《遥感导论》教学大纲兰州大学.doc

兰州大学地理学基地课程教学大纲遥感导论教学大纲一、 说明（一）课程性质与内容简介遥感导论是兰州大学资源环境学院地理科学系的一门专业基础课。 遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界范围内以及我国的许多政府部门、科研单位和公司得到了广泛的应用。遥感导论一课，注重反映现代遥感技术的最新成果与应用内容，并结合经济建设实际，详细介绍了遥感的基本概念、电磁辐射与地物波谱、遥感成像原理、遥感图像特征、遥感图像分析的原理与方法、图像信息的提取与分类处理、遥感的应用及实例，3S集成，以及新型遥感平台与传感器等。是学生掌握遥感专业基础知识的良师益友，同时，也是今后进一步深入学习和开展工作的必修课程。(二) 教学目的该课程的主要目的是使学生掌握遥感的有关基本概念、基本原理、基本方法和一定的实验技能与遥感软件应用能力，注意培养学生发现问题、解决问题的能力，尤其注重培养学生的实际动手和应用能力，为学习专业课程、从事专业技术工作和进行科学研究打下基础。（三）教学内容、教学时数与学分章 号内 容课内学时备 注1绪论232电磁辐射与地物光谱特征463遥感成像原理与遥感图像特征66 4遥感图像处理1085遥感图像目视解译与制图1086遥感数字图像计算机解译1087遥感应用868遥感、地理信息系统与全球定位系统综合应用43合计54本课程一共54学时，3学分，开课时间：第二学年第一学期。（四）教学方式1. 面授教学暂时采用板书教学（拟于2005年改为多媒体教学，现已开始准备工作）。以讲解、讨论、答疑等方式，培养学生分析、解决问题的能力。2. 作业 独立完成作业是学生学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。作业内容以教材中的习题为主，通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解，熟悉图像处理与解译方法，达到基本掌握本课程主要内容的目的。3. 实习实习是巩固和加深所学知识的重要手段，也是培养学生掌握一定实习过程、具有应用软件和编写实习报告能力的重要途径。学生应在教师指导下独立完成规定的实习并编写实习报告。（详见遥感实习教程教学大纲）4. 考试考试采用闭卷。题目要全面，要符合教学大纲的要求，同时要做到体现重点，题量适度、难度适中，不出难题、怪题。(五）任课教师梯队：杨丽萍、颉耀文、刘勇二、 本文第一章绪论一、教学内容1.1 遥感的基本概念1.1.1 广义的遥感1.1.2 狭义的遥感1.2 遥感系统1.2.1 目标物体的电磁波特性1.2.2 信息的获取1.2.3 信息的接收1.2.4 信息的处理1.2.5 信息的应用1.3 遥感的类型1.3.1 按遥感平台分1.3.2 按传感器的探测波段分1.3.3 按工作方式分1.3.4 按遥感的应用领域分1.4 遥感的特点1.4.1 大面积的同步观测1.4.2 时效性1.4.3 经济性1.4.4 局限性1.5 遥感发展简史1.5.1 无记录的地面遥感阶段1.5.2 有记录的地面遥感阶段1.5.3 空中摄影遥感阶段1.5.4 航天遥感阶段1.5.5 中国遥感事业的发展二、教学重点遥感的定义（广义与狭义）、遥感系统组成、遥感的类型与特点。三、教学要求1从广义与狭义两方面掌握遥感的定义，了解遥感系统的组成；2掌握遥感的分类；3与常规方法相比，掌握遥感的主要特点；4了解遥感发展简史及我国遥感事业的成就。第二章电磁辐射与地物光谱特征一、教学内容2.1 电磁波谱与电磁辐射2.1.1 电磁波谱2.1.2 电磁辐射的度量2.1.3 黑体辐射2.2 太阳辐射及大气对太阳辐射的影响2.2.1 太阳辐射2.2.2 大气吸收2.2.3 大气散射2.2.4 大气窗口及透射分析2.3 地球的辐射与地物波谱2.3.1 太阳辐射与地表的相互作用2.3.2 地表自身热辐射2.3.3 地物反射波谱特征2.3.4 地物波谱特性的测量二、教学重点电磁波谱、电磁辐射、黑体辐射及黑体辐射规律、实际物体辐射规律、太阳光谱、大气吸收、大气散射（瑞利散射、米氏散射、无选择性散射）、大气窗口及投射分析、地表自身的热辐射、反射率、反射的类型及地物反射波谱特征、地物波谱特性的测量。