第一章-遥感绪论讲述PPT课件

.,1,遥感概述,安徽科技学院城建与环境学院主讲：马万征E-mail:mwzujs,CollegeofUrbanConstructionandEnvironment;AnhuiScienceandTechnologyUniversity,.,2,教材与主要参考书,教材:梅安新,彭望碌,秦其明等.遥感导论,北京:高等教育出版社，2002.参考书：1.王桥.环境遥感.北京:科学出版社.2004.￥452.陈述彭,赵英时.遥感地学分析.北京:测绘出版社.19903.孙家柄,舒宁.遥感原理、方法和应用.北京:测绘出版社，1997年4.周成虎,骆剑承.遥感影像地学理解与分析.科学出版社.2001年.5.浦瑞良，宫鹏.高光谱遥感及应用.北京:高等教育出版社.2000年.6.张永生.遥感图像信息系统.北京:科学出版社.2000年.7.薛重生，张志.地学遥感概论.武汉:中国地质大学出版社.2000年8.JensenJR.IntroductoryDigitalImageProcessing,aRemoteSensingPerspective.PrenticeHallNewJersey,1996.9.朱述龙,张占睦.遥感图像获取与分析.北京:科学出版社,200010.贾海峰.环境遥感原理与应用.北京:清华大学出版社.2006.,.,3,学科体系与课程目标,1.教学内容：遥感概述、遥感物理基础、遥感技术原理、遥感解译2.目标：1）了解遥感的物理基础2）理解遥感技术与遥感成像原理3）掌握遥感的概念、遥感图像目视解译的方法3.重点：遥感的概念、遥感图像目视解译4.难点：遥感图像目视解译,.,4,第一节绪论,本节主要内容：环境空间数据的采集遥感的概念与技术系统遥感类型及特点遥感发展概况及其展望遥感的应用,.,5,1.1环境空间数据的采集,一、资源、环境问题与地理空间宏观的、区域性的资源环境问题都涉及空间地理数据。环境规划、管理、科研人员采集运用这些空间数据进行分析与决策。如：全球环境变化（EINino现象）（西班牙语：ElNino），又称圣婴现象，是秘鲁、厄瓜多尔一带的渔民用以称呼一种异常气候现象的名词。主要指太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常地持续变暖，使整个世界气候模式发生变化，造成一些地区干旱而另一些地区又降雨量过多。其出现频率并不规则，但平均约每4年发生一次。基本上，如果现象持续期少于五个月，会称为厄尔尼诺情况（condition）；如果持续期是五个月或以上，便会称为厄尔尼诺事件（episode）。沙尘暴、赤潮、流域水环境,.,6,2006.4.17晨北京沙尘暴,中东沙尘暴,美国航空航天局卫星拍摄太平洋厄尔尼诺现象,.,7,国家卫星气象中心的气象云图显示，北京的上风地带仍有扬尘和沙尘暴06.4.17,Modis遥感赤潮提取,Modis是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用modis数据。modis的全称为中分辨率成像光谱仪（moderate-resolutionimagingspectroradiometer）。,赤潮：因海洋中的浮游生物爆发性急剧繁殖造成海水颜色异常的现象。,.,8,二、环境空间数据获取的方法：1.基于地面的采集方法（ground-basedmethods）2.基于遥感的采集方法（remotesensingmethods）,.,9,1.基于地面的采集方法,包括：现场观测实际测量实际调查,观测、测量,数据库,.,10,2.基于遥感的采集方法,通过解译遥感数据获取相关信息的方法。,观测、测量,空间数据库,遥感数据,.,11,1.2遥感的基本概念,一、遥感的概念遥感(remotesensing)：即遥远的感知，是一种不直接接触物体而取得其信息的探测技术。从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息，经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术。,.,12,DefinitionofRemoteSensing,TheExpertssayRemoteSensingisGroupoftechniquesforcollectingimageorotherformsofdataaboutanobjectfrommeasurementsmadeatadistancefromtheobject,andtheprocessingandanalysisofthedata.-RESORS,CCRSRemotesensingisthemeasurementandanalysisofelectromagneticradiationreflectedfrom,transmittedthrough,orabsorbedandscatteredbytheatmosphere,thehydrosphereandbymaterialatornearthelandsurface,forthepurposeofunderstandingandmanagingtheEarthsresourcesandenvironment.-LarryMorley,.,13,DefinitionofRemoteSensing,Remotesensingisthecollectionofnaturalresourcesandenvironmentalinformationusingimagesacquiredbysensorsonboardaircraftorspacecraft.