遥感地质学：第一讲 绪论

遥感地质学第一讲绪论遥感地质1介绍和了解情况2课程框架3主要参考文献4考核方法5概论绪论1介绍和了解情况1.2学生情况1）专业背景调查曾经学习过类似课程的（）人；曾经用过ENVI,ERDAS,PCI,ERMAPPER,IDRISI等软件进行研究工作的（）人；熟悉通用图像软件，如ADOBEPHOTOSHOP（）人；熟悉地理信息系统软件和应用的（）人； 2）硬件情况调查自主使用计算机的（）人网络联系方便（）人3）讲课方式调查POWERPOINT：是（）人;否（）人;无所谓（）人板书：是（）人;否（）人;无所谓（）人讲义发放：是（）人;否（）人;无所谓（）人2

课程框架2.1课程设置目标

遥感技术是环境/地学研究的一个重要方法和工具；

让学生比较系统地掌握遥感技术的基本概念，初步达到“外行以为是内行，内行不以为是外行”的程度。系统掌握利用遥感技术进行环境/地学方面研究或者工作的方法和技巧。具体讲比较熟练使用遥感图象处理软件ENVI进行研究工作.

侧重技能的培养，掌握进一步深入学习的途径（文献查找，国内外现状，能干什么，程度等）。2课程框架2.2课程大纲时间课次内容安排配合1课程介绍和绪论图片2遥感物理基础图片3遥感图像类型与特性图片4遥感图像处理图片5遥感图像地学分析方法图片6遥感图像地貌解译与应用图片7遥感岩矿识别的光谱特征（一）图片8遥感岩矿识别的光谱特征（二）图片9遥感岩性解译与编图图片10遥感构造解译与编图图片11遥感目视解译图片12遥感图像专题分类技术（一）图片13遥感图像专题分类技术（二）图片14地图投影和地理坐标图片15常用遥感数据简介

图片16答疑、讨论17资源环境遥感应用（一）图片18资源环境遥感应用（二）图片19资源环境遥感应用（三）图片2.2课程大纲（续一）20RS地学动态分析图片21高光谱遥感应用专题图片22遥感应用研究现状与趋势图片23答疑、讨论24主要遥感处理软件介绍软件25软件实习软件26软件实习软件27软件实习软件28软件实习软件29软件实习软件30答疑、讨论2.2课程大纲（续二）3主要参考文献3．1专业书籍马蔼乃，遥感概论.科学出版社，1984《遥感概论》编写组，遥感概论.高等教育出版社.1985仇肇悦，李军，郭宏俊编著.遥感技术应用.1999周成虎，骆剑承，杨晓梅等.遥感影像地学理解与分析.科学出版社，1999中国科学院遥感技术应用研究所.空间遥感图象的分析和应用。国防工业出版社.1985郭德方.遥感图象地计算机处理和模式识别.电子工业出版社.19873．2学术期刊（特点）遥感学报/环境遥感国土资源遥感遥感技术应用中国图象图形学报卫星应用（内部刊物）PE&RS（美国）InternationalJournalofRemoteSensing（英国）RemoteSensingEnvironmentGeo-cartoInternational（香港）MappingSciencesandRemoteSensingRemoteSensingReviewIEEETransactionsonGeosciencesandRemoteSensing（美国）其它地理或者环境方面的专业杂志（文章不多）3．3WEB站点

（中国科学院卫星地面站）

（美国RSI公司）/zlg/dq/zy04.htm(从太空看祖国)/ikonos/index.asp（广州思维达公司）

4考核方法1）上课会随机点名，总分100分,缺课一次,扣25分,四次不到,平时成绩为0,同时总成绩不及格。

平时成绩占总成绩的30%。如果确实有事，请开具辅导员签字的假条,不记缺课。但总的请假次数不宜过6次.

