遥感的原理篇1
关键词：地方高校；遥感概论；教学改革
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1002-4107（2016）10-0022-03
遥感作为重要的对地观测技术，为国家空间基础设施建设中地理空间数据的获取，提供了重要的技术方法和手段[1]。目前，遥感与全球定位导航系统、地理信息系统构成的“3S”技术，为地理学的研究提供了现代化的研究方法和技术手段，在国民经济和社会发展中得到广泛的应用[2]。遥感具有专业性、技术性较强的特点，在高校应用型人才培养中，提高学生遥感实践及应用能力，培养学生结合专业知识解决生产实践过程中遇到的各种实际问题[3]。同时，经济社会的发展对遥感高技能人才的需求越来越大，对“遥感概论”课程实用性的教学目标的要求也越来越强[4]。
贵州工程应用技术学院地理科学专业2013版培养方案指出，地理科学专业毕业生应具备掌握遥感、地理信息系统、地图、野外观测、实验室分析模拟等现代地理研究方法和技能，同时将“遥感概论”课程作为地理科学专业一门重要的专业基础课。地理科学专业学生学习遥感的目的在于掌握遥感基本原理、掌握遥感图像处理及应用的基本理论和方法，能够运用专业遥感图像处理软件（如ENVI、ERDAS等）进行遥感图像处理和专题遥感应用研究，通过遥感理论学习和实践能力的培养，使学生能够借助遥感技术和方法，解决实际问题[5]。经过几年的教学实践，笔者以贵州工程应用技术学院为例，对西部欠发达地区地方高校地理科学专业中遥感课程的教学现状进行分析，通过对遥感课程的教学内容、教学方法和教学评价手段进行改革，为地方高校地理科学专业学生实践能力的提高及应用型人才的培养提供参考与思路。
一、“遥感概论”课程教学现状
经过几年的“遥感概论”课程教学实践，笔者发现贵州工程应用技术学院地理科学专业“遥感概论”课程教学过程中存在一些问题，主要体现在。
（一）理论课教材陈旧
目前国内遥感类教材大多较为陈旧、更新较慢，滞后于遥感技术的快速发展，无法与日益更新的遥感技术发展相一致，与社会对于毕业生的要求相距甚远[6]。贵州工程应用技术学院地理科学专业学生使用的教材是高等教育出版社“遥感导论”（梅安新等），该教材于2001年出版，之后再无进行修订再版。然而，近年来无论是从多光谱到高光谱，还是从高空间分辨率到高时间分辨率，国内外遥感技术都有了较大的发展。我国遥感技术及应用近年来蓬勃发展，其中以“十二五”期间实现“百箭百星”计划，年均发射卫星20次左右，以及到2022年左右建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统。遥感技术发展的日新月异，而该教材的内容很大部分已不能适用于当前遥感技术的发展，如国外的SPOT5、QuickBird、Worldview等高空间分辨率卫星，国产资源系列、环境系列、高分系列遥感卫星等均未涉及。2013―2014学年第一学期由于教务处无法订到该教材，通过征求各方意见，选用武汉大学出版社孙家m主编的国家精品课程教材《遥感原理与应用》，该教材于2013年6月出版第3版，相比其他教材，其内容上有所更新，加入了遥感新技术等方面的内容，但是教材过于注重遥感理论知识，对于西部欠发达地区高校的地理科学专业学生来说，理论内容过深，部分内容甚至晦涩难懂，这使学生学习积极性受挫，无法适用于我校应用型人才培养的目标。
（二）实验教学课时少，缺乏合适的实验素材
现代遥感技术的研究及应用对学生的动手能力及应用实践能力的要求较高，实验教学是理论教学的延伸和重要补充，是培养学生动手能力，提高学生学习兴趣的重要途径，是学生实践能力和应用能力培养的重要环节，同时也是决定遥感课程教学质量和应用型人才培养的关键步骤[7]。贵州工程应用技术学院遥感实验教材选用的是高等教育出版社于2001年7月出版的刘慧平等编著的《遥感实习教程》，该实验教材同样存在着知识滞后于遥感技术及遥感数据处理的方法问题。为弥补实验课教材的不合理，笔者在实验教学过程中，结合科学出版社邓书斌的《ENVI遥感图像处理方法》辅以教学，而由于高空间分辨率遥感数据，如SPOT、QuickBird等无法免费获取，无法实现教学过程的数据本地化，学生实验过程中往往出现对所实验地区不熟悉，缺乏研究兴趣，对于学生情感目标的培养有所欠缺。
贵州工程应用技术学院地理科学专业2009、2011版培养方案中并未单独开设遥感实验课程，2013版培养方案对课程做了一定的调整，加设了遥感概论实验课，将原来54课时的理论课改为38课时的理论课时、16课时的实验课课时。针对课时量的调整，“遥感概论”课程教学内容及方法，也亟须进行相应的调整，以适应教学及学生实践能力的培养。
（三）学生英语水平差，学习主动性不高
由于目前遥感数据及专业软件大多是国外产品，涉及较多计算机及遥感专业英语词汇，贵州工程应用技术学院作为西部欠发达地区的地方高校，学生由于底子薄，英语水平差等，初次接触英文软件及遥感数据，部分学生内心有对学习英文软件的抵触情绪。而一些学生在学习过程中由于遥感理论知识准备不足，英文词汇量不够，在实验过程中，只记实验操作步骤，按部就班完成实验，不能够完全理解实验过程与实验目的。
通过几年的教学实践经验，我们发现学生学习的积极性、主动性会影响到他们理论知识的学习。通过了解发现，对于“遥感概论”理论课程，大部分学生上课时虽然可以做到认真听课，但做笔记的同学并不多，课后不能及时复习；而针对实验课的练习，也只是课上跟着教师一起做，学生本人并不深入思考，课后不再进行练习，导致掌握不牢固。无法达到学以致用，满足应用型人才培养的需要。
（四）考核机制不科学，与实践相脱节
“遥感概论”课程考核在2009、2011版教学大纲中，考核方式主要是闭卷考试，学生成绩最终由平时成绩（平时作业、提问、考勤等）×10%+期中测试×20%+期末闭卷考试×70%组成。由于考试形式的限制，闭卷考试主要考查学生的理论知识掌握情况，无法真正体现学生实践及应用能力，部分学生只是临近期末考试前突击背诵，应付考试，导致考完即忘，无法深入理解及应用的情况。
