遥感原理与应用培训
遥感原理与应用完整版
第一章电磁波及遥感物理基础名词解释：1、电磁波（变化的电场能够在其周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。
）变化电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。
2、电磁波谱电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。
3、绝对黑体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体。
4、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。
5、大气窗口电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段。
6、发射率实际物体与同温下的在相同条件下的辐射能量之比。
7、热惯量由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质称为系统的热惯量。
（地表温度振幅与热惯量P成反比，P越大的物体，其温度振幅越小；反之，其温度振幅越大。
）8、光谱反射率ρλ=Eρλ/ Eλ(物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
)9、光谱反射特性曲线按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。
填空题：1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由、、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。
2、绝对黑体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ的函数。
3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关系。
4、维恩位移定律表明绝对黑体的最强辐射波长λ乘绝对温度T 是常数2897.8。
当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。
5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 0.47 μm选择题：(单项或多项选择)1、绝对黑体的（②③）①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。
2、物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系（②⑥）①反射率②发射率③物体温度一次方④物体温度二次方⑤物体温度三次方⑥物体温度四次方。
遥感原理与应用
通过长时间序列的卫星 遥感影像，分析城市建 成区的变化。
技术特点
动态监测，时间跨度长， 可分析城市扩张的规模 和速度。
应用效果
为城市规划、土地管理、 环境保护等提供决策依 据。
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04 遥感应用案例
森林火灾监测
监测原理
利用卫星或飞机搭载的遥感设备，通过热红外波段探测地表温度 异常，及时发受地面条件限制，可迅速定位火灾位 置。
应用效果
为灭火救援提供宝贵时间，减少火灾损失，评估火灾影响。
土地利用变化监测
监测原理
01
通过比较不同时期的卫星遥感影像，分析土地利用类型的差异。
利用遥感技术监测城市扩张情况，为城市规划和土地管理提供数 据支持。
城市绿地监测
遥感技术能够监测城市绿地分布和面积，为城市绿化建设和生态保 护提供依据。
城市交通状况监测
通过遥感影像分析城市交通状况，为城市交通管理和规划提供数据 支持。
灾害监测遥感
地震灾害监测
利用遥感技术监测地震灾害造成的破 坏，为灾后救援和重建提供数据支持 。
洪涝灾害监测
遥感技术能够实时监测洪涝灾害发生 区域，为灾害救援和灾后评估提供依 据。
03 遥感技术发展
高光谱遥感
高光谱遥感是一种利用光谱信息进行地物识别和分类的技术，通过获取地物在不 同光谱波段的反射和辐射信息，实现对地物的精细分类和特征提取。
高光谱遥感技术能够提供更丰富、更准确的地物光谱信息，广泛应用于环境监测 、资源调查、城市规划等领域。
农业灾害监测
遥感技术能够快速发现病虫害、旱 涝等灾害，为农业减灾提供预警和 决策支持。
林业遥感
遥感原理与应用
一．绪论1.遥感的定义：遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。
2.遥感的过程:地物发射或反射电磁波通过介质（大气）被传感器接受，通过传感器获取数据，再经计算机对数据处理后，我们提取有用的信息，最后应用于实践。
（地物发射或反射电磁波→介质（大气）→传感器数据获取→计算机数据处理→信息提取→应用）二．电磁波及物理遥感基础1.电磁波的定义：变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。
