第4章 遥感技术系统
遥感
第一章本章思考题：1.遥感概念2.遥感探测系统包括3.与传统对地探测手段比较，遥感的特点？举例说明4.遥感的分类？分类依据？遥感：不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息，经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分遥感特点:1.大面积的同步观测——瞬时信息获取范围如一幅Landsat图像，覆盖面积185 km×185 km，在5~6 min内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。
所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限制。
2.时效性——同一地区信息获取的重复周期遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，监测地球上许多事物的动态变化。
一般地球资源卫星8~9天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查需要花费大量的人力和物力，且周期很长。
因此，遥感方法具有很好的时效性。
遥感在天气预报、火灾和水灾监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时效性优势。
3.信息的综合性和可比性遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际状况，数据综合性很强。
同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性。
4.经济性——与传统信息获取手段相比从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。
如Landsat卫星的投入与效益比估计为1:80 。
5.局限性——相对于整个电磁波谱段而言信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。
数据的挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。
遥感分类：1)按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感2)按传感器的探测波段分类：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感3)按工作方式分类：主动遥感和被动遥感成像遥感和非成像遥感4)按应用领域分类：大的研究领域具体应用领域结论：电磁辐射理论是遥感的物理基础。
遥感技术及其应用
遥感技术就是在这个原理的基础上发展起的。
树木
水体
草丛
路面 裸露的H地表
建筑物
4
3.遥感技术的发展
阅读
人类早期遥感活动的“遥感平台”曾经使用风筝、 鸽子等，为后来的航空遥感提供了思路。
H
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国际空间站
遥感卫星
法国 SPOT-4卫星
我国神舟号飞船
总结：遥感技术是随着工作平台、传 感器和探测器的发展而发展的。
简化工作过程为：
H
8
6.遥感影像的种类和判读方法：
遥感影像分为黑白影像和彩色影像两种。
H
9
（1）黑白影像：各物体的灰度不同。
林地与草地
草地和林地颜两色层较H别深墅区，建筑物为灰白色。10
（2）彩色影像包括真彩色和假彩色
真彩色：相片的色彩与天然实物的色彩十分接近。
H
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假彩色：底片为非可见光波段相片，由人工根据需要添加颜色合成， 与天然实物色彩不同。
最 关 键 装 置
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遥感平台
遥感平台 静止卫星 圆轨道卫星 （地球观测卫 星） 小卫星
航天飞机
天线探空仪
高高度喷气机
高度
目的·用途
36,000km 定点地球观测
500km— 1,000km
定期地球观测
400km左右 各种调查
240km— 不定期地球观测
350km
空间实验
100m— 100km
各种调查 （气象等）
林业遥感等
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航空遥感和航天遥感
H
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航天遥感、航空遥感、近地遥感比较
航天遥感
航空遥感
近地遥感
遥感 平台 及高
遥感概论
Definition of Remote Sensing
The Experts say "Remote Sensing is …" • Group of techniques for collecting image or other forms of data about an object from measurements made at a distance from the object, and the processing and analysis of the data.
二、遥感技术的特点
➢ 多时相性
重复探测，有利于进行动态分析。
Las Vegas, 1972
Las Vegas, 1992
Las Vegas, 1986
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二、遥感技术的特点
➢ 多时相性
重复探测，有利于进行动态分析。
1986
1992
2002
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三、遥感的分类
1. 按照遥感的工作平台分类： ➢ 地面遥感、航空遥感、航天遥感。
分析判断
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四、遥感技术系统
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The process of remote sensing
1. Energy Source or Illumination 照度(A) - the first requirement for remote sensing is to have an energy source which illuminates or provides electromagnetic energy to the target of interest. 2. Radiation and the Atmosphere (B) - as the energy travels from its source to the target, it will come in contact with and interact with the atmosphere it passes through. This interaction may take place a second time as the energy travels from the target to the sensor.
