《遥感原理与应用》教学大纲

1、遥感原理与应用教学大纲课程名称：遥感原理与应用 课程英文名称：Remote Sensing Theories and Application课程编码：1301ZY017 课程类别/性质：专业/必修学 分：3.5 总学时/理论/实验（上机）：56/44/12 开课单位：地球科学学院适用专业：地理信息科学先修课程：自然地理学、地球科学概论、概率论与数理统计 一、课程简介 遥感原理及技术为本专业的一门专业必修课，学生在系统学习了自然地理学、地球科学概论、概率论与数理统计等基础课和专业基础课后，进行本课程学习。通过本门课程学习，使学生掌握遥感技术的基本原理和方法，了解遥感在地球科学及其相关领域的应用，

2、并着重认清遥感在GIS领域的作用和地位，为后续地理信息系统原理、遥感地学分析等课程的学习打下基础。该教学要求学生学习完成后，系统掌握遥感物理基础、遥感平台和传感器基础、遥感图像处理和解译等基本知识；具备基于遥感数据信息提取和应用的动手能力；树立科学的应用遥感技术推动社会可持续发展观(价值观)。保证学生达成专业的相应毕业要求。二、课程教学目标通过该课程学习，使学生掌握遥感物理基础、遥感平台和传感器基础、遥感图像处理和解译等基本知识；具备基于遥感数据信息提取和应用的动手能力；认清遥感在GIS领域的作用和地位，树立科学的应用遥感技术推动社会可持续发展观(价值观)，在专业知识、实践能力、综合素质等方面

3、达到课程教学目标。1价值目标（或称育人目标）：培养爱国、爱党、爱校、爱家的社会主义新青年，使其掌握应用遥感技术推动社会可持续发展观。2知识和能力目标：学习掌握根据具体的任务独立开展遥感图像采集、处理和解译的能力，将课本上的理论知识和实际应用问题进行有机结合，锻炼学生分析、解决实际问题的能力。（1）掌握遥感基本概念、遥感物理基础和遥感成像的基本原理（毕业要求2.5）；（2）掌握遥感影像处理、遥感影像目视和计算机解译基本方法（毕业要求2.4、3.2）；（3）掌握的遥感基本应用实验过程并获得实验结果（毕业要求6.1）；（4）要求学生能够设计遥感制图、遥感应用等实验，并对实验结果进行评价。将遥感知识与

4、其他交叉学科知识融合，具备独立解决实际问题的能力（毕业要求4.2、4.5）。三、课程教学内容及学时分配课程教学包括课堂教学、课堂研讨、课堂及课后习题三部分，包括10章的理论教学6个上机内容。课内理论教学44学时、上机12学时（详见本大纲第四部分）。课堂理论教学内容、要求及学时分配如下：课程教学内容及学习要求章节内容思政融入点要 求学时支撑毕业要求指标点理解掌握分析与应用绪 论第一节遥感的基本概念坚持科学发展观、坚持独立自主发展观，中国遥感技术发展史，激发爱国情怀高高中22.5第二节遥感的类型与特点高高中第三节遥感过程与遥感技术系统高高中第四节遥感的发展高中低第一章：遥感物理基础第一节电磁波及电

5、磁波谱以电磁波理论为中心展开遥感的理论基础教学。培养学生坚持真理、科学探索精神高高中62.5第二节物体发射辐射特征高高中第三节物体反射辐射特性高高高第四节大气对太阳辐射的影响高高中第五节微波的散射特性高高中第二章：遥感平台第一节遥感平台的类型爱国坚持独立自主爱党制定正确的方针和政策高高中22.5、6.1第二节遥感平台的姿态高中中第三节遥感卫星轨道及其类型高高中第三章：遥感传感器第一节传感器概述爱国解决关键技术卡脖子问题爱党拥护党关于科技工作方针和政策高中中42.5、6.1第二节摄影型传感器高中低第三节扫描型传感器高高中第四节微波成像类传感器高高中第四章：遥感影像及其特征第一节航空摄影及其影像特

6、征爱国近10年中国遥感卫星发展突飞猛进，在国民经济发展做出突出贡献高中低82.5、6.1第二节陆地卫星及其影像特征高高中第三节气象卫星高中低第四节海洋卫星高中低第五章：遥感图像处理第一节遥感图像处理基本概念理解遥感图像处理技术在实际工程中的作用，对接社会经济需求高高中122.4、3.2第二节遥感数字图像的校正高高中第三节数字图像增强高高高第六章：遥感图像目视解译第一节遥感图像目视解译原理启发学生空间对地观测大数据思想，重点关注自然环境、社会可持续发展等问题高高中42.4、3.2第二节遥感图像目视解译方法与步骤高高中第三节典型遥感图像目视解译高高中第七章：遥感数字图像计算机解译第一节基础知识启发

