第一章遥感原理及应用概论
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。
遥感原理与应用题解(张安定)PPT模板
第四章遥感卫星及其运行特
05 点
第四章遥感卫星及其运行特点
01
重点提示
02
复习纲要
一、遥感卫星的轨道 二、气象卫星 三、陆地卫星 四、海洋卫星
03
习题
04
参考答案与题解
06 第五章微波遥感
第五章微 波遥感
01 重 点 提 示 03 习 题
02 复 习 纲 要
一、微波遥感的类型 二、微波遥感的特点 三、雷达系统的成像原理 四、雷达图像的几何特征 五、雷达图像的信息特点
202X
遥感原理与应用题解 (张安定)
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
01 前言
前言
02 第一章遥感技术概述
第一章遥感技术概述
01 重点提示 03 习题
02 复习纲要
一、遥感与遥感技术过程 二、遥感技术的特点与分类 三、遥感技术的发展历史与展望
04 参考答案与题解
03 第二章遥感电磁辐射基础
附录二主要遥感卫星及其技
13 术参数
附录二主要遥感卫星及其技 术参数
感谢聆听
02 复习纲要
一、影像特征与解译标志 二、目视解译的方法和程序 三、影响目视解译效果的因素 四、不同类型遥感图像的解译
04 参考答案与题解
第八章遥感图像的计算机分
09 类
第八章遥 感图像的 计算机分 类
重点提示 习题
复习纲要
一、图像分类概述 二、监督分类 三、非监督分类 四、其他分类方法 五、误差与精度评价
04 参 考 答 案 与 题 解
07 第六章遥感图像处理
第六章遥感图像处理
重点提示
复习纲要
一、光学图像与数字图像 二、光学图像的处理
遥感原理与应用
第一章遥感物理基础1 遥感：即遥远感知，在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一门技术。
具体讲，是在高空和外层各种平台上，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，实现研究第五空间形状.位置.性质.变化及其与环境互相关系的一门现代运用技术科学。
2电磁波谱：把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱。
3绝对黑体：能够完全吸收任何波长入射能量的物体4灰体：在各种波长处的发射率相等。
5色温：用嘴接近回头辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照，这是的黑体辐射温度。
6大气窗口：电磁波有些波段通过大气层时减弱较少，透过率较高，这些电磁波段被称为大气窗口。
7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。
8光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
9波粒二象性：电磁波具有波动性和粒子性。
10光谱反射特性曲线：发射波普是某物体的反射率随波长的变化规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。
11.地物波普特性：是指各种地物各自所具有的电磁波特性，包括发射辐射和反射辐射。
二．简答1黑体辐射遵循哪些规律？（1）凡是吸收热辐射能力强的物体，它的热发射能力也强。
凡是吸收热辐射能力弱的物体他们的热发射能力也弱（1）普朗克定律：（2）斯忒藩-波耳兹曼定律：（3）基尔霍夫定律：（4）瑞利-琴斯定律：5）维恩位移定律：2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所用的电磁波段主要有哪些？电磁波包含了从波长最短的r射线到最长的无线电波段，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。
遥感中所用的为从紫外线到微波波段，包括紫外线、可见光、红外波段、微波波段。
3、物体的辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值波长是多少？a.温度和波长利用波长乘温度=2897.84叙述沙土、植物、和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。
自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土壤的光谱特性曲线与一下因素有关，即土壤类别、含水量、有几只含量、砂等含量有关。
第1章 遥感数字图像处理概论
地球自身热辐射近似 300K 的黑体辐射，能量集中在 6.0um以上的波段。（热红外）
太阳辐射
大气上界太阳照度
58000K黑体辐射
海平面太阳照度
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.4 2.6 2.8 3.0
大地辐射
大地也近似可看为黑体，向外辐射能量。 大地辐射能量分布为：
遥感图像的空间分辨率
空间分辨率—— 一个像元所代表的 地面实际尺寸就是 空间分辨率，简称 分辨率。 如1米分辨率，是 指影像上的一个像 元表示地面上边长 为1米的正方形的 范围。
