《遥感原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 果程代码：18080443 课程名称：遥感原理应用 英文名称：Principles and Applications of Remote Sensing 课程类别：学科基础课 时：48其中实验学时18 学 分：3 适用对象：人文地理与城乡规划管理本科专业 考核方式：考试 先修课程：自然地理学、地图学 二、课程简介 遥感技术是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术。这是在 航空摄测学的基础上，随着空间技术、电子计算机技术等当代科技的迅速发展，适应 地学、生物学等学科发展和林地观测领域的需要，发展形成的一门由地球科学空间技 术与信息科学相互融汇与综合的新兴技术学科。遥感技术对社会发展起着重要作用， 为国民经济持续稳定发展提供动态基础数据和科学决策依据：为各类重大自然灾害提 供及时准确的监测数据，对资源和环境变化进行鉴测、预测和评估。课程内容包活遥 感的基本原理，遥感地学制图、专题制图、遥感在地学各个领域的应用等内容 Course Profile: Remote sense technology plays an important role in social development and scientific decision-making process to achieve sustainable and steady development in the economy by submitting dynamic database.Furthermore,remote sense provides instant and accurate monitoring data and supervision measurement of great natural disasters,monitors,predicts and assesses the changes of resources and environment.The main contents in this course include: the properties of electromagnetic wave,principle of sensor,the method of remote sensing image processing and the applications of remote sensing. 三、课程性质与教学目的 遥感应用是人文地理与城乡规划管理本科专业必须掌握的一门信息技术类课程。 开设《遥感原理应用》的主要目的在于让学生熟悉遥感技术的基本原理、基本方法以
《遥感原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：18080443 课程名称：遥感原理应用 英文名称：Principles and Applications of Remote Sensing 课程类别：学科基础课 学 时：48 其中实验学时 18 学 分：3 适用对象: 人文地理与城乡规划管理本科专业 考核方式：考试 先修课程：自然地理学、地图学 二、课程简介 遥感技术是 20 世纪 60 年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术。这是在 航空摄测学的基础上，随着空间技术、电子计算机技术等当代科技的迅速发展，适应 地学、生物学等学科发展和林地观测领域的需要，发展形成的一门由地球科学空间技 术与信息科学相互融汇与综合的新兴技术学科。遥感技术对社会发展起着重要作用， 为国民经济持续稳定发展提供动态基础数据和科学决策依据；为各类重大自然灾害提 供及时准确的监测数据，对资源和环境变化进行鉴测、预测和评估。课程内容包括遥 感的基本原理，遥感地学制图、专题制图、遥感在地学各个领域的应用等内容。 Course Profile: Remote sense technology plays an important role in social development and scientific decision-making process to achieve sustainable and steady development in the economy by submitting dynamic database. Furthermore, remote sense provides instant and accurate monitoring data and supervision measurement of great natural disasters, monitors, predicts and assesses the changes of resources and environment. The main contents in this course include: the properties of electromagnetic wave, principle of sensor, the method of remote sensing image processing and the applications of remote sensing. 三、课程性质与教学目的 遥感应用是人文地理与城乡规划管理本科专业必须掌握的一门信息技术类课程。 开设《遥感原理应用》的主要目的在于让学生熟悉遥感技术的基本原理、基本方法以
