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1、遥感概述,遥 感,现代空间科学、空间技术的重要组成部分； 对地观测系统的技术支柱； “3S”（GIS，GPS，RS）构成之一； 全方位、多时相、定量地获取地表信息； 数字地球、全球变化、持续发展等研究： 20世纪人类的重要成就之一，是深刻改变了人类生存方式的技术：信息战争、精准农业等。,主要内容,遥感基础：概念、技术组成、分类、特点、发 展、应用等； 物理基础：电磁波谱、地物电磁波谱特征； 技术系统：传感器、遥感平台、信息传输与处理、 应用； 遥感数据特点与评价：几何、辐射、时间分辨率； 数据处理：校正、增强、分类； 信息提取：人工、自动、人机协同； 遥感应用：资源环境调查、动态监测、数据更新
2、等。,一 、遥感概述,一、遥感概念（Remote Sensing） 广义：一种远离目标、通过非直接接触/非物理接触而获取目标物数据，对数据进行分析来判定、测量目标物性质的技术； 狭义：指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器（如摄影仪、扫描仪、雷达等），获取地表的信息，通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体形状、大小、位置、性质及其与环境的相互关系的一门现代化应用技术学科；,二、遥感技术系统的构成,1、传感器(remote sensor)：接受从目标物 辐射（发射、反射等）的电磁波信息的装置；2、遥感平台(platform)：搭载传感器的移动物体；近地面平台：汽车、高塔等；航 空 平
3、 台：飞机、气球等；航 天 平 台：人造卫星、宇宙飞船、航天飞机； 3、遥感信息的传输与处理； 4、遥感信息的分析与应用。,2、光谱特点：多谱段，如紫外线、可见光、红 外线、微波等；,3、时间特点：实时、周期性，如Landsat 16 天, Spot 26天, NOAA 1/2天。,1、空间特点：宏观 如Landsat-TM 185185km2, SPOT 6060km2;,四、遥感技术的分类,1、按平台分：近地面遥感、航空遥感、 航天遥感；,2、按传感器的工作波段：可见光遥感、 红外遥 感、微波遥感等；,3、按传感器的工作方式：被动遥感、主 动遥感；,4、按数据的表示方式：成像遥感、非成 像
4、遥感。,2、按传感器的工作波段： 紫外遥感：探测波段0.05-0.38um 可见光遥感：探测波段0.38-0.76um 红外遥感：探测波段0.76-1 000um 微波遥感：探测波段1mm-10m 多波段遥感：探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。,3、按传感器的工作方式： 被动遥感：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：由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号,4、按数据的表示方式： 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：传感器接收的目标电磁辐射信号输出或记录在磁带上
5、而不产生图像。,5、按波段宽度及波谱的连续性： 高光谱遥感：利用很多狭窄的电磁波波段（波段宽度通常小于10nm）产生光谱连续的图像数据 常规遥感：宽波段遥感，波段宽度一般大于100nm, 波段在波谱上不连续。,6、按遥感应用领域： 大的研究领域：外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感等 具体应用领域：资源遥感，环境遥感，农业遥感，林业遥感，渔业遥感，地质遥感，气象遥感，水文遥感，城市遥感，工程遥感及灾害遥感，军事遥感等。 按应用空间尺度分类 可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感。,全球遥感：全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称 区域遥感：以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工
