搜索
第一章结论遥感的定义:遥感一词来源于英语的RemoteSensing.是20世纪60年代发展起来的对地观测综合技术，有广义和狭义两种理解：广义：泛指一切无法接触的远距离探测，包括对电磁场，力场，机械波（声波，地震波）等的探测。狭义：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，揭示物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感是不同于遥测和遥控的。遥测指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术，分接触测量和非接触测量。遥控则是指远距离控制目标物运动状态和过程的技术。遥感系统组成：被测目标的信息特征、信息获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。遥感的分类：按遥感平台分：地面遥感:传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等。航空遥感：传感器设置在航空器上，主要是飞机、气球等。航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、飞箭等；航宇遥感：传感器设置于星际飞船上，指对月系统外的目标进行探测。按传感器控测波段分：紫外遥感:探测波段在0.05—0.38um之间。可见光遥感：探测波段在0.38—0.76um之间.红外遥感:探测波段在0.76—1000um之间.微波遥感:探测波段在1mm—10m之间多波段遥感:指探测波段在可见光和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。按工作方式分：主动遥感：探测器主动发射一定电磁波能量并能接收目标的后向散射信；被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物自身发射和对自然辐射源的反射能量。或：成像遥感：传感器接收的目标电磁波信号可以转换成图像。非成像遥感：传感器接收的目标电磁波辐射信号不能形成图像。按遥感的应用领域分：从大一点的领域分：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，工程遥感及灾害遥感，军事遥感等。遥感的特点：大面积的同步观测时效性数据的综合性和可比性经济性具有波段局限性遥感发展简史：1608--1838年：无记录的地面遥感阶段；1839--1857年：有记录的地面遥感阶段；1858--1956年：空中摄影遥感阶段；1957年------:航天遥感阶段；第二章:电磁辐射与地物光谱特征电磁波谱,黑体,太阳辐射,地球辐射特征,大气对电磁辐射的影响,地物反射波谱特与测量.由此理解地物反射对遥感数据的影响和用遥感数据反演地物特征的原理,理解大气吸收,散射,透射特征,大气窗口形成原因及遥感数据校正的必要性.波:振动的传播称为波,电磁振动的传播是电磁波.当电磁振荡进入空间,变化的磁场激发了涡旋电场,变化的电场又激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播,这就是电磁波。电磁波谱以频率从高到低排列，可划分为：r射线，x射线，紫外线，可见光，红外线，无线电波。电磁波性质：是横波在真空中以光速传播满足：f*v=cE=h*f式中：E为能量，单位：Ｊ；h为普朗克常量，h=6.626*10E-34J/s;f为频率；v为波长；c为光速：3*10E8m/s。电磁辐射的度量：辐射量(W)：电磁辐射的能量，单位：Ｊ；辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位是：Ｗ；辐射通量密度(E):单位时间内通过单位面积的辐射通量，单位是：W/平方米;辐照度(I)：被辐射物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/平方米;辐射出射度(M):辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/平方米；辐射亮度(L):假定有一辐射源呈面状,向外辐射的强度随辐射方向而不同,则L定义为辐射源在某一方向,单位投影表面,单位立体角内的辐射通量.辐射亮度L与观察角无关的辐射源称为朗伯源.而严格地说,只有绝对黑体才是朗伯源。2.1.3黑体辐射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。普遍适用于绝对黑体的辐射公式叫做普朗克公式（公式略）有关黑体辐射的一些公式在此均略过。2.2太阳辐射及大气对辐射的影响太阳是被动遥感最主要的辐射源。习惯上，太阳辐射称为太阳光。2.2.1太阳辐射太阳常数：指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向，单位面积单位时间内所接收的太阳辐射能量：I=1.360E+3W/平方米太阳光谱是指光球产生的光谱，其发射的能量大部分集中于可见光波段。从大气层外太阳辐射照度曲线看，太阳辐射的光谱是连续光谱，且辐射特性与绝对黑体辐射特性基本一致。但使用高分辨率光谱仪观察太阳光谱时，在连续光谱的明亮背景上有许多离散的暗谱线，叫做夫琅和费吸收线。太阳入射光线与地平面垂线的夹角，即为天顶距或天顶角。2.2.2大气吸收遥感所用的波段都比无线电波短的多,因此可以穿过电离层,辐射强度不受影响.800米以上的散逸层,空气极为稀薄,已对遥感产生不了什么影响.因此,真正对太阳辐射影响最大的是对流层和平流层.太阳辐射穿过大气层时,大气分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,可能在电磁波到达地面时形成某些缺失带.2.2.3大气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,称散射.散射使原传播方向的辐射强度减弱,而增加其它各方向的辐射.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,也就是说,这种现象只有在大气中分子或其它微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生.大气散射有三种情况:1.瑞利散射:大气中粒子的直径比波长小的多.主要由大气中的原子和分子引起,对可见光而言,这种散射非常明显.2.米氏散射:大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生.主要由大气中的微粒,如烟,尘埃,,小水滴及气溶胶等引起.云雾对红外线的散射主要是米氏散射,潮湿的天对米氏散射影响比较大.3.无选择性散射:大气中的粒子直径比波长大的多时发生.这种散射的特点是:散射强度与波长没有关系,对任何波长的散射强相同.2.2.4大气窗口及透射分析1.折射现象电磁波穿过大气层时,除发生吸引和散射外,还会出现传播方向的改变,即发生折射.大气的折射率与大气密度相关,密度越大折射率越大。2.