04-遥感光学基础
遥感应用知识体系-地物波谱特性与遥感光学基础
量互相关。反射总量是叶内水分含
量以及叶片厚度的函数。
由于植物叶子内水的强烈吸收，在 1.45 μm ，1.95 μm ，2.7 μm处有吸 收带。
植被 (Vegetation)
植被 (Vegetation)
归一化植被指数
NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，检测植被生长状态、植被 覆盖度和消除部分辐射误差。 为什么NDVI检测植被有效？ 健康的绿色植被在NIR和R的反射差异比较大，原因 在于R对于绿色植物来说是强吸收的，NIR则是高反 射高透射的。所以NDVI越大，植被长势越好。
瑞利准则
当相位差小 即
光滑表面。
4
h
，两波偏于相重合，则呈反射为主、 8 cos
4
h 8 cos
增大， 增大， 有利于形成光滑表面。
减小， 减小，有利于形成粗糙表面。
对于可见光， 在 m 范围内，所有地物都是粗糙面，而对 在 cm 到 m 之间，地物表面呈粗糙与光滑临界状态。 于微波，
在近红外波段，植被的反射光谱取决于叶片内部的细
胞结构。
0.7 μm 1.3 μm ：吸收能量少，反射来自叶片内部结 构，形成强反射。 因叶片内部结构差别大，植被在近红外的反射差异比 可见光区域大，所以在近红外波段内测量植物的反射 率来区别不同的植物。
在短波红外波段
植物基本上吸收或反射电磁波能量， 透射很少。 植物的光谱特性受叶片总含水量的 控制，叶片的反射率与叶内总含水
• 光谱反射率：地物对应于某个波长电磁波的反射率。 • 反射波谱: 地物的反射系数（率）随入射波长的变化
规律叫做该地物的反射波谱。
遥感基础知识
遥感在地面、空中和外层空间的各种平台上，用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输、变换和处理等，提取有用的信息，实现研究地物的空间形状、位置、性质、变化及其与周围环境的相互关系的一门现代应用技术。
电磁波谱:电磁波在真空中传播的波长或频率，按递增或递减排列就构成了电磁波谱。
绝对黑体 :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。
绝对白体：是一种只向外辐射而不吸收任何电磁辐射的理想物体大气窗口：有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常称为大气窗口光谱反射特性曲线：反射光谱是某种物体的反射率对波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线称为该物体的反射波谱特性曲线太阳同步轨道：是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。
MODIS：Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer 是EOS-AM1系列卫星的主要探测仪器。
MODIS光谱区间：0.4 --14.4 μm覆盖范围±55°，2330 km 扫描宽度，空间分辨率250 m (2bands)，500 m (5 bands)，1000 m (29 bands)全景畸变：由于地面分辨率随扫描角发生变化，使红外扫描影像产生畸变，这种畸变通常称之为全景畸变共线方程：(5－5)公式5－5即为描述像点、传感器投影中心和地物点之间关系的共线方程几何校正：是解决遥感图像的几何变形问题，消除遥感图像的几何误差的过程。
灰度重采样：若输出图像阵列中的像素在原始图像中的投影点位坐标计算值不为整数，原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围领进整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值，这个过程为数字图像灰度值的重采样。
大气校正：消除因为大气散射引起的辐射误差的处理称为大气校正。
遥感基础知识
遥感基础知识(转）一.什么是遥感？“遥感”，顾名思义，就是遥远地感知。
传说中的“千里眼”、“顺风耳”就具有这样的能力。
人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式――电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。
遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。
例如，大兴安岭森林火灾发生的时候，由于着火的树木温度比没有着火的树木温度高，它们在电磁波的热红外波段会辐射出比没有着火的树木更多的能量，这样，当消防指挥官面对着熊熊烈火担心不已的时候，如果这时候正好有一个载着热红外波段传感器的卫星经过大兴安岭上空，传感器拍摄到大兴安岭周围方圆上万平方公里的影像，因为着火的森林在热红外波段比没着火的森林辐射更多的电磁能量，在影像着火的森林就会显示出比没有着火的森林更亮的浅色调。
当影像经过处理，交到消防指挥官手里时，指挥官一看，图像上发亮的范围这么大，而消防队员只是集中在一个很小的地点上，说明火情逼人，必须马上调遣更多的消防员到不同的地点参加灭火战斗。
上面的例子简单的说明了遥感的基本原理和过程，同时涉及到了遥感的许多方面。
