遥感导论第章

遥感导论第章第1页，课件共53页，创作于2023年2月教材：梅安新等编，遥感导论，高等教育出版社，2006参考书目：

赵英时等编，遥感应用分析原理与方法，北京：科学出版社，2003

汤国安等编，遥感数字图像处理，北京：科学出版社，2006期刊：

遥感学报、国土资源遥感、遥感技术与应用等。第2页，课件共53页，创作于2023年2月第一章绪论本章主要内容:遥感的概念与技术系统遥感技术研究内容遥感发展概况及其展望第3页，课件共53页，创作于2023年2月遥感技术是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。第4页，课件共53页，创作于2023年2月（一）遥感（RemoteSensing）概念1.广义遥感

所谓遥感，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。“遥”具有空间概念，从近地空间，外层空间乃至宇宙空间来获取目标物的空间信息。“感”系指信息系统，包括信息获取和传输、信息加工处理、信息分析和可视化系统等.一、遥感与遥感技术系统第5页，课件共53页，创作于2023年2月2.狭义遥感

狭义遥感是指不与目标物接触，应用探测器接收来自目标物的电磁波信息，通过对信息的处理和分析研究，确定目标物的属性及目标物相互间的关系。第6页，课件共53页，创作于2023年2月广义遥感狭义遥感物理场遥感电磁场遥感机械波遥感力场遥感紫外可见光红外微波重力、磁力人工地震声波遥感地震波遥感声纳第7页，课件共53页，创作于2023年2月

太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器。传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据。（二）遥感数据第8页，课件共53页，创作于2023年2月

遥感数据获取原理接收预处理用户应用处理分析结果、图表输出第9页，课件共53页，创作于2023年2月（三）遥感的分类

1.按遥感平台分类：

(1)航天遥感高度大于80km.卫星、飞船、火箭、航天飞机

(2)航空遥感高度小于80km.飞机、气球

(3)地面遥感平台放在地面上遥感.车、船、塔

(4)航宇遥感对地月系统外的目标探测.星际飞船

2.按遥感媒介分类：

(1)电磁波遥感以电磁波为信息传播媒介的遥感

(2)声波遥感以声波为信息传播媒介的遥感

(3)力场遥感以重力场、磁力场、电力场为媒介的遥感

(4)地震波遥感以地震波为媒介的遥感第10页，课件共53页，创作于2023年2月第11页，课件共53页，创作于2023年2月3.按辐射源分类

(1)被动遥感(无源遥感):探测仪器直接接收记录地物反射来自太阳的电磁波或地物自身发射的电磁波，即电磁波来自天然辐射源——太阳或地球。

(2)主动遥感(有源遥感):传感器本身携带的人工电磁辐射源向地物发射一定能量的电磁波，然后接收从地物反射回来的电磁波。

第12页，课件共53页，创作于2023年2月第13页，课件共53页，创作于2023年2月

4.按电磁波波段分类

(1)紫外遥感：用摄影方式探测目标物的紫外波段。

(2)可见光遥感：用太阳辐射的可见光波段，如航空摄影。

(3)红外遥感：用红外波段探测目标物，如近红外摄影，红外扫描。

(4)微波遥感：使用人工发射的微波段，如侧视雷达成像，微波辐射测量。

(5)多波段遥感：利用遥感多通道传感器对同一地面景物进行多波段同步成像（可见光－红外）。第14页，课件共53页，创作于2023年2月5.按获取资料类别分类

(1)成像方式遥感能获取遥感对象的图像的遥感。

(2)非成像方式遥感不能获取遥感对象的图像的遥感,如扫描的辐射计只能得到一些数据（曲线）而不能成像

6.

按成像方式分类

(1)摄影遥感：以光学摄影进行的遥感。

(2)扫描方式遥感：以扫描方式获取图像的遥感。

7.

