《遥感导论》教学大纲兰州大学.doc

兰州大学地理学基地课程教学大纲

《遥感导论》教学大纲
一、 说明

（一）课程性质与内容简介

《遥感导论》是兰州大学资源环境学院地理科学系的一门专业基础课。
遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界范围内以及我国的许多政府部门、科研单位和公司得到了广泛的应用。《遥感导论》一课，注重反映现代遥感技术的最新成果与应用内容，并结合经济建设实际，详细介绍了遥感的基本概念、电磁辐射与地物波谱、遥感成像原理、遥感图像特征、遥感图像分析的原理与方法、图像信息的提取与分类处理、遥感的应用及实例，3S集成，以及新型遥感平台与传感器等。是学生掌握遥感专业基础知识的良师益友，同时，也是今后进一步深入学习和开展工作的必修课程。

(二) 教学目的

该课程的主要目的是使学生掌握遥感的有关基本概念、基本原理、基本方法和一定的实验技能与遥感软件应用能力，注意培养学生发现问题、解决问题的能力，尤其注重培养学生的实际动手和应用能力，为学习专业课程、从事专业技术工作和进行科学研究打下基础。

（三）教学内容、教学时数与学分

章 号
内 容
课内学时
备 注
1
绪论
2
3
2
电磁辐射与地物光谱特征
4
6
3
遥感成像原理与遥感图像特征
6
6
4
遥感图像处理
10
8
5
遥感图像目视解译与制图
10
8
6
遥感数字图像计算机解译
10
8
7
遥感应用
8
6
8
遥感、地理信息系统与全球定位系统综合应用
4
3
合计

54

本课程一共54学时，3学分，开课时间：第二学年第一学期。
（四）教学方式

1. 面授教学
暂时采用板书教学（拟于2005年改为多媒体教学，现已开始准备工作）。以讲解、讨论、答疑等方式，培养学生分析、解决问题的能力。
2. 作业
独立完成作业是学生学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。作业内容以教材中的习题为主，通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解，熟悉图像处理与解译方法，达到基本掌握本课程主要内容的目的。
3. 实习
　　实习是巩固和加深所学知识的重要手段，也是培养学生掌握一定实习过程、具有应用软件和编写实习报告能力的重要途径。学生应在教师指导下独立完成规定的实习并编写实习报告。（详见《遥感实习教程》教学大纲）
4. 考试
　　考试采用闭卷。题目要全面，要符合教学大纲的要求，同时要做到体现重点，题量适度、难度适中，不出难题、怪题。

(五）任课教师梯队：杨丽萍、颉耀文、刘勇

二、 本文
第一章　绪论

一、教学内容
1.1 遥感的基本概念
1.1.1 广义的遥感
1.1.2 狭义的遥感
1.2 遥感系统
1.2.1 目标物体的电磁波特性
1.2.2 信息的获取
1.2.3 信息的接收
1.2.4 信息的处理
1.2.5 信息的应用
1.3 遥感的类型
1.3.1 按遥感平台分
1.3.2 按传感器的探测波段分
1.3.3 按工作方式分
1.3.4 按遥感的应用领域分
1.4 遥感的特点
1.4.1 大面积的同步观测
1.4.2 时效性
1.4.3 经济性
1.4.4 局限性
1.5 遥感发展简史　
1.5.1 无记录的地面遥感阶段
1.5.2 有记录的地面遥感阶段
1.5.3 空中摄影遥感阶段
1.5.4 航天遥感阶段
1.5.5 中国遥感事业的发展

二、教学重点
遥感的定义（广义与狭义）、遥感系统组成、遥感的类型与特点。

三、教学要求
1　从广义与狭义两方面掌握遥感的定义，了解遥感系统的组成；
2　掌握遥感的分类；
3　与常规方法相比，掌握遥感的主要特点；
4　了解遥感发展简史及我国遥感事业的成就。

第二章　电磁辐射与地物光谱特征

一、教学内容
2.1 电磁波谱与电磁辐射
2.1.1 电磁波谱
2.1.2 电磁辐射的度量
2.1.3 黑体辐射
2.2 太阳辐射及大气对太阳辐射的影响
2.2.1 太阳辐射
2.2.2 大气吸收
2.2.3 大气散射
2.2.4 大气窗口及透射分析
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.1 太阳辐射与地表的相互作用
2.3.2 地表自身热辐射
2.3.3 地物反射波谱特征
2.3.4 地物波谱特性的测量

