遥感导论第1章

• In 1903, Julius Neubronner patented a breast-mounted camera for carrier pigeons that weighed only 70 grams. • A squadron of pigeons is equipped with light-weight 70-mm aerial cameras.
1972年7月23日：美国第一颗资源技术卫星升空； 1986年2月：法国发射了SPOT－1号地球观测实验卫星； 1992年：欧洲遥感卫星一号ERS－1升空； 1992年2月11日：日本第一颗地球资源卫星升空； 1987年3月17日：印度遥感卫星IRS－1A发射成功； 1995年11月：加拿大的雷达卫星RADARSAT发射成功； 1995年：俄罗斯发射RESOURS－02卫星； 1999年10月14日：中巴合作的“资源一号”卫星CBERS升 空 1999年9月24日：美国IKONOS卫星2号发射成功 2001年10月18日：美国QUICKBIRD升空
First Balloon Photography in USA
Oblique aerial photograph of downtown Boston obtained by Samuel A. King and J. W. Black from a balloon at an altitude of 1,200 ft. on October 13, 1860. First aerial photograph taken from a captive balloon in the United States.
• The first flight by man with a motor driven, heavier-than-air machine at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903. The pilot was Wilbur Wright.
Pilot and aerial photographer with a Graflex aerial reconnaissance camera in 1915.
四、现代遥感技术发展的趋势与展望
遥感技术正在进入一个能够快速准确地提供 多种对地观测海量数据及应用研究的新阶段，它 在近一二十年内得到了飞速发展，目前又将达到 一个新的高潮ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ这种发展主要表现在以下几个方 面：
(一)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
目前，国际上已拥有十几种不同用途的地球观测卫星系统， 并拥有全色0.8—5m，多光谱3.3—30 m的多种空间分辨率。遥感 平台和传感器已从过去的单一型向多样化发展，并能在不同平台 上获得不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像。 民用遥感影像的空间分辨率达到米级，光谱分辨率达到纳米级， 波段数已增加到数十甚至数百个，回归周期达到几天甚至十几个 小时。例如，美国的商业卫星ORBVIEW可获取1m空间分辨率 的图像，通过任意方向旋转可获得同轨和异轨的高分辨率立体图 像；美国EOS卫星上的MO—DIS—N传感器具有35个波段；美 国NOAA的一颗卫星每天可对地面同一地区进行两次观测。随 着遥感应用领域对高分辨率遥感数据需求的增加及高新技术本身 发展的可能性，各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势。
遥感导论
山西师范大学地理科学学院 王艳芳
教材：
梅安新等编，遥感导论，高等教育出版社， 2006 参考书目： 赵英时等编，遥感应用分析原理与方法， 北京：科学出版社，2003 汤国安等编，遥感数字图像处理，北京： 科学出版社，2006 期刊： 遥感学报、国土资源遥感、遥感技术与应 用等。
第一章
本章主要内容:
--飞机
人造卫星等
2、地面接收和预处理系统: 主要完成遥感数据的接收、处理、存贮、 分发和应用开发工作
① 机载系统—— 一般采用直接回收方式，即信息被 记录在胶卷或磁带上，待飞机返回时将得到的信息 进行预处理 ② 星载系统——地面系统，即卫星地面站
地面站接收到的原始信号要经过预处理，制成图 像胶片或计算机兼容磁带（CCT ），提供给用户。预处理包 括几何校正和辐射校正，主要是要校正由于卫星姿态不稳定， 大气散射、地球曲率、地形差别和传感器性能等因素引起的 图像畸变。 进过预处理后，还要对资料进行存贮，这是为了方 便用户查询而建的资料数据库及自动检索系统。
遥感系统的组成
1、空间信息收集系统:主要完成遥感数据的采 集传输工作
① 传感器( Transducer ) :是收集、记录地物 电磁辐射信息并发送至地面接收站的设备，是遥感工 作系统的核心部分。 传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和 信息输出4部分组成。
成像传感器类型
目前常用的传感器有： 摄影：航摄仪、多波段像机 扫描：多波谱扫描仪、红外扫描仪、微波扫描仪、 微波雷达、成像光谱仪。 ② 遥感平台:装载传感器的设备，又称为运载工具。
地质遥感、地貌遥感、农业遥感、林业遥感 草原遥感、水文遥感、测绘遥感、环境遥感 灾害遥感、城市遥感、土地利用遥感、海洋遥感 大气遥感、军事遥感
（四）遥感技术系统
遥感技术系统：是一个从地面到空中直至 外层空间；从信息收集、存储、传输、处理到 解译分析、应用的完整技术系统。
一个完整的遥感技术系统应包括地物电磁 辐射信息的收集、传输、处理、存贮直至分析 与解译（应用）。
（二）中期阶段（彩色摄影和非摄影方式）
20世纪30～60年代 1930年美国开始全国航测 1931年感红外的摄影胶片出现 1937年进行首次彩色航摄 20世纪50年代扫描技术和侧视雷达成像技术产 生并应用
（三）近期阶段（航天遥感）
