《遥感地质学》课程简介及教学大纲

《遥感地质学》课程简介及教学大纲 　 《 遥感地质学 》教学大纲 课程编号：210314 学时：56 学分：3 编写单位或编写人：资源学院 史继忠 审 核 人： 制定（或修订）时间：2006年6月16日 《遥感地质学》课程简介及教学大纲 一、课程概述 1、课程性质： 遥感技术是当今国际上异常活跃，发展日新月异的高新科技领域，是构筑“数字地球”不可或缺的强大核心技术，现已发展到推广应用阶段,在众多的专业领域得到广泛应用,已成为自然资源调查、地质科学研究的全新技术方法。在我国也深入到国民经济和社会发展的众多领域，在国家资源环境调查、重大自然灾害监测、城市规划与管理、海洋勘察、国家安全等方面发挥着越来越重要的作用。 《遥感地质学》是遥感与地学交叉的边缘科学，是一门以传播图像科技知识为主的专业课程，具有明显的应用技术学科特点，是地质类各专业的技术方法课。 资源勘查工程专业的专业课。 2、课程教学的目标： 通过教学，应使学生了解遥感图像是一种重要的地学信息源，掌握遥感图像的基本特性和遥感地质学的基本原理，具有运用遥感图像进行地质解译(加强运用GIS软件、遥感图像处理软件与目视解译结合，进行人机交互计算机屏幕解译)的基本技能，熟悉遥感地质工作的基本程序和方法，能在区域地质调查、矿产普查及其它地质工作中运用遥感图像进行地质解译和地学。 3、课程的适用专业与年级： 资源勘查工程专业 三年级 4、课程的总学时要求：56学时 5、本课程与其他课程的联系与分工： 本课程的预修课程： 高等数学 大学物理 计算机基础 线性代数 概率论 地质学基础 岩石学 地层学 构造地质学 矿床学 二、课程 1、课程内容： 第1章​  绪论 学习目的和要求： 了解遥感技术、遥感地质学的基本概念、内容和特点。了解国内外遥感科学和遥感地质学发展历史与前景。 重点和难点： 遥感、遥感信息、遥感技术系统组成、遥感技术分类；遥感地质学的定义、研究对象、目的、内容和方法。 第一节 基本概念 1．​ 遥感 2．​ 遥感信息 3．​ 遥感技术系统 1．​ 遥感平台 2．​ 遥感器 3．​ 遥感信息接收与预处理系统 4．​ 遥感资料分析解译系统 4．​ 遥感技术分类 1．​ 根据电磁辐射源（被动遥感、主动遥感） 2．​ 根据遥感平台（地面遥感、航空遥感、航天遥感） 3．​ 根据遥感器工作波长（紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段 遥感） 5．​ 遥感技术特点 1．​ 视域宽广 2．​ 直观可视 3．​ 客观真实 4．​ 定时定位观测 5．​ 资料的可处理性 第二节 遥感地质学 1．​ 定义 2．​ 研究对象与目的 3．​ 研究内容 4．​ 研究方法 第三节 遥感科学和遥感地质学发展历史与前景 遥感技术发展轨迹及发展方向 第2章​  遥感基本原理 学习目的和要求： 强调电磁波理论是遥感技术和遥感图像解译的理论基础。 了解遥感的主要电磁辐射源（太阳辐射、大地辐射）、大气对电磁辐射传输的影响、大气窗口、常用大气窗口与遥感波谱通道、地物反射波谱和发射波谱特性、色度学基本知识。 重点和难点： 本章的重点是太阳辐射、大气窗口、地物波谱特性，难点是色度学基本原理，需通过多媒体等直观教学及教具演示实验加强效果。 第一节 电磁波的基本特征（课前复习） 第二节 遥感电磁辐射源 1．​ 物体的热辐射 2．​ 太阳辐射和大地辐射 1．​ 太阳辐射 2．​ 大地辐射 第三节 大气对电磁辐射传输的影响 1．​ 大气基本组成 2．​ 大气对电磁辐射传输的影响 1．​ 大气散射 2．​ 大气吸收 3．​ 大气反射 3．​ 大气窗口与遥感波谱通道 1．​ 大气窗口 2．​ 常用大气窗口与遥感波谱通道 第四节 地物波谱特性 1．​ 反射波谱 2．​ 发射波谱 3．​ 几种地物的波谱特性 4．