【遥感科学】第一章 遥感科学的发展
第一章 遥感科学的发展🌐
一、遥感的起源与发展✈️
1️⃣ 得益于战争，遥感技术得到了大力的发展
2️⃣ 上世纪60年代，国际上第一次将遥感技术作为一项科学技术门类以来，其理论逐渐发展，不断完善，在军事、资环调查、环境与灾害监测方面展现了巨大的优势。
3️⃣ 目前，世界各国向空间发射6000多颗卫星，其中1/3是遥感卫星。
1962年，第一届国际环境遥感大会在美国密歇根大学召开，遥感Remote sening一词正式被提出
1957年苏联发射第一颗人造卫星
1958年美国发射人造卫星
1959年美国启动科罗纳卫星侦查计划
1960年美国发射第一颗气象卫星
1970年中国发射第一颗东方红卫星
二、遥感的基本概念
遥感的定义
1️⃣ 广义上的遥感
泛指一切不接触物体而进行的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测。
2️⃣ 狭义上的遥感
利用传感器记录目标的电磁波特征，通过对数据的处理、综合分析，揭示物体的特征及其变化规律的综合性探测技术
他是以电磁波与地面物质相互作用为基础，来探测、分析和研究地球资源与环境，并揭示相关要素的空间分布特征与时空变化规律的一门新兴科学。
遥：远距离，非接触
感：通过某种仪器进行探测并感知被测量物体的形状、大小、状态、特征等
遥感的特点
- 面状信息获取、覆盖范围大
- 时效性强
- 连续性
- 多维信息
- 生动、形象、直观
- 经济实惠
电磁波谱
将电磁波按波长(或频率)从小到大(从大到小)排列起来，就是电磁波谱。
自变量是 $\lambda $ （波长），而因变量是 , 反射率，或者说信息量。
值得注意下，所谓的波段一直指的都是一个范围，表示光子能量的范围，例如我们的红光波段、蓝光波段、绿光波段 。
谱 一个物理量随另一个物理量的变化情况(反射率在波长下的变化)
遥感的基本物理基础
任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的特性，物体与电磁波的相互作用，形成了物体的电磁波特性，这是遥感探测物体的基础、依据。不同类型的地物具有不同的波谱特征，这也是遥感识别地物的基础。
遥感得到的数据一般是不同波长下的反射波谱曲线。
而反射率曲线，一般受到尺度、纯度视场大小、环境条件、方向角度等因素的影响。
当电磁波与地物发生作用时，会导致选择性的反射，不同地物呈现出不同的特征。因而可以通过遥感数据反演地物。
地表接收能量也会导致升温，从而发射热辐射，被传感器接收后，就成了热红外遥感。
传感器接收后，会将信息量转化为图像上的灰度值。
波段
一定的电磁波范围。(如TM波段1的波段范围是0.45 ~ 0.52μm，波段2是0.53~0.61μm等)
波段与通道🍌
对传感器而言，波段与通道是等价的。
对图像处理而言，我们是将波段放到通道中对图像进行渲染。
全色图像
全色图像也是黑白的，指的是可见光到近红外波谱范围里头，传感器获取的一个宽波谱图像。
彩色合成
将在红绿蓝波段获取的单波段图像分别赋予红色、绿色和蓝色，并将3个图像叠加到一起，称为彩色图像。
假彩色合成
合成图像时，所用的波段的光谱段和赋予的相应通道不相一致，合成出来的图像的颜色与实际地物颜色不一致。
定标
输入输出模式映射，或者说，就是将输出数据的范围映射到一个统一的区间，以方便多数据操作。
地面遥感
航空遥感
航天遥感
地面遥感是基础，而航空航天遥感一般用来反演地面地物，而其验证一般也依托于地面遥感。
航空遥感也可以作为地面与航天遥感的中间商。
遥感的分类
按工作方式
主动遥感 由传感器主动发射电磁波并接受目标反射的回波信号，如(SAR<微波>,激光雷达LIDAR<可见光波>)
被动遥感 传感器自身不发射电磁波，被动接收目标对自然辐射源的反射能量或其自身发射的能量。
成像遥感 传感器接收的电磁辐射信号可以转换为图像。
非成像遥感 传感器接收的电磁辐射信号不能转换为图像(如微博辐射计、高度计等
按应用领域
资源、环境、农业、林业、地质、城市、灾害、水文、海洋、军事等等
分辨率
空间分辨率 指(未经过重采样的)想冤案所代表的地面范围大小，一般来说是指遥感图像能分辨的地面物体的最小单元。
意义
- 空间分辨率高，划分地物越细，识别地物空间细节能力越强
- 不一定空间分辨率越高越好，地物细节信息太多有时反而会影响主要信息的识别与提取，要根据应用的特定目的选择合适的空间分辨率，不同的研究目标、尺度需要相应的数据。
- 图像的可分辨程度，不完全取决于空间分辨率的具体值，而与目标的形状、大小，以及它与周围物体亮度、结构的相对差异有关，与北京的反差大小有关。
光谱分辨率 指传感器接收目标辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。(单位)
其含义通常包括
- 波长间隔的大小
- 传感器波段数量的多少
- 各波段中心波长位置
意义
光谱分辨率高则光谱信息丰富，可探测出不同地物在光谱上的细微变化，微小差异，提高辨识地物的能力和精度。
时间分辨率 指对同一地点获取遥感数据所需的最小的时间间隔，即重访周期。
时间分辨率的大小，除了主要决定于飞行器的回归周期外，还与遥感探测器、遥感系统的设计等因素直接相关。
意义
用于动态监测、长时间序列分析，利用最合适时相的数据降低识别地物的难度，提高识别地物的精度。
辐射分辨率
指传感器接收波谱信号时能分辨的最小辐射度差，即分辨辐射差异的能力。
辐射分辨率反映探测器的灵敏度，可以通过数据的量化级体现，但不等于量化等级。
早期中国遥感大事件
- 中国遥感的摇篮：云南腾冲航空遥感实验 1978年开展了我国第一次大规模、多学科、综合性遥感应用试验
- 天津-渤海湾城市遥感实验
- 四川二滩水电站能源遥感实验
以上三个被称为我国遥感事业起步的三大战役。
我国第一颗商用卫星：吉林一号卫星(高分辨率遥感卫星)。由2015年10月7日，在酒泉卫星发射中心发射成功，一共有四颗卫星，标志着我国航天遥感领域商业化、产业化发展迈出重要一步。
bilibili视频卫星，央视频号等，都是跟长光卫星合作打造的商用卫星。
高景一号，2016年12月28日，太原发射中心。全色分辨率0.5m，多光谱分辨率2m，到了我国0.5m级商业遥感数据被国外垄断的现状。
四、遥感发展的趋势
1️⃣ 多层次立体观测
- 地面
- 航空
- 航天
2️⃣ 传感器
- 单一多传感器、多平台
3️⃣ 分辨率
- 分辨率不断提高
4️⃣ 全天候、全天时、全谱段
- 可见光/近红外、短波红外、热红外、微波
5️⃣ 静态观测、动态观测
多时相、短周期
6️⃣ 定性、定量
- 从定性到半定量，再到定量
7️⃣ 遥感平台小型化
8️⃣ 多源数据综合应用
北斗卫星导航
1994-2020.6.23历时26年。
