遙感概論緒論

1、.,遙感概論,.,課程定位及主要內(nèi)容,課程在專業(yè)中的定位 專業(yè)基礎課程 地表信息獲取的重要手段和方法 主要內(nèi)容 遙感概念和遙感技術系統(tǒng)(第1章) 遙感的物理基礎(第2，3章) 遙感數(shù)據(jù)的獲取和遙感圖像特征(第47章) 遙感圖像處理(第8章) 遙感圖像解譯(第910章) 遙感應用(第11章),.,教學組織,教學方式： 課堂講授 上機實驗 考核方式： 平時成績 30% （出勤、作業(yè)、實驗報告） 期末考試 70%,.,教學目的,理解遙感基本概念和技術體系，了解遙感技術發(fā)展的前沿動態(tài) 理解遙感的物理基礎 理解幾種遙感成像方式的原理，掌握遙感圖像特征 掌握遙感數(shù)字圖像處理的主要原理和方法 理解遙感圖像解

2、譯的原理，掌握典型遙感圖像的判讀方法以及遙感圖像的計算機分類方法 了解遙感信息的應用 具備一定的實驗技能和遙感軟件的應用能力 初步具備解決遙感技術實際應用基本問題的能力,.,教學要求,上課認真聽講，記筆記，不懂的地方及時提出或課后查閱相關資料 認真完成課后作業(yè) 認真完成實驗報告并按時上交 自覺閱讀課后參考書目,.,參考資料 教材和參考書目,.,參考資料 遙感網(wǎng)站,中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所 北京大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所 國家精品課程資源網(wǎng) 各種論壇與數(shù)據(jù)網(wǎng),.,第一章 緒論,本章主要內(nèi)容： 遙感的基本概念 遙感技術系統(tǒng) 遙感的特點 遙感的分類 遙感的發(fā)展簡史,.,1 什么是遙感,遙感一

3、詞來自英語Remote Sensing， 即“遙遠感知” 中國古代： 千里眼（物體、光、眼睛） 順風耳（聲音、空氣、耳朵）,.,1 什么是遙感,字面理解：遙遠的感知（Remote Sensing，RS） 廣義遙感：泛指各種非接觸的、遠距離的探測技術 電磁波遙感（光、熱、無線電波） 力場遙感（重力、磁力） 聲波遙感 地震波遙感 空對地 地對空 空對空,物理 探測,用傳播信息的載體 或媒介來定義,用目標與觀測者的 相對位置關系來定義,.,1 什么是遙感,狹義遙感：應用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術 感知什么：地

4、物目標的電磁波特性 怎樣感知：使用探測儀器，不與目標相接觸 為什么感知：揭示物體的特征性質(zhì)及其變化,.,1 什么是遙感,辨析三個概念： 遙測：對被測物體某些運動參數(shù)和性質(zhì)進行遠距離測量的技術，分為接觸測量和非接觸測量 遙控：遠距離控制目標物運動狀態(tài)和過程的技術 遙感：常常綜合運用遙測和遙控兩種技術,.,2 遙感技術系統(tǒng),遙感技術系統(tǒng)：是一個從地面到空中直至空間，從信息收集、存儲、傳輸處理到分析判讀、應用的完整技術系統(tǒng) 遙感技術系統(tǒng)的組成 信息源 信息的獲取 信息的記錄和傳輸 信息的處理 信息的應用,.,2 遙感技術系統(tǒng),.,2 遙感技術系統(tǒng),信息源 任何地物都可以發(fā)射、反射和吸收電磁波信號，都

5、是遙感信息源 目標物與電磁波發(fā)生相互作用，會形成目標物的電磁波特性，這為遙感探測提供了獲取信息的依據(jù),.,2 遙感技術系統(tǒng),信息的獲取 地物空間信息主要由搭載在遙感平臺上的傳感器來獲取 傳感器：接收、記錄地物電磁波特征的儀器，主要有：掃描儀、雷達、攝影機、光譜輻射計等 遙感平臺：裝載傳感器并能使其正常工作的工具，主要有：地面平臺、空中平臺、空間平臺,.,2 遙感技術系統(tǒng),信息的記錄和傳輸 傳感器接收到目標地物的電磁波信息，記錄在數(shù)字介質(zhì)或膠片上 數(shù)字介質(zhì)上的信息可通過衛(wèi)星上的微波天線傳輸給地面衛(wèi)星接收站（航天遙感數(shù)據(jù)）； 膠片由人或回收艙送至地面回收（航空/近地面遙感數(shù)據(jù)）,.,地面衛(wèi)星接收站

