遙感地質學第一講緒論遙感地質1介紹和了解情況2課程框架3主要參考文獻4考核方法5概論緒論1介紹和了解情況1.2學生情況1）專業背景調查曾經學習過類似課程的（）人；曾經用過ENVI,ERDAS,PCI,ERMAPPER,IDRISI等軟件進行研究工作的（）人；熟悉通用圖像軟件，如ADOBEPHOTOSHOP（）人；熟悉地理信息系統軟件和應用的（）人； 2）硬件情況調查自主使用計算機的（）人網絡聯系方便（）人3）講課方式調查POWERPOINT：是（）人;否（）人;無所謂（）人板書：是（）人;否（）人;無所謂（）人講義發放：是（）人;否（）人;無所謂（）人2

課程框架2.1課程設置目標

遙感技術是環境/地學研究的一個重要方法和工具；

讓學生比較系統地掌握遙感技術的基本概念，初步達到“外行以為是內行，內行不以為是外行”的程度。系統掌握利用遙感技術進行環境/地學方面研究或者工作的方法和技巧。具體講比較熟練使用遙感圖象處理軟件ENVI進行研究工作.

側重技能的培養，掌握進一步深入學習的途徑（文獻查找，國內外現狀，能干什么，程度等）。2課程框架2.2課程大綱時間課次內容安排配合1課程介紹和緒論圖片2遙感物理基礎圖片3遙感圖像類型與特性圖片4遙感圖像處理圖片5遙感圖像地學分析方法圖片6遙感圖像地貌解譯與應用圖片7遙感巖礦識別的光譜特征（一）圖片8遙感巖礦識別的光譜特征（二）圖片9遙感巖性解譯與編圖圖片10遙感構造解譯與編圖圖片11遙感目視解譯圖片12遙感圖像專題分類技術（一）圖片13遙感圖像專題分類技術（二）圖片14地圖投影和地理坐標圖片15常用遙感數據簡介

圖片16答疑、討論17資源環境遙感應用（一）圖片18資源環境遙感應用（二）圖片19資源環境遙感應用（三）圖片2.2課程大綱（續一）20RS地學動態分析圖片21高光譜遙感應用專題圖片22遙感應用研究現狀與趨勢圖片23答疑、討論24主要遙感處理軟件介紹軟件25軟件實習軟件26軟件實習軟件27軟件實習軟件28軟件實習軟件29軟件實習軟件30答疑、討論2.2課程大綱（續二）3主要參考文獻3．1專業書籍馬藹乃，遙感概論.科學出版社，1984《遙感概論》編寫組，遙感概論.高等教育出版社.1985仇肇悅，李軍，郭宏俊編著.遙感技術應用.1999周成虎，駱劍承，楊曉梅等.遙感影像地學理解與分析.科學出版社，1999中國科學院遙感技術應用研究所.空間遙感圖象的分析和應用。國防工業出版社.1985郭德方.遙感圖象地計算機處理和模式識別.電子工業出版社.19873．2學術期刊（特點）遙感學報/環境遙感國土資源遙感遙感技術應用中國圖象圖形學報衛星應用（內部刊物）PE&RS（美國）InternationalJournalofRemoteSensing（英國）RemoteSensingEnvironmentGeo-cartoInternational（香港）MappingSciencesandRemoteSensingRemoteSensingReviewIEEETransactionsonGeosciencesandRemoteSensing（美國）其它地理或者環境方面的專業雜志（文章不多）3．3WEB站點

（中國科學院衛星地面站）

（美國RSI公司）/zlg/dq/zy04.htm(從太空看祖國)/ikonos/index.asp（廣州思維達公司）

4考核方法1）上課會隨機點名，總分100分,缺課一次,扣25分,四次不到,平時成績為0,同時總成績不及格。

平時成績占總成績的30%。如果確實有事，請開具輔導員簽字的假條,不記缺課。但總的請假次數不宜過6次.

