3遥感光学基础PPT课件
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《遥感技术基础》课件
20世纪60年代
卫星遥感技术的出现，使得遥感技术 从单一的军事用途扩展到民用领域。
21世纪
随着高光谱、超光谱、雷达等新型传 感器的出现和应用，遥感技术进入了 一个新的发展阶段。
遥感技术的应用领域
资源调查
遥感技术用于土地、森林、水域等资源 的调查和监测，为政府决策提供科学依
据。
城市规划
遥感技术用于城市空间布局、交通规 划、城市更新等方面，提高城市规划
信息提取
从处理后的图像中提取有用的信息 ，如目标检测、分类等。
03
02
图像增强
通过对比度拉伸、滤波等手段增强 图像的视觉效果。
可视化表达
将提取的信息以图表、地图等形式 进行可视化表达。
04
遥感数据的解译与信息提取
解译方法
01
遥感图像解译的方法包括监督分类、非监督分类、面向对象分
类等。
信息提取
02
从遥感图像中提取有用的信息，如土地利用类型、植被覆盖度
详细描述
无人机遥感技术在应急救援、土地调查、农 业植保等领域具有广泛的应用前景，能够提
高遥感监测的时效性和精细化程度。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
等。
应用领域
03
遥感技术在环境监测、城市规划、资源调查等领域有广泛应用
。
04
遥感技术的应用实例
土地利用变化监测
总结词
通过遥感技术，可以快速、准确地监测土地利用的变化情况，为土地规划和资源管理提供数据支持。
பைடு நூலகம்详细描述
遥感技术能够获取大范围、多时相的土地覆盖信息，通过对比不同时期的遥感影像，可以发现土地利 用的变化趋势和规律。这些数据对于土地规划、城市发展、环境保护等方面具有重要意义。
遥感第三讲遥感的物理基础优秀课件
中红外（3.0—6.0微米），记录反射和发射的混合信息， 只能扫描，多用于岩性的识别。
热红外（6.0—15微米、15—1000微米），遥感常用8— 14微米的波长，通过扫描方式接收地面的热辐射信息，白 天黑夜都可以工作（全天时），主要用于监测热污染、城 市热岛效应、火山喷发、火灾地热等信息。
（ 5 ） 微 波 ， 1 毫 米 —1 米 ； 遥 感 常 用 0.8 厘 米—30厘米波长，通过扫描方式主动接收 地表发射或回波（后向散射）信息。 它可以全天时和全天候的工作，可以 穿透植被、冰雪、土壤、地下埋藏等物体， 也可显示微地貌类型以及洋面的粗糙度等。
一般波长较长，能量较弱的微波、红外线 波动性明显；波长短，能量强的x射线和r射线 粒子性明显；
总之，电磁波是连续的波动性和不连续的 粒子性相互对立而又统一的综合体。
4、表示方式—
波长（λ）、周期（T）； 频率（f）、振幅（A）； 速度（C）=光速3 X 1010cm/s .
5、记录方式—有乳胶记录和电带记录两种，光 信号用胶片记录，光电转换用磁带记录，但记 录的都是二维平面信息。
遥感第三讲遥感的物理基础
回顾第二讲遥感技术系统主要内容
一、遥感平台-地面、航空、航天； 二、遥感传感器-摄影、扫描、雷达； 三、遥感信息传输处理-直接回收、视频传输、辐射
纠正与几何纠正的预处理； 四、遥感信息应用-目视判读与室外验证；
现代遥感技术系统是一个综合性很强的庞大系统。 它是一个从地面到空中、从室内到室外的多层次、多角 度的立体交叉作业系统。其中前两部分决定了对原始数 据的获取数量和质量，后两部分决定了对原始数据的质 量改善和应用效果的好坏。
也就是说，要研究地物的电磁波是如何发射 的，又是如何传输的，以及在传播过程中与物体作 用的种种现象。因而可以说电磁波理论是遥感的物 理基础，遥感技术得以实现的基础就是依据不同地 物所具有的不同电磁波辐射能力（大小）。
热红外（6.0—15微米、15—1000微米），遥感常用8— 14微米的波长，通过扫描方式接收地面的热辐射信息，白 天黑夜都可以工作（全天时），主要用于监测热污染、城 市热岛效应、火山喷发、火灾地热等信息。
（ 5 ） 微 波 ， 1 毫 米 —1 米 ； 遥 感 常 用 0.8 厘 米—30厘米波长，通过扫描方式主动接收 地表发射或回波（后向散射）信息。 它可以全天时和全天候的工作，可以 穿透植被、冰雪、土壤、地下埋藏等物体， 也可显示微地貌类型以及洋面的粗糙度等。
一般波长较长，能量较弱的微波、红外线 波动性明显；波长短，能量强的x射线和r射线 粒子性明显；
总之，电磁波是连续的波动性和不连续的 粒子性相互对立而又统一的综合体。
4、表示方式—
波长（λ）、周期（T）； 频率（f）、振幅（A）； 速度（C）=光速3 X 1010cm/s .