2）期末考试70％，考试形式为笔试。

5.1遥感和遥感技术的概念5.2遥感技术发展的历史5.3遥感技术的发展情况5.4遥感技术分类5.5遥感技术的特点5.6遥感在地球科学中的作用和意义5.7遥感应用5概论5.1遥感和遥感技术的概念人眼感知机理遥感概念泛指：从遥远处感知，泛指各种非接触的、远距离的探测技术.定义：使用某种遥感器，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射或者发射信息），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息，这个过程叫作遥感。

RemoteSensing,简称RS遥感技术

可以看出，遥感技术包括遥感器（传感器）技术、信息传输技术、信息处理技术、目标特征分析与测量技术，等等。空间技术、光学技术、无线电技术、计算机技术等相结合的一门综合技术。目标物、遥感平台、遥感器（传感器）遥感技术系统的组成遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。遥感信息获取：中心工作。遥感平台和传感器。信息的记录与传输：遥感信息处理：处理的原因遥感信息应用：

遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的记录与传输、信息的处理和信息的应用五大部分。遥感技术系统卫星传感器信息接收、处理用户制图实况调查分析判断物体卫星定位与定轨遥感信息传输目标提取与识别(自动化、智能化)数据处理(高光谱、高分辨率、雷达)分发多源数据融合与集成遥感成像机理与模型数据获取数据分析各应用部门用户信息源(探测目标):与电磁波相互作用的目标物传感器:

接收,记录目标物电磁波的仪器,如扫描仪,雷达,摄像机,辐射计等.遥感平台:

装载传感器的平台,主要有地面平台(如遥感车,手提平台,地面观测台等);空间平台(如火箭,人造卫星,宇宙飞船,空间站,航天飞机等)遥感、遥控、遥测：区别和联系遥控(RemoteControl,Telecontrol)：通过发射无线电波远距离来控制目标物体的姿态、运动轨迹、方位。（遥是相对的，电视遥控器、遥控玩具，空际飞行器的遥控等。）遥测(RemoteMeasure)：通过仪器远距离地测量物体的所需要的参数。直接接触：如测量宇宙飞船里的温度；不直接接触：如激光测距，雷达测距和定位等。一、遥感发展概况RemoteSensing的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，61年正式通过。遥感发展的三个阶段：萌芽阶段航空遥感阶段航天遥感阶段5.2遥感技术发展的历史

萌芽阶段1839年，达格雷发表第一张空中相片；1858年，法国人用气球携带照相机拍摄了巴黎的空中照片。1882年，英国人用风筝拍摄地面照片；1903年，采用信鸽拍摄航空相片。气球，GFTournachon(1820-1910)，

1858，法国巴黎1906，风筝地震后的SanFrancisco，GRLawrence，17个风筝，海拔2000ft信鸽，1903.一群信鸽携带70-mm轻型航空照相机气球、风筝、信鸽姿态不定，均不是理想的遥感平台。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。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。二、我国遥感发展概况50年代航空摄影和应用工作。60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。70年代，腾冲遥感实验获得巨大成功。70.4.24发射第一颗人造地球卫星。80年代是大发展阶段。目前，某些方面已经进入世界先进水平行列。二、我国遥感发展概况

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、物力重点攻关，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。三、当前遥感发展主要特点与展望多国发射卫星的局面已经形成高分辨率小型商业卫星发展迅速雷达卫星遥感日益受到青睐星载主动式遥感的发展，使探测手段更趋多样化。高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容。高光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像又可以测量目标物波谱特性的光学传感器。遥感应用不断深化三、当前遥感发展主要特点与展望地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动向。GIS的概念遥感手段获得的丰富信息GIS的科学管理遥感应用有赖于GIS提供多种信息源进行信息复合及其综合分析。因此，GIS是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感发展的一个新动向。5.3遥感技术的发展情况1）遥感平台：气球，飞机、卫星/航天飞机2）遥感器：航空摄影机—多光谱摄影机—扫描仪—CCD—成像雷达3）信息记录形式：胶片—数字化4）信息处理技术：光学—数字图像处理5）使用的遥感谱段：可见光—红外—微波—6）图象的分辨率：1km-80m-30m-20m-10m-5m-3m-1m-0.3m-0.1m按平台的类型或位置分:地面遥感:传感器置于地面平台上,如车船载,手提,固定或活动的高架平台等;航空遥感:传感器置于航空器如飞机,气球上;航天遥感:传感器置于航天器上如人造卫星,航天飞机,火箭,空间站等;航宇遥感:传感器置于星际飞船上,探测地月系统之外的目标5.4遥感技术分类空间运载工具空中运载工具地面运载工具飞机气球遥感用飞机遥感用艇船卫星宇宙飞船航天飞机遥感平台（航天遥感）（航空遥感）各种遥感平台的相对高度地面遥感汽车遥感飞机遥感飞机

