1. 面授教学

多媒体教学。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. 上机实习

　　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。

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。

逸夫楼 209B 地图学与地理信息系统实验室  面积约150M2 台式机 50台 

专业软件 ENVI 5.2 ARCGIS 10.0

常庆瑞，蒋平安，周勇， 《遥感技术导论》科学出版社， 2017

赵英时，《遥感应用分析原理与方法》 科学出版社， 2003

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

《遥感概论》本科课程教学大纲

（2019版）

历史地理与旅游学院

2019年编制

一、课程信息

课程名称：(中文)：遥感技术与应用  (英文)：Introduction of Remote sensing

课程编号：0720109

课程性质：专业必修课

使用专业：地理科学

开设学期：5

考核方式：闭卷笔试

课时：51

学分：3

选用教材：

梅安新、彭望琭、秦其名、刘慧平，《遥感导论》，高等教育出版社，2001

主要参考书：

常庆瑞，蒋平安，周勇， 《遥感技术导论》科学出版社， 2017

赵英时，《遥感应用分析原理与方法》科学出版社 2003

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

二、课程目标

（一）目标设置

通过本课程学习，使学生达到以下目标：

1.掌握遥感技术相关基本理论、基础知识与实践技能。【毕业要求3/4学科素养/教学能力】

2.掌握遥感信息的获取、传输、记录、处理和分析应用，图像获取的原理与方法。【毕业要求3/4学科素养/教学能力】

3.初步了解遥感技术在农业、林业、地球科学、资源与环境方面的应用。【毕业要求3/4/7学科素养/教学能力/学会反思】。

4.初步掌握解释遥感地物特征提取的基本方法，同时更要使学生 树立系统观念、动态观念、全球观念，提高综合分析和解决问题的能力【毕业要求3/4学科素养/教学能力】

5.能够查阅相关资料，了解遥感技术的最新发展和成果。同时形成提出问题、分析问题、解决问题的能力与思维。【毕业要求3/7学科素养】

（二）课程目标与毕业要求的关系

三、课程内容

（一）课程内容与课程目标的关系                                                                                                                

（二）课程具体内容

 第一章　绪论

[学习目标]

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。

[重点、难点]

遥感的定义（广义与狭义）、遥感系统组成、遥感的类型与特点。 

[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 

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.作为对地观测系统，遥感技术与常规技术手段相比有什么特点？

2.我国遥感事业的发展成就有哪些，举例其中你所熟悉的与生产生活密切相关的。

 第二章　电磁辐射与地物光谱特征

[学习目标]

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.了解地物波谱特性的测量。

[重点、难点]

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）、大气窗口及散射分析、地表自身的热辐射、反射率、反射的类型

难点：地物反射波谱特征、地物波谱特性的测量。

[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

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.大气的散射现象有几种类型？结合生活实际举例说明。

2.阐述大气窗口及其对于遥感探测的重要意义。

3.分析太阳辐射传播到地球表面又返回到遥感传感器这一整个过程中所发生的物理现象。

4.举例说明地物反射波谱曲线对于卫星遥感影像的重要性

第三章 　遥感成像原理与遥感图像特征

[学习目标]

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。

[重点、难点]

重点：主要的遥感平台及各自的特点、摄影像片的几何特征、遥感图像的空间、时间、光谱、辐射分辨率。

难点：微波、微波遥感及微波遥感的特点与方式

[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

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.主要的遥感平台有哪些，各有什么特点？举例所熟悉的我国自主设计研发的遥感平台。

2.摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？

3.扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？

4.微波遥感与摄影、扫描成像的本质区别。

5.如何评价遥感图像的质量？

第四章  遥感图像处理

[学习目标]

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

[重点、难点]

重点：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

难点：数字图像的校正与数字图像的增强。

[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 

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.选取自然界中的某些颜色，比较它们三种颜色属性的区别，即明度、色调和饱和度。

2.思考加色法和减色法的原理和适用条件，并举例说明。

3.利用标准假彩色影像并结合地物光谱特性，说明为什么在影像中植被呈现红色，水体呈现蓝偏黑色，而重盐碱地呈偏白色。

第五章  遥感图像目视解译与制图

[学习目标]

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

[重点、难点]

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。

难点：各类遥感影像的判读

[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 

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.航空遥感影像和卫星遥感影像在解读判断时有哪些共同点及区别？

2.了解微波影像的解译标志和判读方法。

第六章  遥感数字图像计算机解译

[学习目标]

