农业遥感课程教学大纲 Remote Sensing in Agriculture 课程编号：1623121 课程类别：专业课 适用专业：农学（农业信息技术） 先修课程：农业信息技术 后续课程：无 总学分：2.5学分其中实验学分：0.5学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解农业遥感的基本理论、基础知识、研究现 状及农业遥感技术发展趋势与应用：了解电磁辐射与电磁波谱的相关知识，学习地物波谱的 测定方法，认识地物光谱反射率的规律，学习绘制地物反射光谱曲线的方法：掌握R$(遥 感)常规仪器和软件的操作方法：理解遥感技术农学机理：掌握遥感图像处理的基本原理和 方法：掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能：掌握光谱数据 处理方法，使学生掌握一定的实验技能，注重培养学生的实际动手和应用能力。 教学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 讲 其 授 验 机论 题 它 计 绪论 4 4 电磁辐射与地物光谱特征 遥感成像原理与遥感图像特征 2 遥感图像处理 4 6 10 遥感图像目视解译与制图 2 2 6 土壤遥感 2 2 7 植被遥感 6 6 12 8 水体遥感 2 2 高光谱遥感的应用 4 4 10 3S技术综合应用 2 第一章绪论 (4学时) 1、教学基本要求 (1)了解遥感发展简史及发展趋势： (2)理解遥感系统的构成： (3)掌握遥感的基本概念、类型、特点及优势： 2、教学基本内容
农业遥感课程教学大纲 Remote Sensing in Agriculture 课程编号：1623121 课程类别：专业课 适用专业：农学（农业信息技术） 先修课程：农业信息技术 后续课程：无 总 学 分：2.5 学分 其中实验学分：0.5 学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解农业遥感的基本理论、基础知识、研究现 状及农业遥感技术发展趋势与应用；了解电磁辐射与电磁波谱的相关知识，学习地物波谱的 测定方法，认识地物光谱反射率的规律，学习绘制地物反射光谱曲线的方法；掌握 RS（遥 感）常规仪器和软件的操作方法；理解遥感技术农学机理；掌握遥感图像处理的基本原理和 方法；掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能；掌握光谱数据 处理方法，使学生掌握一定的实验技能，注重培养学生的实际动手和应用能力。 教学内容与学时安排 序号 章 名 学 时 分 配 讲 授 实 验 上 机 讨 论 习 题 其 它 小 计 1 绪论 4 4 2 电磁辐射与地物光谱特征 4 4 8 3 遥感成像原理与遥感图像特征 2 2 4 遥感图像处理 4 6 10 5 遥感图像目视解译与制图 2 2 6 土壤遥感 2 2 7 植被遥感 6 6 12 8 水体遥感 2 2 9 高光谱遥感的应用 4 4 10 3S 技术综合应用 2 2 第一章 绪论 （4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解遥感发展简史及发展趋势； （2）理解遥感系统的构成； （3）掌握遥感的基本概念、类型、特点及优势。 2、教学基本内容
第一节遥感的基本概念 一、遥感的概念 *广义的遥感：*狭义的遥感：遥测：遥控 二、遥感系统 *目标物的电磁波特性：*信总的获取：信总的接收：杵信总的处理：信息的应用。 三、遥感类型 按遥感平台分：按传感器的探测波段分：按工作方式分：按遥感的应用领域分。 四、遥感的特点 *大面积的同步观测：*时效性：数据的综合性和可比性：经济性：局限性。 第二节遥感的发展 一、发愿阶段 无记录的地面遥感阶段(1608-1838年)：有记录的地面遥感(1839-1857年)：空 中摄影遥感阶段(185 一1956年)：航天遥感阶段(1957一)。 二、中国遥感事业发展 硬件：软件：*逼感学科：研究进展。 