遥感知识点
一、遥感的概念1、遥感（Remote Sensing)：不接触地物，从远处把目标地物的电磁波特征记录下来，通过分析揭示地物的特征性质及其变化的综合性探测技术。
2、遥感的定义广义遥感——无接触的远距离探测狭义遥感——不与探测目标接触，记录目标的电磁波特性遥感不同于遥测（telemetry）和遥控（remote control），但需要综合运用遥测和遥控技术。
3、几个重要的概念传感器：又名遥感器，是指远距离感测地物环境辐射或反射电磁波的仪器。
遥感平台：遥感中搭载传感器的工具称为遥感平台，按高度可分为地面平台、航空平台、航天平台。
二、遥感技术的特点宏观性、综合性、多波段性（全天候）、多时相性（动态分析）三、遥感的分类按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。
按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感四、遥感技术系统1、定义：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。
包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的记录与传输、信息的处理和信息的应用五大部分2、遥感技术系统的组成遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。
遥感信息获取：中心工作。
遥感平台和传感器。
信息的记录与传输：遥感信息处理：处理的原因遥感信息应用四、遥感技术系统1、遥感发展概况与展望Remote Sensing 的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，1961年正式通过。
遥感发展的三个阶段：萌芽阶段、航空遥感阶段、航天遥感阶段（气球、风筝、信鸽姿态不定，均不是理想的遥感平台）航空遥感阶段1903年航天遥感阶段1957年2、我国遥感发展概况50年代航空摄影和应用工作。
60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。
遥感的基本原理及技术特点
遥感的基本原理及技术特点一、基本概念遥感一词来源于英语“Remote Sensing”，其直译为“遥远的感知”，时间长了人们将它简译为遥感。
遥感是20世纪60年代发展起来的一门对地观测综合性技术。
自20世纪80年代以来，遥感技术得到了长足的发展，遥感技术的应用也日趋广泛。
随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断深入，未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用。
关于遥感的科学含义通常有广义和狭义两种解释: 广义的解释: 一切与目标物不接触的远距离探测。
狭义的解释: 运用现代光学、电子学探测仪器，不与目标物相接触，从远距离把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析、解译揭示出目标物本身的特征、性质及其变化规律。
遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。
现已成为一个从地面到高空的多维、多层次的立体化观测系统。
研究内容大致包括遥感数据获取、传输、处理、分析应用以及遥感物理的基础研究等方面。
遥感技术系统主要有：①遥感平台系统，即运载工具。
包括各种飞机、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车等；②遥感仪器系统。
如各种主动式和被动式、成像式和非成像式、机载的和星载的传感器及其技术保障系统；③数据传输和接收系统。
如卫星地面接收站、用于数据中继的通讯卫星等；④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；⑤数据处理系统。
用于对原始遥感数据进行转换、记录、校正、数据管理和分发；⑥分析应用系统。
包括对遥感数据按某种应用目的进行处理、分析、判读、制图的一系列设备、技术和方法。
遥感技术系统是一个非常庞杂的体系。
对某一特定的遥感目的来说，可选定一种最佳的组合，以发挥各分系统的技术优势和总体系统的技术经济效益。
二、系统的组成遥感是一门对地观测综合性技术，它的实现既需要一整套的技术装备，又需要多种学科的参与和配合，因此实施遥感是一项复杂的系统工程。
根据遥感的定义，遥感系统主要由以下四大部分组成：1、信息源信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。
遥感技术系统名词解释
遥感技术系统名词解释
遥感技术指的是利用卫星、飞机、无人机等载体获取地球表面信息的一种技术。
它通过接收、记录和解译从大气中反射或辐射回来的电磁能量，以获得关于地球表面特征和变化的信息。
遥感技术可以对地表进行高分辨率的观测，不受地理或气象条件的限制，有着广泛的应用。
遥感图像是遥感技术获取的信息的形象展示，主要分为光学图像和雷达图像两
种类型。
光学图像通过感光元件记录可见光、红外线等波段的辐射，能够提供丰富细节的地物信息；而雷达图像则是利用雷达系统对地球进行微波辐射的发射和接收，可以在夜晚、云层下以及烟尘中获取数据，对地物高度和形态有较好的解析能力。
遥感技术系统包括遥感平台和遥感数据处理系统。
遥感平台包括卫星、飞机、
无人机等遥感载体，它们携带传感器进行数据采集，可以覆盖大范围的地表。
遥感数据处理系统是对获取到的数据进行预处理、分类、解译和分析的过程。
通过数学模型和算法，可以将遥感图像转换为可用的地理信息，如土地利用、植被分布、水资源等。
这些信息对于环境监测、城市规划、农业管理等领域具有重要的应用价值。