7、学生关注遥感领域人工智能技术的发展，培养学生科研创新精神高高高82.4、3.2第二节非监督分类高高中第三节监督分类高高中第四节遥感数字图像计算机分类的其他问题高高低第五节计算机解译的其他方法高中中第六节分类精度评价高高中第八章：遥感专题制图第一节遥感专题信息提取设计遥感专题地图，培养学生动手能力高高中24.2、5.2第二节遥感专题制图方法高高中第九章：遥感应用第一节遥感应用模式与流程关注国内外最新重大事件，强化全球变化和人类命运共同体的概念，提升学生的科学态度以及对社会的责任心和使命感高高中64.2、5.2第二节资源遥感高中低第三节城市遥感高中低第四节环境遥感高中低第五节灾害遥感高中低第六节农

8、业遥感高中低讨论：遥感综合应用实例高中低注：在“要求”栏内以高、中、低来表示对学生学习程度的要求，高为最高要求。理解指能对所学的内容作归纳、分类、解释、总结、推断和一定程度的发挥。掌握指能理解学习材料的内涵和意义，包括具体分类、区别、流程、误区等的认知和学习。可以借助三种形式来表明对材料的领会，一是转换，即用自己的话或用与原先表达方式不同的方式表达自己的思想；二是解释，即对一项信息加以说明或概述；三是推断，即估计将来的趋势（预期的后果）。分析指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成，或能计划、创造、建造或有改变的重构。应用指能将学习材料用于新的具体情境，包括原则、方法、技巧、规律的拓展，

9、 HYPERLINK /doc/6670661-6884501.html t _blank 代表较高水平的学习成果。应用需要建立对知识点掌握的基础上。三、上机内容与学时分配实验项目与类型序号实验项目实验类型学时支撑毕业要求指标点演示验证综合设计1ENVI软件介绍及基本操作22.52辐射定标与大气校正22.5、6.13遥感图像几何校正22.5、6.14遥感图像增强处理22.4、2.55遥感图像计算机解译22.4、2.56遥感动态监测24.2、5.2上机一 ENVI软件介绍及基本操作2学时（1）目的要求熟悉ENVI 5.1软件的基本操作，撰写上机报告。（2）方法原理ENVI（The Environ

10、ment for Visualizing Images）软件是一套开创性的图像处理系统。它是为经常使用卫星和航空遥感数据的人员设计的，以满足其众多特定需要。通过创新并友好的界面，ENVI可以为任何尺寸和类型的图像提供全面的数据可视化和分析。（3）主要上机软硬件环境硬件：每人一台微机，CPU双核2.2 GHz以上、4G以上内存、50G以上硬盘操作系统：Windows XP以上操作系统软件：ENVI 5.1（4）掌握要点1、掌握使用ENVI 5.1查看遥感影像及相关信息等基本操作2、理解图像空间分辨率、直方图、光谱曲线等相关概念（5）上机内容1、启动ENVI；2、打开影像文件；3、熟悉显示窗口；4

11、、显示光标位置；5、显示影像剖面廓线；6、显示交互式的散点图；7、加载一幅彩色影像；8、链接两个显示窗口；9、动态叠加；10、对影像进行注记；11、保存和输出影像上机二辐射定标与大气校正2学时（1）目的要求理解辐射定标、大气校正的原理以及掌握使用ENVI 5.1软件进行辐射定标和大气校正的方法，撰写上机报告。（2）方法原理辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值转换为绝对辐射亮度值的过程；大气校正用来消除大气分析和气溶胶散射的影响，常用的方法包括：绝对大气校正方法和相对大气校正方法。（3）主要上机软硬件环境硬件：每人一台微机，CPU双核2.2 GHz以上、4G以上内存、50G以上硬盘操作系统：

12、Windows XP以上操作系统软件：ENVI 5.1（4）掌握要点1、掌握使用ENVI 5.1对AVHRR数据辐射定标的方法2、掌握使用ENVI 5.1对Landsat8 FLAASH大气校正的方法（5）上机内容1、AVHRR数据辐射定标：打开数据、设置定标参数、输出结果2、Landsat8 FLAASH大气校正：数据准备、输入FLAASH参数、浏览结果上机三遥感图像几何校正2学时（1）目的要求理解遥感图像几何精校正的过程和方法，撰写上机报告。（2）方法原理几何校正是利用地面控制点和几何校正数学模型来矫正非系统因素产生的误差，同时也是将图像投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程;由于校正过

13、程中会将坐标系统赋予图像数据。（3）主要上机软硬件环境硬件：每人一台微机，CPU双核2.2 GHz以上、4G以上内存、50G以上硬盘操作系统：Windows XP以上操作系统软件：ENVI 5.1（4）掌握要点1、深入理解遥感图像几何纠正中纠正变换函数确定、亮度值重抽样等关键步骤的基本原理2、掌握ENVI 5.1软件的进行图像几何精校正的方法（5）上机内容以具有地理参考的SPOT 4 l0m全色波段为基础，进行Landsat 5 TM30m图像的几何校正，实习数据是bldr_sp. img (SPOT图像)和bldr _ tm. img (TM图像)，实验流程如图，实验步骤如下：上机四遥感图像