6、： 接收、處理、存檔、分發(fā)各類地球資源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)并進行相關技術研究，為遙感應用提供數(shù)據(jù)服務,.,中國科學院遙感衛(wèi)星地面站,.,2 遙感技術系統(tǒng),遙感信息處理 定義：運用光學儀器和計算機設備對所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理的技術過程 類別： 校正處理 增強處理 融合處理 分類處理 目的：通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，歸納出被探測目標物的影像特征，然后依據(jù)特征從遙感信息中識別并提取所需的有用信息,.,2 遙感技術系統(tǒng),遙感信息應用 信息應用：指專業(yè)人員按不同的目的將遙感信息應用于各業(yè)務領域的使用過程 基本方法：將遙感信息作為地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，供

7、人們對其進行查詢、統(tǒng)計和分析利用 應用領域：自然資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、地圖測繪、軍事以及城市建設和管理等,.,3 遙感的特點,宏觀性 同一時刻獲取大面積數(shù)據(jù)資料 動態(tài)性 快速、周期性地對同一地點連續(xù)觀測 技術手段多，信息海量 多波段高光譜，低高的分辨率，主動被動， 二維三維 應用領域廣泛，經(jīng)濟效益高 美國投入效益比：1：80,.,3 遙感的特點,宏觀性 覆蓋范圍大、信息豐富 一景TM影像為185185平方公里 影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的,.,3遙感的特點,動態(tài)性 重復探測，有利于進行動態(tài)分析 對同一地區(qū)重復觀測一次 Landsat 16天 SPOT 26天 CB

8、ERS 4-5天 氣象衛(wèi)星FY-1每天可覆蓋地球2次,Las Vegas, 1992,Las Vegas, 1986,Las Vegas, 1972,.,3 遙感的特點,技術手段多，信息海量 可以獲得可見光、紫外、紅外及微波波段的信息 波段的延長使對地球的觀測走向了全天候,., Space Imaging, Space Imaging,Green Reflectance,NIR Reflectance,多波段圖像,.,green,red,Near-infra red,多波段圖像,.,4 遙感的分類,按遙感平臺分類 按工作波段分類 按傳感器工作原理分類 按資料獲取方式分類 波段寬度與波譜的連續(xù)性

9、分類 按應用領域分類,.,4 遙感的分類,按遙感平臺分類（航天、航空、地面遙感）,航天遙感,軌道衛(wèi)星,載人飛船 （500 km),航天飛機 （300 km),探空火箭 （100-650 km),地球同步衛(wèi)星,太陽同步衛(wèi)星,長壽命(500-1000 km),（36000 km）,短壽命(150-500 km),.,地面遙感,高塔 （300m),車船 （30m),觀測架（幾米）,航空遙感,飛機,氣球,飄浮氣球 （50km）,系留氣球 （5km）,高空飛機 （15km）,中空飛機 （9-15km）,低空飛機 （9km）,.,.,4遙感的分類,按傳感器探測波段分類 紫外遙感(0.05-0.38m)：收

10、集和記錄目標物在紫外波段輻射能量 可見光遙感(0.38-0.76m)：收集和記錄目標物反射的可見光輻射能量，傳感器有：攝影機、掃描儀、攝像儀等 紅外遙感(0.76-1000m)：收集與記錄目標物反射與發(fā)射的紅外能量，傳感器有：攝影機、掃描儀等 微波遙感(1mm-1m)：收集和記錄在微波波段的反射能量，傳感器有：掃描儀、微波輻射計、雷達、高度計等,.,4遙感的分類,按傳感器工作方式分類 被動遙感：傳感器不向目標發(fā)射電磁波，僅被動接收目標物的自身發(fā)射和對自然輻射源的反射能量 主動遙感：傳感器主動發(fā)射一定電磁波能量，并接收目標的后向散射信號,.,被動遙感和主動遙感的區(qū)別,.,4遙感的分類,按遙感資料

