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1、第一章 绪 论 遥感的概念：(Remote Sensing)遥远感知事物的意思广义: 包括电磁波遥感：( 光、热、无线电)力场遥感： 重力、磁力声波遥感地震波遥感通常研究的遥感主要是指“电磁波遥感”,简称 “遥感” 遥感定义：不接触被探测的目标，利用传感器获取目标数据，通过对数据进行分析来获取有关地物目标或地区、或现象的信息的一门科学和技术。遥感、遥测遥控遥测：telemetry,指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术。接触测量、非接触测量遥控：指远距离控制目标物运动状态和过程的技术。声控（超声波声频） 光控（可见光、红外、无线电遥控）遥感: 特别是空间遥感过程的完成往往需要综合运
2、用遥测和遥控技术，如卫星遥感，必须对卫星运行参数的遥测和卫星工作状态的控制等。遥感数据获取的基本过程：遥感观测对象：主要是地球表层的各类地物。遥感的信息源（目标物：发射反射吸收的电磁波）遥感探测依据：目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性。两种特征：空间几何特征；物理、化学、生物的属性特征遥感信息的获取：传感器：摄影机光机扫描仪成像光谱仪成像雷达等遥感平台：高塔长臂车飞机气球卫星等遥感信息的传输和记录：传感器接收到目标地物的电磁波信息记录在数字磁介质或胶片上。 （数据记录载体：胶片数字磁带光盘等）遥感信息的处理遥感信息应用：遥感分类：1、根据电磁波的光谱围：可见光/反射红外遥感：0
3、.3-2.5 m热红外遥感：中红外（3-5m）远红外（8-14m）微波遥感：1-1000mm共性：电磁波差别：方式不同：它们与地球表层介质相互作用时所服从的规律构成原理和方法大气效应及其校正信息不同：可见光-反射红外-反射能量，太-提高空间分辨率热红外-发射(自身辐射),热状况,温度微波-极化(偏振)相位差,地形高程信息2、根据遥感平台地面遥感：车载、搭载，一般用于发展传感器技术、研究传感器目标的交互作用以及算法的改进。航空遥感：飞机。进一步确认装置的合理性、还可用于对面积较小的地区进行调查和一些不需多次重复进行的任务。航天遥感：航天飞机、卫星。极地轨道-NOAA、SPOT、Landsat同步
4、卫星（静止卫星）-风云2号根据特定的科学需要设置轨道路径（热带降雨测量TRMM卫星在赤道上下35之间移动）3、根据工作方式主动遥感： 传感器自身提供光源，比如侧视雷达、激光雷达，或借外来光源接受和记录目标物信号；被动遥感：传感器仅接受和记录目标物自身发射的热辐射信号，热红外遥感、微波被动遥感。4、根据应用空间尺度全球遥感、区域遥感、城市遥感5、根据研究对象资源遥感、环境遥感、农业遥感等遥感的特点：手段多、获取原信息量大：波段的延长（可见光、红外、微波）使对地球的观测走向了全天候、全天时。宏观性、综合性：覆盖围大、信息丰富时间周期短：重复探测，有利于进行动态分析。遥感历史及发展趋势 遥感历史：1
5、839年，Daguerre 与Niepce首次摄影，此后巴黎观测站主任Arago专心于地貌摄影1849年，法国一位军官Laussadet用摄影绘制地形图 1858年，气球大面积摄影19世纪80年代，风筝 19世纪90年代早期，鸽子1909年，意大利Wright驾驶的飞机首次航空摄影，在一、二次世界大战中作为侦察手段。 20世纪30年代中期，彩色摄影1956年，Colwell,特殊目的的航摄试验，分类并识别植被类型，探测病虫害及受灾植被20世纪60年代中期，NASA资助，大量红外及多光谱彩色摄影1968 年圣诞期间，Apollo 8经过月球表面拍摄到了地球照片1972年，第一颗地球观测卫星Lan
6、dsat发射成功。（原名地球资源技术卫星ERTS-1后命名为陆地卫星，遥感一词迅速普及，卫星已超过3000颗（军用60%）遥感发展趋势： 多分辨率传感器并存 多波段、多角度及多极化遥感同时并用 3S的有机结合构成集成系统第二章 遥感物理基础 电磁波定义:是在真空或物质过传播电磁场的振动而传播电磁能量的波。电磁振荡的传播2.1.1 物质的电磁波特性遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。不同物体具有各自的电磁波辐射特性，遥感就是通过接收物体的电磁波信号，形成波谱曲线或影像，各专业领域根据自己的专业需求提取相关信息。横波：电磁场的电场矢量和磁场矢量互相垂直，且都垂直于波的传播方向。电磁波示意图
7、波动性：电磁辐射以波动的形式在空间传播。C = velocity of light; n = frequency; = wavelength 用波函数表示单色波的波动性C = n粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为辐射能，其传播表现即为光子组成的粒子流的运动。(Source: Center for Beam Physics, Lawrence Berkeley National)A photon is a particle, but it can also be considered a beam of EM wave when it is directed and focused.电磁波的波
