长江大学YANGTZE UNIVERSITY授课教案遥感原理及应用课程名称：56总学分：3.5总学时：必修课课程类别：王庆任课教师：地球科学学院单位：讲师称：职地理信息科学授课专业：地信21901.21902授课班级：第_1学期2021～2022学年
1 授 课 教 案 课程名称： 遥感原理及应用 总 学 时： 56 总 学 分： 3.5 课程类别： 必修课 任课教师： 王 庆 单 位： 地球科学学院 职 称： 讲 师 授课专业： 地理信息科学 授课班级： 地信 21901,21902 2021～2022 学年 第 1 学期
课题第一章绪论学时2学时1.掌握遥感的基本概念，遥感系统的组成，遥感的特点。教学目标2.了解遥感发展简史以及中国遥感事业的发展。与要求3.通过全面、新颖的题材阐述相关知识，激发学生学习遥感的兴趣1．遥感的概念遥感系统的组成部分2.重点3.遥感的类型4.遥感的特点难点遥感的概念、遥感探测系统的组成及工作原理教学方法讲授法、案例法、板书、问题、讨论等。与手段1、周廷刚等编著，遥感原理与应用，科学出版社20152、孙家柄等编著，遥感原理与应用（第三版）[M］．武汉大学出版社，2013参考资料4沙晋明，遥感原理与应用，科学出版社，20125遥感原理与应用，李小文等，科学出版社，20086赵英时，遥感应用分析原理与方法（第二版），科学出版社，20132
2 课 题 第一章 绪论 学 时 2 学时 教学目标 与要求 1.掌握遥感的基本概念，遥感系统的组成，遥感的特点。 2.了解遥感发展简史以及中国遥感事业的发展。 3.通过全面、新颖的题材阐述相关知识，激发学生学习遥感的兴趣 重 点 1. 遥感的概念 2. 遥感系统的组成部分 3. 遥感的类型 4. 遥感的特点 难 点 遥感的概念、遥感探测系统的组成及工作原理 教学方法 与手段 讲授法、案例法、板书、问题、讨论等。 参考资料 1、周廷刚等编著，遥感原理与应用，科学出版社 2015 2、孙家柄等编著，遥感原理与应用（第三版）［M］. 武汉大学出版社， 2013 4 沙晋明，遥感原理与应用，科学出版社，2012 5 遥感原理与应用， 李小文等，科学出版社，2008 6 赵英时， 遥感应用分析原理与方法（第二版），科学出版社，2013
教学内容及过程一、旧课复习：1.课程介绍与安排这是这门课的第一节课，开启课程知识介绍前需要进行自我介绍，以及课程要求与课时安排。2.课程大纲介绍第1章绪论第2章遥感物理基础第3章遥感平台第4章遥感传感器第5章遥感影像及特征第6章遥感图像处理第7章遥感图像目视解译第8章遥感数字图像计算机解译第9章遥感专题制图遥感应用第10章二、新课导入：1.介绍近几年国际航空事业的发展状况，以及较前沿的应用，激发学生兴趣，引入本章学习内容。2.列出本章学习内容大纲第一节遥感的基本概念第二节遥感的类型与特点第三节遥感过程与遥感技术系统第四节遥感发展简史三、课程讲授：第一节遥感的基本概念一、广义的遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息（包括电磁波、力场、声波、地震波），经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术。二、狭义的遥感：在地面、高空和外层空间的各种平台上，应用各种传感器在不与自标接触的情况下，从远处采集并记录自标的电磁辐射信息，通过数据的传输、处理和分析揭示地面物体的特征、性质及其变化的综合性探测技术。第二节遥感的类型与特点一、遥感的类型1．按遥感平台分：地面遥感：传感器设置在地面上，如遥感车、船、塔3
3 教学内容及过程 一、旧课复习： 1. 课程介绍与安排 这是这门课的第一节课，开启课程知识介绍前需要进行自我介绍，以及课 程要求与课时安排。 2. 课程大纲介绍 第 1 章 绪论 第 2 章 遥感物理基础 第 3 章 遥感平台 第 4 章 遥感传感器 第 5 章 遥感影像及特征 第 6 章 遥感图像处理 第 7 章 遥感图像目视解译 第 8 章 遥感数字图像计算机解译 第 9 章 遥感专题制图 第 10 章 遥感应用 二、新课导入： 1. 介绍近几年国际航空事业的发展状况，以及较前沿的应用，激发学生兴 趣，引入本章学习内容。 2.列出本章学习内容大纲 第一节 遥感的基本概念 第二节 遥感的类型与特点 第三节 遥感过程与遥感技术系统 第四节 遥感发展简史 三、课程讲授： 第一节 遥感的基本概念 一、广义的遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物 体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息（包括电磁波、 力场、声波、地震波），经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其 分布等特征的综合技术。 二、狭义的遥感：在地面、高空和外层空间的各种平台上，应用各种传 感器在不与目标接触的情况下，从远处采集并记录目标的电磁辐射信息，通过 数据的传输、处理和分析揭示地面物体的特征、性质及其变化的综合性探测技 术。 第二节 遥感的类型与特点 一、遥感的类型 1. 按遥感平台分： 地面遥感:传感器设置在地面上，如遥感车、船、塔