14、增强处理 2学时（1）目的要求理解图像增强常用的方法，撰写上机报告。（2）方法原理卷积滤波在空间域对图像进行滤波。形态学滤波以形态为基础对图像进行处理。纹理滤波从图像中提取纹理信息。自适应滤波器在抑制噪声的同时保留了图像的尖锐信息和细节。傅立叶滤波在频率域对图像进行滤波。单个像元的灰度值进行变换的方法增强遥感图像的对比度，以有利于目视判释。这个过程叫反差增强，它是图像处理和判释中非常重要的一个方面，我们也将了解卫星图像的本质和它所携带的信息主成分分析（PCA）与因子分析有着密切的联系，它可以把一系列图像波段变换为新的波段（叫成分），这些新波段之间互不相关，按反映的原图像上信息的量来排列。这些成

15、分是对原始波段集的变化特征的统计提取。（3）主要上机软硬件环境硬件：每人一台微机，CPU双核2.2 GHz以上、4G以上内存、50G以上硬盘操作系统：Windows XP以上操作系统软件：ENVI 5.1（4）掌握要点1、认识遥感图像的基本特征，了解数字图像2、学习掌握图像直方图变化与图像亮度变化的关系3、认识平滑与锐化产生的不同图像增强效果，学会根据不同的图像特征选择不同的滤波方法4、掌握图像线性拉伸的方法和过程5、了解并掌握K-L变换的过程和方法、处理效果和处理意义，学会对K-L变换处理结果图像的遥感分析6、理解缨帽变换的基本原理，掌握缨帽变换的基本方法7、认识缨帽变换结果图像中植被、土壤

16、及水（湿度）的光谱表现（5）上机内容1、遥感图像空间滤波处理2、遥感图像反差增强处理3、遥感图像主成分分析4、遥感图像缨帽变换上机五遥感图像计算机解译2学时（1）目的要求理解图像计算机解译常用的方法，撰写上机报告。（2）方法原理监督分类又称训练场地法、训练分类法，是以建立统计识别函数为理论基础、依据典型样本训练方法进行分类的技术，即根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数，求出特征参数作为决策规则，建立判别函数以对各待分类影像进行的图像分类。非监督分类是另一种图像分类技术。在非监督分类方法中，图像中的主导光谱反射形式被提取出来，然后通过地面实况调查来判别这些信息类所对应的实际地物类型。（3）

17、主要上机软硬件环境硬件：每人一台微机，CPU双核2.2 GHz以上、4G以上内存、50G以上硬盘操作系统：Windows XP以上操作系统软件：ENVI 5.1（4）掌握要点1、深入理解监督分类基本原理，掌握监督分类的过程和方法。2、深入理解非监督分类的基本原理，掌握非监督分类的过程和方法。（5）上机内容本实验使用美国科罗拉多州（Colorado）Canon市的Landsat TM影像数据，旨在介绍如何完成常规的多光谱遥感影像分类操作处理。接着比较采用非监督法和监督法分类后的影像，并对分类后处理进行相应的讨论。这些分类后处理包括聚合（clump）处理、筛选（sieve）处理、并类（combin

18、e）处理，以及精度评估。上机六遥感动态监测2学时（1）目的要求理解遥感动态监测的基本方法，撰写上机报告。（2）方法原理从不同时间或在不同条件下获取的同一地区的遥感图像中，识别和量化地表类型的变化、空间分布状况和变化量，这一过程就是遥感动态监测过程。遥感动态监测过程一般可分为三个步骤：数据预处理，变化信息检测和变化信息提取。1、数据预处理包括：图像选择、图像定标、重采样、大气校正和图像配准。预处理的内容根据动态监测的内容和变化信息检测方法的选择不同而有所不同。2、变化信息监测根据处理过程分为以下几类：图像直接比较法，它是对经过配准的两个时相的遥感图像中像元值直接进行运算或变换处理，找出变化的区域

19、。3、变化信息提取变化信息提取可以归结为从图像上提取信息，有以下方法供选择：手工数字化法，图像自动分类，监督分类，非监督分类，基于专家知识的决策树分类，面向对象的特征提取法，图像分割。（3）主要上机软硬件环境硬件：每人一台微机，CPU双核2.2 GHz以上、4G以上内存、50G以上硬盘操作系统：Windows XP以上操作系统软件：ENVI 5.1（4）掌握要点1、全面掌握遥感技术在动态监测中应用的基本工作流程和具体方法。2、能够根据实际情况选择合适的动态监测的方法。（5）上机内容该上机时对某地区2008年和2009年获得的Landsat TM数据做变化监测，基本方法是利用遥感图像处理软件对两个时相的Landsat卫星影像资料做目视解译和计算机图像解译处理，对比2个时期的土地覆盖图，从而得到期间所发生的土地覆盖变化信息。五、教学方法 本课程以“开阔思维，探索新技术”为教学理念，注重学生的自我探索和学习新技术的意识，培养学生自主学习能力。主要教学环节包括课堂教学、课堂研讨、课后习题练习-自学。1、课堂教学主要采用讲授式的教学方法，结合板书和多