第01章遥感绪论

1、中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明高等学校测绘工程专业核心课程高等学校测绘工程专业核心课程中国矿业大学（北京）测绘工程专业学位课中国矿业大学（北京）测绘工程专业学位课中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明遥感原理与应用遥感原理与应用Remote Sensing Principles and its Applications中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明一、遥感绪论一、遥感绪论 二、电磁辐射与地物光谱特征二

2、、电磁辐射与地物光谱特征 三、遥感平台与遥感图像特征三、遥感平台与遥感图像特征四、遥感图像的成像原理四、遥感图像的成像原理 五、遥感数字图像处理基础五、遥感数字图像处理基础六、遥感图像处理六、遥感图像处理 七、遥感数字图像计算机解译七、遥感数字图像计算机解译 八、遥感应用八、遥感应用 遥感原理与应用遥感原理与应用中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明遥感原理与应用遥感原理与应用 遥感绪论（遥感绪论（2学时）学时）遥感的基本概念，遥感系统，遥感的类型、特点，遥感遥感的基本概念，遥感系统，遥感的类型、特点，遥感发展简史。发展简史。 电磁辐

3、射与地物光谱特征（电磁辐射与地物光谱特征（4学时）学时）电磁波谱与电磁辐射，太阳辐射及大气对辐射的影响，电磁波谱与电磁辐射，太阳辐射及大气对辐射的影响，地球的辐射与地物波谱。地球的辐射与地物波谱。 遥感平台与遥感图像特征（遥感平台与遥感图像特征（6学时）学时）遥感平台，遥感图像的特征。遥感平台，遥感图像的特征。 遥感图像的成像原理（遥感图像的成像原理（6学时）学时）摄影成像，扫描成像，微波遥感与成像。摄影成像，扫描成像，微波遥感与成像。 遥感图像处理基础（遥感图像处理基础（2学时）学时）遥感图像解译标志，目视解译的方法与基本步骤，遥感遥感图像解译标志，目视解译的方法与基本步骤，遥感影像的判读。

4、影像的判读。中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 遥感图像处理（遥感图像处理（14学时）学时）光学原理与光学处理，数字图像的几何校正与辐射校正，光学原理与光学处理，数字图像的几何校正与辐射校正，数字图像增强与变换，多源数据信息复合。数字图像增强与变换，多源数据信息复合。 遥感图像分类（遥感图像分类（10学时）学时）遥感数字图像的性质与特点，遥感数字图像的计算机分遥感数字图像的性质与特点，遥感数字图像的计算机分类原理与基本过程，图像分类的监督分类与非监督分类类原理与基本过程，图像分类的监督分类与非监督分类方法，遥感图像多种特征的抽取。

5、方法，遥感图像多种特征的抽取。 遥感影像分析与应用（遥感影像分析与应用（4学时）学时）遥感在地质中的应用、遥感在农业中的应用遥感在地质中的应用、遥感在农业中的应用 、遥感在、遥感在气候和气象中的应用、自然灾害的遥感监测、热红外遥气候和气象中的应用、自然灾害的遥感监测、热红外遥感及其应用。感及其应用。遥感原理与应用遥感原理与应用中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明第第1章章 遥感绪论遥感绪论中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点

6、 1.2 遥感的基本原理遥感的基本原理1.3 遥感技术系统遥感技术系统1.4 遥感技术发展特点遥感技术发展特点 1.5 Milestones in the History of RS一、遥感绪论一、遥感绪论中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 遥感技术是遥感技术是20世纪世纪60年代迅速发展起来的一门综合年代迅速发展起来的一门综合性探测新技术。性探测新技术。 1、遥感与遥感技术、遥感与遥感技术 遥感（遥感（Remote sensing，RS）是指，应用是指，应用探测仪器探测仪器，不与被测目标直接接触，在高空或不与被测目标直接接触，在

