遥感概论 主讲：施新程 信阳师范学院城市与环境科学系 464000 教材： 《遥感导论》梅安新等 高等教育出版社 电子教案.

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1 遥感概论 主讲：施新程 信阳师范学院城市与环境科学系 464000 教材： 《遥感导论》梅安新等 高等教育出版社 电子教案

2 内容安排 : 以基础知识、基本理论和实践操作 为主线，比较深的研究性内容不作为本教案的重 点。 本课程目的：使地学、测绘及相关专业的学 生掌握遥感理论和处理遥感数据的方法，在讲解 遥感原理的基础上，侧重于对各种遥感数据、信 息提取方法和信息处理方面的教学，并安排相应 的实习内容，以提高教学效果。 课程说明

3 前言 ：教学目标  掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技 术系统。  掌握常用遥感数据的特征和应用、信息处理、信 息提取的方法。  了解遥感信息的应用。

4 前言 ：教学要求  上课认真听讲，记笔记，有不懂的地方及时提问 或课后查阅资料。  认真、独立完成实习作业，按时上交实习报告 （上机实验的下次上课），成绩将记入总分（占 30% ）。  认真完成课后作业。  自觉阅读课后参考书目。

5 遥 感 导 论遥 感 导 论遥 感 导 论遥 感 导 论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 第四章 遥感图像处理 第四章 遥感图像处理 第四章 遥感图像处理 第四章 遥感图像处理 第五章 遥感图像目视解译与制图 第五章 遥感图像目视解译与制图 第五章 遥感图像目视解译与制图 第五章 遥感图像目视解译与制图 第六章 遥感数字图像计算机解译 第六章 遥感数字图像计算机解译 第六章 第六章 第七章 遥感应用 第七章 遥感应用 第七章 遥感应用 第七章 遥感应用 第八章 3S 技术的集成应用 第八章 3S 技术的集成应用 第八章 3S 技术的集成应用 第八章 3S 技术的集成应用

6 前言 ：教学主要内容 遥感概念及遥感技术系统地物电磁波谱及典型地物特征遥感器与遥感构像的特征数字图像彩色合成原理与遥感图像几何纠正目视解译的方法和遥感图像解译遥感影像的地学分析与应用遥感影象计算机解译的基本方法和关键技术 遥感技术在 3S 技术中的作用

7 前言 ：参考书目 梅安新等. 遥感导论. 北京：高等教育出版社， 2002 彭望琭等. 遥感概论. 北京：高等教育出版社， 2003 胡著智等. 遥感技术与地学应用. 南京：南京大学 出版社， 2001 党安荣等. ERDAS IMAGING 遥感图像处理方法. 北京：清华大学出版社 GIS 空间站（） GIS 空间站（ www.gissky.com ） www.erdas.com

8 第一章 绪论 本章提要 (…) 本章提要 (…) §1 遥感概念 §1 遥感概念 遥感概念 §2 遥感系统 §2 遥感系统 遥感系统 §3 遥感的类型 §3 遥感的类型 遥感的类型 §4 遥感的特点 §4 遥感的特点 遥感的特点 §5 遥感的发展简况 §5 遥感的发展简况 遥感的发展简况 遥感的发展简况 本章主要介 绍遥感概念、 遥感系统、遥 感的类型、遥 感特点及遥感 技术的发展。 本章主要介 绍遥感概念、 遥感系统、遥 感的类型、遥 感特点及遥感 技术的发展。

9 遥感技术是 20 世纪 60 年代发展起来的一门综合 性探测技术。 遥感技术与现代物理学、空间技术、计算机技术、 数学和地理学密切相关。 遥感技术已广泛应用于各种领域，成为地球环境 资源的调查和规划不可缺少的有效手段。 我们身边的遥感有那些？试举例。 §1 遥感概念

10 广义： “ 遥远的感知 ” ，泛指一切无接触的 远距离探测，包括对电磁场、力场、机械 波（声波、地震波）等的探测。 广义： “ 遥远的感知 ” ，泛指一切无接触的 远距离探测，包括对电磁场、力场、机械 波（声波、地震波）等的探测。 遥感定义：是从远处探测感知物体，也就 是不直接接触物体，从远处通过探测仪器 接收来自目标地物的电磁波信息，经过对 信息的处理，判别出目标地物的属性及其 变化的综合性（手段和所用的仪器）探测 技术。 遥感定义：是从远处探测感知物体，也就 是不直接接触物体，从远处通过探测仪器 接收来自目标地物的电磁波信息，经过对 信息的处理，判别出目标地物的属性及其 变化的综合性（手段和所用的仪器）探测 技术。 §1 遥感概念

