遙感緒論-課件-陳爾學(xué)

遙感緒論-課件-陳爾學(xué)第一頁，共52頁。課程簡(jiǎn)介緒論第二頁，共52頁。課程大綱課程名稱：遙感原理與圖像解譯（RemoteSensingTheoryandImageInterpretation）授課負(fù)責(zé)人：陳爾學(xué)授課小組：陳爾學(xué)，譚炳香，覃先林，高志海，武紅敢學(xué)時(shí)/學(xué)分：45/3預(yù)修課程：多元統(tǒng)計(jì)分析、3S基礎(chǔ)及應(yīng)用教學(xué)目的、要求及適用專業(yè)：使地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)各方向及其他相關(guān)學(xué)科的碩士研究生，系統(tǒng)掌握遙感的基本原理和遙感影像解釋和分析的基本方法，使學(xué)生掌握基本的遙感數(shù)據(jù)處理和影像理解技能，提高學(xué)生應(yīng)用遙感技術(shù)分析和解決林業(yè)相關(guān)問題的能力。本課程為地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)遙感方向碩士研究生的必修課，也可作為地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)其他方向、地理學(xué)其他學(xué)科及森林生態(tài)方向研究生的選修課。第三頁，共52頁。課程安排序論（1學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)第一部分理論篇第一章遙感基本原理（6學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)第二章遙感數(shù)據(jù)源及基本處理方法（5學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)第三章可見光-反射紅外遙感（6學(xué)時(shí)）

譚炳香第四章熱紅外遙感（4學(xué)時(shí)）

覃先林第五章微波遙感（4學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)

第六章遙感影像解譯與分類方法（4學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)第七章定量遙感分析（2學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)第二部分林業(yè)應(yīng)用篇第八章高光譜遙感林業(yè)應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）

譚炳香

第九章熱紅外遙感林業(yè)應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）

覃先林

第十章微波遙感林業(yè)應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）

陳爾學(xué)

第十一章荒漠化遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）高志海

第十二章森林病蟲災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）武紅敢每周四下午2:00-5:00上課。期末筆試60分，平時(shí)作業(yè)報(bào)告等40分。

第四頁，共52頁。主要參考教材遙感應(yīng)用分析原理與方法，趙英時(shí)等編著，科學(xué)出版社，2003遙感數(shù)字影像處理導(dǎo)論，JohnR.Jensen著，陳曉玲等翻譯，機(jī)械工業(yè)出版社，2007

第五頁，共52頁。本課程章節(jié)與趙英時(shí)教材章節(jié)的對(duì)應(yīng)關(guān)系要求學(xué)生每次上課前按照趙英時(shí)教材預(yù)習(xí)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容課程章節(jié)趙英時(shí)教材章節(jié)序論（1學(xué)時(shí)）緒論第一章遙感基本原理（6學(xué)時(shí)）第1章遙感原理第二章遙感數(shù)據(jù)源及處理方法（5學(xué)時(shí)）第2章遙感數(shù)據(jù)源第6章的6.2節(jié)，6.3節(jié)第8章遙感數(shù)據(jù)融合

第三章可見光-反射紅外遙感（6學(xué)時(shí)）第3章可見光-反射紅外遙感第四章熱紅外遙感（4學(xué)時(shí)）第4章熱紅外遙感第五章微波遙感（4學(xué)時(shí)）第5章微波遙感第六章遙感影像解譯與分類方法（4學(xué)時(shí)）第6章的6.1節(jié)，6.4節(jié)，6.5節(jié)第7章遙感綜合分析方法第11章土地遙感第六頁，共52頁。本課程章節(jié)與趙英時(shí)教材章節(jié)的對(duì)應(yīng)關(guān)系要求學(xué)生每次上課前按照趙英時(shí)教材預(yù)習(xí)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容課程章節(jié)趙英時(shí)教材章節(jié)第七章定量遙感分析（2學(xué)時(shí)）第10章定量遙感分析第八章植被遙感（3學(xué)時(shí)）第12章植被遙感第九章林火遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）無（授課老師指定）第十章微波遙感林業(yè)應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）無（授課老師指定）第十一章荒漠化遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）無（授課老師指定）第十二章森林病蟲災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）無（授課老師指定）第七頁，共52頁。緒論主要內(nèi)容：遙感的概念；遙感技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史、發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展趨勢(shì)；遙感的分類；遙感的特點(diǎn)。掌握：遙感的概念；遙感的分類；遙感技術(shù)的特點(diǎn)。了解：遙感的發(fā)展簡(jiǎn)史、發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展趨勢(shì)。第八頁，共52頁。緒論遙感概念遙感過程遙感的類型遙感學(xué)科體系遙感的發(fā)展遙感科研資訊第九頁，共52頁。遙感概念