2.电磁波的特性：波动性（干涉、衍射、偏振）粒子性（光电转换）3.电磁波谱的定义:按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。
4.（1）地物发射电磁波:①绝对黑体的定义：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。
黑体辐射1.绝对黑体：吸收率α(λ,T)≡1 反射率ρ（λ,T）≡02.绝对白体：吸收率α(λ,T)≡0 反射率ρ（λ,T）≡1 绝对黑体与绝对白体与温度和波长无关。
②遥感的两种形式：被动遥感，主动遥感。
其中太阳是被动遥感最主要的辐射源。
⒈太阳辐射的特点：与黑体特性一致；能量集中在可见光和红外波段。
⒉一般物体的发射辐射：自然界中实际物体的发射和吸收的辐射量都比相同条件下绝对黑体的低。
发射率ε：实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。
ε= W′/ W（ε是一个介于0和1的数）►绝对黑体ελ＝ε＝1►灰体ελ＝ε但0＜ε＜1►选择性辐射体ε＝ｆ(λ)►理想反射体（绝对白体）ελ＝ε＝0大多数物体可以视为灰体：W'=εW=εσT4（2）地物反射电磁波：①光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
②反射波谱特征曲线：反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线即为该物体的反射波谱特性曲线。
同一地物时间效应：地物的光谱特性一般随时间季节变化。
遥感的原理与应用教学
遥感的原理与应用教学一、遥感的概述•什么是遥感？•遥感的历史发展•遥感的分类二、遥感的原理1.主动遥感和被动遥感2.遥感的基本原理–辐射传输理论–电磁谱和能谱特征–感知和信号处理三、遥感的应用领域•农业•林业•水资源•城市规划•环境监测•灾害管理四、遥感的教学方法与资源1.教学方法–理论讲解–案例分析–实地实习2.教学资源–数据下载–软件工具五、遥感教学的挑战与发展•技术更新迭代快•增加实际案例分析•合理利用互联网资源六、结语•教学总结•遥感的未来发展趋势以上是对《遥感的原理与应用教学》的简要概述，下面将分别对每个部分进行详细说明。
一、遥感的概述遥感是通过感知传感器获取地球表面信息的科学技术。
它可以获取地表、大气和海洋的光谱、空间和时域信息，为人们研究地球系统、资源环境和自然灾害提供了有效手段。
遥感的发展可以追溯到十九世纪末，经历了从航空摄影到卫星遥感再到无人机遥感的演变。
根据获取数据的方式，遥感可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。
二、遥感的原理遥感的基本原理是通过感知器感知地球表面发射、反射或散射的电磁信号，并将其转化为可以解读的图像或数据。
遥感的主要原理包括辐射传输理论、电磁谱和能谱特征以及感知和信号处理等方面。
辐射传输理论主要研究电磁辐射在大气、地表和地物之间的传播和相互作用；电磁谱和能谱特征研究地物及其背景在不同波段下的光谱特征；感知和信号处理则是将获取的遥感数据进行处理和分析。
三、遥感的应用领域遥感技术广泛应用于农业、林业、水资源、城市规划、环境监测和灾害管理等领域。
在农业中，可以利用遥感监测作物的生长状况、灾害风险等，提供农田管理和粮食安全的决策支持。
在林业领域，遥感可以用于森林资源调查、林火监测等。
在水资源管理中，可以利用遥感技术监测水质、水量和水土流失等情况。
在城市规划中，可以利用遥感技术进行城市更新和土地利用分析。
在环境监测中，遥感可以提供空气质量、土壤污染等方面的监测数据。
在灾害管理中，可以利用遥感监测自然灾害的发生与扩散，及时采取相应的防控措施。
遥感原理与应用复习资料
1.遥感的分类：按遥感平台分类：地面遥感·航空遥感·航天遥感·航宇遥感按传感器的探测波段分类：紫外遥感·可见光遥感·红外遥感·微波遥感按传感器工作方式分类：主动遥感·被动遥感按遥感资料的记录方式分类：成像遥感·非成像遥感2.遥感的特点（1）感测范围大，具有综合、宏观的特点；（2）信息量大，具有手段多、技术先进的特点（3）获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点；（4）具有获取信息受条件限制少的特点。
3.遥感技术系统包括：被测目标信息特征、信息的获取、信息的传输和记录、信息的处理、信息的应用。
4.遥感传感器也叫遥感器，是获取遥感数据的关键设备。
组成：收集器、探测器、处理器和输出器。
5.电磁波在真空中传播时，按波长递增或频率递减的顺序可划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、微波和无线电波，称之为电磁波谱6.红外线中近红外和短波红外主要源于太阳辐射，中红外主要源于太阳辐射及地物热辐射，而远红外主要源于地物热辐射。
7.电磁辐射的度量（1）辐射能量Q（单位：J）电磁辐射的能量。