11  遥测： 直接接触测量, 如测量宇宙飞船里的温度。 直接接触测量, 如测量宇宙飞船里的温度。 非接触测量, 如激光测距, 雷达测距和定位等。 非接触测量, 如激光测距, 雷达测距和定位等。  遥控：不直接接触物体，通过发射无线电波远距 离控制目标物体的姿态、动轨迹、方位。 遥控 是相对的。  空间遥感过程的完成往往需要综合运用遥控和遥测技术。  例：卫星遥感 卫星运行参数：遥测 卫星工作状态：遥控 卫星工作状态：遥控 §1 遥感概念

12 遥感过程：如图 1 所示 如图 1如图 1一般有五部分组成： （ 1 ）被测目标的信息特征（空间信息采集系统） 电磁波具有反射、发射和吸收性质 -- 遥感测距的依 据 电磁波具有反射、发射和吸收性质 -- 遥感测距的依 据 （ 2 ）信息的获取 遥感器：接受、记录目标电磁波特征并发送至地面 接收站的仪器。如扫描仪、雷达、摄影机 遥感平台：运载遥感器并提供工作条件的工具，其 运行状态直接影响遥感器的工作性能和信息 获取的精确性。 §2 遥感系统

13 空间平台：火箭，人造卫星，宇宙飞船，空间实验室等 空间平台：火箭，人造卫星，宇宙飞船，空间实验室等 空中平台：飞机，飞艇，气球，风筝等 空中平台：飞机，飞艇，气球，风筝等 地面平台：遥感车、船、塔、地面观测站等 地面平台：遥感车、船、塔、地面观测站等 ∴ 传感器和遥感平台是遥感技术的核心 （ 3 ）信息的接收 a 记录：（接收到的电磁波）记录在 “ 数字磁介 质 ” 或 “ 胶片 ” 上。 b 传输 : 数字磁介质：由卫星上的微波天线传 输给地面卫星接收站。 b 传输 : 数字磁介质：由卫星上的微波天线传 输给地面卫星接收站。 §2 遥感系统

14 （ 4 ）信息的处理 地面接收站将得到的数字信息记录在高密度磁介质 上（高密度磁介质或光盘） 地面接收站将得到的数字信息记录在高密度磁介质 上（高密度磁介质或光盘） ↓ 并进行一系列处理： 信息恢复、辐射校正、卫星姿 态校正、投影变换等 并进行一系列处理： 信息恢复、辐射校正、卫星姿 态校正、投影变换等 ↓ 再转换为：用户可使用的通用数据格式或模拟信号记录 在胶片上 ↓ 提供给： 用户使用 （ 5 ）信息的应用 是遥感的目的，由各类专业人员完成（进行大量的信息处理和分 析工作）。 §2 遥感系统

15 能源 电磁波 中继卫星 地面站 遥感过程 目标 物 分析 应用 传感器 平台， 卫星 NEXT

16 遥感数据获取原理 接收预处 理 用户应用 处理 分析结果、图表 输出 BACK

17   按遥感平台 ( 装载传感器的运载工具 ) 分 : 地面遥感：传感器安置在三脚架、遥感塔、遥感车等 遥感平台上，高度在 100m 以下，可以测定各类地物的 波谱特性，为航空和航天遥感作校准和辅助工作。 航空遥感：平台高度在 100m ～ 100km ，包括飞机和气 球，用于各种资源调查、空中侦察、摄影测量。 航天遥感： 240km 以上，其最高的要数气象卫星 GMS 所代表的静止卫星，它位于赤道上空 36000km 的高度， Landsat 、 SPOT 、 MOS 等地球卫星高度在 700 ～ 900km 。 航宇遥感 : 星际飞船，对地月系统外的目标探测。 §3 遥感的类型 §3 遥感的类型

18  按按传感器的探测波段分 : 紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多 波段遥感。  按工作方式分 : （传感器接收信号的来源与方式） 主动遥感、被动遥感  按遥感的应用分 : 资源遥感、城市遥感、农业遥感等 §3 遥感的类型 §3 遥感的类型 本节结束 下一节

19 空间特性 空间特性  视域范围大，具有宏观特性 ( … ) 。  光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸, 扩 大了地物特性的研究范围 ( … ) 。  时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环 境监测 ( … ) 。 §4 遥感的特性 航空与航天飞行器运行快、周期短， 可获得多时相数据。例如 Landsat 5 每天 环绕地球 14.5 圈，覆盖地球一遍所需时间 仅 16 天，而气象卫星的周期更短（ 1 天或 半天）。 由于探测距离远，传感器所获得的 地面影像覆盖的空间范围较大。以美国 陆地卫星 5 号（ Landsat 5 ）为例，它距 离地表的高度是 705.3 km ，对地球表面 的扫描宽度是 185 km ，一幅 TM 图像可以 全部覆盖我国海南岛大小的面积。 目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可 见光、红外线和微波。 电磁波谱图