2）期末考試70％，考試形式為筆試。

5.1遙感和遙感技術的概念5.2遙感技術發展的歷史5.3遙感技術的發展情況5.4遙感技術分類5.5遙感技術的特點5.6遙感在地球科學中的作用和意義5.7遙感應用5概論5.1遙感和遙感技術的概念人眼感知機理遙感概念泛指：從遙遠處感知，泛指各種非接觸的、遠距離的探測技術.定義：使用某種遙感器，不直接接觸被研究的目標，感測目標的特征信息（一般是電磁波的反射或者發射信息），經過傳輸、處理，從中提取人們感興趣的信息，這個過程叫作遙感。

RemoteSensing,簡稱RS遙感技術

可以看出，遙感技術包括遙感器（傳感器）技術、信息傳輸技術、信息處理技術、目標特征分析與測量技術，等等。空間技術、光學技術、無線電技術、計算機技術等相結合的一門綜合技術。目標物、遙感平臺、遙感器（傳感器）遙感技術系統的組成遙感試驗：對電磁波特性、信息獲取、傳輸和處理技術的試驗。遙感信息獲取：中心工作。遙感平臺和傳感器。信息的記錄與傳輸：遙感信息處理：處理的原因遙感信息應用：

遙感技術系統：是一個從地面到空中直至空間；從信息收集、存儲、傳輸處理到分析判讀、應用的完整技術系統。包括被測目標的信息特征、信息的獲取、信息的記錄與傳輸、信息的處理和信息的應用五大部分。遙感技術系統衛星傳感器信息接收、處理用戶制圖實況調查分析判斷物體衛星定位與定軌遙感信息傳輸目標提取與識別(自動化、智能化)數據處理(高光譜、高分辨率、雷達)分發多源數據融合與集成遙感成像機理與模型數據獲取數據分析各應用部門用戶信息源(探測目標):與電磁波相互作用的目標物傳感器:

接收,記錄目標物電磁波的儀器,如掃描儀,雷達,攝像機,輻射計等.遙感平臺:

裝載傳感器的平臺,主要有地面平臺(如遙感車,手提平臺,地面觀測臺等);空間平臺(如火箭,人造衛星,宇宙飛船,空間站,航天飛機等)遙感、遙控、遙測：區別和聯系遙控(RemoteControl,Telecontrol)：通過發射無線電波遠距離來控制目標物體的姿態、運動軌跡、方位。（遙是相對的，電視遙控器、遙控玩具，空際飛行器的遙控等。）遙測(RemoteMeasure)：通過儀器遠距離地測量物體的所需要的參數。直接接觸：如測量宇宙飛船里的溫度；不直接接觸：如激光測距，雷達測距和定位等。一、遙感發展概況RemoteSensing的提出：美國學者布魯伊特于1960年提出，61年正式通過。遙感發展的三個階段：萌芽階段航空遙感階段航天遙感階段5.2遙感技術發展的歷史

萌芽階段1839年，達格雷發表第一張空中相片；1858年，法國人用氣球攜帶照相機拍攝了巴黎的空中照片。1882年，英國人用風箏拍攝地面照片；1903年，采用信鴿拍攝航空相片。氣球，GFTournachon(1820-1910)，

1858，法國巴黎1906，風箏地震后的SanFrancisco，GRLawrence，17個風箏，海拔2000ft信鴿，1903.一群信鴿攜帶70-mm輕型航空照相機氣球、風箏、信鴿姿態不定，均不是理想的遙感平臺。航空遙感階段1903年，萊特兄弟發明飛機，創造了條件。1909年，意大利人首次利用飛機拍攝地面照片。一戰中，航空照相技術用于獲取軍事情報。一戰后，航空攝影用于地形測繪和森林調查與地質調查。1930年，美國開始全國航空攝影測量。1937年，出現了彩色航空像片。航天遙感階段1957年，蘇聯發射第一顆人造地球衛星；意義重大。70年代美國的陸地衛星法國的Spot衛星發展中國家的情況：中國，印度，巴西等。二、我國遙感發展概況50年代航空攝影和應用工作。60年代，航空攝影工作初具規模，應用范圍不斷擴大。70年代，騰沖遙感實驗獲得巨大成功。70.4.24發射第一顆人造地球衛星。80年代是大發展階段。目前，某些方面已經進入世界先進水平行列。二、我國遙感發展概況

