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1第一章绪论主要内容：遥感的概念；遥感技术的发展简史、发展状况、发展趋势；遥感的分类；遥感的特点；遥感技术应用举例（图像演示）掌握：遥感的概念；遥感的分类；遥感的特点了解：遥感技术的发展简史、发展状况、发展趋势1．1遥感的概念1．1．1遥感的概念(RemoteSensing，遥远的感知)广义：是在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一种探测技术。狭义：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，通过分析处理，揭示出目标物的特征性质及其变化的综合性探测技术。电磁场遥感→狭义遥感，目前公认的遥感范畴物理场遥感力场遥感：重力场，磁力场广义遥感声波遥感→物探范畴机械波遥感地震波遥感1．1．。2遥感探测技术系统Δ利用电磁辐射实现遥感，要通过一套综合性的技术系统来完成。分五大部分信息源→信息获取→信息的记录和传输→信息处理→信息应用⒈信息源——目标物的电磁波特性⑴遥感的能源是电磁辐射源发出的电磁辐射。举例：物体自身，太阳、人工发射源等┅∴电磁辐射理论是遥感的物理基础。⑵目标与电磁辐射相互作用后，产生的目标物电磁波特性（反射、发射等）是遥感的依据。∴测定物体的电磁波特性是遥感的基础工作。⒉信息的获取⑴遥感器（传感器）：接收、记录目标物电磁波特性的仪器。举例：扫描仪、摄影机、雷达⑵空间平台：火箭，人造卫星，宇宙飞船，航天飞机，空间实验室等（航天遥感）遥感平台空中平台：飞机，飞艇，气球，风筝，其他航空器等（运载工具）（航空遥感）地面平台：遥感车、船、塔、地面观测站等⑶遥感器和遥感平台使得遥感成为现实并决定了遥感的距离。∴遥感器和遥感平台是遥感技术的核心⒊信息的记录和传输⑴记录：（接收到的电磁波）记录在“数字磁介质”或“胶片”上。⑵胶片：由人或回收舱送至地面回收传输数字磁介质：由卫星上的微波天线传输给地面卫星接收站。⒋信息的处理地面接收站将得到的数字信息记录在高密度磁介质上（高密度磁介质或光盘）↓并进行一系列处理：信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等↓再转换为：用户可使用的通用数据格式或模拟信号记录在胶片上↓提供给：用户使用2⒌信息的应用遥感的目的，由各类专业人员完成（进行大量的信息处理和分析工作）。Δ可以看出，遥感技术包括遥感器（传感器）技术、信息传输技术、信息处理技术、目标特征分析与测量技术等。它是空间技术、光学技术、无线电技术、计算机技术等相结合的一门新技术。注：遥感技术、遥控技术、遥测技术的区别和联系Δ遥控：通过发射无线电波远距离来控制目标物体的姿态、运动轨迹、方位。（遥是相对的，电视遥控器、空际飞行器的遥控等。）Δ遥测：通过仪器远距离地测量物体所需的参数。直接接触测量，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。Δ空间遥感过程的完成往往需要综合运用遥控和遥测技术。例：卫星遥感卫星运行参数：遥测卫星工作状态：遥控1．2遥感分类⒈地面遥感：遥感器装置在地面平台上依遥感航空遥感：遥感器装置在航空上平台分航天遥感：遥感器装置在环地球的航天器上（平台对地球作轨道运行）航宇遥感：遥感器装置在星际飞船上（平台脱离地球引力场进入空间，对地月系统外的目标进行遥感）⒉紫外遥感：0。05～0。38μm依传感器的可见光遥感：0。38～0。76μm探测波段分红外遥感：0。76～1000μm微波遥感：1mm～10m多波段遥感：探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。⒊主动遥感：先由探测器向目标物发射电磁波，然后接收目标物的回射。雷达遥感依工作方式分被动遥感：不由探测器向目标物发射电磁波，只接收目标物的自身发射和对天然辐射源的反射能量。航空摄影遥感⒋非成像遥感：遥感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像，只记录目标发射依获得的或反射的电磁辐射的各种物理参数。