1、遥感概论阐释 RS 的特点及其应用的可能性第一节 遥感：碧空慧眼 应用:遥感天地，看相识气 遥感分类：1、探测对象：宇宙遥感（所有波段）地球遥感（除 、x 射线、无线电波）2、平台：航天遥感、航空遥感（飞机气球） 、地面遥感3、获取数据形式：成像方式遥感，非成像方式遥感4、传感器工作方式：被动遥感，主动遥感5、探测的电磁波：可见光（白天） 、红外( 夜晚 )、微波（雨雪天） 、紫外6、遥感的应用 遥感的特性：时空特征，广；波段特征，多；时相特征，长；资料收集特征，便；经济特征，钱 电磁波的四个特性：反射、吸收、透射、发射 发展情况:中国：50 年代 60 年代 7080 年代 90 年代 世界
2、：初级阶段 1839-1937 发展阶段 1937-1960 飞跃阶段 1960-1980 实用阶段 1990-第二节 遥感技术系统：遥感平台、传感器、遥感信息的接收及处理、遥感图像的判读和应用 遥感平台：遥感中搭载传感器的运载工具1、 地面遥感：100m 三脚架、遥感车、遥感塔、遥感轮船特点 1）可测的光谱信息 2）配合航空航天遥感 3）不能反应环境的综合性2、 航空遥感：12km 飞机、气球特点 1）信息分辨率高 2)不受地面条件的控制3）收集资料方便 4）用于局部资料分析 3、航天遥感： 150km 人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站、航天飞机特点：1）对地球进行宏观的综合的快速的动态的
3、观测2）开展资源环境监测 3）分辨率比较低（大多数是民用）4）五大优越性（广、多、长、便、钱） 传感器：遥感系统的核心部分1、摄影方式传感器-无损 波长 0.3-1.3 微米2、扫描方式传感器 -有损 波段比较宽 主要是光电转换3、雷达（水 NO）全天候全天时 0.8-30cm 遥感信息的接收及处理：遥感信息只要是指由航空遥感和航天遥感所获取的胶片和磁带1） 直接回收方式：航摄结束后回收 保密性强，时效性差2） 视频传输：接收地物的电磁波 光电转换 无线电给接收站保密性差，时效性好3） 实时传输：立即给接收站4） 非实时传输：回到地面给接收站Ps： 辐射校正：恢复自身的光谱特性，提高辨别精度几
4、何校正：满足遥感制图和多波段的套合（飞机颠簸）遥感地面试验场 提高应用精度 吉林长春 遥感图像的判读和应用：图像判读的分类：目视判读（定性） 、计算机分类（定量）计算机分类：监督分类、非监督分类、模糊分类、神经元网络分类、模式识别 总结：从地面到高空，从室内到室外的多层次、多视野、多角度的立体交叉作业系统。前两个决定了原始数据的数量和质量；后两个决定了原始数据的质量的改善以及应用的改造。第三节 遥感的现状以及趋势：1）多分辨率多遥感平台并存，空间费分辨率时间分辨率以及光谱分辨率普遍提高。2）微波遥感、高光谱遥感迅速发展3）遥感的综合应用不断深化4）商业遥感时代的到来 五角场：以点带面河道：船、
5、桥、码头白色：风力造成的污染物；冰雪聚集物；镜面映射黑色：天井；窗户；黑体效应古城：长方形，有护城河体育场：长椭圆形海南岛：34225 平方千米彩色红外：假彩色 遥感图片实习的四要素：成像地区；图像种类；成像日期；图像比例尺第 2 章 遥感电磁辐射基础 遥感的物理基础是电磁波理论，遥感应用的理论依据是地物的光谱特性。第 1 节 电磁波谱 电磁波是震荡的电磁场在空间的传播。它是以场的形式表现出来。可以在真空中传播。 电磁波传播的方向与电磁振荡的方向是垂直的，因此电磁波是横波。 电磁波按照波长由长到短依次分为：（粒子性） 射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波（波动性） 。 自然辐