11、獲取方式分類 成像遙感：傳感器接收的目標電磁輻射信號可轉(zhuǎn)換成（數(shù)字或模擬）圖像 非成像遙感：傳感器接收的目標電磁輻射信號不能形成圖像,.,.,.,4遙感的分類,按應用領域分類 土地遙感（Domanial） 環(huán)境遙感（Environmental） 大氣遙感（Atmospheric） 海洋遙感（Oceanographic） 農(nóng)業(yè)遙感（Agricultural） 林業(yè)遙感（Forestry） 水利遙感（Hydrographic） 地質(zhì)遙感（Geological ） ,.,5 遙感的發(fā)展簡史,Remote Sensing 的提出： 美國海軍研究局的艾弗林普魯伊特于 1960年提出，1961年正式通過

12、發(fā)展階段： 無記錄的地面遙感階段(1608-1838) 有記錄的地面遙感階段（1838-1857） 空中攝影遙感階段（1858-1956） 航天遙感階段（1957-）,.,5 遙感的發(fā)展簡史,無記錄的地面遙感階段(1608-1838) 1608年 漢斯李波爾賽制造了世界上第一架望遠鏡 1609年 伽利略制作了放大3倍的望遠鏡 開辟了遠距離觀測的先河,.,5 遙感的發(fā)展簡史,有記錄的地面遙感階段（1838-1857） 1839年 達蓋爾（Daguerre）與尼普斯（Niepce）發(fā)明了攝影術，成功的利用膠片進行拍攝 1849年 法國的Aime Laussedat制定了攝影測量計劃，成為有目的有記

13、錄的地面遙感發(fā)展階段的標志 攝影技術的發(fā)明，并與望遠鏡相結(jié)合為遠距離攝影,J N Niepce (1826, France ) The worlds first photographic image,Upper loft of the house,Pear tree & a patch of sky showing,Another wing of the house,The slanting roof of the barn,.,5 遙感的發(fā)展簡史,空中攝影遙感階段（1858-1956） 1858，系留氣球上拍攝法國巴黎的“鳥瞰”相片 1860，氣球上拍攝了美國波士頓市的照片 1903，飛鴿身

14、上捆綁微型攝像機試驗 1903，萊特兄弟發(fā)明了飛機航空遙感的萌芽階段 1909年，意大利人首次利用飛機拍攝地面照片 一戰(zhàn)中，航空照相技術用于獲取軍事情報 一戰(zhàn)后，航空攝影用于地形測繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查 1930年，美國開始全國航空攝影測量 1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片擴大了航空遙感定性分析的可能性 1942年，紅外黑白航空攝影和紅外假彩色航空攝影首次出現(xiàn)探測波段得到擴展,G F Tournachon (1820-1910), he call himself Nadar. The first-known aerial photograph was obtained from a balloo

15、n by a Parisian photographer in 1858 near Paris,France.,Intrepid balloon （無畏號），1862 The balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War .,Pigeons,1903 A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not i

16、deal platform .,Kites , 1906 Figure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence Aerial photograph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level.,1903，Wright Brothers發(fā)明了飛機，使航空攝影測

17、量成為可能 Engine-powered flight on December 17,1903. It lasted 12 seconds and covered 120 ft.,Aerial photography in World war I,Figure Close-up view of a world war I,Figure Vertical photography of World War I trenches in Europe（歐洲戰(zhàn)壕）,Aerial photography in World war II,Figure Vertical aerial photograph o

18、f a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II.,.,5 遙感的發(fā)展簡史,航天遙感階段（1957-） 1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星 1960年，美國發(fā)射了TIROS-1和NOAA-1太陽同步衛(wèi)星 1972年，美國發(fā)射ERTS-1（后改名為Landsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米 1982年，Landsat-4發(fā)射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米 1986年，法國發(fā)射SPOT-1，裝有PAN和XS傳感器，分辨率提高到10米 1988年9月7日，中國發(fā)射第一顆“風云1號”氣象

19、衛(wèi)星 1999年，美國發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米 1999年，美國發(fā)射QUICKBIRD-2，空間分辨率提高到0.6米,.,6 我國遙感的發(fā)展概況,航空攝影測量的發(fā)展（50、60年代） 航空新型傳感器試驗與系統(tǒng)集成（70年代以來） 衛(wèi)星發(fā)射與航天遙感的發(fā)展 1970年4月24日：東方紅1號 1988年9月7日：FY-1-A；1990年9月3日：FY-1-B； 1999年5月10日：FY-1-C 1997年6月10日：FY-2-A；2000年6月25日：FY-2-B； 2004年10月19日：FY-2-C 1999年10月14日：中巴地球資源遙感衛(wèi)星CBERS1 百度百科：中國航天 ,

