遥感概论教案.docx

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遥感概论教案

一、学生情况分析

遥感概论这门课是土管14级本科班学生首次接触遥感知识的基础课程，之前对于遥感知识的理论内容从未涉及，只在大一时期学习过土地信息系统课程中数据源遥感图像，如遥感的物理基础、遥感数据平台、光学电磁波的内容均尚未涉及。

该专业的培养方案注重学生的地理信息技能人才，本课程应按照培养方案的培养目标，启发和调动本专业同学对遥感知识的兴趣，开拓地理知识，激发同学空间研究潜力，为遥感学科储备人才。

二、课程教学目标

本课程的主要目的是通过学习使学生掌握遥感的基础知识，在内容上着重于遥感基本原理和方法的介绍。

《遥感概论》课程主要介绍现代遥感技术的发展与最新成果，系统、全面地介绍遥感基本理论与基础知识和遥感技术的基本原理及其应用。

教学内容主要包括：

遥感的基本概念，遥感的物理基础，传感器，航空遥感数据，地球资源卫星数据，微波遥感数据，热红外遥感数据，高光谱遥感数据，遥感数字图像处理基础，遥感数据预处理，遥感图像处理，遥感图像目视解译原理与方法，计算机遥感图像解译，遥感应用等。

通过本课程的学习，可以为后续其它课程的学习打下良好的基础。

三、课程教学内容

第一章概述

主要内容：

遥感概念、遥感的特性、遥感的分类、遥感技术系统、遥感的几个基本术语、遥感的发展历程、遥感的现状与趋势、遥感的应用。

本章重点：

掌握遥感概念、遥感的特性，基本了解遥感的几个基本术语，以及遥感应用。

本章无难点。

第二章遥感电磁辐射基础

主要内容：

对电磁波谱进行介绍，了解辐射的基本定律，以及太阳辐射过程，掌握太阳辐射与大气、地面的相互作用，同时介绍了三种遥感模式。

本章重点：

掌握太阳辐射与大气、地面的相互作用。

本章难点：

辐射的基本定律，太阳辐射过程。

第三章传感器

主要内容：

了解传感器的组成、传感器的分类，掌握摄影型传感器以及扫描式传感器的知识，了解传感器的发展趋势。

本章重点：

摄影型传感器以及扫描式传感器，以及常见的扫描式传感器。

本章难点：

传感器的构造及运行原理。

第四章航空遥感数据

主要内容：

了解航空遥感平台、航空摄影、航空像片的基本知识，及航空像片的立体观测和量测原理，掌握航空像片的目视判读方法，熟练掌握常见地物的像片判读知识。

本章重点：

常见地物包括水体、植被、居民地、道路的判读规律。

本章难点：

立体观测与量测的原理。

第五章地球资源卫星数据

主要内容：

地球资源卫星的概述，主要讲解Landsat卫星的知识，包括简介、轨道、各项卫星参数、工作系统、数据特征等方面，同时介绍了卫星遥感数据的目视判读特点及方法步骤，及常见地物的判读规律，最后列举了其它地球资源卫星数据与气象卫星数据的数据特征。

