《遥感概论复习资料》

《遥感概论》课程复习思考题1．何谓遥感？遥感技术系统主要包括哪几部分？遥感，顾名思义是遥远感知的意思。

它是一种远距离的，不与物体直接接触而取得其信息的一种探测技术。

从广义上说是泛指从远处探测，感知物体或事物的技术。

即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物的信息（如电场，磁场，电磁波，声波，地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布特征的技术。

狭义遥感是指从远离地面的不同工作平台上（如高塔，气球，飞机，火箭，人造地球卫星，宇宙飞船，航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输，处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的现代化的综合性技术。

2．当前遥感发展的特点如何？总的说来当前遥感技术与应用正在从实验阶段向生产商品化阶段转化，这一进程构成了今后遥感发展的主要趋向。

当前遥感发展的主要特点表现在以下几个方面：a新一代传感器的研制，以获得分辨力更高，质量更好的遥感图象和数据。

b遥感应用不断深化在遥感应用的深度和广度不断扩展的情况下，微波遥感应用领域的开拓，遥感应用成套技术的发展，以及全球系统的综合研究等成为当前遥感发展的又一动向c地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动向因此，地理信息系统是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感技术从实验阶段向生产型商品化转化历史进程中的又一进展，成为当前遥感发展的又一新动向。

3．试述遥感在地学中的主要应用，并举例说。

(1)遥感已成为地理研究的重要信息源遥感获取的地理信息不仅数量大，而且及时准确，客观地记录了地表地物的各种电磁波的辐射特征，能真实地反映地物的景观及其分布状况，地物或现象之间的相互关系以及地物之间相互影响变化的情况。

因此遥感手段的引入，为地理学的区域综合分析，区域动态分析的深入研究提供了便利的基础。

遥感的数据源种类繁多，不仅可以提供可见光波段的信息，还可提供红外，紫外，微波波段的信息和多波段信息；既可以提供模拟图象形式的信息，又可提供数字化图象的信息，既能获取二维的平面信息，又能得到三维的信息。

从而使获取的地理信息形成多层次，多方式，多侧面全方位的特色，大大拓宽了地理研究的广度和深度。

为当今地理学的发展开辟了新的途径。

这些数据逐渐成为地理学研究的重要数据源。

(2)遥感已成为地理研究的重要手段和方法以往地理学传统工作方法常是从点，线实地观测入手，以点、线逐渐过渡到区域面上的分析研究，现今由于遥感信息的应用，则可首先从面上区域分析研究入手，然后有重点地选择若干点，线进行野外验证和检查。

这样大大减少了实地观测的野外工作量，节省了人力财力，提高了效率也提高了研究工作的精度和质量。

当前遥感信息作为现代地理学进行地理学分析的重要信息源，不但为地理分析提供了基础，而且也为地理分析从定性到定量，从静态到动态，从过程到模式的转化和发展，提供了条件，从而为地理学的研究开拓了一个新的更广阔的领域。

如：a 在地质上，对研究区域构造，找金，找煤，找地下水，大型工程的稳定性评价都做了大量的工作。

b 水资源方面，如青藏高原以往300年来先后历经了150多次考察，查出了500多个湖泊，而近年来利用遥感不仅对以往的湖泊面积，形状进行了修正，而且还补充了地面考察或地图上未标明的300多个湖泊c 最近师大学等高校利用遥感和GIS 监测影响我国气候的沙尘暴天气。

4.遥感技术中常用的电磁波波段有那些？各有那些特性目前遥感技术应用的波谱段，主要是从紫外到微波的围。

波长围的划分如下a 紫外波段 0.01m μ—0.40m μ；其中只有0.3—0.4m μ波长的紫外线部分能穿过大气层到达地面，且能量很小，小于0.3m μ的紫外线几乎都被吸收。

目前主要用于探测碳酸盐岩石的分布及水面油污染的监测。

b 可见光波段 0.40m μ—0.76m μ它可分为： 紫色光 0.40m μ—0.43m μ兰色光 0.43m μ—0.47m μ青色光 0.47m μ—0.50m μ绿色光 0.50m μ—0.56m μ黄色光 0.56m μ—0.59m μ橙色光 0.59m μ—0.62m μ红色光 0.62m μ—0.76m μ可见光可作为鉴别物质特征的主要波段,可见光波段是遥感中最常用的波段。

c 红外波段 0.76m μ—1000m μ（1mm ）它可分为：近红外波段 0.76m μ—3.0m μ（反射红外）中红外波段 3.0m μ—6m μ（热红外）远红外波段 6m μ—15m μ（热红外）超远红外波段 15m μ—1000m μ（热红外）d 微波波段 1mm —1m它可分为：毫米波 1—10mm厘米波 1—10cm分米波 0.1—1m5.太阳的电磁辐射与地球的电磁辐射总的特点是什么？两者有何不同 总的特点：都属于自然辐射源自然界中最大的两个辐射源是太阳和地球。