航空遥感：传感器设置在航空器上，如飞机、气球、飞艇、无人机等航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上，如卫星、飞船、火箭、航天飞机2.按传感器探测波段分类(1)紫外遥感：0.05-0.38μm(2)可见光遥感：0.38-0.76μm(3)红外遥感：0.76-1000μm(4）微波遥感：1mm-10m(5)多波段遥感：是指在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测3．按工作方式分类(1）被动遥感Passivesensor探测仪器直接接收记录地物反射来自太阳的电磁波或地物自身发射的电磁波，即电磁波来自天然辐射源一一太阳或地球。(2）主动遥感Activesensor指传感器带有能发射讯号（电磁波）的辐射源，能主动发射电磁波同时接收目标物反射或散射回来的电磁波，以此所进行的探测。4.按应用领域分类地质遥感、地貌遥感、农业遥感、林业遥感、草原遥感、水文遥感、测绘遥感、环保遥感、灾害遥感、城市遥感、土地利用遥感、海洋遥感、大气遥感、军事遥感二、遥感的特点1.大面积的同步观测：覆盖范围大、信息丰富。2.多波段性：波段的延长使对地球的观测走向了全天候3.时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，获取多时相信息第三节遥感过程与遥感技术系统遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。遥感过程：4
4 航空遥感:传感器设置在航空器上，如飞机、气球、飞艇、无人机等 航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上，如卫星、飞船、火箭、航天 飞机 2. 按传感器探测波段分类 (1)紫外遥感:0.05-0.38μm (2)可见光遥感:0.38-0.76μm (3)红外遥感:0.76-1000 μm (4)微波遥感:1mm-10m (5)多波段遥感:是指在可见光波段和红外波段范围内，再分成若 干窄波段来探测 3. 按工作方式分类 (1)被动遥感 Passive sensor 探测仪器直接接收记录地物反射来自太阳的电磁波或地物自身发射 的电磁 波，即电磁波来自天然辐射源——太阳或地球。 (2)主动遥感 Active sensor 指传感器带有能发射讯号（电磁波）的辐射源，能主动发射电磁波， 同时接收目标物反射或散射回来的电磁波，以此所进行的探测。 4. 按应用领域分类 地质遥感、地貌遥感、农业遥感、林业遥感、草原遥感、水文遥感、测绘 遥感、环保遥感、灾害遥感、城市遥感、土地利用遥感、海洋遥感、大气遥感、 军事遥感 二、遥感的特点 1. 大面积的同步观测：覆盖范围大、信息丰富。 2.多波段性：波段的延长使对地球的观测走向了全天候 3．时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，获取多时相信息 第三节 遥感过程与遥感技术系统 遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输 处理到分析判读、应用的完整技术系统。 遥感过程：
TheRemoteSensingProcessEnergy Detector(Remote Sensor)DDCEnergyDataSourceTrangmissiopGAtmosphericProductsInteractionPE一L2TargetInteraction C9Data InterpretationData Reception&Analysis& Processing【列举我国遥第四节遥感发展简史感发展的最新一、萌芽阶段概况】二、航空阶段（1858-1956年）比如说新闻等三、航天阶段（1957-）作业布置1、简述遥感概念及技术组成？2、遥感有哪些分类？课后小结
5 第四节 遥感发展简史 一、萌芽阶段 二、航空阶段（1858-1956 年） 三、航天阶段（1957-） 【列举我国遥 感发展的最新 概况】 比如说新闻等 作业布置 1、简述遥感概念及技术组成? 2、遥感有哪些分类？ 课后小结
课 题第二章遥感的物理基础学时6学时1.掌握电磁波谱与电磁辐射概念掌握太阳与地球的电磁辐射特性2教学目标与要求3.掌握地物的反射光谱特性和发射光谱特性4.理解大气和环境对遥感的影响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1.重点2黑体辐射及黑体辐射特性，大气对辐射的影响3.地物的发射波谱特性点难 物体的辐射度量，黑体辐射教学方法讲授法、案例法、板书、问题、讨论及互动等与手段1、周廷刚等编著，遥感原理与应用，科学出版社20152、孙家柄等编著，遥感原理与应用（第三版）［M］．武汉大学出版社，2013参考资料4沙普明，遥感原理与应用，科学出版社，20125遥感原理与应用，李小文等，科学出版社，20086赵英时，遥感应用分析原理与方法（第二版），科学出版社，2013
