遥感概论重点

讲稿

2009 ~ 2010 学年第一学期

第一章遥感概述

§1.1遥感概念

1．遥感（remote sensing）的定义：

在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备，接收、记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工处理及分析与解译，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。

2．光谱特性（spectral characteristics）：

地球上每一物质作为其固有的性质都会反射、吸收、透射及辐射电磁波，物体的这种对电磁波固有的波长特性叫做光谱特性。

§1.2遥感技术系统

遥感技术系统：是一个从地面到空中，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。

一、遥感过程：是指遥感信息的获取、传输、处理及其判读分析和应用的全过程。

二、传感器及遥感平台

1.传感器（remote sensor）：接收从目标中反射或辐射来的电磁波的装置。如：照相机，扫描仪

等。

2.遥感平台（remote platform）：指搭载传感器的载体。如：地面三角架、遥感车、气球、航空

飞机、航天飞机、人造地球卫星等。

三、遥感探测的特点

1．宏观观测，大范围获取数据资料

2．动态监测，快速更新监控范围数据

3．技术手段多样，可获取海量信息

4．应用领域广泛，经济效益高

四、遥感分类

1、按遥感平台分

地面遥感：传感器设置在地面平台上

航空遥感：传感器设置在航空器上

航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上

航宇遥感：传感器设置在星际飞船上

2、按传感器的探测波段分

紫外遥感：探测波段0.05~0.38μm

可见光遥感：探测波段0.38~0.76μm

红外遥感：探测波段0.76~1000μm

微波遥感：探测波段1㎜~10m

多波段遥感：在可见光波段和红外波段的范围内，在分成若干窄波段来探测

3、按传感器的工作原理分

主动遥感：探测器主动发射一定电磁波能量

被动遥感：探测器不向目标发射电磁波

4、按遥感资料的获取方式分

成像遥感：目标电磁辐射信号能转换成图象

非成像遥感：目标电磁辐射信号不能形成图象

5、按波段宽度及波谱的连续性分

高光谱遥感（hyperspectral remote sensing ）：是利用很多狭窄的电磁波波段（波段宽度通常小于10nm）产生光谱类型的图像数据。

常规遥感（宽波段遥感）：波段宽度一般大于100nm，且波段在波谱上不连续。

6、按遥感的应用领域分

从大的研究领域可分为：外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感。

从具体应用领域可分为：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感。

§1.3遥感技术的简史与发展（了解，不考）

美国海军研究局的Evelyn L Pruitt（艾佛林·普鲁伊特）于1960年首次提出“Remote Sensing”一词，1962年在美国密歇根大学召开的第一次国际环境遥感讨论会上，这一名词被正式通过，普遍采用至今，从此标志着遥感这门新学科的形成。

一、遥感发展的三个阶段：

–萌芽阶段（常规航空遥感阶段）

–航空遥感阶段

–航天遥感阶段

二、我国遥感发展概况

三、当前遥感发展主要特点与展望

1.多国发射卫星的局面已经形成

2.高分辨率小型商业卫星发展迅速

3.雷达卫星遥感日益受到青睐

➢星载主动式遥感的发展，是探测手段更趋多样化。

4.高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容。

➢高光光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像有可以测量目标物波谱特性的光学传感器。

5.遥感应用不断深化

6.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。

➢GIS的概念

➢遥感手段获得的丰富信息GIS的科学管理

➢遥感应用有赖于GIS提供多种信息源进行信息复合及其综合分析。

➢因此，GIS是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感发展的一个新动向。

§1.4、遥感在地理学中的作用和意义（了解）

一、遥感已成为地理研究的重要信息源

1.地理学研究的传统方法：地图及其特点

2.遥感信息的准确性、客观性

3.遥感信息的实时性与及时性

4.遥感信息的周期性：动态研究

5.遥感信息的多样性：多波段信息；图像信息与数字化信息；二维平面信息与三维空间信息；

从而使获得的信息形成多层次、多方式、多侧面全方位，拓宽了地理学研究的深度和广度。

二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法

1.遥感方法改变了地理研究的工作模式

2.遥感方法为地理分析提供了基础，也为地理分析从定性到定量，从静态到动态创造了条件。

3.遥感与地理信息系统的结合，为地理研究提供了广阔的发展前景。

三、遥感的应用

1、遥感在资源调查方面的应用

2、遥感在环境监测评价等方面的应用

3、在区域分析及建设规划方面的应用

4、遥感在全球性宏观研究中的应用

5、遥感在其它方面的应用

第二章遥感电磁辐射基础

§2.1 概述、

一、电磁波与电磁波的传输特性

1、电磁波与电磁波谱

1)波：振动的传播称为波。

2)电磁波（电磁辐射）：电磁振源产生的电磁振荡在空间的传播。

3)电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依次排列制成

的图表称为电磁波谱。

4)电磁波的性质：波长与频率成反比；两者的乘积为光速；电磁波传播到气体、

固体、液体介质时，会发生反射、折射、透射、吸收等现象。

2、遥感技术使用的电磁波分类名称和波长（λ）范围：

名称波长范围

紫外线100 Å ----0.38 μｍ

可见光0.38 ---- 0.76 μｍ

近红外0．76 ---- 3.0 μｍ

中红外3．0 ---- 8.0 μｍ

热红外8．0 ----15.0 μｍ

远红外15 ---- 1000 μｍ

微波 1 ---- 1000 ｍｍ

无线电波> 1000 ｍｍ（1 ｍ）

二、电磁辐射与黑体辐射

1.辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外（发

出）辐射。

2.辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J（焦耳）。

3.辐射通量（Φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量,单位: W (瓦)。

4.辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。

5.辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/m2。

辐射通量密度、辐射亮度

6.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。

光谱吸收系数（吸收率）：α（λ，T）

光谱反射系数（反射率）：ρ（λ，T）

绝对黑体：α（λ，T）= 1 ；ρ（λ，T）= 0

7.黑体辐射规律：

（1）黑体的辐射（发射）能量---- 辐射出射度（M）是波长λ和温度T 的函数；某一波长下黑体的辐射出射度Mλ是指在某一单位波长间隔（λ~Δλ）的辐射出射度。在紫外、可见光和红外波段Mλ与λ5 成反比；在微波波段，Mλ与λ2成反比与T成正比。

（2）黑体的总辐射出射度M：黑体对所有波长的（发射）辐射能量的总和。在这种情况下M ~ M（T）。

即：M ∝T4

表明总辐射出射度M与温度T的关系是：随着温度的升高，M的值急剧增大；不同温度下的M值在波长—能量曲线图中，展现为一系列互不相交的曲线（族）。

（3）黑体辐射出射度Mλ的最大值所对应的波长λmax 与黑体自身温度T 的