遥感导论复习资料

1第一章绪论1.遥感的概念：在一定的距离的空间，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。3.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，成像遥感与非成像遥感主动遥感和被动遥感的区别：主要区别在于传感器是否发射电磁波。被动遥感是被动地接受地物反射的电磁波，受天气影响变化大。主动遥感多为微波波段，受天气与云层影响变化小。4）按遥感的应用领域分：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感等。3.遥感的特点：大面积的同步观测，数据的综合性和可比，经济性，时效性，局限性。2第二章电磁辐射与地物光谱特征1.电磁波（定义）：由振源发出的电磁振荡在空间的传播电磁波2.电磁辐射:电磁波能量的传播过程.3.电磁辐射的特性:电磁辐射的波动性,电磁辐射的粒子性.4.电磁波性质：1）是横波2）在真空中以光速传播3）具有波粒二象性。5.电磁波谱：（1）宇宙射线（2）γ射线（3）X射线（4）紫外线：0.01—0.38μ波长﹤0.28μ的紫外线在通过大气层时，被臭氧层吸收。0.28—0.38μ的紫外线，部分能穿过大气层，但散射严重，只有部分到达地面，可作为遥感的辐射源，称为摄影紫外。（5）可见光：0.38—0.76μ，是人视觉能见到的电磁波，可以用棱镜分为红、橙、橙、黄、绿、青、蓝紫7种色光。可用于摄影、扫描等各种方式成像，是遥感最常用的波段。（6）红外线：0.76—1000μ。其中可细分为：近红外0.76—3μ，是地球表层反射太阳的红外辐射故称为反射红外。可用于摄影。中红外3—6μ是地球表层反射太阳的红外辐射和地球表层自身辐射的混合辐射红外，可用于摄影和扫描。热红外（远红外）6—15μ是地球自身发射的红外线，故称为热红外。热红外只能用于扫描方式，经过光电信号的转换才能成像。超远红外，15—1000μ，绝大部分要被大气层吸收所以不作遥感辐射源。（7）微波0.1—100cm，它实际上是无线电波的一部分其中可分为毫米波、厘米波和分米波。微波能穿透大气层，可用于主动遥感和被动遥感。（8）无线电波：这个波区不能用于遥感。因为它不能通过大气层。无线电波中的短波可被大气层中的电离层吸收严重。因此，无线电波只能用于远距离通讯或无线电广播。6.辐射能量（W）：电磁辐射的能量。7.辐射通量（φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量。8.辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，φ=dW/dt。单3位：W/m2，S为面积9.辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，l=dφ/ds。单位：W/m2，S为面积。10.辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=dφ/ds。单位：W/m2，S为面积。11.辐射亮度（L）：单位立体角、单位时间内，从外表面的单位面积上辐射出的辐射能量，L=φ/Ω（Acosθ）12.朗伯源：辐射亮度L与观察角θ无关的辐射源。13.绝对黑体的定义：在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收系数（率）α=（λ，T）恒等于1，即α=（λ，T）=1的物体称为绝对黑体14.黑体辐射规律：1）绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比2）黑体温度越高，其曲线的峰顶就往左移，即往波长短的方向移。15.发射率：是实际物体辐射出射度与同温度下黑体辐射出射度之比。16.太阳辐射规律：太阳辐射的光谱是一条连续的光谱曲线，短波方向的截止波长为0.3μ（0.01μ，0.2μ），长波方向的截止波长为6.0μ，峰值波在0.47μ附近。因此，太阳辐射的光谱是以可见光为主，占总辐射通量密度的85%以上。17.地球辐射规律：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。地球辐射的波谱可分为三个部分：3—6μ：为反射太阳光和地球自身辐射，属混合辐射。8—14μ：为地球表面物体自身的热辐射，其峰值波段在9—10μ处，属远红外或称热红外。15—30μ：属超远红外（近年来正在加紧研究用于遥感的可能性）。418.瑞利散射：是指比波长小得多的大气分子引起的散射，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。19.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。如烟、尘埃、小水滴、气溶胶等引起的散射。20.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。散射强度与波长无关。21.大气对电磁波的作用（影响）主要表现为反射，吸收，散射。22.大气窗口：由于大气对电磁波的散射、吸收和反射作用，使得能够穿透地球大气的辐射局限于某些波段范围内，通常将这些透过率较高的电磁辐射波段称为大气窗口遥感器使用的波段范围都在大气窗口范围内。遥感常用的大气窗口有以下五个：●可摄影窗口（0.3-1.3μ）：属地物反射紫外、可见光和近红外，透过率达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。●近红外窗口（1.5-2.5μ）：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。●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。●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。●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。23.热辐射强度（TB）在远（热）红外（8-14）遥感中常用热辐射强度的概念来表示地物发射波谱特征。热辐射强度是指物体的发射率与其实际温度的乘积，即：TB=εT424.