遥感物理
《遥感原理与应用》习题答案解析
《遥感原理与应用》习题答案解析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）就是由同相震荡且互相横向的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向旋转轴电场与磁场形成的平面，有效率的传达能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类，从高频率至高频率，包含存有无线电波、微波、红外线、红外线、紫外光、4电磁波五音：把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排序，就构成了电磁波五音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，又叫做热力学温标，符号t，单位k（开尔文，缩写上开）8色温：在实际测量物体的光谱电磁辐射通量密度曲线时，常常用一个最吻合灰体电磁辐射曲线的黑体电磁辐射曲线做为参考这时的黑体电磁辐射温度就叫做色温。
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：物体的散射电磁辐射通量与入射光电磁辐射通量之比。
12波粒二象性：电磁波具备波动性和粒子性。
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黑体电磁辐射遵从哪些规律？（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，单位面积升空的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3黑体的绝对温度增高时，它的电磁辐射峰值向短波方向移动。
(4不好的辐射体一定就是不好的吸收体。
(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电磁波五音由哪些相同特性的电磁波段共同组成？遥感技术中所用的电磁波段主要存有哪些？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物体的电磁辐射通量密度与短萼有关？常温下黑体的电磁辐射峰值波长就是多少？（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。
遥感物理基础
P = h/λ
h : 普朗克常数，6.6260755×10－34 J s c : 光速； v : 频率
能量和动量是粒子属性，频率和波长是波动属性。可见光， 红外线；微波和无线电波；紫外线和X射线Y射线。
u n
电磁波的叠加原理
当两列波在同一空间传播时，空间 尚各点的振动为各列波单独振动的 合成。 任何复杂的电磁波都可以分解成许 多比较简单的电磁波； 比较简单的电磁波也可以合成为复 杂的电磁波。
α ( λ , T ) = M ( λ , T ) Mb ( λ , T )
ε =α
发射率等于吸收率。好的吸收体也是好的发 射体，如果不吸收某些波长的电磁波，也不 发射该波长的电磁波。
u n
3 大气对太阳辐射的衰减
3.1 太阳辐射源 3.3 大气分层 3.5 大气窗口
3.2 大气成分组成
3.4 大气对太阳辐射的衰减
θ： 太阳高度角
3.4.1 散射作用
太阳辐射通过大气层时，受到大气中气体分子的散射 和大气中固体、微粒、液体的散射。
u n
1 瑞利（Rayleigh） 散射
质点的直径 d << λ(电磁波波长)时，一般认为（d < λ/10）
γ (λ ) ∝
大气中的气体分子; 晴朗的天空为蓝色； 出现蓝色蒙 雾，紫外区不适于进行遥感
u n
1.2 电磁波谱（2）
传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同。 共性：传播速度相同
遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律 无线电波：电磁振荡
红外线、可见光、紫外线、X射线等由分子、原子、核 子的运动状态的改变或能级跃迁。 紫外线 （0.01－0.4微米），碳酸盐，油污
可见光 （0.4－0.76微米），人眼、单色、全色 红外线 （0.76－1000微米）
《遥感物理基础》PPT课件
精选PPT
16
3、黑体辐射定律
(1)普朗克热辐射定律
表示出了黑体辐射出射度与温度的关系以
及按波长分布的规律。
M(、 T)2h5c2ech/1kT1
P19
辐射出射度：辐射源物体表面
在单位时间内，从单位面积上
辐射出的辐射能量
精选PPT
17
黑体辐射的三个特性
A. 辐射出射度随波长连 续变化，每条曲线只 有一个最大值。
精选PPT
21
按照发射率与波长的关系，把地物分为：
➢ 黑体或绝对黑体：发射率为1，常数。 ➢ 灰体(grey body)：发射率小于1，常数 ➢ 选择性辐射体：反射率小于1，且随波长而变化。
精选PPT
22
2) 基尔霍夫定律： 3) 在一定温度下，地物单位面积上的辐射