6、程，它通常按行政区划（国家、省区等）和自然区划（如流域）或经济区进行。 城市遥感：以城市环境、生态做为主要调查研究对象的遥感工程。,五、遥感技术的发展,1、简要回顾：,无记录地面遥感（1608年-1838年） 有记录地面遥感（1839年-1857年）,1608年 汉斯李波尔塞制造了世界第一架望远镜 1609年 伽利略制作了放大3倍的科学望远镜 1839年 达盖尔和尼普斯拍摄照片，第一次成功地把事物形象地记录在胶片上 1849年法国人艾米 劳萨达特制定摄影测量计划，成为有目的、有记录的地面遥感发展阶段的标志 望远镜和照相机的出现，突破了远距离遥感的第一关；,空中摄影遥感阶段（1859-1956年
7、）,1859年 G.F.陶纳乔 系留气球 法国巴黎鸟瞰像片 1860年J.W.布莱克与S.金乘气球升空至630m 美国波士顿市照片,1861 年4月 Thaddeus Lowe 教授在俄亥俄州辛辛那提登上气球进行气象观测,“鸽子队”：70mm航空相机,试验性的空中摄影，1903,1903年莱特兄弟发明飞机，1909年第一次从飞机上拍摄意大利森托塞尔地区上空像片，促使航空遥感向实用化迈进。,第一次世界大战期间，航空摄影成为军事侦察的重要手段,一次大战中欧洲战壕,战争后期研制的航空摄影立体自动测图、二战前夕（1935年）研制成功的彩色摄影胶片，使航空遥感的几何分析与光谱分析前进了一大步,1926
8、年的Robert Goddard (1889-1945)及他的第一个液体燃料火箭,二次世界大战，航空技术的发展，又突破了地面平台的限制，出现了航空遥感,微波雷达出现，红外技术应用于军事侦察，使遥感探测的电磁波谱段得到了扩展,著作：航空遥感方法与理论的总结：航空像片：应用与判读、 航空摄影与航空测量 期刊：摄影测量工程即摄影测量工程与遥感的前身1945年创刊。,航天遥感阶段（1957年-）,20世纪50年代末，人造卫星的发射，使遥感技术平台上升到远离地球表面的太空，出现了航天遥感；,1957年10月4日苏联第一颗人造地球卫星发射成功 1959年9月美国“先驱者2号”探测器拍摄了地球云图，10月苏
9、联“月球3号”航天器拍摄月球背面照片 1960年美国“泰罗斯”与“雨云”气象卫星云图，美国海军研究局的普鲁伊特最早使用“遥感”一词 1971年美国“阿波罗”宇宙飞船对月球表面航空摄影测量 1972年美国地球资源卫星ERS-1（后成为陆地卫星）上天,第一颗人造地球卫星Sputnik I (前苏联) October 4, 1957,(about the size of a basketball, weighing 83 kg 182 lb), with radio and one scientific instrument),发射Sputnik I 用的Semiorka火箭,Apollo 8于 1
10、968 年圣诞期间经过月球表面拍摄到的地球照片,20世纪80年代美国第二代试验型地球资源卫星，Landsat 4,5。1986年，法国开始发射SPOT卫星系列。 20世纪90年代欧空局、日本相继发射ERS、JERS系列卫星，印度和俄罗斯发射IRS和RESURS1995年，加拿大发射RADARSAT-1,微波遥感技术重大进展。1999年，美国宇航局和地质调查局合作发射Landsat 71999年10月，中巴地球资源卫星（ZY-1）2000年，美国光谱成像公司成功发射高分辨率小卫星IKONOS，携带数字相机，1m与4m分辨率2000年，美国奋进号SRTM合成孔径雷达干涉成像雷达系统世界第一个直接获