20、.,中國遙感衛(wèi)星地面站（1986） 美國Landsat 法國SPOT 加拿大RADARSAT 中巴CBERS 遙感影像處理 從普遍采用國際先進的商品化軟件向軟件國產(chǎn)化邁進 探索圖像處理新方法 遙感應用 在遙感應用領域進行了廣泛的探索和應用試驗研究 廣泛滲入各地區(qū)和各業(yè)務部門，極大地擴展了應用領域 完成了一批全國范圍和省、市、自治區(qū)范圍的大型應用項目 遙感在應用領域取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益 遙感研究機構(gòu)、專業(yè)出版物、教育事業(yè),.,遙感研究機構(gòu) 中國空間技術研究院 北京市遙感信息研究所 武漢大學遙感信息工程國家重點實驗室 中國科學院遙感應用研究所、國家遙感應用工程技術研究中心（ IRSA6.1

21、遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)） 中國科學院遙感衛(wèi)星地面站 中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所 中國測繪科學研究院（CASM ImageInfo遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)） 北京東方泰坦科技有限公司（Titan Image遙感圖像處理軟件V6.0）,.,國內(nèi)遙感與地理信息主要期刊 遙感學報 遙感信息 國土資源遙感 遙感技術與應用 武漢大學學報：信息科學版 測繪學報 測繪通報 地理與地理信息科學 地理科學進展,.,國內(nèi)3S論壇 GIS帝國 地理信息系統(tǒng)論壇 GIS空間站 集思學院 /bbs/ 三思而行 GIS時代網(wǎng) ,.,6 我國遙感的發(fā)展概況,我國遙感發(fā)展的特點：,國家的重視和支持，為遙感的快速發(fā)展奠定了

22、基礎 集中人力、物力重點公關，重點突破 全國性、大區(qū)域遙感工程的完成，充分顯示了我國遙感的特色和水平,.,7 當前遙感發(fā)展的主要特點和趨勢,多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成,.,7 當前遙感發(fā)展的主要特點和趨勢,高分遙感發(fā)展迅速，多種傳感器并存 高空間分辨率、高光譜分辨率、高時間分辨 遙感從定性到定量分析 遙感從“定性”向“定量”轉(zhuǎn)變，定量遙感成為遙感應用的發(fā)展熱點 遙感信息提取逐步自動化 建立適用于遙感圖像自動解譯的專家系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)遙感圖像專題信息提取自動化 遙感商業(yè)化 IKONOS、QUICKBIRD、ORBVIEW、,.,8 “3S”技術,“3S”技術密切結(jié)合 RS（Remote Sensi

23、ng）遙感 GIS（Geographical Information System）地理信息系統(tǒng) 采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng) GPS（Global Position System）全球定位系統(tǒng) 利用衛(wèi)星定位技術快速、實時確定任一地面目標點空間坐標和方位的方法,.,8 “3S”技術,“3S”技術密切結(jié)合三者關系 GPS為GIS和RS提供精確的實時定位數(shù)據(jù) RS是為GIS數(shù)據(jù)庫更新提供現(xiàn)實信息的手段之一 GIS又是RS成果評價空間分析的有效工具 3S主要應用領域： 交通 氣象 精細農(nóng)業(yè) 數(shù)字城市 防災減災 地下管線探測 ,.,9 遙感的應用,資源調(diào)查與應用 環(huán)境監(jiān)測評價 區(qū)域分析規(guī)劃 全球宏觀研究,.,一、資源調(diào)查方面的應用,在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應用：農(nóng)、林土地資源調(diào)查、病蟲害、土壤干旱、鹽化沙化的調(diào)查及監(jiān)測 土地利用類型調(diào)查 精細農(nóng)業(yè) 作物估產(chǎn) “三北”防護林遙感綜合調(diào)查,.,.,一、資源調(diào)查方面的應用,遙感在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應用 客觀真實地反映各種地質(zhì)現(xiàn)象，形象地反映區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，地質(zhì)找礦，工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、水