及运用遥感技术解决社会发展中各种实际问题的基本思路：了解遥感技术的发展现 状、发展趋势和应用领域：掌握各种遥感资料的信息识别与信息分析技能以及遥感信 息的波谱特征、空间特征和时间特征：理解遥感信息的形成机理以及遥感综合对地观 测数据获取系统的组成和近年来新型传感器的特征。本课程的任务是在提供一门新的 知识，新的技术方法的同时，以遥感应用典型范例的剖析，阐明系统应用的基本思路， 并通过课堂实践来训练和提高学生应用遥感技术解决问题的综合能力。 主要内容句括：孰悉摇感技术的基本原理、基本方法：了解摇成技术的发展现状 发展趋势和应用领域：掌握各种遥感资料的信息识别与信息分析技能以及遥感信息的 波谱特征、空间特征和时间特征：理解遥感信息的形成机理以及遥感综合对地观测数 据获取系统的组成和近年来新型传感器的特征。 四、教学内容及要求 第一章遥感导论 (一)目的与要求 1.了解遥感概念和分类 2.了翠遥感技术的发展历史： 3.了解遥感目标及其技术系统构成 (二)教学内容 第一节 1.遥感的概念： 2.遥感类型： 第二节 1.遥感技术系统的构成： 2.遥感在数据地球建设中的地位和作用。 重点和难点：遥感技术系统的构成 (三)思考与实践 对地遥感和对空遥感的差别 (四)教学方法与手段 采用讲授、使用多媒体教学、开展分组讨论 (五)课程思政设计 果程思政点：1中国对地视测持术的发展。 2中因遥感学界的求真务实精神。 3中国对地探测技术从无到有，从落后到领先的发展历程 授课目标：爱国主义教育与历史唯物主义观察方法，感悟中国历史文明的
及运用遥感技术解决社会发展中各种实际问题的基本思路；了解遥感技术的发展现 状、发展趋势和应用领域；掌握各种遥感资料的信息识别与信息分析技能以及遥感信 息的波谱特征、空间特征和时间特征；理解遥感信息的形成机理以及遥感综合对地观 测数据获取系统的组成和近年来新型传感器的特征。本课程的任务是在提供一门新的 知识，新的技术方法的同时，以遥感应用典型范例的剖析，阐明系统应用的基本思路， 并通过课堂实践来训练和提高学生应用遥感技术解决问题的综合能力。 主要内容包括：熟悉遥感技术的基本原理、基本方法；了解遥感技术的发展现状、 发展趋势和应用领域；掌握各种遥感资料的信息识别与信息分析技能以及遥感信息的 波谱特征、空间特征和时间特征；理解遥感信息的形成机理以及遥感综合对地观测数 据获取系统的组成和近年来新型传感器的特征。 四、教学内容及要求 第一章 遥感导论 （一）目的与要求 1.了解遥感概念和分类； 2.了解遥感技术的发展历史； 3.了解遥感目标及其技术系统构成； （二）教学内容 第一节 1.遥感的概念； 2.遥感类型； 第二节 1.遥感技术系统的构成； 2.遥感在数据地球建设中的地位和作用。 重点和难点：遥感技术系统的构成 （三）思考与实践 对地遥感和对空遥感的差别 （四）教学方法与手段 采用讲授、使用多媒体教学、开展分组讨论 （五）课程思政设计 课程思政点： 1 中国对地观测技术的发展， 2 中国遥感学界的求真务实精神。 3 中国对地探测技术从无到有，从落后到领先的发展历程 授课目标： 爱国主义教育与历史唯物主义观察方法，感悟中国历史文明的
灿烂与强大，珍惜来之不易的独立自主 第二章遥感的物理基础 (一)目的与要求 1.掌握什么是电磁波谱、电磁辐射，电磁辐射的度量： 2.掌握什么是黑体辐射、黑体辐射与实际物体辐射的规律 3.了解太阳光谱的特点： 4.理解太阳辐射传播到地表面又返回到传感器的过程中发生的物理现象： 5.掌握大气散射的类型与其特点： 6.掌握大气窗口的概念及大气窗口的主要光谱段： 7.掌握反射率及其类型： 8.理解太阳辐射与地表之间的相互作用： 9.掌握植被、土壤、水体及岩石的光谱特征 10.地物波谱特性的测量。 (二)教学内容 第一节电磁波谱与电磁辐射 遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自 的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理 解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对 电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。 第二节太阳辐射及大气对辐射的影响 1.电磁波谱与电磁辐射源地物的反射光谱 2。发射光谱和透射光谱特征 3.太阳光谱 4.大气结构及其对太阳辐射的影响 (1)对流层：对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道 附近为16-18km:在中纬度地区为10-12km,两极附近为8-9km。夏季较厚，冬 季较薄。 (②)平流层从对流层顶到约50km的大气层为平流层。在平流层下层，即 30一35knl以下，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定，所以又称同温层。 在30-35km以上，温度随高度升高而升高。 (3)中间层从平流层顶到80km高度称为中间层。这一层空气更为稀薄， 温度随高度增加而降低。 (4)热层从80km到约500km称为热层，这一层温度随高度增加而讯速增加， 层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有少量的水分存在，因此偶尔会出
