【遥感原理与应用】复习期末考试整理

第一章 绪论

☐ 什么是遥感？

广义上：泛指一切无接触的远距离探测，实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴。

狭义上：遥感探测地物基本原理：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。现代遥感:特指在航天平台上，利用多波段传感器，对地球进行探测、信息处理和应用的技术。 ☐ 电磁波的传输过程

PxYBRXQ 。SOt0ure 。MDGVcH2。 ☐ 遥感技术系统

遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。MR4gQja 。im8FEKh 。l0lznrK 。

遥感技术系统主要有：①遥感平台系统②遥感仪器系统③数据传输和接收系统④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；⑤数据处理系统。⑥分析应用系统。☐ 遥感应用过程

1.问题声明(分析问题、假设建模、指定信息需求）

2.数据收集（遥感、实地观测）

3.数据分析（目视解译、数字图像处理、可视化分析、测试假设）

4.信息表达（数据库、误差报告、统计分析、各类图件）

☐ 遥感的发展趋势

高分辨率、定量化、智能化、商业化

第二章 电磁波及遥感物理基础

☐ 电磁波、电磁波谱（可见光谱）

遥感之所以能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象，是因为一切物体，由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。电磁波是一种横波。

电磁波的几个性质：

一般的光探测器或感光材料只对光强度有响应，因而只能感受到光波场的振幅信息，对相位信息则无响应。

干涉（interfere ）

频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两列光/波相遇时，使某些地方振动始终加强（显得明亮），或者始终减弱（显得暗淡）的现象，叫光/波的干涉现象。应用：雷达、InSAR

太阳辐射（solar

radiation ） 发射（Emission ） 吸收（Absorption ） 散射

（Scattering ）

反射（Reflection ）

衍射（diffraction）

光的衍射（Diffraction）指光在传播路径中，遇到障碍物或小孔（狭缝）时，偏离直线绕过障碍物继续传播的现象。

偏振（polarization）

横波在垂直于波的传播方向上，其振动矢量偏于某些方向的现象。

偏振在微波技术中称为“极化”，一般有四种极化方式：HH、VV、HV、VH。

应用：偏振摄影和雷达成像

电磁光谱：

热辐射:物体受热后由于内部原子的复杂运动而对外发射出辐射并向四周传播，这种因热引起的以电磁波的形式发射并传递能量的过程称为热辐射。

☐发射率/比辐射率（据此对辐射源进行分类）

发射率（emissivity）：目标物体的辐射量与该物体同温度下的黑体辐射量之比。（光谱辐射比ε）

据此对辐射源进行分类：绝对黑体、灰体、选择性辐射体、理想反射体（绝对白体）

☐黑体

绝对黑体：对任何波长的电磁辐射都全部吸收。

普朗克（Planck）定律

斯特藩-波尔兹曼（Stefan-Boltzmann）定律:用此公式概略推算出物体的总辐射能量或绝对温度。

应用：热红外遥感。

维恩位移定律：黑体的绝对温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向位移。

应用：选择遥感器最佳波段

特性：曲线互不相交，温度越高，所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。在微波波段，黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。

Radiant flux（辐射通量）、Radiant intensity（辐射强度/发光度）、Radiance（辐射亮度/辐射率）、Irradiance （辐射照度）、Radiant exitance/Radiant emittance（辐射出射度）

辐射通量：单位时间内的辐射能量，也称辐射功率Φe（W）

辐射强度/发光度：单位立体角的辐射能量Ie（W⋅sr−1）

辐射亮度/辐射率：单位投影面积、单位立体角的辐射通量Le（W⋅sr−1⋅m−2）

假定有一面源辐射，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则在指定方向上，单位立体角内，单位投影面积上的辐射通量，即为辐射亮度。

辐射照度：入射到一个表面上的能量，也称入射通量密度Ee（W⋅m−2）

辐射出射度：从一个表面上发射出的能量Me（W⋅m−2）

☐辐射温度、亮度温度

辐射温度：如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度，或等效黑体温度。

由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。

亮度温度：若实际物体在某一波长下的光辐射度（即光谱辐射亮度）与绝对黑体在同一波长下的光谱辐射度相等，则黑体的温度被称为实际物体在该波长下的亮度温度。简称亮温，可以通过反解普朗克公式获得。

辐射温度与亮度温度的区别：

辐射温度：所有波长的表征温度。

亮度温度：特定波长的表征温度。

在微波遥感中常用亮度温度，而在红外遥感中较多的用到辐射温度。

☐太阳辐射光谱的特点

1.太阳光谱是连续的；大气上界的辐射特性与黑体基本一致。

2.紫外到中红外波段区间能量集中、稳定；遥感主要利用可见光、红外波段等稳定辐射，太阳活动对其没有太大的影响。

3.海平面处的太阳辐射照度分布曲线与大气层外的曲线有很大不同，这主要是地球大气层对太阳辐射的吸收和散射造成的。

☐大气对太阳辐射的影响主要有哪些？

瑞利散射：主要由大气中的原子和分子，如N2，CO2，O3和O2分子等引起的。

米氏散射：主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。

无选择性散射：散射强度与波长无关，即对发生无选择性散射的波段，任何波长的散射强度都相同。由于云雾中水滴直径比可见光波长大很多，所以无论从哪个角度看，云都是白色的。

☐大气对太阳辐射的散射影响

自然现象：瑞利散射强度与波长的四次方成反比，因此，波长更短的紫光、蓝光比波长更长的黄光尤其是红光散射更强。结果，使天空呈淡蓝色。实际上是所有可见光经过散射混合的结果，主要是蓝光和绿光。

当我们凝视太阳的时候，没有发生散射的波长较长的红光和黄光直接可见，因此，太阳呈微黄色。