上课地点

学时

4

专业班级

2020物流管理123班

教学条件

准备

教案，PPT，视频，实训用品，相关教学材料

教学组织

模式

理实一体化教学

教学过程

与时间分配   

主    要  教  学    内  容

讲  授

遥感一词来源于英语 “ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ” 其直译为 “ 遥远的感知” 时间长了人们将它简译为遥感 随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断深入 未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用

一、 ＲＳ 技术概述

ＲＳ 技术即遥感 ( ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ  简称 ＲＳ) 技术 遥感技术是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地理的电磁波信息 并通过对这些信息进行扫描、 摄影、 传输和处理 从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术 可用于植被资源调查、 作物产量估测、 病虫害预测等方面遥感技术包括传感器技术 信息传输技术 信息处理、 提取和应用技术 目标信息特征的分析与测量技术等

遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为: 电磁波遥感技术 声纳遥感技术物理场 ( 如重力和磁力场) 遥感技术 电磁波遥感技术是利用各种物体/ 物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的 其可分为可见光、 红外、 微波等遥感技术 按照感测目标的能源作用可分为: 主动式遥感技术和被动式遥感技术 按照记录信息的表现形式可分为: 图像方式和非图像方式 按照遥感器使用的平台可分为: 航天遥感技术 航空遥感技术、 地面遥感技术 按照遥感的应用领域可分为: 地球资源遥感技术 环境遥感技术 气象遥感技术 海洋遥感技术等

常用的传感器: 航空摄影机 ( 航摄仪) 、 全景摄影机、 多光谱摄影机、 多光谱扫描仪( ｍｕｌｔｉ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｃａｎｎｅｒ  ＭＳＳ)、 专题制图仪 ( ｔｈｅｍａｔｉｃ ｍａｐｐｅｒ  ＴＭ) 、 反束光导摄像管(ｒｅｔｕｒｎ ｂｅａｍ ｖｉｄｉｃｏｎ  简称 ＲＢＶ)、 ＨＲＶ (ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｖｉｓｉｂｌｅ ｒａｎｇｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ) 扫描仪、合成孔径侧视雷达 ( ｓｉｄｅ－ｌｏｏｋｉｎｇ ａｉｒｂｏｒｎｅ ｒａｄａｒ  ＳＬＡＲ)

常用的遥感数据有: 美国陆地卫星 (Ｌａｎｄｓａｔ) ＴＭ 和ＭＳＳ 遥感数据 法国ＳＰＯＴ 卫星遥感数据 加拿大Ｒａｄａｒｓａｔ 雷达遥感数据 遥感技术系统包括: 空间信息采集系统 (包括遥感平台和传感器) 地面接收和预处理系统 (包括辐射校正和几何校正) 地面实况调查系统 (如收集环境和气象数据) 信息分析应用系统 遥感应用: 陆地水资源调查、 土地资源调查、 植被资源调查、 地质调查、 城市遥感调查、 海洋资源调查、 测绘、 考古调查、 环境监测和规划管理等目前 主要的遥感应用软件是ＰＣＩ、 ＥＲＭａｐｐｅｒ 和ＥＲＤＡＳ 和ＥＲＭａｐｐｅｒ

二、 遥感技术的特点

遥感作为一门对地观测综合性技术 它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要 更有其他技术手段与之无法比拟的特点

１    大面积同步观测

遥感探测能在较短的时间内 从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测 并从中获取有价值的遥感数据 这些数据拓展了人们的视觉空间 例如 一张陆地卫星图像 其覆盖面积可达３ 万多平方千米 这种展示宏观景象的图像 对地球资源和环境分析极为重要

２ 时效性强获取信息的速度快

周期短 由于卫星围绕地球运转 从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料 以便更新原有资料 或根据新旧资料变化进行动态监测 这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的 例如 陆地卫星４ ５  每１６ 天可覆盖地球一遍ＮＯＡＡ 气象卫星每天能收到两次图像 Ｍｅｔｅｏｓａｔ 每 ３０ 分钟获得同一地区的图像

３    数据综合可比性

能动态反映地面事物的变化遥感探测能周期性、 重复地对同一地区进行对地观测这有助于人们通过所获取的遥感数据 发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化 同时研究自然界的变化规律 尤其是在监视天气状况、 自然灾害、 环境污染甚至军事目标等方面 遥感的运用就显得格外重要

获取的数据具有综合性遥感探测所获取的是同一时段、 覆盖大范围地区的遥感数据这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象 宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布 真实地体现了地质、 地貌、 土壤、 植被、 水文、 人工构筑物等地物的特征 全面地揭示了地理事物之间的关联性 并且这些数据在时间上具有相同的现势性