本章重点：

Landsat卫星有关的内容，其它地球资源卫星与气象卫星数据的介绍。

本章难点：

Landsat卫星数据的数据特征、工作系统。

第六章微波遥感数据

主要内容：

了解主动微波遥感的传感器，机载侧视雷达的遥感系统，以及星载雷达遥感系统的基本参数，掌握雷达的特点，了解激光雷达的基本知识。

本章重点：

雷达图像的亮度、波长、穿透力、极化及几何特性，图像的辐射特征。

本章难点：

雷达的特点。

第七章热红外遥感数据

主要内容：

了解热红外遥感原理，热红外遥感图像特征与解译，热容量制图系统的简介，掌握Landsat TM热红外数据基础知识，热红外遥感数据的应用。

本章重点：

掌握Landsat TM热红外数据基础知识，热红外遥感数据的应用。

本章难点：

热红外遥感原理，热红外遥感的辐射定标。

第八章  高光谱遥感数据

主要内容：

了解高光谱遥感数据的概述，基本概念和高光谱遥感原理，了解高光谱遥感的传感器，掌握高光谱遥感影像分析技术原理及应用。

本章重点：

高光谱遥感影像分析技术，高光谱遥感的应用。

本章难点：

高光谱遥感原理及传感器工作原理，混合光谱分解技术。

第九章遥感数字图像处理基础

主要内容：

掌握遥感数字数据各种存储格式，图像输入与输出，数字图像的统计特征，了解遥感图像的处理软件。

本章重点：

遥感数字数据的存储格式，图像的统计特征。

本章难点：

各存储格式的差别。

第十章遥感数据预处理

主要内容：

掌握遥感数字数据特征提取内容及方法，熟练掌握辐射预处理的原理及辐射校正方法，几何误差类型和几何校正原理及方法，校正地面控制点的选取，卫星影像的地图投影，掌握数据融合的几种常用方法。

本章重点：

辐射校正方法、几何校正方法、地图投影原理、数据融合方法。

本章难点：

辐射误差和几何误差形成原因，数据融合方法的原理。

第十一章遥感图像的增强处理

主要内容：

了解遥感图像的彩色合成，图像中直方图对比度调整的各种变换方法，单波段黑白遥感图像的密度分割与灰度颠倒，掌握几种领域法增强处理方法的作用原理，及图像间灰度值运算基本原理，掌握以Landsat TM为例的多波段压缩处理方法。

本章重点：

遥感图像的领域法增强处理，主成分分析法与缨帽变换方法压缩多波段冗余信息。

本章难点：

密度分割与灰度颠倒原理，领域法增强处理方法的作用原理。

第十二章遥感图像的分类

主要内容：

了解遥感影像分类器的基本介绍，遥感图像的信息类别与光谱类别，熟练掌握非监督分类的特点、方法、运行步骤，监督分类的特点，监督分类训练区选择原则与步骤，监督分类的方法原理及一般步骤，掌握其它分类方法及分类策略，了解分类中应用的辅助数据类型，图像分类的有关问题。

本章重点：

非监督分类方法，监督分类方法及一般步骤。

本章难点：

监督分类方法原理，其它分类方法。

第十三章分类精度评价

主要内容：

了解精度的概念与意义，掌握分类误差的来源，误差特征，熟练掌握精度评价方法及误差矩阵的应用。

本章重点：

精度评价方法及误差矩阵的应用。

本章难点：

精度评价方法原理，误差矩阵的比较分析。

第一讲：

概述

一、教学目标

1.掌握遥感概念、遥感的特性、遥感技术系统

2.了解遥感的几个基本术语、遥感的发展历程、遥感的现状与趋势

3.了解遥感的应用

二、重点与难点分析

1.重点：

理解遥感概念，了解遥感的特性和遥感技术系统

2.难点：

无

三、教学内容与教学过程

1.进行自我介绍

姓名，联系方式，专业方向。

建议学生用电子邮件方式联系。

2.进行课程简介

介绍课程的学习目标、参考书及资料、课程教学目标和内容框架、学习方法、作业与实验、考核方式、上课时间与地点等情况，研究性学习的安排。

强调本课程与相关课程的关系。

[教学提示]：

考核方式为平时占10%，实验报告占30%，期末笔试占60% 。

研究性学习任务部分章节会布置，采用分组完成的方式，承接任务的小组或个人应提供本任务的分工、研究结果和收获。

3. 演示“第一讲”PPT课件，进入主题。

（1） 解释名词。

遥感：

遥感（Remotesensing），即遥远的感知，是指不接触目标物用探测仪器接受目标物的电磁波并记录下来，根据其数据处理结果对目标物进行识别、分析、测定、解译的一门技术。

相应的英文介绍：

"Theacquisitionandmeasurementofdata/informationonsomeproperty（ies）ofaphenomenon,object,ormaterialbyarecordingdevicenotinphysical,intimatecontactwiththefeature（s）undersurveillance"

遥感一词，最早是1960年由美国海军研究局的艾弗林.普鲁伊特所使用，1962式使用，最早是指非摄影的方式取得目标物的数据或图像，后来将摄影和非摄影的方式均包括在内。