三、教学要求1掌握什么是电磁波谱、电磁辐射，电磁辐射的度量；2掌握什么是黑体辐射、黑体辐射与实际物体辐射的规律；3了解太阳光谱的特点；4理解太阳辐射传播到地表面又返回到传感器的过程中所发生的物理现象；5掌握大气散射的类型与其特点；6掌握大气窗口的概念及大气窗口的主要光谱段；7掌握反射率及其类型；8理解太阳辐射与地表之间的相互作用；9掌握植被、土壤、水体及岩石的光谱特征；10地物波谱特性的测量。第三章 遥感成像原理与遥感图像特征一、教学内容3.1 遥感平台3.1.1 气象卫星系列3.1.2 陆地卫星系列3.1.3 海洋卫星系列3.2 摄影成像3.2.1 摄影机3.2.2 摄影像片的几何特性3.2.3 摄影胶片的物理特性3.3 扫描成像3.3.1 光/机扫描成像3.3.2 固体自扫描成像3.3.3 高光谱扫描光谱成像3.4 微波遥感与成像3.4.1 微波遥感的特点3.4.2 微波遥感方式与传感器3.5 遥感图像的特征3.5.1 遥感图像的空间分辨率3.5.2 遥感图像的波谱分辨率3.5.3 遥感图像的辐射分辨率3.5.4 遥感图像的时间分辨率二、教学重点 主要的遥感平台及各自的特点、摄影像片的几何特征、微波、微波遥感及微波遥感的特点与方式、遥感图像的空间、时间、光谱、辐射分辨率。三、教学要求1 掌握三大遥感平台：气象卫星系列、陆地卫星系列及海洋卫星系列的特点；2了解摄影与扫描成像的基本原理，两者所形成的图像有什么区别？3了解摄影像片的几何特征。掌握像片比例尺的计算方法；4掌握什么是微波、微波遥感，微波遥感的特点；5掌握微波遥感的方式（主动与被动）及其传感器，什么是距离分辨力和方位分辨力；6掌握图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率与时间分辨率。第四章 遥感图像处理一、教学内容4.1 光学原理与光学处理4.1.1 颜色视觉4.1.2 加色法与减色法4.1.3 光学增强处理4.2 数字图像的校正4.2.1 数字图像4.2.2 辐射校正4.2.3 几何校正4.3 数字图像增强4.3.1 对比度变换4.3.2 空间滤波4.3.3 彩色变换4.3.4 图像运算4.3.5 多光谱变换4.4 多源信息复合4.4.1 遥感信息的复合4.4.2 遥感与非遥感信息的复合二、教学重点亮度对比与颜色对比、颜色的性质、孟赛尔颜色立体、加色法与减色法、互补色与三原色、色度图、光学增强处理、数字图像及其辐射校正与几何校正、数字图像的增强。三、教学要求1 了解亮度对比与颜色对比、颜色的性质。2理解孟赛尔颜色立体。3掌握三原色、互补色，掌握加色法与减色法的基本原理。4理解色度图。5了解基本的光学增强处理方法。6理解数字图像，了解数字图像辐射校正的基本方法：直方图最小值去除法、回归分析法。7掌握遥感影像几何畸变的原因及几何畸变的校正方法。8控制点选区的原则。 9掌握数字图像增强的几种方法：对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算及多光谱变换 10了解遥感与非遥感信息复合的意义四、教学难点 数字图像的校正与数字图像的增强。第五章 遥感图像目视解译与制图一、教学内容5.1 遥感图像目视解译原理5.1.1 遥感图像目标地物识别特征5.1.2 目视解译的生理与心理基础5.1.3 目视解译的认知过程5.2 遥感图像目视解译基础5.2.1 遥感摄影像片的判读5.2.2 遥感扫描影像的判读5.2.3 微波影像的判读5.2.4 目视解译方法与基本步骤5.3 遥感制图5.3.1 遥感影像地图5.3.2 常规制作遥感影像图5.3.3 计算机辅助遥感制图二、教学重点遥感图像目标地物识别特征、摄影像片的种类、解译标志及判读方法、扫描影像的种类、解译标志及判读方法、微波影像的特点、解译标志及判读方法、目视解译的基本步骤、遥感影像制图。三、教学要求1 理解遥感图像目视解译与计算机解译；2掌握摄影像片的种类、解译标志及判读方法。