遙感原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

遙感原理與應(yīng)用共分為五篇十四章。第一篇遙感基礎(chǔ)（第一、二章），介紹遙感概念、遙感系統(tǒng)、遙感監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)、遙感發(fā)展簡(jiǎn)史、電磁波與電磁輻射、地物的光譜特性、大氣對(duì)遙感監(jiān)測(cè)的影響等；第二篇遙感數(shù)據(jù)獲?。ǖ谌?、四章），介紹遙感平臺(tái)的種類、衛(wèi)星的軌道、主要遙感衛(wèi)星、傳感器概念、攝影類型的傳感器、掃描方式的傳感器、雷達(dá)成像儀等；第三篇遙感圖像處理與解譯（第五、六、七、八章），介紹數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)格式、數(shù)字圖像特征、輻射校正、幾何糾正、遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)、遙感圖像融合、遙感圖像的目視解譯原理、遙感圖像的解譯標(biāo)志、遙感圖像目視解譯方法與過(guò)程、不同類型遙感影像目視解譯、遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類、非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類、分類后處理和誤差分析、影響圖像分類的有關(guān)因素等；第四篇遙感技術(shù)應(yīng)用（第九、十、十一章），介紹植被遙感原理、植被遙感監(jiān)測(cè)、植被遙感應(yīng)用實(shí)例、土地利用/土地覆蓋遙感研究方法、土地利用/土地覆蓋變化信息提取技術(shù)、水體遙感原理、水體遙感應(yīng)用、地質(zhì)遙感、災(zāi)害遙感、全球變化遙感等；第五篇遙感技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐（第十三、十四章），介紹了“3S”技術(shù)的綜合應(yīng)用、中學(xué)地理中的遙感技術(shù)、中學(xué)遙感探究型學(xué)習(xí)、利用遙感技術(shù)進(jìn)行土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、火災(zāi)與水災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)的綜合實(shí)驗(yàn)等。
本教材可以作為高等院校地理、資源、環(huán)境、農(nóng)林、地理信息技術(shù)等相關(guān)專業(yè)本科生教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域研究生、教師科研教學(xué)參考書。

作者簡(jiǎn)介

沙晉明、張安定、王金亮、夏麗華、陳文惠

書籍目錄

序前言第一篇 遙感基礎(chǔ)第一章 概述第一節(jié) 遙感簡(jiǎn)介第二節(jié) 遙感技術(shù)系統(tǒng)一、遙感信息獲取二、遙感信息傳輸三、遙感信息處理應(yīng)用第三節(jié) 遙感學(xué)科體系第四節(jié) 遙感監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)第五節(jié) 遙感發(fā)展簡(jiǎn)史一、遙感大事記二、遙感發(fā)展趨勢(shì)第六節(jié) 中國(guó)遙感的發(fā)展一、早期航空遙感二、衛(wèi)星遙感的發(fā)展第二章 遙感物理基礎(chǔ)第一節(jié) 電磁波與電磁輻射一、電磁波及其特性二、電磁波譜與遙感監(jiān)測(cè)三、電磁輻射源第二節(jié) 地物的波譜特性一、地物的反射波譜特性與地物反射波譜曲線二、地物的發(fā)射波譜特性與地物發(fā)射波譜曲線第三節(jié) 大氣對(duì)遙感監(jiān)測(cè)的影響一、大氣成分與結(jié)構(gòu)二、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響三、大氣窗口第二篇 遙感數(shù)據(jù)獲取第三章 遙感平臺(tái)第一節(jié) 遙感平臺(tái)的種類一、地面平臺(tái)二、航空平臺(tái)三、航天平臺(tái)第二節(jié) 衛(wèi)星的軌道一、衛(wèi)星在空間中的位置和姿態(tài)二、衛(wèi)星軌道的種類第三節(jié) 主要遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介一、陸地衛(wèi)星二、氣象衛(wèi)星三、海洋衛(wèi)星第四章 傳感器第一節(jié) 傳感器概述一、傳感器的分類二、傳感器的組成第二節(jié) 攝影類型的傳感器一、單鏡頭框幅式攝影機(jī)二、縫隙式攝影機(jī)三、全景攝影機(jī)四、多光譜攝影機(jī)第三節(jié) 掃描方式的傳感器一、光機(jī)掃描儀二、CCD固體自掃描儀三、成像光譜儀第四節(jié) 