遥感讲稿1.ppt

1、重点：遥感的概念、研究对象、作用、特点。,在不接触物体或现象的情况下，使用传感器和记录仪器，对 它们进行识别和测量的技术。,能够接受或“感知”电磁波的辐射能量并以其它形式(如化学能、 电流等)把电磁波所携带的信息输出或“传递”出去的器件。,接受并保存从传感器输入信息的器件。,第一节 遥感的概念(Remote Sensing),遥感,一、遥感的概念,传感器,记录仪器,所谓遥感，是从远距离感知目标物，也即从远距离探测目标 物的物性。 “遥”具有空间概念，从近地空间，外层空间乃至宇宙空间来 获取目标物的空间信息。“感”系指信息系统，包括信息获取和传 输、信息加工处理、信息分析和可视化系统等。“目标物

2、”，就狭 义遥感研究对象而言，是指和地质相关的岩性、地层、构造、地 貌、矿产、能源、环境、灾害等地质体和地质事件，对于广义遥 感，已拓展到对地观测和对地外星体的观测。“物性”，主要指物 体对电磁辐射的特性，人们利用物体波谱特性差异达到识别物体 的目的。,广义的遥感（Remote Sensing),即遥远的感知，泛指各种非接触，远距离探测物体的技术。 而人们谈论的遥感是指电磁波遥感。,狭义的遥感（Remote Sensing),从远距离，高空以至以外层空间的平台上，利用可见光，红外，微波等 探测仪器，通过摄影扫描，信息感应，传输和处理等技术过程，识别地 面物体的性质和运动状态的现代化技术系统。,

3、狭义遥感是指不与目标物接触，从远处用探测器接收自目标物的电磁波信息，通过对信息的处理和分析研究，确定目标的属性及目标物相互间的关系。,组成了一个从地面到空间、从资料数据的收集处理到判读应用的体系。包括： 1、研究地物电磁波辐射的特性以及信息的传输； 2、研究遥感信息探测手段，主要是研究传感器； 3、研究遥感信息的处理系统； 4、研究遥感信息的应用。,二、遥感技术的概念及内涵,遥感平台,从不同高度的平台使用传感器收集地物的电磁波信息，再将这些 信息传输到地面并加以处理，从而达到对地面的识别与监控。,遥感技术,指安置传感器的运载工具。如车、船、气球、飞机、火箭、卫 星、航天飞机等。,现代遥感技术,

4、遥感的技术系统,1：空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器） 2：地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正） 3：地面实况调查系统（如收集环境和气象数据） 4：信息分析应用系统,一个完整的遥感技术系统应包括地物电磁辐射信息的收集、传输、处 理、存贮直至分析与解译（应用）。 1、空间信息收集系统:主要完成遥感数据的采集传输工作 传感器:是收集、记录地物电磁辐射信息并发送至地面接收站的设 备，是遥感工作系统的核心部分。 目前常用的有： 摄影：航摄仪、多波段像机 扫描：多波谱扫描仪、红外扫描仪、微波扫描仪、 微波雷达、成像光谱仪。 遥感平台:装载传感器的设备，又称为运载工具。,空间信息采集系统,

5、2、地面接收和预处理系统: 主要完成遥感数据的接收、处理、存贮、分发和应用开发工作。 机载系统 一般采用直接回收方式，即信息被记录在胶卷或磁带上，待飞机返回时将得到的信息进行预处理 星载系统地面系统，即卫星地面站 地面站接收到的原始信号要经过预处理，制成图像胶片或计算机兼容磁带（CCT），提供给用户。 预处理包括几何校正和辐射校正，主要是要校正由于卫 星姿态不稳定，大气散射、地球曲率、地形差别和传 感器性能等因素引起的图像畸变。 进过预处理后，还要对资料进行存贮，这是为了 方便用户查询而建的资料数据库及自动检索系统。,4.信息分析应用系统 信息分析应用系统是用户为一定目的而应用遥感信息时所采取

6、的各种术，主要包括遥感信息的选择技术、应用处理技术、专题信息提取技术等等。,信息分析应用系统,卫星上传输下来的图像,三、遥感技术主要特点,1、信息丰富、真实、新颖 丰富：具有地表景观的全部内容，它既有地质、地理方面的信息，又 有农林、水文自然资源等方面的信息。 真实：不受地质人员业务水平和工作程度的影响。 新颖：资源卫星每隔18天覆盖地球一遍，可获得最新的情报资料，随时监测和发现自然界的变化。 2、获取信息的速度快、精度高、成本低 速度快：一般编制一幅1:100万比例尺地图需十年，美国制作加利福尼亚的1:100万比例尺地图，从接收陆地卫星象片到成图只需15天。,优点,精度高：经过精加工处理后的