我國遙感發展的特點國家的重視和支持，為遙感的快速發展奠定了基礎。集中人力、物力重點攻關，重點突破。全國性、大區域遙感工程的完成，充分顯示了我國遙感的特色和水平。三、當前遙感發展主要特點與展望多國發射衛星的局面已經形成高分辨率小型商業衛星發展迅速雷達衛星遙感日益受到青睞星載主動式遙感的發展，使探測手段更趨多樣化。高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發展的核心內容。高光譜分辨率傳感器是指既能對目標物成像又可以測量目標物波譜特性的光學傳感器。遙感應用不斷深化三、當前遙感發展主要特點與展望地理信息系統的發展與支持是遙感發展的又一進展和動向。GIS的概念遙感手段獲得的豐富信息GIS的科學管理遙感應用有賴于GIS提供多種信息源進行信息復合及其綜合分析。因此，GIS是遙感的進一步發展和延伸，成為遙感發展的一個新動向。5.3遙感技術的發展情況1）遙感平臺：氣球，飛機、衛星/航天飛機2）遙感器：航空攝影機—多光譜攝影機—掃描儀—CCD—成像雷達3）信息記錄形式：膠片—數字化4）信息處理技術：光學—數字圖像處理5）使用的遙感譜段：可見光—紅外—微波—6）圖象的分辨率：1km-80m-30m-20m-10m-5m-3m-1m-0.3m-0.1m按平臺的類型或位置分:地面遙感:傳感器置于地面平臺上,如車船載,手提,固定或活動的高架平臺等;航空遙感:傳感器置于航空器如飛機,氣球上;航天遙感:傳感器置于航天器上如人造衛星,航天飛機,火箭,空間站等;航宇遙感:傳感器置于星際飛船上,探測地月系統之外的目標5.4遙感技術分類空間運載工具空中運載工具地面運載工具飛機氣球遙感用飛機遙感用艇船衛星宇宙飛船航天飛機遙感平臺（航天遙感）（航空遙感）各種遙感平臺的相對高度地面遙感汽車遙感飛機遙感飛機

衛星1軌道形狀和高度2軌道傾角3衛星姿態和坐標4太陽（地球）同步5運行周期衛星軌道形狀和高度1)軌道形狀固定的橢圓軌道繞地球周期性的運行。焦距c長半軸a短半軸b偏心率e=c/a2)軌道高度軌道高度:衛星離地面的平均距離。低軌衛星：150—200KM，壽命1～3周，舉例:多數是軍事衛星中軌衛星：300～1500KM，壽命1年以上，

舉例:陸地衛星、氣象衛星、海洋衛星高軌衛星：35800KM,壽命很長，

舉例：通信衛星;GPS衛星：22000KM衛星

軌道傾角定義：衛星軌道平面與赤道面之間的夾角。升交點降交點度量：衛星經過升交點方向的軌道面，順時針轉到赤道面的夾角。極軌衛星和近極軌衛星軌道傾角＝90度軌道傾角接近90度極軌衛星近極軌衛星軌道傾角越大，覆蓋地球表面的面積越大，一般的，資源衛星都是近極軌衛星。衛星姿態和坐標

衛星軌道在地心坐標系中是不變的，衛星沿固定軌道運行，是時間的函數。地心坐標系三軸定義：X軸：地心至春分點(春分那天,太陽與赤道交點)Y軸：赤道面內垂直于X軸Z軸：垂至于XY平面三軸定向和姿態控制要保持衛星姿態相對穩定，控制3軸，6個自由度。X衛星運動方向Y赤道面內垂直X軸Z垂直地球滾動ω