除了上文提到的不同物体具有不同的电磁波特性这一基本特征外，还有遥感平台，在上面的例子中就是卫星了，它的作用就是稳定地运载传感器。
除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等；当在地面试验时，还会用到地面象三角架这样简单的遥感平台。
传感器就是安装在遥感平台上探测物体电磁波的仪器。
针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。
传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。
原始图像被地面站接收后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，他们才能用这些处理过的影像开展自己的工作。
由于遥感在地表资源环境监测、农作物估产、灾害监测、全球变化等等许多方面具有显而易见的优势，它正处于飞速发展中。
遥感重点知识点总结初中
遥感重点知识点总结初中一、遥感基本概念遥感是通过人工或自然传感器对地球表面地物进行探测、记录、存储、处理和解译的科学技术。
遥感技术可以分为主动遥感和被动遥感两种类型。
主动遥感是指传感器主动向地面发射能量，并接收反射或散射回来的能量信号，如雷达遥感；被动遥感是指传感器接收来自地面目标发射的电磁波能量，并对其进行分析和处理，如光学遥感。
二、遥感技术基本原理1. 电磁波辐射原理：地球表面物体对太阳辐射的反射、辐射和吸收是遥感技术的基础。
2. 光学遥感：通过接收太阳光照射地表后反射、散射的电磁波，在不同波长的电磁波成像可获取地表物体的信息。
3. 热红外遥感：地表物体受太阳辐射后，有自身温度辐射，通过接收地面物体的红外辐射信息，可以获取地表物体的温度等信息。
4. 雷达遥感：通过合成孔径雷达（SAR）等探测手段获取地表地形、地貌等信息。
三、遥感数据获取遥感数据获取的主要手段包括卫星、飞机、无人机等，这些载具可以携带各种类型的传感器，如摄影机、雷达、红外线传感器等，获取不同波段的地表信息。
四、遥感数据处理1. 资料编目和建库：将获取的遥感数据进行整理、编目及存储，形成遥感数据库。
2. 影像地图生成：将遥感数据进行图像处理，生成数字影像地图。
3. 遥感数据融合：将多种遥感数据进行融合，形成多源数据，以获取更为全面的地表信息。
4. 遥感数据解译：通过图像处理技术对遥感数据进行解译，提取地表对象的信息。
五、遥感应用遥感技术在农业、林业、城市规划、环境保护、气象、国土资源调查、地质勘探等领域有着广泛的应用。
例如，在农业方面，可以通过遥感技术对农作物生长情况进行监测和预测，提高农业生产效率；在环境保护方面，可以通过遥感技术监测空气、水质等环境指标，及时发现环境问题，采取相应措施。
六、遥感发展趋势随着科技的不断发展，遥感技术也在不断创新和进步。
未来，遥感技术发展趋势包括高分辨率遥感技术、超分光遥感技术、高性能遥感卫星技术、人工智能与遥感技术相结合等。
中科院遥地所定量遥感_第一讲_光学遥感基础
1.1 方向性反射光谱的定义与测量
(3) 方向－半球反射率波谱：入射能量照明方式为平行直射光，没有
或可以忽略散射光；波谱测定仪器测定的半球空间的平均反射能量。利用 积分球原理测定的物体反射率波谱就是方向－半球反射率波谱。
Lu (i , i ) 0 E (i , i )
2
Reflectance (%)
2003-07-19
Reflectance (%)
20 15 10 5 0 350 R01-G R01-H R01-Z
20 15 10 5 0
01漫 01-G 01-H 01-Z
850
1350 1850 Wavelength (nm) 2003-07-28
2350
350 40 35 30 25 20 15 10 5 0 350
第一讲 光学遥感概述与基础
第1节 光学遥感与反射率 第2节 典型光学成像系统 第3节 遥感数据资源 第4节 光学遥感瓶颈问题与挑战
刘良云
2014年4月1日
第一节 光学遥感与反射率
Wave model of electromagnetic Radiation
Q1：电磁波作为横波，与纵波相比，什么信息在遥感中能够发掘？
L( r , r ) (i , i , r ,r ) E (i , i )
dLT ( r , r , ) BRDF( i , i , r , r , ) dE( i , i , )
1.1 方向性反射光谱的定义与测量
(2)半球－方向反射率波谱：入射能量在半球空间内分布，波谱测定仪
L
E
由于测定方式的差异，反射率波谱又可以根据入射能量的照明方式及反射能 量测定方式给定如下4种定义：
光学遥感 标准
光学遥感标准
光学遥感的标准涉及多个方面，如空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率和几何精度等。
具体标准取决于应用领域和观测目标。
在空间分辨率方面，根据观测对象的尺度，可以选择不同的空间分辨率。
例如，对于大尺度的全球观测，可能需要较低的空间分辨率，而对于小尺度的目标或区域观测，则需要较高的空间分辨率。
在光谱分辨率方面，不同波段和光谱范围的观测数据可以提供不同的信息。
例如，可见光波段可以提供地表覆盖和植被状况的信息，红外波段可以提供地表温度和热辐射的信息。
在辐射分辨率方面，遥感器应该能够区分不同地物之间的辐射差异，以获取更准确的地表信息。
