1、遥感概论,环境遥感,基本概念 遥感技术 常用遥感数据 遥感技术系统 遥感的主要分类 遥感技术的应用领域 环境遥感,遥感RS(Remote Sensing)的基本原理,不同的物体具有不同的物质组成和结构,因此其电磁波谱特征相异。遥感即是根据这种差异来识别不同的物体。这就是遥感的基本出发点。 不同地物的光谱曲线不同 同一种植物在不同的情况下，在各波段的 反射率也不同,遥感的基本概念,“遥感”， 既是遥远地感知。通俗地讲，就是不通过直接接触目标物而获取其信息的一种技术。 地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式电磁波，并且发现不同物体的电磁波特不同。遥感就
2、是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。 遥感通常是指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，获取其特征信息（一般是电磁波的反射辐射和发射辐射），并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一 门科学和技术。,遥感的基本概念,“遥感”一词通常是指获取和处理地球表面的信息，尤其是自然资源与人文环境方面的信息，其最后反映在主要通过使用飞机或卫星获取的像片或数字影像上。遥感影像通常需要进一步处理方可使用，用于该目的的技术称之为图象处理。图象处理包括各种可以对像片或数字影像进行处理的操作，这些包括图象压缩、图象存储、图象增强、处
3、理、量化、空间滤波以及图象模式识别等。还有其它更加丰富的内容。 目前，主要的遥感应用软件是ENVI、PCI、ERMapper和ERDAS。,电磁辐射波谱,通道（波段）和象元,采样和定量化,采样（sampling）:获得每个象元位置的灰度（grey level） 定量化（quantization）:用整数表示遥感探测数据。这是由于计算机以处理数字为前提，因此将连续的探测值降维并用整数表示,灰度、坐标、物理图象和数字图象,分辨率,空间分辨率（Spatial resolution）:也称地面分辨率 波谱分辨率（Spectral resolution） 时间分辨率（Temporal resolutio
4、n） 辐射分辨率（Radiometric resolution）：由位数决定的记录辐射值的数值范围-，如 8bit (0255)。,光谱曲线,TM光谱特征,植被遥感波段选择,遥感技术,遥感技术包括传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术等。 遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为：电磁波遥感技术，声纳遥感技术，物理场（如 重力和磁力场）遥感技术。,电磁波遥感技术,电磁波遥感技术 是利用各种物体/物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。其可分为可见光、 红外、微波等遥感技术。 按照感测目标的能源作用可分为：主动式遥感技术和被动式遥感技术。 按照遥感
5、器使用的平台可分为：航天遥感技术，航空遥感技术、地面遥感技术。 按照遥感的应用领域可分为：地球资源遥感技术，环境遥感技术，气象遥感技术，海洋遥感技术等。,常用的遥感卫星,美国陆地卫星（Landsat1-3（72，75，78），4/5（1982，1984） TM传感器 MSS多光谱扫描仪 法国SPOT卫星遥感数据 NOAA气象卫星 中巴地球资源卫星,TM遥感影像,宁波 90年 543合成,深圳94年432合成图,SPOT-pan遥感影像,97129,MSS遥感影像,1999年78月,NOAA/AHVRR遥感影像,MODIS遥感影像,辽东湾MODIS景观图,1999年星载sar监测到的湖南益阳受淹
6、情况,SAR遥感影像,中尺度涡SAR影像假彩色合成图,遥感技术系统,空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器） 地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正） 地面实况调查系统（如收集环境和气象数据） 遥感图象处理系统 信息分析应用系统。,校准与预处理,信息传输与地面接收站接收,传感器信息接收,遥感图象预处理与信息提取,目标信息特征分析与应用,信息矢量化与可视化,当代遥感技术的特点,当代遥感的发展主要表现在对高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率。以遥感图象为基础的全球动态观测系统已经形成。 长线阵CCD（电荷耦合器件）成像扫描仪可以达到1-2m的空间分辨率 成像光谱仪的光谱细分可以达到5-6
7、nm的水平 热红外辐射计的温度分辨率可从0.5k提高到0.3k乃至0.1k 微波遥感的发展可以获取全天候的信息 NOAA气象卫星每天收到二次图象 EOS重复周期为1-3天，ERS-1为3天，陆地卫星为16天，MOS-1为17天，SPOT为26天,遥感应用（一）,陆地水资源调查 -应用遥感图像对地表水系进行了流域划分，量算了流域面积、河流长度，及湖泊、冰川、沼泽等水域面积，获取了天然河川迳流总量与地表水资源量。利用多时相遥感资料，结合地表水资源的多年统计资料，阐述了地表水资源的变化特征与趋势。 -依据含水介质特征，划分了地下水类型，量测了地下水资源量。指出了缺水地区寻找地下水的方向，指出了水能资
8、源高度富集，开发潜力巨大的地区。,遥感应用（二）,土地资源调查 以TM卫星图像为主要信息源的基础上，建立土地利用现状遥感分类系统。 植被资源调查 应用TM数字图像资料进行林业用地、农业用地及草地现状调查。 城市遥感调查 利用SPOT、TM及高精度1KONOS等多片种与多时相遥感数字信息，结合实地调查资料，进行了土地利用和城市用地现状调查，了资源现状调查及综合评价，旅游资源调查等。,遥感应用（三）,旅游资源调查 应用TM数字图像，结合已有资料，综合调查、圈绘风景名胜区、森林公园和自然保护区。 地质矿产资源调查 利用TM数字图像资料进行了系统的线性、环形构造解译。对成矿区进行了成矿预测，圈出了一批