通量W和吸收率之比，对于任何物体都是 一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐 射通量W黑。
W 0 02h 5c2ech/1kT1dT4
辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量
总辐射通量：各波段辐射通量之和或辐射通量的
积分值
精选PPT
19
(3)维恩位移定律 随着温度的升高，辐射最大值对应
的峰值波长向短波方向移动。
max •T b
b=2897±0.4m ·k
温度 300 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 波长 9.66 5.80 2.90 1.45 0.97 0.72 0.58 0.48 0.41
➢ 微波：1mm-1m。全天时、全天候遥感；有主动与被
动之分；具有穿透能力；发展潜力大。
精选PPT
8
三、电磁辐射源 1. 自然辐射源
遥感第三讲遥感的物理基础优秀课件
美国发现号航天飞机安全着陆 结束27年飞行生涯
2011-03-10 09:45:53 来源: 国际在线(北京)
美国发现号航天飞机安全着陆 结束27年飞行生涯
2011-03-10 09:45:53 来源: 国际在线(北京)
美国“发现”号航天飞机9日在佛罗里达州肯尼迪航天中心安 全着陆，在完成最后一次国际空间站之行的同时，也结束了近 27年的飞行生涯。其在太空累计停留时间长达365天，时速高 达2.8万千米，总飞行里程近2.3亿千米。
中红外（3.0—6.0微米），记录反射和发射的混合信息， 只能扫描，多用于岩性的识别。
热红外（6.0—15微米、15—1000微米），遥感常用8— 14微米的波长，通过扫描方式接收地面的热辐射信息，白 天黑夜都可以工作（全天时），主要用于监测热污染、城 市热岛效应、火山喷发、火灾地热等信息。
（ 5 ） 微 波 ， 1 毫 米 —1 米 ； 遥 感 常 用 0.8 厘 米—30厘米波长，通过扫描方式主动接收 地表发射或回波（后向散射）信息。 它可以全天时和全天候的工作，可以 穿透植被、冰雪、土壤、地下埋藏等物体， 也可显示微地貌类型以及洋面的粗糙度等。
也就是说，要研究地物的电磁波是如何发射 的，又是如何传输的，以及在传播过程中与物体作 用的种种现象。因而可以说电磁波理论是遥感的物 理基础，遥感技术得以实现的基础就是依据不同地 物所具有的不同电磁波辐射能力（大小）。
由于遥感物理基础涉及的面很广，本讲只介 绍遥感应用中主要的物理基础，如电磁波与电磁波 谱、电磁辐射的特征以及太阳辐射与大气效应以及 地物光谱特性等。
5、地物反射光谱的测量—
主要采用多通道的地物光谱仪进行测量。 根据所测数据绘制地物反射光谱曲线图。
《遥感课程》视频资料
遥感物理基础
X
10-6m 1nm 0.38m 0.76m 3m 6m 15m 1mm 1m
紫可近中远超微无
射射 外 见 红 红 红 远 波线
线线 线 光 外 外 外 红
电
外
波
1mm=1000 m；1m=1000nm
电磁波谱的划分
紫外波段 可见光波段
紫色光 蓝色光 青色光 绿色光 黄色光 橙 色光 红色光 近红外（摄影红外）波段 近红外（反射红外）波段 中红外波段（热红外）
❖ 灰体：0< α <1，α不随波长而变 化。
❖ 选择性辐射体： 0< α <1，α随 波长而变化。
概念——辐射度量
❖ 辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位J。 ❖ 辐射通量（Φ）：单位时间内通过某一面积的
辐射能量,Φ=dW/dt，单位W。辐射通量是波长 的函数，总辐射通量是各谱段辐射通量之和或 辐射通量的积分值。 ❖ 辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面 积的辐射能量，E=dΦ/dS，单位W/M2，S为面 积。
普朗克公式表示出了黑体辐射通量密度与温 度的关系及按波长分布的情况。反映黑体 辐射的三个特性：
E0
6000K 3000K
❖ 辐射通量密度随波长连续变化，温度一定 时，辐射通量密度随波长变化的曲线只有 一个最大值
1000K 200K
❖ 温度越高，辐射通量密度也越大，不同温
度下的曲线不相交。
❖ 随着温度的升高，辐射最大值所对应的波 长向短波方向移动。
由上式可见（在遥感技术上的意义）： ❖ 绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能
与绝对温度的四次方成正比，对于一般物体, 可用上式概略推算出总辐射能与绝对温度的 关系。 ❖ 黑体总辐射通量密度与温度的四次方成正比， 因而随温度的增加迅速增大——红外测温的 理论依据。
《遥感物理》课件
雷达遥感技术
01
雷达遥感技术利用电磁波探测 地物，不受光照和时间限制， 能够获取全天候、全天时的遥 感数据。
02
雷达遥感技术能够穿透云层和 地表覆盖物，获取地表下的信 息，对于地质勘查、地下资源 探测等领域具有重要意义。
城市安全监控
遥感数据可以用于城市安全监控，包括防范恐怖 袭击、维护公共秩序等。
灾害遥感
地震灾害监测
利用遥感技术对地震害进行监测，为救援 和重建工作提供数据支持。
