遥感导论重点

遥感名词解释、简答题第一章绪论一、遥感的概念广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。遥感定义：遥感是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性的综合性技术。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。二、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、信息的应用三、遥感分类1、按遥感平台分：地面遥感：传感器设置在地面平台上航空遥感：传感器设置在航空器上航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上航宇遥感：传感器设置在星际飞船上2、按传感器的探测波段分：紫外遥感：探测波段在0.05~0.38um可见光遥感：探测波段在0.38~0.76um红外遥感：探测波段在0.76~1000um微波遥感：探测波段在1mm~10m多波段遥感：探测波段在可见光波段和红外波段范围内，分成若干窄波段来探测目标。3、按工作方式分a、主动遥感：不依靠太阳，由探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量b、成像方式、非成像方式4、按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等四、遥感的特点（简答）1、遥感范围大，可实施大面积的同步观测遥感观测为地面探测提供了最佳获取信息的方式，并且不受地物阻隔的影响。遥感平台的范围越大，视角越大，可以同步观测的地面信息就越多。2、时效性：获取信息快、更新周期短，具有动态监测的特点对于天气预报、火灾和水灾等灾情检测，以及军事行动等具有重要作用。3、数据的综合性和可比性，具有手段多、技术先进的特点能够反映许多自然人文信息，能较大程度排除人为干扰。4、经济性：经济效益高、用途十分广泛5、局限性：遥感技术所利用的电磁波还很有限，仅是其中的几个波段范围；已被利用的电磁波谱段，对许多地物某些特征不能准确反映。遥感名词解释、简答题五、遥感的特性1、空间特性2、视域范围大，具有宏观特性3、光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。4、时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测第二章电磁辐射和地物光谱特性一、黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1的物体。绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁波都全部吸收，则该物体是绝对黑体绝对黑体不仅有最大的吸收率，也有最大的发射率，却丝毫不存在反射。二、黑体辐射定律1、普朗克公式：普遍适用于绝对黑体辐射的公式该公式表明了辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。特点：（1）辐射通量随波长连续变化，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、斯忒藩-波尔兹曼定律M=óT4特点：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。温度微小的变化会引起辐射通量密度变化很大。3、维恩位移定律λmax=b/T它解释了黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。由定律可以看出，黑体温度越高，其曲线的峰顶越往左移，即往波长短的方向移动。4、基尔霍夫定律（物体辐射定律）一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W与吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积的黑体辐射通量。对于实际物体都可以看作辐射源，且物体的吸收本领越大，吸收系数越接近于1，发射本领越大，即越接近黑体辐射。绝对黑体不仅具有最大的吸收率，也具有最大的反射率。三、太阳辐射太阳是被动遥感最主要的辐射源，太阳辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过地球大气照射到地面，经过地面物体反射又返回，再经过大气到达传感器。此时传感器探测到的辐射强度受入射和反射后二次经过大气的影响和地物反射的影响。四、大气对辐射的吸收作用太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。因此，在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带。1/1522)(kTchehcTW、遥感名词解释、简答题【大气中几种分子对太阳辐射的吸收率：氧气：小于0.2μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。】五、大气散射（类型、影响、结果、实质、分类）影响：太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称散射。散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他方向的辐射。大气散射主要集中在太阳辐射能量最强的可见光区。太阳辐射在照到地面又反射到传感器的过程中，二次通过大气，在照射地物时，由于散射增加了漫入射的成分，是反射的辐射成分有所改变。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象。因此，这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。大气散射的分类：1、瑞利散射概念：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。它主要是由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳等引起的，特别是对可见光而言，瑞利散射现象特别明显。特点：散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。影响：对可见光影响大。对红外辐射影响很小，队未必辐射影响可不计。