遥感教程概述¶
遥感教程
主要开发者和作者：Nicholas M.Short博士
------------------------------------------------------------------
在进入此概述之前，请思考此口号：
遥感是空间计划的支柱
被这些话迷住了？概述了它们的含义和意义！
------------------------------------------------------------------
本教程的概述和使用¶
This Overview serves two main purposes: To provide a brief synopsis of the uses and history of Remote Sensing (especially as carried out from orbiting satellites and deep space probes) and to describe the contents of the entire Tutorial with suggestions on best ways to utilize it (whether accessed as a Web Site or from a CD-ROM). Near the beginning on this page, we will expand on the following thesis which is the prime reason for the importance of Remote Sensing and raison d'etre for this Tutorial: * *Remote Sensing is the technology that is now the principal modus operandi (tool) by which (as targets or objects of surveillance) the Earth's surface and atmosphere, the planets, and the entire Universe are being observed, measured, and interpreted from such vantage points as the terrestrial surface, earth-orbit, and outer space . 主要概述以快速查看商业遥感卫星目前正在获得的最新产品结束。第二页是适合投稿人的传记和学分。我们强烈建议您通读整个概述，作为对本教程和许多实践活动领域的适当介绍，这些实践活动涉及到遥感和相关领域有助于收集有关许多目标的信息的主要方式。在后面的页面中检查。
注1：以上是本概述主题和内容的摘要（和预览）。本教程中的大多数页面将在顶部附近有一个由蓝线围成的摘要。
注2：本教程已准备好用于在线显示和使用家庭网站的CD-ROM。 html 标记程序；它被设计在微软IE浏览器上运行，文本和插图之间的平衡最好在600 x 800像素的监视器屏幕设置下。（如果将PIT图像处理程序安装到用户桌面上，则必须更改该设置；请参见附录B。）
注3：使用56 bps或更低速度运行的调制解调器在线访问教程的用户应注意，教程主要针对CD和宽带（DSL等）用户设计（请参阅新增功能）；因此，下载能力有限的用户可能会发现tu的非常大。令人望而生畏。
注4：本教程中有许多内部链接：这些是指向其他页面的交叉引用，并以突出显示的颜色“page-”或“section”表示。它们大部分是为了转到一个特定的页面，在这个页面上（在某个地方）是起始页面中引用的特定图像或文本。要返回原始页面，只需单击浏览器上的后退按钮。
SPECIAL NOTE: THE PRINCIPAL AUTHOR OF THIS TUTORIAL, DR. NICHOLAS M. SHORT (hereafter, referred to, in most instance, as NMS), IS NOW RETIRED AND IS NO LONGER AT OR NEAR NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER. HE CONTINUES TO RECEIVE MANY E-MAIL REQUESTS FOR IMAGERY AND INFORMATION ON WHERE TO GET SPECIFIC PRODUCTS OR REFERENCES. IN MOST CASES, HE CANNOT SATISFY SUCH REQUESTS BUT WHENEVER POSSIBLE WILL TRY TO ANSWER CERTAIN TECHNICAL QUESTIONS OR TO SUGGEST OTHERS TO CONTACT. HE CAN HOWEVER PROVIDE A CD-ROM CONTAINING THE LATEST VERSION (AT A COST OF $20); CONTACT HIM AT HIS EMAIL ADDRESS LISTED AT THE END OF THIS OVERVIEW.
在开始之前，请阅读这一长页右上角的按钮所访问的新内容。
欢迎使用本教程 这是一本学习空间科学和技术在利用遥感监测行星体、遥远恒星和星系方面的作用的培训手册。地球本身将是主要焦点。 遥感教程 （偶尔引用为 RST ）最初是由 Applied Information Science Branch (Code 935) 在美国宇航局戈达德航天飞行中心，曾一度由空军学院担保。目前，由于没有直接的持续性资金，它正在改进和更新主要作者（Nicholas M.Short [NMS] ）美国国家航空航天局戈达德的约翰博尔顿是众所周知的“爱的劳动”。
在您阅读这些页面时，您将看到我们如何将遥感（在介绍部分开头定义的术语）应用于研究构成我们星球环境的陆地、海洋、空气和生物群落，以及深入了解它所起的重要作用。在探索行星和到达恒星和星系的过程中，我们深入到了宇宙之中。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。您甚至可以将新获得的知识应用于实际进行图像解释，使用一个名为“原始”图像数据上的PIT处理程序，该程序与此CD-ROM一起提供，也可以从Internet版本下载。
本教程是为一些作为主要用户的群体而开发的：大学一级的教师和学生；高中一级的理科教师；主要来自8-12年级的有天赋或感兴趣的学生；在遥感发挥作用的许多领域的专业人员，他们需要了解这项技术能为他们做些什么；对空间计划的许多成就感到好奇或好奇的受过教育的普通民众中的一部分，这些成就利用卫星、空间站和行星际探测器的遥感来监测和了解d地球和太阳系以外其他天体的表面特征和过程。（这些用户组的大多数成员通过互联网访问这个很长的教程，他们很可能在快速下载线上，因此可以检索单独的页面 [可以有15个或更多的插图] 速度足够快，易于高效显示。）
因此，遥感教程的中心目标是熟悉并指导您如何进行遥感、遥感的应用以及您需要了解的内容，以便解释并希望使用卫星、航空和地面传感器正在获取的数据/信息。我们试图通过展示大量的遥感产品 图像 在解释其特性和实用性的运行文本中描述。因此，本教程的Internet/CD-ROM交付方式是图像密集型的。画报的丰富成为主要的学习手段，而不是更多地依赖于文本描述，由照片支持，在大多数教学教科书中发现。在遥感中，“一幅图片值1000个字”这句古老的格言尤其适用，因为它可以在附有简短的文字说明的情况下，传达大量关于遥感是如何进行的以及从图片产品中收集信息的方法/原理。而且，使用CD-ROM格式，自由使用颜色（通常比黑白色传达更多信息）变得可行——不受影响许多书籍展示的成本限制。
The Tutorial may well be the first such (Internet; CD-ROM) "book" in remote sensing to contain a significant part of its illustrations acquired directly from downloading off the Net. （当然，正如那些熟悉互联网的人所知道的，通常网络图像是以低分辨率数字化的 [通常为72 dpi] 因此质量有限；这说明了本教程中许多插图的“模糊性”。）
由于它的大小和许多插图，本教程几乎可以作为一本教科书来对待。希望一些教师，特别是在大学一级的教师，可以将本教程作为真正的文本或补充。
遥感教学的一个独特特点是，在每一节的连续课文中（不是像大多数教科书那样在一章的末尾）包含一系列思考或解释性问题。答案包含在CD-ROM和Internet版本中。每个部分通常有10到40个以上的问题。这个概述有一个熟悉的简短测验，它只包含与一组图像相关的半打问题；它的目的是帮助你决定你是否想“参与”本教程其余部分提供的学习体验，通过向你展示什么图像分析和图片。你的背景知识大概足以让你在这个过程中取得成功。还有两个“考试”（第1节和第21节之后）和第6节中的场景识别测验，挑战您对宾夕法尼亚州中部两个相邻区域的图像进行遥感解释。让我们现在通过问这个问题来向您介绍期望的问题类型。