二、“遥感概论”课程教学改革的途径
（一）优化教学内容
伴随着计算机科学与技术、物理科学、电子信息科学与技术等相关学科的发展，遥感技术在高光谱、高空间分辨率，以及高时效性等各个方面得以长足发展。由于遥感知识和技术具有与时俱进的特点，在进行“遥感概论”课程教学改革的过程中，既要注重传统遥感知识的讲授，在使学生了解遥感基本理论与原理的基础上，又要注意紧跟时代步伐，更新教材中没有涉及新知识、新内容，弥补因教材更新较慢而遥感技术发展较快的矛盾与缺陷[8]。
通过网络、新闻、文献资料等各种途径，及时搜集遥感领域新知识、新进展，以及遥感研究的热点问题等，在课堂讲授过程中，及时融入相关知识发展的新知识、新技术等，拓展学生视野[9]。特别是注重在讲授基础知识的同时，及时融入我国遥感技术的发展情况，在学生获取理论知识的同时，融入爱国主义教育，提高学生学习的积极性、主动性。针对贵州工程应用技术学院学生底子薄、英文水平差等特点，在教师课堂讲授过程中，通过适度加入遥感专业英文词汇的方式，实现提高学生专业英文水平的目的。针对贵州工程应用技术学院学生专业背景，在遥感实践课程设计时，注意本课程与相关课程的联系，设计如基于遥感的土地利用变化监测、基于遥感的地质灾害信息识别与提取、基于遥感的土壤制图分析等专题遥感应用内容，使学生学以致用，了解整个专业各课程间的彼此联系，充分调动学生对专业的再认识，同时加强相关专业课程知识的学习和衔接[10]。
（二）创新教学方法
在遥感课程教学方法改革过程中，充分借助现代多媒体教学方式和手段，提高多媒体教学的教学效果。随着多媒体技术的发展，多媒体教学目前已被广泛应用于日常教学过程，通过多媒体技术的声、光、影、字等相结合，学生能够多方位获取知识。对比分析传统教学与多媒体教学方式的优缺点，在教学改革过程中本课程教师的课堂讲授方式较为灵活化，主要体现在关键知识或知识体系的框架上，通过板书形式在黑板展示，学生能够掌握学习重点，不至于因过多关注教师演示文稿文件，或演示动画或影片，而忽视教学重点、难点问题。同时借助多媒体技术易于内容表现，易于实践操作演示等方面的优点，制作图文并茂的演示文稿课件，对于需要现场演示的实验或展示的数据，进行多媒体展示。还可通过多媒体技术，及时将遥感技术发展相关新闻报道及相关应用展示给学生，使学生真正感受到立体化教学的视听感受。在学习知识的同时，加强学生的情感教育，提升学生的爱国主义热情[11]。
积极引导学生自主学习、互助学习、团队协作学习，提高学生学习积极性和主动性。传统教学主要是教师讲，学生听，缺少必要的互动环节。学生如果听不懂将会挫败自身学习的兴趣，进一步影响学生学习的积极性和主动性。遥感课程教学改革中教师课堂讲授方式的多样性，改变了总是教师一个人讲的局面，适度组织学生组成小组，每个小组成员轮番进行相关知识的讲解，互相查找不足，促进学生自主学习，提高学生积极性、主动性，使每个学生都可以参与进来[12]。
“3S科技兴趣学习小组”作为学生自主学习的学生组织，于2013年11月成立，其成员涵盖了地理科学专业各年级学生，甚至包括部分已经考入研究生在读的和已经参加工作的学生。通过高年级学生带动低年级学生，在读研究生分享学习经验，在职学生讲解实际工作中所需专业知识，专业教师引导，定期或不定期开展相关科技学术活动，以“全国GIS技能大赛”为载体，各类科技活动为主线，积极引导学生通过课外科技活动及科研项目的申报，提升自身能力，开阔自身视野，同时达到影响其他学生，提高整体学生学习兴趣的目的，进而提高学生学习的积极性和主动性。
（三）改革课程考核机制
贵州工程应用技术学院2013版地理科学教学大纲明确提出，针对专业课程考核方式的改革要求，总评成绩由平时成绩和期末成绩各占50%组成，足以体现学校给予教师对学生更加灵活性的考核方式。本次教学改革将平时成绩分为课堂笔记、课后读书笔记、参与相关科技活动项目、作业、考勤、期中测试等，期末考核试卷出题过程中，注重基础理论知识考核的同时，更加注重考核学生掌握知识的整体性，以及灵活运用知识的能力。
以“全国GIS技能大赛”为主题，积极引导学生通过参加大赛，提升自身实践能力，以及实际动手解决具体问题的能力。同时，围绕“全国GIS技能大赛”，积极引导学生申报学校实验室开放基金项目，全国大学生挑战杯课外科技活动项目，以及贵州省大学生创新创业计划项目等课外科技活动项目，以提高学生学习的主动性和自主性。通过具体项目的申报和实施，学生感到学有所用，学以致用，进一步促进自身自主学习的氛围。
三、“遥感概论”课程教学改革效果
通过遥感课程教学改革的实施，取得了一定的教学效果，学生学习兴趣、积极性和主动性大有提高。自2012年组织学生参加“全国高校GIS技能大赛”遥感组比赛，获得三等奖一次、优胜奖两次，共有20人获得“MapGIS工程师证书”；为培养学生应用能力和科研意识，积极组织学生申报各类各级课外科技活动，自2012年至今，遥感方向共获得立项项目有部级“大学生创新创业训练计划项目”1项，省级“部级大学生创新创业训练计划项目”5项，校级“实验室开放基金项目”3项。
围绕学生实践能力提高，提高学生遥感专业技术应用，结合教学内容、方法和考核方式的教学改革，既提高了学生学习兴趣、自主学习积极性和主动性，提高了动手解决实际问题的能力，又获得了良好的教学效果，同时增加了学生的专业认知度和认同感，对整个专业的学习形成良好互动效果。遥感课程教学改革研究，为西部欠发达地区同类高校地理科学专业学生遥感能力的培养，以及地理科学专业应用型、技能型人才的培养提供了参考和思路。
参考文献：
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遥感的原理篇2
关键词:遥感技术;土地利用
一、引言
