遥感图像处理：第一讲 遥感基本知识与基本理论

1、遥感图像处理课程目标与安排 课程目标： 掌握遥感数字图像的性质与特点； 掌握遥感数字图像处理的基本概念和主要方法； 掌握遥感数字图像辐射校正、几何校正、增强处理、计算机分类处等处理基本概念、原理和方法；及时了解遥感数字图像处理发展的新动向； 培养学生利用遥感数字图像处理软件进行数字图像的处理和分析技能。为学生进一步学习地理信息系统等专业课程奠定基础； 培养学生的认识能力和自觉获取新知识的能力；培养学生严谨求实的科学态度和精神。课程目标与安排 课程特色： 多学科交叉：光学、电子学、数学、摄影测量、计算机技术、物理学、地学等，是一个高度综合的学科。 知识面宽但不深 需要出色的分析和综合能力 需要很

2、强的动手和编程能力课程目标与安排 课程大纲：第一讲 遥感基本知识与基本理论第二讲 遥感影像及其统计分析第三讲 数字影像处理系统第四讲 遥感影像校正与镶嵌第五讲 遥感影像空间域增强第六讲 遥感影像变换第七讲 遥感影像频率域增强第八讲 遥感影像融合课程目标与安排 课程大纲：第九讲 遥感影像的分类第十讲 地理特征的遥感信息表达与模型第十一讲 地理特征提取与信息复合的方法第十二讲 基于TM影像的水体信息提取课程目标与安排 参考书目：1.2.3.4.5.遥感数字影像处理与地理特征提取，钱乐祥，科学出版社，2005遥感数字图像处理教程，韦玉春等，科学出版社，2015Remote Sensing Digit

3、al ImageAnalysis，JohnA. Richards, Springer,2006数字图形处理（冈萨雷斯第二版），阮秋琦等，电子工业出版社，2004数字图像处理（Matlab版），阮秋琦，电子工业出版社，2008课程目标与安排 课程考核：1. 实验（20） 3次需考核的实验2. 课堂作业（10） 2次作业3. 考试（70） 最终考试第一讲 遥感基本知识与基本理论遥感数字图像处理教程教学提纲一、遥感及相关基本概念二、遥感平台三、遥感器四、遥感的技术特点五、遥感信息科学退出一、遥感及相关基本概念1、遥感2、电磁波3、大气窗口1、遥感（Remote Sensing）定义有广义和狭义之分：

4、广义的遥感：即遥远的感知，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测。狭义的遥感：运用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处记录目标的电磁波特性，通过分析，揭示物体的物理特性及变化的综合性探测技术。1、遥感（Remote Sensing）与广义的遥感相比，狭义的遥感具有以下三个特点：1. 运用探测仪器进行探测2. 仅记录物体的电磁波特性3. 揭示物体的物理特性及变化1、遥感（Remote Sensing）1、遥感（Remote Sensing）遥感是一种以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用技术。 物理手段传感器、信息传输、信息获取等 数学方法概率、数理统计、线性代

5、数、微积分等 地学分析以地学规律为基础的地学处理过程1、遥感（Remote Sensing）遥感是一门综合性的对地探测技术，同时也是一项复杂的工程系统，它需要多种学科的参与和配合。总的来说，遥感系统的组成可以分为四个部分。1.2.3.4.信息源信息获取信息处理信息应用1、遥感（Remote Sensing）1. 信息源信息源是指遥感需要对其探测的目标物。任何目标都具有反射、吸收以及辐射电磁波的特性，不同物体的电磁波特性具有一定的差异性，这就为遥感探测获取信息提供依据。1、遥感（Remote Sensing）2. 信息获取信息获取是指运用遥感技术装备接受、记录目标物电磁波特性的探测过程。信息获取

