遥感技术-new2

电磁波是横波，质 点的震动方向与波的 传播方向垂直。
②遇到介质（气体、液体、固体），发生一系列现象：
反射：镜面反射；漫反射。
折射：射入介质，折射角一般不等于入射角。 吸收：部分被介质吸收。 透射：从入射延伸方向射出介质。 发射：自身向外辐射能量。 散射：遇到小粒子，电磁波会向四面八方散去，强度和方 向发生各种变化。
动量
P=h/
⑤电磁波的叠加原理
当两列波在同一空间传 播时，空间上各点的振动为 各列波单独振动的合成。
（三）电磁辐射的度量
辐射能量：指以电磁波形式向外传送能量。 辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量，又称辐 射功率。 辐照度：面辐射源在单位时间内，从单位面积上接收的辐 射能量。 辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量。 辐射出射度：面辐射源在单位时间内，从单位面积上辐射 出的辐射能量。
类型 近地遥感
运载工具
三角架、遥感车、遥感塔
高度
1─ 数10米
航天遥感
飞机、气球、气艇等
几千米至10千米
航空遥感
人造卫星、航天飞机、火箭等
数百至几万千米
2、遥感电磁波的工作波段分类
分为:可见光遥感、红外遥感、
微波遥感等；
3、遥感应用目的分类
分为:环境遥感、农业遥感、林
业遥感、地质遥感、海洋遥感、
土壤遥感等等。
Energy by Sensor）
E.传输、接受与处理（transmission， Reception，and Processing） F.解释与分析（Interpretation and Analysis）
G.应用（Application）
三、遥感的分类
1、遥感工作平台(运载工具)分类
按遥感工作平台(即运载工具)的不同，可分为地面遥感(或 近地遥感)、航空遥感、航天遥感。这种分类的应用比较广泛。
太阳辐射能量各波段
所占比例不同，近紫外、 可见光、近红外和中红外 部分约占太阳总辐射的 84.62%；X射线、 射线、 远紫外及微波波段的总能 量不到1%。
太阳辐射：主要集中于波长较短的部分，从紫外、可见 光到近红外区域，及300-2500nm，在这一波段地球的辐射 主要是反射太阳的辐射。地表接受的太阳辐射曲线与大气 外的曲线不同，差异主要由大气引起。
种校正(辐射校正、几何校正等)处理，提取信息 而进行的各种增强处理等。) 遥感信息应用
卫星 传感器
信息接收、处理
用户制图
分析判断 物体 实况调查
遥感过程的要素
A.能量来源：电磁能（Energy Source ） B.辐射与大气（Radiation and the Atmosphere） C.与目标的作用（Interaction with the Target） D.记录电磁辐射（传感器）（Recording of
5、波谱性质分类
遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质
可分为：电磁波遥感技术，声纳遥感技术，物
理场（如重力和磁力场）遥感技术。
电磁波遥感技术是利用各种物体/物质反
射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。
四、遥感技术的特点
(1) 宏观性和综合性强
覆盖范围大、信息丰富。一 景TM影像为185×185平方公里；
地球辐射：地球自身发出的辐射主要集中在波长较长
的部分，及6000nm以上的热红外区段。在2500-6000nm 中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热 辐射均不能忽略。
三、大气及其对太阳辐射的影响
大气分层：对流层、平流层、电离层、外大气层。 大气组成：分子和其他微粒。 分子：氮和氧占99%，臭氧、二氧化碳、水分子及其它 （N2O，CH4，NH3等）约占1%； 颗粒：烟、尘埃、雾、小水滴和气溶胶。气溶胶是一种 固体、液体的悬浮物，直径10-30000nm。
遥感的物理基础
1、电磁波谱与电磁辐射，黑体辐射及其规律，实际物体 辐射规律； 2、太阳光谱，大气吸收，大气散射，大气窗口及投射分 析；地表自身的热辐射； 3、反射率，反射类型，地物波谱特征及其测量。 本节难点： 地物与电磁波谱相互作用机理和辐射传输。
一、电磁波谱与黑体辐射
遥感是利用传感器主动或被动地接受地面目标反射 发射的电磁波，通过电磁波所传递的信息来识别目标， 而达到探测目标物的目的。 因此，首先要了解 电磁波的一系列性质、
载体 Carrier
地表电磁波信息
控 制 系 统
信息加工处理
遥感技术系统总体示意图
2 遥感过程
遥感过程：指遥感信息的获取、传输、处理，以
及分析判读和应用的全过程。
遥感试验(遥感试验是整个遥感技术系统的基础，
