1、遙 感 概 論任課教師：陳梅花手機：670018E-mail: 主要內容主要內容遙感概念和遙感技術系統遙感的物理基礎遙感數據的獲取和遙感圖像特征遙感圖像處理遙感圖像解譯遙感應用教學組織主要教學環節和學時分配總 學 時：50學時理論教學：43學時實驗教學：7學時教學方式：以課堂講授為主結合多媒體演示和上機實驗進行學習考核方式：平時成績 20% （出勤、作業、實驗報告）期中考試 20%期末考試 60%教學目的理解遙感基本概念和技術體系，了解遙感技術發展的前沿動態理解遙感的物理基礎理解幾種遙感成像方式的原理，掌握遙感圖像特征掌握遙感數字圖像處理的主要原理和方法理解遙感圖像解譯的原理，掌握典型遙感圖像

2、的判讀方法以及遙感圖像的計算機分類方法了解遙感信息的應用具備一定的實驗技能和遙感軟件的應用能力初步具備解決遙感技術實際應用基本問題的能力教學要求上課認真聽講，記筆記，不懂的地方及時提出或課后查閱相關資料認真完成課后作業認真完成實驗報告并按時上交自覺閱讀課后參考書目參考資料 教材和參考書目參考資料 遙感網站國家遙感中心 http:/中國科學院遙感應用研究所 http:/中國科學院遙感衛星地面站 http:/cs_cn/cshome.asp北京大學遙感與地理信息系統研究所 http:/北京大學遙感概論國家級精品課程:8080/greatcourse/index1.htm武漢大學遙感原理與應用國家精

3、品課程/jpkc2005/rsgis/index.html南京師范大學遙感概論精品課程 4/dky/8/index.htm魯東大學遙感概論精品課程:81/opencourse.asp?username=c006&kcm=遙感概論第一章 緒論 本章主要內容：遙感的基本概念遙感技術系統遙感的分類遙感的特點遙感的發展簡史我國遙感的發展概況當前遙感發展的主要特點和趨勢遙感在地理學中的作用和意義遙感的應用1 什么是遙感遙感一詞來自英語Remote Sensing， 即“遙遠感知”中國古代：千里眼（物體、光、眼睛）順風耳（聲音、空氣、耳朵）1 什么是遙感字面理解：遙遠的感知（Remote Sensing，

4、RS）廣義遙感：泛指各種非接觸的、遠距離的探測技術 電磁波遙感（光、熱、無線電波） 力場遙感（重力、磁力） 聲波遙感 地震波遙感 空對地 地對空 空對空物理探測用傳播信息的載體或媒介來定義用目標與觀測者的相對位置關系來定義1 什么是遙感狹義遙感：應用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質及其變化的綜合性探測技術 感知什么：地物目標的電磁波特性 怎樣感知：使用探測儀器，不與目標相接觸 為什么感知：揭示物體的特征性質及其變化1 什么是遙感辨析三個概念：遙測：對被測物體某些運動參數和性質進行遠距離測量的技術，分為接觸測量和非接觸測量遙控：遠距離

5、控制目標物運動狀態和過程的技術遙感：常常綜合運用遙測和遙控兩種技術2 遙感技術系統遙感技術系統：是一個從地面到空中直至空間，從信息收集、存儲、傳輸處理到分析判讀、應用的完整技術系統遙感技術系統的組成信息源信息的獲取信息的記錄和傳輸信息的處理信息的應用2 遙感技術系統衛星傳感器信息接收、處理用戶制圖實況調查分析判斷物體 （1）信息源（2）信息獲取（3）信息接收（4）信息處理（5）信息應用2 遙感技術系統圖 遙感技術系統的組成2 遙感技術系統信息源任何地物都可以發射、反射和吸收電磁波信號，都是遙感信息源目標物與電磁波發生相互作用，會形成目標物的電磁波特性，這為遙感探測提供了獲取信息的依據 2 遙感

6、技術系統信息的獲取地物空間信息主要由搭載在遙感平臺上的傳感器來獲取傳感器：接收、記錄地物電磁波特征的儀器，主要有：掃描儀、雷達、攝影機、攝像機、光譜輻射計等遙感平臺：裝載傳感器并能使其正常工作的工具，主要有：地面平臺、空中平臺、空間平臺MSS傳感器、TM傳感器遙感平臺2 遙感技術系統信息的記錄和傳輸傳感器接收到目標地物的電磁波信息，記錄在數字介質或膠片上膠片由人或回收艙送至地面回收（航空/近地面遙感數據）數字介質上的信息可通過衛星上的微波天線傳輸給地面衛星接收站（航天遙感數據） 地面衛星接收站：接收、處理、存檔、分發各類地球資源遙感衛星數據并進行相關技術研究，為遙感應用提供數據服務2 遙感技術

