遙感地質學 教學大綱課程編號：210314 學時：56 學分：3編寫單位或編寫人：資源學院 史繼忠審 核 人：制定（或修訂）時間：2006年6月16日遙感地質學課程簡介及教學大綱一、課程概述1、課程性質：遙感技術是當今國際上異常活躍，發展日新月異的高新科技領域，是構筑“數字地球”不可或缺的強大核心技術，現已發展到推廣應用階段,在眾多的專業領域得到廣泛應用,已成為自然資源調查、地質科學研究的全新技術方法。在我國也深入到國民經濟和社會發展的眾多領域，在國家資源環境調查、重大自然災害監測、城市規劃與管理、海洋勘察、國家安全等方面發揮著越來越重要的作用。遙感地質學是遙感與地學交叉的邊緣科學，是一門以傳播圖像科技知識為主的專業課程，具有明顯的應用技術學科特點，是地質類各專業的技術方法課。資源勘查工程專業的專業課。2、課程教學的目標：通過教學，應使學生了解遙感圖像是一種重要的地學信息源，掌握遙感圖像的基本特性和遙感地質學的基本原理，具有運用遙感圖像進行地質解譯(加強運用GIS軟件、遙感圖像處理軟件與目視解譯結合，進行人機交互計算機屏幕解譯)的基本技能，熟悉遙感地質工作的基本程序和方法，能在區域地質調查、礦產普查及其它地質工作中運用遙感圖像進行地質解譯和地學分析。3、課程的適用專業與年級： 資源勘查工程專業 三年級 4、課程的總學時要求：56學時5、本課程與其他課程的聯系與分工：本課程的預修課程：高等數學 大學物理 計算機基礎 線性代數 概率論 地質學基礎 巖石學 地層學 構造地質學 礦床學二、課程內容1、課程內容：第一章 緒論學習目的和要求： 了解遙感技術、遙感地質學的基本概念、內容和特點。了解國內外遙感科學和遙感地質學發展歷史與前景。重點和難點： 遙感、遙感信息、遙感技術系統組成、遙感技術分類；遙感地質學的定義、研究對象、目的、內容和方法。第一節 基本概念一 遙感二 遙感信息三 遙感技術系統 1 遙感平臺2 遙感器3 遙感信息接收與預處理系統4 遙感資料分析解譯系統四 遙感技術分類1 根據電磁輻射源（被動遙感、主動遙感）2 根據遙感平臺（地面遙感、航空遙感、航天遙感）3 根據遙感器工作波長（紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多波段遙感）五 遙感技術特點1 視域寬廣2 直觀可視3 客觀真實4 定時定位觀測5 資料的可處理性第二節 遙感地質學一 定義二 研究對象與目的三 研究內容四 研究方法第三節 遙感科學和遙感地質學發展歷史與前景遙感技術發展軌跡及發展方向第二章 遙感基本原理學習目的和要求： 強調電磁波理論是遙感技術和遙感圖像解譯的理論基礎。 了解遙感的主要電磁輻射源（太陽輻射、大地輻射）、大氣對電磁輻射傳輸的影響、大氣窗口、常用大氣窗口與遙感波譜通道、地物反射波譜和發射波譜特性、色度學基本知識。重點和難點：本章的重點是太陽輻射、大氣窗口、地物波譜特性，難點是色度學基本原理，需通過多媒體等直觀教學及教具演示實驗加強效果。 第一節 電磁波的基本特征（課前復習）第二節 遙感電磁輻射源一 物體的熱輻射二 太陽輻射和大地輻射1 太陽輻射2 大地輻射第三節 大氣對電磁輻射傳輸的影響一 大氣基本組成二 大氣對電磁輻射傳輸的影響1 大氣散射2 大氣吸收3 大氣反射三 大氣窗口與遙感波譜通道1 大氣窗口2 常用大氣窗口與遙感波譜通道第四節 地物波譜特性一 反射波譜二 發射波譜三 幾種地物的波譜特性四 地物波譜的時間效應和空間效應第五節 色度學基本知識一 色光二 色覺三 彩色三要素1 色別2 明度3飽和度四 三原色光原理1 三原色光2 三原色光原理3 色光混合方法4 色光混合規則五 色度圖六 色彩空間七消色與彩色的轉化七實驗一 三原色光原理 第三章 遙感圖像類型與特性學習目的和要求：本章介紹遙感圖像（遙感信息）的獲取過程，成像遙感技術系統主要組成部分的工作原理（如：遙感器等）、典型遙感圖像及其特性，正確理解不同遙感圖像的信息內涵，以在工作中能正確選擇和使用遙感圖像。