遥感概论绪论

1、第 1 页 共 64 页上一步下一步关 闭目 录掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统。术系统。掌握常用遥感数据的特征和应用、信息提取的方掌握常用遥感数据的特征和应用、信息提取的方法。法。了解遥感信息的应用。了解遥感信息的应用。梅安新等梅安新等. .遥感导论遥感导论. .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社彭望琭等彭望琭等. .遥感概论遥感概论. .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社彭望琭等彭望琭等. .遥感与图像解译遥感与图像解译. .北京：电子工业出版社北京：电子工业出版社李小文李小文. .遥感原理与应用遥感原理与应用. .北京

2、：科学出版社北京：科学出版社孙家炳孙家炳. .遥感原理与应用遥感原理与应用. .湖北：武汉大学出版社湖北：武汉大学出版社常庆瑞等常庆瑞等. .遥感技术导论遥感技术导论. .北京：科学出版社北京：科学出版社党安荣等主编党安荣等主编. . ERDAS IMAGINE遥感图像处理教程遥感图像处理教程. .北京：清北京：清华大学出版社华大学出版社遥感学报遥感学报遥感信息遥感信息国土资源遥感国土资源遥感第 4 页 共 64 页上一步下一步关 闭目 录vhttp:/ (3S技术联技术联盟论坛）盟论坛）vhttp:/ 1 1、遥感、遥感( ( Remote Sensing )Remote Sensing )

3、概念概念v 广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对广义：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）等的探电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。测。v 遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不遥感定义：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，经过对信息的处理，判别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。出目标地物的属性。 The Experts say Remote Sensing is Group of techniques for colle

4、cting image or other forms of data about an object from measurements made at a distance from the object, and the processing and analysis of the data. - RESORS, CCRS Remote sensing is the measurement and analysis of electromagnetic radiation reflected from, transmitted through, or absorbed and scatte

5、red by the atmosphere, the hydrosphere and by material at or near the land surface, for the purpose of understanding and managing the Earths resources and environment. - Larry MorleyvRemote sensing is the collection of natural resources and environmental information using images acquired by sensors

6、on board aircraft or spacecraft. - Bob Ryerson, CCRSvRemote sensing is the science of acquiring, processing, and interpreting images, and related data, acquired from spacecraft and satellites that record the interaction between matter and electromagnetic energy. 2、遥感技术系统、遥感技术系统 遥感技术系统遥感技术系统1.遥感信息源遥感

7、信息源2.空间信息的获取空间信息的获取3.信息的传输与接收信息的传输与接收4.信息的处理信息的处理5.信息的应用信息的应用v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。v信息处理：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。v遥感范围大，可实施大面积的同步观测v获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点（时效性）v信息量大，具有手段多，技术先进的特点v经济效益高，用途十分广泛v

8、遥感技术的局限性多波段性 波段的延长使对地球的观测走向了全天候。 Space Imaging Space ImagingGreen ReflectanceNIR Reflectance多波段图像Here is an example of three bands, green, red and near infra-red displayed separately as grayscalegreenredNear-infra red多波段图像多时相性重复探测，有利于进行动态分析。Las Vegas, 1992Las Vegas, 1986Las Vegas, 1972多时相性重复探测，有利于进行

9、动态分析。198620021992（1）按遥感平台分v地面遥感:传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等;v航空遥感:传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等;v航天遥感:传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等;v航宇遥感:传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。（2）按传感器的探测波段分v紫外遥感:探测波段在0.05一0.38m之间;v可见光遥感:探测波段在0.38一0.76m之间;v红外遥感:探测波段在0.76一1000m之间;v微波遥感:探测波段在1mm一1m之间;v多波段遥感:指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再

10、分成若干窄波段来探测目标。（3）按工作方式分v主动遥感和被动遥感v成像遥感与非成像遥感v主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射的电磁波;被动遥感的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。v成像遥感:传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成(数字或模拟)图像;v非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。（4）按遥感的应用领域分）按遥感的应用领域分v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;v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

