《遙感概論緒論》課件

《遙感概論緒論》遙感技術(shù)是利用電磁波獲取地球表面信息的技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分。本課程介紹遙感基本原理、技術(shù)和應(yīng)用，為學(xué)生學(xué)習(xí)遙感專業(yè)知識和技能奠定基礎(chǔ)。遙感概述遙感技術(shù)是一種非接觸式探測技術(shù)，它利用電磁波來獲取目標(biāo)物體的相關(guān)信息。遙感技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于地球科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、資源勘探、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域。遙感定義定義一遙感是指利用傳感器在不與目標(biāo)直接接觸的情況下，從遠(yuǎn)處獲取目標(biāo)電磁波信息的技術(shù)。通過分析這些信息，可以了解目標(biāo)的性質(zhì)、狀態(tài)和變化。定義二遙感是一種利用電磁波探測目標(biāo)的技術(shù)，通過分析目標(biāo)發(fā)射或反射的電磁波信息，獲取目標(biāo)的有關(guān)信息。這種技術(shù)可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如資源勘探、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警等。遙感特點(diǎn)全球性遙感可以覆蓋全球范圍，不受地理環(huán)境限制，獲取廣泛區(qū)域信息。宏觀性遙感能夠從空中或太空視角獲取目標(biāo)整體信息，提供區(qū)域尺度分析。動態(tài)性遙感可以反復(fù)觀測同一區(qū)域，監(jiān)測目標(biāo)隨時間變化，獲取動態(tài)信息。綜合性遙感技術(shù)可以獲取目標(biāo)多光譜信息，為多學(xué)科研究提供數(shù)據(jù)支持。遙感信息來源1自然源太陽輻射是遙感信息的主要來源，其包含可見光、紅外光和微波等多種波段。2人工源雷達(dá)、激光、紅外掃描儀等設(shè)備產(chǎn)生的輻射，可用于探測目標(biāo)的特性。3地物反射地物對電磁波的反射和散射信息，如植被的反射光譜、水體的反射率等。4地物輻射地物自身發(fā)出的熱輻射信息，如地表溫度、土壤濕度等。遙感分類按傳感器類型可分為光學(xué)遙感、微波遙感、熱紅外遙感等，每種類型都有不同的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。按平臺類型可分為航空遙感、航天遙感和地面遙感，不同的平臺高度和分辨率決定了遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。按信息獲取方式可分為主動遙感和被動遙感，主動遙感發(fā)射信號并接收反射信號，被動遙感接收目標(biāo)輻射的電磁波。按應(yīng)用領(lǐng)域可分為資源勘查遙感、環(huán)境監(jiān)測遙感、災(zāi)害監(jiān)測遙感、農(nóng)業(yè)遙感等，不同的應(yīng)用領(lǐng)域有其特定的數(shù)據(jù)需求。遙感平臺衛(wèi)星平臺衛(wèi)星平臺是指在太空中運(yùn)行的航天器，主要用于搭載各種遙感傳感器。航空平臺航空平臺指的是飛機(jī)，它通常用于搭載各種遙感傳感器，獲取地球表面圖像信息。無人機(jī)平臺無人機(jī)平臺近年來發(fā)展迅速，可用于獲取高分辨率圖像，適用于各種遙感應(yīng)用領(lǐng)域。地面平臺地面平臺指的是地面上安裝的各種遙感設(shè)備，主要用于監(jiān)測地球表面特定區(qū)域，如天氣狀況、環(huán)境變化等。航天器組成遙感航天器是執(zhí)行遙感任務(wù)的載體，其組成主要包括三部分：平臺、傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。平臺是航天器的骨架，負(fù)責(zé)提供動力、姿態(tài)控制、軌道運(yùn)行等功能。傳感器是獲取遙感數(shù)據(jù)的核心部件，它將電磁輻射信號轉(zhuǎn)換為可識別的數(shù)字信號。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對傳感器獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和解釋。遙感航天器發(fā)展歷程1早期發(fā)展20世紀(jì)60年代初，美國和蘇聯(lián)開始研制和發(fā)射第一代遙感衛(wèi)星，用于軍事偵察和科學(xué)研究。2技術(shù)進(jìn)步20世紀(jì)70年代，遙感技術(shù)取得重大突破，出現(xiàn)了多光譜遙感、雷達(dá)遙感等新技術(shù)。