遙感在自然資源工作中的應(yīng)用淺析

摘?要：衛(wèi)星遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一種觀測(cè)技術(shù)。衛(wèi)星遙感技術(shù)指的是一種以非直接接觸方法對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的性質(zhì)進(jìn)行探測(cè)的技術(shù)，衛(wèi)星遙感技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、大范圍、可周期性的獲取陸地、海洋和大氣資料的能力，是獲取地表資源信息的高新技術(shù)手段。目前，中國(guó)的遙感衛(wèi)星正處于快速發(fā)展階段，中國(guó)自2010年實(shí)施的高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)以來(lái)，陸續(xù)發(fā)射了高分一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)、六號(hào)等遙感衛(wèi)星，基本形成全覆蓋、全天候、全要素的遙感信息獲取觀測(cè)體系，為滿足自然資源調(diào)查、環(huán)境綜合監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)等方面提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：遙感;土地資源;水資源;林草濕資源

一、 遙感技術(shù)在自然資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

（一）土地資源遙感應(yīng)用

遙感數(shù)據(jù)與土地資源在時(shí)空特性方面具有高度的一致性，土地資源研究長(zhǎng)期是遙感應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。土地資源類型、數(shù)量、分布等基礎(chǔ)的屬性信息，是土地資源遙感監(jiān)測(cè)中應(yīng)用最早、研究最多的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。

1. 土地資源遙感應(yīng)用的方向

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，特別是高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)、高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)、SAR遙感數(shù)據(jù)的日臻完善和推廣，土地資源遙感應(yīng)用研究在土地資源屬性調(diào)查的基礎(chǔ)上，更多開(kāi)始關(guān)注動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)信息的更新，土地資源的屬性信息從“靜態(tài)單一”轉(zhuǎn)為“動(dòng)態(tài)多樣”，極大地推動(dòng)了土地資源遙感監(jiān)測(cè)向自動(dòng)化、定量化的方向發(fā)展。同時(shí)，在土地質(zhì)量監(jiān)測(cè)、生態(tài)監(jiān)測(cè)等效果評(píng)估方面，發(fā)揮著更大的監(jiān)督管理和輔助決策作用。

2. 土地資源信息提取方法

土地資源信息提取是土地資源遙感監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。土地資源信息提取主要是將遙感數(shù)據(jù)所包含的不同時(shí)期、空間、類型的土地，依照其屬性特征加以識(shí)別和表示的過(guò)程。提取方法一般歸為兩類，分別是以專業(yè)人員綜合分析為基礎(chǔ)的“目視解譯法”和以人工智能算法為基礎(chǔ)的“計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類法”。目視解譯是早期出現(xiàn)且應(yīng)用范圍比較廣泛的遙感信息提取方法，根據(jù)專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，建立不同地物類型的判讀標(biāo)志，進(jìn)而識(shí)別、提取和繪制專題地圖。

（二）水資源遙感應(yīng)用

水體一直是遙感探測(cè)的主要目標(biāo)，水體信息的提取、水質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，是水資源遙感監(jiān)測(cè)的主要應(yīng)用方向。水體的光譜對(duì)特定的波段具有吸收或反射特征，同時(shí)水體中的葉綠素、固體懸浮物等都會(huì)影響水體的光譜反射特征。在SAR影像上，水體以鏡面散射為主，因此與其他地物具有不同的后向散射能力。根據(jù)水體獨(dú)特的遙感機(jī)理，隨著高光譜、SAR遙感數(shù)據(jù)的興起，極大地提升了水資源遙感監(jiān)測(cè)的精度。

（三）水體信息提取

水體信息的提取，主要是對(duì)水體的分布、面積等進(jìn)行快速提取，常用的方法：①基于圖像融合技術(shù)，利用色彩增強(qiáng)、IHS變換、比值運(yùn)算、HPH變換等可以直接在圖像上將水體信息顯示出來(lái);②基于光譜關(guān)系法，利用波段組合選擇合適的光譜規(guī)則，通過(guò)目視判讀、檢驗(yàn)閾值篩選出水體信息;③基于遙感指數(shù)法，利用亮度指數(shù)法或植被指數(shù)法，在地面徑流很少的地區(qū)，提取出水體信息具有很好的效果。

