遥感概论第1章：绪论.ppt

1、 遥感导论，梅安新等，高等教育出版社，2001 遥感大词典，陈述彭等，科学出版社，1990 赵英时等，遥感应用分析原理与方法，科学出版社，2003 李小文等，遥感原理与应用，科学出版社，2008 彭望琭等.遥感概论.北京：高等教育出版社，2003课程介绍课程介绍 掌握遥感的概念、基础理论知识、遥感的技术系统课程介绍课程介绍 上课认真听讲，记笔记，有不懂的地方及时提问 或课后查阅资料 认真完成实习作业并按时上交，成绩将记入总分 认真完成课后作业 能自觉阅读课后参考书目课程介绍课程介绍 教学方式：以课堂讲授、讨论为主要教学方式，结合文献和资料查阅 考核方式：闭卷考试 总成绩评价：平时成绩占50，期

2、末考试成绩占50课程介绍课程介绍第一章第一章 遥感绪论遥感绪论1.1 遥感的基本概念遥感的基本概念问题：什么是遥感？问题：什么是遥感？遥感（遥感（Remote Sensing，简称，简称RS），就是），就是“遥远的遥远的感知感知”。1960年，年，美国海军研究院的艾弗林美国海军研究院的艾弗林普鲁伊特普鲁伊特（Evelyn L. Pruitt）首次使用了这个词，他把遥感定义）首次使用了这个词，他把遥感定义为为“以摄影方式或以非摄影方式获得被探测目标的图像以摄影方式或以非摄影方式获得被探测目标的图像或数据的技术或数据的技术”。广义：广义：泛指各种非接触的、远距离的探测技术，包括泛指各种非接触的、远

3、距离的探测技术，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义：狭义：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波可见光、红外、微波等等探测器，通过探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统技术系统。 (遥感大词典遥感大词典) 1.1 遥感的基本概念遥感的基本概念1.2 遥感技术系统遥感技术系统地物反射或

4、辐射电磁波地物反射或辐射电磁波传感器获取电磁波，并以影传感器获取电磁波，并以影像胶片或数据磁带记录下来像胶片或数据磁带记录下来传感器传输信息传感器传输信息地面站对信息进行处理、地面站对信息进行处理、判读、校正、分析判读、校正、分析制作专题地图，供用户应用制作专题地图，供用户应用遥感技术系统的工作流程遥感技术系统的工作流程1.2 遥感技术系统遥感技术系统DVB-S接收系统（2006 建成，自然地理楼楼顶）X/L双波段极轨卫星数据接收系统（2010 建成，理科大楼A楼楼顶）主要方法主要方法应用应用数据源数据源空间空间分辨率分辨率光谱光谱分辨率分辨率时间时间分辨率分辨率定量遥感反演模型大气、海洋、生

5、态环境动态监测MODIS、AVHRR低高高遥感分类监督与非监督分类土地覆盖与土地利用、农林TM、SPOT4、CBERS中中中目标识别分割、模式识别城市、军事、设施SPOT5、IKONOS、QuickBird高低中地面目标过程时序分解抽象空间位置空间信息属性特征波谱信息时间时相信息综合度综合与分解性1.3 遥感的分类遥感的分类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)航空遥感飞机气球飘浮气球 （50km）系留气球 （15km）中空飞

6、机 （9-15km）低空飞机 （9km）地面遥感高塔 （300m)车船 （30m)观测架 （几米）1.3 遥感的分类遥感的分类紫外(0.05-0.38mm)可见光(0.38-0.76mm)红外(0.76-1000mm)反射红外(0.7-3mm)近红外(0.7-1.3mm)短波红外(1.3-3mm)中红外(3-6mm)远红外(6-15mm)热红外(8-14mm)微波(1mm-1m)1.3 遥感的分类遥感的分类遥感应用的电磁波谱段v紫外线：紫外线：波长范围为波长范围为0.050.050.38m0.38m，太阳光谱中，太阳光谱中，只有，只有0.30.30.38m0.38m波长的光到达地面，对油污染波