5、记录方式—有乳胶记录和电带记录两种，光 信号用胶片记录，光电转换用磁带记录，但记 录的都是二维平面信息。
遥感第三讲遥感的物理基础
回顾第二讲遥感技术系统主要内容
一、遥感平台-地面、航空、航天； 二、遥感传感器-摄影、扫描、雷达； 三、遥感信息传输处理-直接回收、视频传输、辐射
纠正与几何纠正的预处理； 四、遥感信息应用-目视判读与室外验证；
现代遥感技术系统是一个综合性很强的庞大系统。 它是一个从地面到空中、从室内到室外的多层次、多角 度的立体交叉作业系统。其中前两部分决定了对原始数 据的获取数量和质量，后两部分决定了对原始数据的质 量改善和应用效果的好坏。
也就是说，要研究地物的电磁波是如何发射 的，又是如何传输的，以及在传播过程中与物体作 用的种种现象。因而可以说电磁波理论是遥感的物 理基础，遥感技术得以实现的基础就是依据不同地 物所具有的不同电磁波辐射能力（大小）。
遥感的物理基础简PPT课件
❖ 地球自身热辐射近似300K的黑体辐射，能量集中在 6.0um以上的波段。（热红外）
BACK
第32页/共83页
地球辐射的特性
地球辐射的分段特性
❖ 在0.3～2.5um波段（主要在可见光和近红外波段）， 地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽 略 。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳 的短波辐射对地表进行探测和成像。
❖ 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐 射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段 的透射率也各不相同。
❖ 电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的， 透射率较高的波段称为大气窗口。（对地遥感要用 的部分）
第24页/共83页
大气窗口主要光谱波段
大气窗口
波段
透射率/% 应用举例
紫外可见光 近红外
❖ 地球辐射：地球表面和大气电磁辐射的总称。 ❖ 地球辐射是被动遥感中传递地物信息的载体。 ❖ 装载在航天航空平台上的遥感器，接受来自地球辐
射携带的地物信息，经过处理形成遥感影像。
第31页/共83页
被动遥感的辐射源
❖ 太阳辐射近似6000K的黑体辐射，能量集中在0.3～ 2.5um波段之间。（可见光和近红外）
瑞利散射：d <<λ 米氏散射：d ≈λ 非选择性散射：d >>λ
第18页/共83页
❖ 瑞利散射：由于气体分子的尺度远小于光波的波长时 发生的散射，属小颗粒散射。
❖ 小颗粒散射的特征： （1）散射光强度与波长4次方成反比，由此可以解释 天空为什么呈蓝色。 （2）如果入射光的为自然光，散射光的相函数为（1 ＋cos2Q)。 （3）当Q取0或180°时，散射光的偏振度为0。 （4）当Q取90°时，散射光的偏振度为1（线偏振）， 其它角度为部分偏振光。
BACK
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地球辐射的特性
地球辐射的分段特性
❖ 在0.3～2.5um波段（主要在可见光和近红外波段）， 地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽 略 。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳 的短波辐射对地表进行探测和成像。
❖ 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐 射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段 的透射率也各不相同。
❖ 电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的， 透射率较高的波段称为大气窗口。（对地遥感要用 的部分）
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大气窗口主要光谱波段
大气窗口
波段
透射率/% 应用举例
紫外可见光 近红外
❖ 地球辐射：地球表面和大气电磁辐射的总称。 ❖ 地球辐射是被动遥感中传递地物信息的载体。 ❖ 装载在航天航空平台上的遥感器，接受来自地球辐
射携带的地物信息，经过处理形成遥感影像。
第31页/共83页
被动遥感的辐射源
❖ 太阳辐射近似6000K的黑体辐射，能量集中在0.3～ 2.5um波段之间。（可见光和近红外）
瑞利散射：d <<λ 米氏散射：d ≈λ 非选择性散射：d >>λ
第18页/共83页
❖ 瑞利散射：由于气体分子的尺度远小于光波的波长时 发生的散射，属小颗粒散射。
❖ 小颗粒散射的特征： （1）散射光强度与波长4次方成反比，由此可以解释 天空为什么呈蓝色。 （2）如果入射光的为自然光，散射光的相函数为（1 ＋cos2Q)。 （3）当Q取0或180°时，散射光的偏振度为0。 （4）当Q取90°时，散射光的偏振度为1（线偏振）， 其它角度为部分偏振光。
遥感概论 第三章 遥感的光学基础
加色法与减色法
RGB 相加混色 000 001 010 011 100 101 110 111
CMY 相减混色 111 110 101 100 011 010 001 000
对应色彩
第三章 遥感光学基础
➢颜色性质和颜色立体 ➢加色法和减色法
第一节 颜色性质和颜色立体
❖ 人们热常看到的太阳光是白色的，但实际上它是由 各种光波组成的。我们见到的是可见光谱，它是由 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组合而成的。
❖ 当太阳光照射到地物时，由于地物具有的光谱特性 不同，它吸收、反射、辐射太阳光的能力不同，便 反映出各种各样的颜色。
光和颜色
❖ 颜色对比:在视场中相邻区域的不同颜色的相互影响。 ❖ 颜色对比受视觉影响很大。例如，在一张品红的背景
上放一小块白纸或灰纸，用眼睛注视白纸几分钟，白 纸就表现出绿色。如背景是黄色，白纸灰出现蓝色。 这便是颜色对比的效果。 ❖ 两种颜色互相影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的 补色变化（绿是品红的补色， 蓝是黄的补色）。在两种 颜色的边界，对比现象更为明显。
减色法
