遥感

遥感技术及应用主要内容遥感基础：概念、系统组成、分类、特点、发展、应用等；物理基础：电磁波谱、地物电磁波谱特征；技术系统：传感器、遥感平台、信息传输、处理及应用；遥感数据特点与评价：几何、辐射、时间分辨率；数据处理：校正、增强、分类；信息提取：人工、自动、人—机协同；遥感应用：资源环境调查、动态监测、数据更新等。

第一章绪论1.1 遥感的概念:遥远的感知1.广义的遥感:泛指一切无接触的远距离探测。

包括力场、电磁场、机械波（声波和地震波）的探测；狭义的遥感:遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,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。

2.遥感、遥控、遥测：区别和联系遥控：指远距离控制目标物运动状态和过程的技术。

（遥是相对的，电视遥控器、遥控玩具，空际飞行器的遥控等。

）遥测(Remote Measure)：指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术。

接触测量：如测量宇宙飞船里的温度；非接触测量：如激光测距，雷达测距和定位等1.2 遥感系统1.被测目标的信息特征——遥感探测的依据信息的获取——依靠传感器（遥感器）、遥感平台信息的记录与传输——胶片或数字磁介质；人或回收舱、卫星上的微波天线信息的处理——地面站对数字信息进行信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换成通用数据格式或模拟信号信息的应用——信息处理、分析、融合及遥感与非遥感信息的复合2.遥感的过程：1.3 遥感的类型按遥感平台分:地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感地面遥感——传感器设置在地面平台上，如车载，船载，手提，固定或活动高架平台等航空遥感——传感器设置在航空器上，主要为飞机，气球等。

与航天遥感相比，航空遥感的主要优点是机动性强。

可以根据研究主题选用适当的遥感器、选择适当的飞行高度和飞行区域。

航天遥感——传感器设置在环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机，空间站，火箭等。

与航空遥感相比，航天遥感的主要优点包括：覆盖范围大、不受领空限制、可进行定期重复的轨道观测等。

卫星图像的分辨率（通常指单个像元所包含的地面矩形区域的单边平均边长）随卫星轨道高度、所载遥感器的类型等不同而异，1999年9月美国发射的IKONOS-2卫星，可以提供空间分辨率为1米的图像。

但随着空间分辨率增高，由于轨道高度降低而缩短卫星寿命以及数据量加大等原因，图像数据成本大大提高，所以应当根据研究主题选择适当分辨率的图像数据。

航宇遥感——传感器设置在星际飞船上，指对地月系统外目标的探测。

按传感器的探测波段分:紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感紫外(0.05-0.38μm) 紫外遥感在地质调查中有特别重要的应用，如了解荧矿石、碳酸盐岩石和地下石油等的分布。

在石油污染监测、地下水资源勘测等方面也有较普遍的应用。

可见光(0.38-0.76μm)通常以摄影、摄像或扫描方式成像，是目前应用最普遍的遥感技术。

红外遥感(0.76~1000μm) 红外辐射的波长范围是0.76~1000μm，但波长大于14μm的红外线通过大气层时，几乎全部被臭氧和二氧化碳等成分吸收，所以通常红外遥感利用的是0.76~14μm的波段。

红外遥感在研究城市热场、探测地热和地下水资源、进行地震的短临期预报、监测森林火灾和火山活动、监测植物病虫害、环境污染和军事侦察等方面都有重要应用。

微波遥感(0.1-100cm)在此波段内，电磁波已经不再受大气干扰，因此可以用侧视雷达、微波辐射计等微波遥感仪器对远距离目标进行非接触性探测。

与其他波长范围的遥感相比，微波遥感的最大优点是他的全天时和全天候能力。

另外由于微波的穿透能力较可见光和红外波为强，所以它不怕云、植被及其他人为遮蔽物的阻挡。

但由于微波的波长较长，因而所获的图像空间分辨率较低，针对微波遥感这方面的弱点，许多相应的改进技术一直在发展中，比如各种相干信号处理技术（合成孔径技术、相控技术等）等。

微波遥感在农林、地质、水文、考古和全球环境探测中都有重要应用。

多波段遥感：也称多光谱遥感。

利用多通道遥感器，同步获取地面同一区域的分波段图像数据的技术。

通常用的多光谱扫描仪将可见光和红外波段分割成几个到十几个波段，在需要的时候可以按照特定的合成方案合成为彩色图像。

按工作方式分：主动遥感和被动遥感主动遥感：由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。

其主要优点是不依赖太阳辐射，可以昼夜工作；而且可以根据探测目的不同，选择不同的波段和发射方式。

使用微波辐射源的侧视雷达和使用激光辐射源的激光雷达等都属于主动遥感。

被动遥感：不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。

普通航空摄影、多光谱扫描、热红外扫描以及辐射测量等是常用的被动遥感手段。

按数据的表示方式分：成像遥感和非成像遥感成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号输出或记录在磁带上而不产生图像。

按遥感的应用领域分：从大的研究领域可分为：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感；从具体应用领域可分为：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、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等1.4 遥感的特点1、大面积的同步观测：如1:35000 23cm×23cm的航片覆盖约60 km2的地面, 1景Landsat-TM 或MSS影象覆盖185×185km2的地面；覆盖我国全部陆地领土需要500多张，而航片需要100万张；便于发现和研究宏观现象。