（2）辐射通量（单位：W）单位时间内通过某一面积的辐射能量（3）辐射通量密度（单位：W /m2）单位时间内通过单位面积的辐射通量（4）辐照度I(单位：W /m2)：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(单位：W /m2)辐射源的物体表面单位面积上的辐射通量（6）辐射亮度L（W/Sr/m2）辐射源在某一方向的单位投影表面、单位立体角内的辐射通量8.斯蒂芬－波耳兹曼定律绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
M=σ·T49.维恩位移定律黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比λmax·T=b黑体温度越高，其辐射曲线的峰值就越向左移，即往波长短的方向移动。
10.实际物体的比辐射率（发射率）：物体的辐射出射度与相同温度相同波长下绝对黑体的辐射出射度的比值ε11.由图可以看出： 1、太阳辐射相当于6000K的黑体辐射; 2、太阳辐射的能量主要集中在可见光,其中0.38～0.76μm的可见光能量占太阳辐射总能量的43.5%。
遥感原理与应用知识点
遥感原理与应用知识点遥感原理是指通过对地球表面进行远距离观测和测量，利用电磁波与物体相互作用的规律，获取地球表面信息的一种技术。
遥感应用是指利用遥感原理获取的地球表面信息，应用于农业、林业、地质勘探、环境监测等领域的一种应用方式。
下面将详细介绍遥感原理与应用的相关知识点。
1. 遥感原理1.1 电磁波与物体相互作用电磁波在与物体相互作用时，会发生反射、折射、散射和吸收等现象。
不同物体对不同波段的电磁波有不同的相互作用规律，这是遥感原理的基础。
1.2 传感器与探测器传感器是用于接收地球表面反射、散射和辐射的电磁波的设备，探测器是传感器中的核心部件，负责将电磁波转化为电信号。
传感器和探测器的选择与应用场景和需求密切相关。
1.3 遥感图像获取与处理遥感图像获取是指通过传感器获取的地球表面的电磁波数据，遥感图像处理是指对获取的遥感图像进行预处理、增强、分类等操作，以获取有用的地表信息。
2. 遥感应用2.1 农业应用遥感技术可以用于农作物生长监测、土壤湿度检测、病虫害预警等方面。
通过获取农田的遥感图像，可以及时监测农作物的生长情况，提供农业生产的决策支持。
2.2 林业应用遥感技术可以用于森林资源调查、森林火灾监测、森林植被类型分类等方面。
通过获取森林地区的遥感图像，可以对森林资源进行调查和监测，提供森林资源管理的依据。
2.3 地质勘探应用遥感技术可以用于矿产资源勘探、地质灾害监测、地质构造解译等方面。
通过获取地质区域的遥感图像，可以探测地下矿产资源的分布情况，提供地质勘探的依据。
2.4 环境监测应用遥感技术可以用于水质监测、大气污染监测、土地利用变化监测等方面。
通过获取水域、大气和土地地区的遥感图像，可以监测环境的变化和污染情况，提供环境保护的参考。
3. 遥感数据分析与应用3.1 遥感数据分类与解译遥感数据分类是指将遥感图像中的地物进行分类，以获取地表覆盖类型信息。
遥感数据解译是指对遥感图像进行解读，提取出具体地物的信息。
遥感原理与应用电子教案
城市规划与管理
总结词
遥感技术可以为城市规划和管理提供全面的 数据支持，提高城市规划和管理的科学性和 有效性。
详细描述
遥感技术可以获取城市空间布局、建筑分布 、交通状况等多方面信息，为城市规划和设 计提供数据基础。同时，遥感技术还可以监 测城市发展和变化过程，评估城市规划和管 理的效果，为城市管理和决策提供科学依据
地球辐射与地表反射
总结词
地球表面吸收的太阳辐射和自身辐射的能量之间存在平衡，地表反射率会影响这种平衡。
详细描述
地球表面吸收的太阳辐射和自身辐射的能量之间存在平衡，这是地球温度保持稳定的重 要机制。地表反射率是指地表反射的太阳辐射与入射的太阳辐射之比，它会影响地球表 面吸收的太阳辐射量。地表反射率受到许多因素的影响，如地表的类型、颜色、粗糙度
利用无人机搭载传感器获 取地物信息，具有灵活、 快速、低成本等优点。
优势
无人机遥感技术能够快速 响应和获取高分辨率的遥 感数据，适用于小范围、 短周期的监测和调查。
应用领域
广泛应用于环境监测、城 市规划、农业、考古等领 域。
THANKS
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遥感技术的发展历程
19世纪
20世纪初
遥感技术初步探索阶段，人们开始尝试使 用气球、飞艇等工具进行空中摄影。
航空摄影大规模应用，为军事侦察、地图 世纪90年代
卫星遥感诞生，美国成功发射第一颗人造 地球卫星，标志着遥感技术进入新的发展 阶段。
遥感技术迅速发展，高光谱、高分辨率、 多传感器等遥感技术不断涌现，遥感数据 的应用领域也不断拓展。
自然灾害预警与应急响应
总结词
遥感技术能够实时监测自然灾害的发生和发 展，为灾害预警和应急响应提供关键信息， 减少灾害损失。
遥感原理与应用复习课程
遥感原理与应用（1）电磁波：电磁振动在空间的传播。
（2）电磁波谱：将电磁波按照波长或频率递增或递减顺序排列，称为电磁波谱。
（3）太阳常数：在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数。
（4）比辐射率：指单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率。
