遥感绪论课件

1、同济大学海洋与地球科学学院遥感绪论RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统第一章 遥感绪论一、遥感的基本概念二、遥感的工作原理三、遥感的应用四、遥感技术发展简史、发展状况、发展趋势五、遥感系统组成六、遥感的类型七、遥感的特点一、遥感的基本概念(Remote Sensing) (源于60年代的美国)广义：泛指各种非接触的、远距离的探测技术。电磁场遥感 ：光、热、无线电力场遥感 ：重力、磁力声波遥感地震波遥感用传播信息载体或媒介来分类RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统遥感的基本概念(狭义) 遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录

2、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。遥感的对象：地面物体载体：电磁波(主要)目的：探测地面物质的性质和运动状态(周期性、重复性)过程：成像、传输、处理、应用RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统遥感、遥控与遥测技术的区别和联系遥控：通过发射无线电波远距离来控制目标物体的姿态、运动轨迹、方位。 （遥是相对的，电视遥控器、空际飞行器的遥控等） 遥测：通过仪器远距离地测量物体所需的参数。 直接接触测量，如测量宇宙飞船里的温度 非接触测量，如激光测距，雷达测距和定位等 空间遥感过程的完成往往需要综合运用遥控和遥测技术。 例：卫星遥感 卫星运行参数：遥测 卫星工作状态：遥控RS

3、&GIS技术集成遥感与地理信息系统二、遥感的工作原理人类通过大量的实践发现：地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的能量形式电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统三、遥感的应用全球昼夜温差El Nino 现象前后海水温度对比：温度的变化将导致水温的变化，最终导致洋流循环的改变和全球气候的变化。海洋浮游生物的富集反映为海水颜色：图中数值越大，富集程度越高，影响海洋渔业。全球植被分布NOAA / AVHR

4、R绿色为植被，棕红色为沙漠，蓝色为水利用影象融合技术进行土地利用调查土地覆盖/土地利用动态监测198819982000 19961998监测城市发展1987年7月东北大兴安岭林火过火区监测结果，烧毁林木面积达10,000平方公里(陆地卫星)监测沙尘暴灾害巴西亚马逊流域沙漠化现状(局部)城市群及城市热岛监测工业热污染的热红外遥感影像 (1982.9 8:00)1表示排污口，3表示热流扩散，4表示江水流向，5表示船舶遭袭击后4天的纽约曼哈顿(2001, 9, 15)战场铁丝网北部战区部队边界边界伊 拉 克科 威 特伊拉克部队行动路线沙 特 阿 拉 伯海湾战争中美joint-STARS的侦察结果热红

5、外成像的机场三、遥感的应用全球气候变化；海洋(渔业、交通、生态)资源(矿产、土地、森林草场、野生动物、水、农作物)环境变化(城市化、沙漠化、土地退化、环境污染)灾害监测(水、火、震、气象、农作物病虫害)工程建设(水利、港口、核电、机场、城市)军事、考古、旅游资源开发1960年，最初提出遥感这一概念的人：美国海军研究局的艾弗林普鲁伊特（Erelyn.L Pruitt）。1961年，第一次国际环境遥感讨论会在美国的密歇根大学威罗兰实验室举行，该术语被普遍采用和接受。现代遥感技术：建立在20世纪20年代初航空摄影基础之上的，随着空间科学技术、电子计算机技术的发展，到60年代以来才形成一门新兴的综合探

6、测技术。 遥感学科的技术积累和酝酿已经历了几百年的历史和发展。四、遥感技术的发展简史、发展状况、发展趋势四、遥感技术的发展简史、发展状况、发展趋势无记录的地面遥感阶段(16081838年) 1608年，望远镜(汉斯李波尔赛)，远距离观测目标有记录的地面遥感阶段(18391857年) 摄影技术的发明与望远镜结合发展成为远距离摄影空中摄影遥感阶段(18581956年) 1858年，系留气球(法国巴黎) 1903年，鸽子，试验性空间摄影；同年，发明飞机 1906年，风筝，旧金山 第一、二次世界大战，航空摄影，地形图和地形测量 人才培养与专业学术刊物出版航天遥感阶段(1957) 苏联第一颗人造地球卫星

7、发射成功，遥感平台、传感器、信息处理、应用Intrepid balloon, 1862 Bavarian castle A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras.1909年，意大利莱特(Wright)驾驶的飞机，首次空中摄影，在第一、二次世界大战中作为侦察手段。 Close-up view of a world war IVertical photography of World War I trenches in Europe第一颗人造地球卫星 (苏联)October 4, 1957 (about

