器的監測，進行輸入遠的熒光光譜分析方法。當物質被光波照射時，基態的物質分子吸收光能量，由原來的能級躍轉移到較高的第一電子單線激發態或者第二電子激發態。所謂的熒光效應，就是指通常情況下，轉移的電子會急劇地降落，降至最低振動能級，并且以光的形式釋放能量。每種物質的熒光譜不同，由于石油油膜中所含有的熒光基質種類的不同以及各種基質比例不同，在相同激光照射條件下所反饋的熒光也不同，熒光譜通常具有不同的強度和形狀，這就是激光熒光遙感技術鑒別溢油種類的原理[2]。

2.2紅外偏振遙感技術

作為一種新穎的遙感監測手段，被動傅里葉變換紅外遙感（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）是一種檢測多原子分子的方法，可以實現多組目標的同時進行檢測與鑒別。這和傳統的紅外遙感技術不同，紅外偏振遙感技術是能夠獲取物質表面的狀態以及物質的信息等相關偏振信息，這樣有助于識別石油的種類。

2.3高光譜遙感技術

在針對溢油種類進行檢測時，需要得到足夠多的光譜信息，高光譜遙感技術是以其寬度與龐大的波段數量為主要特點，使其成為溢油種類的一種可行手段。通過光譜混合分析的方法對溢油高光譜數據進行研究分析。利用Hyerion高光譜衛星數據進行溢油監測研究，對多種原油的高光譜波譜進行分析，同時利用GA-PCA特征進行提取法與SAM-SFF方法對不同的油種的高光譜波進行提取，以達到鑒別油種的差異。

3.遙感技術監測海上溢油量

溢油量取決于溢油油膜的厚度，根據油膜的厚度對其進行分布以及估算，可以大致得出溢油總量。

3.1紫外遙感技術

紫外遙感技術是通過紫外傳感器油膜油層進行探測，對于小于0.05um的薄油層即使在紫外波段也具有很高的反射，通過紫外光與紅外光的疊加，大致可以得到油膜的厚度。但是，紫外遙感技術有一個很大的缺點，就是紫外遙感很容易受到外界環境因素的干擾，一旦受到外界因素的干擾紫外遙感就很容易出現虛假信息。

3.2熱紅外遙感技術

由于油膜在吸收太陽輻射之后會將一部分能量以熱能的形式進行釋放，所以采用熱紅外遙感技術，這種技術中紅外波段包含地物的溫度信息，所以能夠辨別油層的厚度，較厚油層表現為“熱”的特性，中等厚度油層表現為“冷”的特性。經相關研究表明，發生“冷”、“熱”的油膜厚度范圍大致為50-150um之間，而這種技術的最小探測油層厚度大約為20-70um之間，由于厚度的區間很小，所以SAR傳感器的敏感性因此受到限制[3]。

3.3微波雷達遙感技術

由于海洋的海水本身會發射微波輻射，而海上溢油發生以后油膜區域會發射比海水更強的微波信號，水的微波輻射發射率約為0.4，而油的發射率約為0.8，因此在海水背景中，溢油區域呈現亮信號，并且信號強弱與油膜厚度具有一定的比率。通過微波雷達遙感技術監測溢油量，一方面能夠監測海上溢油的范圍，一方面可以通過被動式的微波輻射大致計算油膜厚度。但是，我國這方面的技術還不是很發達，油膜厚度的微波遙感定量技術受到環境、傳感器等多方面因素的影響，其精度仍然有待提高[4]。

4.結語

本文介紹了海上溢油的三大監測指標，海上溢油監測指標分為溢油范圍、溢油類型和溢油量。但是，針對溢油類型和溢油量的監測技術仍不成熟，隨著我國海上溢油監測系統的不斷完善，溢油遙感技術不斷發展，為實現全面監測海上溢油指標而不懈努力。

【參考文獻】

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高光譜遙感技術的應用范文第5篇

關鍵詞：遙感水質監測遙感數據

1水體遙感監測的基本理論

1.1水體遙感監測原理、特點。影響水質的參數有：水中懸浮物、藻類、化學物質、溶解性有機物、熱釋放物、病原體和油類物質等。隨著遙感技術的革新和對物質光譜特征研究的深入，可以監測的水質參數種類也在逐漸增加，除了熱污染和溢油污染等突發性水污染事故的監測外，用遙感監測的水質數據大致可以分為以下四大類：渾濁度、浮游植物、溶解性有機物、化學性水質指標。

