遥感原理与方法课件.pptx

1、遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感是遥感是“地理信息系统地理信息系统”专业的专业的主干学科主干学科，是近年来蓬勃发展起来的一门综合性学科是近年来蓬勃发展起来的一门综合性学科空空间信息科学。间信息科学。 它的功能和价值引起了许多学科和部门的重视，它的功能和价值引起了许多学科和部门的重视，特别在资源调查评价、区域规划管理，动态监测特别在资源调查评价、区域规划管理，动态监测预警和全球变化研究等方面，显示了无与伦比的预警和全球变化研究等方面，显示了无与伦比的优越性，获得愈来愈广泛的应用，是地球科学和优越性，获得愈来愈广泛的应用，是地球科学和资源环境学科开展研究的基本方法，成为信息科资源环境

2、学科开展研究的基本方法，成为信息科学的主要组成部分和重要支撑技术。学的主要组成部分和重要支撑技术。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感科学在我校地理信息系统专业培遥感科学在我校地理信息系统专业培养方法中设置为养方法中设置为3 3门课程：门课程： 遥感原理与方法遥感原理与方法遥感数字图像处理遥感数字图像处理遥感图像分析解译遥感图像分析解译遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感原理与方法遥感原理与方法是主干专业基础课是主干专业基础课 内容包括：内容包括：u遥感的物理基础遥感的物理基础u遥感技术系统遥感技术系统u遥感信息获取方法与技术遥感信息获取方法与技术u航空和卫星遥感及其影像航

3、空和卫星遥感及其影像u遥感图像分析解译基本原理与方法遥感图像分析解译基本原理与方法遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法教学要求：教学要求： 了解了解遥感的概念、技术体系、形成发展遥感的概念、技术体系、形成发展和应用状况；和应用状况； 掌握掌握遥感图像获取的基本理论，传感器遥感图像获取的基本理论，传感器的工作原理和方法；的工作原理和方法； 理解理解航空摄影像片的成像机制、几何特航空摄影像片的成像机制、几何特征和立体观测，主要卫星遥感技术系统和征和立体观测，主要卫星遥感技术系统和影像的空间特征、光谱效应。影像的空间特征、光谱效应。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感数字图像处理遥感数

4、字图像处理是专业基础课是专业基础课 内容包括：内容包括： 遥感数字图像处理的基本概念、内容，遥感数字图像处理的基本概念、内容，技术体系；技术体系； 遥感图像的几何纠正、辐射校正、增遥感图像的几何纠正、辐射校正、增强处理和计算机分类识别。强处理和计算机分类识别。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法教学要求：教学要求： 了解了解遥感数字图像处理的基本概念、内遥感数字图像处理的基本概念、内容和技术体系，形成发展历史，与其它学容和技术体系，形成发展历史，与其它学科的关系；科的关系； 掌握掌握遥感图像几何纠正、辐射校正的原遥感图像几何纠正、辐射校正的原理与方法；理与方法； 应用应用各种图像增强处理技

5、术和计算机分各种图像增强处理技术和计算机分类方法进行专业遥感图像分析解译；类方法进行专业遥感图像分析解译； 理解理解探索图像分类识别新技术和辅助分探索图像分类识别新技术和辅助分类方法。类方法。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感影像分析解译遥感影像分析解译是专业课是专业课 内容包括：内容包括：u遥感图像解译的基本理论遥感图像解译的基本理论u综合分析和定量方法综合分析和定量方法u图像的地学分析解译图像的地学分析解译u植被遥感的理论与方法植被遥感的理论与方法u遥感在农业方面和环境科学中的应用遥感在农业方面和环境科学中的应用遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法教学要求：教学要求： 了解

6、了解和掌握遥感图像分析应用的基本理和掌握遥感图像分析应用的基本理论和技术；论和技术； 能够进行遥感影像的地质、地貌、土壤、能够进行遥感影像的地质、地貌、土壤、植被和土地资源植被和土地资源分析解译；分析解译； 应用应用遥感技术开展农业和环境科学方面遥感技术开展农业和环境科学方面的管理、评价和研究工作。的管理、评价和研究工作。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感遥感( (Remote Sensing)，即为在遥远的地，即为在遥远的地方，感测目标物的信息，通过对信息的分析研方，感测目标物的信息，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间的关系。究，确定目标物的属性及目标物之间的关系