遥感定义。从广义来讲，就是指遥远的感知,非接触远距离的探测技术。从狭义来讲，指借助于专门的探测仪器（传感器），把遥远的物体所辐射（或反射）的电磁波信号接收记录下来，再经过加工处理，变成人眼可以直接识别的图像，从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。遥感技术指从高空到地面各种对地球观测的综合性技术系统总称。它由遥感平台、探测传感器以及信息接受、处理与分析应用系统等组成，周期性地提供监测对象数据和动态情报。
主要的遥感软件
envi——美国researchsysteminc公司开发，1995年引入，适普，目前最高版本envi3.7。
erdasimagine——美国erdasllc公司开发。2003年6月在全球40多个遥感软件评比中，11个应用功能中的9个获得第一。蓝赛特阿波罗等都，目前最高版本erdasimagine8.6。
pcigeomatica——加拿大pci公司开发。加拿大阿波罗等都，目前最高版本pcigeomatica8.2。
irsa—国家遥感应用技术研究中心casmimageinfo—中国测科院&四维公司。
二、遥感技术在土地利用现状更新调查中应用
1982年至1993年6月，全国采用大比例尺图件（包括航片和地形图）,完成了土地利用现状调查。这项工作历时10余年，耗资数十亿元，投入专业人员达50多万人次，堪称中华民族历史上前所未有的伟业。我国对土地遥感工作极其重视。《中华人民共和国土地管理法》第三十条规定:国家建立全国土地管理信息系统，对土地利用现状进行动态监测。朱总理明确指出:要采取最先进的技术手段，24小时监测土地动态变化情况，及时通报情况，确保我国耕地保护目标的实现。
三、遥感技术在土地利用现状更新调查中应用步骤
资料准备
遥感信息源。调查了解近两年本地区的航空摄影情况，当有飞行精度和航片质量符合要求的航空资料时，直接收集利用，当没有时，采用航天遥感资料。
利用航天资料开展1：1万的土地利用更新调查工作，宜选择空间分辨率为2.5m的卫星遥感数据。目前，国内外最合适的是法国的spot-5卫星数据。首先，了解近一年本地区的spot-5卫星数据覆盖情况。如果存在合格的存档数据，直接购买使用；如果没有合格的存档数据，则采用编程方式获取最新时相的卫星数据。
行政区域界和权属界资料。行政区域界。收集民政部门行政区域的勘界资料（图件和文字说明），对土地详查确定的行政区域界（含工作界）进行调整；土地权属界。主要包括政府对农村集体土地权属界的最新划定和调整资料、政府处理土地权属争议界资料及其他有关资料。
土地详查和土地变更调查资料。分幅土地利用基础图件；土地权属界线图；土地权属界线协议书；土地权属界线争议原由书；面积量算手簿、土地统计台帐、统计簿、汇总表；土地利用数据库。
参考资料。1：1万地形图或1：5万数字高程数据(dem)；土地征用、划拨、出让、转让等相关资料；土地开发、复垦、整理、生态退耕、结构调整等资料；建设用地审批文件等资料；地籍调查资料；相关法律、法规、政策规章。
总体技术路线
人机交互式遥感解译
境界、权属界的转绘套合
将民政部门最新的行政勘界图件和土地详查后发生了变化的土地所有权界、土地使用权界等图件扫描、配准并矢量化后，与土地利用现状图叠加套合进行比较，逐一查明其变化地段。用红色表示原行政界线和权属界线，用黑色表示调整变化地段的行政界线和权属界线，并将之叠加套合在遥感正射影像图上，待外业调查后核实。
变化、新增的线状地物的遥感解译
主要指宽度大于1m(>4个pixel)的河流、铁路、公路、林带、固定农村道路、沟渠、田坎及管道用地等。
解译标志
公路：
小路及简易公路——浅灰绿、灰白色隐约线状影纹。
高速公路及高等级公路——灰白色、浅灰色均匀带状影纹。
铁路——暗黑与浅灰白色相间的规则双线影纹。
河流：
单线河——颜色较深的深绿、深蓝、暗红色弯弯曲曲隐约可现的现状影纹。
双线河——深蓝、蓝黑、暗红色较为平滑的宽带状影纹。
解译原则。将1∶1万标准分幅遥感正射影像图与1∶1万标准分幅土地利用数据库矢量图套合。通过人机交互的方式，将影像放大2—3倍，逐格网比较两者线形地物的吻合情况，误差不得超过图上0.2mm(<1个像元）。原有现状图上的线形地物与影像误差＜0.2mm者原则上不作变更解译；若线状地物与影像上的线形影纹误差超过0.2mm(≥1个像元），则应将该线形地物按影像重新解译勾绘在解译图上。对肯定变化的线形地物用红色线条表示，对可疑变化的线形地物用黄色线条表示，未变化的线形地物按原色表示。
变化地类图斑的遥感解译
变化地类图斑的解译标志。城市——青灰与淡绿、绿色相间较规整的大片格网状、方块状影纹图案。
建制镇——影像特征同上，规模略小，规整程度略差。
农村居民地——不规则状灰色灰白色晕状斑块。
独立工矿地——亮白色不规则状较平滑的斑块。
灌溉水田——浅绿、淡绿、浅灰绿、灰白色含平行弯曲的浅色条带或不规则格网影纹的图案，通常成带成片分布。
水浇地——总体颜色较浅的浅灰、灰白色图斑，其内有弯曲平行的浅色条带。
旱地——影纹同上，但坡度较陡、范围通常相对较小。
菜地——浅绿、灰绿色含不规则浅灰色条带和绿色碎斑的影纹图案。
果园——为不规则状带细碎格状点的淡绿色、翠绿色影纹特征。
林地——较平滑的大片绿色、翠绿色、暗绿色影纹特征。
坑塘水面——暗蓝、深蓝、深灰色的圆形、椭圆形、及不规则状、边界较模糊的平滑图斑。
变化地类图斑的解译原则。城市、建制镇、农村居民地、独立工矿用地等的闭合界线所圈定的范围为独立地类图斑，其图斑内部的土地权属和土地分类不调查；凡被境界、土地权属界、线状地物、地类界等分割而成的封闭地块，均为一个图斑，上述线类均作为图斑界线；当地类界线与境界线或土地权属界线或线状地物重合时，地类界可不表示，以境界线或、土地权属界线或线状地物代替；当线状地物密集，造成图斑破碎时，同一地类图斑可视情况适当综合。
四、更新调查主要成果
前期内业处理成果。基础图件扫描（纠正）后的栅格数据文件。
