地学遥感概论遥感技术概论.ppt
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1、地学遥感概论,第一章 遥感技术概论,本章主要内容: 遥感的基本概念 遥感技术系统 遥感应用的学科领域 遥感的发展简史,遥感技术是在20世纪60年代兴起并发展起来的一门综合探测技术,它是建立在现代物理学(光学、红外线技术、微波技术、激光技术、全息技术等)、空间技术、计算机技术以及数学方法和地学规律基础之上的一门新兴科学技术。它极大地扩展了人们的观测视野及领域,形成了对地球资源和环境进行探测和监测的立体观测体系。,1 、什么是遥感,1 、什么是遥感,“遥感”一词是20世纪60年代由美国海军研究局的Evelyn.L.Pruitt(艾弗林普鲁伊特) 提出 来自英语Remote Sensing 字面理解
2、:遥远的感知,1 、什么是遥感,“遥远”是多远? 如何感知? 感知什么? 结果是什么?,遥远的感知,1 、什么是遥感,“遥远”是多远? 遥远 感知过程是有一定距离的、非直接接触的 但遥远非传统意义上的“遥远”,距离可大可小。,地面遥感 几米到几百米,航空遥感 几百米到几十公里,航天遥感 几百公里到几万公里,1 、什么是遥感,“遥远”是多远? 如何感知? 感知什么? 结果是什么?,遥远的感知,1 、什么是遥感,如何感知探测仪器(传感器),传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪器,是遥感技术系统的核心。,1 、什么是遥感,如何感知探测仪器(传感器),传感器探头对准目标物 传感器一般需要搭载在一
3、定平台上,传感器平台形式很多,1862年,1903年,1903年,1906.4.18-San Francisco,1 、什么是遥感,“遥远”是多远? 如何感知? 感知什么? 结果是什么?,遥远的感知,1 、什么是遥感,感知什么地物目标的电磁波特性,接收,预处理,1 、什么是遥感,“遥远”是多远? 如何感知? 感知什么? 结果是什么?,遥远的感知,1 、什么是遥感,结果是什么?物体的特征与变化,结果的形式遥感图像(遥感数据),1 、什么是遥感,遥感的定义: 不与探测目标相接触,应用探测仪器,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术,感知的距离 (非
4、直接 接触),感知的 探测仪器 (传感器),感知的内容 (地物目标 的电磁波 特性),感知的结果 (物体的特 征与变化),20,广义的遥感 各种不直接接触物体、远距离探测目标的技术。 电磁场遥感范畴 重力、磁力、声波、地震波物理探测范畴,如地球重力场、磁力场、石油物探、煤田物探等。,定义(大不列颠百科全书):不直接接触物体本身,从远处通过探测仪器接收来自目标物体的信息(电场、磁场、电磁波、地震波),经过一定的传输和处理分析,以识别目标物体的属性及其分布等特征的技术。从而不仅可以对地球的大气、生物圈、水圈、岩石圈作为观察对象,也可以扩大地球以外的外层空间。,1 、什么是遥感,21,狭义的遥感 遥
5、感:有所专指,即从远离地面的不同工作平台上,通过传感器,接收来自地球表面物体的电磁波信息,并经传输处理及判读分析,实现对地球资源和环境进行探测和监测的综合性技术。,遥感、遥控、遥测的区别: 遥测(Telemetry):对被测物体的某些参数和性质进行远距离测量,接触测量和非接触测量。 遥控(Remote Control):远距离控制目标物体的运动状态和过程。 遥感:综合遥测和遥控。,1 、什么是遥感,2、 遥感技术分类,按遥感平台分类 按工作波段分类 按传感器工作原理分类 按资料获取方式分类 波段宽度与波谱的连续性分类 按应用领域分类,按遥感平台分类(航天、航空、地面遥感),2、 遥感技术分类,
6、按遥感平台分类(航天、航空、地面遥感),航天遥感,轨道卫星,载人飞船 (500 km),航天飞机 (300 km),探空火箭 (100-650 km),地球同步卫星,太阳同步卫星,长寿命(500-1000 km),(36000 km),短寿命(150-500 km),2、 遥感技术分类,地面遥感,高塔 (300m),车船 (30m),观测架(几米),航空遥感,飞机,气球,飘浮气球 (50km),系留气球 (5km),高空飞机 (15km),中空飞机 (9-15km),低空飞机 (9km),2、 遥感技术分类,2、 遥感技术分类,按传感器探测波段分类 紫外遥感(0.05-0.38m):收集和记录
7、目标物在紫外波段辐射能量 可见光遥感(0.38-0.76m):收集和记录目标物反射的可见光辐射能量,传感器有:摄影机、扫描仪、摄像仪等 红外遥感(0.76-1000m):收集与记录目标物反射与发射的红外能量,传感器有:摄影机、扫描仪等 微波遥感(1mm-1m):收集和记录在微波波段的反射能量,传感器有:扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等 多波段:紫外至可见光,2、 遥感技术分类,按传感器工作方式分类 被动遥感:传感器不向目标发射电磁波,仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量 主动遥感:传感器主动发射一定电磁波能量,并接收目标的后向散射信号,2、 遥感技术分类,被动遥感和主动遥感的区
