第11课：遥感的基本原理与遥感图像处理

2、遥感平台 、
Landsat卫星外观
2、遥感平台 、
SPOT系列卫星：由瑞典、比利时等国参加，由法国 系列卫星： 系列卫星
国家空间研究中心设计制造。 1986年发射第一颗SPOT-1； 1989年发射SPOT-2； 1993年发射SPOT-3； 1996年发射SPOT-4； 2002年发射SPOT-5; SPOT系列卫星的轨道是太阳同步圆形近极地轨道， 轨道高度832km、运行周期101.4min、轨道倾角98.7°、 重复周期26天(369圈)。
1、遥感的基本概念和基础 、
在了解了遥感的基本概念和基础之后，我们来看看遥感的 分类： 按遥感平台分（按传感器放置的位置）：地面遥感（如车、 船、手提、台架）、航空遥感（如飞机、气球）、航天遥感 （如卫星、航天飞机、空间站）、宇航遥感（如星际飞船）。 按传感器的探测波段分：紫外、红外、微波、可见光以及 多波段遥感。 按工作方式分：主动遥感（传感器主动发射电磁波并接收 目标的反射信号）和被动遥感（只接收目标自身的辐射及对 自然辐射的反射信号）；成像遥感和非成像遥感。 按应用领域分：如外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、 海洋遥感等。还可以更加细分，如环境，农、林、渔等。
2、遥感平台 、
遥感平台是搭载传感器的工具，根据运载工具的类型， 可分为宇航平台、航天平台、航空平台和地面平台。 宇航平台：主要是利用星际飞船，对地月之外的目标进 行探测； 航天平台：高度在150km以上，如静止卫星（位于赤道 上空36000km）、地球观测卫星（约700～900km）、航天 飞机（高300km左右）； 航空平台：包括低、中、高空飞机和飞艇、气球等，高 度在百米至十余千米不等； 地面平台：包括车、船、塔、手提等，高度在0～50m。 航天平台是目前发展最快、应用最广的平台，根据其服 务内容，可分为气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星 系列。
1、遥感的基本概念和基础 、
四 种 地 物 的 反 射 光 谱 特 性 曲 线
1、遥感的基本概念和基础 、
四 种 植 物 的 反 射 光 谱 特 性 曲 线
1、遥感的基本概念和基础 、
地物反射和辐射不同波长的电磁波的特性称为地物波 谱特性。其测量是由传感器（如分光光度计、光谱仪、摄 谱仪等）来完成的，其工作原理就是测量地物的反射辐射 度，经光电管转化为电流强度读出。 反射辐射度由三部分组成： 太阳经大气衰减后照射地面，经地物反射后，又经大 气第二次衰减进入传感器的能量； 地面物体本身发射辐射的能量经大气后进入传感器； 大气散射和辐射的能量。
遥感（ 遥感（Remote Sensing)
遥感的基本概ห้องสมุดไป่ตู้和基础 遥感平台 遥感成像与遥感图像特征 遥感信息的获取和监测系统 遥感图像的处理
1、遥感的基本概念和基础 、
所谓遥感，通常指的是通过某种传感器装置，在不与 研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这 些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。 遥感是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术。 其概念出现于1962年，但其迅速发展与广泛应用则是在 1972年美国第一颗地球资源技术卫星（Landsat-1）发射 并获取大量卫星图像之后。
1、遥感的基本概念和基础 、
不同的地物对不同波长的电磁波的反射率是不同的，由 此形成了地物的反射波谱。地物的反射率随波长变化是 有规律可循的，这为遥感影像的判读提供了依据。如： 植被：对可见光波段有一个小的反射峰，在绿光处 （这是由于叶绿素的影响）；在蓝光和红光处则有两个 吸收带。 土壤：没有明显的峰值和谷值，一般土质越细反射 率越高，有机质含量越高和含水量越高反射率越低。 水体：主要在蓝绿光波段反射率高，其他波段吸收 都很强。 岩石：无统一特性，矿物成分和含量、风化程度、 含水状况、颗粒大小、表面光滑度和色泽等都有影响。
1、遥感的基本概念和基础 、
不同健康状况的松树反射特性曲线