（5）瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长，称为瑞利散射，也称为分子散射。
（6）米氏散射：引起散射的大气粒子的直径约等于入射波长，称为米氏散射，也称为大颗粒散射。
（7）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而毫无反射和透射，则称其为绝对黑体。
简称黑体。
（8）大气效应：当太阳辐射经过大气层时与大气层中的离子、分子、颗粒、水汽等发生吸收、散射、反射和透射等物理过程，这个过程称为大气效应。
（9）光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。
（10）光谱反射曲线：将地物的反射波谱特性与波长的关系在直角坐标系中描绘出的曲线。
（11）地物光谱特性：不同地物的表面性质和内部结构不同，对入射的电磁辐射能有不同程度的反射、吸收和透射，不同的地物也发射不同波长的电磁波，这就是地物的波谱特性。
（12）大气窗口：电磁波辐射在大气传输中透过率较高（≥60%）的波段称为大气窗口。
（1）构像方程：是指地物点在图像上的图像坐标（x，y）和其在地面对应点的大地坐标（X，Y，Z）之间的数学关系。
（2）几何变形：由于受到传感器成像特性、遥感平台姿态变化、大气折射、地球曲率、地形起伏、地球自转等因素的影响，导致原始遥感图像存在几何变形。
（3）几何校正：由于受到传感器成像特性、遥感平台姿态变化、大气折射、地球曲率、地形起伏、地球自转等因素的影响，导致原始遥感图像存在几何变形，消除这些几何变形的过程称为遥感图像的几何校正。
（4）多项式纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟，用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。
遥感原理与应用实验教案
遥感原理与应用实验教案一、创新教学目标（一）知识与技能目标1. 学生能够准确阐述遥感的基本原理，包括遥感平台、传感器、遥感数据获取的流程等内容。
例如，学生要清楚不同遥感平台（如卫星、飞机等）的特点及其对遥感数据的影响，像卫星遥感能够大面积覆盖地球表面，但分辨率可能相对飞机遥感低一些。
通过实际操作遥感设备或者软件模拟，能够独立获取、处理和分析遥感影像数据，识别出影像中的地物类型，并且计算出地物的面积、形状等基本参数，准确率要达到80%以上。
2. 理解并掌握遥感影像的分类方法，如监督分类和非监督分类。
学生能够比较这两种分类方法的优缺点，并且根据实际需求选择合适的分类方法对特定区域的遥感影像进行分类处理，分类精度误差要控制在10%以内。
（二）过程与方法目标1. 通过实例教学法，学生能够分析现实生活中的遥感应用案例，如在农业中的作物估产、灾害监测（像森林火灾、洪水等）、城市规划等方面。
以农业中的作物估产为例，学生要能详细说明如何利用遥感影像的光谱特征来判断作物的生长状况、产量预估的原理以及可能存在的误差来源。
在分析这些案例的过程中，培养学生的观察能力、逻辑思维能力以及解决实际问题的能力。
2. 采用对比教学法，让学生对比不同传感器获取的遥感影像的差异，如光学传感器和雷达传感器。
学生能够从影像的分辨率、波段范围、对不同地物的反映等方面进行对比分析，从而深入理解不同传感器的工作原理和适用范围。
在这个过程中，学生学会如何收集数据、整理数据并且进行有效的对比，提高他们的数据处理和分析能力。
（三）情感态度与价值观目标1. 激发学生对遥感学科的兴趣，使学生认识到遥感技术在现代社会中的重要性和广泛应用。
例如，通过展示遥感技术在全球气候变化研究中的关键作用，让学生感受到自己所学知识能够为解决全球性问题做出贡献，从而增强他们的学科自豪感和学习动力。
2. 培养学生的创新意识和科学探索精神。
在实验教学过程中，鼓励学生尝试新的遥感数据处理方法或者提出新的遥感应用思路。
遥感原理与应用复习资料
遥感原理与应⽤复习资料1、给出遥感的概念，归纳遥感的特点。
1、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特性记录下来，通过分析处理，揭⽰出⽬标物的特征及其变化的的综合性探测技术。
特点：1、范围⼴ 2、时效性 3、周期性 4、综合性 5、约束少 6、⼿段多、信息量⼤7、经济型。
2、叙述电磁波遥感过程。
2、电磁波遥感的过程：1、物体辐射电磁波能量（发射辐射，反射辐射）2、信息获取（获取内容图像数据实况数据姿态数据）3、信息记录与传输（机载星载实时传输⾮实时传输）4、数据处理（预处理增强变换识别分类）5、判读和应⽤（判读分析制图评价应⽤）3、叙述遥感技术发展的趋势。
遥感平台：航空-航天-多层⾯遥感传感器空间分辨率：单⼀（低）分辨率-多（⾼）分辨率-影像⾦字塔光谱分辨率：多光谱-⾼光谱（成像光谱仪）时相：单时相-多时相-任意时相（⼩卫星群）⽴体：邻轨⽴体-同轨⽴体-INSAR影像处理：光学处理-数字处理（数据压缩、影相融合）信息提取：⽬视判读-⾃动分类-专家系统影像分析：定性-定量软件：⼈机对话-视窗式-智能化、构件式、集成化总结：遥感的发展趋势是从⼀源到多源，从宏观到微观，从静态到动态，从定性到定量，从⽬视到⾃动，从单⼀到集成，从地球到星球。