总结来说，遥感技术是一种通过卫星、飞机等载体获取地球表面信息的方法，
而遥感图像是通过光学或雷达等传感器获取的图像数据。
遥感技术系统包括遥感平台和遥感数据处理系统，通过对数据的采集和处理，可以得到有关地球表面的有用信息。
这些信息在农业、环境监测和城市规划等领域有着广泛的应用。
红外遥感
(5)热探测器所获得的物体发射辐射信息包含 了两个重要的信息，即物体的温度以及表示物 体辐射能力的比辐射率。温度与比辐射率的分 离是热红外遥感的一个难点。
(6)热红外遥感图像的空间分辨率一般低于可 见光—近红外遥感图像，因此“混合像 元”(非同温像元)的问题，显得相当突出。
4.2 热辐射原理
4.2.1 黑体辐射规律
(2)热红外信息，还受地球表层热状况的影响，比 如风速、风向、空气温度、湿度等微气象参数，土 壤水分、组成、结构等土壤参数，植物覆盖状况、 地表粗糙度、地形地貌等多种因素影响。 (3)地物本身的热过程是复杂的。 地物从热辐射的能量吸收(增温)到能量发射(降温)， 存在着一个热储存和热释放过程。这个过程不仅与 地物本身的热学性质(热传导率、热容量、热惯量 等)有关，还与环境条件等多因素有关。整个热过 程存在着“滞后”效应，要定量表达这一过程，是 相当复杂的。
第四章 热红外遥感
4.1 概 述
1．大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是 透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，可以 使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是 由于这个特点，热红外成像技术军事上提供了先进的夜视装备并为飞机、舰艇和坦克 装上了全天候前视系统。这些系统在海湾战争中发挥了非常重要的作用。
• 普朗克(Planck)定律给出了黑体辐射的出射 度与温度、波长的定量关系。 • 维思(wien)位移定律给出了黑体的发射峰值 波长与温度的定量关系，指出随着黑体温 度的增加、发射峰值波长减小，两者呈反 比关系 。 • 斯特藩—玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 数学描述了随着黑体温度的增加，总发射 辐射也增加，即黑体的辐射强度与温度的4 次方成正比。
遥感技术系统及其技术原理是什么
遥感技术系统及其技术原理是什么？试举例说明其农业应用。
概念：遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线结目标进行探测和识别的技术。
例如航空摄影就是一种遥感技术。
人造地球卫星发射成功,大大推动了遥感技术的发展。
现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。
完成上述功能的全套系统称为遥感系统,其核心组成部分是获取信息的遥感器。
遥感器的种类很多,主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成象光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。
传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。
信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。
遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。
它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。
任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。
航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。
把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。
把遥感器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。
完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。
航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。
航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。
因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。
例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等遥感技术系统包括：信息源即波谱特征 spectrum feature、信息的获取 Information obtain、信息的接收 Receive、信息的处理 Processing（辐射校正、姿态校正、几何校正、增强处理等）、信息的应用 applying空间信息获取系统地球表面地物目标空间信息获取主要由遥感平台、遥感器等协同完成。
遥感平台 (Platform for Remote Sensing ) 是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等。
遥感技术地理信息系统
环境监测
遥感技术可监测大气污染、 水污染和土壤污染等环境问 题，为环境保护提供数据支 持。
资源调查
遥感技术可用于土地资源、 水资源、森林资源等调查， 为资源管理和规划提供基础 数据。
城市规划