1、遥感的基本概念和基础 、
不同含水量（湿度）的砂土的反射波谱特性曲线
1、遥感的基本概念和基础 、
新雪和陈雪的反射特性曲线
1、遥感的基本概念和基础 、
白橡树在不同生长期的反射特性曲线
1、遥感的基本概念和基础 、
在一分钟间隔 内两次测定同 一麦田的反射 率曲线
4、遥感信息的获取和监测系统 、
跟踪站
跟踪星体，不断对星体进行观测； 将测得的卫星轨道数据及时提供给控制中心，以计算星 体空间轨道及其变化，控制星体的运行； 固定跟踪站。 流动跟踪站。 目前多配置GPS用户终端。
4、遥感信息的获取和监测系统 、 地面接收站
接收卫星发送的遥感图像信息及卫星姿态、星历参数等； 将信息记录在高密度数字磁带上，然后送往数据处理中心； 接收美国陆地卫星的地面接收站，如表； 我国卫星遥感地面接收站在北京，可接收除新疆、西藏、 云南部分地区以外的约80%地域的多波段扫描仪 （Multispectral Scanner，MSS）、专题成像仪（Thematic Mapper，TM）图像信息，如图； 我国空缺地带可由泰国接收站弥补，如图；
2、遥感平台 、
海洋卫星主要用于观察海况，研究海面形态、海面温
度、风场、海冰、大气含水量等。1978年6月26日美国发 射了世界上第一颗海洋卫星Seasat 1。虽然这颗卫星因为 电源故障只工作了105天，但却开创了海洋遥感和微波遥 感的新阶段。 由于海洋具有面积大、反射强、海水透明差异明显、海 面特殊等特点，使得海洋遥感需要高空和空间平台、以微 波为主，同时结合激光、声波等。主要的海洋卫星包括： 美国的Seasat 1、 “雨云”7号（Nimbus-7） 日本的海洋观测卫星MOS1 欧洲空间局的ERS系列 加拿大的雷达卫星RADARSAT
扫描成像：依靠探测元件和扫描镜对目标物体以瞬时
视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标物的电磁 辐射特性信息，形成一定谱段的图像。其探测波段可包括 紫外、红外、可见光和微波波段等。成像方式有光/机扫描 光 机扫描 成像、固体自扫描成像和高光谱成像光谱扫描三种。 成像、固体自扫描成像和高光谱成像光谱扫描
4、遥感信息的获取和监测系统 、
返回
1、遥感的基本概念和基础 、
电磁波谱
1、遥感的基本概念和基础 、
不 同 温 度 的 黑 体 辐 射
1、遥感的基本概念和基础 、
遥感技术就是通过观测电磁波，从而判断和分析地表 的目标以及现象。这当中最重要的一个基础就是地物的
电磁波特性，即“一切物体，由于其种类和环境条件不
同，因而具有反射和辐射不同波长的电磁波的特性”。 换句话说，遥感是一种利用物体反射或辐射电磁波的固 有特性，通过观测电磁波、识别物体以及物体存在环境 条件的技术。 观测电磁波的装置是传感器。
1、遥感的基本概念和基础 、
影响地物波谱特性的因素包括： 影响地物波谱特性的因素包括：
太阳位置：太阳高度角和方位角； 传感器位置：传感器的观测角和方位角； 地理位置：太阳高度角和方位角；地理景观；海拔高度； 大气透明度等都不同； 地物本身的变异：如植物病害，如图； 地物的含水量，如图 时间的变化，如图 植物生长期的变化，如图 各种随机因素的影响，如图
1、遥感的基本概念和基础 、
太阳辐射（即太阳光）和地球辐射是遥感过程地物
反射电磁波的主要来源。 太阳光通过大气照射到地面，经过地物反射后返回，再 经过大气到达传感器。这时传感器探测到的辐射强调与太 阳光到达地球大气上空的辐射强度相比，已经有了很大的 变化（大气吸收、大气散射、大气窗口及折射等）。因此， 在分析识别地物及其环境时需要考虑这些因素。 同样，地球作为辐射源的辐射特性和地球作为太阳辐射 的接收者的反射特性，都是分析识别地物及其环境时需要 考虑的因素。
3、遥感成像与遥感图像特征 、
遥感成像主要分为两种，即摄影成像和扫描成像。
摄影成像：摄影是通过成像设备获取物体的影像技术。
传统摄影是依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记 录物体影像。数字摄影则通过放置的焦平面的光敏元件， 经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。依据探测波 长的不同，又可分近紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、 多光谱摄影等。
