地學(xué)遙感概論第1章遙感技術(shù)概論P(yáng)PT課件

.,地學(xué)遙感概論,.,第一章遙感技術(shù)概論,本章主要內(nèi)容：遙感的基本概念遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感應(yīng)用的學(xué)科領(lǐng)域遙感的發(fā)展簡史,遙感技術(shù)是在20世紀(jì)60年代興起并發(fā)展起來的一門綜合探測技術(shù)，它是建立在現(xiàn)代物理學(xué)（光學(xué)、紅外線技術(shù)、微波技術(shù)、激光技術(shù)、全息技術(shù)等）、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)學(xué)方法和地學(xué)規(guī)律基礎(chǔ)之上的一門新興科學(xué)技術(shù)。它極大地?cái)U(kuò)展了人們的觀測視野及領(lǐng)域，形成了對地球資源和環(huán)境進(jìn)行探測和監(jiān)測的立體觀測體系。,.,1、什么是遙感,.,1、什么是遙感,“遙感”一詞是20世紀(jì)60年代由美國海軍研究局的Evelyn.L.Pruitt(艾弗林普魯伊特)提出來自英語RemoteSensing字面理解：遙遠(yuǎn)的感知,.,1、什么是遙感,“遙遠(yuǎn)”是多遠(yuǎn)？如何感知？感知什么？結(jié)果是什么？,遙遠(yuǎn)的感知,.,1、什么是遙感,“遙遠(yuǎn)”是多遠(yuǎn)？遙遠(yuǎn)感知過程是有一定距離的、非直接接觸的但遙遠(yuǎn)非傳統(tǒng)意義上的“遙遠(yuǎn)”，距離可大可小。,地面遙感幾米到幾百米,航空遙感幾百米到幾十公里,航天遙感幾百公里到幾萬公里,.,1、什么是遙感,“遙遠(yuǎn)”是多遠(yuǎn)？如何感知？感知什么？結(jié)果是什么？,遙遠(yuǎn)的感知,.,1、什么是遙感,如何感知探測儀器（傳感器）,傳感器是收集、量測和記錄遙遠(yuǎn)目標(biāo)的信息的儀器，是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心。,.,1、什么是遙感,如何感知探測儀器（傳感器）,傳感器探頭對準(zhǔn)目標(biāo)物傳感器一般需要搭載在一定平臺上，傳感器平臺形式很多,.,1862年,1903年,.,1903年,1906.4.18-SanFrancisco,.,.,.,.,1、什么是遙感,“遙遠(yuǎn)”是多遠(yuǎn)？如何感知？感知什么？結(jié)果是什么？,遙遠(yuǎn)的感知,.,1、什么是遙感,感知什么地物目標(biāo)的電磁波特性,接收,預(yù)處理,.,1、什么是遙感,“遙遠(yuǎn)”是多遠(yuǎn)？如何感知？感知什么？結(jié)果是什么？,遙遠(yuǎn)的感知,.,1、什么是遙感,結(jié)果是什么？物體的特征與變化,結(jié)果的形式遙感圖像（遙感數(shù)據(jù)）,.,1、什么是遙感,遙感的定義：不與探測目標(biāo)相接觸，應(yīng)用探測儀器，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù),感知的距離（非直接接觸）,感知的探測儀器（傳感器）,感知的內(nèi)容（地物目標(biāo)的電磁波特性）,感知的結(jié)果（物體的特征與變化）,.,20,廣義的遙感各種不直接接觸物體、遠(yuǎn)距離探測目標(biāo)的技術(shù)。電磁場遙感范疇重力、磁力、聲波、地震波物理探測范疇，如地球重力場、磁力場、石油物探、煤田物探等。,定義（大不列顛百科全書）：不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過探測儀器接收來自目標(biāo)物體的信息（電場、磁場、電磁波、地震波），經(jīng)過一定的傳輸和處理分析，以識別目標(biāo)物體的屬性及其分布等特征的技術(shù)。從而不僅可以對地球的大氣、生物圈、水圈、巖石圈作為觀察對象，也可以擴(kuò)大地球以外的外層空間。,1、什么是遙感,.,21,狹義的遙感遙感：有所專指，即從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺上，通過傳感器，接收來自地球表面物體的電磁波信息，并經(jīng)傳輸處理及判讀分析，實(shí)現(xiàn)對地球資源和環(huán)境進(jìn)行探測和監(jiān)測的綜合性技術(shù)。,遙感、遙控、遙測的區(qū)別：遙測(Telemetry)：對被測物體的某些參數(shù)和性質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量，接觸測量和非接觸測量。遙控(RemoteControl)：遠(yuǎn)距離控制目標(biāo)物體的運(yùn)動狀態(tài)和過程。遙感：綜合遙測和遙控。