​ 地物波谱的时间效应和空间效应 第五节 色度学基本知识 1．​ 色光 2．​ 色觉 3．​ 彩色三要素 1．​ 色别 2．​ 明度 3．饱和度 4．​ 三原色光原理 1．​ 三原色光 2．​ 三原色光原理 3．​ 色光混合方法 4．​ 色光混合规则 5．​ 色度图 6．​ 色彩空间 七．消色与彩色的转化 7．​  实验一 三原色光原理 第三章 遥感图像类型与特性 学习目的和要求： 本章介绍遥感图像（遥感信息）的获取过程，成像遥感技术系统主要组成部分的工作原理（如：遥感器等）、典型遥感图像及其特性，正确理解不同遥感图像的信息内涵，以在工作中能正确选择和使用遥感图像。 重点和难点： 本章是本课程的核心，是遥感地学应用的基础。重点是遥感器的基本组成、工作原理、特性参数，不同摄影方式与扫描方式遥感器的成像机理，光学摄影像片、光机扫描图像、固体自扫描图像、成像雷达图像等的特性（空间特性、波谱特性、时间特性）。 第一节 成像遥感技术系统 一．​ 遥感平台 1．​ 地面平台 2．​ 航空平台 3．​ 航天平台 ⒈卫星轨道参数与轨道类型；⒉卫星运行姿态；3. 常见地球资源 遥感卫星简介 二．遥感器 1．​ 遥感器的基本组成及工作原理 ⒈收集系统；⒉探测系统；⒊信号转换 系统；⒋记录系统（信息载体感光材料、磁带、CD、DVD等） 2．​ 遥感器的特性参数 ⒈空间分辨率；⒉波谱分辨率；⒊辐射分辨率； ⒋时间分辨率 3．​ 遥感器的类型及成像原理 1. 摄影方式遥感器（帧幅式航空摄影机、多波段摄影机、全景式摄影机） 2．扫描方式遥感器（多波段扫描仪、热红外扫描仪、固体自扫描仪、天线扫描仪） 三．遥感地面接收站 四．遥感信息的传输 ⒈ 直接回收；⒉ 视频数据传输 五．遥感图像的种类 六. 遥感图像的基本属性 ⒈ 波谱特性；⒉ 空间特性；⒊ 时间特性 第二节 光学摄影像片特性 一. 帧幅式摄影像片特性 1．​ 航空像片的种类 2．​ 航空像片的地面覆盖与影像重叠 3．​ 航空像片的空间特性 1．​ 投影性质及比例尺 2．​ 地形起伏引起的像点位移与影像畸变 3．​ 空间分辨率 4．​ 立体观察 4．​ 航空像片的波谱特性 5．​ 航空像片的影像质量评定 二. 全景式摄影像片特性 1．​ 全景像片的空间特性 2．​ 全景像片的波谱特性 第三节 光机扫描图像特性 一．光机扫描图像的空间特性 1．​ 地面覆盖与影像重叠 2．​ 瞬时视场与图像像元 1．​ 瞬时视场、地面分辨率、比例尺 2．​ 像元的形成与影像数字化 3．​ 投影性质 4．​ 地球自转引起的影像歪斜畸变 二. 光机扫描图像的波谱特性 1．​ 光机扫描影像（数据）的波谱意义 2．​ MSS、TM影像的波谱分辨率与多波段效应 3．​ 热红外扫描影像的波谱特性 1．​ 热影像的色调特征 2．​ 热影像的热晕效应与热阴影 3．​ 热影像的波谱分辨率 4．​ 热影像的温度分辨率 三. 遥感影像的时间特性（多时相效应） 第四节 固体自扫描图像特性 一．​ HRV成像特点 1．​ 垂直观察推扫成像 2．​ 倾斜观察推扫成像 二．HRV图像特性 1．​ HRV影像空间特性 1．​ 投影性质与比例尺 2．​ 地面分辨率 2．​ HRV影像波谱特性 第五节 成像雷达图像特性 一．​ 成像雷达图像的空间特性 1．​ 近距离压缩 2．​ 透视收缩 3．​ 雷达叠掩 4．​ 雷达阴影 二．成像雷达图像的波谱特性 1．​ 成像雷达的工作波长 2．​ 成像雷达的俯角 3．​ 成像雷达的极化方式 4．​ 地物面粗糙度 5．​ 地物的复介电常数 6．​ 角反射器效应 实习一 光学摄影像片特性认识 实习二 扫描图像特性认识（资源卫星遥感图像多媒体演示） 第四章 遥感图像处理 学习目的和要求： 了解遥感图像处理是把由遥感器接收到的原始信息作适当的技术加工，制成有一定精度和质量的图像，以及从中提取有用信息的过程，是遥感地质工作的重要组成部分。