遥感试验也可为判读应用提供基础)
遥感信息获取
遥感信息处理(消除探测中各种干扰和影响，各
带上而构成非成像方式的遥感资料。如陆地卫星
CCT数字磁带等。
主动式遥感：是指传感器带有能发射讯号(电
磁波)的辐射源，工作时向目标物发射，同时
接牧目标物反射或散射回来的电磁波。以此 所进行的探测。
被动式遥感：则是利用传感器直接接收来自地 物反射自然辐射源(如太阳)的电磁辐射或自身 发出的电磁辐射，而进行的探测。
4、遥感资料的记录方式和传感器工作方式分类
根据遥感资料的记录方式和传感器工作方式，分为成象
方式和非成象方式等类型。
成像方式(或称图像方式)：就是将所探测到
的强弱不同的地物电磁波辐射(反射或发射)，
转换成深浅不同的（黑白）色调构成直观图像 的遥感资料形式，如航空像片、卫星图像等 非成像方式(或非图像方式)：则是将探测到的 电磁辐射(反射或发射)，转换成相应的模拟信号 (如电压或电流信号)或数字化输出，或记录在磁
遥感：科学？技术？
Remote sensing is the science (and to some extent, art) of acquiring information about the Earth’s surface without actually being in contact with it. This is done by sensing and recording
辐射亮度：面辐射源在单位立体角、单位时间内，在某一 垂直于辐射方向单位面积上辐射出的辐射能量。
（四）电磁波谱
电磁波谱：按照电磁波在真空中传播的波长或频率排列 形成的一个连续谱带。
（五）黑体辐射和实际物体辐射
黑体（Blackbody）：如果 一个物体对于任何波长的电磁 辐射都全部吸收，则该物体是 绝对黑体。 黑色的烟煤、恒星、太阳 接近绝对黑体。 实际物体的辐射：实际物 体的辐射不同于据对黑体辐射， 在相同温度下，实际物体的辐 射出射度（辐射通量密度）比 绝对黑体低。
大气折射：电磁波穿过大气层时，会产生传播方向改变，即折射现象。大 气密度越大，折射率越大；离地面高度越大，空气越稀薄，折射率越小。 大气的反射：主要发生在云层顶部，取决于云量和云雾，且波段不同大气 影响不同，削弱了电磁波强度。
大气吸收：导致太阳辐射强度衰减，严重影响传感器对电磁辐射的探测。
大气散射：由于粒子的散射作用使电磁波在原传播方向上的辐射强度减弱， 增加了向其它各方向的辐射。有三种散射类型：瑞利散射、米氏散射、无 选择性散射。 瑞利散射：有大气中原子、分子等引起，粒子直径比波长小很多。 米氏散射：大气中直径与辐射波长相当的粒子（烟、尘埃、气溶胶等）引 起的散射。
有三种反射类型： 镜面反射、漫反射、方 向反射。
（二）反射波谱
反射波谱：研究地物反射率随波长的变化规律。 地物反射曲线的形态相差很大，表明反射率随波长变化的 规律不用，例如植被、水体、干的土壤等。
第二章 遥感技术
第一节
本节重点：
遥感技术的基础
1.遥感的定义（广义与侠义）；
2.遥感系统的组成；
3.遥感的类型与特点。
本节难点：
遥感观测对象的尺度特征。
一、遥感的基本概念
遥感一词来自英语Remote Sensing，即“遥 远的感知”。
★广义的概念：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。 ★狭义的概念：应用探测仪器，且不与探测 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 的科学及综合性探测技术。
物体发射和吸收电磁
辐射的规律。
（一） 电磁波及其传输特性 （1）电磁波的产生
电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间时，变化 的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在空间传播，形成电磁 波，也称电磁辐射。
电磁波是横波，质点的震动方向与波的传播方向垂直规律。
电磁波示意图
（二）电磁波的性质 ①电磁波的性质与光波相同，在真空传播速度 c为3×108m/s。
五、地面物体反射光谱
研究地物反射光谱的意义 1、被动遥感在遥感探测中占重要地位，探测对象主 要为地物反射辐射； 2、可准确识别地面目标。 到达地面的太阳辐射 能量（I）可以分为三部分： 反射（R）、吸收（A）、 透射（T）。
（一）反射率
反射率：反射能量与总入射能量的百分比。 反射率的大小与物体本身的性质和表面状况、波长、 入射角等有关。
reflected or emitted energy and processing,
analyzing, and applying that information.
