遥感系统功能介绍
遥感简介介绍
跨学科交叉融合发展趋势
01
与计算机科学融合
利用计算机视觉、机器学习等技 术，提高遥感数据的处理和分析 能力。
02
与地球科学融合
03
与环境科学融合
结合地理信息系统（GIS）、气 象学、水文学等学科知识，拓展 遥感技术的应用领域。
将遥感技术应用于环境保护、生 态监测等领域，为环境保护和可 持续发展提供支持。
遥感特点
遥感具有大面积同步观测、时效 快、精度高、连续性强等优点， 能够实现对地球表面的信息进行 快速、准确、全面的获取。
遥感技术发展历程
早期遥感技术
高光谱与多光谱遥感
早期的遥感技术主要依赖于航空摄影 ，通过飞机拍摄地面照片，实现对地 面的观测。
高光谱与多光谱遥感技术的发展，使 得遥感图像的分辨率和信息量得到了 大幅提升。
生态环境监测
利用遥感技术监测生态系统的结构和功能变化，评估生态环境质量 。
灾害预警领域应用案例
地震灾害预警
利用遥感技术监测地震活动和地表形变，及时发布地震预警信息。
洪涝灾害预警
通过遥感影像分析降雨分布和河流流量变化，预测洪涝灾害风险区 域。
森林火灾预警
利用遥感技术监测森林火灾的发生和发展趋势，及时发布火灾预警信 息。
城市规划
遥感技术可以用于城市规划、 城市扩张监测、城市交通状况 分析等方面。
灾害监测
遥感技术可以用于灾害监测和 预警，如地震、洪涝、火灾等
灾害的监测和评估。
02
遥感系统组成与工作原理
遥感平台类型及特点
01
02
03
卫星平台
利用卫星作为遥感平台， 具有覆盖范围广、获取数 据快、连续性好等优点。
飞机平台
遥感与地理信息系统
遥感与地理信息系统遥感与地理信息系统：探索地球的无限可能地球是我们生活的家园，每天都在发生着各种各样的变化。
为了更好地了解和管理地球上的资源和环境，遥感与地理信息系统成为了一种强大的工具。
遥感技术通过获取地球表面的信息，而地理信息系统则通过整合、分析和展示这些信息，为我们提供了全新的视角和洞察力。
首先，让我们来了解一下遥感技术。
遥感是指通过卫星、飞机等远距离的方式获取地球表面信息的技术。
它可以获取到地球表面的各种数据，如地形、植被、土地利用等。
这些数据对于环境保护、资源管理、城市规划等方面都有着重要的作用。
通过遥感技术，我们可以实时监测森林覆盖率的变化，探测海洋污染的扩散，甚至可以预测自然灾害的发生。
遥感技术的发展使得我们能够更加全面、准确地了解地球上的各种现象，为我们的决策提供了重要的依据。
与遥感技术相辅相成的是地理信息系统（GIS）。
地理信息系统是一种将地理数据整合、分析和展示的工具。
通过将遥感数据与其他地理数据进行整合，我们可以更加直观地展示地球上各种现象的空间分布。
例如，通过将遥感数据与人口分布数据结合，我们可以更好地了解城市的扩张情况，为城市规划提供科学依据。
地理信息系统还可以帮助我们进行资源管理和环境保护。
通过对遥感数据的分析，我们可以评估土地利用的合理性，优化农田布局，提高农作物的产量。
同时，地理信息系统还可以帮助我们进行灾害风险评估和应急响应。
通过对遥感数据的分析，我们可以预测洪水、地震等自然灾害的发生概率，及时采取措施减少损失。
遥感与地理信息系统的应用范围非常广泛。
在农业领域，遥感技术可以帮助我们监测农作物的生长情况，预测病虫害的发生，优化农田的施肥和灌溉。
在城市规划方面，地理信息系统可以帮助我们评估城市的交通状况，规划道路和公共交通线路。
在环境保护方面，遥感技术可以帮助我们监测森林覆盖率的变化，评估湿地的健康状况，保护生物多样性。
在资源管理方面，地理信息系统可以帮助我们评估矿产资源的分布，规划矿区的开发和利用。
遥感图像处理系统ENVI功能简介