在时间分辨率方面，不同卫星轨道和观测周期决定了遥感数据的时间分辨率。
对于动态变化的观测目标，需要高时间分辨率的遥感数据来捕捉其变化。
在几何精度方面，遥感数据的几何定位精度和几何校正精度对于后续的数据处理和应用非常重要。
此外，光学遥感还需要遵循一系列的技术标准和规范，以确保数据的可比性和可重复性。
例如，数据格式标准、元数据标准、辐射定标标准等。
总之，光学遥感的标准需要根据具体的应用需求和观测目标来制定。
遥感概论 第三章 遥感的光学基础
加色法与减色法
RGB 相加混色 000 001 010 011 100 101 110 111
CMY 相减混色 111 110 101 100 011 010 001 000
对应色彩
第三章 遥感光学基础
➢颜色性质和颜色立体 ➢加色法和减色法
第一节 颜色性质和颜色立体
❖ 人们热常看到的太阳光是白色的，但实际上它是由 各种光波组成的。我们见到的是可见光谱，它是由 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组合而成的。
❖ 当太阳光照射到地物时，由于地物具有的光谱特性 不同，它吸收、反射、辐射太阳光的能力不同，便 反映出各种各样的颜色。
光和颜色
❖ 颜色对比:在视场中相邻区域的不同颜色的相互影响。 ❖ 颜色对比受视觉影响很大。例如，在一张品红的背景
上放一小块白纸或灰纸，用眼睛注视白纸几分钟，白 纸就表现出绿色。如背景是黄色，白纸灰出现蓝色。 这便是颜色对比的效果。 ❖ 两种颜色互相影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的 补色变化（绿是品红的补色， 蓝是黄的补色）。在两种 颜色的边界，对比现象更为明显。
减色法
✓减色法中黄色染料是由于吸收了白光 中的蓝光，反射红光和绿光的结果：黄=白-蓝；品红 染料由于吸收了白光中的绿光，反射红光和蓝光的结果： 品红=白-绿；青染料是由于吸收了白光中的红光，反 射蓝光和绿光的结果：青=白-红。 ✓品红与黄染料混合叠印时呈红色：品红+黄=白-（绿 +蓝）=红；品红与青染料混合叠印时呈蓝色：品红+ 青=白-（绿+红）=蓝；黄与青染料混合叠印时呈绿色： 黄+青=白-（蓝+红）=绿；品红、黄、青染料叠印时 呈黑色：黄+青+红=黑。
亮
暗
“明度”有时称亮度(视亮度,Brightness, Illumination，
遥感基础知识
遥感基础知识第二章遥感基础知识2.1遥感定义遥感是遥远感知事物的意思，即：不直接接触目标物和现象，在距离地物几公里到几百公里、甚至上千公里的飞机、飞船、卫星上，使用传感器接收地面物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面，经过信息处理、判读、分析和野外实地验证，最终服务于资源勘探、动态监测或规划决策。
将这一接收、传输、处理、分析、判读和应用遥感信息的全过程称为遥感技术，具有感测面积大、获取资料速度快、受地面条件限制少，以及可连续进行、反复观察等优点。
遥感之所以能够根据收集的电磁波信息来判度地面目标物和现象，是因为一切物体由于种类、特征和环境条件的不同，具有完全不同的电磁波的反射或发射辐射特征，因此，遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波的原理基础上的。
随着航天技术、传感器技术、计算机技术和其他相关科学的快速发展，在航空摄影的基础上发展起来的遥感技术得到了极大发展，尤其是高分辨率CCD传感器的出现，使遥感图像的空间分辨率由Landsat-MSS的80m提高到目前的2-3m，甚至QuickBird的0.61m；高光谱分辨率成像光谱仪的出现，是多光谱遥感图像的光谱分辨率可达到5-10nm。
遥感技术的这些成果为遥感从定性化到定量化的研究提供了保障，使遥感图像应用于地图的测绘和GIS基础信息的获取成为可能，并在国民经济建设和国防建设的许多领域发挥着重要作用，可应用于测绘、城市规划、水利、电力、通讯、交通、军事、农业、林业、环境监测等领域。
遥感技术主要特点为：可获取大范围数据资料。
遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。
例如，一张陆地卫星图像，其覆盖面积可达3万多km2。
这种展示宏观景象的图像，对地球资源和环境分析极为重要。
获取信息的速度快，周期短。
由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。
遥感应用知识体系-地物波谱特性与遥感光学基础
加色法与减色法
1、颜色相加原理 • 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜
色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成
各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝。
• 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就
称为互补色。红和青、绿和品红、蓝和黄。
红+蓝=品红 绿+蓝=青
表面粗糙度及瑞利准则
• 地物表面的粗糙度(Surface Roughness) ：地物表面起伏高差
的均方根值。
h
粗糙度推导示意图
两波差 相位为完全抵消，差0 为完全相重合，介乎之间差 2 4