灿烂与强大，珍惜来之不易的独立自主 第二章 遥感的物理基础 （一）目的与要求 1.掌握什么是电磁波谱、电磁辐射，电磁辐射的度量； 2.掌握什么是黑体辐射、黑体辐射与实际物体辐射的规律； 3.了解太阳光谱的特点； 4.理解太阳辐射传播到地表面又返回到传感器的过程中发生的物理现象； 5.掌握大气散射的类型与其特点； 6.掌握大气窗口的概念及大气窗口的主要光谱段； 7.掌握反射率及其类型； 8.理解太阳辐射与地表之间的相互作用； 9.掌握植被、土壤、水体及岩石的光谱特征； 10.地物波谱特性的测量。 （二）教学内容 第一节 电磁波谱与电磁辐射 遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自 的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理 解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对 电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。 第二节 太阳辐射及大气对辐射的影响 1.电磁波谱与电磁辐射源地物的反射光谱 2. 发射光谱和透射光谱特征 3.太阳光谱 4. 大气结构及其对太阳辐射的影响 (1)对流层：对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道 附近为 16-18km；在中纬度地区为 l0-12km，两极附近为 8-9km。夏季较厚，冬 季较薄。 (2)平流层 从对流层顶到约 50km 的大气层为平流层。在平流层下层，即 30—35knl 以下，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定，所以又称同温层。 在 30—35km 以上，温度随高度升高而升高。 (3)中间层 从平流层顶到 80km 高度称为中间层。这一层空气更为稀薄， 温度随高度增加而降低。 (4)热层 从 80km 到约 500km 称为热层。这一层温度随高度增加而迅速增加， 层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有少量的水分存在，因此偶尔会出
现银白并微带青色的夜光云。 (⑤)逃逸层热层以上的大气层称为逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙 射线的作用下，大部分分子发生电离：使质子的含量大大超过中性氢原子的含 量。逃逸层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，故又常称为外大气层 5.大气窗口和环境对地物光谱特征的影响。 大气窗(atmospheric window)指天体辐射中能穿透大气的一些波段。由 于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射，只有某些波段范围内的天体辐 射才能到达地面。按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。 第三节地球的辐射与地物波普 】太阳辐射和地球辐射的分段性 2地表自身热辐射 3地物反射波谱特征 重点与难点：地物的反射、发射与透射光谱特征，大气窗口和环境对地物 光谱特征的景彩响。 (三)思考与实践 思考问题 1.论述太阳电磁波对遥感的意义 2.大气对地物光谱的影响有哪些？ (四)教学方法与手段 采用讲授、使用多媒体教学、开展分组讨论 (五)课程思政设计 课程思政点：坚持马克思主义的认识论和实践论。 授课目标 树立科学求真精神，建立批判性思维模式 第三章遥感成像原理与遥感图像特征 (一)目的与要求 1.掌握三大遥感平台：气象卫星系列、陆地卫星系列及海洋卫星系列的特点 2.了解摄影与扫描成像的基本原理，两者所形成的图像有什么区别？ 3.了解摄影像片的几何特征：掌握像片比例尺的计算方法： 4.堂握什么是微波、微波谣感，微波摇感的特点： 5.掌握微波遥感的方式（主动与被动）及其传感器，什么是距离分辨力和方 位分辨力： 6.掌握图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率与时间分辨率。 (二)教学内容 第一节遥感平台与传感器
现银白并微带青色的夜光云。 (5)逃逸层 热层以上的大气层称为逃逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙 射线的作用下，大部分分子发生电离；使质子的含量大大超过中性氢原子的含 量。逃逸层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，故又常称为外大气层。 5.大气窗口和环境对地物光谱特征的影响。 大气窗（atmospheric window） 指天体辐射中能穿透大气的一些波段。由 于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射，只有某些波段范围内的天体辐 射才能到达地面。按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。 第三节 地球的辐射与地物波谱 1 太阳辐射和地球辐射的分段性 2 地表自身热辐射 3 地物反射波谱特征 重点与难点：地物的反射、发射与透射光谱特征，大气窗口和环境对地物 光谱特征的影响。 （三）思考与实践 思考问题 1.论述太阳电磁波对遥感的意义。 2.大气对地物光谱的影响有哪些？ （四）教学方法与手段 采用讲授、使用多媒体教学、开展分组讨论 （五）课程思政设计 课程思政点： 坚持马克思主义的认识论和实践论。 授课目标： 树立科学求真精神，建立批判性思维模式。 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 （一）目的与要求 1.掌握三大遥感平台：气象卫星系列、陆地卫星系列及海洋卫星系列的特点； 2.了解摄影与扫描成像的基本原理，两者所形成的图像有什么区别？ 3.了解摄影像片的几何特征；掌握像片比例尺的计算方法； 4.掌握什么是微波、微波遥感，微波遥感的特点； 5.掌握微波遥感的方式（主动与被动）及其传感器，什么是距离分辨力和方 位分辨力； 6.掌握图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率与时间分辨率。 （二）教学内容 第一节 遥感平台与传感器