6 课 题 第二章 遥感的物理基础 学 时 6 学时 教学目标 与要求 1. 掌握电磁波谱与电磁辐射概念 2. 掌握太阳与地球的电磁辐射特性 3. 掌握地物的反射光谱特性和发射光谱特性 4. 理解大气和环境对遥感的影响 重 点 1. 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 2. 黑体辐射及黑体辐射特性，大气对辐射的影响 3. 地物的发射波谱特性 难 点 物体的辐射度量，黑体辐射 教学方法 与手段 讲授法、案例法、板书、问题、讨论及互动等 参考资料 1、周廷刚等编著，遥感原理与应用，科学出版社 2015 2、孙家柄等编著，遥感原理与应用（第三版）［M］. 武汉大学出版社， 2013 4 沙晋明，遥感原理与应用，科学出版社，2012 5 遥感原理与应用， 李小文等，科学出版社，2008 6 赵英时， 遥感应用分析原理与方法（第二版），科学出版社，2013
教学内容及过程一、旧课复习：备注栏1、分散难点，分遥感的基本概念别从可见光与近红外、热红外、微通过回顾一下遥感基本概念及遥感技术系统的组成，来指出电磁及地物波波波段阐明作用机理，结合事例介谱特征的重要性，引出本章主要内容。绍辐射传输2、结合科教片介二、新课导入：绍遥感卫星列出本章提纲，说明本章的主要内容第一节电磁波谱与电磁辐射第二节物体的发射辐射特性第三节物体的反射辐射特性第四节大气对太阳辐射的影响第五节微波的辐射特性三、课程讲授第一节电磁波与电磁波谱结合实例讲解地物的发射光谱特1电磁波及其特性性，以及大气和环1）电磁波的概念：当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发漩涡电场，变化境对遥感的影响的电场又激发了漩涡磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。2）电磁波也称为电磁辐射。电磁波传播到气体、液体、固体介质时，会发生反射、折射、吸收、透射、散射等现象2电磁波谱电磁波谱的概念：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列则构成了电磁波谱遥感常用的电磁波波段的特性。第二节物体的发射辐射特性1辐射源任何物体都是辐射源既可以自身发射能量（发射辐射，热辐射），又可能被外部能源激发而辐射能量（反射辐射）2黑体M,(a、I)-2mhe213黑体辐射规律ech/AKT-1R7
7 教学内容及过程 一、旧课复习： 遥感的基本概念 通过回顾一下遥感基本概念及遥感技术系统的组成，来指出电磁及地物波 谱特征的重要性，引出本章主要内容。 二、新课导入： 列出本章提纲，说明本章的主要内容 第一节 电磁波谱与电磁辐射 第二节 物体的发射辐射特性 第三节 物体的反射辐射特性 第四节 大气对太阳辐射的影响 第五节 微波的辐射特性 三、课程讲授 第一节 电磁波与电磁波谱 1 电磁波及其特性 1）电磁波的概念：当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发漩涡电场，变化 的电场又激发了漩涡磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。 2）电磁波也称为电磁辐射。电磁波传播到气体、液体、固体介质时，会发 生反射、折射、吸收、透射、散射等现象 2 电磁波谱 电磁波谱的概念：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列， 则构成了电磁波谱 遥感常用的电磁波波段的特性。 第二节 物体的发射辐射特性 1 辐射源 任何物体都是辐射源 既可以自身发射能量（发射辐射，热辐射），又可能被外部能源激发而辐 射能量（反射辐射） 2 黑体 3 黑体辐射规律 备注栏 1、分散难点，分 别从可见光与近 红外、热红外、微 波波段阐明作用 机理，结合事例介 绍辐射传输 2、结合科教片介 绍遥感卫星 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
普朗克公斯忒藩-玻尔兹曼定律式：维恩位移定律4实际物体的辐射基尔霍夫定律：在一定温度下，地物的某一波长的辐射出射度和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下黑体的辐射出射度M黑。第三节物体的反射辐射特性1反射率地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。【图例解释】2地物的反射类型图解典型地物的3地物的反射波谱反射波谱特征4典型地物的反射波谱特性植被土壤水体岩石城市道路、建筑物5地物波谱特性的测定测定原理：用光谱测定仪器（至于不同波谱段）分别探测地物和标准版，测量、记录和计算地物对每个波段的反射率，其反射率的变化规律即为该物的波谱特性。测定地物反射波谱特性的仪器分为分光光度计、光谱仪、摄谱仪等。仪器由收集器、分光器、探测器和显示或记录器组成。基本步骤第四节大气对太阳辐射的影响1大气结构与大气成分气体分子：N2，02，占99%，【绘制层次图】其他微量气体（二氧化碳，甲烷，氧化氮，氢，臭氧，水汽等）固态、液态悬绘制大气层次图浮微粒：霾，尘埃，液态水和固态水及气溶胶。及成分图，用来分2大气吸收析大气对辐射的引起大气吸收的主要成分是：吸收作用水蒸汽一二氧化碳8
