第一章绪论副本课件.ppt

1、遥 感 概 论任课教师：陈梅花手机：670018E-mail:2主要内容主要内容主要内容遥感概念和遥感技术系统遥感的物理基础遥感数据的获取和遥感图像特征遥感图像处理遥感图像解译遥感应用3教学组织主要教学环节和学时分配主要教学环节和学时分配总 学 时：50学时理论教学：43学时实验教学：7学时教学方式：教学方式：以课堂讲授为主结合多媒体演示和上机实验进行学习考核方式：考核方式：平时成绩 20%（出勤、作业、实验报告）期中考试 20%期末考试 60%4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

2、处理的主要原理和方法 理解遥感图像解译的原理，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5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6参考资料 教材和参考书目7参考资料 遥感网站 国家遥感中心 http:/ http:/ http:/ 北京大学遥感与地理信息系统研究所 http:/ 武汉大学武汉大学遥感原理与应用遥感原理与应用国家精品课程国家精品课程http:/ 南京师范大学南京师范大学

3、遥感概论遥感概论精品课程精品课程 http:/202.119.109.14/dky/8/index.htm 鲁东大学鲁东大学遥感概论遥感概论精品课程精品课程http:/:81/opencourse.asp?username=c006&kcm=遥感概论8第一章 绪论 本章主要内容：本章主要内容：遥感的基本概念遥感技术系统遥感的分类遥感的特点遥感的发展简史我国遥感的发展概况当前遥感发展的主要特点和趋势遥感在地理学中的作用和意义遥感的应用91 什么是遥感遥感一词来自英语Remote Sensing，即“遥远感知”中国古代：千里眼（物体、光、眼睛）千里眼（物体、光、眼睛）顺风耳（声音、空气、耳朵）顺风

4、耳（声音、空气、耳朵）101 什么是遥感字面理解：遥远的感知（字面理解：遥远的感知（Remote Sensing，RS）广义遥感：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）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111 什么是遥感狭义遥感：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：地物目标的电磁波特性 怎样感知：使用探测仪器，不与

5、目标相接触 为什么感知：揭示物体的特征性质及其变化121 什么是遥感辨析三个概念：辨析三个概念：遥测：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：遥控：远距离控制目标物运动状态和过程的技术遥感：遥感：常常综合运用遥测和遥控两种技术132 遥感技术系统 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142 遥感技术系统卫星传感器信息接收、处理用户制图实况调查分析判断物体 （1）信息源）信息源（2）信息

6、获取信息获取（3）信息接收信息接收（4）信息处理信息处理（5）信息应用信息应用152 遥感技术系统图 遥感技术系统的组成162 遥感技术系统信息源信息源任何地物都可以发射、反射和吸收电磁波信号，都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 172 遥感技术系统信息的获取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、摄像机、光谱辐射计等遥感平台遥感平台：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MSS传感器、TM传感器遥感平台

7、182 遥感技术系统信息的记录和传输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胶片由人或回收舱送至地面回收（航空/近地面遥感数据）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）19 地面卫星接收站：地面卫星接收站：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202 遥感技术系统遥感信息处理遥感信息处理定义定义：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类别：校正处理 增强处理 融合处理 分类处理目的目的：通过对遥感信息的校正、分析和解译处理，掌握或清除遥感

8、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212 遥感技术系统遥感信息应用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223 遥感的分类 按遥感平台分类按遥感平台分类 按传感器探测波段分类按传感器探测波段分类 按传感器工作方式分类按传感器工作方式分类 按应用领域分类按应用领域分类233 遥感的分类按遥感平台分类（按遥感平台分类（航天、航空、地面遥感

9、航天、航空、地面遥感）航天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)24地面遥感地面遥感高塔 （300m)车船 （30m)观测架（几米）航空遥感航空遥感飞机气球飘浮气球（50km）系留气球（15km）中空飞机（9-15km）低空飞机（9km）25遥感平台遥感平台高度高度用途用途备注备注静止卫星36，000km定点地球观测GMS地球观测卫星5001000km定期地球观测Landsat航天飞机240350km不定期观测无线探空仪100m

