地学遥感概论第1章遥感技术概论.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,地学遥感概论,第一章 遥感技术概论,本章主要内容：,遥感的基本概念,遥感技术系统,遥感应用的学科领域,遥感的发展简史,遥感技术是在,20,世纪,60,年代兴起并发展起来的一门综合探测技术，它是建立在现代物理学（光学、红外线技术、微波技术、激光技术、全息技术等）、空间技术、计算机技术以及数学方法和地学规律基础之上的一门新兴科学技术。它极大地扩展了人们的观测视野及领域，形成了对地球资源和环境进行探测和监测的立体观测体系。,1,、什么是遥感,1,、什么是遥感,“遥感”一词是,20,世纪,60,年代由美国海军研究局的,Evelyn.L.Pruitt(,艾弗林,普鲁伊特,),提出,来自英语,Remote Sensing,字面理解,：,遥远的感知,1,、什么是遥感,“遥远”是多远？,如何感知？,感知什么？,结果是什么？,遥远的感知,1,、什么是遥感,“遥远”是多远？,遥远,感知过程是有一定距离的、非直接接触的,但遥远非传统意义上的“遥远”，距离可大可小。,地面遥感,几米到几百米,航空遥感,几百米到几十公里,航天遥感,几百公里到几万公里,1,、什么是遥感,“遥远”是多远？,如何感知？,感知什么？,结果是什么？,遥远的感知,1,、什么是遥感,如何感知,探测仪器（传感器）,传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪器，是遥感技术系统的核心。,1,、什么是遥感,如何感知,探测仪器（传感器）,传感器探头对准目标物,传感器一般需要搭载在一定平台上，传感器平台形式很多,1862,年,1903,年,1903,年,1906.4.18-San Francisco,航天遥感,轨道卫星,载人飞船（,500 km),航天飞机（,300 km),探空火箭（,100-650 km),地球同步卫星,太阳同步卫星,长寿命,(500-1000 km),（,36000 km,）,短寿命,(150-500 km),地面遥感,高塔 （,300m),车船 （,30m),观测架（几米）,航空遥感,飞机,气球,飘浮气球（,50km,）,系留气球（,15km,）,中空飞机（,9-15km,）,低空飞机（,9km,）,1,、什么是遥感,“遥远”是多远？,如何感知？,感知什么？,结果是什么？,遥远的感知,1,、什么是遥感,感知什么,地物目标的电磁波特性,接收,预处理,1,、什么是遥感,“遥远”是多远？,如何感知？,感知什么？,结果是什么？,遥远的感知,1,、什么是遥感,结果是什么？,物体的特征与变化,结果的形式,遥感图像（遥感数据）,1,、什么是遥感,遥感的定义：,不与探测目标相接触，应用探测仪器，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,感知的距离,（非直接,接触）,感知的,探测仪器,（传感器）,感知的内容,（地物目标,的电磁波,特性）,感知的结果,（物体的特,征与变化）,20,广义的遥感,各种不直接接触物体、远距离探测目标的技术。,电磁场,遥感范畴,重力、磁力、声波、地震波,物理探测范畴，如地球重力场、磁力场、石油物探、煤田物探等。,定义（大不列颠百科全书）：不直接接触物体本身，从远处通过探测仪器接收来自目标物体的信息（电场、磁场、电磁波、地震波），经过一定的传输和处理分析，以识别目标物体的属性及其分布等特征的技术。从而不仅可以对地球的大气、生物圈、水圈、岩石圈作为观察对象，也可以扩大地球以外的外层空间。,1,、什么是遥感,21,狭义的遥感,遥感：,有所专指，即从远离地面的不同工作平台上，通过传感器，接收来自地球表面物体的电磁波信息，并经传输处理及判读分析，实现对地球资源和环境进行探测和监测的综合性技术。,遥感、遥控、遥测的区别：,遥测,(Telemetry),：对被测物体的某些参数和性质进行远距离测量，接触测量和非接触测量。,遥控,(Remote Control),：远距离控制目标物体的运动状态和过程。,遥感：综合遥测和遥控。