遥感遥测技术课件.docx

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遥感遥测技术课件

1、遥感基本概念

（1）遥感概念：

在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备接收、记录物体或现象反射或反射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工处理及分析与解译，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。

（2）

遥感基本过程：

利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。

也就是利用地面上空的飞机、飞船、

卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。

（3）遥感的特点：

1）可获取大范围数据资料。

遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。

例如，一张陆地卫星图象，其覆盖面积可达3万多km2。

这种展示宏观景象的图象，对地球资源和环境分析极为重要。

2）获取信息的速度快，周期短。

由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。

例如，陆地卫星4、5，每16天可覆盖地球一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图象。

Meteosat每30分钟获得同一地区的图象。

3）获取信息受条件限制少。

在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。

采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

4）获取信息的手段多，信息量大。

根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。

例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。

利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。

例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。

（4）遥感技术系统：

遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称，现已成为一个从地面到高空的多维、多层次的立体化观测系统。

研究内容大致包括遥感数据获取、传输、处理、分析应用以及遥感物理的基础研究等方面。

1　遥感平台：

即在遥感中搭载遥感仪器的工具，其运行特征与稳定状况直接影响遥感仪器的性能和遥感资料的质量。

包括各种飞机、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车等；

2　传感器：

在遥感中，收集、记录和传送遥感信息的装置，是遥感的核心。

包括摄影机、摄像仪、扫描仪、雷达、光谱辐射计等；

3　遥感数据接收与处理系统：

如卫星地面接收站、用于数据中继的通讯卫星等；

4　遥感资料分析解译系统：

用户得到的遥感资料，是经过预处理的图像胶片或数据，然后再根据各自应用目的，对这些资料进行分析、研究、判断解释，从中提取有用信息，并将其翻译成为我们所用的文字资料或图件。

包括常规目视解译技术和电子计算机解译技术。

（5）遥感的分类：

Ø根据使用的平台不同分：

地面遥感、航空遥感、航天遥感

Ø根据传感器所接收的电磁波谱不同分：

可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感、紫外遥感

Ø根据传感器所接收的能量来源不同分：

主动遥感、被动遥感

Ø根据用户不同的具体应用情况分：

地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、环境遥感

Ø根据遥感资料的显示形式、获得方式的波长范围等综合指标的不同分：

图像方式遥感、非图像方式遥感

2、遥感技术的形成与发展

遥感技术的形成是与传感技术、宇航技术、通讯技术以及电子计算机技术的发展相联系的，是与军事侦察、环境监测、资源开发利用和全球变化的需要相适应的。

遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。

开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。

经过几十年的发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。

其发展趋势表现在以下几个方面：

（1）进行地面、航空、航天的多层次综合遥感，建立地球环境卫星观测网络，系统地获取地球表面不同分辨力的遥感图像数据；

（2）传感器向全波段覆盖，立体遥感，器件固体化、小型化，高分辨率，高灵敏度与高光谱方向发展；

（3）遥感图像信息处理实现光学—电子计算机混合处理及实时处理，图像处理与地学数据库结合，建立遥感信息系统，引进人工神经网络、小波变换、分形技术，模糊分类与专家系统等技术和理论，进行自动分类与模式识别；

（4）加强地物波谱形成机制与遥感信息传输理论研究，建立地物波谱与影像性的关系模型，以实现遥感分析解译的定量化和精确化。

3、遥感技术的应用：

（1）在军事方面的应用：

在于可以进行立体侦察，及时地获取敌区的情报，其在军事上主要用于军事侦察、导弹预警、海洋监视、武器制导、军事测绘和气象探测等。

1　军事侦察

现代军事侦察广泛采用遥感技术，特别是航天遥感技术。

美、苏两国的军事情报多数是用航天遥感技术获取的。

到20世纪80年代中期，世界有关国家共发射3000多颗人造卫星，其中70％以上的直接或间接为军事侦察服务。

装载有各种遥感器的侦察卫星，能对地球环境进行连续不断的侦察和监视。

2　导弹预警

运行在地球静止轨道或周期约12小时的大椭圆轨道上的预警卫星，借助高灵敏度红外探测器和高分辨率电视摄像机，能探测到导弹主动段飞行时的发动机喷焰并自动报警。

地面指挥站根据导弹飞行轨迹及其他信息，在几分钟内即可判明导弹是否构成威胁并预报弹着区，从而为对付来袭洲际导弹提供大约25分钟的预警时间。

3　海洋监视

利用海洋监视卫星能有效地探测和跟踪各种舰艇的活动。

苏联和美国分别在1967和1971年开始发射海洋监视卫星。

4　武器制导

遥感技术可用于战术导弹、炮弹和航空炸弹、战略导弹等的制导系统。

5　军事测绘

利用测地卫星能进行精确的大地测绘，可减少飞机和舰艇的导航误差，提高导弹的命中精度。

6　气象探测

地球上有将近80％的区域是无法用常规方法进行气象观测的，气象卫星则可获取全球性的气象资料，能测得全球范围的云量、风力、风向、气压、气温和湿度等参数，以提供全球性气象情报。

