第一章遙感概述

遙感：地理系專業(yè)基礎(chǔ)課。地理學(xué)研究地表分異規(guī)律，需大量地表數(shù)據(jù)源。遙感恰是一種于20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的綜合性的、宏觀性的對地觀測技術(shù)，在3S技術(shù)中起著提供數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)作用。

20世紀(jì)地球科學(xué)進(jìn)步的一個(gè)突出特點(diǎn)是人類開始脫離地球從太空觀測地球（李德仁院士）課程的主要內(nèi)容：遙感基本理論、遙感技術(shù)的優(yōu)勢與不足，遙感信息的處理，常見遙感數(shù)據(jù)源的特點(diǎn)。32+16第一章遙感概述1.1遙感的概念：RemoteSensing，遙遠(yuǎn)感知，是指在遠(yuǎn)離目標(biāo)，不直接接觸物體的情況下，使用對電磁波敏感的儀器，獲取地物發(fā)射或反射的電磁波，進(jìn)而對信息進(jìn)行加工、處理，達(dá)到識(shí)別地物或獲取地物某些信息（參數(shù)，高程、水氣等）的一門綜合性技術(shù)。任何地物都有發(fā)射、反射電磁波的能力，不同地物發(fā)射和反射的電磁波量不同，波長不同。物體這種對電磁波固有的波長特性叫光譜特性（SpectralCharacter）。遙感能夠識(shí)別地物，即是因此。1.2遙感技術(shù)系統(tǒng)：遙感信息從獲取、接收、處理及分析、應(yīng)用的完整技術(shù)體系，它包括傳感器及傳感平臺(tái)、地面衛(wèi)星接收站、其他中繼衛(wèi)星及用戶傳感器：圖像型（光學(xué)攝影型、掃描成像型、雷達(dá)成像型）、非圖像型（獲取的是地物的某些參數(shù)，高程水汽含量等），可把傳感器搭載在三類平臺(tái)上。地面平臺(tái)（三角架、高塔等）航空平臺(tái)（飛機(jī)汽球飛艇等）航天平臺(tái)（衛(wèi)星航天飛機(jī)飛船）地面衛(wèi)星接收站：接收、處理、存檔和分發(fā)各種遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并進(jìn)行衛(wèi)星接收方式、數(shù)據(jù)處理方法及相關(guān)技術(shù)研究。其生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)主要包括接收站、數(shù)據(jù)處理中心、光學(xué)處理中心。中國遙感衛(wèi)星地面站密云站1986年、喀什站2008、三亞站2013地面站接收數(shù)據(jù)時(shí)，對衛(wèi)星經(jīng)過接收站能覆蓋到的區(qū)域，通常直接接收實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)。在覆蓋不到的區(qū)域采用數(shù)據(jù)記錄器MDR（missiondatarecorder）和跟蹤數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星TDRS（trackinganddatarelaysatellite）兩種方式。接收站除了接收本國衛(wèi)星發(fā)回的觀測數(shù)據(jù)外，還可以經(jīng)過他國允許，每年交納一定的金額來接收其他國家衛(wèi)星發(fā)送的信息。從遙感衛(wèi)星上向地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，除圖像數(shù)據(jù)外，還傳送遙感平臺(tái)上搭載儀器的溫度、電壓、電流、姿態(tài)等內(nèi)測數(shù)據(jù)，可用于對圖像進(jìn)行校正原始數(shù)據(jù)一般記錄在高密度磁帶上，首先需回放讀出，然后輸入計(jì)算機(jī)提取衛(wèi)星姿態(tài)與星歷軌道等數(shù)據(jù)，提取校正影像所需參數(shù)，然后才能對影像進(jìn)行校正。1.3遙感探測的特點(diǎn)1.在高空獲得地物信息，具宏觀性，可以實(shí)現(xiàn)大面積同步觀測：普通衛(wèi)星離地面400-上千公里，部分衛(wèi)星2萬到3萬公里，幾分鐘的時(shí)間內(nèi)即可觀測到幾萬幾十萬平方公里甚至三分之一個(gè)地球2.快速可重復(fù)觀測性，可以實(shí)現(xiàn)對一區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測：以小時(shí)或天為周期，實(shí)現(xiàn)對同一點(diǎn)的重復(fù)觀測。靜止氣象衛(wèi)星每0.5h觀測一次，太陽同步氣象衛(wèi)星每12h對同一點(diǎn)觀測一次，資源衛(wèi)星十幾到二十天觀測一次可用于對各種突發(fā)災(zāi)害的監(jiān)測：沙塵暴、洪澇災(zāi)害、火災(zāi)等分布面積、曼延速度等３.技術(shù)手段多樣，探測信息豐富：紫外到微波都可使用，從被動(dòng)遙感到主動(dòng)遙感，從常規(guī)遙感到高光譜遙感，從探測地物的分布到探測地物的細(xì)微特征４.較高的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益：獲取大量同步數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)對地觀測技術(shù)相比，節(jié)省時(shí)間人力和資金５.有自身的局限性：遙感信息中存在著誤差，遙感中確定和不確定性的結(jié)合，遙感信息的處理技術(shù)滯后1.4遙感在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