,1、什么是遙感,.,2、遙感技術(shù)分類,按遙感平臺分類按工作波段分類按傳感器工作原理分類按資料獲取方式分類波段寬度與波譜的連續(xù)性分類按應(yīng)用領(lǐng)域分類,.,按遙感平臺分類（航天、航空、地面遙感）,2、遙感技術(shù)分類,.,按遙感平臺分類（航天、航空、地面遙感）,航天遙感,軌道衛(wèi)星,載人飛船（500km),航天飛機(jī)（300km),探空火箭（100-650km),地球同步衛(wèi)星,太陽同步衛(wèi)星,長壽命(500-1000km),（36000km）,短壽命(150-500km),2、遙感技術(shù)分類,.,地面遙感,高塔（300m),車船（30m),觀測架（幾米）,航空遙感,飛機(jī),氣球,飄浮氣球（50km）,系留氣球（15km）,中空飛機(jī)（9-15km）,低空飛機(jī)（9km）,2、遙感技術(shù)分類,.,2、遙感技術(shù)分類,.,按傳感器探測波段分類紫外遙感(0.05-0.38m)：收集和記錄目標(biāo)物在紫外波段輻射能量可見光遙感(0.38-0.76m)：收集和記錄目標(biāo)物反射的可見光輻射能量，傳感器有：攝影機(jī)、掃描儀、攝像儀等紅外遙感(0.76-1000m)：收集與記錄目標(biāo)物反射與發(fā)射的紅外能量，傳感器有：攝影機(jī)、掃描儀等微波遙感(1mm-1m)：收集和記錄在微波波段的反射能量，傳感器有：掃描儀、微波輻射計(jì)、雷達(dá)、高度計(jì)等多波段：紫外至可見光,2、遙感技術(shù)分類,.,按傳感器工作方式分類被動遙感：傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動接收目標(biāo)物的自身發(fā)射和對自然輻射源的反射能量主動遙感：傳感器主動發(fā)射一定電磁波能量，并接收目標(biāo)的后向散射信號,2、遙感技術(shù)分類,.,被動遙感和主動遙感的區(qū)別,2、遙感技術(shù)分類,.,2、遙感技術(shù)分類,.,按遙感成像方式分類成像遙感：傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號可轉(zhuǎn)換成（數(shù)字或模擬）圖像非成像遙感：傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號不能形成圖像,2、遙感技術(shù)分類,.,2、遙感技術(shù)分類,.,2、遙感技術(shù)分類,.,34,按波段寬度及波譜的連續(xù)性高光譜遙感(hyperspectralremotesensing)：是利用很多狹窄的電磁波波段(波段寬度通常小于10nm)產(chǎn)生光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)。常規(guī)遙感：又稱寬波段遙感，波段寬一般大于100nm，且波段在波譜上不連續(xù)。例如，一個(gè)TM波段內(nèi)只記錄一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而用航空可見光/紅外光成像光譜儀(AVIRIS)記錄這一波段范圍的光譜信息需用10個(gè)以上數(shù)據(jù)點(diǎn)。,2、遙感技術(shù)分類,.,按應(yīng)用領(lǐng)域分類土地遙感（Domanial）環(huán)境遙感（Environmental）大氣遙感（Atmospheric）海洋遙感（Oceanographic）農(nóng)業(yè)遙感（Agricultural）林業(yè)遙感（Forestry）水利遙感（Hydrographic）地質(zhì)遙感（Geological）,2、遙感技術(shù)分類,.,3遙感的發(fā)展簡史,RemoteSensing的提出：美國海軍研究局的艾弗林普魯伊特于1960年提出，1961年正式通過發(fā)展階段：無記錄的地面遙感階段(1608-1838)有記錄的地面遙感階段（1839-1857）空中攝影遙感階段（1858-1956）航天遙感階段（1957-）,.,3遙感的發(fā)展簡史,無記錄的地面遙感階段(1608-1838)1608年漢斯李波爾賽制造了世界上第一架望遠(yuǎn)鏡1609年伽利略制作了放大3倍的望遠(yuǎn)鏡開辟了遠(yuǎn)距離觀測的先河,.,3遙感的發(fā)展簡史,有記錄的地面遙感階段（1838-1857）1839年達(dá)蓋爾（Daguerre）與尼普斯（Niepce）發(fā)明了攝影術(shù)，成功的利用膠片進(jìn)行拍攝1849年法國的AimeLaussedat制定了攝影測量計(jì)劃，成為有目的有記錄的地面遙感發(fā)展階段的標(biāo)志攝影技術(shù)的發(fā)明，并與望遠(yuǎn)鏡相結(jié)合為遠(yuǎn)距離攝影,.,3遙感的發(fā)展簡史,空中攝影遙感階段（1858-1956）1858，系留氣球上拍攝法國巴黎的“鳥瞰”相片1860，氣球上拍攝了美國波士頓市