《《遥感原理》期末复习.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《遥感原理》期末复习.doc（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、遥感原理课程大纲遥感原理课程大纲1第一章 遥感概述21.1 遥感的概念21.2 遥感技术系统21.3 遥感技术的简史与发展3第二章 遥感电磁辐射基础32.1 电磁波谱与黑体辐射32.2 太阳辐射和地球辐射92.3 地球大气及其对太阳辐射的影响92.4 地物的反射辐射11第三章 遥感的光学基础123.1 颜色性质和颜色立体123.2 加色法和减色法14第四章 遥感平台144.1遥感平台的种类144.2 卫星轨道及运行特点14第五章 遥感传感器155.1扫描成像类传感器165.2雷达成像类传感器16第六章 遥感图像几何处理186.1 遥感传感器的构像方程186.2遥感图像的几何变形186.3遥感图
2、像的几何处理196.4图像间的自动配准和数字镶嵌21第七章 遥感图像辐射处理227.1 遥感图像的辐射处理227.2 遥感图像辐射增强247.3多光谱图像运算257.4 图像融合25第八章 遥感图像判读278.1 景物特征和判读标志278.2 目视判读的一般过程和方法28第九章 遥感图像自动识别分类289.1 分类预处理299.2 监督分类309.3 非监督分类319.4 分类后处理和误差分析341第一章 遥感概述 1.1 遥感的概念遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。遥感的基本内容：（1）遥感技术遥感技术主要解决获取地球表层信息的手段问题，它包
3、括传感器的设计与制造，传感器的扫描姿态，数据传输以及原始数据的预处理等。（2）遥感理论遥感理论的主要任务是将数据（传感器所提供的可测参数值）转化为有用的信息，即可被人类理解的关于地球表层的某种物理的、几何的、生物学的及化学的参数。（3）遥感应用遥感应用的任务是将信息转变为知识，所谓知识是对地球表层系统的物理过程及内在变化规律的认识和表达。遥感应用的特点是必须将由遥感手段获取的信息与母学科知识紧密结合，才能对地球表层系统的现状作出正确的描述，对它的发展作出准确的判断。1.2 遥感技术系统遥感技术系统：是一个从地面到空中，乃至空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应用的完整技术体系。遥感过程：指
4、遥感信息的获取、传输、处理及其判读分析和应用的全过程。遥感平台： 装载传感器的工具或设备，主要有地面平台(如遥感车、手提平台、地面观测台等)、空中平台(如飞机、气球、其他航空器等)、空间平台(如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等)。传感器：接收、记录目标物电磁波特征的仪器（各种光学、无线电仪器），如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。遥感探测的特点：（1） 宏观观测，大范围获取数据资料；（2） 动态监测、快速更新监控范围数据；（3） 技术手段多样，可获取海量信息（4） 应用领域广泛，经济效益高遥感的分类（1）按遥感平台分地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固
5、定或活动高架平台等；航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等；航天遥感：传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等；宇航遥感：传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。（2）按传感器的探测波段分紫外遥感：探测波段在0.05一0.38m之间；可见光遥感：探测波段在0.38一0.76m之间；红外遥感：探测波段在0.76一1000m之间；微波遥感：探测波段在1mm一1m之间。（3）按传感器的工作原理分主动遥感：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值量；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。
6、（4）按遥感资料的获取方式分成像遥感：将探测到的目标电磁辐射转换成可以显示为图像的遥感资料，如航空像片、卫星影像等；非成像遥感：将所接收的目标电磁辐射数据输出或记录在磁带上而不产生图像。（5）根据波段宽度及波谱的连续性分高光谱遥感：常规遥感：又称为宽波段遥感（5）按遥感的应用领域分从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等；从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等，还可以划分为更细的研究对象进行各种专题应用。1.3 遥感技术的简史与发展当前遥感发展的现状及趋势：（一） 多
7、分辨率传感器的发展；（二） 多波段、多极化、多角度遥感并用；（三） 小卫星及卫星群的发展；第二章 遥感电磁辐射基础 2.1 电磁波谱与黑体辐射2.1.1 电磁波与电磁波谱变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。 按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列制成的图表，称为电磁波谱图。电磁波谱区段的界限是渐变的，一般按产生电磁波的方法或测量电磁波的方法来划分。电磁波谱表波段波长长波中波和短波超短波大于3000m10 3000m1 10m微波1mm 1m红外波段超远红外远红外中红外近红外0.761000m15 1000m6 15m3 6m0.76 3m可
