遥感技术基础课件》第1章.ppt

遥感技术基础遥感技术基础主讲教师：韩主讲教师：韩 玲玲 教授教授长安大学长安大学 课程性质课程性质 本课程是为地理信息系统专业和测绘工程专业本课程是为地理信息系统专业和测绘工程专业开设的专业核心课程开设的专业核心课程 总学时：总学时：4040学时学时 其中：理论课：其中：理论课：3232学时学时 实习实验：实习实验：8 8学时学时 1 1周集中实习周集中实习(课程结束后课程结束后)考核形式：考试考核形式：考试 期末考试成绩占期末考试成绩占70%70%、实习成绩和平时作业占、实习成绩和平时作业占30%30%遥感技术基础遥感技术基础-主要内容主要内容主要内容：主要内容：1.1.绪论绪论 2.2.遥感技术的物理基础遥感技术的物理基础 3.3.遥感平台遥感平台 4.4.遥感传感器遥感传感器 5.5.遥感图像处理遥感图像处理 6.6.遥感图像判读及计算机分类遥感图像判读及计算机分类 7.7.遥感技术的应用遥感技术的应用遥感技术基础遥感技术基础-主要内容主要内容第一章第一章 绪论绪论 本章主要内容：本章主要内容：1.1 1.1 遥感的基本概念遥感的基本概念 1.2 1.2 遥感技术的基本原理遥感技术的基本原理 1.3 1.3 空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1遥感的基本概念遥感的基本概念 “遥感遥感”（Remote Sensing),Remote Sensing),即即“遥远的感知遥远的感知”,它是一种远它是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。由美国的距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。由美国的Evelyn.L.pruittEvelyn.L.pruitt（伊夫林（伊夫林.L.L.布鲁依特）提出，这个术语的出现是布鲁依特）提出，这个术语的出现是在在19621962年，当时美国决定使两项原先属于军事保密的新技术年，当时美国决定使两项原先属于军事保密的新技术侧侧视雷达成像技术和红外扫描成像技术公开于民用。为此美国密执视雷达成像技术和红外扫描成像技术公开于民用。为此美国密执安大学召开了一个取名为安大学召开了一个取名为“环境遥感环境遥感”(Remote Sensing of(Remote Sensing of Environment)Environment)的专题讨论会，从此遥感这个术语便正式地以特定的专题讨论会，从此遥感这个术语便正式地以特定的含义在学术界以及科技应用中得到了流传和使用。的含义在学术界以及科技应用中得到了流传和使用。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论1.1.11.1.1狭义遥感与广义遥感狭义遥感与广义遥感 1.1.狭义遥感狭义遥感:主要是空对地遥感，即在离开地面的平台上主要是空对地遥感，即在离开地面的平台上(包括包括卫星、飞机、气球和高塔等卫星、飞机、气球和高塔等)装上遥感仪器，对地面进装上遥感仪器，对地面进行探测。它主要是以电磁波为媒介，包括紫外行探测。它主要是以电磁波为媒介，包括紫外-可见可见光光-红外红外-微波的范围。换句话说，狭义遥感是把遥微波的范围。换句话说，狭义遥感是把遥感看作对地球表面进行探测的一个立体观测系统。感看作对地球表面进行探测的一个立体观测系统。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1遥感的基本概念遥感的基本概念1.1.11.1.1狭义遥感与广义遥感狭义遥感与广义遥感 2.2.广义遥感广义遥感:包括空对地、地对空、空对空遥感。这不仅把整个地包括空对地、地对空、空对空遥感。这不仅把整个地球大气圈、水圈、岩石圈作为研究对象球大气圈、水圈、岩石圈作为研究对象(地球遥感地球遥感)，而且，而且把探测范围扩大到地球以外的日地空间把探测范围扩大到地球以外的日地空间(宇宙遥感宇宙遥感)。从遥。从遥感利用的媒介来看，广义遥感包括感利用的媒介来看，广义遥感包括:电磁波遥感电磁波遥感 (光、热、光、热、无线电波无线电波)、力场遥感、力场遥感(重力、磁力重力、磁力)、声波遥感、地震波遥、声波遥感、地震波遥感。本课程所讨论的内容是狭义的指电磁波遥感。感。本课程所讨论的内容是狭义的指电磁波遥感。