遥感科学与技术遥感概论讲座2014

遥感科学与技术-遥感概论讲座,地球是什么样子的？,人类一直憧憬具有遥感的能力，像唐代诗人李贺的梦天就幻想从月球上获取大地的图像,老兔寒蟾泣天色，云楼半开壁斜白。玉轮压露湿团光，鸾佩相逢桂陌香。黄尘清水三山下，更变千年如走马。遥望齐州九点烟，一泓海水杯中泻。,从月宫中俯视人间，黄尘清水，沧海桑田，象走马一样迅速的变更，辽阔的九州和浩瀚的大海，渺小的象九点烟和一杯水。,世界航天第一人,虽然是在600多年前，虽然是百分之百的送死，但是万户还是迈出了人类走向太空的第一步。当时没有宇宙飞船，他就用椅子代替，椅子后面捆绑了47支“飞龙”火箭（射程可以达到1000米），借助火箭向前推进的力量，太空似乎不再遥远。,假定万户能够进入太空，仍然会有什么问题？,难能可贵的是，他还想到了着陆问题，手里准备了两个大风筝，这样就可以平稳地降落。这几乎是当时所能用到、所能想到的最先进的优势组合了。,起飞那天，万户坐在飞天椅上，平静地吩咐仆人举起火把。他的梦想，班背的梦想，无数古人的梦想，那一刻在他的口中化作两个坚定的字点火！随着一阵阵轰响声，火箭喷出一股股火焰，“飞龙”火箭把万户推向半空。正当地面观的人群欢呼的时候，第二排火箭自行点燃了，一声巨响，万户连同“飞天椅”一起坠落在万家山,世界航天第一人,万户牺牲在了自己梦想的征途中，为了纪念这位伟大的人类航天先行者，上世纪70年代的一次国际天文联合会上，众人将月球上一座环形山命名为“万户”，将他的名字永远的写在了他梦想触及的地方,钱学森：“将人送上蓝天，去亲眼观察高空的景象”,地球是什么样子的？,什么是遥感？,狭义遥感：应用探测仪器，不与探测目标相接处，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术,思考：广义遥感和狭义遥感的异同点？,广义遥感：遥感的英文缩写是RS（RemoteSensing）泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁波，声波，地震波等的探测。,同：都是强调不接触目标物本身进行的探测分析技术不同：广义的遥感泛指一切无接触的远距离探测（包括对电磁波，声波，地震波等的探测）狭义的遥感仅指对电磁波的探测,1962年在美国密歇根大学召开的第一次国际环境遥感讨论会上，美国海军研究局的EretynPruitt（伊普鲁伊特）首次提出“RemoteSensing”一词，会后被普遍采用至今。,遥感数据的传输与接收：,遥感图像处理,主动传感器，被动传感器,传感器（sensor）：也叫敏感器或探测器，它是收集、探测并记录地物电磁辐射信息的仪器。,主动传感器：传感器带有能发射电磁波的辐射源，工作时向目标发射电磁波，同时接收来自目标物反射或散射回来的电磁波进行探测。,被动传感器：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量,遥感平台,遥感平台：装载传感器进行遥感探测的运载工具。,近地平台-地面遥感航空平台-航空遥感航天平台-航天遥感,按平台距地面的高度大体上可分为三类：,第一章绪论（1）,遥感数据的传输与接收：,遥感图像处理,遥感信息的提取与分析,按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感,地面遥感：又称近地遥感，传感器设置在地面平台上,车载、船载、手提、固定、活动高架平台,1.2遥感的分类,第一章绪论（1）,遥感数据的传输与接收：,遥感图像处理,遥感信息的提取与分析,按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感,航空遥感：传感器设置在航空器上,1.2遥感的分类,航空遥感飞机,两架奖状II飞机,第一章绪论（1）,遥感数据的传输与接收：,遥感图像处理,遥感信息的提取与分析,航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上,人造地球卫星，航天飞机，空间站等,1.2遥感的分类,航空遥感与航天遥感的比较,灾害频繁资源耗失环境污染生态破坏环境变化实时监测灾害预报及时准确资源探测完整可靠,人类及其生存的地球正面临严峻的挑战,遥感是解决上述问题的基础,水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。,环境污染监测,森林火灾的监测,环境污染监测,森林火灾的监测,森林火灾的监测,如何统计森林着火面积？