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激光遙感技術范文第1篇

從大氣學到醫療光學，光散射與輻射轉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，主要內容是光散射問題中的最先進理論，同時就這些問題給出實驗及理論研究技術方面的解決方案。本書的重點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.利用極地濁度計測量冰晶和浮質光散射：設計與測量。這項工作對于冰云遙感與氣候學非常重要。與光散射領域中的非球形粒子的光散射基本理論相關，冰云中也包含著許多不規則形狀的粒子，真實云朵中可回應形狀與大小分布的特性描述也是很重要的；2.波長級大小不規則粒子的光散射。不幸的是，這項技術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，這個技術對于復雜形狀、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域有限差分解決方案。這一章主要介紹了時域有限差分法（FDTD）的最近進展，重點在粒子和表面散射算法中的FDTD算法以及FDTD網格截斷的各向異性完全匹配層和奇異散射場各向異性完全匹配層吸收臨界狀態；4.時域有限差分計算方法的進展。FDTD和DDA算法都是建立在求解麥克斯韋方程的直接結果上，沒有考慮波動方程，這種算法在一些簡單形狀的粒子中，比如球形和回轉橢球中是比較常見的處理。

第二部分是輻射轉移與遙感，這個部分的主要內容是輻射轉移理論的應用與對各種混亂介質的性質的光學測量方法，含第5-7章：5.耦合系統（如大氣—水面（耦合系統、大氣—冰雪耦合系統等）中的輻射轉移；6.云朵與浮質遙感短波輻射的機載光譜測量與能量預算研究。主要內容是光譜信息如何在云朵和浮質的遠程遙感中起作用；7.光學測量中雪信息的還原。本章的主要內容是利用衛星資料確定雪晶粒大小，現在這項技術已經成為雪光學反問題的標準解決方式。

本書獻給D.Tanre—空間浮質遙感方面的先驅者。適合從事光散射以及輻射轉移、遙感和相關領域的科研人員和研究生閱讀和參考。

激光遙感技術范文第2篇

關鍵詞：高光譜遙感；葉面積指數（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文獻標識碼：A 文章編號：

引言

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

現代遙感技術應用于農業生產已經有 20多年的歷史,該技術在作物認別、 面積計算、作物長勢監測、災害評估和產量估計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的地物光譜圖像的遙感技術，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傳感器達到了0.4~14.5um）、波段數較多（如美國 Analytical Spectral Devic公司生產的 FieldSpec Pro FR2500型背掛式野外高光譜輻射儀輸出波段數多達2150個）、每個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]。高光譜遙感與常規遙感的區別在于常規遙感又稱寬波段遙感, 每個子波段的波段寬度一般為100 nm,且波段在波譜上不連續,并不完全覆蓋整個可見光至紅外光 (0.4～2.4μm)光譜范圍[3]。高光譜遙感的出現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在高光譜遙感中能被探測到。

目前，國內外在利用高光譜遙感手段反演植物的綠色葉面積指數，進而控制精準農業生產的技術方面有很多的研究。植物的綠色葉面積指數（LAI）是表征植被光合面積大小和冠層結構的重要參數。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、通風透光、雨水的吸收等密切相關，同時還是作物生產中判斷作物長勢優劣的重要參數。因此，實時、動態監測作物LAI值狀況具有重要意義。而高光譜遙感技術以其快速、無損和大面積探測等特點，正逐步成為LAI值估測的有力工具。

葉面積指數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反演植物的綠色葉面積指數，進而指導精準農業這一領域的相關研究較多，但綜合地總結并指導相關反演模型建立方法的文獻卻不多。本文在該領域各位先驅研究學者的研究、實踐基礎上，比較系統地總結出了高光譜植被指數與農作物葉面積指數之間定量模型的建立方法應當包括試驗田建立、光譜數據采集、LAI值測定、HVI值計算、反演模型的生成五個步驟，并闡述了反演模型用于實際生產中的農作物LAI值的反演評估情況。

2.1試驗田的建立

為了確定農作物葉面積指數（LAI）與農作物光譜特性之間的定量關系，一般需要針對欲研究的農作物建立試驗田，試驗田要充分模擬自然界中該農作物在各種生長情況下的理化特征，如農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，便于之后采集的農作物高光譜數據具有一般性。

目前國內外主要采取物理脅迫以及化學脅迫的方法對試驗田中的農作物作相關處理，使試驗田中的農作物盡可能全面的包含在自然界中的各種生長情況。通過脅迫實驗使所采集到的農作物光譜數據包含了農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性和一般性。

2.2農作物高光譜數據測量

激光遙感技術范文第3篇

關鍵詞：遙感 森林資源 調查

遙感作為獲取地球表面時空多變要素的先進方法，是地球系統的科學研究的重要組成部分，是對全球變化進行動態監測不可替代的手段。利用遙感技術進行森林資源管理、抽樣調查、航片判讀、監測森林火災和病蟲害有十分重要的意義。20世紀70年代末至80年代初，許多林業先進的國家把航天遙感用于森林資源調查和森林災害監測。林業遙感具有宏觀性、獲取信息快、重復周期短和成本低等特點。航空遙感已成為森林調查和災情監測的必要手段。航天遙感已在全國性或大面積林區的森林資源清查和災情監測得到應用，都具有廣闊的發展前景。