✓减色法中黄色染料是由于吸收了白光 中的蓝光，反射红光和绿光的结果：黄=白-蓝；品红 染料由于吸收了白光中的绿光，反射红光和蓝光的结果： 品红=白-绿；青染料是由于吸收了白光中的红光，反 射蓝光和绿光的结果：青=白-红。 ✓品红与黄染料混合叠印时呈红色：品红+黄=白-（绿 +蓝）=红；品红与青染料混合叠印时呈蓝色：品红+ 青=白-（绿+红）=蓝；黄与青染料混合叠印时呈绿色： 黄+青=白-（蓝+红）=绿；品红、黄、青染料叠印时 呈黑色：黄+青+红=黑。
亮
暗
“明度”有时称亮度(视亮度,Brightness, Illumination，
《遥感基本知识》课件
详细描述
遥感技术通过卫星或飞机搭载的传感 器收集地面环境数据，如空气质量指 数、水质参数等，为环境保护部门提 供实时、大范围的环境监测信息。
城市规划
总结词
遥感技术为城市规划提供空间信 息和地理数据支持。
详细描述
在城市规划过程中，遥感数据可 以用于分析城市空间布局、土地 利用变化、城市扩张等方面，为 城市规划决策提供科学依据。
农业管理
总结词
遥感技术有助于农业生产的监测和管理。
详细描述
遥感技术能够实时监测作物生长状况、土壤湿度、病虫害等，为农业生产提供 科学指导，提高农业生产效率和产量。
地质调查
总结词
遥感技术在地质调查中发挥重要作用，可进行矿产资源调查 和地质灾害预警。
详细描述
通过遥感技术获取的地质信息，可以分析矿产分布、地质构 造等信息，同时对地质灾害如滑坡、泥石流等进行预警，减 少灾害损失。
图像分类与识别
监督分类
基于训练样本对遥感图像进行 分类，如支持向量机、决策树
等算法。
非监督分类
利用聚类算法对遥感图像进行 分类，无需预先确定类别。
面ห้องสมุดไป่ตู้对象分类
将遥感图像中的对象作为基本 单元进行分类，具有更高的分 类精度和稳定性。
目标识别
利用计算机视觉技术对遥感图 像中的特定目标进行识别和检
测，如建筑物、车辆等。
04
遥感技术的发展趋势
高光谱遥感
总结词
高光谱遥感技术利用了大量的光谱信息，能够更精确地识别和分类地物，提高了 遥感数据的分辨率和准确性。
详细描述
高光谱遥感技术通过获取地物在不同光谱波段的反射和辐射信息，能够识别出更 多的地物特征和属性。这种技术能够提供更丰富的地物信息，有助于更好地理解 地球表面的生态系统和环境变化。
遥感技术通过卫星或飞机搭载的传感 器收集地面环境数据，如空气质量指 数、水质参数等，为环境保护部门提 供实时、大范围的环境监测信息。
城市规划
总结词
遥感技术为城市规划提供空间信 息和地理数据支持。
详细描述
在城市规划过程中，遥感数据可 以用于分析城市空间布局、土地 利用变化、城市扩张等方面，为 城市规划决策提供科学依据。
农业管理
总结词
遥感技术有助于农业生产的监测和管理。
详细描述
遥感技术能够实时监测作物生长状况、土壤湿度、病虫害等，为农业生产提供 科学指导，提高农业生产效率和产量。
地质调查
总结词
遥感技术在地质调查中发挥重要作用，可进行矿产资源调查 和地质灾害预警。
详细描述
通过遥感技术获取的地质信息，可以分析矿产分布、地质构 造等信息，同时对地质灾害如滑坡、泥石流等进行预警，减 少灾害损失。
图像分类与识别
监督分类
基于训练样本对遥感图像进行 分类，如支持向量机、决策树
等算法。
非监督分类
利用聚类算法对遥感图像进行 分类，无需预先确定类别。
面ห้องสมุดไป่ตู้对象分类
将遥感图像中的对象作为基本 单元进行分类，具有更高的分 类精度和稳定性。
目标识别
利用计算机视觉技术对遥感图 像中的特定目标进行识别和检
测，如建筑物、车辆等。
04
遥感技术的发展趋势
高光谱遥感
总结词
高光谱遥感技术利用了大量的光谱信息，能够更精确地识别和分类地物，提高了 遥感数据的分辨率和准确性。
详细描述
高光谱遥感技术通过获取地物在不同光谱波段的反射和辐射信息，能够识别出更 多的地物特征和属性。这种技术能够提供更丰富的地物信息，有助于更好地理解 地球表面的生态系统和环境变化。
第三章遥感光学基础
13
遥感图像的显示
ETM+各波段设置
波 光谱范围 地面
段 ( m )
分辨率( m )
波长描述
1 0.45-0.52
30
蓝（青）
2 0.52-0.60
30
绿（黄、橙）
3 0.63-0.69
30
红
4 0.76-0.90
30
近红外
5 1.55-1.75
30
短波红外
6 10.4-12.5
60
热红外
7 2.08-2.35
16
遥感图像彩色合成
自然色（quasi- nature color，似真彩色） 即合成彩色与人眼看到的自然景物近似。 (TM321（RGB）——RGB)
假彩色(false color) 除植被外，其它地物 合成彩色与自然色近似，植物变为 鲜明红 色（饱和度很高的红） (标准假彩色： TM432（NIR、R、G）——RGB)，人眼 对红光敏感，突出植被信息，其他地物也 还接近人眼看到地面实际场景的颜色 。
2、当CCD曝光后，光电二极管受到光线 的激发释放出电荷，产生感光元件的电 信号。
3、CCD控制芯片利用感光元件中的控制 信号线路对光电二极管产生的电流进行 控制，由电流传输电路输出，CCD将一 次成像产生的电信号收集起来，统一输 出到放大器。
42
4、经过放大和滤波后的电信号，由A/D将 电信号（此时为模拟信号）转换为数字 信号，数值的大小和电信号的强度即电 压的高低成正比。 5、输出到数字信号处理器（DSP）。在 DSP中，这些图像数据被进行色彩校正 、白平衡处理等后期处理，编码为DC所 支持的图像格式、分辨率等数据格式 6、最后，图像文件就被写入到存储器上 （内置或外置存储器）。
遥感的定义与分类PPT课件
– 几何粗校正一般由数据提供商或地面接收站进行校正 处理。遥感应用上使用的图像一般是经过几何粗校正 处理的。
56
2 几何校正
• 经几何粗校正处理后的遥感图像还存在随 机误差和某些未知的系统误差，需要进行 几何精校正处理。
• 几何精校正是指消除图像中的几何变形， 产生一幅符合某种地图投影的新图像的过 程。几何精校正需要利用地面控制点和适 当的数学模型。
义。设恢复的图像像素在基准坐标系统为等距网 格的交叉点，从网格交叉点的坐标（x,y）出发， 根据:
x h1(x, y)
n
ni
aij xi y j
i0 j 0
y
h2 (x,
y)
n i 0
ni
bij xi y j
j 0
61
2 几何校正
• 由（x,y）通过函数关系推算出各格网点在已知畸 变图像上的坐标(x‘,y’)。 – (α,β) =[h1(x,y),h2(x,y)]。
3.4 遥感的定义与分类