按应用领域分类地质遥感、地貌遥感、农业遥感、林业遥感草原遥感、水文遥感、测绘遥感、环境遥感

灾害遥感、城市遥感、土地利用遥感、海洋遥感大气遥感、军事遥感第15页，课件共53页，创作于2023年2月（四）遥感技术系统

遥感技术系统：是一个从地面到空中直至外层空间；从信息收集、存储、传输、处理到解译分析、应用的完整技术系统。

一个完整的遥感技术系统应包括地物电磁辐射信息的收集、传输、处理、存贮直至分析与解译（应用）。第16页，课件共53页，创作于2023年2月第17页，课件共53页，创作于2023年2月遥感系统的组成第18页，课件共53页，创作于2023年2月1、空间信息收集系统:主要完成遥感数据的采集传输工作①传感器(Transducer)

:是收集、记录地物电磁辐射信息并发送至地面接收站的设备，是遥感工作系统的核心部分。传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。

第19页，课件共53页，创作于2023年2月成像传感器类型第20页，课件共53页，创作于2023年2月目前常用的传感器有：摄影：航摄仪、多波段像机扫描：多波谱扫描仪、红外扫描仪、微波扫描仪、微波雷达、成像光谱仪。②遥感平台:装载传感器的设备，又称为运载工具。

--飞机人造卫星等第21页，课件共53页，创作于2023年2月2、地面接收和预处理系统:

主要完成遥感数据的接收、处理、存贮、分发和应用开发工作①机载系统——一般采用直接回收方式，即信息被记录在胶卷或磁带上，待飞机返回时将得到的信息进行预处理②星载系统——地面系统，即卫星地面站

地面站接收到的原始信号要经过预处理，制成图像胶片或计算机兼容磁带（CCT），提供给用户。预处理包括几何校正和辐射校正，主要是要校正由于卫星姿态不稳定，大气散射、地球曲率、地形差别和传感器性能等因素引起的图像畸变。进过预处理后，还要对资料进行存贮，这是为了方便用户查询而建的资料数据库及自动检索系统。第22页，课件共53页，创作于2023年2月3、信息分析应用系统

是用户为一定目的而应用遥感信息时所采取的各种技术，主要包括遥感信息的选择技术、应用处理技术、专题信息提取技术等等。第23页，课件共53页，创作于2023年2月信息分析应用系统第24页，课件共53页，创作于2023年2月（五）遥感技术的特点

1、空间特性（大面积的同步观测）——

视野辽阔，具有宏观特性

2、波谱特性（信息丰富）——

探测波段从可见光向两侧延伸，大大扩展了人体感官的功能

3、时相特性（周期短）——

高速度，周期性重复成像，有利于进行动态研究和环境监测

4、经济特性——

工作效率高，成本低，一次成像，多方受益

5、数字处理特性——

使其与计算机技术融合在一起，实现了多元信息的复合正是遥感技术有以上特点，使其应用范围十分广泛。广泛应用于测绘、国土资源调查、农业生产、环境监测、城市规划、军事侦察等许多领域。第25页，课件共53页，创作于2023年2月红树林在绿波段的影像红树林在红波段的影像红树林在近红外波段的影像多波段性第26页，课件共53页，创作于2023年2月多时相性第27页，课件共53页，创作于2023年2月

研究各种地物的电磁波谱特性—物理基础

研究各种地物影像特征

研究各种遥感资料信息提取的原理与方法

研究遥感技术在地学各领域中的应用

二、遥感技术研究的内容第28页，课件共53页，创作于2023年2月

1962年在美国密歇根大学召开的第一次国际环境遥感讨论会上，美国海军研究局的Evelyn.L.Pruitt,（伊·普鲁伊特）首次提出“RemoteSensing”一词，会后被普遍采用至今。遥感学科的技术积累和酝酿经历了几百年的历史和发展阶段。三、遥感技术的发展历程第29页，课件共53页，创作于2023年2月