遥感图像处理系统ENVIENVI(The Enviro mentfor Visual izing Images)是美国著名的遥感科学家用交互式数据语言IDL(Intera ctive Data Langua ge)开发的一套功能强大的遥感图像处理软件，能够有效地从遥感影像中提取各种目标信息，可用于地物监测和目标识别；IDL也使得ENVI具有其它同类软件无可比拟的可扩展性，全模块化的设计使得软件易于使用，操作方便灵活，界面友好，广泛地应用于地质、环境、林业、农业、军事、自然资源勘探、海洋资源管理等多个领域，并在2000、2001、2002年连续三年获得美国权威机构NIMA遥感软件测评第一。
1、ENVI功能体系ENVI包含齐全的遥感影像处理功能，包括数据输入／输出、常规处理、几何校正、大气校正及定标、全色数据分析、多光谱分析、高光谱分析、雷达分析、地形地貌分析、矢量分析、神经网络分析、区域分析、GPS联接、正射影像图生成、三维景观生成、制图等；这些功能连同丰富的可供二次开发调用的函数库，组成了非常全面的图像处理系统。
1.1数据输入/输出1972年美国发射了第一颗地球资源技术卫星ERTS-1。
从那时起，一些国家和国际组织相继发射各种资源卫星、气象卫星、海洋卫星以及监测环境灾害的卫星，包括我国发射的风云系列卫星和中巴地球资源一号卫星(CBERS-1)，构成了对地观测网，多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种空间分辨率的遥感影像数据，以惊人的数量快速涌来。
把同一地区各类影像的有用信息聚合在一起，将有利于增强多种数据分析和环境动态监测能力，改善遥感信息提取的及时性和可靠性，有效地提高数据的使用率,为大规模的遥感应用研究提供一个良好的基础，使花费大量经费获得的遥感数据得到充分利用。
遥感技术系统名词解释
遥感技术系统名词解释
遥感技术指的是利用卫星、飞机、无人机等载体获取地球表面信息的一种技术。
它通过接收、记录和解译从大气中反射或辐射回来的电磁能量，以获得关于地球表面特征和变化的信息。
遥感技术可以对地表进行高分辨率的观测，不受地理或气象条件的限制，有着广泛的应用。
遥感图像是遥感技术获取的信息的形象展示，主要分为光学图像和雷达图像两
种类型。
光学图像通过感光元件记录可见光、红外线等波段的辐射，能够提供丰富细节的地物信息；而雷达图像则是利用雷达系统对地球进行微波辐射的发射和接收，可以在夜晚、云层下以及烟尘中获取数据，对地物高度和形态有较好的解析能力。
遥感技术系统包括遥感平台和遥感数据处理系统。
遥感平台包括卫星、飞机、
无人机等遥感载体，它们携带传感器进行数据采集，可以覆盖大范围的地表。
遥感数据处理系统是对获取到的数据进行预处理、分类、解译和分析的过程。
通过数学模型和算法，可以将遥感图像转换为可用的地理信息，如土地利用、植被分布、水资源等。
这些信息对于环境监测、城市规划、农业管理等领域具有重要的应用价值。
总结来说，遥感技术是一种通过卫星、飞机等载体获取地球表面信息的方法，
而遥感图像是通过光学或雷达等传感器获取的图像数据。
遥感技术系统包括遥感平台和遥感数据处理系统，通过对数据的采集和处理，可以得到有关地球表面的有用信息。
这些信息在农业、环境监测和城市规划等领域有着广泛的应用。
遥感工作原理
遥感工作原理
遥感是指通过从遥远的地球表面或大气层上获取的能量来收集地球表面和大气层信息的一种科学技术。
遥感系统通常由传感器、数据传输和处理系统组成。
遥感工作原理主要是基于能量的电磁感应和辐射传输原理。
当太阳辐射照射到地球表面或大气层时，不同的物体和表面会对太阳能量进行吸收、散射和反射。
这些散射和反射的能量会通过传感器接收并传输到数据处理系统进行分析。