,森林火灾的监测,森林火灾的监测,第四章：遥感图像处理基础,4.1遥感图像的数字表达,数字图像：指能够被计算机存储、处理和使用的图像,遥感数据的表示既有模拟图像又有数字图像,把普通像片那样的灰度及颜色连续变化的图像叫模拟图像（光学图像），把模拟图像分割成同样形状的小单元，各个小单元的平均亮度值或中心亮度值作为该单元的亮度值进行数字化的图像叫数字图像。,第四章：遥感图像处理基础,4.1遥感图像的数字表达,列举一些模拟图像？,遥感数据的表示既有模拟图像又有数字图像,把普通像片那样的灰度及颜色连续变化的图像叫模拟图像（光学图像）,照片、图片、海报、广告画等,图像不能直接由计算机处理和分析。计算机只能处理数字文件，而不是图片，一幅图像在用计算机进行处理前必须先转化为数字形式。,为了使图像能在计算机中作处理运算，必须将模拟图像转换为数字图像,图像数字化：将模拟图像转换为数字图像的过程,图像数字化的基本步骤：,第四章：遥感图像处理基础,4.3遥感图像的数字表达,模拟图像与数字图像的转换,采样：把模拟图像分割成同样形式的小单元（像元/像素）的空间离散化处理过程。,采样和量化,采样实际上就是把图像的空间分布离散化。,像素（像元）是遥感数字图像最基本的单位，是成像过程的采样点，也是计算机图像处理的最小单元。像素具有空间特征和属性特征。,由于传感器从空间观测地球表面，因此每个像素含有特定的地理位置的信息，并表征一定的面积。,像元所对应的地表面积（空间分辨率）,3.3遥感图像的特征,像元所代表的地面范围的大小，或地面物体能分辨的最小单元,遥感图像的空间分辨率,如美国的QuickBird商业卫星一个像元相当地面面积0.61m*0.61m，其空间分辨率为0.61m,3.3遥感图像的特征,图像的空间分辨率越高，对地面目标的几何分辨能力越强,遥感图像的空间分辨率,图像的空间分辨率越低，对地面目标的几何分辨能力越弱,罗马斗兽场（0.7米，真彩色）,罗马梵蒂冈大教堂,0.7m,真彩色,三峡坝区卫星图象,QuickBird,3.3遥感图像的特征,遥感图像的时间分辨率,时间分辨率是指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期,重复观测同一区域的最小时间间隔称为时间分辨率,3.3遥感图像的特征,遥感图像的时间分辨率,根据遥感系统探测周期的长短，可将时间分辨率划分为3种类型,（1）超短或短周期时间分辨率：主要指气象卫星系列，以小时为单位（如静止气象卫星的时间分辨率为1次/0.5小时，太阳同步气象卫星的时间分辨率2次/天），用来反映一天内的变化。如天气预报，灾害监测（地震、火山爆发、森林火灾等）,（2）中期时间分辨率：主要指对地观测的资源环境卫星系列（Landsat、Spot等），以天为单位（如Landsat为1次/16天，中巴合作的CBERS为1次/26天），用来月、旬、年内的变化。如作物的长势监测、估产等,3.3遥感图像的特征,遥感图像的时间分辨率,根据遥感系统探测周期的长短，可将时间分辨率划分为3种类型,（3）长周期时间分辨率：主要指较长时间间隔的各类遥感信息，用以反映年为单位的变化，如城市扩张，土地利用变化等。,灾害监测（汶川地震）,2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级地震,震前北川县城,北川中学,北川中学,震后北川县城,（7）受灾人员遥感监测与救援,滑坡崩塌阻断道路,仍可通行道路,5月17日航空遥感解译过程中发现“SOS700”信号，科研人员连夜分析该区受灾情况，及时上报国家有关部门。,草坡乡位于地震中心，三面环山，仅有一条公路同213国道相连。震后该道路受损极其严重，草坡乡成了“孤岛”。,灾害遥感,台风遥感监测,灾害遥感,台风遥感监测,灾害遥感,台风遥感监测,灾害遥感,沙尘暴遥感监测,灾害遥感,沙尘暴遥感监测,国防建设与国家安全的需要,“在某些情况下，中国建造一颗卫星是为了显示它能干什么，而不是满足作战需求”美国战略和国际研究中心2004年1月,遥感信息技术成为支撑军事信息化作战，夺取战场信息优势，解决制约我军联合作战和精确打击瓶颈问题的重要技术手段,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感应用军事,1军事侦察,（3）穿云破雾合成孔径侧视雷达,合成孔径侧视雷达是一种主动式微波遥感成像系统，它依靠自身发射的电磁波而不是借助地面目标反射光成像，因此，不论在白天或黑夜都可以工作。由于雷达发射的是微波，可以穿透云雾雨雪，因而不受气象条件的影响；而且这种雷达波对植被、干沙、土壤、冰块等地物也有一定的穿透能力。因此，合成孔径侧视雷达能透过植被和松散土层获取植被覆盖的地面影像，对干沙穿透的深度可达几十米，因而能揭露伪装，发现隐蔽的武器装备和地下设施。