1、遙感技術的分類

按遙感平臺的高度和特點，一般分為航天遙感、航空遙感、近地遙感。①航天遙感。又稱衛星遙感。指軌道高度在100000米以上的人造衛星、航天飛機和天空實驗室等遙感。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，用于監測大氣活動的氣象衛星所獲取的遙感圖像的地面分辨率為1.1～1.4公里；用于資源勘測與環境監測的陸地衛星或資源衛星為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星或航天飛機一般可達 5～10米。②航空遙感。利用飛機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展了航空攝影測量學的原理和方法，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較小，技術處理過程較復雜，生產周期較長，主要適用于城市管理、工程設計、污染監測和災情調查等方面。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監測。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0.1～0.2℃。用于城市熱島、溫泉、海面溫度、埃爾尼諾現象、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化、海面赤潮、海洋初級生產力的估算等。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?？捎糜诘刭|勘探、資源調查等。⑤多譜段遙感。利用幾個不同波段范圍，同時對某一地物或地區進行遙感，對獲得的信息加以組合，以獲取有關物體的更多的信息。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。用于大地測量的衛星定位、活動斷層地形變化和 40～200米以內水下地形的測繪等。

2、林業遙感的應用范圍

20世紀20年代開始試用航空目視調查和空中攝影；30年代采用常規的航空攝影編制森林分布圖；40年代航空像片的林業判讀技術得到發展，開始編制航空像片蓄積量表；50年展了航空像片結合地面的抽樣調查技術；60年代中期，紅外彩色片的應用促進了林業判讀技術的進步，特別是樹種判讀和森林蟲害探測；70年代初，林業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，陸地衛星圖像在林業中開始應用，并在一定程度上代替了高空攝影；70年代后期，陸地衛星數據自動分類技術引入林業，多種傳感器也用于林業遙感試驗；80年代，衛星不斷提高空間分辨率，圖像處理技術日趨完善，伴隨而來的是地理信息，森林資源和遙感圖像數據庫的建立。抽樣調查中，觀測和調查的單位是單元。單元的集合體稱總體。總體的范圍可以大至全國，小至一個林分?？傮w和單元的劃分關系到調查成本，乃至調查的成效。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，常被用作調查方法的名稱，如帶狀樣地調查，點抽樣等。

2.1 森林經理調查

運用航空像片按調查因子判讀（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量有代表性的樣點，然后持像片到樣點實測各項林分調查因子，計算出小班各因子的平均值和蓄積量；②樣地實測法。在勾繪的小班內設置帶狀或方形樣地，進行每木檢尺，然后計算樣地和每公頃蓄積量；③分層抽樣法。根據航空像片上林分影像特征進行分層（即分類型），判讀勾繪分層小班，應用分層抽樣法（見森林抽樣調查）估測總體森林蓄積量；④像片判讀與實測回歸法。即利用航空像片判讀蓄積量與地面實測蓄積量進行回歸估計；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量因子，建立多元線性回歸方程，然后根據小班判讀因子估測小班蓄積量。

2.2 森林火災和病蟲害探測

利用遙感技術可以觀察火災發生條件，有利于盡早發現火情，以便及時采取預防救災措施。主要包括下列內容：①森林火災等級劃分。即為調查森林火災在地域上分布的特點而進行的大區域宏觀分類?？筛鶕种脖?、氣候狀況及火源分布，利用衛星圖像目視判讀劃分；也可利用近紅外波段影像對林區水熱分布狀況反應比較靈敏的特性，應用電子計算機數字圖像處理，提取植被、氣候和火源分布的信息劃分火險區。最后根據所獲得的有關森林植被易燃性能、燃燒環境的和火源密度等信息，綜合確定火險等級，編繪森林火災危險分類圖。②森林火災探測。應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，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上，可以監視森林火災的蔓延發展情況，能夠發現地面上直徑6米的火情，以至地表下腐殖層里的火情。③森林火災損失調查。森林植被火燒以后，地被波譜發生變化，在陸地衛星多光譜圖像上就會發生與正常林地不同的異常反映?；馃E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。在實際工作中使用這兩個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，還能估計火燒跡地年齡，繪制火場和森林火災強度圖。

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生異?，F象。因此可用航空光譜輻射計和紅外輻射計加以探測。如松樹病蟲為害中期的針葉內部結構被破壞，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），就可發現受害和健康樹反射特性曲線的明顯差異。在病蟲害初期，針葉內部和葉綠素含量發生變化，則會在近紅外波段里（0.7～1.3微米）發現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，早期探測到病蟲災害，甚至可從這種影像上統計受害株數，劃分受害程度?，F在已可利用衛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進行重復探測以比較災情發展情況，可比目測提前幾天至十幾天發現病蟲害。