【遥感科学】遥感科学绪论

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第一章 绪论

本系列适用于梅安新老师的遥感导论复习，也可以作为遥感领域的快速入门文章

一、遥感的基本概念

啥子是遥感？借用童庆禧院士的理解，那就是欲穷千里目，更上一层楼，遥感可以看做人的眼睛或者感知的延伸，举个栗子，小明拿天文望远镜看星星，这算遥感；小花用手机拍照，这也算遥感。

遥感并不是脱离我们生活的所谓的高大上的东西，它存在于我们生活的方方面面

广义的遥感

• 广义上的遥感，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测。

⭐️ 狭义的遥感

• 狭义上的遥感，是应用探测仪器，不与目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析解释物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。

遥感，即遥远(Remote)的感知(Sense)，是一种远距离无接触观测物体的技术，目前主要依托于GIS学科之下，未来有望单独成为一门新的一级学科

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二、遥感系统的组成

遥感系统可以类比于物理上的力，经典物理中，一个力是由施力对象产生，并对受力对象产生影响，人们要做的，就是分析这个力的信息。

诶，遥感系统也脱离不了这个模式~一个遥感系统，根本目的是从地物上获取有用的信息，那要怎么获取，如何获取？目前来说，主要是通过主动或是被动手段，获得地物的电磁波谱(spectrum)等信息，并对这些信息进行包装处理，输出到实际应用上。

呐呐呐，所以一个完整的遥感系统是由是信息源、信息接收器、信息处理器构成，具体细分，可以分成五个部分：

1️⃣ 信息源

• 任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。
• 目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波谱性质，它是遥感探测的依据(目前一般认为是电子跃迁产生的能量导致物体产生不同的光谱特性)。

2️⃣ 信息的获取

传感器	遥感平台
相当于人类的"眼睛"，是接收、记录目标电磁波谱特征的仪器	旁边那家伙的“坐
------	主要有地面、空中、空间平台三种类型

3️⃣ 信息的接收

• 数字时代：电子设备
• 死去的回忆：经典胶片

4️⃣ 信息的处理

经典处理手段
信息恢复
辐射校正
卫星姿态校正
几何校正
投影变换

5️⃣ 信息的应用

遥感的应用还是很多的啦，要不然空天院为啥是三所合一呢 这里就不具体展开讲了，只能说前景广阔，懂得都懂

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三、遥感的类型

1️⃣ 按照遥感平台分类

类型	描述
地面遥感	传感器在地面平台
航空遥感	—
航天遥感	—
航宇遥感	—

注意这个递进：空-->天-->宇，空指的一般是平流层之下，天一般就是平流层、地球轨道这种，宇一般是宇宙飞船啦，不过当前对宇的研究还是囿于经费和难度没有普及

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2️⃣ 按传感器探测波段

根据波速公式$V=\lambda f$ 可知，波长$\lambda$和频率$f$ 成反比，因而电磁波谱的x轴的反向就是频谱。

我们一般研究的，也就是可见光、红外和微波这几个波段，前面的$\gamma$ 射线啥的已经脱离目前遥感研究的粒度啦。

为啥可见光前是紫外线呢？都说是七种颜色，无论是红橙黄绿青蓝紫，还是红橙黄绿蓝靛紫，红和紫都是离得最远的两个，这是由于他们的波长不同而导致的~紫色往后叫做紫外，红色往后叫做红外，是不是很合理

红外实际上又可以分为近红外、中红外、远红外和极远红外，当然还可以再细分，那就是：

1. 近红外
   1. 狭义近红外
   2. 短波红外
2. 中红外
3. 远红外
   1. 热红外
   2. 狭义远红外
4. 极远红外

当然这都是后话，红外之后就是无线电波的范畴了，从微波到长波，甚至超长波，我们研究的重点则是微波波段。微波的波长较长，受到瑞利散射的影响较小，在面对云层的水分子的时候表现出的性质要优于可见光，因而微波经常被用来做海洋遥感。

言归正传，按照传感器波段分类，可以分为：

类型	描述
紫外遥感	$0.05-0.38\mu m$
可见光遥感	$0.38-0.76\mu m$
红外遥感	$0.76-1000\mu m$
微波遥感	$1mm-1m$
多波段遥感	可见光和红外波段再进行划分(比如热红外，短波红外)
多光谱遥感	利用具有两个以上波谱通道的传感器对地物进行同步成像
高光谱遥感	高光谱分辨率遥感是用很窄而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术

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3️⃣ 按工作方式划分

❓ 辐射手段

主动遥感	被动遥感
探测器主动发射电磁波并接收经目标反射的后向散射信号	被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物自身发射和反射自然辐射源的能量

❓ 是否成像

成像遥感	非成像遥感
获取的辐射信号可转化为数字或者模拟图像	获取的信号不能形成图像

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四、遥感的特点

遥感系统的特点大致可以分为以下五个部分，分别是从信息获取、信息处理、经济价值进行分析

1️⃣大面积同步观测

遥感探测不受地形限制，平台越高，视角越广，那么可以同步探测到的地面范围也就越大，越容易发现地球上一些目标地物的空间分布规律。

2️⃣时效性

遥感可以在短时间内对同一地区进行重复探测，具有很高的观测时效性

3️⃣数据的综合性和可比性

1. 遥感探测获得的电磁波谱特性综合反映了地表上许多自然、人文信息
2. 由于传感器和信息记录都可以向下兼容，使得遥感数据具有可比性

4️⃣经济型

相较于传统方法，遥感探测是一种非常廉价的手段(跑野外累死人！)，可以大大节省人力物力财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益~

5️⃣局限性

• 目前我们主要用的谱段是可见光、红外和微波，还有很多谱段没有开发
• 许多谱段对于地物的某些特征还不能准确反映，需要配合遥感以外的手段

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五、遥感发展简史

看看就好…

阶段	时间
无记录的地面遥感	1608~1838
有记录的地面遥感	1839~1857
空中摄影遥感	1858~1956
航天遥感	1957~now

重要节点

• 1608年，汉斯·李波尔塞制造了世界第一架望远镜
• 1839年，达盖尔和尼普斯第一次成功拍摄照片
• 1858年，G.F.陶纳乔用气球拍摄了巴黎的鸟瞰相片
• 1957年，苏联第一颗人造卫星发射成功
• 1970年4月24日，中国第一颗人造卫星东方红一号发射成功，这意味着中国继苏美法日后第五个自行研制和发射人造卫星的国家(424也在2016年被定为中国航天日)
• 1986年我国建成了遥感卫星地面站

遥感发展主要方面

1️⃣ 平台方面

往航空、航天、航宇发展，不同高度、用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多角度、多周期的遥感观测平台。

2️⃣ 传感器方面

• 传感器波段范围不断延伸，从单一谱段向多谱段发展
• 多种探测技术的集成日趋成熟

3️⃣ 信息处理方面

这个涉及到了计算机领域的发展，因为遥感数据的处理一般也就是信号处理和图像处理，图像处理的话，一般依托于图像处理算法和软件，包括深度学习之类的各种方法。

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展，不同高度、用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多角度、多周期的遥感观测平台。

2️⃣ 传感器方面

• 传感器波段范围不断延伸，从单一谱段向多谱段发展
• 多种探测技术的集成日趋成熟

3️⃣ 信息处理方面

这个涉及到了计算机领域的发展，因为遥感数据的处理一般也就是信号处理和图像处理，图像处理的话，一般依托于图像处理算法和软件，包括深度学习之类的各种方法。

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