7、象片，可保证精确到100米的距离。可更正已有地图的错误和遗漏。 成本低：一方面卫星送入轨道，不需动力，另一方面卫星成本与收益相比，经济价值高。卫星1号投资2亿美元，社会效益价值远比此数高。 3、获取信息受条件限制少 不受国界和地理条件的限制。 4、获取信息的手段多、信息量大,缺点,1、比例尺小、轨道固定 2、云层遮盖 3、象片比例尺随轨道高度变化,（四）遥感技术的特点 1、空间特性（探测范围大） 视野辽阔，具有宏观特性 2、波谱特性（信息丰富） 探测波段从可见光向两侧延 伸，大大扩展了人体感官的功能 3、时相特性（周期短） 高速度，周期性重复成像 4、收集资料方便，不受地形限制 5、经济特性

8、工作效率高，成本低，一次成像，多方受益 6、数字处理特性 使其与计算机技术融合在一起，实现了 多元信息的复合 正是遥感技术有以上特点，使其应用范围十分广泛。广泛应 用于测绘、国土资源调查、农业生产、环境监测、城市规划、军 事侦察等许多领域。,第二节 遥感的特性及分类,一、遥感的特性：,遥感的特性,空间特性,光谱特性,时相特性,视域范围大， 具有宏观特性。,探测波段从可见光向两侧延伸，扩大了人们对地物特性的研究。,能够周期成象，有利于动态监测和研究。,二 、遥感及遥感数据的分类 1、遥感分类,按运载工具分：,按电磁波波段分：,地面遥感、航空遥感、航天遥感,可见光遥感、红外遥感、微波遥感,按遥感资

9、料获取方式和传感器工作方式：,遥 感 分 类,成象方式,非成象方式,被动式,主动式,光学摄影,扫描成象,宽频单波段摄影,多波段摄影,对象扫描,对物扫描,黑白摄影,彩色摄影,多镜头象机摄影,单镜头象机摄影,特定波段扫描,多波段扫描,推帚式扫描,机械扫描,1 按遥感平台分类 (1)航天遥感 高度大于80km.卫星、飞船、火箭、航天飞机 (2)航空遥感 高度小于80km.飞机、气球 (3)地面遥感 平台放在地面上的遥感.遥感车、船、塔 2 按遥感媒介分类 (1)电磁波遥感 以电磁波为信息传播媒介的遥感 (2)声波遥感 以声波为信息传播媒介的遥感 (3)力场遥感 以重力场、磁力场、电力场为媒介的遥感

10、(4)地震波遥感 以地震波为媒介的遥感,3 按辐射源分类 (1)被动遥感(无源遥感):探测仪器直接接收记录地物反射来自太阳的电磁波或地物自身发射的电磁波，即电磁波来自天然辐射源太阳或地球。 (2)主动遥感(有源遥感):传感器本身携带的人工电磁辐射源向地物发射一定能量的电磁波，然后接收从地物反射回来的电磁波。 4 按电磁波波段分类 (1)紫外遥感：用摄影方式探测目标物的紫外波段。 (2)可见光遥感：用太阳辐射的可见光波段，如航空摄影。 (3)红外遥感：用红外波段探测目标物，如近红外摄影，红外扫描 (4)微波遥感：使用人工发射的微波段，如侧视雷达成像，微波辐 射测量。 (5)多波段遥感：利用遥感通

11、道传感器对同一地面景物进行多波段 同步成像（可见光红外）。,5 按获取资料类别分类 (1)成像方式遥感 能获取遥感对象的图像的遥感。 (2)非成像方式遥感 不能获取遥感对象的图像的遥感,如扫描的辐 射计只能得到一些数据（曲线）而不能成像 6. 按成像方式分类 (1)摄影遥感：以光学摄影进行的遥感。 (2)扫描方式遥感：以扫描方式获取图像的遥感。 7. 按应用领域分类 地质遥感、地貌遥感、农业遥感、林业遥感 草原遥感、水文遥感、测绘遥感、环保遥感 灾害遥感、城市遥感、土地利用遥感、海洋遥感 大气遥感、军事遥感,资源遥感：调查自然资源状况和监测再生资 源的动态变化。,环境遥感：,城市遥感,南京市东