遥感图像数据文件，包括：航空遥感照片扫描栅格数据(*.tiff格式)；1：1万标准分幅航空遥感正射影像图数据(*.msi格式)；原始卫星遥感数据(*.tiff格式)；1：1万标准分幅卫星遥感正射影像图数据(*.tiff和msi格式)。
遥感解译数据文件，包括：土地利用更新遥感解译数据(mapgis格式)；行政界线和权属界线矢量数据(mapgis格式)
遥感的原理篇3
关键词:遥感技术信息提取找矿
遥感技术(RemoteSensing)即遥远的感知,是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术,它是在航空摄影测量基础上,随着空间技术、信息技术、电子计算机技术等当代高新技术的迅速发展,以及地学、环境等学科发展的需要,逐步形成发展的一门新兴交叉科学技术。具有宏观、动态、综合、快速、多层次、多时相的优势。在新技术迅猛发展的今天,遥感技术伴随着航空、航天技术的发展而不断提高与完善,服务领域不断扩展,受到普遍重视,显示出极其广泛的应用价值、良好的经济效益和巨大的生命力。
1、遥感信息提取
全球变化的研究涉及一系列重大全球性环境问题,提出了大量关系到地球的重要科学问题。由于涉及的范围极其广泛,因而具有高度综合和交叉学科研究的特点。叶笃正先生曾指出,“全球环境是一个不可分割的整体,任何区域的环境变化都要受到整体环境变化的制约;反过来,整体环境的变化又是各区域相互影响着的环境变化的综合体”。遥感作为获取地球表面时空多变要素的先进方法,是地球系统科学研究的重要组成部分,是对全球变化进行动态监测不可替代的手段。陈述彭先生指出,没有遥感,就提不出全球变化这样的科学问题。所以遥感对地理信息学科具有巨大的推动作用,就像望远镜对天文学和物理学的推动作用一样。遥感科学的意义在于:对传统地理学来说,遥感要求从定性到定量描述;对传统物理学来说,遥感要求在像元尺度上对局地尺度上定义的概念、推导出的物理定律、定理的适用性进行检验和纠正,而这种纠正是与像元尺度上的地学定量描述密不可分的。
1.1遥感图像掩膜处理
卫星遥感图像处理,尤其是提取矿化蚀变等微弱遥感信息,需要针对工作区选取尽可能小的图像范围,同时要对工作区范围内图像中的云雾、水体、冰雪、植被、大面积风成土壤等干扰进行掩膜等处理,然后才能进行图像处理。
1.2去相关拉伸
去相关拉伸变换是原始光谱波段的一种线性变换,这种变换通常是原始光谱波段的加权总和与差。研究表明该方法对一些遥感图像数据有效,能产生好的图像效果和提供新的洞察点;利用这种图像处理方法主要目的是提取一些方法不能提取的一些重要矿化蚀变、侵入体及构造等遥感信息。
1.3卷积增强
遥感图像上的线性特征,特别是和地质构造和成矿环境有关的线性体和断裂构造的增强处理和分析是遥感图像处理和研究的一个重要方面。对数字图像而言,线性体信息提取目前主要有梯度阈值法、模板卷积法、超曲面拟合法、曲线追踪和区域生长等,地质遥感线性体信息提取采用模板卷积滤波算法效果较好,它是一种邻域处理技术,即通过一定尺寸的模板(矩阵)对原图像进行卷积运算来实现的。
2、遥感技术在地质找矿中的应用现状
长期以来,地质工作者迫切希望能有一种目的性明确、“窥一斑而知全豹”的理论和方法来指导找矿。因此遥感技术以其独有的特点在地质找矿中的作用显得尤为重要。应用遥感与地质资料进行综合分析、预测区域成矿远景等已取得了很多成果。遥感技术在地质找矿中的应用主要表现在两个方面:(1)通过研究遥感影像上的地质构造与成矿的关系,认识成矿规律并圈定找矿远景区。(2)是通过对遥感图像进行增强处理,综合分析,提取一定的地质信息,从而为成矿预测提供有用资料。遥感图像早已非常成功地应用于农、林、水利和交通等部门的调查和规划。在我国最早使用遥感图像的是地质行业,其主要任务就是用于地质找矿。
3、遥感技术信息提取在找矿中应用的相关技术
3.1遥感图像分析找矿
遥感图像分析找矿是利用各种航天与航空遥感图像进行目视判读,分析已知矿产地质的图像特征,结合地质背景、成矿条件及物化探异常,根据类比的原则从已知推未知,可进行一定的成矿预测。使用大比例尺航空像片,尤其是彩色和红外彩色像片,能直接识别原生矿体及矿化地区的露头,尤其是金属矿床及露头的特异彩色形成良好的找矿标志。例如在彩色航片上磁铁矿、锰矿、煤矿等呈深灰色或黑色;赤铁矿、斑铜矿为红色;孔雀石、铜矿、次生铀矿、次生铬矿为绿色;风化的铁帽常呈褐色;盐矿、石英脉矿呈白色等。由于矿体露头与围岩抗风化、抗侵蚀能力不同,形成岩墙或沟谷,也可直接识别。此外,人工开采区的采矿场、竖井、平峒、废石堆、尾砂等在图像上也能直接识别。
3.2遥感图像提取矿产信息进行成矿预测
遥感图像提取矿产信息进行成矿预测是利用遥感图像处理技术对遥感图像进行处理,提取矿床、矿化有关信息,如蚀变带、氧化带、铁帽等含矿地质体或某元素地球化学异常区,直接显示在图像上,从而达到找矿的目的。
3.3遥感图像地质综合分析找矿
遥感图像地质综合分析找矿是以区域地质演化与成矿规律分析为基础,确定出调查区内主要的成矿模式与控矿的地质要素,根据控矿地质要素的遥感信息特征(包括的与隐伏的)选取一定的图像处理方案,进行有关地质信息的增强或提取处理,同时结合物化探资料进行目视图像分析。物化探资料的图像化及用数学地质与遥感地质相结合的方法进行成矿预测,是遥感地质综合找矿向纵深发展的新趋势。
4、结语
目前遥感已成为地质调查和资源勘查与监测的重要技术手段。应用范围已由区域地质、矿产勘查、水文地质、工程地质、环境地质勘查扩大到农业地质、旅游地质、国土资源、土地利用、城市综合调查、环境监测等许多领域。应用技术方法水平随着遥感和计算机技术的发展也有了很大的提高,应用效果和社会经济效益也愈来愈明显。
参考文献
[1]陈述.遥感技术与遥感数字图像分析处理方法、解译制图及其综合应用实务全书[M].银川:宁夏大地音像出版社,2005.9:90-92.
