遥感原理与方法第1章 绪论Word文件下载.docx

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1.3.2在地学方面的应用7

1.3.3在环境方面的应用8

1.3.4在测绘方面的应用8

1.3.5在农林方面的应用9

第1章绪论

遥感技术是近年来蓬勃发展起来的一门综合性学科——空间信息科学。

它的功能和价值引起了许多学科和部门的重视，特别在资源勘测、环境管理、全球变化、动态监测等方面，显示了无与伦比的优越性，获得愈来愈广泛的应用，是地球科学和资源环境学科开展研究的基本方法，成为信息科学的主要组成部分和重要支撑技术体系。

1.1遥感的基本概念

1.1.1遥感概述

1遥感概念

遥感的英文是“RemoteSensing”，意即“遥远的感知”，在日本叫“远隔探知”或“远隔探查”。

其科学含义一般理解为：

在遥远的地方，感测目标物的“信息”，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间的关系。

也就是说：

不与目标物接触，凭借其发来的某些信息，识别目标。

所以有人将遥感技术作为一种侦察技术。

根据遥感的这一概念，人和动物都具有一定的遥感本领。

例如人的眼睛识别物体的过程就是一种遥感过程，它是靠物体的色调、亮度、以及物体的形状，大小等信息，来判定物体的属性。

蝙蝠能发射超声波，并用接收到的回波来判断障碍物的距离、方位和属性。

现代遥感技术就是模仿自然界中的遥感现象和过程而产生的。

目前，对遥感的较一致定义是：

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发射的电磁波信息，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

现代遥感技术的基本过程是：

在距目标物几米至几千公里的距离以外，以汽车、飞机和卫星等为观测平台，使用光学、电子学和电子光学等探测仪器，接收目标物反射、散射和发射来的电磁辐射能量，以图像胶片或数字磁带形式进行记录；

然后把这些信息传送到地面接收站，接收站把这些遥感数据和胶片进一步加工成遥感资料产品；

最后结合已知物体的波谱特征，从中提取有用信息，识别目标和确定目标物间的相互关系。

因此说遥感是一个接收、传送、处理和分析遥感信息，并最后识别目标的复杂技术过程。

如图1-1所示：

图1-1遥感过程与技术系统

1.1.2遥感技术系统

现代遥感技术一般由四部分组成：

遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析解译系统，其中遥感平台、传感器和数据接收与处理系统是决定遥感技术应用成败的三个主要技术因素，遥感分析应用工作者必须对它们有所了解和掌握。

1遥感平台（Platform,Cassies）

在遥感中搭载遥感仪器的工具称为平台或载体，它既是遥感仪器赖以工作的场所，又是遥感中“遥”字的具体表现。

平台的运行特征及其姿态稳定状况直接影响遥感仪器的性能和遥感资料的质量。

目前遥感平台主要有汽车、飞机、火箭和卫星等。

2传感器（RemoteSensor）

在遥感中，收集、记录和传送遥感信息的装置称为传感器，它是遥感的核心，“感”字的体现。

目前应用的传感器主要有：

摄影机、摄像仪、扫描仪、雷达、光谱辐射计、高度计等。

平台和传感器代表着遥感技术的水平。

3遥感数据接收处理系统

为了接收从遥感平台传送来的图像胶片和数字磁带数据，必须建立地面接收站。

地面接收站是由地面数据接收和记录系统（TRRS），图像数据处理系统（IDPS）两个部分所组成的，地面数据接收和记录系统的大型抛物天线，能够接收遥感平台发回的数据，这些数据是以电信号的形式传来的，经检波后，被记录在视频磁带上。

然后把这些视频磁带，数据磁带或其它形式的图像资料等，送往图像数据处理机构。

图像处理机构的任务是将数据接收和记录系统记录在磁带上的视频图像信息和数据，进行加工处理和贮存。

最后根据用户的要求，制成一定规格的图像胶片和数据产品，作为商品提供给用户。

4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，然后再根据各自的应用目的，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，这一工作称为“解译”。

