遥感第五章 散射和吸收
智慧树答案遥感概论知到课后答案章节测试2022年
第一章.什么是被动遥感。
（）答案:传感器从远距离接收和记录目标地物所反射的太阳辐射电磁波以及物体自身发射的电磁波1.（）是一种无需接触地面就能远距离获取地球表面信息的技术。
答案:遥感2.遥感技术利用被测物体发出，反射或衍射的（）的特性答案:电磁波.遥感是通过传感器记录目标物体的下列哪些信息？（）答案:光谱辐射信息；空间几何形状3.以下关于遥感的描述，说法不正确的是（）答案:只记录目标地物对电磁波的反射信息.遥感的信号源包括人工辐射、反射太阳辐射、地表物体发射电磁波三种形式。
（）答案:对4.对长江流域进行遥感监测，比较适合的遥感平台是（）答案:卫星.近地面遥感平台主要用于遥感实验，进行遥感机理研究或者是对地物目标进行精细研究。
（）答案:对5.卫星遥感平台高度很高，大气的气流不会影响遥感平台的稳定性，但是大气会对遥感图像质量产生很大影响。
（）答案:对.无人机遥感平台具有很好的灵活性和机动性，可以在低空作业，获取高分辨率图像，但是受到大气气流的影响，它的平台稳定性较差。
（）答案:对第二章.对地观测中最常用的大气窗口从紫外线到微波不等，下列适宜在夜间成像的电磁波波段包括（）。
答案:微波波段;远红外波段1.大气中的气体和其他微粒（尘埃、雾霾和小水滴等）会对电磁辐射的传输产生影响，主要包括（）。
答案:大气反射;大气透射;大气折射;大气散射.当太阳辐射能量到达地面后，对目标地物的作用主要包括（）。
答案:散射；反射;吸收2.卫星遥感已经广泛应用于监测地球表面物体的变化，其中最常用的电磁波包括（）。
答案:可见光;微波;红外3.自然界物体的反射现象主要体现为（）。
答案:镜面反射;漫反射;方向反射.植被受到叶绿素的影响，对蓝光的吸收作用强，对绿光和红光的反射作用强。
（）答案:错4.植物在生长过程中，当叶绿素受到某种因素胁迫而致使其功能受阻时，植被在红光波段的反射率会降低。
（）答案:错5.瑞利散射中，蓝光波段的散射比红外波段的散射强。
遥感导论课后习题答案解析
第一章：1.遥感的基本概念是什么？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。
2.遥感探测系统包括哪几个部分？被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.3.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？①大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。
②时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。
因此，遥感大大提高了观测的时效性。
这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。
（比较多，大家理解性的删除自己不需要的）③数据的综合性和可比性遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。
由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。
同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。
与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。
④经济性遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。
⑤局限性遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合，特别是地面调查和验证。
第二章：6.大气的散射现象有几种类型？根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云浮透雾能力而可见光不能。
①瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）.②米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）③无选择性散射（当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。
遥感原理与应用总结
第一章：1. 遥感的定义遥感是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息的记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
2. 遥感的分类（1）按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感（2）按工作方式：主动式遥感、被动式遥感（3）按工作波段：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱和高光谱遥感（4）按记录方式：成像遥感、非成像遥感（5）按遥感应用领域分类：从大的研究领域：外层空间遥感、大气遥感、陆地遥感、海洋遥感），从具体应用领域（城市遥感、环境遥感、农业遥感和林业遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感）3. 遥感技术系统的组成部分：信息获取、信息记录与传输、信息处理、信息应用第二章：1.电磁波谱：将电磁波按波长或频率递增或递减顺序排列红外波段：0.76-1000um(近红外(识别植物类型，分析植物长势，监测植被的病虫害) （热红外遥感主要使用3-15um的红外线，探测地下热源、火山、森林火灾、热岛效应）2.辐射通量：电磁辐射单位时间内通过某一表面的能量辐射通量密度：通过单位面积的辐射通量辐射出射度：单位面积发射出的辐射通量辐射照度（辐照度）：投射到单位面积上的辐射通量3.绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁辐射都全部吸收而毫无反射和透射，则称这个物体为绝对黑体（黑体辐射与温度成正相关）4.（1）太阳辐射的特性：1地球上的能源来源于太阳，太阳是被动遥感最主要的辐射源2在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数3地球大气层以外的太阳光谱辐照度曲线为平滑的连续曲线（2）地球辐射特性：1地球上的能源来源于太阳的直射能量与天空漫入射的能量2被地表吸收的太阳辐射能，又重新被地表辐射（3）比辐射率：单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率6.