遥感原理与应用大学课程教案.doc
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教案
学院
测绘工程学院
系(实验室)
地理信息教研室
课程名称
遥感原理与应用
主讲教师
高松峰
职称
副教授
使用教材
《遥感原理与应用》
测绘工程学院制
教案首页
课程
名称
遥感原理与应用
课程编号
总计:
学时
讲课:
学时
实验:
学时
上机:
学时
学分
类别
必修课(√)选修课()理论课()实验课()
任课
教师
职称
助教、教授
授课
对象
基本
教材
和主
要参
考资
料
基本教材:
遥感导论,梅安新等,高等教育出版社2001
主要参考资料:
1、遥感原理、方法和应用,孙家抦等,测绘出版社,1999
2、遥感图像获取与分析,朱述龙等,2000
3、ComputerProcessingofRemotely-SensedImages,AnIntroductionThirdEdition
PaulM.Mather,2005TheUniversityifNorttingham,
教学
目的
要求
通过本门课程学习,使学生掌握遥感成像、遥感图像处理、遥感图像目视和计算机解译的基本原理和方法,了解遥感在地球科学及其相关领域的应用,并着重认清遥感在GIS领域的作用和地位,为后续《地理信息系统原理》、《遥感制图》等课程的学习打下基础。
教学
手段
多媒体教学,辅助板书。
教学
方法
课堂讲授,启发式教学,课堂讨论,当堂测试,提问式教学,学生讲授,师生互动。
教学
重点
难点
教学重难点:
掌握遥感成像、遥感图像处理、遥感图像目视和计算机解译的基本原理和方法,了解遥感在地球科学及其相关领域的应用,认清遥感在GIS领域的作用和地位。
考核
方式
闭卷考试,考勤,平时作业。
其它
要求
严格考勤,注重学生课堂表现及平时作业情况,课下作业,考勤等占学生成绩的比率(20-30%)。
56
第一章绪论(Introduction)
课次1
学时:
2学时
基本内容:
包括
①讲解遥感的概念与技术系统组成。
②介绍遥感发展概况及发展趋势。
③介绍遥感与地理信息系统的关系以及应用。
教学思路:
①从各方面介绍遥感的概念,并通过讲解遥感技术的特点及组成,使学生对遥感技术有一定的基本认识。
②简要介绍遥感的研究历史、现状及发展趋势,并结合本专业介绍其应用。
教学重点与难点:
遥感的基本概念和技术系统
思考练习题(作业题):
①简述遥感概念及技术组成?
②什么是3S技术,简述其关系及应用?
教学内容提要:
第一节遥感的基本概念
一、遥感。
1.基本概念:
广义和狭义
2.遥感数据流程
第二节遥感技术的特点
一、宏观性、综合性
二、多波段性
三、多时相性
第三节遥感的分类
一、按照工作平台不同分类
本章主要阅读的文献资料:
①遥感原理、方法和应用,孙家抦等,测绘出版社,1999
②遥感导论,梅安新等,高等教育出版社2001
外文词汇:
RemoteSensing遥感
辅助教学情况:
多媒体第一章1-66
二、按照工作波段分
三、按照应用目的分
四、按照资料记录方式分
五、按照传感器的工作方式分
第四节遥感技术系统
一、遥感技术系统组成
二、关键技术
第五节遥感发展简史
一、遥感发展概况
1)萌芽阶段
2)航空遥感阶段
3)航天遥感阶段
课后小结:
遥感概念,遥感特点,遥感技术系统组成,遥感发展。
板书设计:
第一节遥感的基本概念
一、遥感。
1.基本概念:
广义和狭义
2.遥感数据流程
第二节遥感技术的特点
一、宏观性、综合性
二、多波段性
三、多时相性
第三节遥感的分类
一、按照工作平台不同分类
按照工作波段分
三、按照应用目的分
四、按照资料记录方式分
五、按照传感器的工作方式分
第四节遥感技术系统
一、遥感技术系统组成
关键技术
第五节遥感发展简史
一、遥感发展概况
1)萌芽阶段
2)航空遥感阶段
3)航天遥感阶段
课次2
学时:
2学时
基本内容:
包括
①讲解遥感的概念与技术系统组成。
②介绍遥感发展概况及发展趋势。
③介绍遥感与地理信息系统的关系以及应用。
教学思路:
介绍遥感的研究历史、现状及发展趋势,并结合本专业介绍其应用。
教学重点与难点:
遥感的基本概念和技术系统
思考练习题(作业题):
①简述遥感概念及技术组成?