4、测定地物波谱特性曲线的意义。
简述地物波谱特性测定的原理。
（提醒地物波谱包括发射波谱和反射波谱）意义：（1）根据⿊体辐射波谱曲线第⼀特性，传感器可以检测到地物的辐射能后，可概略算出物体的总辐射能量或绝对温度，这就是热红外遥感探测和识别⽬标物的机理。
（2）根据⿊体辐射波谱曲线第⼆特性，可以推算出地物所辐射的波段，根据此原理选择遥感器和确定对⽬标物进⾏热红外遥感的最佳波段。
（3）根据⿊体辐射波谱曲线第三特性，可以计算微波辐射亮度。
（4）正因为不同地物在不同波段有不同的反射率这⼀特性，物体的反射波谱特性曲线才作为判读和分类的物理基础，⼴泛地应⽤于遥感影像的分析和评价中。
遥感基础学习知识原理与应用知识点
遥感基础学习知识原理与应用知识点一、遥感的基本概念与分类1.遥感的定义：遥感是指通过遥远距离采集并记录地球表面信息的科学技术。
2.遥感的分类：按照遥感的数据类型可分为光学遥感、微波遥感和热红外遥感；按照数据获取平台可分为航空遥感和卫星遥感。
二、遥感的基本原理1.辐射传输原理：地球表面物体受到太阳辐射照射后，会发生反射、散射和吸收，这些辐射经过大气层的传输和变化后达到遥感仪器，形成遥感数据。
2.遥感数据的获取原理：通过遥感仪器记录地球表面物体的辐射或能量信息，如通过遥感卫星的光学传感器记录地球表面反射光谱。
3.遥感数据的处理原理：遥感数据需要经过预处理、解译和分析等过程，以提取有价值的信息。
三、遥感的主要技术与方法1.遥感图像解译：通过对遥感图像进行目视或计算机辅助解译，识别和判读地表物体。
2.遥感数字化：遥感图像通过扫描或数字相机获取，然后通过数字化处理，得到数字图像。
3.遥感分类：将遥感图像中的地表物体划分成不同的类别或类型，如土地利用分类、植被类型分类等。
4.遥感定量分析：通过对遥感图像进行数学模型和算法的分析，提取地表物体的数量信息，如土地覆盖变化分析、物质迁移分析等。
5.遥感辅助决策：通过利用遥感图像数据进行地表资源调查、规划设计和决策支持等。
四、典型遥感应用领域1.地质勘探与矿产资源：通过遥感技术可以探测到地下的地质信息和矿产资源分布情况。
2.土地利用与土地覆盖：通过遥感图像可以对土地利用类型进行分类和监测，了解土地利用变化和土地覆盖的动态变化情况。
3.植被监测与农业信息提取：通过遥感技术可以获取到植被的生长状况、植被类型和叶面积指数等信息，对农业生产进行监测和评估。
4.城市规划与环境监测：通过遥感技术可以获取到城市的用地分布、建筑物高度和环境污染等信息，对城市规划和环境保护进行监测和分析。
5.自然灾害监测与评估：通过遥感技术可以实时获取地震、火灾、洪水等自然灾害的信息，进行监测和评估，为应急救灾提供支持。
遥感基础学习知识原理与应用知识点
第一章1、遥感的定义：通过不接触被探测的目标，利用传感器获取目标数据，通过对数据进行分析，获取被探测目标、区域和现象的有用信息2、广义的遥感：在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一种探测技术。
3、狭义的遥感：指在高空和外层空间的各种平台上，应用各种传感器（摄影仪、扫描仪和雷达等）获取地表的信息，通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体形状、大小、位置、性质以及环境的相互关系。
4、探测依据：目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性。
（信息被探测的依据）传感器能收集地表信息，因为地表任何物体表面都辐射电磁波，同时也反射入照的电磁波。
地表任何物体表面，随其材料、结构、物理/化学特性，呈现自己的波谱辐射亮度。
5、遥感的特点：1)手段多，获取的信息量大。
波段的延长（可见光、红外、微波）使对地球的观测走向了全天候全天时。
2)宏观性，综合性。
覆盖范围大，信息丰富，一景TM影像185×185km2，可见的，潜在的各类地表景观信息。
3)时间周期短。
重复探测，有利于进行动态分析6、遥感数据处理过程7、遥感系统：1）被探测目标携带信息2）电磁波辐射信息的获取3）信息的传输和记录4）信息的处理和应用第三章1、电磁波的概念：在真空或物质中电场和磁场的相互振荡以及振动而进行传输的能量波。
2、电磁波特征（特征及体现）：1)波动性：电磁辐射以波动的形式在空间中传播2)粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为辐射能，其传播也表现为光子组成的粒子流的运动紫外线、X射线、γ射线——粒子性可见光、红外线——波动性、粒子性微波、无线电波——波动性3、叠加原理：当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波并不因其他的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空间相遇的点的振动的物理量，则等于各个独立波在该点激起的振动的物理量之和。
4、相干性与非相干性：由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，这种现象叫电磁波的相干性。