空间分辨率
4 meter ground sample distance
1 meter ground sample distance
在 0.3 ～ 2.5um 波段（主要在可见光和近红外波段）， 地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽 略 。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳 的短波辐射对地表进行探测和成像。 在 2.5 ～ 6.0um 波段（主要在中红外波段），地表反 射太阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐 射源。
植物季节规律
2.3、遥感处理过程--遥感数据采集
一幅图像实际上记录 的是物体辐射能量的 空间分布，这个分布 是空间坐标、时间和 波长的函数，即: I=(x,y,z,λ,t)。
遥感图像的辐射分辨率
• 遥感系统的辐射分辨率指遥感探测器记录
地面反射、发射或后向散射的辐射通量对 信号强度差异的敏感性，也称为量化等级
教材及参考资料
教材： • 遥感图像处理模型与方法（电子工业出版 社） 参考资料： • 遥感数字影像处理导论（机械工业出版社） • 遥感数字图像处理(章孝灿等编著,浙江大 的热红外波段，以地球自身的热辐射为
【遥感原理与应用】复习资料期末考试整理
第一章 绪论☐ 什么是遥感？广义上：泛指一切无接触的远距离探测，实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴。
狭义上：遥感探测地物基本原理：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，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
现代遥感:特指在航天平台上，利用多波段传感器，对地球进行探测、信息处理和应用的技术。
☐ 电磁波的传输过程☐ 遥感技术系统遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。
遥感技术系统主要有：①遥感平台系统②遥感仪器系统③数据传输和接收系统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。
⑥分析应用系统。
☐ 遥感应用过程1.问题声明(分析问题、假设建模、指定信息需求）2.数据收集（遥感、实地观测）3.数据分析（目视解译、数字图像处理、可视化分析、测试假设）4.信息表达（数据库、误差报告、统计分析、各类图件）☐ 遥感的发展趋势高分辨率、定量化、智能化、商业化第二章 电磁波及遥感物理基础☐ 电磁波、电磁波谱（可见光谱）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。
电磁波是一种横波。
电磁波的几个性质：一般的光探测器或感光材料只对光强度有响应，因而只能感受到光波场的振幅信息，对相位信息则无响应。
干涉（interfere ）频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两列光/波相遇时，使某些地方振动始终加强（显得明亮），或者始终减弱（显得暗淡）的现象，叫光/波的干涉现象。
应用：雷达、InSAR衍射（diffraction ）光的衍射（Diffraction ）指光在传播路径中，遇到障碍物或小孔（狭缝）时，偏离直线绕过障碍物继续传播的现象。
偏振（polarization ）横波在垂直于波的传播方向上，其振动矢量偏于某些方向的现象。
《遥感概论》课程笔记
《遥感概论》课程笔记第一章：绪论1.1 遥感及其技术系统遥感（Remote Sensing）是指不直接接触对象物体，通过分析从远处感知到的电磁波信息来识别和探测地表及其上方环境的技术。
遥感技术系统是由多个组成部分构成的复杂体系，主要包括以下几部分：- 传感器（Sensor）：用于探测和记录目标物体发射或反射的电磁波的设备。
- 遥感平台（Remote Sensing Platform）：携带传感器的载体，如卫星、飞机、无人机等。
- 数据传输系统（Data Transmission System）：将传感器收集的数据传回地面的设备。
- 数据处理与分析系统（Data Processing and Analysis System）：对遥感数据进行处理、分析和解释的软件和硬件。
1.2 遥感门类及技术特点遥感技术根据不同的分类标准可以分为以下几类：- 按照电磁波波长：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
- 按照传感器工作方式：主动遥感（如激光雷达）和被动遥感（如摄影相机）。
- 按照平台类型：卫星遥感、航空遥感、地面遥感等。
遥感技术的主要特点包括：- 大范围覆盖：遥感技术可以覆盖广阔的地表区域，对于大规模的地理现象监测具有优势。
- 高效快速：遥感平台可以快速穿越监测区域，获取数据的时间周期短。
- 多维信息：遥感可以提供关于地表及其上方环境的多种信息，如形状、纹理、温度等。
