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1、现代遥感导论,(尹占娥 编著) 教师:罗维佳,教学方式及考核,课时:周5 内容分十三章,由课堂讲授(投影幻灯多媒体)和上机实习两大教学环节组成。 本课程的教学应坚持理论与实践相统一的原则,考核方式包括平时提问、作业及报告、期末考试和上机实习成果考评等;本课程采用的结构化考核和评分方法为:学生的总成绩(100分)=上机实习(20分)+ 平时作业(15分)+ 期末考试成绩(60分)。,目录,第一章 绪论 第二章 遥感电磁辐射基础 第三章 传感器 第四章 航空遥感数据 第五章 地球资源卫星数据 第六章 微波遥感数据 第七章 热红外遥感数据,第八章 高光谱遥感数据 第九章 遥感数字图像处理基础 第十章
2、 遥感数据预处理 第十一章 遥感图像的增强处理 第十二章 遥感图像的分类 第十三章 分类精度评价,C2遥感电磁辐射基础,C3传感器,C4航空遥感数据 C5地球资源卫星数据,C6微波遥感数据 C7热红外遥感数据 C8高光谱遥感数据,C9遥感数字图像处理基础 C10遥感数据预处理 C11遥感图像的增强处理,C12遥感图像的分类 C13分类精度评价,第一章 绪论,本章提要() 1 遥感概念 2 遥感的特性 3 遥感的分类 4 遥感技术系统 5 遥感的几个基本术语 6 遥感的发展历程 7 遥感的现状与趋势 8 遥感的应用,本章主要介绍遥感概念、遥感的特点、遥感数据、遥感数据类型、遥感数据的应用以及遥感
3、技术的发展。,遥感的概念(Remote Sensing),遥感一词来自英语Remote Sensing,即“遥远感知”。 中国古代: 顺风耳(声音、空气、耳朵) 千里眼(物体、光、眼睛) 地质学: 重力 磁力 地震波 感知包括三个部分:目标、媒介、手段,遥感的定义:遥感是通过不接触被探测的目标,利用传感器获取目标数据,通过对数据进行分析,获取被探测目标、区域和现象的有用信息。 广义理解:在不直接接触的情况下,对目标物或自然现象远距离感知的一种探测技术。 狭义理解:在高空和外层空间和各种平台上,应用各种传感器(摄影仪、扫描仪和雷达等)获取地表的信息,通过数据的传输和处理,从而实现研究地面物体形状
4、、大小、位置、性质及其环境的相互关系的一门现代化应用技术科学。,遥感的概念(Remote Sensing),Remote sensing is the science (and to some extent, art) of acquiring information about the Earths surface without actually being in contact with it. This is done by sensing and recording reflected or emitted energy and processing, analyzing, and
5、applying that information. (Canada Centre for Remote Sensing:CCRS) 综合技术,对象:地面 载体:电磁波(主要) 目的:地面物质的性质和运动状态(周期性、重复性)过程:成像、传输、处理、应用,遥感的概念(Remote Sensing),1 遥感概念,广义遥感:泛指一切无接触的远距离探测,包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。 狭义遥感:是从远处探测感知物体,也就是不直接接触物体,从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息,经过对信息的处理,判别出目标地物的属性。,图1.1 Landsat卫星遥感图像(北京地面接收
6、站,1987),2 遥感的特性,空间特性:宏观性,大尺度观测 时相特性:周期成像,动态监测 波谱特性:波谱段广,观测范围大 上述特性决定了遥感具有信息量巨大、受地面限制条件少、经济效益好、用途广等优势。,红塔区 ETM453(2000.11.02),红塔区 ETM6(2000.11.02),3 遥感的分类,主要按6个方面分类 按遥感探测对象 按遥感平台 按遥感获取的数据形式 按传感器工作方式 按遥感探测的电磁波 按遥感应用,宇宙遥感,地球遥感,航天遥感(150km) 航空遥感(12km) 地面遥感(地面或近地面),成像方式遥感(摄影方式/扫描方式) 非成像方式遥感(光谱辐射计等),主动遥感(雷