8 普朗克公 斯忒藩-玻尔兹曼定律式： 维恩位移定律 4 实际物体的辐射 基尔霍夫定律：在一定温度下，地物的某一波长的辐射出射度和吸收率之 比，对于任何物体都是一个常数， 并等于该温度下黑体的辐射出射度 M 黑。 第三节 物体的反射辐射特性 1 反射率 地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。 2 地物的反射类型 3 地物的反射波谱 4 典型地物的反射波谱特性 植被 土壤 水体 岩石 城市道路、建筑物 5 地物波谱特性的测定 测定原理：用光谱测定仪器（至于不同波谱段）分别探测地物和标准版， 测量、记录和计算地物对每个波段的反射率，其反射率的变化规律即为该物的 波谱特性。 测定地物反射波谱特性的仪器分为分光光度计、光谱仪、摄谱仪等。 仪器由收集器、分光器、探测器和显示或记录器组成。 基本步骤 第四节 大气对太阳辐射的影响 1 大气结构与大气成分 气体分子：N2, O2，占 99%， 其他微量气体(二氧化碳，甲烷，氧化氮，氢，臭氧,水汽等)固态、液态悬 浮微粒：霾，尘埃，液态水和固态水及气溶胶。 2 大气吸收 引起大气吸收的主要成分是： - 水蒸汽 - 二氧化碳 【图例解释】 图解典型地物的 反射波谱特征 【绘制层次图】 绘制大气层次图 及成分图，用来分 析大气对辐射的 吸收作用
臭氧【提问】3大气散射空气纯净时天空散射作用：太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各是什么颜色？个方向散开。Blue在月球上看天空，·RayleighScattering瑞利散射是什么颜色？MieScattering米氏散射.BlackNon-selectivescattering无选择性散射.4大气折射下雨时天是什么5大气反射颜色？6大气窗口白色第五节微波的辐射特性1微波遥感的概念2.微波的特点：3.微波与地表相互作用（1）微波的散射（2）微波的透射（3）微波的辐射4.微波与大气的相互作用（1）微波的大气散射（2）微波的大气吸收作业布置1、何为电磁波与电磁波谱？2、植被、水体、土壤的反射光谱曲线有何特征。课后小结9
9 - 臭氧 3 大气散射 散射作用：太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各 个方向散开。 ⚫ Rayleigh Scattering 瑞利散射 ⚫ Mie Scattering 米氏散射 ⚫ Non-selective scattering 无选择性散射 4 大气折射 5 大气反射 6 大气窗口 第五节 微波的辐射特性 1 微波遥感的概念 2.微波的特点： 3.微波与地表相互作用 （1）微波的散射 （2）微波的透射 （3）微波的辐射 4.微波与大气的相互作用 （1）微波的大气散射 （2）微波的大气吸收 【提问】 空气纯净时天空 是什么颜色? Blue 在月球上看天空， 是什么颜色? Black 下雨时天是什么 颜色？ 白色 作业布置 1、何为电磁波与电磁波谱？ 2、植被、水体、土壤的反射光谱曲线有何特征。 课后小结
课 题第三章遥感平台学时2 学时1、掌握遥感平台的基本类型和主要特点；教学目标2、了解平台的姿态及影响；与要求3、认识主要遥感卫星轨道。重点遥感平台的基本类型和主要特点难点平台的姿态和卫星轨道参数教学方法是讲授法、案例法、板书、问题、讨论及互动等与手段1、周廷刚等编著，遥感原理与应用，科学出版社20152、孙家柄等编著，遥感原理与应用（第三版）［M］．武汉大学出版社，2013参考资料4沙普明，遥感原理与应用，科学出版社，20125遥感原理与应用，李小文等，科学出版社，20086赵英时，遥感应用分析原理与方法（第二版），科学出版社，201310
10 课 题 第三章 遥感平台 学 时 2 学时 教学目标 与要求 1、掌握遥感平台的基本类型和主要特点； 2、了解平台的姿态及影响； 3、认识主要遥感卫星轨道。 重 点 遥感平台的基本类型和主要特点 难 点 平台的姿态和卫星轨道参数 教学方法 与手段 是讲授法、案例法、板书、问题、讨论及互动等 参考资料 1、周廷刚等编著，遥感原理与应用，科学出版社 2015 2、孙家柄等编著，遥感原理与应用（第三版）［M］. 武汉大学出版社， 2013 4 沙晋明，遥感原理与应用，科学出版社，2012 5 遥感原理与应用， 李小文等，科学出版社，2008 6 赵英时， 遥感应用分析原理与方法（第二版），科学出版社，2013