` <>`__O-1: Most people, even those with a good post high school education, when asked what the term "remote sensing" means to them, don't have the remotest idea. So, what do you think remote sensing is all about? Try to make up a simple definition. Then, list (mentally, or on paper) five practical applications. `ANSWER <the-answers.html#O-1>`__
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。
` <>`__O-2: State an advantage and a disadvantage in conducting a remote sensing viewing from progressively higher altitudes. `ANSWER <the-answers.html#O-2>`__
遥感始于地面，19世纪后半叶进入空中，20世纪上半叶仅次于飞机，到20世纪60年代，航天器上安装了照相机和电子传感器，开启了卫星遥感的时代。各种传感器不仅可以处理可见光的辐射，而且可以处理电磁频谱内较短或较长波长的辐射（见下文）。该图总结了卫星遥感的主要好处：
现在，请考虑一下用红色粗体字母阐述的这一非常重要的原则或论题，以强调遥感的重要性：
[Most remote sensing systems (built around cameras, scanners, radiometers, CCD-based detectors, radar, etc.) of various kinds are the most widely used tools (instruments) for acquiring information about Earth, the planets, the stars, and ultimately the whole Cosmos. These normally look at their targets from a distance. One can argue that geophysical instruments operating on the Earth's surface or in boreholes are also remote sensing devices. And the instruments on the Moon's and Mars' surfaces likewise fall broadly into this category. In other words, remote sensing lies at the heart of the majority of unmanned (and as important tasks during some manned) missions flown by NASA and the Russian space agency, as well as programs by other nations (mainly, Canada, France, Germany, Italy, India, China, Japan, and Brazil) to explore space, from our terrestrial surface to the farthest galaxies. NASA and other space agencies *have spent more money (the principal writer [NMS] estimates this sum to be in excess of a $trillion dollars) on activities that - directly or indirectly - utilize remote sensors as their primary data-gathering instruments than on those other systems operating in space (such as Shuttle/MIR/ISS and communications satellites), in which remote sensing usually plays only a subordinate role. Add to this the idea that ground-based telescopes, photo cameras, and our eyes used in everyday life are also remote sensors, then one can rightly conclude that remote sensing is a dominant component of the scientific and technical aspects of human activity - a subtle realization since most of us do not use the term "remote sensing" in our normal vocabulary.*]
在做了这个“推销”之后，让我们将现在深信不疑的事情简单地回顾一下遥感的历史（详细介绍了 page I-7 ）特写摄影（Promimal遥感）始于1839年，由法国人达盖尔和内普切拍摄的原始但令人惊叹的图像。高空遥感始于19世纪60年代，当时气球驾驶员使用新发明的照相机拍摄地球表面的照片。大多数照片是用系绳气球拍摄的，但后来自由飞行的气球提供了平台。最早的气球照片是1858年由霍诺·达米尔在巴黎拍摄的，但这张历史性的第一张照片已经丢失了。下面这张1860年拍摄于波士顿的气球照片，是美国第一张幸存下来的航空照片。气球在内战期间被用于侦察；传说麦克莱伦将军有一张由这样的航空站拍摄的战场照片，但已经不见了。
注意：本教程中的每个图像都有一个标题，只需将鼠标放在图像的右下角即可访问该标题。
也许20世纪初最新颖的平台是在欧洲运营的著名巴伐利亚鸽子舰队。图中展示的是准备就绪的鸽子，下面是1903年著名的巴伐利亚城堡照片（两边不规则的物体是拍打的翅膀）。
|鸽子舰队在9800年代早期在欧洲使用，在地面上携带照相机，定时自动曝光一系列的胶卷。|
` <>`__O-3: What is an obvious disadvantage in using this primitive pigeon system? `ANSWER <the-answers.html#O-3>`__
航空摄影在第一次世界大战期间成为一种有价值的侦察工具，并在第二次世界大战期间完全发展成为自己的侦察工具。
从太空进行“空中”摄影的可能性取决于使用火箭发射设备的能力，或者向上一段距离然后返回地球或进入地球轨道。引言中的第7页描述了最早的成功。火箭运动可以追溯到古代，那时中国人使用固体材料，类似于他们的鞭炮粉，来提供推力。19世纪，著名的法国科幻作家儒勒·凡尔纳（Jules Verne）曾设想发射一枚载人抛射物到月球上（在他的书《从地球到月球》中），这就为这位作家的 [NMS] 首先向他的高中科学俱乐部提交了关于火箭的科学论文）。在20世纪上半叶，火箭运动的领导者是罗伯特·戈达德（1889-1945），在他之后，戈达德航天飞行中心（本教程的基础）被命名为。下面是1926年戈达德博士带着他的第一批液体燃料火箭（发动机在这辆10英尺长的汽车的顶部）的照片。 [它会从支撑它的框架上脱落] ）
常规情况下，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，该火箭由美国新墨西哥州的白沙发射。这些火箭还把地球物理仪器放在鼻锥上，然后用降落伞返回地球。（作者 [NMS] 1946-1947年，他在德克萨斯州埃尔帕索的布利斯堡服役期间，享有双重特权。首先，他是一个地理信息系统小组的一员，该小组被派去搜索其鼻锥内丢失的仪器包。然后，在1947年春，作为一名邮报记者，他采访了沃纳·冯·布劳恩博士——二战后火箭运动的大师——并在V-2发射期间在场。我当时几乎没有意识到太空将成为我的职业。）以下是V-2发射后返回的第一张照片，以及在这张照片中可识别的特定地点的列表，这些地点覆盖了美国西部80万平方英里，显示了地球的曲率：
现代太空计划是由许多历史学家举办的，以苏联于1957年10月4日发射“人造卫星一号”为真正的开端（就像许多记忆中的著名事件一样，作者生动地回忆起他在收音机里读到的新闻：在咖啡馆吃早餐。在怀俄明州卡斯帕市开始一天的地质野外工作）。这是第一颗人造卫星的全尺寸模型（大约篮球大小，重83公斤） [182磅] ，配备无线电和一台科学仪器），在华盛顿国家航空航天博物馆展出：
这颗小卫星被下面看到的半奥卡火箭发射到太空中。苏联计划由谢尔盖·科罗列夫领导。一个有趣的视角，世界惊人的效果，这一开创性的发射可以阅读在这里。 Web site .
