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  • 遥感在资源环境中的应用张晓丽老师资源与环境学院
  • 遥感在环境中的信息提取

    千次阅读 2015-10-15 20:15:03
    利用遥感技术对环境进行监测,遥感技术具有其他技术手段无法媲美的优势,可以获取生态环境变化的基本地面面资料,...如下图是遥感在环境中的应用分类。 图:遥感在环境中的应用分类 1.  大气环境 大气环境的遥感
    

    利用遥感技术对环境进行监测,遥感技术具有其他技术手段无法媲美的优势,可以获取生态环境变化的基本地面面资料,能够提供诸如沙漠化进程、土地盐渍化和水土流失、生态环境恶化(如酸雨对植被的污染)、工业废水和生活污水对水体的污染、石油对海洋的污染等基本状况和发展程度的数据和资料。如下图是遥感在环境中的应用分类。


    图:遥感在环境中的应用分类

    1.     大气环境

    大气环境的遥感调查主要指通过遥感手段调查大气污染源的分布、污染源周围的扩散条件、污染物的扩散影响范围等,并辅以少量地面同步监测数据,可以定量分析污染物浓度的梯度变化值。

    • 污染源监测

    影像越来越清晰,可用于监测固定源污染源信息,如在卫星影像上能清楚地看到炭黑厂的黑烟尘;利用具有热红外波段、覆盖范围广的气象卫星数据可以监测全国的秸秆焚烧点。

    • 污染物定量监测

    卫星传感器不断发展,科学家已经开始追踪由森林大火、工业排放和城市排放产生的大气污染情况。

    • 痕量气体成分监测

    痕量气体包括臭氧(O3 )、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、甲烷(CH4 )等,对全球大气环境及生态引起重大的影响,例如光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层破坏等无不与痕量气体有关。遥感可以快速获取大范围内痕量气体的定量信息。

    • 气溶胶监测

    气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒,通常所指的烟、雾、尘等都属于气溶胶。气溶胶不仅影响全球变化,而且也是影响区域大气环境质量的主要因素。已经证明,遥感是一种监测从局地到全球气溶胶分布的强有力的手段。

    • 灾害性大气监测

    灾害性大气污染主要是沙尘暴,卫星图像拥有红外通道,可以确定沙尘暴的位置,同时它所具有的高时间分辨率(1小时重返) ,更有利于大尺度监测沙尘暴的运动轨迹。目前沙尘暴研究和监测的主要是利用遥感手段。此外,还可以监测大雾、霾等大气。

     

       这张图片显示的是1997年印尼和印度洋沿岸的污染情况。白色代表的是大火产生的浮尘;绿色、黄色和红色代表的是对流层的臭氧在不断增加。

    2.     水环境

    水环境遥感监测的任务是通过对遥感影像的分析,获得水体的分布、泥沙、有机质、化学污染等状况和水深、水温等要素的信息,从而对一个地区的水资源和水环境等做出评价,为环境、水利、交通、航运等部门提供决策支持。应用遥感技术,可以快速监测出水体污染源的类型、位置分布以及水体污染的分布范围等。水体及其污染物的光谱特性是利用遥感信息进行水环境监测和评价的依据。

    • 水体富营养化监测

    水体富营养化是指氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象,这种现象在江河湖泊中称为水华,在海中则叫做赤潮。水体富营养化遥感监测是通过分析水体反射、吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特征与富营养化水质参数浓度之间的关系,建立富营养化水质参数的定量遥感反演模型,并分析各水质参数之间的相关性,建立适当的富营养化评价模型。利用卫星遥感进行大范围湖泊、海洋富营养化空间分布及动态评价,具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势,还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向以及影响范围等特征。

    • 悬浮固体

    水中悬浮固体(ss)含量是水质指标的重要参数之一。SS不仅可以作为水体污染物的示踪剂,其含沙量的多少还直接影响水体的透明度、水色等光学性质。一般来说,对可见光遥感而言,058068um对不同泥沙浓度出现辐射峰值,即对水中泥沙反应最敏感,是遥感监测水中悬浮物质的最佳波段。在实际监测当中,选择与悬浮物质浓度相关性好的波段,结合实测悬浮物质的数据进行分析,从而建立特定波段辐射值与悬浮固体浓度之间的关系模型,然后进行反演得出悬浮固体的浓度。