3應(yīng)用擴(kuò)展20世紀(jì)80年代以后，遙感技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，在資源勘查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。4未來展望未來，遙感技術(shù)將向著更高分辨率、更寬波段、更智能化方向發(fā)展。遙感航天器構(gòu)造遙感航天器主要由平臺和有效載荷組成。平臺提供電力、姿態(tài)控制、軌道控制等功能，為有效載荷提供支持。有效載荷是遙感航天器的核心，負(fù)責(zé)收集遙感數(shù)據(jù)。常見的有效載荷包括傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。遙感航天器機(jī)載傳感器11.傳感器定義傳感器是遙感系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)接收目標(biāo)物體的電磁輻射信息并將其轉(zhuǎn)換成可測量的數(shù)據(jù)。22.傳感器分類按照工作原理和探測波段的不同，傳感器可分為光學(xué)傳感器、微波傳感器、熱紅外傳感器等。33.傳感器性能傳感器的性能指標(biāo)包括空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率等，直接影響著遙感圖像的質(zhì)量和應(yīng)用效果。機(jī)載傳感器分類可見光傳感器可見光傳感器接收可見光波段。它可以用來觀察地球表面的顏色和紋理。紅外傳感器紅外傳感器接收紅外波段，可用來測量物體的溫度。雷達(dá)傳感器雷達(dá)傳感器發(fā)射無線電波，并接收回波，可以用來獲取地形的形狀和植被的類型。激光雷達(dá)傳感器激光雷達(dá)傳感器發(fā)射激光束，并接收回波，可以用來測量地形的精確高度和三維結(jié)構(gòu)。光學(xué)傳感器光學(xué)傳感器利用電磁波譜中的可見光、近紅外和短波紅外波段進(jìn)行遙感。它們能夠記錄目標(biāo)物體的反射或發(fā)射的光線，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。光學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測等。它們能夠提供豐富的信息，例如植被覆蓋、土壤類型、水體狀況等。雷達(dá)遙感傳感器雷達(dá)遙感傳感器是一種利用電磁波來探測目標(biāo)的裝置。它通過發(fā)射電磁波并接收反射回的信號來獲取目標(biāo)的信息。雷達(dá)遙感傳感器可以不受云層和黑暗的影響，在白天和黑夜、晴朗和雨天都能工作，這使其在氣象、海洋、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。熱紅外傳感器熱紅外傳感器是一種被動傳感器，能夠檢測物體發(fā)射的紅外輻射。熱紅外傳感器用于識別物體的溫度，并在農(nóng)業(yè)、氣象、軍事和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。超光譜遙感傳感器高光譜分辨率超光譜傳感器可以獲取數(shù)百個窄波段的光譜信息，提供豐富的光譜細(xì)節(jié)。精細(xì)光譜分析可用于識別不同植被類型、監(jiān)測作物生長狀態(tài)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。礦物識別與探測通過光譜特征識別不同礦物類型，輔助地質(zhì)勘查、礦產(chǎn)資源開發(fā)。微波遙感傳感器微波遙感傳感器是利用微波輻射來探測目標(biāo)的一種傳感器。它具有穿透云層和雨霧的能力，不受天氣影響。微波遙感傳感器能夠測量地表散射和發(fā)射的微波能量，從而獲取地表信息。微波遙感傳感器廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、海洋監(jiān)測、氣象預(yù)報等領(lǐng)域。它可以用于探測地下結(jié)構(gòu)、監(jiān)測海面風(fēng)速、測量降雨量等。遙感數(shù)據(jù)獲取1數(shù)據(jù)采集通過傳感器獲取地面信息，生成原始數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)降孛娼邮照尽?數(shù)據(jù)預(yù)處理校正幾何和輻射誤差，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。4數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可分析處理的格式。遙感數(shù)據(jù)獲取是整個遙感過程的第一步，是將真實(shí)世界的信息轉(zhuǎn)化為可分析的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。