遙感概論：第一章 緒論

1、遙 感 概 論第一章 緒論 遙感的概念、遙感系統(tǒng) 遙感的過程、分類及特點(diǎn) 遙感的地位、作用 遙感歷史及發(fā)展趨勢(shì) 遙感學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、刊物遙感簡(jiǎn)介遙感的概念(Remote Sensing) 60年代、美國(guó)、技術(shù)詞匯廣義：泛指各種非接觸的、遠(yuǎn)距離的探測(cè)技術(shù)。 （遙感大詞典） 電磁波遙感 ：光、熱、無線電力場(chǎng)遙感 ：重力、磁力聲波遙感地震波遙感空對(duì)地地對(duì)空空對(duì)空 用傳播信息載體或媒介來定義用目標(biāo)與觀測(cè)者的相對(duì)位置關(guān)系來定義 遙感簡(jiǎn)介狹義：是一門新興的科學(xué)技術(shù)，主要指從遠(yuǎn)距離、高空以至外層空間的平臺(tái)上，利用可見光、紅外、微波等探測(cè)器，通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理，從而識(shí)別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的現(xiàn)

2、代化技術(shù)系統(tǒng)。(遙感大詞典) 對(duì)象：地面載體：電磁波（主要）目的：地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（周期性、重復(fù)性）過程：成像、傳輸、處理、應(yīng)用遙感簡(jiǎn)介Source of EM energy (sun/self emission: transmitter onboard sensor). Transmission of energy from the source to the surface of the earth and its interaction with the atmosphere (absorption/scattering).Interaction of EMR with the

3、earth surface (reflection, absorption, transmission) or re-emission/self emission. Transmission of reflected/emitted energy from the surface to the remote sensor through the intervening atmosphere. Recording of EMR at the sensor and transmission of the recorded information (sensor data output) to th

4、e ground.Preprocessing, processing, analysis and interpretation of sensor data. Integration of interpreted data with other data sources for deriving management alternatives and applications. Various stages in these sub-systems are indicated in the figure. The electro-magnetic (EM) energy forms the f

5、undamental component of a RS system. The following steps indicate how remotely sensed data gets converted into useful information: 典型的遙感系統(tǒng)序列化無人機(jī)遙感系統(tǒng)遙感1號(hào)無人機(jī)遙感系統(tǒng)遙感2號(hào)無人機(jī)遙感系統(tǒng)遙感3號(hào)無人機(jī)遙感系統(tǒng)遙感4號(hào)無人機(jī)遙感系統(tǒng)滿足多種國(guó)土資源應(yīng)用需求遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感信息源空間信息獲取遙感數(shù)據(jù)傳輸與接收遙感圖像處理遙感信息提取與分析遙感簡(jiǎn)介2. 遙感的過程及分類 2.1 遙感的過程地面反射或輻射f大氣傳輸f1光電轉(zhuǎn)換f2A/D轉(zhuǎn)換f2光學(xué)攝

6、影衛(wèi)星返回FF信息編碼H數(shù)字傳輸H地面解碼FF輻射糾正幾何糾正大氣訂正F遙感模型反演定量遙感所提取的參數(shù)數(shù)學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)、空間科學(xué)、環(huán)境、生態(tài)、大氣、海洋、地貌、地質(zhì)、人文交叉學(xué)科遙感過程遙感簡(jiǎn)介2.2 遙感分類(1) 按平臺(tái)高度分類 航天遙感軌道衛(wèi)星載人飛船 （500 km)航天飛機(jī) （300 km)探空火箭 （100-650 km)地球同步衛(wèi)星太陽同步衛(wèi)星長(zhǎng)壽命(500-1000 km)（36000 km）短壽命(150-500 km)遙感簡(jiǎn)介2.2 遙感分類(1) 按平臺(tái)高度分類 地面遙感高塔 （300m)車船 （30m)觀測(cè)架 （幾米）航空遙感飛機(jī)氣球飄浮氣球 （50k

7、m）系留氣球 （15km）中空飛機(jī) （9-15km）低空飛機(jī) （9km）遙感簡(jiǎn)介2.2 遙感分類(2) 按傳感器分類 被動(dòng)方式 掃描(圖像方式)非掃描非圖像方式微波輻射計(jì)地磁測(cè)量?jī)x重力測(cè)量?jī)x傅立葉光譜儀其他圖像方式(照相機(jī))黑白天然彩色紅外彩色紅外其他像面掃描電視攝像機(jī)固體掃描儀(CCD)物面掃描光機(jī)掃描儀固體掃描儀遙感簡(jiǎn)介2.2 遙感分類(2) 按傳感器分類 主動(dòng)方式 掃描(圖像方式)非掃描(非圖像方式)微波散射計(jì)微波高度計(jì)激光光譜儀激光高度計(jì)像面掃描（被動(dòng)型相控陣?yán)走_(dá)）物面掃描激光水深計(jì)激光測(cè)距儀微波輻射計(jì)真實(shí)孔徑雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)遙感簡(jiǎn)介2.2 遙感分類(3) 按波段范圍分類 紫外(0.3

