武汉大学遥感课件整理

第一章遥感的基本概念：广义的遥感: 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。

实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探，只有电磁波探测属于遥感的范围。

狭义的遥感: 应用探测仪器，不与探测目标接触，从远距离把目标物的电磁波记录下来，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。

遥感系统：目标物的电磁波特征、信息的获取、信息的接收、信息的处理、信息的应用遥感分类：按平台分：航天遥感（卫星太空站）航空遥感（飞机气球）地面遥感（高塔、车、船）按传感器探测波段分可见光/红外遥感、热红外遥感、微波遥感。

按研究对象分：1资源遥感以地球资源为调查对象2环境遥感对自然与社会环境的动态变化监测。

按工作方式分：主动遥感、被动遥感。

按空间尺度分：1全球遥感全球性资源环境、2区域遥感区域资源开发3城市遥感城市规划土地利用/覆盖遥感的特点：1大面积同步观测2时效性动态监测，快速更新监测范围数据3数据的综合性与可比性4经济性5局限性遥感应用：一、遥感在资源调查方面的应用1，在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、土地覆盖调查、农林病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测，以及农作物长势的监测与估产、森林资源的清查、牧场草场资源，野生动物生态环境、农用水资源等。

2，在地质矿产方面的应用：客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程地质、地震地质、水文地质和灾害地质3、在水文、水资源方面的应用：水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等。

青藏高原水资源调查夏威夷群岛淡水资源第二章电磁波：交互变化的电场和磁场在空间的传播。

电磁波谱：将整个电磁波按产生的方式和物理特性的不同可划分为不同的波谱区。

绝对黑体：能够吸收全部入射辐射能量的物体斯忒藩-玻尔兹曼定律：1cm2 面积的黑体辐射到半球空间里的总辐射通量密度的表达式为：W = σT T的四次方σ= 5.67Х10 W/ cm ? K黑体辐射的特性：1，斯忒藩-玻耳兹曼定律：辐射强度随温度升高而迅速高。

2，维恩位移定律：随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。

3，每根曲线不相交，温度越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。

太阳辐射：太阳辐射包括了整个电磁波波谱范围，波长从短于1埃（1埃=10-10米）的γ射线到波长大于10KM的无线电波。

各波长范围内辐射能量大小不同，可见光波谱段辐射强度最大。

大气散射的概念：电磁波与物质相互作用后电磁波偏离原来的传播方向的一种现象。

大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的，透射率较高的波段地物反射波谱特性地物反射波谱：是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。

表示方法：一般采用二维几何空间内的曲线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。

植被的波谱特性在可见光波段在0.45um附近（蓝色波段）有一个吸收谷；在0.55um附近（绿色波段）有一个反射峰；在0.67um附近（红色波段）有一个吸收谷。

在近红外波段从0.76um处反射率迅速增大，形成一个爬升的《钙隆,至1.1um附近有一个峰值，反射率最大可达50％，形成植被的独有特征。

1.5～1.9um光谱区反射率增大；以1.45um，1.95um，2.70um为中心是水的吸收带，其附近区间受到绿色植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。

土壤的波谱特征自然状态下土壤表面的反射曲线呈比较平滑的特征，没有明显的反射峰和吸收谷。

在干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物（原生矿物和此生矿物）和土壤有机质有关。

土壤含水量增加，土壤的反射率就会下降，在水的各个吸收带（1.4um、1.9um、2.7um处附近区间），反射率的下降尤为明显。

水体的波谱特征纯净水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，在可见光其它波段的反射率很低。

近红外和中红外纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于0。

水中其它物质对波谱特征的影响水中含有泥沙，在可见光波段的反射率会增加，峰值出现在黄红区。

水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射率明显抬高。

地物波谱曲线的作用：1物体波谱曲线形态，反映出该地物类型在不同波段的反射率，通过测量该地物类型在不同波段的反射率，并以此与遥感传感器所获得的数据相对照，可以识别遥感影像中的同类地物；2是选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据；3是选择合适的飞行时间的基础资料；4是有效地进行遥感图像数字处理的前提之一，是用户判读、识别、分析遥感影像的基础。

应用地物波谱特征需要注意的问题：1很多因素会引起地物光谱反射率的变化,如：太阳的位置、传感器的位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面温度的变化、地物本身的变异、大气状况等。

2绝大部分地物的波谱值具有一定的变幅，它们的波谱特征不是一条曲线，而是具有一定宽度的曲带。

3地物存在同物异谱和异物同谱现象。

同物异谱是指两个类型的个体地物，在某个波段上波谱特征不同；异物同谱是指不同类型的地物具有相同的波谱特征。

遥感平台的种类遥感平台:遥感中搭载传感器的工具按平台距地面的高度可分为三类: 地面遥感平台、航空遥感平台、航天遥感平台卫星轨道种类：与地球同步轨道、与太阳同步轨道、极地轨道、回归轨道（可重复轨道）常用的遥感卫星（Landsat, spot, ikonos, quickbird等）卫星运行轨道参数1.升交点赤经Ω；含地轴和春分点的子午面与含地轴和升交点的子午面之间的交角。