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1遥感的基本概念遥感的基本概念1.1.21.1.2遥感传感器与遥感平台遥感传感器与遥感平台1.1.遥感传感器：遥感传感器：收集、量测、记录地物各种电磁波特征的仪器，收集、量测、记录地物各种电磁波特征的仪器，如照相机、扫描仪等。如照相机、扫描仪等。2.2.遥感平台遥感平台 装载传感器的设备。如船、塔、飞机、气球、卫星、装载传感器的设备。如船、塔、飞机、气球、卫星、飞船、火箭等。飞船、火箭等。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1遥感的基本概念遥感的基本概念1.1.31.1.3遥感的基本概念遥感的基本概念 “遥感遥感”（Remote Sensing)Remote Sensing)，就是用装载在，就是用装载在飞机或人造卫星等不同高度平台上的飞机或人造卫星等不同高度平台上的传感器传感器，收，收集由地面目标物辐射和反射来的集由地面目标物辐射和反射来的电磁波信息电磁波信息，记，记录在胶片或磁带上，经过回收胶片或无线电传输，录在胶片或磁带上，经过回收胶片或无线电传输，并对这些信息进行加工、处理、判译、识别出目并对这些信息进行加工、处理、判译、识别出目标物及其所处环境条件的一种综合技术标物及其所处环境条件的一种综合技术。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1遥感的基本概念遥感的基本概念遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 遥感影像示意图遥感影像示意图 1.1 1.1遥感的基本概念遥感的基本概念 遥感卫星对地观测示意图遥感卫星对地观测示意图 遥感影像示意图遥感影像示意图 图图1.1-11.1-1 图图1.1-21.1-21.21.2遥感技术的基本原理遥感技术的基本原理 1.2.11.2.1遥感的技术系统遥感的技术系统遥感信息源遥感信息源空间信息获取空间信息获取遥感数据的传输与接收遥感数据的传输与接收遥感图像处理遥感图像处理遥感信息的分析与提取遥感信息的分析与提取遥感信息的应用遥感信息的应用遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 遥感系统组成示意图遥感系统组成示意图 图图1.2-11.2-1 遥感技术基本作业过程示意图遥感技术基本作业过程示意图 图图1.2-21.2-21.2.21.2.2遥感的主要任务遥感的主要任务研究地物的电磁波辐射特性研究地物的电磁波辐射特性研究遥感信息的探测手段、主要是传感器研究遥感信息的探测手段、主要是传感器研究遥感信息的传输和处理系统研究遥感信息的传输和处理系统研究遥感信息的应用研究遥感信息的应用遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论1.2.31.2.3遥感的特点遥感的特点1.1.大面积的同步观测大面积的同步观测2.2.时效性时效性3.3.数据的综合性和可比性数据的综合性和可比性4.4.经济性经济性5.5.局限性局限性遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论1.2.41.2.4遥感的分类遥感的分类1.1.按遥感器所选用的能源分电磁波遥感、声学遥感、物按遥感器所选用的能源分电磁波遥感、声学遥感、物理场遥感等理场遥感等2.2.按传感器有无能源作用分有源遥感和无源遥感按传感器有无能源作用分有源遥感和无源遥感 3.3.按传感器使用的运载工具分航空遥感、航天遥感和地按传感器使用的运载工具分航空遥感、航天遥感和地面遥感面遥感4.4.按遥感的对象和目的分地球资源遥感技术、环境遥感按遥感的对象和目的分地球资源遥感技术、环境遥感技术、气象遥感技术、海洋遥感技术等技术、气象遥感技术、海洋遥感技术等5.5.按记录信息的表现形式分图像方式和非图像方式按记录信息的表现形式分图像方式和非图像方式遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论1.2.41.2.4遥感的分类遥感的分类遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 图图1.2-41.2-41.2.41.2.4遥感的分类遥感的分类遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论主动遥感与被动遥感主动遥感与被动遥感1.1.