- 非侵入性：遥感技术不需要直接接触目标物体，因此对环境的影响较小。
1.3 遥感行业应用概况遥感技术在多个行业中有着广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：- 农业领域：通过遥感技术监测作物生长状况、评估产量、监测病虫害、进行土地资源调查等。
- 环境保护：监测森林覆盖变化、湿地保护、沙漠化趋势、大气污染等环境问题。
- 灾害管理：利用遥感技术进行地震、洪水、飓风、火灾等自然灾害的预警、监测和评估。
- 城市规划：通过遥感图像分析城市扩张、交通布局、土地利用效率等，为城市规划提供依据。
遥感原理与应用的课后答案
遥感原理与应用的课后答案第一章：遥感基础知识1.1 遥感概述•遥感是利用空间传感器获取地球表面信息的科学与技术。
•遥感技术的特点包括遥感性质、遥感对象、遥感方法等。
1.2 遥感的分类•根据遥感方式，可将遥感分为主动遥感和被动遥感两种。
•主动遥感指人工发射电磁波，通过接收返回信号得到目标的信息。
•被动遥感则是通过接收自然环境中辐射的信息。
1.3 遥感系统的组成•遥感系统由人工卫星、航空平台、地面站三个部分组成。
•人工卫星是指搭载遥感装置的卫星，用于对地观测。
•航空平台一般指飞机或无人机等载人或无人飞行器。
•地面站则用于接收、处理和存储遥感数据。
第二章：遥感图像的获取与处理2.1 遥感图像获取•遥感图像的获取方式包括主动遥感和被动遥感。
•被动遥感图像的获取主要依赖于地球表面辐射的能量。
•主动遥感图像则是通过人工发射的电磁波测量返回信号得到。
2.2 遥感图像处理步骤•遥感图像处理步骤包括预处理、增强、分类和解译等。
•预处理主要针对图像的去噪、几何校正等。
•增强则是对图像的对比度、亮度等进行调整。
•分类是指将图像中的不同特征划分为不同类别。
•解译则是对分类结果进行分析和理解。
2.3 遥感图像的分类•遥感图像的分类主要有无监督分类和有监督分类两种方法。
•无监督分类是指根据图像中像素的相似性进行自动分类。
•有监督分类则需要根据预先标记好的样本进行分类。
第三章：遥感在环境监测中的应用3.1 遥感在气象监测中的应用•遥感可以用于获取气象元素，如温度、湿度、风速等。
•通过遥感技术可以实现大范围、高分辨率的气象监测。
3.2 遥感在水资源监测中的应用•遥感可以用于获取地表水体的面积、水质等信息。
•借助遥感技术可以实现对广大水域的高效监测。
3.3 遥感在土地利用监测中的应用•利用遥感图像可以获取土地利用类型、变化等信息。
•遥感技术可以为土地规划和管理提供重要支持。
3.4 遥感在灾害监测中的应用•遥感图像可以用于监测地震、洪水、火灾等灾害。
遥感概论第一章PPT课件
数据传输
遥感平台获取的数据需要通过数 据传输系统传输到地面站或数据
中心进行处理和分析。
数据处理
包括辐射定标、几何校正、图像 增强等，以提高遥感数据的可读
性和精度。
数据融合
将不同来源和类型的遥感数据进 行融合，以提高遥感数据的综合
应用能力。
遥感应用系统
环境监测
利用遥感技术监测环境变化、污染物排放等。
城市规划
城市发展状况、土地利用、交 通状况等。
灾害监测
地震、洪涝、森林火灾等。
02
遥感技术的发展历程
遥感技术的起源
01
02
03
19世纪
摄影技术的发明为遥感技 术提供了基础。
20世纪初
航空摄影开始应用于军事 侦察和地图制作。
1957年
苏联发射了第一个人造地 球卫星，开启了卫星遥感 时代。
遥感技术的发展阶段
时间特征
同一地物在不同时间段的反射或发射 的电磁波会有所不同，形成时间特征。
纹理特征
遥感图像上地物的纹理结构、排列和 分布情况。
遥感图像的预处理
辐射定标
大气校正
将遥感器接收到的原始辐射值转换为地物 反射率或表面温度等物理量。
消除大气对遥感图像的影响，提高图像质 量。
几何校正
噪声去除
纠正遥感图像的几何畸变，使其与地图投 影相匹配。
监测水环境变化趋势，如水体面积、 水位和水温等。
分析水体污染的原因和来源，如工业 废水、农业化肥和城市污水等。
为水环境保护和治理提供决策依据， 保障水资源的安全和可持续利用。
城市规划与建设监测
监测城市扩张和建设用地变化，分析城市发展动态和趋 势。
分析城市规划实施效果，评估城市空间布局和功能分区 的合理性。
遥感原理及应用总结
绪论第一章遥感物理基础Chapter 1 Physical basis of remote sensing电磁波：在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。
（在真空或介质中传播的交变电磁场）电磁波是通过电场和磁场之间相互联系和转化传播的，是物质运动能量的一种特殊传递形式。
原子光谱、分子光谱和晶体光谱波粒二象性：1 波动性：表现出干涉、衍射、偏振等现象。
一般成像只记录了电磁波的振幅，只有全息成像时才同时记录振幅和相位，在遥感成像时，只有雷达成像是如此。
干涉的影响：利—利用能量增大的趋势使图像清晰，方向性强；弊—造成同一物质所表现的性质不同SAR成像时，斑点的产生就是由于电磁波的干涉引起的。
衍射的影响：(1)使电磁辐射通量的数量、质量和方向都发生变化，结果测量不准确，对目标物的解译也带来困难。
(2)缩小阴影区域。
(3)影响遥感仪器的分辨能力。
光的偏振现象说明光波是横波，在微波技术中称为“极化”。