（四）水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)

水質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)主要是應(yīng)用地面、航空、航天等遙感平臺(tái)對(duì)河流、湖泊、水庫(kù)和海洋等進(jìn)行探測(cè)，診斷水體的反射、發(fā)射、吸收特征的變化，從而實(shí)現(xiàn)快速地確定水污染的分布狀況和位置。常用的遙感水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括葉綠素a濃度、水體透明度、懸浮物含量、溶解性有機(jī)物等。高光譜遙感數(shù)據(jù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中扮演了重要角色，其獲取連續(xù)、細(xì)微的光譜特征曲線，可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)定量遙感的反演。常用的水質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方法主要包括物理方法、經(jīng)驗(yàn)方法和半經(jīng)驗(yàn)方法。物理方法是直接利用遙感數(shù)據(jù)，測(cè)量水體的反射率來(lái)反演水體中各種物質(zhì)的吸收特征光譜系數(shù)，從而反演水體中各種物質(zhì)的濃度。

二、 林草濕資源遙感應(yīng)用

森林、草原、濕地是“山水林田湖草生命共同體”的重要組成部分，利用遙感技術(shù)對(duì)植被信息的提取是開(kāi)展林草濕資源遙感監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。所有植物的光譜具有一個(gè)共同的特征，在0.45μm和0.65μm附近由于葉綠素吸收會(huì)產(chǎn)生兩處比較明顯的吸收谷特征，且葉綠素的含量、葉子含水量、病蟲(chóng)害等都可以影響吸收谷的位置和形態(tài)，這是植被監(jiān)測(cè)的遙感機(jī)理。目前，常用的植被監(jiān)測(cè)遙感指標(biāo)有比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、綠色植被指數(shù)、垂直植被指數(shù)、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)、差值環(huán)境植被指數(shù)等方法。

三、 礦產(chǎn)資源遙感應(yīng)用

礦產(chǎn)資源是重要的自然資源，現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人們的生活都離不開(kāi)礦產(chǎn)資源，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源的勘查，但礦產(chǎn)資源的不可再生性也需要人們進(jìn)行合理的保護(hù)和利用。遙感技術(shù)在礦產(chǎn)資源的監(jiān)測(cè)中主要應(yīng)用于巖礦信息提取和礦山資源開(kāi)發(fā)環(huán)境監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面。

（一）巖礦信息提取

遙感礦產(chǎn)勘查是遙感地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)，主要通過(guò)巖礦識(shí)別、蝕變異常信息提取、遙感找礦模型等方面開(kāi)展礦產(chǎn)資源勘查。礦物的晶體結(jié)構(gòu)、陰陽(yáng)離子、物質(zhì)組成等在吸收光波輻射后會(huì)形成反射和吸收的光譜特征，因此可以基于礦物的特征譜帶、波形特征利用相似指數(shù)法、光譜角法等方法將其識(shí)別。

（二）礦山資源開(kāi)發(fā)環(huán)境監(jiān)測(cè)

礦山開(kāi)發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)主要對(duì)礦山開(kāi)發(fā)占地變化（位置、開(kāi)采方式、開(kāi)發(fā)狀態(tài)、越界開(kāi)采等）和礦山地質(zhì)環(huán)境（采場(chǎng)、中轉(zhuǎn)場(chǎng)地、固體廢棄物、恢復(fù)治理等）進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，高空間分辨率遙感影像是主要的遙感數(shù)據(jù)源，常用的方法是計(jì)算機(jī)自動(dòng)信息提取與人機(jī)交互解譯相結(jié)合，外業(yè)調(diào)查驗(yàn)證。

四、 結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)與信息處理技術(shù)的發(fā)展日新月異，目前自然資源遙感應(yīng)用領(lǐng)域尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和體系，自然資源遙感應(yīng)用研究無(wú)論在理論上，還是方法上都需要進(jìn)一步發(fā)展，并不斷地在實(shí)踐中得以檢驗(yàn)、補(bǔ)充和完善，自然資源遙感應(yīng)用仍然處于快速發(fā)展階段。

作者簡(jiǎn)介：沈芳，高郵市自然資源和規(guī)劃局。