,1、什么是主动式传感器和被动式传感器？,2、什么是微波？,3、为什么微波能够穿云透雾？,遥感应用军事,1军事侦察,（3）穿云破雾合成孔径侧视雷达,美国一公司制造的“食肉动物”无人驾驶飞机上装载的合成孔径侧视雷达，在4500米高度能获取03米地面分辨率的雷达图像。由于合成孔径侧视雷达利用雷达天线向飞行方向的两侧倾斜发射微波，因而无需直接飞越目标上空，而在其一侧就可以获取一二百公里以远的目标图像，这对邻国或交战对方目标实施侦察既安全又十分有效。,遥感原理示意图,什么是微波遥感,遥感平台,为什么微波能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,太阳辐射进入地球之前必须通过大气层，由于大气对太阳辐射具有吸收、散射和透射等作用，所以使得太阳辐射到达地面的能量不断衰减,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,大气散射：,白天在太阳光照不到的阴影处，我们为什么还可以看见东西，也就是说在阴影处，为什么我们感觉到的是暗而不是黑？,在大气中，除直达光以外还有散射光，叫天空光（Skylight），或者天空辐射（Skyradiation)，或者散射辐射（Diffuseradiation)。它是由于大气分子及大气中气溶胶的影响而造成的太阳光的散射。,大气中悬浮着的各种固体和液体粒子,例如，尘埃、烟粒、微生物、植物的胞子和花粉，以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子都可以看成是大气气溶胶。,3.大气气溶胶,气溶胶粒子在云雾降水、大气辐射、大气光、电等大气物理过程中起着重要的作用。,大气气溶胶是？,2.大气成分,2.2.2大气吸收,PM，英文全称为particulatematter(颗粒物）,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。,2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。细颗粒物的化学成分主要包括有机碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐（Na+）等。,3.大气气溶胶,大气气溶胶是？,2.大气成分,2.2.2大气吸收,全球每年约210万人死于PM2.5等颗粒物浓度上升,据悉，2012年联合国环境规划署公布的全球环境展望5指出，每年有70万人死于因臭氧导致的呼吸系统疾病，有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。美国国家科学院院刊（PNAS）也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因为空气污染很可能已经缩短了5年半。,世界银行发布的报告表明，由室外空气污染导致的过早死亡人数，平均为每天1000人，每年有35至40万的人面临着死亡。具体来讲，早在1997年，世界银行就预计有5万中国人因为空气污染而过早死亡。总体来说，这份报告发现，中国的空气污染使得城市居民的寿命减少了18年。,3.大气气溶胶,大气气溶胶是？,2.大气成分,2.2.2大气吸收,世界卫生组织首次认定PM2.5致癌,当空气中PM2.5的浓度长期高于10ug/m3，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10ug/m3，总死亡风险上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。,2010年，韦斯特在环境研究通讯（EnvironmentalResearchLetters）发表了他们的研究论文，得出如下结论：全世界每年因为室外的有毒空气污染物细颗粒物而死亡的人数为210万。,3.大气气溶胶,2.大气成分,2.2.2大气吸收,美国国家航空航天局（NASA）2010年9月公布了一张全球空气质量地图，专门展示世界各地细颗粒物的密度。地图由达尔豪斯大学的两位研究人员制作。他们根据NASA的两台卫星监测仪的监测结果，绘制了一张显示出2001年至2006年细颗粒物平均值的地图,在这张图上红色（即细颗粒物密度最高），出现在北非、东亚和中国。中国华北、华东和华中细颗粒物的密度，指数甚至接近每立方米80微克，甚至超过了撒哈拉沙漠。,世界卫生组织（WHO）认为，细颗粒物含量小于10是安全值，而中国的这些地区全部高于50接近80，比撒哈拉沙漠还要高很多。