多普勒效应：电磁辐射因辐射源或观察者相对于传播介质的移动，而使观察者接受到的频率发生变化的现象。
2 粒子性的基本特点是能量分布的量子化光电效应应用：扫描成像、电视摄像等，把光像变成电子像，把对人眼无作用的电磁辐射变成人们可以看见的影像。
3、波粒二象性的关系电磁波的波动性与粒子性是对立统一的，E（能量）、P（动量）是粒子的属性，υ（频率），λ（波长）是波动的属性，二者通过h联系起来。
光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现：从数量上看：少量光子的运动表现出粒子性；大量光子的运动表现出波动性。
从频率上看：频率高的光子粒子性强，频率低的光子波动性强。
当光和其它物质发生相互作用时表现为粒子性，当在传播时表现为波动性。
为什么说遥感的物理基础是电磁波理论？➢不同地物电磁波特性不同（表现为不同颜色，不同温度）➢传感器接收的是电磁波➢数据传输是电磁波➢数据处理的是地物电磁波信息➢应用的是地物电磁波特性电磁波谱：将电磁波在真空中按照波长或频率的依大小顺序划分成波段，排列成谱。
《遥感概论》word版
遥感概论第一章绪论一、遥感（狭义）：在不直接接触目标物的情况下，使用特定的探测仪器来接受目标物体的电磁波信息，再经过对信息的传输、加工、处理、判读，从而识别目标物体的技术。
二、遥感平台：用来装载传感器的运载工具。
三、遥感的原理：1．物理依据：地球上的物体都在不停地辐射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是不同的。
2．原理：利用传感器接收地物反射或辐射出的电磁波，通过分析电磁波的特性区分不同的地物及其环境，主要基于两点：不同地物在不同波段反射率存在差异；同类地物的光谱是相似的，但随着该地物的内在差异而有所变化。
四、遥感技术系统：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，包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。
五、遥感技术特点：1. 大面积的同步观测；便于发现和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范围越大）2. 时效性：可以在短时间内对同一地区进行重复探测，有利于发现地球表面事物的动态变化，对天气预报，火灾、水灾的灾害监测等非常重要。
3. 数据的综合性和可比性：综合性包括：自然和人文信息的综合、多层空间的综合、多波段的综合、多时相的综合；可比性指获得的数据具有同一性或相似性，并且不同传感器具有兼容性。
4. 经济性；与传统方法相比，遥感可大大节省人力、物力、财力和时间，同时具有很高的经济效益和社会效益。
5. 局限性：一方面，遥感技术所利用的电磁波段很有限；另一方面，已利用的电磁波段对许多地物的某些特征不能准确反映。
六、遥感分类：1．按照遥感的工作平台分为：航天遥感、航空遥感、地面遥感。
2．按照资料的记录方式分为：成像方式、非成像方式。
3．按照电磁波的工作波段分为：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感。
〓多波段遥感：探测波段在可见光与近红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。
遥感概论复习重点
遥感概论复习重点第⼀章⼀、遥感：⼀种远离⽬标，不与探测⽬标相接触，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进⾏提取、判定、加⼯处理及应⽤分析的综合性技术⼆、遥感技术系统是⼀个地⾯到空中，乃⾄空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应⽤的完整技术体系三、遥感技术系统的组成信息源；信息的获取；传感器；遥感平台；信息的记录和传输四、遥感的分类①按遥感平台分类：航天、航空、地⾯遥感②按传感器探测波段分类：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-1m)③按传感器的⼯作原理分：主动遥感，被动遥感④按数据获取⽅式：成像遥感；⾮成像遥感五、遥感的特点宏观性;动态性;技术⼿段多，信息海量六、当前遥感发展的主要特点和趋势⾼分遥感发展迅速，多种传感器并存：⾼空间分辨率、⾼光谱分辨率、⾼时间分辨遥感从定性到定量分析：遥感从“定性”向“定量”转变，定量遥感成为遥感应⽤的发展热点遥感信息提取逐步⾃动化：建⽴适⽤于遥感图像⾃动解释的专家系统，逐步实现遥感图像专题信息提取⾃动化遥感商业化第⼆章⼀、电磁波的性质波动性：①是横波②在真空以光速传播③满⾜C=λ*?粒⼦性：光电效应波粒⼆象性：E= h*?；P=h/λ波粒⼆象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒⼦性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。
⼆、电磁波与物体相互作⽤过程中，会出现三种情况：反射、吸收、透射，遵守能量守恒定律（如果是不透明的物体,物体的反射率⼤，发射率就⼩）四、电磁辐射定义①反射：电磁辐射与物体作⽤后产⽣的次级波返回原来的介质，这种现象称反射。