二、教学重点
　　电磁波谱、电磁辐射、黑体辐射及黑体辐射规律、实际物体辐射规律、太阳光谱、大气吸收、大气散射（瑞利散射、米氏散射、无选择性散射）、大气窗口及投射分析、地表自身的热辐射、反射率、反射的类型及地物反射波谱特征、地物波谱特性的测量。

三、教学要求
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所发生的物理现象；
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。

第三章 　遥感成像原理与遥感图像特征

一、教学内容
3.1 遥感平台
3.1.1 气象卫星系列
3.1.2 陆地卫星系列
3.1.3 海洋卫星系列
3.2 摄影成像
3.2.1 摄影机
3.2.2 摄影像片的几何特性
3.2.3 摄影胶片的物理特性
3.3 扫描成像
3.3.1 光/机扫描成像
3.3.2 固体自扫描成像
3.3.3 高光谱扫描光谱成像
3.4 微波遥感与成像
3.4.1 微波遥感的特点
3.4.2 微波遥感方式与传感器
3.5 遥感图像的特征
3.5.1 遥感图像的空间分辨率
3.5.2 遥感图像的波谱分辨率
3.5.3 遥感图像的辐射分辨率
3.5.4 遥感图像的时间分辨率

二、教学重点
主要的遥感平台及各自的特点、摄影像片的几何特征、微波、微波遥感及微波遥感的特点与方式、遥感图像的空间、时间、光谱、辐射分辨率。

三、教学要求
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。

第四章 遥感图像处理

一、教学内容
4.1 光学原理与光学处理
4.1.1 颜色视觉
4.1.2 加色法与减色法
4.1.3 光学增强处理
4.2 数字图像的校正
4.2.1 数字图像
4.2.2 辐射校正
4.2.3 几何校正
4.3 数字图像增强
4.3.1 对比度变换
4.3.2 空间滤波
4.3.3 彩色变换
4.3.4 图像运算
4.3.5 多光谱变换
4.4 多源信息复合
4.4.1 遥感信息的复合
4.4.2 遥感与非遥感信息的复合

二、教学重点
　　亮度对比与颜色对比、颜色的性质、孟赛尔颜色立体、加色法与减色法、互补色与三原色、色度图、光学增强处理、数字图像及其辐射校正与几何校正、数字图像的增强。

三、教学要求
1 了解亮度对比与颜色对比、颜色的性质。
2　理解孟赛尔颜色立体。
3　掌握三原色、互补色，掌握加色法与减色法的基本原理。
4　理解色度图。
5　了解基本的光学增强处理方法。
6　理解数字图像，了解数字图像辐射校正的基本方法：直方图最小值去除法、回归分　　析法。
7　掌握遥感影像几何畸变的原因及几何畸变的校正方法。
8　控制点选区的原则。
9　掌握数字图像增强的几种方法：对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算及多光谱变换
10　了解遥感与非遥感信息复合的意义

四、教学难点
数字图像的校正与数字图像的增强。

第五章 遥感图像目视解译与制图

一、教学内容
5.1 遥感图像目视解译原理
5.1.1 遥感图像目标地物识别特征
5.1.2 目视解译的生理与心理基础
5.1.3 目视解译的认知过程
5.2 遥感图像目视解译基础
5.2.1 遥感摄影像片的判读
5.2.2 遥感扫描影像的判读
5.2.3 微波影像的判读
5.2.4 目视解译方法与基本步骤
5.3 遥感制图
5.3.1 遥感影像地图
5.3.2 常规制作遥感影像图
5.3.3 计算机辅助遥感制图

二、教学重点
　　遥感图像目标地物识别特征、摄影像片的种类、解译标志及判读方法、扫描影像的种类、解译标志及判读方法、微波影像的特点、解译标志及判读方法、目视解译的基本步骤、遥感影像制图。

三、教学要求
1 理解遥感图像目视解译与计算机解译；
2　掌握摄影像片的种类、解译标志及判读方法。重点掌握热红外像片的判读；
3　掌握扫描影像（MSS,TM.SPOT）的特征、解译标志及判读方法；
4　掌握微波影像的特点、解译标志及判读方法；
5　了解目视解译的基本步骤

四、教学难点
各类遥感影像的判读

第六章 遥感数字图像计算机解译

一、教学内容
6.1 遥感数字图像的性质与特点
6.1.1 遥感数字图像
6.1.2 遥感数字图像的表示方法
6.1.3 航空像片的数字化
6.2 遥感数字图像的计算机分类
6.2.1 分类原理与基本过程
6.2.2 图像分类方法
6.2.3 图像分类的有关问题
6.3 遥感图像多种特征的抽取
6.3.1 地物边界跟踪法
6.3.2 形状特征描述与提取
6.3.3 地物空间关系特征描述与提取
6.4 遥感图像解译专家系统
6.4.1 遥感图像解译专家系统的组成
6.4.2 图像处理与特征提取子系统
6.4.3 遥感图像解译知识获取子系统
6.4.4 遥感图像解译专家系统的机理
6.4.5 计算机解译的主要技术发展趋势