7、长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在敏感，但探测高度在2000 m2000 m以下。以下。v可见光：可见光：波长范围：波长范围：0.380.380.76m0.76m，人眼对可见，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。v红外线：红外线：波长范围为波长范围为0.760.761000m1000m，根据性质分，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。为近红外、中红外、远红外和超远红外。v微波：微波：波长范围为波长范围为1 1 mmmm1 m1 m，穿透性好，不受云，穿透性好，不受云雾的影响雾的影响。a a. .被动遥感被动遥感(

8、(无源遥感无源遥感) ) 不发射不发射b b. .主动遥感主动遥感( (有源遥感有源遥感) ) 本身发射本身发射1.3 遥感的分类遥感的分类被动方式 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1.3 遥感的分类遥感的分类主动方式 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径雷达1.3 遥感的分类遥感的分类1.3 遥感的分类遥感的分类

9、1.3 遥感的分类遥感的分类1.3 遥感的分类遥感的分类1.4 遥感的特点遥感的特点 航空与航天飞行器运行快、周期短，可获得多时相数据。例如Landsat 5每天环绕地球14.5圈，覆盖地球一遍所需时间仅16天，而气象卫星的周期更短（1天或半天）。 由于探测距离远，传感器所获得的地面影像覆盖的空间范围较大。以美国陆地卫星5号（Landsat 5 ）为例，它距离地表的高度是705.3 km，对地球表面的扫描宽度是185 km，一幅TM图像可以全部覆盖我国海南岛大小的面积。 目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。 遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，监测地球上许多事物的动

10、态变化。一般地球资源卫星89天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查需要花费大量的人力和物力，且周期很长。因此，遥感方法具有很好的时效性。遥感在天气预报、火灾和水灾监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时效性优势。 如一幅Landsat图像，覆盖面积185 km185 km， 在56 min内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限制。 遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际状况，数据综合性很强。 同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同

11、一地区的数据，均具有可比性。 从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相比，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。如Landsat卫星的投入与效益比估计为1:80 。信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。数据的挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。1.4 遥感的特点遥感的特点本图为本图为TM图像；图像；黄河入海口，反映泥沙堆积；黄河入海口，反映泥沙堆积；拍摄时间为拍摄时间为1990年。年。 宏宏观观性性与与同同步步性性1.4 遥感的特点遥感的特点 实效性与动态性实效性与动态性911前后的世贸大厦（IKONOS影像）1.4 遥感的特点遥感的特点

12、多波段性多波段性红树林在不同波段上的影像1.4 遥感的特点遥感的特点1.5 遥感的发展简史遥感的发展简史l 术语的提出：美国学者普鲁伊特（Pruitt）于 1960年提出，1962年“环境遥感国际研讨会”召开之后，遥感学科在世界范围内得以飞速发展。l 遥感发展经历了四个阶段： 无记录的地面遥感阶段无记录的地面遥感阶段 有记录的地面遥感阶段（萌芽阶段）有记录的地面遥感阶段（萌芽阶段） 航空遥感阶段航空遥感阶段 航天遥感阶段航天遥感阶段（1）无记录的地面遥感阶段（1608-1838） 1608 1608年，汉斯年，汉斯李波尔赛制造了世界第一架望远镜；李波尔赛制造了世界第一架望远镜； 1609160

13、9年伽利略制作了放大倍数年伽利略制作了放大倍数3 3倍的科学望远镜，从而倍的科学望远镜，从而为观测远距离目标开辟了先河。但望远镜观测不能把观为观测远距离目标开辟了先河。但望远镜观测不能把观测到的事物用图像的方式记录下来。测到的事物用图像的方式记录下来。（2）有记录的地面遥感阶段（1839-1857） 对探测目标的记录与成像开始于摄影技术，与望远镜对探测目标的记录与成像开始于摄影技术，与望远镜相结合发展为远距离摄影。相结合发展为远距离摄影。 18271827年，公认的世界上年，公认的世界上第一幅照片第一幅照片由法国人尼埃普由法国人尼埃普斯斯NiepceNiepce拍摄出来。拍摄出来。 1839

