遙感攝影緒論

1、1遙感技術(shù)與應(yīng)用2009年11月1掌握遙感的概念、遙感的原理與方法、遙感的技術(shù)系統(tǒng)。前言 教學(xué)目標(biāo)國(guó)土資源遙感掌握常用遙感數(shù)據(jù)的特征和應(yīng)用、信息提取的方法。了解遙感信息的應(yīng)用。2第一章 緒論第二章 遙感物理基礎(chǔ)第三章 遙感成像原理第四章 遙感圖像處理第五章 遙感圖像目視解譯第六章 遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯第七章 遙感應(yīng)用第八章 3S技術(shù)綜合應(yīng)用前言 教學(xué)內(nèi)容國(guó)土資源遙感3第一章 緒論 本章主要內(nèi)容遙感的基本概念 遙感系統(tǒng)遙感的類型遙感的特點(diǎn)遙感發(fā)展簡(jiǎn)史遙感的應(yīng)用國(guó)土資源遙感4遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門綜合性探測(cè)技術(shù)。國(guó)土資源遙感1 遙感的基本概念遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，成為地

2、球環(huán)境資源的調(diào)查和規(guī)劃不可缺少的有效手段。遙感技術(shù)與現(xiàn)代物理學(xué)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)和地理學(xué)密切相關(guān)。51 遙感的基本概念國(guó)土資源遙感6遙感(Remote Sensing)：“遙遠(yuǎn)的感知”，泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)，包括對(duì)電磁場(chǎng)、力場(chǎng)（重力場(chǎng)、磁力場(chǎng)）、機(jī)械波（聲波、地震波）等的探測(cè) 物探-物理探測(cè)。國(guó)土資源遙感1 遙感的基本概念廣義的遙感狹義的遙感遙感特指從不同高度的平臺(tái)（Platform）上，使用各種傳感器（Sensor），接收來自地球表層的各種電磁波信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，從而對(duì)不同的地物及其特性進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)和識(shí)別的綜合技術(shù)。7國(guó)土資源遙感1 遙感的基本概念遙感平臺(tái)(P

3、latform)： 裝載傳感器的工具或設(shè)備地面平臺(tái)(如遙感車、手提平臺(tái)、地面觀測(cè)臺(tái)等)、航空平臺(tái)(如飛機(jī)、氣球、其他航空器等)、航天平臺(tái)(如火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)等)傳感器(Sensor)：接收、記錄目標(biāo)物電磁波特征的儀器（各種光學(xué)、無線電儀器），如掃描儀、雷達(dá)、攝影機(jī)、攝像機(jī)、輻射計(jì)等。是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心。遙測(cè)(Telemetry)：是指對(duì)被測(cè)物體某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)和性質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量的技術(shù)，分接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量。遙控(Remote Control)：是指遠(yuǎn)距離控制目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程的技術(shù)。8Definition of Remote Sensing The Exper

4、ts say Remote Sensing is “國(guó)土資源遙感 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 radiati

5、on reflected from, 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 Morley9Definition of Remote SensingRemote sensing is the colle

6、ction of natural resources and environmental information using images acquired by sensors on board aircraft or spacecraft. - Bob Ryerson, CCRS國(guó)土資源遙感Remote sensing is the science of acquiring, processing, and interpreting images, and related data, acquired from spacecraft and satellites that record t

7、he interaction between matter and electromagnetic energy. 10國(guó)土資源遙感1 遙感的基本概念遙感基本內(nèi)容遙感技術(shù)主要解決獲取地球表層信息的手段問題，它包括傳感器的設(shè)計(jì)與制造，傳感器的掃描姿態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸以及原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理等。遙感理論主要任務(wù)是將數(shù)據(jù)（傳感器所提供的可測(cè)參數(shù)值）轉(zhuǎn)化為有用的信息，即可被人類理解的關(guān)于地球表層的某種物理的、幾何的、生物學(xué)的及化學(xué)的參數(shù)。遙感應(yīng)用主要任務(wù)是將信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)，所謂知識(shí)是對(duì)地球表層系統(tǒng)的物理過程及內(nèi)在變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)和表達(dá)。遙感應(yīng)用的特點(diǎn)是必須將由遙感手段獲取的信息與母學(xué)科知識(shí)緊密結(jié)合，才能對(duì)地球表層