2、米氏散射概念：当大气中粒子的直径与辐射的波长差不多时发生的散射。特点：云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射。因此，潮湿天气米氏散射影响较大。3、无选择性散射概念：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。特点：散射强度与波长无关，在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。【如云雾粒子直径虽然与红外线波长相近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。】4、P45第六题大气的散射现象有几种类型？根据不同的散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云透雾的能力而可见光不能。答：散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的规律与波长密切相关。而太阳的电磁波辐射几乎包括电磁辐射的各个波段。因此，在大气状况相同时，同时会出现各种类型的散射。对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响，当波长进入红外波段后，米氏散射的影响超过瑞利散射。大气云层中，小雨滴的直径相对于其它微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长的四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。遥感名词解释、简答题六、大气窗口概念：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。（ppt）通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的的波段称为大气窗口。（课本）大气窗口的光谱段：（看看）大气窗口光谱波段紫外、可见光、近红外波段0.3～1.3μm近红外1.5～1.8μm近-中红外2.0～3.5μm中红外3.5～5.5μm远红外8～14μm微波0.8～2.5cm七、太阳辐射与地表的相互作用地球辐射的分段特性波段名称可见光与近红外中红外远红外波长0.3-2.5um2.5-6um6um辐射特性地表反射太阳辐射为主地表反射太阳辐射和自身热辐射地表自身热辐射为主八、地物反射波谱曲线【反射波谱：地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。】概念：以二维直角坐标系表示反射波谱的曲线，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。地物反射波普曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现(反射率)也不同。遥感名词解释、简答题1）植被的反射光谱曲线（特征及影响因素）特征：植被的反射波谱曲线（光谱特征）规律性明显而独特有两个反射峰、五个吸收谷。在可见光波段（0.4-0.76μm）形成绿反射峰（0.55μm处）及其两侧的蓝（0.45μm）、红（0.67μm）两个吸收谷。近红外0.74-1.3μm处形成高反射区在0.7-0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在0.8-1.3之间形成一个高的，反射率可达40%或更大的反射峰。中红外1.3-2.5μm处，吸收率大增，反射率大大下降形成分别以1.45μm、1.95μm和2.6~2.7μm为中心的三个水吸收谷。影响因素：1）影响植物光谱的因素有植物本身的结构特征，也有外界的影响，但外界的影响总是通过植物本身生长发育特点在有机体的结构特征中表现出来。2）控制植物反射率的主要因素有：植物叶子的颜色、叶子的细胞构造和植物的水分等；植物的生长发育、植物的不同种类、灌溉、施肥、气候、土壤、地形等因素都对植物的光谱特征产生影响。遥感名词解释、简答题2）土壤的光谱曲线•土质越细反射率越高•有机质含量越高反射率越低•含水量越高反射率越低•因土类和肥力状况的不同而不同•不同波谱段的遥感影像上区别不明显3）水体的光谱曲线•水体的反射主要在蓝绿光波段,其他波段吸收很强，特别是在近红外波段更强。所以，在近红外遥感影像上，水体呈黑色。•水中含泥沙时，由于泥沙的散射，可见光波段的反射率增加，峰值出现在黄红区。•水中含叶绿素时，近红外波段明显被抬升。遥感名词解释、简答题4）岩石的光谱曲线岩石的反射波普曲线无统一的特征，矿物成分、矿物含量、风化程度、含水量、颗粒大小、表面光滑度、色泽等都会对其产生影响。第三章遥感成像原理与遥感图像特征一、气象卫星特点1、轨道特点气象卫星的轨道分为两种低轨和高轨。低轨：就是近极低太阳同步轨道，简称极地轨道，轨道高度为800-1600km，近南北向绕地球运转，与太阳同步，使卫星每天在固定时间（地方时）经过每个地点的上空。（风云一号）高轨：是指地球同步轨道，轨道高度36000km。绕地球一周需24小时。由于地球公转w和地球自转w相等，相对于地球似乎固定于高空某一点（风云二号，地球同步静止气象卫星）2、短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。气象卫星时间分辨率高，有助于地面快速的动态监测。3、成像面积达，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量4、资料来源连续，实时性强，成本低二、陆地卫星轨道特点：近极地：轨道面与赤道面的倾角为98.2°近圆形：轨道周期为98.9min太阳同步：与太阳同时到达，经过某一地点时间固定中高度：705km长寿命遥感名词解释、简答题原因：轨道特征为近极地圆形轨道，保证北半球中纬地区获得中等太阳高度角的影像，且卫星通过某一地点的地方是相同。三、传统摄影成像与扫描图像的比较1、传统摄影成像的原理：通过成像设备获取物体影像的技术。传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。2、扫描成像是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，形成一定谱段地图像。其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微波波段，成像方式有光/机扫描成像、固体自扫描、高光谱成像光谱扫描。【遥感扫描影像特征：1）宏观综合概括性强：空间分辨率越低，对地面景观概括