,1,、什么是遥感,2,、遥感技术分类,按遥感平台分类,按工作波段分类,按传感器工作原理分类,按资料获取方式分类,波段宽度与波谱的连续性分类,按应用领域分类,按遥感平台分类（航天、航空、地面遥感）,2,、遥感技术分类,按遥感平台分类（航天、航空、地面遥感）,航天遥感,轨道卫星,载人飞船（,500 km),航天飞机（,300 km),探空火箭（,100-650 km),地球同步卫星,太阳同步卫星,长寿命,(500-1000 km),（,36000 km,）,短寿命,(150-500 km),2,、遥感技术分类,地面遥感,高塔 （,300m),车船 （,30m),观测架（几米）,航空遥感,飞机,气球,飘浮气球（,50km,）,系留气球（,15km,）,中空飞机（,9-15km,）,低空飞机（,9km,）,2,、遥感技术分类,遥感平台,高度,用途,备注,静止卫星,36,，,000km,定点地球观测,GMS,地球观测卫星,500,1000km,定期地球观测,Landsat,航天飞机,240,350km,不定期观测,无线探空仪,100m-100km,各种调查,探空气球,高空喷气机,10000,12000m,侦察，大范围调查,中低空飞机,500,8000m,航空摄影测量,飞艇,500,3000m,空中侦察,直升机,100,2000m,摄影测量,无线遥控飞机,500m,以下,各种调查,牵引飞机,50,500m,牵引滑翔机,系留气球,800m,以下,缩道,10,40m,遗迹考古调查,吊车,5,50m,近距离摄影测量,地面遥感,0,30m,地面实况调查,2,、遥感技术分类,按传感器探测波段分类,紫外遥感,(0.05-0.38m)：收集和记录目标物在紫外波段辐射能量,可见光遥感,(0.38-0.76,m)：收集和记录目标物反射的可见光辐射能量，传感器有：摄影机、扫描仪、摄像仪等,红外遥感,(0.76-1000,m)：收集与记录目标物反射与发射的红外能量，传感器有：摄影机、扫描仪等,微波遥感,(1mm-1m)：收集和记录在微波波段的反射能量，传感器有：扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等,多波段,：紫外至可见光,2,、遥感技术分类,按传感器工作方式分类,被动遥感,：传感器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,主动遥感,：传感器主动发射一定电磁波能量，并接收目标的后向散射信号,2,、遥感技术分类,被动传感器,主动传感器,被动遥感和主动遥感的区别,2,、遥感技术分类,2,、遥感技术分类,按遥感成像方式分类,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不能形成图像,2,、遥感技术分类,被动方式,扫描,(,图像方式,),非扫描,非图像方式,微波辐射计,地磁测量仪,重力测量仪,傅立叶光谱仪,其他,图像方式,(,照相机,),黑白,天然彩色,红外,彩色红外,其他,像面扫描,电视摄像机,固体扫描仪,(CCD),物面扫描,光机扫描仪,固体扫描仪,2,、遥感技术分类,主动方式,扫描,(,图像方式,),非扫描,(,非图像方式,),微波散射计,微波高度计,激光光谱仪,激光高度计,像面扫描（被动型相控阵雷达）,物面扫描,激光水深计,激光测距仪,微波辐射计,真实孔径雷达,合成孔径雷达,2,、遥感技术分类,34,按波段宽度及波谱的连续性,高光谱遥感,(hyperspectral remote sensing),：是利用很多狭窄的电磁波波段,(,波段宽度通常小于,10nm),产生光谱连续的图像数据。,常规遥感：又称宽波段遥感，波段宽一般大于,100nm,，且波段在波谱上不连续。例如，一个,TM,波段内只记录一个数据点，而用航空可见光,/,红外光成像光谱仪,(AVIRIS),记录这一波段范围的光谱信息需用,10,个以上数据点。,2,、遥感技术分类,按应用领域分类,土地遥感（,Domanial,）,环境遥感（,Environmental,）,大气遥感（,Atmospheric,）,海洋遥感（,Oceanographic,）,农业遥感（,Agricultural,）,林业遥感（,Forestry,）,水利遥感（,Hydrographic,）,地质遥感（,Geological,）,2,、遥感技术分类,3,遥感的发展简史,Remote Sensing,的提出：,美国海军研究局的艾弗林,普鲁伊特于,1960,年提出，,1961,年正式通过,发展阶段：,无记录的地面遥感阶段,(1608-1838),有记录的地面遥感阶段（,183,9,-1857,）,空中摄影遥感阶段（,1858-1956,）,航天遥感阶段（,1957-,）,3,遥感的发展简史,无记录的地面遥感阶段,(1608-1838),1608,年 