利用遙感技術進行水環境質量監測的主要機理是被污染水體具有獨特的有別于清潔水體的光譜特征，這些光譜特征體現在其對特定波長的光的吸收或反射，而且這些光譜特征能夠為遙感器所捕獲并在遙感圖象中體現出來。如當水體出現富營養化時，浮游植物中的葉綠素對近紅外波段具有明顯的“陡坡效應”，故而這類水體兼有水體和植物的光譜特征，即在可見光波段反射率低，在近紅外波段反射率卻明顯升高。

1.2水質參數的遙感監測過程。首先，根據水質參數選擇遙感數據，并獲得同期內的地面監測的水質分析數據。現今廣泛使用的遙感圖象波段較寬，所反映的往往是綜合信息，加之太陽光、大氣等因素的影響，遙感信息表現的不甚明顯，要對遙感數據進行一系列校正和轉換將原始數字圖像格式轉換為輻射值或反射率值。然后根據經驗選擇不同波段或波段組合的數據與同步觀測的地面數據進行統計分析，再經檢驗得到最后滿意的模型方程（如圖）。

圖1：遙感監測水質步驟簡圖

2水質遙感監測常用的遙感數據

2.1多光譜遙感數據。在水質遙感監測中常用的多光譜遙感數據，包括美國Landsat衛星的MSS、TM、ETM 數據，法國SPOT衛星的HRV數據，氣象衛星NOAA的AVHRR數據，印度遙感IRS系統的LISS數據，日本JERS衛星的OPS(光學傳感器)接收的多光譜圖像數據，中巴地球資源1號衛星（CBERS--1）CCD相機數據等。

Landsat數據是目前應用較廣的數據。1972年Landsat1發射后，MSS數據便開始被用于水質研究中。如解亞龍等用MSS數據對滇池懸浮物污染豐度進行了研究，明確了遙感數據與懸浮物濃度的關系；張海林等用MSS和TM數據建立了內陸水體的水質模型；Anne等人用TM和ETM 數據對芬蘭的海岸水體進行了研究。

SPOT地球觀測衛星系統，較陸地衛星最大的優勢是最高空間分辨率達10m。SPOT數據應用于水質研究中，學者們也做了一些研究。如可以利用SPOT數據來估算懸浮物質濃度和估計藻類生物參數。

AVHRR(高級甚高分辨率輻射計)是裝載在NOAA列衛星上的傳感器，每天都可以提供可見光圖像和兩幅熱紅外圖像，在水質監測等許多領域廣泛應用，如1986年，國家海洋局第二海洋研究所用NOAA數據對杭州灣懸浮固體濃度進行了研究。

2.2高光譜遙感數據

2.2.1成像光譜儀數據。成像光譜儀也稱高光譜成像儀，實質上是將二維圖像和地物光譜測量結合起來的圖譜合一的遙感技術，其光譜分辨率高達納米數量級。國內外的學者主要利用的有：美國的AVIRIS數據、加拿大的CASI數據、芬蘭的AISA數據、中國的PHI數據以及OMIS數據、SEAWIFS數據等進行了水體水質遙感研究，對一些水質參數，如葉綠素濃度、懸浮物濃度、溶解性有機物作了估測。

2.2.2非成像光譜儀數據。非成像光譜儀主要指各種野外工作時用的地面光譜測量儀，地物的光譜反射率不以影像的形式記錄，而以圖形等非影像形式記錄。常見的有ASD野外光譜儀、便攜式超光譜儀等。如對我國太湖進行水質監測時，水面光譜測量就用了GRE-1500便攜式超光譜儀，光譜的響應范圍0.30~1.1um，共512個測量通道，主要將其中0.35~0.90um的316個通道的數據用于水質光譜分析。并且非成像光譜儀與星載高光譜數據的結合，可望研究出具有一定適用性的水質參數反演模型。

