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1第一章绪论一.遥感（P1）：借助对电磁波敏感的仪器，从远处(不与探测目标相接触)记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，通过分析，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合性探测技术。二．遥感系统组成（P3）1、信息源—地物目标发射、反射和吸收电磁波2、信息获取—接收、记录目标物电磁波特征的仪器，即传感器或遥感器；安放和携带传感器的装置即遥感平台3、信息记录与传输—把传感器接收到的目标物信息记录在磁介质或胶片上；信息传回地面4、信息处理—对接收到的信息进行信息恢复、辐射校正、飞行器姿态校正、投影变换等处理并转换成通用格式或模拟信号5、信息应用—信息增强、提取、融合、应用三、遥感的分类(P4)1、按遥感平台分：近地和地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感。2、按传感器的探测波段分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感、高光谱遥感。※多波段遥感：指探测波段在可见光波段与红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。3、按工作方式分：主动遥感和被动遥感，成像遥感和非成像遥感。4、按遥感的应用领域分：从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等；从具体应用领域可分为资源遥感、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。四、遥感的特点(P5)1、大面积的同步探测：进行较宏观的同步观测，不受地形阻隔等限制；2、时效性：在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3、数据的综合性和可比性：遥感获取的数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息，且数据可向下兼容，具有可比性。4、经济性：与传统的方法相比具有很高的经济效益和社会效益；5、局限性：信息的提取方法、数据的挖掘技术、思维方式等有待改善。局限性（具体的）：①光谱分辨率——波段利用不充分和受限制；②空间分辨率——空间上离散化；③时间分辨率——时间上不连续；④遥感信息处理技术不完善；⑤显示特征不确切——同物异谱和同谱异物；⑥尚离不开地面调查——基础调查不完善。五、遥感发展简史（记住标志性技术发展）(P6)1、无记录的地面遥感阶段（1608-1838）：望远镜2、有记录的地面遥感阶段（1839-1857）：摄影技术3、空中摄影遥感阶段（1858-1956）：气球、飞机4、航天遥感阶段（1957-）：航天器、传感器、处理技术、遥感应用六、中国遥感事业的发展(P10)2发展阶段：20世纪70年代发展项目：卫星和传感器、遥感处理软件、行业应用、科研工作、人才培养教育。第二章电磁辐射与地物光谱特征第一节电磁波谱与电磁辐射一、电磁波(P15)：电磁振荡在空间的传播是电磁波二、电磁波谱(P15)：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。该波谱以频率从高到低排列，可以分为r射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。三、遥感常用的电磁波波段的特性（了解）(P15)1、紫外线（UV）：0.01－0.4um，碳酸盐岩分布、水面油污染等2、可见光：0.4－0.76um，鉴别物质特征的主要波段，是遥感最常用的波段3、红外线（IR）：0.76－1000um。近红外：0.76－3.0um；中红外：3.0－6.0um；远红外：6.0－15.0um；超远红外：15－1000um；（近红外又称红外或反射红外，中红外和远红外又称热红外），植被感应等4、微波：1mm-1m，全天候遥感，有主动遥感和被动遥感之分，具有穿透能力，发展潜力大。四、与电磁波有关的重要概念1、电磁波是横波2、电磁波有偏振现象3、电磁波在真空中以光速传播(C=3×10^8m/s)4、光波是电磁波的一部分，也是最早研究的电磁波。可由实验证明电磁波的性质与光波的性质相同5、在近代物理中，电磁波也称为电磁辐射。辐射能量的强弱可以用一些物理量表征。五、电磁波的性质（P16）1、电磁波是横波2、在真空下以光速传播3、满足以下公式：f*λ＝c，E=h*f（E为能量，λ为波长，f为频率，h为普朗克常数）4、电磁波具有波粒二象.六、电磁辐射的度量（P16）1、辐射源：温度高于绝对零度的物体2、辐射度量①辐射能量W：电磁辐射的能量；单位J②辐射通量Φ：单位时间通过某一面积的辐射能量，Φ=dw/dt，t为时间；单位W③辐射通量密度E：单位时间通过单位面积的辐射能量，E=dφ/ds，S为面积；单位W/m2④辐照度I：被辐射物体表面单位面积上的辐射通量，I=dφ/ds；单位W/m2⑤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/m2⑥辐射亮度L：又称辐射率，某面辐射源在某一方向单位投影表面，单位立体角内的辐射通量。L=Φ/Ω（Acosθ）单位：W/sr·m2(瓦/球面度·平方米)式中：Ω－辐射方向的立体角(Ω=S/R2,S为与球半径垂直的3上某小面元的面积，R为该面元处的球半径)，单位是球面度，无量纲；A－扩展源的面积；θ－观察角在成像系统中，成像面上的照度或输出信号与物体的辐射亮度成正比。朗伯源：辐射亮度与观察角无关的辐射源3、光谱吸收系数和光谱反射系数光谱吸收系数：物体在一定温度下一定波长范围内吸收能量与入射能量之比。光谱反射系数：物体在一定温度下一定波长范围内反射能量与入射能量之比。二者关系：不透明物体上光谱吸收系数与光谱反射系数之和恒等于1七、黑体辐射1、绝对黑体（P19）：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1（即全部吸收）的物体称为“绝对黑体”，简称“黑体”，也称“普朗克辐射体”。2、黑体辐射规律(P19)：①斯忒藩－玻耳兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与温度的4次方成正比。