3.4.1 遥感的定义 3.4.2 遥感系统 3.4.2 遥感的分类
1
2
3
4
遥感系统
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
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28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
57
2 几何校正
• 几何精校正分两个过程
– 空间插值：建立图像像元坐标和地面控制点之 间的数学模型，利用数学模型把待校正图像的 坐标校正到输出图像中。
56
2 几何校正
• 经几何粗校正处理后的遥感图像还存在随 机误差和某些未知的系统误差，需要进行 几何精校正处理。
• 几何精校正是指消除图像中的几何变形， 产生一幅符合某种地图投影的新图像的过 程。几何精校正需要利用地面控制点和适 当的数学模型。
义。设恢复的图像像素在基准坐标系统为等距网 格的交叉点，从网格交叉点的坐标（x,y）出发， 根据:
x h1(x, y)
n
ni
aij xi y j
i0 j 0
y
h2 (x,
y)
n i 0
ni
bij xi y j
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2 几何校正
• 由（x,y）通过函数关系推算出各格网点在已知畸 变图像上的坐标(x‘,y’)。 – (α,β) =[h1(x,y),h2(x,y)]。
3.4 遥感的定义与分类
3.4.1 遥感的定义 3.4.2 遥感系统 3.4.2 遥感的分类
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遥感系统
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2 几何校正
• 几何精校正分两个过程
– 空间插值：建立图像像元坐标和地面控制点之 间的数学模型，利用数学模型把待校正图像的 坐标校正到输出图像中。
遥感光学基础
➢ 颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色 的边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会 产生不同的视觉效果。
（二）颜色的性质
• 所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其 他波长吸收的结果。
• 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
➢中间垂直轴代表 明度 ；
➢中间水平面的圆 周代表色调；
➢圆周上的半径大 小代表饱和度。
• 孟赛尔颜色立体
➢ 中轴代表无色彩的 明度等级；在颜色 立体的水平剖面上 是色调；颜色离开 中央轴的水平距离 代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其 余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比 例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三 原色。红、绿、蓝。
第三章 遥感光学基础
本章主要内容 • 颜色性质和颜色立体 • 加色法与减色法 • 黑白影像与彩色影像
一、颜色性质和颜色立体
• 颜色视觉 • 颜色性质 • 颜色立体
（一）颜色视觉
• 亮度对比和颜色对比
➢ 亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。
C=（L对象-L背景）/L背景
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两 种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品 红。
色度图
可以直观地表现颜色相加的原理,更准确地表 现颜色混合的规律。研究表明，所有光谱色混 合时，即形成等能光谱中的白光，而且白光是 由相同数量的红绿蓝三原色组成。设光的总量 比例为1，则白光由三原色个1/3产生，根据这 一原则设计的色度图，图中x色度坐标相当于 红原色的比例，y色度坐标相当于绿原色的比 例，图中没设兰色度坐标，因为可由x+y+z=1 推导出。图中的弧形曲线代表光谱，线上每一 点代表一种波长和光谱颜色，波长单位是nm， 曲线包围的部分及直线部分代表非光谱色。图 中心是白光点x=y=z=0.33。
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色 的边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会 产生不同的视觉效果。
（二）颜色的性质
• 所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其 他波长吸收的结果。
• 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
➢中间垂直轴代表 明度 ；
➢中间水平面的圆 周代表色调；
➢圆周上的半径大 小代表饱和度。
• 孟赛尔颜色立体
➢ 中轴代表无色彩的 明度等级；在颜色 立体的水平剖面上 是色调；颜色离开 中央轴的水平距离 代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其 余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比 例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三 原色。红、绿、蓝。
第三章 遥感光学基础
本章主要内容 • 颜色性质和颜色立体 • 加色法与减色法 • 黑白影像与彩色影像
一、颜色性质和颜色立体
• 颜色视觉 • 颜色性质 • 颜色立体
（一）颜色视觉
• 亮度对比和颜色对比
➢ 亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。
C=（L对象-L背景）/L背景
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两 种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品 红。