    •  油污染

    遥感监测油污染不仅能够发现污染源、确定污染的区域范围和估算油的含量,而且通过连续监测,能够得到溢油的扩散方向和速度,预测将会影响的区域。

    • 热污染

    由于人类活动向水体排放的“废热”引起环境水体的增温效应而产生的污染称之为水体热污染。水体热污染可直接影响到水生生物的多样性,导致局部生态系统的破坏,从而影响人类的生产生活。遥感监测水体热污染是一种有效的宏观监测手段,目前主要的探测方法有热红外遥感和微波遥感。


    利用ERS雷达影像准确跟踪并监控地中海油污

    3.     生态环境

    • 土地覆盖监测

    土地覆盖是人地相互作用过程的最终体现,也是地球表层系统最明显的景观标志,土地覆盖变化又会引发一系列环境的改变。遥感技术因其能提供动态、丰富和廉价的数据源已成为获取土地覆盖信息最为行之有效的手段。

    • 森林覆盖监测

       森林是陆地生态系统的主体,是人类赖以生存的基础资源。传统五年一次的一类调查和十年一次的二类调查存在更新周期长、历经时间长、样地易被特殊对待、数据可比性差等缺陷,难以科学、准确评估森林资源和生态状况变化。

    遥感具有宏观性、客观性、周期性、便捷性等特点,已经在森林资源清查(一类调查)和规划设计调查(二类调查)中大显身手。

    • 草地覆盖监测

    草地是仅次于森林资源的陆地植物资源。遥感技术在草地资源调查、分类和制图中得到应用,大大地提高了草地资源调查与制图的精度,促使草地分类由定性逐渐走向定量化,可以完成草地退化监测与评估,节省了人力、物力和财力。

    • 湿地资源监测

    湿地是地球上水陆相互作用形成的独特的生态系统,是自然界最富生态多样性的景观和人类最重要的生存环境之一。

    实时监测湿地种类及其数量,为湿地的保护提供第一手材料显得尤为重要。遥感技术具有观测范围广,信息量大,获取信息快,更新周期短,节省人力物力和人为干扰因素少等诸多优势,已经成为湿地研究的有力手段。可以提取湿地边界、进行湿地分类、湿地动态变化监测等。

    •  生态环境质量评价

    国家环保总局发布了《生态环境状况评价技术规范》,其中规定生态环境质量指数计算公式,公式中包括:林地面积、草地面积、湿地面积、耕地面积、建筑用地面积、未利用土地面积、湖泊面积、河流长度等参数。这些参数都有赖于遥感手段获取。

     


    黄河河口三角洲湿地遥感通过对多年的监测,可以得到湿地面积变化及空间格局的变化

    4.     城市环境

    城市的飞速发展带来了一系列环境问题。遥感以其快速、准确和实时地获取资源环境状况及其变化数据的优越性,成为城市环境监测的主要手段。

    •  城市扩张监测

    随着我国城市化进程日益加快,城镇用地规模迅速扩张。它不仅占用了大量的土地资源,而且也对城市周边的生态环境产生巨大的影响。大量的研究表明,利用卫星遥感影像可以获取城镇用地信息,从而揭示城市扩张的动态变化是监测城市扩张的有效方法,与统计数据分析方法相比更具实时性和可靠性。

    • 城市热岛监测

    快速城市化进程改变了地表下垫面的理化性质。原本是土壤、草地和水体等比热大的自然表面被水泥、沥青等比热小的表面代替,这不仅改变了反射和吸收面的性质,还改变了近地面层的热交换和地面的粗糙度,使大气的物理状况受到影响。热岛效应容易产生酸雨,破坏城市及周边地区的生态环境。

