遥感地质学重点

（1) 普朗克定律：描述黑体辐射的能量（辐射通量密度）与温度、波长 分布的关系； 普朗克公式变化特点：辐射通量密度随波长连续变化，只有一个最大值；温度越 高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不相交；随温度升高，辐射最大值向短 波方向移动。
（2) 维恩位移定律：黑体辐射的峰值波长λmax 与绝对温度 T 成反比，即 随着温度增加，最大辐射峰值波长λmax 向短波方向移动。
遥感地质学重点
第一章 绪论
1.遥感：在一定距离的空间，不与目标物接触，，通过信息系统去获取有关目标 物的信息，经过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间的相互关系。 2.遥感的分类： （1）按遥感平台分
●航宇遥感 ●航天遥感 ●航空遥感 ●地面遥感 （2）按传感器的探测波段分 ●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—10m） ●多波段遥感——指探测波段在可见光和红外波段范围内，再分成若干个窄 波段来探测目标。 （3）按工作方式分 ●主动遥感和被动遥感：前者是由探测器主动向目标发射一定能量的电磁 波，并接收目标的反射或散射信号。后者是被动接收目标物的自身发射和自然辐 射源的反射能量。 ●成像遥感与非成像遥感：前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成 (数字或模拟)图像；后者传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。 3.遥感的特点 ①大面积的同步观测-视域广； ②时效性-定时、定位观测； ③数据的综合性和可比性-信息丰富，综合反映了地球上许多自然、人文信 息。包括紫外线、可见光、红外、微波、多波段遥感，能提供超出人的视觉以外 的地面信息； ④经济性-效率高、速度快，精度高、成本低； ⑤局限性-波段有限，电磁波特性的局限性；空间尺度的局限性；探测深度 的局限性；应用领域的局限性。
第二章 遥感物理基础
1.电磁波及其特性 由振源发出的电磁振荡在空间的传播叫做电磁波。 ①电磁波是横波 ②在真空中以光速传播 ③电磁波的几个主要参量：周期（T），频率（f），波长（λ） C=λf=λ/T (其中，C 为真空中的光速，C=3×1010cm/s)
④电磁波具有波粒二象性 波动性主要表现为电磁波能产生干涉、衍射、偏振和散射（色散）现象； 波长愈短，辐射的粒子特性愈明显，波长愈长，辐射波动特性愈明显。
2. 电磁波谱 将各种电磁波按其波长（或频率）的大小： γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波 可见光波段 0.38—0.76μ；红外波段 0.76—1000μ，近红外波段 0.76—3μ， 中红外波段 3—6μ，热红外波段 6—15μ；微波波段 0.1—100cm。 3. 电磁辐射源
任何物体都是辐射源，不仅能够吸收其它物体对它的辐射，也能够向外辐射。 4. 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，且有最大的 发射率，则这个物体是绝对黑体，简称黑体。 5. 黑体辐射定律（热辐射原理三大定律）
r---向径（像点至像主点距离） Δh-地形高差 H---航高 5.扫描成像：依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、 逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。包括光学 /机械扫描成像、固体自扫描成像、高光谱成像光谱扫描。 6.卫星遥感名称 低分辨率卫星：Landsat（US）、TERRA 卫星（EOS-AM1）、CBERS 卫星； 中分辨率卫星：SPOT 卫星、RapidEye 卫星（德）、资源一号 02C 卫星、资 源三号； 高分辨率卫星：IKONOS 卫星（US）、QuickBird 卫星(US)、GeoEye-1 卫星（US）、 高分一号十二号、高景一号（Superview-1）我国分辨率最高的商用遥感卫星。 7.热红外遥感：指用热红外传感器探测地物在热红外光谱段光谱特性的遥感数 据。 8.热红外遥感原理： （1）地物热特性：地物热惯量 （2）热红外传感器：热红外探测器、热红外辐射计 9.热红外遥感的特点 （1）昼夜可成像。 （2）记录的是地物热辐射强度。浅色调代表强辐射体，深色调代表弱辐射体。
