1遙感概述安徽科技學院城建與環境學院主講：馬萬征E-mail:mwzujs@126.comCollegeofUrbanConstructionandEnvironment;AnhuiScienceandTechnologyUniversity

2教材與主要參考書教材:梅安新,彭望碌,秦其明等.遙感導論,北京:高等教育出版社，2002.參考書：1.王橋.環境遙感.北京:科學出版社.2004.￥452.陳述彭,趙英時.遙感地學分析.北京:測繪出版社.19903.孫家柄,舒寧.遙感原理、方法和應用.北京:測繪出版社，1997年4.周成虎,駱劍承.遙感影像地學理解與分析.科學出版社.2001年.5.浦瑞良，宮鵬.高光譜遙感及應用.北京:高等教育出版社.2000年.6.張永生.遙感圖像信息系統.北京:科學出版社.2000年.7.薛重生，張志.地學遙感概論.武漢:中國地質大學出版社.2000年8.JensenJR.IntroductoryDigitalImageProcessing,aRemoteSensingPerspective.PrenticeHallNewJersey,1996.9.朱述龍,張占睦.遙感圖像獲取與分析.北京:科學出版社,200010.賈海峰.環境遙感原理與應用.北京:清華大學出版社.2006.3學科體系與課程目標1.教學內容：遙感概述、遙感物理基礎、遙感技術原理、遙感解譯2.目標：1）了解遙感的物理基礎2）理解遙感技術與遙感成像原理3）掌握遙感的概念、遙感圖像目視解譯的方法3.重點：遙感的概念、遙感圖像目視解譯4.難點：遙感圖像目視解譯4第一節緒論

本節主要內容：環境空間數據的采集遙感的概念與技術系統遙感類型及特點遙感發展概況及其展望遙感的應用5§1.1環境空間數據的采集一、資源、環境問題與地理空間宏觀的、區域性的資源環境問題都涉及空間地理數據。環境規劃、管理、科研人員采集運用這些空間數據進行分析與決策。如：全球環境變化（EINino現象）（西班牙語：ElNino），又稱圣嬰現象，是秘魯、厄瓜多爾一帶的漁民用以稱呼一種異常氣候現象的名詞。主要指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續變暖，使整個世界氣候模式發生變化，造成一些地區干旱而另一些地區又降雨量過多。其出現頻率并不規則，但平均約每4年發生一次。基本上，如果現象持續期少于五個月，會稱為厄爾尼諾情況（condition）；如果持續期是五個月或以上，便會稱為厄爾尼諾事件（episode）。

沙塵暴、赤潮、流域水環境62006.4.17晨北京沙塵暴中東沙塵暴美國航空航天局衛星拍攝太平洋厄爾尼諾現象

7國家衛星氣象中心的氣象云圖顯示，北京的上風地帶仍有揚塵和沙塵暴06.4.17Modis遙感赤潮提取Modis是搭載在terra和aqua衛星上的一個重要的傳感器，是衛星上唯一將實時觀測數據通過x波段向全世界直接廣播，并可以免費接收數據并無償使用的星載儀器，全球許多國家和地區都在接收和使用modis數據。modis的全稱為中分辨率成像光譜儀（moderate-resolutionimagingspectroradiometer）。赤潮：因海洋中的浮游生物爆發性急劇繁殖造成海水顏色異常的現象。8二、環境空間數據獲取的方法：1.基于地面的采集方法（ground-basedmethods）2.基于遙感的采集方法（remotesensingmethods）91.基于地面的采集方法包括：現場觀測實際測量實際調查觀測、測量數據庫102.基于遙感的采集方法通過解譯遙感數據獲取相關信息的方法。觀測、測量空間數據庫遙感數據11§1.2遙感的基本概念一、遙感的概念遙感(remotesensing)：即遙遠的感知，是一種不直接接觸物體而取得其信息的探測技術。

從遠處探測、感知物體或事物的技術。即不直接接觸物體本身，從遠處通過各種傳感器探測和接收來自目標物體的信息，經過信息的傳輸及其處理分析，來識別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術。12DefinitionofRemoteSensingTheExpertssay"RemoteSensingis…" ?

Groupoftechniquesforcollectingimageorotherformsofdataaboutanobjectfrommeasurementsmadeatadistancefromtheobject,andtheprocessingandanalysisofthedata.-RESORS,CCRS

?Remotesensingisthemeasurementandanalysisofelectromagneticradiationreflectedfrom,transmittedthrough,orabsorbedandscatteredbytheatmosphere,thehydrosphereandbymaterialatornearthelandsurface,forthepurposeofunderstandingandmanagingtheEarth'sresourcesandenvironment.-LarryMorley13DefinitionofRemoteSensingRemotesensingisthecollectionofnaturalresourcesandenvironmentalinformationusingimagesacquiredbysensorsonboardaircraftorspacecraft.-BobRyerson,CCRSRemotesensingisthescienceofacquiring,processing,andinterpretingimages,andrelateddata,acquiredfromspacecraftandsatellitesthatrecordtheinteractionbetweenmatterandelectromagneticenergy.