遥感的原理篇4
关键词：矿山地质环境；遥感原理；遥感调查；动态监测；方式应用
一、遥感监测理论知识概述介绍
遥感监测是利用遥感技术进行监测的技术方法。遥感技术就是根据电磁辐射（发射、吸收、反射）的理论，应用各种光学、电子学和电子光学探测仪器对远距离目标所辐射的电磁波信息进行接收记录，再经过加工处理，并最终成像，从而对环境地物进行探测和识别的一种综合技术。监测对象主要是地面覆盖、大气、海洋和近地表状况等。遥感广泛用于气象、土地、海洋、农业、地质、和军事等领域。
二、矿山地质遥感监测的研究背景
我国矿业活动诱发的矿山环境地质问题类型多、分布广，主要可以归纳为资源损毁、地质灾害、环境污染三大类，包括：①矿产资源开发压占、毁损土地资源严重；②采矿活动引发的地面（沉）塌陷、地裂缝、边坡失稳等地质灾害问题突出；③矿产资源开发过程中的“三废”排放污染环境，造成公害；④采矿活动造成了地下水均衡系统破坏；⑤采矿活动加剧了矿区水土流失和土地沙化。
为了进一步掌握我国矿山地质环境发展变化趋势，必须进行矿山地质环境监测。通过监测及时掌握矿山地质环境动态变化规律，预测矿山地质环境发展变化趋势，从而提出相应的防治措施。由于多方面的原因，我国还没有系统地开展矿山地质环境监测工作，严重影响了矿山环境管理决策的制定。
三、遥感技术应用于环境监测的原理及优势
1.遥感技术监测的原理
不同环境体由于组成它们的分子和原子数量和排列组合方式不同，它们所特有的发射的电磁波性质也不同，它们反射外来电磁波的性质也就不同。因此不同的环境体发射不同波段的电磁波，不同的环境体对太阳和人工辐射有不同的吸收和反射及透射能力，这些差别经过“遥感”形成了不同的成像，然后通过这些不同的遥感成像解译就可区分不同的环境体，这就是遥感技术可进行宏观环境要素监测的原理。
2.遥感技术监测的优势
遥感技术应用于宏观生态环境要素的监测，具有视野广阔、获取的信息量多、效率高、适应性强、可用于动态监测等众多优点，同时其技术方法成熟。尽快进行宏观生态环境的遥感监测，对提高环境监测工作的水平，扩大环境监测的影响力，使环境监测基础工作与经济的发展、人们生活水平的提高、环境保护的要求相适应，对最终控制我国生态环境状况恶化的趋势，保护生态环境，具有非常重要的现实意义。
四、尾矿库遥感监测与安全性评估
1.尾矿库底数与合法性遥感监测
矿山环境遥感监测的实践经验证明，空间分辨率在2．5m以上的遥感数据完全能够准确地识别出各种矿业活动所需的尾矿库，包括正在生产使用的尾矿库、废弃的尾矿库和已闭库的尾矿库。如果辅以“安全生产许可证”数据，则能进一步识别出未颁发安全生产许可证的尾矿库，为分类实施监管和依法关闭取缔非法生产、不具备安全生产条件的尾矿库监管提供客观的、现实性强的基础数据。
2.尾矿库安全性遥感评估
尾矿库的安全由尾矿库的防洪安全、尾矿坝安全和尾矿库库区安全3部分组成。另外，库容监测及突发降雨条件下的库容量也是和尾矿库安全性密切相关的重要因素。参考尾矿库安全技术规程，用遥感和地理信息系统技术识别和计算相关因子，从以下4个方面开展尾矿库稳定性评价。
【1】防洪安全遥感调查
（1）采用1：1万比例尺甚至更大比例尺的DEM数据，计算尾矿库滩顶高程。目前，雷达干涉测量及Lidar技术均能够生成高精度的DEM数据，提取现实性较强的高分辨率DEM数据。
（2）尾矿库干滩长度遥感测量。
（3）尾矿库沉积滩干滩的平均坡度遥感估算。需要高分辨率的DEM方可满足估算需求。
【2】尾矿坝遥感调查
（1）尾矿坝的轮廓尺寸、变形、裂缝、滑坡和渗漏、坝面保护等遥感监测。借助于高空间分辨率遥感数据，可以实现对尾矿坝的轮廓尺寸、一定程度的裂缝、滑坡、坝面保护情况等的遥感监测，利用雷达干涉测量则可以实现对尾矿坝变形的监测。
（2）尾矿坝的外坡坡比监测。利用高分辨率的DEM数据生成坡度图，可以监测尾矿坝的外坡坡比。
【3】尾矿库库区遥感监测
（1）尾矿库库区周边山体稳定性遥感监测。利用空间分辨率大于2.5m的遥感数据监测周边山体滑坡、崩塌（塌方）和泥石流等情况，分析周边山体发生滑坡等地质灾害的可能性。
（2）矿区范围内危及尾矿库安全遥感监测。目前，矿产资源开发状况遥感监测已经形成了较为成熟的工作方法和技术流程。结合采矿权数据，可以获取矿区上游及周边界外开采的状况，查清是否存在采砂等危害尾矿库安全的隐患情况。
【4】尾矿库库容遥感监测
当尾矿库库容接近或者超过设计库容时，则有溃坝的可能性。利用最新时相的立体像对遥感数据，基于正射影像获取尾矿库的水位、水位线内的面积、边界等参数；采用高分辨率的DEM统计出尾矿库的最高水位线高程信息及最高水位线内的平均高程信息，利用式（1）即可计算出尾矿库库容。
3.尾矿库环境影响评估
对尾矿库下游和周边的居民地、重要基础设施、水源地影响情况的评估是尾矿库监管的重要内容。利用遥感数据可以查清尾矿库下游和周边的居民地、重要基础设施、水源地等的空间分布：结合高分辨率的DEM数据可以估测尾矿库的库容量。结合三维遥感影像可以对尾矿库的环境影响状况进行初步评估。