    传统实地观测法的点位密度低,数据同步性和空间代表性差,要想细致地研究城市热岛的平面分布、内部结构特征尚有一定困难。遥感监测时相多、范围广、能长期连续观测,不受气候影响,可以进行大面积地表温度测定,且通过遥感手段获取的观测资料时间同步性好。随着当前高分辨率卫星热红外遥感技术的发展完善,它在城市热岛研究中发挥着越来越重要的作用。

    • 城市绿地调查

    城市绿地是城市中唯一有生命的基础设施,在改善城市生态环境和人居环境起着积极的作用,也是城市生态系统中的重要组成部分。城市绿地含量逐渐成为衡量城市生活质量的一个重要指标。

    随着高分辨率遥感图像在国内广泛应用,给城市绿地信息提取提供了更为有效而便捷的手段。

    •  固体废弃物监测

    地面垃圾乱堆放造成的环境污染在我国各大城市乃至乡村随处可见,“垃圾围城”的现象已十分普遍。利用遥感技术对固体废弃物进行监测管理,即根据有关的遥感图像解译标志,定期利用高光谱和高分辨率遥感图像进行固体废弃物堆积的监测。

    固体废弃物遥感监测的内容有:工业、生活垃圾的堆放状况,堆放点的分布,堆放点的面积、数量等。

    • 城市环境质量评价

    城市环境质量评价一般采用综合指数法,即计算环境质量值(或环境质量指数)。通过遥感手段可以获取计算公式中的一些参数,如城市地形地貌、地质、土壤、植被等。

     



    利用10个时相的TM/SPOT遥感影像,获取东莞市1988年到2006年间的城市扩张、土地利用变化等信息,评价城市生态环境变化过程

    5.     环境灾害

    •  突发事件

       近年来,重大环境污染和生态破坏事故不断发生,如油船严重泄漏、大爆炸,大量有毒气体泄漏,重大的水质污染等等。而在这些事故突然发生时,现有常规手段根本无法实现迅速、准确、动态的监测与预报,以致环保和有关部门难于快速、恰当地作出决策。需要利用遥感技术及时发现环境事故,对事故的发生和发展进行监测与跟踪评估,制定紧急对策和措施。

    • 自然灾害

    沙尘暴、旱涝、地震、海啸、滑坡、泥石流等自然灾害除了会造成直接的财产损失外,还会对环境造成短期或者长期的影响。

    基于高时间分辨率的遥感影像可以快速监测短期的环境变化,基于多时间段的遥感影像可以监测长期、缓慢的环境变化。


    墨西哥湾溢油遥感监测,通过实时监测原油流向及扩散面积,评估影响生态环境的范围及程度。

    6.     重大项目/工程遥感监测

    许多重大开发项目、重大工程不仅工程时间长,而且波及面广,工程建设的后续影响难以预料,所以需对工程效果进行长期跟踪监测,如三峡工程、南水北调工程、青藏铁路工程、上海浦东开发区等引起的环境问题及工程建成后的环境状况令世人注目。

    利用遥感技术进行动态、连续、准确的监视与评价辅助重大工程的规划、开展和决策,如2008年的北京奥运会完美落幕,遥感技术作出重要的贡献。

    • 申奥之前,遥感技术测定北京的气象和环境数据,保障奥运会召开的时间;
    • 筹办阶段,遥感技术帮助北京进行地形规划,监控场馆建设进度及质量,制定完整的安全保卫电子信息系统;
    • 奥运会举行期间,遥感技术时刻为奥运场馆的安保、交通提供便利。在奥运召开前期,中科院面向北京奥运大气环境保障需求,由中科院主持的“北京及周边地区奥运大气环境监测和预警联合行动计划”项目,为北京市政府的大气环境保障决策提供了有力的支撑。
    • 此外在奥运会期间,中科院遥感所提供了青岛浒苔分布卫星遥感监测图、分析报告和奥帆赛区浒苔面积及周边海域浒苔分布、重量估算;确定浒苔灾害发源地点和时间;提供了奥帆赛区浒苔面积、密集度航空遥感高精度定量监测结果。为决策部门提供准确的数据支持和决策依据。
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  • 遥感技术资源环境中的应用遥感方面土地利用,再调查。再利用开发的一手资料
  • IKONOS遥感影像城市生态环境中的典型应用研究-IKONOS遥感影像城市生态环境中的典型应用研究.pdf IKONOS遥感影像城市生态环境中的典型应用研究
  • 我国环境遥感应用领域的发展经历了从单纯的环境监测发展到了环境区划、环境影响评价和预测研究等。遥感水环境监测从一次性监测发展到了连续动态监测,从个别指标的定性研究扩展到了多目标...遥感在水污染监测中的应用