几颗更大的人造卫星很快就出现了，每个都有科学的有效载荷。Sputnik II携带一只活生生的三驾马车，用仪器测定它在太空中的反应。1958年1月，美国发射了第一颗轨道卫星“探索者1号”，紧随其后的是先锋系列（见 page Intro-1a ）了解更多详细信息。关于太空人的历史的更多信息，请参阅附录2。
1957年，人造卫星发射后，在轨道飞行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。
` <>`__O-4: On TV, you are most likely to encounter a satellite remote sensing product of what kind (hint: think local news)? `ANSWER <the-answers.html#O-4>`__
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（后来是航天飞机）和陆地卫星（早期称为ERTS）上飞行，这是第一颗专门测绘自然和文化资源的卫星。在陆地和海洋表面。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的航天飞机成像雷达（SIR-A），于1982年在航天飞机上。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的商业利用遥感。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。
` <>`__O-5: Where might you have seen a Landsat image before? `ANSWER <the-answers.html#O-5>`__
人们普遍认为，陆地卫星为这些其他卫星系统的出现奠定了基础，因为它展示了多光谱图像的能力和多功能性，以便观察地球，以便随着时间的推移监测其自然和人造特征，从中许多应用现在，遥感在管理我们星球的“健康”和利用其资源方面变得非常重要。自1972年以来，六个陆地卫星成功地在轨道上运行。这是这个非常成功的项目的历史：
那么，遥感究竟如何 done 是来自陆地卫星，还是来自飞机，还是地面？遥感利用装有传感器的仪器，通过观察，在一定距离（通常是从其上方或天文学中）观察可观测物体和材料的光谱和空间关系。许多人认为地球物理（主要是重力、磁力和地震测量，也包括外部磁场）是遥感的一种形式。但是，除了引言中总结从空间进行地球物理测量的三页外，我们在本教程中的研究将主要局限于产生图像和专题地图的星载传感器的方法和应用。大多数方法都是基于对光子（具有广泛能量范围的量子粒子）的感知；特定的光子将具有一些具有其独特对应频率的能量值。 [单位时间内正弦波形的周期数] 在 电磁频谱 …这是一个简单的电磁波谱图，根据遥感中的常见用法命名不同的波长间隔（波长单位为微米（μm）；微米是一米的1/1000000。
本条款 电磁波谱 指辐射能量随波长（振荡正弦波中连续波峰之间的距离，以公制单位表示，对于辐射而言，是一个向前移动的光子在360°旋转一个周期时的轨迹）或其逆频率（数字o）的分布。f周期/秒）通常以图表或图表的形式呈现，其中一端为最高频率（最短波长），另一端为最低频率（最长波长）。辐射可能是连续的（波长范围内没有中断），它的图由光谱范围内所有波长的序列组成，光谱范围的低频率和频率在一些起始值和结束值。它也可以是离散的，也就是说，光子能量与特定的，通常较窄的波长间隔有关，而这些间隔之外的辐射是不存在的（这些不连续的间隔代表原子或分子物种以特定方式被激发时释放的能量）。 [由量子物理决定] ）因此，当化学元素受到热能或电能的激发时，会以每种元素特有的离散（特定）波长值发出电磁辐射；这些元素在使用棱镜或衍射栅格分散辐射的光谱图中显示为线。
一种连续光谱是由所有温度高于绝对零度的物体发出的黑体辐射（BBR）。给定的BBR光谱图，其特征是固定在特定波长的端点上的总光谱间隔，由感测对象的热状态确定，并在“曲线下面积”（图）和峰值强度中变化，两者均由物体的表面温度确定。三颗表面温度不同的恒星的BBR曲线说明了这类辐射；请注意，随着温度的升高，辐射强度也增加，峰值波长也降低。
为了使关于电磁辐射的最后这些想法统一起来，请考虑以下图表：
光子是从热源（太阳、电灯等）发出的。此条件或模式的光谱曲线与上述BBR曲线类似。现在这束光通过一个目标，在这个例子中是一团含有原子和分子的云。右边是一个吸收光谱，其中黑线的波长是吸收某些特定能量光子（由其特征波长表示）的元素或分子的特征波长。同时，这些光子中的一些会使云中的原子和分子受到激发，从而在特定波长下发出（发射）辐射，如底部光谱所示。
在遥感的实际应用中，激发后的特征类别（树叶、土壤、岩石、建筑物等）反射或发射辐射，产生光子能量变化图，作为波长或频率的函数，包含特征光谱特征（曲线）（见下文）。本段中的想法将在本概述后面的介绍中详细介绍。
大多数遥感数据包括接收和测量电磁频谱不同部分的反射和/或发射辐射。频谱中最常见的采样部分是 紫外线、可见光、反射红外、热红外和微波 部分。多光谱（或密切相关的多波段数据）是指在一组电磁辐射上收集到的辐射，这些电磁辐射在光谱的某一部分中单独延伸到连续波长的间隔（通常很窄）。每个间隔组成一个带或通道，由颜色（如果可见）、描述性标签（例如，近红外）或特定波长范围标识。这些数据被基于计算机的处理用于生成场景（地球表面和大气；行星；宇宙学特征）的图像，或用作分析程序的数字输入（有关成像技术和分析类别的彻底检查，请参见第1节）。
由一个传感器采集的多波段图像通常会显示出不同波段之间的显著差异。这是因为组成一个场景的一组采样区域中的点对点的辐射将根据不同特征/材料在一个时间间隔内的反射或发射响应而变化，并且在检查其他波段时会再次变化。任何这类点的带对带响应（以辐射的大小或强度计）可以连接起来，成为给定特征或材料类别的光谱特征。不同的特性/类具有不同的、通常是独特的签名。
前三段中给出的许多想法都可以在这个图表中总结出来：
在这种情况下，目标是一片积极种植作物的土地，主要成分是植被、土壤和水分。右下角显示了这种复合材料的详细光谱特征。入射太阳辐射的一部分被反射到上面的传感器上（在飞机或航天器上）。虽然现在传感器系统可以使用一种称为高光谱遥感的模式几乎复制信号，但在本例中，宽带模式（最初是获取反射测量的正常配置，目前仍在使用）在这里进行了说明。因此，传感器采用带通滤波器将反射辐射分解为连续波长的离散间隔（带），每个间隔（带）由一段电磁频谱（红、绿、红外等）组成。辐射由导入到板上的光子组成，板将光子能量转换为电压（光电效应）。在对这种辐射进行采样的瞬间，每个波段都会有一些电压值（显示在表盘上）。假设对每个波段（通道）进行了适当的校准，该电压是对每个光谱间隔合成的目标的反射比的测量。结果值表示光谱特征的粗略近似值。然而，即使是这几个值也可能足够不同，以确定目标的身份。显然，波段越多（带宽越窄），识别效果越好。
为了激发您对遥感的兴趣，并使您熟悉一些主要类型的图像产品，这些产品用于监测和记录地球表面，我们现在将介绍一个多光谱图像的例子，然后介绍一系列美国某个地区的空间图像。2002年2月占领中心阶段：
我们将通过展示代表由陆地卫星4号至7号上的主要传感器专题地图绘制器（TM）采集的7个波段中的4个波段的图像来说明这些想法。每个图像都是由称为数字数（dns）的数值构成的，这些数值与所显示的光谱间隔（波段）的平均反射或发射辐射强度相关；在这种情况下，dns的范围是从0到255，以整数递增。结果图像中的灰度级别从黑色（dn=0）到白色（dn=255），深灰到非常浅灰色的阴影与不断增加的dn值相关。该场景是完整的陆地卫星TM图像的一个子集，显示了密歇根州北部Keweenaw半岛的西岸（对于此图像和其他相关图像，请链接到 Michigan Technological University 网站）。显示波长间隔（以微米为单位）；有关详细信息，请查看标题（右下角的光标）。
|TM band 1 covering the blue visible region of the spectrum |
对于波段1、4和7，这些黑白格式中较暗（灰度）的色调代表低（强度）反射，而浅色色调则代表高反射。在波段6中，测量的是随着温度升高而变得更强烈（导致从浅到白）的辐射。从波段1开始，挑选某些特征（通常是统一的灰度模式），而不考虑它们的特性，并在其他三幅图像中的等效点找到灰度-这将让您了解反射（或波段6中的发射率）是如何随用于监视功能/类的波长。