电磁辐射能与地表的相互作用有三种基本物理过程：反射、吸收和透射（1）物体对电磁波的反射可表现的三种形式：镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角漫反射：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心在整个半球空间内向四周各向同性反射能量的现象（即伯朗反射）一个完全的漫反射体称为伯朗体方向反射：介于伯朗表面和镜面之间的，其反射方向各不相同，而具有明显的方向性，即在某些方向上反射最强烈的现象7.光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比地物的反射波谱特性：地物波谱反射率随波长变化而改变的特性8.水体的反射主要在蓝绿光波段，在近红外、中红外有很强的吸收带植物在绿光附近有一个反射波峰，两侧的蓝光和红光有两个吸收带9.影像地物反射光谱特性的因素：1太阳位置即太阳高度和方位角2传感器位置即观测角和方位角3不同的地理位置、太阳位置、地理景观、海拔高度大气透明度4地物本身性质的变异5时间的变化、季节的变化10.大气对电磁辐射传输作用大气对电磁辐射传输的作用过程的影响包括：散射、吸收、反射、扰动、折射和偏振，对遥感数据，主要是散射和吸收（1）大气吸收：将电磁波辐射能量转换成分子的热运动，使能量减少，主要吸收水蒸气、二氧化碳和臭氧电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口（2）大气散射：电磁波在传播过程中遇到微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长（蓝天）米氏散射：。
第5章遥感图像的辐射校正
b. 线性灰度变换
在两张影像的重叠部分各取出相对应的n个点，建立线性回归方程； 然后运用最小二乘法求线性方程系数。以其中一幅影像为标准，对另 一幅影像进行变换，从而达到灰度一致化。 特点：简单易行，n足够大时有一定的精度。存在位置配准误差。
三、因大气影响引起的辐射误差校正
消除因为大气散射引起的辐射误差的处理称为大 气校正。
3. 波段对比法
依据：大气散射的选择性，即对短波影响大，对长波影响小
a. 回归分析法 原理：在遥感图像上大山的阴影区或深大水体区域， 各个波段的反射为零。同时，大气散射主要影响短 波部分，波长较长的波段几乎不受影响，因此可用其 校正其它波段数据。
方法：在不受大气影响的波段和待校正的某一波段图 像中，选择最黑区域（通常为高山阴影区）中的一系 列目标，将每个目标的两个待比较的波段灰度值提取 出来进行回归分析，建立线性回归方程，也称为暗像 元法。
1.大气透射 透射是指电磁辐射与介质作用后，产生的次级辐射和
部分原入射辐射穿过该介质，到达另一种介质的现象和过 程。
一般用透射率表示透射能力。
根据透射率的定义，有：
E ex
E0
2.大气窗口 是指大气对电磁辐射吸收和散射都很小、而透
射率很高波段，即在传输过程中损耗小、能透过大 气的电磁波段。
遥感中使用的大气窗口：
设太阳辐射照度为E0，经过大气的路程为x,则穿过该大 气路程后的辐射照度为：
E E0ex
σ称为衰减系数或消光系数
散射系数 吸收系数
大气对电磁波 的影响主要是 散射和吸收。
二、大气吸收
大气中吸收太阳辐射的主要是水蒸汽、二氧化碳 和臭氧。
吸收能力随电磁波的波长而变化，是选择性的。
三、大气透射与大气窗口
遥感导论课后习题答案解析
第一章：1.遥感的基本概念是什么应用探测仪器，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。
2.遥感探测系统包括哪几个部分被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.3.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点①大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。
②时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。
因此，遥感大大提高了观测的时效性。
这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。
（比较多，大家理解性的删除自己不需要的）③数据的综合性和可比性遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。
由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。
同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。
与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。
④经济性遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。
⑤局限性遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合，特别是地面调查和验证。
第二章：6.大气的散射现象有几种类型根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云浮透雾能力而可见光不能。
①瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）.②米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）③无选择性散射（当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。
遥感导论课后习题答案解析
第一章：1.遥感的基本概念是什么？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。
2.遥感探测系统包括哪几个部分？被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.3.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？①大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。
②时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。
因此，遥感大大提高了观测的时效性。
这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。
