《遥感原理与应用》教学大纲
Remote Sensing Principle and Application
课程编码：21A43032 学分：2.0 课程类别：专业任选课
计划学时：40 其中讲课：24 实验或实践：0 上机：16
适用专业：水文与水资源工程、地下水科学与工程
推荐教材：梅安新等，《遥感导论》，高等教育出版社，2001
参考书目：1、吕国楷等，《遥感概论》，高等教育出版社，1995
2、胡著智等，《遥感技术与地学应用》，南京大学出版社，1999
3、周成虎等，《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，2003
课程的教学目的与任务
遥感原理与应用课程主要讲授利用各种平台上的传感器获取地理空间信息的原理、方法和技术。本课程的目的是使员工对遥感技术的理论、方法和应用有全面认识。通过本课程的学习，能够使员工进一步了解遥感技术系统，同时通过遥感软件的实际操作，能够注意培养员工的实际动手和应用能力，为从事专业技术工作和进行科学研究打下基础。
课程的基本要求
1、要求员工牢固掌握遥感技术的基本概念和基本原理。
2、遥感掌握一定的实验技能和遥感软件应用能力，运用遥感技术原理、方法解释和解决实际问题的能力。
3、了解遥感技术的前沿动态和发展趋势。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
第一章：绪论 建议学时：2
[教学目的与要求]通过本节教学，使员工了解遥感技术的发展历史及趋势，掌握遥感的概念（广义、狭义），遥感的特点，遥感系统的组成，进而对遥感探测技术有初步了解。
[教学重点与难点] 遥感的概念（广义、狭义），遥感的特点
[授 课 方 法]多媒体教学；利用遥感影像使员工对遥感技术有一个感性的认识
[授 课 内 容]
第一节遥感的基本概念
一、广义的遥感
二、狭义的遥感
第二节遥感系统
一、目标物的电磁波特性
二、信息的获取
三、信息的接受
四、信息的处理
五、信息的应用
第三节遥感的类型
一、按遥感平台分
二、按传感器的探测波段分
三、按工作方式分
四、按遥感的应用领域分
第四节遥感的特点
一、大面积的同步观测
二、时效性
三、数据的综合性和可比性
四、经济性
五、局限性
第五节遥感发展简史
一、无记录的地面遥感阶段（1608-1838）
二、有记录的地面遥感阶段（1839-1857）
三、空中摄影遥感阶段（1858~1956）
四、航天遥感阶段（1957~）
第六节中国遥感事业的发展
第二章：电磁辐射与地物光谱特征 建议学时：6
[教学目的与要求]通过教学，使员工掌握电磁波谱的概念、常用的遥感探测波段及其特点，理解黑体的特点，掌握黑体辐射及辐射定律，进而对电磁波及电磁波谱有初步了解。掌握大气对辐射的吸收、散射、透射作用，大气窗口概念，散射类型，主要的大气窗口；理解大气成分及结构对电磁辐射的影响；了解太阳辐射的特点。掌握地球辐射的分段性特点，几种典型地物反射光谱曲线。
[教学重点与难点] 黑体辐射的概念、特点及辐射定律。大气对辐射的影响，吸收、散射、透射，大气窗口概念，散射类型。地球辐射的特点，几种典型地物反射光谱曲线
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节电磁波谱与电磁辐射
一、电磁波谱
二、电磁辐射的度量
三、黑体辐射
第二节太阳辐射及大气对辐射的影响
一、太阳辐射
二、大气吸收
三、大气散射
四、大气窗口及透射分析
第三节地球的辐射与地物波谱
一、太阳辐射与地表的相互作用
二、地表自身热辐射
三、地物反射波谱特征
四、地物波谱特征的度量
第三章：遥感成像原理与遥感图像特征 建议学时：6
[教学目的与要求]掌握航空遥感平台的特征，航空摄影的类型，掌握瞬时视场角、总视场角的概念，地球同步卫星和太阳同步卫星的特点；理解摄影方式遥感器的基本性质，扫描方式遥感器的工作原理及特点；了解地面遥感平台、航空遥感平台及航天遥感平台的特点。掌握雷达、侧视雷达、合成孔径雷达的工作原理及特点；遥感图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率的概念。了解遥感信息获取与处理的过程。了解航空摄影的优点，航空摄影采用的感光材料的特点。掌握中心投影与垂直投影的区别，投影差的概念、公式及规律，立体像对的概念，航空像片立体观测的条件，正立体、反立体的特点，用立体镜观测的方法。了解像片比例尺的概念及测定方法，用立体镜观察立体像对时应注意的事项。
[教学重点与难点] 环境卫星轨道的类型及特点，摄影方式遥感器的基本性质，扫描方式遥感器的工作原理及特点，瞬时视场角、总视场角的概念。雷达、侧视雷达、合成孔径雷达的工作原理及特点；遥感图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率的概念。航空遥感平台的特征，中心投影与垂直投影的差别，航片的几何特征。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学及实验为辅。
[授 课 内 容]
第一节遥感平台
一、气象卫星系列
二、陆地卫星系列
三、海洋卫星系列
第二节摄影成像
一、摄影机
二、摄影像片的稽核特征