二、教学重点
数字图像的性质与特点、表示方法、数字图像分类原理、监督分类、非监督分类、遥感图像多种特征的抽取、遥感图像解译专家系统。

三、教学要求
1 了解数字图像的性质与特点、表示方法；
2　掌握数字图像分类原理、监督分类、非监督分类的具体方法及两种分类方法的区别；
3　了解遥感图像多种特征的抽取；
4　了解遥感图像解译专家系统的组成。

四、教学难点
遥感图像的计算机分类

第七章 遥感应用

一、教学内容
7.1 地质遥感
7.1.1 岩性的识别
7.1.2 地质构造的识别
7.1.3 构造运动的分析
7.2 水体遥感
7.2.1 水体的光谱特征
7.2.2 水体界限的确定
7.2.3 水体悬浮物的确定
7.2.4 水温的探测
7.2.5 水体污染的探测
7.2.6 水深的探测
7.3 植被遥感
7.3.1 植物的光谱特征
7.3.2 不同植物类型的区分
7.3.3 植物生长状况的解译
7.3.4 大面积农作物的遥感估产
7.3.5 遥感植被解译的应用
7.4 土壤遥感
7.4.1 土壤的光谱特征
7.4.2 土壤类型的确定
7.5 高光谱遥感的应用
7.5.1 高光谱遥感在地质调查中的应用
7.5.2 高光谱遥感在植被研究中的应用
7.5.3 高光谱遥感在其他领域中的应用

二、教学重点
岩石、水体、植被及土壤的光谱特征，水体遥感、植被遥感

三、教学要求
1　掌握岩石、水体、植被及土壤的光谱特征。
2　掌握水体识别的内容。
3　掌握植被遥感的具体应用。
4　掌握高光谱遥感及其与传统遥感的区别。

第八章 遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用

一、教学内容
8.1 遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用概述
8.1.1 地理信息系统及其在3S技术中的应用
8.1.2 全球定位系统及其在3S技术中的应用
8.1.3 遥感技术及其在3S技术中的应用
8.2 遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用
8.2.1 3S技术在车辆导航与车辆监控系统中应用
8.2.2 3S技术在海洋渔业资源开发中的综合应用
8.2.3 3S技术在精细农业发展中的综合应用
8.2.4 3S技术在土地研究中的综合应用
8.2.5 3S技术在全球变化研究领域的综合应用
8.2.6 3S技术在其他领域的综合应用

二、教学重点
3S技术及各自的优势、3S技术在车辆导航、海洋渔业及精细农业中的应用

三、教学要求
1　了解3S技术及各自的优势；
2　了解3S技术在车辆导航、海洋渔业及精细农业中的应用。

三、教学参考书目
[1] 陈述彭、赵英时，《遥感地学分析》，测绘出版社，1990
[2] 刘慧平、秦其明、彭望琭、梅安新，《遥感实习教程》，高等教育出版社，2001
[3] 卢国铭、姜遵富、方永绥，《遥感技术基础》，科学出版社，1984
[4] 吕国楷、洪启旺、郝允充、王文明，《遥感概论》修订版，高等教育出版社，1995
[5] 吕斯骅，《遥感物理基础》，商务印书馆，1981
[6] 梅安新、彭望琭、秦其名、刘慧平，《遥感导论》，高等教育出版社，2001
[7] 彭望琭，《遥感数据的计算机处理与地理信息系统》，北京师范大学出版社，1991
[8] 濮静娟，《遥感图像目视解译原理与方法》，中国科学技术出版社，1992
[9] 日本遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，《遥感精解》，测绘出版社，1993
[10] 叶树华、任志远，《遥感概论》，陕西科学技术出版社，1993
[11] 周成虎等，《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，1999

注：本教学大纲由杨丽萍副教授于2004年4月编制。《遥感实习教程》教学大纲
一 说明
（一） 课程性质与任务

《遥感导论》是兰州大学资源环境学院地理科学系的一门专业基础课。《遥感实习教程》是为了配合《遥感导论》的学习而专门设立的一门专业基础课。内容上紧密结合当今遥感数据、遥感设备、计算机图像处理工具软件等的最新现状与技术，主要包括五大部分十个实习，即电磁辐射与地物波谱、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感图像处理、遥感图像目视解译与制图、遥感数字图像计算机解译。

