1.3. 概述¶
1.3.1. 本教程的概述和使用¶
欢迎来到我们的主页，这是由 Applied Information Science Branch (Code 935) 在美国宇航局戈达德航天飞行中心。在您阅读这些页面时，您将看到我们如何将遥感（在第27章第26节开始定义的术语）应用于研究构成地球环境的陆地、海洋和空气。您不仅可以了解航空摄影和空间图像过去的用途，而且还应该通过直接检查和计算机处理，培养理解这些视觉显示和数据集的技能。
本教程的最新版本具有一个新的强大的教学功能：大多数部分都将包含一系列插入到文本相关部分中的问题。这些都是为了激发一个人的学习经验，通过挑战来回答思考问题，利用依赖方程式的数学问题来解决问题，进行需要对图像进行解释的实践练习，列出清单，或者记录你的一般评论或意见。用蓝色斜体表示问题，并在问题的开头用标记标签（如 I-3 或 13-8 . 不像大多数课本在一章结束时有问题，但没有提供答案，本教程是封闭的，模仿了作者（N.M.short）早期的Landsat教程工作簿，该工作簿对附录中包含的许多问题有（通常是主观的）答案。因此，在本教程中，学生/用户可以尝试获得合理的答案或进行计算，然后通过单击蓝色的文字直接指向答案表（每个部分都有自己的单页表）。在答题纸上，要返回包含问题的页面，只需单击浏览器的“后退”按钮。如果你做得相当好，与股票答案的通信将使你相信你已经获得并可以使用与问题相关的信息；如果你的答案与我提供的答案“不符”（假设我或多或少是“正确的”），那么你仍将通过尝试来学习，达到某种程度的理解。然后被引导到所提供答案中的“真实性”的适当度量。大多数问题或锻炼活动都需要你的大脑作为唯一的工具，但有些锻炼需要检查特定的图像。当本教程转换为PDF模式时，您可以直接从屏幕上工作，也可以打印出图像/图片（请检查上面的whats new按钮以获取该状态的更新）。放大镜在某些图片中可能有帮助。有些问题具有地理特征：随身携带美国地图集和世界地图集。
每个部分通常会有10到40个以上的问题，但概述只有半打。让我们通过问这个问题来向您介绍期望的问题类型。
考虑到这第一个洞察，我们可以这样想：通常情况下，当我们生活在世界的表面时，我们从或多或少的水平角度来体验我们的世界。但是，在这种情况下，由于建筑物、树木和地形等障碍物，我们的视野通常仅限于几平方英里的范围。如果我们从高层建筑或山顶向下看，我们视野中的总面积会大大扩大。当我们从一架巡航高度超过30000英尺的客机向外看时，这一比例甚至会增加到数百平方英里。从垂直或高斜角的角度看，我们对下面表面的印象与我们从表面上的某个点观察周围环境时的印象明显不同。然后，我们看到大量的表面特征，就像它们以适当的空间和上下文关系出现在主题地图上一样。简而言之，这就是为什么遥感最常在诸如飞机和航天器这样的平台上进行的原因，这些平台上装有机载传感器，可以从上方延伸区域对这些特征进行调查和分析，而不受邻近区域的直接影响。它是维护和更新我们周围世界信息的实用、有序和经济有效的方法。
遥感使用仪器或传感器来观察远距离可观测物体和材料的光谱和空间关系，通常是从它们的上方。
我们强调，各种各样的遥感系统是收集地球、行星和恒星信息最广泛使用的工具。换句话说，遥感是美国宇航局和俄罗斯航天局的核心或努力，也是其他国家（主要是加拿大、法国、德国、意大利、印度、中国、日本和巴西）探索空间的计划，从地球表面到最远的星系。
遥感始于19世纪40年代，当时气球驾驶员使用新发明的照相机拍摄地面照片。也许上世纪末最新颖的平台是在欧洲运营的著名鸽子舰队。