重點和難點：本章是本課程的核心，是遙感地學應用的基礎。重點是遙感器的基本組成、工作原理、特性參數，不同攝影方式與掃描方式遙感器的成像機理，光學攝影像片、光機掃描圖像、固體自掃描圖像、成像雷達圖像等的特性（空間特性、波譜特性、時間特性）。第一節 成像遙感技術系統一 遙感平臺1 地面平臺2 航空平臺3 航天平臺 衛星軌道參數與軌道類型；衛星運行姿態；3. 常見地球資源遙感衛星簡介 二遙感器1 遙感器的基本組成及工作原理 收集系統；探測系統；信號轉換系統；記錄系統（信息載體感光材料、磁帶、CD、DVD等）2 遙感器的特性參數 空間分辨率；波譜分辨率；輻射分辨率；時間分辨率3 遙感器的類型及成像原理 1. 攝影方式遙感器（幀幅式航空攝影機、多波段攝影機、全景式攝影機） 2掃描方式遙感器（多波段掃描儀、熱紅外掃描儀、固體自掃描儀、天線掃描儀） 三遙感地面接收站 四遙感信息的傳輸 直接回收； 視頻數據傳輸 五遙感圖像的種類六. 遙感圖像的基本屬性 波譜特性； 空間特性； 時間特性第二節 光學攝影像片特性一. 幀幅式攝影像片特性1 航空像片的種類2 航空像片的地面覆蓋與影像重疊3 航空像片的空間特性1 投影性質及比例尺2 地形起伏引起的像點位移與影像畸變3 空間分辨率4 立體觀察4 航空像片的波譜特性5 航空像片的影像質量評定二. 全景式攝影像片特性1 全景像片的空間特性2 全景像片的波譜特性 第三節 光機掃描圖像特性一光機掃描圖像的空間特性1 地面覆蓋與影像重疊2 瞬時視場與圖像像元1 瞬時視場、地面分辨率、比例尺2 像元的形成與影像數字化3 投影性質4 地球自轉引起的影像歪斜畸變二. 光機掃描圖像的波譜特性1 光機掃描影像（數據）的波譜意義2 MSS、TM影像的波譜分辨率與多波段效應3 熱紅外掃描影像的波譜特性1 熱影像的色調特征2 熱影像的熱暈效應與熱陰影3 熱影像的波譜分辨率4 熱影像的溫度分辨率三. 遙感影像的時間特性（多時相效應） 第四節 固體自掃描圖像特性一 HRV成像特點1 垂直觀察推掃成像2 傾斜觀察推掃成像二HRV圖像特性1 HRV影像空間特性1 投影性質與比例尺2 地面分辨率2 HRV影像波譜特性第五節 成像雷達圖像特性一 成像雷達圖像的空間特性1 近距離壓縮2 透視收縮3 雷達疊掩4 雷達陰影二成像雷達圖像的波譜特性1 成像雷達的工作波長2 成像雷達的俯角3 成像雷達的極化方式4 地物表面粗糙度5 地物的復介電常數6 角反射器效應實習一 光學攝影像片特性認識實習二 掃描圖像特性認識（資源衛星遙感圖像多媒體演示） 第四章 遙感圖像處理學習目的和要求：了解遙感圖像處理是把由遙感器接收到的原始信息作適當的技術加工，制成有一定精度和質量的圖像，以及從中提取有用信息的過程，是遙感地質工作的重要組成部分。了解對預處理產品進行再加工，以提高其分辨效果或提取對特定專業有用的專題信息的分析解譯處理技術。對常用的光學圖像處理方法和數字圖像處理方法的原理、實現技術、應用效果有一定的了解。重點和難點：光學圖像處理的概念，多波段遙感圖像假彩色合成法。數字圖像的概念、遙感圖像數字處理的內容及特點，遙感數字圖像處理系統組成及遙感圖像處理軟件基本處理功能。常用遙感數字圖像增強處理方法：反差增強、彩色增強、比值增強、卷積增強。常用遙感數字圖像分類處理：非監督分類、監督分類。概述第一節 遙感圖像光學增強技術一. 光學圖像處理二. 光學彩色合成第二節 遙感圖像數字處理一. 數字圖像與圖像數字化1.模擬圖像 2.數字圖像二. 數字圖像處理. 數字圖像處理通用方法 1.點處理 2.鄰域處理. 遙感數字圖像處理主要內容1.恢復處理-預處理2.增強處理 .波譜信息增強 .空間信息增強3.融合處理-多源信息復合 數據融合 圖像融合 4.