（比较多，大家理解性的删除自己不需要的）③数据的综合性和可比性遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。
由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。
同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。
与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。
④经济性遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。
⑤局限性遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合，特别是地面调查和验证。
第二章：6.大气的散射现象有几种类型？根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云浮透雾能力而可见光不能。
①瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）.②米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）③无选择性散射（当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。
遥感物理5.2
dΩ Y Lg(x,y) G(x,y)
z
S X
假设发生散射前后，仅考 假设发生散射前后， 虑零次散射和吸收衰减， 虑零次散射和吸收衰减， 形成的交叉辐射为： 则Lg形成的交叉辐射为：
−( τ 0 − τ ) / µ g
S(0,0)点为被观测像元 S(0,0)点为被观测像元 G(x,y)点为背景像元 G(x,y)点为背景像元
12/12
总结
遥感器接收信号的分解：三部分 遥感器接收信号的分解： 5S模型及其各项的意义： 5S模型及其各项的意义： 模型及其各项的意义
ρs ρ(θs, θv , ϕs − ϕv ) = Tg(θs, θv )ρr + a + T(θs )T(θv ) 1 − S ρs
6S修正的概要性描述 6S修正的概要性描述
最原始的公式
ρs ρ(θs, θv , ϕs − ϕv ) = Tg(θs, θv )ρr + a + T(θs )T(θv ) 1 − S ρs
实际上是6S的前身 实际上是6S的前身——5S的算法。如前所述，6S 的前身——5S的算法 如前所述， 的算法。 对各项的计算进行了修正， 对各项的计算进行了修正，并根据特殊气体吸收 特点，对公式做了一些小的修改。 特点，对公式做了一些小的修改。 此外，6S算法及其后续研究还考虑了地表非朗伯 此外，6S算法及其后续研究还考虑了地表非朗伯 特性的影响，以及地表非均一影响。 特性的影响，以及地表非均一影响。前者使上式 最后一项的表达更加复杂， 最后一项的表达更加复杂，会根据需要分成若干 后者使算法必须考虑交叉辐射，6S给出的交 项；后者使算法必须考虑交叉辐射，6S给出的交 叉辐射估算相对较为简单。 叉辐射估算相对较为简单。
第五章 植被遥感(共113张PPT)
三、植被生态参数
植被指数是遥感领域中用来表征地表植被覆盖， 生长状况的一个简单、有效的度量参数。
随着遥感技术的发展，植被指数在环境、生态、 农业等领域有了广泛的应用。
随着人们对于全球变化研究的深入，以遥感信息 推算区域尺度乃至全球尺度的植被指数日益成为 令人关注的问题。
植被指数的概念
遥感图像上的植被信息，主要通过绿色植物叶子 和植被冠层的光谱特性及其差异、变化而反映的， 不同光谱通道所获得的植被信息可与植被的不同 要素或某种特征状态有各种不同的相关性，
灰色颗粒状图型，随比例尺进一步变小，表现为暗色调均匀 的细粒状影纹
（2）阔叶林（山杨、白桦）
其影像色调比针叶林浅，一般呈灰色或浅灰色颗粒状或粗 圆粒状图型，在秋季影片上，不同树种的树冠颜色有较 大差异，因而形成色调混杂的影像。
（3）针阔混交林
（4）灌丛
多呈密集的细粒状结构，色调浅灰，因其覆盖度比 森林低，又有植株阴影，故多呈均匀的浅色或灰 色色调。
正常针叶林为红到品红，枯萎为暗红色，即将枯死时为 青色。
故可根据植被光谱、季相、生态环境、冠层形态 进行植被类型识别。
1. 根据植被光谱划分
不同植物由于叶子的组 织结构和所含色素的不 同，具有不同的光谱特 征。
在近红外光区，草本植 物的反射高于阔叶树， 阔叶树高于针叶树
2. 根据植物的物候差异来区分植物
植被指数的类型
所有植被象素均分布在基线上NIR一侧 利用数据反演综合气候环境因子 植被覆盖度(FVC)：年最大植被覆盖度 归一化植被指数（NDVI） 中红外谱段受叶细胞内水分含量的控制 式中，NDVI、NDVImax、NDVImed、NDVImin分别为平滑化后每周（7天）的NDVI以及它的多年最大值/中值/最小值（以象元为计算单元） 所有植被象素均分布在基线上NIR一侧 植被具有典型的波谱特征，将其余其它典型地物，如人工建筑、裸土、水域等区分容易，但对植被类型划分却有一定难度。 因此，最好运用经大气纠正的数据，或将两波段的灰度值（DN）转换成反射率（ ）后再计算 RVI，以消除大气对两波段不同非线性衰减的影响。 1、与叶面积指数的关系 5时，有5%的入射光可到达土壤表面。 正因为它减弱和消除了大气、土壤的干扰，所以被广泛应用于作物估产。 0表示岩石或裸土等，NIR和R近似相等； TSAVI使土壤背景值有关参数（a，b）直接参与指数运算 因此，可用一个指定变量——日期（j），作为表示气候季节的变量，则上式可简化为： 在近红外波段（700nm）受病害的植被反射率比健康作物的反射率大。 显然，叶面积指数LAI与植被覆盖度均是生物量的重要指标，它们都与植被指数相关。 单张叶片的反射、吸收和透射特性 根据可见光红波段（R）和近红外波段（NIR）对绿色植物的光谱响应的不同，且具有倒转关系。 等）对作物生长的全过程进行动态观测。
第五章 海洋水色遥感 海洋遥感
5.2 海洋水色遥感机理
※.大气校正前后的辐射度对水色要素的指示不同
TOA BOA
2018/10/14
5.2 海洋水色遥感机理
2.具体的模型描述
- 水气辐射传输模型
Lt
传感器
太阳
a. 简化模型
Lt ? rLsta ? Lwta ? Lpath
b. a 模型细化 Lt ? Lwts ? rLstd ? Lr ? La
c. 考虑多次散射和白浪引起的散射
rLs ? Lsr
Lt ? Lwts ? rLstd ? Lr ? La
? Lwcts ? Lru
Lw ? (ti / nw2 )Lu Lu
La Lpath
Lr
ta,td ,ts
Lwc Ls
水中物质
ti , r, nw
海表
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※.利用水气辐射传输模型反演的主要过程
??