遥感技术可提供城市空间布 局、建筑分布和交通状况等 信息，为城市规划提供决策 支持。
灾害监测
遥感技术可实时监测地震、 洪涝、火灾等灾害，为灾害 救援和减灾工作提供信息支 持。
03
02
城市规划
用于城市发展、交通规划、环境监 测等。
环境保护
用于生态监测、环境影响评估等。
04
03
CATALOGUE
遥感技术与地理信息系统的结合
遥感数据在地理信息系统中的应用
遥感数据提供地理信息系统的空间数据
01
遥感技术通过卫星、飞机等平台获取地球表面的高分辨率图像
，为地理信息系统提供丰富的空间数据源。
遥感技术地理信息 系统
目录
• 遥感技术概述 • 地理信息系统概述 • 遥感技术与地理信息系统的结合 • 遥感技术在地理信息系统中的应用案例 • 地理信息系统在遥感数据处理中的应用案
例
01
CATALOGUE
遥感技术概述
遥感技术的定义
01
遥感技术：指通过非接触传感器 （如卫星、飞机、无人机等）获 取地球表面信息的技术。
人工智能技术将为遥感图像识别、目标检测等应用领域提供更强大的支持，提高遥感技术 与地理信息系统的智能化水平。
04
CATALOGUE
遥感技术在地理信息系统中的应用案例
城市规划与管理
城市规划
利用遥感技术获取城市空间信息 ，进行城市规划设计、评估和优 化，提高规划的科学性和合理性 。
《遥测遥感技术》课件
CONTENTS
遥测遥感技术概述遥测技术与系统遥感技术与系统遥测与遥感的融合技术遥测遥感技术的未来展望
遥测遥感技术概述
01
遥测遥感技术是一种通过非接触方式，远距离获取目标或环境数据的技术。
定义
具有远距离、非接触、快速、高精度、大面积覆盖等优势，为科学研究、资源调查、环境监测等领域提供了强大的技术支持。
城市规划与管理
遥测遥感技术为科学研究提供了大量高精度、高分辨率的数据，有助于深入了解地球环境和自然现象。
科学研究
20世纪初，遥测和遥感技术开始起步，主要应用于军事侦察和地图测绘。
20世纪中叶，随着卫星技术的发展，遥测遥感技术逐渐成熟，广泛应用于地球观测和资源调查。
21世纪初，随着无人机、高光谱成像等技术的发展，遥测遥感技术不断创新，应用领域更加广泛。
特点
遥测遥感技术广泛应用于土地、森林、水域等资源的调查，能够快速获取大范围的地物信息，为资源管理和规划提供依据。
资源调查
遥测遥感技术能够实时监测环境变化，如气象、水文、地震等自然灾害，为环境保护和灾害预警提供重要信息。
环境监测
遥测遥感技术能够获取城市空间布局、建筑分布、交通状况等数据，为城市规划和管理提供决策支持。
通过接收来自目标自身的辐射或者反射太阳光的电磁波进行遥感测量的方式。
利用卫星、航天飞机等航天器进行遥感测量的方式。
利用飞机、无人机等航空器进行遥感测量的方式。
主动遥感
被动遥感
航天遥感
航空遥感
用于接收和记录电磁波的设备，包括光学相机、红外相机、雷达等。
用于将遥感数据传输回地面的设备，包括卫星通信设备、数据链等。
传感器
传输设备
遥感原理与应用_第4章_3 遥感影像处理-遥感影像辐射处理
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传 感 器 校 正
L d s2 E0 cos
L为地物在给定波ain
和bias分别为传感器的增益和偏移量，从图像头文件中可以读取； ρ为 反射率（即表观反射率）；ds是日地天文单位距离；E0大气顶层的太
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SWJTU
绝对定标要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间
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传 感 器 校 正
的数量关系，该关系通常呈线性关系，建立该关系就是确定线性 关系中的系数及常数项，即定标系数。
K：传感器的增益；
Lmax：传感器达到饱和时所记录的辐射能量，即传感器记录 的最大能量；
Lmin：传感器探测并记录的最小能量；
Cmax：遥感图像中的最大值（如：对无符号8位类型数据，最 大值是255）。
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SWJTU
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传 感 器 校 正
探测元件响应度差异造成的影像色调不一致性
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SWJTU
DN值(从遥感器 得到的数字测 量值) 遥感器校正
• 光学系统特征(如边缘减光) • 光电变换系统的灵敏度特 征的偏差 • 遥感器系统的增减及偏差 相关系数(如Landsat TM和 MSS)
遥感复习考试资料及答案
然遥感考试资料第1章绪论名词解释：1、遥感：在不直接接触目标物的情况下，使用特定的探测仪器来接受目标物体的电磁波信息，再经过对信息的传输、加工、处理、判读，从而识别目标物体的技术。
❝2、遥感平台：：用来装载传感器的运载工具填空题：1、遥感平台的种类可分为航天平台、航空平台、地面平台三类。
2、按照传感器工作方式，遥感可以分为被动遥感、主动遥感两类。
3、遥感技术系统由：遥感平台、传感器、遥感数据接受与处理系统、遥感资料分析解译系统4个部分组成。