8、系統(tǒng)的現(xiàn)狀作出正確的描述，對(duì)它的發(fā)展作出準(zhǔn)確的判斷。11 太陽輻射經(jīng)過大氣層到達(dá)地面，一部分與地面發(fā)生作用后反射，再次經(jīng)過大氣層，到達(dá)傳感器。傳感器將這部分能量記錄下來，傳回地面，即為遙感數(shù)據(jù)。國(guó)土資源遙感1 遙感的基本概念遙感數(shù)據(jù)12國(guó)土資源遙感1 遙感的基本概念遙感數(shù)據(jù)的獲取接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出13遙感系統(tǒng)的組成 遙感系統(tǒng)：是一個(gè)從地面到空中直至空間，從信息收集、存儲(chǔ)、傳輸處理到分析判讀、應(yīng)用的完整技術(shù)系統(tǒng)。國(guó)土資源遙感2 遙感系統(tǒng)被測(cè)目標(biāo)的信息特征 信息的獲取 信息的處理 信息的記錄和傳輸信息的應(yīng)用 1415國(guó)土資源遙感2 遙感系統(tǒng)遙感系統(tǒng)的組成16國(guó)土資源遙感2 遙

9、感系統(tǒng)信息源任何目標(biāo)物都具有發(fā)射、反射和吸收電磁波的性質(zhì)，目標(biāo)物與電磁波的相互作用構(gòu)成目標(biāo)物的電磁波特性，是遙感的信息源 信息的獲取裝載于各種遙感平臺(tái)上的傳感器接收目標(biāo)地物的電磁波信息信息的記錄與傳輸傳感器接收到目標(biāo)地物的電磁波信息，記錄在膠片或數(shù)字磁介質(zhì)上。膠片由人或回收艙送至地面回收，數(shù)字磁介質(zhì)上記錄的信息則可通過衛(wèi)星上的微波天線傳輸給地面的衛(wèi)星接收站。信息的處理地面站將接收到的遙感信息，進(jìn)行一系列的處理（如信息恢復(fù)、輻射校正、衛(wèi)星姿態(tài)校正、投影變換等），再轉(zhuǎn)換為用戶可使用的通用數(shù)據(jù)格式供用戶使用。地面站或用戶還可根據(jù)需要進(jìn)行精校正處理和專題信息處理、分類等。信息的應(yīng)用不同領(lǐng)域的專業(yè)人員根

10、據(jù)不同的目的對(duì)獲取的遙感信息進(jìn)行應(yīng)用17國(guó)土資源遙感3 遙感的類型按遙感平臺(tái)分地面遙感：傳感器裝載于地面平臺(tái)上，如車載、船載、手提、固定或活動(dòng)高架平臺(tái)等；航空遙感：傳感器裝載于航空器上，主要是飛機(jī)、氣球等；航天遙感：傳感器裝載于環(huán)地球的航天器上，如火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)等；航宇遙感：傳感器裝載于星際飛船上，指對(duì)地月系統(tǒng)以外的目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，如火星探測(cè)器等；18國(guó)土資源遙感3 遙感的類型按傳感器的探測(cè)波段分紫外遙感：探測(cè)波段在0.050.38m之間；可見光遙感：探測(cè)波段在0.380.76m之間；紅外遙感：探測(cè)波段在0.761000m之間；微波遙感：探測(cè)波段在1mm10m之間

11、；多波段遙感：探測(cè)波段在可見光波段和紅外波段范圍內(nèi)，再分成若 干個(gè)窄波段來探測(cè)目標(biāo)19國(guó)土資源遙感3 遙感的類型按探測(cè)波段對(duì)遙感類型的劃分20國(guó)土資源遙感3 遙感的類型按工作方式分主動(dòng)遙感 被動(dòng)遙感 成像遙感 非成像遙感 傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號(hào)不能形成圖像主動(dòng)遙感由探測(cè)器主動(dòng)發(fā)射一定電磁波能量并接收目標(biāo)的后向散射信號(hào)被動(dòng)遙感的傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動(dòng)接收目標(biāo)物的自身發(fā)射和對(duì)自然輻射源的反射能量傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號(hào)可轉(zhuǎn)換成(數(shù)字或模擬)圖像21國(guó)土資源遙感3 遙感的類型主動(dòng)遙感與被動(dòng)遙感22國(guó)土資源遙感3 遙感的類型被動(dòng)遙感主動(dòng)遙感23國(guó)土資源遙感3 遙感的類型按應(yīng)用領(lǐng)域分