色度图
可以直观地表现颜色相加的原理,更准确地表 现颜色混合的规律。研究表明，所有光谱色混 合时，即形成等能光谱中的白光，而且白光是 由相同数量的红绿蓝三原色组成。设光的总量 比例为1，则白光由三原色个1/3产生，根据这 一原则设计的色度图，图中x色度坐标相当于 红原色的比例，y色度坐标相当于绿原色的比 例，图中没设兰色度坐标，因为可由x+y+z=1 推导出。图中的弧形曲线代表光谱，线上每一 点代表一种波长和光谱颜色，波长单位是nm， 曲线包围的部分及直线部分代表非光谱色。图 中心是白光点x=y=z=0.33。
《遥感信息光学》课件
光学在资源调查、环 境监测和城市规划等领域得到广泛应 用。
遥感信息光学在各领域的应用
资源调查
环境监测
利用遥感信息光学技术，可以对土地、森 林、水域等资源进行调查和评估，为资源 管理和开发提供科学依据。
遥感信息光学技术可以对大气、水体、土 壤等进行监测，及时发现环境污染和生态 破坏问题，为环境保护提供支持。
城市规划
灾害监测
遥感信息光学技术可以为城市规划提供空 间信息和数据支持，帮助规划师更好地了 解城市空间布局和土地利用情况。
遥感信息光学技术可以对地震、洪涝、火 灾等灾害进行监测和预警，为灾害救援和 防灾减灾提供支持。
02
遥感信息光学的基本原理
电磁波与光谱
01
02
03
电磁波的波长范围
从短波的X射线到长波的 无线电波，不同波长对应 不同的光谱。
遥感信息的解译与分类
解译标志
根据不同地物在遥感图像上表现 出的色调、纹理、形状等特征，
进行地物识别和解译。
分类方法
基于解译标志，采用监督分类、非 监督分类等方法对遥感图像进行地 物分类。
精度评价
对分类结果进行精度评价，不断优 化分类算法和参数，提高分类精度 。
03
遥感信息光学的主要技术与方 法
卫星遥感技术
遥感信息的光学与数字融合
遥感信息的光学与数字融合是指将光 学技术和数字技术相结合，实现遥感 数据的快速获取、处理和分析。
数字技术的引入可以提高遥感数据的 处理速度和精度，同时也可以降低对 硬件设备的要求，提高遥感技术的实 用性和可推广性。
遥感信息的光学与地学融合
遥感信息的光学与地学融合是指将遥感技术与地学相结合，利用地学知识对遥感 数据进行解释和分析。
遥感信息光学在各领域的应用
资源调查
环境监测
利用遥感信息光学技术，可以对土地、森 林、水域等资源进行调查和评估，为资源 管理和开发提供科学依据。
遥感信息光学技术可以对大气、水体、土 壤等进行监测，及时发现环境污染和生态 破坏问题，为环境保护提供支持。
城市规划
灾害监测
遥感信息光学技术可以为城市规划提供空 间信息和数据支持，帮助规划师更好地了 解城市空间布局和土地利用情况。
遥感信息光学技术可以对地震、洪涝、火 灾等灾害进行监测和预警，为灾害救援和 防灾减灾提供支持。
02
遥感信息光学的基本原理
电磁波与光谱
01
02
03
电磁波的波长范围
从短波的X射线到长波的 无线电波，不同波长对应 不同的光谱。
遥感信息的解译与分类
解译标志
根据不同地物在遥感图像上表现 出的色调、纹理、形状等特征，
进行地物识别和解译。
分类方法
基于解译标志，采用监督分类、非 监督分类等方法对遥感图像进行地 物分类。
精度评价
对分类结果进行精度评价，不断优 化分类算法和参数，提高分类精度 。
03
遥感信息光学的主要技术与方 法
卫星遥感技术
遥感信息的光学与数字融合
遥感信息的光学与数字融合是指将光 学技术和数字技术相结合，实现遥感 数据的快速获取、处理和分析。
数字技术的引入可以提高遥感数据的 处理速度和精度，同时也可以降低对 硬件设备的要求，提高遥感技术的实 用性和可推广性。
遥感信息的光学与地学融合
遥感信息的光学与地学融合是指将遥感技术与地学相结合，利用地学知识对遥感 数据进行解释和分析。
遥感原理与应用_第2章_3遥感物理基础-地物波谱特性与遥感光学基础
植被指数已广泛用来定性和定量评价植被覆盖及其生长活力。由 于植被光谱受到植被本身、土壤亮度、环境条件、阴影、土壤颜色 和湿度、大气空间—时相变化等因素的影响，因此植被指数往往具 有明显的地域性和时效性，没有一个普遍的值，其研究经常表明不 同的结果。20多年来，已研究发展了几十种不同的植被指数。
在植被指数中，通常选用对绿色植物强吸收的可见光红波段和对 绿色植物强反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱、光合 作用中的最重要的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应 截然相反，形成的明显反差，这种反差随着叶冠结构、植被覆盖度 而变化。
C o p y r i g h t © 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n
SWJTU
典 型 地 1 2物 3反 4 5射 6 7波 谱 特 性
在短波红外波段
植物基本上吸收或反射电磁波能量，透射很少。 植物的光谱特性受叶片总含水量的控制，叶片的反 射率与叶内总含水量互相关。反射总量是叶内水分含 量以及叶片厚度的函数。
类能力。
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典 型 地 1 2物 3反 4 5射 6 7波 谱 特 性
主要植被指数一览表
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定性。
在进行遥感图象解译的时候，要充分认识到地物波谱特
性的复杂性，减少外界因素的影响。 为提高定量遥感的精度，需要通过大量的地面样本分析 建立先验知识，确定遥感模型的约束条件。
在植被指数中，通常选用对绿色植物强吸收的可见光红波段和对 绿色植物强反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱、光合 作用中的最重要的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应 截然相反，形成的明显反差，这种反差随着叶冠结构、植被覆盖度 而变化。
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典 型 地 1 2物 3反 4 5射 6 7波 谱 特 性
在短波红外波段
植物基本上吸收或反射电磁波能量，透射很少。 植物的光谱特性受叶片总含水量的控制，叶片的反 射率与叶内总含水量互相关。反射总量是叶内水分含 量以及叶片厚度的函数。