-BobRyerson,CCRSRemotesensingisthescienceofacquiring,processing,andinterpretingimages,andrelateddata,acquiredfromspacecraftandsatellitesthatrecordtheinteractionbetweenmatterandelectromagneticenergy.,.,14,二、广义的遥感和狭义的遥感,狭义的遥感：系统范围空对地探测对象地球表层（大气圈、水圈、岩石圈）物理媒介紫外可见光红外微波广义的遥感：系统范围空对地地对空空对空探测对象地球遥感日地空间（宇宙遥感）物理媒介电磁波、地震波、声波、力场（重力场、磁力场）,.,15,三、遥感技术系统遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。,.,16,遥感技术系统,卫星传感器,信息接收、处理,用户制图,实况调查,分析判断,物体,.,17,遥感技术系统,.,18,Theprocessofremotesensing,1.EnergySourceorIllumination照度(A)-thefirstrequirementforremotesensingistohaveanenergysourcewhichilluminatesorprovideselectromagneticenergytothetargetofinterest.2.RadiationandtheAtmosphere(B)-astheenergytravelsfromitssourcetothetarget,itwillcomeincontactwithandinteractwiththeatmosphereitpassesthrough.Thisinteractionmaytakeplaceasecondtimeastheenergytravelsfromthetargettothesensor.,.,19,Theprocessofremotesensing,3.InteractionwiththeTarget(C)-oncetheenergymakesitswaytothetargetthroughtheatmosphere,itinteractswiththetargetdependingonthepropertiesofboththetargetandtheradiation.(与目标地物的相互作用）4.RecordingofEnergybytheSensor(D)-aftertheenergyhasbeenscatteredby,oremittedfromthetarget,werequireasensor(remote-notincontactwiththetarget)tocollectandrecordtheelectromagneticradiation.5.Transmission,Reception,andProcessing(E)-theenergyrecordedbythesensorhastobetransmitted,ofteninelectronicform,toareceivingandprocessingstationwherethedataareprocessedintoanimage(hardcopyand/ordigital).,.,20,Theprocessofremotesensing,6.InterpretationandAnalysis(F)-theprocessedimageisinterpreted,visuallyand/ordigitallyorelectronically,toextractinformationaboutthetargetwhichwasilluminated.7.Application(G)-thefinalelementoftheremotesensingprocessisachievedwhenweapplytheinformationwehavebeenabletoextractfromtheimageryaboutthetargetinordertobetterunderstandit,revealsomenewinformation,orassistinsolvingaparticularproblem.Thesesevenelementscomprisetheremotesensingprocessfrombeginningtoend.Wewillbecoveringalloftheseinsequentialorderthroughoutthefivechaptersofthistutorial,buildingupontheinformationlearnedaswego.Enjoythejourney!,.,21,四、遥感的分类,1、按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。2、按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。3、按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等4、按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式5、按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感,.,22,五、遥感的特点,宏观性：时效性：综合性（即概括性）：经济性：陆地卫星的投入产出比为1：80局限性：,.,23,遥感技术的特点,1.