以SeaWIFS （SeaStar ）对一类水体探测为例，
设置了大气校正通道 7（765nm ） 和8（865nm ）。这二
个波段的离水辐射度近似为 0。
第8波段气溶胶散射
计算n值
其它波段气溶胶散射
（3）水色要素反演-(生物光学算法、经验公式法）
生物-光学算法已经扩展到了水中其它组分及海水光学性质的研究。
?CZCS（Nimbus-7 ） ?SeaWifs （SeaStar ） ?MODIS（Terra-Aqua ） ? COCTS（HY-1A 、HY-1B ）
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5.1 概述
1.海洋水色遥感传感器
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5.1 概述
1.海洋水色遥感传感器
波段 设置
遥感概论知识点
遥感概论知识点(总8页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-遥感概论—刘朝顺第一章绪论一、遥感的概念1.广义：：泛指各种非接触的、远距离的探测技术，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。
2.狭义：：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。
二、什么是传感器1.地物空间信息主要由搭载在遥感平台上的传感器来获取。
2.传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
3.分类：摄影类型的传感器；扫描成像类型的传感器；雷达成像类型的传感器；非图像类型的传感器。
4.构造：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。
具体的无器件如感光胶片、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、XY彩色喷笔记录仪等等。
三、遥感的特点1空间特性：视域范围大，具有宏观特性。
2.光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围。
3.时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。
4.大面积的同步观测。
5.时效性 - 动态、快速获取监测范围数据。
6.数据的综合性和可比性。
7.经济性－应用领域多，经济效益高。
8.局限性。
四、遥感的发展历史1.无记录的地面遥感阶段2.有记录的地面遥感阶段（萌芽阶段）3.航空遥感阶段4.航天遥感阶段第二章电磁辐射与地物光谱特征（理解PPT）一、电磁波谱1.电磁波谱：按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列形成的一个连续谱带称为电磁波谱。
遥感概论复习重点
遥感概论复习重点第⼀章⼀、遥感：⼀种远离⽬标，不与探测⽬标相接触，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进⾏提取、判定、加⼯处理及应⽤分析的综合性技术⼆、遥感技术系统是⼀个地⾯到空中，乃⾄空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应⽤的完整技术体系三、遥感技术系统的组成信息源；信息的获取；传感器；遥感平台；信息的记录和传输四、遥感的分类①按遥感平台分类：航天、航空、地⾯遥感②按传感器探测波段分类：紫外遥感(0.05-0.38µm)可见光遥感(0.38-0.76µm)红外遥感(0.76-1000µm)微波遥感(1mm-1m)③按传感器的⼯作原理分：主动遥感，被动遥感④按数据获取⽅式：成像遥感；⾮成像遥感五、遥感的特点宏观性;动态性;技术⼿段多，信息海量六、当前遥感发展的主要特点和趋势⾼分遥感发展迅速，多种传感器并存：⾼空间分辨率、⾼光谱分辨率、⾼时间分辨遥感从定性到定量分析：遥感从“定性”向“定量”转变，定量遥感成为遥感应⽤的发展热点遥感信息提取逐步⾃动化：建⽴适⽤于遥感图像⾃动解释的专家系统，逐步实现遥感图像专题信息提取⾃动化遥感商业化第⼆章⼀、电磁波的性质波动性：①是横波②在真空以光速传播③满⾜C=λ*?粒⼦性：光电效应波粒⼆象性：E= h*?；P=h/λ波粒⼆象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒⼦性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。
⼆、电磁波与物体相互作⽤过程中，会出现三种情况：反射、吸收、透射，遵守能量守恒定律（如果是不透明的物体,物体的反射率⼤，发射率就⼩）四、电磁辐射定义①反射：电磁辐射与物体作⽤后产⽣的次级波返回原来的介质，这种现象称反射。
该次级波便称之为反射波（辐射）。
反射率：物体的反射辐射通量与⼊射辐射通量之⽐。
②透射：电磁辐射与介质作⽤后，穿过该介质到达另⼀种介质的现象或过程。
透射率：透射能量与⼊射总能量之⽐。
《遥感原理与应用》习题答案
《遥感原理与应用》习题答案遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1 遥感：在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。
2遥感技术：遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。