类能力。
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典 型 地 1 2物 3反 4 5射 6 7波 谱 特 性
主要植被指数一览表
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定性。
在进行遥感图象解译的时候，要充分认识到地物波谱特
性的复杂性，减少外界因素的影响。 为提高定量遥感的精度，需要通过大量的地面样本分析 建立先验知识，确定遥感模型的约束条件。
遥感基础学习.pptx
在电磁波谱中，波长最长的是无线电波， 其按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长
最短的是γ射线
电磁波的波长不同，是因为产生它的波源 不同。
2、遥感常用的电磁波波段的特性
5
第6页/共56页
The Electromagnetic Spectrum
More than meets the eye!
6
第7页/共56页
• Note that the atmosphere is nearly
opaque(不透明) to EM(Electromagnetic )
radiation in the mid and far IR.
• In the microwave region, by contrast, most of the EM radiation moves through unimpeded(未受到阻碍) - so that radar at commonly used wavelengths will nearly all reach the Earth surface unimpeded although specific wavelengths are scattered
即黑体总辐射通量随温度的增 加而迅速增加，它与温度的四次方 成正比。因此，温度的微小变化， 就会引起辐射通量密度很大的变化。 是红外装置测定温度的理论基础。
W0
0
2hc2 l5
ech
/
1
lkT
dl
1
T
4
第30页/共56页
(3)维恩位移定律：Wien's
displacement law
随着温度的升高，辐射最大值
21
第22页/共56页
最短的是γ射线
电磁波的波长不同，是因为产生它的波源 不同。
2、遥感常用的电磁波波段的特性
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The Electromagnetic Spectrum
More than meets the eye!
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• Note that the atmosphere is nearly
opaque(不透明) to EM(Electromagnetic )
radiation in the mid and far IR.
• In the microwave region, by contrast, most of the EM radiation moves through unimpeded(未受到阻碍) - so that radar at commonly used wavelengths will nearly all reach the Earth surface unimpeded although specific wavelengths are scattered
即黑体总辐射通量随温度的增 加而迅速增加，它与温度的四次方 成正比。因此，温度的微小变化， 就会引起辐射通量密度很大的变化。 是红外装置测定温度的理论基础。
W0
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(3)维恩位移定律：Wien's
displacement law
随着温度的升高，辐射最大值
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遥感光学基础
§3·1 颜色性质和颜色立体 一、光和颜色 电磁波谱中0.38μm至0.76μm的波段称作可见光
谱。这是因为这一区间的电磁辐射能够引起人的视觉。如 0.7μm 为 红 色 ， 0.58μm 为 黄 色 ， 0.51μm 为 绿 色 ， 0.47μm为蓝色等，这一部分加上紫外和红外部分来自 于原子与分子的发光辐射，称为光学辐射，但一般情况下， 紫外线产生疼痛感，红外线产生灼热感，都不会使人的视 觉产生如颜色、形状等的视觉印象。严格地说，只有能够 被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或 可见光，简称光。
常利用颜色的减法混合。例如遥感里常用的色彩摄影、彩色印刷等 都是颜色法的原理。
（二）、减法三原色
图3·8中减法中的三原色采用了加法三原色的补色， 即黄色、品红色和青色。采用理想模型即白光由红、绿、 蓝三色组成来理解，可以认为当使用黄色滤光片时，将黄 色波长附近的红、绿段透过（透过率高）而将远端的蓝色 吸收（透过率低），便形成减蓝色即黄色。这种滤光片控 制了蓝色透过。同样地，减绿滤色片吸收绿色生成品红色， 减红滤色片吸收红色生成青色（图3·8）。实际生活中用 减色法的实例也很多，如作彩色涂料将三色叠加时，由于 光线依次通过减红、减绿、减蓝层而成黑色。只有当涂料 浓度不够，减得不彻底时才会出现灰白色，但这仍旧是减 色法而不是加色法。
在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色 对比。颜色的对比受视觉影响很大，例如：在一块品红的 背景上放一小块白纸或灰纸，用眼睛注视白纸中心几分钟， 白纸会表现出绿色。如果背景是黄色，白纸会出现蓝色。 这便是颜色对比的效果。两种颜色互相影响的结果，使每 种颜色会向影响色的补色变化（绿是品红的补色，兰是黄 的补色, 见§3·2）。在两种颜色的边界，对比现象更为 明显。
遥感 完整版课件PPT
Leabharlann 遥感技术及其应用遥感应用
(1)资源普查 (2)环境灾害监测 灾害监测——旱情、水灾、滑坡、虫害, 森林火灾、泥石流、地震、农林病等，有利 于防灾减灾。
阅读
遥感与洪涝灾害监测
1998年5月21日14点
1998年8月22日15点
洞庭湖地区气象卫星水情监测
活动
比较三幅图像，说一说，遥感 影像可以帮助我们分析哪些问题?
