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遙感導(dǎo)論第章第1頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月教材:梅安新等編,遙感導(dǎo)論,高等教育出版社,2006參考書(shū)目:

趙英時(shí)等編,遙感應(yīng)用分析原理與方法,北京:科學(xué)出版社,2003

湯國(guó)安等編,遙感數(shù)字圖像處理,北京:科學(xué)出版社,2006期刊:

遙感學(xué)報(bào)、國(guó)土資源遙感、遙感技術(shù)與應(yīng)用等。第2頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第一章緒論本章主要內(nèi)容:遙感的概念與技術(shù)系統(tǒng)遙感技術(shù)研究?jī)?nèi)容遙感發(fā)展概況及其展望第3頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性探測(cè)技術(shù)。遙感技術(shù)與現(xiàn)代物理學(xué)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)和地理學(xué)密切相關(guān)。遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,成為地球環(huán)境資源的調(diào)查和規(guī)劃不可缺少的有效手段。第4頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(一)遙感(RemoteSensing)概念1.廣義遙感

所謂遙感,泛指一切無(wú)接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè),包括對(duì)電磁場(chǎng)、力場(chǎng)、機(jī)械波(聲波、地震波)等的探測(cè)?!斑b”具有空間概念,從近地空間,外層空間乃至宇宙空間來(lái)獲取目標(biāo)物的空間信息?!案小毕抵感畔⑾到y(tǒng),包括信息獲取和傳輸、信息加工處理、信息分析和可視化系統(tǒng)等.一、遙感與遙感技術(shù)系統(tǒng)第5頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2.狹義遙感

狹義遙感是指不與目標(biāo)物接觸,應(yīng)用探測(cè)器接收來(lái)自目標(biāo)物的電磁波信息,通過(guò)對(duì)信息的處理和分析研究,確定目標(biāo)物的屬性及目標(biāo)物相互間的關(guān)系。第6頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月廣義遙感狹義遙感物理場(chǎng)遙感電磁場(chǎng)遙感機(jī)械波遙感力場(chǎng)遙感紫外可見(jiàn)光紅外微波重力、磁力人工地震聲波遙感地震波遙感聲納第7頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣層到達(dá)地面,一部分與地面發(fā)生作用后反射,再次經(jīng)過(guò)大氣層,到達(dá)傳感器。傳感器將這部分能量記錄下來(lái),傳回地面,即為遙感數(shù)據(jù)。(二)遙感數(shù)據(jù)第8頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

遙感數(shù)據(jù)獲取原理接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出第9頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(三)遙感的分類

1.按遙感平臺(tái)分類:

(1)航天遙感高度大于80km.衛(wèi)星、飛船、火箭、航天飛機(jī)

(2)航空遙感高度小于80km.飛機(jī)、氣球

(3)地面遙感平臺(tái)放在地面上遙感.車、船、塔

(4)航宇遙感對(duì)地月系統(tǒng)外的目標(biāo)探測(cè).星際飛船

2.按遙感媒介分類:

(1)電磁波遙感以電磁波為信息傳播媒介的遙感

(2)聲波遙感以聲波為信息傳播媒介的遙感

(3)力場(chǎng)遙感以重力場(chǎng)、磁力場(chǎng)、電力場(chǎng)為媒介的遙感

(4)地震波遙感以地震波為媒介的遙感第10頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3.按輻射源分類

(1)被動(dòng)遙感(無(wú)源遙感):探測(cè)儀器直接接收記錄地物反射來(lái)自太陽(yáng)的電磁波或地物自身發(fā)射的電磁波,即電磁波來(lái)自天然輻射源——太陽(yáng)或地球。

(2)主動(dòng)遙感(有源遙感):傳感器本身攜帶的人工電磁輻射源向地物發(fā)射一定能量的電磁波,然后接收從地物反射回來(lái)的電磁波。

第12頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

4.按電磁波波段分類

(1)紫外遙感:用攝影方式探測(cè)目標(biāo)物的紫外波段。

(2)可見(jiàn)光遙感:用太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光波段,如航空攝影。

(3)紅外遙感:用紅外波段探測(cè)目標(biāo)物,如近紅外攝影,紅外掃描。

(4)微波遙感:使用人工發(fā)射的微波段,如側(cè)視雷達(dá)成像,微波輻射測(cè)量。

(5)多波段遙感:利用遙感多通道傳感器對(duì)同一地面景物進(jìn)行多波段同步成像(可見(jiàn)光-紅外)。第14頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月5.按獲取資料類別分類

(1)成像方式遙感能獲取遙感對(duì)象的圖像的遙感。

(2)非成像方式遙感不能獲取遙感對(duì)象的圖像的遙感,如掃描的輻射計(jì)只能得到一些數(shù)據(jù)(曲線)而不能成像

6.