3电磁波：电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4电磁波谱：把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱5绝对黑体：能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体：在各种波长处的发射率相等的实际物体。
7绝对温度：热力学温度，又叫热力学温标，符号T，单位K（开尔文，简称开）8色温：在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时，常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。
9大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段称。
10发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
11光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
12波粒二象性：电磁波具有波动性和粒子性。
13光谱反射特性曲线：反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。
问答题1黑体辐射遵循哪些规律？（1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。
(2 绝对黑体表面上，单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3 黑体的绝对温度升高时，它的辐射峰值向短波方向移动。
(4 好的辐射体一定是好的吸收体。
(5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。
2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所用的电磁波段主要有哪些？a. 包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等b. 微波、红外波、可见光3 物体的辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值波长是多少？（1 与光谱反射率，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光谱透射率，光度计视场角，光度计有效接受面积。
第五章：大气中的热红外辐射传输
地球制图 云覆盖
地球 大气观测
3
主要的航空成像红外光谱仪
传 感 器 国 别 波段数 波段范围 () 8.5-12.0 8-12 3.53-3.94 10.5-12.5 3.0-5.0 8.7-12.7 3.0-5.0 8.0-12.0 8.0-12.5 工作期间 视 场 (度) 92 65或104 80 64-78 瞬时视 场mrad 2.1×3.1 2或5.0 1.2×1.2 3.3,2.5或 5.0 3 3.3,2.5或 5.0 1.2×11 2.5 用 途
·与海面温度相比，陆面温度由于地表的 复杂性面临更多的困难。
遥感反演大气水汽、温度廓线
大气热红外辐射的性质
大气的长波辐射性质很复杂，不仅与吸收物质(水汽，CO2与O2)分布 有关，而且与大气温度、压力有关。水汽（ H2O）在 6.3微米有一个较 强的吸收带，二氧化碳(CO2)分别在4.3微米和15微米有较强的吸收带， O3 在9.6微米处一个窄的吸收带，所以能称之为窗区的只有 3.5—4.0微 米，8—9.5微米和10.5—12.5微米三个波段。
AIRS大气红外探测仪 ASTER高级空间热辐射 热反射探测器 ATSR纵向扫描辐射仪
EOS(美国) EOS (美国) ERS-1 (欧空局)
2300;6 14 2 (MWR) 5
AVHRR甚高分辨率 NOAA-11 (美 辐射仪 国) EOS CERES云和地球 辐射能系统 (美国) EOS HiRDLA高分辨率临界动 态分辨仪 (美国) ADEOSII GLI全球成像仪 (日本)
热外遥感应用
地球表面热量平衡示意图
射入太阳辐射
100
行星反照率
31
红外热辐射
69
云 和 大 气 反 射 大气吸收 （云）
遥感第五章 散射和吸收
第五章 散射和吸收(Scatter and Absorption )§5.1 复折射率和衰减（Complex Index of Refraction and Attenuation ）复折射率（Complex Index of Refraction ）定义如下"n 'n i n -= (5-1)它的实部n ’是折射率，它表明电磁波在两介质的界面处传播速度和方向的变化。
在海-气界面，反映这种变化的斯奈尔（Snell ）折射定律是vc sin sin 'n 21=θθ= (5-2) 式中n ’是电磁波从空气向海水传播时在海水的折射率，θ1 是入射角，θ2 是折射角，c 和 v 分别是电磁波在空气和海水中传播的相速度。
图 5-1： 折射和反射使用折射仪可测得在可见光范围介质的折射率n ’。
如果已知海水的温度和盐度，则可使用 r εn = (5-3)计算在微波波段的复折射率n = n ’+ i n ”；在微波波段里，相对电容率εr 可从德拜方程获得。
复折射率的虚部系数表示电磁波在介质中传播的衰减程度。