宏观性覆盖范围大、信息丰富。一景TM影像为185185平方公里；影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。,TM影像是指美国陆地卫星45号专题制图仪（thematicmapper）所获取的多波段扫描影像。有7个波段，其波谱范围：TM-1为0.450.52微米，TM2为0.520.60微米，TM3为0.630.69微米，以上为可见光波段；TM-4为0.760.90微米，为近红外波段；TM-5为1.551.75微米，TM-7为2.082.35微米，为中红外波段；TM-6为10.4012.50微米，为热红外波段。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,.,24,遥感技术的特点,2.时效性：实时性和时相性,时相性：重复探测，有利于进行动态分析。,1986,2002,1992,.,25,LasVegas,1992,LasVegas,1986,LasVegas,1972,.,26,3.综合性：即信息的丰富和信息概括多波段数据不同地专业和阅历背景,.,27,多波段性波段的延长使对地球的观测走向了全天候。,.,28,SpaceImaging,SpaceImaging,GreenReflectance,NIRReflectance,多波段图像,.,29,Hereisanexampleofthreebands,green,redandnearinfra-reddisplayedseparatelyasgrayscale,green,red,Near-infrared,多波段图像,.,30,1.3遥感技术发展史,遥感技术发展的四个阶段：瞬时信息的定性分析阶段空间信息的定位分析阶段时间信息的趋势分析阶段环境信息的综合分析阶段（多源信息的复合）,.,31,一、遥感发展概况,RemoteSensing的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，61年正式通过。遥感发展的三个阶段：萌芽阶段航空遥感阶段航天遥感阶段,.,32,萌芽阶段,1839年，达格雷发表第一张空中相片；1858年，法国人用气球携带照相机拍摄了巴黎的空中照片。1882年，英国人用风筝拍摄地面照片；,.,33,Historyofaerialphotographyandaerialplatforms,JNNiepce(1826,France)Theworldsfirstphotographicimage,Upperloftofthehouse,Peartree&apatchofskyshowing,Anotherwingofthehouse,Theslantingroofofthebarn,.,34,GFTournachon(1820-1910),hecallhimselfNadar.Thefirst-knownaerialphotographwasobtainedfromaballoonbyaParisianphotographerin1858nearParis,France.,Intrepidballoon,1862TheballoonbeinginflatedbyusingportablehydrogengeneratingsystemduringtheCivilWar.,.,35,1906,Kitesfigure“SanFranciscoinruins”,GRLawrence,Aerialphotographof“SanFranciscoinruins”obtainedafterApril18,1906earthquakeusingacaptiveairshipconsistingof17kites.Thekitesachievedataltitudeof2000ftabovesealevel.-旧金山的废墟,.,36,Pigeons,1903.Asquadronofpigeonsequippedwithlightweight70-mmaerialcameras.Forobviousreasons,pigeonsarenotidealplatform.,.,37,航空遥感阶段,1903年，莱特兄弟发明飞机，创造了条件。1909年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片。一战中，航空照相技术用于获取军事情报。一战后，航空摄影用于地形测绘和森林调查与地质调查。1930年，美国开始全国航空摄影测量。1937年，出现了彩色航空像片。,.,38,1903，WrightBrothers发明了飞机，使航空摄影测量成为可能。,Engine-poweredflightonDecember17,1903.Itlasted12secondsandcovered120ft.,.,39,AerialphotographyinWorldwarI,FigureClose-upviewofaworldwarIFigureVerticalphotographyofWorldWarItrenchesinEurope.,.,40,AerialphotographyinWorldwarII,FigureVerticalaerialphotographofaV2rocketlaunchingfacilityaPeenemundeinWorldWarII.,.,41,航天遥感阶段,1957年，苏联发射第一颗人造地球卫星；意义重大。70年代美国的陆地卫星法国的Spot卫星发展中国家的情况：中国，印度，巴西等。,.,42,二、我国遥感发展概况,50年代航空摄影和应用工作。