6、射源：太阳辐射、地面辐射人工辐射源：微波、雷达、激光雷达 记录方式：乳胶记录-光信号；电带记录-光电转换 Ps：0.30-0.40 微米能穿过大气层。 射线，X 射线：不能穿过大气 紫外线：有些能被臭氧吸收（可以用摄影记录） ，测定碳酸盐的分布，油膜的分布。 可见光：0.40-0.76 微米 红外线：0.76-1000 微米， （近红外，0.76-3.0 微米 能通过摄影取得信息的是 0.76-1.3 微米 原因感光材料的限制 用于区分植被以及水陆分布；中红外， 3.0-6.0 微米 只能用于扫描 只能用于区别岩石 ；远红外，6.0-15.0 微米 在 8.0-14 微米时能用扫描。 Ps：热
7、红外遥感最大的特点：具有昼夜工作的能力。缺点：容易造成热污染 微波：1-1000 微米，只能用于扫描，主动式，回波强的呈浅色，回波弱的呈深色。用于探测微地貌类型，洋面粗糙度。 （侧面遥感）第 2 节 太阳辐射 太阳辐射是被动遥感的最主要的辐射源，是短波辐射。 地球热辐射：火山、温泉、地热。 太阳辐射与大气：对流层航空 rs ；平流层航空 rs ；中间层盲区 ；电离层（热层） 航天 rs；大气外层航天 rs。 太阳辐射：返回宇宙 30% 大气散射 22% 大气吸收 17% 到达地面 31% 大气窗口：受到大气的衰减作用较轻，透射率较高的波段 微波窗口：0.8-25 厘米，属于发射光谱范围。不受大
8、气的干扰是完全透明的，透射率 100%，为全天候的遥感波段。 大气校正：为消除大气的吸收散射等引起的是真的辐射校正。 反射作用：镜面反射 航空 rs 或者是卫星 rs 漫反射 航天 rs 实际地面反射 航天+航空 rs 反射率：地物的反射能量占总射入能量的百分比 Ps：地物对不同波长的反射率是变化的；同一波长作用于不同地物其反射率也是不同的。-局限性：同物异率；同率异物 地物的光谱特性：自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射吸收外来的紫外线，可见光，红外线和微波的某些波段的特性；又都具有发射红外线和微波的特性；少数还具有透射电磁波的特性；这些特性统称为地物的光谱特性。 地物的反
9、射光谱曲线：地物的反射率随着入射波长变化的规律所而绘制的曲线。横轴：波长；纵轴：入射率 环境对地物光谱特性的影响：地物的特性，光源辐照度，季节，地表覆盖及测试时间天气条件等。 不同地物反射光谱曲线分析（小麦、沙漠、雪、湿地）ps:区分波段与波长 思考题：P43第四章 航空遥感数据 航空遥感是以飞机或气球作为平台的遥感。 意义：现代遥感技术发展的起源和重要基础，现代遥感技术的非常重要的组成部分，成为自然资源调查和研究的一个重要的手段和基本工具。 特征：灵活性方便、资料回收方便、图像分辨率高、同时也不受地面条件的限制，航空遥感历史悠久，形成了较为完整的理论和应用体系。 航空遥感平台：海拔 12km
10、 以下的大气（平流层和对流层） ，主要包括气球和飞机。第 1 节 航空摄影 航空摄影：将航摄仪安装在飞机上，按照一定的要求对目标物摄影，获取影像资料的过程。 航空摄影机的种类：单镜头框幅航空摄影机、多镜头框幅航空摄影机、条带航空摄影机、全景航空摄影机。 航空摄影的类型：一、按倾斜角度：垂直摄影（倾斜角小于三度） 、倾斜摄影（倾斜角大于三度）垂直摄影：（1）反映物体顶部信息，空间性明显，各部分比例尺相同。（2）可以定量分析，也是资源调查、环境监测的主要资料。（3）不会出现近的地物掩盖进的地物，城市遥感作用很好。（4）由于顶视与侧视的差别，图像识别要有训练适应过程。（5）不能反映物体的高度，尤其在