7、达) 被动遥感,可见光遥感/红外遥感 微波遥感/紫外遥感等,被动式:只接收太阳反射的可见光,近红外,或物体发射的热红外线、微波; 航空摄影相机,光电传感系统,被动式微波 主动式:产生自己的能源,既发射也接收。 雷达、声纳系统,遥感的分类,4 遥感技术系统,遥感平台 传感器 遥感信息的接收和处理 遥感图像判读和应用,遥感平台,地面平台:主要指用于安置传感器的三脚架、遥感塔、遥感车等,高度在100米以下。 航空平台:指高度在12千米以内的飞机和气球。 航天平台:指高度在150千米以上的人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等。,人造地球卫星:1、低高度/短寿命(150-350km,几天到几十
8、天) 2、中高度/长寿命(350-1800km,3-5年) 3、高高度/长寿命(36000km,10年以上),按平台高度分类,卫星航天遥感,航空遥感,地面遥感,按遥感平台分,遥感的类型,探测器宇航遥感,传感器,传感器也称遥感器或者探测器,是远距离感测和记录地物环境辐射或反射电磁能量的遥感仪器。根据记录方式不同,主要分为成像方式和非成像方式两类。 传感器是遥感技术系统的核心部分。,遥感信息的接收和处理,遥感信息主要是指由航空遥感和卫星遥感所获取的胶片和数字图像 航空遥感:直接回收方式 卫星遥感:视频传输方式(实时传输和非实时传输) 处理:辐射校正,几何校正,遥感图像判读和应用,遥感图像的判读就是
9、将遥感图像的光谱信息转化为用户的类别信息,也就是为了有效地利用遥感数据,对数据进行分析分类和解译,从而将图像数据转化为能解决实际问题的有用信息 图像判读分为目视判读和计算机分类 图像判读是按照应用目的和要求进行的,5 遥感的几个基本术语,地物光谱差异 辐射记录差异 空间分辨差异 几何误差 像片格式与数字格式的可转换性 遥感成像系统 大气作用,地物光谱差异,光谱特征用来表达在某个波长范围内观测地物所得到的反射信息 地物光谱差异的表现 不同地面物体反射或发射能量之间的光谱差异 不同地面物体反射或发射能量是随波长而变化的 不同时期地物的反射或发射能量之间的光谱差异,空间分辨率差异,传感器 航空摄影遥
10、感系统:航空摄影镜头和胶片质量 扫描成像遥感系统:传感器记录的最小地面采样单元的大小 成像高度 地面景观的空间复杂度,6 遥感的发展历程,摄影术阶段 空中气球摄影阶段 飞机摄影阶段 航空遥感阶段 卫星遥感阶段 中国的遥感发展简况,A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras.,The balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War .(1862),1926 年的Robert
11、Goddard (1889-1945)及他的第一个液体燃料火箭,第一颗人造地球卫星Sputnik I (前苏联) October 4, 1957,(about the size of a basketball, weighing 83 kg 182 lb), with radio and one scientific instrument),发射Sputnik I 用的Semiorka火箭,Apollo 8于 1968 年圣诞期间经过月球表面拍摄到的地球照片,摩门教堂,Salt Lake City,盐湖城的系列图像,盐湖城的系列图像,Landsat 1 MSS( 79 m) ,ERTS-1发射
12、后15天(1972.8.7),犹他州中北部,沙漠,山地,Salt Lake,Lake Utah,盐湖城, 1960年美国发射了TIROS-1和NOAA-1太阳同步卫星 1972年ERTS-1发射(后改名为Landsat-1),装有MSS传感器,分辨率79米 1982年Landsat-4发射,装有TM传感器,分辨率提高到30米 1986年法国发射SPOT-1,装有PAN和XS传感器,分辨率提高到10米 1988年9月7日中国发射的第一颗“风云1号气象卫星” 1999年美国发射的IKNOS,空间分辨率提高到1米 1999年10月14日中国成功发射资源卫星1号,5.2 我国的遥感发展,50年代组建专