60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。70年代，腾冲遥感实验获得巨大成功。中国科学院遥感应用研究所在遥感界著名的陈述彭院士、杨世仁研究员、童庆禧院士、徐冠华院士、郭华东研究员、李小文院士历界所长的带领下，中科院遥感所成功组织了著名的中国遥感工程三大战役-腾冲航空遥感试验、津渤环境遥感试验、二滩水能开发遥感试验。70.4.24发射第一颗人造地球卫星。80年代是大发展阶段。目前，某些方面已经进入世界先进水平行列。,.,43,我国遥感发展的特点,国家的重视和支持，为遥感的快速发展奠定了基础。集中人力、物力重点公关，重点突破。全国性、大区域遥感工程的完成，充分显示了我国遥感的特色和水平。,.,44,三、当前遥感发展主要特点与展望,1.多国发射卫星的局面已经形成2.高分辨率小型商业卫星发展迅速3.雷达卫星遥感日益受到青睐星载主动式遥感的发展，是探测手段更趋多样化。4.高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容。高光光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像有可以测量目标物波谱特性的光学传感器。5.遥感应用不断深化,.,45,6.地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动向。GIS的概念遥感手段获得的丰富信息GIS的科学管理遥感应用有赖于GIS提供多种信息源进行信息复合及其综合分析。因此，GIS是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感发展的一个新动向。,.,46,1.4.1遥感在地理学中的作用和意义,一、遥感已成为地理研究的重要信息源1.地理学研究的传统方法：地图及其特点2.遥感信息的准确性、客观性3.遥感信息的实时性与及时性4.遥感信息的周期性：动态研究5.遥感信息的多样性：多波段信息；图像信息与数字化信息；二维平面信息与三维空间信息；从而使获得的信息形成多层次、多方式、多侧面全方位，拓宽了地理学研究的深度和广度。,1.4遥感应用,.,47,二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法1.遥感方法改变了地理研究的工作模式2.遥感方法为地理分析提供了基础，也为地理分析从定性到定量，从静态到动态创造了条件。3.遥感与地理信息系统的结合，为地理研究提供了广阔的发展前景。,.,48,1.4.2、遥感的应用,遥感应用从内容上可以概括为农林方面的应用，资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究五大领域。,.,49,一、遥感在农林业方面的应用,1.在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测。土地利用类型调查精细农业作物估产“三北”防护林遥感综合调查,.,50,主要是在农、林土地资源调查、土地利用现状调查、农林病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测，以及农作物长势的监测与估产、森林资源的清查等方面。土地资源与土壤调查加快了调查工作的进度，工作精度、质量也有很大提高。我国利用560幅陆地卫星图像，仅用两年时间完成了全国15种土地利用类型的分析和量算统计工作，提供了全国和分省的土地利用基本数据和有关图件。林业上我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查。在包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万平方公里的“三北”造林一期工程的调查中，完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率；草地数量、质量和分布；土地资源类型、分布、数量及利用现状的调查。提供了200余幅各类遥感专题系列图，并建成了全区资源与环境信息系统，为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础。,.,51,农作物监测及估产,作物估产美国对世界小麦产量的估产精度已达90%以上，并扩大到对玉米、大豆等八种以上作物的估产。我国于19831986年在京津冀进行跨省市的统一网络较大范围冬小麦遥感估产试验，精度也超过90%。,.,52,二、遥感在资源调查方面的应用,1.遥感在地质矿产方面的应用客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程地质、地震地质、水文地质和灾害地质,.,53,2.在水文、水资源方面的应用水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等。青藏高原水资源调查夏威夷群岛淡水资源,城市水资源管理信息系统,.,54,三、遥感在环境监测评价等方面的应用,1.在环境监测方面的应用污染物位置、性质、动态变化及对环境的影响；环境制图长江三峡库区环境本底调查、环境演变分析、动态监测等,.,55,弗兰飓风云图像,.,56,汶川地震灾区部分堰塞湖分布,2.在对抗自然灾害中的应用灾害性天气的预报旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害森林火灾,.,57,四、在区域分析及建设规划方面的应用,1.区域性是地理学的重要特点2.腾冲、长春、三北防护林等都是遥感区域分析的典范。3.城市化和城市遥感的兴起：城市土地利用、