第一章遙感概述

遙感：地理系專業(yè)基礎課。地理學研究地表分異規(guī)律，需大量地表數(shù)據(jù)源。遙感恰是一種于20世紀60年代發(fā)展起來的綜合性的、宏觀性的對地觀測技術，在3S技術中起著提供數(shù)據(jù)源的基礎作用。

20世紀地球科學進步的一個突出特點是人類開始脫離地球從太空觀測地球（李德仁院士）課程的主要內容：遙感基本理論、遙感技術的優(yōu)勢與不足，遙感信息的處理，常見遙感數(shù)據(jù)源的特點。32+16第一章遙感概述1.1遙感的概念：RemoteSensing，遙遠感知，是指在遠離目標，不直接接觸物體的情況下，使用對電磁波敏感的儀器，獲取地物發(fā)射或反射的電磁波，進而對信息進行加工、處理，達到識別地物或獲取地物某些信息（參數(shù)，高程、水氣等）的一門綜合性技術。任何地物都有發(fā)射、反射電磁波的能力，不同地物發(fā)射和反射的電磁波量不同，波長不同。物體這種對電磁波固有的波長特性叫光譜特性（SpectralCharacter）。遙感能夠識別地物，即是因此。1.2遙感技術系統(tǒng)：遙感信息從獲取、接收、處理及分析、應用的完整技術體系，它包括傳感器及傳感平臺、地面衛(wèi)星接收站、其他中繼衛(wèi)星及用戶傳感器：圖像型（光學攝影型、掃描成像型、雷達成像型）、非圖像型（獲取的是地物的某些參數(shù)，高程水汽含量等），可把傳感器搭載在三類平臺上。地面平臺（三角架、高塔等）航空平臺（飛機汽球飛艇等）航天平臺（衛(wèi)星航天飛機飛船）地面衛(wèi)星接收站：接收、處理、存檔和分發(fā)各種遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并進行衛(wèi)星接收方式、數(shù)據(jù)處理方法及相關技術研究。其生產(chǎn)運行系統(tǒng)主要包括接收站、數(shù)據(jù)處理中心、光學處理中心。中國遙感衛(wèi)星地面站密云站1986年、喀什站2008、三亞站2013地面站接收數(shù)據(jù)時，對衛(wèi)星經(jīng)過接收站能覆蓋到的區(qū)域，通常直接接收實時傳送數(shù)據(jù)。在覆蓋不到的區(qū)域采用數(shù)據(jù)記錄器MDR（missiondatarecorder）和跟蹤數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星TDRS（trackinganddatarelaysatellite）兩種方式。接收站除了接收本國衛(wèi)星發(fā)回的觀測數(shù)據(jù)外，還可以經(jīng)過他國允許，每年交納一定的金額來接收其他國家衛(wèi)星發(fā)送的信息。從遙感衛(wèi)星上向地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，除圖像數(shù)據(jù)外，還傳送遙感平臺上搭載儀器的溫度、電壓、電流、姿態(tài)等內測數(shù)據(jù)，可用于對圖像進行校正原始數(shù)據(jù)一般記錄在高密度磁帶上，首先需回放讀出，然后輸入計算機提取衛(wèi)星姿態(tài)與星歷軌道等數(shù)據(jù)，提取校正影像所需參數(shù)，然后才能對影像進行校正。1.3遙感探測的特點1.在高空獲得地物信息，具宏觀性，可以實現(xiàn)大面積同步觀測：普通衛(wèi)星離地面400-上千公里，部分衛(wèi)星2萬到3萬公里，幾分鐘的時間內即可觀測到幾萬幾十萬平方公里甚至三分之一個地球2.快速可重復觀測性，可以實現(xiàn)對一區(qū)的動態(tài)監(jiān)測：以小時或天為周期，實現(xiàn)對同一點的重復觀測。靜止氣象衛(wèi)星每0.5h觀測一次，太陽同步氣象衛(wèi)星每12h對同一點觀測一次，資源衛(wèi)星十幾到二十天觀測一次可用于對各種突發(fā)災害的監(jiān)測：沙塵暴、洪澇災害、火災等分布面積、曼延速度等３.技術手段多樣，探測信息豐富：紫外到微波都可使用，從被動遙感到主動遙感，從常規(guī)遙感到高光譜遙感，從探測地物的分布到探測地物的細微特征４.較高的經(jīng)濟與社會效益：獲取大量同步數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)對地觀測技術相比，節(jié)省時間人力和資金５.有自身的局限性：遙感信息中存在著誤差，遙感中確定和不確定性的結合，遙感信息的處理技術滯后1.4遙感在現(xiàn)實中的應用