4、遥感信息的获取和监测系统 、
遥感信息的获取和监测系统主要包括五个部分： 控制中心 跟踪站 地面接收站 数据处理中心 遥感基础研究中心
4、遥感信息的获取和监测系统 、
4、遥感信息的获取和监测系统 、 控制中心
是整个卫星系统的大脑，监测和指挥卫星的运行； 制定卫星及传感器每天的日程； 控制和协调全系统的正常工作。 美国陆地卫星控制中心位于东海岸马里兰州。 法国SPOT卫星的控制中心设在法国南部城市图鲁兹市 郊国家空间研究中心。 我国卫星控制中心设在西昌地区。
2、遥感平台 、
气象卫星主要用于天气分析、气象预报、气候研究、
气候变迁以及其他资源环境研究。 气象卫星分极地太阳同步轨道和地球同步轨道两种。前 者每天由南向北绕地球运转，对整个地球进行观测；后者 则对某一固定地区观测。 气象卫星具有短周期重复观测、成像面积大、连续、实 时性强和成本低等特点。 全球气象卫星主要有： 静止卫星：日本（GMS）、美国（SMS/GOES）、 欧洲空间局（Meteosat）、俄罗斯（COMS）、中国 （风云1号，1988、1990年） 极地卫星：美国（NOAA系列）、俄罗斯（Meteop 系列）、中国（风云2号，1997年）
2、遥感平台 、
航天遥感中应用最广、最深入的就是陆地卫星，其应 用几乎涉及地学和国民经济的各个领域。 主要的陆地卫星包括： 美国的陆地卫星系列（Landsat） 法国的SPOT卫星 中国的资源一号卫星 其他陆地卫星
2、遥感平台 、
Landsat系列卫星 系列卫星
1972年7月23日美国发射第一颗地球资源卫星ERTS-1； 1975年发射ERTS-2，改名Landsat-2； 1978年发射Landsat-3； 1982年在Landsat1-3的基础上改进设计并发射Landsat-4； 1984年发射Landsat-5； 1993年发射Landsat-6卫星，上天后由于故障陨落； 1999年发射Landsat-7。 Landsat系列卫星的运行特点是近圆形、近极地、与太阳 同步、可重复轨道等。目前，只有Landsat-5和Landsat-7仍 在运转工作。
2、遥感平台 、
SPOT 4
SPOT卫星外观
SPOT 5
2、遥感平台 、
1999年10月14日，我国第一颗地球资源遥感卫星—— 资源一号卫星（又称中巴地球资源卫星， China-Brazil Earth Resource Satellite，CBERS ）在太原卫星发射中 心成功发射。 资源一号卫星的轨道是太阳同步极地轨道，高度 778km，倾角98.5°；运行周期100.26min；重复时间26 天（373圈）。所携带的传感器最高空间分辨率是19.5m。
1、遥感的基本概念和基础 、
遥感的物理基础是电磁学。其中几个重要的概念就是： 电磁波：当电磁振荡进入空间，在空间中传播时，就 形成了电磁波。 电磁波谱：将电磁波在真空中传播的波长或频率，按 递增或递减的顺序排列，就构成了电磁波谱。 电磁辐射：一切物体都能产生电磁波并发射出去，是 辐射源。同时也能够吸收和反射其他物体的辐射。 黑体：能够吸收全部入射辐射能量的物体称绝对黑体。 黑体辐射：绝对黑体是最有效的辐射体，其辐射度随 温度T的增加而迅速加大；辐射度的峰值波长随温度的增 加向短波方向移动，如图。
3、遥感成像与遥感图像特征 、
遥感图像是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测 目标的信息载体。通过遥感图像，人们希望获得三个方面 的信息：目标地物的大小、形状及空间分布特点；目地物 的属性特点；目标地物的变化动态特点。为此，可将遥感 图像归纳为三个方面的特征，即几何特征、物理特征和时 间特征，其表现参数为： 空间分辨率：象素所代表的地面范围。 波谱分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱时能分 辩的最小波长间隔，间隔越小，分辨率越高。 辐射分辨率：传感器在接收波谱信号时能分辩的最 小辐射度差。 时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔。