遥感概论课件：1导论

1、1遥 感 概 论Introduction to Remote Sensing2课程内容安排1. 概述（1）2. 电磁辐射基础 （2）3. 光学基础（1）4. 传感器与图像获取 （2）5. 航空遥感 （1）6. 航天遥感 （1）7. 微波遥感 （1）8. 图像校正与增强 （3）9. 遥感图像目视解译 （1）10. 图像分类 （1）11. 遥感应用 （2）12. 复习（1）实验（6 ） 数字图像处理方法-4 图像目视解译 -2 参观或野外实践-1次 3教材及参考书彭望琭主编 遥感概论。高等教育出版社，2002 (暂定教材)梅新安等，遥感导论。高等教育出版社，2002 （2001第一版）Lilles

2、and, T M, Kiefer, R W and Chipman, J W, Remote Sensing and Image Interpretation. 2004, (5th edition), John Wiley & Sons, New York. (目前最新版：第6版，2007年)Campbell, J B, 2002, Introduction to Remote Sensing. The Guilford Press, New York. (2nd edition)Jensen, J R, Remote Sensing of the Environment: An earth

3、 resource perspective. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey. 2006. (2nd edition) (1st edition, 2000)CCRS Fundamentals of remote sensing:http:/www.ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/fundam/index_e.php （有PDF版可下载）NASA remote sensing tutorial: /Front/tofc.html4课件将放在FTP上课程要求：要求记笔记（taking notes）课后阅读

4、有关文献完成课后练习作业多进行实际操作练习每人演讲5-10分钟（课堂，临近期末）成绩评定：平时（20%）+ 期末考试（80%）5遥感概述 概念 遥感过程及要素 遥感特点 发展简史 中国遥感事业发展 发展趋势 需解决的问题6MODIS图象 （Bands 6-2-1）（250m）夜晚灯光数据（DMSP OLS）8SPOT 5图象（10米）9IKONOS彩色融合（4m+1m）10世贸中心2001.6.30(IKONOS)11世贸中心2001.9.12(IKONOS)12北大校园图像（2001.8）(IKONOS)13Quickbird14公主坟桥，QUICKBIRD15新楼盘竣工QUICKBIRD1

5、6天安门广场QUICKBIRD17Banda Aceh (印尼班达海) from QuickBird6/24/04东南亚海啸地震前18Banda Aceh from QuickBird12/28/04东南亚海啸地震后19“遥感”一词来自英语Remote Sensing，即“遥远的感知”。广义理解，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。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。狭义的遥感：遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征

6、性质及其变化的科学及综合性探测技术。遥感的概念20基本原理实验发现，每种物质作为其固有的性质都会反射、吸收、透射及辐射电磁波。植物的叶子显示出绿色：叶子中的叶绿素对太阳光中的蓝色及红色波长的光强烈吸收，而对绿色波长的光强烈反射。物体对电磁波所固有的波长特征(吸收、反射等)光谱特性（Spectral characteristics）物体由于种类和环境条件不同而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性。遥感就是根据这个原理来探测目标对象反射和发射的电磁波，获取目标信息，完成远距离识别物体的技术。21不同地物的反射光谱曲线：植被、水体、干的土壤22Remote sensing is the scienc

7、e (and to some extent, art) of acquiring information about the Earths surface without actually being in contact with it. This is done by sensing and recording reflected or emitted energy and processing, analyzing, and applying that information. (Canadian Center for Remote Sensing) 遥感是无需接触地球表面而获取其信息的

8、科学（或艺术），它是通过感知和记录反射或发射（电磁波）能量，并处理、分析和应用所获取的信息。 综合技术遥感：科学？技术？23ASPRS adopted a combined formal definition of photogrammetry and remote sensing as (Colwell, 1997):“the art, science, and technology of obtaining reliable information about physical objects and the environment, through the process of reco

