北京揽宇方圆信息技术有限公司学习遥感卫星影像基础知识前言：教学目标Ø掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统。

Ø掌握常用遥感数据的特征和应用、信息提取的方法。

Ø了解遥感信息的应用。

前言：教学主要内容n遥感概念及遥感技术系统遥感基础原理遥感数据类型航空像片及信息提取陆地卫星图像及信息的提取遥感图像的计算机处理第一章遥感—碧空慧眼n§1遥感绪论n遥感(Remote Sensing)概念v广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。

v遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。

§2遥感概念和遥感数据n遥感数据（遥感数据获取示图）太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器。

传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据（遥感数据示例）。

§3遥感的特性空间特性v视域范围大，具有宏观特性(…)。

v光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围(…)。

v时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测(…)。

遥感的特点v大面积的同步观测(…)。

时效性(…)。

数据的综合性和可比性(…)。

经济性(…)。

局限性(…)。

§5遥感数据的类型§按平台分地面遥感、航空遥感、航天遥感数据。

§按电磁波段分可见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感数据等。

§按传感器的工作方式分主动遥感、被动遥感数据。

§6遥感数据的应用领域(一)§林业：清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。

§农业：作物估产、作物长势及病虫害预报。

§水文与海洋：水资源调查、水资源动态研究、冰雪监控、海洋渔业。

§国土资源：国土资源调查、规划和政府决策。

§气象：天气预报、气候预报、全球气候演变研究。

--§6遥感数据的应用领域(二)§7遥感的发展简况(一)n照相机、气球、飞机构成初期遥感技术系统。

n1962年在美国密歇根大学召开的第一次国际环境遥感讨论会上，美国海军研究局的Eretyn Pruitt（伊·普鲁伊特）首次提出“Remote Sensing”一词，会后被普遍采用至今。

n二次大战中的航空侦察促进了航空摄影技术的发展。

§7遥感的发展简况(二)n20世纪60年代以来，苏美空间技术竟相发展，分别发射了一系列的空间计划卫星，促进了航天遥感技术的发展。

n20世纪70年代，空间技术转向为人类服务，地球资源技术卫星诞生。

n20世纪80年代，地球资源技术卫星的传感器技术不断提高。

n20世纪90年代，除美苏外，其他国家均发射了各种资源卫星。

n目前，高分辨率的商业卫星发展迅速。

v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。

v传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。

第二章遥感原理n电磁波交互变化的电磁场在空间的传播。

n描述电磁波特性的指标波长、频率、振幅、位相等。

n电磁波的特性电磁波是横波，传播速度为3×108m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。

§1遥感的电磁波原理遥感应用的电磁波波谱段v紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。

v可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。

v红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。

v微波：波长范围为1mm～1m，穿透性好，不受云雾的影响。

n太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。

n从太阳光谱曲线可以看出(…)：§3太阳辐射与大气的作用一、大气结构二、大气成分三、大气吸收作用四、大气散射作用五、大气窗口§4太阳辐射与地物的作用n太阳辐射与地表的相互作用(…)地物的反射率(…)漫反射(…)镜面反射(…)§5地物的热辐射§6微波与地物的作用n在电磁波谱中，波长在1mm～1m范围的波称微波。

（微波波段划分）n微波遥感特性：v能全天候、全天时工作(…)；v对某些地物具有特殊的波谱特征；v对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力(…)；v对海洋遥感具有特殊意义(…)；v分辨率较低，但特征明显(…)。

§7各典型地物的光谱曲线植被光谱曲线土壤光谱曲线水体光谱曲线岩石光谱曲线常见地物比较光谱曲线红外线的划分近红外：0.76～3.0µm，与可见光相似。

中红外：3.0～6.0µm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。

远红外：6.0～15.0µm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。

超远红外：15.0～1000µm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。

太阳辐射地物波谱特征v在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。

地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。

太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。

电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量v一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0.45~0.56μm的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达10~20m，清澈水体可达100m的深度。

v对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5cm的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。

