《遥感原理与应用》孙家抦.pdf

《遥感原理与应用》孙家抦　本书系统介绍了电磁波遥感的基本理论、遥感数据获取和遥感图像处理与分析的最新技术，以及遥感技术在各个领域中的应用。本书是高等学校测绘工程专业的核心教材，可供遥感及相关专业的学生使用，也可供遥感科研和生产人员参考。武漢邮市區的目新端来!图91武汉市彩色卫星影像图 GROVE MOUNTAINS都像联取月1912/ CHINARE国考察成图自期18重WTUSM汉测科技学AMCE中国南测给研党图9-2南极 Grove山地彩色卫尾影像图 1④年8月H1早晨6时前1998年8月1目晚8后图911SAR与TM合影像图像1月6日|6时中国气表来王星气中心士小机制作图39-12200)年4月6日卫星影像显示发生在北京的沙生 图9-13黑龙江大兴安岭森林火灾过火范围(a)TM影像(获取目期:19%年1用15日)/ L睡eLandslid(b)5TO影像(获取日期:2000年5月41图925西藏易或藏布大滑坡 图9-20岁布治TM7.4.1合成的假彩色影像(蓝黑色为盐岩洼地,状的“年轮”结构很清楚图9-27罗布泊密度分割影像(红色区钾含量78。绿色区5蓝色(5%) e>nt图95楚占都一纪南城假彩色卫影像图9-52明十陵部分陵园航空彩色像片 前言遥感是在不直接接触的情况下,对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技木。貞体地讲,是指在高空和外层空间的各种平台上:运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据,通过传输,交换和处理,提取有用的信忘,实现研究地物空间形状、位置、性质变化及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。1858年世界上笫一张航空像片获得后,出现的航片判读技术是现代遥感技术的雏形,由于技术上的限制,在整整一个世纪中,一直发展十分缓慢,仅仅是在航片几何处理上有很大的突破航空摄影测量的理论和光学机械模拟测图仪器发展到比较完善的地步。1956年世界上第一颗人造地球卫星发射成功,遥感技术的发展创造了新的条件,科学家对随后发射的卫星上回收的成千上万张地球照片进行分析,注意到卫星摄影拍摄范围大,速度快,成本低,在短期内能重复观测,有利于监测地表的动态变化。并发现了许多在地面或近炬离内无法看到的宏观自然现象。在这同时传感器技术长足发,出现了多光谱扫描仪、热红外传感器和雷达成像仪等,使得获取信息所利用的电磁波谱的波长范面人大扩展,显示信息的能力增强,一些传感器的工作能力达到全日时、全天侯,并且获取图像的方式更适应现代数据传输和处理的要求。计算机技术的发展和应用,使海量卫星图像数据的处理、贮存和检索快速而有效,尤其在图像的玉缩、变换复原、增强和信息提取方面更显示了它的优越性。这样就大大突破了原先航片目视判读的狭隘性,“遥感"( Remote Sensing)这一更加广义和恰当的新名词,很自然地在20世纪60年代出现。美国在“双子星座”( Gemini)“天空实验室"( Skylab)和“爾云”( Nimbus)等卫星和宇宙飞船上进行遥感试验的基础上,1972年7月23日发射了第一颗地球资源卫星(ERTS-1),后改称陆地卫星( Larsen),星上载有MSs多光谱扫描仪和RBv多光谱电视摄像仪两种传感器系统,空间分辩率80m,星一颗遥感专用卫星,五年多发送下来的大量地表图像经各国科学家分析和应用,得到了大量成果,可称为遥感技术发展的第一个里程碑。1982年美国发射的陆地卫星4号( landel4)上装载纲TM专题制图仪,将光谱段从MSs4个波段增加到7个波段,空间分辨率提高到30m。1986年法国发射的Spot卫星上装载的HRⅴ线阵列推扫式成像仪将空间分辨率提高到10m,被称为第二代遥感卫星。目前已发展到第三代遥感卫星1 konos卫星上遥感传感器空间分辨率达到1m,快鸟( Quick bird)卫星达到0.61m。