北京师范大学
遥感前沿讲座论文
综述遥感数据获取、遥感基础理论及遥感应用的现状及发展趋势
专业：地理科学
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学号：_________
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教学点
北京师范大学地理学与遥感科学学院
2013/01/18
目录
引言 (3)
1、遥感卫星数据获取与处理的流程 (3)
1.1数据接收 (3)
1. 2 数据记录 (4)
1. 3 数据的传输、归档与发布 (4)
1. 3. 1 数据传输 (4)
1.3.2数据归档 (4)
1.3.3数据发布 (5)
1. 4 数据处理 (5)
1.4.1数据存储 (5)
1.4.2产品处理 (5)
2.遥感基础研究及应用 (6)
2.1遥感基础研究的范畴 (6)
2.2遥感基础研究的方向 (6)
2.3遥感基础研究的内容 (7)
2.3.1遥感信息辐射特性研究 (7)
2.3.2 遥感信息空间特性研究 (7)
2.4遥感应用发展的先导 (7)
2.5遥感应用的中坚 (8)
2.5.1 遥感图像判读和信息提取的基础 (8)
3、遥感的应用 (9)
3.1 遥感在工程中的应用实例 (9)
3.2 遥感在农业中的应用 (9)
3.3 遥感在资源环境中的应用 (9)
3.3.1遥感在资源中的应用 (9)
3.3.2遥感在环境中的应用 (10)
3.3.4 遥感在煤矿开采中的应用 (10)
3.3.5 遥感图像在天气预报中的应用 (10)
3.3.6 遥感图像应用于制图 (10)
3.3.7遥感在新领域的应用 (10)
4、遥感应用的发展趋势 (11)
参考文献: (11)
引言
遥感,就广义而言,泛指各种非接触的,远距离的探测技术。或者说,是一种远离目标,通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。就狭义而言是一门新兴的科学技术。主要指从远距离、高空、以至外层空间的平台上,利用可见光、红外微波等探测仪器,通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理,从而识别地面物质的性质和运动状态的现代技术系统。遥感对地球表面目标进行探测,是利用装载在遥感平台上的遥感器接收来自目标的反射或辐射。因此,从本质说,遥感是一个信息流和信息交换的过程。来自地表因太阳辐射与地表物体相互作用这一物理过程所形成的信息流,经过遥感信息的获取,处理和分析,成为人们所能利用的有效信息,在对地球资源和环境研究中发挥着积极的作用。
遥感信息具有空间和波谱两重特性,这些特性在物质的相互作用、传输、记录、再现过程中经受着各方面的影响,产生着各种畸变这里有许多机理和基础的问题需要深人研究,才能有效地利用遥感信息。
1、遥感卫星数据获取与处理的流程
定义：利用遥感平台上的传感器获取目标特征原始记录的过程。遥感卫星
数据获取与处理的工作流程分为数据的接收、记录、传输、存档、发
布和产品处理等多个环节。
1.1数据接收
数据的接收是遥感卫星数据获取与处理过程的第一个环节,卫星数据接收
系统由天线与馈源、天线座、伺服系统、信道及管理与监控等部分组成,
其主要任务是完成卫星的跟踪与信号接收, 并在软件系统的支持下,根据
预先设定的任务形成数据接收与记录计划,完成数据的接收。首先,由管理
与监控软件根据业务部门预先设定的任务计划、接收站位置和卫星轨道参
数, 计算卫星所在的方位信息, 生成接收计划,当有多个接收任务时,将生
成接收计划队列,由管理与监控软件按计划自动启动数据接收。当卫星进入
接收站天线接收范围后,天线与馈源、天线座和伺服系统共同组成一个工
作回路, 完成信号的接收、放大、变频、信号处理、天线方位调整等
一系列任务,实现卫星的跟踪与信号的接收工作。天线对卫星跟踪稳定后,
接收的信号经放大、变频、解调、载波提取、同步处理等过程,输出卫
星基带数据(包含了卫星图像数据和其他辅助数据)传送给记录设备。
1. 2 数据记录
数据记录与数据的接收是紧密连接的两个环节,由数据接收系统捕获的卫
星信号,经由信道和数据通道开关送交记录系统进行数据的保存。数据记录
的主要工作是将卫星下行的遥感卫星数据保存到存储设备上,保存好完整
的遥感卫星原始数据,为后续数据的处理做好数据准备。早期的数据记录过
程,是将接收到的卫星信号以特定的顺序直接保存在磁带上, 数据记录的
速度相对较慢。随着计算机技术的发展,磁盘阵列及其接口设备被应用到数
据记录过程中,接收到的卫星信号被直接注入到磁盘阵列, 完成数据的记
录工作。数据记录过程中的另一项工作是对接收到的卫星数据进行移动窗
的显示,目的是监控卫星数据接收过程中星上传感器的工作状态、数据接
收质量和对地面成像的情况。
1. 3 数据的传输、归档与发布
布通常,数据的接收与记录是在接收站完成的, 而数据的存档与处理则更
多的是在数据中心进行。从各国情况看,接收站与数据中心分处两地的情况
仍
很常见,有些国家是几个接收站同时进行数据的接收和记录, 然后在数据
中心进行存档和处理。本节将着重讨论数据的传输、存档与发布过程,下
一小节将讨论数据的处理过程。
1. 3. 1 数据传输
这里谈的数据传输指的是从接收站到数据中心之间的数据传送过程。数据传输的目的是将接收下来的卫星原始数据( 或经过处理的数据)从分布于各地的接收站传送到集中存放、处理卫星数据的数据中心或机构总部。数据的传输在遥感卫星数据获取与处理的过程中占有十分重要的地位。在过去一段时间,数据的传输主要依靠传统交通工具,将记录着卫星遥感数据的存储介质从接收站运送到各机构的总部。
1.3.2数据归档
数据的归档或存档过程实际上包含了对数据进行整理、质量评估、登记或编目以及存储数据等多个环节,形成完整的数据归档、保存的工作过程,其中: 1数据整理: 接收、记录下来的卫星数据是不能直接用于后续的数据处理和应用工作的,需要进行一系列的数据整理工作, 如同步、解扰、解码、格式整理等;o数据质量评估: 是针对遥感卫星数据本身的特征以及对应用有重要影响的指标进行的统计、评价过程,主要技术指标包括: 数据缺失计数、云覆盖率等; ?数据编目: 按照预先制定的规则, 将整理后的卫星数据进行定位, 并映射到
规定的地面分景网格中,同时对数据进行编号,形成目录。编目信息中包括数据的接收时间、卫星及传感器名称、轨道编号、数据覆盖范围及地理位置、地面分景网格编号、成像模式、数据质量信息、数据存储信息以及其它信息;数据存储:包括对卫星数据本身以及对卫星数据编目信息的存储。其中, 卫星数据的存储通常以磁带为最终介质和存储形式, 而卫星数据的编目信息则以数据库形式进行存储。所以说,数据归档的目的是建立完整、有效的数据保存体系, 妥善组织、管理和保存卫星原始数据(或经过整理的存档数据) , 为后续的数据检索、发布、处理、共享和使用创造基础条件。
1.3.3数据发布
从字面上理解,数据发布是将归档数据向外界公布、接受查询与检索的过程。在遥感对地观测领域内,数据发布与数据检索、数据查询、数据浏览等称谓长期混用, 共同指向将遥感数据对外公布、提供查找、检查、索取以及其他数据管理的服务机制。近年来,采用了WebGIS 技术和空间数据库技术的数据发布系统, 为遥感数据的查询、检索、定制、分发与共享等多种应用目标提供了崭新的技术平台和服务机制。
1. 4 数据处理
从广义的角度讲,数据处理贯穿于遥感应用的整个过程。通常,将遥感数据在卫星运行与地面接收处理机构中的数据处理称为预处理, 将数据在各应用领域中采用的专用处理手段称为
应用处理。本文只讨论遥感数据的预处理。对遥感数据处理种类有许多的划分方法,按所涉及的技术特点可将数据处理分为以下几个方面:( 1) 同步与解调; ( 2) 格式化处理; ( 3) 编目处理; ( 4) 存储; ( 5) 产品处理。其中, 同步与解调、格式化处理和编目处理的内容在数据归档一节中已经有所介绍,下面着重讨论数据存储和产品处理过程。
1.4.1数据存储
随着计算机技术和存储技术的发展, 数据的存储已经成为遥感数据地面系统建设中的重要
一环,并且与数据的归档处理、数据检索与发布、数据共享以及产品生成等工作密切相关, 即数据的存储过程与数据的使用密切相关。从遥感卫星数据的接收处理过程来看,目前的数据存储工作被看作是数据归档工作中的一环,并与数据的编目处理紧密结合,共同实现对数据的存储,并为数据的发布、检索与共享提供基础的数据服务, 同时为数据的产品处理提供保障。