8、-0.4mm)可見光(0.4-0.7mm)紅外(0.7-14mm)反射紅外(0.7-3mm)近紅外(0.7-1.3mm)短波紅外(1.3-3mm)中紅外(3-6mm)遠(yuǎn)紅外(6-15mm)熱紅外(8-14mm)微波(0.1-100cm)遙感的特點(diǎn)20世紀(jì)地球科學(xué)進(jìn)步的一個(gè)突出標(biāo)志是人類開始脫離地球從太空觀測(cè)地球（李德仁）大面積實(shí)時(shí)觀測(cè)時(shí)效性強(qiáng)信息客觀、真實(shí)數(shù)據(jù)的綜合性與可比性好經(jīng)濟(jì)性局限性遙感簡(jiǎn)介3. 遙感在地球系統(tǒng)科學(xué)中的地位二十世紀(jì)初，“大地理科學(xué)”：地理科學(xué)，地質(zhì)科學(xué)，大氣科學(xué)，海洋學(xué)，環(huán)境科學(xué) 。美國(guó)堅(jiān)持不利用遙感手段的地理系走向消亡。提供全球覆蓋的、不同分辨率的，多時(shí)相的地表信息導(dǎo)致

9、地學(xué)的研究范圍、內(nèi)容和方法的重要變化。 遙感本身是全球信息獲取和分析處理方法的一場(chǎng)革命。全球或大區(qū)的精確定位的宏觀影像，揭示了巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的相互作用和相互關(guān)系。擴(kuò)大了人的視野，從可見光發(fā)展到紅外、微波等波段范圍，加深了人類對(duì)地球的理解。實(shí)現(xiàn)了空間和時(shí)間的轉(zhuǎn)移遙感的介入推動(dòng)了地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)了全球變化研究，提高了氣候預(yù)測(cè)的精度。遙感簡(jiǎn)介 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 和科學(xué)決策依據(jù) 為國(guó)家重大自然災(zāi)害提供及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)評(píng)估 數(shù)據(jù)及圖件 持續(xù)不斷地開展再生資源的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和評(píng)估 地質(zhì)礦產(chǎn)資源調(diào)查與大型工程評(píng)價(jià) 天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè) 海洋監(jiān)測(cè)和海洋開發(fā) 西部大開發(fā)的土地

10、適用性評(píng)價(jià)、生態(tài)評(píng)價(jià)、和工程評(píng)價(jià)遙感在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的作用遙感簡(jiǎn)介全球NDVI(植被指數(shù))遙感簡(jiǎn)介全球晝夜溫差DroughtMulti-scale/multi-temporal analysis of land surface heat fluxes over an agricultural site in Australia.Prototype application of a new MODIS-AMSR-E sensor based remote sensing algorithm for daily mapping of land-atmosphere net CO2 excha

11、nge (NEE) for the pan-Arctic.遙感簡(jiǎn)介應(yīng)用遙感手段是必要的 短、中、長(zhǎng)期的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)常常會(huì)突然偏離模型預(yù)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方向和速度。1999年，氣象部門向中央預(yù)報(bào)夏季洪水將在華北，但是，夏季洪水再一次發(fā)生在長(zhǎng)江流域。2000年美國(guó)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)路徑出錯(cuò)損失幾十億。所以NASA 21世紀(jì)的規(guī)劃中，經(jīng)濟(jì)效益的很大一塊就是氣象預(yù)報(bào)精度提高。大氣下墊面的反照率影響地面和大氣溫度學(xué)習(xí)這門課程的重要性遙感在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的作用和地位遙感對(duì)于中學(xué)老師的重要性遙感對(duì)于找工作的重要性遙感簡(jiǎn)介遙感歷史及發(fā)展趨勢(shì) J N Niepce (1826, France )The worlds fi

12、rst photographic imageUpper loft of the housePear tree & a patch of sky showingAnother wing of the houseThe slanting roof of the barn遙感簡(jiǎn)介遙感歷史及發(fā)展趨勢(shì) 1839年，Daguerre 與Niepce首次攝影，此后，巴黎觀測(cè)站主任Arago專心于地貌攝影1849年，法國(guó)一位軍官Laussadet用攝影繪制地形圖1858年，氣球大面積攝影19世紀(jì)80年代，風(fēng)箏19世紀(jì)90年代早期，鴿子Intrepid balloon, 1862The balloon bein

13、g inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War . Bavarian castle 問題：采用鴿子作平臺(tái)的缺點(diǎn)？A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras.遙感簡(jiǎn)介遙感歷史及發(fā)展趨勢(shì) 1909年，意大利Wright駕駛的飛機(jī)，首次航空攝影，在第一、二次世界大戰(zhàn)中作為偵察手段。 Close-up view of a world war IVertical photography of World W

