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1、遥感原理与应用 Remote Sensing Principles and its Applications,中国矿业大学（北京）遥感与地理信息系 杨可明 E-Mail: ykm Tel: （010）13683086828,一、遥感绪论 二、电磁辐射与地物光谱特征 三、遥感平台与遥感图像特征 四、遥感图像的成像原理 五、遥感数字图像处理基础 六、遥感图像处理 七、遥感数字图像计算机解译 八、遥感应用,遥感原理与应用,3.1 遥感平台 3.2 遥感图像的特征,三、遥感平台与遥感图像特征,遥感技术是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术。 “遥感”一词首次在1962年美国密执安大学
2、单位举行的环境科学讨论会上被正式采用，此后“遥感”这一术语得到科学技术界的普遍认同和接受，而被广泛运用。 近年来，遥感技术得到了迅猛的发展，遥感图像在国民经济的诸多领域发挥巨大的作用。它作为一种空间探测技术，至今经历了地面遥感、航空遥感和航天遥感三个阶段。 传感器的运载工具，从飞机很快发展到卫星、宇宙飞船和航天飞机；遥感光谱波段从可见光发展到红外和微波甚至紫外；遥感信息的记录和传输从图像的直接传输发展到非图像的无线电传输。,三、遥感平台与遥感图像特征,随着计算机技术、光电技术和航天技术的不断发展，卫星遥感技术正在进入一个能快速、及时提供多种对地观测海量数据的新阶段及应用研究的新领域。,1957
3、年，第一颗人造卫星升空，标志着人类进入了太空时代。1968年，美国阿波罗8宇宙飞行器发送回了第一个地球影像，从此，人类开始以全新的视角来重新认识自己赖以生存的地球。,基于军事方面的考虑，各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商用化转移。,3.1 遥感平台（Platform）,美国于1961年发射了第一颗试验型极轨气象卫星，到20世纪70年代，美国国家航空航天局（NASA）研制发射了第一代试验型地球资源卫星：陆地1、2、3。装有返束光导摄像机（有3个谱段）和多光谱扫描仪MSS（有4个谱段）。,20世纪80年代，美国分别发射了第二代试验型地球资源卫星：陆地4、5。卫星在技
4、术上有了较大改进，增加了新型的专题绘图仪TM。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 1、美国资源卫星（Landsat）,20世纪90年代，美国又分别发射了第三代资源卫星：陆地6，7。 1999年发射了陆地7卫星。该卫星装备了一台增强型专题绘图仪ETM+。 卫星每景影像对应的实际地面面积均为185km185km，16天即可覆盖全球一次。 其遥感扫描影像类型有：,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 1、美国资源卫星（Landsat）,MSS影像,MSS影像：为多光谱扫描仪（Multi-Spectral Scanner）获取的影像。第4、5颗Landsat上M
5、SS的4个波段以64级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。,Landsat 4、5的MSS波段,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 1、美国资源卫星（Landsat）,Landsat 4、5上TM技术参数,LandSat 5,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 1、美国资源卫星（Landsat）,TM影像,TM影像：为专题制图仪（Thematic Mapper）获取的图像。从Landsat4起，发射的卫星上加装了TM来获取地球表层信息。,TM在光谱分辨率、辐射分辨率和地面分辨率方面都比MSS图像有较大的改进。 在光谱分辨率方面，它采用7个波段来记录遥感器获
6、取的目标地物信息。以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。 Landsat-7搭载了增强型专题制图仪ETM+（Enhanced Thematic Mapper Plus）。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 1、美国资源卫星（Landsat）,TM影像,LandSat 7上ETM+技术参数,Landsat 7,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 1、美国资源卫星（Landsat）,TM影像,Landsat TM30m（5、4、1波段）,3.1 遥感平台（Platform）,Landsat参考网站,教学活动：上网查资料，了解Landsat卫星的最新动
7、态。 http:/geo.arc.nasa.gov http:/landsat.gsfc.nasa.gov/ http:/landsat7.usgs.gov/ http:/landsat.gsfc.nasa.gov/ http:/www.landsat.org/ http:/www.gsfc.nasa.gov/,3.1 遥感平台（Platform）,继1986年以来，法国先后发射了地球观测实验卫星SPOT-1号。 卫星轨道重复周期为26天。每景影像对应的实际地面面积均为60km60km， SPOT-1、卫星上装有两台高分辨率可见光扫描仪（HRV，High Resolution Visible
8、range Instrument），可获取10m分辨率的全色遥感图像和20m分辨率的三波段遥感图像。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,这些相机有侧视观测能力，可横向摆动27，卫星还能进行立体观测。 轨道旁向，接收立体像对，自动相关生成DEM，高程精度为7-11米。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,SPOT4卫星遥感器有绿、红、红外和短波红外4个谱段，还增加了新的中红外（MIR）谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪（VEGATATI