14、1839年，法国人达盖尔发表了他和尼普斯拍摄的照年，法国人达盖尔发表了他和尼普斯拍摄的照片，第一次成功地把拍摄到的事物形象地记录在胶片上。片，第一次成功地把拍摄到的事物形象地记录在胶片上。 18491849年，法国人劳塞达特制定了摄影测量计划，成年，法国人劳塞达特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。为有目的、有记录的地面遥感发展阶段的标志。（2）有记录的地面遥感阶段（1839-1857）世界上第一张照片窗外景色摄于1827年 作者：尼埃普斯 摄影术的发明者达盖尔拍的第一张照片 （3）空中摄影测量阶段（1858-1956）1858年年12月，同样是法国人的月，同样是法

15、国人的GF陶纳乔（陶纳乔（Gaspard Felix Tournachon）（）（he call himself Nadar）坐在热气球下的）坐在热气球下的吊篮里，从巴黎市上空给巴黎拍了些照片，同时也开创了吊篮里，从巴黎市上空给巴黎拍了些照片，同时也开创了一个崭新的阶段：一个崭新的阶段：航空遥感航空遥感。 （3）空中摄影测量阶段（1858-1956） 1860年，布莱克与金年，布莱克与金乘气球升空至乘气球升空至603m成成功拍摄了美国波士顿功拍摄了美国波士顿市的照片市的照片.（3）空中摄影测量阶段（1858-1956）（3）空中摄影测量阶段（1858-1956）（3）空中摄影测量阶段（1858

16、-1956）44 1924 1924年，年，彩色胶片的出现彩色胶片的出现，使得航空摄影记录地面目，使得航空摄影记录地面目标信息更加丰富；标信息更加丰富；19351935年彩色胶片投入市场后，为后来的年彩色胶片投入市场后，为后来的航空遥感打下了基础。航空遥感打下了基础。 在该阶段，空中摄影测在该阶段，空中摄影测量技术得到了较快发展，应量技术得到了较快发展，应用涉及到军事等多个领域，用涉及到军事等多个领域，与之相关的研究提高较快，与之相关的研究提高较快，建立了相关的机构，出版了建立了相关的机构，出版了许多专业刊物（如许多专业刊物（如摄影测摄影测量工程与遥感量工程与遥感）。）。（4）航天遥感阶段（1

17、957-） 1957 1957年年1010月月4 4日，苏联第一颗人造地球卫星的发射日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地球和探索宇宙奥秘进成功，标志着人类从空间观测地球和探索宇宙奥秘进大了新的纪元。大了新的纪元。 19591959年年9 9月美国发射的月美国发射的“先驱者先驱者2 2号号”探测器拍摄探测器拍摄了地球云图，同年了地球云图，同年1010月苏联的月苏联的“月球月球3 3号号”航天器拍摄航天器拍摄了月球背面的照片。了月球背面的照片。 真正从航天器上对地球进行长期观测是从真正从航天器上对地球进行长期观测是从19601960年年美国发射美国发射TIROS-lTIRO

18、S-l和和NOAA-1NOAA-1太阳同步气象卫星开始的。太阳同步气象卫星开始的。（4）航天遥感阶段（1957-）(about the size of a basketball，55cm, weighing 83.6 kg , with radio and one scientific instrument) （4）航天遥感阶段（1957-） 真正从航天器上对地球进行长期观测是从真正从航天器上对地球进行长期观测是从19601960年美年美国发射国发射TIROS-lTIROS-l和和NOAA-1NOAA-1太阳同步气象卫星开始的。太阳同步气象卫星开始的。 20 20世纪世纪6060年代中期，年代