总结：构建高效、通用、可靠的监测体系，建立矿山地质环境监测及综合评价应用示范与相关的标准规范，全面推进以遥感、地理信息系统为核心的空间信息技术在矿山地质环境遥感监测中的综合应用，直接服务于矿区可持续发展，具有重要的现实意义。
参考文献
[1]吴虹，杨永德，王松庆．矿山生态环境遥感调查试验研究Ⅱ]．国土资源遥感，2004，4
遥感的原理篇5
关键词：地理信息系统；遥感数字图像处理；教学改革
作者简介：刘春国（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大学测绘与国土信息工程学院，讲师；卢晓峰（1981-），女，河南洛阳人，河南理工大学测绘与国土信息工程学院，讲师。（河南焦作454000）
基金项目：本文系河南理工大学教育教学改革研究项目（项目编号：2008JG035）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）10-0081-02
当前，遥感已经或正在走向全面应用阶段。国际遥感应用发展的实用化、业务化、产业化、精细化特征明显，但我国遥感应用水平还不高，根本原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才共同努力。[1]培养一大批经过系统知识培训、熟练掌握遥感科学理论和应用技能的地理信息科学人才，满足社会对地理遥感信息高技术人才的迫切需求，是高等教育的责任所在。
1998年教育部新增地理信息系统本科专业后，我国GIS教育发展形势空前活跃。经过10余年的教学实践和探索，逐步形成了比较稳定的GIS专业课程体系与课程设置方案。[2-5]遥感系列课程（遥感物理与技术、遥感数字图像处理、遥感地学分析与应用）成为GIS专业课程体系中的重要模块，说明GIS学科建设的负责人已认识到培养掌握遥感技术的GIS人才的重要性。遥感数字图像处理是遥感过程的重要一环。充分利用各种图像处理算法从遥感数据中获取各种生物物理参数和土地覆被/利用信息，可以为自然和人文生态系统的空间分布式模型提供输入参数，在遥感技术应用中占有十分重要的地位。近几年河南理工大学（以下简称“我校”）GIS专业开设了“遥感数字图像处理”课程。围绕如何提高“遥感数字图像处理”课程教学质量，笔者从革新课程体系、协同教学、优化教学内容、丰富实践教学手段等方面进行了一系列探索。
一、革新遥感课程体系，突出“遥感数字图像处理”课程地位
随着遥感技术及其应用的迅速发展，很多专业开设了“遥感原理与应用”课程，内容分为三大模块：遥感基础、遥感图像处理及分析方法和遥感专题应用。这种课程设置模式比较适合早期GIS专业遥感课程教学或选修遥感科学技术的某些专业，对于当前GIS专业遥感教学则存在明显缺点。主要问题是对“遥感数字图像处理”教学重视程度不够，对数字图像处理在整个遥感过程中的重要性体现不足，与遥感地理信息系统融合集成的一体化趋势不相适应，与国民经济各部门遥感业务日益普及的态势不相适应，与社会信息化深入发展的状况不相适应。人才培养滞后于社会需要，不能满足对高素质地理遥感科技人才的需求。
我校GIS专业总结多年遥感课程教学实践经验，革新了遥感课程体系，设置了“遥感概论”、“遥感数字图像处理”、“遥感应用分析”、“遥感数字图像处理实验”等遥感相关课程，规划了遥感系列课程的主体教学内容。“遥感概论”要求学生掌握遥感及其应用的基本科学工程背景知识，重点内容是电磁波与地表物质相互作用的基本原理、遥感数据采集、传输和成像机理，从可见光-近红外、热红外、微波（主动方式和被动方式）波谱段介绍遥感信息的获取特点和技术发展，适当涉及大气遥感、海洋遥感等应用领域和典型案例。“遥感数字图像处理”要求学生掌握基于数字图像处理方法获取地球资源有用信息的科学与技术。由于学科交叉融合，数字图像处理方法众多，新理论、新方法不断推出，课程重点主要着眼于图像处理基本知识和遥感图像处理常用算法，对一些探索性、前沿性和跨学科的内容从原理上予以概括介绍，如图像亚像元分类、模糊分类和面向对象图像处理等等。“遥感应用分析”采用理论、方法和实例相结合，选择不同遥感应用领域的典型案例介绍，培养学生遥感专题分析技能，深化学生对于遥感科学技术应用现状和广阔前景的认识。“遥感数字图像处理实验”课程着眼于培养学生图像处理技能，巩固和深化理论课程教学内容，提高动手能力和理论联系实际解决问题的能力。
我校GIS遥感系列课程设置方案把“遥感数字图像处理”与“遥感数字图像处理实验”单独设课，提升课程地位，加大课程学时，强化实践技能训练，对提高“遥感数字图像处理”课程的教学成效很有益处。这种课程设置模式有助于培养GIS专业学生采用图像分析方法解决遥感应用问题的能力，比较契合我国GIS专业本科教育遥感课程设置的发展态势。
二、培育遥感系列课程教学群体，分工协作提高“遥感数字图像处理”课程教学质量
