第一章_遙感緒論

1、遙感概述1l安徽科技學院城建與環(huán)境學院l主講： 馬萬征lE-mail: 遙感概述2教材:梅安新,彭望碌,秦其明等.遙感導論,北京:高等教育出版社，2002. 參考書：1.王橋.環(huán)境遙感.北京:科學出版社.2004.￥452.陳述彭,趙英時.遙感地學分析.北京:測繪出版社.1990 3.孫家柄,舒寧.遙感原理、方法和應用.北京:測繪出版社，1997年4.周成虎,駱劍承.遙感影像地學理解與分析. 科學出版社.2001年. 5.浦瑞良，宮鵬.高光譜遙感及應用.北京:高等教育出版社.2000年. 6.張永生.遙感圖像信息系統(tǒng).北京:科學出版社.2000年. 7.薛重生，張志.地學遙感概論.武漢:中國地

2、質(zhì)大學出版社.2000年 8.Jensen J R.Introductory Digital Image Processing,a Remote Sensing Perspective.Prentice Hall New Jersey,1996.9.朱述龍,張占睦.遙感圖像獲取與分析.北京:科學出版社,200010.賈海峰.環(huán)境遙感原理與應用.北京:清華大學出版社. 2006.遙感概述3遙感概述4 本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容：環(huán)境空間數(shù)據(jù)的采集環(huán)境空間數(shù)據(jù)的采集遙感的概念遙感的概念與技術(shù)系統(tǒng)與技術(shù)系統(tǒng)遙感類型遙感類型及特點及特點遙感發(fā)展概況及其展望遙感發(fā)展概況及其展望遙感的應用遙感的應用遙感概

3、述5一、資源、環(huán)境問題與地理空間l宏觀的、區(qū)域性的資源環(huán)境問題都涉及空間地理數(shù)據(jù)。環(huán)境規(guī)劃、管理、科研人員采集運用這些空間數(shù)據(jù)進行分析與決策。l如：全球環(huán)境變化（EI Nino現(xiàn)象）（西班牙語：El Nino），又稱圣嬰現(xiàn)象，是秘魯、厄瓜多爾一帶的漁民用以稱呼一種異常氣候現(xiàn)象的名詞。主要指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續(xù)變暖，使整個世界氣候模式發(fā)生變化，造成一些地區(qū)干旱而另一些地區(qū)又降雨量過多。其出現(xiàn)頻率并不規(guī)則，但平均約每4年發(fā)生一次?；旧?，如果現(xiàn)象持續(xù)期少于五個月，會稱為厄爾尼諾情況（condition）；如果持續(xù)期是五個月或以上，便會稱為厄爾尼諾事件（episode）。

4、l沙塵暴、 赤潮、 流域水環(huán)境遙感概述6遙感概述7Modis是搭載在terra和aqua衛(wèi)星上的一個重要的傳感器，是衛(wèi)星上唯一將實時觀測數(shù)據(jù)通過x波段向全世界直接廣播，并可以免費接收數(shù)據(jù)并無償使用的星載儀器，全球許多國家和地區(qū)都在接收和使用modis數(shù)據(jù)。modis的全稱為中分辨率成像光譜儀（moderate-resolution imaging spectroradiometer）。 赤潮：因海洋中的浮游生物爆發(fā)性急劇繁殖造成海水顏色異常的現(xiàn)象。 遙感概述8二、環(huán)境空間數(shù)據(jù)獲取的方法：1. 基于地面的采集方法 （ground-based methods）2. 基于遙感的采集方法 （ remo

5、te sensing methods）遙感概述9包括： 現(xiàn)場觀測 實際測量 實際調(diào)查觀測、測量數(shù)據(jù)庫遙感概述10通過解譯遙感數(shù)據(jù)獲取相關(guān)信息的方法。觀測、測量空間數(shù)據(jù)庫遙感數(shù)據(jù)遙感概述11一、遙感的概念一、遙感的概念遙感遙感(remote sensing)：即遙遠：即遙遠的感知，是一種不直接接觸的感知，是一種不直接接觸 物物體而取得其信息的探測技術(shù)。體而取得其信息的探測技術(shù)。 從遠處探測、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物體本身，從遠處通過各種傳感器探測和接收來自目標物體的信息，經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，來識別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術(shù)。遙感概述12 The Experts say