1.4.2产品处理
从工作流程上看, 遥感数据的产品处理可分为数据的定位与读取、辐射校正、几何校正、格式化输出等几个环节,其中: 数据的定位处理是根据产品数据的时间和空间范围,确定对应的存档数据的空间范围及其在存储空间中的位置, 以此为参考从存储设备中读取相应的数据。数据的读取是根据确定的存档数据存储位置和空间范围读取相应数据的过程。数据的辐射校正过程可以分为两个部分:一是按照预先设定的算法对获取的卫星数据进行探测器之间、波段之间及波段内各数据行之间的归一化处理,目的是消除传感器噪声、消除图像条纹、平衡各波段之间的亮度关系, 并使获取的图像数据的亮度与地面物体的辐射特征保持
一定的对应关系, 从而有利于后期的应用, 通常采用查找表的方式完成这一部分的处理,即
将所有的处理参数按照波段号、探测器编号进行排列,然后逐一应用于图像数据; 另一部分则是根据卫星传感器的辐射特征以及卫星传回的传感器的工作状态, 生成用于图像数据辐射
校正所需的各类参数, 其中包括了探测器之间、波段之间及波段内各数据行之间校正处理的参数, 以及图像数据与地物辐射特征参量之间的转换参数。以上的辐射校正处理过程中, 对图像数据的校正处理是时刻都在进行的,即每一幅图像数据都需进行辐射校正;而对辐射校正参数的处理和生成,则是定期完成并将相关参数提供给各数据处理中心。数据的几何校正是产品处理过程中最为复杂、耗时最长的过程,其目的是消除在成像过程中因卫星的轨道、姿态等误差、以及地球、大气等因素引起的卫星图像数据的各种几何形变。数据的几何校正过程分为像素成像时间的计算、卫星星历数据和姿态数据的计算、探测器观测矢量的形成及其坐标系的变换、以及像素的地面位置计算等处理步骤, 并以此为基础形成从卫星及传感器到地面的几何校正模型,然后依照此模型建立从卫星原始数据空间到以地面坐标系为参考的输出空间的变换关系, 最后应用重采样方法,生成产品数据。产品数据的格式化输出是对生成的卫星数据产品进行整理的过程, 将处理后的卫星数据按照规定的格式编排,并输出到指定的介质上。目前, 常用的卫星数据产品格式有FAST 格式、GeoTIFF 格式和DIMAP 格式等。在卫星地面系统中, 产品数据的格式化输出还包括了将用户定制的多个数据产品包装成产品数据包, 并通过网络传送到用户指定的位置的过程。为满足用户不同的应用需求, 常对卫星数据进行分级处理,形成不同级别的产品。以国内的分级方法为例,零级产品是未经任何处理的原始数据; 一级产品是仅经过辐射校正的数据;二级产品则是经过了辐射校正和几何校正的数据。此外, 还有三级产品和四级产品,在处理过程中分别应用了地面控制点、或同时应用了地面控制点和数字高程模型。在产品数据中, 除遥感影像外,还同时提供卫星的星历参数、姿态参数、影像坐标等信息或有理函数模型参数。
2.遥感基础研究及应用
2.1遥感基础研究的范畴
遥感基础研究就是在遥感信息流的每一个环节中探求其变化原因和形成的机理,研究其畸
变规律,进而研究各种地物在空间和波谱这两方面的同一性和差异性,类聚同类地物,增强
和扩展其差异特征,从这一意义上讲,遥感又是研究各种地物差异特征的科学技术。因此,就是要研究电磁波辐射与地球表面物质相互作用机理,在介质中的传输规律及遥感信息与地
面特征之间的内在联系。
2.2遥感基础研究的方向
研究电磁波和地球表面物质水圈大气圈岩石圈生物圈的相互作用机理辐射信息的传输理论,遥感信息的辐射和空间特征,形成遥感图像的地学、生物学、物理学和化学基础及规律,以及遥感信息的应用模型等。
2.3遥感基础研究的内容
2.3.1遥感信息辐射特性研究
（1）电磁波与地物相互作用的波谱特性
地物对可见光、近红外、短波红外的反射特性热红外的辐射特性、微波的辐射特性、介电特性、后向散射特性和穿透特性、地物波谱的空间分布特征一地物波谱的二向反射特征；地物波谱的时间动态变化特性；遥感成像机理。
（2）遥感信息在介质中的传输特性及规律
可见光和红外辐射信息在大气中的传输规律及云和降水对地表微波遥感信息传输的影响
土壤和岩石能量传输规律；植被中微波能量传输机理；可见光在水体的传输特性。
（3）遥感信息的定量化
遥感器的辐射定标；遥感辐射定标试验场的建立；遥感大气成分的反演；遥感信息大气影响订正；遥感信息的定量反演。
2.3.2 遥感信息空间特性研究
（1）遥感仪器的成像几何机理和模型
新型航天、航空遥感器成像几何机理及几何特征模型；不同传感器遥感信息的几何特征、配准和复合；新型传感器图像；成像光谱仪、成像雷达、同轨前后视立体图像、异轨侧视立体图像等的对地定位模式研究及地图化模型研究遥感信息几何特性理论、模型和方法。（2）遥感信息几何校正模型和方法
遥感信息空间频谱特性的理论；遥感信息地图化模型。
（3）新型对地定位理论和方法
遥感信息空一地定位理论和模型；四维分析和多元多维复合匹配模型GPS一RS一GIS一体化信息处理方法。
2.4遥感应用发展的先导
2.4.1最佳遥感仪器和最佳探测波段的选择
这是遥感基础研究的最基本的任务之一。遥感技术的成功与否的第一个关键就在于能否用最佳的遥感仪器和最佳的光谱段去进行探测。由于自然界是一个极其复杂的综合体,各种物体的存在都是与其它物体,特别是错综复杂的环境要素相互依存的,正因为遥感基础研究对各种地物波谱特性进行了大量研究,认识了遥感信息的传输规律,才能为遥感器的设计如大气窗区和探测波段的选择,动态范围和信噪比的确定等提供了基本依据。
2.4.2对地物识别和图像判读的预先认识和遥感应用的准备
通过遥感辐射特性和空间特性研究,特别是地物的波谱特性研究,对遥感识别地物的原理有了预先的认识,对于其形成的影像特征,从遥感辐射特性和空间特性出发有了了解,为以后遥感图像的信息提取,影像特征分析和图像判读提供准备。
2.5遥感应用的中坚
对地观测系统主要是用于对地球资源的调查和环境的监测,通过在空间平台上的遥感仪器
获得地面的大量信息,对遥感图像进行判读分析,信息提取,达到识别目标鉴别地物的目的,
同时通过一些模型在农业、林业、水资源、海洋、地质等领域得以应用。这些应用,都是
基于遥感的应用基础研究。因此,遥感基础研究在遥感应用研究中起着中坚的作用,是把遥感应用推向深入的动力。
2.5.1 遥感图像判读和信息提取的基础
遥感技术的根本目的是要通过图像的分析,深人研究各种自然环境要素,达到定性、定量分析和识别研究对象的目的,从而在国民经济和军事上发挥它的作用。建立各种判读标志是
这一工作中的重要步骤。遥感图像是地面物体反射或发射电磁波特征的记录,也是地面景象真实的、瞬时的写照。遥感图像是地表面按一定比例尺缩小了的自然景观综合影像图。它能够较准确、客观、全面地反映地表面的自然综合景观。图像判读就是建立在研究地物性质、电磁波性质及影像特征三者的关系。它主要从影像特征来判断电磁波的性质,从而
确定地物的属性,也就是从影像特征来识别地物。地物电磁波特征的差异在影像上的反映
就是各种各样的色、形信息。整个遥感图像的影像要素或特征,概括起来分“色”和“形两
大类。色：色调、颜色、阴影、反差；形：形状、大小、空间分布、纹理等。“色”
只有依附在“形”上来判读才有意义。
遥感图像的判读基础就是地物的辐射特性和空间特性只有深入地研究这两种基本特征,才
能更好地判读遥感图像和更好地应用。目前发展起来的计算机图像处理和信息提取技术也是建立在这两种特性研究的基础上。遥感图像的分类主要基于地物的波谱特性,结合其空间特性,达到增强不同地物的差异,提取有用信息的目的。在以波谱特性为主要基础的图像处理中,人们还在利用地物的空间特性一精细的纹理结构。常用的纹理识别方法基本上都是以
图像的统计特性和结构特性为基础的。近年来发展起来的频谱段图像来获取地物的空间特性和纹理结构。最终可能发展成为一种基于地物波谱和空间特性的计算机图像处理的综合方法。
2.5.2定量化遥感应用
遥感的深化发展的标志之一就是定量化的遥感应用要实现遥感由定性向定量的发展,必须
开展遥感定量化基础研究。通过遥感定量化研究,逐步解决遥感仪器的内外定标,大气成分反演,大气影响订正和遥感数据的定量反演等基础问题,为遥感应用提供更精确的定量数据。成像光谱仪的发展为遥感应用提供了图谱合一的综合信息。由于其高光谱分辨率,可以从地物的细微光谱特性来识别目标,通常的方法是将成像光谱仪获得的波谱曲线,与在地面或实验室测量的波谱曲线进行对比分析。由于基础研究,发展了反射率的定量反演方法,如统计模型法、试验场定标法,对数残差模型和大气影响订正法而在地质找矿中得到很好地应用。热红外多波段扫描仪数据包含了地物辐射温度和发射率双重信息。
