中科院遥地所定量遥感_第一讲_光学遥感基础80页PPT
合集下载
(定量遥感课件几何光学模型
依次类推，n棵树时，光照点概率为：(1-a/S)n 。
上式可以写为： (1 na / S )n
n
注意到存在极限：
lim (1 x )n
n
n
ex
因此浓密条件下，光照点概率可以写为： ena / S
e 又出现了！
引入单位面积内树木的平均个数 λ，存在 λ = n/S，带入上
式，即得到光照点概率为 e，a 阴影点概率为
。
1 ea
上述式中，a 是树冠在水平地面的投影面积，它与投射方向 Ω(θ, φ)有关，即太阳方向不同，a 也不同，应写为 a(θ, φ)。
布尔模型实际上描述了一个间隙概率 (gap probability)问题，即 在一个离散分布有物体的区域中，要么我们照射（看到）物体 (object)，要么我们照射（看到）间隙 (gap)，我们照射（看到）
KC、KT 、 KG 、 KZ分别为几何光学模型中的四个分量，即 光照树冠、阴影树冠、光照背景、阴影背景在象元中所占面
积比例。
对于照射过程中的间隙概率问题，如果太阳方向为Ω(θi, φi)，
类似地，我们可以得到背景受到光照的概率为
，而
背e景处a(于i,阴i) 影的概率为
1 e 。
a(i,i )
光照背景面积比例KG与阴影背景面积比例KZ
a(θv,φv)
a(θi,φi) O(θi,θv,φ)
设O(θi,θv,φ)为相互重叠的面积，则光照背景的比例为：
K e[a(i,i) a(v,v)O(i,v,)] G
O(θi,θv,φ)与两个方向的天顶角、相对方位角(φ= φi - φv)有关。 其具体表达式与树冠形状有关，而且较为复杂，甚至只能取 得近似解，有兴趣者可以查阅相关资料。
遥感技术基础PPT
一、遥感的概念
（4）按成像波段分类
可见光遥感（Visible Spectral RS）：是指利用可见光波段的大气 窗口进行探测的遥感技术。（记录和探测地物可见光波段 电磁波信息的遥感）。
紫外遥感（Ultraviolet RS） 红外遥感（Infrared RS） 微波遥感（Microwave RS） 多光谱遥感（Multispectral RS）：是指利用多通道遥感器（如多
（3）按平台高度分类 地面遥感（Ground RS）：是指平台距地面150米以下的 遥感。 航空遥感（Air RS）：又称机载遥感，是指在飞机（飞 艇或热气球）飞行高度上对地球 表面的遥感。 航天遥感（Space RS）：又称星载遥感，是指从人造卫 星轨道高度上对地球表面的遥感 （也包括卫星、航天飞机、宇宙 飞船、航天空间站等）。
一、遥感的概念
1、定义
遥感，从字面上理解，其意思为“遥远的感知”，通 常认为是在不接触物体的情况下，对物体进行探测，来感 知它的属性情况，包括它的几何属性和物理属性。也有这 样一种理解，“遥”是空间概念，“感”是信息系统，遥 感技术是指一种非接触的测量和识别技术。所以，人眼看 到远处的物体，就是一种生物遥感，伽利略用自制的望远 镜观测星空，普通照相机照相，都属于遥感的范畴。但自 从1962年密执安大学讨论会后，“遥感”主要就指利用 航空航天技术宏观的研究地球、综合评价地球环境、进行 资源调查与开发及管理的一种特定技术。
一、遥感的概念
2、遥感分类
（1）按遥感对象分类 （2）按应用空间尺度分类 （3）按遥感平台分类 （4）按成像波段分类 （5）按传感器接收信号的来源和方式分类 （6）按应用专业分类
一、遥感的概念
（1）按遥感对象分类 宇宙遥感：遥感的对象是宇宙中的天体和其它物质的遥感。 地球遥感：是对地球和地球上的事物的遥感。
中科院,遥感课件及资料
微波波段微波遥感概述微波遥感的特点（相对于光学遥感）Ø全天候、全天时的强大观测能力Ø对植被有一定程度的穿透性Ø对地表具有一定的穿透性微波辐射对云的透射率微波辐射对雨的透射率微波遥感受气象条件影响很小，具有全天候工作能力微波遥感概述§微波遥感的特点Ø2.微波辐射对植被具有一定的穿透性ü波长较长的微波辐射穿透植被的能力比较强ü观测角越小，穿透能力相对越强ü微波在植被层中的透射能力还与植被类型、含水量、植被空间密度等有关微波遥感概述微波遥感的特点Ø3.微波辐射对地表具有一定的穿透性ü体现在微波对固体的不透明的地表也一定的穿透能力22Wurzburg-Riese 雷达站，法国诺曼底23雷达波发射与回波一个雷达脉冲的传播过程(图中指示着时间点1~17时的波前位置)回波信号机载飞机发射的雷达脉冲树的回波房屋的回波房屋的回波树的回波高能量的输出脉冲时间脉冲能量§雷达与侧视雷达最早事十年代开用感。