《遥感原理与应用》课件
遥感优势
遥感技术具有覆盖范围广 、信息量大、获取速度快 、实时性强等优势。
遥感技术分类
01
02
03
04
主动遥感
主动遥感通过向目标物发射电 磁波并接收反射回来的回波来
获取信息，如雷达遥感。
被动遥感
被动遥感通过接收目标物自身 发射的电磁波来获取信息，如
和市场调控提供依据。
农业灾害监测
03
及时发现和评估农业灾害，如病虫害、旱涝等，采取有效措施
减轻损失。
林业应用
森林资源调查
全面掌握森林资源的分布 、面积和生长状况，为林 业管理和可持续发展提供 数据支持。
森林火灾监测
快速发现森林火灾，及时 组织救援，减少火灾损失 。
林业病虫害监测
遥感技术可监测林业病虫 害的发生和扩散情况，指 导防治工作。
文化景观分析
通过遥感图像分析古代人类活动留下的文化景观，揭示历 史时期的社会、经济和文化状况。
文物鉴定与保护
遥感技术可辅助文物鉴定，同时为文物保护和修复提供重 要信息。
气象领域应用
气象观测
利用卫星遥感技术观测大气、云 层、风速等气象要素，为天气预 报和气候变化研究提供数据支持 。
灾害预警
遥感技术可监测自然灾害如洪涝 、地震等的发生和发展，及时发 出预警信息，减少灾害损失。
01
军事侦察
利用遥感技术获取敌方军事部署 、行动和装备信息，为军事决策 提供重要依据。
目标识别
02
03
战场环境监测
通过遥感图像识别敌方车辆、飞 机、舰艇等目标，提高作战效能 。
遥感技术可实时监测战场环境变 化，如地形、气象条件等，为军 事行动提供决策支持。
遥感原理与应用---第一章 电磁波及遥感物理基础
0.253cm，0.5cm 微波处有吸收 0.3μm以下的紫外区域 0.7～1.95μm, 2.5～3μm,4.9～8.7 μm,15μm～1mm，全部在红外区域。 2.6～2.8μm, 4.1～4.45μm，9.1～ 10.9μm,12.9 ～ 17.1μm 吸收量很小
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遥感原理与应用
§1.2 大气的散射
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遥感原理与应用
本课安排 1.3 地物的反射辐射 1.4 地物波谱特性测定
重点内容 地物波谱特性曲线 绿色植物波谱特性曲线 地物波谱特性曲线作用
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遥感原理与应用
§1.3 地物的反射辐射
反射率：反射辐射通量/入射辐射通量反射率是 在理想漫反射情况下，整个电磁波长的反射率。
绿叶反射特点：红、蓝光被光合作用所吸收； 绿色被吸收一部分，反射一部分，所以叶子呈 绿色；在近红外波段上形成强反射。 反射波谱：物体的反射率随波长变化的规 律。又称为反射波谱特性曲线。
普朗克辐射定律：
M (T )
2hc2
5
1 exp(hc / kt) 1
黑体辐射波谱曲线： 5/14
遥感原理与应用
§1.2 物体的发射辐射
黑体的波谱辐射曲线特性
特性1：总辐射通量密度与温度T4次方成正比
斯特藩－波耳兹曼定律 ：M (T ) T
4
特性2：峰值波长随温度的增加向短波方向移动
遥感原理与应用
§1.2 一般物体的发射辐射
发射率 W /W 1 1、绝对黑体 2、绝对白体 0 0 1 3、灰体 f ( ) 4、选择性辐射体 一般物体发射辐射特点 1、大多数物体可近似为灰体 2、任何材料发射率＝其吸收率（ ） 3、对于不透射物体， 1; 1
遥感原理与应用复习要点(详细版)
遥感原理与应用复习要点1、 遥感的定义：在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。
具体的讲：指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输，变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。
2、遥感技术特点：a) 宏观性、综合性b) 多源性：多平台、多时相、多波段、多尺度c) 周期性、时效性3、遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。
组成：目标地物的电磁波特性、信息的采集与获取、信息的传输和接收、地面定标及实况调查、信息的处理和加工、信息的分析与应用。
或者：（1）遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。
（2）遥感信息获取：遥感平台和传感器。
（3）遥感信息处理：几何和辐射处理、影像分类等。
（4）遥感信息应用：生成4D 产品、各种专题图等。
4、遥感的分类：（1）按工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。
（2） 按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等（3）按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等（4）按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式（5）按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感。