②什么是3S技术,简述其关系及应用?
③遥感有哪些应用?
教学内容提要:
第六节我国遥感发展概况
一、国内遥感发展历史
二、国内主要遥感机构
三、国内主要遥感网站及期刊
第七节当前遥感发展的主要特点与展望
一、新技术
二、新应用。
3S技术
第八节遥感在地理学中的作用与意义
一、遥感已成为地理研究的重要信息源
二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法
三、3S技术密切结合
第九节遥感应用
一、遥感在资源调查方面的应用
二、遥感在环境监测评价等方面的应用
三、在区域分析及建设规划方面的应用
四、遥感在全球性宏观研究中的应用
五、遥感在其它方面的应用
课后小结:
结合专业特点说明遥感新技术以及发展趋势,结合遥感的特点说明遥感的应用。
板书设计:
第六节我国遥感发展概况
一、国内遥感发展历史
二、国内主要遥感机构
三、国内主要遥感网站及期刊
第七节当前遥感发展的主要特点与展望
一、新技术
二、新应用。
3S技术
第八节遥感在地理学中的作用与意义
一、遥感已成为地理研究的重要信息源
二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法
三、3S技术密切结合
第九节遥感应用
一、遥感在资源调查方面的应用
二、遥感在环境监测评价等方面的应用
三、在区域分析及建设规划方面的应用
四、遥感在全球性宏观研究中的应用
遥感在其它方面的应用
第二章遥感的物理基础
课次3
学时:
2学时
基本内容:
包括
①讲解电磁波谱与电磁辐射。
②太阳与地球的电磁波谱与电磁辐射。
③地物的反射光谱特性
教学思路:
先讲解电磁波谱与电磁辐射的基本概念,然后结合各种图解讲述太阳与地球的电磁波谱与电磁辐射,以及它们之间的典型区别。
教学重点与难点:
电磁波谱与电磁辐射的基本概念,太阳与地球的电磁辐射特征。
思考练习题(作业题):
Ø何为电磁波与电磁波谱?
Ø植被、水体、土壤的反射光谱曲线有何特征。
教学内容提要:
第一节电磁波与电磁波谱
一、电磁波及其特性
1)电磁波的概念。
2)电磁辐射。
3)电磁波的特性。
二、电磁波谱
1)电磁波谱的概念。
2)遥感常用的电磁波波段的特性。
三、电磁辐射源
本章主要阅读的文献资料:
①遥感原理、方法和应用,孙家抦等,测绘出版社,1999
②遥感导论,梅安新等,高等教育出版社2001
外文词汇:
ElectroMagneticSpectrum电磁波谱
辅助教学情况:
多媒体第二章
1)太阳辐射。
2)地球辐射。
3)太阳辐射与地球辐射的各自特点及差异。
4)人工辐射源。
第二节地物的光谱特性
一、地物的反射光谱特性
1)地物的反射率。
2)地物的反射光谱曲线。
典型地物的反射光谱曲线。
课后小结:
本次课主要讲解的内容是地磁波和电磁波谱的概念,太阳与地球作为遥感系统中重要的辐射源,它们辐射有何特点。
板书设计:
第一节电磁波与电磁波谱
一、电磁波及其特性
1)电磁波的概念。
2)电磁辐射。
3)电磁波的特性。
二、电磁波谱
1)电磁波谱的概念。
遥感常用的电磁波波段的特性。
三、电磁辐射源
1)太阳辐射。
2)地球辐射。
太阳辐射与地球辐射的各自特点及差异。
3)人工辐射源。
第二节地物的光谱特性
一、地物的反射光谱特性
1)地物的反射率。
2)地物的反射光谱曲线。
