遥感教程第3-5页¶
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In terms of areal extent, the vast majority of vegetation that shows up in images acquired by satellites is not agricultural but forests (and grasslands). Some regions, such as the Tropics, display green, active vegetation all year round; others, such as temperate (humid) and boreal, do not appear as reds in the false color mode during the dormant season. Deciduous trees can usually be differentiated from evergreen-dominated forests. Globally, the amount and variety of vegetation cover changes with the seasons. On this page, examples of tropical and subboreal forests in the Amazon and Canada are presented. Removal of forest cover by clearcutting is also illustrated for both regions. Classification and biomass estimates are touched upon.
森林应用
让我们现在把注意力转移到世界上的森林上，这些森林是天然的，是为将来的收获而种植和维护的。这些森林的分布和状况，以及全球生物圈中的其他主要植被类型，可以通过分析卫星获取的植被指数数据，定期确定和完善。作为一个例子，这里有一个普通森林类别分布图，它们在NOAA 7和9气象卫星的AVHRR数据中被确定。传说中未发现的颜色包括红色=浅水、沿海或内陆水域；蓝色=海水；紫色=深海；北极和南极地区为黑色=未分类。
` <>`__3-12 ： 哪个大陆的植被似乎最广泛，而不是最不广泛？ **ANSWER**
一个明显的应用是确定森林植被的主要类型及其生态环境的地理和区域分布。一般来说，陆地卫星和其他遥感系统可以很容易地区分落叶林和针叶林，并且可以识别灌木、草原和各种沙漠生态系统。但是，在物种层面上识别大多数树的类型要困难得多，除非有高分辨率的图像可用，而且树有独特的树冠和叶子形状，能够产生相当明确的光谱特征。更简单的任务，具有广泛的应用，涉及到辨别落叶-无论是在极端情况下，通过清除树木或通过昆虫清除树木的叶子，并评估森林火灾或风暴的损害。
根据经验，我们都知道植被覆盖随季节变化。这在高纬度（和高海拔）达到了活跃生长的最大差异，在地球的赤道和热带地区变化较小。以下是两张由MODIS数据绘制的全球植被覆盖图，其中包括在数周的时间框架内收集的生长数据：
亚马逊雨林；森林砍伐
由于生境的破坏和对大气的生化威胁，世界部分地区的清伐已成为一个重大问题，并成为许多环境问题的主题。明胶切割会扰乱光合作用中产生和使用的氧气和二氧化碳之间的平衡。系统地攻击热带雨林，为农业和其他发展提供开阔地，是目前最大的警报来源。最令人担忧的是巴西亚马逊广阔的丛林，它在边缘地带变成了大草原。多年来，亚马逊河流域193万平方英里的土地中，农民、牧场主和其他企业家已经清理了约20万平方英里（约10%）。幸运的是，由于世界其他地方的强烈抗议，迁移率有所放缓。来自NASA散射计（NSCAT）的雷达数据（参见 page 14-12 ）在南美洲的经营表明（以下）亚马逊地区几个一般的土地覆盖等级的分布。在这张基于图像的地图中，雨林呈现蓝色/紫色，林地和草原呈现绿色或黄色，农田或未开发的山地呈现黑色。
