遥感概论

《遥感概论》教学大纲

课程英文名称：Introduction to Remote Sensing

课程代码：b206130160

课程类别：专业基础课

开课时间：第四学期

总学时：32

总学分：2

考核方式：考试

先修课程：无

适用专业：测绘工程专业

开课单位：地理信息与旅游学院测绘工程系

一、课程概述

《遥感概论》是测绘工程专业的专业基础课程，是该专业学生接触遥感技术的首发课程，也是学生必须具备的专业基础之一，在人才培养课程体系当中起到铺垫专业基础知识的作用，是后续《GIS基础应用技能（3）》、《遥感技术综合应用》等课程的教学基础。本课程是理论联系实际的应用型课程，通过理论讲授和实践技能操作相结合的教学方式，引导学生掌握有关遥感的基本原理和方法以及专题信息提取和应用的能力。本课程于第四学期开设，共32学时，其中理论部分32学时，实践部分0学时。本课程主要讲授遥感的基本概念、电磁辐射与地物光谱特征、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感数字图像处理、遥感图像目视解译与判读、遥感数字图像计算机解译等内容。通过本课程的学习，要求学生掌握遥感的基本概念和遥感成像原理，熟悉遥感解译的基本方法和技术流程，拓展空间信息处理、分析及应用的能力。本课程教学方法以演示法为主，辅助以较系统化的课后习题引导学生完成知识体系架构的建立和技能的强化。本课程考核方式为考试模式，以平时成绩和期末考核成绩加权求和计算。平时成绩占比35%，包括学生考勤成绩、课堂表现成绩、课后作业及课程设计成绩；期末考核占比65%，为理论考核（闭卷）。

二、课程目标

通过本课程的学习，要求学生掌握遥感的基本概念、基本原理，学会对遥感数据作预处理、分析及信息提取的基本方法和技术流程，引导学生形成遥感技术解决行业领域实际问题的思路和步骤。教师在教学过程中，要注重以“知识”为基础、以“能力”为中心，以“素质”为目标，培养学生分析问题和解决问题的逻辑思维和技术方案设计能力。