TM上7个波段中任意3个波段的组合可以在空间上进行登记，然后将每个波段分配给三种原色中的一种：蓝色、绿色、红色，以产生所谓的A。 彩色合成 . 这可以通过使用彩色滤光片进行拍照，也可以在计算机显示器上进行，在计算机显示器上，颜色是通过将给定波段的颜色分配（使用图像处理程序）给监视器中三个彩色枪中的一个（其余两个波段分别对应剩余的颜色）来确定的。对于TM，最常用的组合是波段2=蓝色；波段3=蓝色；波段4=红色，给出标准假彩色版本，其中大部分红色和非红色是植被的颜色特征。这是一个更大的子集，显示了几乎所有的Keweenaw半岛：
下面是另一种使用3-红、2-绿和1-蓝的组合。在这张图片中，为了“取乐于它”，请找出这一子集在上面的图片中的位置，并尝试识别（给它们命名，如水、城镇）您识别的特征。
这是关于单个多光谱带的外观和从一个（或可能两个或多个）传感器（用于扫描目标（地球表面、星系等）的三个波段（或其他变量）组合而成的彩色合成物的简短引物。（在许多情况下，采样点可以称为 象素 （ pic 事实上 el ement）应该有助于您欣赏来自各种传感器和源的一些图像，以便在本概述中遵循这些图像。同样，关于这个主题的更多细节在引言和第1节中给出。
互联网几乎是遥感各方面信息的主要来源。许多站点提供了卫星遥感的良好概述。有关这些网站的一般列表，请参阅 Remote Sensing Tutorials and Training Courses . 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。另一个优点是 Remote Sensing Core Curriculum 重点介绍了一种正在开发的新的教育方法。由日本遥感协会准备的一份关于遥感基础知识的全面介绍正在网上进行。 mirror site . 准备了一份简短的评论 Harrison and Jupp . 美国国家航空航天局最近支持的课程开发计划在 Geospatial Information Technology 密西西比大学的网站。从广泛的角度来看，遥感在过去30年中是如何蓬勃发展的，我们只需要看看仍在增长的美国和国际组织——政府、大学和私人组织——它们主要关注遥感的各个方面。其中大部分的列表可在 The Remote Sensing Organizations site . 有关各种遥感教程和相关主题的另一个信息来源位于遥感教程主页上的链接；对于通过CD访问RST的用户，我们在此处提供此链接作为 Carstad 站点。最后，对于那些希望建立或扩大他们在与遥感有关的若干科学方面的知识和背景的人，我们强烈建议探索 PSIGate 曼彻斯特大学（英国）维护的网站，在天文学、地球科学和物理学中有许多有用的链接。
在调查了遥感及其产品的一些基本原理和实例之后，我们现在继续讨论前面提到的与2002年2月犹他州一个重大事件有关的各种类型图像的序列。我们转向盐湖城，犹他州地区 2002年冬奥会 . 这将帮助您了解多平台、多传感器和多时间数据和图像的优势。
要将盐湖城地区设置为一个大区域，即区域背景，请首先查看由热容测绘任务（HCMM）制作的白天热图像：
大盐湖是位于右上象限的一个黑暗、细长的区域。它是黑暗的，因为在热方面，它是凉爽的，在传统的热成像中，寒冷的特征往往是深灰色到黑色，而在浅灰色到白色中则是温暖的。这些山脉呈现出中等程度的黑暗，因为它们比低地和盆地更冷——在高海拔地区。紧挨着大盐湖的是盐湖城，就在它的右下角。SLC右侧的黑色垂直区域是瓦萨奇山脉——许多奥运赛事的发源地。东西向的山脉链是尤因塔山脉。许多拉长的暗色特征，在图像中大部分是上下延伸的，是构成盆地和山脉构造和地貌省份的独立山脉。
但是，从一开始，从比较的角度来看，在太空时代之前最常见的地球表面图像类型是有指导意义的：一张黑白航空照片。这是北盐湖城一部分的1:62500比例尺（见第10节）照片：
为了将这项伟大的体育赛事的“场地”与周围环境结合起来，在区域尺度上，我们将从宇航员在航天飞机任务中拍摄的典型空中倾斜照片开始；阅读标题（点击图片）以获得一般描述。
现在，我们向您介绍一幅典型的无人卫星图像：首先显示的是由陆地卫星1号多光谱扫描仪（MSS；79米分辨率）拍摄的四幅单独波段图像，展示了在发射ERTS-1后仅15天内拍摄的犹他州中北部的一幅图像（该卫星的名称是1972年8月7日，Ore It及其继任者更名为Landsat系列。标题中确定了这些波段（注意：这些波段的质量有所下降，因为它们是从35 mm的幻灯片上扫描的；两个红外波段图像在灰度上也没有很好的平衡，这是因为色调拉伸相当差，因为图像处理实验室的那些人仍在学习如何使用G。制作高质量的照片）。
下面的场景是一幅早期（1972年夏天）的陆地卫星（ERTS-1）假彩色图像（185公里） [110英里] 另一方面）这有助于引起广泛的兴趣，即利用卫星监测地球表面。这种类型的图像是由接收反射光的传感器制作的，反射光分成几个波段（将可见光谱和近红外光谱细分为更窄的波长间隔），每个波段在其图像中具有不同的色调强度（灰度）。然后用红、绿、蓝滤光片（这个想法在这里处理得很简单，但在引言中有详细介绍）对三个波段的图像进行重新组合（注册）拍照（或通过计算机程序）。波段和滤光片的组合可能会有所不同，从而产生不同颜色的复合材料，这些颜色与不同的特征相关，这取决于波段/滤光片对。
这里显示的版本是一个合成物，它通过蓝色滤光片投射MSS波段4（绿色波长间隔），5到绿色，7（红外）到红色。图像的右侧是鲜红色，这是在标准假彩色图像中呈现的茂密森林和草原的正常颜色，在该图像中，我们将红色与近红外中通常非常明亮（高反射率，以光色显示）的健康植被相关联（请参见 page I-13 在介绍部分中解释颜色响应和分配）。这片广袤的红色区域与高瓦萨奇山脉重合，瓦萨奇山脉位于犹他州西部的断块山脉和沙漠（灰褐色色调）的东部。其他小块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。犹他湖（由于淤泥而变蓝）在它的南面。在这张图片中，我们向您挑战如何找到盐湖城的都市区。
` <>`__O-6: This is a good moment to begin to associate locations and features within a space image such as Landsat with their counterparts on a map. Using a U.S. Atlas or a state map, fit the Landsat image to its equivalent map area. In addition to places mentioned above, also find these features: The small cities of Ogden, Orem, and Provo; Park City; Utah Lake; the Bingham Open Pit Copper mine in the Oquirhh Mountains; large areas devoted to agriculture; heavily forested lands; desert flats. Also, in your atlas, if it is nearly new, the shape of the Great Salt Lake may differ from that in the image; why? Finally, why is the central part of Salt Lake City (which appears as a long darker blue strip) so narrow, when the greater area of the city and suburbs seems to appear reddish? `ANSWER <the-answers.html#O-6>`__
在这张图片下面，我们放置了一个次新世（总覆盖面积的一部分；这张图片是用MSS采集的数据点的一个子集制作的）同一区域的图片，它是由20世纪90年代末获得的一张Landsat-7图片制作的。现在，只需仔细看一下，并尝试注意任何明显的差异，即在它和陆地卫星1图像中的相应区域之间。我们将在后面几段再进行比较。
如果你仔细观察Landsat-1图像，你可能会看到沿着笔直、尖锐边界的轻微色调差异；这是由于联合太平洋铁路堤道切断了水循环。这在下一张由Terra上的modis传感器制作的接近真实颜色的图像中更容易看到（见第16节）。在Landsat-1图像中，色调不连续几乎是“看不见的”，因为船上的多光谱传感器（MSS）没有一个蓝色波段，该波段可能会识别出淤泥的存在（这会增加水的反射率，在可见光谱的蓝色区域产生一种浅色调）。在大盐湖上游。