GIS专业遥感系列课程设置要求具备一定规模的师资力量。遥感是多学科的综合，交叉性强，研究方法不断补充和更新，课程教学内容丰富。遥感系列课程的设置决定了课程之间存在密切的内部联系。要提高“遥感数字图像处理”课程教学质量，必须打破教师个人单兵作战的惯常做法，加强与相关课程教师之间的协调和交流。培育组建了承担遥感系列课程教学任务的教学群体。遥感课程教学组围绕课程建设，整合优化课程体系，充实更新教学内容，保证了课程之间教学内容的连贯性和相关性。课程教学组成员互相学习、借鉴、交流，协同规划各课程教学环节的教学要求和学时分布，课程内容更加先进，课程结构更加协调，教学方法更加有效，教学手段更加丰富，实践教学得以充实，教学科研联系更加密切。遥感课程教学组的建立和协作对提高“遥感数字图像处理”课程教学质量起了明显的作用。
三、汇聚国内外优秀教材成果，整合优化教学内容体系
教学内容和课程体系涉及高等教育人才培养的模式，决定了高等学校人才培养的规格，在很大程度决定了人才培养的质量和水平。[6]教学中适度引进世界著名高校的名牌课程教材和教学参考用书，是高等教育国际化的重要举措。[7]遥感课程教学组重视遥感数字图像处理课程教材和教学内容建设，收集了国内近些年出版的如戴昌达、章孝灿、汤国安、韦玉春、朱述龙等编写的遥感数字图像处理教材教参，注意引用吸收国外著名高校的遥感图像处理相关教材教参，参考了JohnR.Jensen、JohnA.Richards、RobertA.Schowengerdt、JayGao、JohnR.Schott、BrandtTso等人的遥感数字图像处理著作，认真研讨不同教材特点及其开课对象，针对遥感数字图像处理理论性强、概念抽象、方法多样、实践性强的特点，根据教学对象和课程学时，按照系统性和前瞻性结合、理论与应用结合的要求，制订了教学主体内容。课程内容分为11个部分：图像基本知识、遥感图像成像过程与数据特征、遥感图像辐射校正、遥感图像几何变换与校正、遥感图像增强、遥感图像变换、遥感图像分割、遥感图像融合、遥感图像分类、数字变化检测、遥感图像应用处理。优化后的课程教学内容注意了与“遥感概论”、“遥感应用分析”等课程内容的有机衔接。对于与“遥感概论”课程有重叠的内容只做简单回顾，如遥感成像过程、机理与数据特征，以少数典型应用案例揭示遥感数字图像处理方法在遥感应用分析中的作用和地位；避免与先开课程内容重复，为后续课程做适度铺垫。数字图像处理方法多样，课程重点介绍常用算法，使学生能掌握数字图像处理原理，夯实基础。对一些发展中的、前沿性的算法着重介绍算法的思想和原理，教导学生注重算法但不应局限于具体算法，培养学生发散思维、学习能力和创新思维。教学中适当区分遥感数字图像系统处理和应用处理的差别。
四、重视实践教学，多手段丰富实践教学内容
实践教学是创新人才培养中的重要环节，对于培养学生专业技能和理论实践结合能力、激发学生的创新思维和探索精神、提升科研能力，有着重要意义。GIS专业“遥感数字图像处理”教学高度重视实践教学环节，从课程体系设置、实验课程内容设计、实验室开放项目、毕业设计、大学生科研训练计划和教师科研课题等几个方面为学生提供多样化的实践途径，丰富了实践教学体系。
从课程设置体系上，“遥感数字图像处理”单独设课，紧密联系课程理论教学内容附设6个单元的基础验证性课堂实验（见表1），增强学生对各种遥感图像处理算法及其效果的感性认识。“遥感数字图像处理”实验课程单独设课，结合“遥感数字图像处理”课程和“遥感应用分析”课程知识，设置综合设计型实验6个模块，培养和提高学生对知识与技能的综合运用、自主学习的能力。
积极利用各种平台，提供实践课题，培养学生创新能力。我校为了培养大学生的创新能力和实践能力，促进实验室开放，设置了实验室开放基金。在实验室开放基金平台支持下，设计了一些探索研究型实验课题，鼓励学生组团选择实验课题、查阅文献、拟定实验方案、实施实验过程、撰写实验论文。大学生科研训练计划和本科毕业设计（论文）也是培养本科生创新能力的平台。在实施学校大学生科研训练计划的年度，遥感课程组每年设计几个遥感应用分析研究小课题，供学生参与大学生科研训练，并从科研课题中提炼一些问题作为大学生毕业设计选题，引导学生参与到教师科研课题中。学生通过参与实验室开放基金课题、大学生科研训练计划项目和教师科研课题，检验了专业知识，培养了探索精神、创造思维和合作能力。
五、结束语
本文总结了我校遥感课程教学组围绕GIS专业“遥感数字图像处理”课程教学实施的一系列教学改革措施。这些措施已经取得较好的成效，有不少GIS学生积极参与校实验室开放基金项目、大学生科研训练计划项目和教师科研项目，每年GIS专业有近1/3的学生选择与遥感图像处理及遥感应用分析有关的毕业设计题目。人才培养是项长期复杂的系统工程，需要从师资、设备、教学等一系列软硬件教学条件上予以保障。
参考文献：
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[5]李天文,王林刚,李庚泽,等.地理信息系统专业课程体系建设研究[J].中国大学教学,2011,(1)3-5.