目前，解译已经形成一套技术系统。

①常规目视解译技术所谓常规目视解译是指人们用手持放大镜或立体镜等简单工具，凭借解译人员的经验，来识别目标物的性质和变化规律的方法。

由于目视解释不需要特殊仪器，简单方便，在野外和室内都可进行。

既能获得一定的效果，还可验证仪器方法的准确程度，所以它是一种最基本的解译方法。

但是，目视解译既受解译人员专业水平和经验的影响，也受眼睛视觉功能的限制，并且速度慢，不够精确。

②电子计算机解译技术电子计算机解译是20世纪末发展起来的一种解译方法，它利用电子计算机对遥感影像数据进行分析处理，提取有用信息，进而对待判目标实行自动识别和分类。

该技术既快速准确，又能直接得到解译结果，是遥感分析解译的发展方向。

1.1.3遥感的分类

自从遥感问世以来，由于其应用领域广，涉及学科多，各界学者所站的立场不同，所以对遥感的提法很不统一，诸如航空与航天遥感，主动与被动遥感，红外与多光谱遥感，农业、地质遥感等。

追其原因主要是各人对遥感分类所持根据不同。

1根据遥感平台的分类

遥感技术根据所使用的平台不同，可分为四种：

①地面遥感平台与地面接触，对地面、地下或水下所进行的遥感和测试，常用平台为汽车、船舰、三角架、塔等。

地面遥感是遥感的基础。

②航空遥感平台为飞机或气球，是从空中对地面目标的遥感。

它的特点是灵活性大，图像清晰，分辨力高，并且历史悠久，形成了较完整的理论和应用体系。

它还可进行各种遥感试验和校正工作。

③航天遥感以卫星、火箭和航天飞机为平台，从外层空间对地球目标物所进行的遥感。

它是七十年代发展起来的一种现代遥感技术。

其特点是数百公里的高度上，对大范围地区成像，系统收集地表及其周围环境的各种信息，便于宏观地研究各种自然现象和规律；

能对同一地区周期性地重复成像，发现和掌握自然界的动态变化和运动规律；

能迅速地获得所覆盖地区的各种自然现象的最新资料；

不受沙漠、冰雪、高山、海洋和国界等现象和条件的限制，对任何地区都能成像。

④航宇遥感利用人造行星，对地球以外的星球所进行的遥感，目前刚刚开始试验。

2根据电磁波谱的分类

根据传感器所接收的电磁波谱，遥感技术可分为五种：

①可见光遥感只收集与记录目标物反射的可见光辐射能量，所用传感器有摄影机、扫描仪、摄像仪等。

②红外遥感收集与记录目标物发射或反射的红外辐射能量，所用传感器有摄影机、扫描仪等。

③微波遥感收集与高录目标物发射或反射的微波能量，所用传感器有微波扫描仪，微波辐射计、雷达、高度计等。

④多光谱遥感把目标物辐射来的电磁辐射分割成若干个窄的光谱带，然后同步探测，同时得到一个目标物不同波段的多幅图像。

现在使用的多光谱遥感传感器有多光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等。

⑤紫外遥感收集与记录目标物的紫外辐射能，目前还在探索阶段。

3根据电磁辐射能源的分类

根据传感器所接收的能量来源，可把遥感技术分为主动和被动遥感两种：

①被动遥感指不利用人工辐射源，而是直接接收与记录目标物反射的太阳辐射或者目标物本身发射的热辐射遥感。

其中目标物反射的电磁波来源不在目标物本身，而是太阳，所以也有人将这种遥感方式称他动遥感。

②主动遥感是指使用人工辐射源从平台上先向目标发射电磁辐射，然后接收和记录目标物反射或散射回来的电磁波的遥感。

如雷达、闪光摄影等属此。

另有人主张不管主动还是被动式，只要不和待测物体接触都属遥感，而与待测物体接触，测得的结果经通信系统传递到远处为人们所知的则称遥测；

也有人认为多数遥感属被动式，可将其简称为遥感，而把主动遥感称为遥测。

4根据应用目的的分类