（2）8-14μ：为地球表面物体自身的热辐射，其峰值波段在 9.66μ处，属远红 外或称热红外。占大地总辐射能量的 50%。 （3）14-30μ：属超远红外（近年来正在加紧研究用于遥感的可能性）。 占 30%能量。 11. 大气对电磁波的散射：悬浮在空气中的粒子引起电磁波方向的改变现象称为 散射。散射的实质是电磁波在传输过程中遇到各种大气微粒（气体、分子、尘埃、 水滴、工业废气等）而产生的一种衍射现象。 (1) 瑞利散射:指比电磁波波长小得多的大气分子引起的散射。主要由大气中的
反射波谱 19.地物的反射波谱特征： （1)水体的反射波谱特征：水体的反射率在各波段内都较低（镜面反射除外）一
般都在 30%以下，在近红外更低。不同杂质或成分的水，其反射波谱有一定差异。 (2) 植被的反射波谱特征:不同植物的反射波谱曲线形态大体相同，但在反射峰 高度或吸收谷的深度上有所差异。
在可见光绿波段 0.55μm 附近有一个 10-20%的反射峰；近红外 0.8-1.0μm 间具有 50-60%的强反射峰；在红光波段 0.7μm 和近红外波段 1.5μm 和 1.9μm 附近具有强烈吸收。 (3) 土壤的反射波谱特征:自然状态下，土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷 值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质和含水量越高反射率越低。 (4) 岩石的反射波谱特征:岩石的反射波谱特征与矿物晶体中电子跃迁和分子振 动有关。岩浆岩波谱与铁离子、羟基和水关系密切；沉积岩还与酸根等阴离子团 有关；变质岩还与铁、铝、钼等金属离子有关，并在某些波长范围内产生明显的 吸收谷。 ●矿物呈有规律变化的岩石（岩浆岩），其反射波谱也呈有规律变化，即反射率 随 sio2 含量的降低而降低。矿物成分复杂，无规律变化的岩石，如沉积岩和变 质岩，其反射波谱随机性很大。 ●具有区分岩石意义的反射波谱，往往出现在近红外波段范围内。 ●影响岩石反射率变化的主要因素除物质成分外，还与岩石结构构造产出部位的 自然环境、风化程度、含水状况、颜色、表面光滑程度等因素有关.
λmax=b/T（b 为常数） （3) 斯蒂芬-玻尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次 方成正比。 M=σT4（σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数） 6. 基尔霍夫定律：在给定的温度下，物体辐射出射度和吸收率之比，对任何材 料都是一个常数，并等于该温度下黑体的辐射出射度。 7. 比辐射率（发射率）：以符号ε表示，指实际物体辐射出射度与同温度下黑 体辐射出射度之比。 8.辐射源可分为天然辐射源和人工辐射源。在地球环境中，最大的天然辐射源是 太阳，其次是地球。 9.太阳辐射的特点： （1）太阳光谱是连续的，和绝对黑体的辐射特性基本一致。大气层外相当于 6000 K 的黑体辐射; （2)太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中 0.38～0.76 µm 的可见光能量占太 阳辐射总能量的 43.5%，最大辐射强度位于波长 0.47µm 左右； （3）到达地面的太阳辐射主要集中在 0.3～3.0 µm 波段，包括近紫外、可见光、 近红外和中红外（稳定）； （4）其他波段能量小，变化大。经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； （5）各波段的衰减是不均衡的。 10.地球辐射特点：地球辐射的能量主要来源于太阳的短波辐射和地球内部的 热能。地球表面平均温度 27℃（300k）,地球辐射类似于 290k 的黑体辐射曲线， 地球最大辐射强度为 9.66 µm（远红外波段），且大部分能量集中在 8～14µm, 辐射波谱可分为三个部分： （1）3-6μ：为反射太阳光和地球自身辐射，属混合辐射。
