《遥感技术与应用》教学大纲

《遥感技术及应用》教学大纲课程代号：0707222080课程名称：遥感技术及应用课程英文名称：RemoteSensingTechnologyandApplication课内学时：48学时学分：2.5学分编写人：杨德明一、课程目的与要求：遥感技术及应用是为资源环境与城乡规划管理专业设立的专业基础课。本课程教学目的是通过课程的讲授和实验，使学习者掌握遥感科学技术的基本理论；掌握遥感信息的来源和遥感图像的成像原理；掌握遥感技术及应用的基本知识内容；基本掌握遥感在资源与环境等方面应用的技术方法；了解遥感技术的发展与应用领域。二、课程简介：遥感技术及应用是一门具有广泛实用性的专业基础课。该课程在遥感技术理论阐述基础之上，讲述该技术在地质、土地、海洋、农林、城市等资源环境调查、监测等方面的应用。遥感技术是当前被全世界广受重视的高新技术，在地球表层系统研究中又具广阔的应用领域。该课程在我校是地质、资源环境、自然地理、土地资源管理、地理信息系统、环境工程的专业的必修课，受到学生的普遍欢迎，也有望成为全校一年级的公共选修课。课程英文简介：RemoteSensingTechnologyandApplicationisawide-rangingpragmaticspecializedbasiccourse.Basedonexpoundingthetheoryofremotesensingtechnology,thecoursetellsaboutit’sapplicationsofresourcesinvestigationandmonitoringeology,land,ocean,agriculture,urbanandsoon.Nowadays,asbeinganadvancedhightechnology,remotesensingtechnologyispaidgreatattentionbyallovertheworld.Ithasabroadapplicationfieldintheresearchoftheearth’ssurfacesystem.Inourschool,thiscoursehasbeingwidelytaughtforthespecialtiessuchasgeology,resourcesandenvironment,naturalgeology,landresourcemanagement,GISandenvironmentengineering.Sinceitisbeganlecturing,studentsextendwarmwelcome,what’smore,itmaybetakenasapublicelectivecourseforthefreshmen.三、课程内容与学时分配：（一）课程安排（40学时）第一章绪论2学时一、遥感与遥感技术（一）遥感的基本概念讲解有关遥感的基本概念：遥感的涵义、遥感的信息源、主动遥感、被动遥感、广义遥感、狭义遥感、成像方式遥感和非成像方式遥感。（二）遥感技术系统和特点1.遥感技术系统涵义2.遥感技术系统组成（1）遥感信息收集系统（遥感仪器和运载平台）（2）遥感信息传输和与处理系统（地面接受站的工作和设备）（3）遥感图像处理解译分析系统（处理设备和专业解译人员）3.遥感技术特点（1）遥感技术观察视域广阔（2）遥感技术可获取丰富的地物信息（3）遥感技术可定时定位周期性对地观察（4）数字化遥感信息使计算机技术得以广泛应用本章重点：了解遥感的基本概念和遥感技术的特点、优势，掌握遥感技术与其他地球探测方法相比有什么不同。第一章遥感物理基础4学时第一节电磁波的基本特征一、电磁辐射的基本特征（一）电磁波的传播（二）电磁波的叠加和相干（三）电磁波的衍射（四）电磁波的偏振（极化）（五）电磁波的多谱勒效应（六）电磁波的波粒两象性二、电磁波谱电磁波谱的排列、电磁波谱段划分、遥感常用的电磁波谱（1）紫外光波段（2）可见光波段（3）红外光波段（4）微波波段第二节电磁辐射源一、电磁辐射度量与单位二、物体的热辐射（一）绝对黑体及其辐射定律黑体的定义、黑体辐射特性、斯蒂芬—玻尔兹曼常数、黑体与灰体、选择性辐射体的区别。