1、遥感原理与应用前言课程简介 课程性质：本科专业必修课、研究生招生考试科目 课程特点：基础、丰富、易学 教学方式：课堂讲授+习题课习题课+平时作业参考教材 孙家抦 遥感原理与应用 李德仁 摄影测量与遥感概论 张永生 高分辨率遥感卫星应用主要期刊 武汉大学学报(信息科学版)遥感学报 中国图像图形学报 ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing International Journal of Remote Sensing网站资源 www.i
2、sprs.org-国际摄影测量与遥感学会 -国家遥感中心 -中科院遥感应用研究所 -中国遥感卫星地面接收站课程内容 前言 遥感的物理基础 遥感平台和传感器 遥感数据处理 遥感图像人工识别 遥感图像计算机识别 遥感技术的应用遥感的定义1960s 美国海军科学研究部的布鲁依特首先提出了“遥感”（Remote Sensing）不接触物体本身，用遥感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物、揭示目标物几何形状大小、相互关系及其变化规律的科学技术。同义词：遥感技术。国家测绘局遥感是在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。具体地讲是指在高空和外层空间的各种平台上，运用
3、各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输、变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。遥感原理与应用关键词：非接触 传感器 几何形状遥感技术的基本原理 地球上的物体都在不停地发射、反射和吸地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是不同的，人们根据不同的，人们根据电磁波的差异电磁波的差异来辨析不来辨析不同的物体，遥感技术就是在这个原理的基同的物体，遥感技术就是在这个原理的基础上发展起来的。础上发展起来的。遥感技术的特点 范围大范围大 高分辨率高分辨率 多波段多波段
4、多时相多时相范围大 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，也有潜在的。高分辨率 影像分辨率亚米级 大比例尺测图 精确地物识别多波段Green ReflectanceNIR Reflectance多时相重复探测，有利于进行动态分析。Las Vegas,1992Las Vegas,1986Las Vegas,1972遥感的分类1.按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。2.按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。3.按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等4.按照资料的记录方式：成
5、像方式、非成像方式5.按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感遥感的分类按遥感平台地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等；航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等；航天遥感：传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等；遥感的分类按电磁波段紫外遥感：探测波段在0.05-0.38um可见光遥感：探测波段在0.38-0.76um红外遥感:探测波段在0.76-1000um微波遥感:探测波段在1mm-10m多波段遥感：探测波段在可见光和红外波段范围内，再分若干窄波段来探测目标。主动式传感器主动式传感器被动式传感器被动式传感器主动
6、传感器自身发射并接收经地面反射的能量，不主动传感器自身发射并接收经地面反射的能量，不受天气干扰受天气干扰被动传感器主要接收经地面反射的太阳光能量，受被动传感器主要接收经地面反射的太阳光能量，受天气干扰大天气干扰大推扫式推扫式CCD传感器传感器（SPOT）框幅式摄影机（传统摄影框幅式摄影机（传统摄影测量用）测量用）光机扫描摄影机（光机扫描摄影机（TM、MSS）三种常用航空航天遥三种常用航空航天遥感（被动）传感器感（被动）传感器传感器定轨定姿传感器定轨定姿信息获取信息获取遥感数据接收处理遥感数据接收处理服务与分发服务与分发多种信息的融多种信息的融合与集成合与集成遥感成像机理遥感成像机理 各类型用户
7、各类型用户信息传输信息传输各级产品的生产各级产品的生产各种应用各种应用卫星卫星研制与发射研制与发射遥感学研究范畴遥感学研究范畴遥感系统的组成传感器接收系统图像处理视觉分析、解译用户大气光源地表覆盖课程的组成用户第1章第1章第2，3章第2，3章第4，5，6章第7，8章遥感数据过程目标物的电磁波特征影响因子遥感器数据采集信息提取应用农林地质水文海洋气象环境等计算机数据处理及人工图像判读图像数据波段太阳位置大气状态气象季节地表状态遥感器性能遥感器位置电磁能量(E)波长()早期遥感的发展 1826年，第一张相片问世；1839年，达格雷发表第一张空中相片；1858年，法国人用气球携带照相机拍摄了巴黎空中
8、照片；1882年，英国人用风筝拍摄地面照片；1903年，莱特兄弟发明飞机，创造了条件；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。J N Niepce(1826,France)The worlds first photographic imagePigeons,1903.A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras.For obvious rea
9、sons,pigeons are not ideal platform.Aerial photography in World War IVertical photography of World War I trenches in Europe.Close-up view of a world war I 现代遥感发展 1957年，苏联发射第一颗人造地球卫星 1970年代美国的陆地卫星 高分辨率卫星（IKONOS,QUICKBIRD,SPOT）多光谱、高光谱卫星（MODIS）大幅面高分辨率航空传感器现代遥感发展 1957年10月4日，苏联成功地把世界上第一颗绕地球运行的人造卫星送入轨道。卫星
