《遙感概述》課件

遙感概述遙感技術(shù)是指在不直接接觸目標(biāo)物體的情況下，利用電磁波等信息獲取目標(biāo)物體信息的技術(shù)。它是一種綜合性的學(xué)科，涵蓋了物理學(xué)、信息科學(xué)、地理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。遙感的定義和歷史1定義遙感是指在不直接接觸目標(biāo)物的情況下，利用傳感器獲取目標(biāo)物的信息，并進(jìn)行處理、分析和解釋的技術(shù)。2早期早期的遙感技術(shù)主要依靠航空攝影，例如第一次世界大戰(zhàn)中使用的空中偵察。3發(fā)展隨著科技的發(fā)展，遙感技術(shù)逐步發(fā)展，出現(xiàn)了各種新型傳感器和平臺(tái)，例如衛(wèi)星遙感。4應(yīng)用遙感技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括土地利用調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估等。遙感的基本過程數(shù)據(jù)獲取遙感傳感器通過各種波段接收目標(biāo)物體的電磁輻射信息，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)傳輸獲取的數(shù)字信號(hào)通過衛(wèi)星或飛機(jī)等平臺(tái)傳輸?shù)降孛娼邮照?，形成原始遙感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正、輻射校正、圖像增強(qiáng)等處理，消除噪聲，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。信息提取利用各種遙感分析技術(shù)，提取目標(biāo)物體的特征信息，例如土地利用類型、植被覆蓋度等。結(jié)果應(yīng)用將提取的信息應(yīng)用于土地管理、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，為決策提供參考。遙感系統(tǒng)的組成傳感器傳感器是遙感系統(tǒng)中最重要的組成部分之一。它們用于收集地球表面的信息，并將其轉(zhuǎn)換為可被分析的數(shù)據(jù)。平臺(tái)遙感平臺(tái)是指用來承載傳感器的載體，例如飛機(jī)、衛(wèi)星、無人機(jī)等。數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)傳感器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以獲取有用的信息。應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)是利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行各種應(yīng)用的系統(tǒng)，例如地圖制作、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。遙感平臺(tái)航空平臺(tái)飛機(jī)是常用的遙感平臺(tái)。其速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能獲取大范圍圖像。衛(wèi)星平臺(tái)衛(wèi)星平臺(tái)具有覆蓋范圍廣、觀測(cè)周期短、不受地面因素影響等優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)平臺(tái)無人機(jī)平臺(tái)靈活、成本低，適合小區(qū)域、高分辨率的遙感應(yīng)用。氣球平臺(tái)氣球平臺(tái)具有成本低、飛行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，常用于氣象觀測(cè)。常見的遙感傳感器被動(dòng)傳感器接收來自目標(biāo)物體的電磁輻射，如可見光和紅外輻射。主動(dòng)傳感器發(fā)射電磁波并接收目標(biāo)物體的反射信號(hào)，如雷達(dá)。高光譜傳感器可以獲取目標(biāo)物體的數(shù)百個(gè)波段的反射光譜信息。激光雷達(dá)利用激光束測(cè)量目標(biāo)物體的距離，獲取三維數(shù)據(jù)。光譜特性分析波段光譜特性應(yīng)用可見光反映地物顏色土地利用分類近紅外反映植被覆蓋植被生長(zhǎng)狀況監(jiān)測(cè)中紅外反映地物溫度熱異常檢測(cè)分辨率與空間清晰度空間分辨率是指遙感圖像中能夠區(qū)分的最小地面目標(biāo)尺寸。它決定了圖像的清晰程度和細(xì)節(jié)信息獲取能力。10m高分辨率能夠識(shí)別出單個(gè)樹木、建筑物等小目標(biāo)30m中等分辨率可以識(shí)別出農(nóng)田、森林等較大區(qū)域1km低分辨率主要用于大尺度區(qū)域分析，如氣候變化研究遙感圖像的幾何校正1正射校正消除地形起伏的影響2幾何校正將圖像上的點(diǎn)與實(shí)際地面位置對(duì)應(yīng)3控制點(diǎn)圖像上和地面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)幾何校正可以提高遙感圖像的幾何精度，使圖像能夠與地圖等其他地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加和分析，便于進(jìn)行更精確的測(cè)量和解譯。遙感圖像的輻射校正1傳感器差異消除不同傳感器對(duì)相同地物的響應(yīng)存在差異，需要進(jìn)行輻射校正，消除傳感器差異帶來的誤差。2大氣影響去除大氣對(duì)電磁波的吸收和散射會(huì)影響遙感圖像的亮度和對(duì)比度，需要進(jìn)行大氣校正，去除大氣影響。3幾何校正遙感圖像的輻射校正一般在幾何校正之后進(jìn)行，可以提高圖像的精度和質(zhì)量。遙感圖像的分類分類的意義將遙感圖像中不同地物類型區(qū)分開，提取特定目標(biāo)信息。有利于分析地物特征、空間分布以及變化趨勢(shì)。分類方法監(jiān)督分類無監(jiān)督分類根據(jù)對(duì)圖像信息的先驗(yàn)知識(shí)和分析方法不同，分為監(jiān)督分類和無監(jiān)督分類。監(jiān)督分類1訓(xùn)練樣本選擇選擇已知類別樣本，并標(biāo)記其類別信息2分類器訓(xùn)練根據(jù)樣本信息訓(xùn)練分類器3影像分類使用訓(xùn)練好的分類器對(duì)圖像進(jìn)行分類4結(jié)果評(píng)估評(píng)估分類精度，并進(jìn)行必要調(diào)整監(jiān)督分類需要大量已知類別樣本，根據(jù)樣本信息建立分類模型。通過訓(xùn)練好的分類器，對(duì)圖像進(jìn)行像素級(jí)分類，得到分類結(jié)果。無監(jiān)督分類1數(shù)據(jù)分析無需樣本信息2聚類算法基于數(shù)據(jù)特征3類別劃分相似性原則4類別定義專家知識(shí)判斷無監(jiān)督分類是一種根據(jù)數(shù)據(jù)本身的特征，將其自動(dòng)劃分成不同類別的技術(shù)。