卫星1轨道形状和高度2轨道倾角3卫星姿态和坐标4太阳（地球）同步5运行周期卫星轨道形状和高度1)轨道形状固定的椭圆轨道绕地球周期性的运行。焦距c长半轴a短半轴b偏心率e=c/a2)轨道高度轨道高度:卫星离地面的平均距离。低轨卫星：150—200KM，寿命1～3周，举例:多数是军事卫星中轨卫星：300～1500KM，寿命1年以上，

举例:陆地卫星、气象卫星、海洋卫星高轨卫星：35800KM,寿命很长，

举例：通信卫星;GPS卫星：22000KM卫星

轨道倾角定义：卫星轨道平面与赤道面之间的夹角。升交点降交点度量：卫星经过升交点方向的轨道面，顺时针转到赤道面的夹角。极轨卫星和近极轨卫星轨道倾角＝90度轨道倾角接近90度极轨卫星近极轨卫星轨道倾角越大，覆盖地球表面的面积越大，一般的，资源卫星都是近极轨卫星。卫星姿态和坐标

卫星轨道在地心坐标系中是不变的，卫星沿固定轨道运行，是时间的函数。地心坐标系三轴定义：X轴：地心至春分点(春分那天,太阳与赤道交点)Y轴：赤道面内垂直于X轴Z轴：垂至于XY平面三轴定向和姿态控制要保持卫星姿态相对稳定，控制3轴，6个自由度。X卫星运动方向Y赤道面内垂直X轴Z垂直地球滚动ω

俯仰偏航κ

ω滚动

俯仰κ偏航太阳同步光照角β:卫星轨道面至太阳至地心连线间的夹角。光照角变化对遥感不利，必须进行姿势调整卫星轨道校正1)光照角变化是由地球绕太阳公转引起。2)公转一周360度3)公转一周时间为365.2564日4)每日校正量＝360/365.2564=0.9856度（向东偏移）5)卫星每圈校正量（△Ω)