           我国环境遥感应用领域的发展经历了从单纯的环境监测发展到了环境区划、环境影响评价和预测研究等。遥感水环境监测从一次性监测发展到了连续动态监测,从个别指标的定性研究扩展到了多目标、多层次的模型研究和定量分析,从单一卫星数据源的应用发展到了多数据源、多时相、多分辨率遥感数据的应用。遥感在水环境监测中发挥着越来越大的作用。

          水环境的遥感监测是基于污水的光谱效应。遥感在水污染监测中的应用发展很快,现在已可测出水体的叶绿素、泥沙含量、水温、水色等信息,还可对环境污染事故进行遥感跟踪调查、预报事故发生点、污染面积、扩散程度及方向,估算污染造成的损失并提出相应的对策。

          基于 TM 影像,应用 GIS 平台,提取某区域湖泊信息,利用空间建模工具计算出温度植被指数 TNDVI,研究湖泊水域内部水污染空间分布规律。利用计算机自动分类与人机交互式解译方式获取土地利用数据,进而提取湖泊水体信息。主要监测水体富营养化情况, 考虑到水体温度和叶绿素对水体富营养化的影响,对计算温度植被指数(TNDVI)再分类提取

    温度植被指数(TNDVI)可利用空间建模获取,计算函数为:

    TNDVI=Sqrt[(Band4-Band3/Band4+Band3)+0.5]

    TNDVI 计算后,根据经验和野外验证(实测数据)对 TNDVI 指数分为四级指标,即:

    0.41≤TNDVI<0.46 轻污染水体

    0.46≤TNDVI<0.50 中等污染水体(轻)

    0.50≤TNDVI<0.55 中等污染水体(重)

    0.55≤TNDVI≤0.63 重污染水体


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  • 水质遥感及其环境监测中的应用a.pdf
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  • 城市的飞速发展带来了一系列环境问题。遥感以其快速、准确和实时地获取资源环境...遥感在城市环境监测中的应用,应在!" 的基础上,形成系统的技术方法和规范,并加快城市环境遥感监测的指 标体系和国家环境信息系统建设
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  • 遥感在水利中的应用总结

    千次阅读 2015-10-19 01:51:20
    遥感技术,早期设计时就利用波谱信息采集特性(最早主要用于水体和植被调查)发展到今天已具备从紫外、可见光、红外、远红外直至雷达等各种波长构成不同遥感波段。这些不同波段数据信息,再经过计算机...
    

    我国地域辽阔,人口众多,水资源紧缺,时空分布差异大,水旱灾害频繁。随着经济的增长、人口的增加、环境的变化,水资源的问题越来越受到中央及各级政府的重视。遥感技术,在早期设计时就利用波谱信息采集的特性(最早主要用于水体和植被的调查)发展到今天已具备从紫外、可见光、红外、远红外直至雷达等各种波长构成的不同遥感波段。这些不同波段的数据信息,再经过计算机的处理和信息提取之后,就会产生大量的各种专业信息,如对水体、植被、水系、地质、灾害、地结构造、水土流失、海岸侵蚀,以及全天侯的水情、水灾监测等。

    如下图是遥感在水利中的应用分类。

    遥感在水利中的应用总结
    图:遥感在水利中的应用分类

    1.      水资源管理

    • 地表水体调查

    通过遥感手段,可以快速获得广大地区的全面、客观、准确河流、水库、湖泊等地表水体信息。一些人迹罕至或人迹难至的地方,传统的观测几乎不可能。利用遥感技术可以克服传统手段高投入、长周期、低效率的缺点。