的照片1903，飛鴿身上捆綁微型攝像機(jī)試驗(yàn)1903，萊特兄弟發(fā)明了飛機(jī)航空遙感的萌芽階段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繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查1930年，美國開始全國航空攝影測量1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片擴(kuò)大了航空遙感定性分析的可能性1942年，紅外黑白航空攝影和紅外假彩色航空攝影首次出現(xiàn)探測波段得到擴(kuò)展,.,GFTournachon(1820-1910),hecallhimselfNadar.Thefirst-knownaerialphotographwasobtainedfromaballoonbyaParisianphotographerin1858nearParis,France.,.,Intrepidballoon（無畏號），1862TheballoonbeinginflatedbyusingportablehydrogengeneratingsystemduringtheCivilWar.,.,Pigeons,1903Asquadronofpigeonsequippedwithlightweight70-mmaerialcameras.Forobviousreasons,pigeonsarenotidealplatform.,.,Kites,1906Figure“SanFranciscoinruins”,GRLawrenceAerialphotographof“SanFranciscoinruins”obtainedafterApril18,1906earthquakeusingacaptiveairshipconsistingof17kites.Thekitesachievedataltitudeof2000ftabovesealevel.,.,1903，WrightBrothers發(fā)明了飛機(jī)，使航空攝影測量成為可能Engine-poweredflightonDecember17,1903.Itlasted12secondsandcovered120ft.,.,AerialphotographyinWorldwarI,FigureClose-upviewofaworldwarI,FigureVerticalphotographyofWorldWarItrenchesinEurope（歐洲戰(zhàn)壕）,.,AerialphotographyinWorldwarII,FigureVerticalaerialphotographofaV2rocketlaunchingfacilityaPeenemundeinWorldWarII.,.,3遙感的發(fā)展簡史,航天遙感階段（1957-）1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星1960年，美國發(fā)射了TIROS-1和NOAA-1太陽同步衛(wèi)星1972年，美國發(fā)射ERTS-1（后改名為Landsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米1982年，Landsat-4發(fā)射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米1986年，法國發(fā)射SPOT-1，裝有PAN和XS傳感器，分辨率提高到10米1988年9月7日，中國發(fā)射第一顆“風(fēng)云1號”氣象衛(wèi)星1999年，美國發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米1999年，美國發(fā)射QUICKBIRD-2，空間分辨率提高到0.6米,.,我國遙感的發(fā)展概況,航空攝影測量的發(fā)展（50、60年代）航空新型傳感器試驗(yàn)與系統(tǒng)集成（70年代以來）衛(wèi)星發(fā)射與航天遙感的發(fā)展1970年4月24日：東方紅1號1988年9月7日：FY-1-A；1990年9月3日：FY-1-B；1999年5月10日：FY-1-C1997年6月10日：FY-2-A；2000年6月25日：FY-2-B；2004年10月19日：FY-2-C1999年10月14日：中巴地球資源遙感衛(wèi)星CBERS1百度百科：中國航天,.,中國遙感衛(wèi)星地面站（1986）美國Landsat法國SPOT加拿大RADARSAT中巴CBERS遙感影像處理從普遍采用國際先進(jìn)的商品化軟件向軟件國產(chǎn)化邁進(jìn)探索圖像處理新方法遙感應(yīng)用在遙感應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的探索和應(yīng)用試驗(yàn)研究廣泛滲入各