,大气散射：电磁辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。,大气散射和大气吸收的异同点？,相同点：原传播方向的辐射强度减弱,吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减,散射：使原传播方向的辐射强度减弱，增加向其他方向的辐射,散射改变了太阳辐射的方向，但是并不改变太阳辐射的强度,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,选择性散射,大气散射可以分为？类？划分的依据是什么？,无选择性散射,太阳辐射与大气的作用,散射强度与波长的关系,选择性散射散射强度与波长有关,瑞利（Rayleigh）散射,米氏（Mie）散射,哪些散射是选择性散射？,太阳辐射与大气的作用,瑞利散射,引起这种散射的粒子主要是大气中的原子和分子,发生的条件：大气中粒子的直径比波长小的多（d）,散射特点：散射强度与波长无关,也就是说在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度都相同,无选择性散射发生的条件？散射的特点？引起这种散射的大气成分？,太阳辐射与大气的作用,散射的发生和波长无关，就是无选择性散射？,散射强度与波长无关,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,雨过天晴，天空呈现蓝色？,为什么朝霞和夕阳是橘红色的？,为什么我们看到的云和雾是白色、灰白色？,为什么说微波能够穿云透雾？,因为在蓝光的波长短，散射强度较大，太阳辐射传播方向的蓝光被大大削弱，蓝光向四面八方散开，这时整个天空蔚蓝,雨过天晴，天空呈现蓝色？,为什么朝霞和夕阳是橘红色的？,根据瑞利散射的特点（波长越长，散射越弱），在可光中，蓝光的散射最强，在日出和日落时，太阳高度角小，阳光斜射向地面，通过的大气层比阳光直射时厚的多。蓝光几乎被散射殆尽，波长次短的绿光散射强度居其次，大部分被散射掉了。只剩下波长最长的红光，散射最弱，透过大气最多，加上剩余的极少量绿光，最后合成橘红色。,太阳辐射与大气的作用,引起这种散射的粒子主要是大气云雾等,无选择性散射：大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射（d）,散射特点：散射强度与波长无关,也就是说在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度都相同,太阳辐射与大气的作用,对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到的云雾呈白色,如云雾粒子的直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因此相对于可见光波段，云雾引起的散射属于？,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,为什么说微波遥感具有全天时、全天候特点？,微波波长比粒子的直径大得多，属于瑞利散射,对于微波来说，其散射类型属于？,瑞利散射特点：散射强度与波长的4次方成反比,波长越长，散射强度越小,波长在1mm-1m的波段范围称为微波,微波才可能有最小散射，最大透射，因而具有穿云透雾的能力,太阳辐射与大气的作用,太阳辐射经过大气传输时，反射，吸收和散射共同衰减了辐射强度，剩余部分即为透过的部分。,大气窗口：受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口（对地遥感要用的部分）,大气窗口：,太阳辐射与大气的作用,大气窗口：,1973第四次中东战争，美苏双方通过各自的卫星侦测向以色列，叙利亚，埃及提供情报。虽然当时传送手段落后，但仍然影响着战争的结局。（回传一张图片要两三天时间）,1979年12月，在苏联入侵阿富汗前几周，美国就通过电子侦察卫星，1.苏联在阿富汗边境建电信站2.苏联后勤异常.就此，美军判断苏军将有大规模军事行动,1991年，海湾战争中以美国为首的多国部队动用70多颗军用，民用卫星配合地面部队行动。伊拉克发射的74枚飞毛腿导弹（速度快，射程短）被美国卫星侦察到，在4分钟内被成功拦截。,在科索沃战争中，美军用小型编队卫星在短时间内集中追踪油罐车，监视重点公路，分析总结频率较高的地点，找到了南联盟的大型地下油库。,1999年，被美国精确轰炸的中国驻南斯拉夫的大使馆，多人遇难。,中国在07年1月11日用陆基弹道导弹击毁了1999年发射已经失效的风云-IC型环轨道气象卫星。