遥感地学分析及原理

遥感地学分析：是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理手段、数学方法和地学分析等综合型应用技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论方法。

热惯量：由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质成为系统的热惯量(Thermal inertia)。

叶方位角：法线在水平面上的投影与正北方向的交角称为叶子在该点的方位角。

红边：反射光谱的一阶微分最大值所对应的光谱位置，对应红光区外叶绿素吸收减少部位（约<0.7um）到近红外高反射肩（>0.7um）之间，健康植物的光谱响应陡然增加的（量度增加约10倍）的这一窄条区。通常位于0.68~0.75μm之间。

光合有效辐射：植物光合作用所能利用的仅仅是太阳光的可见光部分（0.4~0.7um），这个波长范围的太阳辐射也称为光合有效辐射。这部分大约占太阳辐射的47%~50%左右。

光谱分辨率——传感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小，即通道数、每个通道中心波长，及带宽，共同决定光谱分辨率。

水体光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献：水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。

双子叶植物反射率高于单子叶植物反射率

遥感器接收到的光包括天空散射光、水面反射光和水中光

亮度温度:遥感器在卫星高度所观测到的热辐射强度相对应的温度。

亮度温度、地表比辐射率、大气透射率（水汽含量）是进行地表温度反演主要考虑的三大参数。

1、植被遥感中NDVI应用最广泛？

①NDVI是对植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子。NDVI 与 LAI、绿色生物量、植被覆盖度、光合作用等植被参数有关；NDVI的时间变化曲线可反映季节和人为活动变化；甚至整个生长期的NDVI对半干旱区降雨量、对大气CO2浓度随季节和纬度变化均敏感。

②NDVI经比值处理，可部分消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、大气程辐射（云 / 阴影和大气条件有关的辐照度条件变化）等的影响。

③NDVI介于-1和1之间，负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。几种典型的地面覆盖类型在大尺度NDVI图象上区分鲜明，植被得到有效的突出。因此，NDVI 特别适用于全球或各大陆等大尺度的植被动态监测。

2、植被指数影响因素。

①物候期、农事历。物候期指自然植物在其生长发育过程中，其生理、外形、结构等的季节性变化，可通过遥感加以监测。对于农作区，物候期表现为地方农事历，即耕作、播种、发芽、生长、成熟、收获、休闲等季相循环周期。它是由作物的生长特点、地方气候、地方农业耕作方式与习惯等决定的。可见，植被指数提取中遥感数据时相选择的重要性。

②大气效应。大气对组成植被指数的R、NIR波段有不同的衰减系数。大气散射一般使植被的红光辐射增强（上行程辐射增强）、但大气散射和吸收使近红外辐射降低，两者对比度下降。因此，大气对植被指数的总效应是使植被指数信号下降。但其对不同植被指数影响程度却有很大的不同。

③太阳高度角等。太阳天顶角（θ）、方位角及观察角的影响主要反映在大气路径长度和地表二向反射（BRDF）效应，使植被指数值变化较大，致使不同时相的植被指数缺乏可比性。

地表的方向反射（BRDF）变化与植被冠层结构有关，而冠层结构受太阳高度角的影响。

③地形效应。在地形起伏的山区、地形的阴影效应，往往掩盖了部分植被，使植被指数发生变化。最简便的方法——比值法或比值合成法可以消除部分阴影的影响，提高植被信息提取的能力。

④遥感器。遥感器本身的辐射定标以及多种遥感器间光谱波段响应函数、空间分辨率、视场角等的差异，均会对植被指数的植被检测能力和数值的可比性发生影响。因而需要对遥感数据进行辐射纠正，以及各波段光谱响应函数间的纠正处理，以保证多源数据的综合分析和大尺度植被遥感动态监测的可靠性。

3、植被指数与植被覆盖度的地面测量方法。（采样法）

①植被覆盖度指植被冠层的垂直投影面积与土壤总面积之比。即植/土比。

植被覆盖度的地面测量法：

采样法，通过各种测量方法获得样地内植被出现的概率，将其作为研究样地的植被覆盖度。特点是操作复杂，测量周期长，受条件限制多，效率低但精度较高。包括样线法、样点法、阴影法、树冠投影法。

①样线法：在植被研究区内选定样线，可选择不止一条，以空间上垂直交叉的形式设置。将植株接触样线的长度占样线总长的百分比作为样线所在区域的植被覆盖度，再把几条样线结果平均后得到样方的覆盖度。杨线法相当于以线估面。

②样点法：在空间上采样，每个样点只对应着很小的空间范围，样点只有植被和非植被两种情况，通过多个样点的统计获得样方的植被覆盖度。相当于以点估面。几种代表性测量方法：针刺法(将一根根样针在植被中垂直放下，接触到植物枝叶的样针数与总样针数之比，即为植被覆盖度。（草地））、正方形视点框架法(该框架由两根上下对齐并等距钻有十个小孔的水平杆构成，观测者从上端水平杆的小孔向下看，以观察到植被的小孔数占总孔数的百分比作为植被覆盖度。)、抬头望法(用于森林郁闭度测算。以样地两条对角线上的林木作为调查对象，沿着对角线走一步抬头看一次天，将能看见林冠的次数占抬头总次数的百分比作为林地郁闭度。(乔木林))。

③称尺测法，把一把标有刻度的尺子放置在地面，平行于作物的行方向，沿垂直于行的方向每隔一定距离依次移动，分别读取尺子上阴影长度，总阴影长度占尺子总长度的百分比即为植被覆盖度。该法一般多适用于行播作物，且要尽量在正午时测量。（灌木林或行播作物）④树冠投影法：用于乔木等高大植被郁闭度的估算。在样方内将每株林木进行空间定位，再将每株树木的树冠投影进行测量，按照一定比例尺标在绘图纸上。根据树木投影总面积和样方总面积来获得样方的郁闭度。（林地）