把（5-1）和（5-2）代入(4-2), 可得到)v z t (z c "n 0x )z c 'n t (z c "n 0x )z c "n 'n t (i 0x x e e E e e E e E )z ,(E -ωω--ωω---ω===ωi i i (5-4)我们知道，辐照度E( f ) 通过单位面积的辐射通量，辐射通量是单位时间里通过一个面积的能量，能量与电场强度E X (ω,z )的平方成比例，所以2x )z ,(E ~)f (E ω 2)v z t (i z c "n 220x z 0e e E ~e )f (E -ωω--a k (5-5)式中，k a 是衰减系数（也称为体消光系数），它表示电磁波辐射在传播过程中衰减的快慢程度，E 0 是辐照度在传播过程开始点（z = 0）的振幅，E x0 是电场在传播过程开始点（z = 0）的振幅。
遥感大气校正参数计算
遥感大气校正参数计算全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：遥感大气校正参数计算是遥感影像处理中的重要环节之一，它能够有效地消除大气因素对遥感数据的影响，提高遥感数据的精度和可靠性。
本文将结合实际案例，介绍遥感大气校正参数计算的基本原理、常用方法和具体步骤，从而帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、遥感大气校正参数计算的基本原理遥感大气校正参数计算的基本原理是利用大气模型对遥感影像中的大气痕迹进行模拟和校正，以减少大气因素对地物光谱反射率的影响，提高遥感数据的质量和可靠性。
在进行遥感大气校正参数计算时，通常需要考虑以下几个方面的因素：1.大气光学厚度：大气中的水汽、气溶胶等物质会对遥感数据的光谱特征产生影响，因此需通过大气光学模型计算并校正大气光学厚度，消除其影响。
2.大气散射和吸收：大气中的散射和吸收现象会导致遥感数据的光谱反射率发生变化，影响数据的准确性和可靠性，因此需要进行相应的校正处理。
3.大气日常波动：大气状态会随着时间而变化，导致遥感数据的稳定性受到影响，因此需要考虑并消除大气日常波动对数据的影响。
针对以上提到的遥感大气校正参数计算的基本原理，目前主要采用以下几种方法进行处理：1. 无参数方法：通过遥感影像的光谱信息，结合大气模型和地球表面特征，对遥感数据进行校正，消除大气因素的影响。
这种方法简单易行，但精度较低。
2. 半参数方法：结合外部大气气象数据和实地观测数据，对遥感数据进行校正，提高校正的准确性和可靠性。
这种方法能够更准确地模拟和校正大气因素的影响。
在进行遥感大气校正参数计算时，通常需要按照以下步骤进行操作：1.获取遥感影像数据：首先需要获取待处理的遥感影像数据，包括多光谱、高光谱等不同类型的数据。
2.提取大气校正区域：根据实际需求，选择待处理的遥感影像中的大气校正区域，通常选择地表特征明显、大气痕迹明显的区域进行处理。
3.获取大气参数：根据所选取的大气校正区域，获取所需的大气参数数据，包括大气光学厚度、大气散射和吸收等参数。
光的吸收、散射和色散
光通过物质，其传播情况发生变化，有两个方面：一、光强随光深入物质而减弱：光能或被物质吸收，或向各个方向散射所造成。
二、物质中光的传速度小于真空中的，且随频率变化，光的色散。
这都是光与物质相互作用引起的，实质上是光和原子中的电子相互作用引起的。
§1 电偶极辐射对反射、折射现象的解释一、电偶极子模型（理想模型）用一组简谐振子来代替实际物质的分子，每一振子可认为是一个电偶极子，由两个电量相等，符号相反的带电粒子组成，电偶极子之间有准弹性力作用，能作简谐振动。
两种振子：原子内部电荷的运动（电子振子）：核假定不参加运动，准弹力的中心 分子或原子电荷的振动和整个分子的转动（分子振子）： 质量较大的一个粒子可认为不参加运动 经典解释模型:P电偶极子，向外辐射电磁波t A Z eZ P cos :Z 离开原点的距离电动力学证明，电偶极子辐射电磁波矢 )(cos sin 4220c R t R e eA EcEH 0R ：观察点与偶极子的距离201E cEH H E S 22242202sin 321CR A e E c I S o由上面式子，光在半径为R 的球面上各点的位相相等（球面波）落后原点CR 。
但振幅则随 角度，即波的强度I （能流密度）在同一波面上。
分布不均匀，见图I ,2最大（赤道面上）在两极即偶极子轴线方向上0 ,0 I Q 。
二、电偶极辐射对反射和折射现象的初步解释原子、分子：cm 810 光波长：cm 510在固或液物中，可认为在一个光波长范围，分子的排列非常有规律，非常密集，或可以认为是连续的。
总说明：光通过物质，各分子将依次按入射光到达该分子时的位相作受迫振动，在一分了的不同部分，入射光的位相差忽略不计。
各分子受迫振动，依次发出电磁波，所有这些次波保持一定位相关系（同惠一原理中次波）说明1：各向同性均匀物质中的直线传播所有分子振子在各方向有相同的图有频率，分子受迫振动发出次级电磁波将与入射光波迭加，从而改变合成波位相，改变了它的传播速度（位相速度）说明2：反射与折射电射与折射是由于两种介质界面上分子性质的不连续性所引起，用同样模型可解释。
遥感-5
阴影 ：热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间辐射差异造成的， 可分为冷阴影和暖阴影两种。 根据热红外影像解译标志,可以识别不同的地物： 水体与道路：在白天热红外像片上，由于水体具有良好的传热性， 一般呈暗色调。相比之下，道路在影像上呈浅灰色至白色，主要是 因为道路在白天接受了大量太阳热能，又很快转换为热辐射的缘故。 午夜以后获取的热红外像片，河流、湖泊等水体在影像上呈浅灰色 至灰白色，而道路呈现暗黑色调，这因为水体热容量大，散热慢， 而道路在午夜散热快。 树林与草地：白天的热红外像片上，树林呈暗灰至灰黑色。因为在 白天，树叶表面存在水汽蒸腾，降低了树叶表面温度，使树叶的温 度比裸露地面的温度低。夜晚，树木在热红外影像上多呈浅灰色调， 有时呈灰白色，这是因为树林覆盖下的地面热辐射使树冠增温。草 地在夜晚热红外像片上呈黑色调。
