第1讲遥感及物理基础

3S技术与应用任课教师：韩芳 信息学院自我介绍授课教师：韩 芳办 公 室：文理大楼 1208E - mail: Here comes your footer Page 2课程简介 学时： 共 36，其中讲课 36学时；另加 3天实习。 开设本课程的目的： 1）掌握 3S技术的基本理论、知识和技能，了解 3S技术的主要应用领域和发展方向。 2）了解 3S系统的软件，会运用 3S系统的仪器和软件进行测量、制图、分析等，理论联系实际地加强对 3S系统原理、方法的理解和运用。 授课方式： 分模块讲解，最后综合 特点： 是必修课，多学科集成、渗透性较强 学科性质： 交叉学科；前沿学科；边缘学科 评分标准： 考试占 70%；平时成绩占 30% 。Page 3Here comes your footer Page 4什么是 “3S”？Here comes your footer Page 53S技术（ Geomatics)概念Here comes your footer Page 6 3S是指以 遥感（ Remote Sensing RS)、 地理信息系统（Geographical Information System GIS)和 全球定位系统（ Global Positioning System GPS） 为主的、与地理空间信息有关的科学技术领域。 无论是研究人员还是应用人员， “ 3S” 技术为科学研究、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。“ 3S” 的结合应用，取长补短，是一个自然地发展趋势，三者之间的相互作用形成了 “ 一个大脑，两只眼睛 ” 的框架，即 RS和 GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位， GIS进行相应的空间分析，并从 RS个 GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息、进行综合集成，使之成为决策的科学依据。Here comes your footer Page 7 GIS、 RS和 GPS三者集成利用，构成为 整体的、实时的和动态的 对地观测、分析和应用的运行系统，提高了 GIS 的应用效率。在实际的应用中，较为常见的是 “ 3S” 两两之间的集成。目前，在学位论文、科研论文、科研项目的综述中， “ 3S” 集成的概念被提到了空前的高度。但必须看到，真正的 “ 3S” 集成系统是很少的。Here comes your footer Page 83S技术与应用之 RS内容及安排 1. 遥感及其物理基础（ 2课时） 2. 遥感图像的成像原理及特征（ 2课时） 3. 遥感数字图像的预处理简介（显示、校正、增强、分类， 4-6课时） 4. 植被生态遥感简介（ 2-4课时） 5. 水环境遥感（ 2课时）Here comes your footer Page 9主要参考书目 遥感导论 梅安新，高等教育出版社 数字图像处理 贾永红，武汉大学出版社 遥感图像信息系统 张永生，科学出版社 遥感影像地学理解与分析 周成虎，科学出版社参 考 期 刊 中国图形图像学报 遥感学报 遥感技术与应用 国土资源遥感 参考资料 : 研究机构网站科技部国家遥感中心 中科院遥感应用研究所中国资源卫星应用中心中国遥感卫星地面站1. 遥感及其物理基础 遥感技术是 六十年代 迅速发展起来的一门综合性探测技术。它是建立在 现代物理学、电子计算机技术、数学方法和地学 基础上的。从以飞机为主要运载工具的航空遥感发展到以人造地球卫星和宇宙飞船、航天飞机为运载工具的航天遥感，从摄影方式的传感器发展到扫描方式的传感器，扩大了人们的视野与观察领域，对地球的研究和监测进入了一个新的阶段。Here comes your footer Page 131.1 遥感的概念Here comes your footer Page 14遥感是指从遥感平台上，不与目标物直接接触，应用探测仪器，接收目标物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别目标物的性质和状态的综合技术。Remote Sensing简写为 RS-(3S之一 )广义而言： 通常定义：英文定义：遥感泛指各种非直接接触的，远距离探测目标的技术1.2 遥感的系统组成Here comes your footer Page 15目标物发射、反射的电磁波人的眼睛信息获取信息接收信息处理信息应用信息源遥感平台 (地面、空中、空间 )，遥感器 (传感器 )模拟信息人工回收，数字信息卫星接收站接收专业应用、综合应用例 子 信息的恢复、校正、增强、分类、统计等Here comes your footer Page 161.3 遥感的分类（ 1）平台地面遥感：车载、船载、手提、固定或活动高架平台航空遥感：飞机、气球航天遥感：人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭航宇遥感：星际飞船Here comes your footer Page 171.3 遥感的分类 （ 2）工作波段 紫外遥感： 0.05-0.38m 可见光遥感： 0.38-0.76m 红外遥感： 0.76-1000m 微波遥感： 1mm-10m 多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。