2.3新型衛星遙感數據。新的衛星陸續升空為水質遙感監測提供了更高空間、時間和光譜分辨率的遙感數據。如美國的LandsatETM 、EO--1ALI、MODIS，歐空局的EnvlsatMERIS等多光譜數據和美國的EO-1Hyperion高光譜數據。Koponen用AISA數據模擬MERIS數據對芬蘭南部的湖泊水質進行分類，結果表明分類精度和利用AISA數據幾乎相同；Hanna等利用AISA數據模擬MODIS和MERIS數據來研究這兩種數據在水質監測中的可用性時發現；MERIS以705nm為中心的波段9很適合用來估算葉綠素a的濃度，但是利用模擬的MODIS數據得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI數據和HyMap數據結合，對德國梅克萊堡州湖區水質進行了監測，為營養參數和葉綠素濃度的定量化建立了算法。

3水質遙感存在的問題與發展趨勢

3.1存在的問題：①多數限定于定性研究，或進行已有的航空和衛星遙感數據分析，卻很少進行定量分析。②監測精度不高，各種算法以經驗、半經驗方法為主。③算法具有局部性、地方性和季節性，適用性、可移植性差。④監測的水質參數少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數。⑤遙感水質監測的波段范圍小，多集中于可見光和近紅外波段范圍，而且光譜分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究。

3.2發展趨勢

3.2.1建立遙感監測技術體系。研究利用新型遙感數據進行水質定量監測的關鍵技術與方法，形成一個標準化的水安全定量遙感監測技術體系，針對不同類型的內陸水體，建立多種水質參數反演算法，實現實驗遙感和定量遙感的跨躍，從中獲得原始創新性的成果。

3.2.2加強水質遙感基礎研究。加深對遙感機理的認識，特別是水質對表層水體的光學和熱量特征的影響機理上，以進一步發展基于物理的模型，把水質參數更好的和遙感器獲得的光學測量值聯系起來；加深目視解譯和數字圖象處理的研究，提高遙感影象的解譯精度；增強高光譜遙感的研究，完善航空成像光譜儀數據處理技術。

3.2.3開展微波波段對水質的遙感監測。常規水質遙感監測波段范圍多數選擇在可見光或近紅外，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究情況。將微波波段與可見光或近紅外復合可提高對表面水質參數的反演能力。

3.2.4拓寬遙感水質監測項。現階段水質遙感局限于某些特定的水質參數，葉綠素、懸浮物及與之相關的水體透明度、渾濁度等參數，對可溶性有機物、COD等參數光譜特征和定量遙感監測研究較少，拓寬遙感監測項是今后的發展趨勢之一。應加強其他水質參數的光譜特征研究，以擴大水質參數的定量監測種類，進一步建立不同水質參數的光譜特征數據庫。

3.2.5提高水質遙感監測精度。研究表明利用遙感進行水質參數反演，其反演精度、穩定度、空間可擴展性受遙感波段設置影響較大，利用星載高光譜數據進行水質參數反演，對其上百的波段寬度為10nm左右的連續波段與主要水質參數的波譜響應特性進行研究，確定水質參數診斷性波譜及波段組合，形成構造水質參數遙感模型和反演的核心技術，提高水質監測精度。

3.2.6擴展水質遙感監測模型空間。系統深入的研究水質組分的內在光學特性，利用高光譜數據和中、低分辨率多光譜數據進行水質遙感定量監測機理研究，進行水質組分的

定量提取和組分間混合信息的剝離，消除水質組分間的相互干擾，建立不受時間和地域限制的水質參數反演算法，形成利用中內陸水體水質多光譜遙感監測方法和技術研究低分辨率遙感數據進行大范圍、動態監測的遙感定量模型。

3.2.7改進統計分析技術。利用光譜分辨率較低的寬波段遙感數據得到的水質參數算法精度都不是很高，可以借鑒已在地質、生態等領域應用的混合光譜分解技術，人工神經網絡分類技術等，充分挖掘水質信息，建立不受時間和地域限制的水質參數反演算法，提高遙感定量監測精度。

3.2.8綜合利用“3S”技術。利用遙感技術視域廣，信息更新快的特點，實時、快速地提取大面積流域及其周邊地區的水環境信息及各種變化參數；GPS為所獲取的空間目標及屬性信息提供實時、快速的空間定位，實現空間與地面實測數據的對應關系；GIS完成龐大的水資源環境信息存儲、管理和分析。將“3S”技術在水質遙感監測中綜合應用，建立水質遙感監測和評價系統，實現水環境質量信息的準確、動態快速，推動國家水安全預警系統建設。參考文獻：

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