武汉大学遥感导论

第一章：绪论

1.遥感的基本概念和特性是什么？

（1）遥感：(Remote Senseing)广义的遥感指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场等的探测；狭义的遥感指从远处探测感知物体，即不直接接触物体，而是运用探测仪器接受来自目标地物的电磁波特性，经过对信息的处理，从而判断出目标地物的属性的一门综合性探测技术。

（2）遥感的特性主要有以下五个方面

①大面积的同步观测：遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围就越广。

②时效性：获得资料的速度快，周期短，时效性强。

③数据的综合性和可比性：获取的数据综合反映了地球上许多自然、人文信息，且数据来源连续，具有可比性。

④经济性：与传统方法相比具有更高的经济效益和社会效益。

⑤局限性：许多电磁波有待开发，还需发展高光谱遥感以及与其他手段相配合。

2.遥感的原理、遥感的技术系统是什么？

答：（1）遥感的原理：辐射源（太阳为主要的辐射源）辐射出能量经过目标地物的反射从而被传感器接收并将这一部分能量记录下来，经过一系列的信息处理，最后供用户使用。

（2）遥感技术系统主要有：

①遥感平台系统。即运载工具。包括各种飞机、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车

②遥感仪器系统。如各种主动式和被动式、成像式和非成像式、机载的和星载的传感器及

其技术保障系统；

③数据传输和接收系统。如卫星地面接收站、用于数据中继的通讯卫星等；

④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；

⑤数据处理系统。用于对原始遥感数据进行转换、记录、校正、数据管理和分发；

⑥分析应用系统。包括对遥感数据按某种应用目的进行处理、分析、判读、制图的一系列

设备、技术和方法。

3.遥感探测系统包括哪几个部分？

答：遥感探测系统主要由被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理与应用五个部分组成。

4.常用遥感数据的分类？

答：遥感数据的分类可从以下几个方面来分：

（1）按遥感平台的高度分类大体上可分为航天遥感又称太空遥感(space remote sensing)、卫星遥感(satellite remote sensing)、地面遥感。

（2）按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感，热红外遥感、微波遥感三种类型。

（3）按研究对象分类可分为资源遥感与环境遥感两大类。

（4）按应用空间尺度分类可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感。

第二章电磁辐射与地物光谱特征

1. 遥感学常使用的电磁波分类名称和波长（λ）范围：

紫外线： 0.01 ----0.38 μｍ可见光：0.38 ---- 0.76 μｍ

近红外：0．76 ---- 3.0 μｍ中红外：3．0 ---- 6.0 μｍ

热红外：6．0 ----15.0 μｍ远红外：15 ---- 1000 μｍ

微波：1 ---- 1000 ｍｍ

2. 黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体。即在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。

绝对黑体的特性：α（λ，T）≡1 ρ（λ，T）≡0

其吸收率和反射率与物体的温度和波长无关

任何物体：α（λ，T）+ ρ（λ，T）≡ 1

光谱吸收系数（吸收率）：α（λ，T）光谱反射系数（反射率）：ρ（λ，T）

灰体（gray body ）：又称消色体，一般系指具有黑色、白色，或者介于黑白之间不同深浅的灰色的物体。

某种物体的辐射光谱是连续的，并且在任何温度下所有各波长射线的辐射强度与同温度黑体的相应波长射线的辐射强度之比等于常数,那么这种物体就叫做理想灰体，或简称灰体。实际物体在某温度下的辐射强度与波长的关系是不规则的，因此不是灰体。但在工程计算上为了方便起见，近似把它们都看作是灰体。

3.黑体辐射的三大定律：

（1）普朗克热辐射定律：表示出了黑体辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。

①辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。

②温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。

③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。

(2)玻耳兹曼定律：即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。

(3)维恩位移定律：P21

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。

(4)基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量M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M 黑。

4. 太阳辐射特点:P25

1)被动遥感主要利用可见光、近红外、中红外等稳定的辐射。

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

3)太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47 µm左右；

4)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；

5)经过大气层的太阳辐射有很大的衰减

6)各波段的衰减是不均衡的

5. 三种散射作用P29

（1）瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。

①散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。

②瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。

（2）米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。

⏹云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不

可忽视。

（3）无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。

⏹水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。

⏹

6. 大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段。

第3章遥感成像原理与遥感图象特征

1.①主动微波遥感:是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。

②被动微波遥感: 是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。

2遥感平台

①地面遥感平台，0m-50m如固定的遥感塔、可移动的遥感车、舰船等；

②航空遥感平台，100m-10km如各种固定翼和旋翼式飞机、系留气球、自由气球、探空火箭等；

③航天遥感平台，300km-36000km如各种不同高度的人造地球卫星、载人或不载人的宇宙飞船、航天站和航天飞机等。这些具有不同技术性能、工作方式和技术经济效益的遥感平台，组成一个多层、立体化的现代化遥感信息获取系统，为完成专题的或综合的、区域的或全球的、静态的或动态的各种遥感活动提供了技术保证。

3. 微波遥感的特点：

(1) 全天候、全天时的信息获取能力

(2) 对某些地物具有特殊的波谱特征:微波波段发射率的差异，因而可以比较容易的分辨出可见光和红外遥感所不能区别的某些目标物的特性

(3) 对冰、雪、森林、土壤（尤其对干燥、松散物质）有一定的穿透能力

(4) 适宜对海面动态情况(海面风、海浪）进行监测

(5)一般微波传感器分辨率较低，但目标物特性明显

4.遥感图像的特征P80

（1）空间分辨率：图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。对于摄影成像的图像来说，地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。

（2）波谱分辨率:传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