（一）早期阶段（航空摄影阶段）

20世纪30年代以前第30页，课件共53页，创作于2023年2月FirstAerialPhotographBy:GaspardFelixTournachon(Nadar)Platform:Atetheredballoon1,700-ft(518.5m)aboveground,Location:ParisFranceDate:1858.第31页，课件共53页，创作于2023年2月FirstBalloonPhotographyinUSAObliqueaerialphotographofdowntownBostonobtainedbySamuelA.KingandJ.W.Blackfromaballoonatanaltitudeof1,200ft.onOctober13,1860.FirstaerialphotographtakenfromacaptiveballoonintheUnitedStates.第32页，课件共53页，创作于2023年2月•In1903,JuliusNeubronnerpatentedabreast-mountedcameraforcarrierpigeonsthatweighedonly70grams.•Asquadronofpigeonsisequippedwithlight-weight70-mmaerialcameras.第33页，课件共53页，创作于2023年2月•ObliqueaerialphotographofaEuropeancastleobtainedfromacameramountedonacarrierpigeon.Thepigeon’swingsarevisible.第34页，课件共53页，创作于2023年2月MotorDrivenHeavier-Than-AirAircraft•Thefirstflightbymanwithamotordriven,heavier-than-airmachineatKittyHawk,NorthCarolinaDecember17,1903.ThepilotwasWilburWright.第35页，课件共53页，创作于2023年2月PilotandaerialphotographerwithaGraflexaerialreconnaissancecamerain1915.第36页，课件共53页，创作于2023年2月

（二）中期阶段（彩色摄影和非摄影方式）

20世纪30～60年代

1930年美国开始全国航测

1931年感红外的摄影胶片出现

1937年进行首次彩色航摄

20世纪50年代扫描技术和侧视雷达成像技术产

生并应用第37页，课件共53页，创作于2023年2月（三）近期阶段（航天遥感）从六十年代到现在，可称为航天遥感阶段

20世纪60年代以来，苏美空间技术竟相发展，分别发射了一系列的空间计划卫星，促进了航天遥感技术的发展。

20世纪70年代，空间技术转向为人类服务，地球资源技术卫星诞生。

20世纪80年代，地球资源技术卫星的传感器技术不断提高。

20世纪90年代，除美苏外，其他国家均发射了各种资源卫星。

第38页，课件共53页，创作于2023年2月1972年7月23日：美国第一颗资源技术卫星升空；1986年2月：法国发射了SPOT－1号地球观测实验卫星；1992年：欧洲遥感卫星一号ERS－1升空；1992年2月11日：日本第一颗地球资源卫星升空；1987年3月17日：印度遥感卫星IRS－1A发射成功；1995年11月：加拿大的雷达卫星RADARSAT发射成功；1995年：俄罗斯发射RESOURS－02卫星；1999年10月14日：中巴合作的“资源一号”卫星CBERS升空1999年9月24日：美国IKONOS卫星2号发射成功2001年10月18日：美国QUICKBIRD升空

第39页，课件共53页，创作于2023年2月

以上这些卫星多数已进入商业运行阶段，众多商业遥感卫星的应用使航天遥感技术进入了全面发展和应用的新阶段。

值得指出的是，遥感应用技术的发展已经逐步地从利用单一波段的遥感资料进行分析、应用，向利用多平台、多波段、多光谱、多时相的遥感资料进行综合分析、应用发展；从对资源与环境的定性调查与制图，向定量分析、评价和预测发展；从对各种事物与过程表面现象的描述，向对其内在规律的探测发展；从为各部门的常规管理提供基础资料，向为科学化现代化管理建立各种信息数据库和地理信息系统发展。实践证明，遥感信息应用技术已经显示出它的明显效益和巨大潜力。第40页，课件共53页，创作于2023年2月第41页，课件共53页，创作于2023年2月第42页，课件共53页，创作于2023年2月第43页，课件共53页，创作于2023年2月第44页，课件共53页，创作于2023年2月第45页，课件共53页，创作于2023年2月四、现代遥感技术发展的趋势与展望