火灾监测与救援
利用遥感技术对火灾进行监测，及时发现火 源并采取救援措施。
洪涝灾害监测
通过遥感数据监测洪涝灾害情况，及时发现 受灾区域并采取救援措施。
农业环境监测
遥感技术可以监测土壤、水 质、空气质量等农业环境状 况，为农业环境保护和可持 续发展提供支持。
林业遥感
森林资源调查
利用遥感技术对森林资源进行调查，掌握森 林面积、分布、生长状况等信息。
森林火灾监测
通过遥感数据监测森林火灾情况，及时发现 火源并采取救援措施。
森林病虫害监测
遥感技术可以监测森林病虫害发生情况，为 防治工作提供数据支持。
林业碳汇监测
利用遥感数据监测森林碳汇量，为应对气候 变化和林业可持续发展提供支持。
环境遥感
生态环境监测
遥感技术可以对生态环境进行全面监测，包括空气质量、水质、土壤状况等。
城市环境监测
遥感数据可以监测城市环境状况，包括城市热岛效应、空气污染等。
自然保护区监测
遥感技术可以对自然保护区进行长期监测，及时发现环境变化和生态问题。
遥感物理
遥感物理混合象元模型一、混合象元 (mixed pixel)象元中存在多于 1 种地物时，称其为―混合象元‖。
与此相对应，只包括 1种地物的象元为―纯象元‖ (pure pixel)。
遥感图象中，尤其是低空间分辨率的图象中，各个象元通常都包括多种地物。
给遥感解译造成困扰。
1个象元中存在多种地物，如小麦、村庄、裸地、水体、道路等，即混合象元。
该象元反射率不同于任一单纯地物的反射率。
1. 端元 (endmember)如果用混合象元进行判读，会造成很大误差。
通常需要对混合象元进行分解，分析混合象元中存在的地物种类及其所占比例。
分解混合象元时，被分解出来的成分称为端元。
每个端元通常对应一种地物。
端元常被认为组成混合象元的最基本的成分；在混合象元模型中，端元是不能再分的。
2. 子象元 (sub-pixel)当我们描述混合象元内部某种地物时，也常称其为子象元。
子象元，顾名思义，就是指尺度小于一个象元，而我们又希望予以关注的地物。
象元是我们可以判读遥感图象的最基本单元，也就是说，当地物小于 1 个象元时，通常是不能被判读出来的，这时，需要我们进行象元分解。
二、混合象元模型混合象元模型的公式可以表示为，象元反射率是所组成端元的反射率、各端元所占面积比例、以及其它参数的函数，即：ρ = F (ρ1, a1, ρ2, a2, ……, ρn, an, X)其中 j=1,…,n 表示端元序号，ρ为反射率，a 为面积比例，X 表示其它各种参数（可能不止1个）。
1. 只考虑 2个端元的线型模型考虑 1个混合象元中只存在植被和裸土，此时混合象元的反射率为：R = ρvav + ρsas其中， ρ为反射率，a 为面积比例，下标v 代表植被，下标s 代表裸土。
注意到：av + as = 1则此时上式可以写为：R = ρvav + ρs (1 - av)如果我们已经知道了植被反射率ρv ，以及裸土反射率ρs ，则通过探测到的象元反射率ρ，即可反演出植被所占面积比例av ，进而根据象元面积，得出植被面积。
第二章.遥感物理基础
地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反
射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的 形式——电磁波。不同的物体具有不同的物质 组成和结构；由此导致其电磁波谱特征（特征 光谱）不同。 遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁 波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物 体的信息，完成远距离识别物体。
2 非选择性散射
质点直径和电磁波波长差不多时（d ≈ λ ）
( )
1
2
主要是大其中的气溶胶引起的散射。 云、雾等的悬 浮粒子的直径和0.76－15 um之间的红外线波长差不多， 需要注意。
（二）大气吸收
大气吸收电磁辐射的主要物质是：水、二氧化碳和臭氧。
1）水：分为气态水和液态水
水汽吸收电磁辐射的波段范围较宽，从可见光、红外直至微波， 都有水汽的吸收带。
∴ ρ＝ 1 － ε
则 ε＝1－ρ 即各种地物发射电磁波的特性可以通过间接地测试各种地物反射电 磁波的特性得到。
正因为各种地物反射、发射电磁波能力各不相同，才构 成遥感据以探测和识别各种目标物的依据。
二、地物反射波谱特征
（一）地物反射波谱特性
对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸 收率高的地物，其反射率就低。 当电磁波从较稀疏的空气介质入射到较密介质时，将产生反射。依 照界面的平滑程度不同，有镜面反射、漫反射和混合反射三种情况。 一般用反射率来表示地物反射能力。 通常反射率定义为物体的反射能量与入射能量之比。 即：ρ＝Eρ／E 显然，反射率高，在遥感图像上就越亮，反之则越暗。 因为波长不同，同一地物其反射率也不同。 反射率。 遥感中更常用的是光谱
光谱反射率：地物在某波段的反射能量与该波段的入射能量之比 即 ρλ＝Eρλ／Eλ
遥感第2章-遥感物理基础
02
