資源環(huán)境遙感

1、資源環(huán)境遙感第一講遙感概述遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的對(duì)地觀測(cè)綜合性技術(shù)。它是在航空攝影測(cè)量的基礎(chǔ)上，隨著空間技術(shù)、 電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等當(dāng)代科技的迅速發(fā)展，以及地學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科發(fā)展的需要，發(fā)展形成的一門新興的技術(shù)科學(xué)。從以飛機(jī)為主要運(yùn)載工具的航空遙感，發(fā)展到以人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)等為運(yùn)載工具的航天遙感， 大大地?cái)U(kuò)展了人們的觀察視野及其觀測(cè)領(lǐng)域，形成了對(duì)地球資源和環(huán)境進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)測(cè)的立體觀測(cè)體系，使地理學(xué)、 環(huán)境科學(xué)等的研究和應(yīng)用進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段。遙感的基本概念遙感（Remote Sensing），通常有廣義和狹義的理解。狹義遙感的定義所謂遙感，是指不需要與探測(cè)目標(biāo)直接的

2、接觸，運(yùn)用現(xiàn)代化的運(yùn)載工具和儀器，從一定的距離獲得目標(biāo)物體的 從紫外波段到微波波段的電磁波輻射特征信息，通過信息的接收、傳輸以及處理過程，依據(jù)不同目標(biāo)物體所具有的 不同輻射特征，來識(shí)別和區(qū)分目標(biāo)物體的性質(zhì)，并分析研究它們?cè)诳臻g上、時(shí)間上和成因上的相互關(guān)系及其變化規(guī) 律的整個(gè)綜合探測(cè)過程。研究?jī)?nèi)容（1）研究地物電磁輻射特性：其中包括各類電磁輻射的空間分布特性和隨時(shí)間變化的特性。（2）研究遙感信息的探測(cè)手段和傳輸方式：主要是研究遙感傳感器。（3）研究遙感信息的處理系統(tǒng):提高信息質(zhì)量。（4）研究遙感信息的應(yīng)用:努力產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。所以遙感技術(shù)是多學(xué)科組成的綜合性學(xué)科，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一

3、個(gè)重要組成部分。遙感技術(shù)的特性遙感技術(shù)具有如下的主要特性：空間特性（廣）一其探測(cè)范圍大，具有宏觀、綜合的特點(diǎn)，可以實(shí)施大面積的同步觀測(cè)。進(jìn)行資源和環(huán)境調(diào) 查時(shí)，大面積的同步觀測(cè)所取得的數(shù)據(jù)是最寶貴的。例如：一張23cm X 23cm的1 /3.5萬(wàn)的航空像片，能包括60多平方公里的面積；一張1/100萬(wàn)的陸地衛(wèi)星像片，能包括185km X 185km的面積（34225平方公里），相當(dāng)于整個(gè)海南島的面積。波段特性（多）一其探測(cè)波段從可見光向兩側(cè)延伸，信息量大，數(shù)據(jù)可比性強(qiáng)，擴(kuò)大了人們的視野，使得對(duì) 地球的觀測(cè)和研究走向全天時(shí)和全天候。例如：紫外波段可以監(jiān)測(cè)水面的油膜污染；紅外波段能夠探測(cè)地表溫度

4、；微波波段具有穿透云層、冰層和植被 的能力。時(shí)相特性（多）一其對(duì)同一地區(qū)能夠進(jìn)行重復(fù)探測(cè)成像，而且獲取信息的速度快，重訪周期短，有利于動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè)研究，大大提高了觀測(cè)的時(shí)效性。例如：陸地衛(wèi)星對(duì)同一地區(qū)的重訪周期為18天/次和16天/次；極軌氣象衛(wèi)星的重訪周期為2次/天；SPOT衛(wèi) 星的重訪周期為26天/次。收集資料特性（便）一其不受地面條件的限制，不受國(guó)界的影響，收集資料十分方便，便于進(jìn)行全球性的研 究。例如：對(duì)于那些無(wú)人區(qū)、高山峻嶺、懸崖峭壁、海洋、荒漠等人到不了的地區(qū)，都能獲得遙感資料。經(jīng)濟(jì)特性一其可以大大地節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，傳統(tǒng)方法是無(wú)可比擬的；而且其應(yīng)用范圍廣，具有 很高的經(jīng)濟(jì)

5、效益和社會(huì)效益；其強(qiáng)大的生命力展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。例如：據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，象美國(guó)的陸地衛(wèi)星的經(jīng)濟(jì)投入與其取得的效益比為1： 80還多。局限性一目前，在地球遙感中，還有一部分的電磁波段有待進(jìn)一步的開發(fā)與利用。遙感技術(shù)的分類遙感的分類方法很多，主要有以下幾種：按運(yùn)載工具分類一有地面遙感、航空遙感、航天遙感和航宇遙感等。其中航宇遙感就是宇宙遙感或叫星際遙感，是指利用星際飛船（如我國(guó)的神舟1-6號(hào)飛船）進(jìn)行宇宙空間的物 理遙感和太陽(yáng)系行星的遙感。按傳感器的工作波段分類一有紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感和多波段遙感。其中多波段遙感是指探測(cè)波段在可見光波段和紅外波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來