资料分成像遥感：遥感器接收的目标电磁辐射信号可转换成数字或模拟图像。宽波段摄影成像遥感摄影成像遥感多波段摄影成像遥感Δ成像遥感光/机扫描成像遥感非摄影成像遥感固体自扫描成像遥感雷达成像遥感等⒌遥感应大的应用领域：海洋遥感，陆地遥感，大气层遥感，外层空间遥感用领域具体的应用领域：资源遥感，环境遥感，农业遥感，气象遥感，灾害遥感等1．3遥感的特点⒈探测范围广。可进行大面积同步观测便于发现和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范围越大）举例：陆地卫星影像3万多平方公里，覆盖我国全部陆地领土需要500多张，而航空照片需要100万张。3⒉时效性：获取时间快。测图周期大大缩短。举例：英国过去作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。⒊周期性：可在短时间内对同一地区进行重复探测，便于动态监测。⒋综合性：多层空间、多波段、多时相，从3个空间：地理空间（经纬度、高度）、光谱空间、时间空间提供5维信息，使我们能够更加全面深入地观察和分析问题。⒌约束少：不受地利条件限制、不受国界限制。遥感商品国际化、商品化。⒍经济性：成本低，效益高。举例：美国陆地卫星的经济投入/取得的效益=1/80。⒎局限性⑴遥感技术仅利用了电磁波中的几个波段范围，尚有许多波段的资源有待开发。⑵已被利用的电磁波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反映，需进一步发展高光谱分辨率及高空间分辨率遥感。1．4遥感技术的发展简史、发展状况、发展趋势1．4．1遥感技术的发展简史Δ1960年，最初提出遥感这一概念的人：美国海军研究局的艾弗林•普鲁伊特（Erelyn。LPruitt）。1961年，第一次国际环境遥感讨论会在美国的密歇根大学威罗兰实验室举行，该术语被普遍采用和接受。现代的遥感技术是建立在本世纪20年代初航空摄影基础之上的，随着空间科学技术、电子计算机技术的发展，到60年代以来才形成一门新兴的综合探测技术。遥感学科的技术积累和酝酿已经历了几百年的历史和发展。⒈无记录的地面遥感阶段（1608—1838年）：望远镜远距离观测目标（不能形成图像）1608年，世界上第一架望远镜制造成功，为远距离观测目标开辟先河。⒉有记录的地面遥感阶段（1839—1857年）：摄影技术的发明与望远镜结合发展成为远距离摄影⒊空中摄影遥感阶段（1858—1956年）：气球，飞鸽，风筝，1903年，飞机问世，航空照片用于地形图和地形测量⒋航天遥感阶段（1957—）：1957，苏联第一颗人造地球卫星发射成功1．4．2当前遥感技术的发展状况⒈遥感平台：遥感船/车，气球等→飞机→卫星/航天飞机当前，航空遥感已成业务化，航天平台已成系列，20世纪已有5000余颗人造卫星升空。⒉遥感器：航空摄影机→多光谱摄影机→扫描仪→CCD探测波段不断延伸，波段分割愈来愈细，单一谱段向多谱段发展。举例：成像光谱技术的出现：把感测波段从数百个推向上千个。成像雷达：向多频率，多角度，多极化，多分辨率方向发展。高空间分辨率传感器：IKONOS1m，是航空遥感与航天遥感的界线变得模糊。数字成像技术：打破了传统摄影与扫描成像的界线。激光测距与遥感成像结合：使得三维实时成像成为可能。多种探测技术集成日趋成熟。例雷达、多光谱成像、激光测高、GPS的集成用于实时测图。⒊遥感信息处理：光学处理→光电子学影像处理→数字图像处理大容量，高速度的计算机与功能强大的专业图像处理软件的结合成为主流。PCI、ERDAS、ENVI、ER—MAPPER、IDRISI等。信息提取，模式识别方面：引入相邻学科信息处理方法：分形理论，小波变换，人工神经网络等使信息处理智能化。4光谱分类不断改善，结构信息的处理，多源遥感数据融合，遥感与非遥感数据复合等。总之，遥感信息的处理，在全数字化，可视化，智能化，网络化方面有了很大发展，但据估计，空间遥感获取的图像数据经计算机处理的还不足5%，所以遥感信息的处理将是制约遥感发展的关键之一。⒋遥感应用方面：遥感技术已广泛渗透到国民经济及国防建设的各个领域。1．4．