11、同一摄影点上的上下叠加物不能反映，如高架桥下的交通、树下的草坪等。倾斜摄影：（1）能显示地物的侧面影像及高度，与人眼视觉一致，容易辨认。（2）影像各部位比例尺差别很大，不能量算距离和面积。（3）会出现近的地物掩盖进的地物的现象。二、按摄影的实施方式：单片摄影、单航线摄影、多航线摄影（面积摄影）航向重叠：为了使相邻像片的地物能相互衔接以及满足立体观察的需要，相邻像片间需要有一定的重叠。 （航向重叠：53%-60%）旁向重叠：相邻航线间的像片也要有一定的重叠。 （旁向重叠：15%-30%）3、按感光材料：黑白全色摄影、黑白红外摄影、天然彩色摄影、彩色红外摄影、多光谱摄影黑白全色摄影：植被显示深色调
12、，水体深色调，混水浅色调黑白红外摄影：植被浅色调，水体深色调。天然彩色摄影：植被呈真彩色，水体蓝黑色。彩色红外摄影：绿色植被呈红色，红色植被显黄绿色，水体深黑色，影像色差很大，城市遥感作用好。多光谱摄影：一次摄影，多方用途，多方受益。植被和水体是任意色，取决于组合方案。四、按比例尺：大比例尺、中比例尺、小比例尺、超小比例尺。第二节：航空像片 航空像片的物理特性：地物的反射特性、感光材料的特性 消色物体（各类地质体）卫星的公转方向与地球自转方向一致，角速度相等，从地面上看，卫星是静止不动的，所以称为静止气象卫星。（4 ） 海洋卫星HY-1 轨道高度798km 重访周期：3天/次或7天/次1、 海
13、洋水色扫描仪，有8个可见光和近红外通道，2个热红外通道，地面分辨率为星下点1.1公里。重访周期为3天/次。B1 0.4020.422微米 监测水体污染；B2 0.4330.453微米 监测叶绿素吸收；B3 0.4800.500微米 监测叶绿素、海冰、浅海地形；B4 0.5100.530微米 监测叶绿素、水深、低泥沙含量；B5 0.5550.575微米 同B4作用；B6 0.6600.680微米 监测高含沙量、气溶胶；B7 0.7300.770微米 监测高含沙量、大气校正；B8 0.8450.885微米 监测水汽总量、大气校正；B9 10.3011.40微米 监测海冰、水温；B10 11.401
14、2.50微米 同B9作用。2、 CCD成像仪，有 4个通道，地面分辨率250 米，主要用于监测近海大陆架、海岸带动态等。重访周期7天/次.B1 0.420.50微米 监测水色、海冰、水下地形等；B2 0.520.60微米 监测水体污染、悬浮泥沙、滩涂资源等；B3 0.610.69微米 监测悬浮泥沙、土壤类型等；B4 0.760.89微米 监测土壤类型、水汽总量等（5 ） 军事卫星照相侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星、海洋监视卫星、通信导航气象卫星（6 ） 其他卫星印度的IRS 系列卫星、日本的JERS系列卫星、加拿大的Radarsat系列卫星、中巴地球资源系列卫星以及美国的商业低轨卫星 陆
15、地卫星图像是资源调查和环境监测应用的主要信息源，具有明显的物理特性和几何特性。 物理特性：灰阶、光谱效应、空间分辨率 灰阶：地面上各种地物的辐射强度不同表现在卫星图像上是色调的深浅不同，色调深浅的分级为灰阶（或称灰标、灰度等级） 。原始数据的灰度值为256个量化级，其中MSS图像为15 级（ P154） ，TM和ETM+图像为24 级。作用它是区分地物辐射强度的大小和影像色调深浅的标准，便于识别不同属性的目标物体。特点a.不同波段图像上的灰阶，只反映该波段的地物辐射强度；b.多波段图像上的同一个灰阶并不代表同一种地物； 光谱效应：不同的地物在相同波段影像上具有不同光谱特性，同一地物在不同波段影