6、探測(cè)目標(biāo)。按電磁波輻射源分類一也稱按工作方式分類，主要有主動(dòng)式遙感和被動(dòng)式遙感兩種。所謂主動(dòng)式遙感，就是指遙感儀器主動(dòng)向目標(biāo)物體發(fā)射一定波長(zhǎng)的電磁波，然后接收目標(biāo)物體反射回來的電磁 波能量信息的方式（或是后向散射信號(hào)），如雷達(dá)遙感、閃光燈攝影等。所謂被動(dòng)式遙感，就是指不依靠人工輻射源，直接由遙感儀器接收目標(biāo)物體自身發(fā)射或反射自然輻射源的電磁 波能量信息的方式，如可見光攝影和掃描等。按信息獲取方式分類一可以分為圖像方式和非圖像方式兩種。前者是將接收到的電磁輻射能量信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像;后者不能將接收到的電磁輻射能量信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，如電壓、 電流信號(hào)等。需要指出的是，不管是攝影方式還是掃描方式，它們都屬

7、于成像方式的。按遙感的應(yīng)用領(lǐng)域分類一可以分為宇宙遙感（外層空間遙感）、地球遙感兩大類。其中地球遙感又可以具體到：資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、地質(zhì)遙感、水文水資源遙感、城市 遙感、海洋遙感、災(zāi)害遙感、旅游遙感、遙感考古、氣象遙感以及軍事遙感等。遙感發(fā)展概況及其展望“遙感”一詞最早是由美國(guó)海軍科學(xué)研究部的艾弗林.普魯伊特（Evelyn.L.Pruitt，1960）提出來的，1962年在由美 國(guó)密執(zhí)安大學(xué)等組織發(fā)起的環(huán)境遙感國(guó)際科學(xué)討論會(huì)上被正式采用。此后在世界范圍內(nèi)，遙感作為一門新興的獨(dú)立學(xué)科，獲得飛速的發(fā)展。但是，遙感的淵源則可追溯到很久遠(yuǎn)以 前，它經(jīng)歷了幾百年的歷史和發(fā)展階段。世界

8、遙感發(fā)展概況一就現(xiàn)代遙感技術(shù)而言，世界遙感的發(fā)展可以說是建立在20世紀(jì)20年代的航空攝影的基 礎(chǔ)上的，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，到60年代才形成一門新興的綜合性探測(cè)技術(shù)。按照遙感技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用特點(diǎn)， 大致可以分為以下4個(gè)階段。（1）初始階段（1839-1937）即第二次世界大戰(zhàn)前夕的近100年間。在此之前的意大利科學(xué)家伽利略研制的第一架望遠(yuǎn)鏡（1608）對(duì)月球的首次觀察，以及1794年的氣球升空的 最初偵察，都屬于無(wú)記錄的地面遙感方式，它不能將觀察到的目標(biāo)用圖像記錄下來，也稱攝影初始階段。在此階段中，運(yùn)載工具主要是飛機(jī)和氣球；判讀儀器是立體鏡和航空測(cè)圖儀；遙感波段是可見光攝影；遙感應(yīng) 用主要是地形

9、測(cè)繪和軍事偵察。1839年，全世界的第一張攝影照片的誕生，表明進(jìn)入了有記錄的地面遙感和航空攝 影階段，所以又稱航空攝影階段。（2）發(fā)展階段（19371960）在此20年間，由于軍事上的需要，促進(jìn)了遙感傳感器的迅速發(fā)展。在此階段 中，運(yùn)載工具增加了探測(cè)火箭；判讀儀器增加了立體繪圖儀、多倍投影儀和糾正儀；遙感波段擴(kuò)展到紫外、紅外以 及激光、側(cè)視雷達(dá)；遙感應(yīng)用擴(kuò)大到資源調(diào)查等方面。因此，此階段又稱航空遙感階段。（3）飛躍階段（1960年代初至1980年代末）一1957年10月4日，前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星的發(fā)射成功，標(biāo)志 著人類從空間觀測(cè)地球和探索宇宙奧秘進(jìn)入了新的紀(jì)元。1960年，美國(guó)宇航局發(fā)射了第一

10、顆氣象衛(wèi)星雨云一號(hào)”，1972年發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星，1978年發(fā)射了第一 顆海洋衛(wèi)星。20世紀(jì)已有5000余顆人造衛(wèi)星升空，還有天空實(shí)驗(yàn)室、宇宙飛船和航天飛機(jī)等。判讀儀器又增加了大型的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，在全數(shù)字化、可視化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面有了很大的發(fā)展。遙感 波段向多波段延伸，而且波段分割的越來越精細(xì)。遙感應(yīng)用已廣泛滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步、環(huán)境的改善和國(guó)防建設(shè)都起到重 大作用，并產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此階段又稱航天遙感階段。（4）實(shí)用階段（1990年代一）一在此階段中，各種衛(wèi)星平臺(tái)繼續(xù)在升空，全世界已建成200多個(gè)地面接收站， 遙感資料可以全球共享。遙