主动遥感主动遥感 探测由人工发射的能源经被测物体反射回来的电探测由人工发射的能源经被测物体反射回来的电磁波的能量分布。磁波的能量分布。2.2.被动遥感被动遥感 传感器不向目标发射电磁波，仅被动的接受目标传感器不向目标发射电磁波，仅被动的接受目标物自身发射和对自然辐射反射的能量。物自身发射和对自然辐射反射的能量。遥感技术主动遥感和被动遥感示意图遥感技术主动遥感和被动遥感示意图 图图1.2-31.2-31.2.51.2.5当代遥感技术的发展特点当代遥感技术的发展特点遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1.不断研制新型传感器，今后的趋势是将多种传感器不断研制新型传感器，今后的趋势是将多种传感器放到同一个卫星计划中去。放到同一个卫星计划中去。2.2.形成多级分辨率影像序列的金字塔，以提供从粗到形成多级分辨率影像序列的金字塔，以提供从粗到精的对地观测数据源。精的对地观测数据源。3.3.可以反复获取同一地区影像数据的多时相性。可以反复获取同一地区影像数据的多时相性。4.4.尽可能增加更多谱段的遥感数据。尽可能增加更多谱段的遥感数据。1.2.61.2.6遥感技术的现状遥感技术的现状遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论1.1.航天遥感平台方面航天遥感平台方面 我国先后发射了返回式遥感卫星我国先后发射了返回式遥感卫星、国土普查卫星国土普查卫星、极轨气极轨气象卫星象卫星、静止气象卫星静止气象卫星、小卫星小卫星、海洋卫星等多颗卫星海洋卫星等多颗卫星,形成形成了卫星对地球的全方位观测系统。了卫星对地球的全方位观测系统。2.2.航天传感器方面航天传感器方面 我国自行或合作研制了多种传感器我国自行或合作研制了多种传感器,如中巴资源卫星上搭载如中巴资源卫星上搭载的的CCDCCD相机相机、红外多光谱扫描仪红外多光谱扫描仪(IRMSS)(IRMSS)和宽视场成像仪和宽视场成像仪(WFI);(WFI);星载太阳辐照度监测仪和多通道扫描辐射计等。星载太阳辐照度监测仪和多通道扫描辐射计等。1.2.61.2.6遥感技术的现状遥感技术的现状遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论3.3.航空遥感方面航空遥感方面 我国正在积极开展先进的机载对地观测系统的研制。我国正在积极开展先进的机载对地观测系统的研制。4.4.遥感应用方面遥感应用方面 在日常的天气在日常的天气、海洋海洋、环境预报及灾害监测环境预报及灾害监测、资源调查资源调查、土地利用土地利用、城市规划城市规划、作物估产作物估产、国土普查国土普查、铁路选线铁路选线、水水库及港口选址库及港口选址、荒漠化监测荒漠化监测、环境保护气候变化及国防方面环境保护气候变化及国防方面均取得了显著的社会效益和经济效益。均取得了显著的社会效益和经济效益。1.2.61.2.6遥感技术的现状遥感技术的现状遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论5.5.基础研究方面基础研究方面 我国开展了目标辐射特性我国开展了目标辐射特性、大气传输特性大气传输特性、反演方法和辐反演方法和辐射定标等的研究。同时，在射定标等的研究。同时，在INSARINSAR和和D-INSARD-INSAR方法方法、成像成像光谱仪数据处理光谱仪数据处理、遥感中的空间推理遥感中的空间推理、专家系统和数据挖掘专家系统和数据挖掘、多源遥感数据融合等前沿技术方面也开展了卓有成效的研究。多源遥感数据融合等前沿技术方面也开展了卓有成效的研究。1.2.71.2.7遥感技术面临的挑战遥感技术面临的挑战遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 1.1.尽管航天遥感领域已经发射了无数遥感卫星和遥感器，尽管航天遥感领域已经发射了无数遥感卫星和遥感器，然而我们的遥感仍然处于定性遥感阶段，还难以满足不同用然而我们的遥感仍然处于定性遥感阶段，还难以满足不同用户的需求；在大气辐射传输户的需求；在大气辐射传输、地物反射与发射等基础研究方地物反射与发射等基础研究方面还有诸多不尽人意的地方；海量遥感数据的综合应用面还有诸多不尽人意的地方；海量遥感数据的综合应用、遥遥感数据的融合感数据的融合、遥感数据的压缩遥感数据的压缩、遥感信息挖掘等仍然是遥遥感信息挖掘等仍然是遥感面临的重要问题；遥感是应产业化感面临的重要问题；遥感是应产业化、私营化私营化、还是集中化还是集中化以及遥感的国际合作等政策性问题还有待于我们进一步探索。