28是斜距在地球的大地水准面上的投影重采样等处理真实孔径雷达§斜距与地距雷达图像: 斜距均匀采样方式与地距均匀采样方式的比较真实孔径雷达真实孔径雷达的距离向分辨率α雷达到目标的线(LOS)为雷达视线的达视线的冲宽度，分辨率，Δt = t 人们可能更加关心地距分辨率r GR ，§真实孔径雷达的方位向分辨率LHL H R r a ⋅===θλλθβcos )(cos L 为雷达天线真实孔径雷达§真实孔径雷达的分辨单元面积Ø综合两个方向的分辨率，元面积：Hr λ合成孔径雷达§合成孔径的观点Ø记住一个结果：合成向分辨率ra= l/2，l为Ø合成孔径雷达的方位长成正比，要获得高合成孔径雷达§SLAR与SAR的几何分辨率比较真实孔径雷达斜距分辨率2τCØ顶底位移和图像叠掩SAR 图像中的叠掩效应Ø前向压缩和雷达阴影SAR 图像中的前向压缩SAR 图像中的雷达阴影53合成孔径雷达雷达影像的立体量测同光学遥感一样，雷达影像固相对高差产生的像差可以用来体测量，得出地表高程§雷达的极化(Polarization)合成孔径雷达§雷达的极化(Polarization)HH极化HV极化VV极化这是德国南部某地区C波段不同极化方式的雷达图像。
中科院遥地所定量遥感_第一讲_光学遥感基础
1.1 方向性反射光谱的定义与测量
(3) 方向－半球反射率波谱：入射能量照明方式为平行直射光，没有
或可以忽略散射光；波谱测定仪器测定的半球空间的平均反射能量。利用 积分球原理测定的物体反射率波谱就是方向－半球反射率波谱。
Lu (i , i ) 0 E (i , i )
2
Reflectance (%)
2003-07-19
Reflectance (%)
20 15 10 5 0 350 R01-G R01-H R01-Z
20 15 10 5 0
01漫 01-G 01-H 01-Z
850
1350 1850 Wavelength (nm) 2003-07-28
2350
350 40 35 30 25 20 15 10 5 0 350
第一讲 光学遥感概述与基础
第1节 光学遥感与反射率 第2节 典型光学成像系统 第3节 遥感数据资源 第4节 光学遥感瓶颈问题与挑战
刘良云
2014年4月1日
第一节 光学遥感与反射率
Wave model of electromagnetic Radiation
Q1：电磁波作为横波，与纵波相比，什么信息在遥感中能够发掘？
L( r , r ) (i , i , r ,r ) E (i , i )
dLT ( r , r , ) BRDF( i , i , r , r , ) dE( i , i , )
1.1 方向性反射光谱的定义与测量
(2)半球－方向反射率波谱：入射能量在半球空间内分布，波谱测定仪
L
E
由于测定方式的差异，反射率波谱又可以根据入射能量的照明方式及反射能 量测定方式给定如下4种定义：
遥感的物理基础简PPT课件
❖ 地球自身热辐射近似300K的黑体辐射，能量集中在 6.0um以上的波段。（热红外）
BACK
第32页/共83页
地球辐射的特性
地球辐射的分段特性
❖ 在0.3～2.5um波段（主要在可见光和近红外波段）， 地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽 略 。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳 的短波辐射对地表进行探测和成像。
❖ 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐 射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段 的透射率也各不相同。
❖ 电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的， 透射率较高的波段称为大气窗口。（对地遥感要用 的部分）
第24页/共83页
大气窗口主要光谱波段
大气窗口
波段
透射率/% 应用举例
紫外可见光 近红外
❖ 地球辐射：地球表面和大气电磁辐射的总称。 ❖ 地球辐射是被动遥感中传递地物信息的载体。 ❖ 装载在航天航空平台上的遥感器，接受来自地球辐
射携带的地物信息，经过处理形成遥感影像。
第31页/共83页
被动遥感的辐射源
❖ 太阳辐射近似6000K的黑体辐射，能量集中在0.3～ 2.5um波段之间。（可见光和近红外）