太阳是可见光和近红外遥感的主要辐射源，地球是远（热）红外遥感的主要辐射源1. 太阳辐射（1） 太阳辐射覆盖了很宽的波长围。

（2）太阳辐射的大部分能量集中在0.4-0.76m μ之间的可见光波段。

它占太阳辐射总能量的43.50%（将近一半），所以太阳辐射一般称为短波辐射。

（3）太阳辐射主要由太阳大气辐射所构成，在射出太阳大气后，已有部分太阳辐射能被太阳大气所吸收，使太阳辐射能量受到一部分损失。

（4）太阳辐射以电磁波的形式，通过宇宙空间到达地球表面（约1.5×108km ）（即1.5亿公里），全程时间500秒。

地球挡在太阳辐射的路径上，以半个球面承受太阳辐射。

地球表面各部分承受太阳辐射的强度不相等。

（5）太阳辐射先通过大气圈，然后到达地面，由于大气对太阳辐射有一定的吸收，散射和反射，所以投射到地球表面上的太阳辐射强度有很大的衰减。

2. 地球的电磁辐射地球辐射可分为两个部分：短波（0.3-2.5m μ），主要是反射信息（反射太阳的红外辐射），它只能在白天接收太阳的辐射能。

另一部分是长波（6m μ以上）主要是发射信息（热辐射），它既能在白天发射也能在夜间发射。

地球辐射的峰值波长在9.66m μ处，属于远红外波段围。

图2-4是太阳和地球辐射的电磁波谱。

（插入P20页的图2-4）由图可得出三个结论：（1）当m μλ3<时，传感器接收的信息是地面反射太阳辐射的能量，它包括可见光，近红外与近紫外的能量，且以可见光的能量为主。

地球自身的热辐射极弱。

（2）当m μλ6>时，传感器接收的信息是地物发射的长波辐射（热辐射）能量为主，峰值波长在9-10m μ处，故以远红外为主。

发射信息，白天、夜晚均可接收。

（3）当λ在3-6m μ时，即中红外波段位置时，太阳与地球的热辐射均不能忽视，所以在进行红外遥感时摄影时间常选择在清晨时分，目的是尽量减少太阳辐射的影响。

6.大气散射有几种类型？选择性散射与非选择散射有何不同？1）瑞利散射：由较小的大气分子引起的。

当微粒直径d 比辐射波长λ小得多时，即λ<<d ，所引起的散射称瑞利散射。

一般地 10λ<d 时，ϕ=441λγ∝它主要由大气分子对可见光的散射引起的，所以也叫分子散射。

当波长大于1m μ时，瑞利散射可不予考虑，故红外线和微波可以不考虑瑞利散射的影响。

但在可见光中由于波长愈短，瑞利散射的影响愈大，如晴空呈兰色，由于大气中的气体分子把波长较短的兰光散射到天空中的缘故。

2）米氏散射:当微粒直径与波长相差不大，即λ≈d 时，所引起的散射。

ϕ=2；21λγ∝米氏散射主要由大气中的气溶胶所引起的。

由于大气中的云、雾等悬浮粒子的大小与0.76~15m μ的红外线的波长相近，因此云、雾对红外线的米氏散射有影响。

瑞利散射和米氏散射都属于选择性散射。

即波长越短，散射越强烈。

3）非选择性散射当微粒的直径比波长大得多时，即λ>>d 时，所发生的散射称为非选择性散射。

当λ>d 时，0=ϕ，γ为一常数，散射强度与波长无关，即任何波长的散射强度相同。

因此大气中的水滴、雾、烟尘等气溶胶对太阳辐射常常出现这种散射。

常见的云或雾均由大水滴组成，即λ>>d ，对各种波长的可见光散射均相同，呈白色。

这种散射将使传感器接收到的数据受到严重影响。

补：综上所述，太阳辐射的衰减主要是由于散射造成的。

散射衰减的类型与强弱主要与波长密切相关。

在可见光和近红外波段，瑞利散射是主要的。

由于瑞利散射的缘故，紫外线在地面极弱，也很难作为遥感可用的波段。

当波长超过1m μ时，瑞利散射的影响可忽略不计，但在波长大于0.5m μ时，米氏散射超过了瑞利散射的影响。

在微波波段，由于波长比云中小水滴的直径还要大，所以小雨滴对微波波段是属于瑞利散射，因此微波有较强的穿透云层的能力。

（41λγ∝，λ很大，γ很小）。

7．说明反射率、透射率和吸收率之间的关系和区别按能量守恒与转换定律，物体反射、吸收、透射电磁辐射的能力，可用物体反射能量、吸收能量和透射能量占入射能量的比例系数（或百分率）来表示。

即：E 入射/ E 入射= E 反射/ E 入射+ E 吸收/ E 入射+E 透射/ E 入射=1也可以写成：1=ταρ++ （1） 式中：ρ—反射率α—吸收率τ—透射率对于不透明的物体而言，τ=0，因此（1）式可写成：1=+αρ上式表明，地物反射率越高，其吸收率越低；吸收率高的物体，其反射率就低。

自然界中不同的地物反射率是不同的，表现为不同的光谱特性，即使同一地物由于表面情况不同，其光谱特性也会发生变化。

8.什么是大气窗口？太阳辐射与大气相互作用产生的效应，使得能够穿透大气的辐射，局限在某些波长围。

通常把通过大气而较少被反射，吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口。

9. 水、植被、土壤的反射光谱特征各有那些特点（1）.水体的反射光谱特性。

水体的反射率，除镜面反射方向外，在各个波段都较低，一般在3%左右。

清水的反射率一般在可见光部分为4~5%，在0.6m μ（橙光）处下降至2~3%，到0.75m μ以后的近红外波段，水成了吸收体。

混浊水的反射波谱曲线随着悬浮泥沙浓度的增加而增高。

（2）植物的基本波谱特征是：1）可见光绿波段0.55m μ附近有10~20%的反射峰。

2）近红外波段0.74~1.3m μ；0.8~1.0m μ；0.7~1.4m μ间具有50~60%的强反射峰。

3）1.35~2.5m μ；1~3m μ部分是一个衰减曲线。

在0.45m μ和0.65m μ，近红外波段1.5m μ、1.9m μ和2.6~2.7m μ附近具有强烈吸收。

究其原因，可见光波段中（0.7m μ）的吸收是由叶绿素吸收引起的。

近红外波段的吸收是由细胞液和细胞膜中的水分子造成的。

补：影响植被光谱特征的因素a.植物的疏密程度。