6、所采用的遥感技术装备主要包括遥感平台和传感器。其中遥感平台是用来搭载传感器的运载工具，常用的有气球、飞机和人造卫星等; 传感器是用来探测目标物电磁波特性的仪器设备，常用的有照相机、扫描仪和成像雷达等。1、遥感（Remote Sensing）3. 信息处理信息处理是指运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正、分析和解译处理的技术过程。校正包括辐射矫正和几何校正等；分析主要是分析地物电磁波的特性；解译指根据分析的结果对影像进行解释，提取出有用的信息。1、遥感（Remote Sensing）4. 信息应用信息应用是根据不同的目的将遥感信息应用于各个领域的过程。信息应用的基本方法是将遥感信息

7、作为地理信息系统的数据源，供人们对其进行查询、统计和分析利用。遥感的应用领域十分广泛，最主要的应用有: 军事、地质矿产勘探、自然资源调查、地图测绘、环境监测以及城市建设和管理等。2、电磁波（electromagnetic wave ）是在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。2、电磁波（electromagnetic wave ）具有两重性：2、电磁波（electromagnetic wave ）具有两重性：波动性：电场和磁场的振动方向都是在与波行进方向成直角的平面内，且相互垂直。粒子性质： 能量 E=hv，其中v为频率，h为普朗克常数。2、电磁波（electromagnetic

8、 wave ）电磁波四要素：2、电磁波（electromagnetic wave ）电磁波波段：2、电磁波（electromagnetic wave ）电磁波波长：2、电磁波（electromagnetic wave ）根据电磁波对遥感划分：紫外遥感可见光遥感红外遥感微波遥感2、电磁波反射率指表面上反射光通量与入射光通量的比率，反射率的值在0到1之间。2、电磁波部分地物的反射率曲线：3、大气窗口（atmospheric window）大气窗口通常把电磁波辐射能量能够透过大气层而较少被反射、吸收以及散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。3、大气窗口（atmospheric window）返回二、

9、遥感平台遥感平台的作用是搭载传感器，根据遥感平台可以把遥感分为：地面遥感、航空遥感以及航天遥感。1、地面遥感平台通常在100m以下由三角架、遥感塔、遥感车等组成测定地物野外波谱2、航空平台高度30km以内又可分低空、中空和高空平台航速不宜过快，且续航能力强足够宽敞的机舱和起飞能力3、航天平台高度150km以上人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站、航天飞机返回三、遥感器遥感器返回四、遥感的技术特点返回遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。1. 大面积同步观测2. 时效性强3. 数据的综合性与可比性4. 较高的经济和社会

10、效益1、大面积同步观测遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。航空遥感的高度为几十公里，航天遥感的工作高度达几百公里，因此，可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫星图像TM，它的覆盖范围是185185KM；气象卫星一幅影像可以覆盖1/3地球表面。2、时效性强获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如，陆地卫星Landsat 每16天可覆盖地球一遍；NOAA气象卫星每天能收到两次图像；SP

11、OT卫星每26天可以覆盖地球一遍。3、数据的综合性与可比性遥感能够在同一时段、对地面上大范围地区进行观测，这些数据综合了自然的、人文现象，体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工建物等地物的特征，因此遥感数据具有综合性。遥感能够对同一地区进行重复对地观测，这样我们就可以通过所获取的遥感数据，发现并动态地跟踪地物的变化，因此遥感数据具有可比性。4、较高的社会与经济效益获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。返回五、遥感信息科学返回（一）研究对象（二）研究内容（三

12、）国民经济发展中的应用（四）发展态势（五）发展趋势（一） 研究对象在光学遥感中，主要探测目标物的反射与散射。在热红外遥感中，主要探测目标物的辐射特性（发射率和温度）。波长范围（814um）在微波遥感中，被动遥感主要探测目标物的发射率和温度；主动遥感主要探测目标物的后向散射系数特征。波长范围（1mm-1m）返回（二） 研究内容遥感信息科学主要研究遥感信息形成的波谱、空间、时间及地学规律，研究遥感信息在地球表层的传输和再现规律。1、波谱特性研究研究地物对可见光、近红外、短波红外的反射特性、热红外的辐射特性、微波的辐射特性、介电特性、后向散射特性和穿透特性等。2、空间特性研究包括：遥感信息形成的几何机理和模型、方法等。3、时间特性研究不同时相地物所表现的波谱和空间特性的差异。4、地学规律研究如利用遥