2 h co s
（光程差）
4 （相位差）
h
其中：
8 cos
为粗糙度； 为光的入射角； 为光波长。
• 光谱反射率：地物对应于某个波长电磁波的反射率。 • 反射波谱: 地物的反射系数（率）随入射波长的变化
规律叫做该地物的反射波谱。
• 反射波谱特性曲线: 以波长为横坐标，反射率为纵坐
标所得的曲线称为物体的反射波谱特性曲线。
二、反射波谱特性曲线
• 反射波谱特性曲线：反射波谱是某物体的反射率（或反射
辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为 纵坐标所得的曲线。
波长的电磁波则透射能力较强，特别是0. 45~0. 56μm的蓝绿光波段。
一般水体的透射深度可达10～20 m，清澈水体可达100 m的深度。
地表吸收太阳辐射后具有约300 K的温度，从而形成自身的热辐射，其 峰值波长为9.66 μm，主要集中在长波，即6μm以上的热红外区段。就 短波而言，地表反射的太阳辐射称为地表的主要辐射来源，而地表自 身的辐射可以忽略不计。
《遥感技术基础》课件
遥感技术基础课程的PPT课件，涵盖了遥感技术的概述、图像种类与分辨率、 解译方法、预处理等内容，以及其在资源与环境、城市规划与管理、农业、 地质矿产勘探、水利工程、交通运输、气象与环境监测、灾害监测与预警、 国土资源调查等领域中的应用。
遥感技术基础概述
1 遥感概念
2 遥感技术的分类
空间分辨率
空间分辨率是指遥感图像每个像元所对应的地面面积，决定了图像中可分辨的最小物体。
遥感图像的解译方法
监督分类
监督分类是根据训练样本进行 的遥感图像分类方法，可以较 准确地识别地物。
变化检测
利用多时相遥感图像进行变化 检测，可用于监测城市扩张、 森林枯萎等环境变化。
目标检测
通过遥感图像分析技术，可以 自动识别和提取特定的目标， 如建筑物、道路、水体等。
遥感技术在资源与环境领域中的应用
1 土地利用与覆盖变化监测
2 森林资源调查与监测
通过遥感技术，可以监测土地的利用与覆 盖变化，实现土地资源的合理规划与管理。
利用遥感技术，可以进行森林资源调查与 监测，提高森林资源的保护与可持续利用。
3 水资源与湿地保护
4 环境污染监测
遥感技术可以监测水资源的动态变化，评 估湿地的健康状况，提供水资源管理的决 策支持。
通过遥感技术，可以实时监测环境污染源、 污染程度，提供环境保护的依据。
遥感技术在城市规划与管理中的应用
城市规划
遥感技术可以提供大范围的城 市地物信息，辅助城市规划与 土地利用决策。
城市增长监测
利用遥感技术，可以监测城市 的扩张与增长，预测未来的城 市发展趋势。
城市热岛效应
通过遥感技术，可以研究城市 的热岛效应，提供城市热环境 的优化策略。
遥感光学基础
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色 的边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会 产生不同的视觉效果。
（二）颜色的性质
• 所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其 他波长吸收的结果。
• 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
➢中间垂直轴代表 明度 ；
➢中间水平面的圆 周代表色调；
➢圆周上的半径大 小代表饱和度。
• 孟赛尔颜色立体
➢ 中轴代表无色彩的 明度等级；在颜色 立体的水平剖面上 是色调；颜色离开 中央轴的水平距离 代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其 余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比 例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三 原色。红、绿、蓝。
第三章 遥感光学基础
本章主要内容 • 颜色性质和颜色立体 • 加色法与减色法 • 黑白影像与彩色影像
一、颜色性质和颜色立体
• 颜色视觉 • 颜色性质 • 颜色立体
（一）颜色视觉
• 亮度对比和颜色对比
➢ 亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。
C=（L对象-L背景）/L背景
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两 种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品 红。
色度图
可以直观地表现颜色相加的原理,更准确地表 现颜色混合的规律。研究表明，所有光谱色混 合时，即形成等能光谱中的白光，而且白光是 由相同数量的红绿蓝三原色组成。设光的总量 比例为1，则白光由三原色个1/3产生，根据这 一原则设计的色度图，图中x色度坐标相当于 红原色的比例，y色度坐标相当于绿原色的比 例，图中没设兰色度坐标，因为可由x+y+z=1 推导出。图中的弧形曲线代表光谱，线上每一 点代表一种波长和光谱颜色，波长单位是nm， 曲线包围的部分及直线部分代表非光谱色。图 中心是白光点x=y=z=0.33。
《遥感信息光学》课件
遥感信息光学在各领域的应用
资源调查
环境监测