6、 Remote Sensing is Group of techniques for collecting image or other forms of data about an object from measurements made at a distance from the object, and the processing and analysis of the data. - RESORS, CCRS Remote sensing is the measurement and analysis of electromagnetic radiation reflected f

7、rom, transmitted through, or absorbed and scattered by the atmosphere, the hydrosphere and by material at or near the land surface, for the purpose of understanding and managing the Earths resources and environment. - Larry Morley遙感概述13lRemote sensing is the collection of natural resources and envir

8、onmental information using images acquired by sensors on board aircraft or spacecraft. - Bob Ryerson, CCRSlRemote sensing is the science of acquiring, processing, and interpreting images, and related data, acquired from spacecraft and satellites that record the interaction between matter and electro

9、magnetic energy. 遙感概述14狹義的遙感：系統(tǒng)范圍空對地狹義的遙感：系統(tǒng)范圍空對地 探測對象地球表層（大氣圈、水圈、探測對象地球表層（大氣圈、水圈、 巖石圈）巖石圈） 物理媒介紫外可見光紅外物理媒介紫外可見光紅外 微波微波廣義的遙感：系統(tǒng)范圍空對地廣義的遙感：系統(tǒng)范圍空對地 地對空地對空 空對空空對空 探測對象地球探測對象地球 遙感遙感 日地空間（宇宙遙感）日地空間（宇宙遙感） 物理媒介電磁波、地震波、聲波物理媒介電磁波、地震波、聲波 、力、力 場（重力場、磁力場）場（重力場、磁力場）遙感概述15三、三、遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感技術(shù)系統(tǒng)：是一個從地面到空中直至空間；從信息收

10、集、存儲、傳輸處理到分析判讀、應用的完整技術(shù)系統(tǒng)。遙感概述16衛(wèi)星傳感器信息接收、處理用戶制圖實況調(diào)查分析判斷物體遙感概述17遙感概述18 1. Energy Source or Illumination 照度照度(A) - the first requirement for remote sensing is to have an energy source which illuminates or provides electromagnetic energy to the target of interest. 2. Radiation and the Atmosphere (B) -

11、as the energy travels from its source to the target, it will come in contact with and interact with the atmosphere it passes through. This interaction may take place a second time as the energy travels from the target to the sensor.遙感概述19 3. Interaction with the Target (C) - once the energy makes it

12、s way to the target through the atmosphere, it interacts with the target depending on the properties of both the target and the radiation.(與目標地物的相互作用） 4. Recording of Energy by the Sensor (D) - after the energy has been scattered by, or emitted from the target, we require a sensor (remote - not in c

13、ontact with the target) to collect and record the electromagnetic radiation. 5. Transmission, Reception, and Processing (E) - the energy recorded by the sensor has to be transmitted, often in electronic form, to a receiving and processing station where the data are processed into an image (hardcopy

14、and/or digital).遙感概述20 6. Interpretation and Analysis (F) - the processed image is interpreted, visually and/or digitally or electronically, to extract information about the target which was illuminated. 7. Application (G) - the final element of the remote sensing process is achieved when we apply t

15、he information we have been able to extract from the imagery about the target in order to better understand it, reveal some new information, or assist in solving a particular problem. These seven elements comprise the remote sensing process from beginning to end. We will be covering all of these in

16、sequential order throughout the five chapters of this tutorial, building upon the information learned as we go. Enjoy the journey!遙感概述211、按照遙感的工作平臺分類：地面遙感、航空遙感、航天遙感。2、按照探測電磁波的工作波段分類：可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。3、按照遙感應用的目的分類：環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、地質(zhì)遙感等4、按照資料的記錄方式：成像方式、非成像方式5、按照傳感器工作方式分類：主動遙感、被動遙感遙感概述221.宏觀性：宏觀性：2.時效性：

17、時效性：3.綜合性（即概括性）：綜合性（即概括性）：4.經(jīng)濟性：陸地衛(wèi)星的投入產(chǎn)出比為經(jīng)濟性：陸地衛(wèi)星的投入產(chǎn)出比為1：805.局限性：局限性：遙感概述231.宏觀性 覆蓋范圍大、信息豐富。 一景TM影像為185185平方公里；影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的。TM影像影像是指美國陸地衛(wèi)星45號專題制圖儀（thematic mapper）所獲取的多波段掃描影像。有7個波段，其波譜范圍：TM-1為0.450.52微米，TM2為0.520.60微米，TM3為0.630.69微米，以上為可見光波段；TM-4為0.760.90微米，為近紅外波段；TM-5為1.551.75微米，TM-7為