遙感：RemoteSensing(RS)，遙感地感知廣義遙感的概念：是在不直接接觸情況下，對(duì)目標(biāo)物或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離感知的一種技術(shù)。狹義遙感的概念：是指在高空和外層空間的各種平臺(tái)上，應(yīng)用各種傳感器（攝影儀、掃描儀和雷達(dá)等）獲取地表的信息，通過數(shù)據(jù)的傳輸和處理，從而實(shí)現(xiàn)研究地面物體形狀、大小、位置、性質(zhì)及其環(huán)境的相互作用的一門現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。第十頁，共52頁。遙感特性空間特性：視域范圍大，具有宏觀特性(…)。光譜特性：探測(cè)的波段從可見光向兩側(cè)延伸,擴(kuò)大了地物特性的研究范圍(…)。時(shí)相特性：周期成像，有利于進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)(…)。

航空與航天飛行器運(yùn)行快、周期短，可獲得多時(shí)相數(shù)據(jù)。例如Landsat5每天環(huán)繞地球14.5圈，覆蓋地球一遍所需時(shí)間僅16天，而氣象衛(wèi)星的周期更短（1天或半天）。

由于探測(cè)距離遠(yuǎn)，傳感器所獲得的地面影像覆蓋的空間范圍較大。以美國陸地衛(wèi)星5號(hào)（Landsat5）為例，它距離地表的高度是705.3km，對(duì)地球表面的掃描寬度是185km，一幅TM圖像可以全部覆蓋我國海南島大小的面積。

目前用于遙感的電磁波段有紫外線、可見光、紅外線和微波。第十一頁，共52頁。遙感的特點(diǎn)大面積的同步觀測(cè)(…)。時(shí)效性(…)。數(shù)據(jù)的綜合性和可比性(…)。經(jīng)濟(jì)性(…)。局限性(…)。

遙感探測(cè)可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測(cè)，監(jiān)測(cè)地球上許多事物的動(dòng)態(tài)變化。一般地球資源衛(wèi)星8~9天可重復(fù)一次，氣象衛(wèi)星每天兩次，而傳統(tǒng)的地面調(diào)查需要花費(fèi)大量的人力和物力，且周期很長(zhǎng)。因此，遙感方法具有很好的時(shí)效性。遙感在天氣預(yù)報(bào)、火災(zāi)和水災(zāi)監(jiān)測(cè)以及軍事行動(dòng)等領(lǐng)域的應(yīng)用，反映了遙感方法的時(shí)效性優(yōu)勢(shì)。

如一幅Landsat圖像，覆蓋面積185km×185km，在5~6min內(nèi)可完成掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)地的大面積同步觀測(cè)。所取得的數(shù)據(jù)可進(jìn)行大面積資源和環(huán)境調(diào)查，并且不受地形阻隔等限制。

遙感獲得的地物電磁波特性數(shù)據(jù)綜合地反映了地球上許多自然、人文信息，客觀地記錄了地面的實(shí)際狀況，數(shù)據(jù)綜合性很強(qiáng)。同時(shí)，不同的衛(wèi)星傳感器獲得的同一地區(qū)的數(shù)據(jù)以及同一傳感器在不同時(shí)間獲得的同一地區(qū)的數(shù)據(jù)，均具有可比性。

信息的提取方法不能滿足遙感快速發(fā)展的要求。數(shù)據(jù)的挖掘技術(shù)不完善，使得大量的遙感數(shù)據(jù)無法有效利用。

從投入的費(fèi)用與所獲取的效益看，遙感與傳統(tǒng)的方法相比，可以大大地節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如Landsat衛(wèi)星的投入與效益比估計(jì)為1:80。第十二頁，共52頁。遙感過程