了解对预处理产品进行再加工，以提高其分辨效果或提取对特定专业有用的专题信息的分析解译处理技术。对常用的光学图像处理方法和数字图像处理方法的原理、实现技术、应用效果有一定的了解。 重点和难点： 光学图像处理的概念，多波段遥感图像假彩色合成法。数字图像的概念、遥感图像数字处理的内容及特点，遥感数字图像处理系统组成及遥感图像处理软件基本处理功能。常用遥感数字图像增强处理方法：反差增强、彩色增强、比值增强、卷积增强。常用遥感数字图像分类处理：非监督分类、监督分类。 概述 第1节​ 遥感图像光学增强技术 一. 光学图像处理 二. 光学彩色合成 第二节 遥感图像数字处理 一. 数字图像与图像数字化 1.模拟图像 2.数字图像 二. 数字图像处理 ㈠. 数字图像处理通用方法 1.点处理 2.邻域处理 ㈡. 遥感数字图像处理主要内容 1.恢复处理--预处理 2.增强处理 ⑴.波谱信息增强 ⑵.空间信息增强 3.融合处理--多源信息复合 数据融合 图像融合 4.分类处理 1​ 数字图像常用统计量及其意义 2​ 图像分类的依据 3​ 图像分类处理的实质 4​ 图像分类处理的步骤 5​ 图像分类处理的方法 6​ 图像分类技术（程序） 三. 遥感图像数字处理系统 ㈠.硬件构成 ㈡.外围设备 ㈢.软件--主要功能 实验二 遥感图像光学处理 实习三 遥感图像数字处理（遥感图像处理软件基本功能操作） 第5章​ 地质解译标志与遥感图像地学分析方法 学习目的和要求： 正确认识遥感图像的地质解译标志是进行岩性、构造、矿产、地貌及其它地质解译的依据。了解遥感图像的地质解译方法及原则，了解基本的遥感图像地学分析方法。 重点和难点： 遥感图像的地质解译及解译标志的概念、地质解译标志的种类、遥感图像的地质解译方法及原则。充分理解解译标志的可变性和局现性。 第1节​ 概述 图像工程――图像获取 图像处理 图像分析 图像理解 1．​ 解译 2．​ 遥感图像解译 3．​ 影像特征 4．​ 解译标志 5．​ 地质解译标志 6．​ 遥感图像地质解译 7．​ 地质解译的目的和要求 第2节​ 地质解译标志 1.​ 地物的几何形态 形状和大小 2.​ 色调与色彩 3.​ 阴影 4.​ 影像结构 5.​ 纹形图案 6.​ 地貌 7.​ 水系类型和水系分析 8.​ 植被 9.​ 水文 10.​ 土壤 11.​ 人工活动遗迹 第3节​ 解译标志的可变性和局限性 第4节​ 遥感图像的地学解译方法和原则 一．​ 地质解译方法 1．​ 思想方法（直判法、对比法、逻辑推理法……） 2．​ 技术方法（目视解译法、光学增强解译法、数字处理解译法；GIS、遥感图像数字处理与目视解译结合，人机交互计算机屏幕解译） 二．地质解译原则 1．​ 综合解译、综合分析 2．​ 总体观察指导细部解译 3．​ 先易后难、循序渐进 第5节​ 遥感图像地学分析简介 实习四 地质解译标志认识与地形地物解译（遥感图像处理软件） 第6章​ 遥感图像岩性解译、地层分析与编图 学习目的和要求： 初步掌握常见沉积岩与岩浆岩的波谱特性及影像特征，熟悉变质岩和地层接触关系的解译标志。了解影像地层单位与地质填图中的地层单位的关系，建立相对地层层序的意义。学会运用GIS软件、遥感图像处理软件编绘矢量数字解译地质图的方法。 重点和难点： 三大岩类的波谱特性及典型影像特征。影像地层单位与地层层序的建立及其意义。地层接触关系的解译。 第1节​ 三大岩类主要影像特征 一．​ 三大岩类波谱特性及色调特征 1．​ 岩浆岩 2．​ 沉积岩 3．​ 变质岩 二．影响岩石波谱特性及色调特征的因素 1．​ 岩石成分和结构构造 2．​ 岩石的理、化性质 3．​ 岩石所处自然地理条件 三. 三大岩类的图形特征 1．​ 岩浆岩 2．​ 沉积岩 3．​ 变质岩 第2节​ 岩性识别方法与解译要领 一．​ 岩性解译要领 1．​ 目视解译是岩性解译的基本方法 2．​ 中、高空间分辨率图像是目视解译的基本资料 3．