18、2.082.35微米，為中紅外波段；TM-6為10.4012.50微米，為熱紅外波段。影像空間分辨率除熱紅外波段為120米外，其余均為30米，像幅185185公里2 遙感概述24l2.時效性：時效性： 實時性和時相性實時性和時相性時相性：重復探測，有利于進行動態(tài)分析。198620021992遙感概述25Las Vegas, 1992Las Vegas, 1986Las Vegas, 1972遙感概述26l3.綜合性：綜合性：l 即信息的豐富和信息概括即信息的豐富和信息概括l 多波段數(shù)據(jù)多波段數(shù)據(jù) l 不同地專業(yè)和閱歷背景不同地專業(yè)和閱歷背景遙感概述27多波段性 波段的延長使對地球的觀測走向了全

19、天候。遙感概述28 Space Imaging Space ImagingGreen ReflectanceNIR Reflectance多波段圖像遙感概述29Here is an example of three bands, green, red and near infra-red displayed separately as grayscalegreenredNear-infra red多波段圖像遙感概述30遙感技術(shù)發(fā)展的四個階段：遙感技術(shù)發(fā)展的四個階段：1.瞬時信息的定性分析階段瞬時信息的定性分析階段 2.空間信息的定位分析階段空間信息的定位分析階段3.時間信息的趨勢分析階段時間信

20、息的趨勢分析階段4.環(huán)境信息的綜合分析階段（多源信息的復合）環(huán)境信息的綜合分析階段（多源信息的復合）遙感概述31lRemote Sensing 的提出：美國學者布魯伊特于 1960年提出，61年正式通過。l遙感發(fā)展的三個階段：萌芽階段航空遙感階段航天遙感階段遙感概述32l1839年，達格雷發(fā)表第一張空中相片；l1858年，法國人用氣球攜帶照相機拍攝了巴黎的空中照片。l1882年，英國人用風箏拍攝地面照片；遙感概述33lJ N Niepce (1826, France )lThe worlds first photographic image Upper loft of the housePea

21、r tree & a patch of sky showingAnother wing of the houseThe slanting roof of the barn遙感概述34 G F Tournachon (1820-1910), he call himself Nadar. The first-known aerial photograph was obtained from a balloon by a Parisian photographer in 1858 near Paris,France.lIntrepid l balloon, 1862l The balloon

22、 being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War .遙感概述35l1906, Kiteslfigure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence, lAerial photograph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites achiev

23、ed at altitude of 2000 ft above sea level. -舊金山的廢墟遙感概述36Pigeons,1903. A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not ideal platform .遙感概述37l1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機，創(chuàng)造了條件。l1909年，意大利人首次利用飛機拍攝地面照片。l一戰(zhàn)中，航空照相技術(shù)用于獲取軍事情報。l一戰(zhàn)后，航空攝影用于地形測繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查。l1930年，美國

24、開始全國航空攝影測量。l1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片。遙感概述381903， Wright Brothers 發(fā)明了飛機，使航空攝影測量成為可能。Engine-powered flight on December 17,1903. It lasted 12 seconds and covered 120 ft. 遙感概述39Aerial photography in World war IFigure Close-up view of a world war I Figure Vertical photography of World War I trenches in Europe.遙感概

25、述40Aerial photography in World war IIFigure Vertical aerial photograph of a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II. 遙感概述41l1957年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星；意義重大。l70年代美國的陸地衛(wèi)星l法國的Spot衛(wèi)星l發(fā)展中國家的情況：中國，印度，巴西等。遙感概述42l50年代航空攝影和應用工作。l60年代，航空攝影工作初具規(guī)模，應用范圍不斷擴大。l70年代，騰沖遙感實驗獲得巨大成功。 中國科學院遙感應用研究所在遙感界著名的陳述彭院士