大气结构从地面到大气上界，大气的结构分层为：Ø对流层：高度在7～12km,温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。

Ø平流层：高度在12～50km，底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。

Ø电离层：高度在50～1000km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，对遥感波段是透明的，是陆地卫星活动空间。

Ø大气外层：800～35000km,空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。

大气成分大气的吸收作用大气的散射作用n不同于吸收作用，只改变传播方向，不能转变为内能。

n大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。

n对遥感图像来说，降低了传感器接收数据的质量，造成图像模糊不清。

n散射主要发生在可见光区。

n大气发生的散射主要有三种：瑞利散射：d<<λ米氏散射：d≈λ非选择性散射：d>>λ第三章遥感数据Ø图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

Ø波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。

间隔越小，波谱分辨率越高。

遥感数据的分辨率§3航空遥感数据二、航空像片的感光片性能n感光材料是胶片(…)和印像纸的通称。

由感光乳剂层和片基组成。

黑白片有单层感光乳剂，彩色片有三层感光乳剂。

n感光材料的性能指标：（1）感光度：感光的快慢程度。

（2）反差(…)：最大光学密度与最小光学密度之差。

（3）分辨率：对景物细微部分的表现能力，用线对数(mm)表示。

n航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。

三、航空像片的特性Ø什么是航片(…)？Ø航片属于中心投影。

Ø中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。

Ø航片的比例尺随航高而改变。

Ø地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化，叫像点位移。

Ø航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。

四、航空像片的分辨率Ø是衡量胶片分辨地物细部能力的一种指标。

Ø用单位距离内能分辨的线宽与间隔相等的平行细线的数目来表示。

Ø主要取决于航摄相机的镜头分辨率和感光乳剂的分辨率。

但景物的反差、大气的光学条件、飞机的震动也影响航片的分辨率。

五、彩色红外像片n由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片称为彩红外像片。

n彩色红外感光片没有感蓝层和黄滤色层，有感绿、感红和感红外层。

因此不受大气散射蓝光的影响，像片清晰度很高，适合城市航空摄影。

n在彩红外航片上(…)：六、黑白像片的色调n黑白像片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调，它能反映物体反射率的大小。

n影响航空像片色调的因素：Ø地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的亮度系数）；Ø感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、分辨率较高的感光片）；Ø摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印像、放大技术）。

七、航空像片的比例尺n航摄相机的焦距f与航高H的比。

航片的比例尺：1／M=f/H。

比例尺随着图像处理而变化。

大比例尺航片：1:5000～1:10000。

中比例尺航片：1:10000～1:30000。

小比例尺航片：1:30000～1:100000。

地形起伏也会影响比例尺。

八、光机扫描航空图像n光学机械扫描成像仪是借助于遥感平台沿航向运动和仪器本身光学机械舷向扫描来获取地面航向条带图像的一种仪器，简称光机扫描仪。

n目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描仪。

光机扫描仪的工作波长范围比摄影机宽得多，可达0.3～14μm(包括近紫外、可见光、近红外、中红外和远红外)。

n高光谱航空遥感成为航空遥感的全新技术。

亮度系数n亮度系数（P）：在相同照度条件下，某物体的亮度与绝对白体理想表面的亮度之比。

n亮度系数的特点：（1）亮度系数的范围0≤P≤1；（2）相同地物，由于干湿程度不同，亮度系数也不同；（3）亮度系数与物体表面的颜色有关；（4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大；5）许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。

一、Landsat数据Ø陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。

Ø陆地卫星的运行特点：（1）近极地、近圆形的轨道；（2）轨道高度为700～900km；（3）运行周期为99～103min/圈；（4）轨道与太阳同步。

Landsat轨道参数Landsat卫星的传感器(1)MSS：多光谱扫描仪，5个波段。