雷達(dá)成像儀一、真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)二、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)第三篇 遙感圖像處理與解譯第五章 遙感數(shù)據(jù)傳輸與遙感圖像特征第一節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)格式一、數(shù)據(jù)傳輸二、數(shù)據(jù)格式第二節(jié) 圖像特征一、光學(xué)圖像特征二、數(shù)字圖像特征第六章 遙感圖像處理第一節(jié) 遙感圖像基礎(chǔ)一、彩色圖像特征二、彩色增強(qiáng)第二節(jié) 輻射校正一、輻射誤差產(chǎn)生的原因二、輻射定標(biāo)三、大氣校正四、太陽(yáng)高度和地形校正第三節(jié) 幾何糾正一、幾何畸變產(chǎn)生的原因二、多項(xiàng)式糾正第四節(jié) 遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)一、輻射增強(qiáng)二、空間增強(qiáng)三、多光譜增強(qiáng)四、圖像融合五、圖像融合實(shí)踐第七章 遙感圖像的目視解譯第一節(jié) 遙感圖像的目視解譯原理一、遙感圖像的目視解譯原理二、遙感圖像的目視解譯影響因素第二節(jié) 遙感圖像的解譯標(biāo)志一、遙感圖像目標(biāo)地物特征二、遙感圖像的目視解譯標(biāo)志第三節(jié) 遙感圖像的目視解譯方法與過(guò)程一、遙感圖像的認(rèn)知過(guò)程二、遙感影像目視解譯方法三、目視解譯的基本程序與步驟第四節(jié) 不同類型遙感影像目視解譯一、單波譜遙感圖像的解譯二、多波譜遙感圖像的解譯三、熱紅外圖像的解譯四、微波遙感圖像的解譯第八章 遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類第一節(jié) 遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類一、遙感數(shù)字圖像二、遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類三、與遙感圖像目視解譯的關(guān)系四、計(jì)算機(jī)分類的一般過(guò)程第二節(jié) 非監(jiān)督分類一、非監(jiān)督分類的過(guò)程二、非監(jiān)督分類的方法第三節(jié) 監(jiān)督分類一、監(jiān)督分類的過(guò)程二、監(jiān)督分類的方法第四節(jié) 非監(jiān)督分類與監(jiān)督分類方法比較一、非監(jiān)督分類與監(jiān)督分類方法的比較二、非監(jiān)督分類與監(jiān)督分類方法的結(jié)合第五節(jié) 分類后處理和誤差分析一、分類后處理二、精度評(píng)價(jià)第六節(jié) 其他分類方法一、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類二、模糊分類三、混合像元的分解處理第七節(jié) 影響圖像分類的有關(guān)因素一、未能充分利用遙感圖像的多種信息二、提高遙感圖像分類精度受到限制三、提高計(jì)算機(jī)分類效果的策略第四篇 遙感技術(shù)應(yīng)用第九章 植被遙感第一節(jié) 植被遙感原理一、植被光譜特征二、植被影像特征三、植被指數(shù)第二節(jié) 植被遙感應(yīng)用簡(jiǎn)介一、植物類型區(qū)分二、植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)三、生物物理參量反演和產(chǎn)量估算第十章 土地遙感第一節(jié) 土地利用/土地覆蓋的遙感監(jiān)測(cè)一、遙感數(shù)據(jù)的選擇二、遙感圖像預(yù)處理三、土地利用/土地覆蓋分類系統(tǒng)的選擇四、土地利用/土地覆蓋分類判讀標(biāo)志建立五、土地利用/土地覆蓋分類方法六、分類精度的評(píng)價(jià)第二節(jié) 土地利用/土地覆蓋變化信息提取一、變化信息的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)二、變化區(qū)域的提取三、變化類型的確定第十一章 水體遙感第一節(jié) 水體遙感原理第二節(jié) 水體遙感應(yīng)用一、水體邊界確定二、水體懸浮物質(zhì)的確定三、水深探測(cè)四、水溫探測(cè)五、水污染探測(cè)第十二章 其他遙感應(yīng)用第一節(jié) 地質(zhì)遙感一、遙感地質(zhì)解譯二、遙感地質(zhì)應(yīng)用第二節(jié) 災(zāi)害遙感一、災(zāi)害遙感原理二、災(zāi)害遙感應(yīng)用第三節(jié) 全球變化遙感一、全球變化遙感原理二、全球變化遙感應(yīng)用第五篇 遙感技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐第十三章 