请注意，在上面所示的陆地卫星7号图像中，这条直线边界现在变成了一个弯曲，两个部分似乎在一个高角度相交。左（西）段仍为直线，但右（东）段边界模糊。在1972年的图像中，北部地区主要是含盐的淤泥沉积，但此后水溢出到火车堤道上方的土地上。靠近铁轨，北方的水相对清澈，但蓝色粉土的色调开始在较远的地方显现出来。
如果你在定位城市方面遇到困难，下一个视图应该会有所帮助。这是一个陆地卫星-5主题地图绘制（TM；30米分辨率）的自然彩色图像的直接城区。它还详细说明了由于这个新的传感器，在后来的陆地卫星中所发生的改进。
当然，这些图像是垂直（向下）视图。为了让你了解这样看待地球，我们利用了一个更为熟悉的视角，展示了这座城市的近水平鸟瞰图和瓦萨奇（Wasatch）的东面。（著名的摩门教帐幕是靠近中心的多尖顶建筑）。
将上世纪60年代中期拍摄的照片与2001年拍摄的照片进行对比。试着确定自60年代以来，哪些主要建筑（有些是高层建筑）被添加到了天际线中。
正如将在整个教程中反复演示的那样，空间图像可以通过专门的计算机处理进行数字组合，该处理使用数字高程数据集生成所谓的 观点 视图（就像你坐着低空飞行的飞机在接近现场，向前看；很像上面的航空照片）。这是一个陆地卫星-5的远景，瓦萨奇前线和盐湖城的大部分在前景。
另一个不同方向的陆地卫星透视图显示了盐湖城和东部山区主要奥运场馆的位置：
为了让您对盐湖城的市中心区有一个更贴心的感受，这里有两张由Ikonos卫星拍摄的高分辨率图像（见下文）。第一张彩色照片显示了市区的大部分地区（分辨率为4米），包括犹他大学的一部分。第二幅图以1米的分辨率描绘了这座城市的街区是如何呈方形的；其中的两座大型建筑可以位于第一幅图的左中心边缘附近。
我们可以把注意力集中在奥运基础设施上，奥运基础设施是2500多名国际运动员的家园。同样，两张高分辨率的IKONOS彩色图像，一张拍摄于2001年夏季，下面是2002年2月冬奥会期间拍摄的同一区域的一部分。
奥运会的一部分，包括下坡滑雪，位于瓦萨奇山脉附近的公园城，东边的盐湖城。这是一个伊科诺斯的景观，展示了滑雪道和住房的西面：
借助您对盐湖城的新熟悉，尝试在这张非常不同的显示图像中找到上面图像中显示的一些功能。这一场景是在1994年宇航员执行SIR-C雷达任务期间获得的。三个雷达波段（C、L、X）中的每一个都被赋予颜色，用于生成这种“假颜色”合成（参见 page 8-7 ）图像的方向是顶部边界为东北-西南方向；大盐湖是顶部以下的黑色区域。
到目前为止，我们在盐湖城及其周围的旅行中，已经为您提供了所谓的“美丽图片”。但是，现在是强调空间图像实际使用或应用的好时机。一个这样的用法是指 变更检测 “-确定在短到长时间内引入、修改或扩展了场景中的哪些特征或条件。现在向上滚动到两个陆地卫星场景（完整的LS-1和子集LS-7）。在较低的LS-7场景中，至少有三个不同（改变）的主要特征或类别，代表27年的时间跨度。在进入下四个场景之前，请先执行此操作。
城市人口是一个变化，你会期待这个漫长的时间段。自1972年以来，美国公民人数大幅增加。尤其是西方，正经历着一场人口激增，既有出生率上升，也有来自美国东部和墨西哥人的涌入，这些人都是从他们的祖国移民过来的。盐湖城也有这种趋势，从这对陆地卫星图像中可以明显看出。为了估计增长的程度，在每幅图像中寻找街道模式——主要的线索是随着郊区从山上扩展，建筑物的蔓延。
">
最显著的增长区域出现在这些图像的中间（2001年的图像以灰色显示城市的城市/郊区部分；这可能是由于该图像在一年中的不同时间拍摄）。注意每个图像左下象限中的不规则的浅棕色大疤痕。这是宾汉峡谷铜矿，位于奥奎尔山脉。这是世界上最大的露天矿（注意2001年图像中外围尺寸的增加）。您将在底部的放大图像子集中再次看到此地雷。 Page 5-4 .
第二对变化检测图像集中在大盐湖的南端。1972年和2001年的陆地卫星图像在几个地方发生了显著的差异，在1972年的场景中，靠近底部中心的半岛与海岸相连，所有土地都暴露在外。到2001年，该半岛已与大陆断绝联系。这就是结果
我们回到1972年以来在大盐湖及其周围发生的事情。1972年拍摄的两幅陆地卫星图像和2001年拍摄的两幅陆地卫星图像将便于比较，以便在29年内找出变化。
|和上面一样，除了这里的宇宙飞船是陆地卫星7号，拍摄日期是2001年夏天。γ
2001年图像中最明显的修改是，由于1972年以来湖面水位的上升，位于湖南端的半岛已被孤立（变成羚羊岛）。起初，这似乎是违反直觉的，因为湖泊的最终命运是干涸的（有些湖的干涸速度可达几千到20000年）。但这不是单向的过程。气候从干到湿以及从湿到反的变化在几十年的时间里都会产生可测量的影响。1963年，大盐湖的面积从四百年的平均面积4200平方英里缩小到了950平方英里。这种萎缩是20世纪50年代开始的持续干旱的结果。到1972年，湖泊覆盖的面积扩大到了大约2500英里。2 . 当时还有一座通往羚羊岛的陆桥。到2001年，那座桥被洪水淹没，使半岛恢复到岛屿状态。在正在进行比较的亚层中，2001年（实际上在2001年之前）恢复了湖泊东南角的一片沙地，西南角的一个山区边缘附近的低地部分被支持植被的浅水覆盖。
现在，让我们离开一个场景的特殊性，我们已经介绍了卫星图像可以描述地球表面的一些方法，并返回到更全面的概述，了解遥感的全部意义和可以用实际方法做什么。除了区域和局部尺度的覆盖之外，卫星遥感还可以创建能够设想整个地球或整个大陆的图像。例如，这里是48块美国大陆（由马里兰州洛克维尔的EarthSat公司提供）的准自然色视图，由Summer Avr制成。 (page 14-2 _）图像。注意营养覆盖层（绿色）的区域变量分布。
本教程主要利用陆地卫星获取地球表面的图像，部分原因是自1972年以来获得了如此多出色的场景，部分原因是作者（NMS）在NASA Goddard的大部分职业生涯中都在研究这些卫星的数据。矿石。RST还利用美国政府和美国私营工业以及其他国家政府和商业公司发射的陆地和海洋卫星上的各种传感器的图像。其中大多数是在可见光、近红外和热红外光谱间隔内观测到的，但是来自几个雷达系统的图像也作为公共空间数据集的例子包括在内。
这里列出的是美国和其他国家（在括号中标识）飞行的主要（非商业）遥感航天器以及发射日期（如果一系列中有一个以上，则该日期指第一个成功进入轨道的日期）。根据它们的主要用途，这些自然分为三类：陆地、气象学、海洋学。然而，许多卫星为不止一组提供了有用的信息：
第1组-主要 土地观察员 ：Landsat（1-7）（1973年）；Seasat（1978年）；HCMM（1978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）；Terra（1999年）；Proba/Chris（2001年）
（注1:SIR-A（1981）、SIR-B（1984）和SIR-C（1994）是在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）
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（himawari）（g）系列（日本）（1977年）；meTeosat（G）系列（欧洲）（1978）；Tiros-N系列（1978）；Bhaskara（G）（印度）（1979）；NOAA（6-14）（1982）；INSAT（1983）；ERBS（1984）；MOS（日本）（1987）；UARS（1991）；TRMM（美国/日本）（1997）；ENVISAT（欧洲航天局）（2002）；Aqua（2002）
（注2:g=地球静止的）（注3:Nimbus还观察到了一般的陆地特征；例如，Nimbus 6携带了SCMR，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4:NSCAT，美国国家航空航天局散射计，由JPL公司研制，1996年由日本火箭发射，主要用于海洋学研究，但提供了适用于气象学和陆地观测的宝贵信息。）
设计用于产生对上述群体有用图像的商用卫星从20世纪80年代中期开始运行。这些私人拥有的卫星中，越来越多的是：SPOT（法国）（1986年）；RESURS-01系列（俄罗斯）（1989年；90年代开始商业化）；ORBVIEW-2（美国）（1997年）SPIN-2（俄罗斯（1998年）；ikonos（美国）（1999年）；quickbird（美国）（2001年）；resource21（尚未发射的前4颗卫星）；eros A（国际成像卫星组织；以色列）（2000年）。
对大多数主要用于地球观测的卫星及其特性进行了非常好的回顾，其中一些已经失效 [404未找到] ）到父网站，可以从以下两个网站调用：National Air and Space Museum 和 University of Wisconsin .