获取信息的手段多 信息量大 根据不同的任务 遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息 例如可采用可见光探测物体 也可采用紫外线 红外线和微波探测物体利用不同波段对物体不同的穿透性 还可获取地物内部信息 例如 地面深层、 水的下层 冰层下的水体 沙漠下面的地物特性等 微波波段还可以全天候地工作

４    经济与社会效益

获取信息受条件限制少 在地球上有很多地方 自然条件极为恶劣 人类难以到达如沙漠、 沼泽、 高山峻岭等 采用不受地面条件限制的遥感技术 特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料

三、 ＲＳ 技术的发展

遥感技术正在进入一个能够快速准确地提供多种对地观测海量数据及应用研究的新阶段它在近年内得到了飞速发展 目前又将达到一个新的高潮 这种发展主要表现在以下几个方面:

１ 多分辨率多遥感平台并存 空间、 时间及光谱分辨率普遍提高目前 国际上已拥有十几种不同用途的地球观测卫星系统 并拥有全色０ ８ ~ ５ｍ  多光谱３ ３ ~ ３０ ｍ 的多种空间分辨率 遥感平台和传感器已从过去的单一型向多样化发展并能在不同平台上获得不同空间分辨率、 时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像 民用遥感影像的空间分辨率达到米级 光谱分辨率达到纳米级 波段数已增加到数十甚至数百个回归周期达到几天甚至十几个小时 例如 美国的商业卫星ＯＲＢＶＩＥＷ 可获取１ｍ 空间分辨率的图像 通过任意方向旋转可获得同轨和异轨的高分辨率立体图像 美国ＥＯＳ 卫星上的ＭＯ—ＤＩＳ—Ｎ 传感器具有３５ 个波段 美国ＮＯＡＡ 的一颗卫星每天可对地面同一地区进行两次观测 随着遥感应用领域对高分辨率遥感数据需求的增加及高新技术本身发展的可能性 各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势 ＲＳ 技术结构

２ 新型传感器不断涌现 微波遥感、 高光谱遥感迅速发展遥感在短短不到４０ 年的时间里 无论在理论、 技术和应用方面均得到了迅猛发展

２０ 世纪的后半叶 不断研制出新型传感器 未来诸多领域倾向于合成孔径雷达、 成像光谱仪的广泛应用

微波遥感技术是近十几年发展起来的具有美好应用前景的主动式探测方法 微波具有穿透性强、 不受天气影响的特性 可全天时、 全天候工作 微波遥感采用多极化、 多波段及多工作模式 形成多级分辨率影像序列 以提供从粗到细的对地观测数据源 成像雷达、 激光雷达等的发展 愈来愈引起人们的关注 例如 美国实施的航天飞机雷达地形测绘使命即采用雷达干涉测量技术 在一架航天飞机上安装了两个雷达天线 对同一地区一次获取两幅图像 然后通过影像精匹配、 相位差解算、 高程计算等步骤得到被观测地区的高程数据

高光谱遥感的出现和发展是遥感技术的一场革命 它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质 在高光谱遥感中能被探测 高光谱遥发展 从研制第一代航空成像光谱仪算起已有２０ 多年的历史 并受到世界各国遥感科学家的普遍关注 但长期以来高光谱遥感一直处在以航空为基础的研究发展阶段 且主要集中在一些技术发达国家 对其数据的研究和应用还十分有限 近年来情况出现了转机 １９９９ 年末第一台中分辨率成像光谱仪 ( ＭＯＤＩＳ) 随美国 ＥＯＳ ＡＭ—１ 平台进入轨道 “ 新千年计划” 第一星 ＥＯ—１ 携带两种高光谱仪随后进入了太空 此外 欧空局的中分辨率成像光谱仪 ( ＭＥＲＩＳ) 、 日本ＡＤＥＯＳ—２卫星的全球成像仪 ( ＧＬＩ) 以及美国轨道图像公司的轨道观察者４ 号 ( ＯＲＢ—ＶＩＥＷ—４)均相继升空 一个高光谱群星灿烂的局面将展现在我们面前 对它的深入研究正处在突破的前夕

３    遥感的综合应用不断深化

目前 遥感技术正经历着一场质的变化 综合应用的深度和广度不断扩展 表现为从单一信息源分析向包含非遥感数据的多源信息的复合分析方向发展 从定性判读向信息系统应用模型及专家系统支持下的定量分析发展 从静态研究向多时相的动态研究发展 地理信息系统为遥感提供了各种有用的辅助信息和分析手段 提高遥感信息的识别精度 另外 通过遥感的定量分析 从区域专题研究向全球综合研究发展 实现从室内的近景摄影测量到大范围的陆地、 海洋信息的采集乃至全球范围内的环境变化监测 多时相遥感的动态监测 获取我国当前城市化过程、 耕地面积减少和生态环境变化的基本资料 与此同时 国际上相继推出了一批高水平的遥感图像处理商业软件包 用以实现遥感的上述综合应用 其主要功能包括影像几何纠正与辐射校正、 影像处理与分析、 遥感制图、 地理信息分析、 可视化空间建模等