3.影像解译标志及地物影像特征 色调：雷达回波强度在微波影像上的表现。强回波在影像正片呈现 白色色调，弱回波信号在影像正片上呈现为灰暗色调。 单波段微波影像上色调由黑白和深浅不同的灰度组成。描述雷 达影像色调程度的术语是白色、灰色、暗黑色和黑色，分别与雷达 回波的强、中、弱和无四种程度相对应。 阴影：是微波影像上出现的无回波区，它是由于雷达和目标地物之 间存在障碍物阻挡了雷达波的传播所造成的。地形起伏是造成微波 影像上出现阴影的重要原因之一。
位置：指目标地物在空间分布的地点。
2）间接解译标志 指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征， 借助它可以推断与某地物属性相关的其他现象。 目标地物与其相关指示特征 地物及与环境的关系 目标地物与成像时间的关系 3.遥感摄影像片的判读方法 (1) 可见光黑白像片和黑白红外像片解译 在这两种像片上，地物的形状和色调是识别地物的主要标志。 可见光黑白像片识别与解译规律是：可见光范围内反射率高的 地物，在航空像片上呈现淡白色调，反射率低的呈暗灰色调。
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第五章 散射和吸收(Scatter and Absorption )§5.1 复折射率和衰减（Complex Index of Refraction and Attenuation ）复折射率（Complex Index of Refraction ）定义如下"n 'n i n -= (5-1)它的实部n ’是折射率，它表明电磁波在两介质的界面处传播速度和方向的变化。
在海-气界面，反映这种变化的斯奈尔（Snell ）折射定律是vc sin sin 'n 21=θθ= (5-2) 式中n ’是电磁波从空气向海水传播时在海水的折射率，θ1 是入射角，θ2 是折射角，c 和 v 分别是电磁波在空气和海水中传播的相速度。
图 5-1： 折射和反射使用折射仪可测得在可见光范围介质的折射率n ’。
如果已知海水的温度和盐度，则可使用 r εn = (5-3)计算在微波波段的复折射率n = n ’+ i n ”；在微波波段里，相对电容率εr 可从德拜方程获得。
复折射率的虚部系数表示电磁波在介质中传播的衰减程度。
把（5-1）和（5-2）代入(4-2), 可得到)v z t (z c "n 0x )z c 'n t (z c "n 0x )z c "n 'n t (i 0x x e e E e e E e E )z ,(E -ωω--ωω---ω===ωi i i (5-4)我们知道，辐照度E( f ) 通过单位面积的辐射通量，辐射通量是单位时间里通过一个面积的能量，能量与电场强度E X (ω,z )的平方成比例，所以2x )z ,(E ~)f (E ω 2)v z t (i z c "n 220x z 0e e E ~e )f (E -ωω--a k (5-5)式中，k a 是衰减系数（也称为体消光系数），它表示电磁波辐射在传播过程中衰减的快慢程度，E 0 是辐照度在传播过程开始点（z = 0）的振幅，E x0 是电场在传播过程开始点（z = 0）的振幅。
对比式 (5-5)的两侧,可得到z c "n 2z k e ea ω⋅--= (5-6)因而 c"n 2k a ω= (5-7) 上式表明了衰减系数 k a 与复折射率的虚部系数n ”的关系，这个公式直接地揭示了n ”的物理意义。
§5.2 衰减系数和光学厚度（Attenuation Coefficient & Optical Thickness ）衰减系数(Attenuation Coefficient)又称为体消光系数，单位是[m -1])。
衰减系数k a 可由透射定律（Transmittance Law ）计算dz)z (dE )(E 1k a ，）（λλ-=λ (5-8) 式中E (λ,z )是辐照度，可由水下辐照度测量仪测量。
衰减系数k a 也可从另一种形式的透射定律获得： dz)z ,(dL )(L 1k a λλ-=λ）（ (5-9) 式中L (λ,z )是辐射度。
在实验室中，海水的衰减系数可用分光光度计（spectrophotometer ）间接测得。
在海上调查中，海水的衰减系数可用水下辐照度测量仪间接测得。
严格地讲，使用水下辐照度测量仪首先测得的在z 和z+dz 两处的辐照度，然后由(5-8)计算出的是漫衰减系数，因为它包括多次散射的增益；使用分光光度计首先测得的在z 和z+dz 两处的辐射度，然后由(5-9)计算出的是光束衰减系数，因为它不包括多次散射的增益。
衰减系数是固有光学量，它的值是由介质内部的组成成分的物理吸收特性、几何散射特性以及组成成分的浓度决定的，与外部光源（或电磁波源）本身的强度无关，但是与外部光源的强度在空间变化的梯度有关。
辐照度和辐射度是表观光学量，它们的初始值依赖于外部光源强度，它们在空间的分布取决于外部光源强度和介质内部衰减率这两个方面。
吸收和散射都引起衰减，所以衰减系数（attenuation coefficient ）k a 是吸收系数（absorptioncoefficient ）k ab 和散射系数（scattering coefficient ）k sc 的总和sc ab a k k k += (5-10)等式(5-7) 和 (5-8)是朗伯-比尔（Lamber-Beer ）定律的微分形式；而⎰=21z z a a dz k τ (5-11)被称为从位置z 1 到 z 2的光学厚度(Optical Thickness ：Optical thickness is a measure of how muchsolar radiation is not allowed to travel through a column of atmosphere or ocean ), 也被称为光学深度（Optical Depth ）或不透明度 (Opacity)，式中k a , k ab 和 k sc 的单位是[m -1], τa 没有量纲, z 1 和 z 2是介质中电磁波路径的边界。
