遥感知识

精心整理遥感知识集锦一.遥感的基本概念1.遥感的基本知识“遥感”一词来自英语RemoteSensing ，从字面上理解就是“遥远的感知”之意。

顾名思义，遥感就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接受来自目标物体的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标物体的属性。

实际工作中，重力、磁力、声波、机械波等的探测被划为物理探测（物探）的范畴，因此，只有电磁波探测属于遥感的范畴。

1.2.3.4.如信5.2.12）按传感器的探测波段分紫外遥感：探测波段在0.05~0.38μm 之间。

可见光遥感：探测波段在0.38~0.76μm 之间。

红外遥感：探测波段在0.76~1000μm 之间。

微波遥感：探测波段在1mm~10m 之间。

3）按工作方式分主动遥感：有探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号。

被动遥感：传感器仅接收目标物体的自身发射和对自然辐射源的反射能量。

4）按遥感的应用领域分外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等。

3.遥感发展简史最早使用“遥感”一词的是美国海军研究所的艾弗林*普鲁伊特。

1961年，在美国国家科学院和国家研究理事会的支持下，在密歇根大学的威罗*兰实验室召开了“环境遥感国际讨论会”，此后，在世界范围内，遥感作为一门新兴学科飞速发展起来。

1）无记录的地面遥感阶段（1608---1838年）1608年，汉斯*李波尔赛制造了世界第一架望远镜，1609年伽利略制作了放大倍数3倍的科学望远镜，从而为观测远距离目标开辟了先河。

但望远镜观测不能吧观测到的事物用图像记录下来。

2）有记录的地面遥感阶段（1839---1857年）对探测目标的记录与成像始于摄影技术的发展，并与望远镜相结合发展为远距离摄影。

3）空中摄影遥感阶段（1858---1956年）1858年，G..F.陶纳乔用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片。

1860年，J.布莱克乘气球升空至630m，成功的拍摄了美国波士顿的照片。

1903年，J.钮布郎特设计了一种捆绑在飞鸽身上的微型相机。

这些试验性的空间摄影，为后来的实像片192441957年后，19604.交到5.中国遥感技术的发展我国自1970年4月24日发射“东方红1号”人造卫星后，相继发射了数十颗不同类型的人造地球卫星，使得我国开展宇宙探测、通讯、科学实验、气象观测等研究有了自己的信息源。

1999年10月14日中国---巴西地球资源卫星CBERS---1的成功发射，使我国拥有了自己的资源卫星。

在遥感图形处理方面，已开始从普遍采用国际先进的商品化软件向国产化迈进。

在科技部、信息产业部的倡导下，国产图像处理软件从研制走向了商品化，并占有一定的市场份额，如photomapper 等。

在遥感应用方面，国家将遥感列入重点攻关项目和“863”工程。

二.电磁辐射与地球的光谱特征1.电磁波谱与电磁辐射（1）基本概念1）波：振动的传播。

如：水波、声波、地震波等。

2）机械波：振动的是弹性介质中的位移矢量。

3）电磁波：电磁振源产生的电磁振荡在空间中的传播。

4）电磁波的特点①不需要传播介质②电磁波是横波，在真空中以光速传播③满足波粒二象性④波长与频率成反比，且两者之积为光速：f×λ=c。

⑤传播遇到气体、固体、液体介质时，会发生反射、投射、折射、吸收等现象。

5）电磁波谱：按照电磁波波长的长短，依次排列成的图表称为电磁波谱。

（2）电磁辐射的量度1）辐射源：任何物体都是辐射源，既能吸收其它物体的辐射，也能向外辐射电磁波。

23456789①黑体：②灰体：2.1太27%）。

、惰性气体、氢气、甲烷等。

2）大气成分组成：①永久气体：氮气、氧气、CO2、氨气等。

②浓度可变的气体：水蒸气、臭氧、SO2③固体和液体微粒。

3）大气垂直分层(大气结构)：电离层：距地面85km直到几百千米的范围均为热电离层，温度范围为500K到2000K平流层：在平流层最下面直到20km的高度之内，温度几乎为常数对流层：厚约为10km，温度随高度的增加而降低4）大气辐射衰弱的原因：反射、吸收、散射。

大气吸收17％，散射22％，反射30％，其余31％太阳辐射到达地面。

5）散射：①瑞利（Rayleigh）散射：当大气中粒子的直径比辐射波长小得多时发生的散射；散射强度与波长的四次方成反比。

②米氏散射：当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射；散射强度与波长的二次方成反比。

③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6）吸收作用：大气吸收电磁辐射的主要物质是：水、二氧化碳和臭氧7）反射作用：云量越多、云层越厚，反射越强8）折射作用：折射率与大气密度有关，密度越大折射率越大。

3.地球的辐射与地物波谱特征1）太阳辐射与地表的相互作用①温度为300K的黑体，其电磁辐射的波长范围是：2.5~50μｍ(0.3-2.5um)。

②地球表面的发射辐射能量集中于近红外波段和热红外波段；在热红外波段，地球的发射辐射能量远远大于太阳的电磁辐射能量，通常称地球的发射辐射为热辐射③地球表面的热辐射（能量）与自身的发射率、波长、温度有关：2）地物波谱特征1.第一代：第二代：第三代：2.1）轨道主要应用领域：全球性大气环流；全球性天气过程低轨气象卫星：轨道高度：36000公里信息采集时间周期：约20分钟分辨率：1.25~5公里主要应用领域：全球性大气环流；全球性天气过程2）短周期重复观测3）成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量4）资料来源连续、实时性强、成本低3.陆地卫星系列1）陆地卫星（Landsat）轨道:太阳同步的近极地圆形轨道重复覆盖周期:1618天图象覆盖范围：185*185 km（Landsat7185*170km）。