14二、廣義的遙感和狹義的遙感狹義的遙感：系統范圍－－空對地探測對象－－地球表層（大氣圈、水圈、巖石圈）物理媒介－－紫外－可見光－紅外－微波廣義的遙感：系統范圍－－空對地地對空空對空探測對象－－地球遙感日地空間（宇宙遙感）物理媒介－－電磁波、地震波、聲波、力場（重力場、磁力場）15三、遙感技術系統遙感技術系統：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。16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17遙感技術系統18Theprocessofremotesensing1.EnergySourceorIllumination照度(A)-thefirstrequirementforremotesensingistohaveanenergysourcewhichilluminatesorprovideselectromagneticenergytothetargetofinterest.2.RadiationandtheAtmosphere(B)-astheenergytravelsfromitssourcetothetarget,itwillcomeincontactwithandinteractwiththeatmosphereitpassesthrough.Thisinteractionmaytakeplaceasecondtimeastheenergytravelsfromthetargettothesensor.19Theprocessofremotesensing3.InteractionwiththeTarget(C)-oncetheenergymakesitswaytothetargetthroughtheatmosphere,itinteractswiththetargetdependingonthepropertiesofboththetargetandtheradiation.(與目標地物的相互作用）

4.RecordingofEnergybytheSensor(D)-aftertheenergyhasbeenscatteredby,oremittedfromthetarget,werequireasensor(remote-notincontactwiththetarget)tocollectandrecordtheelectromagneticradiation.5.Transmission,Reception,andProcessing(E)-theenergyrecordedbythesensorhastobetransmitted,ofteninelectronicform,toareceivingandprocessingstationwherethedataareprocessedintoanimage(hardcopyand/ordigital).20Theprocessofremotesensing6.InterpretationandAnalysis(F)-theprocessedimageisinterpreted,visuallyand/ordigitallyorelectronically,toextractinformationaboutthetargetwhichwasilluminated.7.Application(G)-thefinalelementoftheremotesensingprocessisachievedwhenweapplytheinformationwehavebeenabletoextractfromtheimageryaboutthetargetinordertobetterunderstandit,revealsomenewinformation,orassistinsolvingaparticularproblem.Thesesevenelementscomprisetheremotesensingprocessfrombeginningtoend.Wewillbecoveringalloftheseinsequentialorderthroughoutthefivechaptersofthistutorial,buildingupontheinformationlearnedaswego.Enjoythejourney!21四、遙感的分類1、按照遙感的工作平臺分類：地面遙感、航空遙感、航天遙感。2、按照探測電磁波的工作波段分類：可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。3、按照遙感應用的目的分類：環境遙感、農業遙感、林業遙感、地質遙感等4、按照資料的記錄方式：成像方式、非成像方式5、按照傳感器工作方式分類：主動遙感、被動遙感22五、遙感的特點宏觀性：時效性：綜合性（即概括性）：經濟性：陸地衛星的投入產出比為1：80局限性：23遙感技術的特點1.宏觀性

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。TM影像是指美國陸地衛星4～5號專題制圖儀（thematicmapper）所獲取的多波段掃描影像。有7個波段，其波譜范圍：TM-1為0.45～0.52微米，TM－2為0.52～0.60微米，TM－3為0.63～0.69微米，以上為可見光波段；TM-4為0.76～0.90微米，為近紅外波段；TM-5為1.55～1.75微米，TM-7為2.08～2.35微米，為中紅外波段；TM-6為10.40～12.50微米，為熱紅外波段。影像空間分辨率除熱紅外波段為120米外，其余均為30米，像幅185×185公里224遙感技術的特點2.時效性：實時性和時相性時相性：重復探測，有利于進行動態分析。19862002199225LasVegas,1992LasVegas,1986LasVegas,1972263.綜合性：

即信息的豐富和信息概括多波段數據不同地專業和閱歷背景27多波段性

波段的延長使對地球的觀測走向了全天候。28?SpaceImaging?SpaceImagingGreenReflectanceNIRReflectance多波段圖像29Hereisanexampleofthreebands,green,redandnearinfra-reddisplayedseparatelyasgrayscalegreenredNear-infrared多波段圖像30§1.3遙感技術發展史遙感技術發展的四個階段：瞬時信息的定性分析階段空間信息的定位分析階段時間信息的趨勢分析階段環境信息的綜合分析階段（多源信息的復合）31一、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32

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；33HistoryofaerialphotographyandaerialplatformsJNNiepce(1826,France)Theworld’sfirstphotographicimage