1遥感平台 遥感平台指放置遥感传感器的运载工具，是遥感中“遥”字的体现者。遥 感平台按高度及载体的不同可分为地面平台、航空平台、航天平台三种。教学 难点：（可见光与近红外、热红外、微波波段）遥感成像机理。 2卫星轨道 随着遥感技术的发展，各种地球资源卫星提供了越来越多的卫星遥感图像 (简称卫星图象)。卫星图像有几个优点：宏观性好，成本低，周期性好。卫 星运行轨道对卫星图象具有多种影响，有必要加以了解。根据开普勒定律，人 造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据来确定，这些数据称为轨道参 数。对地观测卫星轨道一般为椭圆形，轨道有6个参数：①半长轴a,即卫星 离地面的最大高度，它用来确定卫星轨道的大小：②偏心率，决定卫星轨道 的形状：③轨道面倾角i,地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角；④升交 点赤经W,卫星轨道与地球赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行时与地球赤 道面的交点称为升交点，卫星由北向南飞行时与地球赤道面的交点称为降交 点：⑤近地点角距W,升交点向径与轨道近地点向径之间的夹角：⑥卫星过近 地点的时刻T,对于卫星的跟踪和预报来说，上述参数中最重要的轨道参数是 轨道倾角1和升交点赤径,它们确定了卫星的轨道相对于地球的方位，但还 必须知道椭圆轨道半长轴的方向。 3遥感平台与遥感影像的关系 第二节摄影成像 摄影是通过成像设备获取物体影象的技术。传统摄影依靠光学镜头及放在 焦平面的感光胶片记录物体影象。数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件， 经光/电转换，以数字信号记录物体的影象。光学照相机是最早的一种遥感器 也是今天常见的一种遥感器。它的工作波段在近紫外到近红外(0.32~1.3微 米)之间，对不同波段的感应决定于相机的分光单元和胶片类型，较多用于航 空遥感探测。空间分辨率决定于光学系统的空间分辨率和胶片里所含银盐颗粒 的大小。空间分养率高是光学相机获取的遥感影像的普遍特性。用于遥感的光 学相机有以下几种类型：分幅式摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机等。重点 与难点：陆地卫星图像的物理特征、几何特征、符号及注记 第三节扫描成像 光电成像类型的传感器与前面所讲的光学摄影类型的传感器差别很大。光 学摄影类型的传感器是将收集到的地物反射光在感光胶片上直接曝光成像，而 光电类型的传感器是将收集到的电磁波能量，通过仪器内的光敏或热敏元件 (探测器)转变成电能后再记录下来。光电传感器比光学摄影机更加实用，其 优点有二：一是扩大了探测的波段范围，二是便于数据的存贮与传输
1 遥感平台 遥感平台指放置遥感传感器的运载工具，是遥感中“遥”字的体现者。遥 感平台按高度及载体的不同可分为地面平台、航空平台、航天平台三种。教学 难点：（可见光与近红外、热红外、微波波段）遥感成像机理。 2 卫星轨道 随着遥感技术的发展，各种地球资源卫星提供了越来越多的卫星遥感图像 （简称卫星图象）。卫星图像有几个优点：宏观性好，成本低，周期性好。卫 星运行轨道对卫星图象具有多种影响，有必要加以了解。根据开普勒定律，人 造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据来确定，这些数据称为轨道参 数。对地观测卫星轨道一般为椭圆形，轨道有 6 个参数：① 半长轴 a，即卫星 离地面的最大高度,它用来确定卫星轨道的大小；② 偏心率 e，决定卫星轨道 的形状；③ 轨道面倾角 i，地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角；④ 升交 点赤经 W，卫星轨道与地球赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行时与地球赤 道面的交点称为升交点，卫星由北向南飞行时与地球赤道面的交点称为降交 点；⑤近地点角距 w，升交点向径与轨道近地点向径之间的夹角；⑥卫星过近 地点的时刻 T，对于卫星的跟踪和预报来说，上述参数中最重要的轨道参数是 轨道倾角 ī 和升交点赤径 Ω，它们确定了卫星的轨道相对于地球的方位，但还 必须知道椭圆轨道半长轴的方向。 3 遥感平台与遥感影像的关系 第二节 摄影成像 摄影是通过成像设备获取物体影象的技术。传统摄影依靠光学镜头及放在 焦平面的感光胶片记录物体影象。数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件， 经光/电转换，以数字信号记录物体的影象。光学照相机是最早的一种遥感器， 也是今天常见的一种遥感器。它的工作波段在近紫外到近红外（0.32～1.3 微 米）之间，对不同波段的感应决定于相机的分光单元和胶片类型，较多用于航 空遥感探测。空间分辨率决定于光学系统的空间分辨率和胶片里所含银盐颗粒 的大小。空间分辨率高是光学相机获取的遥感影像的普遍特性。用于遥感的光 学相机有以下几种类型：分幅式摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机等。重点 与难点：陆地卫星图像的物理特征、几何特征、符号及注记。 第三节 扫描成像 光电成像类型的传感器与前面所讲的光学摄影类型的传感器差别很大。光 学摄影类型的传感器是将收集到的地物反射光在感光胶片上直接曝光成像，而 光电类型的传感器是将收集到的电磁波能量，通过仪器内的光敏或热敏元件 （探测器）转变成电能后再记录下来。光电传感器比光学摄影机更加实用，其 优点有二：一是扩大了探测的波段范围，二是便于数据的存贮与传输