遙感技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用第一節(jié) 遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)一、遙感技術(shù)的重要作用二、遙感和地理信息系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用三、遙感和全球定位系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用第二節(jié) 遙感技術(shù)在中學(xué)“地理信息教學(xué)”中的核心作用第三節(jié) 中學(xué)遙感探究型學(xué)習(xí)第十四章 中學(xué)遙感技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第一節(jié) 土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一、實(shí)習(xí)目的二、基本原理與方法三、實(shí)習(xí)步驟第二節(jié) 森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理與材料設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析第三節(jié) 洪水監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理與材料設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

第一篇 遙感基礎(chǔ)第一章 概述本章導(dǎo)讀本章介紹了遙感的基本概念、遙感的定義、遙感系統(tǒng)及特點(diǎn)、遙感的學(xué)科體系、遙感的發(fā)展簡(jiǎn)史及今后的發(fā)展趨勢(shì)，并初步介紹了遙感特性及其廣闊的應(yīng)用前景。希望通過(guò)綜合的介紹使學(xué)生對(duì)遙感有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生在遙感方面的興趣，為之后內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定好的基礎(chǔ)。遙感（remote sensing）是一門集中了衛(wèi)星技術(shù)、電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)以及地球科學(xué)等多種學(xué)科，利用航天、航空探測(cè)器對(duì)陸地、海洋、大氣、環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與測(cè)繪的綜合性很強(qiáng)的新型探測(cè)技術(shù)。1960年TIROS1氣象衛(wèi)星發(fā)射至今的50年時(shí)間里，遙感技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了根本的變化，主要表現(xiàn)在遙感平臺(tái)、傳感器、遙感的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域等方面。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的探索和嘗試，遙感技術(shù)已經(jīng)在實(shí)用化的方向上邁出堅(jiān)實(shí)的一步，在地球系統(tǒng)科學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)以及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、水文、城市與區(qū)域開發(fā)、海洋、氣象、測(cè)繪等科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重大領(lǐng)域，發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。第一節(jié) 遙感簡(jiǎn)介遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的，以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)的一門新興技術(shù)。遙感從以飛機(jī)為主要探測(cè)平臺(tái)的航空遙感逐漸發(fā)展到以人造衛(wèi)星為主要平臺(tái)的航天遙感。1972年，美國(guó)發(fā)射的第一顆陸地資源衛(wèi)星標(biāo)志著航天遙感時(shí)代的開始。經(jīng)過(guò)幾十年的迅速發(fā)展，遙感技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于資源環(huán)境、氣候氣象、地質(zhì)地理等眾多領(lǐng)域，成為一門實(shí)用、先進(jìn)的空間探測(cè)技術(shù)。遙感源于英語(yǔ)“remote sensing”，翻譯為“遙遠(yuǎn)的感知”，因此習(xí)慣稱之為遙感（RS）。