＝每日校正量（0.9856）/卫星每日绕地球的圈数（n）如陆地卫星14.56圈，△Ω=0.0677太阳同步与遥感卫星与太阳同步，光照角保持不变化卫星轨道上每一点的平均太阳时保持不变（相同的纬度，所有点具有相同的太阳时）相同的纬度，保证了太阳辐射量的大致相同LANDSAT-4/5：经过赤道9：45AM,北京：10：00AM左右卫星运行周期和覆盖周期卫星绕地球运行一周所需要的时间，称为卫星周期（T）。1)卫星运行周期2)卫星覆盖周期卫星覆盖全球一次的天数。对遥感动态监测更重要。LANDSAT16SPOT26NOVA12陆地卫星的轨道目前我国发射的卫星有风云1号2号,东方红1号等,国际上著名的卫星有LANDSAT1-6,SPOT,ERS1,ADEOS,最近的北斗,天宫1号等卫星.中国风云1号卫星中國的太陽同步軌道氣象衛星,.1988年9月7日由征火箭從太原衛星發射中心發射成功.主要任務是獲取全球氣象資料,向地面站發送氣象信息,同時亦可搜集海洋資料.1990年5月10日,中國發射了第三顆風雲一號衛星.中国风云2号卫星中國的地球靜止軌道氣象衛星.1997年6月10日中國用長征三號運載火箭在西昌衛星發射中心首次發射成功.主要任務是獲取白天可見雲圖,晝夜紅外線和水汽雲圖;從分佈廣泛的氣象,海洋,水文數據收集平臺獲取觀測數據;播發展寬數字圖像廣播,低分辨率雲圖廣播和S波段天氣圖廣播資料,收集空間,環境監測數據.东方红1号1970年4月24日由長征一號運載火箭在酒泉衛星發射成功.衛星外形為直徑約1米的近似球形的多面體,重173千克,它的重量超過了前蘇聯,美,法,日四個國家第一顆人造衛星質量的總和.星載儀器和設備主要有:發射機,遙測裝置,音樂發生器,雷達應答機,雷達信標機,科學實驗儀器和工程參數測量傳感器等.它的任務是進行衛星技術試驗,探測電離層和大氣密度.衛星以20.009兆赫頻率發射[東方紅]音樂,工程遙測參數和科學探測數據.海洋卫星陆地1号卫星LANDSAT-11972年发射，至今已经发射了7颗。每天绕地球15圈，重访周期16天。185×170KM2.24秒。装备MSSTMSPOT1986年2月发射。SPOT-2于1990发射。装备HRV.ERS-11991年发射，主要安装了微波遥感器，进行海洋、海冰、海风、环流观测。使用高分辨率雷达对地观测。EuropeanremotesensingsatelliteADEOSAdvancedEarthObservationSatellite1996年发射，主要进行全球变暖，臭氧层、热带雨林破坏，气候异常，为下一代地球观测系统铺路。装备有海洋水色仪，高级可见光－近红外辐射计等。5.4遥感的分类按探测波段分:紫外遥感:0.05-0.38μm可见光遥感:0.38-0.76μm红外遥感:0.76-1000μm微波遥感:1mm–10m多波段遥感:主要探测可见光到红外波段内的多个波段按工作方式分:主动遥感:探测器主动发射一定的电磁波到目标物,然后接收目标物的回射电磁波被动遥感:探测器只接收目标物自身发射电磁波和/或对自然幅射源的反射电磁波成像遥感:传感器接收到的目标电磁波信号可转换为模拟或数字图像非成像遥感:所接收信号不能转换为图像按大研究领域不同:外层空间遥感大气层遥感陆地遥感海洋遥感按具体研究领域不同: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灾害遥感军事遥感等等按应用领域分5.5遥感的特点(1)大面积同步观测可方便快速地发现和研究地上目标物空间分布的宏观规律(2)时效性可短时间内对同一地区进行重复观测,研究其动态变化规律(3)数据具有综合性,可比性和客观性对目标物的电磁波特性可进行全面记录,数据在时空轴上具有一致性可互相对比;没有主观因素干扰(4)经济性比人工调查极大提高了效率(5)局限性遥感处于发展中;波段;电磁特性解释;其它手段配合的必要性宏观性、综合性覆盖范围大、信息丰富。一景TM影像为185×185平方公里；影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。多波段性

波段的延长使对地球的观测走向了全天候。就象给人类增加了很多个天眼.©SpaceImaging©SpaceImagingGreenReflectanceNIRReflectance多波段图像Hereisanexampleofthreebands,green,redandnearinfra-reddisplayedseparatelyasgrayscalegreenredNear-infrared多波段图像多时相性重复探测，有利于进行动态分析。LasVegas,1992LasVegas,1986LasVegas,1972拉斯维加斯1991海湾战争时,美国侦察卫星KH-12

拍摄的伊拉克Hammurabi坦克师的坦克群

(军事遥感)第一次海湾战争期间(1991),美国侦察卫星KH-12

拍摄的伊拉克萨达姆官坻

(军事遥感)1998年,美国侦察卫星KH-12

拍摄的恐怖组织基地(阿富汗西部)(军事遥感)“911”

后美国IKONOS卫星拍摄的阿富汗塔里班空军基地照片,卡布尔以北Baghram.显示了14架米格战斗机2003年美军侵入伊拉克前拍摄的巴格市图像,标出了重点打击目标2000年1月

21日

21点,云图,美国西部及东太平洋地区,GOES10(geostationary)卫星.较暗色调的陆地,白色到浅灰色调者为云(气象遥感)NOAA15卫星拍摄的,向西移动的

Floyd飓风,1999年9月15日早晨袭击美国大陆(气象遥感)SeaWiFS卫星,1997年9月,

海水中叶绿素分布,叶绿素主要存在于海面浮游生物中(红,黄,桔红);黑色为陆地(海洋遥感)Terra卫星

ASTER传感器,南美安第斯山脉中的火山影像根据多光谱图像生成的全球植被分布图,植被绿色,冰白色,陆地黄色,海水黑-深蓝色.可见地球上绿色的地方不多.(环境遥感)五角大楼,2002年8月,高分辨率

Quickbird图像,

北边正在修理(城市遥感)MostoftheChesapeakeBayandalloftheDelmarvaPeninsulaappear.WashingtonandBaltimoreinthisrenditionarewhitish.AttheheadofChesapeakeBay,theorange-brownpatchdenotessedimentcarriedintotheBayfromtheSusquehannaRiver.