12、按大的研究領(lǐng)域：空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等按具體應(yīng)用領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)遙感：農(nóng)作物估產(chǎn)、作物長(zhǎng)勢(shì)及病蟲害預(yù)報(bào)等林業(yè)遙感：森林資源清查、森林火災(zāi)和病蟲害監(jiān)測(cè)等資源遙感：國(guó)土資源調(diào)查、規(guī)劃和政府決策等環(huán)境遙感：水污染、海洋油污染、大氣污染、固體垃圾等及其預(yù)報(bào)等水文遙感：水資源調(diào)查和動(dòng)態(tài)研究、冰雪監(jiān)控、海洋漁業(yè)調(diào)查等氣象遙感：天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)報(bào)、全球氣候演變研究等城市遙感：城市綜合調(diào)查、規(guī)劃及發(fā)展等地質(zhì)遙感：地質(zhì)制圖、礦產(chǎn)資源調(diào)查、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查等測(cè)繪遙感：航空攝影測(cè)量測(cè)繪地形圖、編制各種類型的專題地圖和影像地圖等24國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)宏觀性覆蓋范圍大一景ERS影像為1001

13、00平方公里 一景TM影像為185185平方公里 一景地球同步氣象衛(wèi)星影像可覆蓋地球表面的 1/325國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)26國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)綜合性信息豐富綜合反映了地表可見的自然和人文信息（如水系、植被、土地利用類型、城鄉(xiāng)分布等） 也包含各種 潛在的信息（如地質(zhì)構(gòu)造等）。2728國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)多時(shí)相性Las Vegas, 1972Las Vegas, 1986Las Vegas, 1992多時(shí)相的重復(fù)觀測(cè)，有助于進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析28國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)29國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)30國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)31國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)Sep 11 1999

14、32國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)Dec 20 200233國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)多波段性可用探測(cè)波段的擴(kuò)展使對(duì)地觀測(cè)走向了全天時(shí)全天候。可見光遙感：白天紅外遙感：晝夜（全天時(shí)）微波遙感：全天時(shí)全天候34國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)多波段圖像綠色波段圖像紅外波段圖像35國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)多波段圖像紅樹林在不同波段上的影像36國(guó)土資源遙感4 遙感的特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性遙感的具有較高的投入產(chǎn)出比，與傳統(tǒng)方法相比，可以大大地節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。局限性信息的提取方法不能滿足遙感快速發(fā)展的要求數(shù)據(jù)的挖掘技術(shù)不完善，使得大量的遙感數(shù)據(jù)無法有效利用。375 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史一、

15、遙感發(fā)展概況Remote Sensing 的提出：美國(guó)學(xué)者布魯伊特于 1960年提出，61年正式通過。國(guó)土資源遙感遙感發(fā)展的三個(gè)階段：萌芽階段航空遙感階段航天遙感階段385 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史國(guó)土資源遙感1839年，法國(guó)人達(dá)蓋爾發(fā)明攝影術(shù)為攝影測(cè)量提供了基本手段1851年，法國(guó)陸軍上校勞賽達(dá)提出交會(huì)攝影測(cè)量并測(cè)繪了萬森城堡圖，標(biāo)志著攝影測(cè)量的開始1858年，法國(guó)攝影師納達(dá)爾乘坐氣球在巴黎郊外80m上空拍攝了世界上第一張航空影像1860年，美國(guó)人布萊克利用濕板拍攝了波士頓的航空像片1885年，法國(guó)人乘坐氣球從2000英尺高空拍攝了巴黎的航空像片1903年，萊特兄弟發(fā)明了飛機(jī)使航空攝影和航空攝影測(cè)量成為

16、可能1906年，美國(guó)人勞倫仕用17只風(fēng)箏吊著巨型相機(jī)拍攝了舊金山大火第一次世界大戰(zhàn)期間，首臺(tái)航攝儀的問世、立體坐標(biāo)量測(cè)儀和1318立體測(cè)圖儀的使用，真正開始了攝影測(cè)量學(xué)39 萌芽階段1839年，達(dá)格雷發(fā)表第一張空中相片；1858年，法國(guó)人用氣球攜帶照相機(jī)拍攝了巴黎的空中照片。1882年，英國(guó)人用風(fēng)箏拍攝地面照片；國(guó)土資源遙感40 History of aerial photography and aerial platformsJ N Niepce (1826, France )The worlds first photographic image Upper loft of the hous

17、ePear tree & a patch of sky showingAnother wing of the houseThe slanting roof of the barn國(guó)土資源遙感41 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.國(guó)土資源遙感42 Intrepid balloon, 1862 The

18、balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War . 國(guó)土資源遙感431906, Kitesfigure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence, Aerial photograph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites

19、 achieved at altitude of 2000 ft above sea level. 國(guó)土資源遙感44Pigeons,1903. A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not ideal platform .國(guó)土資源遙感45 航空遙感階段1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)，創(chuàng)造了條件。1909年，意大利人首次利用飛機(jī)拍攝地面照片。一戰(zhàn)中，航空照相技術(shù)用于獲取軍事情報(bào)。一戰(zhàn)后，航空攝影用于地形測(cè)繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查。19