(设计遥感器空间分辨率具有重要意义。)
电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通过狭缝地振动分量，称为电磁破的偏振。 偏振光，非偏振光，部分偏振
最小分辨角:
物镜的有效孔径
电磁波的衍电磁波谱与电磁辐射
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。（P17，F2.3）依次为： γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。 电磁波谱示图
§2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响
大气对太阳辐射的衰减 2、大气的散射作用 大气对太阳辐射吸收的明显特点是吸收带主要位于太阳辐射的紫外和红外区，而对可见光区基本上是透明的。但当大气中含有大量云、雾、小水滴时，由于大气散射使得可见光区也变成不透明了（P25 T2.11中两条连续曲线的差值，表示大气对太阳辐射散射时所造成的损失）。散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其它各方向的辐射。 （1）大气散射改变了部分辐射方向，干扰了传感器的接收，降低了遥感数据的质量，造成影像的模糊，影响遥感资料的判读。 （2）大气散射集中于太阳辐射能量较强的可见光区。 （3）大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。
光谱辐射通量
以上各辐射量都是波长的函数。 右图表示单位波长间隔内的辐射通量，称为光谱辐射通量。 Φ(λ)=dΦ/dλ 单位： 瓦/微米（W• μm-1）
2.1 电磁波谱与电磁辐射
2.1.3 黑体辐射 绝对黑体（简称黑体）：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） 绝对黑体特性： α（λ，T）= 1 ， ρ（λ，T）= 0， 与温度和波长无关
2.1 电磁波谱与电磁辐射
遥感物理试题及答案解析
遥感物理试题及答案解析1. 什么是遥感技术？遥感技术是一种通过卫星、飞机或其他载体上的传感器，从远距离收集地球表面信息的技术。
2. 遥感技术在农业中的应用是什么？遥感技术在农业中主要用于监测作物生长状况、评估作物产量、监测土壤湿度和土地利用变化等。
3. 简述光学遥感和雷达遥感的区别。
光学遥感依赖于可见光和红外光，适用于白天和晴朗天气条件下的地表观测。
雷达遥感则利用微波信号，可以穿透云层和植被，适用于夜间和恶劣天气条件下的观测。
4. 什么是多光谱遥感？多光谱遥感是一种技术，它使用多个不同波长的传感器来获取地表的光谱信息，从而可以分析和识别不同物质和物体。
5. 简述遥感图像的几何校正过程。
几何校正是指将遥感图像与地面坐标系进行匹配的过程，通常包括图像的平移、旋转和缩放等步骤，以确保图像的几何精度。
6. 遥感数据的大气校正是什么？大气校正是对遥感数据进行处理，以消除大气对数据的影响，如大气散射、吸收和反射等，从而提高数据的质量和可用性。
7. 如何利用遥感技术监测森林火灾？通过分析遥感图像中的热红外波段，可以检测到森林火灾产生的高温区域，从而实现火灾的早期发现和监测。
8. 遥感技术在城市规划中的应用有哪些？遥感技术在城市规划中的应用包括土地利用分类、城市扩张监测、基础设施规划和环境影响评估等。
9. 什么是遥感图像的分类？遥感图像的分类是指将图像中的像素分配到预先定义的类别中，如农田、森林、水体等。
10. 简述遥感数据的解译过程。
遥感数据的解译包括图像的可视化分析、特征提取、分类和验证等步骤，目的是从遥感图像中提取有用的信息。
答案解析1. 遥感技术是一种通过卫星、飞机或其他载体上的传感器，从远距离收集地球表面信息的技术。
2. 遥感技术在农业中主要用于监测作物生长状况、评估作物产量、监测土壤湿度和土地利用变化等。
3. 光学遥感依赖于可见光和红外光，适用于白天和晴朗天气条件下的地表观测。
雷达遥感则利用微波信号，可以穿透云层和植被，适用于夜间和恶劣天气条件下的观测。
电磁波及遥感物理基础
射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。
电磁波的特性
1) 电磁波是横波
2) 在真空中以光速传播
3) 电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过
程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主 要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。
光的波动性充分表现在光的干涉、衍射、 偏振等现象中；而光在光电效应、黑体 辐射中则显示出粒子性。
• 在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和轮廓， 在此波段的黑白正片上，水体的色调很黑，与周 围的植被和土壤有明显反差，很容易识别和判读。