Landsat上携带传感器空间分辨率不断提高，从80 m到30 m到15 m2）法国SPOT卫星系列地球观察卫星系统。

由瑞典、比利时等国家参加，由法国国家空间研究中心（CNES）设计制造。

1986年发射第一颗，到2002年已发射5颗。

特点：太阳同步圆形近极地轨道高度830km覆盖周期26天扫描宽度:60(×60)公里主要传感器:2台HRV空间分辨率:全色10m;多光谱20m能满足资源调查、环境管理与监测、农作物估产、地质与矿产勘探、土地利用、测制地图及地图更新等多方面需求SPOT3CBERS44.依据探1②全景式21.（1）投影距离的影响（2）投影面倾斜的影响（3）地形起伏的影响②摄影胶片的物理特性感光度：指胶片的感光速度。

胶片感光度高，在光线较弱时也能方便摄影。

反差：指胶片的明亮部分与阴暗部分的密度差。

灰雾度：未经感光的胶片，显影后仍产生轻微的密度，呈浅灰色，故称灰雾。

宽容度：指胶片表达被摄物体亮度间距的能力。

解像力：通常称为感光胶片的分辨力。

③常用的遥感摄影胶片：1.黑白摄影胶片：??色盲片，??正色片，??分色片，??全色片，??红外黑白片2.天然彩色胶片3.红外彩色片5.扫描成像扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标物体以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特征信息，形成一定谱段的图像。

其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微波波段。

1）光/机扫描成像光机扫描的几何特征:取决于瞬时视场角、总视场角进行扫描成像时，总视场角不宜过大，否则图像边缘的畸变太大。

通常在航空遥感中，总视场角取70～120光机扫描仪可分为单波段和多波段两种。

多波段扫描仪的工作波段范围很宽，从近紫外、可见光至远红外都有。

2????3线，谱仪。

????6.的技术。

1③对冰、雪、森林、土壤（尤其对干燥、松散物质）有一定的穿透能力④适宜对海面动态情况(海面风、海浪）进行监测2）微波遥感方式和传感器①主动微波遥感是指通过向目标地物发射微波并接受其后向散射信号来实现对地观测遥感方式。

主要传感器是雷达。

雷达意为无线电测距和定位。

其工作波段大都唉微波范围。

雷达是有发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一簇很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接受目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。

不同物体，回波信号的振幅、相位不同，故接收处理后，可测出目标地物的方向、距离等数据。

②被动微波遥感是指通过传感器，接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目地的遥感方式。

3）遥感图像的特征目标地物——传感器——遥感图像——遥感图像处理空间分辨率——几何特征——目标地物的大小、形状及空间分布光谱分辨率（辐射分辨率）——物理特征——目标地物的属性特点时间分辨率——时间特征——目标地物的变化动态特点①空间分辨率/地面分辨率??图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小??扫描成像----像元：扫描仪瞬时视场所对应的地面实际大小??摄影成像----线对/米。

(线对:能分辨的地物的最小距离)②波谱分辨率??指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。

??传感器的波段选择须考虑目标的光谱特征值，才能取得好效果。

??1.1明度色调饱和度2可以形成各种色调的颜色，称之为三原色。

红、绿、蓝为最优的三原色。

2.数字图像数字图像是指能够被计算机存储、处理和使用的图像。

遥感数据的表示既有光学图像也有数字图像。

光学图像又称为模拟量，数字图像又称为数字量，它们之间的转换称为模/数转换，记做A/D转换。

1）数字图像的来源①遥感卫星地面站（气象卫星接收站）提供计算机兼容的数字磁带，输入计算机图像处理系统，形成数字图像。

②记录在胶片上的影像（模拟图象）在专用设备上进行数字化2）图像的数字化??把模拟图像分割成同样形状的小单元，进行空间离散化处理叫采样（sampling）。

??以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值，为亮度值的离散化处理，即量化（quantization ）。

3）遥感数字图像表示方式数字图像（数字化）图像，是一种以二维数组（矩阵）形式表示的图像。

或者称为相应区域内地物电磁辐射强度的二维分布。

将地球表面一定区域范围内的目标地物记录在一个二维数组（或二维矩阵）中。

①像素（像元）是遥感数字图像最基本的单位，成像过程的采样点，计算机图像处理的最小单元。

②像素具有空间特征和属性特征。

??空间特征：地理位置的信息??属性特征：采用亮度值来表达4）数字图像的优点??便于计算机处理与分析：????5??1.??2.??3.??4.3.相同时，辐射强123和散射。

假设无大气存在时，设E 0λ为波长λ的辐照度，θ为入射方向的天顶角，地面上单位面积 的辐照度为：假定地面是郎伯体，其表面是漫反射，则某方向物体的亮度为：式中，R λ是地球反射率；π是球面度。

传感器接收信号时，受仪器影响还有一个系统增益系数因子S λ，这时进入传感器的亮度 值为： 由于大气的存在，在入射方向有与入射天顶角θ和波长λ有关的透过率T θλ;反射后，在反射方向上有与反射天顶角Ф和波长λ有关的透过率T Фλ。