４    商业遥感时代的到来

随着卫星遥感的兴起 计算机与通信技术的进步以及冷战时期军事情报部门的需要数字成像技术有了极大的提高 世界各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星 并逐步向商用化转移 因此 国际上商业遥感卫星系统得到了迅速发展 产业界特别是私营企业直接参与或独立进行遥感卫星的研制、 发射和运行 甚至提供端对端的服务 也是目前遥感发展的一大趋势

四、 ＲＳ 技术的应用

当前遥感形成了一个从地面到空中 乃至空间 从信息数据收集、 处理到判读分析和应用 对全球进行探测和监测的多层次、 多视角、 多领域的观测体系 成为获取地球资源与环境信息的重要手段 为了提高对这样庞大数据的处理速度遥感数字图像技术随之得以迅速发展

遥感技术已广泛应用于农业、 林业、 地质、 海洋、 气象、 水文、 军事、 环保等领域在未来的十年中 预计遥感技术将步入一个能快速 及时提供多种对地观测数据的新阶段 遥感图像的空间分辨率 光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高 其应用领域随着空间技术发展 尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透 将会越来越广泛 遥感在地理学中的应用 进一步推动和促进了地理学的研究和发展 使地理学进入到一个新的发展阶段 遥感信息应用是遥感的最终目的 遥感应用则应根据专业目标的需要 选择适宜的遥感信息及其工作方法进行 以取得较好的社会效益和经济效益

１    地理数据获取

遥感影像是地球表面的 “ 相片”  真实地展现了地球表面物体的形状、 大小、 颜色等这比传统的地图更容易被大众接受 影像地图已经成为重要的地图种类之一

２ 获取资源信息

遥感影像上具有丰富的信息 多光谱数据的波谱分辨率越来越高 可以获取红边波段、 黄边波段等 高光谱传感器也发展迅速 我国的环境小卫星也搭载了高光谱传感器 这些地球资源信息能在农业、 林业、 水利、 海洋、 生态环境等领域发挥重要作用

３    应急灾害资料

遥感技术具有在不接触目标情况下获取信息的能力 在遭遇灾害的情况下 遥感影像是我们能够方便立刻获取的地理信息 在地图缺乏的地区 遥感影像甚至是我们能够获取的唯一信息 在５ １２ 汶川地震中 遥感影像在灾情信息获取、 救灾决策和灾害重建中发挥了重要作用 海地发生强震后 已有多家航天机构的２０ 余颗卫星参与了救援工作

４    自然灾害遥感

我国已建立了重大自然灾害遥感监测评估运行系统 可以应用于台风、 暴雨、 洪涝、旱灾、 森林大火等灾害的监测能力特别是快速图像处理和评估系统的建立 具有对突发性灾害的快速应急反应能力 使该系统能在几小时内获得灾情数据 一天内做出灾情的快速评估 一周内完成详实的评估

例如在台风天 通过灾害遥感就可以准确的划分出受台风影响区域 通过气象预警发布有效信息 人们便可由此对农产品进行防护措施 降低损失

５    农业遥感监测

在农业方面 我国的粮食生产量可以满足人民的日常需求 如此大的产量和农田面积 都是怎样进行生态的动态监测和估产的 中科院遥感所研究表示 我国的农作物遥感估产是根据生物学原理收集各种农作物不同生育期不同光谱特征的基础上 通过平台上的传感器记录的地表信息 辨别作物类型 监测作物长势 在作物收获前 预测作物的产量的一系列方法 这一技术可以对农作物生长过程的动态监测、 种植面积测算、 单位面积产量估测和总产量估测

此外 遥感技术还可以检测出农业病虫害 农作物在遭受病虫危害早期就可以通过遥感技术探测到这一光谱差异 从而解决了农作物病虫害早期发现和早期防治的问题 这一技术方法也已经应用在森林病虫害监测和防治方面

６    水质监测遥感

我国的水污染问题越来越严重 随着工业化和城镇化的快速发展 江河湖泊面临这严峻的水质污染问题 这也带动了遥感技术在水质监测上的应用据中科院研究院介绍 我国拥有的水质监测及评估遥感技术是基于水体及其污染物质的光谱特性研究而成的 国内外许多学者利用遥感的方法估算水体污染的参数 以监测水质变化情况做法是在测量区域布置一些水质传感器 通过无线传感器网络技术可２４ 小时连续测量水质的多种参数 用于提高水质遥感反演精度 使其接近或达到相关行业要求 这种遥感技术信息获取快速、 省时省力 可以较好的反映出研究水质的空间分布特征 而且更有利于大面积水域的快速监测 遥感技术无疑给湖泊环境变化研究带来了福音