第0章 绪论 遥感原理与应用课件.ppt
遥感原理与应用,绪 论,总体要求,掌握遥感原理、方法以及其应用了解遥感的现状发展趋势掌握有关软件的操作能应用所学知识解决实际问题加强其他相关学科知识根据应用目的:设计需要的遥感系统，选择适用的遥感数据，采用适当的处理手段，正确地解释图像和结果（包括遥感图像解译和目标识别）,成绩,作业，论文课堂实验考试总成绩=f(课堂，作业，论文，实验，考试）,教材：,参考书和网站遥感与图象解译（第四版）电子工业出版社遥感应用分析原理与方法赵英时科学出版社遥感影像地学理解与分析周成虎等科学出版社遥感图象处理应用与分析戴昌达清华出版社遥感物理徐希孺，北大出版社遥感精解测绘出版社，1993年；是日本遥感学会以村井为首的集体编写Field guide（ERDAS的帮助文件）遥感原理与应用武汉大学出版社2003年,参考书和网站,Manual of Remote Sensing, 2nd version, Vol. 1, 2, 1983, ASPRS; 3rd version, Vol. 1, 2, 3, 4, 1998, John Wiley http:/rst.gsfc.nasa.gov/，,有关网站,http:/http:/ieeexplore.ieee.orghttp:/,相关的刊物,ISPRS Journal of Photogrammetryand RS Canadian Journal of RSPhotogrammetricEngineering and RS GeocartoInternational CentreIEEE Transaction on Geoscienceand RSInternational Journal of RSITC Journal RS of EnviromentRS reviews武汉大学学报(信息科学版)遥感学报,本课程教学安排,遥感概论遥感平台遥感传感器及成像原理遥感图象几何处理遥感物理基础遥感图象辐射处理遥感图象目视判读遥感图象计算机自动分类遥感技术与应用,本人的联系方式, QQ：274667170,第一章概论,一、遥感的概念在介绍遥感概念之前先请大家看几景图像,思考？,和普通的图象有什么异同？能从图象上得到什么？为什么要从那么高的空间对地成像？ 为什么颜色与普通照片不一样想了解有关的空间信息，通过什么途径？如何获取信息？遥感的作用或者目的?,卫星定位与定轨,遥感信息传输,目标提取与识别(自动化、智能化),数据处理(高光谱、高分辨率、雷达),分发,多源数据融合与集成,遥感成像机理与模型,用户,各应用部门,资料来源：李德仁院士报告21世纪遥感与GIS的发展,一、遥感的概念,1.字面含义：遥远地感知。REMOTE SENSING2. 广义的含义：泛指各种非接触的、远距离的探测技术，根据物体对电磁波的反射和辐射特性，以获取物体信息的一种技术。,遥感的概念,3.狭义的含义：指从远距离、高空以至外层空间的各种平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的一门现代化技术科学（陈述彭院士）。,遥感的概念,本教材前言中的定义：遥感：指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种参数，通过传输，变换，处理，提取有用的信息，实现研究地物形状、位置、性质、变化及与环境的相互关系的一门现代应用科学。遥感技术：实现上述目的所采取的各种技术手段的总称。,遥感的概念,理解遥感概念的重要性包括几个重要部分物理基础（地物属性）遥感平台以及传感器信息处理和提取应用评价,二、遥感的过程,遥感的过程,1.目标的电磁波特性遥感的物理基础：任何目标都具有发射、反射、吸收电磁波的性质。目标和电磁波的相互作用构成了目标的电磁波特性。这种特性是可以测定的测定的内容包括信息获取前的目标波谱特性测量信息获取同时进行有关的遥感数据采集,遥感的过程,2.信息的获取：传感器：接收记录目标电磁波特性的仪器。平台：安装传感器的平台。3.信息的接收与传输：传感器接收的目标地物电磁波信息记录在数据存储介质或胶片上。4.信息的处理：首先是在卫星接收地面站进行一系列的处理。信息恢复，辐射校准，卫星姿态校正，投影变换，再转换为用户的通用数据格式或者是胶片。地面站也可以做精处理，专题信息处理，分类等。,遥感的过程,5.