遙感數(shù)據(jù)處理1數(shù)據(jù)預(yù)處理幾何校正、輻射校正2數(shù)據(jù)增強(qiáng)噪聲去除、圖像銳化3數(shù)據(jù)融合多源數(shù)據(jù)融合、圖像配準(zhǔn)4信息提取目標(biāo)識別、分類、變化檢測5數(shù)據(jù)可視化圖像渲染、三維建模遙感數(shù)據(jù)處理是將原始遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于分析和應(yīng)用的信息的過程。它涉及一系列步驟，從數(shù)據(jù)預(yù)處理到信息提取和可視化。遙感數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)預(yù)處理包括幾何校正、輻射校正、大氣校正等，目的是消除數(shù)據(jù)中的噪聲和誤差，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)增強(qiáng)通過一些技術(shù)手段，例如圖像銳化、降噪等，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息量。特征提取從遙感數(shù)據(jù)中提取出對目標(biāo)識別或分類有用的特征，例如光譜特征、紋理特征、形狀特征等。分類識別將遙感數(shù)據(jù)中不同地物類別進(jìn)行識別和分類，例如土地覆蓋類型、植被類型、水體類型等。結(jié)果分析對分類結(jié)果進(jìn)行分析，提取有用信息，并用于解決實(shí)際問題。遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域土地利用土地利用規(guī)劃、土地管理、自然資源監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測大氣污染監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、土壤監(jiān)測、植被覆蓋監(jiān)測城市規(guī)劃城市擴(kuò)張監(jiān)測、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通規(guī)劃、災(zāi)害防治農(nóng)業(yè)監(jiān)測作物生長監(jiān)測、病蟲害監(jiān)測、農(nóng)田灌溉管理、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量預(yù)測資源勘查與環(huán)境保護(hù)礦產(chǎn)資源勘查遙感技術(shù)可用于礦產(chǎn)資源勘查，例如識別礦床、評估礦產(chǎn)儲量和確定開采區(qū)域。水資源監(jiān)測利用遙感技術(shù)監(jiān)測水資源狀況，例如水體面積、水質(zhì)變化、水文特征。環(huán)境污染監(jiān)測遙感技術(shù)可用于監(jiān)測環(huán)境污染，例如大氣污染、水體污染和土壤污染。生態(tài)環(huán)境保護(hù)遙感技術(shù)可用于監(jiān)測生態(tài)環(huán)境變化，例如森林覆蓋率、植被生長狀況和生物多樣性。農(nóng)林業(yè)遙感應(yīng)用森林資源調(diào)查遙感技術(shù)可以有效監(jiān)測森林面積、樹種、樹齡和生長狀況，為森林資源管理提供數(shù)據(jù)支撐。病蟲害監(jiān)測通過遙感影像分析，可以及時發(fā)現(xiàn)森林病蟲害發(fā)生區(qū)域，并采取相應(yīng)措施，防止病蟲害蔓延。森林火災(zāi)監(jiān)測遙感技術(shù)可以實(shí)時監(jiān)測森林火情，及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行撲救，保護(hù)森林資源。土地利用變化監(jiān)測遙感技術(shù)可以監(jiān)測森林砍伐、土地利用變化等情況，為森林資源保護(hù)提供決策支持。城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理土地利用遙感技術(shù)可以幫助規(guī)劃人員快速獲取土地利用信息，提高土地資源管理效率。例如，監(jiān)測土地利用變化，識別違規(guī)用地，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)。城市擴(kuò)張遙感技術(shù)可以監(jiān)測城市擴(kuò)張速度和方向，識別城市擴(kuò)張造成的環(huán)境影響，為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。例如，識別城市熱島效應(yīng)，監(jiān)測污染源排放?