遙感是利用傳感器在空中探測(cè)地球表面物體的電磁性質(zhì)，根據(jù)不同物體對(duì)波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)，識(shí)別各類地物大小、形狀、狀態(tài)等特性，遙遠(yuǎn)地感知事物。即利用飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的傳感器收集地物電磁信息，對(duì)獲取的信息，經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀進(jìn)而識(shí)別地物。遙感的定義有廣義和狹義兩種。廣義的“遙感”指各種非接觸的、遠(yuǎn)距離的探測(cè)技術(shù)，即不直接接觸物體本身，在遠(yuǎn)處通過(guò)傳感器探測(cè)和接收來(lái)自目標(biāo)物體的電磁信息（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波、地震波等信息），經(jīng)過(guò)信息的傳輸及其處理分析，識(shí)別物體的屬性及其分布等特征的技術(shù)。狹義的“遙感”指從遠(yuǎn)處、高空，乃至外層空間的平臺(tái)上，利用可見光、紅外、微波等，通過(guò)攝影、掃描等各種方式，獲取來(lái)自地球表層各類地物的電磁波信息，對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，從而識(shí)別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的綜合技術(shù)。遙感的研究?jī)?nèi)容隨應(yīng)用領(lǐng)域及其所研究對(duì)象的差別而顯得復(fù)雜多樣，但它們都是通過(guò)電磁波來(lái)識(shí)別和分析地表的目標(biāo)及現(xiàn)象的。遙感技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)際上就是利用了物體的電磁波特征。地面上的一切物體（地學(xué)現(xiàn)象）只要其溫度不低于絕對(duì)零度，就能夠反射、輻射和吸收電磁波。對(duì)哪個(gè)波長(zhǎng)范圍的電磁波最敏感以及能反射、輻射和吸收到怎樣的程度，則由該物體的物理和化學(xué)特性決定，即一切物體（地學(xué)現(xiàn)象）隨其環(huán)境條件的不同，而具有不同反射或輻射電磁波的特性。任何物體（地學(xué)現(xiàn)象）都可以通過(guò)電磁波特性進(jìn)行表達(dá)，包括地物光譜測(cè)試、地物特性與電磁波特性之間的關(guān)系，這些可為遙感影像與地物（地學(xué)現(xiàn)象）定量分析提供基礎(chǔ)。目前，遙感已成為一個(gè)從地面到空中，乃至空間，從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析、應(yīng)用，對(duì)地球進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)測(cè)的多層次、多方位、多領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)體系，成為獲取地球資源環(huán)境狀況的重要信息手段，并且隨著科技發(fā)展，遙感技術(shù)將跨入一個(gè)快速、及時(shí)提供多種對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的新階段，在空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率等方面將極大地提高。隨著空間技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）和全球定位系統(tǒng)技術(shù)（globalpositioning system，GPS）的發(fā)展及相互滲透，遙感的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛（圖1 1）。一、遙感信息獲?。ㄒ唬┑匚镫姶判畔⒌匚镫姶挪ㄗV信息是整個(gè)遙感技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。不同的物體，其反射、吸收或輻射電磁波的規(guī)律是不同的；同一種類的物體，在不同的自然狀態(tài)下表現(xiàn)出的規(guī)律也是不同的，稱為物體的波譜特性。地物遙感試驗(yàn)在整個(gè)遙感過(guò)程中起著基礎(chǔ)性的作用，遙感試驗(yàn)提供了地物的光譜特性，可以依此選擇傳感器的類型和成像波段；遙感探測(cè)以及圖像處理時(shí)，又需要遙感試驗(yàn)提供各種校正所需的有關(guān)信息和數(shù)據(jù)。此外，遙感試驗(yàn)還可為判讀應(yīng)用提供基礎(chǔ)。如果事先掌握了各種物體的波譜特性，只要將傳感器探測(cè)到的不同電磁波的波譜信息與標(biāo)準(zhǔn)波譜相比較，即可區(qū)別出物體的種類、程度等。同時(shí)，也可為傳感器波長(zhǎng)的確定提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。