该次级波便称之为反射波（辐射）。
反射率：物体的反射辐射通量与⼊射辐射通量之⽐。
②透射：电磁辐射与介质作⽤后，穿过该介质到达另⼀种介质的现象或过程。
透射率：透射能量与⼊射总能量之⽐。
遥感原理与应用-第1章
图1-5 几种温度下的黑体波谱辐 射曲线
从上式可以看出：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，称为斯忒藩－玻耳兹曼公式。
12
黑体辐射特性
• 分谱辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动。 可微分普朗克公式，并求极值。
维恩位移定律：
温度 波长 300 9.66 500 5.80 1000 2.90 2000 1.45 3000 0.97 4000 0.72 5000 0.58 6000 0.48 7000 0.41
27
瑞利散射中，散射强度与波长的关系
I ∝ E s' ∝
2
sin 2 θ
λ4
蓝光散射较强 红光散射较弱
为什么微波具有穿透云雾的能力？
28
(2)大气对太阳辐射的反射
• 由于大气中有云层，当电磁 波到达云层时，就象到达其 他物体界面一样，不可避免 的要产生反射现象，这种反 射同样满足反射定律。而且 各波段受到不同程度的影 响，削弱了电磁波到达地面 的程度。因此应尽量选择无 云的天气接收遥感信号。
7
可见光的范围 紫 0.38～0.43μm 蓝 0.43～0.47μm 青 0.47～0.50μm 绿 0.50～0.56μm 黄 0.56～0.59μm 橙 0.59～0.62μm 红 0.62～0.76μm
• • •
电磁波谱的范围非常宽，从波长最短的γ 射线到最长的无线电波，波长之比高达 1022倍以上 遥感采用的电磁波段可以从紫外线一直到 微波波段 遥感就是根据感兴趣的地物的波谱特性， 选择相应的电磁波段，通过传感器探测不 同的电磁波谱的发射或反射辐射能量而成 像的。
24
•
气溶胶的来源
• 自然：
遥感技术在植物保护中应用
＞90
TM1-4、SPOT的HRV
80 80
TM5 TM7 NOAA的AVHRR
60～70 100
TM6
BACK
Radarsat
常见地物的光谱曲线比较
返回
亮度系数
亮度系数（P）：在相同照度条件下，某物体的亮度与绝对白体理想表面的亮 度之比。 亮度系数的特点：
（1）亮度系数的范围0≤P ≤1；
（2）相同地物，由于干湿程度不同，亮度系数也不同； （3）亮度系数与物体表面的颜色有关； （4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大； （5）许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。
To be
§4 地球资源卫星数据
二、 SPOT数据
1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些 国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系 统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。 SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。
SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。
SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。 SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002年5月4日凌晨当地时间1时31分，在法属圭 亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载成功发射。
高高度、长寿命卫星：约3600 km，通天遥感数据。
按电磁波段分
可见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感数据等。
按传感器的工作方式分
主动遥感、被动遥感数据。
遥感的电磁波原理
电磁波 交互变化的电磁场在空间的传播。 描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等。 电磁波的特性
BACK
遥感数据获取原理
分析结果、图表 输出
用户应用处理 接收 预处理
《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
可见光与热红外遥感原理与应用
可见光与热红外遥感原理与应用第一章遥感基本原理1.1电磁波及电磁波谱电磁波根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场能够在它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，并在更远的地方引起新的变化磁场。
这种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传播的过程称为电磁波。