航空摄影在第一次世界大战期间成为一种很有价值的侦察工具，并在第二次世界大战期间得到了充分发展。远程传感器进入太空的逻辑起点是安装在被捕获的德国V-2火箭上的自动摄像机系统，该火箭从美国北卡罗来纳州的白沙发射。随着1957年人造卫星的发射，在轨道航天器上安装摄像机成为可能。第一批宇航员和宇航员在绕地球轨道飞行时使用手持照相机记录选定的区域和机遇目标。在20世纪60年代，为获得类似电视的黑白地球图像而调整的传感器在气象卫星上飞行，这些卫星上的其他传感器在不同高度探测或测量大气特性。
作为一个重复性地收集地球信息的操作系统，遥感在20世纪70年代发展成熟，当时仪器在天空实验室（后来的航天飞机）和陆地卫星上飞行，这是第一颗专门测绘陆地和海洋表面自然和文化资源的卫星。雷达成像系统是1978年6月发射的Seasat上的主要传感器。在20世纪80年代，各种专门的传感器——海岸带彩色扫描仪（CZCS）、热容测绘任务（HCMM）和先进的超高分辨率辐射计（AVHRR）等——主要作为研究或可行性项目在轨道上运行。第一个非军事雷达系统是JPL在1982年在航天飞机上的航天飞机成像雷达（SIR-A）。其他国家很快也采用了提供类似或明显不同功能的远程传感器。到20世纪80年代，陆地卫星已经私有化，在美国、法国、俄罗斯、日本和其他国家广泛使用遥感技术。这种增长的很大一部分过去和现在都是由越来越多的意识驱动的，即地球的环境正处于人类活动和滥用的危险之中。
为了激发你对遥感的兴趣，我们现在展示了一幅典型的早期陆地卫星图像，它开始有兴趣使用卫星来监测地球表面。（您还应该更仔细地查看通过Start访问的封面顶部的徽标标题的图像背景。那一幕显示了1972年10月的陆地卫星1号 [ called ERTS-1 at the time] 加利福尼亚中心峡谷、海岸山脉和旧金山湾和蒙特雷湾地区全景图。下面的场景是在发射后15天（1972年8月7日）的犹他中北部的Landsat 1视图。图像的右侧是鲜红色，这是在假彩色图像中呈现的茂密森林和草原的正常颜色，其中我们将红色与近红外中非常明亮的健康植被联系起来（颜色响应和分配的解释请参见CH27章节）。右边的红色区域与东面的瓦萨奇山脉重合。
犹他州西部的断块山脉和沙漠（灰褐色色调）。其他小片的红色标志着沙漠平原的农田，其潜力激发了杨百翰在这个“承诺之地”定居。大盐湖占据了上部场景的一部分（如果仔细观察，你会发现沿着笔直、尖锐的边界有轻微的色调差异；这是由于联合太平洋铁路堤道切断了水循环）。犹他湖（由于淤泥而变蓝）在它的南面。在这张图片中，我们将向您挑战如何找到盐湖城的都市区。当然，这幅图像是一个垂直视图。为了让你了解这样看待地球，我们增加了一个城市的近水平鸟瞰图和瓦萨奇CH21_Chapter20的东部。试着把这个倾斜的视角和它在陆地卫星上的外观联系起来。
|靠近盐湖城和瓦萨奇CH21_Chapter20山脉的水平鸟瞰图。|
本教程利用了陆地卫星、SPOT（Systeme Probatoire d'Observational de la Terre）和几个雷达系统，以获取其常见空间图像的大部分示例。我们将在本教程的各个部分中介绍一些为遥感设计的其他空间系统。我们在此列出了美国和其他国家（在括号中标识）的主要航班及其初始发射日期。
第1组-主要 土地观察员 ：Landsat（1-6）（1973年）；Seasat（1978年）；HCMM（1978年）；Spot（法国）（1-3）（1986年）；Reurs（俄罗斯）（1985年）；IRS（1a-1d）（印度）（1986年）；ERS（1-2）（1991年）；Jers（1-2）（日本）（1992年）；Radarsat（加拿大）（1995年）；Adeos（日本）（1996年）（注1:Sir-A（1981年）；（注：Sir-A（1981年）、Sir-B（1984年）和Sir-C（1994年）是航天飞机上飞行的雷达系统；激光高度计也在航天飞机上飞行（注：许多气象卫星产生的陆地低分辨率图像也被证明是有用的）