地區(qū)和各業(yè)務(wù)部門，極大地?cái)U(kuò)展了應(yīng)用領(lǐng)域完成了一批全國范圍和省、市、自治區(qū)范圍的大型應(yīng)用項(xiàng)目遙感在應(yīng)用領(lǐng)域取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益遙感研究機(jī)構(gòu)、專業(yè)出版物、教育事業(yè),.,我國遙感的發(fā)展概況,我國遙感發(fā)展的特點(diǎn)：,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(diǎn)公關(guān)，重點(diǎn)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,.,當(dāng)前遙感發(fā)展的主要特點(diǎn)和趨勢,多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成,.,52,遙感發(fā)展趨勢,當(dāng)前，有關(guān)RS信息機(jī)理研究、定量分析與應(yīng)用模型研究、多信息源的信息復(fù)合及環(huán)境信息的綜合分析，構(gòu)成了RS發(fā)展的前沿研究內(nèi)容這些問題的研究，事關(guān)遙感技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)成了今后遙感發(fā)展的主要趨向。當(dāng)前今后一段時(shí)間內(nèi)，RS發(fā)展的特點(diǎn)與趨向表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）衛(wèi)星RS的高空間分辯率、多光譜分辨、高時(shí)間分辨率空分辯率上越來越高：如SPOT-SASB：5m；德國MOMS02，03，印度IRS：445m；美國ORBVIEW-2,IKONOS：1m(全色),4m(多光譜)；俄羅斯RESORS-TK：1m(全)4m(多)、2m(雷)；SPIN-2：2m；軍用衛(wèi)星甚至可達(dá)10cm?？肆诸D政府：1994-3-10，1m衛(wèi)星數(shù)據(jù),當(dāng)前遙感發(fā)展的主要特點(diǎn)和趨勢,.,53,遙感發(fā)展趨勢,在光譜分辯率方面：光譜分辯率不斷提高，波段不斷增多、變窄，成像光譜儀可達(dá)5-10納米光譜分辯率。例如：美國EOS空間站：星載成像光譜儀，64波段中分辯率+192波段高分辯率的成像光譜儀=256個(gè)波段的攝像立方體，而美國LEWIS小衛(wèi)星裝有328個(gè)波段，5納米分辯率的成像光譜儀。我國已研制成功128波段機(jī)載成像光譜儀。在時(shí)間分辨率方面，也越來越高。如：美國于1999年9月24日發(fā)射的IKONOS大約每3天拍攝全球一次，Landsat16天。,當(dāng)前遙感發(fā)展的主要特點(diǎn)和趨勢,.,54,遙感發(fā)展趨勢,（2）遙感應(yīng)用的不斷深化信息源由單一性復(fù)合信息。靜態(tài)、定性動態(tài)、定量研究。局部、專題氣球、綜合發(fā)展研究。（3）“3S”集成“3S”：GIS+GPS+RS,當(dāng)前遙感發(fā)展的主要特點(diǎn)和趨勢,.,遙感發(fā)展趨勢,（4）商業(yè)遙感時(shí)代的到來背景計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)的進(jìn)步冷戰(zhàn)時(shí)期軍事情報(bào)部門的需要數(shù)字成像技術(shù)有了極大的提高結(jié)果世界各主要航天大國相繼研制出各種以對地觀測為目的的遙感衛(wèi)星，并逐步向商用化轉(zhuǎn)移國際上商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界特別是私營企業(yè)直接參與或獨(dú)立進(jìn)行遙感衛(wèi)星的研制、發(fā)射和運(yùn)行，甚至提供端對端的服務(wù)，也是目前遙感發(fā)展的一大趨勢。,聯(lián)合國制定的有關(guān)政策，在一定程度上鼓勵(lì)了衛(wèi)星公司制造商用高分辨率地球觀測衛(wèi)星的計(jì)劃，這類衛(wèi)星多為私營公司擁有，其地面分辨率為l5m，如美國的IKO)NOS系列、QUICKBIRD系列、ORBVIEW系列和以色列的EROS系列等。商業(yè)衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的特點(diǎn)：以應(yīng)用為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)采用實(shí)用技術(shù)系統(tǒng)和市場運(yùn)行機(jī)制，注重配套服務(wù)和經(jīng)濟(jì)效益，成為非常重要的遙感信息的補(bǔ)充。