11、感儀器進(jìn)一步拓展，研究出成像光譜儀，使得譜像合一。處理方法和分析手段不斷出新，如數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字地球的研究以及3S技術(shù)的集成等等。遙感應(yīng)用領(lǐng)域在不斷 擴(kuò)大，并在各個(gè)領(lǐng)域趨向于實(shí)用化。（5）在地學(xué)和環(huán)境研究中的實(shí)用化一從以影像為基礎(chǔ)的地學(xué)研究，向多時(shí)相、多數(shù)據(jù)源的信息融合分析以及 從表象描述到內(nèi)在的規(guī)律計(jì)量分析發(fā)展；從資源環(huán)境的靜態(tài)分布研究向動(dòng)態(tài)過程監(jiān)測(cè)，并能預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)發(fā)展；從資 源環(huán)境的定性調(diào)查、系列制圖向3S輔助定量化調(diào)查與自動(dòng)化制圖發(fā)展。我國(guó)遙感事業(yè)的發(fā)展概況及其特點(diǎn)與世界遙感的發(fā)展史相比，我國(guó)的遙感技術(shù)起步時(shí)間比較晚，但是發(fā)展卻相當(dāng)快，大體上也可以分為4個(gè)階段。（1）1950年代一開展了航

12、空攝影和應(yīng)用工作，主要是采用可見光黑白攝影，進(jìn)行國(guó)土資源調(diào)查，并輔助測(cè)繪 部門進(jìn)行地形圖的測(cè)繪與編制。在地質(zhì)、林業(yè)、鐵路選線等方面也起到了一定的作用。（2）1960年代一在地質(zhì)等領(lǐng)域不斷擴(kuò)大遙感應(yīng)用面，并十分重視培養(yǎng)遙感技術(shù)的專門人才，為我國(guó)的遙感事 業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。（3）1970年至1980年代一從1970年代開始，隨著國(guó)際上遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)的遙感事業(yè)迎來了一個(gè) 新的發(fā)展時(shí)期?？梢宰约喊l(fā)射衛(wèi)星：1970年4月24日發(fā)射了東方紅1號(hào)”人造衛(wèi)星，1988年發(fā)射了風(fēng)云1號(hào)”氣 象衛(wèi)星，先后共發(fā)射數(shù)十顆不同類型的人造衛(wèi)星。可以自己研制遙感傳感器：如多光譜掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)、

13、紅外輻射計(jì)等。遙感應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，效果十分明顯。1981年，成立了遙感管理機(jī)構(gòu)一國(guó)家遙感中心。同時(shí)，開展了遙感科 學(xué)試驗(yàn)，如在云南、長(zhǎng)春、新疆、北京、天津、山西和內(nèi)蒙古等地區(qū)。1986年12月建成了我國(guó)第一個(gè)衛(wèi)星地面接 收站。（4）90年代一在此階段中，遙感得到長(zhǎng)足發(fā)展，大大縮短了與世界先進(jìn)水平的差距，許多研究項(xiàng)目已進(jìn)入了 世界先進(jìn)水平。尤其是航天遙感的發(fā)展，作為國(guó)家的發(fā)展重要戰(zhàn)略。先后又發(fā)射了 10多顆人造衛(wèi)星和神舟號(hào)無(wú)人 飛船等。其中，1999年10月14日成功發(fā)射了中巴地球資源遙感衛(wèi)星1號(hào)（CBERS-1），使我國(guó)有了自己的資源衛(wèi) 星。同時(shí)，又發(fā)射了北斗”定位導(dǎo)航衛(wèi)星及清華1號(hào)”小衛(wèi)星

14、，豐富了我國(guó)衛(wèi)星的種類。9095期間，全國(guó)重大的 遙感攻關(guān)項(xiàng)目多，并與3S集成，進(jìn)一步開拓?cái)?shù)字地球、數(shù)字中國(guó)，使得遙感應(yīng)用走向?qū)嵱没腿蚧?。?）我國(guó)遙感發(fā)展的特點(diǎn)1）.國(guó)家的重視和支持，并實(shí)行集中的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和統(tǒng)一規(guī)劃，為遙感的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；2）.集中人力、物力進(jìn)行科技攻關(guān)，重點(diǎn)突破，為縮短我國(guó)與國(guó)際遙感先進(jìn)水平的差距，趕超國(guó)際先進(jìn)水平打 下了基礎(chǔ)；3）.全國(guó)性的大區(qū)域遙感工程的實(shí)施完成，充分顯示出我國(guó)遙感的特色和水平。當(dāng)前遙感發(fā)展的主要特點(diǎn)與展望隨著遙感技術(shù)的不斷深入發(fā)展，獲取地球信息的手段越來越多，信息越來越豐富。因此，當(dāng)前遙感發(fā)展的特點(diǎn) 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）地理信息系統(tǒng)