分類處理 1 數字圖像常用統計量及其意義2 圖像分類的依據3 圖像分類處理的實質4 圖像分類處理的步驟5 圖像分類處理的方法6 圖像分類技術（程序）三. 遙感圖像數字處理系統.硬件構成 .外圍設備 .軟件-主要功能實驗二 遙感圖像光學處理實習三 遙感圖像數字處理（遙感圖像處理軟件基本功能操作）第五章 地質解譯標志與遙感圖像地學分析方法學習目的和要求：正確認識遙感圖像的地質解譯標志是進行巖性、構造、礦產、地貌及其它地質解譯的依據。了解遙感圖像的地質解譯方法及原則，了解基本的遙感圖像地學分析方法。重點和難點：遙感圖像的地質解譯及解譯標志的概念、地質解譯標志的種類、遙感圖像的地質解譯方法及原則。充分理解解譯標志的可變性和局現性。第一節 概述圖像工程圖像獲取 圖像處理 圖像分析 圖像理解1 解譯2 遙感圖像解譯 3 影像特征 4 解譯標志5 地質解譯標志6 遙感圖像地質解譯7 地質解譯的目的和要求第二節 地質解譯標志1. 地物的幾何形態 形狀和大小2. 色調與色彩3. 陰影4. 影像結構5. 紋形圖案6. 地貌7. 水系類型和水系分析8. 植被9. 水文10. 土壤11. 人工活動遺跡第三節 解譯標志的可變性和局限性第四節 遙感圖像的地學解譯方法和原則一 地質解譯方法1 思想方法（直判法、對比法、邏輯推理法）2 技術方法（目視解譯法、光學增強解譯法、數字處理解譯法；GIS、遙感圖像數字處理與目視解譯結合，人機交互計算機屏幕解譯）二地質解譯原則1 綜合解譯、綜合分析2 總體觀察指導細部解譯3 先易后難、循序漸進第五節 遙感圖像地學分析簡介實習四 地質解譯標志認識與地形地物解譯（遙感圖像處理軟件）第六章 遙感圖像巖性解譯、地層分析與編圖學習目的和要求： 初步掌握常見沉積巖與巖漿巖的波譜特性及影像特征，熟悉變質巖和地層接觸關系的解譯標志。了解影像地層單位與地質填圖中的地層單位的關系，建立相對地層層序的意義。學會運用GIS軟件、遙感圖像處理軟件編繪矢量數字解譯地質圖的方法。重點和難點： 三大巖類的波譜特性及典型影像特征。影像地層單位與地層層序的建立及其意義。地層接觸關系的解譯。第一節 三大巖類主要影像特征一 三大巖類波譜特性及色調特征1 巖漿巖2 沉積巖3 變質巖二影響巖石波譜特性及色調特征的因素1 巖石成分和結構構造2 巖石的理、化性質3 巖石所處自然地理條件三. 三大巖類的圖形特征1 巖漿巖2 沉積巖3 變質巖第二節 巖性識別方法與解譯要領一 巖性解譯要領1 目視解譯是巖性解譯的基本方法2 中、高空間分辨率圖像是目視解譯的基本資料3 充分利用對比提高解譯能力4 正確選擇巖性解譯典型樣區5 充分利用地物波譜資料6 利用多波段超多波段高波譜分辨率、多平臺遙感資料識別巖性二巖性識別的主要方法1 利用多波段遙感資料2 利用巖石熱慣量3 利用高波譜分辨率的超多波段成像波譜儀資料4 利用圖像的水系、影紋和結構等解譯標志5 利用多源地學信息資料第三節 地層分析一. 遙感地層單位與地層劃分二地層角度不整合接觸關系的解譯三巖相變化的研究四遙感地質圖件的編制（運用GIS軟件、遙感圖像處理軟件編繪矢量數字解譯地質圖）實習五 沉積巖解譯與遙感地層分析（GIS軟件、遙感圖像處理軟件，人機交互）實習六 巖漿巖解譯 變質巖解譯（GIS軟件、遙感圖像處理軟件，人機交互）第七章 遙感圖像構造解譯與編圖學習目的和要求： 遙感圖像構造解譯是地質解譯的重要內容。應掌握巖層產狀判斷、褶皺構造和斷裂構造的解譯標志，衛星圖像上線性構造、環形構造、隱伏構造的解譯標志及其在地質找礦工作中的意義。學會編繪矢量數字遙感圖像構造解譯圖。重點和難點： 巖層產狀的判斷及其測定、褶皺構造的解譯、斷裂構造的解譯、巖漿巖構造的解譯、隱伏構造的解譯、線性構造和環形構造的解譯及其構造意義和成因分析。 