当然中国官方依然不予证实也不予否认，不过这个事情肯定是真的就是了。美国在不久后试验了用海基的标准III型导弹打击卫星，就是想证明他们拥有比中国更先进的技术！中国继续努力！,东风-21D是专门为美国航母量身定做的打击海上移动目标的导弹，防止美国航母介入台海。防务新闻猜测，东风-21C的射程达1700公里，可轻而易举袭击越南大部分陆地目标以及包括苏比克湾在内的菲律宾北部地区，而东风-21D反航母弹道导弹的射程大概为1500至2000公里，如果能达到1800公里，则可完全覆盖南沙群岛，如射程达到2000公里，则可覆盖南海70%海域。,遥感应用军事,1军事侦察,（4）火眼金睛热红外成像仪,热红外成像仪所以称为“火”眼，缘于它对温度的敏感。,记录的是目标自身的红外辐射（发射红外线）信息，因而又称“热图像”,能全天时工作。地球上的所有物体，无论在什么时间，只要其温度高于绝对零度，都会有红外辐射，因此，热红外成像仪可以在白天和黑夜工作。,遥感应用军事,1军事侦察,（4）火眼金睛热红外成像仪,可以揭露伪装。由于热成像仪是靠探测目标与背景间的热辐射差异来识别目标的，因而具有特殊的识别伪装能力。如能发现隐藏在树林和草丛中的人员、车辆与火炮；探测出地下导弹井，揭露导弹发射场；根据地下工厂、地下核设施与地表存在的温差，还能探测出地下工厂和地下核设施所在地。,能获取目标所处状态信息。由于热红外成像仪是利用目标的温差成像，因此，获取的目标图像色调，不仅具有一般图像色调的作用，还能提供有关目标所处状态的信息。例如，可以根据停放在机场跑道上的飞机影像色调深浅，判断哪些飞机正在发动，准备起飞；哪些是一直停放的；哪些是刚起飞不久的。,遥感应用军事,1军事侦察,（4）火眼金睛热红外成像仪,由于热红外成像仪本领独特，世界军事大国已将它广泛装备于军事侦察卫星和侦察飞机上。如美国导弹预警卫星上装载的热红外成像仪，可以探测到导弹尾部喷出的火焰，监视导弹的飞行方向，对来袭的导弹提供预警；海洋监视卫星上装载的热红外成像仪，可用来探测和跟踪海洋上的舰船，并能通过水面航迹与周围海水的温差探测到海水下的潜艇。美军的U2高空侦察机、SR71战略侦察机和“食肉动物”无人驾驶机等飞机上都装备有先进的热红外成像仪。,2.3地球辐射与地物波谱,被动遥感的辐射源,太阳辐射近似6000K的黑体辐射，能量集中在0.32.5um波段之间。（可见光和近红外）地球自身热辐射近似300K的黑体辐射，能量集中在6.0um以上的波段。（热红外）,2.3地球辐射与地物波谱,地球辐射的分段特性,在0.32.5um波段（主要在可见光和近红外波段），地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽略。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳的短波辐射对地表进行探测和成像。,2.3地球辐射与地物波谱,地球辐射的分段特性,在2.56.0um波段（主要在中红外波段），地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源。地球对太阳辐照的反射和地球自身的热辐射均不能忽略,2.3地球辐射与地物波谱,地球辐射的分段特性,在6.0um以上的热红外波段，以地球自身的热辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽略。（热红外成像）,钱学森（1911.12.11-2009.10.31），男，汉族，浙江杭州人。中国共产党优秀党员、忠诚的共产主义战士、享誉海内外的杰出科学家和中国航天事业的奠基人，中国两弹一星功勋奖章获得者。曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授及中国人民政治协商会议第六、七、八届全国委员会副主席、中国科学技术协会名誉主席、全国政协副主席。1995年5月，经中共中央宣传部批准，原西安交通大学图书馆更名为钱学森图书馆，江泽民主席为之题写了馆名。2011年，上海交大也建成钱学森图书馆。同年12月8日，纪念钱学森同志诞辰100周年座谈会在人民大会堂举行。,东方红1号,嫦娥1号,孙家栋家中陈列柜最显眼处，摆着两尊卫星模型：东方红一号和嫦娥一号。中国航天史上有三座里程碑：人造地球卫星上天、神舟载人、嫦娥探月。东方红一号和嫦娥一号代表其中的两座。它们的设计者就是孙家栋。经历中国航天器的从无到有，再到高端发展，如今83岁高龄的他依然坚守一线，担任探月工程高级技术顾问和北斗导航工程总设计师。难怪有人说，他的传奇人生本身就是一部中国航天史。还有人把“中国卫星之父”的美名送给他。