信息的应用与评价遥感的目的：根据不同的应用目的进行（各个专业领域的人员）。在应用的过程中需要大量的信息处理、分析。遥感过程归纳?遥感是一个综合系统，涉及到很多领域。这些领域或学科包括（同学思考）：,三、遥感的类型,1.按平台分地面遥感，航空遥感，航天遥感，宇航遥感。2.按遥感所用的波谱性质：电磁波，声波，物理波等。电磁波遥感：利用各种目标辐射出不同特性的电磁波进行的遥感。3.按波段分可见光，红外，微波遥感。多波段遥感：探测波段在可见光和红外波段范围内，分成若干窄波段来探测目标。,遥感的类型,4.按工作方式分：主动式与被动式成像和非成像方式5.按应用领域分：大范围的有：外层空间，大气层，陆地，海洋，环境。6.具体应用极为广泛测绘，农业，军事，工程，城市，海洋，林业，地质，考古等等。以后会和我们的生活密切相关。,四、遥感的特点,波谱辐射量化性宏观性：探测范围大，可以进行大面积同步观测与传统观测比较（点与面的关系）多源性：多平台、多时相、多波段(多尺度)周期性、时效性，可以及时发现问题以及变化情况满足各种需要综合性和可比较性地表信息的综合反映经济性获取信息的手段灵活应用广泛遥感信息的复杂性,遥感科学的特征综合性的应用科学,数据获取物理学，电子学，空间科学，信息科学。数据的处理、分析数学，计算机科学。数据的应用以地学规律为基础的分析方法，广泛的应用到地球科学，生命科学。遥感是以物理为手段，数学方法和地学分析为基础的综合性应用科学。,遥感信息的复杂性和不确定性,同质异谱、同谱异质混合像元时相变化信息的衰减和增益单元空间分布相互交错复杂性地物纹理特性的复杂性,五、遥感的发展,概念的提出1960年美国人提出的我们可以把遥感看成是人类眼睛的延伸两个方面（视力，色彩）历史：眼睛=望远镜=摄影机=空中=航天,遥感技术的发展划分为5个阶段；,根据遥感信息的利用方式和效应1瞬时(实时)信息的定性分析遥感技术主要作为一种环境检测和信息侦察的手段。选择特定的遥感仪器，进行专题探测。利用单一波段信息、图象记录和目视判读作为遥感应用的主要技术手段。特点:图象记录、显示、分析方法都较单一。如：用红外扫描仪进行林火监测、寻找地下水源和浅海淡水等；用侧视雷达监测海冰、海面油污染等。,2空间信息的定位分析,主要作为一种自然环境与资源勘探的手段。主要研究物质与能量的空间分布规律。利用多波段信息，进行图象匹配和光电分析仪器作为遥感应用的主要技术手段。如：资源调查、地质填图、农业区划、森林普查、土地利用等，工作中运用彩色合成、边缘增强等光学处理技术，进行一些特征信息提取以编制各种专题图、系列图。,3 时间信息的趋势分析,作为生产管理和动态检测的手段。主要研究地球表面物质与能量的迁移规律。利用周期性的遥感图象和数据，通过时间序列的对比，反映研究对象不同时间轨迹的动态变化。如：自然环境变迁、城市扩展、灾情调查等。,4环境信息的综合分析,随着遥感技术的发展，获取环境信息的手段越来越多，信息也就越来越丰富。它们包括了各种环境卫星系列、地面遥感检测站网、地理信息系统、自动分类与自动制图系统以及情报资料网络系统等所获取的各种环境信息数据。这些环境信息数据的迅速积累，为多种来源的信息进行复合处理和综合分析提供可能，同时还促使建立起全面收集、整理和检索这些数据的空间数据库及管理系统，建立一些地学分析模型、计量分析模型或进行其它相关研究与综合分析。,5.定量遥感,根据地物的辐射特征反演地表参数地表温度反演植被指数反演土壤含水量反演,存在局面,传感器落后于运载工具；图象数据的处理分析又落后于传感器的研制；环境遥感信息机制的理论研究更落后于图象数据处理技术。这种现象是否存在，或程度如何，可以说是衡量一个国家遥感技术水平的一个标志，是发展本国遥感技术的关键。,现有的卫星系列,气象卫星系列海洋卫星系列环境与资源卫星系列军事侦察及测绘卫星系列,六、遥感的发展,1.遥感物理基础地物波谱特性形成机制与遥感信息传输理论研究，建立地物波谱与影像特征之间的关系模型，以实现遥感影像分析解译的定量化和精确化。,2.遥感平台：,多样化，系列化，小型化，普遍化，有效载荷增多，接受数据方便。航空遥感业务化，航天平台系列化，出现宇航平台。往返于空间与地面之间的航天飞机。有以空间轨道卫星为主的航天平台，有地球同步，太阳同步，低轨与高轨卫星，有大型卫星，专题目标明确的小卫星群。不同高度、不同用途的卫星构成了对地球和宇宙的多角度、多周期观测。,3.传感器的发展,空间分辨力提高：探测波段增加：从单一波段向多波段发展：波段的范围不断延伸，波段的分割变细。