[教育]遙感在資源與環(huán)境中的應(yīng)用-第一章

1、第一章 緒論—遙感的概念、發(fā)展及應(yīng)用,第一節(jié) 遙感的概念和組成 RS技術(shù)是60年代以來，在現(xiàn)代物理學(xué)（包括光學(xué)技術(shù)、紅外技術(shù)、微波技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、激光技術(shù)和全息技術(shù)）、空間科學(xué)、電子計算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)方法和地球科學(xué)理論的基礎(chǔ)上，建立和發(fā)展起來的一門新興的綜合性的邊緣學(xué)科，是一門先進(jìn)的，實用的探測技術(shù)。一、概念 ? RS（抽象）：安裝在平臺上的傳感器，借助于某種信息傳播媒介來感測遙遠(yuǎn)事

2、物的過程。 ? RS技術(shù)（具體）：從不同高度的平臺（如飛機(jī)、人造衛(wèi)星等）使用傳感器收集地物的電磁波信息，再將這些信息傳輸?shù)降孛娌⒓右蕴幚?，從而達(dá)到對地物的識別與監(jiān)測的全過程。,二、遙感的組成要素,From the picture, we can find that an entire remote sensing system consists of following parts:,Ground station,Energy

3、source,Target observed,Sensor,Platform,Energy Source: For land resources and environment detection, the main energy source is electromagnetic wave. Which is the media between the target observed and the sensor.

4、Electromagnetic wave: three parameters—wavelength, frequency and speed(same with the light), wavelength is the key parameter in remote sensing. the main energy source is from the solar radiation, the sun can e

5、mit different wavelength of electromagnetic wave, which forms an electromagnetic spectrum.,Target observed: The natural resources and environment, including vegetation, wetlands, and forests etc. In shor

6、t, the earth surface features to be observed or interested. It can reflect the solar radiation and emit wave by itself, which can be collected by the sensor.,Sensor: To collect, record and transmit radia

7、tion information from the target. This is the key part to sense the target. Camera, scanner, radiometer, and so on.,example,Different sensors are suitable to special bands,Platform: To support or hold the sensor, an

8、d make it work well. Plane, satellite, space craft, balloon, and so on.Ground station: To control the satellite, receive and process the signal from the sensors. For the satellite, it is the user and controller, an

9、d for the terminal users(people who use the remote sensed data to solve the problems of their own fields), it is the data source.,遙感系統(tǒng)組成,圖1 遙感系統(tǒng)組成,第三節(jié) 遙感的分類：按遙感對象分： ? 宇宙遙感：對象是宇宙中的天體和其他物質(zhì)。 ? 地球遙感：對象是地球和其他

10、的事物。按遙感平臺分： ? 航天遙感：平臺處于海拔高度大于80km的空中，如火箭、人造衛(wèi)星、 宇宙飛船、航天飛機(jī)等。 ? 航空遙感：平臺處于海拔高度小于80km的空中，如飛機(jī)、氣球等。 ? 地面遙感：平臺處于地面。如三腳架、遙感車、塔、船等。按傳播媒介分： ? 電磁波遙感：以可見光、紅外、微波、紫外線較為常見。 ? 聲波遙感：適于探測海水和海底情

11、況，一般用超聲波。 ? 力場遙感：重力場、磁力場、電力場等，適用于物理探礦。 ? 地震波遙感：探測地層構(gòu)造和探礦。,按傳感器工作方式分： ? 被動遙感：傳感器本身不發(fā)射任何人工探測信號，只能被動地接受來自 對象的信息。如不用閃光燈的攝影。 ? 主動遙感：傳感器本身帶有電磁波的輻射源，工作時向目標(biāo)發(fā)射信號， 接收目標(biāo)物反射這種輻射波的強(qiáng)

12、度。如使用閃光燈的攝影和 側(cè)視雷達(dá)。,按資料獲取方式分： ? 成象方式：把所探測的地物輻射的電磁波強(qiáng)度用不同的色調(diào)構(gòu)成圖象， 如航片、衛(wèi)片等。 ? 光學(xué)攝影：將探測到的地物的電磁波信息以深淺不同的色調(diào)直接記錄在 感光膠片上。以照相機(jī)或攝影機(jī)進(jìn)行。 ? 掃描成象：將所探測視場分為若干象元，傳感器按順序接收每個象元的電