问答题：1、遥感的应用领域有哪些（至少举6类）？答：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感第2章遥感电磁辐射基础名词解释：❝1、电磁波:电磁波是在真空中或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波❝2、电磁波谱:按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列❝3、绝对黑体:对任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体❝4、绝对白体:反射所有波长的电磁辐射❝5、灰体:没有显著的选择吸收，吸收率虽然小于1，但基本不随波长变化的物体❝6、绝对温度：和热力学温度是同义词, 符号T单位K❝7、辐射温度：如果实际物体的总辐射出射度(包括全部波长)与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等则黑体的温度称为该物体的辐射温度❝8、光谱辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量❝9、大气窗口:通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段通常称为“大气窗口”❝10、发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
❝11、光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比❝12、光谱反射特性曲线:平面坐标曲线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率或者（在平面坐标上表示地物反射率随波长变化规律的曲线）填空题：1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由r玛射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。
第四章 定量遥感
正演模型
已知地表上每一类目标地物的固有波谱特征等参数 和大气各种参数，求出观测目标区域所有目标地物 的电磁波（反射）强度，成为正演建模问题，即前 向建模问题 正演建模是从遥感机理出发，用数学物理模型来描 述电磁波传播过程，揭示电磁波与地表物质之间相 互作用规律，在此基础上形成遥感信息模型。
反演模型
混合像元模型
混合像元模型的公式可以表示为，像元反射率是 所组成端元的反射率、各端元所占的面积比例以 及其他参数函数，即：
• 其中j=1,….n表示端元序号，ρ为反射率，a为面积 比例，x表示其他各种参数（可能不止1个）
遥感进一步发展亟待解决的问题
•
需要实现从定性到定量的过渡
√ 精度要求越来越高
不同的地面目标像元结 构不同，方向反射特征 就不同，产生形状不同 的BRDF。 若能从多角度遥感信号 中获得地表像元的 BRDF，就可以从中定 量提取地表像元的结构 参数信息。
混合模型
李小文等在1994年 发展了植被BRDF几何光学 与辐射传输几何模型，试图综合用几何光学模型 （GO）在解释树冠阴影和辐射传输模型（RT） 在解释对此散射上各自的优势。GORT在解释林 下辐照及总反射上比较成功，但当树冠浓密时， 有过高估计对此散射的各向同性的倾向，从而导 致偏亮阴影。
尺度效应研究应该根据定量遥感反演需求来确定不同 的空间尺度，着重研究不同尺度信息的空间异质性特 点 ，尺度变化对信息量、信息分析模型和信息处理结 果的影响，并进行尺度转换的定量描述。 尺度效应研究不同分辨率遥感图像之间的关系。
MODIS和ASTER 的像元尺度对比
尺度效应不是一个新的概念，但定量地学描述是地 学与其他学科交叉的基础，是遥感科学的关键。 国外尺度效应研究基本上仍停留在不同尺度上 同一种量的线性或非线性关系的经验研究水平 上，我们用几何光学模型来解释不通过尺度上量 的内涵的变化，量的性质的改变，以及物理定 律的适用性。
遥感原理与应用1-2章
Interpretation result
§4 遥感的应用
农业应用（精准农业）：农作物的 识别和品种划分
左:日本长野县盐尻市南部农作物的识别结果 紫-水稻, 黄-葡萄, 绿-梨, 蓝-大豆 右:长野市西北部农作物的识别结果 黄-苹果, 蓝-水稻 下:葡萄的相对长势，红色区长势相对较好
High
Low
§5 遥感专业名校（了解） 一、武汉大学遥感信息工程学院
李德仁院士
������ 张祖勋院士
������ 龚健雅院士
������ 史文中教授
������ 单 杰教授
§5 遥感专业名校
二、中国科学院遥感应用研究所 陈述彭院士、童庆禧院士、徐冠华院士、郭华东 研究员、李小文院士任所长
拥有遥感科学国家重点实验室、国家航天局 航天遥感论证中心、国家遥感应用工程技术研究 中心、国家环境保护卫星遥感重点实验室、遥感 卫星应用国家工程实验室五大国家级科研机构 。
分析应用软件：
ERDAS（美国） ENVI（美国）
PCI（加拿大）
Titan Image （中国） IRSA （中科院遥感所）
重点
§3 遥感的发展简况(一)
1962年在美国密歇根大学召开的第一次国 际环境遥感讨论会上，美国海军研究局的
Eretyn Pruitt（伊· 布鲁伊特）首次提出
“Remote Sensing”一词，会后被普遍采用 至今。
返回
主动遥感
被动遥感
返回
成像遥感
非成像遥感
返回
三 遥感的特点（了解）
航空与航天飞行器运行快、周期短， 视域范围大，具有宏观特性(…)。 由于探测距离远，传感器所获得的 可获得多时相数据。例如 Landsat 5每天环 不受地面条件限制 地面影像覆盖的空间范围较大。以美国 绕地球14.5圈，覆盖地球一遍所需时间仅 周期性：周期成像，有利于进行动态研究和环境 陆地卫星 5号（Landsat 5 ）为例，它距离 16天，而气象卫星的周期更短（ 1天或半 监测 (…)。 地表的高度是 705.3 km，对地球表面的 天）。 扫描宽度是185 km，一幅TM图像可以全 多源性：多平台、多时相、多波段 (多尺度) 部覆盖我国海南岛大小的面积。 遥感影像种类多样，多光谱影像、高光
《遥感导论》电子教案终稿新
