遥感技术基础ppt课件
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气球 遥感用汽车
遥感用艇上船节回顾
TM 的波谱段和遥感意义
上节回顾 LANDSAT-7: 增加勒15米的全色波段，热红外波段分辨率提高到60米。
HRV的波谱设计
1） 全色波段 0.51～0.73微米，10米，6000个CCD
2）多光谱波段， 20米，3*3000个CCD 0.500～0.590微米： Green 0.610～0.680微米： Red 0.790～0.890 微米： Near-Infrared
（2）扫描成像方式的空间分辨率
瞬时视场：扫描成像过程中一个光敏探测元件通过望远 镜系统投射到地面上的直径或者边长。
IFOV H S f
S: 探测元件的边长 H: 遥感平台的航高
f : 望远镜系统的焦距
S f
H
IFOV
1) 空间分辨率/地面分辨率
（3）地面分辨率
图象能够分辨地面要素的能力，或者在图象上能够分辨最 小地物的实际尺寸或面积。
3）彩色合成（续）
假彩色合成（False color composition;Pseudocolor） 近似真彩色合成 (Natural color composition)
练习 假彩色合成： 4R5G3B 近似真彩色合成：5R4G3B
三、软件介绍
ENVI的基本窗口 主要功能 主要特色
6 得到的数据对不对？
简单的办法是先看看 头文件
比如 TM 数据的头文件，记录有： a) 数据的宽度和高度；b) 中心点的经纬度； c) 太阳的高度角；d) 太阳天顶角；e) 空间分辨率； f) 有那些波段；Bands present = 1234567 g) 还有其它一些地图投影方面的信息。
各种卫星数据的文件头是不同的，有的是ASCII文 件，但大部分都是以BINARY格式记录的，需要使用软件。
商业公司也成为遥感数据的一个重要来源。 网上查询
3 要什么？ 能要什么？
1）根据自己的研究主题，确定遥感数据。 是航空的？ 航天？
2）根据自己的硬件和软件环境，确定数 据的格式，数字化的？ 光学的？
3）根据自己的财力确定
4 如何具体断定需要什么数据？
不仅对各自的专业领域熟悉以外，还需 要了解遥感数据的几个重要概念。
1）摄影方式：
Rg M Rs
2）扫描方式：
M:比例尺的分母；Rs：几何分辨率
Rg 2 2 IFOV
练习
SPOT-HRV全色波段的探测元件长度为13um; 焦距为1m; 轨道高度为822km; 计算：
（1）地面的瞬时视场 （2）计算地面分辨率
1) 空间分辨率/地面分辨率
（4）瞬时视场的倾斜 注意：扫描成像的瞬时视场与扫描的方向变化有关。
技术上改进探测元件以外，实际工作中考虑 较高空 间分辨率的图像（例如SPOT-HRV-PAN）和较高光谱分辨 率的图像(例如LANDSAT-TM)进行图像融合，去其共同长 处，避其弱点，达到既要清晰，又要彩色丰富。
3）时间分辨率
也叫卫星的覆盖周期、重访周期。
重复获得同一地区的最短时间间隔。（注意和卫星运行周期的区别） 用途：注意研究对象的时间序列的变化。
设计时考虑的4点： 植被、水体、土壤、与TM的兼容性等
上节回顾 SPOT—4 的遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识
别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。
遥感影像网址
1，/apod 2，/ 3，/ 4，/ 5, /
垂直方向的瞬时视场 ： H 0 H 0 S
f
航线平行方向的瞬时视场 航线垂直方向的瞬时视场
'
H
H0 cos
sec
'' H sec (sec )2