发射波谱 20. 岩石的发射波谱特征
(1)岩矿的热红外发射率普遍低于水体和植被，随岩矿表面粗糙度增加和 Sio2 含量降低而增高的趋势， 随 Sio2 含量的减少，其最低发射率所对应的波 段也有向长波方向移动的迹象。
(2)岩矿中各种阴离子基团的振动强度大，对其红外谱段的特征常起着决定 性的作用。因此，能够细分波段并延伸到热红外的高光谱成像仪将有助于岩石特 别是矿物的识别分类。 注：①热红外遥感的最佳探测时间是黎明前后和午后；
②对于具有相同热惯量但反射率不同的岩石而言，最大的热反差出现在午 后，最小的热反差出现在黎明。深色岩石比浅色岩石有较高温度和较大的温度范 围。因此，黎明是记录由于岩石性质差别而产生的温度反差的最佳时间。 21. 红、绿、蓝三种颜色光称为三原（基）色。任何一种颜色，都可以由三原色 按一定比例组合而成
红黄 绿
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 遥感根据探测能量的波长和探测方式、应用目的分为可见光-反射红外遥感、热 红外遥感、微波遥感三种基本形式。前两者可统称为光学遥感，属于被动遥感； 微波遥感有主动与被动之分。
1.摄影成像：通过成像设备获取物体影像的技术 2.中心投影：是指地面上的点通过一投影中心（S）在承影面（P）上的投影。 3.像点位移：地物像点的成像位置（相对于某基准面)，在像平面上发生的偏离 现象。 4.像点位移的规律：像点位移量δh= ± r × Δh/H
原子和分子，如氮、二氧化碳、臭氧和氧分子等引起。其散射强度与波长的 四次方（λ4）成反比，即波长越长，散射强度越弱；波长越短，散射强度越 强。 (2) 米氏散射:当大气中粒子的直径与辐射波长相当时发生的散射。主要由大气 中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。粒子直径与波长相等时， 散射强度与波长的二次方（λ2）成反比。粒子直径为波长的 1.5 倍时， 散 射强度与波长成反比。 (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。如云、雾 粒子。散射强度与波长无关。粒子直径为波长的 2 倍或 2 倍以上。 12. 大气对电磁波的吸收 吸收太阳辐射的主要大气成分是 O2、H2O、CO2 及 O3。 氧 主要吸收波长小于 0.2μm 的太阳辐射能量，在波长 0.155μm 处吸收最 强。 臭氧 0.3μm 以下的短波全部吸收，0.6、9.6μm 吸收也很强。 水 吸收太阳辐射能量最强的大气成分。从可见光、红外直至微波波段，都 有水的吸收带。 13.大气对电磁波的反射:大气对电磁波的反射主要是云层的反射。 14.折射作用：大气折射率与大气密度相关，密度越大折射率越高。 15.大气窗口：指大气对电磁辐射的吸收和散射都很小，而透射率很高的波段。 （1）可摄影窗口（0.3-1.3μ）：属地物反射紫外、可见光和近红外，透过 90%, 可用于摄影和扫描成像,但只能在强光照(白天)条件下作业。 （2）近红外窗口（1.5-1.8μ， 2.0-2.5μ ）：属地物反射红外，透过率约 80%， 可用于摄影和扫描成像,但只能在强光照(白 天)条件下作业。 （3）中红外窗口（3.5-4.0μ；4.5-5.5μ）：属地物反射和地物自身发射的混 合辐射，透过率为 50-90%，仅用于扫描成像，但可全天候作业。 （4)远（热）红外窗口（8-14μ）：属地物自身热辐射，透过率为 70-80%，仅 用于扫描成像，但可全天候作业。 （5）微波窗口（8mm-1m）：属人工辐射源，透过率 100%，仅用于主动遥感方式， 但可全天候作业。 16.研究地物波谱特性主要是反射特性和发射特性。 地物反射或发射波谱特性是指地物反射率或发射率随波长变化的规律 17.反射率：地物反射的辐射能量占总入射能量的百分比。 18.反射波谱：指地物反射率随波长变化的规律。