11、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。vRemote Sensing 的提出：美国学者布鲁伊特于 1960年提出，61年正式通过。v遥感发展的三个阶段： 萌芽阶段萌芽阶段 航空遥感阶段航空遥感阶段 航天遥感阶段航天遥感阶段v1826年摄影技术发明就标志着遥感技术诞生v1839年，达格雷发表第一张空中相片；v1858年，法国人用气球携带照相机拍摄了巴黎的空中照片。v1882年，英国人用风筝拍摄地面照片；vJ N Niepce (1826, France )vThe worlds first photographic image Upper loft of th

12、e housePear tree & a patch of sky showingAnother wing of the houseThe slanting roof of the barn G F Tournachon (1820-1910) The first-known aerial photograph was obtained from a balloon by a Parisian photographer in 1858 near Paris, France. Intrepid balloon, 1862 The balloon being inflated by usi

13、ng portable hydrogen generating system during the Civil War . Pigeons,1903. A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not ideal platform .v1906, Kitesvfigure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence, vAerial photograph of “San Francisco in r

14、uins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level. v19031903年，莱特兄弟发明飞机，为航空遥感创造了条件。年，莱特兄弟发明飞机，为航空遥感创造了条件。v19091909年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片。年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片。v一战中，航空照相技术用于获取军事情报。一战中，航空照相技术用于获取军事情报。v1913191

15、3年，根据摄影像片制作了地形图并研制立体制图仪。年，根据摄影像片制作了地形图并研制立体制图仪。v19151915年，开始生产航摄相机。年，开始生产航摄相机。19241924年出现了彩色胶片。年出现了彩色胶片。v19301930年，美国开始全国航空摄影测量。年，美国开始全国航空摄影测量。v19371937年，出现了彩色航空像片。年，出现了彩色航空像片。v二战期间开始应用雷达和红外探测技术二战期间开始应用雷达和红外探测技术 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 la

16、sted 12 seconds and covered 120 ft. 1909年，意大利年，意大利Wright驾驶的飞机，驾驶的飞机，首次航空摄影，在第一、二次世界大战中作为侦察手段。首次航空摄影，在第一、二次世界大战中作为侦察手段。Figure Close-up view of a world war I Figure Vertical photography of World War I trenches in Europe.Aerial photography in World war IIFigure Vertical aerial photograph of a V2 rocket

17、 launching facility a Peenemunde in World War II. v1957年年10月月4日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功。日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功。v1959年年9月美国发射的月美国发射的“先驱者先驱者2号号”探测器拍摄了地球云图，同年探测器拍摄了地球云图，同年10月苏月苏联联月球月球3号号“航天器拍摄了月球背面的照片。航天器拍摄了月球背面的照片。v从从1960年美国发射年美国发射TIROS-1和和NOAA-1 太阳同步气象卫星开始的。太阳同步气象卫星开始的。v1972年年ERTS-1(地球资源技术卫星地球资源技术卫星)发射（后改名为发射（后

18、改名为Landsat-1）(地球资源技术卫星地球资源技术卫星)，装有，装有MSS(多光谱扫描器多光谱扫描器)传感器，分传感器，分辨率辨率79米标志着遥感进入新阶段米标志着遥感进入新阶段v1982年年Landsat-4发射，装有发射，装有TM传感器，分辨率提高到传感器，分辨率提高到30米米v1986年年SPOT-1发射，装有发射，装有PAN和和XS传感器，分辨率提高到传感器，分辨率提高到10米米v1991ERS-1发射，装有发射，装有SARv1995年年RADARSAT发射，装有发射，装有SARv1999年年IKNOS发射，分辨率提高到发射，分辨率提高到1米米v2000年清华年清华1号发射，三波

19、段相机，号发射，三波段相机，40米分辨率米分辨率First TIROS-1 imageApril 1,1960这一时期遥感的发展主要表现在以下几个方面:v遥感平台方面:除航空遥感已成业务化外，航天平台也已成系列，20世纪已有5000余颗人造卫星升空。不同高度、不同用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多度角、多周期观测。v传感器方面:探测的波段范围不断延伸，波段的分割愈来愈精细，从单一谱段向多谱段发展。多种探测技术的集成日趋成熟，如雷达、多光谱成像与激光测高、GPS的集成可以同时取得经纬度坐标和地面高程数据，用于实时测图，并且随着遥感技术的发展，集成度将更高。v遥感信息处理方面遥感信息处理方面:在