为扫描倾角
1) 空间分辨率/地面分辨率
4 ） 瞬 时 视 场 的 倾 斜 （ 续 ）
二、彩色原理
1）加色法 2）减色法 3）彩色合成
1）加色法
三原色：任何一种单色光不能通过其它两种混合而成。
即红、绿、蓝。如图
两种原色按照等量叠加得到一种
补色。
三原色等量叠加得到 白光。
如果两种色光叠加后得到 白光 （黑光），则称这两种色为互补 色。
非互补色不等量叠加得到两者之 间的中间色。
红（多）＋ 绿（少）＝ 橙色
四、课后作业
1）作业说明 2）要求与评分标准 3）提示和考核要点
1）作业说明
作业的数据为LANDSAT-TM数据，是从大 鹏湾幅遥感影像上裁取的，
共7个波段。但是波段的顺序被打乱了。 作业满分为6分。 3周之内提交。
2）作业要求与评分标准
1）打开图像 (0分) 2）从中裁取一块512×512的图像 (1分) 3）进行近似真彩色合成 (1分) 4) 作业提交 一幅彩色的BMP图象(1分) 5) 并提供一段不超过100字的简要文字说
1) 空间分辨率/地面分辨率 2）时间分辨率 3）光谱分辨率
1) 空间分辨率/地面分辨率
（1） 摄影成像方式的空间分辨率 取决于物镜分辨率、大气影响、和感光材料的分辨率。
1 1 11
Rs 2 Rm 2 Rf 2 Rg 2
常用线对/毫米等 dpi的平等表示。
1) 空间分辨率/地面分辨率
2）中等分辨率遥感卫星数据
（1） LANDSAT-MSS（美国）影像 （2） LANDSAT-TM/ETM（美国）影像 （3） SPOT-HRV（法国）影像 （4） CBRS(中巴的资源卫星 )
3 低分辨率遥感卫星数据
气象卫星是空间分辨率（清晰度）相对 较低的卫星采集（"摄像"）系统，它们 就是每天电视气象预报时的"气象卫星云 图"，广泛应用于宏观观测的对象，如： 气象预报和观测海洋表面深度海浪、海 冰等。
明，内容包括A.说明图象的波段顺序;B.参 与彩色合成的各个波段分别赋予了什么颜 色。（3分） * BAND 6 错 扣 1分；* BAND 4 错 扣
1分
3）作业提示和考核要点
1，常见地物的反射光谱曲线 2，彩色合成原理 3，软件的几个常见功能（图像彩色
合成、图像裁减、文件另存、图像连 接、图像波谱曲线观察、图像灰度值 的观察等）
（1）NOAA气象卫星影像
（2）中国风云2号卫星影像
2 到那儿去找？
2.1 航空遥感数据
建国以来，航空照片已经覆盖全国各地，数目达数百 万张。这些数据主要存在各省的测绘部门。不仅有历 史的照片，而且近年来，随着数字化潮流的风起云涌， 数字地球的日益热火，新的一轮测绘工作已经开始。 例如 河南省1：1万测图等。
上节回顾
本节主要内容
一、遥感数据的选购 二、彩色合成原理 三、软件 四、作业安排
一、遥感数据的选购
1 有什么样的数据？ 2 到那儿去找？ 3 要什么？ 能要什么？ 4 如何具体断定需要什么数据？ 5 具体要那块数据？那个时间的数据？ 6 得到的数据对不对？
1 有什么样的数据
1） 高分辨率卫星数据 2） 中分辨率卫星数据 3） 低分辨率卫星数据 4） 航空遥感数据
EROS(以色列)影像 空间分辨率为1m（米）。
2）中等分辨率遥感卫星数据
空间分辨率一般在80m（米）-10m（米）左右， 卫星一般在700km－- 900km（千米）的近极 地太阳同步轨道上运行。而重复（更新）覆盖 同一地区的时间间隔为几天至几十天等。
它们广泛用于资源调查、环境和灾害监测、农 业、林业、水利、地质矿产和城建规划等近50 个行业和领域。
（1）美国空间影像公司的 IKONOS影像（续）
数据报价
价格随着市场波动，仅供参考。
（2）SPIN-2(俄国)影像
（3）美国QUICKBIRD
（4）其它高分辨率数据