在我国自主研制发射的100余颗卫星中，由他担任技术总设计、总负责的就有近40颗，其中包括很多个第一：第一颗人造卫星、第一颗科学实验卫星、第一颗返回式遥感卫星、第一颗通信卫星、第一颗静止轨道气象卫星、第一颗资源探测卫星、第一颗北斗导航卫星，第一颗探月卫星,经济和社会可持续发展的需求,国家信息基础设施（NII）国家空间信息基础设施（NSII）,社会信息化空间信息服务体系,遥感信息技术广泛用于国土资源规划与管理、城市发展、精准农业、智能化交通等领域，将形成新的信息产业链，成为国民经济的重要增长点，保障经济和社会的可持续发展,森林火灾的监测,ResourcesandEnvironmentInformationSystematNationalLevel资源与环境,Topography,Terrainslope,Precipitation,Temperature,Aridity,Humidity,农业应用（精准农业）：农作物的识别和品种划分左:日本长野县盐尻市南部农作物的识别结果紫-水稻,黄-葡萄,绿-梨,蓝-大豆右:长野市西北部农作物的识别结果黄-苹果,蓝-水稻下:葡萄的相对长势，红色区长势相对较好,High,Low,PHI在日本,高光谱遥感用于农业信息提取和长势监测,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,遥感-揭露伪装,经济和社会可持续发展的需求,国家信息基础设施（NII）国家空间信息基础设施（NSII）,社会信息化空间信息服务体系,遥感信息技术广泛用于国土资源规划与管理、城市发展、精准农业、智能化交通等领域，将形成新的信息产业链，成为国民经济的重要增长点，保障经济和社会的可持续发展,遥感应用军事,遥感技术是现代战争的“制高点”，侦查卫星从太空轨道上对目标实施侦查、监测或跟踪以搜集地面、海洋或空中目标军事情报,万里高空的“火眼金睛”遥感技术将在21世纪军事行动中大显身手,遥感应用军事,军事应用:遥感技术在军事上主要用于军事侦察、导弹预警、海洋监视、武器制导、军事测绘和气象探测等。,发生在30年前的越南，当时有一个“胡志明小道”，这个“胡志明小道”在密密的丛林里边，社会主义国家提供的一些给养都通过“胡志明小道”运向越南的南方。,遥感应用军事,当时越军和美军交战，突然有一天“胡志明小道”被美军炸掉了，这成为当时世界上一个很大的新闻。如此隐蔽的“胡志明小道”为什么会被炸掉了呢?,美军用的就是遥感技术。雷达被装在卫星上或飞机上的时候，它可以穿透森林。,在越南的北方有很多森林，“胡志明小道”上经常有大炮、汽车等源源不断地走向前方，装在飞机上的雷达便能监测到树林下面移动的那些汽车、大炮等，,遥感应用军事,监测到以后，就把信号发回它的指挥部，指挥部根据雷达提供的经纬度，然后实施适时的轰炸，就把“胡志明小道”给破坏了,没有遥感提供的信息，当时的“胡志明小道”是炸不掉的。这是军事上的一个例子。,遥感应用军事,1军事侦察,（1）明察秋毫CCD可见光相机,现代军事侦察广泛采用遥感技术，特别是航天遥感技术。到20世纪80年代中期，世界有关国家共发射3000多颗人造卫星，其中70以上的直接或间接为军事侦察服务。,CCD成像属电子摄影的一种，因此又称“电子眼”。我们知道，遥感侦察的任务不仅是要识别目标，而且应确定目标所在的准确位置，因此要求获取的图像分辨率高,美国自1989年8月起陆续升天的第6代光学成像侦察卫星KH12，其上装载的CCD相机，拍摄的图像地面分辨率可达01米左右，这样高的图像分辨率，可以识别区分地面上的坦克和卡车、飞机的型号、导弹的类型等，一般的武器装备很难逃过它的“眼睛”,遥感应用军事,1军事侦察,（2）打假高手多光谱扫描仪,对于一些重要的战略军事目标，诸如导弹发射场，常常隐蔽在绿色的山坳中，并对暴露的部分在表面涂上与绿色背景相似的颜色，或在目标上方设置绿色伪装网(打开另一个课件）,遥感应用军事,1军事侦察,（3）穿云破雾合成孔径侧视雷达,合成孔径侧视雷达是一种主动式微波遥感成像系统，它依靠自身发射的电磁波而不是借助地面目标反射光成像，因此，不论在白天或黑夜都可以工作。由于雷达发射的是微波，可以穿透云雾雨雪，因而不受气象条件的影响；而且这种雷达波对植被、干沙、土壤、冰块等地物也有一定的穿透能力。因此，合成孔径侧视雷达能透过植被和松散土层获取植被覆盖的地面影像，对干沙穿透的深度可达几十米，因而能揭露伪装，发现隐蔽的武器装备和地下设施。,遥感应用军事,1军事侦察,（3）穿云破雾合成孔径侧视雷达,美国一公司制造的“食肉动物”无人驾驶飞机上装载的合成孔径侧视雷达，在4500米高度能获取03米地面分辨率的雷达图像。