8、 the size of a basketball, weighing 83 kg, with radio and one scientific instrument)RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统当前遥感技术的发展状况遥感平台：遥感船/车，气球等飞机卫星/航天飞机 当前，航空遥感已成业务化，航天平台已成系列，20世纪已有5000余颗人造卫星升空。传感器：航空摄影机多光谱摄影机扫描仪CCD 探测波段不断延伸，波段分割愈来愈细，单一谱段向多谱段发展。遥感信息处理：光学处理光电子学影像处理数字图像处理遥感应用方面：遥感技术已广泛渗透到国民经济及国防建设的各个领域。 当前，遥感信息的处理，在

9、全数字化，可视化，智能化，网络化方面有了很大发展，但据估计，空间遥感获取的图像数据经计算机处理的还不足5%，所以遥感信息的处理将是制约遥感发展的关键之一。当前遥感技术的发展趋势掌握发射技术和具备卫星发射能力的国家越来越多，美苏（俄）独霸空间遥感领域的局面已经打破； 日本、中国、巴西、印度、法国、澳大利亚、加拿大等。 高分辨率小型商业卫星和雷达卫星成为重要的信息来源小卫星 ：质量小于500千克的小型近地轨道卫星，地面分辨率可达5米，甚至1米。研制和发射成本低廉。研究周期短（1年左右）而大卫星的研制周期平均为10年，如LANDSAT 1962-1972, SPOT: 80-90年代， 中巴地球资源

10、卫星10年。当前遥感技术的发展趋势小卫星举例(1)美国，技术最先进，NASA在80年代初期开始微小卫星技术项目研究，发射了多颗试验卫星，每个成本约为500600万美元。这些卫星多用于军事目的，进行导弹预警试验和地面红外背景数据收集。 欧空局，近年来将微小卫星作为今后重要的空间技术发展目标，在卫星平台研制方面有了较大的进展。 日本， 目前已经发射7颗小卫星，主要用于空间探测和地面监测。 韩国， 1999年发射了2颗高分辨率的遥感微小卫星。 当前遥感技术的发展趋势小卫星举例(2)英国，商业化微小卫星研制和应用开发方面处于领先的英国萨瑞（Surrey）大学空间技术中心。70年代介入空间技术，1979

11、年，率先开创商业化的卫星工程技术，90年代开始服务世界卫星市场，到2000年共发射21颗遥感小卫星，其中12颗装载有有效载荷。 中国 a) 清华1号：技术演示和人员培训，总体上采用萨瑞大学的技术，主要参与了俯仰轴和翻滚轴上动量飞轮控制摆动，协助重力梯度杆和磁力距稳定对地的定向。330330640毫米，轨道高650公里。除其他仪器外，载有窄角CCD相机，分辨率为50米，覆盖5050平方公里。 当前遥感技术的发展趋势小卫星举例(3)b) 哈工大探索1号：立体测绘小卫星。哈工大负责总体设计，星体、测控通讯、GPS、传感器委托其它单位，姿态控制与俄罗斯合作。 c) 海洋水色微小卫星：国家海洋局负责。

12、d) 实践系列科学试验：空间科学观测，航天部5院。 e) 中国科技1号：科技部十五计划重点攻关项目，是中国微小卫星的示范工程。平台重130千克，对地有限载荷30千克；轨道高770公里，太阳同步轨道，设置中、高分辨率传感器。 当前遥感技术的发展趋势雷达：日本的JERS-1; 欧空局的ERS-1、ERS-2 ;俄国的ALMAS 加拿大的RADARSAT, 1995年发射，具有多模式对地覆盖、多分辨率等特性，是迄今为止最完善和最先进的一颗。 高光谱分辨率遥感（成像光谱）是发展方向0. 42.5 m 细分几百个波段。 目前还停留在航空试验和应用阶段。 美国：Probe-1, 128 bands, 5-

13、10m Orbview-4 200 bands, 1-8m, 2001年发射 澳大利亚：ARIES-1, 105 bands, 2000 如果从应用来讲，还需要加一条，即遥感与地理信息系统、全球定位系统的综合应用 研究目标：3 W （What, Where and When）遥感技术发展趋势观测功能：3 全 （全天候、全天时、全球）发展趋势：3 高 （高空间、高光谱、高时间分辨率）服务方向：4 A （Anytime, Anyting, Anybody and Anywhere）技术平台：3结合 （大-小卫星、航空-航天、技术-应用）五、遥感系统组成遥感系统信息源目标物的电磁波特性空间信息采集系

