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1、华北水利水电学院 North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 遥感技术导论 Technology of Remote Sensing,课程介绍,教学目的: 理解遥感科学相关的物理概念，了解遥感的过程，掌握对地遥感的基本原理和方法。 了解国内外最新的遥感技术和手段。 培养一定的遥感实验能力。 奠定进行遥感科学研究的基础。,考核形式: 课程实验10%、笔试90%。,参考资料,遥感概论，彭望碌等， 高等教育出版社，2002 遥感应用分析原理与方法 ，赵英时，科学出版社，2003 遥感地学分析，陈述彭、赵英时，测
2、绘出版社，1990 . 遥感精解，日遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，测绘出版社，1993 . 遥感大词典，陈述彭 主编，科学出版社，1990. 遥感手册（共十二分册），国防工业出版社 Remote sensing and image interpretation, 4th edition, Thomas M. Lillesand and Ralph W. Kiefer, John Wiley & Sons, Inc., 1999.,分辨率： 1 m,地区： 上海浦东,采集时间： 2000年 3月26日,IKONOS 影像,IKONOS卫星,是美国空间成像公司 (space imaging )
3、1999年发射的 IKONOS-2高分辨率的 商业卫星,QuickBird 影像图,华盛顿纪念碑,QuickBird 传感器结构图,Digital Globe 0.61米,第一章 绪论,一、遥感的科学概念,1.遥感的概念（Remote Sensing）,遥感一词来自英语Remote Sensing，即“遥远感知”。 中国古代： 顺风耳（声音、空气、耳朵） 千里眼（物体、光、眼睛） 感知包括三个部分：目标、媒介、手段,第一章 绪论,一、遥感的科学概念 Remote Sensing,由美国海军研究局的布鲁伊特最初提出，1962年在美国密西根大学国际环境会议上被全世界认可。“遥感，就是遥远的感知，不
4、接触被感测事物”。,一、广义的遥感 遥感（Remote Sensing）： “遥远的感知”。广义理解，泛指一切无接触的远距离探测（包括电磁场、力场、机械波等的探测）。,二、狭义的遥感 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征记录下来，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。,遥感与以下两个概念的区别 遥测(Telemetry): 指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量技术，分接触测量和非接触测量 例: 温度测度 压力测量 遥控(Remote Control): 指远距离控制目标物运动状态和过程的技术,遥感的概念（Remote Sensing）,遥感定义（
5、北大版）：通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。 主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。 被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动地接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量。,二、遥感系统,遥感平台,传感器,二、遥感系统（Remote Sensing System）,1、目标物的信息特性_遥感信息源 任何目标物都具有发射、反射、吸收电磁波的性质。,二.遥感系统（Remote Sensing System）,2、信息的获取,什么是传感器？,传感器是接受
6、、记录目标物电磁波谱特征的仪器，是遥感技术系统的核心。（如扫描仪、 雷达、摄影机、摄像机）,常用的传感器：landsat上的RBV（反束光导管摄像仪）；landsat上的MSS（多光谱扫描仪），4个波段；landsat上的TM（专题制图仪），7个波段；SPOT上的HRV（高分辨率可见光扫描仪），3个波段。,地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。 航空平台：包括飞机和气球 航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。,遥感平台,遥感平台是装载传感器的平台,二、遥感系统（Remote Sensing System）,3、信息的传输与记录,接收、处理、
7、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。,二、遥感系统（Remote Sensing System）,4、信息的处理遥感卫星地面站,硬件系统： 计算机 大容量存储设备 图像输入输出设备软件系统： 数据输入模块 辐射校正模块 几何校正模块 图像增强模块 图像融合模块 图像分析模块,遥感图像处理,二、遥感系统（Remote Sensing System）,5、信息的应用,第一章 绪论,遥感技术的4大物质构成要素： 1 对象（Objects）:被探测、被感知的事物和现象 2 传感器（Sensor）：能感测事物并能感测的结果传递给使用者的仪器 3 信息传播媒介（M
8、edia）：在目标与传感器之间起信息传递作用的介质 4 遥感平台（Platform）：搭载传感器并使之正常工作的装置 常用遥感的定义：应用探测仪器，不与目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示物体的特征性质及其变化的综合性探测技术 目前，主要有两个研究领域：遥感技术研究和遥感应用研究,第一章 绪论,三、遥感的学科基础 1 现代物理学（电磁波技术、微波技术、红外等） 2 空间科学（卫星等飞行器研制、GPS空间测量等） 3 计算机技术（大容量、高速度、优良的算法、图像数据库技术等） 4 现代数学（矩阵变换、多元统计分析等） 5 地球信息学（Geomatics) GIS技术、地表
