遥感复习知识点文档格式.docx

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外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等

资源遥感、环境遥感、气象遥感、农业、林业、渔业、水质、水文遥感·

·

4．遥感的特点

大面积的同步观测：

遥感平台越高，视角越宽广，观测范围越广；

不受地形阻隔

时效性：

短时间内对同一地区进行重复探测、对天气预报、水灾火灾、军事作用

数据的综合性和可比性：

红外遥感昼夜均可探测、微波遥感全天探测，由于探测波段、成像方式、成像时间、数据记录可按照要求设计，使其获得的数据具有同一性、相似性，加上传感器都可兼容，所以数据具有可比性

经济性：

与传统方法相比，大大减少人力、物力、财力和时间

局限性：

目前遥感技术所利用的电磁波还有限，仅是其中几个波段范围；

对许多地物的某些特征不能准确反映；

信息的提取方法、挖掘技术不够完善

第二章：

电磁辐射基础

1．电磁波谱与电磁辐射

电磁波谱：

电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减排列

波谱以频率从高到低排列可划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。

紫外线：

波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。

可见光：

波长范围：

0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。

红外线：

波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。

近红外：

0.76～3.0µ

m，与可见光相似。

中红外：

3.0～6.0µ

m，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。

远红外：

6.0～15.0µ

超远红外：

15.0～1000µ

m，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。

微波：

波长范围为1mm～1m，穿透性好，不受云雾的影响。

无线电波：

波长范围10-3～104m之间，主要用于广播、通信等方面。

黑体辐射：

黑体是绝对黑体的简称，指在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1（100%）的物体。

黑体的热辐射称为黑体辐射。

普朗克辐射定律：

普朗克定义了一个常数（h），给出了黑体辐射的能量（Q）与频率（υ）

之间的关系：

Q=h·

υ

斯特潘-玻尔兹曼定律：

对普朗克定律在全波段内积分，得到斯蒂芬－玻尔兹曼定律。

辐射

通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的4次方成正比。

W=σT^4

维恩位移定律：

黑体辐射的峰值波长λmax与绝对温度T的乘积是常量，即：

λ·

T=b

基尔霍夫定律：

给定温度下，任何地物的辐射通量密度W与吸收率α之比是常数，即等于同温度下黑体的辐射通量密度。

ε=α（λ，T）=M（λ，T）/Mb（λ，T）

太阳辐射：

太阳光谱相当于6000K的黑体辐射；

太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38～0.76µ

m的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47µ

m左右；

到达地面的太阳辐射主要集中在0.3～3.0µ

m波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外；

经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；

各波段的衰减是不均衡的。

波长/μm

波段名称

能量比例/%

小于10－3

X、γ射线

0.02

10－3～0.2

远紫外

0.20～0.31

中紫外

1.95

0.31～0.38

近紫外

5.32

0.38～0.76

可见光

43.50

0.76～1.5

近红外

36.80

1.5～5.6

中红外

12.00

5.6～1000

远红外

0.41

大于1000

微波

大气概况：

从地面大气上界，大气的结构分为对流层、平流层、电离层、大气外层

大气的吸收作用：

大气中的各种成分对太阳辐射选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带

大气的散射作用：

大气散射主要有三种瑞利散射：

d<

<

λ米氏散射：

d≈λ非选择性散射：

d>

>

λ，散射主要发生在可见光区

大气窗口：

由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。

我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口

主要大气窗口与遥感应用：

大气窗口

波段

透射率/%

应用举例

紫外可见光近红外

0．3～1.3μm

大于90

TM1-4、SPOT的HRV

近红外

1.5～1.8μm

80

TM5

近－中红外

2.0～3.5μm

TM7

中红外

3.5～5.5μm

80

NOAA的AVHRR

远红外（热红外）

8～14μm

60～70

TM6

微波

0.8～2.5cm

100

Radarsat

三种基本遥感模式：

可见光/近红外遥感：

传感器记录地球表面反射太阳辐射的能量，此类遥感主要集中在可见光和近红外波段

热红外遥感：

传感器记录地表自身所发射的辐射能量，此类遥感主要集中在热红外波段

主动遥感：

传感器自身发射出能量，然后探测并记录地表对该能量的反射

（被动遥感：

探测仪直接接收外界辐射源的辐射信息）

太阳辐射与地表的相互作用：

到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量

地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。

一般而言，绝大多数物体对可见光都