第2组-主要 气象观察员 ：tiros（1-9）（1960年）；nimbus（1-7）（1964年）；essa（1-9）（1966年）；ats（g）（1-3）（1966年）；dmsp系列I（1966年）；俄罗斯kosmos（1968年）和meteor系列（1969年）；itos系列（1970年）；sms（g）（1975年）；goes（g）系列（1975年）；noaa（1-5）（1976年）；dmsp系列2（1976年）；gms系列（日本）9（1977年）；meteosat（g）系列（欧洲）（1978年）；tiros-n系列（1978年）；bhaskURA（印度）（1979年）；NOAA（6-14）（1982年）；INSAT（1983年）；ERBS（1984年）；MOS（日本）（1987年）；UARS（1991年）；TRMM（美国/日本）（1997年）（注1:G=地球静止状态）（注2:NIMBUS还观察到了一般的陆地构造；例如，NIMBUS 6携带了SCMR，这是一种设计用于获取表面成分信息的实验传感器）
第3组-主要用于 海洋学 ：Seasat（1978年）；Nimbus 7（1978年）包括CZCS，测量海水中叶绿素浓度的海岸带彩色扫描仪；Topex Poseidon（1992年）；Seafis（1997年）。
（注：美国国家航空航天局散射计NSCAT，在JPL研发，1996年由日本火箭发射，主要用于海洋研究，但提供了适用于气象学和陆地观测的宝贵信息。）
这个令人印象深刻的清单使我们相信，遥感已经成为监测行星表面和大气的主要技术和科学工具。事实上，自空间计划开始以来，地球和其他行星的观测预算支出已经超过1500亿美元。这些资金大部分用于实际应用，主要集中在环境和自然资源管理上。下表由作者于1981年编制，总结了六个学科的主要用途。
所有这些应用程序在今天都是有效的，还有许多其他应用程序已经被设计和测试，其中一些应用程序我们将在本教程的其他部分中介绍。关于遥感理论、仪器和应用的文献现在非常丰富，包括许多会议和会议的期刊和报告。基于计算机的图像处理，特别是处理大量遥感数据的个人计算机的巨大改进，使得机器人和载人平台观测可供大学、资源负责机构、小型环境公司甚至个人使用。地理信息系统（GIS）为及时地将遥感数据与其他空间类型的数据集成提供了一种特殊的手段。地理信息系统方法存储、集成和分析在资源管理、环境控制和现场开发的许多决策领域具有实用价值的信息。
对于发达国家和发展中国家的管理者、政治家和普通公民来说，需要监测系统来绘制土地利用变化图、搜索和保护自然资源，并跟踪生物圈、大气、水圈和地球圈内的相互作用。这一需求导致了一项庞大的国际计划，以空间观测系统为中心，使用各种技术，以提高我们监督和管理地球有效运行系统的能力。与这一概念相关的名称包括国际地球圈和生物圈计划、全球变化计划、地球系统科学、地球任务（MTPE）和地球观测系统（EOS）。这些计划将持续到21世纪的头十年。从1998年开始，多个主要平台在继续运行电流传感器系统的支持下，推出了广泛的传感器补充。这些计划将对各国产生深远影响，至少对地球上的所有人产生间接影响，因为它们解决与环境和资源相关的问题和关切。当与其他主要数据管理和决策方法相结合和集成时，GIS、MTPE和EOS应演变为高效的工具，用于持续收集和处理管理自然与人类努力之间复杂交互所需的关键知识要素。
互联网几乎是遥感各方面信息的主要来源。几个地点提供了卫星遥感的良好概述。加拿大遥感中心最近提出了一个方案，该方案对主要原理和应用提供了极好的概要。点击 here 如果你现在想看，或者有空的话。