大气的反射电磁波在传播过程中，如果通过两种介质的交界面，会出现反射现象。反射主要发生在云层顶部，取决于云量，而且各波段受到不同程度的影响，因此应尽量选择无云的天气接收遥感信号。3.大气窗口通常把电磁波通过大气层时较少被反向，吸引或散射的，通过率较高的波段，称为大气窗口。4.大气透射的定量分析2.3地球的辐射与地物波谱(略)第三章遥感平台是搭载传感器的工具.根据运载工具的类型,可分为:1)航天平台(高度在150km以上,其中以静止空卫星最高,位于赤道上空36000km的高空)2)航空平台(百米至十余千米不等）3)地面平台(0—50m范围）而根据航天遥感平台的服务内容，航天遥感可分为：1）气象卫星2）陆地卫星3）海洋卫星3.1.1气象卫星系列1、气象卫星概述（略）2、气象卫星特点：（1）轨道：分低轨和高轨两种。低轨是近极地太阳同步轨道，简称同步轨道；高轨是指地球同步轨道；（2）短周期重复观测；（3）成像面积大，有利于获得宏观同步观测；（4）资料来源连续，实时性很强，成本低。3、气象卫星资料的应用领域（1）天气分析和气象预报（2）气候研究和气候变迁的研究（3）资源环境其他领域。3.1.2陆地卫星系列陆地卫得系列是指地球资源卫星。1、主要的陆地卫得系列（略）2、应用：陆地卫星是航天遥感中应用最广，最深入的，几乎涉及到地学和国民经济各个领域。3.1.3海洋卫星系列1、海洋遥感的特点：（1）需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测；（2）以微波为主；（3）电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路；（4）海面实测资料的校正。2、海洋卫星简介（略）3.2摄影成像摄影成像是指通过成像设备获取物体影像的技术。传统摄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。数据摄影测量能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。3.2.1摄影机（略）3.2.2摄影像片的几何特征摄影机从飞行器上对地摄影时，根据摄影机主光轴与地面的关系，可分为垂直摄影和倾斜摄影。1、垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面，或偏离生线在3度以内。取得的像片称水平像片或垂直像片。航空摄影测量和制图大都是这类像片。2、倾斜摄影:摄影机主光轴偏离生线大于3度，取得的像片称倾斜像片。3、垂直摄影像片的几何特征(1)像片的投影常用大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影，而摄影像片却属于中心投影。1）中心投影与垂直投影的区别：第一、投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受到投影距离（遥感平台高度），像片比例尺与平台高度H和焦距f有关。第二、投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大；而在中心投影的像片上，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。第三、地形起伏的影响：垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间距离与地面实际水平距离成比例缩小,相对位置不变,而中心投影时,地面起伏越大,像上投影点的水平位置的移量就越大,产生投影误差.2)中心投影的透视规律地面物体是一个,在中心投影上仍然是一个点.如果有几个点同在一投影线上,它的影像便重叠成一个点。与像平面平行的直线，在中心投影上仍然是直线，与地面目标的形状基本一致。平面上的曲线，在中心投影的像片上仍是曲线。面状物体的中心投影是各种线的投影的组合。(2)像片比例尺即像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。摄影测量里，像片的比例尺取决于航高和焦距。（3）像点位移在中心投影的像片上，地形的起除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的移动，这种现象称为像点的位移。其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的＂投影误差＂。３.2.3摄影胶片的物理特性（略）３.3扫描成像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波辐射特性信息，形成一定谱段的图像。其探测波段可包括紫外，红外，可见光和微波波段，成像方式有三种1)光／机扫描成像2)固体自扫描成像3)高光谱成像光谱扫描３.4微波遥感与成像在电磁波谱中，波长在1mm—1m的波段范围称微波。该范围又可再分为毫米波，厘米波和分米波。3.4.1微波遥感的特点1)全天候，全天时工作;2)对某些地物具有特殊的波谱特征；3）对冰，雪，森林，土壤等具有一定穿透能力；4)对海洋遥感具有特殊意义5)分辨率低，但特性明显。3.4.2微波遥感方式和传感器微波遥感分为有源（主动）和无源（被动）遥感。1、主动微波遥感是指通过向目标地物发射微波并接收其后向散射信号来实现对地观察遥感方式。主要传感器是雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。1）雷达2)侧视雷达3)合成孔径侧视雷达2、被动微波遥感通过传感器，接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目标的遥感方式。被动接收目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计。被动探测目标地特微波散射特性的传感器为微波散射计。这两种传感器均不成像。3.5遥感图像的特征一般应用遥感图像获取三个方面的信息：目标地物的大小，形状及空间分布特点；目标地物的属性特点；目标地物的变化特点。因此，相应地将遥感图像归纳为三个方面的的特征，即几何特征、物理特征和时间特征。这三方面特征的表现参数为空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。3.5.1遥感图像的空间分辨率图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪瞬时视场，或者地面物体能分辨的最小单元。3.5.2遥感图像的波谱分辨率指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率越高。3.5.3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。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。3.5.4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