它不需要預(yù)先提供任何樣本信息，而是通過聚類算法，將具有相似特征的數(shù)據(jù)點(diǎn)歸為一類。最后，根據(jù)實(shí)際情況和專家知識(shí)對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行解釋和定義。遙感應(yīng)用領(lǐng)域土地覆蓋/利用制圖土地覆蓋類型包括森林、水體、耕地等，利用遙感技術(shù)可以識(shí)別不同類型土地，制作土地覆蓋/利用圖。城市規(guī)劃與管理遙感可以監(jiān)測(cè)城市擴(kuò)張、土地利用變化、環(huán)境污染等，為城市規(guī)劃和管理提供數(shù)據(jù)支撐。農(nóng)業(yè)遙感遙感可以監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況、病蟲害發(fā)生情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策支持。林業(yè)遙感遙感可以監(jiān)測(cè)森林面積、森林類型、森林生長(zhǎng)狀況，為森林資源管理提供數(shù)據(jù)。土地覆蓋/利用制圖土地覆蓋/利用制圖是遙感應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。通過分析遙感圖像，可以識(shí)別不同土地覆蓋類型。土地覆蓋/利用制圖可以為城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然資源管理提供重要依據(jù)。例如，可以監(jiān)測(cè)森林砍伐、土地退化、城市擴(kuò)張等環(huán)境變化。城市規(guī)劃與管理土地利用規(guī)劃城市規(guī)劃需要考慮土地的最佳利用，包括住宅、商業(yè)、工業(yè)和綠地等用途。交通規(guī)劃優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)，例如道路、公共交通和自行車道，可以減少交通擁堵，提高城市效率。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃和管理城市基礎(chǔ)設(shè)施，如水、電、天然氣和通訊，確保城市的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境保護(hù)城市規(guī)劃要注重環(huán)境保護(hù)，例如控制污染、保護(hù)綠地和水資源，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展城市。農(nóng)業(yè)遙感1作物監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況，評(píng)估產(chǎn)量，并進(jìn)行病蟲害防治2灌溉管理監(jiān)控土壤水分，優(yōu)化灌溉策略，提高水資源利用效率3土壤分析評(píng)估土壤肥力，監(jiān)測(cè)土壤養(yǎng)分，提高土壤質(zhì)量4精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)根據(jù)不同區(qū)域的作物需求進(jìn)行精準(zhǔn)施肥、噴藥和灌溉林業(yè)遙感森林健康狀況監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)森林健康狀況，如樹木生長(zhǎng)狀況、病蟲害發(fā)生情況等。森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)，并及時(shí)預(yù)警，降低森林火災(zāi)造成的損失。森林砍伐監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以有效監(jiān)測(cè)森林砍伐情況，為森林資源管理提供依據(jù)。森林碳匯監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)森林碳匯能力，為應(yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。環(huán)境遙感森林監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)森林砍伐，評(píng)估森林覆蓋率變化，分析森林健康狀況。大氣監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)大氣污染物濃度，分析大氣質(zhì)量變化，預(yù)測(cè)空氣質(zhì)量。水質(zhì)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)水體污染物排放，評(píng)估水體質(zhì)量，預(yù)測(cè)水資源變化。土地退化監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)土地沙漠化，鹽堿化等退化現(xiàn)象，評(píng)估生態(tài)環(huán)境變化。災(zāi)害監(jiān)測(cè)地震監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)可以快速獲取地震災(zāi)區(qū)影像，評(píng)估災(zāi)情程度，指導(dǎo)救援工作。洪水監(jiān)測(cè)遙感可以監(jiān)測(cè)洪水泛濫范圍，評(píng)估水位變化，預(yù)測(cè)洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)?；馂?zāi)監(jiān)測(cè)熱紅外遙感能夠監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)發(fā)生，評(píng)估火勢(shì)蔓延情況，為撲救火災(zāi)提供支持?；卤O(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以識(shí)別滑坡發(fā)生的區(qū)域，分析滑坡風(fēng)險(xiǎn)，為預(yù)防滑坡災(zāi)害提供預(yù)警。地質(zhì)地貌遙感地質(zhì)構(gòu)造研究遙感技術(shù)可用于識(shí)別地質(zhì)構(gòu)造，例如斷層、褶皺和火山。遙感圖像可以揭示地表特征，幫助地質(zhì)學(xué)家理解地質(zhì)構(gòu)造的形成過程和演化。地貌分析遙感技術(shù)可用于分析地貌特征，例如山脈、河流、湖泊和沙漠。遙感圖像可以提供地貌信息，有助于研究地貌的形成、演變和地質(zhì)歷史。海洋遙感海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)水溫、鹽度、洋流等，評(píng)估海洋生態(tài)環(huán)境，保護(hù)海洋資源。海洋資源勘探探測(cè)海洋生物、礦產(chǎn)資源，為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐。海洋災(zāi)害預(yù)警預(yù)警臺(tái)風(fēng)、海嘯等海洋災(zāi)害，保障沿海地區(qū)安全。