如果你想预览一些科学家如何应用遥感来监测曼林德对环境的影响，那么去最近添加到 Internet by the Consortium for International Earth Science Information Network . 关于遥感的另一个基本信息的在线来源是作者仍然相关，1982年NASA出版物RP 1078：陆地卫星教学手册。其他插图和基本原理的主要来源是作者的《到行星地球的使命：陆地卫星观察世界》（与Paul D.Lowman，Jr，Stanley C.Freden和William C.Finch，Jr合著）、HCMM选集、NASA SP-465和（与Robert Blair，Jr合著）空间地貌，NASA SP-486。对于那些希望学习更多的人，我们邀请您查看主页 Remote Sensing Core Curriculum 强调一种正在开发的新教育方法的项目。此外，这里还列出了七本著名的教科书，其中详细介绍了地球遥感的大部分基本原理和应用：
Avery，T.E.和Berlin，G.L.，《遥感和航空摄影解释基础》，第5版，1992年，麦克米伦出版社。公司，472页。
坎贝尔，J.B.，《遥感导论》，1987年，吉尔福德出版社。
Drury，S.A.，地质图像解释，1987年，Allen&Unwin，243页。
Lillesand，T.M.和Kieffer，R.W.，遥感和图像解释，第3版，1993年，J.Wiley&Sons，720页。
Sabins，Jr.，F.F.，遥感：原理和解释。1996年第3版，W.H.Freeman&Co.，496 pp.
Siegal，B.S.和Gillespie，A.R.，地质遥感，1980年，J.Wiley&Sons（尤其是第1章至第11章）
Swain，P.H.和Davis，S.M.，《遥感-定量方法》，1978年，McGraw Hill Book Co.
因此，本网站教程及其CD-ROM的主要目的是向遥感专业人员和公众介绍遥感的原理和成就，重点介绍示范应用。另一个关键是指出环境服务机构举措的预期功能和好处。作为第二个，但也是重要的目标，我们打算将本教程作为一种学习资源，供大学生以及需要对空间遥感基础知识进行灌输以支持各种组织的个人使用，例如： Regional Application Centers . 其中一些人包括协助向日常运营提供输入信息的同事。第三，我们希望这次卫星遥感调查能够吸引和激励一些来自世界社会的人，他们可能会考虑在这一领域或与地球系统科学（ESS）和环境相关的更广泛的领域工作。对于那些希望在第16节中介绍这些字段之前进一步了解这些字段的人，我们邀请您现在查看 Universities Science Research Association (USRA) 这突出了一种基于ESS的新教育方法。
这是我们完成这些目标的主题清单，提供了对遥感及其许多后果的全面调查。
1.3.2. 目录¶
前言
本遥感教程概述
第26章：遥感导论：历史和技术展望
章节：
图像处理和解释：加利福尼亚州莫罗湾
地质应用：地层学；结构；地形
植被应用：农业；林业；生态学
城市和土地使用申请
矿产和石油资源勘探：
飞越美国：波士顿到旧金山
区域研究：使用来自陆地卫星的马赛克
雷达和微波遥感
暖地球：热遥感
航空摄影作为主要和辅助数据源
11。三维地球表面：立体系统和地形图
太空中的人类遥感器：航天员摄影
13。地面数据采集：地面实况；高光谱遥感
14。水行星：气象、海洋和水文遥感
地理信息系统：决策的地理信息系统方法
地球系统科学；地球与地球观测计划任务
遥感在基础科学研究中的应用I:巨型地貌
基础科学研究II：撞击坑
行星遥感：外星天体的探索
20。进入21世纪的遥感；这项技术的商业化
附录A：宇宙学
附录B：交互式图像处理
附录C：主要成分分析
附录D：术语表