15、和全球定位系統(tǒng)的發(fā)展與支持，是成為遙感技術(shù)走向全球化、國(guó)際化、社會(huì)化、信息化、 產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化、商業(yè)化、業(yè)務(wù)化、網(wǎng)絡(luò)化、經(jīng)濟(jì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用化歷程中的又一新進(jìn)展，是當(dāng)前遙感應(yīng)用深入 發(fā)展的又一新動(dòng)向。（2）進(jìn)一步建立長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)體系。實(shí)現(xiàn)全球的陸地、大氣、海洋的立體觀測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。（3）建立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。分步建立導(dǎo)航定位衛(wèi)星系列，開發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用系統(tǒng)，初步建成中 國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。（4）全面提高我國(guó)運(yùn)載火箭的整體水平和能力，實(shí)現(xiàn)載人航天飛行。（5）發(fā)展空間科學(xué)，開展深空探測(cè)。開展以月球探測(cè)為主要對(duì)象的深空探測(cè)研究。（6）建立協(xié)調(diào)配套的全國(guó)衛(wèi)星遙感應(yīng)用體系。統(tǒng)

16、一規(guī)劃和建設(shè)各種衛(wèi)星遙感地面應(yīng)用系統(tǒng)，建立覆蓋全國(guó)的 地面衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收、處理和分發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源共享；在對(duì)地衛(wèi)星遙感主要應(yīng)用領(lǐng)域，形成較完整的業(yè)務(wù)化應(yīng) 用體系。（7）空間技術(shù)和空間應(yīng)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。空間資源的開發(fā)利用滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全、科技發(fā)展和 社會(huì)進(jìn)步的廣泛需求，進(jìn)一步加強(qiáng)綜合國(guó)力。（8）21世紀(jì)將是世界航天活動(dòng)蓬勃發(fā)展的新紀(jì)元。遙感技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)越性在航天事業(yè)發(fā)展中繼續(xù)發(fā)揮著 積極、重要的作用，在“數(shù)字地球”和“數(shù)字中國(guó)”的研究領(lǐng)域仍然有著強(qiáng)大的生命力。第一講思考題何謂遙感？其具有哪些特點(diǎn)？如何理解遙感技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性？何謂主動(dòng)式遙感？何謂被動(dòng)式遙感？按照工作波段分類，遙感可

17、以分為哪幾種？世界遙感發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？為什么我國(guó)遙感事業(yè)能夠迅速趕超世界先進(jìn)水平？ 21世紀(jì)我國(guó)航天事業(yè) 的發(fā)展目標(biāo)是什么？第二講現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)從地面到空中直至空間，從信息收集、存儲(chǔ)、傳輸處理到分析判讀、應(yīng)用的完整技術(shù) 體系。該系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，它主要包括以下四部分：1.遙感平臺(tái)2.遙感傳感器3.遙感信息的傳輸與處理4.遙感信 息的分析應(yīng)用遙感平臺(tái)是指裝載遙感儀器的運(yùn)載工具，也稱遙感工作平臺(tái)。按不同高度可以分成地面平臺(tái)、航空平臺(tái)和航天平臺(tái)，組 成了一個(gè)立體的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)。地面平臺(tái)（030米）：主要有遙感汽車、遙感輪船、遙感高塔和三腳架等，在地面平臺(tái)上工作的就稱為地

18、面遙感。地面平臺(tái)它可以測(cè)得地物的光譜資料；可以配合輔助航空、航天遙感；但其不能反映環(huán)境的綜合信息。航空平臺(tái)（2000-12000米）：是指在飛機(jī)或氣球上裝載遙感儀器的方式，也稱航空遙感工作平臺(tái)。在航空 平臺(tái)上工作的就稱為航空遙感。其中，飛機(jī)可以分為低空（離地2000米以內(nèi)的對(duì)流層下層）、中空（20006000 米的對(duì)流層中層）、高空（12000的對(duì)流層頂層）。而氣球可以分為自由氣球（高度達(dá)50 KM，地面遙控，降落傘回收資料）、系留氣球（高度5 KM左右，可固定觀察，一般用于氣象觀測(cè)。航空平臺(tái)的作用：獲取信息的分辨率高， 不受地面條件的限制，收集資料方便，用于局部地區(qū)的資源遙感。3.航天平臺(tái)（

19、150-36000公里）：是指在人造衛(wèi)星、探測(cè)火箭、宇宙飛船、天空實(shí)驗(yàn)室和航天飛機(jī)上裝載遙感 儀器的方式，也稱航天遙感工作平臺(tái)。在航天平臺(tái)上工作的就稱為航天遙感。其中，探測(cè)火箭在300400公里上 空以試驗(yàn)為主；宇宙飛船和天空實(shí)驗(yàn)室主要用于宇宙空間遙感。航天平臺(tái)的作用：可以對(duì)地球進(jìn)行宏觀的、綜合的、 動(dòng)態(tài)的、快速的觀測(cè)，開展資源調(diào)查與環(huán)境監(jiān)測(cè)，衛(wèi)星遙感更具有遙感技術(shù)的5個(gè)優(yōu)越性。遙感傳感器它是收集、記錄地物各種電磁波特征信息的工具，是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心部分。也稱空中之眼、宇宙之眼。根據(jù)記錄方式，可以分為成像方式和非成像方式。其中，所謂成像方式是指把地物輻射能量的強(qiáng)度，用圖像的 形式來表示，如攝