《遥感导论》电子教案终稿新第一章：遥感基础1.1 遥感概述遥感的定义遥感的基本原理遥感的应用领域1.2 遥感技术系统遥感平台与传感器遥感数据类型与分辨率遥感数据获取与处理1.3 遥感数据产品与应用遥感数据的产品类型遥感数据的应用案例遥感数据的选择与评价第二章：遥感物理基础2.1 电磁波与光谱特性电磁波的基础知识光谱特性与波段选择光谱吸收与反射特性2.2 遥感传感器与光谱响应传感器的类型与工作原理光谱响应函数与数据模拟传感器参数与性能评价2.3 遥感图像的辐射校正与大气校正辐射校正的目的与方法大气校正的重要性与方法辐射校正与大气校正的实施步骤第三章：遥感图像处理与分析3.1 遥感图像预处理图像预处理的目的与方法图像配准与辐射校正图像增强与去噪声3.2 遥感图像分类与分割图像分类的原理与方法基于像素与基于对象的分类方法图像分割的目的与方法3.3 遥感图像的特征提取与信息提取特征提取的重要性与方法常用特征参数与指标信息提取的方法与技术第四章：遥感应用案例分析4.1 土地覆盖与植被监测土地覆盖分类与数据来源植被指数与监测方法土地覆盖变化分析与应用案例4.2 水资源监测与洪水预测水资源遥感监测方法洪水预测与监测技术水资源遥感应用案例分析4.3 城市规划与建设监测城市遥感监测技术城市规划与建设中的应用案例城市变化分析与评估第五章：遥感技术的发展趋势5.1 卫星遥感技术的发展新型遥感平台与传感器高分辨率遥感数据的应用卫星遥感数据的集成与共享5.2 激光雷达遥感技术激光雷达的原理与应用激光雷达遥感数据处理与分析激光雷达遥感技术的优势与挑战5.3 多源遥感数据融合与应用多源遥感数据的特点与融合方法多源遥感数据在地理信息系统中的应用多源遥感数据融合的未来发展趋势第六章：专题地图制图与遥感应用6.1 专题地图制图原理专题地图的概念与分类专题地图制图方法与流程遥感数据在专题地图制中的应用6.2 遥感影像地图编制遥感影像地图的类型与特点遥感影像地图编制方法与技术遥感影像地图的应用案例6.3 遥感技术与地理信息系统集成遥感与GIS集成的意义与优势遥感与GIS集成的方法与技术遥感与GIS集成应用案例分析第七章：环境监测与变化分析7.1 遥感在环境监测中的应用环境监测的基本概念与方法遥感技术在环境监测中的应用领域环境监测遥感数据的处理与分析7.2 土地利用变化分析土地利用变化的概念与监测方法遥感数据在土地利用变化分析中的应用土地利用变化趋势与驱动因素分析水资源遥感监测技术方法水资源变化分析与评估水资源遥感应用案例分析第八章：气候与气象遥感应用8.1 遥感在气候研究中的应用气候遥感监测的基本原理气候遥感数据类型与获取方法气候遥感数据的应用案例8.2 遥感气象观测与分析气象遥感监测的方法与技术气象遥感数据的处理与分析气象遥感应用案例分析8.3 气候模型与遥感数据集成气候模型的基本原理与类型遥感数据在气候模型中的应用气候模型与遥感数据集成的方法与技术第九章：生物地球化学与遥感应用9.1 生物地球化学与遥感关系生物地球化学的基本概念遥感技术在生物地球化学研究中的应用生物地球化学遥感应用案例分析植被遥感监测的基本原理与方法植被指数与植被参数遥感反演植被遥感应用案例分析9.3 土壤与水分遥感监测土壤遥感监测的基本原理与方法水分遥感监测技术与应用土壤与水分遥感应用案例分析第十章：遥感技术在科学研究中的应用10.1 遥感技术在地球科学中的应用遥感技术在地质调查与勘探中的应用遥感技术在地球物理场研究中的应用遥感技术在地球环境与气候变化研究中的应用10.2 遥感技术在生态学与应用遥感技术在生态系统监测与评估中的应用遥感技术在生物多样性保护中的应用遥感技术在生态灾害监测与预警中的应用10.3 遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业资源调查与监测中的应用遥感技术在农业灾害监测与预警中的应用遥感技术在农业产量估算与种植结构分析中的应用重点和难点解析重点环节：1. 遥感基本原理与技术系统2. 遥感数据产品与应用3. 电磁波与光谱特性4. 遥感图像的辐射校正与大气校正5. 遥感图像预处理6. 遥感图像分类与分割7. 遥感图像的特征提取与信息提取8. 土地覆盖与植被监测9. 水资源监测与洪水预测10. 城市规划与建设监测11. 遥感技术与地理信息系统集成12. 环境监测与变化分析13. 气候与气象遥感应用14. 生物地球化学与遥感应用15. 遥感技术在科学研究中的应用难点解析：1. 遥感基本原理与技术系统：理解遥感技术的工作原理以及不同传感器和平台的特点。
遥感的技术系统PPT课件
第三节 遥感的技术系统—遥感系统组成
2.传感器分类： ➢ 摄影成像：得到的象片信息量大，分辨率高；但由于受感光乳剂的限制，
工作波段为0.29m～1.40m，即近紫外、可见光、近红外短波段，而且只 能在晴朗的白天工作。 分幅式摄影机：一次曝光得到目标物一幅象片；
航空摄影焦距一般在150mm左右，航天摄影机一般大于300mm。 全景摄影机（扫描摄影机）：依结构和工作方式分为：
低空飞机：高度在地面上空2km以下，直升飞机最低可在10m左右。
中空飞机：高度在2km6km。
高空飞机：高度在12km30km
气球：低空气球（对流层）、高空气球（平流层，12km40km）
装载的传感器：摄影机、摄象机等多种传感器。
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第三节 遥感的技术系统—遥感系统组成
3.航天平台： 概念：位于海拔80km以上的遥感平台。 功能和特点：对地球进行宏观、综合、动态和快速的观测。
第三节 遥感的技术系统—遥感系统组成
图3-1 遥感系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成
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第三节 遥感的技术系统—遥感系统组成