（一）知识目标

1.了解遥感技术系统组成、遥感分类及特点、遥感图像特征

2.理解遥感物理基础、遥感成像机理和遥感解译原理

3.掌握遥感数据预处理、遥感信息提取技术方法

4.会用遥感图像进行地学分析和综合应用

（二）能力目标

1.掌握基于遥感图像处理软件，实现对遥感图像进行基本操作处理的能力

2.在掌握遥感图像基本处理的基础上，学会进行遥感信息提取及进行专题应用的能力

（三）素质目标

1.锻炼学生自我学习、勤奋踏实的学习态度

2.培养学生遇事分析问题、解决问题、思考问题的逻辑思维习惯

3.激发学生拓展勇于创新、不断进取的科学精神

三、课程内容与要求

1. 学时分配表

2. 教学内容和要求

第一章 绪论

教学内容：

第一节 遥感的基本概念

1.广义：无接触远距离探测

2.狭义：电磁场遥感

第二节 遥感的特点

1.探测范围广

2.时效性强

3.周期性

4.约束少

5.手段多、信息量大

第三节 遥感技术系统组成

1.遥感信息源

2.遥感信息获取

3.遥感信息的记录与传输

4.遥感信息的处理

5.遥感信息的应用

第四节 遥感的分类

1.按照遥感的工作平台

2.按照传感器探测电磁波段

3.按照遥感信息记录的方式

4.按照传感器工作方式

5.按照遥感应用的目的

第五节 遥感的发展及前沿

1.萌芽阶段

2.航空遥感阶段

3.航天（卫星）遥感阶段

4.未来遥感发展趋势

教学要求：

1.掌握遥感的基本概念

2.掌握遥感的特点

3.掌握遥感技术系统的组成

4.掌握遥感的分类

5.了解遥感的发展及前沿

教学重点与难点：

重点：遥感的基本概念，遥感的特点及分类、遥感技术系统组成。

难点：无

第二章 电磁辐射与地物光谱特征

教学内容：

第一节 电磁波谱与电磁辐射的概念、基本定律

1.电磁波

2.电磁波的特性

3.电磁辐射

4.电磁波谱

第二节 太阳辐射及大气对辐射的影响

1.太阳辐射特征

2.大气结构及组成

3.大气吸收

4.散射及反射

5.大气窗口

第三节 地物波谱特征

1.反射率

2.地物波谱曲线

第四节 地物波谱的测量

1.双向反射分布函数

2.双向反射比因子

3.地物波谱测量方法-垂直测量

教学要求：

1.理解电磁波谱与电磁辐射的概念、基本定律

2.掌握太阳辐射规律及大气对太阳辐射的影响规律

3.掌握典型地物的波谱特征

4.会用地物波谱仪进行地物波谱测量

教学重点与难点：

重点：大气对太阳辐射的影响、典型地物波谱特征。

难点：电磁辐射在地表-大气与遥感器之间的辐射传输过程。

第三章 遥感成像原理与遥感图像特征

教学内容：

第一节 主要的遥感平台及其工作特点

1.地面平台

2.航空平台

3.航天平台

第二节 摄影成像传感器及成像原理

1.摄影成像原理

2.扫描成像传感器类型

第三节 扫描成像传感器及成像原理

1.扫描成像原理

2.扫描成像传感器类型

第四节 微波传感器及其成像原理

1.微波遥感的优越性

2.微波传感器分类

3.微波传感器工作原理

第五节遥感图像特征及质量评价

1.空间分辨率

2.光谱分辨率

3.辐射分辨率

4.时间分辨率

教学要求：

1.了解主要的遥感平台及其工作特点

2.理解摄影型成像传感器及其成像原理

3.理解扫描型成像传感器及其成像原理

4.了解微波传感器及其成像原理

5.掌握遥感图像特征及如何质量评价

教学重点与难点：

重点：摄影型传感器以及扫描式传感器构像特性，评价遥感图像特征的主要指标。

难点：传感器的构造及工作原理。

第四章 遥感数字图像处理

教学内容：

第一节 遥感数字图像基础

1.遥感数据及其表示形式

2.遥感图像存储格式

3.遥感数字图像质量评价

第二节 遥感数字图像辐射校正

1.辐射误差来源

2.传感器定标

3.大气校正

4.太阳高度角和地形引起的辐射误差校正

第三节 遥感数字图像几何校正

1.几何畸变

2.几何校正方法

3.几何精校正分类

第四节 数字图像增强处理

1.辐射增强

2.空间滤波

3.彩色增强

4.图像运算

5.多光谱变换

教学要求：

1.掌握遥感数字图像的表达形式、存储格式及图像质量评价

2.理解和掌握遥感数字图像辐射校正处理

3.理解和掌握遥感数字图像几何校正处理

4.会用遥感数字图像增强处理技术

教学重点与难点：

重点：遥感图像辐射校正、遥感图像几何较正、图像运算。

难点：直方图匹配、空间滤波、遥感图像融合。

第五章 遥感图像目视解译与判读

教学内容：

第一节遥感图像目视解译原理

1.目标地物遥感特征分析

2.遥感目视解译标志构建

第二节 遥感图像目视解译方法与步骤

1.遥感图像目视判读的认知过程

2.遥感图像目视判读的过程步骤

教学要求：

1.理解遥感图像目视解译原理

2.掌握遥感图像目视解译方法与步骤

教学重点与难点：

重点：遥感图像目视解译方法、遥感图像目视解译技能。

难点：遥感图像目视解译原理（包括：目标地物遥感特征分析和遥感目视解译标志构建）。

第六章 遥感数字图像计算机解译

教学内容：

第一节 遥感数字图像计算机自动分类

1.遥感数字图像计算机分类原理

2.监督分类

3.非监督分类

第二节 遥感数字图像分类后处理

1.小斑块去除

2.分类统计

3.分类结果转换

第三节遥感数字图像分类精度评价

1.检验数据

2.混淆矩阵

3.Kappa统计

教学要求：

1.理解和掌握遥感数字图像计算机自动分类技术

2.掌握遥感数字图像分类精度评价方法

3.会用遥感数字图像分类后处理操作

教学重点与难点：

重点：遥感影像计算机解译的基本方法（包括：监督分类、非监督分类）、遥感数字图像分类精度评价（包括：混淆矩阵构建及Kappa系数计算）。

难点：遥感影像计算机解译的关键技术（最小距离法、最大似然比分类法）。

四、教学建议

（一）方法手段

（1）采用提问和启发式教学方式

遥感是一门理论抽象、实践性强的课程，如果单独靠死记硬背理论，很容易遗忘，运用起来也较困难，因而在教学过程中采用提问、启发和讨论的教学方式。课堂语言表达要尽可能的简洁明了，便于学生对知识点的理解。重点难点采用向学生提问的形式，从而凝聚学生的注意力，并注意实时反馈信息并启发学生的学习兴趣。实际案例学习采用组织集体讨论的形式，可以激发学生参与的热情，使学生在讨论分析过程中，充分发表意见和尝试，挖掘学生的想象力和创新能力。

（2）采用多媒体技术教学并辅之以板书

遥感是一门对地观测与信息获取技术，涉及到的地理空间数据、图像和图表数据较多。多媒体技术集声音、图像和动画于一体，特点是表现形式多样、形象生动，符合该门课程的教学需求，通过多媒体教学更能激发学生的求知欲，活跃学生思维，丰富课堂信息，提高效率。但多媒体教学也存在一定弊端，如“难以消化”、不利于课堂上师生情感的交流等，因而有必要将多媒体教学与传统板书相结合，对于空间数据、遥感影像和图表等数据用多媒体展示，而公式的推导及相关原理的分解析采用板书进行。

（3）采用与其他课程结合以及设置科研项目的方式开展实验辅助

遥感是一门实践性较强的课程，一方面，可以与GIS基础应用技能（3）结合，通过这门课程设立的实验环节，使学生在理解遥感基本原理和方法的基础上熟练掌握遥感数据处理的基本技能。另一方面，通过设置综合性和创新性的实验内容，以培养学生的实际动手与创新能力，如：结合教师科研项目设置遥感在城市环境（热岛研究）、生态环境评价（水土流失遥感估算与评价）和污染评价（水体透明度研究）等方面的实验课题，鼓励学生能从数据处理、图像分析、信息提取与专题图编制到最终实验报告编写都亲自动手实践，为毕业论文（或设计）的顺利完成奠定基础。

（二）考核评价

本课程考核方式为考试，采用平时成绩与期末考核相结合，其中平时成绩依据学生考勤、课堂提问、课后作业、课程设计四种方式结合，以考核学生对遥感原理与技术相关知识与方法的掌握。具体考核评价内容构成如下：

（三）教材选用

[1]尹占娥.现代遥感导论[M].北京：科学出版社，2008.

（四）课程资源

学习资料资源：

[1] 孙家抦.遥感原理与应用（第3版）[M].武汉：武汉大学出版社，2013.

[2] 沙晋明.遥感原理与应用[M].北京：科学出版社，2012.

[3] 梅安新.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.

信息化教学资源：多媒体课件、多媒体素材、电子图书和专业网站及论坛的开发与利用。

制定人(签字)： 刘玉锋审核人：徐建辉 制定时间：2017年7月20日