瑞利散射：d <<λ 米氏散射：d ≈λ 非选择性散射：d >>λ
第18页/共83页
❖ 瑞利散射：由于气体分子的尺度远小于光波的波长时 发生的散射，属小颗粒散射。
❖ 小颗粒散射的特征： （1）散射光强度与波长4次方成反比，由此可以解释 天空为什么呈蓝色。 （2）如果入射光的为自然光，散射光的相函数为（1 ＋cos2Q)。 （3）当Q取0或180°时，散射光的偏振度为0。 （4）当Q取90°时，散射光的偏振度为1（线偏振）， 其它角度为部分偏振光。
BACK
第32页/共83页
地球辐射的特性
地球辐射的分段特性
❖ 在0.3～2.5um波段（主要在可见光和近红外波段）， 地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽 略 。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳 的短波辐射对地表进行探测和成像。
❖ 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐 射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段 的透射率也各不相同。
❖ 电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的， 透射率较高的波段称为大气窗口。（对地遥感要用 的部分）
第24页/共83页
大气窗口主要光谱波段
大气窗口
波段
透射率/% 应用举例
紫外可见光 近红外
❖ 地球辐射：地球表面和大气电磁辐射的总称。 ❖ 地球辐射是被动遥感中传递地物信息的载体。 ❖ 装载在航天航空平台上的遥感器，接受来自地球辐
射携带的地物信息，经过处理形成遥感影像。
第31页/共83页
被动遥感的辐射源
❖ 太阳辐射近似6000K的黑体辐射，能量集中在0.3～ 2.5um波段之间。（可见光和近红外）
瑞利散射：d <<λ 米氏散射：d ≈λ 非选择性散射：d >>λ
第18页/共83页
❖ 瑞利散射：由于气体分子的尺度远小于光波的波长时 发生的散射，属小颗粒散射。
❖ 小颗粒散射的特征： （1）散射光强度与波长4次方成反比，由此可以解释 天空为什么呈蓝色。 （2）如果入射光的为自然光，散射光的相函数为（1 ＋cos2Q)。 （3）当Q取0或180°时，散射光的偏振度为0。 （4）当Q取90°时，散射光的偏振度为1（线偏振）， 其它角度为部分偏振光。
《遥感基本知识》课件
详细描述
遥感技术通过卫星或飞机搭载的传感 器收集地面环境数据，如空气质量指 数、水质参数等，为环境保护部门提 供实时、大范围的环境监测信息。
城市规划
总结词
遥感技术为城市规划提供空间信 息和地理数据支持。
详细描述
在城市规划过程中，遥感数据可 以用于分析城市空间布局、土地 利用变化、城市扩张等方面，为 城市规划决策提供科学依据。
农业管理
总结词
遥感技术有助于农业生产的监测和管理。
详细描述
遥感技术能够实时监测作物生长状况、土壤湿度、病虫害等，为农业生产提供 科学指导，提高农业生产效率和产量。
地质调查
总结词
遥感技术在地质调查中发挥重要作用，可进行矿产资源调查 和地质灾害预警。
详细描述
通过遥感技术获取的地质信息，可以分析矿产分布、地质构 造等信息，同时对地质灾害如滑坡、泥石流等进行预警，减 少灾害损失。
图像分类与识别
监督分类
基于训练样本对遥感图像进行 分类，如支持向量机、决策树
等算法。
非监督分类
利用聚类算法对遥感图像进行 分类，无需预先确定类别。
面ห้องสมุดไป่ตู้对象分类
将遥感图像中的对象作为基本 单元进行分类，具有更高的分 类精度和稳定性。
目标识别
利用计算机视觉技术对遥感图 像中的特定目标进行识别和检
测，如建筑物、车辆等。
04
遥感技术的发展趋势
高光谱遥感
总结词
高光谱遥感技术利用了大量的光谱信息，能够更精确地识别和分类地物，提高了 遥感数据的分辨率和准确性。
详细描述
高光谱遥感技术通过获取地物在不同光谱波段的反射和辐射信息，能够识别出更 多的地物特征和属性。这种技术能够提供更丰富的地物信息，有助于更好地理解 地球表面的生态系统和环境变化。
遥感技术通过卫星或飞机搭载的传感 器收集地面环境数据，如空气质量指 数、水质参数等，为环境保护部门提 供实时、大范围的环境监测信息。
城市规划
总结词
遥感技术为城市规划提供空间信 息和地理数据支持。
详细描述