7、系統遙感信息處理定義：運用光學儀器和計算機設備對所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理的技術過程類別：校正處理增強處理融合處理分類處理目的：通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，歸納出被探測目標物的影像特征，然后依據特征從遙感信息中識別并提取所需的有用信息2 遙感技術系統遙感信息應用信息應用：指專業人員按不同的目的將遙感信息應用于各業務領域的使用過程基本方法：將遙感信息作為地理信息系統的數據源，供人們對其進行查詢、統計和分析利用應用領域：自然資源調查、環境監測、地質礦產勘探、地圖測繪、軍事以及城市建設和管理等3 遙感的分類按遙感平臺分類按傳感器探測波段分類按傳感

8、器工作方式分類按應用領域分類3 遙感的分類按遙感平臺分類（航天、航空、地面遙感）航天遙感軌道衛星載人飛船 （500 km)航天飛機 （300 km)探空火箭 （100-650 km)地球同步衛星太陽同步衛星長壽命(500-1000 km)（36000 km）短壽命(150-500 km)地面遙感高塔 （300m)車船 （30m)觀測架（幾米）航空遙感飛機氣球飄浮氣球 （50km）系留氣球 （15km）中空飛機 （9-15km）低空飛機 （9km）遙感平臺高度用途備注靜止衛星36，000km定點地球觀測GMS地球觀測衛星5001000km定期地球觀測Landsat航天飛機240350km不定期觀

9、測無線探空儀100m-100km各種調查探空氣球高空噴氣機1000012000m偵察，大范圍調查中低空飛機5008000m航空攝影測量飛艇5003000m空中偵察直升機1002000m攝影測量無線遙控飛機500m以下各種調查牽引飛機50500m牽引滑翔機系留氣球800m以下縮道1040m遺跡考古調查吊車550m近距離攝影測量地面遙感030m地面實況調查3 遙感的分類按傳感器探測波段分類可見光遙感(0.38-0.76m)：收集和記錄目標物反射的可見光輻射能量，傳感器有：攝影機、掃描儀、攝像儀等紅外遙感(0.76-1000m)：收集與記錄目標物反射與發射的紅外能量，傳感器有：攝影機、掃描儀等微波遙

10、感(1mm-1m)：收集和記錄在微波波段的反射能量，傳感器有：掃描儀、微波輻射計、雷達、高度計等紫外遙感(0.05-0.38m)：收集和記錄目標物在紫外波段輻射能量多光譜遙感：把地面輻射范圍較寬的連續的電磁波譜，分割成若干個窄的光譜帶，分別同步加以探測，得到同一目標不同波段的多幅遙感圖像。傳感器有：多光譜攝影機、多光譜掃描儀和反束光導管攝像儀等3 遙感的分類按傳感器工作方式分類被動遙感：傳感器不向目標發射電磁波，僅被動接收目標物的自身發射和對自然輻射源的反射能量主動遙感：傳感器主動發射一定電磁波能量，并接收目標的后向散射信號成像遙感：傳感器接收的目標電磁輻射信號可轉換成（數字或模擬）圖像非成像

11、遙感：傳感器接收的目標電磁輻射信號不能形成圖像 被動遙感和主動遙感的區別被動方式 掃描(圖像方式)非掃描非圖像方式微波輻射計地磁測量儀重力測量儀傅立葉光譜儀其他圖像方式(照相機)黑白天然彩色紅外彩色紅外其他像面掃描電視攝像機固體掃描儀(CCD)物面掃描光機掃描儀固體掃描儀主動方式 掃描(圖像方式)非掃描(非圖像方式)微波散射計微波高度計激光光譜儀激光高度計像面掃描（被動型相控陣雷達）物面掃描激光水深計激光測距儀微波輻射計真實孔徑雷達合成孔徑雷達3 遙感的分類按應用領域分類土地遙感（Domanial）環境遙感（Environmental）大氣遙感（Atmospheric）海洋遙感（Oceanog