遥感图像
MODIS图像（6-2-1）（250m）
遥感图像
SPOT 5图像 （10m）
遥感图像
QuickBird图像
（0.61m）
green red
Near-infra red
（3）多时相性
重复探测，有利于进行动态分析。
Las Vegas, 1992 Las Vegas, 1972
Las Vegas, 1986
(4) 信息量大，技术先进，准确性高 (5) 获取信息快，更新周期短，动态信息丰富 (6）应用领域广泛
第二节
本节重点：
③波动性
[ A sin(t kx)：空间变量
：圆频率
：初始位相
波函数由振幅和位相组成，一般遥感器仅仅记录电 磁波的振幅信息，丢失位相信息。全息摄影中，同时记
录了振幅信息和位相信息。
④电磁波的粒子性
能量
E=h
h=6.6260755×10-34J· s，称普朗克常数。
（2）遥感技术系统组成
遥感平台：指装载传感器的运载工具, 近地平台 如汽车、轮船、高塔 航空平台 如飞机、气球
航天平台 卫星、航天飞机、宇宙飞船
传感器：记录地物反射或发射电磁波能量的装置
地面控制系统：是指挥和控制传感器与平台并接
收其信息的系统
不同高度的平台上 的传感器（Sensor) 吸 收 返 回 地面接收站
二、太阳辐射和地球辐射
（一）太阳和太阳常数 太阳是太阳系的中心天体，在太阳系空间，布满了从太阳发 射的电磁波的全波辐射及粒子流，地球上的能量主要来自太 阳。 太阳常数：不受大气影响，在距离太阳一个天文单位（日地 平均距离）的区域内，垂直与太阳辐射方向上单位面积和单
位时间黑体所接受的太阳辐射能量。
（二）太阳辐射和地球辐射 太阳光谱：是连续的，且辐射特性与绝对黑体辐 射特性近似。
二、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。它能够实现对全 球范围的多层次、多视角、多领域的立体探 测，是获取地球资源的现代高科技的重要手 段。
1 遥感技术组成 （1）遥感技术的组成
A、传感器技术 B、信息传输技术 C、信息处理、提取和应用技术
影像包含各种地表景观信息，
有可见的，也有潜在的。
（2）多波段性 波段的延长使对地球的观测走向了全天候。
多波段图像
© Space Imaging
多波段图像 Here is an example of three bands, green, red and near infra-red displayed separately as grayscale
四、大气窗口
大气窗口：指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。
0.3-1.3，即紫外、可见光、近红外波段，这一波段是摄影 成像的最佳波段。 1.5-1.8，2.0-3.5，即近、短波、中红外波段，在白天日照 条件好的时候扫描成像常用这些波段。 3.5-5.5，即中红外波段，物体的热辐射较强。 8-14，即远红外波段，适于夜间成像。 0.8-2.5cm至更长，即微波波段，由于微波穿云透雾的能 力，这一区间可以全天候工作。