根据用户的具体应用情况，可将遥感分为地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、环境遥感等。

5根据遥感资料的显示形式，获得方式和波长范围的分类

根据遥感资料的显示形式，获得方式和波长范围等综合指标，遥感技术可分成以下类型体系：

图像方式遥感和非图像方式遥感。

①图像方式遥感图像方式遥感是把目标物发射或反射的电磁波能量分布以图像色调深浅来表示，如图1-2所示。

图1-2图像方式遥感分类

②非图像方式遥感非图像方式遥感是记录目标物发射或反射的电磁辐射的各种物理参数，最后资料为数据或曲线图，主要包括以下方式：

光谱辐射计、散射计、高度计等。

1.2遥感技术的形成与发展

1.2.1遥感发展历史

任何一门科学和技术，在其整个形成与发展过程中，总是和时代的发展和要求相一致，不可能超越时代，遥感技术当然也不例外。

它的形成是与空间科学、传感技术、信息科学、宇航技术、通讯技术以及电子计算机技术的发展相联系，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。

20世纪50年代以来，随着科学技术的发展，在普通照相机和飞机的基础上，一些新的信息探测系统相继出现。

人类观测电磁辐射的能力从可见光扩展到了紫外、红外、微波等，对目标物信息的收集方式从摄影到非摄影；

资料由像片到数据（非图像）；

平台由汽车、飞机发展到了卫星、火箭；

应用研究从军事、测绘领域扩展到了农、林、水、气象、地质、地理、环境和工程等部门。

这就需要引进一个新的术语，以便概括这种信息探测系统及其过程。

1960年美国学者伊林·

Ｌ·

布鲁伊特（Evelyn.L.Pruitt）提出“遥感”这一科学术语，1962年在美国密执安大学召开的《国际环境科学遥感讨论会》上，这一名词被正式通过，从此就标志着遥感这门新学科的形成。

但是，在遥感一词出现以前，就已产生了遥感技术。

发展至今，大体经历了三个阶段：

常规航空摄影阶段、航空遥感阶段和航天遥感阶段。

1常规航空摄影阶段（20世纪30年代以前）

根据遥感的概念，1826年摄影技术的发明就标志着遥感技术的诞生。

但在1839年以前主要是进行地面摄影。

1858年法国人Ｇ·

Ｆ·

图纳乔（Tournachon）用系留气球摄取了巴黎的“鸟瞰”像片，1859年Ｊ.Ｗ.布莱克（Black）乘气球在空中拍摄了波士顿的像片。

此时所用的平台为气球、风筝、鸽子等，影像质量也较差。

1903年W·

莱特（Wright）和O·

莱特（Wright）发明了飞机，为航空摄影创造了条件，1903年4月24日意大利人威尔伯·

赖特驾驶的飞机拍摄了第一张航空像片，1913年根据摄影像片制作了地形图并研制出了立体制图仪，1915年开始生产航摄相机。

20世纪20年代以来许多摄影测量仪器相继出现，如蔡斯的精密立体测图仪、多倍仪，1924年产生了彩色胶片，航空摄影正式问世。

初期，航空摄影主要用于摄影测量和军事，后来资料应用逐渐向民用部门发展，像片判读技术开始出现并得到迅速的发展，关于摄影测量和判读技术方面的书刊也陆续出版。

2航空遥感阶段（20世纪30年代－60年代）

20世纪30年代起，航空像片除用于军事外，被广泛应用于地学领域中，以认识地理环境和编制各种专题地图。

1930年美国开始进行全国航测，编制中小比例尺地形图和为农业服务的大比例尺专题地图。

其后，西欧、苏联等也开始了全国性的航测，与此相应的航测理论和技术都有了迅速发展。

1931年出现了感红外的航摄胶片，首次获得了目标物的不可见信息，1937年进行了首次彩色航摄，生产出假彩色红外胶片，并探索进行多光谱和紫外航空摄影。

第二次世界大战期间开始应用雷达和红外探测技术，到了50年代，非摄影成像的扫描