（二）遙感平臺(tái)及傳感器遙感信息獲取是遙感技術(shù)系統(tǒng)的中心工作，通過(guò)傳感器可以實(shí)現(xiàn)信息獲取。遙感平臺(tái)以及傳感器是確保遙感信息獲取的物質(zhì)保證。遙感平臺(tái)（platform for remote sensing）是裝載傳感器進(jìn)行遙感探測(cè)的運(yùn)載工具，如飛機(jī)、衛(wèi)星、飛船等。按其飛行高度的不同可分為近地平臺(tái)、航空平臺(tái)和航天平臺(tái)。不同平臺(tái)各有其特點(diǎn)和用途，依據(jù)需要可單獨(dú)使用，也可配合啟用，組成多層次立體觀測(cè)系統(tǒng)。傳感器（sensor）是遙感技術(shù)中的核心組成部分，是收集和記錄地物電磁輻射能量信息的裝置，如光學(xué)攝影機(jī)、多光譜掃描儀等，是獲取遙感信息的關(guān)鍵設(shè)備。它搭載在遙感平臺(tái)上，在飛行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)地進(jìn)行掃描成像，獲得地球的遙感信息。傳感器的性能決定了遙感的監(jiān)測(cè)識(shí)別能力，傳感器的性能包括傳感器對(duì)電磁波波段的響應(yīng)能力（如探測(cè)靈敏度和波譜分辨率）、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物電磁波信息量的大小和可靠程度等。目前使用廣泛的傳感器為：美國(guó)的陸地衛(wèi)星系列（Landsat）、法國(guó)的斯波特衛(wèi)星系列（SPOT）、印度的遙感衛(wèi)星系列（IRS）、加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星（Radarsat）和中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS）等。二、遙感信息傳輸傳感器把地物反射或發(fā)射的電磁波記錄在膠卷或磁帶上，所記錄的電磁波信息經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)傳送到衛(wèi)星地面接收站。地面站接收衛(wèi)星傳輸回來(lái)的數(shù)字信號(hào)，并記錄在磁介質(zhì)上。這一階段實(shí)現(xiàn)了將衛(wèi)星的影像數(shù)據(jù)（電磁波數(shù)據(jù)）傳送到地面，但此時(shí)還是較原始的數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行信息恢復(fù)、輻射校正、投影變換等處理才能分發(fā)給用戶使用。三、遙感信息處理應(yīng)用遙感信息應(yīng)用是遙感的最終目的。遙感信息處理是通過(guò)多種技術(shù)方法對(duì)探測(cè)獲得的信息進(jìn)行綜合處理分析，并提取出各種社會(huì)資源環(huán)境信息。此外，地面站還可以針對(duì)用戶的特殊需求提供特別的數(shù)據(jù)處理。例如，各種校正（輻射校正、幾何校正等）處理、各種增強(qiáng)處理等使所獲遙感圖像更清晰，便于識(shí)別和判讀以及提取信息。根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)要求，各專業(yè)人員應(yīng)用專業(yè)知識(shí)，選擇適宜的遙感信息，從中提取出本專業(yè)的信息。行業(yè)背景不同，對(duì)信息的要求不同，或區(qū)域性的或微觀局部的，或圖形信息或圖像信息。在專業(yè)的圖像處理軟件支持下，可進(jìn)行圖像融合、增強(qiáng)、濾波，再輔以地理信息數(shù)據(jù)或其他非遙感數(shù)據(jù)，最后分類得出所需要的信息或提取出其中的關(guān)鍵信息，從而為決策服務(wù)。遙感可應(yīng)用服務(wù)的具體部門有：農(nóng)業(yè)部、國(guó)家林業(yè)局、國(guó)土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、民政部、水利部、國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部、交通運(yùn)輸部、鐵道部、公安部、國(guó)家能源局、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)氣象局、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司、國(guó)家海洋局、國(guó)家測(cè)繪地理信息局、中煤能源集團(tuán)有限公司、國(guó)家文物局等。第三節(jié) 遙感學(xué)科體系遙感是技術(shù)服務(wù)型學(xué)科，首先，它依賴其他學(xué)科和技術(shù)為其提供學(xué)科理論技術(shù)支持；其次，它又可為其他研究應(yīng)用提供技術(shù)支撐服務(wù)，通過(guò)互為基礎(chǔ)的鑲嵌式關(guān)系形成了現(xiàn)代對(duì)地觀測(cè)技術(shù)。