26、、楊世仁研究員、童慶禧院士、徐冠華院士、郭華東研究員、李小文院士歷界所長的帶領(lǐng)下，中科院遙感所成功組織了著名的中國遙感工程三大戰(zhàn)役-騰沖航空遙感試驗、津渤環(huán)境遙感試驗、二灘水能開發(fā)遙感試驗。 l70.4.24發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。l80年代是大發(fā)展階段。l目前，某些方面已經(jīng)進入世界先進水平行列。遙感概述43 我國遙感發(fā)展的特點我國遙感發(fā)展的特點國家的重視和支持，為遙感的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。集中人力、物力重點公關(guān)，重點突破。全國性、大區(qū)域遙感工程的完成，充分顯示了我國遙感的特色和水平。遙感概述441.多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成2.高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速3.雷達衛(wèi)星遙感日益受到青睞星載主動

27、式遙感的發(fā)展，是探測手段更趨多樣化。4.高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容。v高光光譜分辨率傳感器是指既能對目標物成像有可以測量目標物波譜特性的光學傳感器。5.遙感應用不斷深化遙感概述456.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展與支持是遙感發(fā)展的又一進展和動向。 GIS的概念 遙感手段獲得的豐富信息GIS的科學管理 遙感應用有賴于GIS提供多種信息源進行信息復合及其綜合分析。 因此，GIS是遙感的進一步發(fā)展和延伸，成為遙感發(fā)展的一個新動向。遙感概述46一、遙感已成為地理研究的重要信息源一、遙感已成為地理研究的重要信息源1.地理學研究的傳統(tǒng)方法：地圖及其特點2.遙感信息的準確性、客觀性3.遙感信息的實

28、時性與及時性4.遙感信息的周期性：動態(tài)研究5.遙感信息的多樣性：多波段信息；圖像信息與數(shù)字化信息；二維平面信息與三維空間信息；從而使獲得的信息形成多層次、多方式、多側(cè)面全方位，拓寬了地理學研究的深度和廣度。遙感概述47二、遙感已成為地理研究的重要手段和方法二、遙感已成為地理研究的重要手段和方法1.遙感方法改變了地理研究的工作模式2.遙感方法為地理分析提供了基礎(chǔ)，也為地理分析從定性到定量，從靜態(tài)到動態(tài)創(chuàng)造了條件。3.遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合，為地理研究提供了廣闊的發(fā)展前景。遙感概述48 遙感應用從內(nèi)容上可以概括為農(nóng)林方面的應用，資源調(diào)查與應用、環(huán)境監(jiān)測評價、區(qū)域分析規(guī)劃及全球宏觀研究五大領(lǐng)域。遙

29、感概述491.在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應用：農(nóng)、林土地資源調(diào)查、病蟲害、土壤干旱、鹽化沙化的調(diào)查及監(jiān)測。土地利用類型調(diào)查精細農(nóng)業(yè)作物估產(chǎn)“三北”防護林遙感綜合調(diào)查遙感概述50遙感概述51農(nóng)作物監(jiān)測及估產(chǎn)遙感概述521. 遙感在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應用客觀真實地反映各種地質(zhì)現(xiàn)象，形象地反映區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造,地質(zhì)找礦工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、水文地質(zhì)和災害地質(zhì)遙感概述532. 在水文、水資源方面的應用水資源調(diào)查、流域規(guī)劃、水土流失調(diào)查、海洋調(diào)查等。青藏高原水資源調(diào)查夏威夷群島淡水資源城市水資源管理信息系統(tǒng)遙感概述541.在環(huán)境監(jiān)測方面的應用污染物位置、性質(zhì)、動態(tài)變化及對環(huán)境的影響；環(huán)境制圖長江三峽庫區(qū)環(huán)境本底調(diào)查、環(huán)境

30、演變分析、動態(tài)監(jiān)測等遙感概述55弗蘭颶風云圖像 遙感概述56汶川地震災區(qū)部分堰塞湖分布 2.在對抗自然災害中的應用災害性天氣的預報旱情、洪水、滑坡、泥石流和病蟲害森林火災遙感概述571.區(qū)域性是地理學的重要特點2.騰沖、長春、三北防護林等都是遙感區(qū)域分析的典范。3.城市化和城市遙感的興起：城市土地利用、環(huán)境監(jiān)測、道路交通分析、環(huán)境地質(zhì)、城市規(guī)劃等遙感概述58在城市規(guī)劃中的應用遙感概述591.全球性問題與全球性研究（Global Study）2.人口問題、資源危機、環(huán)境惡化等3.利用GPS監(jiān)測和研究板快的運移；深大斷裂活動；全球性氣候研究和災情預報；世界冰川的進退。遙感概述60遙感概述61Las Vegas, 1964Las Vegas, 1972遙