7、。 也就是说：不与目标物接触，凭借其发来的也就是说：不与目标物接触，凭借其发来的某些信息，识别目标。某些信息，识别目标。 定义定义：在远离被测物体或现象的位置上，在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备，接收、记录物体或现象使用一定的仪器设备，接收、记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工处理及分析与解译，对物体及现象的性、加工处理及分析与解译，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。质及其变化进行探测和识别的理论与技术。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感过程：遥感过程： 接收接收-传送传送-处理和分

8、析信息处理和分析信息-识别目标识别目标 目标物目标物平台平台分析解译分析解译地面站地面站反射辐射反射辐射发射辐射发射辐射回射辐射回射辐射人工辐射人工辐射传感器传感器人工辐射源人工辐射源接收记录系统接收记录系统 数据处理系统数据处理系统 人工目视解译人工目视解译计算机解译计算机解译遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统：技术系统：遥感平台遥感平台 传感器传感器遥感数据接收与处理系统遥感数据接收与处理系统遥感资料分析解译系统遥感资料分析解译系统遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统：技术系统： 遥感平台遥感平台(Platform, Cassies) 在遥感中搭载遥感仪器的工

9、具称为平台或载在遥感中搭载遥感仪器的工具称为平台或载体，既是遥感仪器工作的场所，又是遥感中体，既是遥感仪器工作的场所，又是遥感中“遥遥”字的具体表现。字的具体表现。 遥感平台：遥感平台：汽车汽车、飞机飞机、火箭火箭和和卫星卫星等。等。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统技术系统 传感器传感器(Remote Sensor) 在遥感中，收集、记录和传送遥感信息的装在遥感中，收集、记录和传送遥感信息的装置，是遥感的核心置，是遥感的核心“感感”字的体现。字的体现。 传感器主要有：传感器主要有：摄影机、摄像仪、扫描仪、雷达、摄影机、摄像仪、扫描仪、雷达、 光谱辐射计、高度计等。光谱辐射计、

10、高度计等。 平台和传感器代表着遥感技术的水平。平台和传感器代表着遥感技术的水平。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统技术系统 遥感数据接收处理系统遥感数据接收处理系统-地面接收站地面接收站 负责接收遥感平台传送来的图像胶片和数字负责接收遥感平台传送来的图像胶片和数字数据，由地面数据接收和记录系统数据，由地面数据接收和记录系统 (TRRS)，图图像数据处理系统像数据处理系统(IDPS)两部分所组成两部分所组成 ： TRRS：接收、记录遥感平台发回的数据，形成：接收、记录遥感平台发回的数据，形成视频、数据信息存储介质或其它形式的图像资料。视频、数据信息存储介质或其它形式的图像资料。

11、IDPS：将存储介质上的视频图像信息和数据加：将存储介质上的视频图像信息和数据加工处理，制成一定规格的图像胶片和数据产品。工处理，制成一定规格的图像胶片和数据产品。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统：技术系统： 分析解译系统分析解译系统 用户得到的遥感资料，是经过预处理的图用户得到的遥感资料，是经过预处理的图像胶像胶 片或数据，然后再根据各自的应用目的，片或数据，然后再根据各自的应用目的，对这些资料进行分析、研究、判断解释，从中对这些资料进行分析、研究、判断解释，从中提取有用信息，并将其翻译成为我们所用的文提取有用信息，并将其翻译成为我们所用的文字资料或图件，这一工作称为字资料

12、或图件，这一工作称为“解译解译”。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统：技术系统：遥感资料分析解译系统遥感资料分析解译系统 目视解译技术目视解译技术 目视解译目视解译是指人们用手持放大镜或立体镜是指人们用手持放大镜或立体镜等简单工具，凭借解译人员的经验，来识别目等简单工具，凭借解译人员的经验，来识别目标物的性质标物的性质 和变化规律。和变化规律。 优点：优点：简单方便，野外和室内都可进行，能简单方便，野外和室内都可进行，能检验计算机解译的准确性，是基本的解译方法。检验计算机解译的准确性，是基本的解译方法。 缺点：缺点：受解译人员视觉功能、专业水平和经受解译人员视觉功能、专业水平和