典型地物的反射光谱曲线。
课次4
学时:
2学时
基本内容:
包括
①地物的发射光谱特性。
②大气和环境对遥感的影响。
教学思路:
结合实例讲解地物的发射光谱特性,以及大气和环境对遥感的影响。
教学重点与难点:
黑体辐射及黑体辐射特性,大气的散射作用。
教学内容提要:
第二节地物的光谱特性
二、地物的发射光谱特性
1)黑体及黑体辐射
2)黑体辐射定律
3)地物的发射率和基尔霍夫定律
4)黑体的微波辐射
5)地物的发射光谱
三、地物的透射光谱特性
第三节大气和环境对遥感的影响
一、大气的成分和结构
二、大气对太阳辐射的影响
大气的吸收作用
大气的散射作用
三、大气窗口
四、环境对地物光谱特性的影响
课后小结:
本次课主要讲解的内容是地物的发射光谱特性,以及大气和环境对遥感的影响,它们都属于遥感技术的物理基础。
板书设计:
第二节地物的光谱特性
二、地物的发射光谱特性
三、地物的透射光谱特性
第三节大气和环境对遥感的影响。
一、大气的成分和结构
二、大气对太阳辐射的影响
三、大气窗口
四、环境对地物光谱特性的影响
课次5
学时:
2学时
基本内容:
包括
①总结遥感的物理基础。
②介绍目前遥感卫星的发展状况,放映关于遥感卫星的科教片。
教学思路:
从遥感的定义,扩展到遥感的技术组成,然后总结复习前面所学的章节,接着讲述遥感技术的重要组成部分——遥感平台,并结合科教片介绍遥感卫星。
教学重点与难点:
让学生从感性上了解遥感卫星从发射到运行的基本过程和原理。
教学内容提要:
一、总结前两章内容。
1)遥感的定义及组成。
2)遥感的物理基础。
二、放映遥感卫星科教片。
(大约75分钟左右)
三、结合科教片简单介绍遥感卫星的一些基本知识。
第三章遥感成像原理与遥感图像特征
课次6
学时:
2学时
基本内容:
包括
①遥感平台的概念及类型。
②遥感卫星平台。
教学思路:
从遥感的定义,引申到遥感平台的定义,从遥感的发展,引申到遥感平台的发展,并结合上节课的科教片介绍遥感卫星。
教学重点与难点:
让学生全面认识遥感平台的定义和类型,重点讲解遥感陆地资源卫星。
思考练习题:
MSS传感器、TM传感器各有何特点。
教学内容提要:
第一节遥感平台
一、遥感平台的定义和类型。
地面平台、航空平台、航天平台。
二、遥感卫星平台
1、气象卫星系列
1)气象卫星概述;
2)气象卫星的特点;
3)气象卫星的应用领域;
4)我国的气象卫星情况介绍。
2、陆地卫星系列
1)主要的陆地资源卫星介绍
2)陆地卫星的运行特点
3)Landsat系列陆地卫星介绍
本章主要阅读的文献资料:
①遥感原理、方法和应用,孙家抦等,测绘出版社,1999
②遥感导论,梅安新等,高等教育出版社2001
③遥感图像获取与分析,朱述龙等,2000
④微波遥感原理,舒宁,武汉测绘科技大学出版社2000
外文词汇:
sun-synchronousorbit太阳同步轨道
MSS:
多光谱扫描仪
TM:
主题绘图仪
HRV:
高分辨率成像系统
辅助教学情况:
多媒体第三章
课次7
学时:
2学时
基本内容:
包括
①遥感平台的概念及类型。
②遥感卫星平台。
教学思路:
复习上节课讲解的遥感平台的内容,继续讲解陆地资源卫星其他系列。
教学重点与难点:
让学生全面认识遥感平台的定义和类型,重点讲解遥感卫星陆地资源卫星。
思考练习题:
SPOT卫星有何特点?