3、遥感的应用
3.1 遥感在工程中的应用实例
传统的工程地质调绘（地质测绘）是依靠技术人员的野外作业来实现的，费时费力，效率不高，而且由于人的视野受到地形和植被的遮挡，许多地质问题不易观察搞清遥感图像信息的丰富性，为工程地质人员提供了最直观调绘依据，可以大大加快工作的速度目前发生在全国已建成的高等级公路上的灾害或问题大部分是不良地质现象造成的因此，应用遥感技术解译调查各种不良地质现象，是提高勘察设计质量的必要环节，实践中很好的应用效果为这一论断提供了有力证据同时，遥感技术在工程区域地质条件评价公路走廊带选择路线方案比选病害成因及其影响评价方面具有常规手段和传统方法所无法比拟的优势。
3.2 遥感在农业中的应用
农业病虫害的监测作物被虫害后，它的外部形态和内部生理都将发生变化，不过，不论哪种变化都将造成遥感图像光谱值得变化，我们可以通过这一变化，将该植物的光谱反射曲线与光谱库中的标准光谱反射曲线进行比较分析，进而来监测农作物的健康情况应用遥感技术监测植物病虫害，主要通过以下途径：应用遥感技术直接研究害虫及其寄主的活动行为；应用遥感手段监测病虫害寄生地；应用遥感手段监测病虫害对植物造成的影响，跟踪其演变情况分析灾情监测植物生长状态植物的生长发育一般都具有周期性特点，而这种周期性特点在植物体各个部分都很显著，同时也势必会造成单个植物或植物群物理光学特性的变化，也就是植物生长各阶段对电磁波反射和辐射的特性的不同因为遥感具有周期性获取目标电磁波谱信息的特点，所以可以用它来监测植物的生长状况作物的监测主要通过植被指数地面温度土壤水分植物素营养氮等实现的研究表明，应用NDVI 和叶面积指数（LAI）的相关性，考虑地面监测与农学模型，可以实现监测作物的长势。
3.3 遥感在资源环境中的应用
3.3.1遥感在资源中的应用
资源的原始状态利用情况变化趋势等都与一定的地表状态或地理过程密切联系，而这一状态与过程又具有明显不同的光谱或时态特征，在遥感影像中有不同的影像特征，我们可以通过这一不同来分析资源状况，这就是资源遥感的原理遥感是资源探测和勘探的有力工具应用遥感图像调查控矿构造，从而为地质物探提供靶区；森林资源遥感可以快速调查森林蓄积量，及时发现森林病虫害森林火灾隐患等影响因素，加强森林资源管理水平；土地资源遥感动态监测可以调查土地利用动态变化，及时发现土地利用中存在的问题，通过对光谱特征的深层挖掘与地表参数反演，还可以发现土地损害和污染的信息，从而为更好的规划整治和利用土地提供支持；水资源遥感可以快速调查水资源现状与发展趋势，从而为更好的规划水资源利用提供支持。
3.3.2遥感在环境中的应用
环境遥感是指利用遥感技术探测和研究环境污染的空间分布、时间尺度、性质、发展动态、影响和危害程度，以便采取环境保护措施或制定生态环境规划其原理在于各种环境要素（包括大气水固体废弃物等）环境污染物和环境过程都具有其特定的时间空间和光谱特征，这些特征直接或间接的可在遥感影像上表达出来，从而应用遥感信息处理提取环境要素监测环境污染评价环境格局分析环境趋势预测环境发展发现环境问题辅助环境保护环境污染按应用领域不同，可分为水环境遥感（水温、水深、水域变化、水体富营养化、石油污染、废水污染等）大气环境遥感（大气温度和湿度、水汽、大气成分、云际风、大气降水监测、云遥感等）生态环境遥感（土地利用、土地覆盖变化、植被土壤侵蚀、荒漠化、城市交通、城市住房、城市人口遥感城市环境监测等）灾害遥感（水灾、干旱、台风、暴雨强对流天气、雪灾、滑坡、泥石流、地震、火山爆发、台风、火灾以及农作物果树病虫害遥感监测等）四大类。
3.3.4 遥感在煤矿开采中的应用
遥感在煤矿区的应用主要在如下几个方面：矿区地面塌陷监测与变形分析；煤矿区土壤污染监测与分析；煤矿区环境监测；煤炭资源勘探；矿区地形和专题制图；矿区演变监测；矿区综合信息采集。
3.3.5 遥感图像在天气预报中的应用
通过卫星获得的大气云图的遥感影像图，经过目视解译、几何变换、辐射校正、图像的增强与变换、图像分类获得更清晰的卫星云图，然后进一步进行判读各地的天气情况，用于预报其中图像的预处理包括几何校正与辐射校正，图像增强与变换有空间域增强、频率域增强、彩色增强、主成分变换、缨帽变换、典型成分变换，图像分类有监督分类和非监督分类。
3.3.6 遥感图像应用于制图
由于遥感技术的发展，遥感卫星的覆盖面也越来越广，内容也越来越丰富，应用于各种需求的制图也越来越广泛，遥感图像在制图方面越发重要遥感图像用于制图的步骤如下：遥感图像的选择，包括波段和时相的选择；遥感图像进行纠正；遥感图像的解译分析；基础底图的编制和专题内容的转绘。
3.3.7遥感在新领域的应用
3.3.7.1遥感考古
遥感考古就是通过传感器探测和接收来自地表及地表以下考古遗迹的信息，经过信息的传
输及处理分析，识别物体的属性及其分布等特征它是一门体现遥感技术与传统考古学相互渗透交叉和融合的新技术，能够快速准确全面的探明地上以及地下遗址的分布状况，因此遥感考古越来越受考古工作者的重视，并逐渐成为考古研究的重要手段。
3.3.7.2遥感在公共卫生领域的应用
近年来，对公共卫生领域特别是流行病传染病的发生扩散进行遥感分析得到了遥感研究人员的重视，并成为一个新的遥感研究方向。
3.3.7.3遥感在岩石力学中的应用
它主要通过研究岩石类材料在应力作用下电磁波辐射发生变化，来通过光谱特征曲线分析岩石的物理化学变化机理，应用于地质力学、地震预报、采矿工程、土木结构工程等地学工程领域。
4、遥感应用的发展趋势
随着遥感应用水平的深入遥感信息处理方法的改进和精度的提高遥感信息源的不断增加遥感应用得到广泛认可更多领域对遥感需求的增加，遥感的应用领域也越来越广泛遥感还将与其它技术例如地理信息系统全球定位系统等不断集成，以解决不同领域的应用问题，遥感将成为空间数据库4D产品的重要支持将遥感与不同领域的需求相结合，建立较完善的遥感信息模型，将成为遥感科学应用的重要方面遥感应用模型是机理、遥感平台、信息处理与应用领域的结合，能否突破当前遥感应用主要依靠分类信息提取，然后进行统计分析的模式，实现直接基于遥感数据的机理分析、过程分析、格局评价、趋势预测与决策支持，将是今后深化遥感应用的重要课题。
参考文献:
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遥感技术的应用以及发展趋势
一前言 二遥感信息技术基础 三遥感信息技术的应用 3.1遥感信息技术在环境监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染 3.1.2利用遥感技术监测水体富营养化 3.1.3通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染 3.1.4应用红外扫描仪监测水体热污染 3.1.5通过遥感技术分析水域的分
布变化和水体沼泽化 3.2.遥感技术在大气环境监测方面的应用 3.2.1臭氧层 3.2.2大气气溶胶 3.2.3有害气体 3.2.4气候变化 3.3遥感技术在城市环境监测与管理中的应用 3.4应用遥感技术监控生态环境 3.5 利用遥感技术监测自然灾害 四遥感信息技术的发展趋势 4.1遥感影像获取技术越来越先进 4.2遥感信息处理方法和模型越来越科学 4.3 3S一体化 4.4建立高速、高精度和大容量的
遥感数据处理系统 4.5建立国家环境资源信息系统 4.6建立国家环境遥感应用系统 五总结 六参考文 一前言 遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界范围内得到广泛的应用。自20世纪80年代以来，随着遥感技术的发展，遥感技术在理论上、技术上和实际应用上发生了重大的变化。在遥感数据源向着更高光谱分辨率和更高空间分辨率发展的同时，处理信息技术也更加成熟；在应用方面，结合了地理信息系统（GIS)和全球定位系统（GPS)，向着更系统化，更定量化的方向发展，是遥感技术的应用更加广