利用遥感信息光学技术，可以对土地、森 林、水域等资源进行调查和评估，为资源 管理和开发提供科学依据。
遥感信息光学技术可以对大气、水体、土 壤等进行监测，及时发现环境污染和生态 破坏问题，为环境保护提供支持。
城市规划
灾害监测
遥感信息光学技术可以为城市规划提供空 间信息和数据支持，帮助规划师更好地了 解城市空间布局和土地利用情况。
遥感信息光学技术可以对地震、洪涝、火 灾等灾害进行监测和预警，为灾害救援和 防灾减灾提供支持。
02
遥感信息光学的基本原理
电磁波与光谱
01
02
03
电磁波的波长范围
从短波的X射线到长波的 无线电波，不同波长对应 不同的光谱。
遥感信息的解译与分类
解译标志
根据不同地物在遥感图像上表现 出的色调、纹理、形状等特征，
进行地物识别和解译。
分类方法
基于解译标志，采用监督分类、非 监督分类等方法对遥感图像进行地 物分类。
精度评价
对分类结果进行精度评价，不断优 化分类算法和参数，提高分类精度 。
03
遥感信息光学的主要技术与方 法
卫星遥感技术
遥感信息的光学与数字融合
遥感信息的光学与数字融合是指将光 学技术和数字技术相结合，实现遥感 数据的快速获取、处理和分析。
数字技术的引入可以提高遥感数据的 处理速度和精度，同时也可以降低对 硬件设备的要求，提高遥感技术的实 用性和可推广性。
遥感信息的光学与地学融合
遥感信息的光学与地学融合是指将遥感技术与地学相结合，利用地学知识对遥感 数据进行解释和分析。
光学遥感常用基础知识_V1.0_20110314
光学遥感常用基础知识1. 遥感与摄影测量概述遥感Remote Sensing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。
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。
光学和雷达都属于航天遥感范畴。
航宇遥感：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0.05~0.38μm之间。
可见光遥感：探测波段在0.38~0.76μm之间。
因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0. 9μm）。
在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。
因此我们常见的光学遥感属于可见光遥感范畴。
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。
雷达属于微波遥感范畴。
多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。
（3）按传感器类型分主动遥感：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信号。
我们常用的雷达属于主动遥感范畴。
被动遥感：被动遥感的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。
我们常用的光学属于被动遥感范畴。
（4）按记录方式分成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像。
非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。
（5）按应用领域分可分为环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等等。
遥感基本知识
增强型专题制图仪（ETM）
ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM 基础上改进和发展而成的一种遥感器。
波段
1 2 3
波长范围(μ m)
0.45～0.515 0.525～0.605 0.63～0.690
地面分辨率（m）
30 30 30
4
5 6 7 PAN
0.75～0.90
1.55～1.75 10.40～12.50 2.09～2.35 0.52～0.90
收集器
探测器
处理器
记录器
人的视觉系统是一个优良的传感器，但影像只能短暂保 存，没有记录器
遥感器
1）收集器：透镜、反射镜、天线
2）探测器：将收集的辐射能转换成化学能或电能感光胶 片、光电管、光电二极管、电子耦合器件（CCD）、热电 偶探测器、热释电探测器、天线 3）处理器：对收集到的信号进行处理，显影、定影、信 号放大、变换、校正等。包括摄影处理装置和电子处理装 置 4）记录器：胶片、磁带、磁盘
高轨：35860km, 地球静止卫星，NOAA/AVHRR(1.1km); SPOT4/Vegetation(1.1km) 低分辨率 用途：通讯，气象
在遥感平台中，航天遥感平台目前发展 最快，应用最广。 根据航天遥感平台的服务内容，可以将 其分为： 气象卫星系列 陆地卫星系列 海洋卫星系列
1、主要的陆地卫星系列
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor——HRV） • 它能满足资源调查、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的需求。