13、经验的影响，速度慢，不够精确。验的影响，速度慢，不够精确。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 技术系统：技术系统：遥感资料分析解译系统遥感资料分析解译系统 电子计算机解译技术电子计算机解译技术 利用电子计算机对遥感影像数据进行分析处利用电子计算机对遥感影像数据进行分析处 理，提取有用信息，进行自动识别和分类。理，提取有用信息，进行自动识别和分类。 该技术既快速准确，又能直接得到解译结果，该技术既快速准确，又能直接得到解译结果， 是遥感分析解译的发展方向。是遥感分析解译的发展方向。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感分类遥感分类 遥感平台分类：遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航

14、天遥感地面遥感、航空遥感、航天遥感 电磁波谱分类：电磁波谱分类： 紫外、可见光、红外、微波、多光谱遥感紫外、可见光、红外、微波、多光谱遥感 电磁辐射能源分类：电磁辐射能源分类： 被动遥感被动遥感(遥感遥感)、主动遥感、主动遥感(遥测遥测) 应用目的分类：应用目的分类： 农业遥感、林业遥感、地质遥感、环境遥感农业遥感、林业遥感、地质遥感、环境遥感 综合分类：综合分类：图像方式、非图像方式图像方式、非图像方式遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感的形成遥感的形成 科学技术形成与发展总是和时代的发展和要求科学技术形成与发展总是和时代的发展和要求 相一致（相一致（必要与可能必要与可能）。遥感的

15、形成是与空间科）。遥感的形成是与空间科 学、传感技术、信息科学、宇航技术、通讯技术以学、传感技术、信息科学、宇航技术、通讯技术以 及电子计算机技术的发展相联系（及电子计算机技术的发展相联系（可能性可能性），与军），与军 事侦察、环境监测、资源开发利用和全球变化的需事侦察、环境监测、资源开发利用和全球变化的需 要相适应（要相适应（必要性必要性）。）。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感的形成遥感的形成 常规航空摄影阶段常规航空摄影阶段(20世纪世纪30年代以前年代以前) 1826年摄影技术诞生年摄影技术诞生 1839年以前主要是进行地面摄影年以前主要是进行地面摄影 1858年法国人年法

16、国人图纳乔用气球摄取巴黎图纳乔用气球摄取巴黎“鸟瞰鸟瞰”像像片片 1903年意大利人威尔伯年意大利人威尔伯赖特拍摄了第一张航空像片赖特拍摄了第一张航空像片 1913年根据摄影像片制作了地形图并研制出立体制图仪年根据摄影像片制作了地形图并研制出立体制图仪 1915年开始生产航摄相机，摄影测量仪器相继出现年开始生产航摄相机，摄影测量仪器相继出现 1924年产生了彩色胶片年产生了彩色胶片遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感的形成遥感的形成 常规航空摄影阶段常规航空摄影阶段(20世纪世纪30年代以前年代以前) 初期航空摄影主要用于初期航空摄影主要用于摄影测量摄影测量和和军事军事。 后来逐渐向

17、后来逐渐向民用部门民用部门发展，像片判读技术开发展，像片判读技术开始出现并得到迅速的发展，关于摄影测量和判读始出现并得到迅速的发展，关于摄影测量和判读技术方面的书刊也陆续出版。技术方面的书刊也陆续出版。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感的形成遥感的形成 航空遥感阶段航空遥感阶段(20世纪世纪30年代年代60年代年代)应用：应用： 航空像片除用于军事外，被广泛应用于地学领域中，航空像片除用于军事外，被广泛应用于地学领域中，以认识地理环境和编制各种专题地图。以认识地理环境和编制各种专题地图。技术：技术： 1931年出现红外胶片年出现红外胶片 1937年进行了彩色航摄，生产出彩红外胶片，

18、进行年进行了彩色航摄，生产出彩红外胶片，进行 多光谱和紫外航空摄影多光谱和紫外航空摄影 二战期间应用雷达和红外探测技术二战期间应用雷达和红外探测技术 50年代扫描成像技术和侧视雷达技术开始产生并应用年代扫描成像技术和侧视雷达技术开始产生并应用遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感的形成遥感的形成 航空遥感阶段航空遥感阶段(20世纪世纪30年代年代60年代年代) 人才培养和理论研究：人才培养和理论研究： 航空像片：应用与判读航空像片：应用与判读、航空摄影与航空摄影与航空测量航空测量等著作出版等著作出版 美国于美国于1949年在开设航摄和像片判读课程年在开设航摄和像片判读课程 1949年国