UpperloftofthehousePeartree&apatchofskyshowingAnotherwingofthehouseTheslantingroofofthebarn34GFTournachon(1820-1910),hecallhimselfNadar.Thefirst-knownaerialphotographwasobtainedfromaballoonbyaParisianphotographerin1858nearParis,France.Intrepidballoon,1862TheballoonbeinginflatedbyusingportablehydrogengeneratingsystemduringtheCivilWar.351906,Kitesfigure“SanFranciscoinruins”,GRLawrence,Aerialphotographof“SanFranciscoinruins”obtainedafterApril18,1906earthquakeusingacaptiveairshipconsistingof17kites.Thekitesachievedataltitudeof2000ftabovesealevel.---舊金山的廢墟36Pigeons,1903.Asquadronofpigeonsequippedwithlightweight70-mmaerialcameras.Forobviousreasons,pigeonsarenotidealplatform.37

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。381903，WrightBrothers

發明了飛機，使航空攝影測量成為可能。Engine-poweredflightonDecember17,1903.Itlasted12secondsandcovered120ft.

39AerialphotographyinWorldwarIFigureClose-upviewofaworldwarIFigureVerticalphotographyofWorldWarItrenchesinEurope.40AerialphotographyinWorldwarIIFigureVerticalaerialphotographofaV2rocketlaunchingfacilityaPeenemundeinWorldWarII.41

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。42二、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。中國科學院遙感應用研究所在遙感界著名的陳述彭院士、楊世仁研究員、童慶禧院士、徐冠華院士、郭華東研究員、李小文院士歷界所長的帶領下，中科院遙感所成功組織了著名的中國遙感工程三大戰役--騰沖航空遙感試驗、津渤環境遙感試驗、二灘水能開發遙感試驗。

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。43

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、物力重點公關，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。44三、當前遙感發展主要特點與展望1.多國發射衛星的局面已經形成2.高分辨率小型商業衛星發展迅速3.雷達衛星遙感日益受到青睞星載主動式遙感的發展，是探測手段更趨多樣化。4.高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發展的核心內容。高光光譜分辨率傳感器是指既能對目標物成像有可以測量目標物波譜特性的光學傳感器。5.遙感應用不斷深化456.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。46§1.4.1遙感在地理學中的作用和意義一、遙感已成為地理研究的重要信息源1.地理學研究的傳統方法：地圖及其特點2.遙感信息的準確性、客觀性3.遙感信息的實時性與及時性4.遙感信息的周期性：動態研究5.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，拓寬了地理學研究的深度和廣度。§1.4遙感應用47二、遙感已成為地理研究的重要手段和方法1.遙感方法改變了地理研究的工作模式2.遙感方法為地理分析提供了基礎，也為地理分析從定性到定量，從靜態到動態創造了條件。3.遙感與地理信息系統的結合，為地理研究提供了廣闊的發展前景。48§1.4.2、遙感的應用

遙感應用從內容上可以概括為農林方面的應用，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五大領域。49一、遙感在農林業方面的應用1.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50

主要是在農、林土地資源調查、土地利用現狀調查、農林病蟲害、土壤干旱、鹽化、沙化的調查及監測，以及農作物長勢的監測與估產、森林資源的清查等方面。土地資源與土壤調查

加快了調查工作的進度，工作精度、質量也有很大提高。我國利用560幅陸地衛星圖像，僅用兩年時間完成了全國15種土地利用類型的分析和量算統計工作，提供了全國和分省的土地利用基本數據和有關圖件。林業上

我國近年完成的“三北”防護林遙感綜合調查。在包括西北大部、華北北部和東北西北部總面積為128萬平方公里的“三北”造林一期工程的調查中，完成了對現有防護林類型、分布、面積和保存率；草地數量、質量和分布；土地資源類型、分布、數量及利用現狀的調查。提供了200余幅各類遙感專題系列圖，并建成了全區資源與環境信息系統，為掌握防護林區現狀、林區的進一步發展和規劃奠定了基礎。

51農作物監測及估產作物估產

美國對世界小麥產量的估產精度已達90%以上，并擴大到對玉米、大豆等八種以上作物的估產。我國于1983—1986年在京津冀進行跨省市的統一網絡較大范圍冬小麥遙感估產試驗，精度也超過90%。52二、遙感在資源調查方面的應用1.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532.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夏威夷群島淡水資源城市水資源管理信息系統54三、遙感在環境監測評價等方面的應用1.在環境監測方面的應用污染物位置、性質、動態變化及對環境的影響；環境制圖長江三峽庫區環境本底調查、環境演變分析、動態監測等55弗蘭颶風云圖像56汶川地震災區部分堰塞湖分布2.在對抗自然災害中的應用災害性天氣的預報旱情、洪水、