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1 波长 0.5-0.59 绿色 分辨率 20米 用途 位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值的 波长附近，对植被识别有利，同时位于 水体最小衰减值的长波一边，能探测水 的混浊度和10-20米的水深。
遥感光学基础
§3·1 颜色性质和颜色立体 一、光和颜色 电磁波谱中0.38μm至0.76μm的波段称作可见光
谱。这是因为这一区间的电磁辐射能够引起人的视觉。如 0.7μm 为 红 色 ， 0.58μm 为 黄 色 ， 0.51μm 为 绿 色 ， 0.47μm为蓝色等，这一部分加上紫外和红外部分来自 于原子与分子的发光辐射，称为光学辐射，但一般情况下， 紫外线产生疼痛感，红外线产生灼热感，都不会使人的视 觉产生如颜色、形状等的视觉印象。严格地说，只有能够 被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或 可见光，简称光。
常利用颜色的减法混合。例如遥感里常用的色彩摄影、彩色印刷等 都是颜色法的原理。
（二）、减法三原色
图3·8中减法中的三原色采用了加法三原色的补色， 即黄色、品红色和青色。采用理想模型即白光由红、绿、 蓝三色组成来理解，可以认为当使用黄色滤光片时，将黄 色波长附近的红、绿段透过（透过率高）而将远端的蓝色 吸收（透过率低），便形成减蓝色即黄色。这种滤光片控 制了蓝色透过。同样地，减绿滤色片吸收绿色生成品红色， 减红滤色片吸收红色生成青色（图3·8）。实际生活中用 减色法的实例也很多，如作彩色涂料将三色叠加时，由于 光线依次通过减红、减绿、减蓝层而成黑色。只有当涂料 浓度不够，减得不彻底时才会出现灰白色，但这仍旧是减 色法而不是加色法。
在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色 对比。颜色的对比受视觉影响很大，例如：在一块品红的 背景上放一小块白纸或灰纸，用眼睛注视白纸中心几分钟， 白纸会表现出绿色。如果背景是黄色，白纸会出现蓝色。 这便是颜色对比的效果。两种颜色互相影响的结果，使每 种颜色会向影响色的补色变化（绿是品红的补色，兰是黄 的补色, 见§3·2）。在两种颜色的边界，对比现象更为 明显。
遥感方面知识点总结
遥感方面知识点总结一、遥感的基本原理遥感的基本原理是利用电磁波与地物之间的相互作用来获取地球表面信息。
地球表面上的各种地物会通过反射、辐射和散射等方式与入射的电磁波相互作用，不同的地物对电磁波的反射、辐射和散射特性也不同，因此可以通过遥感平台获取的电磁波数据来识别、分类和分析地球表面上的各种地物。
1. 光学遥感原理光学遥感是利用可见光、红外光等电磁波来获取地球表面信息的一种遥感方法。
在光学遥感中，遥感平台会携带光学传感器，通过接收来自地球表面的太阳辐射和地球辐射，来获取地球表面的图像数据。
光学遥感可以获取高分辨率的地表图像，对地物的特征进行精细化的识别和分析。
2. 雷达遥感原理雷达遥感是利用雷达系统发送微波信号，并通过接收微波信号的回波来获取地球表面信息的一种遥感方法。
在雷达遥感中，遥感平台会携带雷达传感器，通过发射微波信号，并接收地面目标反射回来的信号，来获取地球表面的图像数据。
雷达遥感可以在多云天气下获取地表信息，对地面地形、植被等特征进行有效的识别和分析。
3. 热红外遥感原理热红外遥感是利用地球表面目标的热辐射来获取地球表面信息的一种遥感方法。
在热红外遥感中，遥感平台会携带热红外传感器，通过接收地面目标的热辐射，来获取地球表面的图像数据。
热红外遥感可以通过地面目标的热辐射特征，对地表信息进行识别和分析。
二、遥感数据的处理方法遥感数据的处理方法包括遥感图像的预处理、信息提取和信息分析等步骤，对遥感数据进行有效的处理可以提高地表信息的获取和利用效率。
1. 遥感图像的预处理遥感图像的预处理是指对遥感图像进行校正、配准和辐射校正等处理，以保证遥感图像的质量和准确性。
在遥感图像的预处理中，需要进行大气校正，地形校正，影像配准等处理，以提高遥感图像的信息质量。
2. 遥感信息的提取遥感信息的提取是指通过遥感数据进行地表信息的分类、识别和提取等处理，对地表信息进行量化和分析。
在遥感信息的提取中，需要进行地物分类、植被指数提取、土地利用类型提取等处理，以获取地表信息的定量化数据。
遥感技术基础课件第一章遥感概述
数据接收与处理系统的技术水 平和效率直接关系到遥感数据 的可用性和精度。
05
遥感的局限性与挑战
遥感数据的获取难度
遥感数据的获取受到多种因素的影响，如天气条件、地理位置、传感器类型和分辨 率等。
高分辨率卫星遥感数据的获取成本较高，且受到卫星轨道和重访周期的限制。
无人机和航空遥感在获取高分辨率数据方面具有优势，但受限于飞行高度、视场角 和飞行时间等因素。
遥感技术的分类
按平台高度
按应用领域
可分为航天遥感、航空遥感、地面遥 感。
可分为资源遥感、环境遥感、气象遥 感等。
按波段范围
可分为可见光遥感、红外遥感、微波 遥感。
遥感技术的特点
覆盖范围广
能够快速获取大面积区 域的信息，提高信息获
取效率。
信息量大
可同时获取多种地物信 息，包括地形、地貌、
水文等。
实时性强
信息。
传感器的类型多样，包括光学传 感器、雷达传感器、热红外传感
器等。
传感器的性能参数如光谱范围、 空间分辨率、时间分辨率等对遥 感数据的获取和应用具有重要影
响。