1.传感器组成： ➢ 收集系统：收集来自目标的辐射，送往检测系统。在紫外线、可见光、 红外波段中，收集系统的主要元件是透镜或反射镜，在微波 中是微波天线。 ➢ 检测系统（探测系统）：将波谱转化为其它形成的能→电流、电压、化 学能等。其核心是感光胶片或光电敏感元件、固体敏感元件、 微波检波器等。 感光胶片：电磁辐射→化学能 其 它：电磁辐射→电流、电压等 ➢ 信号转化系统：将电流、电压信号放大，再转化为： 可见光，信号显示在屏幕上，即电光转化； 磁信号，信号记录在磁带上，即电磁转化。 ➢ 记录系统：记录前级送来的信号。 直接记录：将前一级的输出信号直接记录在胶片或荧光屏上。 间接记录：将信号记录在磁带上，以后用时将磁带回放，产生电信号， 再通过电光转化，显示图象。
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目录第4章遥感技术系统 (1)§4.1遥感平台 (1)4.1.1 地面平台 (1)4.1.2 航空平台 (2)4.1.3 航天平台 (2)§4.2遥感传感器 (4)4.2.1 传感器组成 (4)4.2.2 传感器的分类 (7)4.2.3 传感器的性能 (8)§4.3遥感数据的接收记录与处理系统 (10)4.3.1 地面接收站 (10)4.3.2 遥感数据处理中心 (11)4.3.3 遥感基础研究与应用中心 (12)第4章遥感技术系统遥感技术系统主要由遥感平台、传感器和遥感数据的接收、记录与处理系统组成。
§4.1 遥感平台遥感平台(Platform)是指装载遥感传感器的运载工具。
遥感平台的种类很多，按平台距地面的高度大体上可分为三类：地面平台、航空平台和航天平台。
在不同高度的遥感平台上，可以获得不同面积、不同分辨率、不同特点、不同用途的遥感图像数据。
在遥感应用中，不同高度的遥感平台可以单独使用，也可相互配合使用组成立体遥感观察网。
常见遥感平台见表4-1。
表4-1可应用的遥感平台4.1.1 地面平台置于地面上和水上的装载传感器的固定的或可移动的装置叫做地面遥感平台，包括三角架、遥感塔、遥感车等，高度一般在100m以下，主要用于近距离测量地物波谱和摄取供试验研究用的地物细节影像，为航空遥感和航天遥感作校准和辅助工作。
通常三角架的放置高度在0.75m～2.0m之间，在三角架上放置地物波谱仪、辐射计、分光光度计等地物光谱测试仪器，用以测定各类地物的野外波谱曲线；遥感车、遥感塔上的悬臂常安置在6～10m甚至更高的高度上，在这样的高度上对各类地物进行波谱测试，可测出地物的综合波谱特性。
为了便于研究波谱特性与遥感影像之间的关系，也可将成像传感器置于同高度的平台上，在测定地物波谱特性的同时获取地物的影像。
4.1.2 航空平台悬浮在海拔80km以下的大气（平流层、对流层）中的遥感平台叫做航空平台。
它包括飞机和气球两种。
航空平台具有飞行高度较低、地面分辨力较好、机动灵活、不受地面条件限制、调查周期短、资料回收方便等优点，应用非常广泛。
1 气球早在1858年，法国人就开始用气球进行航空摄影了。
气球是一种廉价的、操作简单的平台。
气球上可携带摄影机、摄像机、红外辐射计等简单传感器。
气球按其在空中的高度分为低空气球和高空气球两类：发送到对流层及其以下高度的气球称为低空气球，大多数可用人工控制在空中固定位置上进行遥感，其中用绳子拴在地面上的气球叫做系留气球，最高可升至地面上空5000m处；发送到平流层以上的气球称为高空气球，大多是自由漂移的，可升至12000～40000m高空。
2 飞机飞机是航空遥感的主要遥感平台，用于遥感的飞机有专门设计的，也有将普通飞机根据需要改装的。
航空遥感对飞机性能和飞行过程有特殊的要求：如航速不宜过快，稳定性能要好；续航能力强，有较大的实用升限；有足够宽敞的机舱容积；具备在简易机场起飞的能力及先进的导航设备等。
飞机遥感具有分辨率高、不受地面条件限制、调查周期短、测量精度高、携带传感器类型样式多、信息回收方便等特点，特别适用于局部地区的资源探测和环境监测。
按照飞机飞行高度不同，可分为低空飞机、中空飞机和高空飞机。
①低空飞机：飞机的飞行高度在距离地面2000m以下，利用它能够取得大比例尺、中等比例尺航空遥感图像。
直升飞机可以进行离地面10m以下的低空遥感；侦察飞机可以进行300m~500m的低空遥感；通常遥感试验在1000m～1500m的高度范围内进行。
②中空飞机：飞机的飞行高度在2000m～6000m之间，通常使用这类平台取得中小比例尺的航空遥感图像。
目前，大部分的航空遥感都在这一高度范围成像。
③高空飞机：飞机的飞行高度在12000m～30000m之间，部分用于航空遥感的有人驾驶飞机(如美国的呼唤Ⅱ)的飞行高度在12000m左右，一般用于航空遥感的飞机达不到这个高度，军用高空侦察飞机一般在此高度上飞行，无人驾驶飞机的飞行高度一般在20000～30000m之间。
4.1.3 航天平台位于海拔80km高度以上的遥感平台称为航天平台，航天平台上进行的遥感是航天遥感。
航天遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态和快速的观察。
航天平台主要有高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等。
1 高空探测火箭探测火箭飞行高度一般可达300～400km，介于飞机和人造地球卫星之间。
火箭可在短时间内发射并回收，可以利用好天气快速遥感，不受轨道限制，应用灵活，可对小范围地区遥感。
但由于火箭上升时冲击强烈，易损坏仪器，而且付出的代价大，取得的资料不多，所以火箭不是理想的遥感平台。
2人造地球卫星人造地球卫星目前在地球资源调查和环境监测中起着主要作用，是航天遥感中应用最广泛的遥感平台。
按人造地球卫星运行轨道高度和寿命，可分为三种类型：①低高度、短寿命卫星：轨道高度为150km～350km，寿命只有几天到几十天。