8、长不同，其波动性和粒子性所表现的程度也不同，一般来说，波长愈短，辐射的粒子特性愈明显，波长愈长，辐射波动特性愈明显。*紫外线、X射线、射线主要表现为粒子性。*可见光/红外线同时具有粒子性和波动性两重性；*微波和无线电波主要表现为波动性；叠加原理：当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波并不因其它的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空间相遇点的振动的物理量则等于各个独立波在该点激起的振动的物理量之和。由于遥感信息记录的是物体的电磁波特性，而各种物体都有各自的电磁波谱，这样便可根据叠加的原理把各自的波谱从遥感信息中分离出来。
9、 相干性与非相干性：由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，这种现象叫电磁波的相干性。没有固定相位关系的两列电磁波叠加时，没有一定的规律可循，这种现象叫电磁波的非相干性。微波雷达图象就是利用电磁波的相干特性成像，正因为波的相干性，图像上会出现颗粒状或斑点状的特征。其它的遥感图象是非相干波所形成的图像。2.1.2 物质的电磁波谱自然界各种物质在光照条件下能反射出辐射能，物质由于自身具有一定的温度，因而也能不断发射出辐射能，如果把这种反射和发射辐射能以波长为参数记录下来,就得到该物质的所谓
10、“谱分布”。 电磁波依据波长轴线的分布称为电磁波谱。由于产生电磁波的波源不同，因而它们的波长或频率也就不同，它们的性质（如传播的方向性、穿透性等）就有很大的差别。电磁波信号是遥感研究的对象，电磁波谱是遥感研究的基础。 目前遥感技术所使用的电磁波谱段仅占整个电磁波波谱的一小部分,主要是在紫外线、可见光、红外线到微波部分。表中列出了遥感技术使用的电磁波谱段的分类名称及其波长围。 名 称波长范围紫外线100埃-0.38微米可见光0.38-0.76微米红外线反射红外0.76-3.0微米中红外3.0-6.0微米远红外6-15微米超远红外15-1000微米微 波毫米波1-10毫米厘米波10-100毫米分米
11、波100-1000毫米紫 0.38-0.43微米蓝 0.43-0.47微米青 0.47-0.50微米绿 0.50-0.56微米黄 0.56-0.59微米橙 0.59-0.62微米红 0.62-0.76微米336 345红橙黄绿青蓝紫遥感使用的电磁波范围 遥感常用的各光谱段的主要特征：紫外线：0.01-0.38m0.01-0.3 m的紫外线几乎全部被大气层吸收；0.3-0.38 m的紫外线部分能通过大气层到达地面；目前主要用于探测碳酸盐分布及油污染的监测，但对高空遥感不宜采用（2000米以下）。0.35m可见光：0.38-0.76m 反射波段由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成。人眼对可见 光能
12、够直接感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有这种能力。所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段，是遥感中最常用的波段。蓝色: 渗水、土地利用、植被特性、泥沙等 TM 1绿色：健康植被、绿色反射峰 TM 2红色：红色叶绿素吸收、植被判别 TM 3 全色：土地利用、立体相片、制图等 ETM 8（pan）红外线：0.76-1000m 近红外（0.76-0.90m）： TM 4生物量、作物判别、土壤-作物、陆地-水域的边界。短波红外： TM 5、 TM 7 1.5-1.75m : 干旱、云、雪-冰判别 2.0-2.35m : 地质学、岩石形成中红外（3.0-6.0m）：火灾远红外（
13、6.0-15.0m）：温度、含水量、热惯性等超远红外（15.0-1000m）：发射波段，红外遥感采用热感应方式探测地物本身的 辐射，能全天时遥感微波：1-1000mm毫米波、厘米波、分米波；具有全天候、全天时、穿透性强。0.1 - 5 cm : 积雪、雪深、植被含水量5 - 24 cm :融雪、土壤含水量、水陆边界、穿透植被2.1.3 遥感的基本概念 光线：描述光的传播方向的几何线（光在均匀媒质中沿直线方向传播，几何学上的直线代表光的传播方向） 几何光学：以光线来研究光的传播及在界面反射和折射的光学理论。若研究对象的几何尺寸远远大于光波长-几何光学 -光学遥感若研究对象的几何尺寸与光波长相近，
14、则衍射和干涉不可忽略，必须考虑光的波动性。-微波遥感几何光学的基本定律：光的直线传播定律：光在均匀介质中沿直线方向传播，可以用几何学上的直线代表光的传播方向，并把这种描述光的传播方向的几何线称为“光线”。光的独立传播定律：沿不同方向传播的或由不同物体发出的光，即使相交也互不干涉。光的反射定律：当光从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质的分界面上，光的传播方向发生了变化，一部分光又返回原来的介质。如果分界面是均匀光滑的，则产生镜面反射，入射角和反射角在同一个平面上，并且相等。光的折射定律：光在两种均匀介质的表面，除反射外，透过分界面的光线方向发生了偏折的现象。（水体表面）朗伯定律（漫反射）：当两种介质界面不光滑时，可能发生漫反射，或称朗伯反射。 波谱测量用的参考板。辐射源任何物体电磁波传递电磁能量的传递遥感探测辐射能量的测定辐射能量（W ）单位：J，电磁辐射的能量。辐射通量（）单位：
