遥感数字影像处理

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1、遥感数字影像处理崔海山广州大学地理科学学院地理信息科学系2005.1.20教学目的掌握和了解遥感图像的机理遥感图像的处理方法和过程如何从遥感数据中获取自己所需要的信息本讲从整体上简单介绍了遥感技术的全貌，目的是让同学们对遥感有一个大致的认识。遥感技术的根本目的在于获取目标地物的信息，为了获取这种信息，遥感采用了与传统技术不同的手段、角度、媒介，由此产生了与传统观察方法不同的效果和特点，从而遥感技术得到了广泛的应用。第一讲遥感机理提纲1绪论2遥感物理基础3遥感平台4遥感器及成像原理1绪论1.1遥感的基本概念遥感(Remo

2、teSensing)对地表事物的遥远的感知，泛指一切无接触的远距离的探测。狭义的遥感特指通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。遥感通常是指通过某种遥感器从空中或太空获取地表各类地物信息，并对这些信息进行提取、分析，以此来测量与判定地表目标地物的性质或特性。遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、海洋和地下矿藏中不同成分。地球表层各类地物都具有两种特征，一是空间几何特征，一是物理、化学、生物的属

3、性特征。过去的做法：坐井观天（如气象站观测员利用水银管状温度表观测到的地表温度只能代表几平方米；水文工作者测到的土壤水分含量也只能代表几平方米；农业技术员看到小块农田的产量不可能表达大范围的农业情况；地质勘探者在一个点上采集到的岩石标本无法画出地质岩性分布）局限性：不是万能的。地学遥感的信息源是各种地物的反射电磁波强度纪录，绝大部分应用信息蕴含在这些电磁波信息里。为了提取应用信息，必须进行一个非常重要的步骤——信息转换，必须建立各种应用模型，必须结合地面的辅助信息现在的做法：遥感模型+GIS，可以作出作物产量、森林积蓄

4、量、草场生物量、地表蒸发量、作物耗水量等参数的区域分布及其总量。1.2遥感观测对象及性质地学基础、地学应用和技术科学的交叉学科，高科技产业1.3学科性质1.4特点与优势遥感技术是20世纪70年代起迅速发展起来的一门综合性探测技术。遥感技术发展速度之快与应用广度之宽是始料不及的。仅经过短短30多年的发展，遥感技术已广泛应用于资源与环境调查与监测、军事应用、城市规划等多个领域。究其原因，在于遥感具有客观性、时效性、宏观性与综合性、经济性的特点：天气预报、气候趋势、国土整治、环境监测、农业长势和产量预测、重大灾情评估、植被土

5、壤类型、地质构造等大范围动态信息2遥感物理基础遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1．电磁波一个简单的偶极振子的电路，电流在导线中往复震荡，两端出现正负交替的等量异种电荷，类似电视台的天线，不断向外辐射能量，同时在电路中不断的补充能量，以维持偶极振子的稳定振荡。当电磁振荡进入空间，变化的

6、磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。2.1.2．电磁辐射电磁波电磁场在空间的直接传播称为电磁辐射。1887年德国物理学家赫兹由两个带电小球的火花放电实验，证实了电磁场在空间的直接传播，验证了电磁辐射的存在。装载在遥感平台上的遥感器系统，接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射，经过成像仪器，形成遥感影象。2.1.3．电磁波谱γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中波、长波和超长波等）在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列，构成了电磁波谱。目前遥感技术

7、中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。可见光区间辐射源于原子、分子中的外层电子跃迁。红外辐射则产生于分子的振动和转动能级跃迁。无线电波是由电容、电感组成的振荡回路产生电磁辐射，通过偶极子天线向空间发射。微波由于振荡频率较高，用谐振腔及波导管激励与传输，通过微波天线向空间发射。由于它们的波长或频率不同，不同电磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。2.1.4电磁辐射的传播电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长

8、、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这些变化可能是单一的，也可能是复合的。电磁波可以采用频率、相位、能量、极化等物理参数来描述。电磁波在传播中遵循波的反射，折射，衍射，干涉，吸收，散射等传播规律。2.1.5电磁辐射的测量与度量单位遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中提取的。为了测量从目标地物反射或辐射的电磁波的能量