热惯量：热惯量（P）是物体对环境温度变化的热反应灵敏性的一种度量;物体温度变化的幅度与热惯量的大小成反比。热惯量大的物体温度变化的幅度5小，热惯量小的物体温度变化的幅度则大。热红外遥感所获得的目标热辐射强度信息，在黎明前后和午后的图像上，其色调特征正好相反。25.地物发射波谱特征：●物体的发射率或热辐射强度与其表面的粗造度和颜色有关。粗造的表面有较强的发射率，光滑表面发射率较低；暗色物体发射率较大，浅色物体发射率较低。●物体的发射率和它的温度有密切关系。一般温度越高，发射率越大，温度越低，发射率越小。只要温度有较小的差别，热辐射强度就有较大的差异。●不同性质的物体有不同的发射波谱曲线形态，所以可以根据其波谱形态特征来区分不同的地物。26.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。27.反射率（ρ）：地物反射的辐射能量（Pρ）占总入射能量（P0）的百分比。28.反射波谱：指地物反射率随波长变化的规律。29.植被的反射波谱特征：基本特征：1）在0.55μ附近有一个10-20%的反射峰，2)0.74-1.3μ间有一个50-60%的强反射峰；3）至3.0μ以上部分呈衰减曲线。4)在0.45u、0.67μ、1.5μ、1.9μ处有三个强烈的吸收谷。30.水体的反射波谱曲线特征: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。●清水随波长的增加反射率逐渐降低，至近红外区，接近全部吸收；●浑水和浊水的波谱形态相近，但反射峰的高度和吸收谷的深度与对应的波长位置不同。31.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。另外土壤类型和土壤肥力也会对反射率产生影响。在不同光谱段的遥感影象上，土壤的亮度区别不明显。632.岩石的反射波谱特征:●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。为了提高遥感对岩石的辨别能力，在陆地卫星TM遥感器上增设了1.55-1.75μ，2.08-2.35μ两个岩石探测波段。●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。第三章遥感成像原理与遥感图像特性1.传感器：远距离感测地物环境发射辐射或反射辐射电磁波的仪器2.传感器按所探测的波谱段分为：可见光、红外和微波传感器；按信息记录形式分为：成像和非成像传感器；按成像方式分为：摄影方式、扫描方式（单波段、多波段、高光谱）和雷达方式；按探测的辐射源分为：主动式（有源）、被动式（无源）。常见传感器：分幅摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机、数码摄像机多光谱扫描仪(MultiSpectralScanner，MSS)专题制图仪（ThematicMapper,TM）反束光导摄像管扫描仪（RBV）、HRV（HighResolutionVisiblerangeinstruments）合成孔径侧视雷达（Side-LookingAirborneRadar，SLAR）。3.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。4.波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。5.遥感图像的辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。6.遥感图像的时间分辨率：指同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样7的时间频率，也称重访时间7.航空摄影的分类：1）垂直航空摄影：按照航摄倾角分类(…)倾斜航空摄影，单片摄影；按摄影实施方式分类(…)单航线摄影，普通黑白摄影；按感光片和所用波段分类(…)面积摄影多航线摄影)((…)大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大于黑白红外摄影；按比例尺分类1／l0000中比例尺航空摄影：像片比例尺为1／10000～1／30000天然彩色摄影；小比例尺航空摄影：像片比例尺为1／30000～1／l00000彩色红外摄影；超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100000～1／250000。8.航向重叠：9.旁向重叠：10.像片的投影方式：中心投影，垂直投影11.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；引起这种位移的原因主要是地形起伏12.彩色红外像片特征：1）植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色因为近红外段的光谱反射率远远高于它在可由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外见光波段的光谱反射率。感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片2）水在彩红外像片上表现为蓝到青色(清水呈蓝色，浊水呈青色)。3）城市呈现内部有纵横纹理的青色。彩色红外感光片没有感蓝层和黄滤色层，有感绿、4）公园、绿化带呈品红到红色。感红和感红外层。因此不受大气散射蓝光的影响，5）湿地呈青色。像片清晰度很高，适合城市航空摄影。6)干旱裸地和沙漠都呈黄色。7）在彩红外航片上(…)：雪和云都呈白色。13.雷达（Radar）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围,少数也利用其他波段。按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。雷达是由发射机通过天线在很短的时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线8接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。14.侧视雷达：侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）15.侧视雷达的分辨率可分为：距离分辨率（垂直