,當(dāng)前遙感發(fā)展的主要特點(diǎn)和趨勢,.,遙感發(fā)展趨勢,（4）商業(yè)遙感時(shí)代的到來,.,遙感發(fā)展趨勢,（4）商業(yè)遙感時(shí)代的到來,.,.,遙感發(fā)展趨勢,（5）遙感研究亟待解決的問題遙感仍處在由定性向定量的過渡階段，其精度還不能完全滿足不同用戶的需求；海量遙感數(shù)據(jù)有效地存儲、管理和使用，已成為世界各國科技工作者急需解決的問題之一；遙感數(shù)據(jù)的融合與壓縮、遙感信息的自動識別、影像理解和應(yīng)用仍然是未來遙感面臨的重要問題；定量遙感、新型數(shù)據(jù)處理、相關(guān)技術(shù)的結(jié)合等方面，與生產(chǎn)應(yīng)用尚有差距；遙感的國際間合作問題還有待進(jìn)一步探索，高分辨率影像為維護(hù)世界安全、保護(hù)環(huán)境和提高全人類的生活水平帶來了機(jī)遇，但同時(shí)也應(yīng)防范它可能帶來的負(fù)面影響。,.,4、遙感技術(shù)的特點(diǎn),宏觀性同一時(shí)刻獲取大面積數(shù)據(jù)資料空間覆蓋范圍廣闊、有利于同步觀測影像包含各種地表景觀信息,一景TM影像為185185平方公里,一景MODIS影像為23302330平方公里,.,4、遙感技術(shù)的特點(diǎn),動態(tài)性快速、周期性地對同一地點(diǎn)連續(xù)觀測重復(fù)探測，有利于進(jìn)行動態(tài)分析對同一地區(qū)重復(fù)觀測一次Landsat16天SPOT衛(wèi)星26天CBERS衛(wèi)星4-5天氣象衛(wèi)星FY-1每天可覆蓋地球2次,LasVegas,1992,LasVegas,1986,LasVegas,1972,.,4、遙感技術(shù)的特點(diǎn),光譜覆蓋范圍廣，信息量大可以獲得可見光、紫外、紅外及微波波段的信息可以進(jìn)行二維和三維的監(jiān)測,.,4、遙感技術(shù)的特點(diǎn),現(xiàn)代遙感的新特點(diǎn)高空間分辨率高光譜分辨率高時(shí)間分辨率,.,遙感的缺點(diǎn)監(jiān)測精度受飛行高度和傳感器識別能力的影響遙感數(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。,4、遙感技術(shù)的特點(diǎn),.,第二節(jié)、遙感技術(shù)系統(tǒng),遙感系統(tǒng)不是單獨(dú)的一個(gè)衛(wèi)星、傳感器，而是一個(gè)復(fù)雜的完整的系統(tǒng)！遙感技術(shù)系統(tǒng)的組成信息源信息的獲取信息的記錄和傳輸信息的處理信息的應(yīng)用,.,第二節(jié)、遙感技術(shù)系統(tǒng),.,第二節(jié)、遙感技術(shù)系統(tǒng),信息源任何地物都可以發(fā)射、反射和吸收電磁波信號，都是遙感信息源目標(biāo)物與電磁波發(fā)生相互作用，會形成目標(biāo)物的電磁波特性，這為遙感探測提供了獲取信息的依據(jù),.,第二節(jié)、遙感技術(shù)系統(tǒng),信息的獲取地物空間信息主要由搭載在遙感平臺上的傳感器來獲取傳感器：接收、記錄地物電磁波特征的儀器，主要有：掃描儀、雷達(dá)、攝影機(jī)、光譜輻射計(jì)等遙感平臺：裝載傳感器并能使其正常工作的工具，主要有：地面平臺、空中平臺、空間平臺,.,第二節(jié)、遙感技術(shù)系統(tǒng),信息的記錄和傳輸傳感器接收到目標(biāo)地物的電磁波信息，記錄在數(shù)字介質(zhì)或膠片上數(shù)字介質(zhì)上的信息可通過衛(wèi)星上的微波天線傳輸給地面衛(wèi)星接收站（航天遙感數(shù)據(jù)）；膠片由人或回收艙送至地面回收（航空/近地面遙感數(shù)據(jù)）,.,第二節(jié)、遙感技術(shù)系統(tǒng),地面衛(wèi)星接收站：接收、處理、存檔、分發(fā)各類地球資源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究，為遙感應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù),.,2、遙感技術(shù)系統(tǒng),中國科學(xué)院遙感衛(wèi)星地面站,.,2、遙感技術(shù)系統(tǒng),遙感信息處理定義：運(yùn)用光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)設(shè)備對所獲取的遙感信息進(jìn)行校正、分析和解譯處理的技術(shù)過程類別：校正處理增強(qiáng)處理融合處理分類處理目的：通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，歸納出被探測目標(biāo)物的影像特征，然后依據(jù)特征從遙感信息中識別并提取所需