另一个强调遥感和图像的网站是欧洲空间局（欧空局）赞助的教育航天计划。可以通过单击访问该站点 Eduspace links . 请注意，要了解此网站的某些功能，您必须能够注册成为教学机构的成员-小学到大学。
另一个涉及遥感大部分方面的网站是 The WWW Virtual Library of Remote Sensing ，在芬兰以外。它有丰富多样的链接，其中许多链接在您使用本教程的某个阶段是值得探索的。但是，它不是为货币而维护的，因此一些诱人的标题不再有效。
它有助于通过以图形方式查看1996年前上述清单（主要是陆地观测卫星）中的一些卫星的发射日期和寿命，从而描绘出令人眼花缭乱的运行卫星阵列；1997年以来的其他卫星列在概述第二页的条形图上：
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。美国地理信息系统（GIS）为及时将遥感数据与其他空间类型的数据整合提供了一种特殊的手段。地理信息系统方法（在第15节中解释）存储、集成和分析信息，这些信息在资源管理、环境控制和现场开发决策方面具有实际价值。
监测陆地系统的必要性，这些系统可观察、量化和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，已成为管理者、政治家和公众最关心的问题。发达国家和发展中国家的NRY。这一需求导致了一项庞大的国际计划，该计划使用以空间观测系统为中心的各种技术，以提高我们监督和管理地球有效运行的系统的能力。与这一概念相关联的名称包括国际地球圈和生物圈方案（IGBP）（其概要见下文）。 United Nations Environomental Program 网站）和国际全球变化计划（IGCP）。这些项目涵盖了一系列主要包括气候研究、海洋学和陆地环境监测的研究和应用。国家计划包括主要进行地面测量的组织，但目前有几个国家提供合适的卫星，这导致了空间观测和地面测量的共生整合。这张图描述了一些主要的主题活动，正如它们的缩写所描述的那样。
在这些努力中，美国一直是关键。它的主要作用是提供许多多用途卫星，使全球范围内的关键陆地、海洋和空气测量。| ese标志该项目始于20世纪90年代初，名称为 探测地球行星的任务 那个项目改名为地球科学企业。ESE涉及许多联邦机构以及一些私人组织。主要位于戈达德航天飞行中心的美国宇航局的任务是运行地球观测系统（EOS）项目，该项目将计划、建造和发射多颗卫星，其中列出了这些卫星 NASA Headquarters 站点。
与这些和其他项目密切相关的是一个新的地球科学领域，被称为 地球系统科学 . 许多大学正在开设自然科学这一新领域的课程甚至专业。
当这些不同的程序被仔细检查时，就像整个过程一样 Section 16 在本教程中，两个主要的重点领域构成了IGBP和ESE的目标和方法：1）概念 全球变化 它认识到地球的自然系统在不断地变化，各种不同的方面，如大气温度、空气和水污染物，以及土地覆盖层以通常复杂的方式相互作用，以改变环境；和2） 全球气候 它通常是地球系统中控制随时间变化和地球不同区域变化的最重要的单一组成部分。这些修改可能是周期性的或单向的，但通常发生得很慢（在短时间内几乎无法察觉），因此需要使用各种观测手段（其中卫星被证明是最容易观测到的）将多年到数十年的重复覆盖范围扩大到更广范围。这两个徽标为这些特定的美国程序提供了URL（必须单独访问）。
这些计划将持续到21世纪的头十年。从1998年开始，几个主要平台推出了广泛的传感器补充，由电流传感器系统的持续运行提供支持。这些项目将对所有国家产生深远的影响，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、ESE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之间复杂交互所需的关键知识要素。努力。
如果你想预览一些科学家如何应用遥感监测人类对环境的影响，那么就去最近添加到互联网上的主页。The Consortium for International Earth Science Information Network . 关于遥感的基本信息的离线来源是作者的（NMS）仍然相关的1982年NASA出版物RP 1078：陆地卫星教学手册；到地球的任务：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（与小罗伯特·布莱尔合著）来自太空的地貌，NASA SP-486。
以下是九本著名教科书的列表，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（注：第6版，2001年出版）
坎贝尔，J.B.，《遥感导论》，第2版，1996年，吉尔福德出版社。
Drury，S.A.，地质图像解释，第2版，1993年，Chapman&Hall，243页。
德鲁里，S.A.，《地球图像：遥感指南》，第2版，第2版，1998年，牛津大学出版社，212页。
Kuehn，F.（编辑），《遥感原理与概念入门》，2000年，Routledge，215页。
Lillesand，T.M.和Kiefer，R.W.，遥感和图像解释，第4版，2000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.