1.資源調查：森林、草地、耕地、灘涂、未利用地等各種土地利用形式的分布、質量等2.各種突發(fā)災害的監(jiān)測：火災、泥石流、沙塵暴、洪災等沙塵暴的分布范圍、行進速度；洪災的淹沒面積、損失、洪峰的推進速度

3.氣象預測：4.科學研究：探索全球氣候變化等5.農作物估產(chǎn)提取植被生長信息：植被生產(chǎn)力變化6.地質測繪部門：繪制地形圖、地質圖

更新各類圖件7.國防軍事：夜間探測地物或是米級厘米級高分辨率影像1.5遙感技術的發(fā)展簡史1860年人們開始在固定式氣球上攝影，然后發(fā)展為在自由式氣球上攝影20世紀初，萊特兄弟發(fā)明飛機1915年第一臺航空攝影專用相機誕生，此后，航空遙感技術被廣泛用軍事偵察領域，1920年以后航空遙感才開始在民用領域應用遙感技術發(fā)展簡史1957年10月4日，蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功（航天事業(yè)的開始）

1960年，美國發(fā)射了TIROS－1和NOAA－1太陽同步衛(wèi)星（氣象衛(wèi)星）1972年ERTS-1發(fā)射（后改名為Landsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米（遙感技術新時代的開始）1982年Landsat-4發(fā)射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米遙感技術發(fā)展簡史1986年法國發(fā)射SPOT－1，采用新式傳感器，分辨率提高到10米1995年加拿大發(fā)射了RADARSAT－1雷達衛(wèi)星（雷達衛(wèi)星遙感的起點）1999年美國發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米，商業(yè)衛(wèi)星遙感的開始2000年美國奮進號航天飛機利用雷達測繪了迄今最精確的地球三維地形圖1.6遙感技術的發(fā)展趨勢1.波譜范圍增加，技術成熟。遙感波譜域從最早的可見光向近紅外、短波紅外、熱紅外、微波方向發(fā)展熱紅外成像、機載多極化合成孔徑雷達和高分辨力穿透雷達、星載合成孔徑雷達技術日益成熟

遙感技術的發(fā)展趨勢2.大、中、小衛(wèi)星相互協(xié)同，高、中、低軌道相結合，在時間分辨率上從半個小時到二十幾天不等，形成一個不同時間分辨率的互補系列。遙感技術的發(fā)展趨勢3.高空間分辨率新型傳感器的應用空間分辨率從1km、500m、250m、80m、30m、20m、10m、5m發(fā)展到1m，軍事偵察衛(wèi)星傳感器可達到15cm或者更高分辨率空間分辨率的提高，有利于分類精度的提高，但也增加了計算機分類的難度。遙感技術的發(fā)展趨勢4.高光譜遙感的發(fā)展遙感波段寬度從早期的0.4um（黑白攝影）、0.1um（多光譜掃描）到5nm（成像光譜儀）波段寬度窄化，針對性更強，可以突出特定地物反射峰值波長的微小差異；同時提高了地物光譜分辨力，有利于區(qū)別各類物質在不同波段的光譜響應特性。2.09-2.35um1.55-1.75um0.77-0.90um0.63-0.69um0.52-0.61um0.52-0.45um遙感技術的發(fā)展趨勢5.機載三維成像儀和干涉合成孔徑雷達的發(fā)展和應用，將地面目標由二維測量為主發(fā)展到三維測量遙感技術的發(fā)展趨勢6.各種新型遙感圖像處理方法和算法將被用來解決海量遙感數(shù)據(jù)的處理、校正、融合和遙感信息可視化（定量和智能化處理）本節(jié)的學習內容遙感的概念：是指在遠離目標，不直接接觸目標的情況下，通過某種平臺上搭載的傳感器，獲取來自于地物的電磁波信息，然后對所獲信息進行提取、判定、加工處理及應用分析的綜合性技術為什么我們能用遙感辨識地物？相對于傳統(tǒng)地面信息獲取方