遥感复习思考题及要点.docx

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遥感复习题及要点第一章

一．主动遥感与被动遥感

主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号

被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。

二．遥感的基本概念是什么？

狭义理解:

遥感是指从不同高度的平台（Platform）上，使用各种传感器（Sensor），接收来自地球表层的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术。

广义理解:

遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。

只有电磁波探测属于遥感的范畴。

遥感定义：

是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。

三、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。

四．遥感探测系统包括哪几个部分？

包括五个部分：

被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。

五．作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？

1.大面积同步观测覆盖范围大、信息丰富。

2时效性重复探测，有利于进行动态分析。

3.多波段性波段的延长使对地球的观测走向了全天候。

4.数据的综合性和可比性综合反映地质、地貌、土壤、植被、水文等自然信息和人文信息。

不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性。

5.经济性从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。

6.局限性：

信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。

数据的挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。

第二章

一．辐射出射度与辐照度？

辐照度（I）：

被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I=dФ/dS，单位是W/m²。

S为面积。

辐射出射度（M）：

辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，dФ/dS，单位W/m²，S为面积。

辐照度（I）与辐射出射度（M）都是辐射通量密度的概念，不过I为物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。

它们都与波长λ有关。

电磁波的特性电磁波是横波

在真空中以光速传播

电磁波具有波粒二象性：

电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。

二．电磁波谱与大气窗口

电磁波谱：

将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表（短~长γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—无线电波）

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、透射率较高的波段称作大气窗口。

遥感常用的电磁波波段的特性：

紫外线（UV）：

0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面油污染。

可见光：

0.4-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。

红外线（IR）：

0.76-1000μm。

近红外0.76-3.0μm。

中红外3.0-6.0μm；远红外6.0-15.0μm；超远红外15-1000μm。

（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。

微波：

1mm-1m。

全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。

地物的反射率（反射系数或亮度系数）：

地物对某一波段反射的辐射能量Pρ占总入射能量P0的百分比。

反射率随入射波长而变化。

ρ=（Pρ/P0）x100%

影响地物反射率大小的因素：

入射电磁波的波长,入射角的大小 地表颜色与粗糙度

根据物体表面的粗糙程度，反射分为哪三种？

1）镜面反射：

满足反射定律。

如平静的水面，平行入射时，只在反射方向上才能探测到电磁波。

2）漫反射（朗伯反射）不随入射方向变化的反射，且在任何角度探测的反射亮度是一常数。

氧化镁、硫酸钡、碳酸镁表面在反射天顶角<=450时可近似看作朗伯面

3）方向反射（实际物体反射）介于镜面和朗伯面之间的反射

地物反射光谱曲线：

根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。

地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。

三．维恩位移定律？

黑体辐射光谱中最强辐射的波长λmax与黑体绝对温度T成反比：

λmax・T=b，b为常数，b=2.898*10‾3m・K。

随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。

四．可见光的波长范围？

0.38-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。

五．试述大气对太阳辐射的衰减作用。

大气对辐射的吸收作用：

太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。

吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。

因此在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带。

出每种分子形成吸收带的位置，分别讨论水的吸收带、二氧化碳的吸收峰、臭氧吸收带和氧气主要吸收带。

此外大气中的其他微粒虽然也有吸收作用，但不起主导作用。

大气散射：

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，称散射。

散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他各方向的辐射。

尽管强度不大，但从遥感数据角度分析，太阳辐射在照到地面又反射到传感器的过程中，二次通过大气，在照射地面时，由于散射增加了漫入射的成分，使反射的辐射成分有所改变。

返回传感器时，除反射光外还增加了散射光进入传感器。

通过二次影响增加了信号中的噪声成分，造成遥感图像的质量下降。

散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象。

因此，这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。

大气散射有三种情况：

瑞利散射：

大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。

这种散射主要由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳，臭氧和氧分子等引起。

特别是对可见光而言，瑞利散射现象非常明显，因为这种散射的特点是散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。

米氏散射：

当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。

这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。

米氏散射的散射强度与波长的二次方成反比，云雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散。

潮湿天气米氏散射影响较大。

无选择性散射：

当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。

这种散射的特点是散射强度与波长无关，也就是说，在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同。

如云、雾粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色，并且无论从云下还是乘飞机从云层上面看，都是白色。

散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的规律与波长密切相关。

而太阳的电磁波辐射几乎包括电磁辐射的各个波段。

因此，在大气状况相同时，同时会出现各种类型的散射。

对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。

对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响，当波长进入红外波段后，米氏散射的影响超过瑞利散射。

大气云层中，小雨滴的直径相对其他微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。

六．阐述辐照度辐射出射度和辐射亮度的物理意义，其共同点和区别是什么？

辐照度（I）：

被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I=dФ/dS，单位是W/m²。

S为面积。

辐射出射度（M）：

辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，dФ/dS，单位W/m²，S为面积。

辐射亮度（L）：

假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内的辐射通量，即L=Ф/Ω（Acosθ），L的单位：

W/（sr・m²）。

辐射源向外辐射电磁波时，L往往随θ角而改变。

也就是说，接受辐射的观察者以不同θ角观察辐射源时，L值不同。

共同点：

辐照度（I）与辐射出射度（M）辐射亮度（L）都是描述辐射测量的概念。

区别：

辐照度（I）与辐射出射度（M）都是辐射通量密度的概念，描述的是辐射量的大小，不过I为物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。

它们都与波长λ有关。

辐射亮度（L）描述的是辐射量的强弱。

为单位立体角内的辐射通量，L随θ角的改变而改变。

黑体辐射的三个特性

辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。

温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。

随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。

按照发射率与波长的关系，把地物分为哪三种类型？

黑体或绝对黑体：

发射率为1，常数。

灰体（greybody）：

发射率小于1，常数

选择性辐射体：

反射率小于1，且随波长而变化。

基尔霍夫定律：

在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量W黑。

亮度温度：

由于自然地物不是黑体，当物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为亮度温度。

发射光谱曲线：

按照发射率和波长之间的关系绘成的曲线。

什么是透射率，从可见光到微波举例说明哪些物体具有透射能力？

入射光透射过地物的能量与入射总能量的百分比，用τ表示。

水体对0.45~0.56μm的蓝绿光波具有一定的透射能力，较混浊水体的透射深度为1~2m，一般水体的透射深度可达10~20m。

又如，波长大于1mm的微波对冰体

具有透射能力。

一般情况下，绝大多数地物对可见光都没有透射能力。

红外线只对具有半导体特征的地物，才有一定的透射能力。

微波对地物具有明显的透射能力，选择适当的传感器来探测水下、冰下某些地物的信息。

大气的散射作用：

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。

改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。

七．大气的散射现象有几种类型？

根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云透雾能力而可见光不能？

瑞利散射：

当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。

散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。

紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。

瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。

米氏散射：

当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。

云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。

潮湿天空米氏散射影响较大。

无选择性散射：

当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。

符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。

水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。

对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。

对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响。

大气云层中，小雨滴的直径相对其它微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对微波来说微波波长比粒子直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度

与波长的四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波