8、见光红橙黄绿青蓝紫0.380.76m0.62 0.76m0.59 0.62m0.56 0.59m0.50 0.56m0.47 0.50m0.43 0.47m0.38 0.43m紫外线10-3 3.810-1mX射线10-6 10-3m射线小于10-6m2.1.2 电磁辐射的有关概念辐射源：能够向外辐射电磁波的物体。任何物体都能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外辐射电磁波。自然辐射源：-太阳辐射：可见光及近红外遥感的重要辐射源。-地球电磁辐射：远红外遥感的辐射源。人工辐射源：人为发射，如雷达（微波雷达辐射源，激光雷达辐射源）。基本物理名词：辐射能量（Q）、辐射通量（辐射功率，）、辐射出射度（辐
9、射通量密度W）、辐射照度（E）、辐射强度（I）、辐射亮度(L)辐射能量 Q：电磁辐射是具有能量的，它表现在： 使被辐照的物体温度升高 改变物体的内部状态 使带电物体受力而运动辐射能量（Q）的单位是焦耳（J）辐射通量 (radiant flux) ：在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通量。 = Q/ t辐射通量（）的单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S）辐射通量密度 (irradiance) E、(radiant existence) M：单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度。E辐照度 = / A M辐射出射度 = / A辐射通量密度的单位是瓦/米（W/m）图2 辐射强度 (radiant inte
10、nsity) I：辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量。I = / 辐射强度（I）的单位是瓦/球面度（W/Sr）图3 辐射亮度 (radiance) L：单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度。L= 3 / A 辐射亮度（L）的单位是瓦 / 米微米球面度（W/m m Sr）图4 分谱辐射通量：辐射通量是波长的函数，单位波长间隔内的辐射通量称为分谱辐射通量： = / 分谱辐射通量的单位是瓦/微米（W/m）图5 分谱辐射通量、分谱辐照度、分谱辐射出射度、分谱辐射强度2.1.3 黑体辐射 1860年，基尔霍夫得出了好的吸收体也是好的辐射体这一定律。
11、它说明了凡是吸收热辐射能力强的物体，它们的热发射能力也强；凡是吸收热辐射能力弱的物体，它们的热发射能力也就弱。 如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。一个不透明的物体对入射到它上面的电磁波只有吸收和反射作用，且此物体的光谱吸收率(,T)与光谱反射率（，T）之和恒等于1，实际上对于一般物体而言，上述系数都与波长和温度有关，但绝对黑体的吸收率(,T)1,反射率（,T）0；与之相反的绝对白体则能反射所有的入射光，即：反射率（,T）1，吸收率(,T)0，与温度和波长无关。1900年普朗克用量子理论概念推导黑体辐射通量密度W和其温度的关系以及按波长分布的辐射定律：式中：分谱
12、辐射通量密度，单位（）；波长，单位m；h普朗克常数=6.625610-34Js；c 光速3108 m/s；k玻耳兹曼常数=1.3810-23 J / K；T绝对温度K。式中：第一辐射常量，其值为3.7418；第二辐射常量，其值为1.4388。图中可直观地看出黑体辐射的三个特性： （1）与曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W是随温度T的增加而迅速增加。总辐射通量密度W可在从零到无穷大的波长范围内对普朗克公式进行积分得到，即：其中称为斯忒藩玻尔兹曼常量。从上式可以看出：绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比，称为斯忒藩玻耳兹曼公式。对于一般物体来讲，传感器检测到它的辐射能后
13、就可以用此公式概略推算出物体的总辐射能量或绝对温度（T）。热红外遥感就是利用这一原理探测和识别目标物的。（2）分谱辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动。可微分普朗克公式，并求极值：称为维恩位移定律。它表明：黑体的绝对温度增高时，它的最大辐射本领向短波方向位移。若知道了某物体温度，就可以推算出它所辐射的波段。在遥感技术上，常用这种方法选择遥感器和确定对目标物进行热红外遥感的最佳波段。（3）每根曲线彼此不相交，故温度T越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。2.1.4 一般物体的发射辐射黑体热辐射由普朗克定律描述，它仅依赖于波长和温度。然而，自然界中实际物体的发射和吸收的辐射量都比相同
14、条件下绝对黑体的要低。而且，实际物体的辐射不仅依赖于波长和温度，还与构成物体的材料、表面状况等因素有关。我们用发射率来表示它们之间的关系：= W/ W 即：发射率就是实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。 依据光谱发射率随波长的变化形式，将实际物体分为两类：一类是选择性辐射体，在各波长处的光谱发射率不同，即=f()；另一类是灰体，在各波长处的光谱发射率相等，即：=，与绝对黑体、绝对白体相比较列于下面： 绝对黑体1 灰体但01 选择性辐射体f() 理想反射体（绝对白体）0发射率是一个介于0和1的数，用于比较此辐射源接近黑体的程度。各种不同的材料，表面磨光的程度不一样，发射率也不一样，并且随着波长和材料的温度而变化。2.2 太阳辐射和地球辐射2.2.1 太阳辐射 地球上的能源主要来源于