从六十年代到现在，可称为航天遥感阶段 20世纪60年代以来，苏美空间技术竟相发 展，分别发射了一系列的空间计划卫星，促进 了航天遥感技术的发展。 20世纪70年代，空间技术转向为人类服务， 地球资源技术卫星诞生。 20世纪80年代，地球资源技术卫星的传感 器技术不断提高。 20世纪90年代，除美苏外，其他国家均发 射了各种资源卫星。
太阳辐射经过大气层到达地面，一部 分与地面发生作用后反射，再次经过大气 层，到达传感器。传感器将这部分能量记 录下来，传回地面，即为遥感数据。
遥感数据获取原理
分析结果、图表 输出
接收
预处 理
用户应用 处理
（三）遥感的分类
1.按遥感平台分类：
(1)航天遥感 高度大于80km.卫星、飞船、火箭、航天飞机 (2)航空遥感 高度小于80km.飞机、气球 (3)地面遥感 平台放在地面上遥感. 车、船、塔 (4)航宇遥感 对地月系统外的目标探测. 星际飞船
5. 按获取资料类别分类
(1)成像方式遥感 (2)非成像方式遥感 能获取遥感对象的图像的遥感。 不能获取遥感对象的图像的遥感,如 扫描的辐射计只能得到一些数据（曲 线）而不能成像
6. 按成像方式分类
(1)摄影遥感：以光学摄影进行的遥感。 (2)扫描方式遥感：以扫描方式获取图像的遥感。
7. 按应用领域分类
以上这些卫星多数已进入商业运行阶段，众多商业遥感卫 星的应用使航天遥感技术进入了全面发展和应用的新阶段。 值得指出的是，遥感应用技术的发展已经逐步地从利用单一 波段的遥感资料进行分析、应用，向利用多平台、多波段、多 光谱、多时相的遥感资料进行综合分析、应用发展；从对资源 与环境的定性调查与制图，向定量分析、评价和预测发展；从 对各种事物与过程表面现象的描述，向对其内在规律的探测发 展；从为各部门的常规管理提供基础资料，向为科学化现代化 管理建立各种信息数据库和地理信息系统发展。 实践证明，遥感信息应用技术已经显示出它的明显效益和 巨大潜力。
2. 按遥感媒介分类：
(1)电磁波遥感 以电磁波为信息传播媒介的遥感 (2)声波遥感 以声波为信息传播媒介的遥感 (3)力场遥感 以重力场、磁力场、电力场为媒介的遥感 (4)地震波遥感 以地震波为媒介的遥感
3. 按辐射源分类
(1)被动遥感(无源遥感):探测仪器直接接收 记录地物反射来自太阳的电磁波或地物自身发 射的电磁波，即电磁波来自天然辐射源——太 阳或地球。
多波段性
红树林在绿波段的影像
红树林在红波段的影像 红树林在近红外波段的影像
多时相性
二、遥感技术研究的内容
研究各种地物的电磁波谱特性—物理基础
研究各种地物影像特征 研究各种遥感资料信息提取的原理与方法 研究遥感技术在地学各领域中的应用
三、遥感技术的发展历程
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 Evelyn.L.Pruitt, （ 伊 · 普鲁伊特）首次提出 “ Remote Sensing” 一词，会后被普遍采用至 今。遥感学科的技术积累和酝酿经历了几百年的 历史和发展阶段。
3、信息分析应用系统
是用户为一定目的而应用遥感信息 时所采取的各种技术，主要包括遥感信息的 选择技术、应用处理技术、专题信息提取技 术等等。
信息分析应用系统
（五）遥感技术的特点
1、空间特性（大面积的同步观测）—— 视野辽阔，具有宏观 特性 2、波谱特性（信息丰富）—— 探测波段从可见光向两侧延 伸，大大扩展了人体感官的功能 3、时相特性（周期短）—— 高速度，周期性重复成像，有利 于进行动态研究和环境监测 4、经济特性—— 工作效率高，成本低，一次成像，多方受益 5、数字处理特性—— 使其与计算机技术融合在一起，实现了 多元信息的复合 正是遥感技术有以上特点，使其应用范围十分广泛。广泛应 用于测绘、国土资源调查、农业生产、环境监测、城市规划、军 事侦察等许多领域。
（一）早期阶段（航空摄影阶段）
20世纪30年代以前
First Aerial Photograph
By: Gaspard Felix Tournachon (Nadar) Platform: A tethered balloon 1,700-ft(518.5m) above ground, Location: Paris France Date: 1858.
（一）遥感（Remote Sensing）概念
1.广义遥感
所谓遥感，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。 “遥”具有空间概念，从近地空间，外 层空间乃至宇宙空间来获取目标物的空间信 息。“感”系指信息系统，包括信息获取和 传输、信息加工处理、信息分析和可视化系 统等.
• Oblique aerial photograph of a European castle obtained from a camera mounted on a carrier pigeon. The pigeon’s wings are visible.
Motor Driven Heavier-Than-Air Aircraft
• 遥感的概念与技术系统 • 遥感技术研究内容 • 遥感发展概况及其展望
绪 论
遥感技术是20世纪60年代发展起来的一门综合性 探测技术。 遥感技术与现代物理学、空间技术、计算机技术、 数学和地理学密切相关。 遥感技术已广泛应用于各种领域，成为地球环境 资源的调查和规划不可缺少的有效手段。
一、遥感与遥感技术系统
2. 狭义遥感 狭义遥感是指不与目标物接触， 应用探测器接收来自目标物的电磁波 信息，通过对信息的处理和分析研究 ，确定目标物的属性及目标物相互间 的关系。
电磁场遥感
紫
外
狭义遥感
可见光 红 物理场遥感 外
微
力场遥感
波
重力、磁力
广义遥感 地震波遥感 机械波遥感 声波遥感 声纳 人工地震
（二）遥感数据
(2)主动遥感(有源遥感):传感器本身携带的 人工电磁辐射源向地物发射一定能量的电磁波 ，然后接收从地物反射回来的电磁波。
4. 按电磁波波段分类
(1)紫外遥感：用摄影方式探测目标物的紫外波段。 (2)可见光遥感：用太阳辐射的可见光波段，如航空 摄影。 (3)红外遥感：用红外波段探测目标物，如近红外摄 影，红外扫描。 (4)微波遥感：使用人工发射的微波段，如侧视雷达 成像，微波辐射测量。 (5)多波段遥感：利用遥感多通道传感器对同一地面 景物进行多波段同步成像（可见光－红外）。