三、摄影胶片的物理特征
第三节扫描成像
一、光/机扫描成像
二、固体自扫描成像
三、高广谱成像光谱扫描
第四节微波遥感与发展
一、微波遥感的特点
二、微波遥感方式和传感器
第五节遥感图像的特征
一、遥感图像的空间分辨率
二、遥感图像的波谱分辨率
三、遥感图像的辐射分辨率
四、遥感图像的时间分辨率
第四章：遥感图像处理 建议学时：12
[教学目的与要求]掌握亮度对比的概念，颜色的三个性质，区别真彩色合成和假彩色合成，数字图像的概念及与光学图像的差别，光学图像向数字图像的转换，数字图像的表示方法，大气影响的粗略校正方法；理解大气影响的定量分析原理；了解简单的光学图像处理方法。掌握几何校正的基本思路及具体步骤、方法及控制点的选取原则，对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等图象增强方法的基本原理及具体应用；了解遥感影像变形的原因。
[教学重点与难点]亮度对比，颜色的性质，区别真彩色合成和假彩色合成，数字图像的概念及与光学图像的差别，光学图像向数字图像的转换，数字图像的表示方法，大气影响的粗略校正方法。几何校正的基本思路及具体步骤、方法及控制点的选取原则，对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等图象增强方法的基本原理及具体应用。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学及实验为辅。
[授 课 内 容]
第一节光学原理与光学处理
一、颜色视觉
二、加色法与减色法
三、光学增强处理
第二节数字图像的校正
一、数字图像
二、辐射校正
三、几何校正
第三节数字图像处理
一、对比度变换
二、空间滤波
三、彩色变换
四、图像运算
五、多光谱变换
第四节多元信息复合
一、遥感信息的复合
二、遥感与非遥感信息的复和
第五章：遥感图像目视解译与制图 建议学时：4
[教学目的与要求]掌握遥感摄影像片的判读标志及解译方法，遥感扫描影像的判读及解译方法；微波影像的判读及解译方法；目视解译方法；理解目视解译的认知过程；了解遥感图像目视解译步骤。
[教学重点与难点]遥感摄影像片的判读标志及解译方法，遥感扫描影像的判读及解译方法；微波影像的判读及解译方法；目视解译方法。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节遥感图像目视解译原理
一、遥感图像目标地物识别特征
二、目视解译的生理与心理基础
三、目视解译的认知过程
第二节遥感图像目视解译基础
一、遥感摄影像片的判读
二、遥感扫描影像的判读
三、微波图像的判读
四、目视解译方法与基本步骤
第三节遥感制图
一、遥感影像地图
二、常规制作遥感影像图
三、计算机辅助遥感制图
第六章：遥感数字图像计算机解译 建议学时：8
[教学目的与要求]掌握监督分类和非监督分类的基本原理与方法，二者的区别；了解图像分类的有关问题，了解遥感图像多种特征抽取的方法，了解遥感图像解译专家系统的组成及功能。
[教学重点与难点]监督分类和非监督分类的基本原理与方法，二者的区别。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学及实验为辅。
[授 课 内 容]
第一节遥感数字图像的性质与特点
一、遥感数字图像
二、遥感数字图像的表示方法
三、航空像片的数字化
第二节遥感数字图像的计算机分类
一、分类原理与基本过程
二、图像分类方法
三、图像分类的有关问题
第三节遥感图像多种特征的抽取
一、地物边界跟踪法
二、形状特征描述与提取
三、地物空间关系特征描述与提取
第四节遥感图像解译专家系统
一、遥感图像解译专家系统的组成
二、图像处理与特征提取子系统
三、遥感图像解译知识获取子系统
四、遥感图像解译专家系统的机理
五、计算机解译的主要技术发展趋势
第七章：遥感应用 建议学时：2
[教学目的与要求]掌握各种地貌类型在遥感影像中的影像特征，影像中岩性的识别，水体的光谱特性，河流、水系的判读；了解简单的地质构造的识别。掌握影响植被光谱特征的因素，几种主要植被群落类型的判读，居民地判读，道路判读；理解植物的光谱特性，了解植被判读的特点，遥感植被解译的应用，遥感信息在城市规划管理中的应用
[教学重点与难点]各种地貌类型在遥感影像中的影像特征，影像中岩性的识别，水体的光谱特性，河流、水系的判读。影响植被光谱特征的因素，几种主要植被群落类型的判读，居民地判读，道路判读
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节地质遥感
一、岩性的识别
二、地质构造的识别
三、构造运动的分析
第二节水体遥感
一、水体的光谱特征
二、水体界限的确定
三、水体悬浮物质的确定
四、水温的确定
五、水体污染的探测
六、水深的探测
第三节植被遥感
一、植物的光谱特征
二、不同植被类型的区分
三、植被生长状况的解译
四、大面积农作物的遥感估产
五、遥感植被解译的应用
第四节土壤遥感
一、土壤的光谱特征
二、土壤类型的确定
第五节高光谱遥感的应用
一、高光谱遥感在地质调查中的应用
二、高光谱遥感在植被研究中的应用
三、高光谱遥感在其他领域中的应用
撰稿人：李晓印 审核人：桑国庆
