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一种非常常见的“多敏感”类型是“多时间”,也就是说,周期性重复查看同一地面区域可以用来提取信息,否则更难获取。最明显的例子是作物研究,在作物研究中,可以利用生长周期中不同时期的图像更好地识别现有作物,并估计其生物量状态或预期产量。特别考虑了多年来监测变化的一个很好的例子:海湾战争对科威特勃艮油田的破坏性影响及其随后的开采。


多时间覆盖

卫星是监测地球可接近部分随时间变化的理想选择。那些与赤道成高角的轨道的重复周期是以天或几周左右的时间来测量的。这有助于监测作物生长、区域植被进展以及干旱和压力条件。明确的切割和环境破坏得到有效的监控。洪水的影响也可以被利用,特别是现在有许多不同的卫星在运行,因此在某一天覆盖任何区域的可能性增加了。当然,每天的天气变化是大多数气象卫星的任务。原则上,一个没有被云层覆盖的表面的状态是可以观测到的,尽管通常分辨率很低,但由目前已就位的地球静止卫星组观测到。

长周期变化(以年计)也适用于卫星在轨道上的稳定存在。绘制城市和人口增长点以及其他土地利用类别的地图是一项直接的用途。湖泊(如咸海)的干涸以及冰盖和冰川面积范围的变化可以遵循。湿地退化和丧失通常是缓慢的过程,随着时间的推移,仍然可以检测到,可能早到足以扭转这一趋势。

我们以前看到过几个变化检测的例子,特别是在第3和第4节中。此外,还应该有几个足以证明卫星在这方面的效用。

根据农业主题,介绍了荷兰沿海农田作物的陆地卫星TM分类。 page 3-2 ,评论说,单一日期覆盖率的准确性仅为56%。但是,当1993年生长季节的20个覆盖日期通过ERS-1 SAR(雷达)覆盖获得,并进行监督分类时,下一幅图像的精度达到70%(图例和10个不同类别的列表见第3-2页)。

然后,当上述场景与陆地卫星TM分类合并时,产生了下面的图像;它将所有类别的精度提高到平均79%。

如本节前面所述,4和1 km分辨率的AVHRR可见和红外数据很容易被处理成陆地尺度范围内不同大小区域的NDVI图像。以下是一系列图像,涵盖1990年3月至12月美国48个州的NDVI变化,以及1991年7月的图像,可以与1990年7月的图像进行比较。这个国家的“绿化”和秋季的回归很容易被追溯到。

短时间内整个大陆的植被变化可由AVHRR和其他传感器监测,如陆地上的MODIS。 (page 16-9 ②)在这里,正在绘制的数据是将植被覆盖率转换为生物生产力总量。

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自早期的陆地卫星日以来,美国和国际上已经开展了许多项目,以测试遥感的价值,并结合地理信息系统,以及各种植被研究的其他相关信息来源,主要是农作物、草地和森林。其中一些是ISLSCP(国际卫星地面气候学项目)计划的一部分。目前活跃的是Boreas(北方生态系统大气研究)。在那之前 FIFE 在堪萨斯州曼哈顿附近的konza草原试验场,跟踪农业草原生产力的项目。以下是Fife站点的综合陆地卫星TM图像:

在这个网站上进行了许多不同的研究。其中一个感兴趣的图是由 Scott Goetz . 第一个图显示了大部分生长季节的NDVI和LAI(叶面积指数)的变化,随后是大量的AVHRR观测结果,以及TM和HRV现场观测结果。

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第二个图显示了由AVHRR热通道确定的夏季三个日期的温度变化,作为NDVI(来自AVHRR)的函数。正如预期的那样,7月的气温最高,9月1日最冷。随着NDVI的增加,由于与草原相关的蒸发蒸腾作用的冷却效应,温度下降。

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地理信息系统(GIS)在作物管理中得到了广泛的应用。作者(NMS)在互联网上搜索发现了许多关于地理信息系统作物研究的参考资料,但几乎没有一个被证明适合(具有良好的图像和数据集)提取到本教程中。我们建议您自己搜索(使用诸如“作物识别”、“作物管理”、“地理信息系统”、“遥感”等关键词)。然而,在本网站中回顾了地理信息系统的潜力,其中包括 Bighorn Basin, Wyoming .

遥感和地理信息系统对农业企业如何监测和管理农田、预测生物量或产量产生了巨大影响。事实上,一个新的术语已经出现了- 精准农业 -它携带着遥感和地理信息系统的重要组成部分。与任务或目标相关的关键词有:农场管理;作物需求;营养素;病虫害控制;环境污染;作物品种和品种选择;田间作业时间安排;养护;土壤有机质;灌溉;最小化侵蚀。这是一个很好的总结网站 Precision Farming .

我们通过对1991年海湾战争对科威特油田的破坏和恢复进行有趣的案例研究,结束了这一页,展示了非农业环境下多时间遥感的好处。我们从战争前科威特陆地卫星TM的一部分场景开始,道路和燃烧气体的烟羽很明显。

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海湾战争期间,在他们撤离之前,伊拉克军队放火烧了许多油井。最广泛的点火发生在科威特南部的大型布根油田。

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下一幅图像是战后不久拍摄的TM次新世,黑色区域是伯根油田的煤烟和烧毁的设施。

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这对陆地卫星TM场景显示了1991年11月14日和1995年3月3日被烧毁区域的特写镜头。在1995年的图像中,您可以看到一些受损区域正被自然和种植的草地覆盖物恢复。

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下一幅图像是Burgan Field区域的进一步扩大,其中颜色模式表示1987年至1993年间可辨别的变化,这是由这两个日期的图像的变化检测合并而产生的。

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现在,我们将以一个领域和主题的案例研究结束这最后三页,其中说明了不同的“多重”如何协同工作,以共生方式增强对场景和主题的知识和理解,主要从空间进行检查。


主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@nationi.net