19、中期，NASANASA资助，大量红外及多光谱资助，大量红外及多光谱彩色摄影。彩色摄影。 1972 1972年，第一颗地球观测卫星年，第一颗地球观测卫星LandsatLandsat发射成功。发射成功。（原名地球资源技术卫星（原名地球资源技术卫星ERTS-1ERTS-1后命名为陆地卫星，遥后命名为陆地卫星，遥感一词迅速普及。感一词迅速普及。（4）航天遥感阶段（1957-）（4）航天遥感阶段（1957-） 这一时期遥感发展的主要特点有：这一时期遥感发展的主要特点有：（1 1）遥感平台方面：不同高度、不同用途的卫星构成了）遥感平台方面：不同高度、不同用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多度角、多周期观测

20、。对地球和宇宙空间的多度角、多周期观测。（2 2）传感器方面：光学传感器的波段范围不断延伸，波）传感器方面：光学传感器的波段范围不断延伸，波段分割越来越细、空间分辨率越来越高；微波传感器所段分割越来越细、空间分辨率越来越高；微波传感器所获取的信息也向多频率、多角度、多极化、多分辨率的获取的信息也向多频率、多角度、多极化、多分辨率的方向发展。激光测距与遥感成像的结合使得三维实时成方向发展。激光测距与遥感成像的结合使得三维实时成像成为可能；多种探测技术的集成日趋成熟。像成为可能；多种探测技术的集成日趋成熟。（4）航天遥感阶段（1957-）（3 3）遥感信息处理方面：在摄影成像、胶片记录的年代，）遥

21、感信息处理方面：在摄影成像、胶片记录的年代，光学处理和光电子学影像处理起着主导的作用。随着数光学处理和光电子学影像处理起着主导的作用。随着数字成像技术和计算机图像处理技术的迅速发展，遥感信字成像技术和计算机图像处理技术的迅速发展，遥感信息的计算机处理越来越重要。息的计算机处理越来越重要。（4 4）遥感应用方面：应用领域越来越广泛，对于推动经）遥感应用方面：应用领域越来越广泛，对于推动经济发展、社会进步、环境改善、国防建设等方面起到了济发展、社会进步、环境改善、国防建设等方面起到了重要作用。重要作用。1.6 我国遥感事业的发展我国遥感事业的发展 20 20世纪世纪3030年代，于个别城市进行过航

22、空摄影；年代，于个别城市进行过航空摄影；2020世世纪纪5050年代开始系统的航空摄影，并应用于多个领域；年代开始系统的航空摄影，并应用于多个领域；2020世纪世纪7070年代以来，遥感事业有了长足进步，腾冲遥感综年代以来，遥感事业有了长足进步，腾冲遥感综合实验获得巨大成功，合实验获得巨大成功，19701970年年4 4月月2424发射第一颗人造地球发射第一颗人造地球卫星。卫星。1.6 我国遥感事业的发展我国遥感事业的发展 8080年代以来是大发展阶段。年代以来是大发展阶段。 引进和培训；引进和培训； 应用大项目：从应用大项目：从“六五六五”开始；开始； 进展：全方位的，包括软硬件、技术、算法

23、等；进展：全方位的，包括软硬件、技术、算法等； 遥感机构：各部门、教育、出版物；遥感机构：各部门、教育、出版物； 新疆昌吉州呼图壁县山谷自然地理地貌图像甘肃酒泉市阿克塞县附近自然地理地貌图像沙漠中的绿洲，新疆和田墨玉县山东东营河口区海滩自然地理地貌图像陕西延安黄陵县洛河自然地理地貌图像全色0.8米、多光谱3.2米的空间分辨率，以及优于45公里的观测幅宽。2015-03-06， 高分二号卫星正式投入使用。北京上海遥感技术的发展趋势遥感技术的发展趋势（1 1）分辨率进一步提高，多分辨率传感器并存；获取数）分辨率进一步提高，多分辨率传感器并存；获取数据精度进一步提高（如据精度进一步提高（如定位技术定