20、影機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)等；而非成像方式是把地物輻射能量的強(qiáng)度用數(shù)字或曲線形式來表示， 如輻射計(jì)、紅外輻射溫度計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)、散射計(jì)、激光高度計(jì)等。遙感傳感器的分類:遙感器忡播方式掃描方式主動(dòng)方式地儺場(chǎng)測(cè)段 非圖象方式重力測(cè)量 其 他 黑 白 天然彩色 紅 外 彩色紅外 其 他單魘頭I單照相機(jī)圖象方式多光譜相機(jī)多鏡頭單膠片 多膠片 單股片 多膠片遙感器忡播方式掃描方式主動(dòng)方式地儺場(chǎng)測(cè)段 非圖象方式重力測(cè)量 其 他 黑 白 天然彩色 紅 外 彩色紅外 其 他單魘頭I單照相機(jī)圖象方式多光譜相機(jī)多鏡頭單膠片 多膠片 單股片 多膠片彩象面掃描方式惴艮餐*多光譜掃描儀 目標(biāo)物而掃捕方式微波犒射計(jì)出礦I激光

21、光暗儀 非打描方激光測(cè)距儀掃描方式席視雷*模擬方式數(shù)字方式圖1.2遙感器的分類攝影方式傳感器是將地物輻射能量的光信號(hào)，直接記錄在感光膠片上構(gòu)成影像的儀器。其特點(diǎn)是：歷史悠久，較為完善；像片信息量大，分辨率高；但由于受感光乳劑性能的限制，其工作波長(zhǎng) 在0.301.30微米之間。掃描方式傳感器是將地物的電磁輻射能量的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)存儲(chǔ)在磁帶上，然后再轉(zhuǎn)換成圖像（D/A）的儀器。其特點(diǎn)是：以光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行掃描的；工作波段寬，可以從可見光到熱紅外和微波，禰補(bǔ)了攝影波段的局限 性。雷達(dá)是屬于主動(dòng)式遙感傳感器，主要接收后向散射能量，工作波長(zhǎng)在0.830厘米之間。其特點(diǎn)：是具有全天時(shí)和全天候的探測(cè)能力

22、，對(duì)植被、雪、冰等都具有很強(qiáng)的穿透力。與攝影和掃描相比，可 見光、紅外遙感是采用光學(xué)技術(shù)，微波遙感采用的是電學(xué)技術(shù)。首張玉樹地震災(zāi)情雷達(dá)影像解譯圖已制成2010-04-20 12:04:37來源：網(wǎng)易探索（廣州）國(guó)家測(cè)繪局機(jī)載多波段多極化干涉SAR測(cè)圖系統(tǒng)已于1718日獲取了災(zāi)區(qū)約2000km2的0.5米和1m分辨率 機(jī)載X、P波段雷達(dá)影像。測(cè)繪專家初步完成了對(duì)玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)區(qū)域機(jī)載雷達(dá)影像的糾正、鑲嵌、解譯和對(duì)比分析 工作，對(duì)地震災(zāi)區(qū)的倒塌房屋、學(xué)校、醫(yī)院、道路、基礎(chǔ)設(shè)施和滑坡體進(jìn)行了標(biāo)注，制作完成了首張玉樹地震災(zāi)情 雷達(dá)影像解譯圖并提交國(guó)土資源部使用。據(jù)中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院的專家介紹，雷達(dá)影像

23、具有與可見光影像不同的特 點(diǎn)，可以判別分析出地物的材質(zhì)，如倒塌房屋的結(jié)構(gòu)等。經(jīng)初步解譯，專家認(rèn)為地震災(zāi)區(qū)土木結(jié)構(gòu)房屋毀損嚴(yán)重， 鋼混結(jié)構(gòu)房屋毀損情況相對(duì)較好；災(zāi)區(qū)未發(fā)現(xiàn)重大山體垮塌；災(zāi)區(qū)目前交通狀況良好，沒有大的擁堵現(xiàn)象。目前，國(guó)土資源部、國(guó)家測(cè)繪局正組織專家進(jìn)一步對(duì)災(zāi)區(qū)更大范圍的機(jī)載雷達(dá)影像開展精細(xì)解譯工作，盡快為 科學(xué)評(píng)估災(zāi)情、防控次生災(zāi)害、科學(xué)規(guī)劃重建提供支撐。各種傳感器的性能比較無(wú)論是哪一種遙感傳感器都有4部分組成：收集系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)。其中探測(cè)系統(tǒng)的 元件部分最為重要。（參見表21）表21典型遙感傳感器的性能比較g見為盟用機(jī)微成合成孔輕全天IHIft51010全

24、天候作1210探ill本卜深度511睇端地袤以下深度15【地2干敞蛔而分辨率1055海應(yīng)分舞率21010真度1(1&1立體觀察能力10 11C1015注：表中數(shù)字表示效果好壞的程度，10為效果最好，1為效果不好。遙感信息的傳輸與處理遙感信息是指由航空遙感和航天遙感所獲得的感光膠片影像和磁帶數(shù)據(jù)，其中包括被測(cè)地物的信息數(shù)據(jù)以及運(yùn) 載工具上的設(shè)備儀器、環(huán)境參數(shù)等綜合信息數(shù)據(jù)。遙感信息的傳輸主要有直接回收和視頻傳輸兩種方式。前者是指儀器接收到地表信息后，先記錄在膠片或磁帶上，待運(yùn)載工具返回地面時(shí)再回收的方式，屬于非實(shí)時(shí) 傳輸，常用于航空遙感，其保密性強(qiáng)。后者是指儀器接收到信息后經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，通過無(wú)線