7、高空或远距离处远距离处，接收目标，接收目标辐射或反射的辐射或反射的电磁波信息电磁波信息，并对这些信息进行加工，并对这些信息进行加工处理处理与分析与分析，揭示揭示出目标的特征性质及其运动状态的综合性出目标的特征性质及其运动状态的综合性探测技术。探测技术。 1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 （2）遥感技术的应用（）遥感技术的应用（Remote Sensing Applications） 遥感技术在工业、农业、军事和科学技术等领域都有遥感技术在工业、农业、军事和科学技术等领域都有

8、大量的应用，如大量的应用，如天气预报、农作物估产，环境监测、军事天气预报、农作物估产，环境监测、军事侦察、地形测图、水文地质调查、成矿远景探测等。侦察、地形测图、水文地质调查、成矿远景探测等。1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明（3）遥感技术分类：）遥感技术分类： 按传感器所按传感器所使用的波谱性使用的波谱性可分为：可分为：电磁波（电磁波（Electromagnetic Wave）遥感技术）遥感技术（如可见（如可见光、红外、紫外，微波，光、红外、紫外，微波，和和射线）；射线）；

9、声学遥感技术声学遥感技术（如声纳、超声波、地震波）（如声纳、超声波、地震波）物理（物理（Geophysical）遥感技术）遥感技术（如磁场）。（如磁场）。 1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 按按感测目标有无能源作用感测目标有无能源作用可分为：可分为：有源遥感（主动式遥感：有源遥感（主动式遥感：Active RS）：采用人工辐射采用人工辐射源向物体发射一定能量和一定波长的电磁波，接收其回波达到遥感的源向物体发射一定能量和一定波长的电磁波，接收其回波达到遥感的目的（如雷达目的（

10、如雷达)；无源遥感（被动式遥感：无源遥感（被动式遥感：Passive RS）：它是直接接它是直接接收目标物反射和发射的电磁波达到遥感目的（如黑白摄影、彩色摄影收目标物反射和发射的电磁波达到遥感目的（如黑白摄影、彩色摄影和红外摄影）。和红外摄影）。1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 按传感器的按传感器的运载工具运载工具可分为：可分为：航天（航天（Spaceborne）遥感技术）遥感技术：传感器在人造卫星或宇传感器在人造卫星或宇宙飞船上；宙飞船上；航空（航空（Airborne）遥

11、感技术）遥感技术：传感器装在飞机或气球上传感器装在飞机或气球上地面（地面（Ground）遥感技术）遥感技术：传感器装在汽车或轮船上。传感器装在汽车或轮船上。 按遥感按遥感资料的获取方式资料的获取方式可分为：可分为：成像遥感成像遥感（Imaging remote sensing）；）；非成像遥感非成像遥感（Non-imaging remote sensing）。1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 按按波段宽度及波谱的连续性波段宽度及波谱的连续性可分为：可分为：高光谱遥感高光谱遥

12、感（Hyperspectral remote sensing）；）；多光谱遥感多光谱遥感（Multispectral remote sensing）。 按遥感的按遥感的对象和目的对象和目的可分为：可分为：地球资源（地球资源（Earth Resource）遥感）遥感（如森林、地质、土（如森林、地质、土地利用、农业等）；地利用、农业等）；环境（环境（Environmental）遥感）遥感；气象（气象（Meteorological）遥感）遥感；海洋（海洋（Oceanographic）遥感）遥感等。等。 1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院

13、中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 （4）遥感技术的特点）遥感技术的特点 ： 摄影范围大：摄影范围大：一张卫星照片的面积相当一张卫星照片的面积相当3000多张多张1：1万万的航空像片的范围。的航空像片的范围。 资料新颖，能迅速反映动态变化：资料新颖，能迅速反映动态变化：卫星不停地围绕卫星不停地围绕地球运转，并重复拍摄，获得最新最现时的信息。地球运转，并重复拍摄，获得最新最现时的信息。 影像信息量大：影像信息量大：传感器可以同时取得几个不同波段的光传感器可以同时取得几个不同波段的光谱信息像片，而不同的波段反映了不同的目标特征。谱信息像片，而不同的波段反映了不同的目标特征。