BhasKara-1，-2(印度)影像 空间分辨率为5.8m。 （IRS系列）IRS-
P6 ： 空 间 分 辨 率 为 2.5m 。
我国从70年代起，进行了大量的航空遥感试验（天津、 长春、云南腾冲、南京、太原、洞庭湖、珠江口等）， 积累了一些资料，可以这些试验的主办单位去查询。
2 到那儿去找？
2.2 航天遥感数据 国土资源部遥感中心 （地质大学） 科学院航空遥感中心 科学院卫星地面站 （人民大学） 类似研究项目的单位 随着越来越多的商家开始涉足航天遥感数据的市场，
红（少）＋ 绿（多）＝ 黄绿色
2）减色法
一般用于颜料的配制、彩色 印刷、彩色相片的染印等。
颜料的颜色是由于染料选择 性吸收了白光中的某些波长，反 射出白光中未被吸收的色光而产 生。
黄 ＝ 白－蓝 ＝ 红＋绿 ＝ 黄
青 ＝ 白－红 ＝ 蓝＋绿 ＝ 青
三种颜料等量混合，白光中的 红、绿、蓝 全部被吸收，所以 呈现 黑色
比如说 1）自然规律的时间考虑 作物监测：农时，拔节期、氧化期、乳熟期 植被： 叶子展开、叶子开始黄枯 地质、土壤：不长庄稼
2）社会经济现象的时间考虑 城市研究：根据对城市的发展特点了解状况。 环境污染监测：立法前后、总量控制前后、 那次讲话？
5 具体要那块数据？那个时间 的数据？
1）网上查询（） 2 ） LANDSAT 卫 星 的 索 引 图 查 询 。 （演示图像）
遥感技术基础
1 遥感技术系统 2 遥感平台 3 遥感器 4 常见遥感器的性能指标
上节回顾
2 遥感平台
1.1 遥感平台的分类 1.2 简介航空和地面遥感平台 1.3 卫星平台
上节回顾
2.1 遥感平台的分类
空间运载工具
（航天遥感）
遥
感
平
空中运载工具
台
（航空遥感）
地面运载工具
卫星 宇宙飞船 航天飞机 飞机
2）光谱分辨率、辐射段宽度。
遥感器的工作波段在“大气窗口” 中间选择。根据理论 分析和实际经验效果相结合进行综合考虑。保证分类精度的情 况下放宽波谱段，以保证足够的辐射能量被遥感器记录接收和 下来。但不能有太多的重叠。
具体应用中。根据研究目的选择能够突出目标信息的波段。
（1）美国空间影像公司的 IKONOS影像
IKONOS卫星是由Space Imaging公司于1999年9月24日 发射的世界第一颗商用高分辨率成像卫星。 空间分辨率分为1m（米）和4m (米)两种。 像幅宽为11km（千 米）， 每日环绕地球飞行14圈， 即 每98分钟一圈，重复周期为3天。卫星距地球表面高度为 650km（千米）。 1景约相当于地面11km*11km（平方千米）的面积。
1）高分辨率数据
高分辨率（高清晰度）遥感卫星像片空 间分辨率一般为5m-10m左右，卫星一般 在距地600km（千米）左右的太阳同步 轨道上运行。
其影像广泛应用于精度相对较高的城市内部的绿化、交通、 污染、建筑密度、土地、地籍等的现状调查、规划、测绘 地图；大型工程选址、勘察、测图和已有工程受损监测等； 还可应用于农业、林业、灾害等领域内的详细调查和监测。
1）根据室内地物波谱曲线特征，直观地分析比较，根据差 异的程度，找出遥感器相应的工作波段；
2）利用数理统计方法，选择相关性小、方差大的图像。熵， 方差大，信息量大。
2）光谱分辨率、辐射分辨率
2）空间分辨率和光谱分辨率的矛盾
提高空间分辨率－>提高瞬时视场－>探测元件接受 到的辐射能量相应减少，降低了图像的辐射亮度等级。 提高光谱分辨率－>探测元件接受到的辐射能量相应减 少，降低了图像的辐射亮度等级。
3 ）彩色合成
合成方案：7R 4G 1B 水体：0 R + 0 G + 2 B = 2B 植被：15 R +50 G + 9 B = 9 W + 6 R + 41 G = 9 W + 6 Y + 35 G 土壤：50 R + 32 G +18 B = 18W + 32 R + 14 G = 18W + 14Y + 18 R