遙感科學(xué)與技術(shù)涉及的一級(jí)學(xué)科有地理學(xué)、測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、資源科學(xué)等；二級(jí)學(xué)科有地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)、大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程、攝影測(cè)量與遙感，以及地質(zhì)資源與地質(zhì)工程中的地球探測(cè)與信息技術(shù)等。因此，遙感科學(xué)與技術(shù)是一門由衛(wèi)星技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科交叉滲透、互為支持的新興交叉學(xué)科。遙感的理論和技術(shù)借鑒、引用了很多其他學(xué)科的原理技術(shù)，使其具有科學(xué)性、技術(shù)性、應(yīng)用性、服務(wù)性；另外，遙感的應(yīng)用服務(wù)已深入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境、生產(chǎn)生活、國(guó)防安全等各個(gè)方面。其具體學(xué)科框架如圖1 3所示。1.遙感的數(shù)理支撐學(xué)科層（基礎(chǔ)層）包括物理機(jī)理及傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)、空間飛行測(cè)控技術(shù)，是遙感信息獲取、處理、提取的物理和數(shù)學(xué)原理，也是本學(xué)科的理論基礎(chǔ)。2.學(xué)科核心技術(shù)包括遙感、地理信息系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)，相當(dāng)于基礎(chǔ)層的延伸，匯集了物理、數(shù)學(xué)、地學(xué)等理論，將只具有物理意義的信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有豐富地學(xué)意義的圖形、圖像和數(shù)字。它依靠多學(xué)科理論提取出有意義的信息。3.遙感的應(yīng)用支撐學(xué)科層（應(yīng)用層）包括資源環(huán)境生態(tài)學(xué)科、地圖測(cè)繪監(jiān)測(cè)學(xué)科、經(jīng)濟(jì)政務(wù)區(qū)域管理，主要是對(duì)形成的空間資源環(huán)境數(shù)據(jù)在具體管理研究中的應(yīng)用。應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)遙感服務(wù)社會(huì)的關(guān)鍵，只有全面地掌握了這些知識(shí)技能才能不斷拓展遙感的應(yīng)用面、逐步擴(kuò)展遙感技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域，發(fā)展出諸多的遙感應(yīng)用方向。本學(xué)科體系體現(xiàn)了探索地物波譜形成物理機(jī)制與電磁信息傳輸理論，建立了地物（事件）波譜與遙感數(shù)據(jù)的關(guān)系模型，解決了信息獲取信息反演不確定問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了定量反演地物（事件），之后在圖像處理技術(shù)、圖像增強(qiáng)技術(shù)、制圖技術(shù)的支持下，獲得資源環(huán)境的空間數(shù)量質(zhì)量分布數(shù)據(jù)影像的整個(gè)技術(shù)流程。在這個(gè)體系里面依靠傳感器的電磁物理機(jī)制，記錄資源環(huán)境社會(huì)現(xiàn)狀，通過(guò)核心技術(shù)層實(shí)現(xiàn)了具有準(zhǔn)確定位和資源環(huán)境信息特征的圖形、圖像，最后將數(shù)值數(shù)據(jù)傳遞給相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域。遙感技術(shù)學(xué)科培養(yǎng)具備遙感和資源環(huán)境的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，掌握地物電磁波譜分析技術(shù)、遙感數(shù)據(jù)處理、信息提取的專門人才，他們能夠在城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、電力、交通、軍事、地質(zhì)、測(cè)繪、環(huán)境、海洋等涵蓋資源環(huán)境領(lǐng)域的各個(gè)部門從事監(jiān)測(cè)研究、進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)和系統(tǒng)集成建設(shè)與開發(fā)以及有關(guān)空間信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，甚至研制遙感電子設(shè)備與系統(tǒng)。第四節(jié) 遙感監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)1.