第二章地磁辐射与地物光谱特征 (8学时，其中实验4学时)》 1、教学基本要求 (1)了解斯忒藩波尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律及黑体辐射 规律或普朗克公式以及大 气的成份和结构 (2)理解和掌握电磁波谱、辐照度、辐射出射度、朗伯源、绝对黑体、太 阳常数、大气窗口、反射率及反射波谱等基本概念： (3)掌握遥感常用的电磁波段以及植被、水体、岩石和土壤反射波谱的特 征。 2、教学基本内容 第一节电磁波谱与电磁辐射 一、电磁波谱 波：电磁波：*电磁波谱：电磁波性质。 二、电磁辐射的度重 辐射源：*#辐射测量：*辐射能量(W)：*辐射通量(o):辐射通量密度(E)：辐 照度(I):辐射出射度(M):辐射亮度(L):*观测角(0)。 三、黑体辐射 *绝对黑体：*黑体辐射规律（或普朗克公式）。 四、定律 ◆斯忒藩波尔兹曼定律：维恩位移定律：◆基尔霍夫定律：实际物体的辐射。 第二节太阳辐射及大气对辐射的影响
第一节 遥感的基本概念 一、遥感的概念 *广义的遥感；*狭义的遥感；遥测；遥控。 二、遥感系统 *目标物的电磁波特性；*信息的获取；信息的接收；*#信息的处理；信息的应用。 三、遥感类型 按遥感平台分；按传感器的探测波段分；按工作方式分；*按遥感的应用领域分。 四、遥感的特点 *大面积的同步观测；*时效性；数据的综合性和可比性；经济性；局限性。 第二节 遥感的发展 一、发展阶段 无记录的地面遥感阶段（1608－1838 年）；有记录的地面遥感（1839－1857 年）；空 中摄影遥感阶段（1858－1956 年）；航天遥感阶段（1957－）。 二、中国遥感事业发展 硬件；软件；*遥感学科；研究进展。 第二章 地磁辐射与地物光谱特征 （8 学时，其中实验 4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解斯忒藩-波尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律及黑体辐射 规律或普朗克公式以及大气的成份和结构； （2）理解和掌握电磁波谱、辐照度、辐射出射度、朗伯源、绝对黑体、太 阳常数、大气窗口、反射率及反射波谱等基本概念； （3）掌握遥感常用的电磁波段以及植被、水体、岩石和土壤反射波谱的特 征。 2、教学基本内容 第一节 电磁波谱与电磁辐射 一、电磁波谱 波；电磁波；*电磁波谱；电磁波性质。 二、电磁辐射的度量 辐射源；*#辐射测量；*辐射能量（W）；*辐射通量（φ）；辐射通量密度（E）；*辐 照度（I）；辐射出射度（M）；辐射亮度（L）；*观测角（θ）。 三、黑体辐射 *绝对黑体；*黑体辐射规律（或普朗克公式）。 四、定律 *斯忒藩-波尔兹曼定律；*维恩位移定律；*基尔霍夫定律；实际物体的辐射。 第二节 太阳辐射及大气对辐射的影响
一、太阳辐射 大令馆数：太阳光谱：*天顶距或天顶角：*太阳高度 大气层次：*大气成分：大气对辐射的吸收作用。 三、大气散射 散射：◆瑞利散射：*米氏散射；无选择性散射。 四、大气窗口及透射分析 折射现象：大气的反射：大气窗口及其光谱波段：大气透射的定量分析 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 地球辐射的分段特性。 二、地表自身热辐射 +比辐射率 :*发射率：*#波谱特性曲线。 三、地球反射波谱特征 ◆反射太阳辐射：太阳辐射能量：◆植被反射波谱曲线：◆土壤反射波谱曲线：水体反射 波谱曲线：岩石反射波谱曲线。 四、地物波谱特性的测量 *地物光谱测试的作用：地物光谱的测量方法 3、实验内容 实验一、作物光谱测定仪的使用方法(2学时) 实验性质：验证性实验 实验内容：介绍地物光谱测定仪的原理与装置，学习地物光谱测定仪的使用方法以及要注意 的问题，介绍光谱数据的传输、转换与保存。 实验目的与要求：了解地物光谱仪的工作原理，理解光谱数据的传输过程，掌握地物光谱测 定仪的使用方法与测定条件，掌握地物光谱测定仪的配套软件的使用方法。 注意要点：无 实验二、田间作物光谱数据获取与处理(2学时) 实验性质：验证性实验 实验内容：介绍田间冠层与室内光谱测定的技术流程、需要注意的关链问题以及光谱数据的 外理讨程。 实验目的与要求：了解冠层与室内光谱测定的原理，掌握光谱测定流程及其数据处理 注意要点：无 第三章遥感成像原理与遥感图像特征 (2学时) 1、教学基本要求 (1)了解世界范围内主要的陆地卫星、气象卫星、对地观测系统(EOS) 卫星和海洋遥感卫星平台、微波遥感的概念和特点：