24、位技术等）。等）。（2 2）高分辨率小型商业卫星（快、好、省）发展迅速；）高分辨率小型商业卫星（快、好、省）发展迅速；（3 3）多波段、多角度及多极化遥感同时并用；）多波段、多角度及多极化遥感同时并用；（4 4）遥感信息处理与应用新技术、新算法进一步发展；）遥感信息处理与应用新技术、新算法进一步发展；（5 5）RSRS、GPS GPS 与与GIS GIS 的有机结合构成集成系统；的有机结合构成集成系统； 定量遥感与遥感产业化已成为遥感发展的定量遥感与遥感产业化已成为遥感发展的热点与方向。热点与方向。2022-1-24672022-1-24682022-1-24692022-1-2470华盛顿华

25、盛顿IKONOS图像图像2022-1-2471罗马斗兽场（0.7米，真彩色）2022-1-2472罗马梵蒂冈大教堂,0.7m,真彩色2022-1-2473台台湾湾福福卫卫二二号号侦侦察察卫卫星星资资源源二二号号全全色色3m应用应用MH370？2022-1-2476示例分析77旧里空间影像结构特征滴水湖的形成航空遥感获取上海工业污染源总体分布IKONOS世贸大世贸大厦与五角厦与五角大楼大楼2022-1-24A)The initial stage of the forest fire. Several fires are visible in neighbouring Russia but non

26、e in China.火灾监测火灾监测B)The start of the forest fire. This image was received on May 6, 1987. There were three fire sources in China, one of which did not develop. 83C) Rapid spread of the forest fire, morning of May 8, 1987. D) The later stage of the forest fire. The surface fires had been extinguishe

27、d and the damage situation could be seen clearly. 夏威夷岛屿上的基拉韦厄火山变化ASTER band 14FY-2C监测黑龙江省黑河市嫩江县和内蒙古自治区呼伦贝尔盟鄂伦春旗等地的森林大火 872022-1-2488夜航与日航融合图像 温度异常区与背景区的分离 2022-1-2489城市热岛分布图城市热岛分布图2022-1-24绿地对热岛效应的减缓上海炼油厂（夜间热红外辐射图像）（输油管道，热污染，航迹可见）92Population ChangeLas Vegas, 1964Population ChangeLas Vegas, 1972Popu

28、lation ChangeLas Vegas, 1986Population ChangeLas Vegas, 1992大兴安岭火灾气象大兴安岭火灾气象卫星遥感图像卫星遥感图像易贡滑坡卫星易贡滑坡卫星遥感图像遥感图像HY-1A卫星渤海海冰监测（2003-1-5）彩色图像厚度反演图密度分布图南极冰盖塌裂遥感图像（HY-1A水色仪，2002-10-19）2022-1-241062022-1-24107我国已经成为世界气象组织的一员我国已经成为世界气象组织的一员2004年台风艾利（年台风艾利（1:00-14:00)2022-1-24110台风云娜（2004年8月）气象卫星作用卫星遥感产品热岛效应热岛效应火山爆发海温分布航天员杨利伟从飞船上拍摄的地球照片航天员杨利伟从飞船上拍摄的地球照片遥感院士遥感院士遥感相关的学术期刊遥感相关的学术期刊一些有用的网站：一些有用的网站：遥感图像处理软件：遥感图像处理软件：思考题思考题 1.1.何谓遥感？其具有哪些特点和优缺点？如何理解何谓遥感？其具有哪些特点和优缺点？如何理解遥感技术的经济性？遥感技术的经济性？ 2.2.何谓主动式遥感？何谓被动式遥感？按照工作波何谓主动式遥感？何谓被动式遥感？按照工作波段分类，遥感可以分为哪几种？段分类，遥感可以分为哪几种？ 3.3.世界遥感发展经历了哪几个阶段？世界遥感发展经历了哪几个阶段？