監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍大，受條件限制少?gòu)娘w機(jī)或人造地球衛(wèi)星上獲取的航空像片或衛(wèi)星圖像，比地面上觀察監(jiān)測(cè)的范圍大得多，且不受地形地貌的影響。在地球上有很多地方，自然地理?xiàng)l件極為惡劣，難以實(shí)施地面調(diào)查，如荒漠、沼澤、崇山峻嶺等。遙感技術(shù)可以不受地面條件的限制，方便及時(shí)地獲取多種寶貴的資源環(huán)境信息，為人們研究地面各種自然、社會(huì)現(xiàn)象及其分布規(guī)律提供客觀真實(shí)的信息。航空像片可提供不同比例尺的地面連續(xù)景觀像片，圖像清晰逼真，信息豐富。一張比例尺為1∶20000的23cm×23cm的航空像片，可展示出地面21km2范圍的地面景觀實(shí)況。連續(xù)的像片可鑲嵌成更大的像片圖，以便總觀全區(qū)進(jìn)行分析和研究。衛(wèi)星圖像的觀測(cè)范圍更大，一幅美國(guó)陸地衛(wèi)星TM圖像可反映出34225km2（即185km×185km）的景觀實(shí)況。500多景影像就可拼接成全國(guó)衛(wèi)星影像圖。中分辨率成像光譜儀（MODIS），掃描寬度達(dá)2300km，一顆衛(wèi)星每天覆蓋全球觀測(cè)兩次。2.多尺度動(dòng)態(tài)重復(fù)獲取數(shù)據(jù)目前遙感已經(jīng)可以獲取的遙感信息具有厘米到千米的多種尺度，如62cm、1m、5m、10m、20m、30m、60m、120m、150m、180m、250m、500m、1000m、8000m等多種空間分辨率；重訪周期從半天、1天到40～50天不等。這樣從空間到時(shí)間上都能有效地覆蓋，在獲取資源環(huán)境空間和時(shí)間信息方面構(gòu)成很好的互補(bǔ)關(guān)系，從而定期地提供各種分辨率的遙感影像，滿足多種用途、多時(shí)間段的資源環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。3.電磁信息豐富，信息表達(dá)形式多樣，獲取信息的手段多，信息量大遙感技術(shù)所應(yīng)用的波段從紫外線、可見光、紅外線、遠(yuǎn)紅外線、微波到激光等涵蓋了主要的電磁波。不同傳感器光譜分辨率不同，形成了豐富的電磁信息。電磁信息的記錄可以成像，也可不成像；可以是直接數(shù)據(jù)形式，也可以是像片形式，還可以是影像方式?？傊?，遙感獲取信息的波段多，信息量巨大。針對(duì)不同的工作目的，可選用不同波段信息來(lái)提取相應(yīng)的地面信息。此外，還可以利用特殊波段對(duì)物體的穿透性，獲取地物內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，如微波還可以進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)。遙感技術(shù)獲取的信息量極大，包含了豐富的資源環(huán)境信息。例如，Landsat衛(wèi)星的TM圖像，一幅覆蓋185km×185km地面面積、像元空間分辨率為30m，其數(shù)據(jù)量約為6000×6000＝36Mb。若將6個(gè)波段全部輸入計(jì)算機(jī)，其數(shù)據(jù)量為36Mb×6＝216Mb，大大超過(guò)了傳統(tǒng)方法所獲取的信息量。所以，遙感技術(shù)為研究各種宏觀現(xiàn)象及其相互關(guān)系，諸如區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和全球環(huán)境等問(wèn)題，提供了便捷的條件。4.獲取信息的速度快，周期短，重現(xiàn)性好衛(wèi)星遙感影像具有視點(diǎn)高、視域廣、數(shù)據(jù)采集快、重復(fù)周期短、連續(xù)觀察的特點(diǎn)，能適時(shí)獲取所經(jīng)區(qū)域的各種自然現(xiàn)象，便于更新資料，通過(guò)分析新老兩種資料的變化，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這是實(shí)地測(cè)量和航空攝影測(cè)量所無(wú)法比擬的。例如，陸地衛(wèi)星Landsat，每16～18天可覆蓋地球一遍；MODIS氣象衛(wèi)星每天能收到兩個(gè)時(shí)相的圖像；NOAA氣象衛(wèi)星每30分鐘獲得同一地區(qū)的圖像。遙感周期性地重復(fù)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行掃描觀測(cè)的能力，有助于利用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)地球上事物的動(dòng)態(tài)變化，研究自然界的變化規(guī)律。尤其是在監(jiān)視氣象、洪澇災(zāi)害、資源環(huán)境乃至軍事目標(biāo)等方面，遙感顯得必不可少。5.