10、-100km各种调查探空气球高空喷气机1000012000m侦察，大范围调查中低空飞机5008000m航空摄影测量飞艇5003000m空中侦察直升机1002000m摄影测量无线遥控飞机500m以下各种调查牵引飞机50500m牵引滑翔机系留气球800m以下缩道1040m遗迹考古调查吊车550m近距离摄影测量地面遥感030m地面实况调查263 遥感的分类按传感器探测波段分类按传感器探测波段分类可见光遥感可见光遥感(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：

11、摄影机、扫描仪等微波遥感微波遥感(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、高度计等紫外遥感紫外遥感(0.05-0.38m)：收集和记录目标物在紫外波段辐射能量多光谱遥感多光谱遥感：把地面辐射范围较宽的连续的电磁波谱，分割成若干个窄的光谱带，分别同步加以探测，得到同一目标不同波段的多幅遥感图像。传感器有：多光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等273 遥感的分类按传感器工作方式分类按传感器工作方式分类被动遥感被动遥感：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主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量，并接收

12、目标的后向散射信号成像遥感成像遥感：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28 被动遥感和主动遥感的区别被动遥感和主动遥感的区别29被动方式被动方式 扫描(图像方式)非扫描非图像方式微波辐射计地磁测量仪重力测量仪傅立叶光谱仪其他图像方式(照相机)黑白天然彩色红外彩色红外其他像面扫描电视摄像机固体扫描仪(CCD)物面扫描光机扫描仪固体扫描仪30主动方式主动方式 扫描(图像方式)非扫描(非图像方式)微波散射计微波高度计激光光谱仪激光高度计像面扫描（被动型相控阵雷达）物面扫描激光水深计激光测距仪微波辐射计真实孔径雷达合成孔

13、径雷达313 遥感的分类按应用领域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）324 遥感的特点宏观性、综合性宏观性、综合性多波段性多波段性多时相性多时相性受地面条件限制少受地面条件限制少经济性经济性局限性局限性334 遥感的特点宏观性、综合性宏观性、综合性覆盖范围大、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

14、的344 遥感的特点多波段性多波段性可以获得可见光、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35 Space Imaging Space ImagingGreen ReflectanceNIR Reflectance多波段图像36greenredNear-infra red多波段图像374 遥感的特点多时相性多时相性重复探测，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 CBERS 4-5天 气象卫星FY-1每天可覆盖地球2次Las Vegas,1992Las Vegas,1986Las Vegas,1972384 遥感的特点受地面

15、条件限制少受地面条件限制少 对于自然条件恶劣、地面工作难以开展的地区，如高山、冰川、沙漠、沼泽等，或因国界限制不易到达的地区，用遥感，特别是航天遥感方法，则比较容易获取资料394 遥感的特点经济性经济性 遥感的费用投入与所获取的效益，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404 遥感的特点局限性局限性目前所利用的电磁波还很有限，仅是其中的几个波段，有许多谱段资源有待进一步开发已被利用的谱段还不能准确反映地物的某些特征，还需要发展高光谱分辨率遥感遥感的探测结果还需要其他手段相配合，特别是地面调查和验证415 遥感的发展简史 Remote Sensin

16、g Remote Sensing 的提出：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 发展阶段：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-）425 遥感的发展简史 无记录的地面遥感阶段无记录的地面遥感阶段(1608(1608-1838)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开辟了远距离观测的先河435 遥感的发展简史 有记录的地面遥感阶段（有记录的地面遥感阶段（183

17、8-18571838-1857）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 imageUpper loft of the housePear tree&a patch of sky showingAnother wing of the hous

18、eThe slanting roof of the barn455 遥感的发展简史 空中摄影遥感阶段（空中摄影遥感阶段（1858-19561858-1956）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扩大了航空遥感定性分析的可能性1

19、942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探测波段得到扩展波段得到扩展 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 （无畏号），（无畏号），1862 The balloon being inflated by using portable hydrogen gener

20、ating system during the 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 earth

21、quake using a captive airship consisting of 17 kites.The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level.19031903，Wright BrothersWright Brothers发明了飞机飞机，使航空摄影测量成为可能Engine-powered flight on December 17,1903.It lasted 12 seconds and covered 120 ft.Aerial photography in World war I Figure Close-up

22、 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 of a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II.535 遥感的发展简史 航天遥感阶段（航天遥感阶段（1957-1957-）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

23、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546 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、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-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：中巴地球资源遥感卫星CBERS155 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

25、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56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）57国内遥感与地理信息主要期刊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