​ 充分利用对比提高解译能力 4．​ 正确选择岩性解译典型样区 5．​ 充分利用地物波谱资料 6．​ 利用多波段超多波段高波谱分辨率、多平台遥感资料识别岩性 二．岩性识别的主要方法 1．​ 利用多波段遥感资料 2．​ 利用岩石热惯量 3．​ 利用高波谱分辨率的超多波段成像波谱仪资料 4．​ 利用图像的水系、影纹和结构等解译标志 5．​ 利用多源地学信息资料 第3节​ 地层分析 一. 遥感地层单位与地层划分 二．地层角度不整合接触关系的解译 三．岩相变化的研究 四．遥感地质图件的编制（运用GIS软件、遥感图像处理软件编绘矢量数字解译地质图） 实习五 沉积岩解译与遥感地层分析（GIS软件、遥感图像处理软件，人机交互） 实习六 岩浆岩解译 变质岩解译（GIS软件、遥感图像处理软件，人机交互） 第7章​ 遥感图像构造解译与编图 学习目的和要求： 遥感图像构造解译是地质解译的重要内容。应掌握岩层产状判断、褶皱构造和断裂构造的解译标志，卫星图像上线性构造、环形构造、隐伏构造的解译标志及其在地质找矿工作中的意义。学会编绘矢量数字遥感图像构造解译图。 重点和难点： 岩层产状的判断及其测定、褶皱构造的解译、断裂构造的解译、岩浆岩构造的解译、隐伏构造的解译、线性构造和环形构造的解译及其构造意义和成因分析。 第一节 面状地质体产状解译 一．​ 岩层及地质构造面产状的解译标志 1．​ 层状岩石产状的解译标志 2．​ 块状岩石接触面及断层面产状的解译 二．遥感图像上岩层层面或地质构造面产状量测方法 第二节 不同产状岩层的解译 一．​ 近水平岩层的解译 二．陡倾及近直立岩层的解译 三．中等倾斜岩层的解译 第三节 褶皱构造解译 一．​ 褶皱构造解译的基本任务 二．褶皱存在的解译标志 1．​ 转折端 2．​ 岩层分布的对称性 3．​ 岩层三角面的分布特征 4．​ 色调、图形 5．​ 特殊的水系 三．几种按平面形态分类的褶皱解译标志 1．​ 短轴平缓褶皱 2．​ 长轴褶皱 3．​ 线状褶皱 4．​ 褶皱的平面组合形态 4．​ 确定背斜、向斜的解译标志 1．​ 两翼岩层产状 2．​ 转折端处岩层产状 3．​ 地貌 4．​ 转折端处水系 5．​ 转折端处单层影像出露宽度 6．​ 岩层新老顺序 第四节 断裂构造解译 一．​ 断裂构造直接解译标志 1．​ 岩石或地层发生位错 2．​ 构造发生位错 3．​ 地层重复或缺失 4．​ 直线状分布的陡崖 5．​ 岩体、岩脉、火山口等呈线状分布 二．断裂构造间接解译标志 1．​ 山脊、湖泊、沼泽等发生位错 2．​ 对头沟的出现 3．​ 沟谷、洼地直线分布 4．​ 不同地貌区沿直线接触 5．​ 水系特征和地表水系（显示断裂存在的水系异常、水体异常） 三．断裂构造力学性质的解译与分析 1．​ 压性断裂解译标志 2．​ 张性断裂解译标志 3．​ 扭性断裂解译标志 4．​ 压扭性断裂解译标志 第五节 线性构造、环形构造解译 一．​ 基本概念 1．​ 线性影像 2．​ 线性构造 3．​ 环形影像 4．​ 环形构造 二．研究线性构造和环形构造的意义 三．线性构造与环形构造表示方法 实习六 岩层产状、褶皱构造解译（GIS软件、遥感图像处理软件，人机交互） 实习八 断裂构造解译（GIS软件、遥感图像处理软件，人机交互） 2、课程教学内容及学时分配表 课程内容 学 时 安 排 备注 总学时 讲授 实习 第一章 绪论 4 4 第二章 遥感基本原理 7 6 1 第三章 遥感图像类型与特性 20 16 4 第四章 遥感图像处理 5 4 1 有待增加实习学时 第五章 地质解译标志与遥感图像地学分析方法 4 2 2 第六章 遥感图像岩性解译与编图 8 4 4 第七章 遥感图像构造解译与编图 8 4 4 合 计 56 40 16 三、教学基本要求 1、对本课程讲授的基本要求 用遥感技术解决地学问题的有关理论、方法、技术、技巧。 