《遥感基础》课件-项目一 遥感技术概论

遥感技术应用项目一遥感技术概论任务一遥感技术的基本知识任务二遥感技术的发展历程与发展趋势任务三中国遥感技术发展史主要任务3一、遥感的概念二、遥感的分类三、遥感技术系统四、遥感技术的特点任务一遥感技术的基本知识主要内容4

遥感技术是20世纪60年代兴起并迅速发展的一门综合性空间信息科学，对于全面、准确地认识人类赖以生存的地球家园，起着愈来愈重要的作用，特别是在各类资源勘察、环境监测、全球变化及各类动态变化监测等方面显示了无与伦比的优越性。任务一遥感技术的基本知识5

遥感技术的迅速发展，促使摄影测量技术产生革命性的变化，从以飞机为平台的航空摄影，发展到以航天飞机、人造地球卫星等为平台的航天遥感，极大地拓展了人们的观测领域，形成了地球资源和环境进行探测和监测的立体观测体系；同时，由于在测绘、城市规划、环境保护、地质勘探、农业和林业以及军事等领域的广泛应用，产生了十分可观的经济效益和显著的社会效益。任务一遥感技术的基本知识

遥感（RemoteSensing，简写RS)即“遥远的感知”。从字面上理解，就是远距离不接触“物体”而获得其信息。它通过遥感器“遥远”地采集目标对象的数据，并通过对数据的分析来获取有关地物目标、或地区、或现象的信息的一门科学和技术。

正如我们读“遥感”此词的本身就相当于一个遥感的过程。人眼作为“遥感器”，通过对这两个字的反射光谱响应（明暗差异），作为一种字符形式反映到人脑，经过人脑的分析或解译而传达“遥感”这个信息。一、遥感的概念

遥感通常有广义和狭义的理解。

广义遥感：指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术。主要根据物体对电磁波的反射和辐射特性对目标进行采集，包括对电磁场、力场、机械波（声波和地震波）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的范畴。因而，只有电磁波探测属于遥感的范畴。一、遥感的概念

狭义遥感：指从远距离、高空，以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等遥感器，

通过摄影、扫描等各种方式，接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。简言之，遥感就是从远距离感知目标物反射或自身辐射的电磁波信息，对目标进行探测和识别的技术。一、遥感的概念又称星载遥感，传感器设置于环绕地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等对地球进行遥感，其特点成像高度高、宏观性好、可重复观测、影像获取速度快，不受自然因素和条件的影响。

地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动的高架平台上等，是遥感的基础。又称机载遥感，传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等对地球表面进行遥感，其特点是灵活性大、影像清晰、分辨率高，并且历史悠久，已形成较完整的理论和应用体系。二、遥感的分类

1.按遥感平台航空遥感：航天遥感：按遥感平台分类二、遥感的分类

1.按遥感平台2.按遥感器记录方式指能够获得图像信息方式的遥感。根据其成像原理，可分为摄影方式遥感和非摄影方式遥感。指只能获得数据和曲线记录的遥感，如使用红外辐射温度计、微波辐射计、激光测高仪等进行的航空和航天遥感。成像遥感：非成像遥感：二、遥感的分类

遥感器接受到的数字和图像信息，通常采用三种记录方式：胶片、图像和数字磁带。3.按遥感器接收信号的来源和工作方式也称有源遥感，指从遥感平台上的人工辐射源向目标发射一定形式电磁波，再由遥感器接收和记录其发射波的遥感系统，如雷达属于主动遥感。也称无源遥感，指用遥感器从远距离接收和记录物体本身发射或反射太阳辐射的电磁波信息的遥感系统。目前主要的遥感方式是被动遥感。主动遥感：被动遥感：二、遥感的分类

4.按传感器的探测波段探测波段在0.05-0.38um的电磁波遥感。探测波段在0.38-0.76um的电磁波遥感，是应用比较广泛的一种遥感方式，但只能在白天成像。探测波段在0.76-1000um的电磁波遥感，又分为近红外遥感、中红外遥感、远红外遥感。探测波段1mm-1m的遥感，微波遥感具有昼夜工作的能力。紫外遥感：可见光遥感：红外遥感：微波遥感：二、遥感的分类