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。

[重点、难点]

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。

难点：遥感图像的计算机分类

[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

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.比较监督分类与非监督分类的优缺点。

2.遥感图像特征提取主要有几种方法？什么条件下可以使用特征提取方法？举例说明。

第七章  遥感应用

[学习目标]

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。

[重点、难点]

岩石、水体、植被及土壤的光谱特征，水体遥感、植被遥感

[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 

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.思考作物估产的主要原理和方法。

2.何为高光谱遥感？与传统遥感手段有何区别？

3.高光谱在植被研究中有哪些应用？主要技术方法有哪些？

第八章  遥感、地理信息系统与全球定位系统的综合应用

[学习目标]

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。

[重点、难点]

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

[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

[教学方法]

1.讲授法

[复习思考]

1.GIS、RS与GPS在“3S”技术中各起到哪些作用？

2.举例说明“3S”的主要应用领域。

3.结合地方农业生产实际，阐述基于“3S”技术的精细农业的应用前景。

实验实践部分

实验一   遥感软件的基本操作

[实验目标]

熟悉遥感图像处理软件系统的主要功能模块

[实验内容]

目视判读遥感图像目标地物。

重点：掌握图像地物主要特征，难点：地物特征综合判断。

实验二  遥感数据的预处理

[实验目标]

了解和熟悉各种格式图像的输入/输出；能够对遥感图像进行校正、拼接、裁剪、增强和分类等处理

[实验内容]

控制点采集，建立遥感图像地理参考文件，遥感图像的几何校正和输出；图像裁剪；图像几何校正；图像拼接处理；图像投影变换

重点：如何进行控制点采集，难点：遥感图像地理参考文件建立。

实验三   遥感影像的镶嵌与增强

[实验目标]

熟悉空间增强处理；了解辐射增强处理和光谱增强处理

[实验内容]

运用空间域滤波卷积的方法对遥感图像进行增强处理。

重点：各种卷积模板的选取，难点：卷积模板的构建。

实验四  遥感影像的分类

[实验目标]

了解和熟悉非监督分类；监督分类

[实验内容]

利用ENVI软件进行遥感图像的监督分类和非监督分类。

重点：分类方法的步骤，难点：训练区的选择。

四、考试方式及成绩评定

（一）考试方式对课程目标的达成情况                                          

（二）成绩评定

1.考核方式：平时考核+期中考试+期末考试。平时考核方式包括考勤、课堂表现、作业；期中考试采用开卷形式；期末考试采用闭卷考试。

2.总成绩评定：总成绩=平时成绩×30%+期中成绩20%+期末成绩×50%

3.平时成绩评定：

（1）课堂表现（10 分）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。

（2）作业完成情况（15分）：每章内容上完之后，围绕每章的重难点布置。学生简述对知识的认识和应用。

（3）期中考试（20分）：主要考察绪论、电磁辐射与地物光谱特征、遥感成像原理与遥感图像特征三章内容的基本知识、基本原理和应用。期中考试为开卷考试。

（4）期末考试（50分）：主要考察遥感概论各章的重点基础理论和知识点，并加强对学生应用相关理论知识和技术综合解决实际问题的能力。

（5）课堂考勤（5分）。

4.期末考试：期末考试内容必须涵盖所有大纲教学内容，绪论内容占约10%，电磁辐射与地物光谱特征、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感图像处理约占60%，遥感解译部分及“3S”技术的实际综合应用占30%，每章节分值比例可以有2-3%的变化。考试内容主要是考察基本概念、基本理论和应用及解决实际问题的能力。考试题型主要为选择题、填空题、判断题、简答题、分析题和计算题，一般选四种以上。考试为闭卷考试，考试时间为2个小时。