16、像上具有不同的光谱特性。因此，对不同波段的图像判读，识别地物的能力和判读效果是不一样的，称为光谱效应。即是不同的波段，具有不同的遥感探测能力，也就是说用什么波段可以解决什么问题。 TM 1：0.450.52 微米，属于兰光波段，地面分辨率为30 X 30米；最佳效果可以探测水下特征，可以区分土壤和植被信息等。TM 2：0.520.60 微米，属于绿光波段，地面分辨率为 30 X 30米；具有MSS1的作用，还可以探测健康植被的绿色反射率，评估作物长势。TM 3：0.630.69 微米，属于红光波段，地面分辨率为 30 X 30米；具有MSS2的作用，还可以进行植被的分类以及环境考古等。TM 4
17、：0.760.90 微米，属于近红外前端波段，地面分辨率为30 X 30米；具有MSS3、4的作用，还可以编制水系、水体分布图，可以揭示军事伪装等信息。TM 5：1.551.75 微米，属于近红外中端波段，是地质遥感的专用波段，地面分辨率为30 X 30米；最佳效果可以探测土壤的湿度、岩石类型，还可以区分云和雪。TM 6：10.40 12.50微米，属于热红外波段，地面分辨率为 120 X 120米；最佳效果可以探测城市热岛效应、火山喷发、森林火灾以及热分布制图等。TM 7：2.082.35 微米，属于近红外末端波段，也是地质遥感的专用波段，地面分辨率为30 X 30米； 最佳效果可以探测岩石
18、类型，区分人造建筑物类型等。 增强型专题制图仪与TM的区别是增加了一个全色波段（Pan） ，波长范围是0.500.90微米，地面分辨率为15 X 15米。该波段的光谱效应是：可以进行地区性的农业监测，包括对农作物生长条件的评价、病虫害早期预警与监测等；可以进行海洋、海岸带资源的调查以及水体信息的分析等。 空间分辨率：指在遥感图像上能够显示出探测地物的最小尺寸的能力，也就是像元（探测器的视场窗口大小）的大小，一般用米单位表示。 特点：a.一般情况下，凡是大于分辨率的地物容易辨认，而小于分辨率的地物辨认就比较困难；b.在特殊情况下，其分辨率决定于地物本身状况与背景之间的反差条件。Ps：像元：一幅遥
19、感数字影像由m行 n列的栅格组成，每个小栅格对应一个值，其值反映了一定面积大小地面（空间分辨率）的辐射特征，这些栅格称为像元。空间分辨率的差异性：空间分辨率决定了影像的空间细节水平。空间分辨率的差异取决于诸多因素：不同类型传感器获取的影像其空间分辨率是不同的。例如航空摄影遥感，是摄影镜头和胶片质量决定了空间细节水平；而对扫描成像系统，传感器记录的最小地面采样单元的大小决定了空间分辨率。成像高度。地面景观的空间复杂度。例如比较简单的大的草原或牧场，用较低的空间分辨率影像就可以清晰地显示；而复杂的地区，如城市空间景观则需要高分辨率的影像才能完全显现。 几何特性：属于多中心投影扫描成像的；卫星像片的
20、重叠Ps：几何误差：任何影像都具有一定的位置误差，这主要是由传感器的镜头的观察角度、扫描仪的运动，地形起伏和地球的曲率造成的。不同的遥感影像具有不同的误差源，但几何位置误差是所有遥感影像所共有的，所以在采用遥感影像测量面积和距离时，一定要考虑存在几何误差的问题。航空像片的目视判读 目视判读的过程： 目视判读的逆过程： 影响原型还原的因素：图形本身的质量，判读人员的经验 遥感图像VS普通图像：1）观察角度不同2）观察距离不同3）卫星遥感更具有明显的五大特点 城市规划：低轨小卫星、快鸟、中巴、econos 遥感地学分析的任务（5） 目视判读的标志1、直接判读标志：1 ）形状：航片比例尺大，形状清晰