3当前遥感技术的发展趋势⒈掌握发射技术和具备卫星发射能力的国家越来越多美苏（俄）—独霸空间遥感领域的局面已经打破；日本、中国、巴西、印度、法国、澳大利亚、加拿大等。⒉高分辨率小型商业卫星和雷达卫星成为重要的信息来源Δ小卫星：质量小于500千克的小型近地轨道卫星，地面分辨率可达5米，甚至1米。研制和发射成本低廉。研究周期短（1年左右）而大卫星的研制周期平均为10年，如LANDSAT1962-1972，SPOT:80-90年代，中巴地球资源卫星10年。A美国，技术最先进，NASA（全称美国国家航空航天局）在80年代初期开始微小卫星技术项目研究，发射了多颗试验卫星，每个成本约为500－600万美元。这些卫星多用于军事目的，进行导弹预警试验和地面红外背景数据收集。B欧空局，近年来将微小卫星作为今后重要的空间技术发展目标，在卫星平台研制方面有了较大的进展。C日本，目前已经发射7颗小卫星，主要用于空间探测和地面监测。D韩国，1999年发射了2颗高分辨率的遥感微小卫星。E英国，商业化微小卫星研制和应用开发方面处于领先的英国萨瑞（Surrey）大学空间技术中心。70年代介入空间技术，1979年，率先开创商业化的卫星工程技术，90年代开始服务世界卫星市场，到2000年共发射21颗遥感小卫星，其中12颗装载有有效载荷。F中国a)清华1号：技术演示和人员培训，总体上采用萨瑞大学的技术，主要参与了俯仰轴和翻滚轴上动量飞轮控制摆动，协助重力梯度杆和磁力距稳定对地的定向。330×330×640毫米，轨道高650公里。除其他仪器外，载有窄角CCD相机，分辨率为50米，覆盖50×50平方公里。b)哈工大探索1号：立体测绘小卫星。哈工大负责总体设计，星体、测控通讯、GPS、遥感器委托其它单位，姿态控制与俄罗斯合作。c)海洋水色微小卫星：国家海洋局负责。d)实践系列科学试验：空间科学观测，航天部5院。e)中国科技－1号：科技部十五计划重点攻关项目，是中国微小卫星的示范工程。平台重130千克，对地有限载荷30千克；轨道高770公里，太阳同步轨道，设置中、高分辨率遥感器。作业：⒈遥感的概念⒉遥感探测系统包括那几个部分？⒊为什么说我国遥感技术已跨进世界先进行列？⒋简述当前遥感技术的发展情况及发展趋势。5第二章遥感物理基础1电磁波和电磁波谱1.1.1电磁波波：是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等。机械波：振动的是弹性媒质中质点的位移矢量。电磁波：电场矢量和磁场矢量在空间的传播。1.1.2电磁波的特点和遥感意义1）不需要传播介质2）横波3）波动性4）粒子性5）叠加原理6）相干性和非相干性7）衍射和偏振（遥感器的几何图象分辨率，波长越长，偏振现象越显著，偏振摄影和雷达成像）8）多谱勒效应（合成孔径侧视雷达）电磁波的粒子性能量：E动量：Ph:普朗克常数，6。626×10-34J/Sc:光速；v:频率能量和动量是粒子属性，频率和波长是波动属性。可见光，红外线；微波和无线电波；紫外线和X射线Y射线。电磁波的叠加原理当两列波在同一空间传播时，空间尚各点的振动为各列波单独振动的合成。任何复杂的电磁波都可以分解成许多比较简单的电磁波；比较简单的电磁波也可以合成为复杂的电磁波。（白光的色散和合成，计算机显示器的工作原理，混合像元的分解）/hchvE/hP6电磁波的衍射和偏振电磁波遇到有限大小的障碍物时，能够绕过障碍物而弯曲地向障碍物地后面传播。把这种通过障碍物边缘改变传播方向地现象，称为电磁波的衍射。电磁波的多普勒效应电磁波因辐射源（或者观察者）相对于传播介质的运动，而使观察者接受到的频率发生变化，这种现象称为多普勒效应。1.2电磁波谱按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列支撑的图表，成为电磁波谱。1.2电磁波谱（2）传播的方向性、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、吸收和散射定律无线电波：电磁振荡红外线、可见光、紫外线、X射线等由分子、原子、核子的运动状态的改变或能级跃迁。紫外线（0。01－0。4微米），碳酸盐，油污可见光（0。4－0。76微米），人眼、单色、全色红外线（0。76－1000微米）微波（1－1000毫米）。4个