电磁波的传播过程也就是能量的传递过程。
电磁波遥感：一切物体，由于种类、特征和环境条件不同，而具有完全不同的电磁波的反射或者发射特征。
遥感技术是建立在物体反射或发射电磁波的原理上。
电磁波的存在是获取遥感图像的物理前提。
电磁波在真空中传播的波长或者频率，按照递增或递减顺序排列成谱，就得到了电磁波谱。
电磁波谱的范围表示方法：波长/频率电磁波谱黑体辐射黑体（基尔霍夫1806年）是指在任何温度下，对所有波长的电磁辐射都能够完全吸收，同时能够在热力学定律所允许的范围内最大限度地把热能变成辐射能的理想辐射体。
它是作为研究物体发射的计量标准。
（黑色烟煤）电磁辐射的度量电磁辐射是具有能量的。
辐射能量（Q）的单位是焦耳（J）辐射通量：在单位时间内通过的辐射能量，单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S）辐射出射度（辐射通量密度）: 单位面积上的辐射通量,单位是瓦/米²（W/m²）物理定律电磁波发射遵循三个物理定律：普朗克定律、斯特潘-波尔曼定律、维恩位移定律。
普朗克辐射（plank）定律对于黑体辐射源，普朗克成功给出了辐射通量密度Wλ与温度T、波长λ的关系：式中：W λ为辐射出射度（辐射通量密度），λ是以m为单位的波长，Ｔ绝对温度(Ｋ)，h为普朗克常数，k为波尔兹曼常数，c是光速。
✓在给定温度下，黑体的光谱辐射能力随波长而变化。
✓温度愈高，Wλ愈大，即光谱辐射能力越强。
斯特潘-玻尔曼（Stefan-boltzmann）定律将普朗克公式从零到无穷大的波长范围内积分，得到从单位面积的黑体上辐射到半球空间里的总辐射出射度w。
《遥感导论》电子教案终稿新
《遥感导论》电子教案终稿新第一章：遥感基础1.1 遥感概述遥感的定义遥感的基本原理遥感的应用领域1.2 遥感技术系统遥感平台与传感器遥感数据类型与分辨率遥感数据获取与处理1.3 遥感数据产品与应用遥感数据的产品类型遥感数据的应用案例遥感数据的选择与评价第二章：遥感物理基础2.1 电磁波与光谱特性电磁波的基础知识光谱特性与波段选择光谱吸收与反射特性2.2 遥感传感器与光谱响应传感器的类型与工作原理光谱响应函数与数据模拟传感器参数与性能评价2.3 遥感图像的辐射校正与大气校正辐射校正的目的与方法大气校正的重要性与方法辐射校正与大气校正的实施步骤第三章：遥感图像处理与分析3.1 遥感图像预处理图像预处理的目的与方法图像配准与辐射校正图像增强与去噪声3.2 遥感图像分类与分割图像分类的原理与方法基于像素与基于对象的分类方法图像分割的目的与方法3.3 遥感图像的特征提取与信息提取特征提取的重要性与方法常用特征参数与指标信息提取的方法与技术第四章：遥感应用案例分析4.1 土地覆盖与植被监测土地覆盖分类与数据来源植被指数与监测方法土地覆盖变化分析与应用案例4.2 水资源监测与洪水预测水资源遥感监测方法洪水预测与监测技术水资源遥感应用案例分析4.3 城市规划与建设监测城市遥感监测技术城市规划与建设中的应用案例城市变化分析与评估第五章：遥感技术的发展趋势5.1 卫星遥感技术的发展新型遥感平台与传感器高分辨率遥感数据的应用卫星遥感数据的集成与共享5.2 激光雷达遥感技术激光雷达的原理与应用激光雷达遥感数据处理与分析激光雷达遥感技术的优势与挑战5.3 多源遥感数据融合与应用多源遥感数据的特点与融合方法多源遥感数据在地理信息系统中的应用多源遥感数据融合的未来发展趋势第六章：专题地图制图与遥感应用6.1 专题地图制图原理专题地图的概念与分类专题地图制图方法与流程遥感数据在专题地图制中的应用6.2 遥感影像地图编制遥感影像地图的类型与特点遥感影像地图编制方法与技术遥感影像地图的应用案例6.3 遥感技术与地理信息系统集成遥感与GIS集成的意义与优势遥感与GIS集成的方法与技术遥感与GIS集成应用案例分析第七章：环境监测与变化分析7.1 遥感在环境监测中的应用环境监测的基本概念与方法遥感技术在环境监测中的应用领域环境监测遥感数据的处理与分析7.2 土地利用变化分析土地利用变化的概念与监测方法遥感数据在土地利用变化分析中的应用土地利用变化趋势与驱动因素分析水资源遥感监测技术方法水资源变化分析与评估水资源遥感应用案例分析第八章：气候与气象遥感应用8.1 遥感在气候研究中的应用气候遥感监测的基本原理气候遥感数据类型与获取方法气候遥感数据的应用案例8.2 遥感气象观测与分析气象遥感监测的方法与技术气象遥感数据的处理与分析气象遥感应用案例分析8.3 气候模型与遥感数据集成气候模型的基本原理与类型遥感数据在气候模型中的应用气候模型与遥感数据集成的方法与技术第九章：生物地球化学与遥感应用9.1 生物地球化学与遥感关系生物地球化学的基本概念遥感技术在生物地球化学研究中的应用生物地球化学遥感应用案例分析植被遥感监测的基本原理与方法植被指数与植被参数遥感反演植被遥感应用案例分析9.3 土壤与水分遥感监测土壤遥感监测的基本原理与方法水分遥感监测技术与应用土壤与水分遥感应用案例分析第十章：遥感技术在科学研究中的应用10.1 遥感技术在地球科学中的应用遥感技术在地质调查与勘探中的应用遥感技术在地球物理场研究中的应用遥感技术在地球环境与气候变化研究中的应用10.2 遥感技术在生态学与应用遥感技术在生态系统监测与评估中的应用遥感技术在生物多样性保护中的应用遥感技术在生态灾害监测与预警中的应用10.3 遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业资源调查与监测中的应用遥感技术在农业灾害监测与预警中的应用遥感技术在农业产量估算与种植结构分析中的应用重点和难点解析重点环节：1. 