遥感用艇上船节回顾
TM 的波谱段和遥感意义
上节回顾 LANDSAT-7: 增加勒15米的全色波段，热红外波段分辨率提高到60米。
HRV的波谱设计
1） 全色波段 0.51～0.73微米，10米，6000个CCD
2）多光谱波段， 20米，3*3000个CCD 0.500～0.590微米： Green 0.610～0.680微米： Red 0.790～0.890 微米： Near-Infrared
（2）扫描成像方式的空间分辨率
瞬时视场：扫描成像过程中一个光敏探测元件通过望远 镜系统投射到地面上的直径或者边长。
IFOV H S f
S: 探测元件的边长 H: 遥感平台的航高
f : 望远镜系统的焦距
S f
H
IFOV
1) 空间分辨率/地面分辨率
（3）地面分辨率
图象能够分辨地面要素的能力，或者在图象上能够分辨最 小地物的实际尺寸或面积。
3）彩色合成（续）
假彩色合成（False color composition;Pseudocolor） 近似真彩色合成 (Natural color composition)
练习 假彩色合成： 4R5G3B 近似真彩色合成：5R4G3B
三、软件介绍
ENVI的基本窗口 主要功能 主要特色
6 得到的数据对不对？
简单的办法是先看看 头文件
比如 TM 数据的头文件，记录有： a) 数据的宽度和高度；b) 中心点的经纬度； c) 太阳的高度角；d) 太阳天顶角；e) 空间分辨率； f) 有那些波段；Bands present = 1234567 g) 还有其它一些地图投影方面的信息。
各种卫星数据的文件头是不同的，有的是ASCII文 件，但大部分都是以BINARY格式记录的，需要使用软件。
商业公司也成为遥感数据的一个重要来源。 网上查询
3 要什么？ 能要什么？
1）根据自己的研究主题，确定遥感数据。 是航空的？ 航天？
2）根据自己的硬件和软件环境，确定数 据的格式，数字化的？ 光学的？
3）根据自己的财力确定
4 如何具体断定需要什么数据？
不仅对各自的专业领域熟悉以外，还需 要了解遥感数据的几个重要概念。
1）摄影方式：
Rg M Rs
2）扫描方式：
M:比例尺的分母；Rs：几何分辨率
Rg 2 2 IFOV
练习
SPOT-HRV全色波段的探测元件长度为13um; 焦距为1m; 轨道高度为822km; 计算：
（1）地面的瞬时视场 （2）计算地面分辨率
1) 空间分辨率/地面分辨率
（4）瞬时视场的倾斜 注意：扫描成像的瞬时视场与扫描的方向变化有关。
技术上改进探测元件以外，实际工作中考虑 较高空 间分辨率的图像（例如SPOT-HRV-PAN）和较高光谱分辨 率的图像(例如LANDSAT-TM)进行图像融合，去其共同长 处，避其弱点，达到既要清晰，又要彩色丰富。
3）时间分辨率
也叫卫星的覆盖周期、重访周期。
重复获得同一地区的最短时间间隔。（注意和卫星运行周期的区别） 用途：注意研究对象的时间序列的变化。
设计时考虑的4点： 植被、水体、土壤、与TM的兼容性等
上节回顾 SPOT—4 的遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识
别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。
遥感影像网址
1，/apod 2，/ 3，/ 4，/ 5, /
垂直方向的瞬时视场 ： H 0 H 0 S
f
航线平行方向的瞬时视场 航线垂直方向的瞬时视场
'
H
H0 cos
sec
'' H sec (sec )2
为扫描倾角
1) 空间分辨率/地面分辨率
4 ） 瞬 时 视 场 的 倾 斜 （ 续 ）
