遥感导论-第一章-课件

遥感导论 第一章遥感导论教学主要内容第一章第一章 遥感概述遥感概述第二章第二章 电磁辐射与地物光谱特征电磁辐射与地物光谱特征第三章第三章 遥感成像原理与遥感图像特征遥感成像原理与遥感图像特征第四章第四章 遥感图像处理遥感图像处理第五章第五章 遥感图像目视解译遥感图像目视解译第六章第六章 遥感数字图像计算机解译遥感数字图像计算机解译第七章第七章 遥感应用遥感应用第八章第八章 遥感、地理信息系统与全球定位系统综合应用遥感、地理信息系统与全球定位系统综合应用2教学目的和要求从遥感原理和应用的角度，通过讲授基本理论与辐射传输过程，分析各类遥感系统成像机理和数据特征，研究遥感应用分析的方法与手段，通过课堂讲授和文献阅读，使同学们系统掌握遥感应用分析的原理与方法，了解遥感学科的新进展，增进对遥感应用中复杂科学问题的理解，提高解决实际问题的能力。3主要参考书目梅安新等，遥感导论，高等教育出版社，2002。彭望禄等，遥感概论，高等教育出版社，2003。陈述彭,童庆禧,郭华东,遥感信息机理研究,北京:科学出版社，1998。周成虎等,遥感影像地学理解与分析,北京:科学出版社，1999。赵英时等，遥感应用分析原理与方法,北京:科学出版社，2003。汤国安等，遥感数字图像处理,北京:科学出版社，2004。徐希孺，遥感物理，北京：北京大学出版社，2005。4参考资料中文期刊遥感学报中国图形图像学报遥感信息国土资源遥感遥感技术与应用5参考资料英文期刊Remote Sensing of Environment,环境遥感，英国遥感与测量学会I.J.Remote Sensing,国际遥感杂志,英国遥感与摄影测量学会IEEE Transactions on Geoscience&Remote Sensing,IEEE地球科学与遥感会刊,国际电子与电器工程师协会Photogrammetric Engineering&RemoteSensing(PE&RS),摄影测量工程与遥感杂志摄影测量工程与遥感杂志,美国摄影美国摄影测量与遥感学会测量与遥感学会Canadian Journal of Remote Sensing,加拿大遥感杂志,加拿大航空航天研究所ISPRS Journal of Photogrammetry&Remote Sensing,国际摄影测量与遥感协会会刊,国际摄影测量与遥感学会6本章主要内容遥感基本概念遥感技术系统遥感特点与应用遥感发展与趋势7遥感基本概念广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。场、机械波（声波、地震波）等的探测。遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。8大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点9遥感的载体：电磁波谱10地物波谱特征自然界任何物体都具有反射、吸收、发射电磁波的能力，自然界任何物体都具有反射、吸收、发射电磁波的能力，这是由于组成物质的最小微粒不同运动状态造成的。这是由于组成物质的最小微粒不同运动状态造成的。不同的物质由于物质组成和内部结构、表面状态不同，具不同的物质由于物质组成和内部结构、表面状态不同，具有相异的电磁波谱特性，这是遥感识别目标的前提。有相异的电磁波谱特性，这是遥感识别目标的前提。11信息获取在外观上，在外观上，TerraTerra卫星的大小大概相当于一辆小型校园公汽。它装载的五卫星的大小大概相当于一辆小型校园公汽。它装载的五种传感器能同时采集地球大气、陆地、海洋和太阳能量平衡的信息。种传感器能同时采集地球大气、陆地、海洋和太阳能量平衡的信息。12遥感的基本原理不同的物体具有不同的物质组成和结构不同的物体具有不同的物质组成和结构,因此其电磁波谱特因此其电磁波谱特征相异。遥感即是根据这种差异来识别不同的物体。这就征相异。遥感即是根据这种差异来识别不同的物体。这就是遥感的基本出发点。遥感的理论基础是电磁波与地表的是遥感的基本出发点。遥感的理论基础是电磁波与地表的相互作用，这是遥感应用分析的前提。相互作用，这是遥感应用分析的前提。13遥感信息系统14遥感技术系统遥感信息源空间信息获取遥感数据传输与接收遥感图像处理遥感信息提取与分析15遥感信息源16空间信息的获取17遥感数据传输与接收18遥感数据的传输和接收胶片是由人或回收舱送至地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上(如高密度磁带HDDDT或光盘等)，并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号(记录在胶片上)，才能被用户使用。19主要接收卫星发下来的遥感图像信息及卫星姿态、星历参数等。发射卫星的国家除了在本土建立接收站以外，还可在其他国家建立接收站(仅仅接收遥感图像信息)。本土上的地面接收站还负担发送控制中心的指令，接收卫星发回的有关星上设备工作状态的遥感数据和地面遥测数据收集站发射给卫星的数据。每个接收站都有一个跟踪卫星的大型天线，一般陆地卫星接收站的天线张角为85。地面接收站20遥感图像处理硬件系统：计算机显示设备大量存储设备图象输入输出设备软件系统：数据输入模块几何校正模块图象变换模块图象融合模块图象分类模块图象分析模块地面站或用户还可根据需要进行精校正处理和专题信息处理、分类等。