泛和深入。 二遥感信息技术基础 遥感技术是指从飞机、飞船、卫星等飞行器上，利用各种波段的遥感器，通过摄影、扫描、信息感应，识别地面物质的性质和运动状态的技术，具有遥远的感知的意思。从上个世纪六十年代提出“遥感”这个词，到1972年美国陆地卫星计划发射了第一颗对地观测卫星,经过几十年的发展，遥感技术已经广泛地应用在军事、国防、农业、林业、国土、海洋、测绘、气象、生态环境、水利、航天、地质、矿产、考古、旅游等领域，影响了人类生活的方方面面,它为人类提供了从多维和宏观角度去认识世界的新方法与新手段，遥感技术能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。 三遥感技术在环境科学中的应用 3.1.遥感技术在水污染监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染
北京揽宇方圆信息技术有限公司 常见国产卫星遥感影像数据的简介 本文介绍了常见国产卫星数据的简介、数据时间、传感器类型、分辨率等情况。 中国资源卫星应用中心产品级别说明 ◆1A级和1C级产品均为相对辐射校正产品,只是不同卫星选用的生产参数不同。 ◆2级，2A级和2C级产品均为系统几何校正产品,只是不同卫星选用的生产参数不同。 其中: ■GF-1卫星和ZY3卫星归档产品为1A级，ZY1-02C卫星数据归档产品级别为1C级，其他卫星归档级别为2级! ◆归档产品是指:该类产品已经存在于系统中,仅需要从存储系统中迁移出来.即可供用户下载的数据。 ◆生产产品是指:该类产品不是已经存在的产品,需要对原始数据产品进行生产,然后再提供给用户下载的数据。
■当用户需要的产品级别是上述归档的级别,直接选择相应的产品级别，然后查询即可！ ■当用户需要的产品级别不是上述归档的级别,就需要进行生产.本系统提供GF-1卫星和ZY3卫星2A级的生产产品,ZY1-02C卫星2C级的生产产品,在选择需要的级别查询后,无论有没有数据,在查询结果页上方有一个“查询0级景”按钮,点击此按钮后,进行数据查询,如果有数据，选择需要的产品直接订购,即可选择需要的产品级别。 国产卫星 一、GF-3(高分3号) 1.简介 2016年8月10日6时55分，高分三号卫星在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射升空。 高分三号卫星是中国高分专项工程的一颗遥感卫星，为1米分辨率雷达遥感卫星，也是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）成像卫星，由中国航天科技集团公司研制。 2.数据时间 2016年8月10日-现在 3.传感器 SAR：1米 二、ZY3-02（资源三号02星） 1.简介 资源三号02星（ZY3-02）于2016年5月30日11时17分，在我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功将资源三号02星发射升空。这将是我国首次实现自主民用立体测绘双星组网运行，形成业务观测星座，
遥感影像预处理 预处理是遥感应用的第一步，也是非常重要的一步。目前的技术也非常成熟，大多数的商业化软件都具备这方面的功能。预处理的大致流程在各个行业中有点差异，而且注重点也各有不同。 本小节包括以下内容： ? ? ●数据预处理一般流程介绍 ? ? ●预处理常见名词解释 ? ? ●ENVI中的数据预处理 1、数据预处理一般流程 数据预处理的过程包括几何精校正、配准、图像镶嵌与裁剪、去云及阴影处理和光谱归一化几个环节，具体流程图如图所示。 图1数据预处理一般流程 各个行业应用会有所不同，比如在精细农业方面，在大气校正方面要求会高点，因为它需要反演；在测绘方面，对几何校正的精度要求会很高。 2、数据预处理的各个流程介绍
（一）几何精校正与影像配准 引起影像几何变形一般分为两大类：系统性和非系统性。系统性一般有传感器本身引起的，有规律可循和可预测性，可以用传感器模型来校正；非系统性几何变形是不规律的，它可以是传感器平台本身的高度、姿态等不稳定，也可以是地球曲率及空气折射的变化以及地形的变化等。 在做几何校正前，先要知道几个概念： 地理编码：把图像矫正到一种统一标准的坐标系。 地理参照：借助一组控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。 图像配准：同一区域里一幅图像（基准图像）对另一幅图像校准 影像几何精校正，一般步骤如下， （1）GCP（地面控制点）的选取 这是几何校正中最重要的一步。可以从地形图（DRG）为参考进行控制选点，也可以野外GPS测量获得，或者从校正好的影像中获取。选取得控制点有以下特征： 1、GCP在图像上有明显的、清晰的点位标志，如道路交叉点、河流交叉点等； 2、地面控制点上的地物不随时间而变化。 GCP均匀分布在整幅影像内，且要有一定的数量保证，不同纠正模型对控制点个数的需求不相同。卫星提供的辅助数据可建立严密的物理模型，该模型只需9个控制点即可；对于有理多项式模型，一般每景要求不少于30个控制点，困难地区适当增加点位；几何多项式模型将根据地形情况确定，它要求控制点个数多于上述几种模型，通常每景要求在30-50个左右，尤其对于山区应适当增加控制点。
北京揽宇方圆中国领先遥感影像数据服务． 资源三号卫星，简称ZY3，是中国第一颗民用高分辨率光学卫星，卫星2012年1月9日发射，它搭载了四台光学相机，包括一台地面分辨率2.1m的正视全色TDI CCD相机、两台地面分辨率3.6m的前视和后视全色TDI CCD相机、一台地面分辨率5.8m的正视多光谱相机，数据主要用于地形图制图、高程建模以及资源调查等。卫星设置寿命5年，可长期、连续、稳定地获取立体全色影像、多光谱影像以及辅助数据，可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖。 主要功能 1、资源三号卫星主要用于1:5万比例尺立体测图和数字影像制作，又可用于1：2.5万等更大比例尺地形图部分要素的更新，还可为农业、灾害、资源环境、公共安全等领域或部门提供服务。
2、卫星应用系统将用于处理2.5米、4米和10米分辨率的卫星影像及其构成的立体测绘影像，测制1：5万地形图及相应测绘产品，开展1：2.5万等更大比例尺地形图的修测与更新，建立基于资源三号卫星的基础地理信息生产与更新的技术应用体系。 3、应用系统建设目标是最终实现业务化运行，长期、稳定、高效地将高分辨率立体影像转化为高质量的基础地理信息产品，并为其他用户部门提供高分辨率遥感影像应用服务。 4、利用资源三号卫星获取的立体影像，在构成的立体视野里，会出现高耸的山体、陡峭的河谷、矗立的灯塔，栩栩如生的公路、房屋、桥梁，通过立体观测，能够完成数字高程模型制作、立体测图等作业，生产现势性强、精度高的基础地理信息产品，结合资源三号卫星多光谱影像及各种专题信息，还可以生产各种融合影像产品、专题产品等，满足各行业部门的应用需求。
我国遥感产业发展的现状 一．引言 遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术，通过遥感技术，可查询到高分一号、高分二号、资源三号等国产高分辨率遥感影像。1它集中了航天、航空、电子、计算机、现代光学以及生物地学等学科的最新成就,成为一种先进而有效的资源调查、环境监测及区域开发综合评价分析手段。遥感科技被公认是一种大容量的信息获取手段,在各个领域的应用中已显示出明显的社会经济效益,从而日益受到重视。根据联合国不完全的统计,目前全世界至少有1,400多个组织从事遥感活动。美国每年利用陆地卫星所得的效益为14亿美元,利用气象卫星资料避免各种损失为20亿美元,并预测政府在今后每年可以从商业化遥感活动中获取税收14亿美元。2现代遥感技术的发展趋势是由紫外谱段逐渐向 X射线和γ射线扩展。从单一的电磁波扩展到声波、引力波、地震波等多种波的综合。3 我国已成功发射并回收了10多颗遥感卫星和气象卫星，获得了全色像片和红外彩色图像，并建立了卫星遥感地面站和卫星气 1百度百科遥感技术 2《中国科技论坛》1986年第5月 3中国测绘网现代遥感技术发展的趋势与展望
