遥感应用(完整版)

1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。2参考资料•《遥感概论》，彭望碌等，高等教育出版社，2002•《遥感导论》，梅新安等，高等教育出版社，2001•《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•Remotesensingandimageinterpretation,4thedition,ThomasM.LillesandandRalphW.Kiefer,JohnWiley&Sons,Inc.,1999.3遥感简介概念技术系统遥感特点发展简史发展趋势41.遥感的概念（RemoteSensing）遥感一词来自英语RemoteSensing，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）上学期地质学：重力磁力地震波感知包括三个部分：目标、媒介、手段5广义理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探(物理探测)的范畴。因而，只有电磁波探测属于遥感的范畴。狭义的遥感：遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的科学及综合性探测技术。1.遥感的概念（RemoteSensing）6Remotesensingisthescience(andtosomeextent,art)ofacquiringinformationabouttheEarth'ssurfacewithoutactuallybeingincontactwithit.Thisisdonebysensingandrecordingreflectedoremittedenergyandprocessing,analyzing,andapplyingthatinformation.(CanadaCentreforRemoteSensing：CCRS)综合技术对象：地面载体：电磁波（主要）目的：地面物质的性质和运动状态（周期性、重复性）过程：成像、传输、处理、应用1.遥感的概念（RemoteSensing）71.遥感的概念（RemoteSensing）遥感定义（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。892.遥感系统（RemoteSensingSystem）102.遥感系统（RemoteSensingSystem）1）目标物的电磁波特性_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。112.遥感系统（RemoteSensingSystem）2）信息的获取122.遥感系统（RemoteSensingSystem）3）信息的接收13接收、处理、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。2.遥感系统（RemoteSensingSystem）4）信息的处理—遥感卫星地面站14152.遥感系统（RemoteSensingSystem）5）信息的应用16171819卫星—航天遥感航空遥感地面遥感按遥感平台分3.遥感的类型探测器——航宇遥感20按平台高度分类航天遥感轨道卫星载人飞船（500km)航天飞机（300km)探空火箭（100-650km)地球同步卫星太阳同步卫星长寿命(500-1000km)（36000km）短寿命(150-500km)21航空遥感飞机气球飘浮气球（50km）系留气球（5km）高空飞机（15km）中空飞机（9-15km）低空飞机（9km）地面遥感高塔（300m)车船（30m)观测架（几米）2223高空机载遥感系统遥感飞机雷达天线多光谱扫描仪机载PHI扫描系统24按传感器的探测波段分：紫外遥感：0.05-0.38μm可见光遥感：0.38-0.76μm红外遥感：0.76-1000μm微波遥感：1mm-10m多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窒窄波段来探测。3.遥感的类型25按工作方式划分：主动遥感与被动遥感成像遥感与非成像遥感–成像传感器–摄影传感器–扫描成像传感器–雷达成像传感器–非成像传感器高度辐射计3.遥感的类型26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27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28按应用领域划分：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感。3.遥感的类型294.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305.遥感发展简史（1）无记录的地面遥感阶段（1608-1838年）1609年出现望远镜；最早使用“遥感”一词的是美国海军研究局的艾弗林·普鲁伊特(Evelyn.L.Pruit,1960)。（2）有记录的地面遥感阶段（1839-1857年）摄影技术的发明，并与望远镜相结合为远距离摄影（3）空中摄影遥感阶段（1858-1956年）1858年陶纳乔（GasparddFelixTournachon）用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片。一战、二战：军事侦察航空摄影微波雷达、红外（4）航天遥感阶段（1957-）5.1遥感发展阶段31Asquadronofpigeonsequippedwithlightweight70-mmaerialcameras.32TheballoonbeinginflatedbyusingportablehydrogengeneratingsystemduringtheCivilWar.