二、彩色原理
1）加色法 2）减色法 3）彩色合成
1）加色法
三原色：任何一种单色光不能通过其它两种混合而成。
即红、绿、蓝。如图
两种原色按照等量叠加得到一种
补色。
三原色等量叠加得到 白光。
如果两种色光叠加后得到 白光 （黑光），则称这两种色为互补 色。
非互补色不等量叠加得到两者之 间的中间色。
红（多）＋ 绿（少）＝ 橙色
四、课后作业
1）作业说明 2）要求与评分标准 3）提示和考核要点
1）作业说明
作业的数据为LANDSAT-TM数据，是从大 鹏湾幅遥感影像上裁取的，
共7个波段。但是波段的顺序被打乱了。 作业满分为6分。 3周之内提交。
2）作业要求与评分标准
1）打开图像 (0分) 2）从中裁取一块512×512的图像 (1分) 3）进行近似真彩色合成 (1分) 4) 作业提交 一幅彩色的BMP图象(1分) 5) 并提供一段不超过100字的简要文字说
1) 空间分辨率/地面分辨率 2）时间分辨率 3）光谱分辨率
1) 空间分辨率/地面分辨率
（1） 摄影成像方式的空间分辨率 取决于物镜分辨率、大气影响、和感光材料的分辨率。
1 1 11
Rs 2 Rm 2 Rf 2 Rg 2
常用线对/毫米等 dpi的平等表示。
1) 空间分辨率/地面分辨率
2）中等分辨率遥感卫星数据
（1） LANDSAT-MSS（美国）影像 （2） LANDSAT-TM/ETM（美国）影像 （3） SPOT-HRV（法国）影像 （4） CBRS(中巴的资源卫星 )
3 低分辨率遥感卫星数据
气象卫星是空间分辨率（清晰度）相对 较低的卫星采集（"摄像"）系统，它们 就是每天电视气象预报时的"气象卫星云 图"，广泛应用于宏观观测的对象，如： 气象预报和观测海洋表面深度海浪、海 冰等。
明，内容包括A.说明图象的波段顺序;B.参 与彩色合成的各个波段分别赋予了什么颜 色。（3分） * BAND 6 错 扣 1分；* BAND 4 错 扣
1分
3）作业提示和考核要点
1，常见地物的反射光谱曲线 2，彩色合成原理 3，软件的几个常见功能（图像彩色
合成、图像裁减、文件另存、图像连 接、图像波谱曲线观察、图像灰度值 的观察等）
（1）NOAA气象卫星影像
（2）中国风云2号卫星影像
2 到那儿去找？
2.1 航空遥感数据
建国以来，航空照片已经覆盖全国各地，数目达数百 万张。这些数据主要存在各省的测绘部门。不仅有历 史的照片，而且近年来，随着数字化潮流的风起云涌， 数字地球的日益热火，新的一轮测绘工作已经开始。 例如 河南省1：1万测图等。
上节回顾
本节主要内容
一、遥感数据的选购 二、彩色合成原理 三、软件 四、作业安排
一、遥感数据的选购
1 有什么样的数据？ 2 到那儿去找？ 3 要什么？ 能要什么？ 4 如何具体断定需要什么数据？ 5 具体要那块数据？那个时间的数据？ 6 得到的数据对不对？
1 有什么样的数据
1） 高分辨率卫星数据 2） 中分辨率卫星数据 3） 低分辨率卫星数据 4） 航空遥感数据
EROS(以色列)影像 空间分辨率为1m（米）。
2）中等分辨率遥感卫星数据
空间分辨率一般在80m（米）-10m（米）左右， 卫星一般在700km－- 900km（千米）的近极 地太阳同步轨道上运行。而重复（更新）覆盖 同一地区的时间间隔为几天至几十天等。
它们广泛用于资源调查、环境和灾害监测、农 业、林业、水利、地质矿产和城建规划等近50 个行业和领域。
（1）美国空间影像公司的 IKONOS影像（续）
数据报价
价格随着市场波动，仅供参考。
（2）SPIN-2(俄国)影像
（3）美国QUICKBIRD
（4）其它高分辨率数据
BhasKara-1，-2(印度)影像 空间分辨率为5.8m。 （IRS系列）IRS-
