(完整版)遥感技术基础课程课件

1、1遥感技术基础测绘工程 专业基础课授课教师 杨敏华联系方式 2学习目标了解遥感的发展概况、应用情况和发展趋势。掌握遥感的原理与方法,了解遥感的技术系统。掌握常用遥感数据的基本特征和信息提取方法。掌握有关遥感软件的基本操作与使用初步具有解决实际问题的能力 根据应用目的，选择适用的遥感数据，采用适当的处理手段，实现遥感信息获取这一基本目标。3彭望碌等编著遥感概论，高等教育出版社孙家柄等编著遥感原理与应用，武汉大学出版社，2003 梅新安等编著遥感导论，高等教育出版社，2010尹占娥等编著现代遥感导论，科学出版社，2008赵英时等编著遥感应用分析原理与方法，科学出版社，2003汤国安等编著遥感数字图

2、像处理，科学出版社，2004陈晓玲等中文导读遥感数字影像处理导论 ，科学出版社，2007杨昕、汤国安等编著ERDAS遥感数字图像处理实验教程，科学出版社，2009主要参考教材4 第一章 遥感概述(1) 第二章 遥感电磁辐射基础(2) 第三章 遥感成像及影像特性(2) 第四章 遥感图像处理(2) 第五章 遥感图像目视判读(1) 第六章 遥感信息提取(2) 第七章 遥感技术应用(1) 第八章 遥感理论体系及其关键问题（1）授课提纲及目录5课程考核总成绩=(课堂提问、作业、论文、实验报告）*30%+考试*70% 课堂提问(课前,课中,课后)作业，论文实验报告考试6 第一章 遥感概述遥感概念遥感技术系

3、统遥感类型遥感数据的应用7遥感的概念 定义：一门综合运用物理原理、数学方法和地学规律，在远处（高空）以非接触方式探测物体形状、性质和变化动态的新兴科学技术。 原理：遥感的理论基础是物理学，其核心是电磁波理论。 第一章 遥感概述8 通过观察一幅图和几组遥感影像来初步认识与了解，何谓遥感和遥感影像数据？遥感原理示意图9遥感的宏观特性10FY-1D 图像11NOAA-16图像NOAA-16 日期: 2003年05月11日时间: 04:59:14 (UTC) （UTC指国际标准时间或格林尼治时间） 121314哈萨克斯坦 阿拉海的变迁1973 1987 2000 15消失的非洲匝得湖197219872

4、00216快速扩展的城市（成都市）17空间分辨率愈来愈高的遥感影像10米 空间分辨率18空间分辨率愈来愈高的遥感影像4米 空间分辨率19空间分辨率愈来愈高的遥感影像1米 空间分辨率20空间分辨率愈来愈高的遥感影像0.6米 空间分辨率21 IKONOS，1米空间分辨率愈来愈高的遥感影像22空间分辨率愈来愈高的遥感影像 QuickBird，0.61米23思 考与普通图像相比，遥感图象有什么异同？为什么要从高空对地成像？可以想到的遥感应用有哪些?空间分辨率与覆盖范围的关系？多时相遥感影像能为我们带来哪些信息？在遥感图像中识别各类地物的依据可以有哪些？24 遥感的理论基础是物理学，依据是物体的电磁波谱

5、。植物土壤水体反射光谱波长反射率在遥感图像中识别各类地物的理论依据25遥感的发展概念的提出1960年由美国人提出；我们可以把遥感看成是人类眼睛的延伸历史：眼睛望远镜摄影机多光谱 成像遥感的物理基础：所有地物都具有发射、 反射、吸收电磁波的性质。不同的地物具 有不同的电磁波谱特性。26遥感的特点空间特性:视域范围大，具有宏观特性。光谱特性:探测的波段从可见光得到大幅扩展,增大了对地物的探测能力。时相特性:在不同时期对同一地区成像，有利于进行动态研究和环境监测。获取信息快，更新周期短.多源性：多平台、多时相、多波段(多尺度)数据的综合性和可比性经济性。广泛适用性当前之不足:信息的提取方法不能满足遥