遥感图像、地面照片、地图和其他类型的地理信息在 北美地图集：大陆的空间肖像 由国家地理学会出版（1986年）。
这些期刊也很有价值，主要致力于遥感方法和应用：
加拿大遥感杂志
IEEE地球科学和遥感汇刊。
国际遥感杂志。
摄影测量工程和遥感。
环境遥感
为了扩展概述开头的评论，本教程的主要目的是为大学生提供学习资源，同时也为现在的劳动力提供学习资源，这些劳动力需要对以空间为中心的遥感基础知识进行灌输。在这两种情况下，目标都是为那些可能需要提供从遥感获取的输入信息以进行日常工作的人提供一个实际有用的背景。我们还认为，对于希望在空间计划对社会的重要贡献方面建立背景的大学前（主要是中学）教师来说，导师是一种宝贵的资源，以便更好地教他们的学生（其中许多教师还应该能够通过教程中的主要观点）。我们希望这项卫星遥感调查将吸引并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（见下文）相关的更广泛领域从事专门的职业。另一个目标是使公众对遥感的原理和成就感兴趣，并向公众通报，重点是示范应用。
下面是我们为实现这些目标而选择的主题清单，通过提供对遥感及其许多后果的全面调查。
目录¶
前言
本遥感教程概述；“熟悉”测验
遥感导论：技术和历史观点；地球物理卫星、军事监视和医学成像等特殊应用
章节：
1。图像处理和解释：加利福尼亚州莫罗湾；初试
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：
6。飞越美国：波士顿到旧金山；问答；世界巡演
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；“多”概念；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；地球科学企业；和EOS计划
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。宇宙学：提供对宇宙内容、起源和发展的观测的遥感系统。
21。进入21世纪的遥感；未来展望；期末考试
附录A：现代空间史
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的章节，重点介绍一到几个相关主题和主题。因为我们可以将大多数遥感数据表示为可视数据，所以我们将在周围组织我们的教学处理 插图 例如空间图像、分类、地图和绘图，而不是数字数据集。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。（这些材料大部分是通过直接从互联网下载获得的。我们感谢源组织和个人，但在大多数情况下，我们本身并不承认每一项贡献。）这些插图附带的说明和讨论有助于解释视觉概念。”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。
我们还呼吁与其他遥感资源以及各种持续或计划的项目建立许多联系。其中一些项目是联邦或国际项目，如ESE，而其他项目则是提供培训和服务的教育或商业组织的项目。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。
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，包括卫星系统的历史，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。这篇导言还深入探讨了三个专题：利用卫星对地球力场进行地球物理测量；调查用于监测危害国家安全活动的卫星计划（军事和安全机构）（这些通常被称为“间谍卫星”）。以及遥感技术在医学诊断中的应用。
作为本教程的一部分，最后一个主题可能看起来有点奇怪，它几乎完全处理来自卫星和航天器的遥感数据，这些卫星和航天器向内看地球，向外看天空。但是，医学遥感（或“医学成像”）已经存在了100年。对大多数人来说，利用电磁辐射或力场对人和宠物的身体进行检查的医疗器械是遥感技术的应用，它在他们的生活中具有最大的个人熟悉度和价值。我们在 three review pages 在引言中。现在，让我们来看两个用X射线感知人体的例子。第一张图片显示了患病肺的X光射线照片；第二张图片显示了标记器官的躯干中部的CAT扫描（CAT=计算机辅助断层扫描）切片：
如果您想掌握基础知识，我们建议您至少要仔细阅读引言和第1、8和9节。第一部分（1）是本教程的关键章节之一，因为我们试图通过引导您浏览常用的产品类型和处理输出（使用单个子场景作为焦点），介绍图像分析和解释的大部分主要概念。该次新世是加利福尼亚州莫罗湾的一幅陆地卫星专题地图。这就是它在假彩色呈现中的样子：
图像处理的一个最终目标是生成场景中可识别特征或土地覆盖类别的分类图。在第1节中，我们研究了增强场景外观的各种方法，并以 监督分类 我们选择的表面特征对我们的预期用途有意义。以下是莫罗湾的分类：
第8节涉及另一种遥感模式，即雷达和被动微波的使用。SESAT是首个用于雷达成像的民用航天器。雷达已经在美国航天飞机上飞行了几次。这种X波段合成孔径雷达（SAR）图像（SIR C任务）是香港典型的这种类型的图像：
香港的SIR—C图像；注意大多数雷达图像的特征标记，即丘陵地形的畸变（一个斜坡明亮；斜坡的缩短）。
后来的航天飞机飞行——航天飞机雷达地形任务（SRTM）——获取了C波段和X波段图像；这些图像被用于计算地形高度。智利巴塔哥尼亚的SRTM图像被赋予了与海拔范围相对应的颜色：
|南美洲巴塔哥尼亚山区的SRTM C波段图像；颜色代表海拔间隔。γ
第9节重点介绍了越来越多地使用从飞机和航天器安装的传感器获得的热红外图像，这些传感器主要在两个光谱区域工作：3-5微米和8-12微米。这里我们将介绍两种工作模式。这两幅图像都是由美国宇航局Terra上的ASTER仪器拍摄的。顶部是夜间拍摄的3.8微米图像，显示了东非厄立特里亚的海岸线。晚上，水通常比大部分陆地都暖和，所以它显示为一种浅色。底部图像是8-10微米范围内三个波段的多光谱彩色合成。显示的区域是加利福尼亚东部的盐碱谷（靠近死亡谷）；此图像中的大多数颜色可能与岩石类型（硅酸盐、碳酸盐等）有关。
在第13节中，在回顾了“地面真实性”的方法和必要性之后，您将了解光谱学的概念，尤其是高光谱遥感器（这也将在 page Intro-24 . 高光谱传感器正在彻底改变遥感的能力，利用地面、空中和现在从太空运行的“分光计”对单个材料（如岩石类型、植物种类）进行精确测量。这种传感器能够在可见近红外光谱的广泛、连续范围内以窄光谱宽度波段（通常为0.01至0.02微米）成像。产生的数据集为场景中的各种特征或类别生成详细的光谱特征（波长与某些强度函数（如反射比）的关系图），这些特征或类别可用于更好地识别这些类别，通常在岩石成分或蔬菜品种的情况下。这使得分类和区分类的准确性大大提高。为了欣赏这一巨大的“跃进”，请比较图中的两个光谱图——上一个是用陆地卫星上的4个MSS波段制作的特定物质的光谱特征；下一个是高光谱等效特征：
许多高光谱特征、图像和应用的例子开始出现在文献和互联网上。最受欢迎的示范目标是内华达州的铜矿区。这是一张自然色的高光谱图像（由可见光谱中蓝色、绿色和红色部分的带组成），显示出独特的变化：
喷气推进实验室的Aviris是最早用于机载高光谱测量的系统之一。1.0微米到2.5微米之间的窄谱带（相当于详细光谱特征中的单个吸收带）对所获得光谱曲线的关键诊断拐点特别敏感。矿石矿物和蚀变产物中的硫化物、氧化物、碳酸盐等可以通过其特征波长来确定，从而可以识别单个矿物种类。这是一张由3个较长波长波段制成的部分内华达州铜矿的Aviris图像：
使用适当的分析技术，这些不同的矿物可以在特定位置识别后突出显示，而其他材料则被涂黑，从而生成特定矿石指南的矿物分布图。因此：
美国宇航局的一颗卫星——EO-1，是新千年系列中的第一颗——搭载了卫星上飞行的第一个超光谱传感器（hyperion），它将0.4到2.5微米之间的光谱细分为220个通道。为了了解使用大量波段（通道）对场景进行分类的效果，我们在左侧显示了一个森林的陆地卫星TM场景，其中只能对树木类型进行广泛的区分，在右侧显示了一个基于超离子的分类，它令人信服地证明了这一点。可识别个别树种的绿色：
在飞机和航天器上飞行的高光谱传感器的出现极大地提高了遥感分析能力，因为它能够通过将感应到的电磁辐射分散到大量CCD（电荷耦合探测器）上生成详细的光谱曲线。以微秒为单位重新取样，这很可能是过去十年中地球观测系统最重要的新工具。