9、ON），可连续监测植被情况。,SPOT 1、2、3 高分辨率可见光成像装置(HRV) SPOT4 高分率可见光红外成像装置(HRVIR) SPOT4 搭载的“植被“成像装置(VEGETATION),3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,HRVIR（SPOT 4）,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,SPOT10m,3.1 遥感平台（Platform）,SPOT最新提供的大范围、低分辨率、价格低廉的图像产品，2250公里视场，能提供新时相的植被及土地覆盖信息。,VEGETATION（SPOT 4搭载
10、）,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,2002年5月4日凌晨，SPOT5号卫星在圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载发射成功。并于5月7日成功拍摄到第一景影像希腊雅典。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,SPOT 5上传感器的技术参数,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,3.1 遥感平台（Platform）,SPOT数据各波段的主要用途,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,3.1 遥感平台（Platform）,SPOT参考网站,教学活动：上网查资料，了解SPOT卫
11、星的最新动态。 ,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 2、法国遥感卫星（SPOT）,中国和巴西联合研制的中巴地球资源卫星，1997年10月发射CBERS-1，1999年10月发射CBERS-2。 卫星的轨道是太阳同步近极地轨道，轨道高度778km，卫星的重访周期是26天，设计寿命2年。,由北京、广州和乌鲁木齐三个地面接收站接收该卫星获取的我国境内的遥感数据。所接收影像的地面分辨率分别有19.5m、78m、256m等三种。 资源二号卫星也已在轨运行。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 3、中巴地球资源卫星（CBERS）,CBERS第一次接收的快视图像,3
12、.1 遥感平台（Platform）,中巴地球资源卫星(CBERS)主要是立足于国内的技术基础研制的。 2004年中巴两国正式签署补充合作协议，启动资源CBERS 02B星研制工作。 2007年9月19日，卫星在中国太原卫星发射中心发射，并成功入轨，2007年9月22日首次获取了对地观测图像。 此后两个多月时间里，有关单位完成了卫星平台在轨测试、有效载荷的在轨测试和状态调整及数据应用评价等工作，正式交付用户使用。 2007年10月29日，国防科工委与国土资源部签署协议，国土资源部成为资源CBERS 02B星的主用户。 CBERS 02B星是具有高、中、低三种空间分辨率的对地观测卫星，搭载的2.3
13、6米分辨率的HR相机改变了国外高分辨率卫星数据长期垄断国内市场的局面，在国土资源、城市规划、环境监测、减灾防灾、农业、林业、水利等众多领域发挥重要作用。,3.1 遥感平台（Platform）,CBERS02B星有效载荷及性能指标,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 3、中巴地球资源卫星（CBERS）,IKONOS卫星是美国SpaceImage公司于1999年9月发射的高分辨率商用卫星，卫星飞行高度682km，每天绕地球14圈，星上装有柯达公司制造的数字相机。 相机的扫描宽度为11km，可采集1m分辨率的黑白影像和4m分辨率的多波段(红、绿、蓝、近红外)影像。由于其分辨率高、
14、覆盖周期短，故在军事和民用方面均有重要用途。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 4、美国IKONOS,IKONOS影像的波段,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 4、美国IKONOS,IKONOS卫星轨道,IKONOS数据的收集可达2048灰度级，记录为11bit。由于卫星设计为易于调整和操纵，几秒钟内就可以调整到指向新位置。很容易取得用户需要的新数据。 全景图像可达1111km2，实际图像的大小可以根据用户的要求拼接和调整。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 4、美国IKONOS,比较IKONOS和TM数据，可以发现IKONOS
15、的多光谱波段就是TM的前四个波段，IKONOS去掉了TM的后三个波段。显然就光谱性质而言不如TM。 但从空间分辨率来说，相比TM的30m，IKONOS大大提高了数据的空间分辨特征。4m彩色和1m全色可以和航空像片相比美。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 4、美国IKONOS,遥感平台,北京城区IKONOS遥感图像（4m分辨率）,3.1 遥感平台（Platform）,几乎与IKONOS发射同时，Digitalglobe公司也出现了载有高分辨率传感器（0.6m）的快鸟（Quickbird）和轨道观察3号（OrbView-3）等卫星。 其传感器的光谱波段都与IKONOS相同，
16、只是在图像覆盖尺度和传感器倾斜角度上有些差别。,快鸟（QuickBird）数据的收集可达2048灰度级，记录为11bit。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 5、快鸟（Quickbird）,快鸟（Quickbird）影像的波段,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 5、快鸟（Quickbird）,WorldView-2是Digitalglobe公司于2009年10月6日发射升空的，继快鸟（Quickbird）、WorldView-1成功发射之后的又一颗高分辨率商业卫星。 该卫星运行在 770km高的太阳同步轨道上，能够提供0.46米全色图像和1.8米分辨率的多光谱图像。,3.1 遥感平台（Platform）,一、资源卫星系列 6、WorldView,1995年美国 ORBIMAGE 公司成功研制和发射 OrbView-1 气象卫星 1997年美国 ORBIMAGE 公司成功发射 OrbView-2 海陆成像卫星 2003年成功发射 OrbView-3为美国Ge