象中心，开发了图像处理系统和计算机辅助制图系统。从“风云二号”气象卫星获取的红外云图上，我们每天都可以从电视机上观看到气象形势。4此外，作为我国卫星遥感平台代表的北斗卫星已得到国际范围的认可。 二．数据与方法 1950年代组建专业飞行队伍，开展航摄和应用。1970年4月24日，第一颗人造地球卫星。1975年11月26日，返回式卫星，得到卫星像片。80年代空前活跃，六五计划遥感列入国家重点科技攻关项目。1988年9月7日中国发射第一颗“风云1号”气象卫星。1999年10月14日中国成功发射资源卫星1 之后进入快速发展期--卫星、载人航天、探月工程等…随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。遥感影像获取技术越来越先进；遥感信息处理方法和模型越来越科学神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和类数；53S 4中国测绘网遥感平台 5国土资源遥感
4.6 航空摄影测量与遥感数据的录入 航空象片以及其他遥感影象，除了自身可以作为GIS原始数据被用于一般性参考和粗略判读和量算之外，还可以通过各种进一步的处理、解释和计算机辅助信息提取而获得大量的第二手空间数据。 图4－3列出了航空象片的获取、处理和一些常用的应用。 图4-3航空象片的获取、处理和一些常见的应用 航空摄影一般采用专门航测飞机，如需要特定波段的光谱影象，可结合使用滤色片和具有特定光谱敏感范围的胶片，这样可以获得光谱分辨率高于20nm的航空影象。这对某些专题信息的提取很有意义。例如植物叶绿素在680nm到700nm 波段内对光线的吸收最强，利用这一波段的影象可以估算不同植物或植物在不同健康程度下的叶绿素含量。 航空象片是一种应用最广泛的遥感数据。卫星遥感可以覆盖全球每一个角落，对任何国家和地区都不存在由于自然或社会因素所造成的信息获取的空白地区，卫星遥感资料可以及时地提供广大地区的同一时相、同一波段、同一比例尺、同一精度的空间信息；航空遥感可以快速获取小范围地区的详细资料，也就是说，遥感技术在空间信息获取的现势性方面有很大的优势 遥感数据有以下优点1．增大了观测范围。 2．能够提供大范围的瞬间静态图象。这一点对动态变化的现象非常重要。例如可根据一系列在不同时间获得的洪泛区图象，研究洪水在大面积范围内的变化，这一点靠野外测量的方法很难做到，因为当我们从一点到达另一点的时候所观测的洪水趋势已与上一点的观测时间不同了，所以得不到一个大范围的瞬间静态图象。 3．能够进行大面积重复性观测，即使是人类难以到达的偏远地区也能够做到这一点。特别是在卫星平台上可以周期性地获取某地区的遥感数据。
我国卫星遥感应用现状及商业化前景 近年来，在国家政策和体制的推动下，卫星产业逐渐走向“军、民、商”的融合，商业化趋势日益明显。卫星通信、卫星导航已经在市场上逐步站稳脚跟，产业初具规模，与前两者相比，卫星遥感的商业化步伐稍微缓慢，产业化应用还有待进一步开拓。 一、我国卫星遥感应用现状 相比传统的信息获取手段，卫星遥感不仅能获得更广泛和海量的信息资源，在信息的可靠性和准确性方面更是有了质的飞跃，而且这些信息的获取是建立在效率更高、成本更低的基础之上的，为决策部门的工作带来了前所未有的高效、便利。目前，遥感技术的应用已经相当广泛，应用程度也在不断加强。卫星遥感已经在土地利用、城市化及荒漠化监测；农作物、森林等可再生资源的监测和评估、灾害监测和环境监测；对道路、建筑工程的设计、选址；城市规划、土地管理、工程评估等方面发挥着越来越重要的作用。在考古、野生动物保护、牧场管理等各个领域也得到了不同程度的应用。随着遥感技术的不断发展，其应用潜力得到了进一步挖掘，在精细农业、环境评价、数字城市等新领域，遥感技术将发挥重要作用，另外，GIS技术，虚拟现实技术、GPS技术、数据库技术等的快速发展为遥感技术的广泛应用提供了技术支持。 中国遥感技术起步于20世纪70年代末，20多年来，国家非常重视遥感技术的发展，连续四个五年计划都把遥感技术作为国民经济建设35项关键技术之一。到目前为止，我国已经成功发射了18颗返回式卫星，并成功回收17颗，为资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据，在我国国防建设中也起到了不可替代的作用。我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的6颗气象卫星。气象卫星数据已在气象研究、天气形势分析和天气预报中广为应用，实现了业务化运行。1999年10月我国第一颗以陆地资源和环境为主要观测目标的中巴地球资源卫星发射成功，结束了我国没有较高空间分辨率传输型资源卫星的历史，已在资源调查和环境监测方面实际应用，逐步发挥效益。我国还发射了第一颗海洋卫星，为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可靠的数据。2005年10月27日，北京一号小卫星在俄罗斯普列谢斯克卫星发射场成功发射，为国内外遥感应用用户提供了充足和丰富的多广谱和全色遥感影像产品。 除了上述已发射的遥感卫星外，我国还先后成立了国家遥感中心、国家气象卫星中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等国家级遥感应用机构。同时，国务院各部委及省市地方建立了160多个省市级遥感应用机构。这些遥感应用机构广泛地开展了气象预报、国土调查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监测、城市规划和地图测绘等遥感业务，并且与全球遥感卫星、通信卫星和定位导航卫星相配合，为国家经济建设和社会主义现代化提供了多方面的信息服务。时下，我国卫星遥感应用领域不断拓展，已经在农业、林业、国土、水利、城乡建设、环境、测绘、交通、气象、海洋、地球科学研究等方面得到广泛应用。遥感技术在我国国土资源大调查、西气东输、南水北调、三峡工程、三河三湖治理、退耕还林、防沙治沙、交通规划与建设、海岸带监测及海岛测绘、300万平方公里海洋权益维护及区域经
影像融合与目视解译的结果分析 张媛媛1103070526 黄朵燕1103070523 徐雪歌1103070517 布尔兰1103070531 一、三种影像融合方法的效果比较 1、Gram-Schmidt效果分析 A、定性分析 根据上面两幅图，其中左图为融合后的影像，右图为原始影像，左图显示的部分即为右图的绿框部分，从这两幅图来看：Gram-Schmidt方法融合的影像色彩变化不明显，两幅图的色彩效果很类似B、定量分析 如上图，第一个为Gram-Schmidt方法融合的影像的数据，第二个为原始的影像数据，从上面的两幅图可以看出：除了最小值变化很明显之外，影像的最大值和平均值变化都很小，两个影像的最小方差也很接近 下面两幅图分别为融合影像和原始影像的直方图：
从上面两张直方图可以看出：除了绿色部分变化稍微明显之外，其他部分的变化均不明显 2、pc效果分析 A、定性分析 上图左图为pc方法融合的影像，右图为原始影像，从色彩显示结果来看，色彩稍微有点变化，但不是特别明显。 B、定量分析
第一个为pc融合后的影像数据，第二个为原始的影像数据，从上面的图可以看出，除了最小值的变化稍微有点变化外，最大值和平均值的变化都特别小，最小的方差的差异也很小 下面再看两幅影像的直方图： 从上面的直方图来看，除了白色曲线的峰值有较大差异外，另外两条曲线的变化并不明显 3、CN效果分析 A、定性分析 从上面这两幅图可以明显看出CN影像融合方法色彩变化很明显，且亮度的变化也比较明显 B、定量分析
第一张图为CN融合后影像的数据，第二张图片是原始影像的数据，从图片上可以看出不管是最小值、最大值、平均值和最小方差，影像融合前后的差异都很小，变化都及其不明显 下面为两个影像的直方图： 从上面这两张图可以看出除了红色曲线部分变化较为明显之外，其他两条曲线的变化都不明显二、地物的目视解译及其识别依据 5种地物的名称及其识别依据如下表所示： 三、监督分类 1、平行管道分类成果
遥感在农业中的作用与发展 1农作物估产 遥感(RemoteSensing)即遥远的感知,指在一定距离上,应用探测仪器不直接接触目标物体,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术[1]。摄影照相便是一种最常见的遥感,照相机并不接触被摄目标,而是相隔一定的距离,通过镜头把被摄目标的影像记录在底片上,经过化学处理,相片便重现被摄目标的图像。从拍摄目标到再现目标所用的手段,便是一种遥感技术。遥感与其他技术结合,在农业应用中具有科学、快速、及时的特点。这对于充分利用农业资源、指导农业生产、农产品供需平衡等方面有着重要的意义。 2遥感估产的原理及农作物估产方法 遥感估产的基本原理[2] 任何物体都具有吸收和反射不同波长电磁波的特性,这是物体的基本特性。人眼正是利用这一特性,在可见光范围内识别各种物体的。遥感技术也是基于同样的原理,利用搭载在各种遥感平台(地面、气球、飞机、卫星等)上的传感器(照相机、扫描仪等)接收电磁波,根据地面上物体的波谱反射和辐射特性,识别地物的类型和状态。农作物估产则是指根据生物学原理,在收集分析各种农作物不同生育期不同光谱特征的基础上,通过平台上的传感器记录的地