P6 ： 空 间 分 辨 率 为 2.5m 。
我国从70年代起，进行了大量的航空遥感试验（天津、 长春、云南腾冲、南京、太原、洞庭湖、珠江口等）， 积累了一些资料，可以这些试验的主办单位去查询。
2 到那儿去找？
2.2 航天遥感数据 国土资源部遥感中心 （地质大学） 科学院航空遥感中心 科学院卫星地面站 （人民大学） 类似研究项目的单位 随着越来越多的商家开始涉足航天遥感数据的市场，
红（少）＋ 绿（多）＝ 黄绿色
2）减色法
一般用于颜料的配制、彩色 印刷、彩色相片的染印等。
颜料的颜色是由于染料选择 性吸收了白光中的某些波长，反 射出白光中未被吸收的色光而产 生。
黄 ＝ 白－蓝 ＝ 红＋绿 ＝ 黄
青 ＝ 白－红 ＝ 蓝＋绿 ＝ 青
三种颜料等量混合，白光中的 红、绿、蓝 全部被吸收，所以 呈现 黑色
比如说 1）自然规律的时间考虑 作物监测：农时，拔节期、氧化期、乳熟期 植被： 叶子展开、叶子开始黄枯 地质、土壤：不长庄稼
2）社会经济现象的时间考虑 城市研究：根据对城市的发展特点了解状况。 环境污染监测：立法前后、总量控制前后、 那次讲话？
5 具体要那块数据？那个时间 的数据？
1）网上查询（） 2 ） LANDSAT 卫 星 的 索 引 图 查 询 。 （演示图像）
遥感技术基础
1 遥感技术系统 2 遥感平台 3 遥感器 4 常见遥感器的性能指标
上节回顾
2 遥感平台
1.1 遥感平台的分类 1.2 简介航空和地面遥感平台 1.3 卫星平台
上节回顾
2.1 遥感平台的分类
空间运载工具
（航天遥感）
遥
感
平
空中运载工具
台
（航空遥感）
地面运载工具
卫星 宇宙飞船 航天飞机 飞机
2）光谱分辨率、辐射段宽度。
遥感器的工作波段在“大气窗口” 中间选择。根据理论 分析和实际经验效果相结合进行综合考虑。保证分类精度的情 况下放宽波谱段，以保证足够的辐射能量被遥感器记录接收和 下来。但不能有太多的重叠。
具体应用中。根据研究目的选择能够突出目标信息的波段。
（1）美国空间影像公司的 IKONOS影像
IKONOS卫星是由Space Imaging公司于1999年9月24日 发射的世界第一颗商用高分辨率成像卫星。 空间分辨率分为1m（米）和4m (米)两种。 像幅宽为11km（千 米）， 每日环绕地球飞行14圈， 即 每98分钟一圈，重复周期为3天。卫星距地球表面高度为 650km（千米）。 1景约相当于地面11km*11km（平方千米）的面积。
1）高分辨率数据
高分辨率（高清晰度）遥感卫星像片空 间分辨率一般为5m-10m左右，卫星一般 在距地600km（千米）左右的太阳同步 轨道上运行。
其影像广泛应用于精度相对较高的城市内部的绿化、交通、 污染、建筑密度、土地、地籍等的现状调查、规划、测绘 地图；大型工程选址、勘察、测图和已有工程受损监测等； 还可应用于农业、林业、灾害等领域内的详细调查和监测。
1）根据室内地物波谱曲线特征，直观地分析比较，根据差 异的程度，找出遥感器相应的工作波段；
2）利用数理统计方法，选择相关性小、方差大的图像。熵， 方差大，信息量大。
2）光谱分辨率、辐射分辨率
2）空间分辨率和光谱分辨率的矛盾
提高空间分辨率－>提高瞬时视场－>探测元件接受 到的辐射能量相应减少，降低了图像的辐射亮度等级。 提高光谱分辨率－>探测元件接受到的辐射能量相应减 少，降低了图像的辐射亮度等级。
3 ）彩色合成
合成方案：7R 4G 1B 水体：0 R + 0 G + 2 B = 2B 植被：15 R +50 G + 9 B = 9 W + 6 R + 41 G = 9 W + 6 Y + 35 G 土壤：50 R + 32 G +18 B = 18W + 32 R + 14 G = 18W + 14Y + 18 R