华盛顿市和Baltimore市的地理环境Terra卫星MISR传感器2000春thosetwocities

(about113km[70mi]across)

October11,1972

Landsat-1onaremarkableviewingdayinwhichtheairwascrystalclearafteramajorstormpassed.

河水因雨后泥沙增多而变蓝IFSAR航空雷达系统雷达影像合成得到的假彩色图像,颜色代表高程(红色较高).华盛顿DC的一部分SPOT假彩色合成图像,分辨率20m,华盛顿10米分辨率的SPOT全色图像,华盛顿市中心航空彩色像片,华盛顿市TerraASTER15mresolutionimageofWashington

5m分辨率IRS全色图像与30m分辨率自然彩色LandSat图像融合后的假彩色图像,华盛顿高分辨率彩色航空像片,华盛顿对比上图,说明卫星影像的观察效果不比航空摄影差constructedbymergingaLandsatTMsubscenerenderedintheIHS(Intensity;Hue;Saturation)colorsystemanda2-meter(6.6feet)resolutionspacephotomadebycosmonautsusingtheKosmosKVR-1000cameraonboardtheRussianMirspacestation.a2.5mresolutionnaturalcolorimagemadebySPOT-5

InJanuary,2002,anevenhigherresolution(<1meter)imageoftheWashingtonMonumentwasprovidedamongthefirstscenesreleasedbytheQuickBirdsatellitelaunchedinlater2001

WashingtonMonument以西最大的商场2004年5月开放

QuickbirdimageToday,Philadelphia费城isstillamongthelargestcitiesintheU.S.ThisphotographwastakenofthecentralcitybyastronautsonboardtheInternationalSpaceStation.

975.6遥感在地学中的作用和意义一、遥感已成为地学研究的重要信息源地学研究的传统方法：地图及其特点遥感信息的准确性、客观性遥感信息的实时性与及时性遥感信息的周期性：动态研究遥感信息的多样性：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。二、遥感已成为地学研究的重要手段和方法遥感方法改变了地学研究的工作模式遥感方法为地学分析提供了基础，也为地学分析从定性到定量，从静态到动态创造了条件。遥感与地理信息系统的结合，为地学研究提供了广阔的发展前景。5.6遥感在地球科学中的作用和意义

遥感应用从内容上可以概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究四大领域。5.7遥感应用一、遥感在资源调查方面的应用在农业、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右图为使用1982年4月到1983年2月的AVHRR数据，用主成分分析得出的整个非洲的土地覆盖分类图。较亮的湖蓝色为灌木丛和未开垦森林地带，较暗的普蓝色为零散分布的热带森林和草地，紫色为苏丹型草地和林地，中绿为半干旱多林草地和灌木丛，暗绿色为林地，黄色为未开垦的落叶林地和多林草地，桔黄色为半沙漠或沙漠，红色为热带雨林和山地森林。土地利用分类以AVHRR数据显示干旱对植物影响的程度和分布情况。研究区域位于东非从合恩周围伸展到埃塞俄比亚和索马里的一部分，棕色显示反常的严重植被干枯，黄色显示稍反常的情况，绿色表示那些受局地因素影响，未发生植物干枯的情况。

植物干旱等灾害美国植被的干枯程度和干旱区分布，红：因干旱干枯；绿：正常；蓝：长势好农作物识别、灾情评估一、遥感在资源调查方面的应用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、水文地质和灾害地质运用高光谱HyMap数据估计矿产资源HyMap传感器的技术参数：1、光谱在VIS,NIR，SWIR，MIR和TIR范围中2、100-200波长频道；3、频道带宽10-20nm；4、信噪比>500：1；5、空间分辨率2-10米；6、60-700的扫描幅度；7、校准设备——预先处理软件。菱镁矿资源估计一、遥感在资源调查方面的应用在水文、水资源方面的应用水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等。青藏高原水资源调查三峡大坝的遥感监测三峡正