    •   地表水体动态监测

    对同一地点所获取的不同时相的遥感影像对比分析,可以定性或者定量地确定地表覆盖特征和变化过程。

    如基于多个不同时相的遥感影像提取一个湖水面分布范围,这样就获得了这几年湖面动态变化的数据。同时结合气象站相同年间气象观测资料,湖出水口水位高程数据等水文资料,可以得到导致湖面变化的成因

    • 水文地质调查

    对不同时相的遥感影像进行分析处理,帮助人们直观地了解地质体和地质构造以及其他各种与水文地质条件有关的遥感可见地面现象,并可进而分析其所反映的水文地质条件及其变化,如浅部地下咸水、淡水的分布及其变化情况,盐渍化土壤的分布与演变,土壤沙化情况及其演变、水土保持现状及其变化,以及地下水的蒸发蒸腾、地面沉降等,最终用于研究调查区水文地质条件的全过程。

    • 水资源评价

    利用遥感技术进行下垫面属性分类,计算其分类面积,选取经验参数及入渗系数。根据多年平均降水量,计算出多年平均地表径流深、入渗补给量。两者之和扣去重复计算的基流量即为多年平均水量,对国内某些流域进行估算的相对误差小于7%,尤其适用于无水文资料地区。此外,根据遥感资料提供的积雪分布、积雪量、雪面湿度,用融雪径流流域模型估算融雪水资源和流域出流过程的相对误差在10%左右。如水科院遥感中心运用TM/ETM+遥感数据对藏南地区积雪、植被和土地利用和水系流域分布等分析,进行水资源评估。

    •  积雪覆盖调查

    积雪是地球重要的淡水资源,传统监测主要靠气象台站 ,由于气象台站分布有限 ,仅靠气象记录分析来判断积雪区域有很大的局限性。随着遥感技术的发展 ,卫星遥感数据已逐步成为我国许多地区积雪监测不可缺少的有效工具 ,在我国冬季积雪监测和雪灾分析中发挥了重要的作用。

    遥感除了可以调查积雪的分布范围和面积,还能定量获取积雪深度、积雪湿度、积雪纯度等。

    • 湿地资源调查

    湿地是地球上水陆相互作用形成的独特的生态系统,是自然界最富生态多样性的景观和人类最重要的生存环境之一。

    实时监测湿地种类及其数量,为湿地的保护提供第一手材料显得尤为重要。遥感技术具有观测范围广,信息量大,获取信息快,更新周期短,节省人力物力和人为干扰因素少等诸多优势,已经成为湿地研究的有力手段。可以提取湿地边界、进行湿地分类、湿地动态变化监测等。

     

    遥感在水利中的应用总结
    青海湖:周长360公里,面积达4583平方公里

    2.      水环境监测

    水环境遥感监测的任务是通过对遥感影像的分析,获得水体的分布、泥沙、有机质、化学污染等状况和水深、水温等要素的信息,从而对一个地区的水资源和水环境等做出评价,为环境、水利、交通、航运等部门提供决策支持。应用遥感技术,可以快速监测出水体污染源的类型、位置分布以及水体污染的分布范围等。水体及其污染物的光谱特性是利用遥感信息进行水环境监测和评价的依据。

    • 水体富营养化监测

    水体富营养化是指氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象,这种现象在江河湖泊中称为水华,在海中则叫做赤潮。水体富营养化遥感监测是通过分析水体反射、吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特征与富营养化水质参数浓度之间的关系 ,建立富营养化水质参数的定量遥感反演模型,并分析各水质参数之间的相关性 ,建立适当的富营养化评价模型。利用卫星遥感进行大范围湖泊、海洋富营养化空间分布及动态评价,具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势,还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向以及影响范围等特征。

    • 悬浮固体

    水中悬浮固体(ss)含量是水质指标的重要参数之一。SS不仅可以作为水体污染物的示踪剂,其含沙量的多少还直接影响水体的透明度、水色等光学性质。一般来说,对可见光遥感而言,058068um对不同泥沙浓度出现辐射峰值,即对水中泥沙反应最敏感,是遥感监测水中悬浮物质的最佳波段。在实际监测当中,选择与悬浮物质浓度相关性好的波段,结合实测悬浮物质的数据进行分析,从而建立特定波段辐射值与悬浮固体浓度之间的关系模型,然后进行反演得出悬浮固体的浓度。