Here comes your footer Page 181.3 遥感的分类 （ 3）工作方式 主动遥感 被动遥感Here comes your footer Page 19被动方式传感器（对应的是被动遥感）主动方式传感器（对应的是主动遥感）辐射源 太阳辐射、地物自然辐射人工辐射源，主动向目标发射强大的电磁波列举 各种摄像机、扫描仪、辐射计等雷达工作波段 可见光和区 微波区1.3 遥感的分类 （ 4）按应用领域 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 具体应用领域：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感Here comes your footer Page 201.4 遥感的特性Here comes your footer Page 21空间特性 视域范围大，具有宏观性光谱特性 探测波段从可见光向两侧延伸，扩大了探测范围时相特性 能够快速周期成像，有利于动态监测和研究运用遥感技术从飞机或人造地球卫星上获取地面的航空像片或卫星像片，比在地面上观察，视域范围要大的多，为人们宏观地研究地面各种自然现象及其分布规律提供了条件。例如：航空摄影可提供地面景物的连续像片并可供立体观察，图像清晰逼真，范围大，信息丰富，而一张陆地卫星多光谱扫描图象可以覆盖地面 34225平方公里的区域，相当于我国海南省的面积，因此对宏观地研究提供了有利的条件。遥感技术不仅能获得地物在可见光波段的信息，而且可以获得紫外、红外、微波等波段的信息，这样，肉眼观察不到或未被认识的地物的一些特性和现象，在不同波段的像片上可以观察到。通过不同时间资料的对比，可以研究地面物体的动态变化，为环境监测以及研究地物发展变化规律提供了条件。此外，还可以及时地发现森林病虫害、洪水、地震、火山等灾害的前兆，为科学预报提供了依据和资料。经济特性 投入与产出比例大遥感的费用投入与所获得的效益，与传统方法相比，可以大大节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。例如： landsat,投入与产出比为 1： 801.5 遥感的发展简史 由于遥感技术的广泛应用并取得了显著的经济效益，特别是 “ 数字地球 ” 的发展，遥感技术引起了世界各个国家的普遍重视。据不完全统计，现在已经有 130多个国家和地区不同程度地开展了遥感工作和应用了遥感资料，许多国家建立了遥感专业研究与管理机构。国际协作与学术交流日益频繁，遥感的发展正方兴未艾，在监测、开发和管理地球环境和资源探测中发挥着来越大。 1、无记录阶段 (1608-1838) 2、有记录阶段 (1839-1857) 3、空中摄影阶段 (1858-1956) 4、航天遥感阶段 (1957-)Here comes your footer Page 221.5 遥感的发展简史（几个里程碑）Here comes your footer Page 231909年，意大利首次在飞机上拍摄了地面照片。1957.10.4 前苏联发射第一颗人造地球卫星。1972.7.23 美国发射第一颗地球资源卫星， Landsat-11999.10.4 中国发射第一颗地球资源卫星， CBERS 12003.10.15 “神舟 ”五号载人飞船发射成功，杨利伟叩访太空中国是第 3个能回收卫星，第 3个能载人上天，一箭 3星的国家1970.4.24 中国发射第一颗人造地球卫星， “东方红号 ”（ 2007年 4月 17日俄罗斯 “第聂伯 ”火箭发射了 7颗遥感通信卫星，外加7颗 P-Pod 和 CubeSat微卫星 ）Here comes your footer Page 241858年在法国，用装在气球上的相机拍摄了巴黎市的像片，是遥感用于城市环境监测的开端。航片Here comes your footer Page 25Here comes your footer Page 26 QuickBird 0.61m 美国 DigitalGlobe公司商业卫星影像公司 分辨率 全球范围内有大面积的覆盖，更新频率快 Google Earth主要影像数据的提供商 BESI 北京天目创新科技有限公司，美国DigitalGlobe公司的中国总代理 ； “MEGlobe”的虚拟地球软件三峡水库快鸟影像Here comes your footer Page 27Here comes your footer Page 28 法国空间研究中心（ CNES）研制的一种地球观测卫星系统。 “SPOT”系法文 Systeme Probatoire dObservation dela Tarre的缩写，意即 地球观测系统 。 1986年已来， Spot已经接受、存档超过 7百万幅全球卫星数据，提供了准确、丰富、可靠、动态的地理信息源，满足了 制图、农业、林业、土地利用、水利、国防、环境、地质勘探 等多个应用领域不断变化的需要 Spot的一景数据对应地面 60km60km的范围 SPOT-5空间分辨率最高可达 2.5m SPOT(10m)Here comes your footer Page 29TM影像 是指美国 陆地卫星 4 5号专题制图仪 （ thematic mapper）所获取的多波段扫描影像。影像空间分辨率除热红外波段为 120米外，其余均为 30米 ，像幅 185185公里2。每波段像元数达 61662个（ TM-6为15422个）。TM影像具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度，成为 20世纪 80年代中后期 得到世界各国广泛应用的重要的地球资源与环境遥感数据源。能满足有关 农、林、水、土、地质、地理、测绘、区域规划、环境监测等专题分析和编制 110万或更大比例尺专题图，修测中小比例尺地图的要求。Here comes y