（二） 教学目的

该课程的主要目的是力图通过学生的动手实践，使之对遥感的原理、概念、应用有进一步的认识和理解。旨在培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。为学习专业课程、从事专业技术工作和进行科学研究打下基础。

（三）实习内容、时数与学分

序号
实 习 名 称
学时
实习一
地物光谱反射率的野外测定
2
实习二
航空像片的立体观测与高程测量
2
实习三
遥感图像的光学合成原理
1
实习四
遥感图像的几何校正
1
实习五
遥感图像的增强
2
实习六
遥感图像的变换
2
实习七
航空像片的判读
2
实习八
热红外图像判读
2
实习九
扫描图像判读
2
实习十
图像分类—非监督分类与监督分类
2

18

本课程一共18学时，0.5学分，开课时间：第二学年第一学期。
（四）实习方式

实习是巩固和加深所学知识的重要手段，也是培养学生掌握一定实习过程、具有应用软件和编写实习报告能力的重要途径。每次实习之前，教师先将实习内容做一详细介绍，必要时先演示具体操作过程，后由学生亲自操作，教师予以现场指导。学生应在教师指导下独立完成规定的实习并编写实习报告。

（五）考试
　　考试以平时出勤情况、实习情况和实习报告质量综合衡量，不再单独考试。

（六）任课教师梯队：杨丽萍、颉耀文、刘勇

三、 实习内容简介
实习一：地物光谱反射率的野外测定

1． 学习地物光谱的测定方法；
2． 认识地物光谱反射率的规律；
3． 学习绘制地物反射光谱曲线。

实习二：航空像片的立体观测与高程测量

1． 掌握使用立体镜进行航空像片立体观察的方法；
2． 掌握在航片上测量高差的方法。

实习三：遥感图像的光学合成原理

1． 了解彩色的基本特性和相互关系
2． 掌握三原色及其补色，掌握加色法；
3． 认识和了解色度图；
4． 认识正负像片的产生过程。

实习四：遥感图像的几何校正

1. 掌握遥感图像几何校正的主要过程；
2. 学习几何校正中控制点的选择、方法选择等。

实习五：遥感图像的增强

1. 认识遥感图像的基本结构，了解数字图像；
2. 学习掌握图像直方图变化与图像亮度变化的关系；
3. 掌握图像线性拉伸的方法和过程。
4. 通过计算机中彩色合成的演示，了解加色法的原理；
5. 掌握选用不同的合成方案产生不同的合成效果的方法，从而达到突出不同目标地物的目的。

实习六：遥感图像的变换

1. 了解空间滤波的操作过程和空间滤波对图像产生的效果；
2. 了解并掌握K-L变换的过程和方法、处理效果及处理意义；
3. 了解和掌握缨帽变换的过程和处理效果；
4. 了解和掌握彩色空间变换的过程和方法。

实习七：航空像片的判读

1. 学习航空像片判读的基本原理及方法；
2. 掌握航空像片判读中判读标志建立的方法；
3. 解译判读各土地覆盖类型在彩红外航片上的影像特征。

实习八：热红外图像判读

认识和了解热红外影像对地物的表现。

实习九：扫描图像判读

1. 认识和掌握TM图像各波段的光谱效应；
2. 学习和掌握陆地卫星遥感图像的判读方法；

实习十：图像分类—非监督分类与监督分类

1. 了解并掌握非监督分类的方法；
2. 了解并掌握最大似然比分类的方法和过程。

三、参考书目、软件
[12] 陈述彭、赵英时，《遥感地学分析》，测绘出版社，1990
[13] 刘慧平、秦其明、彭望琭、梅安新，《遥感实习教程》，高等教育出版社，2001
[14] 卢国铭、姜遵富、方永绥，《遥感技术基础》，科学出版社，1984
[15] 吕国楷、洪启旺、郝允充、王文明，《遥感概论》修订版，高等教育出版社，1995
[16] 吕斯骅，《遥感物理基础》，商务印书馆，1981
[17] 梅安新、彭望琭、秦其名、刘慧平，《遥感导论》，高等教育出版社，2001
[18] 彭望琭，《遥感数据的计算机处理与地理信息系统》，北京师范大学出版社，1991
[19] 濮静娟，《遥感图像目视解译原理与方法》，中国科学技术出版社，1992
[20] 日本遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，《遥感精解》，测绘出版社，1993
[21] 周成虎等，《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，1999
[22] IDRISI
[23] ERDAS

注：本教学大纲由杨丽萍副教授于2004年4月编制。

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