俯仰偏航κ

ω滾動

俯仰κ偏航太陽同步光照角β:衛星軌道面至太陽至地心連線間的夾角。光照角變化對遙感不利，必須進行姿勢調整衛星軌道校正1)光照角變化是由地球繞太陽公轉引起。2)公轉一周360度3)公轉一周時間為365.2564日4)每日校正量＝360/365.2564=0.9856度（向東偏移）5)衛星每圈校正量（△Ω)

＝每日校正量（0.9856）/衛星每日繞地球的圈數（n）如陸地衛星14.56圈，△Ω=0.0677太陽同步與遙感衛星與太陽同步，光照角保持不變化衛星軌道上每一點的平均太陽時保持不變（相同的緯度，所有點具有相同的太陽時）相同的緯度，保證了太陽輻射量的大致相同LANDSAT-4/5：經過赤道9：45AM,北京：10：00AM左右衛星運行周期和覆蓋周期衛星繞地球運行一周所需要的時間，稱為衛星周期（T）。1)衛星運行周期2)衛星覆蓋周期衛星覆蓋全球一次的天數。對遙感動態監測更重要。LANDSAT16SPOT26NOVA12陸地衛星的軌道目前我國發射的衛星有風云1號2號,東方紅1號等,國際上著名的衛星有LANDSAT1-6,SPOT,ERS1,ADEOS,最近的北斗,天宮1號等衛星.中國風云1號衛星中國的太陽同步軌道氣象衛星,.1988年9月7日由征火箭從太原衛星發射中心發射成功.主要任務是獲取全球氣象資料,向地面站發送氣象信息,同時亦可搜集海洋資料.1990年5月10日,中國發射了第三顆風雲一號衛星.中國風云2號衛星中國的地球靜止軌道氣象衛星.1997年6月10日中國用長征三號運載火箭在西昌衛星發射中心首次發射成功.主要任務是獲取白天可見雲圖,晝夜紅外線和水汽雲圖;從分佈廣泛的氣象,海洋,水文數據收集平臺獲取觀測數據;播發展寬數字圖像廣播,低分辨率雲圖廣播和S波段天氣圖廣播資料,收集空間,環境監測數據.東方紅1號1970年4月24日由長征一號運載火箭在酒泉衛星發射成功.衛星外形為直徑約1米的近似球形的多面體,重173千克,它的重量超過了前蘇聯,美,法,日四個國家第一顆人造衛星質量的總和.星載儀器和設備主要有:發射機,遙測裝置,音樂發生器,雷達應答機,雷達信標機,科學實驗儀器和工程參數測量傳感器等.它的任務是進行衛星技術試驗,探測電離層和大氣密度.衛星以20.009兆赫頻率發射[東方紅]音樂,工程遙測參數和科學探測數據.海洋衛星陸地1號衛星LANDSAT-11972年發射，至今已經發射了7顆。每天繞地球15圈，重訪周期16天。185×170KM2.24秒。裝備MSSTMSPOT1986年2月發射。SPOT-2于1990發射。裝備HRV.ERS-11991年發射，主要安裝了微波遙感器，進行海洋、海冰、海風、環流觀測。使用高分辨率雷達對地觀測。EuropeanremotesensingsatelliteADEOSAdvancedEarthObservationSatellite1996年發射，主要進行全球變暖，臭氧層、熱帶雨林破壞，氣候異常，為下一代地球觀測系統鋪路。裝備有海洋水色儀，高級可見光－近紅外輻射計等。5.4遙感的分類按探測波段分:紫外遙感:0.05-0.38μm可見光遙感:0.38-0.76μm紅外遙感:0.76-1000μm微波遙感:1mm–10m多波段遙感:主要探測可見光到紅外波段內的多個波段按工作方式分:主動遙感:探測器主動發射一定的電磁波到目標物,然后接收目標物的回射電磁波被動遙感:探測器只接收目標物自身發射電磁波和/或對自然幅射源的反射電磁波成像遙感:傳感器接收到的目標電磁波信號可轉換為模擬或數字圖像非成像遙感:所接收信號不能轉換為圖像按大研究領域不同:外層空間遙感大氣層遙感陸地遙感海洋遙感按具體研究領域不同:資源遙感環境遙感農業遙感林業遙感漁業遙感地質遙感氣象遙感水文遙感城市遙感工程遙感災害遙感軍事遙感等等按應用領域分5.5遙感的特點(1)大面積同步觀測可方便快速地發現和研究地上目標物空間分布的宏觀規律(2)時效性可短時間內對同一地區進行重復觀測,研究其動態變化規律(3)數據具有綜合性,可比性和客觀性對目標物的電磁波特性可進行全面記錄,數據在時空軸上具有一致性可互相對比;沒有主觀因素干擾(4)經濟性比人工調查極大提高了效率(5)局限性遙感處于發展中;波段;電磁特性解釋;其它手段配合的必要性宏觀性、綜合性覆蓋范圍大、信息豐富。一景TM影像為185×185平方公里；影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的。多波段性