25、電波傳送到地面站。根據(jù)傳送的時(shí)間早晚，又可以分為實(shí) 時(shí)傳輸和非實(shí)時(shí)傳輸。若儀器接收到信息后，立即通過無(wú)線電波發(fā)送回地面站的稱作實(shí)時(shí)傳輸，其保密性差，時(shí)效性強(qiáng)；若儀器接收到信息后，先存儲(chǔ)在磁帶上，待運(yùn)載工具經(jīng)過自己地面站接收范圍時(shí)再發(fā)送的稱為延時(shí)傳輸，其保 密性好，時(shí)效性較差。遙感信息的處理主要是指預(yù)處理。航天遙感的原始數(shù)據(jù)是記錄在HDDT高密度數(shù)字磁帶上的，傳下來后轉(zhuǎn)換為CCT計(jì)算機(jī)用數(shù) 字磁帶。預(yù)處理主要包括：數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（模數(shù)A/D、D/A、D/D、圖像/圖形）、輻射糾正、幾何糾正、數(shù)據(jù)壓縮、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和提取等工作。其中，輻射糾正主要是消除灰度的干擾與失真，恢復(fù)地物的自身光譜特性，提

26、高識(shí)別的精度（因?yàn)閮x器接收的 是地物的綜合輻射量）；而幾何糾正主要是消除圖像的崎變，進(jìn)行投影變換，滿足遙感制圖以及多波段的套合（因 為遙感平臺(tái)會(huì)有所傾斜或顛簸）。_遙感信息的分析應(yīng)用遙感信息記錄了地面環(huán)境特征和資源狀況，為人們的生產(chǎn)科研提供了大量的有價(jià)值的原始數(shù)據(jù)，通過專業(yè)判讀， 進(jìn)行識(shí)別、分析、評(píng)價(jià)，可以為各部門的規(guī)劃、決策、開發(fā)管理等提供有用依據(jù)。目視判讀：是指借助于簡(jiǎn)單的儀器與工具，直接用人眼來識(shí)別遙感信息特征，從而判斷區(qū)分地物屬性和自然 現(xiàn)象的過程。其具有速度快、成本低、效果直觀等特點(diǎn)，但由于受人眼分辨率與人為經(jīng)驗(yàn)等所限，一般只能進(jìn)行定性分析。光學(xué)信息處理分析：是指利用光學(xué)儀器或攝影處

27、理設(shè)備對(duì)遙感信息進(jìn)行的一系列再處理后的分析應(yīng)用。其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、原理淺顯、易于推廣、處理速度快、效果直觀性強(qiáng)等特點(diǎn)，但處理結(jié)果仍受人為因素影響較 大。計(jì)算機(jī)信息處理分析：是指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)遙感信息進(jìn)行各種再處理后的分析應(yīng)用。其具有數(shù)據(jù)處理方便、快速、能自動(dòng)分類、精確地進(jìn)行定量分析，并能建立數(shù)據(jù)庫(kù)等特點(diǎn)。但自動(dòng)識(shí)別的結(jié)果 仍需要判讀人員的目視鑒定，而且處理過程需要有一定的設(shè)備支撐。遙感地面試驗(yàn)場(chǎng)為了準(zhǔn)確有效使用遙感信息，需要進(jìn)行地面驗(yàn)證，需要建立遙感地面試驗(yàn)場(chǎng)。其面積較大，各種類型的地物都 要有，主要為航空航天資料驗(yàn)證服務(wù)。當(dāng)然，也要采集地面的實(shí)況數(shù)據(jù)，包括地物的光譜特性、天氣條件等。綜上所述

28、，現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的龐大系統(tǒng)，它涉及到多個(gè)學(xué)科及應(yīng)用領(lǐng)域。它是一個(gè)從地面 到空中、從室內(nèi)到室外的多層次、多視野、多角度的立體交叉作業(yè)系統(tǒng)。其中前兩部分決定了對(duì)原始數(shù)據(jù)的獲取數(shù) 量和質(zhì)量，后兩部分決定了對(duì)原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量改善和應(yīng)用效果的好壞。第二講 思考題名詞解釋遙感信息2.目視判讀3.直接回收4.視頻傳輸問答題何謂遙感平臺(tái)？按其不同高度可分幾種？它們的作用是什么？何謂攝影方式的傳感器？何謂掃描方式的傳感器？請(qǐng)簡(jiǎn)述兩者的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理由哪幾部分組成？為什么要強(qiáng)調(diào)光譜糾正和幾何糾正？第三講遙感的物理基礎(chǔ)與理論依據(jù)在第一講中，已經(jīng)知道遙感是根據(jù)地物的電磁波特性來探測(cè)和