14、编制小比例尺图成图迅速：编制小比例尺图成图迅速：如全国如全国1：100万的像片镶万的像片镶嵌图在几周内就可完成。嵌图在几周内就可完成。 收集资料方便：收集资料方便：不受地形、政治地理条件的限制。不受地形、政治地理条件的限制。 1.1 1.1 遥感技术的分类与特点遥感技术的分类与特点中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 遥感（电磁波遥感）技术的物理基础主要是电磁波理论。遥感（电磁波遥感）技术的物理基础主要是电磁波理论。从电磁波理论中得知，电磁场在空间的传播过程就是电磁波。从电磁波理论中得知，电磁场在空间的传播过程就是电磁波。 太阳是一

15、个巨大的电磁辐射源，辐射的波长范围几乎包太阳是一个巨大的电磁辐射源，辐射的波长范围几乎包括了整个电磁波谱，如工业用电、无线电波、微波、红外光括了整个电磁波谱，如工业用电、无线电波、微波、红外光区（远红外、中红外、近红外）、可见光区（红橙黄绿蓝靛区（远红外、中红外、近红外）、可见光区（红橙黄绿蓝靛紫）、紫外光区、紫）、紫外光区、x射线、射线、射线和宇宙射线。射线和宇宙射线。 在电磁波遥感技术中，传感器从空中收集载有目标特征在电磁波遥感技术中，传感器从空中收集载有目标特征的信息，主要是收集太阳对这些目标的辐射的反射信息。的信息，主要是收集太阳对这些目标的辐射的反射信息。 1.2 1.2 遥感的基本

16、原理遥感的基本原理中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 地球上的所有物体都以它们本身特有的规律、不同地球上的所有物体都以它们本身特有的规律、不同的自然状态，不等量地吸收、反射、散射、辐射及透射的自然状态，不等量地吸收、反射、散射、辐射及透射电磁波，这种特性叫做电磁波，这种特性叫做物体的光谱特征物体的光谱特征。 正因为各种物体的光谱特性互不相同，所以在事先正因为各种物体的光谱特性互不相同，所以在事先采集（即实况调查）了各种物体的光谱特性以后，只要采集（即实况调查）了各种物体的光谱特性以后，只要能使传感仪器收集、记录这些不同性质的光谱特

17、征，而能使传感仪器收集、记录这些不同性质的光谱特征，而把传感器获得的与事先采集的光谱特征进行比较，就可把传感器获得的与事先采集的光谱特征进行比较，就可以区别出不同的物体，这就是以区别出不同的物体，这就是遥感的基本原理遥感的基本原理。 1.2 1.2 遥感的基本原理遥感的基本原理中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明1.3 1.3 遥感系统遥感系统遥感系统遥感系统包括：包括：被测目标的信息特征被测目标的信息特征、信息的获信息的获取取、信息的传输和记录信息的传输和记录、信息的处理及信息的信息的处理及信息的应用应用五大部分五大部分 ：中国矿

18、业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明l目标物的电磁波特性目标物的电磁波特性 任何目标物都具有任何目标物都具有发（辐）射发（辐）射、反射反射和和吸收吸收电磁波的电磁波的性质，这是遥感的信息源。性质，这是遥感的信息源。目标物与电磁波的相互作目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的用，构成了目标物的电磁波特性电磁波特性，它是遥感探测的依，它是遥感探测的依据。据。任何目标物都具有发（辐）射、反射和吸收电磁任何目标物都具有发（辐）射、反射和吸收电磁波的性质，这就是遥感的信息源。波的性质，这就是遥感的信息源。 1.3 1.3 遥感系统遥感系统中国矿业