9、rding, measuring and interpreting imagery and digital representations of energy patterns derived from noncontact sensor systems”.Jensen, 2000遥感（Remote Sensing）ASPRS：American Society for Photogrammetry and Remote Sensing 美国摄影测量与遥感协会ISPRS: International Society for Photogrammetry and Remote Sensing 国际

10、摄影测量与遥感协会24遥感过程及要素遥感过程及要素传感器及遥感平台遥感卫星地面站遥感的分类遥感是如何实现的？25A: 能量来源：电磁能量（Energy Source or Illumination）B：辐射与大气 （Radiation and the Atmosphere ）C：与目标的作用 （Interaction with the Target ）D：记录电磁辐射（传感器/平台）（Recording of Energy by the Sensor ）E：传输、接收与处理（Transmission, Reception, and Processing ）（地面站）F：解释与分析 （Inter

11、pretation and Analysis ）G：应用 （Application ）1）遥感过程的要素26关键系统：（技术系统）传感器平台地面接收站272）传感器（remote sensor）（遥感器）： 接收从目标中反射或发射来的电磁波的装置 如照相机、扫描仪遥感中使用的传感器类型：成像传感器摄影传感器扫描成像传感器雷达成像传感器非成像传感器283）遥感平台（remote platform）： 搭载遥感传感器的载体 如地面三角架、遥感车、气球、航天飞机、人造地球卫星等按高度分： 近地平台、航空平台、航天平台 可单独使用，或配合使用，组成多层次立体观测系统29Jensen, 2004A re

12、mote sensing instrument collects information about an object or phenomenon within the instantaneous-field-of-view (IFOV) of the sensor system without being in direct physical contact with it. The sensor is located on a suborbital or satellite platform.航天与航空平台30各种遥感平台示意图314）遥感卫星地面站（Satellite Ground S

13、tation） 复杂的高技术系统， 其任务：接收、处理、存档和分发各类遥感卫星数据，并进行卫星接收方式、数据处理方法及相关技术的研究，其生产运行系统包括接收站、数据处理中心和光学处理中心（1）数据的传送和接收跟踪卫星、传送接收卫星数据。覆盖区：直接实时传送非覆盖区：通过数据记录器、跟踪与数据中继卫星32遥感卫星地面站（2）数据加工与处理 进行复杂的辐射校正及几何校正处理，消除畸变，恢复图像，提供给用户使用。 光学处理中心：胶片和相片冲洗设备、彩色合成设备等， 生产各种比例尺图像产品33卫星遥感系统示意图34中国遥感卫星地面站1986年建成地面接收系统：密云数据处理中心：三环，友谊宾馆对面接收：

14、LANDSAT系列、SPOT 系列、ERS-1， ERS-2，JERS，RADARSAT、CBERS-1（中巴资源卫星）、分发QUICKBIRD，35 36地面站室外接收天线37地面站室内接收仪器38地面站总部395）遥感的分类 分类标准：工作平台电磁波工作波段传感器数据获取方法波段宽度和光谱连续性应用领域40遥感的分类按工作平台： 地面遥感、航空遥感、航天遥感按电磁波工作波段： 紫外遥感：0.05-0.38m 可见光遥感：0.38-0.76 m 红外遥感：0.76-1000 m （光学遥感） 微波遥感：1mm-10m41遥感的分类按传感器工作原理 主动遥感（active remote sen

15、sing）： 传感器从遥感平台主动发射出能源，然后接收目标反射或辐射回来的电磁波 如微波遥感中的侧视雷达被动遥感（passive remote sensing）： 传感器不向目标发射电磁波，仅接收目标地物反射及辐射外部能源的电磁波，如对太阳辐射的反射和地球辐射 如LANDSAT, SPOT, , 微波辐射计42被动遥感(a, b) 与主动遥感(c)43遥感的分类按获取方式： 成像遥感：将目标电磁辐射转换成可以显示为图像的遥感数据； 非成像遥感：将目标电磁辐射数据输出或记录在磁带上而不产生图像。按波段宽度和连续性： 宽波段遥感（常规遥感）：波段宽度一般大于100nm，且波段不连续; 高光谱遥感：

