第1章 遥感概述

遥感概述IntroductiontoTechnologyofRemoteSensing自我介绍姓名：刘修国教授、博士生导师单位：信息工程学院遥感科学与技术系办公室：信工学院302/204电话：[phone]E-mail：[e-mail]研究兴趣:遥感信息智能获取,遥感信息工程空间建模、模拟分析及应用工程课程介绍教学目的:理解遥感学科相关的基本概念、掌握遥感过程，理解对地遥感的基本原理和方法。了解国内外最新的遥感技术和手段。培养一定的遥感实验能力。奠定进行遥感学科专业思维基础。考核形式：平时表现10%、作业15%、报告15%、闭卷笔试60%。参考资料《卫星遥感导论》，蒋卫国等，科学出版社，2015《遥感概论》，彭望碌等，高等教育出版社，2002《遥感应用分析原理与方法》，赵英时，科学出版社，2003《遥感地学分析》，陈述彭、赵英时，测绘出版社，1990.《遥感精解》，〈日〉遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，测绘出版社，1993.《遥感大词典》，陈述彭主编，科学出版社，1990.《遥感数字影像处理导论》，（美）JohnR.Jensen著，陈晓玲等译，机械工业出版社，2007.Remotesensingandimageinterpretation,4thedition,ThomasM.LillesandandRalphW.Kiefer,JohnWiley&Sons,Inc.,1999.信工学院专业构成做什么？从事（与空间相关）信息的获取、处理、呈现遥感测量数据库空间数据存储GIS信息获取采集信息管理分析信息应用与服务软件工程与计算机科学基础与技术支撑固定网、移动网或因特网等公众通信网络信息传输信息工程？遥感科学与技术遥远的感知：千里眼，顺风耳感知对象：任何东西---如军事、气象、农业、环境、地质…何以感知：电磁波---可见光与近红外、热红外、微波何以处理：目标识别并应用---月球、火星探测，全球环境变化监测，军事侦察，灾害监测应急…遥感的核心技术是？遥感真的有效吗?！何为遥感？人类为什么要开发遥感技术？说说目前你所了解的遥感。遥感基本概念与原理遥感技术系统遥感分类遥感发展简史遥感前景与趋势第一章遥感概述1、遥感基本概念遥感：是利用地面、高空、外层空间的不同平台上的对电磁波敏感的传感器(光学、微波、激光传感器等)，在远离目标和非接触目标的条件下探测目标物体，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息（影像或非影像数据)，并对其进行处理、分析提取目标几何、物理属性并应用的一门科学和技术。对地观测：利用传感器在不同空间高度获得目标物体的电磁波信息。分析信息：判断目标物体的光谱、空间和时间属性——定性、定量和定位分析。判定类别：区分并分类目标物体--目标识别以应用。狭义—以空间卫星以及其它空间飞行器作为平台的遥感对地观测系统及其观测活动；广义—以一切运动于空间、近空间、大气层以及地面的平台为基础的遥感观测系统及其观测活动，其中主要包括卫星、飞船、平流层飞行器、固定翼飞机、直升机、飞艇、气球无人机以及地面流动车辆等；系统—空间对地观测系统不仅只包括观测本身，还包括与这一观测活动紧密相关的信息获取、处理、分析、识别、提取、制图等。同时这一系统还与地理信息系统、全球定位系统以及与此关联的通信、网络等技术综合起来，形成一个整体，即所谓的天、空、地一体化，技术、应用的一体化。遥感概念的不同理解1、遥感基本概念Remotesensingisthescience(andtosomeextent,art)ofacquiringinformationabouttheEarth'ssurfacewithoutactuallybeingincontactwithit.Thisisdonebysensingandrecordingreflectedoremittedenergyandprocessing,analyzing,andapplyingthatinformation.(CanadaCentreforRemoteSensing：CCRS)综合技术对象：地面载体：电磁波（主要）目的：地面物质的性质和运动状态（周期性、重复性）过程：获取、传输、处理、应用遥感基本原理示意图问题：遥感学科的科学性体现在哪些方面？--定量遥感卫星遥感的七个过程A：电磁波源，提供电磁波B：电磁波辐射与大气(往、返)C：电磁波与目标相互作用D：传感器记录从目标反射或辐射的电磁波E：数据传输、接收与处理F：遥感数据的解译分析G：遥感应用问题：遥感学科的技术特性体现在哪些方面？2、遥感技术系统•遥感平台•遥感传感器•遥感信息源•遥感数据传输与接收•遥感数据处理遥感相关研究的主线：围绕着遥感数据的采集、管理、分析、共享、集成、标准遥感技术系统(1)--遥感平台天基系统卫星、飞船等近空间系统平流层飞机/艇近地层系统轻小型飞机、无人机等地基系统地面测量仪器主权国家的领空指的是？为什么要跑到卫星上观察地球,有何优势？----目标认识的尺度效应天基系统：卫星、飞船、空间站空基系统：飞机、飞艇、无人机地基系统：陆地、海洋、流动、固定观测台站近空间层系统近地面层系统1610001000.010.110.0m1.0分辨率（M）平流层系统卫星微小卫星无人机航空问题：为什么我们大老远跑到卫星上观察地球表面，反而比我们在地上“眼见为实”竟然还有优势呢？----目标认识的尺度效应尺度效应问题横看成岭侧成峰远近高低各不同不识庐山真面目只缘身在此山中------苏东坡论尺度效应以庐山为例：在山里实地积累的大量观察，“远近高低各不同”，对认识庐山的全貌却很少有所帮助。这并不是否定系统的高精度的实地观测，而是说明需要适当的距离和比例尺，才能有效、完整地观察。