概念按照广义和狭义分别介绍：

广义遥感：

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。

狭义遥感：

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。

[教学提示]：

遥感即遥远的感知，英文名称为RemoteSensing。

利用911前后的纽约世贸中心和汶川地震前后北川的遥感图，解释遥感图前后的差异。

（2） 解释遥感的特性

共有3个特性，分别为空间特性、时相特性、波谱特性，其中：

1.      空间特性是宏观性，大尺度观测

1：

1万航空像片可以表示2.3km×2.3km范围的地面，连续拍摄的航空像片又可以镶嵌为更大的区域，而卫星影像能覆盖更大的范围，例如Landsat5卫星能扫描地面185km×185km的范围，图上是一景TM数据，而左下角是滁州市的位置，形象表示TM一景所覆盖大小。

2.      时相特性是周期成像，动态监测

Landsat5每天环绕地球14.5圈，覆盖地球一遍所需时间16天，如果两颗卫星同时运行，只需8天，气象卫星的周期更短，只有0.5天。

航空像片则需要联系飞行机构安排飞行拍摄任务。

前面所看到的遥感图正是动态监测最好的例子。

3.      波谱特性是波谱段广，观测范围大

目前遥感能探测的电磁波段有紫外线、可见光、红外线、微波。

[教学提示]：

以上优势决定了遥感具有信息量巨大、受地面限制条件少、经济效益好、用途广等优势。

（3）介绍遥感的分类

1 按遥感对象分

（1）宇宙遥感以外太空其它星体为感测对象

（2）地球遥感地球表层环境——环境遥感；在环境遥感中若地球表层资源为对象称为资源遥感

2 按遥感平台分

（1）航天遥感  平台H>150km 火箭、人造卫星、飞船、航天飞机等

（2）航空遥感  平台1km

（3）地面遥感  平台贴近地面遥感车、遥感塔、“远洋测量船”、三脚架等

3 按遥感媒介分

（1）电磁波遥感常用的电磁波波段是紫外、可见光、红外和微波等

（2）声波遥感潜水艇的声纳技术、探测珍贵鱼群的回游路线和迁徙规律

（3）重力场遥感地质探矿，通过重力值的变化来推断地层中是否有某种元素富积

（4）地震波遥感

 4 按遥感器的工作方式分

（1）被动遥感遥感本身并不发射任何人工探测信号，只是被动接收来自于目标的信号，从而实现对目标性质、数量、空间位置等特征进行识别的遥感方式，例如：

“无源遥感”，如中午拍照。

（2）主动遥感遥感器发射人工探测信号，到达目标后信号反射回来被传感器接收从而对目标性质、数量、空间位置进行识别的遥感方式。

如，夜晚拍照通常要在相机上装闪光灯。

主要是“微波遥感”。

5 按遥感获取的数据形式分

（1）成像方式遥感（能获得目标的图像Image，图形Graphics）

A 摄影方式，照相机

B 扫描方式，TM与雷达

（2）非成像方式遥感（不能获得目标物的图像，常是一些曲线，如气象中温度辐射计）

6 按应用领域分

地质、农业、林业、草原、水文、测绘、环境、灾害、城市、海洋、大气、军事等。

（4） 介绍遥感技术系统

1遥感平台（Platform）：

搭载遥感仪器的装置，如：

汽车，汽球，飞机，卫星等。

地面平台：

主要指用于安置传感器的三脚架、遥感塔、遥感车等，高度在100米以下。

航空平台：

指高度在12千米以内的飞机和气球。

航天平台：

指高度在150千米以上的人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等。

人造地球卫星：

1、低高度/短寿命（150-350km，几天到几十天）；2、中高度/长寿命（350-1800km，3-5年）；3、高高度/长寿命（36000km，10年以上）。

2传感器（Remotesensor）：

接收，记录和传送遥感信息的装置，如，照相机，摄像机，扫描仪。

传感器也称遥感器或者探测器，是远距离感测和记录地物环境辐射或反射电磁能量的遥感仪器。

根据记录方式不同，主要分为成像方式和非成像方式两类。

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。

3遥感信息的获取与接收（Acquisition）：

通