• 在水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变 化，含泥沙时，由于泥沙的散射，可见光波段发 射率会增加，峰值出现在黄红区。
不同浊度下水体的波谱特性曲线
• 水中含有叶绿素时，近红外波段明显抬升，这些 都是影像分析的重要依据。
植物
• 由于植物均进行光合作用，所以各类绿色植物具有很相似 的反射波谱特征：在可见光波段0.55um(绿光)附近有个波 峰，两侧0.45um(蓝光)和0.67um(红)则有两个吸收带。在 近红外波段0.8-10.um间有一个反射的陡坡，至1.1um附近 有一个峰值，形成植被的独有特征。在近红外波段1.32.5um受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率 大大下降，特别是以1.45、1.95、2.7um为中心是水的吸收 带，形成低谷。
度、速度、测量地形等。
自然辐射源（被动式遥感的辐射源）
➢ 太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；
常用5900的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围 极大；辐射能量集中-短波辐射，即0.3-2.5um。 大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射。
➢ 地球的电磁辐射：小于3 μm的波长主要是太
遥感物理基础1.pptx
电磁波谱
第4页/共84页
遥感应用的电磁波波谱段
❖紫 外 线 ： 波 长 范 围 为 0.01 ～ 0.38μm ， 太 阳 光 谱 中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油 污染敏感，但探测高度在2000 m以下。
❖可 见 光 ： 波 长 范 围 ： 0.38 ～ 0.76μm ， 人 眼 对 可 见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波 段。
第20页/共84页
❖ 米氏散射：大气中的气溶胶颗粒，云滴，雨云滴等的 直径与入射光的波长可以比拟或大于入射光的波长时 发生的散射。
❖ 米氏散射的特征： （1）电磁波可以穿透介质表面而深入到散射颗粒的 内部。 （2）由于颗粒尺度与波长可以比拟，所以颗粒的不 同部位往往处在不同的电场强度下，导致诱发电流的 产生，一方面这高度电流会产生高变的磁场，另一方 面电流的存在意味着焦耳热损耗的出现——电磁波的 吸收。
• 气压随高度是以负指数形式递减。
第14页/共84页
大气层次
大气厚度约为1000km,从地面到大气上界，可垂直分为4层：
➢对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，空气明 显垂直对流，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。上 界随纬度和季节而变化。
➢平流层：高度在12～50 km，没有对流和天气现象。底 部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上为暖层，温 度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。
第17页/共84页
BACK
大气对辐射的吸收
❖ 大气中氮气对电磁波的作用都在紫外光以外 的范围内（ <0.2um 的电磁波几乎被氮气或 氧气吸收）。
❖ 大气上层臭氧的存在，而臭氧对小于0.3um 的电磁波具有极强的吸收能力，所以到达地 面的太阳短波辐射中，已不存在小于0.3um 的短波辐射。
遥感物理试题及答案详解
遥感物理试题及答案详解一、单选题（每题2分，共10分）1. 遥感技术中，用于获取地表信息的主要手段是：A. 红外辐射B. 可见光C. 微波辐射D. 声波探测答案：C2. 卫星遥感数据中，通常用于植被指数计算的波段是：A. 蓝波段B. 绿波段C. 红波段D. 近红外波段答案：D3. 以下哪种传感器类型不适用于夜间遥感观测？A. 光学传感器B. 红外传感器C. 雷达传感器D. 微波传感器答案：A4. 遥感影像的几何校正主要解决的是：A. 影像的辐射误差B. 影像的几何误差C. 影像的光谱误差D. 影像的时间误差答案：B5. 遥感数据的分类方法中，监督分类与非监督分类的主要区别在于：A. 算法的复杂性B. 计算速度C. 是否需要训练样本D. 数据的分辨率答案：C二、多选题（每题3分，共15分）1. 遥感技术在农业中的应用包括：A. 作物种植面积估算B. 病虫害监测C. 土地利用变化分析D. 土壤湿度测量答案：A, B, C, D2. 以下哪些因素会影响遥感影像的分辨率？A. 传感器的类型B. 传感器的高度C. 影像的放大倍数D. 传感器的像素尺寸答案：A, B, D3. 遥感数据预处理包括哪些步骤？A. 辐射校正B. 几何校正C. 噪声滤波D. 特征提取答案：A, B, C4. 遥感影像的解译可以采用哪些方法？A. 目视解译B. 计算机辅助解译C. 专家系统D. 机器学习答案：A, B, C, D5. 以下哪些波段属于遥感卫星常用的波段？A. 紫外波段B. 可见光波段C. 红外波段D. 微波波段答案：B, C, D三、判断题（每题1分，共10分）1. 遥感技术只能用于地球表面信息的获取。