1.資源調(diào)查：森林、草地、耕地、灘涂、未利用地等各種土地利用形式的分布、質(zhì)量等2.各種突發(fā)災(zāi)害的監(jiān)測：火災(zāi)、泥石流、沙塵暴、洪災(zāi)等沙塵暴的分布范圍、行進(jìn)速度；洪災(zāi)的淹沒面積、損失、洪峰的推進(jìn)速度

3.氣象預(yù)測：4.科學(xué)研究：探索全球氣候變化等5.農(nóng)作物估產(chǎn)提取植被生長信息：植被生產(chǎn)力變化6.地質(zhì)測繪部門：繪制地形圖、地質(zhì)圖

更新各類圖件7.國防軍事：夜間探測地物或是米級厘米級高分辨率影像1.5遙感技術(shù)的發(fā)展簡史1860年人們開始在固定式氣球上攝影，然后發(fā)展為在自由式氣球上攝影20世紀(jì)初，萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)1915年第一臺(tái)航空攝影專用相機(jī)誕生，此后，航空遙感技術(shù)被廣泛用軍事偵察領(lǐng)域，1920年以后航空遙感才開始在民用領(lǐng)域應(yīng)用遙感技術(shù)發(fā)展簡史1957年10月4日，蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功（航天事業(yè)的開始）

1960年，美國發(fā)射了TIROS－1和NOAA－1太陽同步衛(wèi)星（氣象衛(wèi)星）1972年ERTS-1發(fā)射（后改名為Landsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米（遙感技術(shù)新時(shí)代的開始）1982年Landsat-4發(fā)射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米遙感技術(shù)發(fā)展簡史1986年法國發(fā)射SPOT－1，采用新式傳感器，分辨率提高到10米1995年加拿大發(fā)射了RADARSAT－1雷達(dá)衛(wèi)星（雷達(dá)衛(wèi)星遙感的起點(diǎn)）1999年美國發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米，商業(yè)衛(wèi)星遙感的開始2000年美國奮進(jìn)號航天飛機(jī)利用雷達(dá)測繪了迄今最精確的地球三維地形圖1.6遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢1.波譜范圍增加，技術(shù)成熟。遙感波譜域從最早的可見光向近紅外、短波紅外、熱紅外、微波方向發(fā)展熱紅外成像、機(jī)載多極化合成孔徑雷達(dá)和高分辨力穿透雷達(dá)、星載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)日益成熟

遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢2.大、中、小衛(wèi)星相互協(xié)同，高、中、低軌道相結(jié)合，在時(shí)間分辨率上從半個(gè)小時(shí)到二十幾天不等，形成一個(gè)不同時(shí)間分辨率的互補(bǔ)系列。遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢3.高空間分辨率新型傳感器的應(yīng)用空間分辨率從1km、500m、250m、80m、30m、20m、10m、5m發(fā)展到1m，軍事偵察衛(wèi)星傳感器可達(dá)到15cm或者更高分辨率空間分辨率的提高，有利于分類精度的提高，但也增加了計(jì)算機(jī)分類的難度。遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢4.高光譜遙感的發(fā)展遙感波段寬度從早期的0.4um（黑白攝影）、0.1um（多光譜掃描）到5nm（成像光譜儀）波段寬度窄化，針對性更強(qiáng)，可以突出特定地物反射峰值波長的微小差異；同時(shí)提高了地物光譜分辨力，有利于區(qū)別各類物質(zhì)在不同波段的光譜響應(yīng)特性。2.09-2.35um1.55-1.75um0.77-0.90um0.63-0.69um0.52-0.61um0.52-0.45um遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢5.機(jī)載三維成像儀和干涉合成孔徑雷達(dá)的發(fā)展和應(yīng)用，將地面目標(biāo)由二維測量為主發(fā)展到三維測量遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢6.各種新型遙感圖像處理方法和算法將被用來解決海量遙感數(shù)據(jù)的處理、校正、融合和遙感信息可視化（定量和智能化處理）本節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容遙感的概念：是指在遠(yuǎn)離目標(biāo)，不直接接觸目標(biāo)的情況下，通過某種平臺(tái)上搭載的傳感器，獲取來自于地物的電磁波信息，然后對所獲信息進(jìn)行提取、判定、加工處理及應(yīng)用分析的綜合性技術(shù)為什么我們能用遙感辨識(shí)地物？相對于傳統(tǒng)地面信息獲取方