逼感技术的发展不仅仅表现在传感器空间分辨率的提高上,其他各个方面发展也|分快,遥感平台由遥感卫星,宇笛飞船,航天飞机有一定时间间隔的短中期观测,发展为以国际空间站为主的多平台、多层面、长期的功态观测。还计划发射小卫星群,获取任意时相的卫星影像,以适应不同遥感监测项百的要求。遥感传感器的光谱探测能力也在急速提高,成像光谱仪的出现能探出到地物在某些狭窄波区光谱射特性的差别,目前已在运行的有36个波段的MoDS成像光谱仪,未来成像光谱仪的波段个数将达到394个波段,每个波段的波长区河窄 到5mm。在立体成像方面,由邻轨立体观测发展到同轨立体观测,使立体影像能在很时间内获得,并且几何关系相对简单,处理更方便,恻视雷达立体成像和相干雷达( INSAR)的出现,使立体测量方法更多样化同时实现全天候作业。遥感图像处理硬件系统也从光学处娌设备全面转向数宇处理系统,内外存容量的迅速扩大,处理速度急速增加,使处理海量遥感数据成为现实,网绪的出现将使数据实时传输和窝时处理成为现实。遥感图像处理软件系统更是不断翻新,从开始的人机对话操作方式(ARⅠES120等),发展到视窗式( ERDAS,PCI,ENⅥ等},未来将向智能化方向发展。另一个特点是与Gs集成,代表性的是 ERDAS与ARC/NO的集成。感软件的组件化也是一个发展方向,遥感软件的网络化,实现遥感软件和数据资源的共享和实时传输大量多种分鈔率遥感影像形成了影像金字塔,再上高光谱、多时相利立体观测影像,出现海量数据,使影像的检索和处理发生困难,建立遥感影像数据库系统已迫在眉睫。目前,遥感影像数据的研究是以影像金字塔为主体的无缝数据库,影像数据库涉及到影像糾正、数据压缩和数据变换等理论和方法,还产生了“数据挖据”(或矩识发现)之类的新的理论和方法。为了能将海量遥慼数据中的所需信息富集在少数几个行征上,又形成了多源遥感影像融合(指多种传感器、多分辨率、多波段、多时相问)的理论和方法在遥感图像识别和分类方面,开始大量使用统计模式识别,狞来出现∫结构模式识别、模糊分类、神经元网络分类,半自劲人机交互分类和遥感图像识别的专家系统。但在遥感图像识别和分类中尚有许多不确定性因素需作深人研究在遥感的应用方面有大量成果,有些领域有突破性进展,总的看来是从定性分析走向定量分析,如从作物类型的识别到作物估产。另外是从宏观分析到微观分析,从农业生产的宏观分枥如大面积干旱探猢到精细农业,即用遥感方法揩导和实施作物的技术管理措旌。未来要建立的数字地球是对真实地球及其相关现象数字化描述的一个虚拟地球。遥感技术将为数字地球提供动态的高分辨率、高光谱影像,用遥感影像生成的三维数字地面模型〔DEM),以及地物和环境的名种属性数据等些数字地球中最基础的数据。随着遥感技术日新月异的发展,尤其在许多领域里的应用有新的突破的情况下,原的教材已不适应现在的本科教学。在这次的教材编写中,我们突出当今遥感的新成就,注人新内容,如遥感平台积新型伡慼器方面,介绍了空间站、小卫星、高空间分辨率传慼器( IKONOS等)、高光传感器(MODs成像光谱仪等)相干雷达( INSAR)等;在处理方法方面编人了多源遥感影像融合、数宇影像镶嵌、辐射校准处理、白动分类中的新方法以及新的遥感图像处理软硬件和3s集成系统等;其在遥感技术应用一章中,编人了许多国内外有重大影响的遥感成果,如遥感探测南极陨石遥感监测1998年长江特大洪水沙尘暴、臭氧空洞、山体滑坡、大兴安岭森林火灾、南极冰川流速以及遥感方法快速修测和吏新地形图等等。对于一些曾使用过一段时间的、陈旧的光学处理方法和过时的图像处理系统等被淘汰的技术不再编人本书。本书叮用作遥感及框关专业本科教材和攻读硕十研究生的专业参考教材,还可以作为从事遥感教学、科研和生产的指导书。教材以讲解遥感的基木理论成熟的已商品化的和普遍使用的遥感技术和方法为主,同时具体介绍遥感在各个领域中的应用实例,帮勁学生掌握实际技能。书屮还引导学生关注遥感新技术和发展趋势紧跟国际上遥感发展的步伐本书共分九章,寨章“电磁波遥感物理基础”由管玉娟编写;第2章“遥感平台及运行特和第3章“遥感传感器及其成像原理”由倪玲编写;第4章“遥感图像数字处理的基础知识”和第8章”遜感图像自动识别分类