9、遥感找矿靶区。 海洋资源调查 测绘 考古调查 环境监测和规划管理等,利用气象卫星进行环境遥感监测,气象卫星对地表特征环境遥感监测具有广泛的应用价值。从卫星上 获取的晴空图像对于地貌特征、分析土地利用情况、农作生长、自 然资源调查、城市热岛效应、环境污染等监测都发挥出重要的作用。海水监测 全国植被动态监测 沙漠地貌,TM(5/4/3=RGB)假彩色合成图象与 雷达影象融合后，利用监督分类法 进行分类。,土地利用情况调查,北极地区的微波图象， 不同颜色代表不同亮度温度,根据不同时间水稻的光谱 变化，进行估产。,1979年5月1日，MSS图象。 水稻灌水（红色地区为水 的特色）。,1979年10月2
10、3日。水稻已收割 其中红色为湖泊、水库。,两者面积之差为水稻种植 面积，并可进一步根据单 产，进行估产。,气象卫星热图象，温度高 “暗”，温度低“亮”（我国 黄海、东海地区）,经过密度分割得到的伪 彩色图象，可清晰看到 暖流与冷水海流的边界,明十三陵航空遥感影象,TM6经过数字图象 处理后的反映温度 分布情况的彩色图 象。红、绿、蓝、 黄、品、青、橙、 棕灰、草绿、黑蓝、 亮品、水兰、赤褐： 温度由低到高,土地利用图，红色（厂区） 绿色（绿地）、兰色（水 域）、品红（道路）、 青色（农田）、黑色（空地）,遥感的主要分类 按遥感平台的高度分类,航天遥感又称太空遥感，泛指利用各种太空飞行器为平台的
11、遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。 卫星遥感为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。 地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。,遥感的主要分类 按所利用的电磁波的光谱段分类,可见光反射红外遥感，主要指利用可见光(0.4-0.7微米）和近红外(0.7-2.5微米）波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段,后者即是反射红外波段，人眼虽不能直
12、接看见,但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式成象。 热红外遥感，指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图象的遥感技术的统称。遥感中指8-14微米波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。 微波遥感，指利用波长1-1000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信
13、号，对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天侯工作。,遥感的主要分类 按研究对象分类,资源遥感：以地球资源作为调查研究的对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。利用遥感信息勘测地球资源，成本低，速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少勘测投资的盲目性。 环境遥感：利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。由于人口的增长与资源的开发、利用，自然与社会环境随时都在发生变化,利用遥感多时相、周期短的特点，可以迅速为环境监测、评价和预
14、报提供可靠依据。,环境遥感监测,大气环境遥感监测 臭氧层监测（臭氧对0.3m的紫外区吸收严重，另外臭氧吸收紫外线而升温） 大气气溶胶监测 有害气体监测 城市热岛效应 水环境遥感遥感监测 水域、湿地分布 水体富营养化监测 泥沙污染监测(水中泥沙含量增加,使水的反射率增加,浓度与粒径的增大,水体反射量增加,反射峰向长波移动,称为红移现象) 石油污染监测（在0.3-0.4 m范围内反射率较弱) 水体热污染监测,我国环境遥感监测方面的研究进展 一、大气遥感监测,利用遥感技术监测大气污染与污染源 辽宁省环保所应用红外扫描仪对抚顺露天煤矿进行了监测，分析了矿坑上空逆温层的形成与大气污染物扩散的关系，搞清了
15、矿坑内产生污染的条件，为露天矿场的污染防治和环境污染预报提供了科学依据； 中国环境科学研究院在太原市进行了以大气污染为目标的遥感监测；北京市环境保护科学研究院曾对规划市区的烟囱高度、分布进行了航空遥感分析。 遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异，以植物对污染的指示性反演大气污染，如确定大气污染的范围、程度和扩散变化，如进行津渤环境遥感试验时曾利用遥感图像上呈现的树冠影像的色调和大小差异，圈定了二氧化硫和酸气、氟化氢等典型污染场。 以地面采样的分析结果作参照量，与遥感图像相结合进行相关分析，如进行津渤环境遥感试验时，曾采集树木叶片测定其含硫、含氯量，以及树皮的PH值，分析二氧化硫、
16、氯气、酸雾的污染。,我国环境遥感监测方面的研究进展 二、水环境遥感监测,我国先后对海河、渤海湾、蓟运河、大连湾、长春南湖、于桥水库、珠江、苏南大运河、滇池等大型水体进行了遥感监测，研究了有机污染、油污染、富营养化等；利用水体叶绿素与富营养化间的关系研究了滇池水体污染与富营养化状况；利用卫星遥感资料估算了渤海湾表层水体叶绿素的含量，建立了叶绿素含量与海水光谱反射率之间的相关模式，定量地划分了有机污染区域；利用水体热污染原理先后对湘江、大连湾、海河、闽江、黄浦江等进行了红外遥感监测。,我国环境遥感监测方面的研究进展 三、固体废气物遥感监测,利用遥感技术对我国多个城市的工业废渣和生活垃圾及堆放地与污染状况进行了监测，如中国环境科学研究院在“八五”期间采用遥感方法对北京市的垃圾堆放场作了监测研究。,我国环境遥感监测方面的研究进展 四、生态环境遥感监测,在津渤环境遥感试验中，曾对天津市区土壤中某些重金属的污染状况做了监测、分析； 利用遥感技术开展了城市热岛效应与生态环境研究，如天津市、酒泉市、昆明市等都进行了多级多时相的城市遥感监测研究； 湿地监测、森林调查、草原监测，流域治理等各个方面都采用了先进的卫星遥感技术，完成的重大课题有资源环境动态遥感与模型分析试验研究、再生资源遥感研究、国家资源环境遥感宏观调查与动态监测研究等。,