5.按遥感的波段宽度及波谱的连续性它使用成像光谱仪遥感器将电磁波的紫外、可见光、近红外和中红外区域分解为数十至数百个狭长的电磁波段，并产生光谱连续的图像数据的遥感。又称宽波段遥感，波段宽一般大于100nm，且波段在波谱上不连续。利用多通道遥感器（如多光谱相机、多光谱扫描仪）将较宽波段的电磁波分成几个较窄的波段，通过不同波段的同步摄影或扫描，分别取得几张同一地面景物同一时间的不同波段影像，从而获得地面信息的遥感技术。高光谱遥感：多光谱遥感：常规遥感：二、遥感的分类

6.按遥感的应用领域从大的研究领域外层空间遥感大气层遥感陆地遥感海洋遥感二、遥感的分类

资源遥感环境遥感农业遥感林业遥感气象遥感城市遥感从具体应用领域

通常情况下，遥感技术系统由四部分组成。1.遥感平台2.传感器3.遥感数据接收和处理系统4.遥感数据分析与应用系统组成部分三、遥感技术系统17接收处理用户应用处理分析结果、图表输出遥感平台传感器三、遥感技术系统通常情况下，遥感技术系统由四部分组成。1.遥感平台2.传感器3.遥感数据接收和处理系统4.遥感数据分析与应用系统组成部分三、遥感技术系统地面平台航空平台航天平台1.遥感平台遥感平台：搭载遥感器的载体。按其高度三、遥感技术系统

通常情况下，遥感技术系统由四部分组成。1.遥感平台2.传感器3.遥感数据接收和处理系统4.遥感数据分析与应用系统组成部分三、遥感技术系统2.传感器

传感器是收集、探测、记录和传送目标中反射或辐射来的电磁波的装置。实际上不与物体直接接触，便能得知物体的属性情况的仪器设备或器官都是传感器。如：眼、耳、鼻等传感器官，摄影机、摄像机、扫描仪、雷达、成像光谱仪、光谱辐射仪等传感器。三、遥感技术系统2.传感器

遥感传感器能把电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地面站接收后，经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，他们才能用这些处理过的影像开展自己的工作。针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。三、遥感技术系统通常情况下，遥感技术系统由四部分组成。1.遥感平台2.传感器3.遥感数据接收和处理系统4.遥感数据分析与应用系统组成部分三、遥感技术系统3.遥感数据接收与处理系统（1）数据的传送与接收

遥感数据主要是指航空遥感和卫星遥感所获取的的胶片和数字图像。对于航空遥感数据一般是航摄结束后待航空器返回地面时回收，又叫直接回收方式。对于卫星遥感数据，不可能直接回收方式，而是采用视频传输方式接受遥感数据。

视频传输是指传感器将接收到的地物反射或发射电磁波信息，经过光电转换，将光信号转变为电信号，以无线电传送的方式将遥感信息传送到地面站。三、遥感技术系统3.遥感数据接收与处理系统（2）数据加工与处理

通常情况下，遥感数据的质量只依赖于进入遥感器的辐射强度，而实际上，由于大气层的存在以及遥感器内部检测器性能的差异，使得反映在图像上的信息量发生变化，引起图像失真、对比度下降等。此外，由于卫星飞行姿态、地球形状及地表形态等因素影响，图像中地物目标的几何位置也可能发生畸变。因此，原始遥感数据被地面站接收后，要经过数据处理中心做一系列复杂的辐射校正和几何校正处理，消除畸变，恢复图像，提供用户使用。三、遥感技术系统3.遥感数据接收与处理系统（2）数据加工与处理