5、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）星载主动式遥感的发展使探测手段更趋多样化；（4）高光谱分辨率传感器成为未来空间遥感发展的核心内容；（5）与GIS 结合，使得遥感应用不断深化。
第一章 电磁波及遥感物理基础1、遥感之所以能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象，是因为一切物体，由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。
2、遥感信息获取，一般指收集、探测、记录地物的电磁波特征，即地物的发射辐射或反射电磁波特性。
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上式意义为辐射能量随温度变化的梯度很大（红外遥感的基 础 ）。
3）对普朗克函数求波长曲线极值， 得到：
max T 2898mK 0
此式称为维恩定律，或 称为光谱位移定律。用它可 测定太空星体表面温度，也 可用来选择对特定地物的监 测波段，如火灾检测。
4）当辐射波长很长(或温度很高)时，T足够大， 普朗克函数可以表示为：
1.:8080/esdi/search.jsp 2./ 3./data/datapool/ 4./products/elevation/gtopo30/hydro/index.html 5./catalog/index.html 6./EarthExplorer/ 7./index.php/27/Sample+Imagery+Gall ery 8./data/ ndsat etm+ and tm images for free /ortho/index.htm 10中巴卫星 /cn/default.asp 11.NOAA /nsaa/p ... 2585A2A3950668E84A0
Landsat 5 传感器参数
Landsat 7 传感器参数
TM、ETM特点
时间积累长，覆盖面大、信息量丰富； 成图比例尺1：5万到1：15万，满足国家级和省级宏观监测 的要求。
3 常见遥感数据源
（2）CBERS-1和 CBERS-2
卫星参数
太阳同步轨道 轨道高度：778公里 倾角:98.5o 重复周期：26天 扫描带宽度:185公里 星上搭载了CCD传感器、IRMSS红 外扫描仪、广角成像仪，由于提供了 从20米—256米分辨率的11个波段不同 幅宽的遥感数据，成为资源卫星系列 中有特色的一员。
性质及其变化的综合性探测技术。
2、遥感的分类
（1）按从遥感平台高度进行划分
航天遥感： 150km以上
遥感技术类型 （按平台高度）
航空遥感： 100m～30km
地面遥感： 100m以内
2、遥感的分类
（2）按所利用的电磁波的光谱段划分
可见光/反射红外遥感
遥感技术类型 （按光谱段划 分） 可见光(0.4～0.7微米） 近红外(0.7～2.5微米）
2 黑体辐射
（1）基本概念
辐射通量 单位时间内通过某一面的辐射能量称为辐射通量， 它是辐射能流的单位。
通量密度 单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度。被辐照 物表面的辐射通量密度称为辐照度E。辐射体表面 的辐射通量密度称为辐射出射度M。
E A M A
Q t
2 黑体辐射
热红外遥感
波长8～14微米
微波遥感
波长 1～1000毫米
2、遥感的分类
（3）按研究对象分类划分
资源遥感 遥感技术类型 （按研究对象）
以地球资源作为调查研究对象的遥 感方法和实践，调查自然资源状况 和监测再生资源的动态变化。
环境遥感
利用各种遥感技术，对自然与社会 环境的动态变化进行监测或作出评 价与预报的统称。
3 常见遥感数据源
（5）其他高分辨率遥感数据
印度IRS数据： IRS数据每景覆盖范围70公里× 70 公里，市场零售价是2.3万人民币。该数据只有1个 波段，分辨率5.8米，成图比例尺1：2.5万。获取时 间较长。 IKNOS数据： 11公里× 11公里，3个多光谱，1个 全色，分辨率4米、1米，分辨率高，成图比例尺可 达1：5000，满足微观监测要求。但数据价格较高， 数据量大，短时间难以获取满足要求的数据。 Quick Bird(快鸟)数据：快鸟卫星是目前世界上商 业卫星中分辨率最高、性能较优的一颗卫星。其全 色波段分辨率为0.61米，彩色多光谱分辨率为2.44米， 幅宽为16.5公里。 其他：ALOS、TerraSAR、ENVISAT、RADASAT 等。
3 常见遥感数据源
（6）航空影像数据
低空、数码小飞机航空摄影，与常规航测相比，成 本低、成图比例尺大，处理方便，将是今后航空遥 感发展的热点方向。
二、遥感物理基础
1 2
遥感图像获取模型 黑体辐射
3
4 5
太阳辐射
地球辐射 大气对辐射的影响
1 遥感图像获取模型
太阳辐射
大气对太阳辐射影响示意图（彭望琭，1991）
90.8 % 5.2 % 2.6 % 1.1 % 0.18 % 0.11 %
