校本研修成果  王伟 河南省沈丘县第一高级中学

遥感技术的应用

教学目的：

1、了解遥感技术的基本概念与发展历程

2、了解遥感技术的工作原理

3、了解遥感技术在生产生活中的应用

重点与难点：

遥感技术的应用

教学过程：

导入：探索活动：

获取土地利用信息要动用大量人力与物力，经十年才作出一幅图。但现在利用遥感花得少的时间与金钱却能得到更好的效果。

“人眼的波段太窄、许多信息看不到，而人的双脚又由于许多因素限制，许多地方不能涉足”。而遥感突破了这些限制，它真正成为了人的“千里眼和顺风耳”。

遥感技术

■（一）遥感的概念与发展

地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，而且不同物体对电磁波发射、反射和吸收的特性不同。

遥感（Remote sensing，简称RS）是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。

图3-22  遥感示意

图3-24  遥感技术的发展历程

现代遥感技术视域广阔，监测范围大，可覆盖整个地球。能够瞬时成像、实时传输、快速处理，迅速获取信息和实施动态监测。

3-25 全球假彩色图像（光学合成遥感图）

蓝灰色为水体，绿色为植被覆盖区，不同深浅的黄棕色表示裸地或沙漠，白色为云或冰雪覆盖区

■（二）遥感技术系统与遥感类型

遥感技术系统由遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。

从不同的角度，遥感有不同的分类方法：根据遥感平台的高度，遥感可分为航天遥感、航空遥感、近地遥感；根据传感器是否主动向观测目标发射电磁波，遥感可分为主动式遥感与被动式遥感；按照电磁波的波谱范围，遥感可分为紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感等；按照应用领域或专题，遥感可分为环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等。

航天遥感（Space Remote sensing）  航天遥感使用的运载工具有：地球资源、海洋、气象等专题卫星，以及航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等。航天遥感的主要优点是覆盖范围大，不受领空限制，可进行定期、重复观测等。卫星图像的分辨率随卫星轨道高度、所载传感器类型等的不同而异。1999年9月美国发射的IKONOS－2卫星，可以提供空间分辨率为1米的图像。

图3-28  新加坡市区高分辨率遥感影像

航空遥感（Aerial Remote sensing） 指利用飞机携带遥感仪器的遥感。包括距地面高度600～10000米的低、中空遥感，10000～25000米的高空、超高空遥感。现代的航空遥感技术已经由常规的航空摄影发展到综合运用多种探测手段，如紫外、红外摄影，多光谱扫描，热红外扫描，微波侧视雷达探测等。与航天遥感相比，航空遥感的主要优点是机动性强，可以根据研究主题选择适当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域。

近地遥感（Ground remote sensing）指地面高度在几十米以内的遥感。近地遥感主要用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中高分辨率的遥感服务中。

地物反射波谱特征——地物判读的基本依据

一种物质所产生的自身辐射，或对外来辐射所产生的反射和透射，形成了该物质的一种特别标志——波谱特征。图3－33显示了松林、草地、红砂岩和泥浆的反射波谱曲线。可以看出，泥浆在整个可见光和近红外波段范围的反射率都很低；红砂岩在可见光的大部分波长范围内具有较高的反射率，但它在近红外波段的反射率低于松林和草地；在近红外波段有较高反射率的是草地和松林。可见，通过对不同物质的波谱特征进行分析，就可以判读地物了。

●遥感图像是地物反射特征在图像上的反映，结合上述材料，简单描述利用遥感图像进行地物判读的原理。

二、遥感与资源普查

勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域。以探矿为例，在没有资源卫星之前，人们寻找矿产资源的方法，只能靠到处取样、分析地质构造和岩层分布来寻找矿苗，勘探人员长年风餐露宿，工作效率很低。蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产的存在。现在，人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域，大大缩短探矿时间。

在对森林、草原、绿地以及农作物等资源的调查中，通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等信息，为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门提供服务。

遥感为植物健康状况把脉

许多因素会影响植物的光谱特征，包括植物类型、生长阶段、健康水平、季节和土壤条件等，由植物光谱分析可以反过来推论上述条件。例如，植物在遭受病虫害时，外观并不会有明显变化，但其本身发出的辐射量会大大减少，表面温度也会随之降低。这种变化用人的肉眼是无法观察到的，但是红外传感器却可以清楚地发现。在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色，而长势比较弱的植被颜色比较浅，其反射波谱特征表现为某些波段的反射率的变化。通过分析，人们可以提前一个生长期（7～20天）发现病虫害，及时采取防治措施。

１． 在卫星图像上，怎样通过颜色差异判定植物的生长状况？

２． 根据植物健康状况在反射波谱中变化的原理，遥感还可以应用到哪些领域？

３． 简单描述遥感在某一资源普查领域中的应用原理。

三、遥感与洪涝灾害监测

21世纪，遥感科技不仅将为社会信息化提供高分辨率的信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且有助于人类重新审视“地球家园”，提高人们对周围生活环境与灾害的认识。 

１． 图3－36、3－37、3－38分别是黄河三角洲不同年份的卫星遥感影像。其中蓝黑色方块为居住区或沿海水产业建筑区；入海口附近灰白色浊状带为挟带大量泥沙入海的黄河水；浅蓝色或灰白色线条为黄河河段；灰褐色与红色区域是不同季节的植被、农作物区。比较三幅影像，说一说，遥感影像可以帮助我们分析哪些问题。（提示：从土地利用、环境变迁、环境问题等角度思考）

２． 环境问题、灾害问题是当前人类所面临的两大重要课题，我国属于环境问题严峻、自然灾害频发的国家。请你归纳一下，环境与灾害问题一般有哪些？结合遥感工作原理，挑选某一环境或灾害问题，简单描述遥感在环境与灾害监测过程中所发挥的作用。

３． 收集遥感在环境与灾害监测中的应用案例，制作成主题简报，在同学中传阅交流。

下图反映了雪地、沙漠、湿地、小麦的反射光谱曲线，读图并回答下列问题：

（1）可见光的波段范围为         微米。

（2）从图中可以看出，不同的地物在同一波段其反射率不同；同一地物在不同波段反射率也不同，这是照片上判读各种地物的基础。例如，利用0.4～0.5微米波段的照片，可以把        与其他地物分开，利用0.5～0.6徽米波段的照片可以把沙漠与小麦、湿地区分开；利用0.7～0.9微米波D的照片可以把        和        区分开。

（1）0.4～0.76（2）雪地  小麦  湿地