定律的数学式为：M(T)＝σT^4式中σ为斯忒藩－波尔兹曼常数，σ＝5.67×10^(-8)（w/(m2·K4）)因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。这是红外装置测定温度的理论基础。②维恩位移定律：黑体的光谱辐射出射度极值对应的波长λmax与温度T成反比。定律的数学式为：λmax·T＝b式中b为常数，b＝2.897×10^(-3)（m·K）该定律反映出，随着黑体温度的升高（或降低），λmax向短波（或长波）方向偏移。3、实际物体的辐射（21）：基尔霍夫定律：物体的光谱辐射出射度与吸收系数之比，和物体本身的性质无关，是波长、温度的普适函数。该定律反映在一定温度下的物体，如它对某一波长的辐射有强吸收，则发射这一波长辐射的能力亦强；若为弱吸收，则发射亦弱。由此可知，只要确定物体的温度和吸收系数，就可以确定物体的热辐射强度。M1/α1=M2/α2=M0=Iαi是一定温度一定波长内的吸收系数，也叫比辐射率或发射率，记做ε，表示实际物体与黑体辐射之比。此时，基尔霍夫定律可写做M=εM0A在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量。B在给定的温度下，物体的发射率=吸收率；吸收率越大，发射率也越大。第二节太阳辐射及大气对辐射的影响一、太阳辐射1、太阳常数（P24）：用以表示太阳总辐射能量。太阳常数是距离太阳为日地平均距离（＝1天文单位＝1.4960×108km）时，在大气上界，垂直于太阳光线的单位面积上，单位时间从太阳接收到的辐射能量总值，通常此值取为：1.360×10^3W/m22、太阳光谱（P24）：用以表示太阳辐射能量按波长的分布情况。如图示：①太阳辐射能十分巨大4②由于大气对太阳辐射的吸收，到达地面的太阳辐射曲线是不连续的。③太阳光谱集中在可见光、近红外，皆为被动遥感。3、太阳辐射随高度角变化（P26）：斜射时辐照度计算公式I◎—太阳常数D—日地距离二、大气吸收1、大气吸收作用（P28）：与大气吸收相关的两个因子：大气的物质成分，电磁波波长大气吸收带：不能穿过大气的某些电磁波波长区间。2、主要大气吸收带（P28）：水的吸收带：2.5-3.0、5-7、0.94、1.13、1.38、1.86、3.24、24以上二氧化碳的吸收峰：2.8、4.3臭氧：0.2-0.32、0.6、9.6氧气：小于0.2、0.6、0.76三、大气的散射1、大气的散射（P29）：大气散射指电磁辐射在大气中传输时偏离其初始方向，并向各个方向散开的现象。大气散射的影响：①改变了电磁波的传播方向，干扰传感器的接收；②降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读；③大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区，因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。散射元：指大气分子密度差异、大气中悬浮的微小水滴、固体微尘。2、大气散射的三种情况(P29)：①瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时发生的散射。散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。②米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时发生的散射，主要由大气中的微粒（尘埃、小水滴等）引起。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为米氏散射。方向性明显，向前的散射更强。③无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时发生的散射，其强度与波长无关，云雾呈白色。总结A大气分子、原子——瑞利散射——可见光、近红外，可见光最强B大气微粒——米氏散射——近紫外至红外，近红外最强C云层中的小雨滴——对微波是瑞利散射但能量很小故微波可穿云透雾；对可见光是无选择性散射且云层越厚散射越强3、几种天气现象的原因(P29)：5①无云的天空呈现蓝色：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。（瑞利散射）②日出日落时天空呈橘红色：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）③云雾呈白色的原因：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得多，因此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现白色，并且无论从云下还是乘飞机从云层上面看，都是白色的。（无选择性散射）四、大气反射作用(P31)反射过程主要发生在云层顶部，反射程度取决于云量大小和云层厚度。如果不是为了研究云层，一般会避开有云的天气以消除大气反射的影响。五、大气辐射作用温度高于绝对零度的物体都会向外辐射能量，大气也不例外。大气自身辐射主要为波长约10μm的热红外辐射。如果研究的是该波长信息，则要考虑遥感信息中是否叠加了大气辐射的影像。六、大气折射作用也称“大气折光作用”。因为大气层密度随高度增加而逐渐减小，光线经过这种密度渐变的介质时，会由于折射作用而发生弯曲。在航空摄影中，表现为使记录在感光介质上的像点发生远离中心点方向的偏移。七、大气窗口及透射分析大气窗口：也叫“大气透射带”，指能透过大气的电磁波连续区。遥感中的常用大气窗口如下：①0.3-1.3μm，可见光、部分紫外和近红外；②1.5-1.8和2.0-2.5μm，部分近红外；③3.5-5.5μm，中红外；④8-14μm，远红外；⑤0.05cm的微波；常用波段有0.8-2.5、3、5、10cm。八、总结1、作为地物信息载体的电磁波：到达传感器的地物反射太阳辐射、到达传感器的地面辐射、到达传感器的地物回波。涉及具体地物和具体电磁波信息时，情况非常复杂，需分析传感器接收到的电磁波由哪几部分组成，估算各分量的算法等。2、对地物信息起干扰作用的电磁波：到达传感器的大气散射、大气反射、大气辐射，其中大气散射是最主要的干扰。涉及具体地物和具体电磁波信息时，情况同样非常复杂，需分析传感器接收到的干扰电磁波由哪几部分组成，确定估算各分量的算法等。第三节地球的辐射与地物波谱一、太阳辐射与地表辐射的相互作用(P34)区别：①能量大小：太阳能量多，地球能量相对较小②覆盖波段：太阳辐射主要集中在0.