19、际地理学会设立了航片应用委员年国际地理学会设立了航片应用委员会会 1945年美国创刊出版了年美国创刊出版了摄影测量工程学摄影测量工程学杂志，杂志，1975年改名为年改名为摄影测量工程和遥感摄影测量工程和遥感遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感的形成遥感的形成 航天遥感阶段航天遥感阶段(20世纪世纪60年代以来年代以来)技术：技术：遥感平台从飞机发展到了卫星和飞船。传感器方面遥感平台从飞机发展到了卫星和飞船。传感器方面继红外片后，多光谱相机、多波段扫描仪、微波辐射计、继红外片后，多光谱相机、多波段扫描仪、微波辐射计、合成孔径侧视雷达、电视摄象仪等新型传感器陆续问世。合成孔径侧视雷达、电

20、视摄象仪等新型传感器陆续问世。 与此同时，遥感资料的分辨率和精度也不断提高，遥与此同时，遥感资料的分辨率和精度也不断提高，遥感图像的分析解译与资料处理技术飞跃进步，遥感理论的感图像的分析解译与资料处理技术飞跃进步，遥感理论的研究获得了重大成就，培养遥感专业人材的工作也得到了研究获得了重大成就，培养遥感专业人材的工作也得到了迅速发展，资料被广泛地应用于各个领域，并取得了显著迅速发展，资料被广泛地应用于各个领域，并取得了显著成就，国际交流也日益增多。成就，国际交流也日益增多。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 中国遥感技术发展中国遥感技术发展(1) 20世纪世纪30年代年代，开始城市航空摄影

21、；，开始城市航空摄影；50年代年代，大范围航空摄影，进行航测成图和航空像片的综大范围航空摄影，进行航测成图和航空像片的综合利用；合利用；60年代年代末形成航空摄影与应用完整体系。末形成航空摄影与应用完整体系。 70年代年代末，开始现代遥感研究：一是引进国末，开始现代遥感研究：一是引进国外影像和设备，进行解译应用；二是开展自主遥外影像和设备，进行解译应用；二是开展自主遥感创新工作，进行遥感试验测试，研制传感器与感创新工作，进行遥感试验测试，研制传感器与遥感图像处理系统，建立遥感卫星地面站，发射遥感图像处理系统，建立遥感卫星地面站，发射资源卫星。资源卫星。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法

22、中国遥感技术发展中国遥感技术发展(2) 理论研究和人材培养理论研究和人材培养：成立专门遥感研究机：成立专门遥感研究机构，从事理论研究和应用工作；设置遥感专业和构，从事理论研究和应用工作；设置遥感专业和学科，开设遥感课程，培养专业人才；成立了空学科，开设遥感课程，培养专业人才；成立了空间科学技术委员会和遥感技术中心，组织、领导间科学技术委员会和遥感技术中心，组织、领导和协调全国的遥感工作，开展与国外的技术与人和协调全国的遥感工作，开展与国外的技术与人才交流。才交流。 应用领域应用领域：地球科学、环境科学、农林水利、：地球科学、环境科学、农林水利、测绘勘探、工程技术等领域。测绘勘探、工程技术等领域

23、。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感发展趋势（遥感发展趋势（1） 多层次综合遥感，建立地球环境卫星观测多层次综合遥感，建立地球环境卫星观测网络，系统地获取地球表面不同分辨力的遥感图网络，系统地获取地球表面不同分辨力的遥感图像数据。像数据。 传感器向全波段覆盖，立体遥感，器件固传感器向全波段覆盖，立体遥感，器件固体化、小型化，高分辨力，高灵敏度与高光谱方体化、小型化，高分辨力，高灵敏度与高光谱方向发展。向发展。 实现光学实现光学电子计算机混合处理及实时处电子计算机混合处理及实时处理，引进人工神经网络、小波变换、分形技术、理，引进人工神经网络、小波变换、分形技术、模糊分类与专家系统等