表信息,辨别作物类型,监测作物长势,并在作物收获前,预测作物的产量的一系列方法。它包括作物识别和播种面积提取、长势监测和产量预报两项重要内容。 农作物估产的方法 农作物估产在方法上可分为传统的作物估产和遥感估产两类。传统的作物估产基本上是农学模式和气象模式,采用人工区域调查方法。它们把作物生长与主要制约和影响产量的农学因子或气候因子之间用统计分析的方式建立起关系。这类模式计算繁杂、速度慢、工作量大、成本高,某些因子种类往往难以定量化,不易推广应用。遥感估产则是建立作物光谱与产量之间联系的一种技术,它是通过光谱来获取作物的生长信息。在实际工作中,常常用绿度或植被指数(由多光谱数据,经线性或非线性组合构成的对植被有一定指示意义的各种数值)作为评价作物生长状况的标准。植被指数中包括了作物长势和面积两方面的信息,各种估产模式,尤其是光谱模式中植被指数是一个极为重要的参数。根据传感器从地物中获得的光谱特征进行估产具有宏观、快速、准确、动态的优点[3,4]。 农作物估产中所应用的遥感资料大致可分为3类:一是气象卫星资料,主要为美国第三代业务极轨气象卫星(NOAA系列)装载的甚高分辨率辐射仪(AVHRR)资料,其资料特点是周期短、覆盖面积大、资料易获取、实时性强、价格低廉,空间分辨率低但时间分辨率较高;二是陆地卫星(Landsat)资料,应用较多功能是专题制图仪(TM)资料,它重复周期长、价格高,但其空间分辨率高[5];三是航空遥感和地面遥感资料,主要用于光谱特征及估产农学机理的研究中,其中高光谱数据可提供连续光谱,可消除一些外部条件的影响而成为遥感数据处理、地面测量、光谱模型和应用的强有力的工具[6]。在遥感估产中农作物面积提取是最重要的内容。用遥
北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像图像数据处理介绍 北京揽宇方圆信息技术有限公司是国内的领先遥感卫星数据机构，而且是整合全球的遥感卫星数据资源，分发不同性能、技术应用上可以互补的多种卫星影像，包括光学、雷达卫星影像、历史遥感影像等各种卫星数据服务，各种专业应用目的的图像处理、解译、顾问服务以及基于卫星影像的各种解决方案等。遥感卫星影像数据贯穿中国1960年至今的所有卫星影像数据，是中国遥感卫星数据资源最多的专业遥感卫星数据服务机构，提供多尺度、多分辨率、全覆盖的遥感卫星影像数据服务，最大限度的保证了遥感影像数据获取的及时性和完整性。 优势： 1：北京揽宇方圆国内老牌卫星数据公司，经营时间久，行业口碑相传，1800个行业用户选择的实力见证。 2：北京揽宇方圆遥感数据购买专人数据查询一对一服务，数据查询网址是卫星公司网。 3：北京揽宇方圆拥有大型正版遥感处理软件，遥感数据处理工程师有10年以上遥感处理工作经验，并有国家大型项目工作经验自主卫星数据处理软件著作权，最大限度保持遥感卫星影像处理的真实度。
4：北京揽宇方圆国家高新技术企业，通过ISO900认证的国际质量管理操作体系，无论是遥感卫星品质和遥感数据处理质量，都能得到保障。 5：影像数据官方渠道：所有的卫星数据都是卫星公司授权的原始数据，全球公众数据查询网址公开查询，影像数据质量一目了然，数据反应客观公正实事求是，数据处理技术团队国标规范操作，提供的是行业优质的专业化服务。 6：签定正规合同：影像数据服务付款前，买卖双方须签订服务合同，提供合同相应的正规发票，发票国家税网可以详细查询，有增值税普通发票和增值税专用发票两种发票类型可供选择。以最有效的法律手段来保障您的权益。 7：对公帐号转款：合同约定的对公帐号，与合同主体名发票上面的帐号名称一致，是由工商行政管理部门核准的公司银行账户，所有交易记录均能查询，保障资金安全。 8：售后服务：完善的售后服务体制，全国热线，登陆官网客服服务同步。 技术能力说明 北京揽宇方圆拥有大型正版遥感处理软件，遥感数据处理工程师有10年以上遥感处理工作经验，并有国家大型项目工作经验自主卫星数据处理软件著作权，最大限度保持遥感卫星影像处理的真实度。 一．图像预处理 1．降噪处理 由于传感器的因素，一些获取的遥感图像中，会出现周期性的噪声，我们必须对其进行消除或减弱方可使用。 （1）除周期性噪声和尖锐性噪声 周期性噪声一般重叠在原图像上，成为周期性的干涉图形，具有不同的幅度、频率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑，代表在某些空间频率位置最为突出。一般可以用带通或者槽形滤波的方法来消除。 消除尖峰噪声，特别是与扫描方向不平行的，一般用傅立叶变换进行滤波处理的方法比较方便。
一．预处理 1．降噪处理 由于传感器的因素，一些获取的遥感图像中，会出现周期性的噪声，我们必须对其进行消除或减弱方可使用。 （1）除周期性噪声和尖锐性噪声 周期性噪声一般重叠在原图像上，成为周期性的干涉图形，具有不同的幅度、频率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑，代表在某些空间频率位置最为突出。一般可以用带通或者槽形滤波的方法来消除。 消除尖峰噪声，特别是与扫描方向不平行的，一般用傅立叶变换进行滤波处理的方法比较方便。 （2）除坏线和条带 去除遥感图像中的坏线。遥感图像中通常会出现与扫描方向平行的条带，还有一些与辐射信号无关的条带噪声，一般称为坏线。一般采用傅里叶变换和低通滤波进行消除或减弱。
2．薄云处理 由于天气原因，对于有些遥感图形中出现的薄云可以进行减弱处理。 3．阴影处理 由于太阳高度角的原因，有些图像会出现山体阴影，可以采用比值法对其进行消除。二．几何纠正
通常我们获取的遥感影像一般都是Level2级产品，为使其定位准确，我们在使用遥感图像前，必须对其进行几何精纠正，在地形起伏较大地区，还必须对其进行正射纠正。特殊情况下还须对遥感图像进行大气纠正，此处不做阐述。 1．图像配准 为同一地区的两种数据源能在同一个地理坐标系中进行叠加显示和数学运算，必须先将其中一种数据源的地理坐标配准到另一种数据源的地理坐标上,这个过程叫做配准。 （1）影像对栅格图像的配准 将一幅遥感影像配准到相同地区另一幅影像或栅格地图中，使其在空间位置能重合叠加显示。 （2）影像对矢量图形的配准 将一幅遥感影像配准到相同地区一幅矢量图形中，使其在空间位置上能进行重合叠加显示。2．几何粗纠正
卫星遥感技术 摘要：卫星遥感技术并不被普通人所熟知，本文阐述了现今遥感卫星在我国的应用情况，同时展望未来遥感卫星应用前景，由此引出遥感卫星商业化发展的问题，于是重点分析讨论了当前遥感卫星在商业化发展过程中所遇到的主要困难，并且针对这些困难，提出促进遥感卫星商业化尽快实现的指导理念和主要措施以及预测遥感卫星商业化的可能发展趋势。 前言 面对新的世纪、新的形势，世界各国政府都在认真思考和积极部署新的经济与社会发展战略。尽管各国在历史文化、现实国情和发展水平方面存在着种种差异，但在关注和重视科技进步上却是完全一致的。这是因为，我们面对的是一个以科技创新为主导的世纪，是以科技实力和创新能力决定兴衰的国际格局。一个在科学技术上无所作为的国家，将不可避免地在经济、社会和文化发展上受到极大制约。 卫星遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就，是当代高新技术的一个重要组成部分。我国卫星遥感技术的发展和应用已经走过了多年艰苦探索与攀登的道路。如今，我们欣喜的看到卫星遥感应用技术已经起步并正在走向成熟和辉煌。 近十年来全球空间对地观测技术的发展和应用已经表明，卫星遥感技术是一项应用广泛的高科技，是衡量一个国家科技发展水平的重要尺度。现在不论是西方发达国家还是亚太地区的发展中国家，都十分重视发展这项技术，寄希望于卫星遥感技术能够给国家经济建设的飞跃提供强大的推动力和可靠的战略决策依据。这种希望给卫星遥感技术的发展带来新的机遇。面对这种形势，我国卫星遥感技术如何发展，如何使卫星遥感技术真正成为实用化、产业化的技术，直接为国民经济建设当好先行，是当前业界人士关注的热门焦点。 