雨林与其他地表特征不同，呈紫红色。|
下一幅陆地卫星TM图像是一幅自然色合成图，它生动地展示了均匀茂密的热带森林。这些森林是地球上任何地方最大的、连续分布的茂密林地，为各种动植物提供了庇护所，而现在这些动植物正受到破坏的威胁。
在亚马逊西南部的隆多尼亚州，将雨林转变为耕地的最为活跃的项目之一仍然存在。事实上，这一地区被恰当地引用为土地剥离的主要例子。接下来的三张图片支持这个结论。第一张（左）图像是1986年拍摄的陆地卫星TM次新世。在幸存的森林中，整齐的蓝色行或条带被清理干净。右图是日本JERS-1拍摄的合成孔径雷达（SAR）图像，其中明暗切割区域显示为红色。
长方形的森林剥削模式很常见。另一种可能被称为恒星的模式是从一个共同的中心向外砍伐森林，如玻利维亚东部一个地区的宇航员照片所示。
雷达图像，可以穿透云层（参见 page 8-5 ）对于森林砍伐变化的短期监测尤其有效。下一张图片（由NASDA提供）使用两张相隔15个月的jers-1 sar图像来精确定位清除条带的放大边缘。保留下来的雨林呈白色。截至1992年7月的森林砍伐呈黄色，截至1993年10月的额外剥离以红色标示。虽然变化不大，但对剩余天然林的侵蚀是明显的。
在过去的30年中，通过各种卫星对南美洲雨林进行成像，积累了大量关于森林砍伐的历史。下一张图片使用颜色编码来表示在玻利维亚东部圣克鲁斯地区的蒂埃拉斯-巴贾斯丛林中的迁移和一些重新造林：
` <>`__3-13 ： 猜猜南美洲雨林被清除或落叶的百分比。 **ANSWER**
在一个较小的规模，但仍然受到持续的争论，是剥离整个温带和北方森林林地提供木材和纸浆。美国西部沿海森林红杉的损失是一个典型的情况。虽然现行法律要求这些土地的大部分重新造林，但某些地区的再生速度与迁移速度不同步。这些林业应用中的一些很好地描绘了加拿大重木地区的几个陆地卫星亚中心（下图），由 Canadian Centre for Remote Sensing . 前两个地区位于不列颠哥伦比亚省温哥华岛伦福港附近，太平洋沿岸的部分地区有冷杉、云杉和一些落叶树。在下一个次新世是一对TM图像，每幅7 x 15公里（4.3 x 9.3英里），拍摄于1984年7月17日（左）和1991年6月19日。
每一个都用tm波段3=蓝色、波段4=绿色和波段5=红色进行处理。这种颜色方案使活跃的植被变绿。1991年前左右的混交林采伐，均为粉红。成熟植被呈深绿色，再生林呈浅绿色。
` <>`__3-14 ： 估计从1984年到1991年，清除率有所增加。 **ANSWERS**
进行这种变化检测的另一种方法是使用一年中的两个波段和另一年中的一个波段来制作颜色合成。请注意下图中的组合：
在这个15 x 15公里（9.3 x 9.3英里）的版本中，1984年的TM波段4和5被分配为绿色和红色，1991年的波段5以蓝色显示。再一次，成熟的森林呈现为深绿色，而重新造林的土地呈现为浅绿色，但这里的粉红色表示1984年刚刚被砍伐的区域，蓝色表示1984年至1991年之间被砍伐的区域，但尚未进行有力的恢复。
我们现在转移到加拿大地盾上广泛分布的北方林地的一部分。该地区（15 x 15公里，9.3 x 9.3英里）位于魁北克北部Lac Nemiscou附近的一片孤立的森林荒原中：
在1991年8月20日的次新世中，TM波段5、4和3分别被分配到红色、绿色和蓝色。鲁珀特河和相关的水分支出现在黑色。亮绿色是指最近部分恢复的火灾烧伤（红色字体为B）或再生森林（红色字体为R）区域。紫灰色表示针叶林（C处），橙色表示落叶林（D处）。小面积的湿地和沼泽（在W处）显示为粉红色；M表示混合森林，H表示有树木的石楠（常绿灌木，类似于苏格兰石楠）。试着找出往北走的电线。这种假彩色再现几乎和监督分类一样具有图形性和确定性，因为结合了较长波长的TM波段5。