24、技术和理论，进行自动分模糊分类与专家系统等技术和理论，进行自动分类与模式识别。类与模式识别。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 遥感发展趋势（遥感发展趋势（2） 地物波谱形成机制与遥感信息传输理论研地物波谱形成机制与遥感信息传输理论研究，建立地物波谱与影像特征的关系模型，实现究，建立地物波谱与影像特征的关系模型，实现遥感分析解译的定量化和精确化。遥感分析解译的定量化和精确化。 3S(Remote SensingRS、Geographic Information System GIS、Global Positioning System GPS)一体化，应用广泛，是许多学科专一体化，应用广泛

25、，是许多学科专业的重要技术方法和辅助决策手段。业的重要技术方法和辅助决策手段。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 军事方面军事方面应用应用 利用红外遥感利用红外遥感识别伪装识别伪装，用机载红外扫描，用机载红外扫描 仪，侧视雷达可进行全天时、全天候侦察。仪，侧视雷达可进行全天时、全天候侦察。 军事侦察军事侦察：侦察卫星全天候、高分辨率实：侦察卫星全天候、高分辨率实 时传输。时传输。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 地学方面地学方面应用应用 地质地质：地质构造、岩性、矿藏勘探：地质构造、岩性、矿藏勘探 海洋海洋：测定海岸地形、海底地貌、海流边：测定海岸地形、海底地貌、海流边 界界

26、方向、流速、海面温度、浮游生物区和方向、流速、海面温度、浮游生物区和 生物量、盐分、水质等。生物量、盐分、水质等。 水文水文：水资源、湖泊、河流、冰雪：水资源、湖泊、河流、冰雪遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 环境方面环境方面应用应用 水水 污污 染染：确定范围，测定水温、密度和污染源。：确定范围，测定水温、密度和污染源。大气污染大气污染：监测大气成分、温度、湿度、密度。：监测大气成分、温度、湿度、密度。地表污染地表污染：监测污染物所引起的生态环境变化：监测污染物所引起的生态环境变化: 如植被、土地、地下水受污染情况。如植被、土地、地下水受污染情况。地地 震震：监视断裂活动和地面升降：

27、监视断裂活动和地面升降 为地震预报提供依据。为地震预报提供依据。火山活动火山活动：收集有关火山活动的信息：收集有关火山活动的信息 通过分析可作出预报。通过分析可作出预报。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 测绘方面测绘方面应用应用 测绘地形图测绘地形图：航空摄影测量是测制地形图的主要：航空摄影测量是测制地形图的主要方法，目前开始利用航天遥感资料制作地形图。方法，目前开始利用航天遥感资料制作地形图。校正更新地图校正更新地图：快速、准确地校正更新地图。：快速、准确地校正更新地图。制作影像地图制作影像地图：遥感影像等高线符号注记。：遥感影像等高线符号注记。形象、逼真、精确，具有信息量丰富，按比

28、例尺自形象、逼真、精确，具有信息量丰富，按比例尺自然选择，便于系列成图和观察动态变化等优点。然选择，便于系列成图和观察动态变化等优点。编制专题地图编制专题地图：成本低、时间少、质量高。：成本低、时间少、质量高。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法 农业方面农业方面应用应用 资源调查资源调查：制作各种专题图件，进行森林资源、草场：制作各种专题图件，进行森林资源、草场资源和土地资源的调查、评价。资源和土地资源的调查、评价。 资源监测资源监测：监测草场退化、森林减少、土壤沙土和盐：监测草场退化、森林减少、土壤沙土和盐渍化、水土流失等。渍化、水土流失等。 作物估产作物估产：识别作物类型，确定面积，诊断生长状况，：识别作物类型，确定面积，诊断生长状况，建立估产模式，确定单产，预报总产。建立估产模式，确定单产，预报总产。 病虫害监测预报病虫害监测预报：诊断病虫害的类型、危害程度监测：诊断病虫害的类型、危害程度监测生长环境，进行预报。生长环境，进行预报。 生产管理生产管理：根据生长过程的遥感影像，确定作物长势：根据生长过程的遥感影像，确定作物长势和需要水肥情况，指导灌溉施肥，进行田间生产管理。和需要水肥情况，指导灌溉施肥，进行田间生产管理。