21、；卫片比例尺小，信息综合。其他图像（如红外、微波）变形就较大。2）大小：航片上：与航高有关，决定于比例卫片上：比例尺小，综合信息，与背景条件有关。其他图像：由于变形大，大小也变，不准确，不可直接量算。3）颜色（色调/色彩）：彩色图像信息要比黑白图像的信息量多。颜色是一个重要的判读标志，没有它就没有形状大小，但是它又是一个不稳定的标志。4）阴影：本影、落影5）组合图案：影像结构、纹形图案2、间接判读标志：地理位置、排列组合、水系格局、地貌形态、植被分布。 判读标志的局限性：地区性、可变性、时间性 目视判别的方法：直接判读法、5个直接判读标志&比例尺小对比分析法、直接判读标志&同一种图像资料& 多
22、波段+实地量测法、逻辑推理法、间接判读标志&逻辑思维& 地学分析Ps：判读经验：单要素提取、系列化制图、综合性分析 历史比较法、多时相&动态分析 目视判读的原则：1. 先整体，后局部；2.先已知，后未知；3先容易，后困难；4.先山区，后平原；5先地表，后地下；6.先宏观，后微观；7边判读，边画图（草图） ；Ps：资料分析室内判读野外验证三位一体地物特性光谱特性图像特性三性一致多时相分析多波段比较多比尺评价三多一并 RS图象分辨率：光谱分辨率：时间分辨率：空间分辨率：几何分辨率：目视分辨率： 典型要素的目视判别：1、水体：判读标志形状大小、色调与色彩为主。辅助标志桥、船、水闸、码头、水坝等人工建
23、筑物。2、植被：判读标志5 个直接标志，还有地理位置（生长条件、立地条件） 、排列组合（人工林） 、地貌形态（植被种类）等。辅助标志岩性、土壤、地下水。树种的分别3、居住地：判读标志色调与色彩，形状大小，组合图案，阴影等。辅助标志交通信息，转弯的曲率半径，宽度和长度等。Ps：1. 城市其特点是面积大，房屋稠密，类型多。通过房屋排列和道路的布局能够很清楚地反映出城市的平面结构，如棋盘状、放射状、综合状。2.集镇面积比城市小。一般分布在公路和铁路附近，其中有 1-2条主要街道，四周有农田分布。3.乡村居住地比较小而分散。有土路窄而短，北方农村一般比南方的大，也比较集中；平原地区又比山区的大。4、道
24、路信息：1.铁路一般为深色调，呈线状延伸，转弯较平滑均匀。有停车站等附属建筑。一般单轨宽5米，双轨宽10米（连路基） 。2.公路图形与铁路相似，但是其转弯比较急，曲率半径小。其中沙石路面浅色调，沥青路面深色调。3.乡村道路多为浅灰色或白色，宽窄不一，边界往往不清晰。5、土地利用现状 影响目视判读效果的因素1）地物本身的复杂性2）环境区域的特点3）图像洗印过程的影响4）工作地区原始资料情况5）判读手段的影响6）判读照明条件的影响7）判读人员的经验遥感信息的应用1、高光谱遥感的应用最显著的特点就在于其波段数目多，波段宽度窄，波段分布连续，光谱分辨率高。而且是“图谱合一” ，可以获得影像立方体。在植
25、被调查中的应用。在地质调查中的应用。在生态环境等方面的应用。2、 微波遥感数据1、 主动式微波遥感由传感器自身发射微波束，再接收地物反射回来的微波信号，很少受太阳辐射的影响，可以全天候工作，应用广泛；2、 被动式微波遥感由微波传感器接收地面地物的微波辐射，受太阳辐射影响较大，其成像受时间和大气条件的限制。Ps：主动式微波遥感传感器主要是雷达，被动式微波遥感传感器是微波辐射计。3、雷达图像的应用海洋环境调查。地质制图和非金属矿产资源调查。洪水动态监测与评估。地貌研究和地图测绘。军事侦察。3、 热红外数据遥感（热红外扫描仪）近红外（0.763.0 微米） 、中红外（3 6微米）以及 远红外（6 1