按成像方式分類

(1)攝影遙感:以光學(xué)攝影進(jìn)行的遙感。

(2)掃描方式遙感:以掃描方式獲取圖像的遙感。

7.

按應(yīng)用領(lǐng)域分類地質(zhì)遙感、地貌遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感草原遙感、水文遙感、測(cè)繪遙感、環(huán)境遙感

災(zāi)害遙感、城市遙感、土地利用遙感、海洋遙感大氣遙感、軍事遙感第15頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(四)遙感技術(shù)系統(tǒng)

遙感技術(shù)系統(tǒng):是一個(gè)從地面到空中直至外層空間;從信息收集、存儲(chǔ)、傳輸、處理到解譯分析、應(yīng)用的完整技術(shù)系統(tǒng)。

一個(gè)完整的遙感技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)包括地物電磁輻射信息的收集、傳輸、處理、存貯直至分析與解譯(應(yīng)用)。第16頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月遙感系統(tǒng)的組成第18頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1、空間信息收集系統(tǒng):主要完成遙感數(shù)據(jù)的采集傳輸工作①傳感器(Transducer)

:是收集、記錄地物電磁輻射信息并發(fā)送至地面接收站的設(shè)備,是遙感工作系統(tǒng)的核心部分。傳感器一般由信息收集、探測(cè)系統(tǒng)、信息處理和信息輸出4部分組成。

第19頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月成像傳感器類型第20頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月目前常用的傳感器有:攝影:航攝儀、多波段像機(jī)掃描:多波譜掃描儀、紅外掃描儀、微波掃描儀、微波雷達(dá)、成像光譜儀。②遙感平臺(tái):裝載傳感器的設(shè)備,又稱為運(yùn)載工具。

--飛機(jī)人造衛(wèi)星等第21頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、地面接收和預(yù)處理系統(tǒng):

主要完成遙感數(shù)據(jù)的接收、處理、存貯、分發(fā)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作①機(jī)載系統(tǒng)——一般采用直接回收方式,即信息被記錄在膠卷或磁帶上,待飛機(jī)返回時(shí)將得到的信息進(jìn)行預(yù)處理②星載系統(tǒng)——地面系統(tǒng),即衛(wèi)星地面站

地面站接收到的原始信號(hào)要經(jīng)過(guò)預(yù)處理,制成圖像膠片或計(jì)算機(jī)兼容磁帶(CCT),提供給用戶。預(yù)處理包括幾何校正和輻射校正,主要是要校正由于衛(wèi)星姿態(tài)不穩(wěn)定,大氣散射、地球曲率、地形差別和傳感器性能等因素引起的圖像畸變。進(jìn)過(guò)預(yù)處理后,還要對(duì)資料進(jìn)行存貯,這是為了方便用戶查詢而建的資料數(shù)據(jù)庫(kù)及自動(dòng)檢索系統(tǒng)。第22頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、信息分析應(yīng)用系統(tǒng)

是用戶為一定目的而應(yīng)用遙感信息時(shí)所采取的各種技術(shù),主要包括遙感信息的選擇技術(shù)、應(yīng)用處理技術(shù)、專題信息提取技術(shù)等等。第23頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月信息分析應(yīng)用系統(tǒng)第24頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(五)遙感技術(shù)的特點(diǎn)

1、空間特性(大面積的同步觀測(cè))——

視野遼闊,具有宏觀特性

2、波譜特性(信息豐富)——

探測(cè)波段從可見(jiàn)光向兩側(cè)延伸,大大擴(kuò)展了人體感官的功能

3、時(shí)相特性(周期短)——

高速度,周期性重復(fù)成像,有利于進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)

4、經(jīng)濟(jì)特性——

工作效率高,成本低,一次成像,多方受益

5、數(shù)字處理特性——

使其與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合在一起,實(shí)現(xiàn)了多元信息的復(fù)合正是遙感技術(shù)有以上特點(diǎn),使其應(yīng)用范圍十分廣泛。廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、國(guó)土資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃、軍事偵察等許多領(lǐng)域。第25頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月紅樹(shù)林在綠波段的影像紅樹(shù)林在紅波段的影像紅樹(shù)林在近紅外波段的影像多波段性第26頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月多時(shí)相性第27頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

研究各種地物的電磁波譜特性—物理基礎(chǔ)