呆在加拿大这个拥有大片北方森林的国家，让我们看看SIR-C雷达上多波段监测到的另一个多时间变化的例子：
同年4月至10月变化显著。四月的老油松是紫色的，十月是红色的；四月的云杉和白杨是红色和绿色的，十月是蓝色的。在十月的图片中，一个在夏季形成的小的清晰的区域也是蓝色的。
Terra在许多方面为更好地了解森林和其他植被生物群落做出了贡献。它也提供了森林砍伐的惊人画面。也许在美国的其他地方，没有比太平洋沿岸国家的瀑布（以及附近的海岸山脉）更能显示出清晰的自然和规模。这是一幅紫苑图片，显示了最近被砍伐的红色森林（不是被剥蚀土地的实际颜色，而是选择强调其广泛分布的位置）。重新种植的早期的空地呈现浅绿色，而老森林呈现深绿色；蓝色是2000年5月次新世残留的雪。
随着高分辨率空间图像的出现，清理的细节现在可以为小区域解密。这幅Ikonos-2图像是科罗拉多落基山脉的铜山区。凭借4米的分辨率，可以制作出由单个常绿植物定义的纹理。伐木道路和清理过的路段易于确定，便于测绘。
到目前为止，这个问题应该已经在你的脑海中闪过了：各个树种（以及各个树种本身）如何能被各种远程传感器和数据处理技术所识别。对于陆地卫星来说，由于分辨率的原因，答案通常是“一点也不好”。一般来说，在较低的分辨率下，在温带和北方生态系统中，深色常绿植物可以与落叶树分离。如图所示，广泛的植被类别和其他土地覆盖类型已被分类，并具有一定的可靠性。图中显示了俄罗斯圣彼得堡周边地区相当多的类别——大多数植被相关。
由陆地卫星TM拍摄的森林区域的无监督分类结果如下图所示。当基础真理加入到这个过程中，其中一个类被证明是白杨。一个新的地图，其中只有白杨的位置，如绿色所示，证明了一些个别的树木物种可以可靠地确定。
同样，对于农作物来说，高分辨率图像大大提高了识别和定位单个树种的能力。在南卡罗来纳州查尔斯顿附近的伊科诺斯4米半新世森林中，通过分类确定了个别的图佩罗和柏树，以及两种混交的一类。
在这一页上，对植被和其他地表覆盖类型进行分类的遥感效果最好的例子可能是这一系列的图像，显示了加拿大的一片森林，其中包括针叶树（主要是松树）、落叶树和沼泽（沼泽）。左边是一张由地面和航空照片制成的地图。其次是令人惊讶的良好陆地卫星TM分类。右边两个图像是由Aviris数据生成的；左边一个是基于使用叶面积索引值，右边使用ndvi计算类。
我们在密西根州的拉科对美国国家航空航天局的一个超级网站进行了SIR-C调查，关闭了这一林业分部，该超级网站位于苏必利尔湖旁的上半岛上。东道主的航天飞机是1994年4月起飞的STS-59。目标区域森林茂盛，如多波段彩色合成图所示：
蓝色区域主要是清理过的田地。浅绿色黄色表示红松林；棕黄色表示短叶松，紫色表示落叶树。
利用地面实况和其他信息源，对上述图像进行分类，如下图所示。利用实地数据和数学模型估算的生物量如右图所示。
到目前为止，可见近红外和雷达图像在估算森林、草原和农作物的生物量方面都取得了一定的成功。成功的程度很大程度上影响着基础真理的质量和所使用的具体模型。但是，随着高分辨率图像和更好的模型的发展，这些结果应该得到显著改善。
最后，还有一个从空间看树叶的美学方面。秋天，新英格兰以其奇妙的色彩而闻名，数百万人见证了这幅视觉美的全景。这样的图像有助于电视天气评论员就最佳时间和地点向他们收听地区的居民提供建议。2000年8月下旬，当森林接近绿色的高度（左边）并且超过了它们的最高点（大部分的叶子现在都掉下来了）的时候，东北部（缅因州西部到新罕布什尔州和佛蒙特州东部）的这对土地图像几乎是树叶的真彩色视图。落叶使一些潜在的地质结构暴露出来）：
让我们再看看一张显示新英格兰南部的吝啬鬼形象。在这里，再往南一点，图像显示出更多的红色色调，这与树叶（红色和黄色）尚未脱落的事实相符。
主要作者：Nicholas M.Short，高级电子邮件： nmshort@nationi.net