由于合成孔径侧视雷达利用雷达天线向飞行方向的两侧倾斜发射微波，因而无需直接飞越目标上空，而在其一侧就可以获取一二百公里以远的目标图像，这对邻国或交战对方目标实施侦察既安全又十分有效。,遥感数据的传输与接收：,遥感图像处理,主动遥感，被动遥感,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,太阳辐射进入地球之前必须通过大气层，由于大气对太阳辐射具有吸收、散射和透射等作用，所以使得太阳辐射到达地面的能量不断衰减,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,大气散射：,白天在太阳光照不到的阴影处，我们为什么还可以看见东西，也就是说在阴影处，为什么我们感觉到的是暗而不是黑？,在大气中，除直达光以外还有散射光，叫天空光（Skylight），或者天空辐射（Skyradiation)，或者散射辐射（Diffuseradiation)。它是由于大气分子及大气中气溶胶的影响而造成的太阳光的散射。,大气中悬浮着的各种固体和液体粒子,例如，尘埃、烟粒、微生物、植物的胞子和花粉，以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子都可以看成是大气气溶胶。,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,大气散射：,白天在太阳光照不到的阴影处，我们为什么还可以看见东西，也就是说在阴影处，为什么我们感觉到的是暗而不是黑？,在大气中，除直达光以外还有散射光，叫天空光（Skylight），或者天空辐射（Skyradiation)，或者散射辐射（Diffuseradiation)。它是由于大气分子及大气中气溶胶的影响而造成的太阳光的散射。,大气中悬浮着的各种固体和液体粒子,例如，尘埃、烟粒、微生物、植物的胞子和花粉，以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子都可以看成是大气气溶胶。,大气散射：电磁辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。,大气散射和大气吸收的异同点？,相同点：原传播方向的辐射强度减弱,吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减,散射：使原传播方向的辐射强度减弱，增加向其他方向的辐射,散射改变了太阳辐射的方向，但是并不改变太阳辐射的强度,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,瑞利散射,在可见光和近红外中，瑞利散射更容易影响？,瑞利散射发生的条件？散射的特点？引起这种散射的大气成分？,雨过天晴，天空呈现蓝色？,为什么朝霞和夕阳是橘红色的？,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,因为在蓝光的波长短，散射强度较大，太阳辐射传播方向的蓝光被大大削弱，蓝光向四面八方散开，这时整个天空蔚蓝,根据瑞利散射的特点（波长越长，散射越弱），在可光中，蓝光的散射最强，在日出和日落时，太阳高度角小，阳光斜射向地面，通过的大气层比阳光直射时厚的多。蓝光几乎被散射殆尽，波长次短的绿光散射强度具其次，大部分被散射掉了。只剩下波长最长的红光，散射最弱，透过大气最多，加上剩余的极少量绿光，最后合成橘红色。,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,米氏散射,为什么说微波遥感具有全天时、全天候特点？,米氏散射发生的条件？散射的特点？引起这种散射的大气成分？,无选择性散射发生的条件？散射的特点？引起这种散射的大气成分？,为什么我们看到的云和雾是白色、灰白色？,为什么能够穿云透雾-太阳辐射与大气的作用,为什么说微波遥感具有全天时、全天候特点？,微波波长比粒子的直径大得多，属于瑞利散射,对于微波来说，其散射类型属于？,瑞利散射特点：散射强度与波长的4次方成反比,波长越长，散射强度越小,波长在1mm-1m的波段范围称为微波,微波才可能有最小散射，最大透射，因而具有穿云透雾的能力,2导弹预警,为了防备对方战略进攻，美、苏两国都部署了弹道导弹预警系统。,采用航天遥感技术可探测来袭战略弹道导弹,当导弹发射时，发动机喷焰的温度高达3000以上，辐射出很强的红外线。,2导弹预警,运行在地球静止轨道或周期约12小时的大椭圆轨道上的预警卫星，借助高灵敏度红外探测器和高分辨率摄像机，能探测到导弹主动段飞行时的发动机喷焰并自动报警。