研究各種地物影像特征

研究各種遙感資料信息提取的原理與方法

研究遙感技術(shù)在地學(xué)各領(lǐng)域中的應(yīng)用

二、遙感技術(shù)研究的內(nèi)容第28頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

1962年在美國(guó)密歇根大學(xué)召開(kāi)的第一次國(guó)際環(huán)境遙感討論會(huì)上,美國(guó)海軍研究局的Evelyn.L.Pruitt,(伊·普魯伊特)首次提出“RemoteSensing”一詞,會(huì)后被普遍采用至今。遙感學(xué)科的技術(shù)積累和醞釀經(jīng)歷了幾百年的歷史和發(fā)展階段。三、遙感技術(shù)的發(fā)展歷程第29頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

(一)早期階段(航空攝影階段)

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

(二)中期階段(彩色攝影和非攝影方式)

20世紀(jì)30~60年代

1930年美國(guó)開(kāi)始全國(guó)航測(cè)

1931年感紅外的攝影膠片出現(xiàn)

1937年進(jìn)行首次彩色航攝

20世紀(jì)50年代掃描技術(shù)和側(cè)視雷達(dá)成像技術(shù)產(chǎn)

生并應(yīng)用第37頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(三)近期階段(航天遙感)從六十年代到現(xiàn)在,可稱為航天遙感階段

20世紀(jì)60年代以來(lái),蘇美空間技術(shù)竟相發(fā)展,分別發(fā)射了一系列的空間計(jì)劃衛(wèi)星,促進(jìn)了航天遙感技術(shù)的發(fā)展。

20世紀(jì)70年代,空間技術(shù)轉(zhuǎn)向?yàn)槿祟惙?wù),地球資源技術(shù)衛(wèi)星誕生。

20世紀(jì)80年代,地球資源技術(shù)衛(wèi)星的傳感器技術(shù)不斷提高。

20世紀(jì)90年代,除美蘇外,其他國(guó)家均發(fā)射了各種資源衛(wèi)星。

第38頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1972年7月23日:美國(guó)第一顆資源技術(shù)衛(wèi)星升空;1986年2月:法國(guó)發(fā)射了SPOT-1號(hào)地球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星;1992年:歐洲遙感衛(wèi)星一號(hào)ERS-1升空;1992年2月11日:日本第一顆地球資源衛(wèi)星升空;1987年3月17日:印度遙感衛(wèi)星IRS-1A發(fā)射成功;1995年11月:加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星RADARSAT發(fā)射成功;1995年:俄羅斯發(fā)射RESOURS-02衛(wèi)星;1999年10月14日:中巴合作的“資源一號(hào)”衛(wèi)星CBERS升空1999年9月24日:美國(guó)IKONOS衛(wèi)星2號(hào)發(fā)射成功2001年10月18日:美國(guó)QUICKBIRD升空

第39頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

以上這些衛(wèi)星多數(shù)已進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行階段,眾多商業(yè)遙感衛(wèi)星的應(yīng)用使航天遙感技術(shù)進(jìn)入了全面發(fā)展和應(yīng)用的新階段。

值得指出的是,遙感應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐步地從利用單一波段的遙感資料進(jìn)行分析、應(yīng)用,向利用多平臺(tái)、多波段、多光譜、多時(shí)相的遙感資料進(jìn)行綜合分析、應(yīng)用發(fā)展;從對(duì)資源與環(huán)境的定性調(diào)查與制圖,向定量分析、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)發(fā)展;從對(duì)各種事物與過(guò)程表面現(xiàn)象的描述,向?qū)ζ鋬?nèi)在規(guī)律的探測(cè)發(fā)展;從為各部門(mén)的常規(guī)管理提供基礎(chǔ)資料,向?yàn)榭茖W(xué)化現(xiàn)代化管理建立各種信息數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)發(fā)展。實(shí)踐證明,遙感信息應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)顯示出它的明顯效益和巨大潛力。第40頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第45頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、現(xiàn)代遙感技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)與展望

遙感技術(shù)正在進(jìn)入一個(gè)能夠快速準(zhǔn)確地提供多種對(duì)地觀測(cè)海量數(shù)據(jù)及應(yīng)用研究的新階段,它在近一二十年內(nèi)得到了飛速發(fā)展,目前又將達(dá)到一個(gè)新的高潮。這種發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第46頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