在城市规划过程中，遥感数据可 以用于分析城市空间布局、土地 利用变化、城市扩张等方面，为 城市规划决策提供科学依据。
农业管理
总结词
遥感技术有助于农业生产的监测和管理。
详细描述
遥感技术能够实时监测作物生长状况、土壤湿度、病虫害等，为农业生产提供 科学指导，提高农业生产效率和产量。
地质调查
总结词
遥感技术在地质调查中发挥重要作用，可进行矿产资源调查 和地质灾害预警。
详细描述
通过遥感技术获取的地质信息，可以分析矿产分布、地质构 造等信息，同时对地质灾害如滑坡、泥石流等进行预警，减 少灾害损失。
图像分类与识别
监督分类
基于训练样本对遥感图像进行 分类，如支持向量机、决策树
等算法。
非监督分类
利用聚类算法对遥感图像进行 分类，无需预先确定类别。
面ห้องสมุดไป่ตู้对象分类
将遥感图像中的对象作为基本 单元进行分类，具有更高的分 类精度和稳定性。
目标识别
利用计算机视觉技术对遥感图 像中的特定目标进行识别和检
测，如建筑物、车辆等。
04
遥感技术的发展趋势
高光谱遥感
总结词
高光谱遥感技术利用了大量的光谱信息，能够更精确地识别和分类地物，提高了 遥感数据的分辨率和准确性。
详细描述
高光谱遥感技术通过获取地物在不同光谱波段的反射和辐射信息，能够识别出更 多的地物特征和属性。这种技术能够提供更丰富的地物信息，有助于更好地理解 地球表面的生态系统和环境变化。
遥感技术基础01PPT课件
处理； 3. 学生应自觉遵守国家、学校、学院的有关考试的规章
制度。
2020/11/12
5
第一讲：遥感技术概述
内容简介
一、遥感的基本概念； 二、遥感的基本过程； 三、遥感的特点； 四、遥感的分类 五、遥感技术的发展。
2020/11/12
6
第一讲：遥感技术概述
一、遥感的基本概念
定义：遥感是指非接触的，远距离的探测技术（广义）。 一般指运用传感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探 测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的 理论、方法和应用的科学技术 （狭义）。
2020/11/12
时间 14:00 ～ 15:35 14:00 ～ 15:35 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05
地点 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312
教学内容 遥感技术概述 电磁波谱与遥感 遥感数据特性 遥感数字图像处理 遥感图像的校正（I） 遥感图像的校正（II） 遥感图像的增强（I） 遥感图像的增强（II） 遥感图像的分类（I） 遥感图像的分类（II） 遥感图像人工判读 遥感技术应用
遥感技术基础
学年学期：2010-2011学年第一学期
班 级：地理081-3班 教 师：李 玉
2020/11/12
1
课程规划
一、教学目的
1. 使学生牢固掌握遥感的基本概念以及遥感的基础知识； 2. 理解遥感数据的结构； 3. 了解遥感数据处理的基本过程、关键技术及其方法； 4. 了解遥感技术的不同领域里的应用；
制度。
2020/11/12
5
第一讲：遥感技术概述
内容简介
一、遥感的基本概念； 二、遥感的基本过程； 三、遥感的特点； 四、遥感的分类 五、遥感技术的发展。
2020/11/12
6
第一讲：遥感技术概述
一、遥感的基本概念
定义：遥感是指非接触的，远距离的探测技术（广义）。 一般指运用传感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探 测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的 理论、方法和应用的科学技术 （狭义）。
2020/11/12
时间 14:00 ～ 15:35 14:00 ～ 15:35 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05 13:30 ~ 15:05
地点 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312 博雅楼415 博雅楼312
教学内容 遥感技术概述 电磁波谱与遥感 遥感数据特性 遥感数字图像处理 遥感图像的校正（I） 遥感图像的校正（II） 遥感图像的增强（I） 遥感图像的增强（II） 遥感图像的分类（I） 遥感图像的分类（II） 遥感图像人工判读 遥感技术应用