20、摄影成像、胶片记录的年代，光学在摄影成像、胶片记录的年代，光学处理和光电子学影像处理起着主导的作用。随着数字成处理和光电子学影像处理起着主导的作用。随着数字成像技术和计算机图像处理技术的迅速发展。众多的传感像技术和计算机图像处理技术的迅速发展。众多的传感器和日益增长的大量探测数据使得信息处理更为重要。器和日益增长的大量探测数据使得信息处理更为重要。v总之，遥感信息的处理，在全数字化、可视化、智能化总之，遥感信息的处理，在全数字化、可视化、智能化和网络化方面有了很的发展。今后遥感信息的处理将是和网络化方面有了很的发展。今后遥感信息的处理将是制约遥感发展的关键之一。制约遥感发展的关键之一。v50年

21、代航空摄影和应用工作。v60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。v70年代，腾冲遥感实验获得巨大成功。v70.4.24发射“东方红1号”第一颗人造地球卫星。相继发射了数十颗不同类型的人造地球卫星。v1986年我国建成了遥感卫星地面站。v80年代是大发展阶段。v2007年10月24日我国第一颗探月卫星嫦娥一号发射成功。v目前，某些方面已经进入世界先进水平行列。 我国遥感发展的特点我国遥感发展的特点国家的重视和支持，为遥感的快速发展奠定了基础。集中人力、物力重点公关，重点突破。全国性、大区域遥感工程的完成，充分显示了我国遥感的特色和水平。由嫦娥一号卫星由嫦娥一号卫星搭载的搭载的CCD立体

22、立体相机采用线阵推相机采用线阵推扫的方式获取，扫的方式获取，轨道高度约轨道高度约200公里，每一轨的公里，每一轨的月面幅宽月面幅宽60公里，公里，像元分辨率像元分辨率120米。月面图幅宽米。月面图幅宽280千米长千米长460千米千米 为为19轨图轨图片拼成。片拼成。（1）多分辨率传感器并存。）多分辨率传感器并存。 不同的应用目的需要不同的分辨率。经三、四十年的发不同的应用目的需要不同的分辨率。经三、四十年的发展表明高分辨率的图象，如展表明高分辨率的图象，如1米分辨率的米分辨率的IKONOS，可，可以会有较快的发展，这是由于小卫星技术日趋成熟，以会有较快的发展，这是由于小卫星技术日趋成熟，发射成

23、本越来越低，它在军事侦察与城市测绘方面有发射成本越来越低，它在军事侦察与城市测绘方面有独突的作用，就民用而言，它有可能逐步发展为一种独突的作用，就民用而言，它有可能逐步发展为一种产业。另一方面低空间分辨产业。另一方面低空间分辨,例如例如1km 分辨率的分辨率的NOAA 系列，系列，Seawief 系列，以及系列，以及MODIS 系列，将会得到较系列，将会得到较快展，因为实践表明这种尺度较适合于全球变化的研快展，因为实践表明这种尺度较适合于全球变化的研究。究。（2）多波段、多角度及多极化遥感同时并用）多波段、多角度及多极化遥感同时并用 自八十年代中期开始人们追求高空间分辨率及高光谱分辨自八十年代

24、中期开始人们追求高空间分辨率及高光谱分辨率，很快人们就设计出成象光谱仪，并多次进行飞行实验，所率，很快人们就设计出成象光谱仪，并多次进行飞行实验，所谓高光谱。就是在谓高光谱。就是在0.4m2.5m 之间设置了多达之间设置了多达2 百多个波百多个波段，每一波段通道很窄，只有几个到十几个毫微米段，每一波段通道很窄，只有几个到十几个毫微米nm。因此。因此传感器在提供图象的同时，对每一个象元可提供一条几乎是连传感器在提供图象的同时，对每一个象元可提供一条几乎是连续的光谱曲线。使得遥感波段宽度变窄，针对性更强，同时提续的光谱曲线。使得遥感波段宽度变窄，针对性更强，同时提高了地物光谱分辨率。此外机载三维成