12、raphic）農業遙感（Agricultural）林業遙感（Forestry）水利遙感（Hydrographic）地質遙感（Geological ）4 遙感的特點宏觀性、綜合性多波段性多時相性受地面條件限制少經濟性局限性4 遙感的特點宏觀性、綜合性覆蓋范圍大、信息豐富一景TM影像為185185平方公里影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的4 遙感的特點多波段性可以獲得可見光、紫外、紅外及微波波段的信息波段的延長使對地球的觀測走向了全天候 Space Imaging Space ImagingGreen ReflectanceNIR Reflectance多波段圖像greenredNea

13、r-infra red多波段圖像4 遙感的特點多時相性重復探測，有利于進行動態分析對同一地區重復觀測一次 Landsat 16天SPOT 26天CBERS 4-5天氣象衛星FY-1每天可覆蓋地球2次Las Vegas, 1992Las Vegas, 1986Las Vegas, 19724 遙感的特點受地面條件限制少 對于自然條件惡劣、地面工作難以開展的地區，如高山、冰川、沙漠、沼澤等，或因國界限制不易到達的地區，用遙感，特別是航天遙感方法，則比較容易獲取資料4 遙感的特點經濟性 遙感的費用投入與所獲取的效益，與傳統的方法相比，可以大大地節省人力、物力、財力和時間，具有很高的經濟效益和社會效益

14、4 遙感的特點局限性目前所利用的電磁波還很有限，僅是其中的幾個波段，有許多譜段資源有待進一步開發已被利用的譜段還不能準確反映地物的某些特征，還需要發展高光譜分辨率遙感遙感的探測結果還需要其他手段相配合，特別是地面調查和驗證5 遙感的發展簡史Remote Sensing 的提出：美國海軍研究局的艾弗林普魯伊特于 1960年提出，1961年正式通過發展階段：無記錄的地面遙感階段(1608-1838)有記錄的地面遙感階段（1838-1857）空中攝影遙感階段（1858-1956）航天遙感階段（1957-）5 遙感的發展簡史無記錄的地面遙感階段(1608-1838)1608年 漢斯李波爾賽制造了世界上

15、第一架望遠鏡1609年 伽利略制作了放大3倍的望遠鏡開辟了遠距離觀測的先河5 遙感的發展簡史有記錄的地面遙感階段（1838-1857）1839年 達蓋爾（Daguerre）與尼普斯（Niepce）發明了攝影術，成功的利用膠片進行拍攝1849年 法國的Aime Laussedat制定了攝影測量計劃，成為有目的有記錄的地面遙感發展階段的標志 攝影技術的發明，并與望遠鏡相結合為遠距離攝影J N Niepce (1826, France )The worlds first photographic imageUpper loft of the housePear tree & a patch of s

16、ky showingAnother wing of the houseThe slanting roof of the barn5 遙感的發展簡史空中攝影遙感階段（1858-1956）1858，系留氣球上拍攝法國巴黎的“鳥瞰”相片1860，氣球上拍攝了美國波士頓市的照片1903，飛鴿身上捆綁微型攝像機試驗1903，萊特兄弟發明了飛機航空遙感的萌芽階段1909年，意大利人首次利用飛機拍攝地面照片一戰中，航空照相技術用于獲取軍事情報一戰后，航空攝影用于地形測繪和森林調查與地質調查1930年，美國開始全國航空攝影測量1937年，出現了彩色航空像片擴大了航空遙感定性分析的可能性1942年，紅外黑白航空

17、攝影和紅外假彩色航空攝影首次出現探測波段得到擴展 G F Tournachon (1820-1910), he call himself Nadar. The first-known aerial photograph was obtained from a balloon by a Parisian photographer in 1858 near Paris,France. Intrepid balloon （無畏號），1862 The balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during t

18、he Civil War . Pigeons,1903 A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not ideal platform .Kites , 1906 Figure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence Aerial photograph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake usin

19、g a captive airship consisting of 17 kites. The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level. 1903，Wright Brothers發明了飛機，使航空攝影測量成為可能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 Figu

20、re Vertical photography of World War I trenches in Europe（歐洲戰壕）Aerial photography in World war II Figure Vertical aerial photograph of a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II. 5 遙感的發展簡史航天遙感階段（1957-）1957年10月4日，前蘇聯成功發射了人類第一顆人造地球衛星1960年，美國發射了TIROS-1和NOAA-1太陽同步衛星1972年，美國發射ERTS-1（后改名為