14、统信息的分析应用系统传感器信息接收和预处理系统遥感平台RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统 信息源目标物的电磁波特性遥感的能源是电磁辐射源发出的电磁辐射。举 例：物体自身，太阳、人工发射源等 电磁辐射理论是遥感的物理基础。目标与电磁辐射相互作用后，产生的目标物电磁波特性（反射、发射等）是遥感的依据。 测定物体的电磁波特性是遥感的基础工作。 信息的获取传感器：接收、记录目标物电磁波特性的仪器。举例：扫描仪、摄影机、雷达空间平台：火箭，人造卫星，宇宙飞船，航天 飞机，空间实验室等空中平台：飞机，飞艇，气球，风筝，其他航空器（运载工具）等地面平台：遥感车、船、塔、地面观测站等传感器和遥感平台使得遥

15、感成为现实并决定了遥感的距离。 传感器和遥感平台是遥感技术的核心 信息的记录和传输记录：(接收到的电磁波)记录在“数字磁介质”或“胶片”上。胶片：由人或回收舱送至地面回收传输：数字磁介质由卫星上的微波天线传输给地面卫星接收站。 信息的处理 地面接收站将得到的数字信息记录在高密度磁介质上（高密度磁介质或光盘） 并进行一系列处理： 信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等 再转换为：用户可使用的通用数据格式或模拟信号记录在胶片上 提供给： 用户使用 信息的应用 遥感的目的，由各类专业人员完成（进行大量的信息处理和分析工作）。遥感技术包括传感器技术、信息传输技术、信息处理技术、目标特征分析与测量

16、技术等。空间技术、光学技术、无线电技术、计算机技术等相结合的一门新技术。 传感器能量来源大气层地物接收系统数字化分析可视化分析终极用户 地面遥感：遥感器装置在地面平台上 按遥感 航空遥感：遥感器装置在航空上 平台分 航天遥感：遥感器装置在环地球的航天 器上 航宇遥感：遥感器装置在星际飞船上六、遥感类型六、遥感类型 紫外遥感：0.050.38m按传感器的 可见光遥感：0.380.76m 探测波段分 红外遥感：0.761000m 微波遥感：1mm1m 多波段遥感：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。六、遥感类型 主动遥感：先由探测器向目标物发射电磁波，然 后接收目标物

17、的回射。雷达遥感按工作 方式分 被动遥感：不由探测器向目标物发射电磁波，只 接收目标物的自身发射和对天然辐射源 的反射能量。航空摄影遥感六、遥感类型按遥感的应用领域分：资源、环境、农、林、渔、地质、气象、水文、城市、灾害、军事等； 七、遥感的特点大面积的同步观测平台越高，视角越宽广，同步探测到的地面范围越大，宏观规律；(陆地卫星影像3万多平方公里，覆盖我国全部陆地领土需要500多张，而航空照片需要100万张)时效性短时间内对同一地区重复探测，研究事物的动态变化；(英国过去作1次常规调查需要6000人工作6年,而现在采卫星遥感只需要4人工作9个月)信息的综合性和可比性多层空间、多波段、多时相，从

18、3个空间：地理空间（经纬度、高度）、光谱空间、时间空间提供5维信息，使我们能够更加全面深入地观察和分析问题经济性与传统信息获取手段相比，大大节省.，具有很高的经济效益和社会效益(美国陆地卫星的经济投入/取得的效益=1/80)局限性相对于整个电磁波谱段而言，仅是其中的几个波段范围，有待进一步开发；RS&GIS技术集成遥感与地理信息系统 国内 中国国家遥感中心 下属国家科委，到89年有8个部，分别设在中科院遥感所、北大遥感所、国家测绘局测绘科学研究所、科学院遥感卫星地面站、航空遥感一部(科学院航空遥感中心)、航空遥感二部、国土资源遥感中心(地质矿产部)、长沙遥感部(湖南省遥感中心) 中科院系统 遥感所、地理与资源所、遥感卫星地面站、上海技术物理所、长春光学精密机械研究所、长春净月潭遥感实验场、电子所 高校国内外主要遥感学术机构 国际 美国 NASA(National Aeronautics and Space Administration)、Goddard Space Flight Center、EOSAT(Earth Observation Satellite Co.) 前苏联 国家空间委员会、资源与环境空间系统