遥感概论复习资料总结

遥感概论复习资料第1页共16页遥感概论复习资料第一章遥感的基本概念（1）广义：泛指一切无接触的远距离探测技术。包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。（2）狭义：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。不同于遥测和遥控。遥感系统包括（1）被测目标的信息特征（2）信息的获取（通过传/遥感器、遥感平台）（3）信息的传输与记录（4）信息的处理（5）信息的应用遥感的构成（遥感系统）◇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、◇信息的分析与应用遥感的类型（1）按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感（2）按遥感器的探测波段分类紫外遥感：探测波段在0.05-0.38m之间可见光遥感：探测波段在0.38-0.76m之间红外遥感：探测波段在0.76-1000m之间微波遥感：探测波段在1mm-1m之间多波段遥感：探测波段在可见光和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。（3）按工作方式分类：主动遥感和被动遥感主动遥感，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。（4）按是否成像分类：成像遥感和非成像遥感遥感的特点（1）大面积同步观测传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。（2）时效性可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化遥感概论复习资料第2页共16页的数据。因此，遥感大大提高了观测的时效性。这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。（3）数据的综合性和可比性遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。（4）经济性遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。（5）局限性遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合，特别是地面调查和验证。第二章电磁波谱概念按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，构成电磁波谱。电磁波谱区段的界线是渐变的，一般按产生电磁波的方法或测量电磁波的方法来划分。可见光电磁波谱划分（表）可见光红橙黄绿青蓝紫0.38-0.76μm0.62-0.76μm0.59-0.62μm0.56-0.59μm0.50-0.56μm0.47-0.50μm0.43-0.47μm0.38-0.43μm绝对黑体概念（自然界中不存在绝对黑体）如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。辐射亮度L辐射源在某一方向的单位投影面积在单位立体角内的辐射通量单位W/(sr*m2)。辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量。辐射能量：从目标物体中辐射或反射的电磁波的能量吸收作用：大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带。大气物质是太阳辐射衰减的重要原因散射：辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开的物理现象。大气反射：电磁波传播过程中，若通过两种介质的交界面，会出现反射现象。主要发生在云层顶大气吸收电磁辐射的主要物质是：水、二氧化碳和臭氧。大气散射辐射在传播过程中遇到小微粒（气体分子或悬浮微粒等）而使传播方向改变，并向各个方向散开，从而减弱了原方向的辐射强度、增加了其他方向的辐射强度的现象。大气散射的（类型、发生条件、散射特点、典型自然现象）P29（1）瑞利散射发生条件：大气中粒子的直径比波长小得多，即dλ，一般认为（dλ/10）遥感概论复习资料第3页共16页散射特点：散射强度与波长的四次方(4)成反比，4I即波长越长，散射越弱。当向四面八方的散射光线较弱时，原传播方向上的透过率便越强。当太阳辐射垂直穿过大气层时，可见光波段损失的能量可达10％。典型自然现象：瑞利散射对可见光的影响很大。无云的晴空呈现蓝色，就是因为蓝光波长短，散射强度较大，因此蓝光向四面八方散射，使整个天空蔚蓝，使太阳辐射传播方向的蓝光被大大削弱。这种现象在日出和日落时更为明显，因为这时太阳高度角小，阳光斜射向地面，通过的大气层比阳光直射时要厚得多。在过长的传播中，蓝光波长最短，几乎被散射殆尽，波长次短的绿光散射强度也居其次，大部分被散射掉了。只剩下波长最长的红光，散射最弱，因此透过大气最多。加上剩余的极少量绿光，最后合成呈现橘红色、所以朝霞和夕阳都偏橘红色。瑞利散射对于红外和微波，由于波长更长，散射强度更弱，可以认为几乎不受影响。（2）米氏散射发生条件：大气中粒子的直径与辐射的波长相当（d≈λ）散射特点：（1）散射强度与波长的二次方(2)成反比2I（2）散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显。典型自然现象：主要是大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶引起的散射。云雾的粒子大小与红外线(0.76—15um)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）无选择性散射发生条件：大气中粒子的直径比波长大得多（dλ）。散射特点：散射强度与波长没有关系也就是说，在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同。典型自然现象：云、雾粒子直径虽然与红外线波长接近，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，并且无论从云下还是乘飞机从云层上面看．都是白色。