高光谱：成像光谱技术：数字成像技术：成像RADAR：LASER与遥感的结合：多探测技术集成：实时测图,4.遥感硬件软件处理系统,处理手段：光学处理变为计算机处理，可以处理海量数据。数字成像技术：以计算机处理为主，打破了摄影与扫描的界限。光存储器的出现：海量数据的存储和传输得到缓解。大容量高速计算机与功能强大的软件在不段的完善，能读取多种格式图象，有专门的功能模块。软件从人机对话到视窗方式，向智能化、软件组件化、网络化方向发展，实现软件和资源的共享和实时传输。,5.遥感数据库系统,遥感的发展一个特点是海量数据。影像的检索和处理发生困难。以影象金字塔为主体的无缝数据库，涉及影象纠正，数据压缩和数据变换等理论和方法，还产生了数据挖掘的新理论和方法,6.图象识别和分类,为了从图象上提取信息，需要对图象进行识别和分类。统计模式识别，结构模式识别，模糊分类，神经元网络分类，半自动人机交互分类和遥感图象识别的专家系统,不断引入相邻学科的信息处理方法，丰富了遥感图象处理的内容。逐步引入人的思想，向全数字化，可视化，智能化，网络化发展。信息融合可以弥补传感器之间信息的不足。信息提取：目前从遥感图象获取的信息经计算机处理的不足5%。还不能完全满足用户的需求。信息处理是制约遥感发展的关键之一。,7.遥感的应用范围越来越广,学科能否得到迅速发展，取决与什么？从宏观到微观从定性到定量,遥感的应用,经过四十年的发展，遥感技术已经广泛的渗透到国民经济和社会发展的各个领域，对于推动经济建设，社会进步，环境改善和国防建设起到重大作用。外层空间探测：从卫星上获取的信息是地面观测所不能取得的，空间遥感对地观测得到的全球变化信息是不可替代的。全球的气候变化，温室效应，沙漠化，自然灾害等的动态变化已经引起人们的重视海洋渔业，交通，海洋生态和环境土地资源，矿山资源，森林资源，水资源，农作物估产。,遥感的应用,遥感在解决环境变化，如城市化，沙漠化，土地退化，盐渍话，环境污染有独特的作用灾害问题：冰，火，地震等多种气象灾害，农作物病虫害预测预报评估。精细农业军事旅游考古地质其他,8.空间信息系统集成与数字地球,遥感技术与其他相关技术的集成指对真实地球以及相关现象数字化描述的一个虚拟地球遥感技术将为数字地球提供动态的高分辨率高光谱多尺度影象，生成三维数字地面模型，以及相关的地物和环境的各种属性数据等，数字地球中最基础的数据是空间信息系统集成的重要部分。,9.与遥感技术发展相关的方面,同学思考,总体表现,多分辨率传感器并存多波段、多角度及多极化遥感并用RS、GPS与GIS的集成,七、遥感的应用,遥感多学科的交叉性，以及所具有的宏观，综合动态，快速的特点。决定了遥感的应用领域，并将产生巨大的经济和社会效益。遥感的基本出发点和归宿：根据用户的各种要求来选择适当的获取手段，得到所需要的遥感数据，选择适当的分析处理方法，以突出用户所要的信息。,八、遥感发展中存在的问题,1.问题：遥感应用还不能满足实用的要求1）遥感的时效性：实时检测与处理能力不足，尚未充分体现。2）遥感定量反演：图象的自动识别，专题信息提取，遥感定量反演地学参数的能力和精度，不能达到实用要求。3）适用性限制：,2.原因,1）遥感技术本身的局限性。遥感传感器的定标遥感数据的定位遥感传感器的分辨力遥感数据处理的局限性,2）认识上的局限性,人们对遥感成像以及传输机理、影象特征、地学规律的认识随着遥感及各学科的发展而逐步深化的。我们在分析遥感数据时，在很多时候需要做出假设，这个假设和实际之间有一定的差距。地物和电磁波的相互作用认为是“朗伯体”；推算地表温度，假设地表是一个黑体遥感定量反演和应用中，反演模型和应用分析模型的建立，过于理想化和概念化，具有很多不确定性，精度不能满足要求。,3.解决的方法,改善数据质量，提高获取数据的分辨力多角度多类型高精度定位数据处理分析方法和手段，提高数据的时效性和精度遥感定量反演从遥感原始测量值中模拟和反演各类有价值的地表参数遥感应用分析模型的深化,结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End,谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way,演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日,