    •   油污染

    遥感监测油污染不仅能够发现污染源、确定污染的区域范围和估算油的含量,而且通过连续监测,能够得到溢油的扩散方向和速度,预测将会影响的区域。

    •   热污染

    由于人类活动向水体排放的“废热”引起环境水体的增温效应而产生的污染称之为水体热污染。水体热污染可直接影响到水生生物的多样性,导致局部生态系统的破坏,从而影响人类的生产生活。遥感监测水体热污染是一种有效的宏观监测手段,目前主要的探测方法有热红外遥感和微波遥感。

     

    遥感在水利中的应用总结
    影像上赤潮

    3.      水土保持

    水土保持工作是由土壤侵蚀调查、水土保持规划、土壤侵蚀治理和水土保持监督等四个环节组成,土壤侵蚀调查是这四个环节的基础。

    • 土壤侵蚀监测

    遥感和地理信息系统方法被广泛应用到土壤侵蚀调查工作中,如开展了多次的全国土壤侵蚀遥感普查工作。

    • 水土保持治理与监督

    通过遥感手段可以获得植被盖度、土地利用分类、土壤墒情及蒸发量等信息,这些信息可以为水土保持治理与监督提供决策。应用方向包括水土流失监测、退耕还林/退牧还草遥感监测等。

     

    遥感在水利中的应用总结
    基于遥感获取土壤类型信息

    4.      水利工程监测

    • 工程选址

    利用遥感手段提取工程区域的地形、地貌、岩性、土壤、植被信息,为工程的选址和规划提供第一手资料;对项目可选的位置、线路进行可行性进行分析评估进而选择最佳的位置、线路;对水利工程对环境的影响进行预评估;对牵涉到移民,土地征用等需要补偿的问题可以利用对遥感图像分类等信息提取方法调查面积。

    • 工程进度监测

    工程中的进程监测,实时监测工程的进展和工作进行中对周围环境的影响。

    • 工程效益评估

    工程后的效益评估,用遥感技术调查水利工程后产生的直接响应因子,如水利灌溉工程,监测灌溉区域农作物的长势,水坝建成后实际的蓄水能力等。

     

    遥感在水利中的应用总结
    利用遥感手段获取区域内农作物长势,评价水利工程布设盲区、有灌溉相比无灌溉的效益等。

    5.      防洪抗旱

    • 洪灾监测

    遥感技术很早就开始用于洪涝灾害调查。19871989 年,水利部遥感技术应用中心、中国科学院、国家测绘局和空军合作,先后在永定河、黄河、荆江地区、洞庭湖和淮河进行了防洪试验,建立了洪涝灾害监测的准实时全天候系统。1998 年长江发生特大洪水后,国家遥感中心利用卫星获取的信息,连续、及时、准确地把洪灾情况上报给中央和地方防汛部门,并通过对不同卫星数据的融合处理,综合利用各自的优势,清晰地反映出洪灾态势。

    遥感技术以其高重复频率和大范围同步的下垫面信息采集能力。能为决策部门提供了大量的洪涝地区背景信息和淹没过程的实时信息。

    • 洪灾后评估与重建

    遥感影像可用来提取洪水淹没面积、淹没历时,结合数字地形模型可得出淹没水深;利用遥感影像评估淹没的耕地(水田、旱地)、居民地、城镇、铁路交通、部分工业区等的损失,评估重点地区的受灾人口和房屋的损失情况;根据农田淹没天数,估算作物绝收的面积。这样大大地提高了洪涝评估的客观性、准确性和时效性。为及时组织应急救灾和灾后重建工作提供了科学依据。

    • 旱情监测

    通过遥感手段可以获取地表蒸发量、作物表面温度、土壤热容量、土壤水分含量、植物水分胁迫及叶片含水量等 , 对作物生长的土壤含水状况、作物缺水或供水状况、植被指数等指标所反映的作物生长状况的分析 ,间接或直接地对作物旱情进行研究。