以及遥感的国际合作等政策性问题还有待于我们进一步探索。1.2.71.2.7遥感技术面临的挑战遥感技术面临的挑战遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 2.2.作为空间信息科学的重要组成部分，摄影测量与遥感作为空间信息科学的重要组成部分，摄影测量与遥感学科如何更好地与学科如何更好地与GPSGPS和和GISGIS集成，更好地发挥各自的优势，集成，更好地发挥各自的优势，我们仍有许多工作要做。为实现数字中国和数字地球，摄影我们仍有许多工作要做。为实现数字中国和数字地球，摄影测量与遥感责无旁贷，但要真正达到这个目标，还有很长的测量与遥感责无旁贷，但要真正达到这个目标，还有很长的路要走。路要走。1.2.81.2.8当代遥感技术发展趋势当代遥感技术发展趋势遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论1.1.掌握发射技术和具备卫星发射能力的国家越来掌握发射技术和具备卫星发射能力的国家越来越多。越多。2.2.高分辨率小型商业卫星成为重要的信息来源。高分辨率小型商业卫星成为重要的信息来源。3.3.雷达卫星成为重要的信息来源。雷达卫星成为重要的信息来源。1.2.81.2.8当代遥感技术发展趋势当代遥感技术发展趋势遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论日本的日本的JERS-1JERS-1欧空局的欧空局的ERS-1ERS-1、ERS-2ERS-2俄国的俄国的ALMASALMAS加拿大的加拿大的RADARSATRADARSAT系列卫星，系列卫星，19951995年发射，具有年发射，具有多模式对地覆盖、多分辨率等特性，多模式对地覆盖、多分辨率等特性，RADARSAT-RADARSAT-II,2003,II,2003,将是迄今为止最完善和最先进的一颗商用将是迄今为止最完善和最先进的一颗商用SARSAR卫星卫星3M-100M3M-100M。1.2.81.2.8当代遥感技术发展趋势当代遥感技术发展趋势遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论4.4.高高 光光 谱谱 分分 辨辨 率率 遥遥 感感、成成 像像 光光 谱谱(Super-(Super-spectral,hyper-,spectrometer)spectral,hyper-,spectrometer)。5.5.遥遥感感、地地理理信信息息系系统统、全全球球定定位位系系统统的的综综合合应应用。用。1.2.81.2.8当代遥感技术发展趋势当代遥感技术发展趋势遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 图图1.2-51.2-5 1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 2020世纪六十年代以后，随着空间技术的迅速发展，世纪六十年代以后，随着空间技术的迅速发展，成千上百颗人造地球卫星和宇宙飞船及其它各种空间飞成千上百颗人造地球卫星和宇宙飞船及其它各种空间飞行器被送入太空。人们长期盼望的观察宇宙空间的梦想行器被送入太空。人们长期盼望的观察宇宙空间的梦想变为现实。变为现实。2020世纪九十年代以来，国际上发射了一系列的资源世纪九十年代以来，国际上发射了一系列的资源遥感卫星。在今后几年里，还将有一些遥感卫星发射升遥感卫星。在今后几年里，还将有一些遥感卫星发射升空，这些遥感卫星携带各具特色的传感器，一方面标志空，这些遥感卫星携带各具特色的传感器，一方面标志着遥感技术的新水平，另一方面也为未来一段时间内全着遥感技术的新水平，另一方面也为未来一段时间内全球遥感应用的发展提供新的动力和水平。球遥感应用的发展提供新的动力和水平。1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论航天飞机航天飞机 一种有人驾驶的空间飞一种有人驾驶的空间飞行器，该计划由美国于行器，该计划由美国于19691969年提出，它是载人飞年提出，它是载人飞船技术、运载火箭技术和船技术、运载火箭技术和航空技术综合发展的产物。