遥感基本原理、遥感图像成像机理、遥感图像特性、遥感图像处理的基本知识及解译分析的基本方法；几种基本解译对象（地质体、地质现象等）的解译标志和分析，运用GIS软件、遥感图像处理软件的基本图像数字处理和矢量数字解译地质图的编绘方法；多波段、多平台、多时相遥感信息、多源地学信息复合、GIS、GPS等技术方法在地学重要领域具体应用的经验、理论和方法；遥感地学前缘性学科发展动态及新方法技术试验资料。   2、课程的考核要求 1.掌握遥感技术、遥感地质学的基本原理； 2.理解遥感图像成像机理、遥感图像基本特性； 3.掌握运用GIS软件、遥感图像处理软件进行遥感图像地质解译、编绘矢量数字解译地质图和综合分析的基本技能； 4.了解遥感地质工作的基本程序和方法； 5.了解遥感图像处理的基本原理与方法； 6.了解遥感技术的新进展、新成就。 四、课程推荐使用的及教学参考资料 教材： 朱亮璞 主编 《遥感地质学》 1994 地矿类规划教材 荣获地矿部第三届普通高等学校优秀教材二等奖。 校级精品课程： 史继忠 编制 《遥感地质学》多媒体教学课件（PPT） 史继忠 编 《遥感地质学》讲稿（数字化） 主要参考教材及教学参考资料目录： 1. 朱亮璞等，1981，遥感图像地质解译教程，地质出版社。 2. 吕斯骅，1981，遥感物理基础，商务印馆。 3. 卓宝熙等，1982,遥感原理和工程地质解泽(上 下)，中国铁道出版社。 4. 马蔼乃，1984，遥感概论，科学出版社。 5. 陈华慧，1984，遥感地质学，地质出版社。 6. 庄培仁、赵不亿，1984，遥感技术及地质应用研究，地质出版社。 7. 王长耀等，1985，空间遥感图像的分析应用，国防工业出版社。 8. 张樵英，1986，遥感图像目视地质解译教程，地质出版社。 9. 陈述彭，1990，遥感大词典，科学出版社。 10. 陈述彭、赵英时，1990，遥感地学分析，测绘出版社。 11. 丰茂森，1992，遥感图像数字处理，地质出版社。 12.[日]遥感研究会 刘勇卫译, 1993, 遥感精解, 测绘出版社。 13. 彭望琭 等编著, 遥感概论, 2002.12, 高等教育出版社 14. [美] TM.Lillesand Ralph W.Kiefer 著 彭望琭 等译, 2003.8, 遥 感与图像解译(第四版), 电子工业出版社 15. 党安荣等，2003，ERDAS IMAGINE 遥感图像处理方法，清华大学出版社。 五、实施说明： 1、本课程在高等数学 大学物理 计算机基础 线性代数 概率论 地质学基础 岩石学 地层学 构造地质学 矿床学等课程结束后开设。安排在第6学期开设。 2、开设本课程的特殊要求（如；安排时间、安排实习） 世纪之交，遥感技术突飞猛进，一批批新型遥感器, 获取了GB级TB级的海量地球表面高空间分辨率（米级 亚米级）、高波谱分辨率(小于10nm)遥感数据。资源遥感技术从试验研究、试验研究与应用研究结合, 现已发展到推广应用阶段, 遥感技术应用领域进一步拓展，监测精度不断提高。成为自然资源调查、地质科学研究不可或缺的全新技术。 遥感图像数字处理、地理信息系统、目视解译结合，边处理，边解译，边成图的人机交互屏幕地质解译，成为遥感地质应用的崭新技术手段。遥感地质实验 室需要配置专业图形工作站（高配置：2*Opteron 2.6GHz (252), 8GB PC3200 ECC DDR, 73.4GB SCSI, 3DLabs Realizm 800/640MB, DVD Combo, 1394, RHLWS3，显示器 IBM 21英寸 珑管 纯平）、遥感数字图像处理软件ERDAS、ERMAPER和地理信息系统软件SUPERMAP、MAPGIS、ARCGIS等。 3、考核方法： 成绩评定方法: 平时检查、作业、实习： 30％ 闭卷考试：70％ 【本文由大学生电脑主页[ www.dxsdiannao.com ]—大学生的百事通收集整理】