从网上了解一些中巴资源卫星的知识。
教学内容提要:
遥感卫星平台
2.陆地卫星系列
1)SPOT系列陆地卫星介绍
2)IKONOS陆地卫星介绍
3)QuickBird陆地卫星介绍
4)中巴资源卫星CBERS介绍
3、海洋卫星系列
1)海洋遥感的特点
2)主要的海洋卫星简介
板书设计:
遥感卫星平台
2. 陆地卫星系列
1)SPOT系列陆地卫星介绍
2)IKONOS陆地卫星介绍
3)QuickBird陆地卫星介绍
4)中巴资源卫星CBERS介绍
海洋卫星系列
1、海洋遥感的特点
2、主要的海洋卫星简介
课次8
学时:
2学时
基本内容:
包括
①遥感摄影成像原理。
②遥感扫描成像原理。
教学思路:
本节主要介绍遥感成像原理,包括根据传感器成像方式的不同可以分为遥感摄影成像、扫描成像和微波成像。
教学重点与难点:
重点让学生理解摄影成像、扫描成像和微波成像的区别,以及摄影成像和扫描成像的原理。
思考练习题(作业题):
Ø中心投影有何特点?
Ø何为像点位移?
教学内容提要:
第二节摄影成像
一、摄影机
1)分幅式摄影机
2)全景式摄影机
3)多光谱摄影机
4)数码摄像机
二、摄影相片的几何特性
1)像片的投影
2)像片的比例尺
3)像点位移
三、摄影胶片的物理特性
1)摄影胶片的物理特性
2)遥感摄影胶片的类型
板书设计:
第四节摄影成像
一、摄影机
二、摄影相片的几何特性
三、摄影胶片的物理特性
第五节扫描成像
一、光/机扫描成像
二、固体自扫描成像
三、高光谱扫描成像
第五节扫描成像
一、光/机扫描成像
1)概念
2)工作原理
3)几种光机扫描仪
二、固体自扫描成像
1)概念
2)工作原理
3)几种固体自扫描仪
三、高光谱扫描成像
1)概念
2)特点
课次9
学时:
2学时
基本内容:
包括
①微波遥感与成像。
②遥感图像的特征。
教学思路:
本节主要介绍微波遥感的特点和成像原理,以及遥感图像的特征。
教学重点与难点:
重点让学生理解微波遥感的特点、成像原理、侧视雷达的分辨率;理解遥感图像的特征
思考练习题:
侧视雷达的特点?
教学内容提要:
第六节微波遥感与成像
一微波遥感的定义和特点
二主动微波遥感
1)雷达
雷达的用途、雷达的工作方式
2)侧视雷达
ü侧视雷达的投影方式
ü侧视雷达的分辨率
3)合成孔径侧视雷达
ü真实孔径与合成孔径
ü合成孔径雷达的方位分辨率
三被动微波遥感
第七节遥感图像特征
一、遥感图像的空间分辨率
二、遥感图像的光谱分辨率
板书设计:
第六节微波遥感成像
一、微波遥感的定义和特点
二、主动微波遥感
三、被动微波遥感
第七节遥感图像特征
一、 遥感图像的空间分辨率
二、 遥感图像的光谱分辨率
三、遥感图像的辐射分辨率
四、遥感图像的时间分辨率
三、遥感图像的辐射分辨率
四、遥感图像的时间分辨率
本章小结:
本章主要讲解了遥感平台,遥感传感器和遥感图像特征。
具体内容如下:
1)地球资源卫星的特点及主要地球资源卫星(Landsat、SPOT)获取的图像的基本特点(分辨率、单幅图像的地面覆盖范围等)。
气象卫星和海洋卫星的特点。
2)遥感传感器的概念,传感器的组成及其成像原理,不同传感器获取的图像性质。
3)MSS、TM、HRV三种类型传感器的特点(波段数、成像方式、图像空间分辨率等)。
4)微波传感器、雷达、(真实孔径/合成孔径)侧视雷达的基本概念。
5)空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率的基本概念。
第四章遥感图像处理
课次10
学时:
2学时
基本内容:
包括
①遥感图像处理包括的内容。
②光学原理与遥感图像的光学处理。
教学思路:
首先介绍本章的基本内容及遥感图像处理的内容和目的,然后讲解光学原理与遥感图像的光学处理。
教学重点与难点:
重点让学生了解遥感图像处理的内容和目的,本节课重点讲解遥感图像的光学处理的原理和方法。
思考练习题:
遥感图像处理包括哪些内容?