2、时效性：如Spot 26天, Landsat 16 天, NOAA ½天，FY-2半个小时，测图周期大大缩短。

例如，英国（面积）过去作1次常规调查需要6000人工作6年，而现在采用卫星遥感只需要4人工作9个月。

3、数据的综合性和可比性：综合的反映地质、地貌、土壤、植被、水文等特征，遥感器和信息记录可向下兼容，数据具有可比性4、经济性：如英国某水渠规划，航空勘测花费26美元/平方公里，而利用卫星遥感只需要0.6美分/平方公里。

据估计，美国陆地卫星的经济投入与取得的效益比为1：80。

5、局限性：利用的电磁波段范围还很有限，已经利用的波段对许多地物的某些特征还不能准确反映。

1.5 遥感发展简史1、无记录的地面遥感阶段（1608-1838年）2、有记录的地面遥感阶段（1839-1857年）3、空中摄影遥感阶段（1858-1956年）4、航天遥感阶段（1957-1.6 中国遥感事业的发展20世纪50年代——开始系统的航空摄影，用于地形图编制和更新等20世纪70年代-80年代起步，80年代后期-90年代前期的试验应用阶段，90年代后期实用化产业化。

20世纪70年代以来——遥感事业取得显著成就，成功发射多颗人造卫星，自行研制多类型传感器航空摄影测绘已进入业务化阶段，全国范围内地形图普遍采用航空摄影测量，开展航空专题遥感试验、大规模卫星遥感技术应用研究1970年4月24日——发射第一颗人造卫星“东方红1号”，此后相继发射了数十颗不同类型的人造卫星，风云1号，2号，中巴资源卫星，北斗定位导航卫星，清华1号小卫星等传感器——机载地物光谱仪、多光谱扫描仪、红外扫描相机、真实孔径雷达、微波辐射计、激光高度计等。

从第一颗人造卫星进入太空以来，我国的空间技术进入了一个新时代。

特别是党的十一届三中全会以后，在党中央、国务院、中央军委的领导下，卫星事业正蓬勃发展。

遥感卫星多次发射、回收成功；静止通信卫星发射、定点成功；极轨气象卫星发射成功。

这一系列的胜利成果，标志着我国卫星技术在许多重要领域达到了世界水平，表明我们已经走出了一条适合我国国情的、有中国特色的发展卫星事业的道路。

测验11．遥感的基本概念是什么？广义和狭义遥感的区别？2．简要说明遥感与遥控和遥测的联系与区别。

3．遥感系统包括哪几个部分及各部分的作用？4．遥感平台可以分为几种？5．遥感的类型有哪些？第二章电磁辐射与地物光谱特征§1 电磁波谱与电磁辐射§2 太阳辐射及大气对辐射的影响§3 地球的辐射与地物波谱2.1 电磁波谱与电磁辐射2.1.1 电磁波谱波：振动的传播。

电磁波：电磁振动的传播。

电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了变化的电场，电磁振荡以一定速度在空间中传播，形成电磁波，也称电磁辐射。

电磁波的来源：•电磁辐射产生于各种形式的能量机械能、化学能、热能、电能、磁能、核能•凡是温度高于绝对零度（-273.16o C）的物体都发射电磁波，波长由物质内部状态的变化决定。

电磁辐射源-1自然辐射源太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900K的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射•地球的电磁辐射：小于3μm的波长主要是太阳辐射能量；大于6μm的波长，主要是地物本身热辐射；3-6μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。

电磁辐射源-2人工辐射源：主动式遥感的辐射源。

雷达探测。

分为微波雷达和激光雷达。

•微波辐射源：0.8-30cm•激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。

电磁波谱:按照电磁波在真空中传播的波长或频率,递增或递减排列，则构成了电磁波谱。

电磁波谱从波长短的一侧开始，依此为γ射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。

以波长λ为界，电磁波区域划分如下：无线电波〉1m微波1mm-1m红外波段0.76-1000 μm可见光0.38-0.76μm紫外波段10-3 - 3. 8×10-1μmX射线10-6 - 10-3μmγ射线< 10-6μm电磁波是横波（质点振动方向与波的传播方向垂直的一类波动）,具有偏振（振动的方向不随时间变化）现象,电磁波在真空中以光速传播，光波是电磁波的一部分，也是最早研究的电磁波。

实验证明电磁波的性质与光波的性质相同，也具有波粒二象性。

此后发现的γ射线和X射线也具有电磁波的性质。

电磁波传播到气体、液体、固体介质时，会发生反射、折射、吸收、透射等现象，在辐射传播过程中，若碰到粒子还会发生散射现象，引起电磁波的强度、方向等发生变化。

电磁波在传播过程中，主要表现为波动性，在与物质相互作用时，主要表现为粒子性。

电磁波长不同，其波动性和粒子性所表现的程度也不同，波长愈短，辐射的粒子性越明显；波长愈长，辐射波动特性愈明显。

电磁波的性质•是横波•在真空中以光速传播•满足： f •λ=c E=h• f•电磁波具有波粒二象性电磁波谱不同点：穿透性可见性颜色不同共性：传播速度相同遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律都是横波，遵循横波的一切特性目前遥感技术所用的电磁波紫外线的一部分(0.3 μm —0.4 μm )可见光(0.4 μm —0.7 μm )红外线的一部分(0.7 μm —14 μm )微波(1mm—1m)紫外线(0.3 μm —0.4 μm )：碳酸盐岩、水面飘浮的油膜反射强，用于探测碳酸盐的分布和油污染监测。