11、取全球三维地形信息的双天线合成孔径雷达干涉测量系统,2、中国遥感发展概况,20世纪50年代开始系统的航空摄影，用于地形图编制和更新等 20世纪70年代-80年代起步，80年代后期-90年代前期的试验应用阶段，90年代后期实用化产业化。 20世纪70年代以来遥感事业取得显著成就，成功发射多颗人造卫星，自行研制多类型传感器航空摄影测绘已进入业务化阶段，全国范围内地形图普遍采用航空摄影测量，开展航空专题遥感试验、大规模卫星遥感技术应用研究 1970年4月24日发射第一颗人造卫星“东方红1号”，此后相继发射了数十颗不同类型的人造卫星，风云1号，2号，中巴资源卫星，北斗定位导航卫星，北京1号小卫星等 传
12、感器机载地物光谱仪、多光谱扫描仪、红外扫描相机、真实孔径雷达、微波辐射计、激光高度计等。,自1970年发射第一颗“东方红”一号卫星以来，中国共向空间发射了47颗国产卫星和3艘试验飞船，其中：气象卫星 6返回式遥感卫星 17通信卫星 7科学实验卫星 14地球资源卫星 2“神舟号”试验飞船 3 海洋卫星 1,3、遥感技术发展的四个阶段：,（1）瞬时遥感信息的定性分析利用单波段的遥感信息，目视解译的方法定性分析,（2）空间遥感信息的定位分析利用遥感信息分析地球表面物质能量的空间分布规律,（3）时间遥感信息的趋势分析利用周期性遥感信息，分析某现象的变化规律，预 测其变化的趋势,（4）多种遥感信息的复合
13、分析,4、现代遥感技术发展趋势与展望,(1) 多样化的遥感平台并存不同高度和用途的卫星形成对地球和宇宙空间的多角度、多周期观测。航空遥感逐渐业务化； 20世纪3000余颗人造卫星升空。航天平台成系列，大型化与微小型化平台相辅相成，其中将近500颗提供遥感、定位、通信传输的数据和图像服务。世界各国建成遥感卫星地面接收站30多个。 航宇平台：飞出太阳系的“旅行者1号”、2号 航天平台：载人空间站、空间实验室、返回式卫星、航天飞机；小卫星群,(2)新型传感器不断涌现，向更高分辨率方向发展，微波遥感和高光谱遥感迅速升温。,成像光谱技术探测波段从几百个到上千个，光谱可细分达到5-6nm水平，在特定光谱域
14、内以超多光谱数的海量数据同时获得目标影像和多维光谱信息，形成图谱合一的影像立方体 激光测距与遥感成像结合三维实时成像 传感器空间分辨率提高航空航天遥感界限模糊 数字成像技术打破传统摄影与扫描成像的界限,(3)全数字化、可视化、智能化和网络化的遥感信息处理信息提取、模式识别、数据融合,大容量、高速度的计算机与功能强大的专业图像处理软件结合PCI,ERDAS,ENVI,ER-MAPPER,IDRISI 遥感图像处理方法分形理论，小波变换、人工神经网络,(4) 遥感信息定量化研究传感器性能指标分析与评价、大气参量计算与大气订正、目标信息反演等,(5) 3S技术综合集成, 遥感应用的实用化、商业化、国
15、际化趋势,七、遥感应用,1) 农林应用 农业资源调查、自然灾害监测、作物估产等。 2）地矿应用 区域构造、地质填图、矿产堪察、地貌研究等 3）水文海洋 水资源调查、冰雪研究、海洋参数（化学、动力、物理）、渔业资源等 4）环境监测 水源污染、赤潮、城市热岛、土地利用与覆盖变化等 5）军事侦察,制 图,卫星成象的视角广，因而能使地理学家相当方便地绘制具有细腻区域地理特点（例如断层、地貌轮廓线、地貌或岩性接触）的地图，几乎终年有云层在妨碍获得常规的光学卫星图象。在这些地区正在使用雷达图象以可以接受的定位精确度制作比例为1：200,000的最新地图。 卫星图象常常与有限的地面抽样结合使用，在欧洲联盟各
16、国根据共同的农业政策方案确定和测量作物面积和可耕地面积。 使用干涉测量或雷达测量方法可以从卫星雷达图象中制得数字正视模型。,监 测,可持续发展中的一个关键因素是要了解某一现有资源的消耗速度，遥感卫星的反复覆盖通过提供关于植被（森林、牧场）、土壤和皮表水源等各种重要资源按时间排序的信息来促进实现这项目标。 经常地获得卫星图象有助于侦查污染水流和分析它们的轨迹。这种数据还有助于评价污染对海洋和近海环境的影响。印度尼西亚，经常使用卫星遥感数据监测珊瑚礁的生长情况和评估海洋渔类资源。 使用高分辨率图象监测各个农场的作物有助于在作物开始显示出可见的症状之前许久就查明缺水、缺肥或受到疾病影响的地区。 与周边国家或有争议领土中重大环境趋势有关的资料就属于这种信息。遥感信息是讨论潜在有争议问题的公正的媒介。,