4 地球辐射
地球也近似可看为黑体，向外辐射能量。
地球辐射能量分布为：
m 5 ~ 8 m 14 ~ 30 m
0~3 >1 mm
占有0.2 % 占有10 %
3~5 8 ~ 14
m m m
占有0.6 % 占有50 %
S
R
2
立体角的物理意义
立体角表达点状地物向各方向辐射量，在以点状地 物位臵为球心的某一球面上的某一局部球面上获取 辐射能的比例。同样道理，立体角可以表达球上局 部面向外辐射能量，在其垂直方位上的一个点接收 到的能量比例。这就是为什么遥感传感器（包括人 肉眼）距离地物越近，则地物相对于传感器立体角 越大，收到地物辐射能越多，地物辨别越清楚。
IS
~
1
4
I S 为散射光光强（Intensity of Scattering light）
为波长
由此可见，瑞利散射对紫外、紫、蓝光散射量很大，而对红 光、红外散射量极小。 这是晴朗无污染天气天空呈蓝色的原因，也是清洁水发蓝的 原因。
2 遥感技术系统
遥感技术系统包括：空间信息采集系统（包括遥感 平台和传感器），地面接收和预处理系统（包括辐射校 正和几何校正），地面实况调查系统（如收集环境和气 象数据），信息分析应用系统。它是一个多维、多平台、 多层次的立体化观测系统。
后遥感技术系统
后遥感应用技术 是一种遥感信息深化 应用的技术，其含义 是指将遥感技术与传 统地学方法相结合， 与现代信息技术相结 合的一种信息综合应 用技术。其内容涵盖 信息处理、信息解译、 信息分析、信息表述 和信息应用等一整套 方法技术系统。
SPOT 5成像装臵的分辨率和视场等参数
3 常见遥感数据源
（4）MODIS数据
MODIS是Terra和Aqua卫星上搭载的主要传感器之 一，两颗星相互配合每1-2天可重复观测整个地球表 面，得到36个波段的观测数据。 空间分辨率： 250 m （波段1～2）；500 m（波段 3～7）；1000m（波段8～36）。 MODIS测量的基本目标可概述如下：1) 陆地和海 洋表面的温度和地面火情。2) 海洋彩色，水中沉积 物和叶绿素。3) 全球植被测绘和变化探测。4) 云层 表征。5) 汽溶胶的浓度和特性。6) 大气温度和湿度 的探测，雪的覆盖和表征。7) 海洋流。
6000k 4000k
.
. .
对普朗克定律的讨论：
1）黑体辐射的能量只与波长、温度有关，与物质组成无关，发 射能量是一个连续的波长谱； 2） 对普朗克公式积分可得到：
W T 4 （斯忒藩-玻耳兹曼定律）
再差分：
W 4T 3T
为斯蒂芬— 波尔兹曼常数，单位为
W m K
2
0 4
（1）基本概念 辐射强度 I
辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的，即指点辐 射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量。
辐射亮度L 辐射亮度确定面辐射源的辐射强度。它指辐射源在 某一方向的单位投影表面在单位立体角内的辐射通 量。
2 I L( ) w(A cos ) A cos
2、遥感的分类
（4）按应用空间尺度划分 全球遥感
全面系统地研究全球性资源与环境问题的 遥感的统称。
区域遥感 遥感技术类型 （按空间尺度）
以区域资源开发和环境保护为目的的遥 感信息工程，它通常按行政区划（国家、 省区等）和自然区划（如流域）或经济 区进行
城市遥感
以城市环境、生态做为主要调查研究对象 的遥感工程。
CBERS-1传感器参数
3 常见遥感数据源
（3）SPOT系列 卫星平台
SPOT-1—1986年2月22日 SPOT-2 —1990年1月22日 SPOT-3—1993年9月22日 SPOT-4—1998年3月24日 SPOT-5—2002年5月3日
特点
对建设用地比较敏感；成图比例尺1：3万到1：5 万。数据范围60公里× 60公里。SPOT与TM数据是 目前遥感监测常用的数据，两者的融合是遥感监测 技术过程中常用的组合方式，更重要的是有助于非 遥感专业人员的识图。
遥感原理与应用
中国地质大学（北京）王广军 cugbwgj@
提
一
概
纲
述
二
遥感物理基础
三
遥感数字图像处理
四
ENVI应用
一、概述
1
遥感及其分类
2
遥感技术系统
3
常见遥感数据源
1 遥感及其分类
1、遥感（Remote Sensing）
遥感是应用探测仪器，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
I w
A w R2
决定了遥感影像的空间分辨率和 光谱分辨率的相互关系
2 黑体辐射
（1）基本概念
黑体 黑体是对外界辐射量完全吸收的理想物体，自然界 并不存在。 自然界存在着灰体，即一部分能量吸收，一部分能 量反射。 灰体辐射的规律接近黑体。
（2）黑体辐射定律，即普朗克定律。
W
2hc 2
5
1 e ch / KT 1
W 为波长为 时的辐射通量密度，单位 w / m2 · 为波长，单位为m c 为光速 2.98 10 m/s
8
W
h 为普朗克常数 6.6256 1034 J · s K 为波尔兹曼常数 1.38 10 23 J / K0 T 为绝对温度，单位为K 0 此式有两个自变量： 、T ，其它都是常数 因而可写为：W = ƒ ( , T )