能源在大氣中傳播到達(dá)地表的能量與地表物質(zhì)發(fā)生作用再次大氣中傳播被遙感系統(tǒng)接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理、分析與解譯信息產(chǎn)品多目標(biāo)用戶（1）能源（2）大氣傳播（3）與地表的相互作用（4）再次通過大氣（5）遙感系統(tǒng)衛(wèi)星航天飛機(jī)飛機(jī)、飛艇地面平臺(tái)…圖像數(shù)據(jù)（6）數(shù)據(jù)產(chǎn)品目視計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)（7）處理、分析、解譯專題圖統(tǒng)計(jì)報(bào)表（8）信息產(chǎn)品大眾技術(shù)人員領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)…（9）多目標(biāo)用戶第十三頁，共52頁。遙感數(shù)據(jù)從處理到應(yīng)用的基本過程遙感過程

數(shù)據(jù)信息知識(shí)應(yīng)用分析解譯綜合提煉判斷決策數(shù)據(jù)（data）是對(duì)客觀事物的符號(hào)表示，是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工的原始素材，如圖形符號(hào)、數(shù)字、字母等。或者說，數(shù)據(jù)是通過物理觀察得來的事實(shí)和概念，是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中的地方、事件、其他對(duì)象或概念的描述。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是指所有能輸入到計(jì)算機(jī)并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的介質(zhì)的總稱。信息即事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)與方式，數(shù)據(jù)是記錄信息的一種形式，同樣的信息也可以用文字或圖像來表述數(shù)據(jù)信息知識(shí)的積累應(yīng)用分析解譯綜合提煉判斷決策定量反演參數(shù)應(yīng)用效果一般過程定量遙感過程先驗(yàn)知識(shí)用于定量反演第十四頁，共52頁。遙感學(xué)科體系

數(shù)理支撐學(xué)科（基礎(chǔ)層）物理機(jī)理與傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)空間飛行測(cè)控技術(shù)學(xué)科核心技術(shù)全球定位系統(tǒng)遙感地理信息系統(tǒng)應(yīng)用支撐學(xué)科層（應(yīng)用層）資源環(huán)境生態(tài)學(xué)科測(cè)繪地圖學(xué)科經(jīng)濟(jì)政務(wù)區(qū)域管理第十五頁，共52頁。衛(wèi)星定位與定軌遙感信息傳輸目標(biāo)提取與識(shí)別(自動(dòng)化、智能化)數(shù)據(jù)處理(高光譜、高分辨率、雷達(dá))分發(fā)多源數(shù)據(jù)融合與集成遙感成像機(jī)理與模型用戶各應(yīng)用部門遙感的技術(shù)體系第十六頁，共52頁。遙感的類型——按遙感平臺(tái)分

地面遙感：傳感器設(shè)置在地面平臺(tái)上，如車載、船載、手提、固定或活動(dòng)高架平臺(tái)等；航空遙感：傳感器設(shè)置于航空器上，主要是飛機(jī)、氣球等；航天遙感：傳感器設(shè)置于環(huán)地球的航天器上，如人造地球衛(wèi)星、航天飛機(jī)、空間站、火箭等；宇宙遙感：傳感器設(shè)置于星際飛船上，指對(duì)地月系統(tǒng)外的目標(biāo)的探測(cè)。第十七頁，共52頁。遙感的類型——按電磁波段分

紫外遙感：探測(cè)波段在0.05~0.38um可見光遙感：探測(cè)波段在0.38~0.76um紅外遙感:探測(cè)波段在0.76~1000um微波遙感:探測(cè)波段在1mm~10m多波段遙感：探測(cè)波段在可見光和紅外波段范圍內(nèi)，再分若干窄波段來探測(cè)目標(biāo)。第十八頁，共52頁。遙感的發(fā)展——發(fā)展階段

無記錄的地面遙感階段（1608－1838年）：望遠(yuǎn)鏡；有記錄的地面遙感階段（1839－1857年）：攝影；空中攝影遙感階段（1858－1956年）：氣球、飛鴿、風(fēng)箏、飛機(jī)；航天遙感階段（1957－）：衛(wèi)星。第十九頁，共52頁。遙感的發(fā)展——現(xiàn)狀及問題

從20世紀(jì)70年代到今天，遙感在資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、海洋漁業(yè)、地質(zhì)找礦等領(lǐng)域取得了很大的發(fā)展存在的問題：不能滿足應(yīng)用需求遙感的時(shí)效性尚未充分體現(xiàn)遙感圖像自動(dòng)識(shí)別，專題信息提取，地學(xué)參數(shù)的遙感反演能力和精度，尚不能達(dá)到應(yīng)用要求第二十頁，共52頁。遙感的發(fā)展——產(chǎn)生問題的原因