遥感基本原理与技术系统2. 遥感数据产品与应用3. 电磁波与光谱特性4. 遥感图像的辐射校正与大气校正5. 遥感图像预处理6. 遥感图像分类与分割7. 遥感图像的特征提取与信息提取8. 土地覆盖与植被监测9. 水资源监测与洪水预测10. 城市规划与建设监测11. 遥感技术与地理信息系统集成12. 环境监测与变化分析13. 气候与气象遥感应用14. 生物地球化学与遥感应用15. 遥感技术在科学研究中的应用难点解析：1. 遥感基本原理与技术系统：理解遥感技术的工作原理以及不同传感器和平台的特点。
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/~kclarke/Corona/Corona.html
Landsat Missions
Landsat 1 (07/12/1972 - 01/06/1978) - RBV, MSS Landsat 2 (01/22/1975-07/27/1983) - RBV, MSS Landsat 3 (03/05/1978-09/07/1983) - RBV, MSS Landsat 4 (07/16/1982 - ) - MSS, TM Landsat 5 (03/01/1984 - ) - MSS, TM Landsat 6 (10/05/1993): ETM Landsat 7 (04/23/1999 - ) - ETM+ (30m, 60m TIR, 15m Pan) 大规模应用于各行业中,成为遥感技术发展的一个里程碑
Brine Shrimp pond
Lidar Light Detection and Ranging
Visible portion of spectrum Excellent opportunities for vertical dimensions not for horizontal
Data from Lefsky et al
城镇
林地
多 光 谱 数 据
SPOT
水田
(X
旱地
主要参数: 重访周期：26天
覆盖60X60KM
•包含3个波段. •分辨率20米
•系列卫星，易获取需要的数据 •便于解译建设用地
波 段
)
•每景价格9.9KRMB
•成图比例尺1：3万到1：5万
•满足中观监测
假彩色影像
第一颗高分辨率卫星-IKONOS
主要参数:
遥感典型应用
气象应用
Heavy Rainfall Fog/low cloud High density winds
Inflight Icing
Volcanic ash detection
Fire detection
气象应用
•Satellite makes one orbit (360°) in about 100 min; i.e., it goes about 3.6°/min, or about 10° in 3 minutes. •With a knowledge of which way the satellite is moving and how fast it is moving, one can estimate viewing time at a particular point.
参考阅读资料
• Some Important Dates in the Chronological History of Aerial Photography and Remote Sensing (/~jeff/115a/remotesensinghistory.ht ml)
6
7 8 9
热红外遥感及其应用
微波遥感及其应用 遥感应用模型及一般方法 遥感典型应用案例
2
6 2 2
教材及参考书目
教材 遥感原理及应用，李小文，科学出版社 参考书目 遥感精解，测绘出版社，刘勇卫译 遥感数字影像处理导论，机械工业出版社，陈晓玲译
参考络学习资源
• • • • /?page_id=11 http://earth.esa.int/applications/data_util/SARDOCS/spaceborne/Radar_Courses/ rs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/fundam/index_e.php /surfing/satellites/index.html
遥感原理与应用
第一章 概论
什么是遥感
Remote Sensing 通过某种传感器装置，在不直接接触研究对象 的情况下，获取其特征信息，并对这些信息进 行提取、加工、表达和应用的一门技术。
“千里眼”、“顺风耳”
什么是遥感
upscale
upscale
upscale
•Platform depends on application •What information do we want? •How much detail? •What type of detail?