（二）物体的热惯量（P）三、太阳辐射与地球辐射太阳表面温度、太阳辐射通量密度和分布、地球表面温度第三节地球大气对电磁辐射传输的影响一、大气的散射（一）瑞利（Rayleigh）散射（二）米氏（Mie）散射（三）无选择性散射二、大气吸收三、大气反射四、大气窗口与遥感波段通道大气窗口的含义、遥感常用的波段通道第四节地物波谱特征一、地物波谱曲线与波谱分析二、地物的反射波谱和发射波谱（一）反射波谱、反射率（二）发射波谱、亮度温度、发射率（三）几类地物的波谱特征1．水体的波谱特征2．植被的波谱特征3．岩石的波谱特征（1）岩石的反射波谱的基本特点（2）样式的发射波谱4．土壤的波谱特征5．城市的波谱特征（四）地物波谱的时间效应和空间效应1．时间效应2．空间效应第五节彩色原理一、彩色三要素色别、色明度、色饱和度二、三原色原理三原色、三间色、互补色三、多光谱摄影多光摄影原理和过程、滤光片性能、加色法彩色合成、减色法彩色合成、几种感光材料介绍本章重点：掌握遥感常用电磁波谱段的划分，大气对电磁波传输的影响，典型地物的波谱特征，彩色基本原理。第三章遥感图像成像系统与图像类型8学时第一节遥感成像技术系统一、遥感平台（一）遥感平台类型（二）卫星轨道主要参数和轨道类型（三）卫星运行姿态（四）几种航天平台运行特征陆地卫星系列（Landsat）、地球观测试验卫星（SPOT）、航天飞机、国土卫星和中国资源卫星、印度和韩国卫星、俄罗斯卫星------二、遥感仪器（一）遥感仪器的基本组成及工作原理1．遥感信息收集系统2．遥感信息探测系统3．信号转换系统信息记录和存储系统（二）遥感仪器特性参数1．空间分辨率2．波谱分辨率3．辐射分辨率4．时间分辨率（三）遥感仪器类型和成乡像原理1．摄影方式遥感2．扫描方式遥感三、遥感地面接受站四、遥感信息的传输直接回收、视频数据传输五、遥感图像的种类1．光学摄影像片：常规摄影像片、非常规摄影像片2．扫描图像：电子扫描图像、光机扫描图像、固体自扫描图像、天线扫描图像六、遥感图像的基本属性（一）波谱特性（二）几何特性1．空间分辨率2．影像比例尺（三）时间特性第二节光学摄影像片特性一、帧幅式摄影像片特性（一）帧幅式航空像片的种类（二）帧幅式航空像片的地面覆盖与影像重叠（三）帧幅式航空像片的空间特性1．投影性质与比例尺2．像点位移与影像畸变3．空间分辨率4．立体观察（四）航空像片波谱特性1．色调、灰阶、色彩2．色调和色彩的物理意义（五）帧幅式航空像片质量评定二、全景式航空像片特性（一）全景式航空像片的空间特性（二）全景式航空像片的波谱特性第三节光机扫描图像特征一、MSS与TM图像的空间特征（一）MSS与TM图像的地面覆盖与图像重叠1．MSS与TM图像的像幅面积2．MSS与TM图像的扫描线、扫描点3．MSS与TM图像的傍向重叠4．MSS与TM图像的经纬度（二）扫描的瞬时视场与图像像元1．MSS与TM图像的瞬时视场、地面分辨率与比例尺2．MSS与TM图像像元的形成（三）MSS与TM图像的投影性质与图像歪斜变形1．投影性质2．图像变形二、光机扫描图像的波谱特性（一）MSS与TM图像的波谱意义（二）MSS与TM图像的波谱分辨率与多波段效应1．波谱分辨率2．多波段效应3．多时相效应（三）热红外扫描图像的波谱效应1．热红外图像的色调特征2．热图像的热晕效应及热阴影3．热图像的波谱分辨率4．热图像的温度分辨率第四节固体自扫描图像特征一、SPOT卫星HRV的成像特点（一）垂直观察推扫成像（二）倾斜观察推扫成像二、HRV的图像特征（一）HRV的图像的空间特性（二）HRV的图像的波谱特性第五节成像雷达图像特征一、成像雷达图像的空间特征（一）雷达的成像原理1．真实孔径侧视雷达2．