數(shù)據(jù)可滿足多用途監(jiān)測(cè)，可比性強(qiáng)由于遙感的探測(cè)波段、成像方式、數(shù)據(jù)記錄等均可以按要求獲取，使其獲取的數(shù)據(jù)具有同一性或相似性，這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上相同，具有一致性，具有很強(qiáng)的可比性。遙感數(shù)據(jù)真實(shí)地再現(xiàn)了地球上許多自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，客觀地反映了地球上各種事物的存在形式及數(shù)量，很好地體現(xiàn)了地形地貌、土地覆被、森林覆被、城市建筑物等地物的特征，全面綜合地反映了地理事物之間的相互關(guān)系，可滿足多用途監(jiān)測(cè)的需求。6.效益高，精度高，提高工作效率遙感能使工作進(jìn)度加快，效率提高。用遙感技術(shù)進(jìn)行土地資源調(diào)查、地形圖測(cè)繪、地質(zhì)以及自然災(zāi)害等監(jiān)測(cè)具有精度高、速度快、成本低的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的技術(shù)方法相比，遙感技術(shù)是一項(xiàng)投入相對(duì)較小、綜合效益較大的技術(shù)。全國(guó)第二次土地普查運(yùn)用遙感技術(shù)在較短時(shí)間內(nèi)獲取了全國(guó)土地資源總量及其分布情況，并利用遙感技術(shù)對(duì)每年的土地變更進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這在以往是無(wú)法想象的。近兩年，我國(guó)自然地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給國(guó)家?guī)?lái)了重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。我們不能抑制災(zāi)害的發(fā)生，但是，可以利用遙感技術(shù)對(duì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)災(zāi)害損失進(jìn)行評(píng)估，對(duì)救援進(jìn)行指導(dǎo)，從而降低災(zāi)害所帶來(lái)的損失，提高救援效率。此外，利用遙感技術(shù)還能察覺(jué)到人眼難以發(fā)現(xiàn)的變化，如農(nóng)作物、森林，因受病蟲害會(huì)使植物某部分內(nèi)部組織發(fā)生變化，光譜反射處于不正常狀態(tài)，衛(wèi)星圖能夠反映出此異常信息，遙感專家可以根據(jù)這些異常信息，診斷出病蟲害，及時(shí)提出治理措施。總之，遙感調(diào)查具有傳統(tǒng)的調(diào)查方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。衛(wèi)星遙感在土地資源、森林資源、地質(zhì)礦產(chǎn)資源、水利資源調(diào)查和農(nóng)作物估產(chǎn)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。遙感獲取的數(shù)字化資料，可直接導(dǎo)入用戶的計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，這大大提高了資源環(huán)境管理的水平。第五節(jié)遙感發(fā)展簡(jiǎn)史一、遙感大事記1960年美國(guó)學(xué)者EvelynPruitt為了比較全面地概括探測(cè)目標(biāo)的技術(shù)和方法，把以攝影方式和非攝影方式獲得被探測(cè)目標(biāo)的圖像或數(shù)據(jù)的技術(shù)稱為“遙感”，首次提出了“遙感”這一科學(xué)術(shù)語(yǔ)；1962年在美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)召開的國(guó)際環(huán)境科學(xué)遙感討論會(huì)上，這一名詞被正式通過(guò)，標(biāo)志著遙感這門新學(xué)科的形成。但是，在“遙感”一詞出現(xiàn)以前，就已產(chǎn)生了遙感技術(shù)。發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了1608～1879年的遙感萌芽階段、1880～1956年的攝影遙感階段、1857～1989年的航天遙感階段和1990年開始的現(xiàn)代遙感四個(gè)階段（表1 1）。二、遙感發(fā)展趨勢(shì)遙感技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)是：提高遙感器的分辨率和綜合利用信息的能力，研制先進(jìn)的遙感器、信息傳輸和處理設(shè)備以增強(qiáng)遙感系統(tǒng)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)遙感系統(tǒng)全天候工作和實(shí)時(shí)獲取信息。

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