教学内容提要:
第一节光学原理与光学处理
一、颜色视觉
1、亮度对比和颜色对比
(1)亮度对比:
对象相对于背景的明亮程度。
改变对比度,可以提高图像的视觉效果。
(2)颜色对比:
在视场中,相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。
2、颜色的性质:
所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长吸收的结果。
颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
(1)明度:
是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。
物体反射率越高,明度就越高。
本章主要阅读的文献资料:
①遥感原理、方法和应用,孙家抦等,测绘出版社,1999
②遥感导论,梅安新等,高等教育出版社2001
③遥感图像获取与分析,朱述龙等,2000
外文词汇:
Mosaicking:
镶嵌
GeometricCorrection
几何校正
TheImageHistogram:
影像直方图
Enhancements
增强
辅助教学情况:
多媒体第四章
(2)色调:
是色彩彼此相互区分的特性。
(3)饱和度:
是色彩纯洁的程度,即光谱中波长段是否窄,频率是否单一的表示。
3、颜色立体
(1)颜色立体:
(2)孟赛尔颜色立体:
二、光学增强处理
l彩色合成
Ø加色法彩色合成
Ø减色法彩色合成
l光学增强处理
ü相关掩膜处理方法:
。
ü改变对比度:
使用两张同波段同地区的负片(或正片)进行合成,一张反差适中,另一张反差较小,合成后反差一般加大,从而提高了对比度;
ü显示动态变化:
不同时相同一地区的正负片影像叠合掩膜。
ü边缘突出:
l光学信息的处理
Ø图像的相加和相减
Ø遥感黑白影像的假彩色编码
加色法彩色合成
减色法彩色合成
课堂小结:
本节主要讲解了遥感图像的光学原理与光学处理,光学图像处理与数字图像处理在有些方面很类似,理解光学图像的处理的方法对后面的学习数字图像处理有很大帮助。
板书设计:
第一节光学原理与光学处理
一、颜色视觉
1、亮度对比和颜色对比
2、颜色的性质:
3、颜色立体
二、光学增强处理
l 彩色合成
l 光学信息的处理
课次11
学时:
2学时
基本内容:
包括
①辐射畸变产生的原因及纠正的方法。
②几何畸变产生的原因及纠正的方法。
教学思路:
首先介绍数字图像与光学图像的区别,然后讲解数字图像处理包括哪些内容,本节课主要讲解辐射纠正和几何纠正。
教学重点与难点:
几何畸变产生的原因及纠正的方法,以及多项式几何纠正法的过程。
思考练习题(作业题):
叙述遥感数字图像多项式几何纠正法的过程?
教学内容提要:
第二节数字图像的校正
Ø遥感数字图像处理:
利用计算机对遥感图像及其资料进行的各种技术处理。
Ø数字图像处理的优点
一、数字图像及其直方图
二、辐射校正(Radiometriccorrection)
影响辐射畸变的因素
直方图最小值去除法
回归分析法
三、几何校正
1、遥感影像变形的原因
2、几何畸变校正
对所获遥感影像进行形状上的纠正,使之与标准图像或地图几
板书设计:
第二节数字图像纠正
一、数字图像处理及其优点
二、直方图
三、辐射纠正
四、几何纠正
1.遥感影像变形的原因
2、几何畸变校正
3.遥感数据的镶嵌处理
何整合。
是遥感影像增强、处理前的必须步骤.
ü系统纠正(几何粗纠正)
ü非系统纠正(几何精纠正)
几何精纠正过程
3遥感数据的镶嵌处理
数字影像镶嵌的原理是:
如何将多幅影像从几何上拼接起来,这一步通常是先对每幅图像进行几何校正,将它们规划到统一的坐标系中,然后对它们进行裁剪,去掉重叠的部分,再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。
课堂小结:
本节主要讲解了射畸变产生的原因及纠正的方法,以及几何畸变产生的原因及纠正的方法,重难点内容是多项式几何纠正法的过程与步骤。
课次12
学时:
2学时
基本内容:
包括
①遥感数字图像增强的目的和方法。
教学思路:
首先回顾数字图像的特点,然后讲解数字图像直方图的概念,接着讲解遥感数字图像增强的目的和几种方法。
教学重点与难点:
数字图像直方图,对比度变换,空间滤波,彩色变换。
思考练习题:
遥感数字图像增强的目的?
什么是直方图均衡?
平滑和锐化的概念和目的。
什么是真彩色合成和标准假彩色合成
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- 遥感 原理 应用 大学 课程 教案