29、識(shí)別物體的性質(zhì)的理論和方法。因此，現(xiàn)代遙感 技術(shù)的主要內(nèi)容和基本特點(diǎn)就是探測(cè)、記錄、分析研究以及應(yīng)用物體的電磁波特性及其變化規(guī)律。也就是說，要研究地物的電磁波是如何發(fā)射的，又是如何傳輸?shù)?，以及在傳播過程中與物體作用的種種現(xiàn)象。 因而可以說電磁波理論是遙感的物理基礎(chǔ)，遙感技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)就是依據(jù)不同地物所具有的不同電磁波輻射能 力（大?。?。由于遙感物理基礎(chǔ)涉及的面很廣，本講只介紹遙感應(yīng)用中主要的物理基礎(chǔ)，如電磁波與電磁波譜、電磁輻射的 特征以及太陽(yáng)輻射與大氣效應(yīng)以及地物光譜特性等。學(xué)習(xí)的目的就是要：理解地物反射對(duì)遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響和用遙感數(shù)據(jù)反演地物特征的原理；理解大氣吸收、散射、透射特征，大

30、氣窗口形成原因及遙感數(shù)據(jù)校正的必要性。一遙感的物理基礎(chǔ)電磁波的定義一由振源發(fā)出的電磁振蕩在空間的傳播叫電磁波。它是能量的一種動(dòng)態(tài)形式，只有當(dāng)它與物質(zhì) 相互作用時(shí)才表現(xiàn)出來。這種電磁能量的傳遞過程稱為電磁輻射，包括發(fā)射、反射、吸收和透射現(xiàn)象。電磁波的內(nèi)容一自然界中，太陽(yáng)光、各種自然光、燈光等可見光都是電磁波；那些看不見的但能感覺到的熱 輻射和只能用儀器測(cè)得的微波、無(wú)線電波也都是電磁波；還有紫外線、X射線和r射線等。電磁波的特性一它是一種橫波（質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向相垂直），具有明顯的波動(dòng)性和粒子性（雙重性）。一般波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量較弱的微波、紅外線波動(dòng)性明顯；波長(zhǎng)短，能量強(qiáng)的x射線和r射線粒子性明

31、顯；總之，電磁波是連續(xù)的波動(dòng)性和不連續(xù)的粒子性相互對(duì)立而又統(tǒng)一的綜合體。表示方式：波長(zhǎng)（入）、周期（T）；頻率（f）、振幅（A）；速度（C）=光速3 X 101（tm/s .記錄方式：有乳膠記錄和電帶記錄兩種，光信號(hào)用膠片記錄，光電轉(zhuǎn)換用磁帶記錄，但記錄的都是二維平面信息。電磁波譜的定義：按照電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)短、頻率大小、能量強(qiáng)弱依次順序排列的圖表稱作為電磁波譜，如下示意圖。枝M郊豚W V電磁波譜的特點(diǎn)：（1）各類電磁波由于波長(zhǎng)和頻率不同，其性質(zhì)有很大的差別，在遙感測(cè)量中，量測(cè)與記錄的儀器和方法也不 同。（2）雖然它包括了所有的電磁波，但并不是都能用于地球遙感。（3）波長(zhǎng)不同，單位也不同。無(wú)線電

32、波用米或千米；微波用cm或mm；紅外、可見光用微米；紫外用nm毫 微米；x射線、r射線用埃。（4）所有電磁波都具有共同點(diǎn)：在真空中的傳播速度相同，都等于光速；都遵守同一的反射、折射、透射、 吸收和散射等規(guī)律。各光譜段的主要特性：（1）r射線和x射線，也稱宇宙射線。其波長(zhǎng)都小于0.01微米，都被大氣所吸收，不能用于地球遙感。（2）紫外線，0.01-0.40微米；其中小于0.30微米的波長(zhǎng)都被大氣層的03、02吸收，只有0.30-0.40微米可 以穿過大氣層，稱為紫外遙感工作波段。主要用于測(cè)定碳酸鹽巖石的分布、水面的油膜污染、環(huán)境監(jiān)測(cè)作用等，是以攝影為主。（3）可見光，0.40-0.76微米；全部

33、通過大氣層，稱為可見光遙感工作波段。是以攝影和掃描方式記錄地物的 反射信息。（4）紅外線，0.76-1000微米；其中又可分為：近紅外（0.76-3.0微米），記錄光紅外反射信息，其中0.76-1.30微米可用攝影方式，稱攝影紅外，主要用于 植物的分類；中紅外（3.0-6.0微米），記錄反射和發(fā)射的混合信息，只能掃描，多用于巖性的識(shí)別。熱紅外（6.0-15微米、15-1000微米），遙感常用8-14微米的波長(zhǎng)，通過掃描方式接收地面的熱輻射信息， 白天黑夜都可以工作（全天時(shí)），主要用于監(jiān)測(cè)熱污染、城市熱島效應(yīng)、火山噴發(fā)、火災(zāi)地?zé)岬刃畔ⅰ＃?）微波，1毫米一1米；遙感常用0.8厘米一30厘米波長(zhǎng)，