对（5-8）和（5-9）求积分，并使用（5-11）可得到]exp[)z ,(E )z ,(E a 0τ-λ=λ (5-12)和]exp[)z ,(L )z ,(L a 0τ-λ=λ (5-13)以上两个公式是朗伯-比尔（Lamber-Beer ）定律的积分形式。
当只考虑吸收引起的衰减时，式中τ a 应改为τab 。
图 5-2 显示了MODIS/Terra 遥感探测的2001年4月云层的月平均光学厚度的全球分布。
该图为我们显示了云层光学厚度的全球分布，直观地表现了它可能发挥的在全球气候系统的作用。
图 5-2： MODIS/Terra 遥感探测的2002年4月云层的平均光学厚度的全球分布(引自/gallery/index.php#，Image courtesy MODIS Atmosphere Group, NASA GSFC )穿透深度与光学厚度相反的概念，光学厚度越厚，穿透深度越小。
我们将(5-6)代入(5-5), 可获得另一种电场的表达形式)z c 'n t (i z 2k 0x x e e E )z ,(E a -ω⋅-=ω (5-14)如果在z=d 处的电场强度E X （ω,d ）衰减为初始值E X （ω,0）的1/e ，那么我们定义从z=0 到 z=d的距离为穿透深度(或译皮层深度，Skin Depth)。
电场强度衰减为初始值的1/e ，这意味着辐射度衰减为初始值的（1/e ）2，这里e 是自然数，e ≈2.71828。
又考虑（5-7），我们有"fn 2c "n c k 2d a π=ω== (5-15) 式中d 是穿透深度。
如果使用某种仪器测得了海水对于可见光和红外光的衰减系数或穿透深度，那么我们可使用公式（5-15）来计算海水对于可见光和红外光的复折射率的虚部系数。
对于400nm 的蓝光，纯净海水的穿透深度是约75m ；对于700nm 的红光，纯净海水的穿透深度是约3m ；对于频率为5GHz 的C 波段微波，纯净海水的穿透深度是0.5cm 。
对10GHz 的X 波段微波，海水在20˚C 时的介电常数大约是：（请核对计算结果）i ε3752r -=，i εi n 66.310.7"n 'n r -==-= (5-16)由 n ”=3.66, 可得mm 3.1d ≅ ， 1a )mm (154.0k -≅。
这就是说，频率为10GHz 的微波在进入海水1.3mm 时，辐射度就已衰减到初始值的（1/e ）2≈0.135。
因此，对于这个频率来说海水基本不透明，并且可以说对于这个频率来说海水是理想导体。
§5.3 衰减和粒子（Attenuation and Particles ）公式（5-8）和（5-9）已经显示了：虽然衰减系数(Attenuation Coefficient) k a 是固有光学量，但是我们可依据透射定律发现它与某些表观光学量例如辐射度的联系，并通过这种联系获得对衰减系数的估计。
在本节我们将发现，从微观角度认识衰减系数具有同样重要的意义。
米氏散射和瑞利散射理论就是从微观角度对电磁波衰减的理论模型研究。
考虑介质内部的每一个粒子对电磁波衰减的贡献，我们可以合理地推断⎰∞σ=0a a dA )A ()A (D k (5-17)式中A 是粒子的半径（particle radius ，单位是[μm]），尺度为A 的单个粒子造成的衰减由σa (A)（单位是[m 2]）表示。
D(A)是粒子的密度分布函数（density distribution of particles ，单位[m -3·μm -1]）,它表明了单位体积的粒子数（number of particles per unit volume ）和粒子尺度（size of particles ）的关系。
因此有⎰⎰∞∞==00dA )A (D dN N (5-18)式中N 是介质内部单位体积中的总粒子数 (total number of particles per unit volume of the medium, 单位是[m -3] )， dN 是单位体积中尺度在A 和A+dA 之间的粒子数(number of particles per unit volumewithin a size range from A to A+dA ，单位是[m -3] )。
请注意到，粒子的密度分布函数D(A)没有被标准化，它是有量纲的函数。
对于较大的雾、云、雨的粒子，常用的密度分布函数如下)A exp(A )A (D γ-α=β (5-19)式中参数的典型值已被列入表5-1中。
表5-1：粒子尺度分布参数(Drop-size Distribution Parameters)在公式(5-17)中，σa (A) 被称为单粒子衰减截面(attenuation cross section of single particle with sizeof A)，它的定义如下)A (ΦΦ)A (2a a π=σ (5-20)式中Φ是入射到单个粒子上的辐射通量(radiant flux), Φa 是粒子衰减的辐射通量, πA 2是横截面积。
请注意，粒子半径A 在式(3-2)中的单位是[μm]，而在式(3-5)中的单位是[m]。
单粒子总衰减截面(attenuation cross-section) σa 由两部分组成ab sc a σ+σ=σ (5-21)式中σsc 是散射衰减截面(scattering cross-section)，σab 是吸收衰减截面(absorption cross section)。