卫星遥感技术应用 （一）、卫星遥感技术应用现状 首先，到目前为止，我国已经成功发射了十六颗返回式卫星，为资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据，在我国国防建设中也起到了不可替代的作用。我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的六颗气象卫星。气象卫星数据已在气象研究、天气形势分析和天气预报中广为使用，实现了业务化运行。一九九九年十月我国第一颗以陆地资源和环境为主要观测目标的中巴地球资源卫星发射成功，结束了我国没有较高空间分辨率传输型资源卫星的历史，已在资源调查和环境监测方面实际应用，逐步发挥效益。我国还发射了第一颗海洋卫星，为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可靠的数据。 其次，除了上述发射的遥感卫星外，我国还先后建立了国家遥感中心、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等国家级遥感应用机构。同时，国务院各部委及省市地方纷纷建立了一百六十多个省市级遥感应用机构。这些遥感应用机构广泛的开展气象预报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预
北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星图像处理方法 随着遥感技术的快速发展，获得了大量的遥感影像数据，如何从这些影像中提取人们感兴趣的对象已成为人们越来越关注的问题。但是传统的方法不能满足人们已有获取手段的需要，另外GIS的快速发展为人们提供了强大的地理数据管理平台，GIS数据库包括了大量空间数据和属性数据，以及未被人们发现的存在于这些数据中的知识。将GIS技术引入遥感图像的分类过程，用来辅助进行遥感图像分类，可进一步提高了图像处理的精度和效率。如何从GIS数据库中挖掘这些数据并加以充分利用是人们最关心的问题。GIS支持下的遥感图像分析特别强调RS和GIS的集成，引进空间数据挖掘和知识发现（SDM&KDD）技术，支持遥感影像的分类，达到较好的结果，专家系统表明了该方法是高效的手段。 遥感图像的边缘特征提取观察一幅图像首先感受到的是图像的总体边缘特征，它是构成图像形状的基本要素，是图像性质的重要表现形式之一，是图像特征的重要组成部分。提取和检测边缘特征是图像特征提取的重要一环，也是解决图像处理中许多复杂问题的一条重要的途径。遥感图像的边缘特征提取是对遥感图像上的明显地物边缘特征进行提取与识别的处理过程。目前解决图像特征检测/定位问题的技术还不是很完善，从图像结构的观点来看，主要是要解决三个问题:①要找出重要的图像灰度特征；②要抑制不必要的细节和噪声；③要保证定位精度图。遥感图像的边缘特征提取的算子很多，最常用的算子如Sobel算子、Log算子、Canny算子等。 1）图像精校正 由于卫星成像时受采样角度、成像高度及卫星姿态等客观因素的影响，造成原始图像非线性变形，必须经过几何精校正，才能满足工作精度要求一般采用几何模型配合常规控制点法对进行几何校正。 在校正时利用地面控制点(GCP)，通过坐标转换函数，把各控制点从地理空间投影到图像空间上去。几何校正的精度直接取决于地面控制点选取的精度、分布和数量。因此，地面控制点的选择必须满足一定的条件，即：地面控制点应当均匀地分布在图像内；地面控制点应当在图像上有明显的、精确的定位识别标志，如公路、铁路交叉点、河流叉口、农田界线等，以保证空间配准的精度；地面控制点要有一定的数量保证。地面控制点选好后，再选择不同的校正算子和插值法进行计算，同时，还对地面控制点(GCPS)进行误差分析，使得其精度满足要求为止。最后将校正好的图像与地形图进行对比，考察校正效果。 2）波段组合及融合 对卫星数据的全色及多光谱波段进行融合。包括选取最佳波段，从多种分辨率融合方法中选取最佳方法进行全色波段和多光谱波段融合，使得图像既有高的空间分辨率和纹理特性，又有丰富的光谱信息，从而达到影像地图信息丰富、视觉效果好、质量高的目的。 3）图像镶嵌
遥感影像各参数提取和运算 一．实验目的 1.1 熟悉使用ENVI软件的一些常用功能； 1.2 学会利用ENVI软件对遥感影像的NDVI和NDWI进行计算，对典型地物的参数信息进行提取和分析。 二．实验内容 2.1 计算可见光至短波红外波段的7个波段的TOA反射率数据和热红外的2个波段的亮度温度值； 2.2 计算NDVI和NDWI； 2.3 选择水体、土壤、植被和人工建筑等典型地物，每种典型地物至少选择50个样点，提取各个样点的7个TOA反射率值、2个亮温值和2个光谱指数值； 2.4 针对各个典型地物的遥感参数进行统计分析，至少计算各个参数的Minimum, Maximum, Range and Standard Deviation，利用图表的形式对其进行专业分析。三．实验数据与实验平台 数据：LANDSAT 7 ETM+影像、p125r053_7t20001106.met 平台：ENVI 4.7软件 四．实验过程与结果分析 4.1. 计算可见光至短波红外波段的7个波段的TOA反射率数据和热红外的1个波段的亮度温度值。 实验步骤： （1）计算可见光至短波红外波段的7个波段的TOA反射率： Main menu →Basic Tools →Preprocessing →Calibration Utilities →Landsat Calibration→选择波段数为6的，点击 OK → Reflectance → Edit Calibration Parameters→输出文件名
图4.1.1 反射率参数设置 图4.1.2反射率转换结果图与原图对比
（7,4,3波段，左图为结果图，右图为原图） （2）转换成亮度温度值步骤： Main menu → Basic Tools → Preprocessing →Calibration Utilities → Landsat Calibration →选择波段数为2的，点击OK → Radiance → Edit Calibration Parameters→输出文件名 图4.1.3 亮度温度值参数设置
北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星数据处理知识详解 遥感技术自20世纪60年代兴起以来，被应用于各种传感仪器对电磁辐射信息的收集、处理，并最后成像。遥感信息通常以图像的形式出现，故这种处理也称遥感图像信息处理。 那对遥感图像处理可以达到什么目的呢？ ①消除各种辐射畸变和几何畸变，使经过处理后的图像能更真实地表现原景物真实面貌； ②利用增强技术突出景物的某些光谱和空间特征，使之易于与其它地物的K 分和判释； ③进一步理解、分析和判别经过处理后的图像，提取所需要的专题信息。遥感信息处理分为模拟处理和数字处理两类（见数据釆集和处理）。 遥感数据处理过程 多谱段遥感信息的处理过程是： ①数据管理：地面台站接收的原始信息经过摄影处理、变换、数字化后被转换成为正片或计算机兼容的磁带，将得到的照片装订成册，并编目提供用户选用。 ②预处理：利用处理设备对遥感图像的几何形状和位置误差、图像辐射强度信息误差等系统误差进行几何校正和辐射校正。 ③精处理：消除遥感平台随机姿态误差和扫描速度误差引起的几何畸变，称为几何精校正；消除因不同谱段的光线通过大气层时受到不同散射而引起的畸变，称为大气校正。