与本课程的正式课程不同，本课程的章节以教育学和系统化的方式涵盖原理、技术和应用，我们将引导您阅读一系列集中于一个或多个相关主题的章节。因为我们可以将大多数遥感数据表示为可视数据，所以我们将围绕 插图 例如空间图像、分类、地图和绘图，而不是数字数据集。尽管这些数据集是应用科学家将这些信息实际应用的真正知识库。（有些资料是通过直接从互联网下载获得的。我们感谢源组织和个人。）这些插图附有说明和讨论，以帮助解释视觉概念。”标准的“空间图像，特别是来自陆地卫星传感器的图像，通常是一个部分的焦点，但是我们经常添加特殊的计算机处理的格式副本，其中包含地面照片，描述场景中的特征，以及适当的描述性地图。
我们还嵌入了许多与其他遥感资源和各种持续或计划项目的链接。其中一些项目是联邦或国际项目，如MTPE，而另一些是教育或商业组织提供培训和服务的项目。反过来，这些链接又有它们自己的一组链接，在您探索它们时，这些链接将扩大您对遥感及其流行应用的许多方面的了解。
我们有几个注意事项：由于图图图里亚语是图像和图形密集型的，所以本教程使用的是较大图像的缩略图。除非您在T线、电缆、ISDN或其他宽带链路上，否则您可能需要等待5分钟以上才能在许多页面上下载较大的图像。您可能希望关闭或延迟这些图像并只接收文本。在某些情况下，我们可以通过单击内部来自动放大某些被蓝色边框包围的图像。图像质量可能因色调或颜色平衡以及分辨率的不同而有所不同，具体取决于显示器和图形卡的组合以及其他因素。因此，我们在文本中描述的内容，您可能无法从屏幕格式副本中轻松看到。在可行的情况下，我们将描述性文字环绕在较小的图像周围，以便于将文本指针与插图进行比较。对于某些图形（如定位器地图），您可能希望打印一份要引用的副本，而不是在文本引用不可见的图形时在页面内来回跳转或跳转到不同的页面。
本教程首先介绍了遥感的物理原理（尤其是电磁辐射），然后考虑了主要的观测平台类型，最后介绍了卫星系统的历史，重点介绍了陆地卫星。随后的许多章节和主题都以陆地卫星为中心，因为它仍然是当前遥感系统的一个主要部分。尽管涉及气象和海洋学/水文现象的卫星是迄今为止数量最多的地球观测平台，但我们主要在第14节中考虑它们。在某些情况下，Metsat传感器在陆地上拍摄的场景，在那里我们可以看到我们在其他章节中包含的地表或环境特征。
第一部分是本教程中最长的部分之一，因为我们试图通过浏览常用的产品类型和处理输出来介绍图像分析和解释的大部分主要概念。如果你想要基本的东西，我们建议你尽量读读第27章第26节和第1、8和9节。点击 What's New 此概述开始处的按钮，用于与更改和添加计划保持同步。
我们特别提请您注意第19节-行星遥感。虽然这个主题似乎偏离了地球遥感的主要教程主题，但它提供了对我们太阳系探索的主要成就的全面总结。这次探索是美国和俄罗斯太空计划的核心部分，严重依赖遥感技术。这些成就的第19节中的回顾显示了我们对这些迷人的其他世界（行星、卫星和小行星）的了解，以及考虑天文学和宇宙学一些基本观点的嵌入式调查（作为可选链接）。但是，请注意：这个部分相当长，有140多个图形（大部分是图像），有些在线，还有一些可以通过链接访问。
为了符合科学惯例和本教程在世界范围内的预期用途，我们通常以公制单位（SI）来指定测量值，特别是电磁频谱和物理中的其他单位的测量值。我们将在适当的地方将英文单位等价物放在括号中，或者澄清，特别是在处理地理参数时。
我们以您可能希望了解此主页的两个主要架构师的背景的假设结束此概述。如果没有，您可以转到目录。
后记：本教程是小尼古拉斯M.肖特（NicholasM.Short，Jr.）建议的结果，他当时是戈达德代码935（赞助商）的计算机科学家。他把这个想法部分地设想成遥感信息的另一种来源。 陆地卫星教学手册 （现在已经绝版了）由于他的名字被认出来（和混淆），这些年来一直有人要求通过他。