（错误）2. 遥感影像的辐射校正是为了消除传感器自身的误差。
（正确）3. 遥感数据的几何校正可以消除地形起伏带来的误差。
（正确）4. 遥感影像的分类结果完全取决于所使用的分类算法。
（错误）5. 遥感技术无法用于海洋环境的监测。
第一章—第四章遥感物理提纲分解
第一章绪论1、遥感即为遥远的感知，试问感什么，知什么？2、分辨率分为：空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率。
3、OMIS： 3mrad，1000m，机下与斜视45度时空间分辨率？4、OMIS，0.4-1.1μm范围内64通道，光谱分辨率？5、数据爆炸与信息饥渴？6、遥感的理论体系及其关键问题：寻找适合遥感对象的数学和物理学规律、混合像元的信息分解与融合、建模与反演和大气效应纠正与大气参数反演。
第二章电磁波与电磁波谱1、电磁波具有波动性和粒子性。
2、在可见光—红外遥感中，用波长来描述波谱范围；在微波遥感中，多用频率描述波谱范围。
3、常见的油膜、肥皂泡的彩色是一种分振幅的薄膜干涉现象。
微波遥感中的SAR和InSAR（干涉雷达）都用到干涉。
4、偏振现象在微波遥感中称之为极化，有重要应用。
5、根据电场矢量端点在波面内的轨迹，将偏振分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。
6、多普勒效应在合成孔径雷达中有重要意义。
7、利用介质将电磁辐射分离成单色电磁波是分光的重要手段之一，也是遥感中进行多光谱探测的重要技术。
8、瑞利散射：微粒尺度比波长小的散射。
瑞利散射的强度与波长的四次方成反比。
波长越短，散射越强。
9、米氏散射：微粒尺度与波长尺度相当的散射。
米氏散射的散射强度与波长的二次方成反比。
10、无选择散射：微粒尺度远大于波长的散射（反射）。
散射强度与波长无关。
11、无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？12、任何温度在绝对零度以上的物质都会有电磁辐射。
13、物质与电磁波的相互作用是遥感的物理基础。
14、当光照射在半导体金属表面时，使电子从金属中逸出的现象称为光电效应。
15、某些物质在受光照后，由于吸收光能引起温度的变化，进而导致材料性质的变化。
这种现象称为光热效应。
16、按照真空中的波长或频率的顺序，把各种电磁波排列起来，构成了电磁波的谱序列—电磁波谱。
17、可见光波长λ为0.38μm~0.76 μm，能透过透镜聚焦，经过棱镜色散成赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色光波段。
地球遥感物理知识点总结
地球遥感物理知识点总结一、电磁波的基本概念1. 电磁波的概念电磁波是由电场和磁场相互耦合而成的一种波动现象，是光波在真空中的传播形式。
根据波长或频率的不同，可以将电磁波分为不同的波段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
2. 电磁波的特性电磁波具有反射、折射、透射、散射等特性。
不同波长的电磁波在空间传播时会受到大气、云层、水汽、地表和植被等因素的影响，从而产生不同的反射和传输特性。
3. 电磁波的传播与吸收在大气层中，不同波长的电磁波会受到大气分子的散射和吸收影响，导致不同波段的电磁波在地球大气中的传播特性各异。
其中，可见光和红外线波段的电磁波在大气中的传输比较明显，而紫外线和微波波段的电磁波会受到大气层的吸收作用。
4. 电磁波的波长和频率电磁波的波长和频率之间具有反比关系，波长越长，频率越低，反之亦然。
不同波段的电磁波在地球遥感中具有不同的应用价值，可见光和红外线波段适合用于地表物体的识别和监测，而微波波段适合用于大气和水资源的遥感观测。
二、遥感传感器的原理与分类1. 遥感传感器的原理遥感传感器是指安装在卫星、飞机、船舶等平台上，用于接收地球表面和大气反射、辐射以及散射的电磁波信号，并将其转换为数字或模拟信号的设备。
遥感传感器的工作原理基于电磁波与地球表面、大气和植被等物体之间的相互作用，通过探测这些相互作用所产生的辐射信号，获取地球表面和大气的信息。
2. 遥感传感器的分类根据遥感传感器所接收的电磁波波段和波长范围的不同，可以将遥感传感器分为光学遥感传感器和微波遥感传感器两大类。
其中，光学遥感传感器主要用于接收可见光和红外线波段的电磁辐射，包括卫星载荷、飞机相机、航天器相机等；微波遥感传感器主要用于接收微波波段的电磁辐射，包括合成孔径雷达（SAR）、微波辐射计等。
三、遥感数据的获取与处理1. 遥感数据的获取遥感数据的获取主要通过遥感传感器接收地球表面和大气所发射的电磁波信号，并将其转换为数字或模拟数据，再通过遥感平台传输到地面地理信息系统进行处理和分析。
遥感技术基础遥感物理基础ppt课件
• 由于地形起伏和地面结构的复杂性，往往在某
些方向上反射最强烈，这种现象称为方向反射。
对于地形起伏和地面 结构复杂地区，为方向反 射。
.