重点掌握热红外像片的判读；3掌握扫描影像（MSS,TM.SPOT）的特征、解译标志及判读方法；4掌握微波影像的特点、解译标志及判读方法；5了解目视解译的基本步骤四、教学难点 各类遥感影像的判读第六章 遥感数字图像计算机解译一、教学内容6.1 遥感数字图像的性质与特点6.1.1 遥感数字图像6.1.2 遥感数字图像的表示方法6.1.3 航空像片的数字化6.2 遥感数字图像的计算机分类6.2.1 分类原理与基本过程6.2.2 图像分类方法6.2.3 图像分类的有关问题6.3 遥感图像多种特征的抽取6.3.1 地物边界跟踪法6.3.2 形状特征描述与提取6.3.3 地物空间关系特征描述与提取6.4 遥感图像解译专家系统6.4.1 遥感图像解译专家系统的组成6.4.2 图像处理与特征提取子系统6.4.3 遥感图像解译知识获取子系统6.4.4 遥感图像解译专家系统的机理6.4.5 计算机解译的主要技术发展趋势二、教学重点 数字图像的性质与特点、表示方法、数字图像分类原理、监督分类、非监督分类、遥感图像多种特征的抽取、遥感图像解译专家系统。三、教学要求1 了解数字图像的性质与特点、表示方法；2掌握数字图像分类原理、监督分类、非监督分类的具体方法及两种分类方法的区别；3了解遥感图像多种特征的抽取；4了解遥感图像解译专家系统的组成。四、教学难点遥感图像的计算机分类第七章 遥感应用一、教学内容7.1 地质遥感7.1.1 岩性的识别7.1.2 地质构造的识别7.1.3 构造运动的分析7.2 水体遥感7.2.1 水体的光谱特征7.2.2 水体界限的确定 7.2.3 水体悬浮物的确定7.2.4 水温的探测7.2.5 水体污染的探测7.2.6 水深的探测7.3 植被遥感7.3.1 植物的光谱特征7.3.2 不同植物类型的区分7.3.3 植物生长状况的解译7.3.4 大面积农作物的遥感估产7.3.5 遥感植被解译的应用7.4 土壤遥感7.4.1 土壤的光谱特征7.4.2 土壤类型的确定7.5 高光谱遥感的应用7.5.1 高光谱遥感在地质调查中的应用7.5.2 高光谱遥感在植被研究中的应用7.5.3 高光谱遥感在其他领域中的应用二、教学重点 岩石、水体、植被及土壤的光谱特征，水体遥感、植被遥感三、教学要求1掌握岩石、水体、植被及土壤的光谱特征。2掌握水体识别的内容。3掌握植被遥感的具体应用。4掌握高光谱遥感及其与传统遥感的区别。第八章 遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用一、教学内容8.1 遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用概述8.1.1 地理信息系统及其在3S技术中的应用8.1.2 全球定位系统及其在3S技术中的应用8.1.3 遥感技术及其在3S技术中的应用8.2 遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用8.2.1 3S技术在车辆导航与车辆监控系统中应用8.2.2 3S技术在海洋渔业资源开发中的综合应用8.2.3 3S技术在精细农业发展中的综合应用8.2.4 3S技术在土地研究中的综合应用8.2.5 3S技术在全球变化研究领域的综合应用8.2.6 3S技术在其他领域的综合应用二、教学重点3S技术及各自的优势、3S技术在车辆导航、海洋渔业及精细农业中的应用三、教学要求1了解3S技术及各自的优势；2了解3S技术在车辆导航、海洋渔业及精细农业中的应用。三、教学参考书目1 陈述彭、赵英时，遥感地学分析，测绘出版社，19902 刘慧平、秦其明、彭望琭、梅安新，遥感实习教程，高等教育出版社，20013 卢国铭、姜遵富、方永绥，遥感技术基础，科学出版社，19844 吕国楷、洪启旺、郝允充、王文明，遥感概论修订版，高等教育出版社，19955 吕斯骅，遥感物理基础，商务印书馆，19816 梅安新、彭望琭、秦其名、刘慧平，遥感导论，高等教育出版社，20017 彭望琭，遥感数据的计算机处理与地理信息系统，北京师范大学出版社，19918 濮静娟，遥感图像目视解译原理与方法，中国科学技术出版社，19929 日本遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，遥感精解，测绘出版社，199310 叶树华、任志远，遥感概论，陕西科学技术出版社，199311 周成虎等，遥感影像地学理解与分析，科学出版社，1999 注：本教学大纲由杨丽萍副教授于2004年4月编制。遥感实习教程教学大纲一 说明（一） 课程性质与任务遥感导论是兰州大学资源环境学院地理科学系的一门专业基础课。遥感实习教程是为了配合遥感导论的学习而专门设立的一门专业基础课。