第一節 面狀地質體產狀解譯一 巖層及地質構造面產狀的解譯標志1 層狀巖石產狀的解譯標志2 塊狀巖石接觸面及斷層面產狀的解譯二遙感圖像上巖層層面或地質構造面產狀量測方法 第二節 不同產狀巖層的解譯一 近水平巖層的解譯二陡傾及近直立巖層的解譯三中等傾斜巖層的解譯第三節 褶皺構造解譯一 褶皺構造解譯的基本任務二褶皺存在的解譯標志1 轉折端2 巖層分布的對稱性3 巖層三角面的分布特征4 色調、圖形5 特殊的水系三幾種按平面形態分類的褶皺解譯標志1 短軸平緩褶皺2 長軸褶皺3 線狀褶皺4 褶皺的平面組合形態四 確定背斜、向斜的解譯標志1 兩翼巖層產狀2 轉折端處巖層產狀3 地貌4 轉折端處水系5 轉折端處單層影像出露寬度6 巖層新老順序 第四節 斷裂構造解譯一 斷裂構造直接解譯標志1 巖石或地層發生位錯2 構造發生位錯3 地層重復或缺失4 直線狀分布的陡崖5 巖體、巖脈、火山口等呈線狀分布二斷裂構造間接解譯標志1 山脊、湖泊、沼澤等發生位錯2 對頭溝的出現3 溝谷、洼地直線分布4 不同地貌區沿直線接觸5 水系特征和地表水系（顯示斷裂存在的水系異常、水體異常）三斷裂構造力學性質的解譯與分析1 壓性斷裂解譯標志2 張性斷裂解譯標志3 扭性斷裂解譯標志4 壓扭性斷裂解譯標志第五節 線性構造、環形構造解譯一 基本概念1 線性影像2 線性構造3 環形影像4 環形構造二研究線性構造和環形構造的意義三線性構造與環形構造表示方法實習六 巖層產狀、褶皺構造解譯（GIS軟件、遙感圖像處理軟件，人機交互）實習八 斷裂構造解譯（GIS軟件、遙感圖像處理軟件，人機交互）2、課程教學內容及學時分配表課程內容學 時 安 排備注總學時講授實習第一章 緒論44第二章 遙感基本原理761第三章 遙感圖像類型與特性20164第四章 遙感圖像處理541有待增加實習學時第五章 地質解譯標志與遙感圖像地學分析方法422第六章 遙感圖像巖性解譯與編圖844第七章 遙感圖像構造解譯與編圖844合 計564016三、教學基本要求1、對本課程講授的基本要求用遙感技術解決地學問題的有關理論、方法、技術、技巧。遙感基本原理、遙感圖像成像機理、遙感圖像特性、遙感圖像處理的基本知識及解譯分析的基本方法；幾種基本解譯對象（地質體、地質現象等）的解譯標志和分析，運用GIS軟件、遙感圖像處理軟件的基本圖像數字處理和矢量數字解譯地質圖的編繪方法；多波段、多平臺、多時相遙感信息、多源地學信息復合、GIS、GPS等技術方法在地學重要領域具體應用的經驗、理論和方法；遙感地學前緣性學科發展動態及新方法技術試驗資料。 2、課程的考核要求1.掌握遙感技術、遙感地質學的基本原理； 2.理解遙感圖像成像機理、遙感圖像基本特性；3.掌握運用GIS軟件、遙感圖像處理軟件進行遙感圖像地質解譯、編繪矢量數字解譯地質圖和綜合分析的基本技能； 4.了解遙感地質工作的基本程序和方法； 5.了解遙感圖像處理的基本原理與方法； 6.了解遙感技術的新進展、新成就。四、課程推薦使用的教材及教學參考資料教材：朱亮璞 主編 遙感地質學 1994 地礦類規劃教材 榮獲地礦部第三屆普通高等學校優秀教材二等獎。校級精品課程：史繼忠 編制 遙感地質學多媒體教學課件（PPT） 史繼忠 編 遙感地質學講稿（數字化）主要參考教材及教學參考資料目錄：1. 朱亮璞等，1981，遙感圖像地質解譯教程，地質出版社。2. 呂斯驊，1981，遙感物理基礎，商務印書館。3. 卓寶熙等，1982,遙感原理和工程地質解澤(上 下)，中國鐵道出版社。4. 馬藹乃，1984，遙感概論，科學出版社。5. 陳華慧，1984，遙感地質學，地質出版社。6. 莊培仁、趙不億，1984，遙感技術及地質應用研究，地質出版社。7. 王長耀等，1985，空間遙感圖像的分析應用，國防工業出版社。8. 張樵英，1986，遙感圖像目視地質解譯教程，地質出版社。9. 陳述彭，1990，遙感大詞典，科學出版社。10. 陳述彭、趙英時，1990，遙感地學分析，測繪出版社。11. 豐茂森，1992，遙感圖像數字處理，地質出版社。12.日遙感研究會 劉勇衛譯, 1993, 遙感精解, 測繪出版社。13. 彭望琭 等編著