波段的延長使對地球的觀測走向了全天候。就象給人類增加了很多個天眼.?SpaceImaging?SpaceImagingGreenReflectanceNIRReflectance多波段圖像Hereisanexampleofthreebands,green,redandnearinfra-reddisplayedseparatelyasgrayscalegreenredNear-infrared多波段圖像多時相性重復探測，有利于進行動態分析。LasVegas,1992LasVegas,1986LasVegas,1972拉斯維加斯1991海灣戰爭時,美國偵察衛星KH-12

拍攝的伊拉克Hammurabi坦克師的坦克群

(軍事遙感)第一次海灣戰爭期間(1991),美國偵察衛星KH-12

拍攝的伊拉克薩達姆官坻

(軍事遙感)1998年,美國偵察衛星KH-12

拍攝的恐怖組織基地(阿富汗西部)(軍事遙感)“911”

后美國IKONOS衛星拍攝的阿富汗塔里班空軍基地照片,卡布爾以北Baghram.顯示了14架米格戰斗機2003年美軍侵入伊拉克前拍攝的巴格市圖像,標出了重點打擊目標2000年1月

21日

21點,云圖,美國西部及東太平洋地區,GOES10(geostationary)衛星.較暗色調的陸地,白色到淺灰色調者為云(氣象遙感)NOAA15衛星拍攝的,向西移動的

Floyd颶風,1999年9月15日早晨襲擊美國大陸(氣象遙感)SeaWiFS衛星,1997年9月,

海水中葉綠素分布,葉綠素主要存在于海面浮游生物中(紅,黃,桔紅);黑色為陸地(海洋遙感)Terra衛星

ASTER傳感器,南美安第斯山脈中的火山影像根據多光譜圖像生成的全球植被分布圖,植被綠色,冰白色,陸地黃色,海水黑-深藍色.可見地球上綠色的地方不多.(環境遙感)五角大樓,2002年8月,高分辨率

Quickbird圖像,

北邊正在修理(城市遙感)MostoftheChesapeakeBayandalloftheDelmarvaPeninsulaappear.WashingtonandBaltimoreinthisrenditionarewhitish.AttheheadofChesapeakeBay,theorange-brownpatchdenotessedimentcarriedintotheBayfromtheSusquehannaRiver.

華盛頓市和Baltimore市的地理環境Terra衛星MISR傳感器2000春thosetwocities

(about113km[70mi]across)

October11,1972

Landsat-1onaremarkableviewingdayinwhichtheairwascrystalclearafteramajorstormpassed.