8、别,2、 遥感技术分类,2、 遥感技术分类,按遥感成像方式分类 成像遥感:传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成(数字或模拟)图像 非成像遥感:传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像,2、 遥感技术分类,2、 遥感技术分类,2、 遥感技术分类,34,按波段宽度及波谱的连续性 高光谱遥感(hyperspectral remote sensing):是利用很多狭窄的电磁波波段(波段宽度通常小于10nm)产生光谱连续的图像数据。 常规遥感:又称宽波段遥感,波段宽一般大于100nm,且波段在波谱上不连续。例如,一个TM波段内只记录一个数据点,而用航空可见光/红外光成像光谱仪(AVIRIS)记录这一波段
9、范围的光谱信息需用10个以上数据点。,2、 遥感技术分类,按应用领域分类 土地遥感(Domanial) 环境遥感(Environmental) 大气遥感(Atmospheric) 海洋遥感(Oceanographic) 农业遥感(Agricultural) 林业遥感(Forestry) 水利遥感(Hydrographic) 地质遥感(Geological ) ,2、 遥感技术分类,3 遥感的发展简史,Remote Sensing 的提出: 美国海军研究局的艾弗林普鲁伊特于 1960年提出,1961年正式通过 发展阶段: 无记录的地面遥感阶段(1608-1838) 有记录的地面遥感阶段(1839
10、-1857) 空中摄影遥感阶段(1858-1956) 航天遥感阶段(1957-),3 遥感的发展简史,无记录的地面遥感阶段(1608-1838) 1608年 汉斯李波尔赛制造了世界上第一架望远镜 1609年 伽利略制作了放大3倍的望远镜 开辟了远距离观测的先河,3 遥感的发展简史,有记录的地面遥感阶段(1838-1857) 1839年 达盖尔(Daguerre)与尼普斯(Niepce)发明了摄影术,成功的利用胶片进行拍摄 1849年 法国的Aime Laussedat制定了摄影测量计划,成为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志 摄影技术的发明,并与望远镜相结合为远距离摄影,3 遥感的发展简史,
11、空中摄影遥感阶段(1858-1956) 1858,系留气球上拍摄法国巴黎的“鸟瞰”相片 1860,气球上拍摄了美国波士顿市的照片 1903,飞鸽身上捆绑微型摄像机试验 1903,莱特兄弟发明了飞机航空遥感的萌芽阶段 1909年,意大利人首次利用飞机拍摄地面照片 一战中,航空照相技术用于获取军事情报 一战后,航空摄影用于地形测绘和森林调查与地质调查 1930年,美国开始全国航空摄影测量 1937年,出现了彩色航空像片扩大了航空遥感定性分析的可能性 1942年,红外黑白航空摄影和红外假彩色航空摄影首次出现探测波段得到扩展,G F Tournachon (1820-1910), he call hi
12、mself Nadar. The first-known aerial photograph was obtained from a balloon by a Parisian photographer in 1858 near Paris,France.,Intrepid balloon (无畏号),1862 The balloon being inflated by using portable hydrogen generating system during the Civil War .,Pigeons,1903 A squadron of pigeons equipped with
13、 lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not ideal platform .,Kites , 1906 Figure “San Francisco in ruins” ,G R Lawrence Aerial photograph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites achieved
14、 at altitude of 2000 ft above sea level.,1903,Wright Brothers发明了飞机,使航空摄影测量成为可能 Engine-powered flight on December 17,1903. It lasted 12 seconds and covered 120 ft.,Aerial photography in World war I,Figure Close-up view of a world war I,Figure Vertical photography of World War I trenches in Europe(欧洲战
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