6、感快速发展的要求，对计算机性能和遥感信息获取算法提出了更高要求。27遥感技术是20世纪60年代发展起来的一门综合性探测技术。遥感技术与现代物理学、空间技术、计算机技术、数学和地理学密切相关。遥感技术已广泛应用于各种领域，成为地球环境资源的调查和规划不可缺少的有效手段。28广义理解，遥感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。但实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探(物理探测)的范畴。因而，只有电磁波探测属于遥感的范畴。狭义理解，遥感是指从不同高度的平台（Platform）上，使用各种传感器（Sensor），接收来自地球表层的各种电磁波信息

7、，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术。292 遥感技术系统1信息源2信息获取3信息记录与传输4信息处理5信息应用3031遥感信息源任何可以可以发射，反射，吸收电磁波的目标都可以被称为遥感信息源。32空间信息获取地物信息主要由搭载在遥感平台上的传感器获取。传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。遥感平台：装载传感器的工具或设备，主要有地面平台(如遥感车、手提平台、地面观测台等)、空中平台(如飞机、气球、其他航空器等)、空间平台(如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等)传感器：接收、记录目标物电磁波特征的仪器（各种光学、

8、无线电仪器），如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。33信息获取在外观上，Terra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。 34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，如数据解码、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。35接收卫星发下来的遥感图

9、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36信息处理硬件系统：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：37 常用遥感图像处理软件 目前

10、国内常用的遥感图像处理软件有：ERDAS：美国亚特兰大ERDAS公司集遥感和GIS于一身的软件。ENVI：美国Better Solutions Consulting 有限公司开发的遥感图像处理软件。PCI:加拿大PCI公司的产品，处理遥感图像。38信息应用根据不同的应用目的进行（各个专业领域的人员）。在应用的过程中需要大量的信息处理、分析。393 遥感的类型（1）按遥感平台分地面遥感: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;航空遥感:传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等;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;航宇遥感:传

11、感器设置于星际飞船上，指对地球外其它星体进行目标探测的遥感系统。40（2）按传感器的探测波段分可见光遥感:探测波段在0.4一0.76m之间;红外遥感:探测波段在0.76一1000m之间;微波遥感:探测波段在1mm一1m之间。41根据波段把遥感划分为3种类型42（3）按工作方式分成像遥感与非成像遥感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;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。主动遥感和被动遥感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值量;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。4344主动遥感

12、和被动遥感的区别45（4）按遥感的应用领域分从宏观角度可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等;从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。464 遥感数据的应用领域林业：清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。农业：作物估产、作物长势及病虫害预报。水文与海洋：水资源调查、水资源动态研究、冰雪监控、海洋渔业。国土资源：国土资源调查、规划和政府决策。气象：天气预报、气候预报、全球气候演变研究。47环境监测：水污染、海洋油污染、大气污染、固体垃圾等及其预

13、报。测绘：航空摄影测量测绘地形图、编制各种类型的专题地图和影像地图。城市：城市综合调查、规划及发展。考古：遗址调查、预报。地理信息系统：基础数据、更新数据。48请同学总结遥感的概念遥感的过程遥感的特点遥感的发展趋势以及存在的问题了解遥感的应用领域请同学预习2.1电磁波谱和黑体辐射(8页)491 遥感的发展简史(1)无纪录的地面遥感阶段(1608-1838年) 1608年，汉斯李波尔赛制造了世界第一架望远镜，1609年伽利略制作了放大倍数3倍的科学望远镜，从而为观测远距离目标开辟了先河。但望远镜观测不能把观测到的事物用图像的方式记录下来。(2) 有记录的地面遥感阶段(1839-1857) 对探测

14、目标的记录与成像始于摄影技术的发明，并与望远镜相结合发展为远距离摄影。1839年，达盖尔(Daguame)发表了他和尼普斯(Niepce)拍摄的照，第一次成功地把拍摄到事物形象地记录在胶片上。1849年，法国人艾米劳塞达特(Aime Laussedat)制定了摄影测量计划，成为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志。50(3)航空摄影遥感阶段(1858-1956年) 1858年，GF陶纳乔用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片。 1903年，J纽布朗纳设计了一种捆绑在飞鸽身上的微型相机.同年，W莱特和O.莱特发明了飞机。 1909年，W莱特在意大利的森托塞尔上空用飞机进行了空中摄影; 1913年