常用的遥感传感器根据所使用的能量波段可以分为光学传感器和微波传感器两类。
光学传感器通过接收可见光和红外辐射来获取地球表面信息。
可见光传感器获取的是物体的颜色、形状和纹理等信息，而红外传感器则可以探测物体的温度和热辐射特性。
微波传感器则利用微波信号的穿透能力，获取地球表面和大气层的信息。
微波在雾、云层以及一些地质层面上都有很好的穿透能力，可以获取地下水、地表土壤湿度等信息。
通过遥感技术可以获取到的地球表面和大气层信息包括地质结构、地表温度、气候变化、水资源等。
这些信息对于地质勘探、环境监测、灾害预警等应用具有重要意义。
需要注意的是遥感技术也有一些限制，例如受大气干扰、云层阻挡等影响，有时无法直接获取到所需的信息。
因此，遥感数
据的处理和分析也是遥感工作中不可或缺的一环。
通过数字图像处理、数据融合等技术，可以提高图像质量和信息提取的准确性。
课件4：1.2.1 遥感(RS) 全球定位系统(GPS)
发达国家已把GPS技术引入农业生产,即所谓的“精准 农业耕作”中。据此回答第3题。 3.GPS在“精准农业耕作”中可( )。 ①获取农田信息 ②分析处理获取的信息 ③决策管 理措施 ④将产量和土壤状态信息装入带GPS设备的 喷药、施肥设备 A.①②③④ B.①④ C.②③④ D.①② 【解析】GPS主要是获取空间数据以进行空间定位,而决 策管理措施是人的工作。 【答案】B
全球定位系统的应用
应用类型
作用
军事
主要为各种军事活动提供定位导航,在现代战争中,许多 高科技武器弹药等,也都采用GPS技术进行定位导航
一是GPS航海自主导航系统:向用户提供位置、航速、航
向和时间信息,以及海图航迹显示。二是港口管理和进
航海 港引导系统:主要用于港口、码头的船舶调度管理、进
港引导,以确保航行的安全和秩序。三是航路交通管理
4.泰国国家石油全球化工公司(PTT)距离该国罗勇府玛达 浦工业区10海里的海底石油输油管道于2013年7月27日发 生泄漏事件,约5万升原油溢出并污染附近海域,造成泰国 罗勇府附近20公里的海岸线受到污染。截至29日,泄漏的 原油已经扩散至泰国湾著名旅游胜地沙美岛,原本美丽的 海滩变成了乌黑一片。
1.2.1 遥感(RS) 全球定位系统(GPS)
知识体系梳理
一、地理信息技术 指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现 代技术的总称,主要包括遥感(RS)、全球定位 系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等。
二、遥感(RS)
1.概念:是人们在航空器(如飞机、高空气球)或 航天器 . (如人造卫星)上利用一定的技术装备,对地表物体进行 远距离的感知。 2.遥感的关键装置: 传感器 。 3.遥感的主要环节:目标物、 传感器、 遥感地面_系__统__、 _专__业__图__件__、__统计数字 。
3章 遥 感 系 统
2
以下文字材料反映了现遥感技术的 哪些特点？ 一张比例尺为1：35000的 23cm×23cm的航空图片，可反映出60多 平方千米的地理景观实况； 一幅陆地卫星TM（专题制图仪） 图像，其覆盖面积可达34255平方千米。 视域广阔，监测范围大
3
陆地卫星Ⅴ、Ⅵ的运行周期为16 天，即每16天可以对全球陆地表面成 像一遍； NOAA气象卫星每天能接收两次 覆盖全球的图像。 动态监测、实时传输 这种特点有利于及时发现病虫害、 洪水及森林火灾等自然灾害，为抗灾、 减灾工作提供可靠的科学依据。
8
本图为TM图像； 黄河入海口，反映泥沙堆积； 拍摄时间为1990年。
9