12、部仙林大学城规划区水系分布图,仙林大学城规划区区位及边界特征,仙林大学城规划区地形地貌图,仙林大学城规划区绿地主体空间分布图,仙林大学城规划区丘陵体系图,仙林大学城规划区采矿宕口集中分布图,南京市东部TM遥感图象（543波段假彩色合成）,南京市东部TM遥感图象（321波段真彩色合成）,某市年卫星遥感图片，黄色图斑为新增建设占用非耕地，红色图斑为新增建设占用耕地。,该市年的对照图。,2、遥感数据分类,离散数据,在不同地点或不同时间用波谱仪 或辐射仪所测得的数据。,连续数据,通过光学或雷达成象系统使照相胶片对某一块 地面进行瞬时曝光记录下来的数据。,临接数据,在很短的时间内用扫描仪或其它具有扫描读

13、出 步骤的仪器（如反束光导摄像机）对同一块地 面的相邻部分依次探测所获得的一套数据。,一、农林遥感的目的,其目的是及时地获取较大面积上有关农作物、森林、草 原、水生物及其生态环境的信息，从而利用它们来进行资源 清查、规划经营和监测防灾。,农林遥感的对象由于观测时间 不同呈现具有一定规律的季节变化。,农林植物个体细部在航空航天象 片或影响上往往无法分辨，它们被整 和为以象元或分辨单元为单位的整体。,季节性（时间特点）,整和性（空间特点）,第三节 农林遥感的目的和特点,二、农林遥感的特点,全国冬小麦长势遥感监测分布图,第四节 遥感发展的概况,一 、国外遥感发展的概况 遥感这个术语是美国海军研究局的

14、伊普鲁伊特（Erelyn Pruitt）最早提出来的。1962年在美国密执安大学威罗兰实验所召开的第一次国际环境遥感讨论会后被普遍采用。 遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象、林业等领域。成为一门实用的、先进的空间探测技术。,数字清华,遥感技术的发展历程遥感技术的发展历程 （一）早期阶段（航空摄影阶段） 从1839年到1937年 （二）中期阶段（彩色摄影和非摄影方式） 从1937年到1960年 （三）近期阶段（航天遥感

15、） 从六十年代到现在，可称为航天遥感阶段,二、我国遥感发展的概况,起步晚,发展快,成果多,三、当代遥感技术发展的趋势,从定性向定量,从静态向动态,从试验向产业,遥感技术发展简史,1957 年 10 月 4 日 ，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地球 和探索宇宙奥秘进入了新的纪元；1960 年开始，美国发射了 Television Infrared Observation Sattellite(TIROS-1) 和 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA-1) 太阳同步气象卫星，开始利用航天器对地球进行长期

16、观测；1960 年美国人 Evelyn Pruitt 提出遥感一词；1972 年 ERTS-1 发射（后改名为 Landsat-1 ），装有 MSS 传感器，分辨率 79 米 ，标志着遥感进入新阶段；,遥感技术发展简史,1982 年 Landsat-4 发射，装有 TM 传感器，分辨率提高到 30 米 ； 1986 年法国发射 SPOT-1 ，装有 PAN 和 XS 遥感器，分辨率提高到 10 米 ； 1988 年 9 月 7 日 中国发射的第一颗 “ 风云 1 号 ” 气象卫星，其主要任务是获取全球的昼夜云图资料及进行空间海洋水色遥感试验；1999 年美国发射 IKNOS ，空间分辨率提高到

17、 1 米 ； 1999 年 10 月 14 日 中国成功发射资源卫星 1 号；,1972年7月23日：美国第一颗资源技术卫星升空； 1986年2月：法国发射了SPOT1号地球观测实验卫星； 1992年：欧洲遥感卫星一号ERS1升空； 1992年2月11日：日本第一颗地球资源卫星升空； 1987年3月17日：印度遥感卫星IRS1A发射成功； 1995年11月：加拿大的雷达卫星RADARSAT发射成功； 1995年：俄罗斯发射RESOURS02卫星； 1999年10月14日：中巴合作的“资源一号”卫星CBERS升空 1999年9月24日：美国IKONOS卫星2号发射成功 2001年10月18日：美

18、国QUICKBIRD升空,以上这些卫星多数已进入商业运行阶段，众多商业遥感卫星 的应用使航天遥感技术进入了全面发展和应用的新阶段。 值得指出的是，遥感应用技术的发展已经逐步地从利用单一 波段的遥感资料进行分析、应用，向利用多平台、多波段、多 光谱、多时相的遥感资料进行综合分析、应用发展；从对资源 与环境的定性调查与制图，向定量分析、评价和预测发展；从 对各种事物与过程表面现象的描述，向对其内在规律的探测发 展；从为各部门的常规管理提供基础资料，向为科学化现代化 管理建立各种信息数据库和地理信息系统发展。 实践证明，遥感信息应用技术已经显示出它的明显效益和巨大 潜力。,四、现代遥感技术发展的趋势