2.近地点角距ω；3.轨道倾角i；4.卫星轨道的长半轴a；5.卫星轨道的偏心率（或称扁率）e；6.卫星过近地点时刻T。

以上六个参数可以根据地面观测来确定遥感传感器：是收集、量测和记录地物辐射电磁波特性的仪器，也是获取遥感图像数据的工具。

传感器类型：图像形式（光学摄影类型（像幅式摄影机、缝隙式摄影机、全景式摄影机、多光谱摄影机）、光学成像类型（红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪）、微波成像类型（微波扫描仪、雷达成像仪））非图像形式（摄谱仪、辐射计、散射计）传感器的四个组成部分：1.收集器：收集地物辐射来的能量。

具体的元件如透镜组、反射镜组、天线等。

2.探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。

具体的器件如感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件、共振腔谐振器等。

3.处理器：对收集的信号进行处理。

如显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等。

具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置。

4.输出器：输出获取的数据。

输出器类型有扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带记录仪、彩色喷墨仪等等。

主动遥感系统又称有源遥感系统。

即遥感系统本身带有辐射源的探测系统。

在进行遥感探测时，系统向被测目标物体发射特定的电磁波，获取目标物体反射此种辐射波的强度等参数的遥感系统。

被动遥感系统又称无源遥感系统，即遥感系统本身不带有辐射源的探测系统；亦即在遥感探测时，探测仪器获取和记录目标物体自身发射或是反射来自自然辐射源如太阳的电磁波信息的遥感系统。

遥感图像的特征：1遥感图像的空间分辨率（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遥感图像的波谱分辨率：是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，间隔愈小，分辨率愈高。

光谱探测能力，它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。

3遥感图像的辐射分辨率：是指传感在接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差，在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。

4遥感图像的时间分辨率：是指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，也称重访周期。

时间分辨力与所需探测目标的动态变化有直接的关系。

landsat TM 16天；SPOT HRV 26天，IKONOS 3-14天遥感图像的种类：1普通黑白摄影图像2彩色摄影图像3黑白红外摄影图像4多光谱摄影图像4热红外扫描图像5多光谱扫描仪图像6专题制图仪图像6推扫式扫描仪（HRV）图像7高光谱图像8激光扫描仪图像光电成像类：1多光谱扫描仪landsat 1,2,3 2TM 专题制图仪landsat 4,5,7(ETM) 3红外扫描仪4HRV线阵列推扫式扫描仪SPOT；IKONOS 5成像光谱仪ASTER; MODIS MSS多光谱扫描仪：陆地卫星上的MSS（Multi - Spectral Scanner）多光谱扫描仪。

它由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。

成像过程：扫描仪每个探测器的瞬时视场为86μrad，卫星高为915km，因此扫描瞬间每个像元的地面分辨力为79m?9m，每个波段由六个相同大小的探测元与飞行方向平行排列，这样在瞬间看到的地面大小为474m?9m。

又由于扫描总视场为11.56?地面宽度为185km，因此扫描一次每个波段获取六条扫描线图像，其地面范围为474m?85km。

又因扫描周期为73.42ms，卫星速度（地速）为6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星往前正好移动474m，因此扫描线恰好衔接TM专题制图仪Landsat-4/5上的TM（Thematic Mapper）是一个高级的多波段扫描型的地球资源敏感仪器，与多波段扫描仪MSS性能相比，它具有更高的空间分辨力，更好的频谱选择性，更好的几何保真度，更高的辐射准确度和分辨力。

HRV线阵列推扫式扫描仪：HRV的结构和成像原理法国SPOT卫星上装载的HRV（High Resolution Visible range instrument）是一种线阵列推扫式扫描仪。

仪器中有一个平面反射镜，将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组，然后聚焦在CCD线阵列元件上，CCD的输出端以一路时序视频信号输出。

电荷耦合器件：CCD(Charge oupled Device) ，是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路时序输出信号。

瞬间：垂直航线的一条图像线。

（单中心）连续图像条带：以⊥粕ā方式获取沿轨道的图像。

（多中心）Landsat7 TM image Launched in 1999Band Wavelengths (μm Resolution (m) Swath Width (Km) Repeat cycle (days)Band 1 (VIS) 0.45 to 0.515 30 185 16Band 2 (VIS) 0.525 to 0.605 30 185 16Band 3 (VIS) 0.63 to 0.69 30 185 16Band 4 (NIR) 0.75 to 0.9 30 185 16Band 5 (SWIR) 1.55 to 1.75 30 185 16 Band 6 (TIR) 10.4 to 12.5 60 185 16 Band 7 (MWIR) 2.08 to 2.35 30 185 16 Band PAN (VIS) 0.52 to 0.9 15 185 16第四章遥感图像的几何特征/处理内容：1传感器的构像方程2遥感图像的几何变形3遥感图像的几何纠正传感器的构像方程是指地物点在图像上的坐标(x,y)和其在地面的对应点的大地坐标(X,Y,Z)之间的关系。