孔子“登东山而小鲁，登泰山而小天下”------《孟子·尽心上》会当凌绝顶，一览众山小------杜甫《望岳》19传感器的一般构成：电磁波幅射信息收集器探测器处理器输出器遥感传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器原理:应用物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。遥感技术系统(2)--遥感传感器遥感信息源：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。遥感技术系统(3)--遥感信息源返回与传输型、中继、极地接收地面站：境内与境外，极地站车载机动站中继卫星航空遥感数据传输：机－星－地系统机－地系统接收系统遥感技术系统(4)--接收系统遥感数据传输与接收:卫星地面测控中心遥感数据地面接收站遥感技术系统(4续)遥感数据地面接收站:•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。遥感技术系统(4续)？中国现有几个地面站,如何分布的,为什么?辐射纠正：大气纠正、气溶胶[中国特殊]几何纠正：直接、间接纠正境内纠正、境外纠正分发系统：直接分发服务网上分发服务DVB卫星分发服务应用与服务：高端平民化遥感技术系统(5)--处理与应用系统处理与应用系统遥感技术系统(5)--处理与应用系统3、遥感分类•根据工作平台•根据工作波段•根据传感器工作原理•根据遥感资料获取方式•根据波段宽度及连续性•根据应用领域遥感分类标准:按工作平台分类：航天遥感轨道卫星载人飞船（500km)航天飞机（300km)探空火箭（100-650km)地球同步卫星太阳同步卫星长寿命(500-1000km)（36000km）短寿命(150-500km)航空遥感飞机气球飘浮气球（50km）系留气球（5km）高空飞机（15km）中空飞机（9-15km）低空飞机（9km）地面遥感高塔（300m)车船（30m)观测架（几米）3、遥感分类按传感器的探测波段分：•紫外遥感：0.05-0.38μm•可见光.反射红外遥感：0.38-0.76μm--3μm•热红外遥感：3.0-1000μm•微波遥感：1mm-10m按工作方式划分：•主动遥感与被动遥感•成像遥感与非成像遥感–成像传感器：摄影传感器、扫描成像传感器、雷达成像传感器…–非成像传感器：高度辐射计,…3、遥感分类按波段宽度及连续性划分：•超光谱遥感•高光谱遥感（波段窄10nm且连续）•常规遥感（波段宽100nm且不连续）按应用领域划分：•外层空间遥感•大气层遥感•陆地遥感•国土资源、农业、林业、海洋、地质遥感…100sofBandsBand2.52-.60Band3.63-.69Band4.79-.90Band51.55-1.75Band72.08-2.35Band1.45-.52Band610.4-12.4VisibleSWIRLWIR1000sofBands超高光谱Broadband超[高]光谱多光谱光谱的遥感分类4、遥感发展简史遥感发展史－萌芽时期1608年制造了世界第一架望远镜1609年伽利略制作了放大三倍的科学望远镜并首次观测月球1794年气球首次升空侦察1839年第一张摄影像片遥感发展史－初期发展(1858－1956年)1858年用系留气球拍摄了法国巴黎的鸟瞰像片1903年飞机的发明1909年第一张航空像片一战期间（1914-1918）：形成独立的航空摄影测量学的学科体系二战期间（1931-1945）：彩色摄影、红外摄影、雷达技术、多光谱摄影、扫描技术以及运载工具和判读成图设备1903年，J·纽布朗纳设计了一种捆绑在飞鸽身上的微型相机遥感发展史－现代遥感（1957-）1957年：前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星20世纪60年代：美国发射了TIROS、ATS、ESSA等气象卫星和载人宇宙飞船1972年：发射了地球资源技术卫星ERTS-1（后改名为LandsatLandsat-1），装有MSS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遥感器，分辨率提10米2000年美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米目前已形成现代遥感技术系统：多平台（5000颗以上）、多种传感器、多系列（军事侦察卫星系列、气象卫星系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列、测地卫星系列、天文观测卫星系列、通讯卫星系列）遥感信息处理技术出现了全数字化、可视化、智能化和网络化发展特点遥感应用更趋于实用化、商业化和国际化方向发展返回式卫星FY-1FY-2CBERS-01、02神舟号飞船环境与减灾小卫星星座HY-1？我国遥感事业的发展CBERS–01&02FY-1A/B/C/DFY–2A/B/C/DSZ-5BJ-1HY-1A发射日期卫星名称2006年4月27日“遥感卫星一号”2007年5月25日“遥感卫星二号”2007年11月12日“遥感卫星三号”2008年12月1日“遥感卫星四号”2008年12月15日“遥感卫星五号”2009年4月22日“遥感卫星六号”2009年12月9日“遥感卫星七号”2009年12月16日“遥感卫星八号”2010年3月5日“遥感卫星九号”2010年8月10日“遥感卫星十号”2010年9月22日“遥感卫星十一号”2011年11月9日“遥感卫星十二号”2013年4月26日“高分一号”2014年8月19日“高分二号”……？我国遥感事业的发展高分二号美图我国在空间遥感领域取得了辉煌的成就●自1970年以来我国已向空间发射了近100颗人造地球卫星；●我国已形成了气象、海洋、资源等应用卫星系列，还将发射以观测和研究环境和灾害为主的环境和减灾卫星系列；●我国还研制和发射了一系列科学实验卫星，开展了各项科学实验，如空间材料、对日-地空间的观测研究、空间生物学、空间育种等；●我国成功地开展了载人航天计划，陆续向空间发射了九艘宇宙飞船，实现了中国人久远的飞天梦想；●我国已制