19、与展望 遥感技术正在进入一个能够快速准确地提供多种对 地观测海量数据及应用研究的新阶段，它在近一二十年 内得到了飞速发展，目前又将达到一个新的高潮。这种 发展主要表现在以下几个方面：,（一） 多分辨率多遥感平台并存，空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率普遍提高 目前，国际上已拥有十几种不同用途的地球观测卫星系统，并拥有全色0.85m，多光谱3.330 m的多种空间分辨率。遥感平台和传感器已从过去的单一型向多样化发展，并能在不同平台上获得不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像。民用遥感影像的空间分辨率达到米级，光谱分辨率达到纳米级，波段数已增加到数十甚至数百个，回归周期达到几天甚至十几个

20、小时。例如，美国的商业卫星ORBVIEW可获取1m空间分辨率的图像，通过任意方向旋转可获得同轨和异轨的高分辨率立体图像；美国EOS卫星上的MODISN传感器具有35个波段；美国NOAA的一颗卫星每天可对地面同一地区进行两次观测。随着遥感应用领域对高分辨率遥感数据需求的增加及高新技术本身发展的可能性，各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势。,(二)新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感迅速发展 遥感在短短不到40年的时间里，无论在理论、技术和应用方面均得到了迅猛发展。20世纪的后半叶，不断研制出新型传感器，未来诸多领域倾向于合成孔径雷达、成像光谱仪的广泛应用。 微波遥感技术是近十几年发展起来的具

21、有美好应用前景的主动式探测方法。微波具有穿透性强、不受天气影响的特性，可全天时、全天候工作。微波遥感采用多极化、多波段及多工作模式，形成多级分辨率影像序列，以提供从粗到细的对地观测数据源。成像雷达、激光雷达等的发展，愈来愈引起人们的关注。例如，美国实施的航天飞机雷达地形测绘使命即采用雷达干涉测量技术，在一架航天飞机上安装了两个雷达天线，对同一地区一次获取两幅图像，然后通过影像精匹配、相位差解算、高程计算等步骤得到被观测地区的高程数据。,高光谱遥感的出现和发展是遥感技术的一场革命。它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。高光谱遥感的发展，从研制第一代航空成像光谱仪算起已有2

22、0多年的历史，并受到世界各国遥感科学家的普遍关注。但长期以来高光谱遥感一直处在以航空为基础的研究发展阶段，且主要集中在一些技术发达国家，对其数据的研究和应用还十分有限。近年来情况出现了转机，1999年末第一台中分辨率成像光谱仪(MODIS) 随美国EOS AM1平台进入轨道，“新千年计划”第一星EO1携带两种高光谱仪随后进入了太空。此外，欧空局的中分辨率成像光谱仪(MERIS)、日本ADEOS2卫星的全球成像仪(GLI)以及美国轨道图像公司的轨道观察者4号(ORBVIEW4)均相继升空。一个高光谱群星灿烂的局面将展现在我们面前，对它的深入研究正处在突破的前夕。,(三)遥感的综合应用不断深化 目

23、前，遥感技术正经历着一场质的变化，综合应用的深度和广度不断扩展，表现为从单一信息源分析向包含非遥感数据的多源信息的复合分析方向发展；从定性判读向信息系统应用模型及专家系统支持下的定量分析发展；从静态研究向多时相的动态研究发展。 地理信息系统为遥感提供了各种有用的辅助信息和分析手段，提高遥感信息的识别精度。另外，通过遥感的定量分析，从区域专题研究向全球综合研究发展，实现从室内的近景摄影测量到大范围的陆地、海洋信息的采集乃至全球范围内的环境变化监测。多时相遥感的动态监测，获取我国当前城市化过程、耕地面积减少和生态环境变化的基本资料。 与此同时，国际上相继推出了一批高水平的遥感图像处理商业软件包，用以实现遥感的上述综合应用。其主要功能包括影像几何纠正与辐射校正、影像处理与分析、遥感制图、地理信息分析、可视化空间建模等。,(四)商业遥感时代的到来 随着卫星遥感的兴起，计算机与通讯技术的进步以及冷战 时期军事情报部门的需要，数字成像技术有了极大的提高。世 界各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫 星，并逐步向商用