14、ar I trenches in Europe遙感簡(jiǎn)介Vertical aerial photograph of a V2 rocket launching facility in World War II遙感簡(jiǎn)介遙感歷史及發(fā)展趨勢(shì) 20世紀(jì)30年代中期，彩色攝影1956年，Colwell,特殊目的的航攝試驗(yàn)，分類并識(shí)別植被類型，探測(cè)病蟲害及受災(zāi)植被1957年，前蘇聯(lián)第一顆衛(wèi)星1960年第一顆氣象衛(wèi)星TIROS-I，病蟲害及受災(zāi)植被20世紀(jì)60年代中期，NASA資助，大量紅外及多光譜彩色攝影 遙感簡(jiǎn)介1972年第一顆地球觀測(cè)衛(wèi)星Landsat發(fā)射成功。（原名地球資源技術(shù)衛(wèi)星ERTS-1后命名為

15、陸地衛(wèi)星，遙感一詞迅速普及，衛(wèi)星已超過3000顆（軍用60%）1926 年的Robert Goddard (1889-1945)及他的第一個(gè)液體燃料火箭第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik I (前蘇聯(lián))October 4, 1957 (about the size of a basketball, weighing 83 kg 182 lb), with radio and one scientific instrument)發(fā)射Sputnik I 用的Semiorka火箭鹽湖城的系列圖像Salt Lake City 摩門教堂鹽湖城的系列圖像Landsat 1 MSS( 79 m) ，ERTS-

16、1發(fā)射后15天(1972.8.7)，猶他州中北部沙漠山地Salt LakeLake Utah 鹽湖城 鹽湖城的系列圖像MODIS真彩色圖像鹽湖城的系列圖像鹽湖城的Landsat-5 TM圖像( 30 m 分辨率、真彩色)鹽湖城的系列圖像城區(qū)的IKONOS圖像，左圖4m，右圖1m鹽湖城的系列圖像奧林匹克村的IKONOS圖像，左圖2001年夏季，右圖為運(yùn)動(dòng)會(huì)期間鹽湖城的系列圖像滑雪場(chǎng)鹽湖城的系列圖像遙感的商業(yè)化遙感的商業(yè)化天安門廣場(chǎng)，IKONOS 2（融合圖象）遙感的商業(yè)化美國(guó)海軍EP-3偵察機(jī)，IKONOS 2遙感的商業(yè)化曼谷皇宮，QuickBird圖像，61cm分辨率遙感的商業(yè)化華盛頓紀(jì)念碑，

17、QuickBird圖像遙感的商業(yè)化9.11事件，第一次爆炸3小時(shí)后，SPOT-3 衛(wèi)星圖像50年代組建專業(yè)飛行隊(duì)伍，開展航攝和應(yīng)用70年4月24日，第一顆人造地球衛(wèi)星75年11月26日，返回式衛(wèi)星，得到衛(wèi)星像片80年代空前活躍，六五計(jì)劃遙感列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目西部大開發(fā)中的生態(tài)和環(huán)境問題 我國(guó)的遙感發(fā)展 分辯率越來越高（空間、光譜） 波段范圍擴(kuò)展(從可見光、近紅外、發(fā)展到中 遠(yuǎn)紅外、微波) 觀測(cè)方式從以前的垂直向下到多角度遙感。 3S一體化 遙感從定性攝影到定量分析，成為一門科學(xué)。遙感的發(fā)展趨勢(shì)多波段性遙感簡(jiǎn)介 國(guó)內(nèi) 中國(guó)國(guó)家遙感中心 下屬國(guó)家科委，到89年有8個(gè)部，分別設(shè)在中科院遙感所、

18、北大遙感所、國(guó)家測(cè)繪局測(cè)繪科學(xué)研究所、科學(xué)院遙感衛(wèi)星地面站、航空遙感一部（科學(xué)院航空遙感中心）、航空遙感二部、國(guó)土資源遙感中心（地質(zhì)礦產(chǎn)部）、長(zhǎng)沙遙感部（湖南省遙感中心） 中科院系統(tǒng) 遙感所、地理所、遙感衛(wèi)星地面站、上海技術(shù)物理所、長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所、長(zhǎng)春凈月潭遙感實(shí)驗(yàn)場(chǎng)、電子所 高校5. 國(guó)內(nèi)外主要遙感學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu) 遙感簡(jiǎn)介 國(guó)際 美國(guó) NASA(National Aeronautics and Space Administration)、Goddard Space Flight Center、EOSAT(Earth Observation Satellite Co.) 前蘇聯(lián) 國(guó)家空間委員會(huì)、資源與環(huán)境空間系統(tǒng) 法國(guó) CNES(Centre National dEtudes Spatiales) 日本 NASADA(National Space Development Agency of Japan) 其他 印度、加拿大、泰國(guó) 歐空局（European Space Agency）遙感簡(jiǎn)介 國(guó)內(nèi) 中國(guó)科學(xué)D、遙感學(xué)報(bào)、地理學(xué)報(bào)、 測(cè)繪學(xué)報(bào)、中國(guó)圖形圖象學(xué)報(bào)、武漢大學(xué)學(xué)報(bào)、 其它5.