④信息提取：按用户要求进行多谱段分类、相关掩模、假彩色合成、图像增 强、密度分割等。 ⑤信息综合：将地面实况调查与不同高度、不同谱段遥感获得的信息综合编 辑，并绘制成各种专题图。 遥感信息处理方法和模型越来越科学，神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率的融合与复合应用，是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。 多源遥感数据融合 遥感数据融合技术旨在整合不同空间和光谱分辨率的信息来生产比单一数据包含更多细节的融合数据，这些数据来自于安放在卫星、飞行器和地面平台上的传感器。融合技术已成功应用于空间和地球观测领域，计算机视觉，医学影像分析和防卫安全等众多领域。 遥感数据处理的发展趋势 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。 这种发展主要表现在以下4个方面： 1. 1.多分辨率多遥感平台并存 2. 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3．3～30m 的多种空间分辨率。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自身不断的发展，各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势。 1. 2.微波遥感、高光谱遥感迅速发展 2. 微波遥感技术是近十几年发展起来的具有良好应用前景的主动式探测方法。 微波具有穿透性强、不受天气影响的特性，可全天时、全天候工作。微波遥感采用多极化、多波段及多工作模式，形成多级分辨率影像序列，以提供从粗到细的对地观测数据源。成像雷达、激光雷达等的发展，越来越引起人们
关于遥感技术未来的发展方向 摘要：遥感技术集合了空间、电子、光学、计算机、生物学和地学等科学的最新成就，是现代高新技术领域的重要组成部分。自从1972年美国第一颗地球资源技术卫星发射成功并获取了大量地球表面的卫星图像后，遥感技术就开始在世界范围内迅速发展和广泛应用。遥感技术的出现揭开了人类从外层空间观测地球的序幕，为人类认识国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球气候变化等提供了新的途径。 关键词：遥感技术环境科学应用3S一体化发展趋势 遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。 20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。 一、遥感技术在环境科学中的应用 1.遥感技术在水污染监测方面的应用 （1）利用红外扫描仪监视石油污染 全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。 （2）利用遥感技术监测水体富营养化 浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。 （3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染
北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星影像数据特点 北京揽宇方圆信息技术有限公司的卫星遥感影像以其快速、覆盖范围广、周期性等独特的优势，已成为现代遥感卫星影像数据源的最重要的数据源之一，为各行各业遥感数据应用提供充足数据支撑的重担。随着我国资源三号、高分系列等遥感卫星的成功发射，为用户提供0.3米卫星影像-30米卫星影像数据数据源打下了坚实的数据基础。然而随着各行各业的遥感用户工作范围、工作内容、技术手段等多个方面都新的要求，对我国卫星影像数据的获取和保障能力形成巨大的挑战，如何利用我国现有的和规划中的卫星资源，提升卫星影像获取和保障能力，以满足新型基础测绘的需要，成为北京揽宇方圆遥感卫星影像部门一项刻不容缓的工作。 遥感卫影像数据为遥感数据应用提供更加充足、更加高效、更加精准的数据支撑。 1）覆盖范围广。遥感影像数据不仅要覆盖我国陆地国土面积，还要能够覆盖海洋、周边乃至全球，覆盖范围急剧扩大，影像数据要实现全覆盖将具有一定的挑战性。 2）空间分辨率高。便新遥感卫星影像数据为常规工作内容，只有空间分辨率较高的影像数据才能满足基础测绘的精度要求。 3）时效性强。新型基础测绘服务内容由基本比例尺地图纸质图件向多样化数字产品、定制化制图服务以及地理国情监测、数字城市、应急测绘等个性化服务转变。而诸如此类的个性化服务对数据的时效性要求较高，尤其像应急测绘等服务，更是对影像数据提出了准实时化的要求。 4）覆盖频次要求高。200多颗遥感卫星影像对于重点区域动态更新的频率较高，对影像数据的覆盖频次具有较高要求，可以实现卫星影像对研究区域的定制化要求 5）区域性差异大。不同区域的基础测绘任务对影像数据的需求具有较大的差别，由于不同地区的地物变化频率、地物复杂程度、地域气候状况等要素的影响，使得该区域对影像数据的空间分辨率、时效性、覆盖频次等方面的需求也不尽相同。 为什么购买遥感卫星数据服务选择北京揽宇方圆 信誉超级好：多年的遥感卫星数据数据经营品牌公司，行业用户的实力选择，国家高新技术企业，国家A级纳税人企业，1800多个行业用户的选择。 遥感数据正版：卫星影像数据来源正规版权，提供正规的遥感数据查询服务。
遥感讲座——遥感影像预处理 据预处理是遥感应用的第一步，也是非常重要的一步。目前的技术也非常成熟，大多数的商业化软件都具备这方面的功能。预处理的大致流程在各个行业中有点差异，而且注重点也各有不同。下面是预处理中比较常见的流程。 1、数据预处理一般流程 数据预处理的过程包括几何精校正、配准、图像镶嵌与裁剪、去云及阴影处理和光谱归一化几个环节，具体流程图如图所示。 各个行业应用会有所不同，比如在精细农业方面，在大气校正方面要求会高点，因为它需要反演；在测绘方面，对几何校正的精度要求会很高。 2、数据预处理的各个流程介绍 （一）几何精校正与影像配准 引起影像几何变形一般分为两大类：系统性和非系统性。系统性一般有传感器本身引起的，有规律可循和可预测性，可以用传感器模型来校正；非系统性几何变形是不规律的，它可以是传感器平台本身的高度、姿态等不稳定，也可以是地球曲率及空气折射的变化以及地形的变化等。 在做几何校正前，先要知道几个概念： 地理编码：把图像矫正到一种统一标准的坐标系。 地理参照：借助一组控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。 图像配准：同一区域里一幅图像（基准图像）对另一幅图像校准
影像几何精校正，一般步骤如下， （1）GCP（地面控制点）的选取 这是几何校正中最重要的一步。可以从地形图（DRG）为参考进行控制选点，也可以野外GPS测量获得，或者从校正好的影像中获取。选取得控制点有以下特征： 1、GCP在图像上有明显的、清晰的点位标志，如道路交叉点、河流交叉点等； 2、地面控制点上的地物不随时间而变化。 GCP均匀分布在整幅影像内，且要有一定的数量保证，不同纠正模型对控制点个数的需求不相同。卫星提供的辅助数据可建立严密的物理模型，该模型只需9个控制点即可；对于有理多项式模型，一般每景要求不少于30个控制点，困难地区适当增加点位；几何多项式模型将根据地形情况确定，它要求控制点个数多于上述几种模型，通常每景要求在30-50个左右，尤其对于山区应适当增加控制点。 （2）建立几何校正模型 地面点确定之后，要在图像与图像或地图上分别读出各个控制点在图像上的像元坐标（x，y）及其参考图像或地图上的坐标（X，Y），这叫需要选择一个合理的坐标变换函数式（即数据校正模型），然后用公式计算每个地面控制点的均方根误差（RMS）根据公式计算出每个控制点几何校正的精度，计算出累积的总体均方差误差，也叫残余误差，一般控制在一个像元之内，即RMS<1。 （3）图像重采样 重新定位后的像元在原图像中分布是不均匀的,即输出图像像元点在输入图像中的行列号不是或不全是正数关系。因此需要根据输出图像上的各像元在输入图像中的位置，对原始图像按一定规则重新采样，进行亮度值的插值计算，建立新的图像矩阵。常用的内插方法包括： 1、最邻近法是将最邻近的像元值赋予新像元。该方法的优点是输出图像仍然保持原来的像元值，简单，处理速度快。但这种方法最大可产生半个像元的位置偏移，可能造成输出图像中某些地物的不连贯。 2、双线性内插法是使用邻近4个点的像元值，按照其距内插点的距离赋予不同的权重，进行线性内插。该方法具有平均化的滤波效果，边缘受到平滑作用，而产生一个比较连贯的输出图像，其缺点是破坏了原来的像元值。 3、三次卷积内插法较为复杂，它使用内插点周围的16个像元值，用三次卷积函数进行内插。这种方法对边缘有所增强，并具有均衡化和清晰化的效果，当它仍然破坏了原来的像元值，且计算量大。 一般认为最邻近法有利于保持原始图像中的灰级，但对图像中的几何结构损坏较大。后两种方法虽然对像元值有所近似，但也在很大程度上保留图像原有的几何结构，如道路网、水系、地物边界等。