内容上紧密结合当今遥感数据、遥感设备、计算机图像处理工具软件等的最新现状与技术，主要包括五大部分十个实习，即电磁辐射与地物波谱、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感图像处理、遥感图像目视解译与制图、遥感数字图像计算机解译。（二） 教学目的该课程的主要目的是力图通过学生的动手实践，使之对遥感的原理、概念、应用有进一步的认识和理解。旨在培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。为学习专业课程、从事专业技术工作和进行科学研究打下基础。（三）实习内容、时数与学分序号实 习 名 称学时实习一地物光谱反射率的野外测定2实习二航空像片的立体观测与高程测量2实习三遥感图像的光学合成原理1实习四遥感图像的几何校正1实习五遥感图像的增强2实习六遥感图像的变换2实习七航空像片的判读2实习八热红外图像判读2实习九扫描图像判读2实习十图像分类非监督分类与监督分类218本课程一共18学时，0.5学分，开课时间：第二学年第一学期。 （四）实习方式实习是巩固和加深所学知识的重要手段，也是培养学生掌握一定实习过程、具有应用软件和编写实习报告能力的重要途径。每次实习之前，教师先将实习内容做一详细介绍，必要时先演示具体操作过程，后由学生亲自操作，教师予以现场指导。学生应在教师指导下独立完成规定的实习并编写实习报告。（五）考试考试以平时出勤情况、实习情况和实习报告质量综合衡量，不再单独考试。（六）任课教师梯队：杨丽萍、颉耀文、刘勇三、 实习内容简介实习一：地物光谱反射率的野外测定1 学习地物光谱的测定方法；2 认识地物光谱反射率的规律；3 学习绘制地物反射光谱曲线。实习二：航空像片的立体观测与高程测量1 掌握使用立体镜进行航空像片立体观察的方法；2 掌握在航片上测量高差的方法。实习三：遥感图像的光学合成原理1 了解彩色的基本特性和相互关系2 掌握三原色及其补色，掌握加色法；3 认识和了解色度图；4 认识正负像片的产生过程。实习四：遥感图像的几何校正1. 掌握遥感图像几何校正的主要过程；2. 学习几何校正中控制点的选择、方法选择等。实习五：遥感图像的增强1. 认识遥感图像的基本结构，了解数字图像；2. 学习掌握图像直方图变化与图像亮度变化的关系；3. 掌握图像线性拉伸的方法和过程。4. 通过计算机中彩色合成的演示，了解加色法的原理；5. 掌握选用不同的合成方案产生不同的合成效果的方法，从而达到突出不同目标地物的目的。实习六：遥感图像的变换1. 了解空间滤波的操作过程和空间滤波对图像产生的效果；2. 了解并掌握K-L变换的过程和方法、处理效果及处理意义；3. 了解和掌握缨帽变换的过程和处理效果；4. 了解和掌握彩色空间变换的过程和方法。 实习七：航空像片的判读1. 学习航空像片判读的基本原理及方法；2. 掌握航空像片判读中判读标志建立的方法；3. 解译判读各土地覆盖类型在彩红外航片上的影像特征。实习八：热红外图像判读 认识和了解热红外影像对地物的表现。实习九：扫描图像判读1. 认识和掌握TM图像各波段的光谱效应；2. 学习和掌握陆地卫星遥感图像的判读方法；实习十：图像分类非监督分类与监督分类1. 了解并掌握非监督分类的方法；2. 了解并掌握最大似然比分类的方法和过程。三、参考书目、软件12 陈述彭、赵英时，遥感地学分析，测绘出版社，199013 刘慧平、秦其明、彭望琭、梅安新，遥感实习教程，高等教育出版社，200114 卢国铭、姜遵富、方永绥，遥感技术基础，科学出版社，198415 吕国楷、洪启旺、郝允充、王文明，遥感概论修订版，高等教育出版社，199516 吕斯骅，遥感物理基础，商务印书馆，198117 梅安新、彭望琭、秦其名、刘慧平，遥感导论，高等教育出版社，200118 彭望琭，遥感数据的计算机处理与地理信息系统，北京师范大学出版社，199119 濮静娟，遥感图像目视解译原理与方法，中国科学技术出版社，199220 日本遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，遥感精解，测绘出版社，199321 周成虎等，遥感影像地学理解与分析，科学出版社，199922 IDRISI23 ERDAS 注：本教学大纲由杨丽萍副教授于2004年4月编制。11