29
遥感物理基础>物体的反射辐射( Reflection )
§ 2-3 物体的反射辐射
◇地物的光谱反射特性
反射率（reflectivity）ρ：
• 物体反射的辐射能量Pρ占总射能量P0的百
分比，称为反射率ρ ：
P 100%
P0
• 不同物体的反射率不同，这主要取决于物体本
身的性质（表面状况），以及入射电磁波的波 长和入射角。利用反射率可以判断物体的性质。
.
30
遥感物理基础>物体的反射辐射( Reflection )
.
20
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇一般物体的发射辐射
发射率（emissivity）ε： – 物体的光谱发射能量与同一条件下黑体发射能
量之比，称为发射率ε。 – 发射率随物质的介电常数、表面的粗糙度、温
度、波长、观测方向等条件变化，取0到1之 间的值。
§ 2-3 物体的反射辐射
◇地物的光谱反射特性
• 不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、 沙
漠、湿地、小麦的光谱曲线
• 任何同类地物的反射光谱具有相似性，但也有
差异性。并且地物的光谱特性具有时间特性和 空间特性。。
.
32
遥感物理基础>物体的反射辐射( Reflection )
§ 2-3 物体的反射辐射
◇遥感应用的电磁波波谱段
遥感物理1
8/17
地物波谱特征与方向谱特征
对非朗伯体而言, 它对太阳短波辐射反射、散射能 力不但随波长而变, 同时亦随空间方向而变。 所谓地物波谱特征是指该地物对太阳辐射反射、散 射能力随波长而变规律。地物波谱特征与地物组成 成份, 物体内部结构关系亲密, 通俗讲地物波谱特征 也就是地物颜色特征。
而地物方向特征是用来描述地物对太阳辐射反射、 散射能力在方向空间改变, 这种空间改变特征主要 决定于两种原因, 其一是物体表面粗糙度, 它不但取 决于表面平均粗糙高度值与电磁波波长之间百分比 关系, 而且还与视角关系亲密。
第26页
12/17
这么定义 f 有以下三个特点:
• 与辐射环境无关, 它仅与该地物反射辐射特征相关, 而且含有 (Sr)-1 因次。
• 它是θ0, φ0, θ, φ, λ 五个自变量函数, 在2π空间中不
论是入射还是反射都有没有穷多个方向。（从概念上
说要完整地表示一个物体非朗伯体特征需要有没有穷
多个测量数据, 而且这组无穷多个测量数据仅与一个
方向-半球反射率……
第31页
反射特征总结:
镜面 反射
折射定律 布儒斯特角 ……
17/17
反
射
漫反射：朗伯体、F = πL
分
类
方向 反射
双向反射率分布函数（BRDF）
双向反射率因子（BRF、BRDF） 半球反射率（albedo）
第32页
表征辐射物理量很多: 能量、通量、密度、强度、亮 度，以及谱（分谱）……
需要注意是: 文件中称谓不尽相同，关键看单位 最主要是密度（通量）和亮度 包括面积要注意是否使使用方法向面积，即cosθ
第14页
遥感物理
第一章 基本概念 第一节 基本定义 §1.1.1 表征电磁辐射物理量 √ §1.1.2 物体表面反射特征 §1.1.3 遥感数据定标
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
遥感技术在植被生态研究中的具体应用过程及价值
-以青海湖生物量反演实验为例
1、实验内容
本实验室将统计学的回归模型应用于估算青海湖地区的生物量。
a)对遥感数据进行预处理：其中包括遥感数据的基础操作如裁剪等；辐
射定标，主要是将DN值转化为反射率；数据格式的转换，将其中的
BSQ格式数据转化为BIL格式的；最后大气校正，用FLAASH方法对遥
感图像进行大气校正。
b)计算植被指数：根据野外测量站点的位置投影成图提取相应点的植被
指数再结合多元线性回归模型估算研究区生物量，采用抽样比对方式2、
3、
1.1数据准备
本实验选取的是2014年2月5号的Landsat4-5的TM影像，影像中有少
量云，但是不影响实验。
1.2辐射定标
在ENVI软件中进行辐射定标，在toolbox中，选择Radiometric Calibration，对文件对话框中选择多光谱数据。
打开Radiometric Calibration 面板，定标类
型设置为辐射率数据radiance。
点击apply FLAASH Setting按钮，自动设置FLAASH 大气校正工具需要的数据类型，包括存储顺序（Interleave）：BIL或BIP；数据
类型：Float;辐射率数据单位调整系数（Scale Factor）:0.1。
图1 辐射定标参数设置（左）及辐射定标结果展示（右）