34、通過掃描方式主動(dòng)接收地表發(fā)射或回波（后向散 射）信息。它可以全天時(shí)和全天候的工作，可以穿透植被、冰雪、土壤、地下埋藏等物體，也可顯示微地貌類型以及洋面 的粗糙度等。（6）無(wú)線電波，1米一3000米，它通不過大氣層，只能用于遠(yuǎn)距離通訊或無(wú)線電廣播。電磁輻射源：遙感的電磁輻射源主要有自然輻射源和人工輻射源。（1）自然輻射源一主要包括太陽(yáng)輻射和地球的熱輻射，前者是可見光、近紅外遙感的輻射源；后者是熱紅外 遙感的輻射源。（2）人工輻射源一是屬于主動(dòng)式遙感源，主要是雷達(dá)探測(cè)。微波雷達(dá)：又叫側(cè)視雷達(dá)，在技術(shù)上應(yīng)用的是電學(xué)技術(shù)，而可見光、紅外是光學(xué)技術(shù)。激光雷達(dá)：使用脈沖激光器，測(cè)定地形、記錄海面波浪、監(jiān)測(cè)

35、污染、也可測(cè)定衛(wèi)星位置、高度和速度等。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響：太陽(yáng)輻射通過大氣層時(shí)，約有30%被反射回宇宙空間；約有22%被大氣散射；約有 17%被大氣吸收；只有31%到達(dá)地表。其影響因素(大氣效應(yīng))有3個(gè)方面：大氣層厚度一取決于平臺(tái)高度和大氣路徑；取決于太陽(yáng)高度角，角大路徑短，角小路徑長(zhǎng)。大氣的吸收一主要表現(xiàn)在紫外和紅外遙感。影響因子有H2O、CO2、03、02等。大氣的散射一主要表現(xiàn)在可見光區(qū)域。散射系數(shù)r 81/入*. *為波長(zhǎng)指數(shù)，是由大氣微粒直徑大小所決 定的。大氣窗口一遙感探測(cè)地表，要避開吸收與散射的部分，選擇透明度大的波長(zhǎng)范圍。(1)定義：電磁波通過大氣層時(shí)未被吸收、反射和散射的透

36、射率比較高的波段范圍稱為大氣窗口。即：P=P 即：P=P 物/P 總 x 100%o不同的地物，其反射率不同。但是也會(huì)存(2)內(nèi)容：0.301.30um，紫外一近紅外反射窗口，=90%，白天的攝影和掃描；1.302.50um，近紅外中段反射窗口，=80%，白天的掃描； 其中1.551.75um和2.11 2.40um用于區(qū)分巖性。3.505.50um，中紅外混合窗口，=70%，全天時(shí)的掃描；814um，熱紅外發(fā)射窗口，1 =60%，全天時(shí)的掃描；0.830cm，微波發(fā)射窗口，1 =100%，全天時(shí)和全天候的掃描。二.遙感應(yīng)用的理論依據(jù)遙感的物理基礎(chǔ)是電磁波理論，遙感應(yīng)用的理論依據(jù)是目標(biāo)物體的光

37、譜特性。所謂地物光譜特性，是指自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射、吸收外來的紫外線、 可見光、紅外線和微波的某些波段的特性；它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還具有透射電磁 波的特性，這種特性稱為地物光譜特性，其中最常用的是反射信息。因?yàn)槿肷淇偰芰?反射量+吸收量+透射量；當(dāng)1= 0時(shí)，1 =反射率+吸收率；反射率=1-吸收率，表明反射率大，吸收少；反射率小，吸收大。反射率(P)：定義：地物的反射能量與入射總能量的百分比，稱為反射率。特點(diǎn)：同一地物在不同的波長(zhǎng)具有不同的反射率；同一波長(zhǎng)， 在同物異譜和異物同譜現(xiàn)象。地物反射光譜曲線：地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化而

38、變化的規(guī)律， 稱作地物的反射光譜；按照地物反射率與波長(zhǎng)之間的關(guān)系所繪制的曲線 圖稱為地物反射光譜曲線，其中橫坐標(biāo)表示波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)表示反射率。典型地物反射光譜曲線的分析植被：0.55um，P=25%，0.700.80um，P=80%； 1.10um， P=8590%； 1.302.50um，吸收=75%。雪：與太陽(yáng)光譜相似，0.400.60，P=100%；隨波長(zhǎng)增加，反 射率降低，到紅外全吸收。沙漠：0.60um，P=65%，呈橙色；0.80um，P=50%。濕地：反射率都在10%以下，到紅外為深色。波0X(呻1 J典型地物反射光譜曲線圖地物的發(fā)射特性一自然界中的一切物體，無(wú)論是固體的、液體的，當(dāng)其溫度高于絕對(duì)0度（-273.16C）時(shí)都會(huì) 不斷地向四周空間發(fā)射電磁波（以紅外、微波為主），物體的溫度越高，輻射出的能量就越多，這種現(xiàn)象稱為熱輻 射。地物發(fā)射電磁波的能力是以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的，而發(fā)射率又是以黑體輻射作為基準(zhǔn)的?？偨Y(jié)：地物光譜特性是遙感技術(shù)應(yīng)用的重要的理論依據(jù)，因?yàn)椋海?）可