    目前比较成熟的遥感旱情监测模型有:植被指数模型、热惯量模型、作物缺水指数模型、植被指数与地表温度特征空间模型、微波模型、水文模型和气象模型等。

    遥感在水利中的应用总结

     

    6.      生态环境监测

    • 水利工程对环境影响评估

    利用遥感技术可以获取生态环境变化的基本数据,如土地利用变化、森林覆盖状况变化、草地覆盖状况变化、湿地资源状况变化、水质变化等。

    基于这些数据,结合相应模型,就可以开展新建水利设施对生态环境影响评估

    • 流域生态环境评价

    利用遥感技术可以获取生态环境变化的基本数据,如土地利用变化、森林覆盖状况变化、草地覆盖状况变化、湿地资源状况变化、水质变化等。

    基于这些数据,结合相应模型,就可以开展如沙漠绿洲生态环境变化的监测、灌区和生态环境的监测、流域生态环境监测等。

     

    遥感在水利中的应用总结
    长江三峡库区蓄水前后植被的变化

     

    展开全文
  • 回顾性的分析了遥感技术获取自然环境动态信息的应用,深入的分析了GIS集成遥感信息,数字化地图,地面测量数据,社会经济统计数据用于辅助决策应用....
  • 随着传感器技术的蓬勃发展,遥感技术自然资源环境领域的应用日趋丰富和成熟,本文将介绍ENVI/IDL遥感技术自然环境中的应用此将应用案例分为两大类,一大类是通用的应用,即地图的生产和变化监测,一大类是...
    随着传感器技术的蓬勃发展,遥感技术在自然资源环境领域的应用日趋丰富和成熟,本文将介绍ENVI/IDL遥感技术在自然环境中的应用。在此将应用案例分为两大类,一大类是通用的应用,即地图的生产和变化监测,一大类是环保海洋气象领域各自独有的应用,最后为了满足大家对业务系统开发的需求,介绍了用ENVI/IDL进行业务化开发的几种方式。下面我们一起来看看ENVI/IDL遥感技术在自然资源领域里面的应用案例和方案吧。
    

    一、     地理底图的生产

        地图生产最常见的就是基于高分辨率影像制作DOM,现在高分辨率卫星传感器的性能有了很大的改进,可以先进行融合处理,后进行正射校正处理。在图像镶嵌方面,数据量经常比较大,运算效率是需要考虑的一个重要方面。颜色不一致也是一个让人头疼的问题。为了让影像更加美观,一般需要对最后结果做一个增强处理。ENVI的地图生产流程如下图所示: 

    下面是图像增强的几个效果图:

    辽河口TM卫星影像

     

    深圳盐田港QB卫星影像

    二、     遥感动态变化监测

    遥感影像是我们监测地球变化最直接和权威的数据源,从遥感影像中可以获取的变化信息有海岸线、森林健康、城市扩张、农业生产、自然灾害、人为灾害、土地覆盖、冰雪范围、水面变化等等,通常情况下,量测变化信息的方法有简单的图像差异法、特征指数的差值法光谱变化法、图像变换法、分类后比较法等。下面来介绍利用ENVI/IDL进行变化检测的典型解决方案。

    1.       海岸线侵蚀监测

    海岸线的侵蚀作用非常缓慢,遥感手段是监测其变化的强有力的手段之一。

    ü  研究区域:最北端的阿拉斯加

    ü  数据Landsat MSS 1978 & Landsat ETM+ 2008

    1978年的影像:

     

    1978年数据分类最终结果——共分为三类,海洋、岩石、海冰:

     

    以同样的方法对2008年的数据进行分类的结果——共分为三类,海洋、岩石、海冰:

    利用1978年的分类结果和2008年的分类结果进行分类后的变化监测结果:

     

              从变化监测结果可以看出,沿海地带发生了缓慢的侵蚀作用,这种侵蚀作用的过程非常缓慢,遥感技术在这种缓慢的地表变化监测中有独特的优势,下面是另一个缓慢地表变化监测的应用案例, 冰川消融变化监测。