10、重83公斤，比美国准备在第2年初发射的卫星重8倍。绕地球一周需1小时35分，距地面的最大高度为900公里，用两个频道连续发送信号。现代遥感发展 1972年7月23日美国发射了第一颗地球资源卫星（ERTS-1），后改称陆地卫星（LandSat-1）p MSS多光谱扫描仪（多光谱扫描仪（4 bands）p RBV多光谱电视摄像仪多光谱电视摄像仪p 空间分辨力空间分辨力80米米p 遥感专用卫星遥感专用卫星Landsat 1 MSS image of Mount McKinley and environs,Alaska Range,Alaska,on 25 Aug 1972 现代遥感发展1982年美国
11、发射陆地卫星4号（LandSat-4）TM专题制图仪专题制图仪7 bands空间分辨力空间分辨力30米米This is a thematic mapper color composite image of Amazonas,Brazil,acquired using the Landsat-4 and 5 satellites on August 15,1988.现代遥感发展1999年4月15日美国发射陆地卫星7号（LandSat-7）ETM+增强型专题制图仪增强型专题制图仪7 bands空间分辨力空间分辨力30米米全色波段分辨率为全色波段分辨率为15米米Landsat 7 image of
12、Singapore14.25 meter resolutionData acquisition:2000-04-28现代遥感发展1999年4月17日美国发射IKONOS-1（失败）1999年9月24日美国发射IKONOS-2线阵线阵CCD推扫横扫推扫横扫同轨、异轨立体同轨、异轨立体全色全色0.82米米RGB，近红外波段，近红外波段4米米First IKONOS Image-Taken of Washington D.C.Very large image 7833*2209 现代遥感发展2001年10月18日美国发射QuickBird-2线阵线阵CCD推扫横扫推扫横扫同轨、异轨立体同轨、异轨立体
13、全色全色0.61米米RGB，近红外波段，近红外波段2.4米米San Francisco QuickBird 0.61m现代遥感发展1986年2月法国发射第一颗陆地卫星（SPOT-1）2002年5月4日法国发射陆地卫星（SPOT-5）HRV线阵列推扫式成像仪线阵列推扫式成像仪全色全色5米米全色立体全色立体2.5米米RGB 10米米短波红外短波红外SWIR20米米May 7,2002,SPOT 5 first image:the city of Athens Eleusis harbour.A 2.5 m resolution image was produced using two 5 m re
14、solution images from HRG instruments现代遥感发展 MODIS中分辨率成像光谱仪（moderate resolution imaging spectroradiometer）36个波段个波段250m（Bands1-2）-陆地陆地500m（Bands3-7）-大气大气1000m（Bands8-36）-高空高空唯一将实时观测数据通过唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播波段向全世界直接广播 免费接收数据并无偿使用免费接收数据并无偿使用 我国遥感发展1970年4月24日 第一颗人造地球卫星东方红1号1988年9月7日 第一颗风云一号A星（5通道可见光、红外扫描
15、辐射计）1999年5月19日 风云一号C星（多光谱、可见光、红外扫描辐射计。其中7个可见光、近红外波段、3个红外波段）1999年10月14日 第一颗资源一号卫星（中巴地球资源卫星，20米分辨率的5波段CCD相机、80米和160米分辨率的4波段红外扫描仪、256米分辨率的2波段宽视场成像仪）2002年3月 “神舟三号”搭载中分辨率成像光谱仪（34 bands）2002年5月15日 海洋一号A卫星 2003年10月 中巴第二颗资源一号卫星 2006年4月27日 遥感卫星一号2006年12月8日 风云二号D2007年4月12 海洋一号B卫星 2007年5月25日 遥感卫星二号2007年9月19 中巴
16、第三颗“资源一号”卫星 2007年10月24日“嫦娥-1”探月卫星上搭载高分辨率成像光谱仪风云一号风云二号中巴资源卫星1号设计参数中巴资源1号彩色合成图像（武汉市）中国资源二号全色波段图像（3米）中国的海洋卫星HY-1HY-1水色扫描仪三通道合成图（菲律宾吕宋岛东北海域）HY-1水色扫描仪三通道合成图（印尼苏拉威西北部海域）神舟三号神州三号中分辨率成像光谱仪获取的美国加州森林火灾图像遥感技术的发展 目视解译阶段（1850-1972）1.标志：遥感平台从气球、飞机、火箭，到卫星、航天飞机2.特点：目视解译、手工成图 计算机自动分析阶段（1972-1999）1.标志：计算机的普及、图像的数字化、多
17、光谱探测技术2.特点：计算机图像预处理、增强、模式识别、自动制图 定量遥感阶段（1999年以后）1.标志：Landsat 7和EOS Terra/Aqua的成功发射和运营；高光谱、高空间分辨率、高时间分辨率、多角度观测2.特点：地球环境系统及其变化过程的监测和分析当前遥感发展主要特点与展望1.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2.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3.微波、雷达、激光遥感日益受到关注微波、雷达、激光遥感日益受到关注主动式遥感的发展，是探测手段更趋多样化4.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v高光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像有可以测量目标物波谱特性的光学传感器。5.遥感应用不断深化遥感应用不断深化从单一信息源（或单一传感器）的信息（或数据）分析向多种信息源的信息（包括非遥感信息）复合及综合分析应用发展；从静态分析研究向多时相的动态研究、预测预报方向发展；从定性判读、制图向定量分析发展；从对地球局部地区及其各组成部分的专题研究向地球系统的全球综合研究方向发展。本章结束