26、5微米）波段1、 热红外扫描图像的特点 全天时成像。记录的是地物热辐射强度信息。影像分辨率较低。2、热红外图像数据的应用 区域地质、水文地质、地热调查。土壤水分研究。环境污染检测灾害调查。海洋调查。遥感技术的应用1、 遥感技术在资源调查中的应用（1 ） 农业遥感：利用遥感技术为农业服务；以地面的作物、土地和水域等作为目标的；只有遥感影像的时相合适，才能取得有用信息。1、农业资源调查2、土地资源与土地利用调查3、农作物的分类4、农作物长势监测和评估5、辅助田间管理6、农业区划（二）林业遥感（蓄积量-体积）1、森林资源普查（单要素提取-专题制图）2、立地条件分析与林相区分（近红外）3、草场、畜牧业
27、调查（1 ）草场资源调查与评价（2）草场火灾监测（3）遥感技术还用于调查野生动物， 分析野生动物的栖息地。4、监测林灾（火灾：热红外、可见光；虫灾：可见光、近红外）（3 ） 地质矿产遥感1.区域地质调查的经济性2.岩性和构造的识别（1）识别岩性（2）识别地质构造3.矿产资源的勘查4.地质病害监测（4 ） 水文水资源遥感1、水资源普查：地表水、地下水、补充水资源2、融雪径流量估算3、水文情报的动态分析4、区域水文研究5、水土流失状况调查6、寻找淡水资源（5 ） 海洋遥感（生命、风雨、资源、交通、国防、科研）1、海洋资源开发具有重要意义2、海洋要素研究海水浑浊度（可见光） 、温度（热红外） 、盐度
28、（可见光） 、海冰（可见光） 、洋流（热红外） 、波浪（微波） 、潮汐（多时相可见光） 、水深（可将光） 、藻类污染监测（近红外） 。3、海岸带资源调查沿海地区地质地貌调查；海涂资源调查（确定类型：基岩海岸、滩涂海岸、混合海岸） ；海岸线长度量测；海岸带动态变化分析等；河流和海洋的交互作用研究；河口与近岸悬浮泥沙的运移分析（扩散方向、范围、浓度） ，以及海洋环境监测等。4、海岸带资源的开发利用5、指导渔业生产（用气象卫星，周期短， n次/天）（6 ） 旅游资源遥感（人文古迹、自然风光）1、研究旅游景点的分布特点和结构特征（边界不变，内部改变）2、探索和拓展新的旅游景点3、监测和保护旅游资源4、
29、遥感旅游制图资源遥感是指遥感技术在农业资源、林业资源、地质矿产资源、水文水资源、海洋资源以及旅游资源等方面的调查研究应用，并能产生明显的经济效益和社会效益。2、 遥感技术在环境监测与评价中的作用利用遥感技术，能以速度快、及时性、现势性的特点对三大污染源进行监测，掌握它们的分布位置、性质和动态变化情况，并进行对环境质量影响的评价，因此也可称为环境遥感对以下三点进行效益分析！1、 大气环境遥感监测（主要内容：臭氧层，气溶胶含量，温室气体、大气热污染）2、 水环境遥感监测（主要内容：水域分布变化、水体沼泽化、富营养化、泥沙污染、废水污染、固体漂浮物等）3、 生态环境遥感监测（主要内容：湿地监测、森林
30、调查、草原监测、流域治理等）（一）大气环境污染监测大气污染源的监测（可见光） ；大气臭氧层监测（紫外） ；大气气溶胶监测（烟雾，红外） ；有害气体监测，如so2、氟化物、乙烯等对生物有机体有毒害的气体（近红外）1、厂矿废烟（可见光） 2、交通尾气（热红外） 3、垃圾堆放厂和畜牧场（可见光）（2 ） 水体环境污染监测1、生活废水污染监测（可见光）2、油膜污染监测（紫外遥感、白色；热红外遥感、深黑色）3、绿色藻类污染（近红外、彩红外）4、工厂热排水监测（热红外）5、暴雨积水空间分布监测（微波遥感、航空遥感）6、固体漂浮物（可见光）（3 ） 土地污染监测1、喷洒农药（间接标志）2、垃圾场和畜牧场（彩红外不同颜色）（4 ） 其他污染监测1、噪音污染（间接标志）2、热岛效应（热红外、全天时）（5 ） 自然灾害信息监测（航天遥感）环境遥感：是指遥感技术在环境信息研究中的应用，即对大气、水体、土地以及生态环境等方面的环境质量进行监测评价，并对发展趋势作出预报，并能产生明显的经济效益和社会效益。 城市规划方面的遥感应用