IKONOS卫星图像
To be continued…
10
NOAA-14图像
广州
To be continued…
11
FY-1D 图像
To be continued…
12
FY-1D 图像
To be continued…
13
6
1. 遥感数据获取与信息提取
遥感（Remote sensing）
通过远离目标的传感器获取目标或景
观数据的技术（Colwell 1983）。 包括航片、
卫星图象和雷达数据等。
遥感图象记录了地物波谱反射、辐射
能量的空间分布。
7
§2 遥感数据
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）。
36
地质灾害的产生主要是不良地质引起的，不 良地质是指地球的外营力和内营力所产生的对人 类活动造成危害的地质作用和现象。这些现象主 要包括滑坡、崩塌、岩堆、错落、泥石流、沙丘、 河岸冲刷、水库坍岸、冲沟、岩溶、黄土陷穴、 地面塌陷、溜坍、人工采空区突然下陷、地裂缝、 潜蚀、风化、冻胀、融陷、坑道涌水、断层破碎 带、岩爆、高烈度地震等。利用遥感图像判释调 查可以直接按影像勾绘出发生灾难的范围，并确 定其类别和性质，同时还可查明其产生原因、分 布规律和危害程度。某些不良地质的发生较快， 利用不同时期的遥感图像进行对比研究，往往能 对其发展趋势和危害程度做出准确的判断。 37 2013-7-24
原创1：1.2.1 遥感(RS) 全球定位系统(GPS)
谢谢观看！
乞 力 马 扎 罗 的 积 雪
美 国 国 防 部 五 角 大 楼
9.11事件前后的纽约
台 风 卫 星 云 图
中国大陆的卫星地形图
上海市区上空的卫星图片
４.特点 探测范围大 , 速度快,投入少
遥感－－人的视力的延伸
二、全球定位系统（ＧＰＳ）
1. 概念：利用卫星在全球范围内导航, 定位的系统 2. 组成：空间部分, 地面控制部分, 用户设备部分
我国神舟号飞船
火箭发射 法国 SPOT-4卫星
国际空间站
1.2.1 地理信息技术的概念和应用 遥感和全球定位系统
一、遥感（ＲＳ）
1.RS概念
在航空器上或航天器上利用一定的技术装备, 对地表物体进行远距离的感知。 2.遥感技术过程
3.遥感应用 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、自然灾 害防御监测和规划管理等
GPS组成
பைடு நூலகம்
空间部分
地面监控部分
用户设备－－ＧＰＳ信号机
用户设备
用户设备
手持式GPS定位仪
3.特点
全能性 全球性 全天候 连续性 实时性
GPS功能 定位、导航
我现在在哪里？ 我要去哪里？ 如何去？
GPS应用
GPS应用
GPS应用
军事 测绘：有哪些优势？有哪些具体应用领域？ 交通：关键是导航 救援：关键是定位 农业：什么是精准农业耕作？其优势在哪里？ 娱乐
案例： 长江流域洪涝灾害监测 印尼海啸受灾遥感
飞机遥感图片：b图绿色表示淹没的农田；黑色表示河岸 受淹滩地。（1998.7.27--31）
卫星遥感图片：b图红色表示淹没范围 (1998.8.28)
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水体分析及信息提取功能介绍
• 水体污染的探测 • 水体污染物浓度较大且使水色显著地变黑、变红或变 黄，并与背景水色有较大的差异时； • „ 水体高度富营养化，受到严重的有机污染，浮游生物浓 度高时，与背景水体的差异也可以在近红外波段影像上 被识别； • „ 水体受到热污染，与周围水体有明显温差，也可在热红 外波段影像上被识别；（分析） • „ 水体受到油溢污染时，水体在紫外波段和近红外波段的 反射率明显增高。