主要依靠以下两种系统辅助完成：21 常用遥感图像处理软件 目前国内常用的遥感图像处理软件有：目前国内常用的遥感图像处理软件有：ErdasErdas：美国亚特兰大：美国亚特兰大ERDASERDAS公司集遥感和公司集遥感和GISGIS于一身的于一身的软件。软件。EnviEnvi：美国：美国Better Solutions Consulting Better Solutions Consulting 有限公司开有限公司开发的遥感图像处理软件。发的遥感图像处理软件。IdrisIdris：是由美国可克拉克大学地理学研究生院制图技：是由美国可克拉克大学地理学研究生院制图技术与地学分析实验室开发的。术与地学分析实验室开发的。Er-mapperEr-mapper：Earth ResourceEarth Resource公司开发的图像处理软件。公司开发的图像处理软件。PCI:PCI:加拿大加拿大PCIPCI公司的产品，处理遥感图像。公司的产品，处理遥感图像。22遥感信息提取与分析23数据获取数据处理、分析数据应用运用到物理学、电子运用到物理学、电子学、空间科学、信息学、空间科学、信息科学等方面的知识科学等方面的知识运用到数学、计算机运用到数学、计算机科学等方面的知识科学等方面的知识以地学规律为基础的以地学规律为基础的分析方法，运用到地分析方法，运用到地球科学、生命科学等球科学、生命科学等方面的知识方面的知识从这个角度讲，遥感是一门以物理手段、数学方法和地从这个角度讲，遥感是一门以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用科学。学分析为基础的综合性应用科学。24遥感的类型按遥感平台分按遥感平台分地面遥感航空遥感航天遥感航宇遥感25遥感的主要分遥感的主要分类按遥感平台分类地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。航天遥感又称太空遥感，泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。卫星遥感为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。26遥感的类型按传感器的探测波段分按传感器的探测波段分紫外遥感：探测的波段在0.050.38m之间 可见光遥感：0.380.76m 红外遥感：0.761000m 微波遥感：1mm10m多波段遥感：探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。27遥感的主要分遥感的主要分类按所利用的电磁波的光谱段分类可见光反射红外遥感，主要指利用可见光(0.4-0.7微米）和近红外(0.7-2.5微米）波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段,后者即是反射红外波段，人眼虽不能直接看见,但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式成象。热红外遥感，指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图象的遥感技术的统称。遥感中指8-14微米波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。微波遥感，指利用波长1-1000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天侯工作。28遥感的类型按工作方式分按工作方式分主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。29主动遥感和被动遥感30主动遥感和被动遥感的区别31（4 4）按遥感的应用领域分从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等;从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等，还可以划分为更细的研究对象进行各种专题应用。32遥感的特点遥感的特点v空间特性空间特性:视域范围大，具有宏观特性。视域范围大，具有宏观特性。v光谱特性光谱特性:探测的波段从可见光向两侧延伸探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的扩大了地物特性的研究范围。研究范围。v时相特性时相特性:周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。获取信周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。获取信息快，更新周期短息快，更新周期短.v多源性：多平台、多时相、多波段多源性：多平台、多时相、多波段(多尺度多尺度)v数据的综合性和可比性。数据的综合性和可比性。v获取信息的手段灵活获取信息的手段灵活v经济性。经济性。v应用广泛应用广泛v局限性局限性:信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求.数据的数据的挖掘技术不完善。挖掘技术不完善。