大氣遙感大氣成分監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)，可以對(duì)大氣中的二氧化碳、甲烷、臭氧等氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，研究溫室效應(yīng)和氣候變化。云層監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以幫助識(shí)別云層類型、云量和云高，為天氣預(yù)報(bào)、航空飛行等提供重要數(shù)據(jù)。大氣污染監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)大氣中的污染物，例如二氧化硫、氮氧化物等，并提供污染源定位和污染程度評(píng)估。大氣動(dòng)力學(xué)研究遙感技術(shù)可以觀測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向等大氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)，研究大氣環(huán)流和天氣變化規(guī)律。生態(tài)遙感生物多樣性監(jiān)測(cè)生態(tài)遙感可以監(jiān)測(cè)物種分布、棲息地變化，評(píng)估生物多樣性趨勢(shì)。植被覆蓋度變化利用遙感數(shù)據(jù)評(píng)估植被覆蓋變化趨勢(shì)，了解土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。污染監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體污染、大氣污染，評(píng)估污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估利用遙感數(shù)據(jù)評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，為生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)提供依據(jù)。遙感數(shù)據(jù)的獲取1地面觀測(cè)地面觀測(cè)包括實(shí)地考察、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量，為遙感數(shù)據(jù)提供地面真實(shí)情況的驗(yàn)證和補(bǔ)充。2航空遙感利用飛機(jī)搭載傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具有較高空間分辨率和細(xì)節(jié)信息，常用于城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。3衛(wèi)星遙感利用人造衛(wèi)星搭載傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，覆蓋范圍廣，周期性強(qiáng)，適用于大范圍資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。4無人機(jī)遙感無人機(jī)搭載傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具有靈活性和機(jī)動(dòng)性，可用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、災(zāi)害評(píng)估等。遙感數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)1數(shù)據(jù)備份定期備份數(shù)據(jù)，防止丟失2數(shù)據(jù)壓縮壓縮數(shù)據(jù)大小，減少存儲(chǔ)空間3數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，便于存儲(chǔ)和處理4數(shù)據(jù)安全保護(hù)數(shù)據(jù)安全，防止泄露5數(shù)據(jù)管理管理數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，方便檢索和使用遙感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是遙感數(shù)據(jù)管理的重要環(huán)節(jié)。為了確保遙感數(shù)據(jù)的完整性和安全性，需要采取多種存儲(chǔ)方案。遙感數(shù)據(jù)的處理與分析數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理是遙感數(shù)據(jù)處理的第一步，它包括幾何校正、輻射校正、噪聲去除等操作，旨在提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析是遙感數(shù)據(jù)處理的核心環(huán)節(jié)，它包括圖像增強(qiáng)、特征提取、分類、變化檢測(cè)等，旨在提取有用的信息和知識(shí)。數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化是將遙感數(shù)據(jù)分析結(jié)果以直觀的形式展現(xiàn)出來，它可以幫助人們更好地理解和應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)的可視化遙感數(shù)據(jù)的可視化是將遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化形式，以方便人類理解和分析。例如，將數(shù)字遙感圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像，或使用圖表和地圖來展示遙感數(shù)據(jù)?？梢暬椒梢栽鰪?qiáng)遙感數(shù)據(jù)的理解，便于發(fā)現(xiàn)空間模式、識(shí)別特征和進(jìn)行定量分析。遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用災(zāi)害監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以快速識(shí)別火災(zāi)范圍，評(píng)估火災(zāi)強(qiáng)度，幫助及時(shí)撲救，減少損失。城市規(guī)劃遙感數(shù)據(jù)為城市規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行土地利用分析，規(guī)劃交通路線，優(yōu)化城市布局。農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)遙感可以監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況，估算產(chǎn)量，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)效率。土地覆蓋制圖遙感可以識(shí)別不同類型土地