,当导弹发射时，发动机喷焰的温度高达3000以上，辐射出很强的红外线。,2导弹预警,预警卫星一般还装有X射线、射线和中子探测器，使卫星兼备探测核爆炸的功能。,地面指挥站根据导弹飞行轨迹及其他信息，在几分钟内即可判明导弹是否构成威胁并预报弹着区，从而为对付来袭洲际导弹提供大约25分钟的预警时间。,3海洋监视,利用海洋监视卫星能有效地探测和跟踪各种舰艇的活动。,海洋监视卫星装有红外探测器、侧视雷达和无线电接收机等遥感设备,通过截获舰艇的雷达、通信和其他电子设备发出的信息，能准确地确定其位置、航向和航速。,为探测潜航的核潜艇，这种卫星还装有毫米波辐射仪和红外扫描仪。,苏联和美国分别在1967和1971年开始发射海洋监视卫星,4武器制导,遥感技术应用于武器制导，可大幅度地提高武器的命中精度。,它以地形轮廓线为特征,用雷达高度表为遥感器,把导弹在飞行过程中测得的实时地形图与弹上贮存的基准图相匹配，可使命中精度提高到10米量级,从70年代起，美国的战略巡航导弹采用了地形匹配制导技术,5军事测绘,利用测地卫星能进行精确的大地测绘。,从60年代起，美、苏、法等国相继发射了测地卫星,卫星上装有多光谱扫描仪、激光反射器、雷达应答机和雷达测高仪等遥感器，能测定地面点坐标和地球形体等参数,测量精度很高。,例如,美国测地卫星测定重点目标的点位精度在10米以内,大地水准面的测量精度可达1米。,精确的军事测绘，可减少飞机和舰艇的导航误差，提高导弹的命中精度。,震前北川县城,北川中学,北川中学,震后北川县城,3、地震灾害监测与分析,次生地质灾害房屋倒塌分析堰塞湖空间分布与动态监测道路交通与工程设施农林生态遥感监测受灾人员遥感监测与救援雷达遥感监测失事直升机遥感灾情快速评估与灾情专报汶川地震一周年遥感动态监测,（1）次生地质灾害,5月16日ALOS卫星影像显示灾后滑坡情况,5月15日汶川县小茅坪机载光学遥感图像,北川陈家坝次生地质灾害该区50%地表破坏。滑坡与崩塌产生的土石块阻塞河道，多处形成了颇具规模的堰塞湖。,汶川映秀镇房屋倒塌,（2）房屋倒塌遥感监测,目视解析：高速、可靠+平差处理：消除解译主观误差,用灰度共生矩阵对影像进行多方向纹理提取，提取最小归一化纹理对比度，结合纹理特征和光谱特征进行聚类，实现倒塌房屋提取。,北川县城房屋倒塌,房屋倒塌率与地震烈度区关系,遥感监测获得了地震房屋倒塌规律，为地震的地表破坏和灾后救助提供了一套科学、准确数据。通过地面调查青川、平武、北川、安县、安县、绵竹等房屋倒塌地面调查，遥感结果得到当地认可。,平武县南坝镇,唐家山堰塞湖水位航空光学雷达遥感监测时间系列图像,唐家山堰塞湖,禹里乡至北川县城段堰塞湖监测,5月14日16日19日23日24日25日26日31日,2008年5月16日,MonitoringandassessmentofbarrierlakesformedaftertheWenchuanearthquakebasedonmultitemporalremotesensingdata(SCI),J.Appl.RemoteSens.Vol.3,031665(May.26,2009),唐家山堰塞湖动态监测与水位模拟,（3）堰塞湖分布,堰塞湖库容量监测算法,堰塞湖安全性评估算法,提高了低比例尺地形数据下的水位提取精度1）河谷DEM剖面+河道水面宽度法2）河谷中线+回水长度法,（7）受灾人员遥感监测与救援,滑坡崩塌阻断道路,仍可通行道路,5月17日航空遥感解译过程中发现“SOS700”信号，科研人员连夜分析该区受灾情况，及时上报国家有关部门。,草坡乡位于地震中心，三面环山，仅有一条公路同213国道相连。震后该道路受损极其严重，草坡乡成了“孤岛”。,草坡乡位于地震中心，三面环山，仅有一条公路同213国道相连。地震发生后电力、交通、通信完全中断，无法与外界取得联系草坡乡成了“孤岛”。,5月14日，乡政府收集村内红布，在学校楼顶拼出“SOS700”，以示全村有700人等待救援。,5月19日，救援直升机找到草坡乡，空投了大量的食品、饮用水、棉被帐篷等物资。随后，直升飞机陆续将伤员送治。,5月16日，对地观测中心高空遥感飞机执行此条带飞行任务。,5月17日夜晚，科研人员在影像解译监测中发现信号，加急将SOS信息报送办公厅同时传至成都中科院抗震救灾前线指挥部！,（7）受灾人员遥感监测与救援,（9）汶川地震一周年遥感动态监测,利用汶川地震一周年的遥感数据，根据设定的科学目标，对地观测中心科研人员迅速启动了汶川地震一周年的科学数据分析工作，利用2008年地震后和2009年地震一周年后的遥感数据，并结合100多个工作人日的地面科考数据，对典型区域的一周年灾后重建、生态环境风险与现状进行了监测与评价,2009年5