一、太阳辐射 太阳常数；太阳光谱；*天顶距或天顶角；*太阳高度角。 二、大气吸收 大气层次；*大气成分；大气对辐射的吸收作用。 三、大气散射 散射；*瑞利散射；*米氏散射；无选择性散射。 四、大气窗口及透射分析 折射现象；大气的反射；*大气窗口及其光谱波段；大气透射的定量分析。 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 地球辐射的分段特性。 二、地表自身热辐射 *比辐射率；*发射率；*#波谱特性曲线。 三、地球反射波谱特征 *反射太阳辐射；太阳辐射能量；*植被反射波谱曲线；*土壤反射波谱曲线；水体反射 波谱曲线；岩石反射波谱曲线。 四、地物波谱特性的测量 *地物光谱测试的作用；地物光谱的测量方法。 3、实验内容 实验一、作物光谱测定仪的使用方法（2 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：介绍地物光谱测定仪的原理与装置，学习地物光谱测定仪的使用方法以及要注意 的问题，介绍光谱数据的传输、转换与保存。 实验目的与要求：了解地物光谱仪的工作原理，理解光谱数据的传输过程，掌握地物光谱测 定仪的使用方法与测定条件，掌握地物光谱测定仪的配套软件的使用方法。 注意要点：无 实验二、田间作物光谱数据获取与处理（2 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：介绍田间冠层与室内光谱测定的技术流程、需要注意的关键问题以及光谱数据的 处理过程。 实验目的与要求：了解冠层与室内光谱测定的原理，掌握光谱测定流程及其数据处理。 注意要点：无 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 （2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解世界范围内主要的陆地卫星、气象卫星、对地观测系统（EOS） 卫星和海洋遥感卫星平台、微波遥感的概念和特点；
(2)理解遥感图像空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率的 概念： )掌握垂直摄影像片中垂直投影与中心投影的区别、主动遥感与被动遥 感概念 2、教学基本内容 第一节遥感平台 一、气象卫星系列 气象卫星的发展阶段：气象卫星的特点：应用领域。 二、陆地卫星系列 陆地卫星：SPOT:CBERS:IKONOS:Quickbird:主要应用领域。 三、海洋卫星系列 海洋遥感的特点：Seasatl:“雨云”7号卫星(Nimbus-7):加拿大香达卫星(RADARSAT)。 第二节摄影成像 一、摄像机 分幅式摄像机：全景摄像机：多光普摄像机：数码摄像机 二、摄像像片的几何特征 连直摄像：倾斜摄像：几何特征：中心投影：垂直投影：*像片的此比例尺。 三、微波遥感 微波遥感的概念：特点：微波遥感的方式：◆传感器。 第三节遥感图像的特征 一、空间分辨率 *概念：算法：要求 二、波谱分辨率 *概念：传感器波段的选择。 三、辐射分辨率 四、时间分辨率 ◆概念：动态监测。 第四章遥感图像处理 (10学时，其中实验6学时) 1、教学基本要求 (】)了解谣成图像光学原理和光学处理的主要方法： (2)理解并掌握颜色视觉的相关概念、颜色的表示方法，理解引起辐射误 差与几何误差的产生的主要原因： (3)掌握加色法和减色法的彩色合成原理，掌握辐射校正，几何校正等基 本概念以及遥感图像辐射校正和几何校正的基本方法和步骤，掌握遥感数字图像 对比度增强、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换的基本方法和步聚
