遥感概论绪论

1、.,遥感概论,.,课程定位及主要内容,课程在专业中的定位 专业基础课程 地表信息获取的重要手段和方法 主要内容 遥感概念和遥感技术系统(第1章) 遥感的物理基础(第2，3章) 遥感数据的获取和遥感图像特征(第47章) 遥感图像处理(第8章) 遥感图像解译(第910章) 遥感应用(第11章),.,教学组织,教学方式： 课堂讲授 上机实验 考核方式： 平时成绩 30% （出勤、作业、实验报告） 期末考试 70%,.,教学目的,理解遥感基本概念和技术体系，了解遥感技术发展的前沿动态 理解遥感的物理基础 理解几种遥感成像方式的原理，掌握遥感图像特征 掌握遥感数字图像处理的主要原理和方法 理解遥感图像解

2、译的原理，掌握典型遥感图像的判读方法以及遥感图像的计算机分类方法 了解遥感信息的应用 具备一定的实验技能和遥感软件的应用能力 初步具备解决遥感技术实际应用基本问题的能力,.,教学要求,上课认真听讲，记笔记，不懂的地方及时提出或课后查阅相关资料 认真完成课后作业 认真完成实验报告并按时上交 自觉阅读课后参考书目,.,参考资料 教材和参考书目,.,参考资料 遥感网站,中国科学院遥感与数字地球研究所 北京大学遥感与地理信息系统研究所 国家精品课程资源网 各种论坛与数据网,.,第一章 绪论,本章主要内容： 遥感的基本概念 遥感技术系统 遥感的特点 遥感的分类 遥感的发展简史,.,1 什么是遥感,遥感一

3、词来自英语Remote Sensing， 即“遥远感知” 中国古代： 千里眼（物体、光、眼睛） 顺风耳（声音、空气、耳朵）,.,1 什么是遥感,字面理解：遥远的感知（Remote Sensing，RS） 广义遥感：泛指各种非接触的、远距离的探测技术 电磁波遥感（光、热、无线电波） 力场遥感（重力、磁力） 声波遥感 地震波遥感 空对地 地对空 空对空,物理 探测,用传播信息的载体 或媒介来定义,用目标与观测者的 相对位置关系来定义,.,1 什么是遥感,狭义遥感：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 感知什么：地

4、物目标的电磁波特性 怎样感知：使用探测仪器，不与目标相接触 为什么感知：揭示物体的特征性质及其变化,.,1 什么是遥感,辨析三个概念： 遥测：对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术，分为接触测量和非接触测量 遥控：远距离控制目标物运动状态和过程的技术 遥感：常常综合运用遥测和遥控两种技术,.,2 遥感技术系统,遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间，从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统 遥感技术系统的组成 信息源 信息的获取 信息的记录和传输 信息的处理 信息的应用,.,2 遥感技术系统,.,2 遥感技术系统,信息源 任何地物都可以发射、反射和吸收电磁波信号，都

5、是遥感信息源 目标物与电磁波发生相互作用，会形成目标物的电磁波特性，这为遥感探测提供了获取信息的依据,.,2 遥感技术系统,信息的获取 地物空间信息主要由搭载在遥感平台上的传感器来获取 传感器：接收、记录地物电磁波特征的仪器，主要有：扫描仪、雷达、摄影机、光谱辐射计等 遥感平台：装载传感器并能使其正常工作的工具，主要有：地面平台、空中平台、空间平台,.,2 遥感技术系统,信息的记录和传输 传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字介质或胶片上 数字介质上的信息可通过卫星上的微波天线传输给地面卫星接收站（航天遥感数据）； 胶片由人或回收舱送至地面回收（航空/近地面遥感数据）,.,地面卫星接收站

6、： 接收、处理、存档、分发各类地球资源遥感卫星数据并进行相关技术研究，为遥感应用提供数据服务,.,中国科学院遥感卫星地面站,.,2 遥感技术系统,遥感信息处理 定义：运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正、分析和解译处理的技术过程 类别： 校正处理 增强处理 融合处理 分类处理 目的：通过对遥感信息的校正、分析和解译处理，掌握或清除遥感原始信息的误差，归纳出被探测目标物的影像特征，然后依据特征从遥感信息中识别并提取所需的有用信息,.,2 遥感技术系统,遥感信息应用 信息应用：指专业人员按不同的目的将遥感信息应用于各业务领域的使用过程 基本方法：将遥感信息作为地理信息系统的数据源，供

7、人们对其进行查询、统计和分析利用 应用领域：自然资源调查、环境监测、地质矿产勘探、地图测绘、军事以及城市建设和管理等,.,3 遥感的特点,宏观性 同一时刻获取大面积数据资料 动态性 快速、周期性地对同一地点连续观测 技术手段多，信息海量 多波段高光谱，低高的分辨率，主动被动， 二维三维 应用领域广泛，经济效益高 美国投入效益比：1：80,.,3 遥感的特点,宏观性 覆盖范围大、信息丰富 一景TM影像为185185平方公里 影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的,.,3遥感的特点,动态性 重复探测，有利于进行动态分析 对同一地区重复观测一次 Landsat 16天 SPOT 26天 CB