遥感的原理篇6
关键词：遥感地学分析；课程；教学方法
中图分类号：g642.4文献标志码：a文章编号：1674-9324（2013）30-0130-02
一、引言
遥感是综合利用物理手段、数学方法，依据地学规律来研究地球表层的资源与环境问题的技术手段，具有现代边缘科学技术明显的综合性的特点，它既是空间技术的必要组成部分，又是联系天文学、地球科学和生物学的纽带，其应用遍布林业、农业、地质矿产、土地资源、环境、水资源、城市规划与管理等各个不同领域[1]。遥感应用研究的基础是需要根据地学应用的目的来建立一定的遥感信息的处理和分析模型，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息，而遥感地学分析就是遥感与地学各学科应用之间的一个接口，它既是遥感应用基础研究的重点，也是遥感技术发展的前沿[2]。
《遥感地学分析》是遥感与地学交叉的边缘科学，是应用遥感的理论、方法和技术，应用遥感数据源，实现复杂地学问题的快捷、方便、省时和省力解决的一门课程。该课程是遥感科学与技术专业、地理信息系统专业等本科专业的一门重要专业课程，作为其学习基础的先修课程有《遥感原理与方法》或《遥感概论》、《遥感数字图像处理》、《自然地理学》等。开设该课程的主要目的是巩固、深化学生遥感基础理论知识，学习掌握遥感地学分析的基本原理、方法及模型构建，学习遥感技术在各主要地学领域的应用方法，使学生从遥感的角度认识地理过程和规律。为了实现上述教学目的，可以将整个教学过程分为三部分：基础知识与案例相融合的问题驱动式基础理论教学；具有专业学科背景及地域特色的遥感地学分析教学；完整的项目式实践教学。
二、基础知识与案例相融合的问题驱动式基础理论教学
《遥感地学分析》课程是在学习过遥感相关原理、方法等基础知识的基础上开设的，在基础理论知识这块主要以巩固和深化为主，因此在教学过程中不是简单的重复式教学，不能以灌输的方式再将学过的知识讲解一遍。教学中可以把经典理论知识与案例相融合，将有针对性的案例展示给学生，并采用问题驱动式教学，把案例中涉及的理论知识由浅入深、循序渐进的以问题形式引出，再由学生自行思考、讨论，利用所学基本理论对案例所呈现的现象和问题进行分析和解释，最后由教师对学生的回答给出解释和总结，从而达到巩固和加深基础理论知识的目的。例如，在回顾和地物光谱特性相关知识时，可打开一个多波段影像，在老师的要求和简单提示下，由学生自己动手进行一些简单的数据操作，如可单独打开每一个波段的影像，针对同一位置同一种地物类型进行观察，由学生通过地物在不同波段影像中的色调变化，来直观认识该地物在各个波段的光谱反射差异；然后可打开多个由不同波段组合形式形成的真彩色或假彩色影像，先由学生观察并描述不同影像中地物的差异，分析产生差异的原因；进而进一步讨论多波段影像在遥感应用中的作用，认识到研究地物光谱特性的必要性及波段选择的重要性，掌握地学分析应用中波段选择及波段组合的方法及评价。
上述整个过程中都需要老师根据实际情况有针对性的引导、提出问题、解决问题，从而实现教学的推进。当然，完成这一教学过程除了上述内容外还需做好充分的课前准备和课后总结工作。课前准备有：由老师挑选准备学校所在地的，最好是不同时相的多波段遥感影像数据，在上课之前就分发给学生，由学生通过目视解译、实地踏勘及其他辅助手段（如googleearth等），将影像中地物类别判识并标注出来；老师提前将所要讲解的知识点进行提炼，按照知识的连贯性及人对事物认识的过程，将知识点按照由浅入深、层层递进的关系进行组织串联，并设计好影像操作的步骤、环节以及提出的问题。课后的总结主要是在课堂的主体内容结束后，由老师以文字的形式将整堂课所涉及的知识点依次总结罗列出来，保证课堂教学的整体性。
三、具有专业学科背景及地域特色的遥感地学分析教学
在《遥感地学分析》课程中，非常重要的一部
内容就是学习掌握遥感地学分析的基本原理、方法及模型构建，学习遥感技术地学领域的应用方法，从遥感的角度认识地理过程和规律。这部分内容需要讲解一些基础、常用的遥感分析方法，如地学相关分析法、分层分类法、变化检测、定量遥感分析等等，还需要学习遥感在一些主要地学领域当中的具体应用，比如土地资源、林业、农业、水资源、地质等。作为不同学校或不同专业开设这门课程，除了要完成上述基本原理、方法和应用的学习任务外，还应突出专业学科背景特色，根据该专业的学科背景、支撑学科及所处地域特色，深入系统的学习与区域特色及学科背景结合紧密的一个地学领域中的应用。比如新疆大学地处西北干旱区，具有干旱区所特有的一些地理环境特点，在这里长期进行着盐渍化、沙漠化、干旱区流域生态环境及其脆弱性、积雪融雪、冰川、地质地貌等具有地域特色的地学研究。因此在课程该部分内容的学习中，可根据教师或者学校其他研究团队在这些领域中的研究，加入一项专题地学分析学习，将实际的科研工作情况融入到课堂教学中，用实例让学生更直观深刻的理解在这些领域中，各种地学分析方法是如何应用的，应用后能够得到什么样的结果，这些结果有什么样的作用以及如何指导实际的工作。
四、完整的项目式实践教学
实践教学是《遥感地学分析》课程的重要组成部分，对于整个课程内容的串联和实际应用起着至关重要的作用。传统的课程实验是将实验割裂开来，针对不同章节的内容设置多个小实验、单独完成、单独撰写实验报告，这样的实验模式会使学生很难形成解决一个具体问题的整体思路，知识的连贯性不够，运用遥感知识解决问题的能力不能得到很好提升。因此该课程的实验应改变这种传统的独立小实验模式，将实践内容设计成一个完整的项目形式。所谓项目式就是由教师根据科研项目情况及数据可能的获取情况，确定相关选题，选题以能够包含主要的学习内容和知识点、执行一个完整的遥感数据分析流程、能够在有限时间内实现为原则。学生则分成多个小组，自由选择感兴趣的题目，小组成员共同讨论选题实现的思路和方法，通过分工合作完成实验内容，最后各自独立撰写一份完整的项目实验报告。这种实验方式能更多的调动学生参与的积极性，能在一定程度上提高学生分析问题、解决问题的能力，培养团结协作的意识，此外也能体现出知识的连贯性和实用性。
五、结束语
本文根据《遥感地学分析》课程的特点及课程所要达到的教学目的，探讨了针对基础理论知识、地学分析方法和实践教学三个部分的教学方法。认为在遥感基础理论知识部分，应以巩固和深化为主，强调基础知识与案例相融合，由问题驱动的学生自主分析学习；在遥感地学分析的原理、方法及应用部分，强调紧密结合学生所在专业的支撑学科及所处的地域特色和当地的重点研究领域，加入遥感在某个特色领域应用的学习；在实践教学部分，应考虑以一个完整项目式的实验形式代替多个独立小实验，以增强知识的连贯性，提高学生解决实际问题的能力。
参考文献：
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[2]骆剑承，杨艳.遥感地学分析的智能化研究[j].遥感技术与应用，2000，15（3）：199-204.