不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是0.45~

0.56μm的蓝绿光波段。

一般水体的透射深度可达10～20m，清澈水体可达100m的深度。

地表吸收太阳辐射后具有约300K的温度，从而形成自身的热辐射，其峰值波长为9.66μm，

主要集中在长波，即6μm以上的热红外区段。

地表自身热辐射：

温度一定时，物体的热辐射遵循基尔霍夫定律。

地物的发射率与地表的粗糙度、颜色和温度有关。

表面粗糙、颜色暗，发射率高，反之发射率低。

地物的辐射能量与温度的四次方成正比，比热、热惯性大的地物，发射率大。

如水体夜晚发射率大，白天就小。

探测地物的热辐射特性的热红外遥感在夜间和白天进行的结果是不同的。

热红外遥感探测的地物热辐射量用亮度温度表示，它不同于地面温度，是接收的热辐射能量的转换值，图像上表示为亮度。

地物反射波谱特征：

物体的反射有镜面反射、漫反射、实际物体反射

地物反射波谱曲线：

反射率随波长变化的曲线--植被、土壤、水体、岩石

第三章：

遥感成像原理与遥感图像特征

遥感图像三方面特征，几何、物理和时间特征，分别对应空间、光谱、辐射和时间分辨率

空间分辨率：

图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

波谱分辨率：

是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。

间隔愈小，分辨率愈高。

不同波谱分辨率的传感器对同一地物探测效果有很大区别。

成像光谱仪在可见光至红外波段范围内，被分割成几百个窄波段，具有很高的光谱分辨率，从其近乎连续的光谱曲线上，可以分辨出不同物体光谱特征的微小差异，有利于识别更多的目标，甚至有些矿物成分也可被分辨。

传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值，才能取得好效果。

辐射分辨率：

传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。

在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。

某个波段遥感图像的总信息量Im由空间分辨率（以像元数n表示）与辐射分辨率（以灰度量化级D表示）有关，以bit为单位，可表达为Im＝n·

log2D

在多波段遥感中，遥感图像总信息量还取决于波段数k。

k个波段的遥感图像的总信息量为A:

图像对应的地面面积；

P：

图像的空间分辨率

时间分辨率：

指对同一地点进行遥感来样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。

遥感的时间分辨率范围较大。

以卫星遥感来说，静止气象卫星（地球同步气象卫星）的时间分辨率为1次/0.5小时；

太阳同步气象卫星的时间分辨率2次／天；

Landsat为1次／16天；

中巴（西）合作的CBERS为1次／26天等。

还有更长周期甚至不定周期的。

传感器：

是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。

它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。

传感器组成：

基本上都由收集器、探测器、处理器、输出器等4部分组成，收集器：

收集来自目标地物的电磁波能量。

探测器：

将收集的辐射能转变成化学能或电能。

处理器：

将探测后的化学能或电能等信号进行处理。

输出器：

输出获得的图像、数据。

传感器的分类：

工作方式分为主动式和被动式传感器；

记录方式分为成像方式和非成像方式传感器；

成像原理分为摄影方式、扫描方式传感器和雷达。

主动方式传感器：

侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。

被动方式传感器：

航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪等

遥感平台：

是搭载传感器的工具。

根据运载工具的类型，可分为航天平台、航空平台和地面平台。

航天遥感平台目前发展最快，应用最广。

根据航天遥感平台的服务内容，可以将其分为气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系列。

虽然不同的卫星系列所获得的遥感信息常常对应于不同的应用领域，但在进行监测研究时，常常根据不同卫星资料的特点，选择多种平台资料。

气象卫星：

1低轨为太阳同步轨道，一日两次扫描同一地点数据；

高轨为地球同步轨道，静止卫星，每半小时获取一次数据。

2短周期重复观测，0.5h/次和0.5-1天/次。

3成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。

4资料来源连续、实时性强、成本低。

运用于天气分析和预报、气候研究和气候变迁的研究、资源环境等领域。

陆地卫星：

landsat、SPOT、中国资源一号卫星-中巴地球资源卫星CBERS、其他（HCMM```）

海洋卫星：

海洋具有面积大、反射性强、透明性差异·

海洋遥感特点：

需要高空和空间的平台，已进行大面积同步覆盖的观测、以微波为主、电磁波与激光声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路、海面实测资料的校正。

海洋卫星主要有：

seasat1、雨云七号卫星、日本海洋观测卫星MOS1、欧空局ERS、加拿大雷达卫星RADARSAT

高光谱遥感：

指利用很多很窄的电磁波波段获得观测目标的相关信息。

高光谱遥感基于许多很窄的光谱通道进行对地观测

微波遥感与成像：

在电磁波谱中，波长在1mm～1m的波段范围称微波。

该范围内又可再分为毫米波、厘米

波和分米波。

在微波技术上，还可将厘米波分成更窄的波段范围，并用特定的字母表示微

波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别

地物的技术。

微波遥感的特点：

1、能全天候、全天时工作：

可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可克服夜障，但不能穿透云雾。

2、对某些地物具有特殊的波谱特征：

许多地物间，微波辐射能力差别较大，因而可以较容易地分辨出可见光和红外遥感