卫星数据加工处理步骤：原始数据一般记录在高密度磁带上，首先需回放读出，然后输入计算机提取卫星姿态与星历轨道数据，提供校正遥感图像所需的参数，最后对图像数据进行辐射校正与几何校正，并提供注记信息。三、遥感技术系统

通常情况下，遥感技术系统由四部分组成。1.遥感平台2.传感器3.遥感数据接收和处理系统4.遥感数据分析与应用系统组成部分三、遥感技术系统284.遥感数据分析与应用系统

遥感卫星经卫星地面站接收和处理后，用户可以得到遥感影像及其辅助数据。得到的遥感影像是经过数据处理中心做一系列复杂的辐射校正和几何校正处理，消除了一定的辐射噪声与几何变形的恢复图像。

常用的遥感软件：ERDASIMAGINE、ENVI、ER-Mapper、PCI、eCogntion等。三、遥感技术系统29接收处理用户应用处理分析结果、图表输出遥感平台传感器三、遥感技术系统301.宏观观测，大范围获取数据资料如一幅美国的陆地卫星Landsat图像，覆盖面积为185km×185km=34225km²在5-6min内即可扫描完成，实现对地的大面积同步观测；一幅地球同步气象卫星图像可覆盖1/3的地球表面，实现更宏观的同步观测。四、遥感技术的特点31四、遥感技术的特点2.时效性：实时性和时相性实时性32四、遥感技术的特点2.时效性：实时性和时相性时相性：重复观测，有利于动态监测。2000年2008年33四、遥感技术的特点2.时效性：实时性和时相性时相性：重复观测，有利于动态监测。2013年2020年3.遥感影像种类多样，可获取海量信息

遥感技术可提供丰富的影像种类，不同类型的遥感器可以获取不同类型的影像，如摄影影像、扫描影像、雷达影像、多光谱影像和高光谱影像等，可实现连续、全天候的对地观测。另外遥感技术获取的数据非常庞大，一景包括7个波段的LandsatTM影像的数据达270MB，高光谱的一景影像可以达3GB，远远超过传统方法获取的信息量。四、遥感技术的特点354.对地观测不受地面条件限制

特别是在航天对地观测成像中，遥感探测可用于自然条件恶劣、地面工作困难的地区---高山峻岭、密林、沙漠、沼泽、冰川、两极、海洋等，或因国界限制而不易到达的地区。四、遥感技术的特点365.较之传统方法，经济效益好

遥感已广泛应用于城市规划、农业估产、资源清查、地质探矿、环境保护等领域、随着遥感图像的空间、时间和光谱分辨率的提高，以及3S集成的发展，遥感技术与传统方法相比，大大节省了人力、物力和财力，同时还在很大程度上缩短了时间的耗费。四、遥感技术的特点376.遥感技术应用范围越来越广泛

遥感技术已广泛应用于农、林、牧、渔、水文、地质、地理、气象、测绘、环保、城市规划、土地资源管理和军事侦察等多个领域。四、遥感技术的特点38遥感用于农业土地管理四、遥感技术的特点39四、遥感技术的特点测绘制图中的应用

四、遥感技术的特点41在水污染中的应用四、遥感技术的特点遥感用于地质能源方面四、遥感技术的特点生物量估测。包括农作物产量、产草量、水面初级生产力预估和评价。43四、遥感技术的特点44457.遥感技术的发展迅速

遥感是在航空摄影的基础上发展起来的，近50多年来，随着空间科学技术、电子技术、电子计算机技术及其他新技术的发展，新型传感器的种类越来越多，遥感应用发展迅速，日新月异。它已成为一门新兴的、先进的，在国民经济和国防事业中不可缺少的、影响深远的空间探测技术。四、遥感技术的特点项目一遥感技术概论任务一遥感技术的基本知识任务二遥感技术的发展历程与发展趋势任务三中国遥感技术发展史主要任务一、遥感技术的发展历程二、遥感技术的发展趋势三、遥感研究有待解决的问题四、3S技术集成任务二遥感技术的发展历程与发展趋势主要内容一、遥感技术的发展历程