遥感技术正在进入一个能够快速准确地提供多种对地观测海量数据及应用研究的新阶段，它在近一二十年内得到了飞速发展，目前又将达到一个新的高潮。这种发展主要表现在以下几个方面：第46页，课件共53页，创作于2023年2月

(一)多分辨率多遥感平台并存，空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率普遍提高

目前，国际上已拥有十几种不同用途的地球观测卫星系统，并拥有全色0.8—5m，多光谱3.3—30m的多种空间分辨率。遥感平台和传感器已从过去的单一型向多样化发展，并能在不同平台上获得不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像。民用遥感影像的空间分辨率达到米级，光谱分辨率达到纳米级，波段数已增加到数十甚至数百个，回归周期达到几天甚至十几个小时。例如，美国的商业卫星ORBVIEW可获取1m空间分辨率的图像，通过任意方向旋转可获得同轨和异轨的高分辨率立体图像；美国EOS卫星上的MO—DIS—N传感器具有35个波段；美国NOAA的一颗卫星每天可对地面同一地区进行两次观测。随着遥感应用领域对高分辨率遥感数据需求的增加及高新技术本身发展的可能性，各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势。

第47页，课件共53页，创作于2023年2月

(二)新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感迅速发展遥感在短短不到40年的时间里，无论在理论、技术和应用方面均得到了迅猛发展。20世纪的后半叶，不断研制出新型传感器，未来诸多领域倾向于合成孔径雷达、成像光谱仪的广泛应用。

微波遥感技术是近十几年发展起来的具有美好应用前景的主动式探测方法。微波具有穿透性强、不受天气影响的特性，可全天时、全天候工作。微波遥感采用多极化、多波段及多工作模式，形成多级分辨率影像序列，以提供从粗到细的对地观测数据源。成像雷达、激光雷达等的发展，愈来愈引起人们的关注。例如，美国实施的航天飞机雷达地形测绘使命即采用雷达干涉测量技术，在一架航天飞机上安装了两个雷达天线，对同一地区一次获取两幅图像，然后通过影像精匹配、相位差解算、高程计算等步骤得到被观测地区的高程数据。

第48页，课件共53页，创作于2023年2月

高光谱遥感的出现和发展是遥感技术的一场革命。它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。高光谱遥感的发展，从研制第一代航空成像光谱仪算起已有20多年的历史，并受到世界各国遥感科学家的普遍关注。但长期以来高光谱遥感一直处在以航空为基础的研究发展阶段，且主要集中在一些技术发达国家，对其数据的研究和应用还十分有限。近年来情况出现了转机，1999年末第一台中分辨率成像光谱仪(MODIS)随美国EOSAM—1平台进入轨道，“新千年计划”第一星EO—1携带两种高光谱仪随后进入了太空。此外，欧空局的中分辨率成像光谱仪(MERIS)、日本ADEOS—2卫星的全球成像仪(GLI)以及美国轨道图像公司的轨道观察者4号(ORB—VIEW—4)均相继升空。一个高光谱群星灿烂的局面将展现在我们面前，对它的深入研究正处在突破的前夕。第49页，课件共53页，创作于2023年2月(三)遥感的综合应用不断深化目前，遥感技术正经历着一场质的变化，综合应用的深度和广度不断扩展，表现为从单一信息源分析向包含非遥感数据的多源信息的复合分析方向发展；从定性判读向信息系统应用模型及专家系统支持下的定量分析发展；从静态研究向多时相的动态研究发展。地理信息系统为遥感提供了各种有用的辅助信息和分析手段，提高遥感信息的识别精度。另外，通过遥感的定量分析，从区域专题研究向全球综合研究发展，实现从室内的近景摄影测量到大范围的陆地、海洋信息的采集乃至全球范围内的环境变化监测。多时相遥感的动态监测，获取我国当前城市化过程、耕地面积减少和生态环境变化的基本资