水体遥感3.ppt

第三节 水资源遥感监测  遥感在水文水资源方面的应用，包括水资源的调查、流域规划、水域面积分布及变化、径流估算、水深、水温、冰雪覆盖、土壤水分监测、冰雪监测、河口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究等方面。特别是在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文、水资源调查的有效手段。另外，红外遥感图像在识别含水层、判断充水断层、查明富水地段位置方面是很有利的。　　 一 水文要素遥感研究　1.水位-面积和流域界定　　要测量水面面积，首先要准确标定水边线。根据水体对近红外和红外线部分几乎全吸收及雷达波在水中急速衰减的特性，应用航空像片和机载雷达图像可以获得准确的水边线位置，从而保证水面面积量测的精度。而目前最常用的却是陆地卫星Landsat TM/MSS、SPOT、气象卫星等遥感图像。 2.水深探测　　水深指水的穿深能力，即水体的透光性能。它是由衰减长度来衡量的。衰减长度是表示水中能见度的一个量度单位，一个衰减长度被定义为向下辐照度等于表面辐照度的1/e（或37%）的长度。 水体本身的光谱特性是与水深相关的。下图显示清澈水体，随水深的增加（0~0.2~2~20m），其光谱特征的变化。 清水不同深度的光谱特征 光对水的穿深能力，除了受波长的影响外，还受到水体混浊度的影响。右图显示不同混浊度水体的不同光谱衰减特征。  对于清水，光的最大透射波长为0.45~0.55μm，其峰值波长约0.48μm，位于蓝绿波长区。水体在此波段，散射最弱，衰减系数最小、穿深能力（即透明度）最强，记录水体底部特征的可能性最大；在红光区，由于水的吸收作用较大，透射相应减小，仅能探测水体浅部特征；在近红外区，由于水的强吸收作用，仅能反映水陆差异。正因为不同波长的光对水体的透射作用和穿深能力不同，所以水体不同波段的光谱信息中，实际上反映了不同厚度水体的信息特征，包涵了“水深”的概念。如上所述，水体的光谱特性主要是通过体散射，而不是表面反射测定的，这与陆地截然不同。 实际上影响遥感入水深度的因素很多。除了波长、水体混浊度外，还与水面太阳辐照度（太阳天顶角）、太阳方位角的函数，水体的衰减系数、水体底质的反射率、海况、大气效应等有关。 此外，水体的光谱特性还与水面粗糙度有关。下图显示在可见光-近红外范围内，平静水面与波浪引起的粗糙水面的光谱特性。平静光滑的水面仅有体反射辐射部分的能量进入遥感器，而粗糙波浪水面有表面反射和体反射两部分能量进入遥感器，因此后者比前者亮度更高。 3.水温探测　　遥感器所探测的热红外辐射强度而得到的水体温度是水体的亮度温度（辐射温度），本应考虑水的比辐射率，方可得到水体的真实温度（物理温度）。但在实际观测中由于水的比辐射率接近于1（近似黑体），在波长5~14μm段尤为如此（见下图），因此往往用所测的亮度温度表示水体温度。 二 水域变化监测  遥感研究长周期的水域历史变迁，主要是依据它在遥感图像上所遗留下来的“痕迹”进行识别的。 一个地区的自然历史变迁与该地的水域演变有着十分密切的联系。遥感研究自然历史变迁，尤以研究水域的情变最为突出，效果明显。这是因为，一是水域面积大，变化快，形态独特；二是水在各波段具有明显的特性；三是水域演变后多能在原地保留一定湿度和形态， 即“痕迹”较为明显。因而，在遥感图像上图斑清晰，信息丰富，较易辨别。正因为遥感图像上详细地记录了水域的分布形态，并且方位准确，形象逼真，所以有利于水域演变的定位定量研究，可以起到在宏观上“再现”演变模式的作用。 自然环境变迁中，河湖水系的变迁最为明显，它们在卫星影像特征中有较好的表征，这为河道的分布及其变迁研究提供了重要的依据。因为水体在遥感图像上表征出的形迹，除了其河湖本身特征外，还反映在其他相关要素的间接标志上。另外，从水体分布的地理规律及其发生发展的特点，可通过地学分析加以揭示。 * 能见度。 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????　　 高。 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????