(一)多分辨率多遙感平臺(tái)并存,空間分辨率、時(shí)間分辨率及光譜分辨率普遍提高

目前,國(guó)際上已擁有十幾種不同用途的地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng),并擁有全色0.8—5m,多光譜3.3—30m的多種空間分辨率。遙感平臺(tái)和傳感器已從過(guò)去的單一型向多樣化發(fā)展,并能在不同平臺(tái)上獲得不同空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率的遙感影像。民用遙感影像的空間分辨率達(dá)到米級(jí),光譜分辨率達(dá)到納米級(jí),波段數(shù)已增加到數(shù)十甚至數(shù)百個(gè),回歸周期達(dá)到幾天甚至十幾個(gè)小時(shí)。例如,美國(guó)的商業(yè)衛(wèi)星ORBVIEW可獲取1m空間分辨率的圖像,通過(guò)任意方向旋轉(zhuǎn)可獲得同軌和異軌的高分辨率立體圖像;美國(guó)EOS衛(wèi)星上的MO—DIS—N傳感器具有35個(gè)波段;美國(guó)NOAA的一顆衛(wèi)星每天可對(duì)地面同一地區(qū)進(jìn)行兩次觀測(cè)。隨著遙感應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω叻直媛蔬b感數(shù)據(jù)需求的增加及高新技術(shù)本身發(fā)展的可能性,各類遙感分辨率的提高成為普遍發(fā)展趨勢(shì)。

第47頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

(二)新型傳感器不斷涌現(xiàn),微波遙感、高光譜遙感迅速發(fā)展遙感在短短不到40年的時(shí)間里,無(wú)論在理論、技術(shù)和應(yīng)用方面均得到了迅猛發(fā)展。20世紀(jì)的后半葉,不斷研制出新型傳感器,未來(lái)諸多領(lǐng)域傾向于合成孔徑雷達(dá)、成像光譜儀的廣泛應(yīng)用。

微波遙感技術(shù)是近十幾年發(fā)展起來(lái)的具有美好應(yīng)用前景的主動(dòng)式探測(cè)方法。微波具有穿透性強(qiáng)、不受天氣影響的特性,可全天時(shí)、全天候工作。微波遙感采用多極化、多波段及多工作模式,形成多級(jí)分辨率影像序列,以提供從粗到細(xì)的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)源。成像雷達(dá)、激光雷達(dá)等的發(fā)展,愈來(lái)愈引起人們的關(guān)注。例如,美國(guó)實(shí)施的航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪使命即采用雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù),在一架航天飛機(jī)上安裝了兩個(gè)雷達(dá)天線,對(duì)同一地區(qū)一次獲取兩幅圖像,然后通過(guò)影像精匹配、相位差解算、高程計(jì)算等步驟得到被觀測(cè)地區(qū)的高程數(shù)據(jù)。

第48頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

高光譜遙感的出現(xiàn)和發(fā)展是遙感技術(shù)的一場(chǎng)革命。它使本來(lái)在寬波段遙感中不可探測(cè)的物質(zhì),在高光譜遙感中能被探測(cè)。高光譜遙感的發(fā)展,從研制第一代航空成像光譜儀算起已有20多年的歷史,并受到世界各國(guó)遙感科學(xué)家的普遍關(guān)注。但長(zhǎng)期以來(lái)高光譜遙感一直處在以航空為基礎(chǔ)的研究發(fā)展階段,且主要集中在一些技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家,對(duì)其數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用還十分有限。近年來(lái)情況出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī),1999年末第一臺(tái)中分辨率成像光譜儀(MODIS)隨美國(guó)EOSAM—1平臺(tái)進(jìn)入軌道,“新千年計(jì)劃”第一星EO—1攜帶兩種高光譜儀隨后進(jìn)入了太空。此外,歐空局的中分辨率成像光譜儀(MERIS)、日本ADEOS—2衛(wèi)星的全球成像儀(GLI)以及美國(guó)軌道圖像公司的軌道觀察者4號(hào)(ORB—VIEW—4)均相繼升空。一個(gè)高光譜群星燦爛的局面將展現(xiàn)在我們面前,對(duì)它的深入研究正處在突破的前夕。第49頁(yè),課件共53頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(三)遙感的綜合應(yīng)用不斷深化目前,遙感技術(shù)正經(jīng)歷著一場(chǎng)質(zhì)的變化,綜合應(yīng)用的深度和廣度不斷擴(kuò)展,表現(xiàn)為從單一信息源分析向包含非遙感數(shù)據(jù)的多源信息的復(fù)合分析方向發(fā)展;從定性判讀向信息系統(tǒng)應(yīng)用模型及專家系統(tǒng)支持下的定量分析發(fā)展;從靜態(tài)研究向多時(shí)相的動(dòng)態(tài)研究發(fā)展。地理信息系統(tǒng)為遙感提供了各種有用的輔助信息和分析手段,提高遙感信息的識(shí)別精度。另外,通過(guò)遙感的定量分析,從區(qū)域?qū)n}研究向全球綜合研究發(fā)展,實(shí)現(xiàn)從室內(nèi)的近景攝影測(cè)量到大范圍的陸地、海洋信息的采集乃至全球范圍內(nèi)的環(huán)境變化監(jiān)測(cè)。多時(shí)相遙感的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),獲取我國(guó)當(dāng)前城市化過(guò)程、耕地面積減少和生態(tài)環(huán)境變化的基本資

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