汉斯,李波尔赛制造了世界上第一架望远镜,1609,年 伽利略制作了放大,3,倍的望远镜,开辟了远距离观测的先河,3,遥感的发展简史,有记录的地面遥感阶段（,1838-1857,）,1839,年 达盖尔（,Daguerre,）与尼普斯（,Niepce,）发明了摄影术，成功的利用胶片进行拍摄,1849,年,法国的,Aime Laussedat,制定了摄影测量计划，成为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志,摄影技术的发明，并与望远镜相结合为远距离摄影,3,遥感的发展简史,空中摄影遥感阶段（,1858-1956,）,1858,，系留气球上拍摄法国巴黎的,“,鸟瞰,”,相片,1860,，气球上拍摄了美国波士顿市的照片,1903,，飞鸽身上捆绑微型摄像机试验,1903,，莱特兄弟发明了飞机,航空遥感的萌芽阶段,1909,年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片,一战中，航空照相技术用于获取军事情报,一战后，航空摄影用于地形测绘和森林调查与地质调查,1930,年，美国开始全国航空摄影测量,1937,年，出现了彩色航空像片,扩大了航空遥感定性分析的可能性,1942,年，红外黑白航空摄影和红外假彩色航空摄影首次出现,探测波段得到扩展,G F Tournachon(1820-1910),he call himself Nadar.,The first-known aerial photograph was obtained from a,balloon,by a Parisian photographer in 1858 near Paris,France.,Intrepid balloon,（无畏号），,1862,The balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War.,Pigeons,1903,A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras.,For obvious reasons,pigeons are not ideal platform.,Kites,1906,Figure“San Francisco in ruins”,G R Lawrence,Aerial photograph of“San Francisco in ruins”obtained after April 18,1906 earthquake using,a captive airship consisting of 17 kites,.The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level.,1903,，,Wright Brothers,发明了,飞机,，使航空摄影测量成为可能,Engine-powered flight on December 17,1903.,It lasted 12 seconds and covered 120 ft.,Aerial photography in World war I,Figure Close-up view of a world war I,Figure Vertical photography of World War I trenches in Europe,（欧洲战壕）,Aerial photography in World war II,Figure Vertical aerial photograph of a V2 rocket launching facility a Peenemunde in World War