15、，利比亚班加西油田测量应用航空摄影. 在第一次世界大战期间，航空摄影成了军事侦察的重要手段，并形成了一定的规模。 1924年，彩色胶片出现.1935年彩色胶片投入市场。 第二次世界大战前朝，德、英等国认识到空中侦察和航空摄影的重要军事价值，并在侦察敌方军事态势、部署军事行动等方面收到了实际效果。51二战中，微波雷达的出现及红外技术应用于军事侦察，使遥感探测的电磁波谱段得到了扩展。二战及其以后，出版了一些著作，对航空遥感的方法和理论进行了总结。如1941年AJ厄德莱(Eardey)的航空像片:应用与判读、JW巴格莱(Bagley)的航空摄影与航空测量等。前者讨论了航空像片的地质学应用及某些地物，

16、包括植被的物征。后者则侧重于航空测量的方法探讨。与此同时，人才培养与专业学术刊物的出版也是这一时期的特点。美国在大学中开设了航空摄影与像片判读的课程;国际地理学会于1949年设立了航空像片应用专业委员会。1945年，美国创刊了摄影测量工程杂志(1975年改为摄影测量工程与遥感，现已成为国际著名的遥感专业刊物之一)。这些均对遥感发展成为独立的学科在理论方法上作了充分的准备，奠定了基础。52(4) 航天遥感阶段(1957-) 1957年10月4日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功。1959年9月美国发射的“先驱者2号”探测器拍摄了地球云图，同年10月苏联的月球3号“航天器拍摄了月球背面的照片。真正

17、从航天器上对地球进行长期观测是从1960年美国发射TIROS-lO和NOAA-1 太阳同步气象卫星开始的。 1972年ERTS-1美发射（后改名为Landsat-1），装有MSS(多光谱扫描器)传感器，分辨率79米 1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米 1986年SPOT-1发射，装有PAN和XS传感器，分辨率提高到10米 1991ERS-1发射，装有SAR 1995年RADARSAT发射，装有SAR53On April 1, 1960 thefirst U.S. weathersatellite was launchedfrom Cape Canaveral,

18、FL54First TIROS-1ImageApril 1, 196055北京地区4米多光谱遥感影图（美国SPACE IMAGE 公司的IKONOS卫星）北京地区1米全色遥感影象图陈述彭先生指出，没有遥感，就提不出全球变化这样的科学问题。所以遥感对地学本身有巨大的推动作用，就象望远镜对天文学和物理学的推动作用一样。562 中国遥感事业的发展20世纪30年代,于个别城市进行过航空摄影。20世纪50年代开始系统的航空摄影。20世纪70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遥感传感器。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

19、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、GPS集成，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。57自1970年4月24日发射“东方红1号”人造卫星以后，相继发射了数百颗不同类型的人造地球卫星。太阳同步的“风云l号”(FY-lA，lE)和地球同步轨道的“风云2号”(FY-2A,2B) 。1999年10月14日中国-巴西地球资源遥感卫星CBERS-1的成功发射，2003年5月，“北斗1”定位导航卫星及“清华1号”小卫星的成功发射。1986年我国建成了遥感卫星地面站，逐步形成了接收美国Iandsat、法国SPOT、加拿大RADARSAT和中国-巴西CBERS等7颗遥感卫星数据的能力。58中国遥感卫星发射年表2006-12-08 风云2号遥感卫星，应用于气象观测；2008-06-04 风云3号遥感卫星，应用于气象观测；2006-04-27 遥感卫星1号，合成孔径雷达，应用于科学试验、农作物估产及防灾减灾等；2007-05-25 遥感卫星2号，光学遥感卫星，应用于国土资源普查、农作物估产及防灾减灾；2007-11-12 遥感卫星3号， 合成孔径雷达，用于科学试验、国土资源普查及防灾减灾等；2008-12-01 遥感卫星4号，光学遥感卫星，应用于国土资源普查、农作物估产及防灾减灾；2008-12-15 遥感卫星5号，光学