13、业飞行队伍,开展航摄和应用 70年4月24日,第一颗人造地球卫星 75年11月26日,返回式卫星,得到卫星像片 80年代空前活跃,六五计划遥感列入国家重点科技攻关项目 西部大开发中的生态和环境问题 载人航天 探月工程,整个现代遥感技术体系,遥感信息传输,目标提取与识别 (自动化、智能化),数据处理 (高光谱、高分辨率、雷达),分发,多源数据融合与集成,遥感成像机理与模型,用户,各应用部门,7 遥感的现状与趋势,多分辨率多遥感平台并存,空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率普遍提高; 微波遥感、高光谱遥感迅速发展 遥感的综合应用不断深化 单一信息源分析复合分析 定性判读定量分析 静态研究动态研究 商
14、业遥感时代到来,遥感的商业化,美国海军EP-3侦察机,IKONOS 2,8 遥感的应用,农林方面的应用 地质、矿产方面的应用 水文、海洋方面的应用 环境保护方面的应用 测绘方面的应用 地理学方面的应用,江宁试验区概况示意图,研究区域概况,研究内容,绍兴试验区基于知识的分类结果,研究内容,江宁试验区基于知识的分类结果,研究内容,江宁试验区逻辑通道法分类结果,水 体 居民地 道 路 荒草地 水 田 林 地 阴 影,研究内容,江宁试验区监督分类结果,水 体 居民地 道 路 荒草地 水 田 林 地 阴 影,江宁试验区水体分类结果,研究内容,三种分类方法的精度比较,研究内容,监督分类,逻辑通道法分类,基
15、于知识的分类,重度盐渍重度风蚀荒漠化,中度风蚀轻度盐渍荒漠化,中度风蚀中度盐渍荒漠化,水蚀盐渍荒漠化,训练样本的选取,TM不同训练区的特征值,平均分离度: 1.535918 最小分离度: 0.566012 最大分离度: 1.999984 灌木林地 疏林地 阔叶林地 沙生灌丛 宜林荒地 草 地 难利用地 灌木林地 1.732593 疏林地 1.565085 1.535953 - 阔叶林地 1.921865 1.182494 1.865833 沙生灌丛 1.773931 0.689986 1.499324 1.216844 宜林荒地 1.890042 0.786558 1.723100 1.517
16、242 0.566012 草 地 1.695731 1.548944 0.689788 1.846847 1.154140 1.545706 | 难利用地 1.999984 1.993395 1.999969 1.084666 1.980897 1.998808 | 1.999976 |,各土地类型之间的分离度(TM432),分类结果,科技期刊(中文),遥感学报,北京 中国图象图形学报,北京 遥感技术与应用,兰州 遥感信息,北京,科技期刊(英文),Remote Sensing of Environment, US International Journal of Remote Sensing,
17、 UK Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, US IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, US Remote Sensing Review, US Canadian Journal of Remote Sensing, Ca Geo Abstracts G. Remote Sensing, Photogrammetry, and Cartography, UK,遥感机构(中国),科学技术部国家遥感中心,北京 国家航天局航天遥感论证中心,北京 中国科学院遥感应用研究所,北京 北京大学遥感与GIS研究所,北京 北京师范大学遥感与GIS中心,北京 武汉大学遥感信息工程学院,武汉 中国科学院暨香港中文大学地球信息科学联合实验室,香港 中科院地理所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京,地理学会环境遥感分会,北京 空间学会空间遥感分会,北京 地方遥感协会,各地,遥感院士,陈述彭,徐冠华,童庆禧,李小文,李德仁,王之卓,
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