II.,3,遥感的发展简史,航天遥感阶段（,1957-,）,1957,年,10,月,4,日，前苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星,1960,年，美国发射了,TIROS-1,和,NOAA-1,太阳同步卫星,1972,年，美国发射,ERTS-1,（后改名为,Landsat-1,），装有,MSS,传感器，分辨率,79,米,1982,年，,Landsat-4,发射，装有,TM,传感器，分辨率提高到,30,米,1986,年，法国发射,SPOT-1,，装有,PAN,和,XS,传感器，分辨率提高到,10,米,1988,年,9,月,7,日，中国发射第一颗,“,风云,1,号,”,气象卫星,1999,年，美国发射,IKNOS,，空间分辨率提高到,1,米,1999,年，美国发射,QUICKBIRD-2,，空间分辨率提高到,0.6,米,我国遥感的发展概况,航空摄影测量的发展（50、60年代）,航空新型传感器试验与系统集成（70年代以来）,卫星发射与航天遥感的发展,1970年4月24日：东方红1号,1988年9月7日：FY-1-A；1990年9月3日：FY-1-B；,1999年5月10日：FY-1-C,1997年6月10日：FY-2-A；2000年6月25日：FY-2-B；,2004年10月19日：FY-2-C,1999年10月14日：中巴地球资源遥感卫星CBERS1,百度百科：中国航天,(,全色,),4m(,多光谱,),；俄罗斯,RESORS-TK,：,1m(,全,)4m(,多,),、,2m(,雷,),；,SPIN-2,：,2m,；军用卫星甚至可达,10cm,。,克林顿政府：,1994-3-10,，,1m,卫星数据,当前遥感发展的主要特点和趋势,53,遥感发展趋势,在光谱分辩率方面：,光谱分辩率不断提高，波段不断增多、变窄，成像光谱仪可达,5-10,纳米光谱分辩率。,例如：美国,EOS,空间站：星载成像光谱仪，,64,波段中分辩率,+192,波段高分辩率的成像光谱仪,=256,个波段的摄像立方体，而美国,LEWIS,小卫星装有,328,个波段，,5,纳米分辩率的成像光谱仪。,我国已研制成功,128,波段机载成像光谱仪。,在时间分辨率方面,，也越来越高。如：美国于,1999,年,9,月,24,日发射的,IKONOS,大约每,3,天拍摄全球一次，,Landsat16,天。,当前遥感发展的主要特点和趋势,54,遥感发展趋势,（,2,）遥感应用的不断深化,信息源由单一性复合信息。,静态、定性动态、定量研究。,局部、专题气球、综合发展研究。,（,3,）“,3S”,集成,“,3S”,：,GIS+GPS+RS,当前遥感发展的主要特点和趋势,遥感发展趋势,（,4,）商业遥感时代的到来,背景,计算机与通讯技术的进步,冷战时期军事情报部门的需要,数字成像技术有了极大的提高,结果,世界各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商用化转移,国际上商业遥感卫星系统得到了迅速发展，产业界特别是私营企业直接参与或独立进行遥感卫星的研制、发射和运行，甚至提供端对端的服务，也是目前遥感发展的一大趋势。,联合国制定的有关政策，在一定程度上鼓励了卫星公司制造商用高分辨率地球观测卫星的计划，这类卫星多为私营公司拥有，其地面分辨率为,l5m,，如美国的,IKO)NOS,系列、,QUICKBIRD,系列、,ORBVIEW,系列和以色列的,EROS,系列等。,商业卫星遥感系统的特点：以应用为导向，强调采用实用技术系统和市场运行机制，注重配套服务和经济效益，成为非常重要的遥感信息的补充。,当前遥感发展的主要特点和趋势,遥感发展趋势,（,4,）商业遥感时代的到来,遥感发展趋势,（,4,）商业遥感时代的到来,遥感发展趋势,（,5,）遥感研究亟待解决的问题,遥感仍处在由定性向定量的过渡阶段，其精度还不能完全满足不同用户的需求；,海量遥感数据有效地存储、管理和使用，已成为世界各国科技工作者急需解决的问题之一；,遥感数据的融合与压缩、遥感信息的自动识别、影像理解和应用仍然是未来遥感面临的重要问题；,定量遥感、新型数据处理、相关技术的结合等方面，与生产应用尚有差距；,遥感的国际间合作问题还有待进一步探索，高分辨率影像为维护世界安全、保护环境和提高全人类的生活水平带来了机遇，但同时也应防范它可能带来的负面影响。,4,、遥感技术的特点,宏观性,同一时刻获取大面积数据资料,空间覆盖范围广阔、有利于同步观测,影像包含各种地表景观信息,一景,TM,影像为,185,185,平方公里,一景,MODIS,影像为,2330,2330,平方公里,4,、遥感技术的特点,动态性,快速、周期性地对同一地点连续观测,重复探测，有利于进行动态分析,对同一地区重复观测一次 Landsat 16天,SPOT卫星 26天,CBERS卫星 4-5天,气象卫星FY-1每天可覆盖地球2次,Las Vegas,1992,Las Vegas,1986,Las Vegas,1972,4,、遥感技术的特点,光谱覆盖范围广，信息量大,可以获得可见光、紫外、红外及微波波段的信息,可以进行二维和三维的监测,4,、遥感技术的特点,现代遥感的新特点,高空间分辨率,高光谱分辨率,高时间分辨率,遥感的缺点,监测精度受飞行高度和传感器识别能力的影响,遥感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。