五、其它说明

（一）课程资源

1.本大纲中列出的主要参考书目；

2.本校数字化图书馆中与遥感基础知识相关的期刊文献数据库资源。

（二）其他

1.执笔人：成伟

2.参与人：

2.依据2019年地理科学专业专业培养方案制定。

3.执行对象：从2019级学生开始执行。

《遥感概论》课程考试大纲

一、绪论

考试内容

遥感的基本概念，类型，特点及发展历史。

考试要求

理解遥感的基本概念，了解遥感系统的构成部分。

掌握遥感的类型及遥感的特点。

了解遥感的发展历史，熟悉我国遥感事业主要成就。

二、电磁辐射与地物光谱特征

考试内容

电磁波与电磁波谱的基本概念，电磁辐射的度量，太阳辐射相关概念，大气对辐射的影响，地球的辐射与地物波谱。

考试要求

了解电磁波与电磁波谱的概念，掌握电磁辐射的度量方式，理解黑体辐射的概念与规律。

理解太阳常数的概念，掌握太阳辐射的特性。

掌握大气层次与成分，理解大气对辐射的吸收作用。

掌握大气散射的原理及散射现象的实质，理解大气散射包含的主要类型。

掌握大气窗口的概念，及大气窗口的光谱段。

掌握太阳辐射与地表的相互作用，理解地物反射波普特征，及不同地物反射波谱的规律。

理解地物反射波普测量理论与测量方法。

三、遥感成像原理与遥感图像特征

考试内容

遥感成像平台，摄影成像与扫描成像，微波遥感与成像，遥感图像基本特征。

考试要求

理解遥感平台的类型与特点。

理解摄影机的类型与特点，掌握摄影像片的几何特征。

理解扫描成像的概念及成像方式。

理解微波遥感的特点与分类。

掌握遥感图像特征的内容，理解遥感图像特征的表现参数。

四、遥感图像处理

考试内容

光学原理与光学处理方法，辐射校正与几何校正原理与方法，数字图像增强方法，多源信息复合的概念与优点。

考试要求

掌握亮度对比与颜色对比的概念，理解颜色的性质与颜色立体模型。

掌握加色法与减色法的原理，了解光学增强处理方法。

掌握辐射畸变的原因与辐射校正方法。

掌握遥感影像变形的原因，几何校正的步骤及控制点选取的原则。

掌握数字图像处理的主要方法。

理解多源信息复合的概念与信息复合的优点。

五、遥感图像目视解译与制图

考试内容

遥感图像目视解译原理，遥感图像解译标志与判读方法，遥感影像图制作方法。

考试要求

理解遥感图像目视解译的目的，掌握目标地物识别特征。

了解遥感图像的认知过程。

掌握遥感摄影像片的种类、特点与解译标志，及遥感摄影像片的判读方法。

了解当前世界主流遥感扫描影像的类型，主要性能参数、特点与用途(截止到考试时间为止)。

掌握遥感扫描影像的特征与解译方法。

了解微波影像的特点与应用领域，掌握微波影像的解译标志及判读方法。

掌握目视解译概念与方法，及目视解译步骤。

掌握遥感影像地图的概念与主要特征，了解遥感制图的基本过程与方法。

六、遥感数字图像计算机解译

考试内容

遥感数字图像的性质与特点，遥感图像分类原理与过程，及多种特征抽取方法，遥感图像解译专家系统的组成、机理与发展趋势。

考试要求

掌握遥感数字图像的特点与表示方法，及航空像片数字化的过程。

掌握遥感数字图像分类原理与基本过程。

掌握监督分类与非监督分类的常用方法。

了解遥感图像特征抽取方法。

了解计算机解译的主要技术发展趋势。

七、遥感应用

考试内容

地质遥感、水体遥感、植被遥感、土壤遥感及高光谱遥感的任务与应用。

考试要求

掌握地质遥感的任务，岩性与地质构造的识别方法，及构造运动的分析方法。

掌握水体遥感的任务，水体的光谱特征，理解水体界限与水体悬浮物质的确定方法，及水温、水体污染和水深的探测方法。

掌握植被遥感的目的，植物的光谱特征，理解不同植被类型的区分方法。

掌握大面积农作物遥感估产的内容与方法，了解遥感植被解译的应用领域。

掌握土壤遥感的任务，土壤的光谱特征，土壤类型的确定方法。

理解高光谱遥感的概念及与传统遥感手段的区别，掌握高光谱在植被、地质等研究中的应用领域及主要技术方法。

八、遥感、地理信息系统与全球定位系统综合应用

考试内容

理解地理信息系统、全球定位系统的概念和基本原理，遥感技术在3S技术中的作用，遥感、地理信息系统与全球定位系统综合应用实例。

考试要求

掌握地理信息系统的概念与基本功能。

掌握全球定位系统的概念与基本原理，了解我国可利用的定位系统种类。

掌握全球定位系统在3S技术中的作用。

掌握遥感数据在3S技术中的作用主要体现在哪些方面。

能列举3S技术的主要应用领域与应用现状。

能就某一个特定的应用目的，综合应用3S技术提出合理的处理方案。