遙感技術(shù)本身的局限性輻射定標(biāo)幾何定位混合像元處理方法（大氣校正…）人們認(rèn)識(shí)上的局限性遙感成像與傳輸機(jī)理影像特征地學(xué)規(guī)律第二十一頁，共52頁。遙感的發(fā)展——解決問題的途徑遙感數(shù)據(jù)源的改善遙感數(shù)據(jù)處理分析方法和手段的發(fā)展遙感定量反演方法的研究第二十二頁，共52頁。遙感的發(fā)展——發(fā)展趨勢(shì)多平臺(tái)多傳感器航空航天數(shù)據(jù)獲取趨向高分辨率發(fā)展綜合對(duì)地觀測(cè)定量化系統(tǒng)的建立高度綜合化與應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展遙感與地理信息系統(tǒng)的一體化第二十三頁，共52頁。從單一傳感器、單一平臺(tái)、單一觀測(cè)技術(shù)→多傳感器、多平臺(tái)、多角度，三高（高分辨率、高光譜、高時(shí)相）方向發(fā)展；民用空間分辨率可高達(dá)0.61m，軍用的高達(dá)10cm；光譜分辨率可達(dá)nm級(jí)；小衛(wèi)星群的重訪周期為1－3天；機(jī)載、星載SAR（合成孔徑雷達(dá)）衛(wèi)星日益普及，提供全天候、全天時(shí)的觀測(cè)能力。遙感的發(fā)展——平臺(tái)與觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展第二十四頁，共52頁。中國資源二號(hào)全色波段圖像（3米）第二十五頁，共52頁。中國資源二號(hào)數(shù)據(jù)與TM融合結(jié)果第二十六頁，共52頁。SPOT5

全

色

波

段

圖

像（5米）第二十七頁，共52頁。SPOT5號(hào)假彩色合成波段圖像（5米）第二十八頁，共52頁。SPOT5全色波段圖像（2.5米）第二十九頁，共52頁。美國IKONOSⅡ

衛(wèi)星第三十頁，共52頁。美國華盛頓（1米）第三十一頁，共52頁。中國北京（1米）第三十二頁，共52頁。IKONOS衛(wèi)星多光譜影像（4米）（排隊(duì)參觀毛主席紀(jì)念堂的隊(duì)伍隱約可見，花壇信息沒有，背景草坪不清晰）IKONOS衛(wèi)星融合影像（1米）（排隊(duì)參觀毛主席紀(jì)念堂的隊(duì)伍清晰可見，花壇和背景草坪顯示出來，色調(diào)自然逼真，連紀(jì)念堂柱子的陰影都很清楚）第三十三頁，共52頁。發(fā)射日期2001年8月18日空間分辨率（底點(diǎn)）全色：61cm，多光譜2.44m軌道高度450km，98°極地軌道，太陽同步定位精度三軸穩(wěn)定裝置，星相儀，GPS等輔助下，無地面控制點(diǎn)的定位精度：17~23米繞行一周收集的數(shù)據(jù)量57幅單景影像（128GB）掃描寬度和面積單景16.5×16.5km，一個(gè)飛行條帶：16.5km×165km量化級(jí)別11bitsQuickbird主要性能參數(shù)第三十四頁，共52頁。西班牙馬德里體育場(chǎng)（0.61m）第三十五頁，共52頁。羅馬斗獸場(chǎng)（0.7米，真彩色）第三十六頁，共52頁。羅馬梵蒂岡大教堂,0.7m,真彩色第三十七頁，共52頁。第三十八頁，共52頁。光譜反射曲線影象立方體第三十九頁，共52頁。第四十頁，共52頁。奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)外觀圖

SRTM2000.2第四十一頁，共52頁。SRTM由三部分組成：主雷達(dá)天線、桅桿、機(jī)外雷達(dá)天線（Outboardradarantenna）第四十二頁，共52頁。SRTM陸地表面覆蓋圖（平面）第四十三頁，共52頁。由SRTM－C波段獲取DEM再與TM圖像疊加的結(jié)果第四十四頁，共52頁。PerspectivewithLandsatOverlay,MountKilimanjaro,Tanzania

GTOPO30,USGSSRTMDEMEastern-centerTibet(Xizang,China)SRTMDEM實(shí)例（中國，西藏）第四十五頁，共52頁