数据接收与处理系统
数据接收系统负责接收传感器 捕获的原始数据，并进行初步 处理。
数据处理系统负责对原始数据 进行校正、增强等处理，提取 有用的信息，生成遥感图像或 数据产品。
遥感数据的处理与分析难度
遥感数据需要进行预处理、校正 和融合等操作，以提取有用的信
息。
遥感数据的处理和分析需要专业 的知识和技能，对数据处理人员
的技能要求较高。
遥感数据的处理和分析需要高性 能计算机和专业的软件，这些设 备和软件的获取和维护成本较高。
遥感技术的应用成本与普及度问题
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 瑞利散射（Rayleigh scattering）
– 当大气中粒子的直径小于波长1/10或更小时发生的 散射 – 由大气中原子、分子，如氮、二氧化碳、臭氧和氧 分子等引起 – 散射强度与波长的四次方成反比
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理
遥感概论
遥感的光学基础
• 彩色显示原理
–加法原理 加法原理
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理 R G
红色通道
绿色通道
B
蓝色通道
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理
光源 LCD 滤光片
Eye
电极
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色投影原理
投影系统
强光源 反射镜 反射镜 反射镜
Red LCD
Green LCD
Blue LCD
聚光器
LCD 阵列
透镜
透镜
透镜
反射镜 反射镜 反射镜 (wavelength selective) 反射镜 (wavelength selective)
邱永红
品红
–S：饱和度 S
–V：明度 V
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色
V
H
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S
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遥感概论
遥感的光学基础
颜色立体 • RGB模型 模型
– R：红色 ：
– G：绿色 ： – B：蓝色 ：
• 取值范围 取值范围0-1 或0-255 • 取值范围0-1 取值范围 或0-255 • 取值范围 取值范围0-1 或0-255
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 无选择性散射（Non-selective scattering）
– 当大气中粒子的直径大于波长时发生的散射 – 散射强度与波长无关，任何波长的散射强度相同
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 对遥感的影响
– 散射光直接进入 传感器，增加信 号中的噪声成分， 造成图象质量下 降 – 对可见光的短波 波段（蓝、绿） 影响较明显
黑白影象与彩色影象
• 彩色影象
– 真彩色 真彩色(true color)：红绿蓝三波段合成 ： – 假彩色 假彩色(false color)：真彩色之外的其它 ： 彩色合成方案 – 伪彩色 伪彩色(pseudo color)
• 灰度图象的彩色显示 • 将不同的灰度值赋予不同的颜色显示
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电磁波传播过程中通过两种介质的交界面上时，还会出现反射现象。而通过 大气时，气体、尘埃反射作用很小，反射现象主要发生在云层顶部，取决于 云量和云雾，而且各个波段均受到不同程度的影响，严重地削弱了电磁波强 度。因此，如果不是专门研究云层，尽量选择无云的天气接收遥感信号，则 不用考虑大气的反射。
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遥感概论
遥感的光学基础
亮度对比和颜色对比
• 颜色对比
–指相邻区域不同颜色的相互影响 指相邻区域不同颜色的相互影响 – 所有颜色都是对某段波长有选择 地反射而对其它波长吸收的结果 – 人眼能分辨一百多种不同颜色， 彩色图象能表现更丰富的信息量
人眼对颜色的分辨力比对灰度的分辨力要强得多
水体中含有其它物质时， 水体的反射光谱曲线会发 生 变化
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遥感概论
遥感的光学基础
岩石的反射波谱
• 无统一特征
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遥感概论
遥感的光学基础
• 同类地物的反射光谱具有相似性，但 也有差异性。
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
本讲的主要内容
遥感概论
遥感的光学基础
上一讲思考题
• 什么是大气窗口，遥感中常用的大气窗口有哪 些？ • 大气散射有哪几种类型? • 大气散射对遥感有何影响？ • 主动遥感和被动遥感有何区别？ • 植被、土壤、水体的反射波谱有何特点?