25、像仪和干涉合成孔径雷高了地物光谱分辨率。此外机载三维成像仪和干涉合成孔径雷达的发展和应用，将地面目标测量二维为主发展到三维测量。达的发展和应用，将地面目标测量二维为主发展到三维测量。 由于九十年代在遥感基础理论方面的进展，人们已逐、渐认由于九十年代在遥感基础理论方面的进展，人们已逐、渐认识到多角度遥感，多极化数据等加入会使有关地物的，物理的，识到多角度遥感，多极化数据等加入会使有关地物的，物理的，几何的，生物学的参数便于反演，因此二十一世纪的遥感将是几何的，生物学的参数便于反演，因此二十一世纪的遥感将是多种获取方式逢勃发的时代。多种获取方式逢勃发的时代。（3）Rs、GPS 与与GIS 的有机结

26、合构成集成系统的有机结合构成集成系统v遥感数据本质上是一种空间数据，如果失去了它的空间定位。也遥感数据本质上是一种空间数据，如果失去了它的空间定位。也许便是一堆毫无意义的数值，以往遥感数据的定位需要提供星体许便是一堆毫无意义的数值，以往遥感数据的定位需要提供星体的空间定位，通过人机对话找出图象与图形的同名点。并通过复的空间定位，通过人机对话找出图象与图形的同名点。并通过复杂的几何纠正算法才能获得象元的空间定位，杂的几何纠正算法才能获得象元的空间定位，GPS 出现以后可出现以后可以使遥感数据空间定位问题大大地简化，以使遥感数据空间定位问题大大地简化，GPS 卫星的轨道高度卫星的轨道高度都在都在2

27、0000km 以上，属于高轨卫星，相比之下，任何资源环境以上，属于高轨卫星，相比之下，任何资源环境卫星都处在低轨高度，因此只要在星体上装上卫星都处在低轨高度，因此只要在星体上装上GPS 接收器，便接收器，便可对遥感图象直接进行精确定位，可对遥感图象直接进行精确定位，GPS 不仅使遥感图象定位问不仅使遥感图象定位问题大为简化。题大为简化。 地理信息系统地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动的发展与支持是遥感发展的又一进展和动力。力。遥感手段获得的丰富信息需要遥感手段获得的丰富信息需要GISGIS的科学管理，的科学管理， 遥遥感应用有赖于感应用有赖于GISGIS提供多种信息源进行信息复合

28、及其综提供多种信息源进行信息复合及其综合分析。因此，合分析。因此，GISGIS是遥感的进一步发展和延伸，成为是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感发展的一个新动向。遥感发展的一个新动向。 因而因而3S3S相互依存，共同发展，构成一体化的技术，被广相互依存，共同发展，构成一体化的技术，被广泛的应用各个领域泛的应用各个领域v各种新型高效的图像处理方法和算法将被用来解各种新型高效的图像处理方法和算法将被用来解决海量遥感数据的处理、校正、融合和遥感信息决海量遥感数据的处理、校正、融合和遥感信息的可视化。遥感图像处理与地学数据库结合，建的可视化。遥感图像处理与地学数据库结合，建立遥感信息系统，引入人工神经网

29、络、小波变换，立遥感信息系统，引入人工神经网络、小波变换，分形技术、模糊分类和专家系统，逐步实行自动分形技术、模糊分类和专家系统，逐步实行自动分类和模式识别。遥感分析技术也在从定性分析分类和模式识别。遥感分析技术也在从定性分析向定量分析发展向定量分析发展一、遥感已成为地学研究的重要信息源一、遥感已成为地学研究的重要信息源 遥感信息的多样性：遥感信息的多样性：多波段信息；图像信息与多波段信息；图像信息与数字化信息；二维平面信息与三维空间信息；从数字化信息；二维平面信息与三维空间信息；从而使获得的信息形成多层次、多方式、多侧面全而使获得的信息形成多层次、多方式、多侧面全方位，拓宽了地学研究的深度和广度方位，拓宽了地学研究的深度和广度。 遥感应用从内容上可以遥感应用从内容上可以概括为资源调查与应用、概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究析规划及全球宏观研究四大领域。四大领域。1.在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测。土地利用类型调查精细农业作物估产“三北”防护林遥感综合调查2.遥感在地质矿产方面的应用客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程地质、地震地质、水文