遥感技术及其应用
遥感技术系统
(1) 组成 传感器——是远距 离感测地物环境辐 射或反射电磁波的 仪器，如照相机、 扫描仪等。
遥感技术系统
遥感技术及其应用 遥感技术系统
(2)工作流程
物体反射或辐射电磁波传感器收集、传输信息
地面系统接收并处理、分析信息用户应用
遥感技术及其应用
遥感类型
分类标准
遥感平台的高度 传感器的工作特 点 电磁波的波谱范 围
例(2004·广东、广西)：在遥感技术中，可以 根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。
读图回答(1)-(3)题。
(1)图中，重度病 害植物反射率高于健
康植物反射率的波段
是( ) ① 红外线 ② X光 ③ 可见光 ④ 紫外线
植物的反射波谱特征变化
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①③
例(2004·广东、广西)：在遥感技术中，可以 根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。
专题卫星
航天 遥感
航天飞机 宇宙飞船 航天空间站
覆盖范围大，不受领空限制, 可进行定期、重复观测
航空 遥感
飞机
机动性强，可以根据研究主 题选择恰当的传感器、适当 的飞行高度和飞行区域
近地 遥感
飞机
可用于城市遥感、海面污染 监测、森林火灾监测等中高 分辨率的遥感活动
(1)资源普查 (2)环境灾害监测 灾害监测——旱情、水灾、滑坡、虫害, 森林火灾、泥石流、地震、农林病等，有利 于防灾减灾。
阅读
遥感与洪涝灾害监测
1998年5月21日14点
1998年8月22日15点
洞庭湖地区气象卫星水情监测
活动
比较三幅图像，说一说，遥感 影像可以帮助我们分析哪些问题?
遥感技术及其应用
遥感技术系统
(1) 组成 传感器——是远距 离感测地物环境辐 射或反射电磁波的 仪器，如照相机、 扫描仪等。
遥感技术系统
遥感技术及其应用 遥感技术系统
(2)工作流程
物体反射或辐射电磁波传感器收集、传输信息
地面系统接收并处理、分析信息用户应用
遥感技术及其应用
遥感类型
分类标准
遥感平台的高度 传感器的工作特 点 电磁波的波谱范 围
例(2004·广东、广西)：在遥感技术中，可以 根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。
读图回答(1)-(3)题。
(1)图中，重度病 害植物反射率高于健
康植物反射率的波段
是( ) ① 红外线 ② X光 ③ 可见光 ④ 紫外线
植物的反射波谱特征变化
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①③
例(2004·广东、广西)：在遥感技术中，可以 根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。
专题卫星
航天 遥感
航天飞机 宇宙飞船 航天空间站
覆盖范围大，不受领空限制, 可进行定期、重复观测
航空 遥感
飞机
机动性强，可以根据研究主 题选择恰当的传感器、适当 的飞行高度和飞行区域
近地 遥感
飞机
可用于城市遥感、海面污染 监测、森林火灾监测等中高 分辨率的遥感活动
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颜色立体
1）颜色立体 为了形象地描述颜色特性之间的关系，通常
用颜色立体来表现一种理想化的示意关系。如图：
10
11
§3. 2 加色法与减色法
1）颜色相加原理 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜 色就称为互补色。如黄和蓝，红和青，绿和品红均为 互补色。 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二 种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合， 可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿 、蓝是最优的三原色。
系数。
15
加色法
所谓加色法，就是用红、绿、蓝三原色光按不同比例 相加而取得其他色彩的一种方法。
16
加色法示意图
红+绿=黄 红+蓝=品 蓝+绿=青 红+蓝+绿=白 红+青=绿+品=蓝+黄=白
加色法示意图：
17
加色法实验
18
色度图
19
颜色相减原理
当白光先后通过两块滤光片的过程就是颜色的减法过 程。
为标准化，1931年国际照明委员会（CIE）做了统一规 定，选定波长为700nm、546.1nm和435.8nm的单色光作 为红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色，又称为三基色 。
任意彩色的颜色方程为：
F ( R ) ( G ) ( B ) , ,, 0
α、β、γ是红、绿、蓝三色的混合比例，称为三色
4
颜色的性质