可获得较高地面分辨力的图像，多数用于军事侦察，最近发展的高空间分辨率小卫星遥感多采用此类卫星。
②中高度、长寿命卫星：轨道高度为350～1800km，寿命在1年以上，一般在3～5年。
属于这类的有陆地卫星、海洋卫星、气象卫星等，是目前遥感卫星的主体。
③高高度、长寿命卫星也称为地球同步卫星或静止卫星，高度约为36000km，寿命更长。
这类卫星已大量用作通讯卫星、气象卫星，也用于地面动态监测，如监测火山、地震、林火及预报洪水等。
这三种类型的卫星，各有不同的优缺点。
其中高高度长寿命卫星的突出特点是在一定周期内，对地面的同一地区可以进行重复探测。
在这类卫星中，气像卫星是以研究全球大气要素为目的；海洋卫星是以研究海洋资源和环境为目的；陆地卫星是以研究地球资源和环境动态监测为目的。
这三者构成了地球环境卫星系列，它们在实际应用中互相补充，使人们对大气、陆地和海洋等能从不同角度以及它们之间的相互联系，来研究地球或某一个区域各地理要素之间的内在联系和变化规律。
3 宇宙飞船（包括航天站）载人宇宙飞船有“双子星座”飞船系列、“阿波罗”飞船系列、天空实验室、“礼炮”号轨道站及“和平”号空间站等。
它们较卫星优越之处是：有较大负载容量，可带多种仪器，可及时维修，在飞行中可进行多种试验，资料回收方便。
缺点是：一般飞船飞行时间短（7d～30d），飞越同一地区上空的重复率小。
但航天站可在太空运行数年甚至更长时间。
4航天飞机（Space Shuttle）航天飞机是一种新式大型空间运载工具，是由3部分组成的3级火箭。
其主体——轨道飞行器可以回收，两个助推器也可回收，重复使用，这是它的优点之一，如图4-1。
仪器装置箱液体推进剂箱轨道飞行器空间实验室固体推进剂火箭(a) (b)图4-1 航天飞机（a）起飞时的航天飞机；（b）进入轨道后的航天飞机航天飞机有两种类型。
一种不带遥感器，仅作为宇宙交通工具，将卫星或飞船带到一定高度的轨道上，在轨道上对卫星、飞船检修和补给，在轨道上回收卫星或飞船等。
另一种携带遥感仪器进行遥感。
航天飞机是火箭、载人飞船和航空技术综合发展的产物。
它像火箭那样垂直向上发射，像卫星和飞船那样在空间轨道上运行，还像飞机那样滑翔降落到地面，具有三者的优点。
它是一种灵活、经济的航天平台。
自1981年 4月以来，美国已经发射过“哥伦比亚”号、“发现”号、“挑战者”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号等航天飞机。
前苏联也曾成功地进行了无人驾驶航天飞机的飞行试验。
§4.2 遥感传感器传感器(Sensor)也叫敏感器或探测器，它是收集、探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器，是遥感技术系统的核心部分，它的性能制约着整个遥感技术的能力。
遥感的能力包括传感器探测电磁波波段的响应能力，传感器的空间分辨率和物理分辨率，传感器获取地物电磁波信息量的大小和可靠程度，以及遥感成像方式等。
4.2.1 传感器组成传感器的种类很多，但从其结构上看，基本上都由收集器、探测器、处理器、输出器等器件组成（见图4-2），只有摄影方式的传感器探测与记录同时在胶片上完成，无需在传感器内进行信号处理。
1 收集器地物辐射的电磁波，无论是反射、发射还是回反射，在空间是向各个方向传播的，传感器在空间特定的平台位置上，要接收地物的电磁波必须要有一个收集器。
该系统的功能在于负责收集或接收目标物发射或反射的电磁辐射能，并把它们进行聚焦，然后送往探测系统。
传感器的类型不同，收集器的设备元件不一样，最基本的收集元件是透镜(组)，反射镜(组)或天线。
摄影机的收集元件是凸透镜；扫描仪用各种形式的反射镜以扫描方式收集电磁波，雷达的收集元件是天线，二者都采用抛物面聚光，物理学上称抛物面聚光系统为卡塞格伦系统。
如果进行多波段遥感，那么收集系统中还包含按波段分波束的元件，一图4-2 遥感传感器的一般构成透镜反射镜天线 胶卷 光电器件 热电器件光电倍增管 电子倍增管胶片 磁带收集器 探测器 处理器 输出器般采用各种色散元件和分光元件，例如：滤色镜、棱镜、光栅、分光镜、滤光片等光学元器件和工具。
2 探测器传感器中最重要的部分就是探测元件(系统)，探测元件是真正接收地物电磁辐射的器件，它的功能就是负责能量转换，测量和记录接收到的电磁辐射能。
根据光物作用的不同效应，常用的探测元件有感光胶片、光电敏感元件、固体敏感元件和波导。
不同探测元件有不同的最佳使用波段和不同的响应特性曲线波段。
探测元件之所以能探测到电磁波的强弱，是因为探测器在电磁波作用下发生了某些物理或化学变化，这些变化被记录下来并经过一系列处理，便成为人眼能看到的像片。
(1)感光胶片感光胶片通过光化学作用探测近紫外至近红外的电磁辐射，它的响应波段约为0.3～1.4μm 之间，这一波段的电磁辐射能使感光胶片上的卤化银颗粒分解，析出银粒的多少反映了光照的强弱并构成地面物像的潜影，胶片经过显影、定影处理，就能得到稳定的可见影像。
各种不同的感光胶片有不同的胶片特性曲线(见第五章)，即不同的胶片有不同的响应波段及响应度。
(2)光电敏感元件光电敏感元件是利用某些特殊材料的光电效应把电磁波信息转换为电信号来探测电磁辐射的，其工作波段涵盖紫外至红外波段。
光电敏感元件按其探测电磁辐射机理的不同，又分为光电子发射器件、光电导器件和光伏器件等。
光电子发射器件在入射光子的作用下，表面电子能逸出成为自由电子；相应地，光电导器件在光子的作用下自由载流子增加，导电率变大；光伏器件在光子作用下产生的光生载流子聚集在二极管的两侧形成电位差，这样，自由光子的多少、导电率的大小、电位差的高低，就反映了入射光能量的强弱。
电信号经过放大、电光转换等过程，便成为人眼可见的影像。
各种不同的光电敏感元件有不同的响应特性曲线(图4-3、4)。