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气对辐射的影响
• 主要是大气成分 的作用 • 对电磁辐射具有 折射、反射、 折射、反射、吸 散射作用 收、散射
横坐标表示波长λ，纵坐标表示反射率ρ
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波长（λ）
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遥感概论
遥感的光学基础
植被的反射波谱
• 可分为三段：
– 0.4-0.76µm: 绿色波段（0.55 µm）有一小反射峰，两边（蓝、红）为吸 收带 – 0.76-1.3 µm: 高反射，在0.7 µm处反射率迅速增大，至1.1处有峰值 – 1.3-2.5 µm: 受植物含水量影响，吸收率增加，反射率下降，形成几个 低谷
遥感概论
遥感的光学基础
遥 感 概论
第五讲
====遥感光学基础====
遥感概论
遥感的光学基础
上一讲回顾
• 主要内容
– 大气对辐射的影响 – 地物波谱特征 – 几种常见地物的反射波谱特征
• 重点
– 大气窗口，大气散射对遥感的影响 – 地物波谱特征概念 – 几种常见地物的反射波谱特征
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TM321
2011-4-13 邱永红 13
遥感概论
遥感的光学基础
大气窗口
• 通过大气时 较少被反射、 吸收或散射 的，透过率 较高的电磁 电磁 波段
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邱永红
14
遥感概论
遥感的光学基础
地物反射波谱特征
遥感概论
遥感的光学基础
物体的反射
• 反射的类型
– – – 三种反射：镜面反射、漫反射、方向反射 三种反射 镜面反射 漫反射
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
黑白影象与彩色影象
• 黑白相片成像原理
负像
显影、定影 显影
曝光
正像
潜像
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
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邱永红
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遥感概论
三层感光原理
彩色相片成像原理
遥感的光学基础
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邱永红
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遥感概论
三层感光原理
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气折射
• 因为电磁波传播过程中折射率的变化，使电磁 波在大气中传播的轨迹是一条曲线，到达地面 后，地面接收的电磁波方向与实际上太阳辐射 的方向相比偏离了一个角度，称为折射值
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气反射
• 主要发生在云层顶部
彩色数码相机成像原理
遥感的光学基础
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色红外成像原理
单波段
彩色红外相片
三波段
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色红外相片
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色红外相片
2011-4-13
邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
遥感概论
遥感的光学基础
黑白影象与彩色影象
• 伪彩色 彩色影象 彩色
– 将不同的灰度值 赋予不同的颜色 显示
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
TM4
密度分割结果 （伪彩色） 伪彩色）
TM
1 -蓝
4-近红外
2 -绿
5-近红外
3 -红
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7-近红外
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遥感概论
遥感的光学基础
真彩色： 真彩色：TM321 假彩色
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TM432
邱永红
TM741
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遥感概论
遥感的光学基础
绿—> B 红—> G 红外—> R 红外 各种地物在影 象上的颜色？
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2011-4-13
邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 米氏散射（Mie scattering）
– 当大气中粒子的直径大于波长1/10到与辐射的波长 相当时发生 – 由烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起 – 散射强度与波长的二次方成反比，且散射光的向前 方向比向后方向的散射强度更强，方向性较明显 – 云雾对红外线的散射主要是米氏散射
• 不同波长的光刺激人眼引起色彩 感觉， 感觉，即颜色
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遥感概论
遥感的光学基础