19、大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明l信息的获取信息的获取 接收、记录目标物电磁波特征的仪器称为接收、记录目标物电磁波特征的仪器称为传感器或传感器或遥感器遥感器。如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。 装载传感器的平台称装载传感器的平台称遥感平台遥感平台，主要有：，主要有：地面平台地面平台（如遥感车、手提平台、地面观测台等）、（如遥感车、手提平台、地面观测台等）、空中平台空中平台（如飞机、气球、其他航空器等）、（如飞机、气球、其他航空器等）、空间平台空间平台（如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验

20、室、（如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等）航天飞机等）1.3 1.3 遥感系统遥感系统中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明中国科学院中国遥感卫星地面站（中国科学院中国遥感卫星地面站（http:/ 1.3 遥感系统遥感系统l信息的接收信息的接收 传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。介质或胶片上。胶片是由人或回收舱送至地面回收，而数字胶片是由人或回收舱送至地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的磁介质上记录的信息则可通过卫

21、星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。卫星接收站。中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明l信息的处理信息的处理 地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上（如高密度磁带记录在高密度的磁介质上（如高密度磁带HDDTHDDT或光盘等），并进行一系列的处理，或光盘等），并进行一系列的处理，如如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，变换等，再转换为用户可使用的通用数据格再转换为用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号（记录在胶片上）才式，或

22、转换成模拟信号（记录在胶片上）才能被用户使用。能被用户使用。 地面站或用户还可根据需要进行精校正处理地面站或用户还可根据需要进行精校正处理和专题信息处理、分类等。和专题信息处理、分类等。 实况调查技术（也称实地采样，是近距离直接利用实况调查技术（也称实地采样，是近距离直接利用仪器测出、收集各种物体的光谱特征）仪器测出、收集各种物体的光谱特征）1.3 1.3 遥感系统遥感系统中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明l信息的应用信息的应用 遥感获取信息的目的是应用。这项工作由遥感获取信息的目的是应用。这项工作由各专业人员按不同的应用目的进行

23、。在应用各专业人员按不同的应用目的进行。在应用过程中，也需要大量的信息处理和分析，如过程中，也需要大量的信息处理和分析，如不同遥感信息的融合及遥感与非遥感信息的不同遥感信息的融合及遥感与非遥感信息的复合等。复合等。1.3 1.3 遥感系统遥感系统中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明 总之，遥感总之，遥感技术是一个技术是一个综合性的系综合性的系统，它涉及统，它涉及到到航空、航航空、航天、光电、天、光电、物理、计算物理、计算机机和和信息科信息科学学以及诸多以及诸多的应用领域，的应用领域，它的发展与它的发展与这些学科紧这些学科紧密相关。密

24、相关。 1.3 1.3 遥感系统遥感系统中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明n 追求更高的空间分辨率。追求更高的空间分辨率。n 追求更精细的光谱分辨率。追求更精细的光谱分辨率。n 综合多种遥感器的遥感卫星平台。综合多种遥感器的遥感卫星平台。n 多波段、多极化、多模式合成孔径雷达卫星。多波段、多极化、多模式合成孔径雷达卫星。n 斜视、立体观测、干涉测量技术的发展。斜视、立体观测、干涉测量技术的发展。n “空空天天地地”一体化的立体观测体系。一体化的立体观测体系。 1.4 1.4 遥感技术发展特点遥感技术发展特点中国矿业大学（北京）地球

25、科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明1800 Discovery of infrared by Sir William Herschel1839 Beginning of practice of photography1847 Infrared spectrum shown by A. H. L. Fizeau and J. B. L. Foucault to share properties with visible light1850-1860 Photography from balloons1873 Theory of electromagneti

26、c energy developed by James Clerk Maxwell1909 Photography from airplanes1914-1918 World War I: aerial reconnaissance 1920-1930 Developmental and initial applications of aerial photography and photogrammerty 1.5 1.5 Milestones in the History of RS 中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院 杨可明杨可明1929-1939 Economic depression generates environmental crises that lead to governmental applications of aerial photography1930-1940 Developme