（1862）331926年的RobertGoddard(1889-1945)及他的第一个液体燃料火箭34第一颗人造地球卫星SputnikI(前苏联)October4,1957(aboutthesizeofabasketball,weighing83kg[182lb]),withradioandonescientificinstrument)35发射SputnikI用的Semiorka火箭36Apollo8于1968年圣诞期间经过月球表面拍摄到的地球照片37摩门教堂SaltLakeCity盐湖城的系列图像38盐湖城的系列图像Landsat1MSS(79m)，ERTS-1发射后15天(1972.8.7)，犹他州中北部沙漠山地SaltLakeLakeUtah盐湖城39◆1960年美国发射了TIROS-1和NOAA-1太阳同步卫星◆1972年ERTS-1发射（后改名为Landsat-1），装有MSS传感器，分辨率79米◆1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米◆1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS传感器，分辨率提高到10米◆1988年9月7日中国发射的第一颗“风云1号气象卫星”◆1999年美国发射的IKNOS，空间分辨率提高到1米◆1999年10月14日中国成功发射资源卫星1号40415.2我国的遥感发展•50年代组建专业飞行队伍，开展航摄和应用•70年4月24日，第一颗人造地球卫星•75年11月26日，返回式卫星，得到卫星像片•80年代空前活跃，六五计划遥感列入国家重点科技攻关项目•西部大开发中的生态和环境问题•载人航天•探月工程426.遥感技术发展趋势（1）随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达、高分辨力表层穿透雷达和星载合成孔径雷达技术日益成熟，遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波红外、热红外、微波方向发展，波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。（波段范围扩展(从可见光、近红外、发展到中远红外、微波)）4344（2）大、中、小卫星相互协同，高、中、低轨道相结合，在时间分辨率上从几小时到18天不等，形成一个不同时间分辨率互补系列。（不同时间分辨率互补）45卫星相互协同46（3）随着高空间分辨力新型传感器的应用，遥感图像空间分辨率从1KM、500m、250m、80m、30m、20m、10m、5m发展到1m，军事侦察卫星传感器可达到15cm或者更高的分辨率。空间分辨率的提高，有利于分类精度的提高，但也增加了计算机分类的难度。（空间分辩率越来越高）4748（4）高光谱遥感的发展，使得遥感的波段宽度从早期的0.4（黑白摄影）、0.1（多光谱扫描）到5nm（成像光谱仪），遥感器波段宽度窄化，针对性更强，可以突出特定地物反射峰值波长的微小差异；同时，成像光谱仪等的应用，提高了地物光谱分辨力，有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性。（光谱分辩率越来越高）4950（5）机载三维成像仪和干涉合成孔径雷达的发展和应用，将地面目标由二维测量为主发展到三维测量。（多角度遥感）（6）各种新型高效遥感图像处理方法和算法将被用来解决海量遥感数据的处理、校正、融合和遥感信息可视化。（海量遥感数据处理、融合）51（7）遥感分析技术从“定性”向“定量”转变，定量遥感成为遥感应用的发展热点。（遥感从定性到定量分析）（8）建立适用于遥感图像自动解译的专家系统，逐步实现遥感图像专题信息提取自动化。（遥感图像自动解译的专家系统）（9）3S一体化52整个现代遥感技术体系遥感信息传输目标提取与识别(自动化、智能化)数据处理(高光谱、高分辨率、雷达)分发多源数据融合与集成遥感成像机理与模型用户各应用部门53（10）遥感的商业化美国海军EP-3侦察机，IKONOS254555657587.遥感研究需解决的问题•海量数据：有效存储、管理、使用•数据融合与压缩、识别•定量遥感、新型数据处理•国际合作•高分辨率影像问题59科技期刊（中文）遥感学报，北京中国图象图形学报，北京遥感技术与应用，兰州遥感信息，北京60科技期刊（英文）RemoteSensingofEnvironment,USInternationalJournalofRemoteSensing,UKPhotogrammetricEngineeringandRemoteSensing,USIEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing,USRemoteSensingReview,USCanadianJournalofRemoteSensing,CaGeoAbstracts–G.RemoteSensing,Photogrammetry,andCartography,UK61遥感机构（中国）科学技术部国家遥感中心，北京国家航天局航天遥感论证中心，北京中国科学院遥感应用研究所，北京北京大学遥感与GIS研究所，北京北京师范大学遥感与GIS中心，北京武汉大学遥感信息工程学院，武汉中国科学院暨香港中文大学地球信息科学联合实验室，香港中科院地理所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京地理学会环境遥感分会，北京空间学会空间遥感分会，北京地方遥感协会，各地第二章遥感物理学基础遥感信息源：任何目标物遥感探测的依据：目标物与电磁波的相互作用☆电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依次排列制成的图表称为电磁波谱。一、电磁波与电磁波谱☆电磁波（电磁辐