21、Landsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米1982年，Landsat-4發射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米1986年，法國發射SPOT-1，裝有PAN和XS傳感器，分辨率提高到10米1988年9月7日，中國發射第一顆“風云1號”氣象衛星1999年，美國發射IKNOS，空間分辨率提高到1米1999年，美國發射QUICKBIRD-2，空間分辨率提高到0.6米6 我國遙感的發展概況航空攝影測量的發展（50、60年代）航空新型傳感器試驗與系統集成（70年代以來）衛星發射與航天遙感的發展1970年4月24日：東方紅1號1988年9月7日：FY-1-A；1990年9月3日：FY-1-B；

22、1999年5月10日：FY-1-C1997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-C1999年10月14日：中巴地球資源遙感衛星CBERS1中國遙感衛星地面站（1986）美國Landsat法國SPOT加拿大RADARSAT中巴CBERS遙感影像處理從普遍采用國際先進的商品化軟件向軟件國產化邁進探索圖像處理新方法遙感應用在遙感應用領域進行了廣泛的探索和應用試驗研究廣泛滲入各地區和各業務部門，極大地擴展了應用領域完成了一批全國范圍和省、市、自治區范圍的大型應用項目遙感在應用領域取得良好的經濟效益和社會效益遙感研究機構、專業出版物、教育事業

23、遙感研究機構中國空間技術研究院北京市遙感信息研究所武漢大學遙感信息工程國家重點實驗室中國科學院遙感應用研究所、國家遙感應用工程技術研究中心（ IRSA6.1遙感數據處理系統）中國科學院遙感衛星地面站中國林業科學研究院資源信息研究所中國測繪科學研究院（CASM ImageInfo遙感數據處理系統）北京東方泰坦科技有限公司（Titan Image遙感圖像處理軟件V6.0）國內遙感與地理信息主要期刊遙感學報遙感信息國土資源遙感遙感技術與應用武漢大學學報：信息科學版測繪學報測繪通報地理與地理信息科學地理科學進展國內3S論壇GIS帝國 http:/bbs/地理信息系統論壇 http:/bbs/GIS空間

24、站 http:/集思學院 http:/bbs/三思而行 /GIS時代網 http:/index.aspx6 我國遙感的發展概況我國遙感發展的特點：國家的重視和支持，為遙感的快速發展奠定了基礎集中人力、物力重點公關，重點突破全國性、大區域遙感工程的完成，充分顯示了我國遙感的特色和水平7 當前遙感發展的主要特點和趨勢多國發射衛星的局面已經形成7 當前遙感發展的主要特點和趨勢高分辨率小型商業衛星發展迅速雷達衛星遙感日益受到青睞星載主動式遙感的發展，使探測手段更趨多樣化高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發展的核心內容高光譜分辨率傳感器是指既能對目標物成像，又可以測量目標物波譜特性的光學傳感器遙感從定性到

25、定量分析遙感從“定性”向“定量”轉變，定量遙感成為遙感應用的發展熱點遙感信息提取逐步自動化建立適用于遙感圖像自動解譯的專家系統，逐步實現遙感圖像專題信息提取自動化遙感應用不斷深化3S一體化發展8 遙感在地理學中的作用和意義遙感信息已成為地理研究的重要信息源遙感信息的準確性、客觀性遙感信息的實時性與及時性遙感信息的周期性：動態研究遙感信息的多樣性：多波段信息圖像信息與數字化信息二維平面信息與三維空間信息使獲得的信息形成多層次、多方式、多側面全方位，拓寬了地理學研究的深度和廣度8 遙感在地理學中的作用和意義遙感已成為地理研究的重要手段和方法遙感方法改變了地理研究的工作模式遙感方法為地理分析提供了基

26、礎，也為地理分析從定性到定量，從靜態到動態創造了條件遙感與地理信息系統的結合，為地理研究提供了廣闊的發展前景8 遙感在地理學中的作用和意義“3S”技術密切結合RS（Remote Sensing）遙感GIS（Geographical Information System）地理信息系統采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內）與空間和地理分布有關的數據的空間信息系統GPS（Global Position System）全球定位系統利用衛星定位技術快速、實時確定任一地面目標點空間坐標和方位的方法8 遙感在地理學中的作用和意義“3S”技術密切結合三者關系GPS為GIS和RS提供精確的實時定位數據RS是為GIS數據庫更新提供現實信息的手段之一GIS又是RS成果評價空間分析的有效工具3S主要應用領域： 精細農業 數碼城市 防災減災地下管線探測9 遙感的應用資源調查與應用環境監測評價區域分析規劃全球宏觀研究 一、