33宏观性34时效性同一地区信息获取的重复周期性不同高度遥感平台其重复观测的周期不同35数据综合性和可比性地球表面自然与人文景观的综合反映遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录等均可按要求设计，使其获取的数据具有同一性或相似性，与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。36经济性与传统信息获取手段相比，可大大节省人力物力财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。37遥感面临的问题一方面：一方面：EOS:2000G/天NASA：5%左右的利用率另一方面：遥感应用需要的有效信息匮乏监控作物生长需要LAI，Ws,Wv等，但目前遥感数据所提供的植被指数难以满足农学生态学模型的需求。大气动力学模型需要下垫面的温度、反照率、粗燥度等参数，但目前遥感所提供的参数难以满足其需求。供需矛盾供需矛盾38遥感应用土地资源调查以TM卫星图像为主要信息源的基础上，建立土地利用现状遥感分类系统。植被资源调查应用TM数字图像资料进行林业用地、农业用地及草地现状调查。城市遥感调查利用SPOT、TM及高精度1KONOS等多片种与多时相遥感数字信息，结合实地调查资料，进行了土地利用和城市用地现状调查，了资源现状调查及综合评价，旅游资源调查等。39北京地区4米遥感影图（美国SPACE IMAGE 公司的IKONOS卫星）北京地区1米遥感影象图（同时也发布了北朝鲜导弹基地的1米影象图）陈陈述述彭彭先先生生指指出出，没没有有遥遥感感，就就提提不不出出全全球球变变化化这这样样的的科科学学问问题题。所所以以遥遥感感对对地地学学本本身身有有巨巨大大的的推推动动作作用用，就就象象望望远远镜镜对对天天文文学学和和物物理理学学的的推推动作用一样。动作用一样。404142asymmetric Gaussians43asymmetric Gaussians44asymmetric Gaussians45asymmetric Gaussians46Remote Sensing!we can map and monitor rate of deforestation in Amazon over the decades because we have a technology47遥感应用旅游资源调查应用TM数字图像，结合已有资料，综合调查、圈绘风景名胜区、森林公园和自然保护区。地质矿产资源调查利用TM数字图像资料进行了系统的线性、环形构造解译。对成矿区进行了成矿预测，圈出了一批遥感找矿靶区。海洋资源调查测绘考古调查环境监测和规划管理等 48利用气象卫星进行环境遥感监测气象卫星对地表特征环境遥感监测具有广泛的应用价值。从卫星上获取的晴空图像对于地貌特征、分析土地利用情况、农作生长、自然资源调查、城市热岛效应、环境污染等监测都发挥出重要的作用。海水监测全国植被动态监测沙漠地貌911事件前后世贸大厦遥感影像图49Source:igett遥感发展历史遥感发展历史50 航空遥感阶段1903年，莱特兄弟发明飞机，创造了条件。1909年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片。一战中，航空照相技术用于获取军事情报。一战后，航空摄影用于地形测绘和森林调查与地质调查。1930年，美国开始全国航空摄影测量。1937年，出现了彩色航空像片。51 1903，Wright Brothers 发明了飞机，使航空摄影测量成为可能。Engine-powered flight on December 17,1903.It lasted 12 seconds and covered 120 ft.52 航天遥感阶段1957年，苏联发射第一颗人造地球卫星；意义重大。70年代美国的陆地卫星法国的Spot卫星发展中国家的情况：中国，印度，巴西等。5321 世纪遥感技术体系的发展趋势（1 1）多分辨率传感器并存（时间、空间、光谱）多分辨率传感器并存（时间、空间、光谱）（2 2）多波段、多角度及多极化遥感多波段、多角度及多极化遥感（3 3）RSRS、GPSGPS与与GIS GIS 的有机结合构成集成系统的有机结合构成集成系统 54中中国国遥遥感感事事业业的的发发展展 2020世纪3030年代,于个别城市进行过航空摄影。2020世纪5050年代开始系统的航空摄影。2020世纪7070年代以来，航空摄影测绘已进入业务化阶段。我国已经成功地研了多种传感器。其中，成像光谱仪和微波传感器备受关注。在研制新型传感器的同时，还注意到把其中几种传感器组合为集成探测系统，如把航空摄影扫描、成像光谱仪、合成孔径侧视雷达分别与激光高度计、GPSGPS集成，可以同时获得可见光波段、近红外波段或雷达影像，及空间定位、高程数据等三维信息。55自19701970年4 4月2424日发射“东方红1 1号”人造卫星以后，相继发射了数十颗不同类型的人造地球卫星。太阳同步的“风云l l号”(FY-lA(FY-lA，lE)lE)和地球同步轨道的“风云2 2号”(FY-2A,2B)(FY-2A,2B)。1999999年1010月1414日中国-巴西地球资源遥感卫星CBERS-1CBERS-1的成功发射，“北斗1,21,2”定位导航卫星及“清华1 1号”小卫星的成功发射。19861986年我国建成了遥感卫星地面站，逐步形成了接收美国IandsatIandsat、法国SPOTSPOT、加拿大RADARSATRADARSAT和中国-巴西CBERSCBERS等7 7颗遥感卫星数据的能力。56