合成孔径侧视雷达（二）近距离压缩（三）透视收缩（四）雷达叠掩和阴影二、成像雷达图像色调的影响因素（一）成像雷达的工作波长（二）成像雷达的照射俯角（三）成像雷达的极化方式（四）地物表面的粗糙度（五）地物的复介电常数（六）反射角效本章重点：了解对地观测卫星轨道的一般特点，遥感仪器四种分辨率的基本属性，中心式投影航空像片的的影像重叠和像点位移，TM、ETM图像的基本空间特性和波谱特性。第四章遥感图像处理4学时第一节光学图像处理一、光学等密度分割处理二、光学彩色合成处理1．加色法彩色合成2．减色法彩色合成三、其它光学图像处理1．反差增强2．边缘增强3．影像相减4．相干光处理第二节数字图像处理一、数字图像处理的基本概念（一）数字图像（二）数字图像处理（三）数字图像处理系统二、图像预处理（一）大气校正（二）几何校正（三）数字镶嵌和数字放大三、图像增强处理（一）反差增强（二）彩色增强（三）比值增强（四）卷积增强（五）K-L变换（六）IHS变换四、图像分类处理（一）图像分类的依据（二）非监督分类（三）监督分类本章重点：遥感图像光学彩色合成的基本原理，数字图像基本概念，常用的数字图像增强处理原理和方法。第五章遥感图像解译标志与解译方法3学时第一节资源与环境解译目的与内容一、资源与环境解译目的二、资源与环境解译内容第二节资源与环境解译标志一、图像的色调与色彩二、地物的几何形态三、地物的阴影四、水系类型和水系分析五、地貌类型和形态六、植被标志七、土壤标志八、人类工程活动标志九、综合影纹图案第三节解译原则与方法一、解译原则二、分析方法本章重点：掌握主要地物的遥感解译标志和解译方法。第六章遥感图像的地貌景观解译3学时第一节流水地貌解译第二节岩溶地貌解译第三节沙丘及黄土地貌解译第四节海岸地貌解译第五节冰川地貌解译本章重点：常见地貌的遥感影像特征和解译标志。第七章地质资源环境的遥感应用4学时第一节岩石类型解译第二节地质构造解译第三节矿产资源解译第四节地质灾害解译本章重点：了解三大类岩石的主要遥感影像特征，掌握活动性构造的遥感解译标志，主要类型地质灾害的影像特征。第八章海洋资源环境的遥感应用2学时第一节海洋遥感技术一、海洋遥感技术特点二、海洋遥感的基本过程与技术系统第二节海洋遥感应用一、海水观测二、浅海水深测量三、海面叶绿素测定四、海洋环境监测五、海面悬浮泥沙测定六、海洋鱼情预报七、滩涂资源调查本章重点：了解海洋资源环境遥感的特点优势，海洋资源环境遥感应用的方法和实例。第九章农林资源环境的遥感应用4学时第一节农业资源环境的遥感应用一、农作物类型和分布遥感调查二、农作物产量估算三、农作物灾情遥感预报及调查四、土地利用遥感调查与监测第一节林业资源环境的遥感应用一、森林资源遥感调查二、森林火灾遥感探测四、森林病虫害的遥感调查本章重点：了解农林资源环境遥感的特点优势，植被的主要波谱和影像特征，农作物估产和灾情预报的遥感应用实例。第十章城市环境遥感应用4学时第一节城市人口的遥感估算一、人口遥感估算的可行性二、人口遥感估算的研究现状三、城市人口遥感估算方法第二节城市环境遥感调查一、城市大气环境与热场的遥感调查二、城市环境污染的遥感调查第二节城市土地利用的遥感应用一、城市土地利用及变化遥感分析二、城市变迁的遥感监测三、城市规划遥感应用本章重点：了解遥感技术的城市人口方法和优势及实例，遥感研究城市环境污染和土地动态变化的方法和实例。第十一章遥感、地理信息系统和全球定位系统的集成与应用2学时第一节地理信息系统一、地理信息系统的概念二、地理信息系统的研究与应用现状三、地理信息系统在资源环境研究中的应用第二节卫星定位导航系统一、卫星定位导航系统的基本概念二、美、俄卫星定位导航系统简介三、卫星定位导航系统在资源环境研究中的应用第三节遥感、地理信息系统和全球定位系统的集成与应用一、遥感与地理信息系统的集成二、遥感与全球定位系统的集成三、遥感、地理信息系统和全球定位系统的整体集成五、遥感、地理信息系统、全球定位系统、数字摄影测量系统和专家系统的结合—5S集成系统本章重点：了解遥感与地理信息系统