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1、现在遥感导论 PPT整理（共六章） 来源： 潘顺的日志 第一章绪论一、基本概念：1.遥感（RemoteSensing） 广义：无接触的远距离探测。狭义：遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。2.遥感系统（RemoteSensingSystem) 遥感系统包括：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；信息的应用五大部分。一、遥感的分类（1）按遥感平台分类： 近地面遥感；航空遥感（100m10000m）；航天遥感（150Km）；航宇遥感。 （2）按传感器的探测波段分类： 紫外遥感：0.
2、050.38 可见光遥感：0.380.76 红外遥感：0.761000 微波遥感：1mm10m 多波段遥感：传感器由若干个窄波段组成（3）按工作方式分类：主动遥感；被动遥感 主动遥感：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：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。（4）按应用领域分类：陆地遥感、海洋遥感；农业遥感；城市遥感 三、遥感的特点（1）大面积的同步观测（空间特性）-探测范围大、具有宏观、综合的特点，可以实施大面积的同步观测。 （2）时效性（时相特性）-在很短时间内对同一地区能够进行重复成像，有利于动态监测 （3）信息的综合性
3、和可比性 -地球表面自然与人文景观的综合反映 -卫星轨道的确定性、影像分幅的同一性、同一系列传感器信息的兼容性 （4）经济性-与传统信息获取手段相比 （5）局限性-相对于整个电磁波谱段而言 四、遥感技术发展趋势1.遥感发展现状 （1）自1960年美国发射第一颗气象卫星以来开创了从空间对地球观测的新时代，1972年美国发射了第一颗地球资源卫星后各国向空间发射了大量的对地观测卫星，目前还有20余颗尚在运行； （2）遥感平台方面 （3）传感器方面：伊克诺斯(IKONOS)卫星影像 （4）遥感信息处理方面 （5）遥感应用方面 2.遥感技术发展趋势 3全（全天候、全天时、全球） 3高（高空间、高光谱、高
4、时间分辩率） 3个结合（大小卫星，航空航天，技术应用 六、遥感技术应用领域举例土地资源、土地利用及其动态监测主要农作物的遥感估产重要自然灾害的遥感监测与评估城市发展的遥感监测天气与海洋其他领域如军事、突发事件等第二章电磁辐射与地物光谱特征遥感信息源：任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质。遥感探测的依据：目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性。一、电磁波与电磁波谱1.波的概念：波是振动在空间的传播。 2.机械波：声波、水波和地震波 3.电磁波（ElectroMagneticSpectrum)由振源发出的电磁振荡在空气中传播。4.电磁波的特性 （1）电磁波是横波 （2）在真空中
5、以光速传播（光速波长频率） （3）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。波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的，因此具有波动性粒子性：它是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射的实质是光子微粒的有规律的运动。波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。5.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。6.遥感学常使用的电磁波分类名称和波长（）范围 名称波长范围紫外线0.01-0.38 可见光0.38-0.76 近红外076-3.0 中红外30
6、-6.0 远红外60-15.0 超远红外15-1000 微波1-1000 7.电磁辐射源(1)自然辐射源 太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源地球的电磁辐射：小于3m的波长主要是太阳辐射的能量(近红外）；大于6m的波长（热红外），主要是地物本身的热辐射；3-6m之间（中红外），太阳和地球的热辐射都要考虑。 （2）人工辐射源：雷达二、地物的光谱特性任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为地物的光谱特性。1.地物的反射光谱特性（1）地物的反射率、吸收率和透射率 对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高
7、的地物，其反射率就低。（2）地物的反射率（反射系数或亮度系数） 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。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（3）地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。 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。不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、沙漠、湿地、小麦的光谱曲线同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。2.地物的发射光谱特性地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑
8、体辐射作为参照标准。（1）黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射全部吸收。 （2）黑体辐射：黑体的热辐射称为黑体辐射。 （3）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（温度的四次方成正比）。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。辐射通量密度：辐射源在单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量。（4）地物的发射率发射率(Emissivity)：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。它也是遥感探测的基础和出发点。 按照发射率与波长的关系，把地物分为：黑体或绝对
9、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：发射率小于1，且随波长而变化。 （5）地物发射光谱曲线温度一定时，地物的发射率随波长变化的曲线。见图2.15各类岩浆岩的发射率 （6）亮度温度三、大气和环境对遥感的影响（1）大气吸收大气的层次：对流层、平流层、电离层（中间层、热层）、外大气层大气成分：N2、O2、O3、CO2、H2O、烟、尘埃、雾、小水滴、气溶胶。 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，引起这些波段太阳辐射强度的衰减，或完全不能通过大气。太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带对太阳辐射影响最大的是对流层和平流层（2
10、）大气散射 大气中的粒子与细小微粒如烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶等对大气具有散射作用。散射的作用使在原传播方向上的辐射强度减弱，增加了向其他各个方向的辐射。我们把辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开的物理现象，称为散射。散射现象的实质是电磁波传输中遇到大气微粒产生的一种衍射现象。辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变，向各个方向散开。大气散射的三种情况：瑞利散射（分子散射）：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射；主要由大气中的原子和分子引起。散射强度与波长的四次方成反比。（大气颗粒对可见光，距离地面9-10km，电磁波长小于1um）-天为什么是蓝的？日出
11、日落时天空是橙红色？ 米氏散射：当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射；主要由大气中的烟尘、小水滴和气溶胶引起。散射强度与波长的二次方成反比。米氏散射在光线前进方向比向后方的散射更强。（云雾对红外的散射、潮湿天气；距地面05km，电磁波长集中在0.7615um） 非选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射；散射强度与波长无关。-云雾中水滴粒子的直径与可见光相比；云为什么是白色的？ 大气散射作用与波长的关系：瑞利散射主要发生在紫外、可见光和近红外波段；米氏散射发生在近紫外红外波段，但在红外波段米氏散射的影响超过瑞利散射； 在微波波段，由于微波波长远大于云层中水滴的直径，因而属于瑞
12、利散射类型；此时，散射强度与波长的四次方成反比，散射强度相对很弱，透射能力很强，故微波具有穿透云雾的能力。（3）大气的折射与反射大气的折射率与大气密度有关，密度越大折射率越大。因而，电磁波（太阳辐射）在大气中的传播轨迹是一条曲线（P31，F2.17）。大气折射只是改变了太阳辐射的方向，并不改变太阳辐射的强度。 大气反射主要发生在云层顶部，并与云量密切相关。（4）大气窗口 将电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有：(P32) v0.31.3紫外近红外 v1.51.8和2.03.5近中红外 v3.55.5中红外 v814远红外 v0.82.
13、5c微波 四、遥感的三种模式（1）可见光/近红外遥感 （2）热红外遥感 （3）雷达遥感 第三章遥感图像的获取一、遥感平台搭载传感器的工具 1.遥感卫星 轨道倾角轨道形状：椭圆型轨道高度卫星离地面的平均距离。低轨卫星：150200KM，寿命13周， 举例:多数是军事卫星 中轨卫星：3001500KM，寿命1年以上， 举例:陆地卫星、气象卫星、海洋卫星 高轨卫星：35800KM,寿命很长， 举例：通信卫星;GPS卫星：22000KM 近极轨卫星与赤道卫星近极轨卫星：约等于90，对地球覆盖范围广。如陆地资源卫星。赤道卫星：=0或180时，卫星轨道面与地球赤道面重合，卫星在赤道上空运行。 举例:地球同步卫星/静止卫星。 太阳同步卫星卫星与太阳同步，光照角保持不变化