1.3 FLAASH大气校正
本实验选用ENVI5.1软件的FLAASH大气校正模块对TM影像进行大气校正，从而消除大气效应引起的遥感图像灰度值的偏差，经过大气校正处理后的结果为如图二所示。
图2 大气校正
图3 大气校正后的植被
二、图像裁剪
根据边界区域以及生物量的测量数据，我们需要对影像进行裁剪。
根据提供的青海湖的边界区域对遥感影像进行感兴趣的提取，结果如图三所示。
图4青海湖实验区域
三、植被指数的计算
本实验中选取差值植被指数DVI（Difference Vegetation Index），归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index），比值植被指数RVI（Ratio Vegetation Index），EVI（Enhanced Vegetation Index）它们是由红光波段和近红外波段的基础上进行的波段组合。
差值植被指数DVI被定义为：
DVI=ρNIR−ρRED
归一化植被指数NDVI被定义为：
NDVI=ρNIR−ρRED ρNIR+ρRED
比值植被指数RVI被定义为：
RVI=ρNIR RED
增强型植被指数：
EVI=2.5∗
ρNIR−ρRED
NIR RED BLUE
将以上4个植被指数的公式在ENVI中的band math进行计算，最后得到以下青海湖的4种植被指数分布图
青海湖DVI分布图青海湖NDVI分布图
青海湖RVI分布图青海湖EVI分布图
四、多元线性回归模型
4.1 样本提取
从含有野外测量生物量的值中抽样选取点总站点75%的数据作为实验数据的参数导出，将剩余25%的数据作为评价数据参数导出。
4.2 建立估算模型
本实验以参数相关性评价进行协作性准则，针对遥感影像数据提取的因子构建多元线性回归模型估算，选取DVI、RVI、NDVI和EVI作为生物量估算的备选参数。
4.2.1 生物量与参数之间相关性分析
由野外测量的生物量数据及遥感数据中提取的参数近似地作为植被地上生物量的衡量指标，得到不同参数与植被生物量的相关系数如下表：
相关系数的取值范围为（-1,1），正值、负值分别代表正相关和负相关，R 的绝对值大小表示相关程度的高低，R值越大，则相关性越好。
R=0时，不相关；R=1时，完全相关。
上表所示相关系数均接近于1，表明检验所选参数与生物量间的密切相关，可以用所测样本来推断总体情况。
4.2.2 分析生物量干重与各参数之间的联系
相关性分析，植被指数与生物量之间的散点图：
主成分分析
Z1=stdDVI*0.916+stdEVI*0.989+stdRVI*0.973
Z2= stdDVI*(-0.167) +stdEVI*(-0.144) +stdRVI*(-0.116)
Z3= stdDVI*0.361+stdEVI*0.013 +stdRVI*(-0.101)
计算各指数的标准化指标变量=（植被指数-均值）/标准差
利用SPSS软件计算四个参数的均值及标准差
stdDVI=(DVI-0.25476666667)/0.0903450146
stdEVI=(EVI-0.3448546667)/0.1331268779
stdRVI=(RVI-5.28)/2.740
Biomass= 104.598*z1+663.291*z2+65.653*z3+138.456
最后公式推导为：
Biomass=96.7724*DVI+66.004755*EVI+6.642753*RVI+56.42711
4.4生物量精度评价
利用预留的数据进行最终模型精度检验，估算研究区植被地上生物
量，如下表所示：
应用价值
遥感技术经过几十年的发展,无论在遥感平台、遥感传感器、还是遥感信息处理、遥感应用等方面,都获得了飞速的发展,目前遥感正进入一个以微波遥感技术、高光谱遥感技术为主的时代。
作为对地观测高新技术发展起来的高光谱遥感,已经成为3S技术的重要组成部分，同时也是精准农业的重要技术手段之一。
为实现精准农业作为大农业的发展要求，高光谱遥感的发展趋势就是遥感信息定量化和“定性”、“定位”一体化快速遥感技术。
但要指出的是对高光谱遥感数据的分析方法限制了其在某些方面的应用,所以高光谱遥感信息的提取及解译还需要进一步提高,为应用领域的扩展提供理论基础。
今后微波遥感研究将集中在对多参数微波数据的应用研究，对包括农作物在内的植被参数的定量化提取模型研究以及业务化农作物监测和估产系统的建立。
中国是幅员辽阔，资源丰富的大国，利用遥感手段及时掌握复杂多变的自然资源和生态环境信息，对于进行正确的资源利用决策和有效的植被绿化规划与管理，尤有重要意义。
我国应该加快研究步伐，积极探索遥感新技术，使遥感技术在建设祖国的进程中发挥更大的积极作用。