16、利用很多狭窄的电磁波波段（波段宽度通常小于10nm）产生光谱连续的图像数据 44遥感的分类按应用领域： 环境遥感、城市遥感、农业遥感、林业遥感、海洋遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感、考古遥感45遥感的特点宏观观测，大范围获取数据资料 LANDSAT 185*185公里 SPOT 60*60公里动态监测，快速更新监控范围数据 LANDSAT 16天，NOAA每天两次技术手段多样，可获取海量数据 不同波段、传感器、分辨率；1景TM（7波段）270MB，覆盖全国：135GB数据的综合性和可比性 综合信息， 传感器和信息记录向下兼容应用领域广泛，经济效益高LANDSAT 经济投入与效益比为1：8或更

17、大局限性波段范围有限，反映的特征 扩大了人的视野：波长、覆盖范围 不同的视角46遥感发展简史最早使用“遥感”一词的是美国海军研究局的艾弗林普鲁伊特 （女）(Evelyn. L. Pruit,1960)。 Aerial Photography Remote Sensing1961年，在美国国家科学院（National Academy of Sciences）和国家研究理事会（Nation Research Council）的资助下，于密歇根大学 (University of Michigan) 的威罗兰 (Willow Run) 实验室召开了“环境遥感国际讨论会”，此后，在世界范围内，遥感作为一

18、门新兴的独立学科，获得飞速的发展。遥感学科的技术积累和酝酿却经历了几百年的历史和发展阶段。 47遥感发展阶段1 无记录的地面遥感阶段（1608-1838年） 望远镜2 有记录的地面遥感阶段（1839-1857年） 摄影技术的发明，并与望远镜相结合为远距离摄影3 空中摄影遥感阶段（1858-1956年） 1858 年 ,G.F. 陶纳乔（Gaspardd Felix Tournachon）用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片 一战、二战：军事侦察 航空摄影 微波雷达、红外4.航天遥感阶段（1957-） 1957.10.4苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地球和探索宇宙奥秘进

19、入了新的纪元 ； 1959年9月美国发射的“先驱者号”探测器拍摄了地球云图，同年月苏联的“月球号”航天器拍摄了月球背面的照片。真正从航天器上对地球进行长期观测是从 1960 年美国发射 TIROS 1和 NOAA-1太阳同步气象卫星开始的 48陆地卫星(LANDSAT)：1972年第一次系统地重复观测地球表面(主要是陆地)创造了机会：迅速、广泛地发展遥感数字分析: 模拟、数字图像作为一个典范：开发其它的对地观测卫星1980年代NASA JPL（Jet Propulsin Laboratory）开发高光谱遥感仪器（成像光谱仪）SAR 平台、传感器、信息处理（包括软件）、应用遥感发展阶段Camer

20、a Sensor Systems One of the first cameras produced by Louis Daguerre in France.最早的照相机之一First Aerial Photograph The first known aerial photograph was obtained by Gaspard Felix Tournachon (Nadar) from a tethered balloon 1,700-ft. above Paris, France in 1858. 第一张航空相片Balloon Intrepid Intrepid tethered d

21、uring the Civil War battle of Fair Oaks on June 1, 1862. Balloon Photography Oblique aerial photograph of downtown Boston obtained by Samuel A. King and J. W. Black from a balloon at an altitude of 1,200 ft. on October 13, 1860. First aerial photograph taken from a captive balloon in the United Stat

22、es. 53Curtiss AH-13 Pilot and aerial photographer with a Graflex aerial reconnaissance camera in 1915.54 In 1903, Julius Neubronner patented a breast-mounted camera for carrier pigeons that weighed only 70 grams. A squadron of pigeons is equipped with light-weight 70-mm aerial cameras.Pigeons55 Oblique aerial photograph of a European