航空技术综合发展的产物。图图1.2-61.2-6 1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论美国陆地卫星美国陆地卫星(LandsatLandsat)1972 1972年年7 7月月2323日发射第日发射第一颗陆地卫星。陆地卫星在重一颗陆地卫星。陆地卫星在重复成像的基础上，产生世界范复成像的基础上，产生世界范围的影像。目前围的影像。目前,LandSatLandSat1,2,3,4,5,71,2,3,4,5,7均已均已发射。发射。图图1.2-61.2-6 1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动法国资源卫星法国资源卫星(SPOT)(SPOT)SPOT-1SPOT-1卫星是法国卫星是法国于于19861986年年2 2月发射的高性月发射的高性能地球观测卫星，目前能地球观测卫星，目前SPOT-2SPOT-2，3 3，4 4、5 5卫星已卫星已相继升空。相继升空。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 图图1.2-71.2-7 1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动美国美国IKONOSIKONOS卫星卫星 IKONOS2 IKONOS2于于19991999年年9 9月月2424日发射。日发射。卫星运行在高度为卫星运行在高度为681.8681.8公里、倾角公里、倾角98.198.1度的极轨道上度的极轨道上 。IKONOSIKONOS轨道为太阳同轨道为太阳同步轨道，所有步轨道，所有IKONOSIKONOS的图象均在上午获得。的图象均在上午获得。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 图图1.2-81.2-8 1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动中巴资源卫星中巴资源卫星(CBERS)(CBERS)19991999年年1010月中巴资源卫星月中巴资源卫星（CBERS-1)CBERS-1)发射成功。中发射成功。中巴资源卫星系统主要由数据巴资源卫星系统主要由数据接收、数据预处理、数据分接收、数据预处理、数据分发和用户服务、运行管理、发和用户服务、运行管理、卫星有效载荷业务测控、应卫星有效载荷业务测控、应用示范及分析模型、数据模用示范及分析模型、数据模拟、应用评价七个分系统组拟、应用评价七个分系统组成。成。20032003年，年，CBERS-2CBERS-2发发射成功。射成功。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 图图1.2-91.2-9 1.3 1.3空间遥感的主要活动空间遥感的主要活动美国快鸟卫星美国快鸟卫星(QuickBird)(QuickBird)美国美国DigitalGlobeDigitalGlobe公公司的高分辨率商业遥感卫司的高分辨率商业遥感卫星星-快鸟（快鸟（Quickbird-2Quickbird-2）于于20012001年年1010月月1818日发射日发射成功，经过轨道调试和试成功，经过轨道调试和试运行，目前已开始正式运运行，目前已开始正式运行、提供图象接收服务。行、提供图象接收服务。遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论 图图1.2-101.2-10本章重点与难点本章重点与难点u1.1.重点重点 遥感的基本概念及其特点遥感的基本概念及其特点 u2.2.难点难点 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论本章思考题本章思考题遥感技术基础遥感技术基础-第一章第一章 绪论绪论u1.1.遥感与遥感技术遥感与遥感技术(广义和狭义广义和狭义)的概念是什么的概念是什么？u2.2.什么叫主动遥感与被动遥感什么叫主动遥感与被动遥感？u3.3.遥感技术的基本作业过程是什么遥感技术的基本作业过程是什么？u4.4.遥感技术系统由哪几个部分构成遥感技术系统由哪几个部分构成？u5.5.遥感技术有何特点？遥感技术有何特点？u6.6.当前遥感技术的发展趋势当前遥感技术的发展趋势？u7.7.中国遥感事业的成就表现在哪些方面中国遥感事业的成就表现在哪些方面，有何特点有何特点？