遥感技术基础
学年学期：2010-2011学年第一学期
班 级：地理081-3班 教 师：李 玉
2020/11/12
1
课程规划
一、教学目的
1. 使学生牢固掌握遥感的基本概念以及遥感的基础知识； 2. 理解遥感数据的结构； 3. 了解遥感数据处理的基本过程、关键技术及其方法； 4. 了解遥感技术的不同领域里的应用；
遥感基本知识PPT课件
10.4～12.6
波段名称 绿色 红色 近红外 近红外 热红外
分辨率（m） 79 79 79 79 240
MSS波段和波长范围
MSS采集地面数据
专题制图仪(TM)
TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的 一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器 的接收灵敏度。
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 假彩色(false color)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予RGB三元色，并 不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，称为假 彩色图像，假彩色图像是为了使一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor—
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1
波长
0.5-0.59 绿色
分辨率 20米
XS2 XS3 全色
0.61-0.68 红色
0.79-0.89 近红外
0.51-0.73微米
20米 20米 10米
• ETM+——Enhance Thematic Mapper Plus增强型专题制图仪 8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨率为15m，
其余波段的分辨率均为30m
Landsat(陆地）卫星简介
Landsat (陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星
发射 时间
覆盖 周期 波段数
1978年退役 1982年退役
1983年退役 1983年退役
在役服务
LandSat6
波段名称 绿色 红色 近红外 近红外 热红外
分辨率（m） 79 79 79 79 240
MSS波段和波长范围
MSS采集地面数据
专题制图仪(TM)
TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的 一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器 的接收灵敏度。
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 假彩色(false color)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予RGB三元色，并 不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，称为假 彩色图像，假彩色图像是为了使一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor—
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1
波长
0.5-0.59 绿色
分辨率 20米
XS2 XS3 全色
0.61-0.68 红色
0.79-0.89 近红外
0.51-0.73微米
20米 20米 10米
• ETM+——Enhance Thematic Mapper Plus增强型专题制图仪 8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨率为15m，
其余波段的分辨率均为30m
Landsat(陆地）卫星简介
Landsat (陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星
发射 时间
覆盖 周期 波段数
1978年退役 1982年退役
1983年退役 1983年退役
在役服务
LandSat6