26、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58国内国内3S论坛论坛GIS帝国 http:/ http:/ http:/ http:/gis.org/bbs/三思而行 http:/ http:/ 我国遥感的发展概况我国遥感发展的特点：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607 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多国发射卫星的局面已经形成617 当前遥感发展的主要特点和趋势高分辨率小型商业卫星发展迅速高分辨率小型商业卫星发展迅速雷达卫星遥感日益受到

27、青睐雷达卫星遥感日益受到青睐星载主动式遥感的发展，使探测手段更趋多样化高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容高光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像，又可以测量目标物波谱特性的光学传感器遥感从定性到定量分析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应用不断深化遥感应用不断深化3S一体化发展一体化发展628 遥感在地理学中的作用和意义 遥感信息已成为地理研究的重要信息源遥感信息已成为地理研

28、究的重要信息源遥感信息的准确性、客观性遥感信息的实时性与及时性遥感信息的周期性：动态研究遥感信息的多样性：多波段信息图像信息与数字化信息二维平面信息与三维空间信息使获得的信息形成多层次、多方式、多侧面全方位，拓宽了地理学研究的深度和广度638 遥感在地理学中的作用和意义 遥感已成为地理研究的重要手段和方法遥感已成为地理研究的重要手段和方法遥感方法改变了地理研究的工作模式遥感方法为地理分析提供了基础，也为地理分析从定性到定量，从静态到动态创造了条件遥感与地理信息系统的结合，为地理研究提供了广阔的发展前景648 遥感在地理学中的作用和意义“3S”技术密切结合技术密切结合RS（Remote Sens

29、ing）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658 遥感在地理学中的作用和意义“3S”技术密切结合技术密切结合三者关系三者关系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：精细农业 数码城市 防灾减灾 地下管线

30、探测669 遥感的应用 资源调查与应用资源调查与应用 环境监测评价环境监测评价 区域分析规划区域分析规划 全球宏观研究全球宏观研究 67一、一、资源调查资源调查方面的应用方面的应用1.在在农业、林业方面农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病的应用：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6869一、一、资源调查资源调查方面的应用方面的应用2.遥感在遥感在地质矿产地质矿产方面的应用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、水文地质

31、和灾害地质70一、一、资源调查资源调查方面的应用方面的应用3.在在水文、水资源水文、水资源方面的应用方面的应用水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等青藏高原水资源调查夏威夷群岛淡水资源调查71二、二、环境监测评价环境监测评价方面的应用方面的应用1.在在环境监测环境监测方面的应用方面的应用污染物位置、性质、动态变化及对环境的影响；环境制图长江三峡库区环境本底调查、环境演变分析、动态监测等2.在在对抗自然灾害对抗自然灾害中的应用中的应用灾害性天气的预报旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害监测森林火灾监测72二、二、环境监测评价环境监测评价方面的应用方面的应用73三、三、区域分析及建设规划区域分

32、析及建设规划方面的应用方面的应用区域性是地理学的重要特点腾冲、长春、三北防护林等都是遥感区域分析的典范城市化和城市遥感的兴起：城市土地利用、环境监测、道路交通分析、环境地质、城市规划等74四、四、全球性宏观研究全球性宏观研究中的应用中的应用全球性问题与全球性研究（Global Study）人口问题、资源危机、环境恶化等利用GPS监测和研究板块的运移；深大断裂活动；全球性气候研究和灾情预报；世界冰川的进退757677Population ChangeLas Vegas,196478Population ChangeLas Vegas,197279Population ChangeLas Vega

33、s,198680Population ChangeLas Vegas,199281五、遥感在五、遥感在其它方面其它方面的应用的应用1.在在测绘制图测绘制图方面的应用方面的应用卫星遥感可以覆盖全球的每一个角落，不再有资料的空白区重复探测，为动态制图和利用地图进行动态分析提供了信息保障可缩短成图周期，降低制图成本数字卫星遥感信息可直接进入计算机进行处理，省去了图像扫描数字化的过程改变了传统的从大比例尺逐级缩编小比例尺地图的逻辑程序2.在在历史遗迹、考古调查历史遗迹、考古调查方面的应用方面的应用3.在在军事军事上的应用上的应用82课后作业遥感导论遥感导论P13 思考题思考题1、遥感的基本概念是什么？、遥感的基本概念是什么？2、遥感探测系统包括哪几个部分？、遥感探测系统包括哪几个部分？