遥感导论

第一章绪论

一、遥感的概念：

广义的遥感是指一切无接触的远距离探测，包括电磁场|、力场、机械波等的探测。

狭义的遥感是指应用探测仪器，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。

二、遥感系统：

（一）遥感系统的五大部分：1. 被测目标的信息特征

2. 信息的获取

3. 信息的传输与记录

4. 信息的处理

5. 信息的应用

（二）遥感平台：装载传感器的工具。

三．遥感的类型：

（一）按遥感平台划分：

1. 地面遥感（例车载，船载，手提，固定或活动高架平台等）

2. 航空遥感（例飞机，气球等）

3. 航天遥感（例人造地球卫星，航天飞机，空间站，火箭等）

4. 航宇遥感（例星际飞船等）

（二）按传感器的探测波段划分：

1. 紫外遥感：探测波段在0.05~0.38微米之间

2. 可见光遥感：探测波段在0.38~0.76微米之间

3. 红外遥感：探测波段在0.76~1000微米之间

4. 微波遥感：探测波段在1 mm~10mm之间

5. 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

成若干窄波段来探测目标

（三）按工作方式划分：

1. 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

2 .被动遥感：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

3. 成像遥感：传感器接收的的目标电磁辐射信号可转化成（数字或

模拟）图像

4. 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。

四．遥感的特点：1. 大面积的同步观测

2. 时效性强

3. 数据的综合性和可比性好

4. 较高的经济和社会效益

5. 一定的局限性

第二章电磁辐射与地物光谱特征

一、电磁波谱与电磁辐射

（一）电磁波：当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播。

（二）电磁波谱：按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。

（三）电磁波的性质：1.是横波 2.在真空中以光速传播

3.满足：

4.电磁波具有波粒二象性

（四）电磁辐射的度量：

辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位 J

辐射通量（）：单位时间内通过某一面积的辐射能量

辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量

辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量

辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量

辐射亮度（ L）：辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内

的辐射通量

（五）黑体辐射：

1.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，这个

物体是绝绝对黑体。

2.黑体辐射规律：1）斯忒藩--玻尔兹曼定律：

2）维恩位移定律：

3. 基尔霍夫定律：

二.太阳辐射及大气对辐射的影响

（一）太阳常数：是指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量。

（二）大气散射：1. 瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生

的散射。（瑞利散射对可见光的影响很大）

例如：无云的晴空呈蓝色，这是因为蓝光的波长短，散射强度较大， 因此蓝光向四面八方散射，是整个天空呈蓝色。

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得多时发生的散射。 例如：云、雾粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波段，

云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个 波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。

（三）大气窗口及透射分析

大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射，吸收或散射的，透

过率较高的波段称为大气窗口。

大气窗口的光谱段主要有：

1. 0.3~1.3微米，即紫外，可见光，近红外波段。

2. 1.5~1.8微米和2.0~

3.5微米，即近，中红外波段。

3. 3.5~5.5微米，即中红外波段。

4. 8~14微米，即远红外波段。

5. 0.8~2.5微米，即微波波段。 三、地球的辐射与地物波谱

（一）太阳辐射与地表的相互作用

1. 太阳辐射近似于温度为6000K 的黑体辐射，最大辐射对应波长为

为0.48μm 。 2. 地球辐射近似于温度为300K 的黑体辐射,最大辐射对应波长为

9.66 μm 。 3. 地球辐射的分段特性：

（二）地表自身热辐射：

（三）地物反射波谱特征

1. 概述

M M ε=),(),(),(0T M T T M λλελ∙=

1）到达地表面的太阳辐射能量=反射能量+吸收能量+透射能量

2）黑色物体对太阳光的吸收能力较强

3）绝大多数物体对可见光不具备透射能力

4）水体对0.45-0.56μm的蓝绿光波段有较强的透射能力：一般水体10-20m；混浊水体1-2m；清澈水体100m

2. 反射率与反射波谱

1）反射率：物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比。

反射率取决于物体本身的性质（表面状况）、电磁波的波长、入射角度等

2）反射类型：

镜面反射：入射波和反射波在同一平面内，入射角与反射角相等，这种反射叫做镜面反射。（平静的水面）

漫反射：整个表面都均匀地反射入射光称为漫反射。漫反射的反射面称为朗伯面。当入射照度一定时，从任何角度观察反射

面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面。

实际物体反射：

1）多数实际物体的反射处于镜面反射与漫反射中间，即属于方向反射。它在各个方向都有反射，但其反射亮度不

是常数，而在某一个方向上的反射比其它方向强。

2）实际物体表面在有入射波时，各个方向都有反射能量，但大小不同。

3）入射辐照度相同时，反射辐射亮度的大小即与入射方位角和天顶角有关，也与反射方向的方位角与天顶角有关。

4）从空间对地面观察时，对于平坦地区，并且物体均匀分布，可以看成漫反射；对于地形起伏和地面结构复杂的地区，

为方向反射。

3. 地物反射波谱曲线：

1）反射波谱：地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。

2）反射波谱曲线：以二维直角坐标系表示反射波谱的曲线，横坐标

表示波长，纵坐标表示反射率。

3）不同地物的反射曲线不同以外，同种地物在不同情况下其反射波谱曲线也是不同。

4. 植被的反射波谱曲线：

1）共性：可见光波段形成绿反射峰（0.55μm）及其两侧的蓝（0.45