（2）在地学方面的应用：

遥感为地质、地理等方面的勘测提供了新的手段和最新资料，为地球物理的研究、地球环境的检测和评价、自然资源的开发利用创造了有利条件。

1　在地质方面，对于地质特征和构造的判断，利用岩石的反射和发射谱波不同，可以鉴定岩石种类。

遥感在地质及其矿产资源方面的应用主要表现在基础地质工作、矿产地质工作，以及工程地质、地震地质、灾害地质的地质综合调查等方面的应用。

遥感图像视域宽阔，客观真实地反映出各种地质现象及其相互间的关系，形象地反映出区域地质构造，以及区域构造间的空间关系，为跨区域甚至全球的区域地质研究提供了极有利的条件和基础。

2　在海洋方面，利用遥感可测定海岸地形、浅海海底地貌、海流边界、方向、流速、海面温度、浮游生物区和生物量、盐分、水质等。

3　在水文方面，遥感在水文水资源方面的应用，如水资源的调查、流域规划、水土流失调查、冰雪监测、海口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究等方面，都能发挥重要作用。

特别是在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文水资源调查的有效手段。

例如，我国青藏高原在以往300年来先后经历了150多次探险考察，曾查出500多个湖泊，而近年来采用航空像片、卫星图像判读，不仅对这些湖泊的面积、形状进行了修正定位，而且还补充了地面考察或地图上未标明的300多个湖泊。

（3）在环境方面的应用：

遥感所提供的信息快速及时，现实性好，真实客观，可实时地了解和掌握污染源的位置、污染物的性质、污染物的动态变化，以及污染对环境的影响，为及时采取防护或疏导措施，以及环境评价提供了基础。

1）水污染监测：

应用遥感手段，可以快速监测出水体污染源的类型、位置分布以及水体污染的分布范围等。

遥感卫星影像得到的某城市污水企业所排放的工业废水情况

2）大气污染监测：

利用遥感图像监测大气污染的主要污染物、颗粒大小及空间区域的分布，并依据大气中气溶胶类型及其含量分布、大气微量气体的铅垂分布，防范城市“热岛”效应的形成与恶化。

遥感卫星探测到的正在释放的有毒化学物质

3）在对抗自然灾害方面的应用：

我国“风云一号”“风云二号”气象卫星的研制和相继发射成功，为我国的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流、地震和病虫害的准确预报提供了可靠资料，为采取减灾措施提供了可靠基础。

（4）在测绘方面的应用：

航空摄影测量一直是测绘制图的一种主要资料来源和重要的技术方法，形成了完整而系统的学科体系。

当代遥感的发展使测绘制图的资料来源更为多样化，资料的准确可靠性及其快速及时性和适时动态性等方面都有较大的改观，成图周期大为缩短，影像地图、数字地图等新图种和制图新工艺大量涌现，使测绘制图产生了新的变化和进展。

其应用包括制作地形图、校正更新现有地图、制作影像地图和制作专题地图。

例如，我国依据近年来所发射的卫星获得的图像，完成了黄河三角洲1∶5万，1∶10万地图的编制，绘制完成了我国第一幅南沙群岛影像地图。

（5）在农林方面的应用：

遥感在农林方面的应用主要是在农、林土地资源调查、土地利用现状调查、农林病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测，以及农作物长势的监测与估产、森林资源的清查等方面。

近年来，在牧场草场资源调查、短中期农林灾害、农用水资源，以及野生动物生态环境调查等方面也相继开展工作，取得了成果。

遥感在土地资源与土壤调查中，得到广泛应用。

遥感加快了调查工作的进度，工作精度、质量也有很大提高。

例如，我国利用560幅陆地卫星图像，仅用两年时间完成了全国15种土地利用类型的分析和量算统计工作，提供了全国和分省的土地利用基本数据和有关图件。

作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。

自1974年以来，美国、前苏联、阿根廷、中国、日本、印度等国先后进行了不同范围、不同作物的估产工作。

美国对世界小麦产量的估产精度已达90%以上，并扩大到对玉米、大豆等八种以上作物的估产。

我国于1983—1986年在京津冀进行跨省市的统一网络较大范围冬小麦遥感估产试验，精度也超过90%。

　　遥感在林业上的应用也很广泛。

例如，我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查。

在包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万平方公里的“三北”造林一期工程的调查中，完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率；草地数量、质量和分布；土地资源类型、分布、数量及利用现状的调查。

提供了200余幅各类遥感专题系列图，并建成了全区资源与环境信息系统，为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础。

4、关于遥感技术未来的发展方向

随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。

（1）遥感影像获取技术越来越先进

1）随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。

2）雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力，在对地观测领域有很大优势。

3）开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术，定量估算和监测陆地表面的能量交换和平衡过程，将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。

4）由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间的数据能力，为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供科学数据和信息服务。

（2）遥感信息处理方法和模型越来越科学

神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。

（3）3S一体化

计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点，将推动3S一体化，最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统。

（4）建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统

随着3S一体化，资源与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加，遥感数据处理系统就必须要有更高的处理速度和精度。

（5）建立国家环境资源信息系统

国家环境资源信息是重要的战略资源，环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。

（6）建立国家环境遥感应用系统

国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据，建立天地一体化的国家级生态环境遥感监测预报系统以及重大污染事故应急监测系统，可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况。