RemoteSensing的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，1962年美国密执安大学等单位举行的环境科学讨论会上被正式采用。遥感发展的三个阶段：–萌芽阶段–航空遥感阶段–航天遥感阶段第一阶段：萌芽阶段遥感成像于摄影技术的发明。1839年，达格雷发表第一张空中相片；1840年，阿尔戈主张利用摄影技术进行地形勘测；1858年，法国人图纳乔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；一、遥感技术的发展历程1858年法国图纳乔用气球携带照相机拍摄了巴黎的空中照片，从而人类获取第一张空中的地面像片。第一阶段：萌芽阶段一、遥感技术的发展历程第二阶段：航空遥感阶段1903年莱特兄弟发明了飞机，为航摄创造了更有利的条件。一、遥感技术的发展历程第二阶段：航空遥感阶段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。一、遥感技术的发展历程第三阶段：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年代以后，美国的LandSat陆地卫星、QuickBird卫星、IKONOS卫星、GeoEye-1卫星。法国的SPOT卫星（地球观测卫星）。发展中国家的情况：中国，印度，巴西等。一、遥感技术的发展历程我国遥感发展概况: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。1972.4.24发射第一颗人造地球卫星。80年代是大发展阶段（80年成立遥感中心、86年建立遥感卫星地面接收站）。目前，某些方面已经进入世界先进水平行列。一、遥感技术的发展历程1.遥感影像的空间分辨率、时间分辨率愈来愈高遥感影像的空间分辨率：即地面分辨率，指遥感器所能分辨的最小目标的实地尺寸，也就是遥感图像上一个像元所对应地面范围的大小。空间分辨率越高，识别物体的能力越强。遥感影像的时间分辨率：对同一目标进行重复探测时相邻两次探测的时间间隔。时间分辨率越高，识别物体的精度越高。二、遥感技术的发展趋势GeoEye卫星1.65,0.41重访周期（天）2~33~51.71~3.52~325181626，51.遥感影像的空间分辨率、时间分辨率愈来愈高二、遥感技术的发展趋势2.可获取立体影像二、遥感技术的发展趋势3.微波遥感迅速发展

微波遥感技术是近二十年发展起来的具有美好前景的主动式探测技术，近来发射的遥感卫星绝大部分都搭载微波遥感器。例如：SAR合成孔径雷达技术、激光雷达技术LiDAR。微波遥感具有穿透性强、不受天气影响的特性，可全天时、全天候工作。并且采用多极化、多波段及多工作模式，形成多极分辨率影像序列，可以提供从粗到细对地观测数据。二、遥感技术的发展趋势4.高光谱遥感迅速发展

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。二、遥感技术的发展趋势5.遥感的综合应用不断深化

从单一信息源分析到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；

3S集成技术的发展；多时相遥感的动态监测，可以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料；高水平遥感图像处理软件包可以实现上述综合应用。二、遥感技术的发展趋势6.商业遥感时代的到来

随着卫星遥感的兴起，计算机与通信技术的进步以及冷战时期军事情报部门的需要，数字成像技术有了极大的提高。世界各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商业化转移。二、遥感技术的发展趋势（1）日本的ALOS卫星，分辨率是2.5，10m（2）法国的SPOT卫星，分辨率是2.5，10m（3）美国的QuickBird卫星，分辨率0.61，2.44m（4）美国WorldView”卫星系统，分辨率0.5，1.8m（5）美国Geoeye卫星，分辨率0.41，1.65m

（6）中国和巴西CBERS卫星，分辨率19.5，258m（7）美国IKONOS卫星，分辨率是1，4m6.商业遥感时代的到来二、遥感技术的发展趋势1.遥感仍处在由定性向定量的过渡阶段，精度还不能完全满足不同用户的需求。2.如何对海量遥感数据有效存储、管理和使用，也是急需解决的问题；3.遥感数据的融合与压缩、遥感影像的精确定位、遥感信息的自动识别、影像理解与应用，3S的结合仍是遥感面临的重要问题；4.定量遥感、新型数据处理、相关技术的结合等方面，与生产应用尚有差别；5.遥感的国际间合作问题还有待进一步探索，高分辨影像为维护世界安全、保护环境和提高全人类的生活水平带来机遇，同时也要防范负面影响。三、遥感研究有待解决的问题