9、目标光谱研究等 “新兴的、综合性强的边缘学科”，因此遥感技术具有： 1 先进性 2 综合性 3 实用性,第一章 绪论,四、遥感的分类 1 按遥感对象分 （1）宇宙遥感，以外太空其它星体为感测对象 （2）对地遥感 地球表层环境环境遥感；在环境遥感 中若地球表层资源为对象称为资源遥感 2 按遥感平台分 （1） 航天遥感 平台H80km 火箭、人造卫星、飞船、航天飞机等 （2）航空遥感 平台H80km 普通飞机、气球、飞艇等 （3）地面遥感 遥感车、遥感塔、“远洋测量船” 3 按遥感媒介分 （1）电磁波遥感 常用的电磁波波段是紫外、可见光、红 外和微波等 （2）声波遥感 潜水艇的声纳技术、探测珍贵鱼
10、群的回游路线和迁徙规律 （3）重力场遥感 地质探矿，通过”g”值的变化来推断地层中是否有某种元素富积 （4）地震波遥感,第一章 绪论,四、遥感的分类 4 按遥感器的工作方式分： （1）被动遥感：遥感本身并不发射任何人工探测信号，只是被动接收来自于目标的信号，从而实现对目标性质、数量、空间位置等特征进行识别的遥感方式。“无源遥感”，如中午拍照 （2）主动遥感，遥感器发射人工探测信号，到达目标后信号反射回来被传感器接收从而对目标性质、数量、空间位置进行识别的遥感方式。如，夜晚拍照通常要在相机上装闪光灯。主要是“微波遥感”,主动遥感与被动遥感,5 按遥感所获资料的形式分 （1）成像方式遥感 （能获得
11、目标的图像Image,图形Graphics) a 摄影方式 b 扫描方式 （2）非成像方式（不能获得目标物的图像，常是一些曲线，如气象中温度辐射计) 6 按应用领域分 地质、农业、林业、草原、水文、测绘、环境、灾害、城市、海洋、大气、军事等,A Fast Glance of Nanjing Forestry University Campus(Aerial Photograph),扫描影像 故宫QuickBird,五.遥感的特点,大面积同步观测 时效性强 数据的综合性和可比性好 较高的经济和社会效益 一定的局限性,五、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,
12、如一幅美国的陆地卫星Landsat图像，覆盖面积为185kmx185km=34225km，在5-6min内即可扫描完成，实现对地的大面积同步观测；一幅地球同步气象卫星图像可覆盖1/3的地球表面，实现更宏观的同步观测,不同高度的遥感平台其重复观测的周期不同：地球同步轨道卫星可以每半小时对地观测一次；太阳同步轨道卫星可以每天2次对同一地区观测（可用于探测短周期变化）。另外，地球资源卫星则分别以16天（Landsat)、26天(SPOT) 、或4-5天(CBERS)对同一地区重复观测一次，以获得一个重访周期内的某些事物的动态变化的数据。,第一章 绪论,六、遥感的特性与优势 1空间特性 （大面积同步观
13、测） 距离远、感测范围大因此具有宏观性和直观性；先进传感器也能探知目标的细节。 2 时间特性 运行周期短，“动态监测” 3 光谱特性 使用的谱段多，可选性强， 多光谱（Multispectral)高光谱（Hyperspectral) 4 数据量巨大 “海量”数据，研究的压缩技术、存贮、处理 算法等 5数据综合性和可比性能超群 6 受地面限制少 沙漠腹地、大洋深处、悬崖绝壁人无法到达（可及度低） 7 经济效益好 8 用途广 9 发展速度极快,第一章 绪论,六、遥感过程 遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理分析判读和应用的全过程 1 遥感实验（Experiments) 地物光谱特性的测定、遥感平
14、台和传感器的研制及测试 2 遥感数据获取（Acquisition) 研究各种传感器的空间特性，航空像片的几何特征，各种卫星影像的： (1)空间分辨率(Spatial resolution):是指遥感影像上一个像元所对应的地面实际面积的大小 (2)光谱分辨率(Spectral resolution):是指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波段位置及波长间隔的大小。 (3)时间分辨率（Temporal resolution):是指遥感器重复覆盖同一地区的频率或时间间隔的长短 (4)辐射分辨率 (Radiometric resolution):辐射分辨率是指遥感器所能识别的地物间最小辐射度差,第
15、一章 绪论,六、遥感过程 3 遥感数据处理（Processing) （1）预处理（Pre-processing) 几何校正（Geometric correction) 辐射校正（Radiometric correction) （2）增强处理（Enhancement) 点操作（线性、对数、指数、高斯等） 邻域操作（平滑Smoothing、锐化Sharpen) 图像 变换（主成分PCA、缨帽变换Tasseled_Cap、小波Wavelet 等） 4 遥感信息应用（Application) 目视解译（Visual interpretation) 计算机分类 （Pattern Recognition)
16、 主要解决：空间什么位置？有什么？有多少？ 实际解决：定位（Position)、定性（qualitative)、定量（quantitative)问题 也即“3W”问题： where、what、how,七遥感发展史,遥感大致分四个阶段: （1）无记录的地面遥感阶段(1608年-1838年) 1608 汉斯.李波尔塞 伽利略 （2）有记录的地面遥感阶段(1839-1857) 摄像技术 达盖尔 （3）航空遥感阶段(1858-1956) 陶纳乔 莱特 1924年彩色胶片 1930年美国 一次大战 二次大战 照相机、气球、飞机构成初期遥感技术系统。 （4） 航天遥感阶段(1957-) 1957 苏卫星一号 1959美先驱者二号 地球云图 月球三号 1960 美国TIROS NOAA,1962年在美国密歇根大学召开的第一次国际环境遥感讨论会上，美国海军研究局的Eretyn Pruitt（伊普鲁伊特）首次提出“Remote Sensing”一词，会后被普遍采用至今。 20世纪60年代以来，苏美空间技术竟相发展，分别发射了