；A(chǔ)設(shè)施遙感技術(shù)可以幫助規(guī)劃人員監(jiān)測道路、橋梁、水庫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況，評估其建設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量，為基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃提供參考。環(huán)境監(jiān)測遙感技術(shù)可以監(jiān)測城市環(huán)境質(zhì)量，例如，監(jiān)測空氣質(zhì)量、水污染、噪聲污染，為城市環(huán)境管理提供數(shù)據(jù)支持，并進(jìn)行城市規(guī)劃調(diào)整。災(zāi)害預(yù)防與應(yīng)急管理自然災(zāi)害監(jiān)測利用遙感技術(shù)，可以及時監(jiān)測地震、洪水、臺風(fēng)等自然災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展，為災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急救援提供重要信息。災(zāi)害評估遙感數(shù)據(jù)可以快速評估災(zāi)害造成的損失，例如房屋倒塌、農(nóng)作物受損程度等，為災(zāi)后重建提供決策依據(jù)。應(yīng)急救援遙感技術(shù)可以快速定位災(zāi)區(qū)，為救援人員提供災(zāi)區(qū)地形、道路等信息，提高救援效率。災(zāi)后恢復(fù)遙感技術(shù)可以監(jiān)測災(zāi)后環(huán)境變化，例如水體污染、土壤侵蝕等，為災(zāi)后恢復(fù)重建提供科學(xué)依據(jù)。海洋漁業(yè)遙感應(yīng)用漁場探測遙感技術(shù)可以幫助漁民找到魚群聚集的區(qū)域，提高捕撈效率。通過分析水溫、水色、葉綠素等數(shù)據(jù)，可以識別出潛在的漁場，并預(yù)測魚群的移動方向。環(huán)境監(jiān)測遙感技術(shù)可以監(jiān)測海洋環(huán)境狀況，例如水質(zhì)、水溫、海面溫度等。這些信息可以幫助漁民了解海洋環(huán)境的變化，并采取相應(yīng)的措施保護(hù)海洋資源。軍事遙感應(yīng)用戰(zhàn)場態(tài)勢感知偵察敵方兵力部署，評估作戰(zhàn)能力。目標(biāo)識別與打擊定位目標(biāo)，引導(dǎo)精準(zhǔn)打擊。戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測地形地貌，評估作戰(zhàn)環(huán)境。通信保障建立通信鏈路，保障戰(zhàn)場指揮。未來遙感技術(shù)發(fā)展趨勢11.高分辨率遙感遙感技術(shù)將繼續(xù)向更高分辨率發(fā)展，獲取更精細(xì)的圖像，提供更多信息。22.多傳感器融合整合不同類型的傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互補(bǔ)，提高遙感信息獲取的全面性。33.大數(shù)據(jù)分析與挖掘利用人工智能技術(shù)，對海量遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘更深層次的價值。44.遙感與其他技術(shù)融合與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，拓展遙感應(yīng)用領(lǐng)域。遙感在可持續(xù)發(fā)展中的作用資源管理遙感技術(shù)可用于監(jiān)測和管理資源，例如水資源、森林資源和礦產(chǎn)資源。環(huán)境監(jiān)測遙感可用于監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤狀況、污染源等環(huán)境問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遙感可用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，降低農(nóng)業(yè)用水量，減少農(nóng)藥化肥使用。城市規(guī)劃遙感可用于城市規(guī)劃和管理，優(yōu)化城市布局，減少城市熱島效應(yīng)，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。遙感發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)規(guī)模與復(fù)雜性遙感數(shù)據(jù)規(guī)模不斷增長，數(shù)據(jù)類型多樣化，數(shù)據(jù)處理和分析面臨巨大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，數(shù)據(jù)處理和分析方法需不斷改進(jìn)。數(shù)據(jù)獲取與處理遙感平臺和傳感器技術(shù)不斷更新，數(shù)據(jù)獲取成本高