（2）理解遥感图像空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率的 概念； （3）掌握垂直摄影像片中垂直投影与中心投影的区别、主动遥感与被动遥 感概念。 2、教学基本内容 第一节 遥感平台 一、气象卫星系列 气象卫星的发展阶段；气象卫星的特点；应用领域。 二、陆地卫星系列 陆地卫星；*SPOT；CBERS；*IKONOS；*Quickbird；主要应用领域。 三、海洋卫星系列 海洋遥感的特点；Seasat1；“雨云”7 号卫星（Nimbus-7）；加拿大雷达卫星（RADARSAT）。 第二节 摄影成像 一、摄像机 分幅式摄像机；全景摄像机；多光谱摄像机；数码摄像机。 二、摄像像片的几何特征 垂直摄像；倾斜摄像；*几何特征；中心投影；垂直投影；*像片的比例尺。 三、微波遥感 微波遥感的概念；特点；微波遥感的方式；*传感器。 第三节 遥感图像的特征 一、空间分辨率 *概念；算法；要求。 二、波谱分辨率 *概念；传感器波段的选择。 三、辐射分辨率 *概念。 四、时间分辨率 *概念；动态监测。 第四章 遥感图像处理 （10 学时，其中实验 6 学时） 1、教学基本要求 （1）了解遥感图像光学原理和光学处理的主要方法； （2）理解并掌握颜色视觉的相关概念、颜色的表示方法，理解引起辐射误 差与几何误差的产生的主要原因； （3）掌握加色法和减色法的彩色合成原理，掌握辐射校正，几何校正等基 本概念以及遥感图像辐射校正和几何校正的基本方法和步骤，掌握遥感数字图像 对比度增强、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换的基本方法和步聚
2、教学基本内容 第一节光学原理与光学处理 一、颜色视觉 亮度对比：颜色对比：颜色的性质；*明度：*色调：◆饱和度。 二、加色法和减色法 互补色：三原色：色度图 第二节数字图像的校正 一、数字图像 *数字图象的概念：AD转换：数字量与模拟量的区别：◆像元：像元数。 二、辐射校正 影响辐射校正的两个物理量：*引起辐射畸变的两个原因。 三、几何校正 ◆几何畸变的概念：◆遥感影像变形的原因：最近邻法：双向线性内插法：三次卷积内插 法：*地面控制点。 第三节数字图像增强 一、对比度变换 *线性变换：非线性变换。 二、空间滤波 #图像卷积运算：*平滑（均值平滑、中值滤波）：锐化。 三、彩色变换 单波段彩色变换：◆多波段彩色变换：S变换。 四、图像运算 幸差值运算：比值运算。 五、多光谱变换 KL变换：KT变换。 第四节多源信息复合 一、遥感信息的复合 幸配准：复合。 二、遥感与非遥感信息的复合 地理数据的网格化：*最优遥感数据的选取：配准复合。 3、实验内容 实验三、ENW14.3的使用方法(2学时) 实哈性质：哈证性实：哈 实验内容：介绍ENVI4.3的开发背景和基本功能，学习NVI4.3的使用方法，介绍遥感影像 数据的传输、转换与保存。 实验目的与要求：了解EWI4.3的开发技术和基本功能，理解ENWI4.3在遥感领域中的作用， 掌握NVI4.3的处理遥感影像数据的技术
2、教学基本内容 第一节 光学原理与光学处理 一、颜色视觉 亮度对比；颜色对比；颜色的性质；*明度；*色调；*饱和度。 二、加色法和减色法 互补色；*三原色；色度图。 第二节 数字图像的校正 一、数字图像 *数字图象的概念；A/D 转换；数字量与模拟量的区别；*像元；像元数。 二、辐射校正 *影响辐射校正的两个物理量；*引起辐射畸变的两个原因。 三、几何校正 *几何畸变的概念；*遥感影像变形的原因；最近邻法；双向线性内插法；三次卷积内插 法；*#地面控制点。 第三节 数字图像增强 一、对比度变换 *线性变换；非线性变换。 二、空间滤波 #图像卷积运算；*平滑（均值平滑、中值滤波）；锐化。 三、彩色变换 单波段彩色变换；*多波段彩色变换；#HLS 变换。 四、图像运算 *差值运算；比值运算。 五、多光谱变换 *K-L 变换；K-T 变换。 第四节 多源信息复合 一、遥感信息的复合 *配准；复合。 二、遥感与非遥感信息的复合 地理数据的网格化；*最优遥感数据的选取；配准复合。 3、实验内容 实验三、ENVI4.3 的使用方法（2 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：介绍 ENVI4.3 的开发背景和基本功能，学习 ENVI4.3 的使用方法，介绍遥感影像 数据的传输、转换与保存。 实验目的与要求：了解 ENVI4.3 的开发技术和基本功能，理解 ENVI4.3 在遥感领域中的作用， 掌握 ENVI4.3 的处理遥感影像数据的技术