20 遥感的特点  大面积的同步观测 ( … ) 。  时效性 ( … ) 。  数据的综合性和可比性 ( … ) 。  经济性 ( … ) 。  局限性 ( … ) 。 遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测， 监测地球上许多事物的动态变化。一般地球资源卫星 8~9 天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查 需要花费大量的人力和物力，且周期很长。因此，遥感 方法具有很好的时效性。遥感在天气预报、火灾和水灾 监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时 效性优势。 可进行大面积同步观测便于发现 和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范 围越大） 如一幅 Landsat 图像，覆盖面积 185 km×185 km ， 在 5~6 min 内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。 所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不 受地形阻隔等限制。可进行大面积同步观测便于发现 和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范 围越大） 遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地 球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际 状况，数据综合性很强。 同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以 及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均 具有可比性。 获取时间快。测图周期大大缩短。 举例：英国过去作 1 次常规调查需要 6000 人工作 6 年, 而现在采用卫星遥感只需要 4 人工作 9 个月。 从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的 方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间， 具有很高的经济效益和社会效益。如 Landsat 卫星的投 入与效益比估计为 1:80 。 数据源的改善：高光谱、高几何分辨率、高灵 敏度、多角度、多类型遥感器的研制和运行。 遥感数据处理分析方法和手段的发展，提高 RS 的时效性和精度。 遥感定量反演方法的研究：模拟和反演地表参 数、建立应用分析模型。 §4 遥感的特性 §4 遥感的特性 本节结束 下一节

21 林业：清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。农业：作物估产、作物长势及病虫害预报。水文与海洋：水资源调查、水资源动态研究、海洋渔业。国土资源：国土资源调查、规划和政府决策。气象：天气预报、气候预报、全球气候演变研究。例如： “ 湖北洪湖水生植物资源分布 ” 、 “ 江汉湖群的面积和演 变 ” 、 “ 山西农业资源遥感综合调查 ” 、 “ 内蒙草资源调查 ” 、 “ 全国土地资源调查 ” （测算出我国 15 种土地利用面积， 编制了全国和分省土各种地利用图） §5 遥感应用领域

22 环境监测：水污染、海洋油污染、大气污染、固 体垃圾等及其预报。 测绘：航空摄影测量测绘地形图、编制各种类型 的专题地图和影像地图。 考古：遗址调查、预报。 城乡规划：城市综合调查、规划及发展等。 地理信息系统：基础数据、更新数据。 §5 遥感应用领域

23 1960 年，最初提出遥感概念：美国海军研究局的艾弗林 普鲁伊特（ Erelyn.L Pruitt ）。 1961 年，第一次国际环境遥感讨论会在美国的密歇根大 学威罗兰实验室举行，该术语被普遍采用和接受。 ⒈ 无记录的地面遥感阶段（ 1608 — 1838 年）：望远镜 远距离观测目标（不能形成图像） ⒉ 有记录的地面遥感阶段（ 1839 — 1857 年）：摄影技 术的发明与望远镜结合发展成为远距离摄影 ⒊ 空中摄影遥感阶段（ 1858 — 1956 年）：气球，飞鸽， 风筝， 1903 年，飞机问世，航空照片用于地形图和地形 测量 ⒋航天遥感阶段（ 1957 — ）： 1957 ，苏联第一颗人造 地球卫星发射成功 §6 遥感的发展简况 §6 遥感的发展简况

24 (1) 遥感平台：遥感船 / 车，气球等 → 飞机 → 卫星 / 当前， 航空遥感已成业务化，航天平台已成系列， 20 世纪已有 5000 余颗人造卫星升空。 (2) 传感器：航空摄影机 → 多光谱摄影机 → 扫描仪 →CCD 传感器： 探测波段不断延伸，波段分割愈来愈细，单一谱段 → 多谱段 (3) 遥感信息处理：光学处理 → 光电子学影像处理 → 数字图像处理。 (4) 遥感应用方面：遥感技术已广泛渗透到国民经济及 国防建设的各个领域。 当前，遥感信息的处理，在全数字化、可视化、智能 化、网络化方面有了很大发展，但据估计，空间遥感获 取的图像数据经计算机处理的还不足 5% ，所以遥感信 息的处理将是制约遥感发展的关键之一。 §6 遥感的发展简况 §6 遥感的发展简况

25 ⒈遥感的基本概念⒉遥感探测系统组成部分⒊遥感过程 4. 遥感的特点 本章重点

26 ⒈遥感的概念 ⒉遥感探测系统包括那几个部分？每一部分包括 那些主要技术？ ⒊简述遥感过程。⒋举例说明什么叫主动式遥感和被动式遥感。 5. 为什么说我国遥感技术已跨进世界先进行列？ 6. 简述当前遥感技术的发展情况及发展趋势。 本章思考题

27 什么是传感器？  传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪 器，是遥感技术系统的核心。  传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和 信息输出 4 部分组成。 BACK

28 电磁波谱

29 谢谢大家！ 本章结束