8、ERS 4-5天 气象卫星FY-1每天可覆盖地球2次,Las Vegas, 1992,Las Vegas, 1986,Las Vegas, 1972,.,3 遥感的特点,技术手段多，信息海量 可以获得可见光、紫外、红外及微波波段的信息 波段的延长使对地球的观测走向了全天候,., Space Imaging, Space Imaging,Green Reflectance,NIR Reflectance,多波段图像,.,green,red,Near-infra red,多波段图像,.,4 遥感的分类,按遥感平台分类 按工作波段分类 按传感器工作原理分类 按资料获取方式分类 波段宽度与波谱的连续性

9、分类 按应用领域分类,.,4 遥感的分类,按遥感平台分类（航天、航空、地面遥感）,航天遥感,轨道卫星,载人飞船 （500 km),航天飞机 （300 km),探空火箭 （100-650 km),地球同步卫星,太阳同步卫星,长寿命(500-1000 km),（36000 km）,短寿命(150-500 km),.,地面遥感,高塔 （300m),车船 （30m),观测架（几米）,航空遥感,飞机,气球,飘浮气球 （50km）,系留气球 （5km）,高空飞机 （15km）,中空飞机 （9-15km）,低空飞机 （9km）,.,.,4遥感的分类,按传感器探测波段分类 紫外遥感(0.05-0.38m)：收

10、集和记录目标物在紫外波段辐射能量 可见光遥感(0.38-0.76m)：收集和记录目标物反射的可见光辐射能量，传感器有：摄影机、扫描仪、摄像仪等 红外遥感(0.76-1000m)：收集与记录目标物反射与发射的红外能量，传感器有：摄影机、扫描仪等 微波遥感(1mm-1m)：收集和记录在微波波段的反射能量，传感器有：扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等,.,4遥感的分类,按传感器工作方式分类 被动遥感：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 主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量，并接收目标的后向散射信号,.,被动遥感和主动遥感的区别,.,4遥感的分类,按遥感资料

11、获取方式分类 成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像 非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像,.,.,.,4遥感的分类,按应用领域分类 土地遥感（Domanial） 环境遥感（Environmental） 大气遥感（Atmospheric） 海洋遥感（Oceanographic） 农业遥感（Agricultural） 林业遥感（Forestry） 水利遥感（Hydrographic） 地质遥感（Geological ） ,.,5 遥感的发展简史,Remote Sensing 的提出： 美国海军研究局的艾弗林普鲁伊特于 1960年提出，1961年正式通过

12、发展阶段： 无记录的地面遥感阶段(1608-1838) 有记录的地面遥感阶段（1838-1857） 空中摄影遥感阶段（1858-1956） 航天遥感阶段（1957-）,.,5 遥感的发展简史,无记录的地面遥感阶段(1608-1838) 1608年 汉斯李波尔赛制造了世界上第一架望远镜 1609年 伽利略制作了放大3倍的望远镜 开辟了远距离观测的先河,.,5 遥感的发展简史,有记录的地面遥感阶段（1838-1857） 1839年 达盖尔（Daguerre）与尼普斯（Niepce）发明了摄影术，成功的利用胶片进行拍摄 1849年 法国的Aime Laussedat制定了摄影测量计划，成为有目的有记

13、录的地面遥感发展阶段的标志 摄影技术的发明，并与望远镜相结合为远距离摄影,J N Niepce (1826, France ) The worlds first photographic image,Upper loft of the house,Pear tree & a patch of sky showing,Another wing of the house,The slanting roof of the barn,.,5 遥感的发展简史,空中摄影遥感阶段（1858-1956） 1858，系留气球上拍摄法国巴黎的“鸟瞰”相片 1860，气球上拍摄了美国波士顿市的照片 1903，飞鸽身

14、上捆绑微型摄像机试验 1903，莱特兄弟发明了飞机航空遥感的萌芽阶段 1909年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片 一战中，航空照相技术用于获取军事情报 一战后，航空摄影用于地形测绘和森林调查与地质调查 1930年，美国开始全国航空摄影测量 1937年，出现了彩色航空像片扩大了航空遥感定性分析的可能性 1942年，红外黑白航空摄影和红外假彩色航空摄影首次出现探测波段得到扩展,G F Tournachon (1820-1910), he call himself Nadar. The first-known aerial photograph was obtained from a balloo

15、n by a Parisian photographer in 1858 near Paris,France.,Intrepid balloon （无畏号），1862 The balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War .,Pigeons,1903 A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not i