课程内容及安排
遥感信息科学的组成和研究领域
• 学科组成：遥感信息理论、电磁辐射理论、地球 系统科学理论、 摄影测量、地质科学、地理科学、 地球物理、地球化学、信息科学、计算机科学、 管理科学等 • 技术组成：遥感探测技术、图像图形处理技术、 空间信息技术、数字地球技术、网络技术、光电 技术、数据库理论与技术等
课程主要内容
在阐述遥感科学基本原理的基础上，介绍可见光、红外、微波遥 感的基本原理和数据处理的基本方法，并结合行业应用讲解遥 感的典型应用案例
课程安排
1 2 3 4 5 概论 遥感基本原理 遥感数据获取方法及特点 遥感数字图像处理预处理(校正、影像增强） 可见光遥感及其应用（目视解译、信息提取） 2 4 4 6 4
•覆盖11X11KM
•包含3+1个波段
•分辨率1、4米 •价格33$/KM •经过赤道时间：当地 时间上午10点左右 体育场
特点： 分辨率高 数据量大 满足微观监测
房屋
德国法兰克福飞机场 Qickbird 0.61米分辨率
SRTM
• Shuttle Radar Topography Mission
ETM+数据
主要参数:
重访周期：16天 覆盖185X185KM 包含7+1个波段 每一景价格600$ 分辨率30、15m 经过赤道时间：当地 时间上午10点±15 分钟
特点:
覆盖面大，信息丰富
成图比例尺为1：5万到10万
SPOT
1986 - Launch Probatorie de Terre) 1990 - Launch 1993 - Launch 1998 - Launch 2002 - Launch of SPOT-1 (Systeme la Observation de la of of of of SPOT-2 SPOT-3 SPOT-4 SPOT-5
AVRIS Hyperspectral Cube
Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer
224 spectral channels 400 – 2500 nm spectral resolution, 20 meter ground resolution.
北京时间3月11日约 14时由空客防务与 空间运营的Spot6及 Pleiades两颗高分辨 率光学卫星星座， 分别拍摄到了失联 飞机马航MH370失 事海域的1.5米和0.5 米影像，最大可覆 盖约90*120海里
3月12日
高分一号卫星3 月9日上午11点 左右获取的图像 中，位于 (105.63oE， 6.7oN)为中心 方圆20公里的区 域，观测 到3处疑似漂浮 物体，尺寸 分别约13米×18 米、 14米×19米、24 米×22米
• NASA Distributed Active Archive Centres – huge range of free NASA data:
– – – – /about.html (overview) https:/// (land) / (oceans) /daac/ (snow and ice)
遥感发展史－现代遥感（1957-）
• 1、前苏联1957年10月4日发射了世界上第一颗人造地球卫星，1959年利用自 动星际站探测月球背面。 • 2、从60年到90年代，美国先后发射了Landsat MSS到TM、ETM+；1999年美国 Spaceimage公司发射高分辨率卫星IKONOS（星下点0.81M）； 2001年10月由 美国 DigitalGlobe 公司发射QuickBird卫星，是目前世界上 唯一能提供亚米级分 辨率的商业卫星（0.61M）； • 3、法国自1986年以来，先后发射了Spot1~5； • 4、加拿大自1995年发射Radarsat-1； • 5、我国1999年发射中巴资源卫星，2011-2020国家中长期重大科学专项-高分 辨率对地观测系统，计划在“十二五”期间发射5-6颗观测卫星，目标是建成 高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率对地观测系统，到2020年，高 分系统与其他观测手段相结合将形成具有时空协调、全天时、全天候、全球 范围观测能力的稳定运行系统。
http://www-imk.fzk.de:8080/imk2/mipas-b/mipas-b.htm
3
遥感处理过程
分析结果、图表 输出
接收
预处 理
用户应用处 理
被动遥感
主动遥感
遥感和GIS学科的关系
遥感作为一种获取和更新空间数据的强有力手段， 能及时地提供准确、综合和大范围内进行动态监测 的各种资源与环境数据，因此遥感信息就成为地理 信息系统十分重要的信息源。 GIS有助于提高遥感数据自动分类的精度，为遥感应 用分析提供一个良好的环境，从而大大提高遥感信 息识别的精度和效率。
气象应用
•Global maps of sea surface temperature and land surface reflectance from MODIS instrument
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测绘制图
搜救动态地图
3 月8 日
根据马航公布 经纬度绘制客 机最后失联地 点
3月9日 11:35由NASA的卫星Terra/MODIS拍摄 疑似马航370失事地点的高清地图，分辨率为250米
网络数据资源
• GLOVIS (USGS Global Visualisation Viewer)