    2.       冰川消融监测

    我们知道,全球的温室效应在逐年增加,温室效应会导致冰川融化,冰川消融的危害不言而喻,所以科学家需要对冰川的现状和消融趋势进行密切监控。

     

    ü  研究区域:南级联冰川  48°21′19″N     121°3′27″W

    ü  数据:2002年、2004年、2007年、11年GeoEye

            

     

                                                                 2002                                                                                                                                                    2004

       

                                                                     2007                                                                                                                                                   2011

    监测结果:

     

    绿色,蓝色,黄色,和红色依次是02年到11年的研究区域的冰川范围。从监测结果可以看出在全球气温升高的大环境下,冰川正在以惊人的速度消融。

    当然,出了底图生产和变化监测外,我们还有一些其他的通用的应用需求,大家可以关注我们的其他行业专题。下面分别就环保、海洋和气象来分别介绍各自典型的应用。

    三、     自然环境监测——秸秆焚烧遥感动态监测

    秸秆焚烧严重影响大气环境质量,秸秆焚烧的监测已经引起了各级人民政府的高度关注。遥感手段以其时效性、覆盖面广、分辨率高等优势使得快速大面积监测焚烧情况成为可能。

     

    利用MODIS的陆地产品提取秸秆焚烧火点的处理流程如下:

    提取结果:

    其余的环境应用案例请参考PPT。

    四、     海洋环境监测

    海洋栖息地环境较陆地环境复杂,而且数据不容易获取,结合多光谱,Lidar与声纳数据对海洋环境进行综合评价是一种较为成功的解决途径。美国NOAA就做了这样一个应用。这个案例,是NOAA与巴克岛礁国家古迹的管理者合作,对国家古迹的海底生物栖息地进行制图;这个国家古迹坐落于美属维京群岛的圣克罗伊岛的北边;研究区域包括陆地生物和珊瑚礁栖息地(点击屏幕,如图所示),这里的生物物种丰富,包括一些受美国濒危物种法保护的生物;除了提供生物栖息地,国家古迹的海洋资源还为当地居民提供非常有价值的生态系统服务,包括渔业补给、娱乐休闲和旅游业。

    三种数据源数据融合结果:

     

    面向对象信息提取结果:

           

    硬地环境分布                                                                                                                                生物覆盖量分布 

            

    活珊蝴分布                                                                                                                                         地质条件分布 

    五、     气象环境探测

    气象卫星可获取全球性的气象资料。星上装有多通道高分辨率辐射计、红外分光计和微波辐射计等气象遥感器, 能测得全球范围的云量、风力、风向、气压、气温和湿度等参数,以提供全球性气象情报。数据可视化工具——IDL,一直是气象学家用于分析和各种卫星气象数据的有力工具。

        

    恶劣天气分析                                                                                                                                三维云分析

    风场的可视化表达 

    更精彩的内容,请关注PPT。

    六、     业务化遥感应用平台

    当技术与业务相遇,我们可能需要考虑如何将这两者结合,由于我们ENVI是完全架构于IDL之上,并提供了丰富的开发口,可以方便用户进行功能定制,开发属于自己的遥感处理软件。也有时候我们的遥感处理系统需要与GIS系统进行整合,无论是B/S架构的整合还是CS架构的整合,ENVI/IDL都提供了一整套开发解决方案。

    ENVI提供了一个健全的函数库,几乎涵盖ENVI大部分图像处理功能:

     

    我们提供了一整套遥感与GIS的一体化的解决方案,更加便于我们搭建业务化遥感与GIS平台:

    辽东海洋水质监测——南京大学、河海大学 

    森林砍伐在线影像分析 

    七、     结语

    本文抛砖引玉的介绍了ENVI/IDL技术在自然资源环境领域的应用方案。有各个行业通用的方案,也有各自领域典型的方案。更详细更精彩的内容请参考PPT附件。

    讲座PPT下载地址:http://d.1tpan.com/tp0557635599

    讲座录像下载地址:http://d.1tpan.com/tp0128381504

     

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遥感在环境中的应用