几 何 校 正
大 气 校 正
地 面 辐 射 校 正
傅 里 叶 变 换
主 成 分 变 换
缨 帽 变 换
图 像 平 滑
图 像 锐 化
同 态 滤 波
监 督 分 类
非 监 督 分 类
水体分析和信息提取
水 体 界 线 的 确 定
水 温 的 探 测
水 体 污 染 的 探 测
水 体 悬 浮 物 的 探 测
其 （他 水 质 、监 测 ）项 目
亮度温度
MODIS 数据
几何校正裁 剪
地表比辐射率 大气透过率 反照度ຫໍສະໝຸດ 昼夜温差土壤含水量
表现热惯量计算
表现热惯量与实测土 壤含水量关系计算
TM影像水体遥感探测最佳波段组合选择
• 水库容的测定
水位-库容 关系曲线 （模型）
实地观测
建立水库面 积-库容模型
水库库容量
通过TM影像提 取水库面积
水体分析及信息提取功能介绍
• 土壤含水量的测定
• 1.模型选择 目前相对成熟且应用较广的方法有 : 热惯量法 、热红外法 、距平植被指数法 、 植被供水指数法 、作物缺水指数法 、绿度指数法等 。水域的话可以使用热惯量 模型反演土壤含水量 。 一般情况下 ,地表热惯量可以近似表示为地面温度的线性函数 ,所以地表热惯量 可以通过对土壤反照率和日最大最小温度差的测量而获得 。热惯量的近似方程
建立遥感反演数据集
悬浮物浓度遥感反演 统计回归模型
悬浮物浓度遥感反演 神经网络模型
悬浮物浓度垂线分布规律 分析与神经网络模拟
• • • •
遥感反射率与悬浮物浓度相关分析 悬浮泥沙遥感监测敏感波段选择 基于实测光谱的悬浮泥沙遥感统计回归模型 考虑粒径影响的悬浮泥沙浓度遥感反演模式
结果分析与性能比较
水体分析及信息提取功能介绍
水 库 容 的 测 定
土 壤 含 水 量 的 测 定
植 被 含 水 量 的 测 定
BOD COD
水体分析及信息提取功能介绍
• 水体界线的确定
• 在可见光范围内，水体的反射率总体上比较低， 不超过10%，一般为4%～5%，并随着波长的 增加逐渐降低，到0.6μm处约2%～3%，过了 0.75μm，水体几乎成为全吸收体。因此，在近 红外的遥感影像上，清澈的水体呈黑色。为区分 水路界线，确定地面上有无水体覆盖，应选择近 红外波段的影像。
水体分析及信息提取功能介绍
• 水体悬浮物的探测
• 水体中悬浮泥沙光谱反射率具有双峰特种，通常第一反射 峰位置在550-670nm，第二反射峰位置在780-830nm。 当水体中悬浮物质含量增加时，反射率波谱上的反射峰由 短波向长波方向位移，及具有所谓的“红移现象”。随着 水体含沙的增加，反射率增加幅度最大波长与反射率波谱 最大峰值位置基本上是吻合。在含沙量较低时，第一反射 峰值R1高于第二反射峰值R2.，随着S增加，R2.逐渐升 高。当悬浮物质颗粒教细时，随着S的增加，R2.升高的 速度要大于R1升高的速度
水体分析及信息提取功能介绍
• 水温的探测
• 水体的热容量大，在热红外波段有明显特征。白 天，水体将太阳辐射能大量地吸收储存，增温比 陆地快，在遥感影像上表现为热红外辐射低，呈 暗色调；夜间，水温比周围地物温度高，发射辐 射强，在热红外影像上呈高辐射区，为浅色调。 因此，夜间热红外影像可用于寻找泉水，特别是 温泉。根据热红外传感器的温度定标，可在热红 外影像上反演出水体的温度。
遥感系统设计
2015.3.17
系统概述
• 通过本系统的实施，建立遥感图像处理系统，主 要针对的是利用遥感影像来提取水体等的相关信 息，如水质、水量、水体污染等。
遥感系统模块
数据输入 /输出
图像校正 图像处理
图像分类
图像变换
图像滤波
数据格式 PCI PIX TIFF BMP JPEG RAW IMAGE