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。本教程的读者当然熟悉本地、区域、大陆和半球实时天气系统在其附近移动的可见、红外和雷达图像，因为今天的区域特定新闻广播使用并显示天气段期间的相关图像。F程序。这些气象卫星（气象卫星的通用术语）图像是大多数人最常遇到的向公众展示的卫星数据。例如，这是2002年6月30日美国云分布的AccuWeather图像（近红外）（将每小时更新一次，并且可以在互联网上轻松访问）：
不太为人所知，但在全球基础上理解和预测天气和气候方面具有重要意义的是正在进行的海洋物理状态测量。第14节也对这些卫星进行了研究，其中描述了获取海洋数据的卫星。这是由地球观测系统（EOS）主要项目Aqua确定的2002年6月初为期3天的全球海洋温度图：
第16节也值得您仔细阅读。它是一个正在进行的项目（EOS），始于20世纪80年代，不仅涉及美国宇航局，而且几乎所有的空间机构，以及来自现在联合国大多数国家的环境组织。特别处理的是一些非常复杂的卫星的状态和结果，特别是Terra和Aqua，它们是美国的一部分。 地球科学企业 . 这个项目，包括由其他国家发射的卫星，将在21世纪的头十年达到顶峰，但长期任务将延伸到新的千年。卫星舰队致力于支持一个新的科学领域，即 地球系统科学 . 这是一个多学科的方法来研究地球在全球和区域尺度。特别涉及的是海洋学家、气象学家/气候学家、生物学家/植物学家、地质学家/火山学家、环境学家/生态学家、物理学家、化学家，甚至社会学家、经济学家和法律专业人士。要在完成第16节之前了解有关这些程序的更多信息，请检查以下链接： Earth Science Enterprise 和 USRA Earth System Science
我们将看到，由陆地卫星、SPOT、气象卫星和海洋学卫星、Terra、Aqua以及下文和本教程其他地方描述的许多其他卫星所做的观测具有非常宝贵的功能性资产：现在在活动轨道上有足够多的这些卫星，几乎覆盖了整个地球。每天做几次环球旅行。（良好的视图主要受云覆盖的限制。）因此，经常可以成功地监控有关持续事件的及时（更新）信息。其中一个例子就是2002年6月至7月在亚利桑那州东部持续数周的大火（超过47万英亩被烧毁）。由于空间轨道观测的多平台和多时间方面是跟踪动态变化事件的两种最有力的方法，因此我们现在将用一系列图像来演示这一点。
首先是两张NOAA-15（气象卫星）图像。顶部覆盖了西南部沙漠的广大地区。该图像于2002年6月20日采集，经过处理后以红色突出火灾区域。亚利桑那州的大火正把烟向东北方向送往科罗拉多州梅萨维德附近的第二场大火。在底部的图片中，NOAA-15上的另一组波段被结合在一起，显示了一个假彩色合成物，显示了两个亚利桑那州的火灾，切尔迪斯基（西部）和竞技表演（东部），在它们合并之前。靠近秀秀镇（人口8000）的地方表明，该镇的居民不得不撤离；2000多名消防队员的非凡努力挽救了这座城市。
下一张图片是从互联网上拍摄的，但是没有关于航天器或传感器的标识（它看起来像来自Terra的aster图片）。在这个版本中，烧焦的区域非常突出。在这个阶段，切尔迪斯基的火势仍然很小，如果天气状况有利于那些全神贯注于当时规模更大的竞技场火势（这是由于森林护林员的粗心大意而引起的）的消防员，那么切尔迪斯基的火势可能已经被控制住了。
这是一张由Terra的modis传感器在6月25日左右拍摄的照片，当时两处相邻的火势还没有合并成亚利桑那州历史上最大的野火。
陆地卫星7号也及时获得了火灾的图像。图中显示的是早期的情况；红色轮廓区域最终烧掉到6月30日。
这组照片中的最后一张是在7月初拍摄的，当时火势已经控制在85%。这清楚地显示了两个合并的火焰现在如何产生一个看起来像一次火焰的最终结果的烧伤疤痕。
回到我们在教程中特别是德国章节的预览部分，我们特别提请您注意第19和20节-行星遥感和宇宙学。很可能是不言而喻的，利用遥感器作为主要工具对外层空间——行星和宇宙——的研究，直接和重要地关系到人类需要如何理解宇宙之外的一切，但必须将这些与地球上的生命联系起来。从太空拍摄的所有照片中最著名的一张是1968年圣诞节时阿波罗8号从月球上空飞过时地球的景象，这张照片被复制在这里，提醒我们人类对知识的追求现在是我们的星球与太阳系以外的星球以及国际原子能机构之间的联系。最有可能是在遥远星系的其他行星系统中。
这些成就的第19和20节中的评论阐明了科学对这些迷人的其他世界（行星、卫星和小行星）以及恒星和星系及其起源的了解。虽然这些主题似乎偏离了以地球遥感为重点的主要教程主题，但它们提供了对我们太阳系和宇宙探索的主要成就的深入总结。这次探索是美国和俄罗斯空间计划的核心部分，严重依赖遥感技术。 事实上，在地外遥感（考虑到麦哲伦、航行者和哈勃望远镜的成本）上花费的资金，可能比在地球研究上花费的资金还要多（尽管随着地球观测的商业化，美元的平衡可能正在发生变化）。）
在美国太空计划的头十年里，肯尼迪对登月宇航员的承诺俘获了这个国家和全世界的想象力，这是其他太空探险所无法比拟的。探索月球是美国宇航局最大成就的象征。即使在最后一名阿波罗宇航员离开月球表面后，它的特征仍在继续测量和分析。为了纪念这项正在进行的研究 our 卫星，这里显示的是两张月球正面的图像，一张在阿波罗之前，另一张在20世纪的最后十年。左边是通过地球望远镜获得的月球全景。右边是一个假彩色合成物，由伽利略航天器上的传感器制造，与它在被送去木星执行主要任务之前，位于地球停转轨道上的区域大致相同。
带有各种成像传感器的太空探测器使行星科学家能够近距离观察外层行星——木星、土星、天王星和海王星——并揭示了这些巨型行星周围许多卫星（卫星）的多样性和复杂性。为了介绍由水手号、旅行者号和伽利略号等航天器收集到的奇妙信息，我们展示了木卫一的全半球视图，木卫一是最内层的木星卫星。IO可以被提名为太阳系中最活跃、最有活力的行星体，如果它是首要标准的话。 火山作用 选择作为此状态的指示器。
第20节讨论了天文学和宇宙学的大部分基本思想（基于网络搜索，很可能是目前互联网上对这两门基础科学最全面的处理）。作为在第20节中传播的许多真正美丽、迷人和科学信息丰富的图像的预览，我们在这里展示了一幅被称为行星状星云的蒙太奇图（一个基于早期误解的误称，因为这些发光的气体和尘埃的巨大斑点不是前体）。最终形成行星的熊状体，但是作为超新星爆炸的恒星的残余物）。
在宇宙学部分（20）（具体来说， page 20-4 ）在一些细节上讨论了由望远镜上的仪器利用不同的光谱间隔拍摄的恒星和星系的图像。这里我们给出一个具体的例子：仙女座星系，可见光图像和红外图像（波长175毫米），然后由计算机程序重新定位显示它的正面。显示和显示的信息差异是显著的。
第21节是对未来卫星和项目的某些方面的简要（有些过时）回顾，以及对最近发射的几颗卫星产品的进一步考察。
美国空军学院的工作人员编写了《现代空间史》（附录A），作为他们对互联网版本的贡献的一部分。这是一篇特别的评论，值得一读。对于那些希望快速（缩略图）概述遥感在空间利用中的作用的人，请查看以下大纲版本： Dr. John Estes 加利福尼亚大学圣巴巴拉分校。
附录B是你学习努力的一个非常重要的部分。它包含一个名为pit的可下载图像处理程序、几组图像，以及有关运行pit和执行特定处理功能的详细说明，其中复制了第1节中关于增强图像和提取信息的方法的大部分内容。 (CAUTION: While PIT has been reconfigured to download and install easily for most who choose to load this program onto their computers from the CD-ROM they have purchased, Internet users of this Tutorial will experience problems in downloading off the Internet - efforts to correct this are being made and should be done by April 1, 2003. )
附录C对主成分分析（PCA）的概念和基本理论进行了技术性的回顾。
附录D是一个相当全面的词汇表。如果你在阅读那些可能无法让你满意的章节时遇到了一个术语或想法，那么词汇表很可能有一个简明的定义来澄清其含义。
注意：单击下面横幅中的“下一步”按钮，继续浏览。“上一步”按钮返回前言。