,4,、遥感技术的特点,第二节、遥感技术系统,遥感系统不是单独的一个卫星、传感器，,而是一个复杂的完整的系统！,遥感技术系统的组成,信息源,信息的获取,信息的记录和传输,信息的处理,信息的应用,第二节、遥感技术系统,信息接收、处理,用户,实况调查,分析判断,物体,（,1,）信息源,（,2,）,信息获取,（,3,）,信息接收,（,4,）,信息处理,（,5,）,信息应用,遥感传感器,数字介质或胶片,第二节、遥感技术系统,信息源,任何地物都可以发射、反射和吸收电磁波信号，都是遥感信息源,目标物与电磁波发生相互作用，会形成目标物的电磁波特性，这为遥感探测提供了获取信息的依据,第二节、遥感技术系统,信息的获取,地物空间信息主要由搭载在遥感平台上的传感器来获取,传感器,：接收、记录地物电磁波特征的仪器，主要有：扫描仪、雷达、摄影机、光谱辐射计等,遥感平台,：装载传感器并能使其正常工作的工具，主要有：地面平台、空中平台、空间平台,MSS,传感器、,TM,传感器,遥感平台,第二节、遥感技术系统,信息的记录和传输,传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字介质或胶片上,数字介质上的信息可通过卫星上的微波天线传输给地面卫星接收站（航天遥感数据）；,胶片由人或回收舱送至地面回收（航空/近地面遥感数据）,第二节、遥感技术系统,地面卫星接收站：,接收、处理、存档、分发各类地球资源遥感卫星数据并进行相关技术研究，为遥感应用提供数据服务,2,、,遥感技术系统,中国科学院遥感卫星地面站,2,、,遥感技术系统,遥感信息处理,定义,：运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正、分析和解译处理的技术过程,类别,：,校正处理,增强处理,融合处理,分类处理,目的,：通过对遥感信息的校正、分析和解译处理，掌握或清除遥感原始信息的误差，归纳出被探测目标物的影像特征，然后依据特征从遥感信息中识别并提取所需的有用信息,2,、,遥感技术系统,遥感信息应用,信息应用：指专业人员按不同的目的将遥感信息应用于各业务领域的使用过程,基本方法：将遥感信息作为地理信息系统的数据源，供人们对其进行查询、统计和分析利用,应用领域：自然资源调查、环境监测、地质矿产勘探、地图测绘、军事以及城市建设和管理等,第三节、遥感应用的学科领域,应用领域广泛,资源调查与应用,灾害监测分析,环境监测评价,区域分析规划,全球宏观研究,军事侦察,资源调查与应用,遥感在地质矿产方面的应用,客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造，地质找矿，工程地质、地震地质、水文地质和灾害地质,资源调查与应用,灾害监测分析,环境监测评价,在环境监测方面的应用,污染物位置、性质、动态变化及对环境的影响；环境制图,长江三峡库区环境本底调查、环境演变分析、动态监测等,在对抗自然灾害中的应用,灾害性天气的预报,旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害监测,森林火灾监测,三、区域分析及建设规划方面的应用,区域性是地理学的重要特点,腾冲、长春、三北防护林等都是遥感区域分析的典范,城市化和城市遥感的兴起：城市土地利用、环境监测、道路交通分析、环境地质、城市规划等,四、全球性宏观研究中的应用,全球性问题与全球性研究（,Global Study,）,人口问题、资源危机、环境恶化等,利用,GPS,监测和研究板块的运移；深大断裂活动；全球性气候研究和灾情预报；世界冰川的进退,Population Change,Las Vegas,1964,五、遥感在其它方面的应用,在测绘制图方面的应用,卫星遥感可以覆盖全球的每一个角落，不再有资料的空白区,重复探测，为动态制图和利用地图进行动态分析提供了信息保障,可缩短成图周期，降低制图成本,数字卫星遥感信息可直接进入计算机进行处理，省去了图像扫描数字化的过程,改变了传统的从大比例尺逐级缩编小比例尺地图的逻辑程序,在历史遗迹、考古调查方面的应用,在军事上的应用,谢谢！,