20、30年，美國(guó)開始全國(guó)航空攝影測(cè)量。1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片。國(guó)土資源遙感46 1903， Wright Brothers 發(fā)明了飛機(jī)，使航空攝影測(cè)量成為可能。Engine-powered flight on December 17,1903. It lasted 12 seconds and covered 120 ft. 國(guó)土資源遙感47Aerial photography in World war IFigure Close-up view of a world war I Figure Vertical photography of World War I trenches in

21、Europe.國(guó)土資源遙感48Aerial photography in World war IIFigure Vertical aerial photograph of a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II. 國(guó)土資源遙感49 航天遙感階段1957年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星；意義重大。70年代美國(guó)的陸地衛(wèi)星法國(guó)的Spot衛(wèi)星發(fā)展中國(guó)家的情況：中國(guó)，印度，巴西等。國(guó)土資源遙感5050年代航空攝影和應(yīng)用工作。60年代，航空攝影工作初具規(guī)模，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。70年代，騰沖遙感實(shí)驗(yàn)獲得巨大成功。70.4.24發(fā)射

22、第一顆人造地球衛(wèi)星。80年代是大發(fā)展階段。目前，某些方面已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)水平行列。二、我國(guó)遙感發(fā)展概況5 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史國(guó)土資源遙感51 我國(guó)遙感發(fā)展的特點(diǎn)國(guó)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(diǎn)公關(guān)，重點(diǎn)突破。全國(guó)性、大區(qū)域遙感工程的完成，充分顯示了我國(guó)遙感的特色和水平。國(guó)土資源遙感5 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史52多國(guó)發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速雷達(dá)衛(wèi)星遙感日益受到青睞星載主動(dòng)式遙感的發(fā)展，使探測(cè)手段更趨多樣化。高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容高光譜分辨率傳感器是指既能對(duì)目標(biāo)物成像又可以測(cè)量目標(biāo)物波譜特性的光學(xué)傳感器。遙感應(yīng)用不斷深化國(guó)土資源遙感

23、三、當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點(diǎn)與展望5 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史53地理信息系統(tǒng)的支持促進(jìn)遙感更進(jìn)一步發(fā)展國(guó)土資源遙感5 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史遙感手段獲得的豐富信息需要GIS進(jìn)行科學(xué)管理。遙感應(yīng)用有賴于GIS提供多種信息源進(jìn)行信息復(fù)合及其綜合分析。因此，GIS是遙感的進(jìn)一步發(fā)展和延伸，成為遙感發(fā)展的一個(gè)新動(dòng)向。54 遙感應(yīng)用從內(nèi)容上可以概括為資源調(diào)查與應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、區(qū)域分析規(guī)劃及全球宏觀研究四大領(lǐng)域。國(guó)土資源遙感6 遙感的應(yīng)用55一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用土地利用類型調(diào)查精細(xì)農(nóng)業(yè)作物估產(chǎn)“三北”防護(hù)林遙感綜合調(diào)查國(guó)土資源遙感在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應(yīng)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(cè)。56

24、國(guó)土資源遙感57一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用遙感在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應(yīng)用客觀真實(shí)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(zāi)害地質(zhì)國(guó)土資源遙感58一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用在水文、水資源方面的應(yīng)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國(guó)土資源遙感59二、遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用污染物位置、性質(zhì)、動(dòng)態(tài)變化及對(duì)環(huán)境的影響；環(huán)境制圖長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)環(huán)境本底調(diào)查、環(huán)境演變分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等在對(duì)抗自然災(zāi)害中的應(yīng)用災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)旱情、洪水、滑坡、泥石流和病蟲害森林火情預(yù)報(bào)與監(jiān)測(cè)國(guó)土資源遙感60二、遙感

25、在環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用國(guó)土資源遙感61三、在區(qū)域分析及建設(shè)規(guī)劃方面的應(yīng)用騰沖、長(zhǎng)春、三北防護(hù)林等都是遙感區(qū)域分析的典范城市化和城市遙感的興起：城市土地利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)、道路交通分析、環(huán)境地質(zhì)、城市規(guī)劃等國(guó)土資源遙感62四、遙感在全球性宏觀研究中的應(yīng)用全球性問題與全球性研究（Global Study）人口問題、資源危機(jī)、環(huán)境惡化等利用GPS監(jiān)測(cè)和研究板快的運(yùn)移；深大斷裂活動(dòng)；全球性氣候研究和災(zāi)情預(yù)報(bào)；世界冰川的進(jìn)退國(guó)土資源遙感63國(guó)土資源遙感64國(guó)土資源遙感65Population ChangeLas Vegas, 1964國(guó)土資源遙感66Population ChangeLas Vegas, 1972國(guó)土資源遙感67Population ChangeLas