大气窗口概念遥感概论复习资料第4页共16页通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。大气窗口的主要光谱段：1）0.3—1.3m，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段，如Landsat卫星的TM1—4波,段，SPOT卫星的HRV波段。2）1.5一l.8m和2.0一3.5m,即近、中红外波段。是白天日照条件好时扫描成像的常用波段，如TM的5，7波段等，用以探测植物含水量以及云、雪，或用于地质制图等。3）3.5—5.5m，即中红外波段。该波段除通透反射光外，也通透地面物体自身发射的热辐射能量。如NOAA卫尽的AVHRR传感器用3.55—3.93um探测海面温度，获得昼夜云图。4）8—14m，即远红外波段。主要通透来白地物热辐射的能量．适于夜间成像。5）0.8—2.5cm，即微波波段。由于微波穿云透雾能力强，这一区间可以全天候观测，而且是主动遥感方式，如侧视雷达。Radarsat的卫星雷达影像也在这一区间，常用的波段为0.8cm，3cm,5cm，10cm，甚至可将该窗口扩展至0．05—300cm。太阳是被动遥感最主要的辐射源（地球也是被动遥感）主动遥感：微波（如侧视雷达）（题：从地球辐射的分段特性说明为什么对于卫星影像解译必须了解地物反射波谱特性）太阳辐射近似于温度为6000K的黑体辐射，而地球辐射则接近于温度为300K的黑体辐射。太阳辐射主要集中在0.3—2.5m，在紫外、可见光到近红外区段。地球自身的辐射主要集中在长波，即6m以上的热红外区段。在2.5—6m，即中红外波段，是两种辐射共同起作用的部分，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。如表所示：地球辐射的分段特性名称可见光与近红外中红外远红外波长0.3-2.5m2.5-6m6m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的热辐射地表物体自身热辐射为主在可见光与近红外波段(0.3—2.5m)，地表物体自身的热辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主，当然，太阳辐射到达地面后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用，如黑色物体的吸收能力较强。最后，电磁辐射未被吸收和反射的剩余部分则是透过的部分，即：到达地面的太阳辐射能量=反射能量+吸收能量+透射能量地物反射率地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。表征物体对电磁波谱的反射能力。物体的反射状况分为三种：镜面反射、漫反射和实际物体反射地物反射波谱是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。表示方法：一般采用二维几何空间内的曲线表示(地物反射波谱曲线)，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。地物反射波谱曲线（植被、土壤、水体、岩石）P38-41地物反射波谱曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同结构和外部条件下形态表现（反射率）也不同。遥感概论复习资料第5页共16页（1）植被植被的反射波谱曲线（光谱特征）规律性明显而独特（如图2.25），主要分三段：1）可见光波段(0.4-0.76m)有一个小的反射峰，位置在0.55m（绿）处，两侧0.45m(蓝)和0.67m(红)则有两个吸收带。成因：由于叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。2）在近红外波段有一反射的“陡坡”，至1.1m附近有一峰值，形成植被的独有特征。成因：由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。3）在中红外波段（1.3-2.5m）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水的吸收带，形成低谷。不同健康状态松树的反射光谱曲线不同植物的反射波谱曲线2．植被遥感•植被调查是遥感的重要应用领域•用于确定植被的分布、类型、长势等①植被判读的原理：植物的光谱特性遥感概论复习资料第6页共16页②不同的植物类型区分1）光谱特征；2）物候性；3）生态条件。③植被生长状况的解译健康绿色植被具有典型光谱特征；受病虫害的植物，结构和叶绿素含量发生很大的变化，其光谱特征也发生较大变化。④作物的长势主要用植被指数来监测。常用的植被指数有：比值：RVI=近红外/红如TM4/TM2归一化：RVI=（近红外-红）/（近红外+红）差值：DVI=近红外-红正交植被指数（对NOAA数据和LANDSAT数据分别为）：NOAA数据：PVI=1.6225（NIR）-2.2978（R）+11.0656LANDSAT数据：PVI=0.939（NIR）-0.344（R）+0.09⑤应用实例：大面积农作物的遥感估产第一步：信息源的确定：空间分辨率、时相第二步：信息处理第三步：作物识别与面积估算第四步：建立估产模型第五步：该区作物产量估算第三章主要的陆地卫星系列（1）陆地卫星（Landsat）1、陆地卫星Landsat：1972年发射第一颗，共发射7颗，产品主要有MSS、TM、ETM，属于中高度、长寿命卫星。其运行特点：①轨道为与太阳同步的近极地圆形轨道。即卫星通过每一点的地方时相同。②北半球中纬度地区上午成像，太阳高度角为25—30度。③轨道高度为700—900km。遥感概论复习资料第7页共16页④运行周期为99—103min/圈，每16天覆盖一次地球。⑤旁白重叠度随纬度的增大而增大，如纬度40度处重叠为34%，纬度80度处为80%。传感器：多光谱扫描仪MSS，分辨率为80m；专题制图仪TM，7个波段TM10.45~0.52µm30m蓝波段对水体穿透强，对叶绿素反应敏感，有助于判别水深，水中叶绿素分布，进行近海水域制图。TM20.52~0.6µm30m红波段探测健康植物绿色反射率，区分林型、树种，反映水下特征。TM30.63~0.69µm30m红波段叶绿素的主要吸收波段。用于区分植物种类和植物覆盖率，是可见光的最佳波段，广泛用于地貌、岩性、土壤、植被、水中泥沙等方面。TM40.76~0.9µm30m近红外波段