16、deal platform .,Kites , 1906 Figure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence Aerial photograph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level.,1903，Wright Brothers发明了飞机，使航空摄影测

17、量成为可能 Engine-powered flight on December 17,1903. It lasted 12 seconds and covered 120 ft.,Aerial photography in World war I,Figure Close-up view of a world war I,Figure Vertical photography of World War I trenches in Europe（欧洲战壕）,Aerial photography in World war II,Figure Vertical aerial photograph o

18、f a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II.,.,5 遥感的发展简史,航天遥感阶段（1957-） 1957年10月4日，前苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星 1960年，美国发射了TIROS-1和NOAA-1太阳同步卫星 1972年，美国发射ERTS-1（后改名为Landsat-1），装有MSS传感器，分辨率79米 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传感器，分辨率提高到10米 1988年9月7日，中国发射第一颗“风云1号”气象

19、卫星 1999年，美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米 1999年，美国发射QUICKBIRD-2，空间分辨率提高到0.6米,.,6 我国遥感的发展概况,航空摄影测量的发展（50、60年代） 航空新型传感器试验与系统集成（70年代以来） 卫星发射与航天遥感的发展 1970年4月24日：东方红1号 1988年9月7日：FY-1-A；1990年9月3日：FY-1-B； 1999年5月10日：FY-1-C 1997年6月10日：FY-2-A；2000年6月25日：FY-2-B； 2004年10月19日：FY-2-C 1999年10月14日：中巴地球资源遥感卫星CBERS1 百度百科：中国航天 ,

20、.,中国遥感卫星地面站（1986） 美国Landsat 法国SPOT 加拿大RADARSAT 中巴CBERS 遥感影像处理 从普遍采用国际先进的商品化软件向软件国产化迈进 探索图像处理新方法 遥感应用 在遥感应用领域进行了广泛的探索和应用试验研究 广泛渗入各地区和各业务部门，极大地扩展了应用领域 完成了一批全国范围和省、市、自治区范围的大型应用项目 遥感在应用领域取得良好的经济效益和社会效益 遥感研究机构、专业出版物、教育事业,.,遥感研究机构 中国空间技术研究院 北京市遥感信息研究所 武汉大学遥感信息工程国家重点实验室 中国科学院遥感应用研究所、国家遥感应用工程技术研究中心（ IRSA6.1

21、遥感数据处理系统） 中国科学院遥感卫星地面站 中国林业科学研究院资源信息研究所 中国测绘科学研究院（CASM ImageInfo遥感数据处理系统） 北京东方泰坦科技有限公司（Titan Image遥感图像处理软件V6.0）,.,国内遥感与地理信息主要期刊 遥感学报 遥感信息 国土资源遥感 遥感技术与应用 武汉大学学报：信息科学版 测绘学报 测绘通报 地理与地理信息科学 地理科学进展,.,国内3S论坛 GIS帝国 地理信息系统论坛 GIS空间站 集思学院 /bbs/ 三思而行 GIS时代网 ,.,6 我国遥感的发展概况,我国遥感发展的特点：,国家的重视和支持，为遥感的快速发展奠定了

22、基础 集中人力、物力重点公关，重点突破 全国性、大区域遥感工程的完成，充分显示了我国遥感的特色和水平,.,7 当前遥感发展的主要特点和趋势,多国发射卫星的局面已经形成,.,7 当前遥感发展的主要特点和趋势,高分遥感发展迅速，多种传感器并存 高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨 遥感从定性到定量分析 遥感从“定性”向“定量”转变，定量遥感成为遥感应用的发展热点 遥感信息提取逐步自动化 建立适用于遥感图像自动解译的专家系统，逐步实现遥感图像专题信息提取自动化 遥感商业化 IKONOS、QUICKBIRD、ORBVIEW、,.,8 “3S”技术,“3S”技术密切结合 RS（Remote Sensi

23、ng）遥感 GIS（Geographical Information System）地理信息系统 采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统 GPS（Global Position System）全球定位系统 利用卫星定位技术快速、实时确定任一地面目标点空间坐标和方位的方法,.,8 “3S”技术,“3S”技术密切结合三者关系 GPS为GIS和RS提供精确的实时定位数据 RS是为GIS数据库更新提供现实信息的手段之一 GIS又是RS成果评价空间分析的有效工具 3S主要应用领域： 交通 气象 精细农业 数字城市 防灾减灾 地下管线探测 ,.,9 遥感的应用,资源调查与应用 环境监测评价 区域分析规划 全球宏观研究,.,一、资源调查方面的应用,在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测 土地利用类型调查 精细农业 作物估产 “三北”防护林遥感综合调查,.,.,一、资源调查方面的应用,遥感在地质矿产方面的应用 客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造，地质找矿，工程地质、地震地质、水