13、 磁波強(qiáng)度，將其轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)傳輸、處理再顯示成圖象。 如電視攝像、雷達(dá)成象等。 ? 非成象方式：獲取數(shù)據(jù)、曲線等形式的資料。如不掃描的輻射計。按應(yīng)用領(lǐng)域分：農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、地質(zhì)遙感、大氣遙感等等。,第四節(jié) 遙感的過程,The Remote Sensing Process? Energy Source or Illumination (A): the first requir

14、ement for remote sensing is to have an energy source which illuminates or provides electromagnetic energy to the target of interest.? Radiation and the Atmosphere (B): as the energy travels from its source to the targe

15、t, it will come in contact with and interact with the atmosphere it passes through. This interaction may take place a second time as the energy travels from the target to the sensor.,The Remote Sensing Process? Interact

16、ion with the Target (C): once the energy makes its way to the target through the atmosphere, it interacts with the target depending on the properties of both the target and the radiation. ? Recording of Energy by the Se

17、nsor (D): after the energy has been scattered by, or emitted from the target, we require a sensor (remote - not in contact with the target) to collect and record the electromagnetic radiation.,The Remote Sensing Process

18、Transmission, Reception, and Processing (E): the energy recorded by the sensor has to be transmitted, often in electronic form, to a receiving and processing station where the data are processed into an image (hardcopy a

19、nd/or digital).Interpretation and Analysis (F): the processed image is interpreted, visually and/or digitally or electronically, to extract information about the target which was illuminated. Image Interpretation:V

20、isual Interpretation Digital Processing,Application (G): the final element of the remote sensing process is achieved when we apply the information we have been able to extract from the imagery about the t

21、arget in order to better understand it, reveal some new information, or assist in solving a particular problem.,第五節(jié) 遙感的特性空間特性：感測距離遠(yuǎn)，視域范圍大。某些波段的遙感對冰雪、云霧、水體和陸地等有一定的穿透力。因此RS具有宏觀性和直觀性。如Landsat TM每幅圖象所表示的地面區(qū)域為185?185km2。

22、時相特性：平臺運(yùn)行快，周期短，能夠周期成象。且能獲得多時相、準(zhǔn)同步的影象和數(shù)字資料。通過不同時間成象資料的對比，可以研究地面物體的動態(tài)變化，為環(huán)境監(jiān)測、病蟲害等地物發(fā)展變化規(guī)律的研究提供條件。光譜特性：探測波段從可見光向兩側(cè)延伸?，F(xiàn)在，已用于遙感的電磁波段有?射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波以及波長更長的無線電波等。各波段間性質(zhì)差異很大，用途也各不相同?？梢杂糜诘匚锓诸?、制圖、 遙感定量分析和應(yīng)用等等。,遙感的優(yōu)勢：信息

23、量大受地面條件限制少：可用于自然條件更劣，地面工作困難的地區(qū)。經(jīng)濟(jì)效益好：降低成本，特別是災(zāi)害預(yù)報、資源探測、資源清查等。用途廣發(fā)展迅速,第六節(jié) 遙感的發(fā)展 ? 世界遙感發(fā)展簡史： 1962年：“RS”術(shù)語在第一次國際環(huán)境遙感討論會后被普遍采用。 由美國海軍研究局的伊?普魯伊特（Erelyn Pruitt）最早提出。 19世紀(jì)20年代：航空攝影 一戰(zhàn)時

24、期：主要用于軍事。航空攝影因軍事的需要得到發(fā)展， 形成了具有獨(dú)立體系的航空攝影測量學(xué)?象片判讀 ?航空遙感 ?RS的初始階段。 二戰(zhàn)時期：航空攝影技術(shù)得到發(fā)展，從可見光擴(kuò)展到紫外線和紅外波段長 及微波，形成現(xiàn)代航空遙感體系，開始用于自然資源調(diào)查。 1957年：前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星；