河水因雨后泥沙增多而變藍IFSAR航空雷達系統雷達影像合成得到的假彩色圖像,顏色代表高程(紅色較高).華盛頓DC的一部分SPOT假彩色合成圖像,分辨率20m,華盛頓10米分辨率的SPOT全色圖像,華盛頓市中心航空彩色像片,華盛頓市TerraASTER15mresolutionimageofWashington

5m分辨率IRS全色圖像與30m分辨率自然彩色LandSat圖像融合后的假彩色圖像,華盛頓高分辨率彩色航空像片,華盛頓對比上圖,說明衛星影像的觀察效果不比航空攝影差constructedbymergingaLandsatTMsubscenerenderedintheIHS(Intensity;Hue;Saturation)colorsystemanda2-meter(6.6feet)resolutionspacephotomadebycosmonautsusingtheKosmosKVR-1000cameraonboardtheRussianMirspacestation.a2.5mresolutionnaturalcolorimagemadebySPOT-5

InJanuary,2002,anevenhigherresolution(<1meter)imageoftheWashingtonMonumentwasprovidedamongthefirstscenesreleasedbytheQuickBirdsatellitelaunchedinlater2001

WashingtonMonument以西最大的商場2004年5月開放

QuickbirdimageToday,Philadelphia費城isstillamongthelargestcitiesintheU.S.ThisphotographwastakenofthecentralcitybyastronautsonboardtheInternationalSpaceStation.

975.6遙感在地學中的作用和意義一、遙感已成為地學研究的重要信息源地學研究的傳統方法：地圖及其特點遙感信息的準確性、客觀性遙感信息的實時性與及時性遙感信息的周期性：動態研究遙感信息的多樣性：多波段信息；圖像信息與數字化信息；二維平面信息與三維空間信息；從而使獲得的信息形成多層次、多方式、多側面全方位，拓寬了地學研究的深度和廣度。二、遙感已成為地學研究的重要手段和方法遙感方法改變了地學研究的工作模式遙感方法為地學分析提供了基礎，也為地學分析從定性到定量，從靜態到動態創造了條件。遙感與地理信息系統的結合，為地學研究提供了廣闊的發展前景。5.6遙感在地球科學中的作用和意義

遙感應用從內容上可以概括為資源調查與應用、環境監測評價、區域分析規劃及全球宏觀研究四大領域。5.7遙感應用一、遙感在資源調查方面的應用在農業、林業方面的應用：農、林土地資源調查、病蟲害、土壤干旱、鹽化沙化的調查及監測。土地利用類型調查精細農業作物估產“三北”防護林遙感綜合調查右圖為使用1982年4月到1983年2月的AVHRR數據，用主成分分析得出的整個非洲的土地覆蓋分類圖。較亮的湖藍色為灌木叢和未開墾森林地帶，較暗的普藍色為零散分布的熱帶森林和草地，紫色為蘇丹型草地和林地，中綠為半干旱多林草地和灌木叢，暗綠色為林地，黃色為未開墾的落葉林地和多林草地，桔黃色為半沙漠或沙漠，紅色為熱帶雨林和山地森林。土地利用分類以AVHRR數據顯示干旱對植物影響的程度和分布情況。研究區域位于東非從合恩周圍伸展到埃塞俄比亞和索馬里的一部分，棕色顯示反常的嚴重植被干枯，黃色顯示稍反常的情況，綠色表示那些受局地因素影響，未發生植物干枯的情況。

植物干旱等災害美國植被的干枯程度和干旱區分布，紅：因干旱干枯；綠：正常；藍：長勢好農作物識別、災情評估一、遙感在資源調查方面的應用遙感在地質礦產方面的應用客觀真實地反映各種地質現象，形象地反映區域地質構造,地質找礦工程地質、地震地質、水文地質和災害地質運用高光譜HyMap數據估計礦產資源HyMap傳感器的技術參數：1、光譜在VIS,NIR，SWIR，MIR和TIR范圍中2、100-200波長頻道；3、頻道帶寬10-20nm；4、信噪比>500：1；5、空間分辨率2-10米；6、60-700的掃描幅度；7、校準設備——預先處理軟件。菱鎂礦資源估計一、遙感在資源調查方面的應用在水文、水資源方面的應用水資源調查、流域規劃、水土流失調查、海洋調查等。青藏高原水資源調查三峽大壩的遙感監測三峽正