3S技术集成指的是GNSS、GIS、RS的集成；实际上，“3S”不是GNSS、GIS、RS的简单组合，而是将其通过数据接口严格地、紧密地、系统地集成起来，使其成为一个大系统。RS与GNSS、RS与GIS、GIS与GNSS的两两集成有许多研究与应用成果。四、3S集成技术1.RS与GIS的集成（1）RS为GIS的提供信息源

RS作为一种获取和更新空间数据库的强有力手段，为GIS源源不断地提供及时、客观、准确的大范围的可用于动态监测的资源环境数据，使得GIS处理信息的时间有可能压缩到自然灾害形成过程之内，赢得了预测预报时间。四、3S集成技术

GIS能接受大量的不同来源的空间数据，并能根据用户的不同需求对这些数据进行有效地存储、检索、分析和显示，为RS数据的充分利用提供一个良好的环境。此外，为解决“同物异谱”和“同谱异物”，从单纯的RS数字图像处理，解决难度较大，若将GIS与RS结合起来，此类问题就易于解决。1.RS与GIS的集成（2）RS获取的丰富信息资源有赖于GIS加以科学管理和有效利用四、3S集成技术

由此，RS和GIS的结合不仅有助于提高RS数据自动分类的精度和信息复合的能力，加速RS应用发展进程，同时也使GIS的应用进入一个新阶段。1.RS与GIS的集成四、3S集成技术2.RS与GNSS的集成

利用GNSS可以实现RS卫星姿态角测量、摄影测量内外定向元素测定、航测控制点定位、RS几何纠正点定位、数据配准等。

GNSS与RS都是有效的数据源，GNSS数据精度高、数量少，侧重提供特征点位的几何信息，发挥定位和导航功能，GNSS能够实时明确地物的属性；而RS则数据量很大，数据精度低，侧重从宏观上反映图像信息、几何特征。把GNSS与RS有机地结合起来，可以实现定性、定位、定量的对地观测。四、3S集成技术3.GIS与GNSS的集成

把DGNSS的实时数据通过串口（RS-232C接口）实时进入GIS中，在数字电子地图上实现实时显示、定位、纠正、线长、面积、体积等空间位态参数的实时计算及显示、记录。四、3S集成技术4.3S集成技术

利用RS提供的最新的图像信息，利用GNSS提供的图像信息中“骨架”位置信息，利用GIS为图像处理、分析应用提供技术手段。

3S集成形象地被比作人的“一个大脑+两只眼睛”；GIS充当人的大脑，对所得信息加以管理和分析；RS和GNSS相当于两只眼睛，负责获取浩瀚信息和空间定位。

3S集成构成了整体上的实时动态对地观测、分析和应用的运行系统，为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。四、3S集成技术项目一遥感技术概论任务一遥感技术的基本知识任务二遥感技术的发展历程与发展趋势任务三中国遥感技术发展史主要任务一、中国遥感事业起步之“三大战役”

二、中国遥感事业产业化蓬勃发展之新“三大战役”任务三中国遥感技术发展史主要内容1.腾冲航空遥感试验（1）中国首次航空遥感应用示范试验（2）开创了基于遥感的自然资源与环境调查工作①获得了系统而完整的第一手遥感图像和数据。②集中实战检验了多种国产遥感传感器。③开创了中国基于遥感的自然资源与环境调查工作。④展示了遥感在行业部门的巨大应用潜力和应用前景，对中国遥感应用的发展起了推动作用。（3）开创了技术集成与知识创新的先例一、中国遥感事业起步之“三大战役”2.天津——渤海湾环境遥感试验（1）直面城市环境问题的大型