25、 60年代：美、蘇發(fā)射了宇宙飛船；航天技術(shù)迅速發(fā)展，傳感器不斷改進(jìn) 70年代初：美國發(fā)射了第一顆地球資源技術(shù)衛(wèi)星。,? 中國遙感發(fā)展簡史： 50年代：開始開展航空攝影工作，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了土地資源、森林資源的調(diào)查研究及地質(zhì)找礦、鐵路選線等。 60年代：航空攝影初具規(guī)模，完成了大部分地區(qū)的航空攝影工作。 70年代初：成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，并很快掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)，

26、 獲得了我國的第一批衛(wèi)星圖象。 70年代后期：購買了美國陸地衛(wèi)星圖象，并引進(jìn)了數(shù)字圖象處理系統(tǒng)。 ? 發(fā)展趨勢：（從應(yīng)用角度） ? 遙感分析由單一遙感資料到多時相、多數(shù)據(jù)源（含非RS數(shù)據(jù)）的信息復(fù)合與 綜合分析； ? 從資源環(huán)境靜態(tài)分布研究到動態(tài)過程監(jiān)測； ? 從動態(tài)監(jiān)測到預(yù)測預(yù)報； ? 從定性調(diào)查、系列制圖到計算機(jī)輔助的數(shù)字圖象處理

27、、定量自動制圖； ? 從對各種事物表面現(xiàn)象描述到內(nèi)在規(guī)律分析、計量探求?定量遙感。,? 發(fā)展趨勢：（從技術(shù)角度）未來10～20年內(nèi)： ? 微波遙感技術(shù)進(jìn)一步提高，其實用性可與現(xiàn)在的MSS，TM，HRV等傳 感器不分伯仲。 ? 星載傳感器的地面分辨力和光譜分辨力大大提高，達(dá)到與目前航空攝影 的效果相似的程度。高光譜遙感、高空間分辨率遙感將得到極大發(fā)展， 激光測距與遙

28、感成像、衛(wèi)星定位技術(shù)的集成使3D實時成像成為可能。 ? 專業(yè)圖象處理軟件的功能將不斷完善，如可以讀取多種數(shù)據(jù)格式，可 處理雷達(dá)數(shù)據(jù)、三維顯示和分析、與GIS軟件和數(shù)據(jù)庫的兼容等等。 ? 在信息提取方面，分形理論、小波變換、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法使信息處 理和分析更趨智能化? ? RS將與GIS、GPS、DPS、ES更加緊密地結(jié)合，在各領(lǐng)域中發(fā)揮出更大的 作用,第七節(jié) 遙感的

29、應(yīng)用? 農(nóng)林方面： 農(nóng)業(yè)——識別各類農(nóng)作物、估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)報、分析長勢； 林業(yè)——調(diào)查森林資源、監(jiān)測森林火災(zāi)和病蟲害等等 ；（如1987年中國大興安嶺 特大森林火災(zāi)，運(yùn)用 LandSat TM 和NOAA衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測和災(zāi) 后生態(tài)評價）； 土地資源與土壤調(diào)查——RS資料提供了土地和土壤狀況的動態(tài)情況。協(xié)助尋找 宜林、宜農(nóng)荒地

30、；（如伊朗通過衛(wèi)星圖象找到了3%的可耕地）。地質(zhì)礦產(chǎn)：減小野外工作量，節(jié)省人力、物力、財力，加快速度，提高精度。如： 進(jìn)行成礦條件的地質(zhì)分析； 查明地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)隱伏構(gòu)造； 大型堤壩、廠礦等的選址和道路選線； 地震、暴雨等造成的災(zāi)害性地質(zhì)過程的預(yù)測。水文和水資源研究：水資源調(diào)查、水文

31、情報預(yù)報和區(qū)域水文研究等等。,海洋學(xué)研究： 海洋占全球表面積的71%，探測海洋的未知區(qū)，測量海面溫度、鹽度、海冰、海流、潮汐等；海岸地質(zhì)地貌調(diào)查、海岸線長度測量、海岸動態(tài)變化監(jiān)測、海岸污染等。環(huán)境監(jiān)測： 大氣污染、土地污染及其導(dǎo)致的破壞和影響、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評價、沙漠化監(jiān)測和防治等等。測繪： 遙感技術(shù)彌補(bǔ)了航空攝影測量的不足。制作影象地圖并據(jù)遙感資料編繪專題地圖。地理學(xué)研究： 獲得大量的第一手地理信