遥感原理的基本概念PPT

第一章遥感原理的基本概念1主要内容1.1遥感的电磁辐射原理1.2遥感数据及其特点1.3遥感成像原理21.1遥感的电磁辐射原理1.1.1遥感(RemoteSensing)概念广义：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）的探测遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。31.1遥感的电磁辐射原理1.1.1遥感(RemoteSensing)概念遥感技术从信息流的角度来看，可以分成：信息获取、信息处理信息应用41.1遥感的电磁辐射原理1.1.2电磁波与电磁波谱电磁波:根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场.这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程51.1遥感的电磁辐射原理1.1.2电磁波与电磁波谱电磁波:根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场.这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程61.1遥感的电磁辐射原理1.1.2电磁波与电磁波谱71.1遥感的电磁辐射原理1.1.2电磁波与电磁波谱遥感常用波段：紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面油污染。可见光：0.4-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。红外线(IR)：0.76-1000μm。近红外0.76-3.0μm’中红外3.0-6.0μm；远红外6.0-15.0μm；超远红外15-1000μm。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大81.1遥感的电磁辐射原理1.1.2电磁波与电磁波谱91.1遥感的电磁辐射原理1.1.3地物的反射光谱地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射总能量之比。反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素：入射电磁波的波长入射角的大小地表颜色与粗糙度10土壤的光谱曲线12常见地物的光谱曲线比较131.1遥感的电磁辐射原理1.1.4地物的发射光谱曲线发射光谱：地物的发射率随波长变化的规律。发射光谱曲线：按照发射率和波长之间的关系绘成的曲线。岩石的发射光谱分析141.1遥感的电磁辐射原理1.1.5大气窗口大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段。•大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。15大气窗口大气窗口波段透射率/%应用举例紫外可见光近红外0.3～1.3μm＞90TM1-4、SPOT的HRV近红外1.5～1.8μm80TM5近-中红外2.0～3.5μm80TM7中红外3.5～5.5μmNOAA的AVHRR远红外8～14μm60～70TM6微波0.8～2.5cm100Radarsat161.1遥感的电磁辐射原理1.1.5大气窗口17大气的吸收作用：大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带（如下表）。大气的吸收作用O2吸收带0.2μm，0.155μm最强O3吸收带0.2～0.36μm，0.6μmH2O吸收带0.5～0.9μm,0.95～2.85μm，6.25μmCO2吸收带1.35～2.85μm,2.7μm,4.3μm,14.5μm尘埃吸收量很小181.2遥感数据及其特点1.2.1遥感分类按平台高度分类：航空平台航摄平台航空平台按遥感应用分类：陆地资源型SAR类卫星气象卫星等19（1）航空遥感平台20（2）航摄平台运五HighaltitudeModeratealtitudeAirbornePlatformLowaltitudeUnmanned21航空遥感影像22无人机遥感232425262728293031323334353637卫星平台IKONOSORBVIEWRADSATQUICKBIRDFY-2SPOTCBERSEOSAM-1381.2遥感数据1.2.2遥感数据格式图像（image）、影像：定义：对一个事物或者对象的表达、类比、模仿，或者形象的描述。类型：①可视图像：照片（photo）、绘画（painting）、画像（picture）、影像（image）；②非可视图像，亦即物理图像，表示物质、能量的实际分布，如温度场、气压场、人口密度度、声音图像；③数学函数图像，连续的数学函数；光学图像、数字图像；光学图像和数字图像之间的转换：A/D转换D/A转换39SRTM数据的影像401.2遥感数据1.2.2遥感数据格式•遥感数字图像（DigitalImage）概念：以数字形式表述的遥感图像基本组成单元：像素或象元（pixels），取值大小代表灰度高低；一幅数字图像可以表示和记录为M行×N列像素组成的矩阵411.2遥感数据1.2.2遥感数据格式mnmmnnaaaaaaaaa212222111211421.2遥感数据1.2.2遥感数据格式数字化图像概念：图像数字化的过程，就是把一幅遥感模拟图像划分成规整的格网单元或像素，并赋予每一像素一整数值，以表征其灰度值的大小。数字化过程：采样、量化431.2遥感数据1.2.2遥感数据格式采样：连续图像的离散化，采样间隔对图像质量的影响量化：以有限的整数值表示图像的灰度和灰阶数二值图像：量化值只有0、1两个量；灰度图像：一般量化为256个灰阶，即0~255，单字节记录；编码彩色图像：图像编码为256种彩色，即0~255，每一编码代表一种颜色；真彩色图像：分别对应红、绿、蓝三个波段，每一波段有256个灰阶，最多允许的色彩数224=1.67×107种图像数据量：行数（M）×列数（N）×灰阶数（G）×波段数（D)441.2遥感数据1.2.2遥感数据格式BSQ（BandSeQuential）：按照波段顺序依次记录各波段的图像BIP（BandInterleavedbyPixel）：每个像元按波段次序交叉排序BIL（BandInterleavedLine）：逐行按波段次序排列其他常见图像数据格式：BMP,TIFF,GIF,PCX,PSD,MrSID,HDF,……451.2遥感数据1.2.2遥感数据格式遥感制图的步骤：图像转换（数字化）：A/D变换、D/A变换图像校正（预处理）：辐射校正、几何校正图像增强：光谱增强、空域增强、频域增强、色彩变换图像融合：多源信息复合图像分析与识别：监督分类、非监督分类、模式识别遥感制图：平面图、三维立体图461.2遥感数据1.2.3遥感数据特点遥感技术的发展、遥感采集手段的多样性，观测条件的可控性，确保了所获得的遥感数据的多源性，即多平台、多波段、多视场、多时相、多角度、多极化等471.2.3遥感数据特点空间分辨率481.2.3遥感数据特点空间分辨率491.2.3遥感数据特点空间分辨率501.2.3遥感数据特点几何特征511.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点几何特征地面目标是个复杂的多维模型，他有一个特定的空间分布特征（位置、形状、大小、相互关系）。从地面原型（一个无限的、连续的多维信息源），经遥感过程转为遥感信息（一个有限化、离散化的二维平面记录）后，受大气传输效应和遥感器成像特征的影像，这些地面目标的空间特征会被部分歪曲、或者变形。在进行遥感制图过程中，就必须进行几何校正。521.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点光谱分辨率531.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点光谱分辨率一个波段就是一个二维的矩阵，多光谱数据就是一个多维矩阵，即矩阵的第一维是波段数，第二、第三维就是对应的行和列。也可以理解为一个像元是一个波段的序列观测值。541.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点时间分辨率551.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点辐射分辨率561.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点辐射分辨率571.2.3遥感数据特点几何特征1.2.3遥感数据特点绝对与相对定标581.2.3遥感数据特点几何特征1.2.4遥感成像原理1扫描成像类传感器2雷达成像传感器596061红外扫描仪62光机扫描方式63642SAR影像的几何特点近距离压缩透视收缩和叠掩雷达影像阴影65近距离压缩66透视收缩和叠掩不带DEM的几何纠正带DEM的几何纠正67雷达影像阴影68