（3）饱和度，是彩色纯洁的程度，也就是光谱中波长 是否窄，频率是否单一的表示。 对于光源，发出的若是单色光就是最饱和 的彩色。对于物体颜色，如果物体对光谱反射有很高 的选择性，只反射很窄的波段则饱和度高。如果光源 或物体反射光在某种波长中混有许多其他波长的光或 混有白光，则饱和度低。
5
（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的相 互影响叫做颜色对比。
3
颜色的性质
（1）明度，是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。 在一般情况下，物体反射率越高，明度就
越高。所以白色比灰色明度高。对于光源来说，亮度 越大，明度越高。 （2）色调，是色彩彼此相互区分的特性。
多数情况下，刺激人眼的光波不是单一波 长，而常常是一些波长的组合，对于光源来说，则是 不同波长的亮度组合，对于反射物体是不同反射率的 不同波长组合，共同刺激人眼产生组合后的颜色感觉 。
13
图像的颜色
视觉三基色假说——格拉斯曼定律 1）所有颜色都可由相互独立的三基色混合得到 2）假如三基色的混合比相等，则混合色的色调、饱和 度也相等 3）任意两种颜色混合产生的新颜色与采用三基色分别 合成这两种颜色的各自成分混合起来得到的结果相等 4）混合色的光亮度是原来各分量光亮度的总和
14
R、G、B三原色的选择
12
三原色
三原色是三种相互独立的颜色，其中任一色均不能由 其它二色混合产生。所有其它颜色都可以由三基色按 不同的比例组合而得到。 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 红（少）＋ 绿（多）＝ 黄绿色
减法三原色：指加法三原色的补色，即黄、品红和青 色。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
24
彩色合成
标准假彩色合成：在彩色合成时，选择4、3、2波段， 分别赋予红、绿、蓝时，即绿波波段赋予蓝、红波波 段赋予绿，红外波段赋予红时，这一合成方案被称为 标准假彩色合成。是一种最常用的方案。
25
真彩色和假彩色影像
26
胶片的感光特性曲线
27
彩色负片
28
彩色片成像过程29源自红外彩色片30灰度、灰度级
灰度——表示图像像素明暗程度的数值 灰度级——图像灰度级的级数
图像数据的灰度级越多，图像视觉效果越好
6
对比度
对比度——表示一副图像中灰度反差的大小 对比度=最大灰度值/最小灰度值
7
不同色调的亮度变化
最亮
相同色调的亮度变化
最暗
亮
暗
8
图像的颜色
日光成分——由多种颜色混合而成
9
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总体概述
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2
§3. 1 颜色性质和颜色立体
颜色视觉: 1. 亮度对比和颜色对比 （1） 亮度对比：是视场中对象与背景的亮度差与背 景亮度之比。
C | L对象 L背景 | L背景
22
加色法与减色法的区别？
所以，加色法主要是用三个原色光相加再现色彩，而 减色法则是用三个补色的透明色素相叠或染料相混合 再现色彩，这就是它们的根本区别。
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§3. 3 彩色合成
根据加色法原理或减色法原理，选用不同波段的正片 或负片组合，进行彩色合成。 真彩色合成：如果所采用的滤光系统与波段一一对应 ，称为真彩色合成，彩色与原物体或景观的色彩一样 。 假彩色合成：选择遥感影像的某三个波段，分别赋予 红、绿、蓝三种原色，由于原色的选择与原来遥感波 段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地 物真实的颜色，这种合成叫做假彩色合成.
，所以呈现黑色
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减色法
所谓减色法，是从白光中按不同比例减去原色，来实 现色彩再现的一种方法，通俗地说，减色法就是运用 青、品红、黄三种补色重叠起来合成色彩的一种方法 。每一种颜色是从白光中减去与它互成补色的颜色。
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减色法示意图
黄=白-蓝 品=白-绿 青=白-红 黄+品=白-蓝-绿=红 黄+青=白-蓝-红=绿 品+青=白-绿-红=蓝 黄+品+青=白-（红+绿+蓝）=黑
模拟影像与数字影像
31
§3. 4 遥感光学增强处理
相关掩膜处理方法：指对于几何位置完全配准的原片, 利用感光条件和摄影处理的差别,制成不同密度,不同 反差的正片或负片,通过它们的各种不同叠加方案,改 变原有影像的显示效果,达到信息增强目的的方法。
32
利用加色法实现彩色合成
加色法彩色合成 合成过程：根据加色法原理，制作成各种合成仪器， 选用不同波段的正片或负片组合，进行彩色合成。 合成仪法：是将不同波段的黑白透明片分别放入有红 、绿、蓝滤光片的光学投影通道中精确配准和重叠， 生成彩色影像的过程。 分层曝光法：指利用彩色胶片具有的三层乳剂，使每 一层乳剂依次暴光的方法。