第四章电磁辐射(Electromagnetic Radiation)
§4.1 电磁波的波段名称
电磁波包括伽玛射线、X-射线、紫外光、可见光、红外光、微波和无线电波，可见光包括蓝光、绿光和红光，红外光涵盖了近红外、中红外、热红外和远红外波段。表4-1给出了电磁波波段的名称、以及它们对应的波长和频率范围。由该表可知，可见光的波长在400 nm（纳米）到700 nm的范围，红外光的波长在0.7μm（微米）到100μm的范围，热红外光的波长在3μm到15μm的范围。热红外光的波长范围是地球表面的300K近似温度确定的；根据普朗克辐射定律，物体热辐射的能量最大值的波长（或频率）位置由物体温度确定，具有300K温度的地球表面主要辐射波长在3μm到15μm范围的电磁波。所有电磁波在真空或空气（近似地）中的传播都遵守公式c = fλ，这里f代表频率，λ代表波长，c = 3×108m/s是电磁波在真空或空气中的传播速度，根据这个公式，我们可以从频率计算对应的波长。因为波段名称仅仅是个标记，不同文献对波段的划分可能有所不同。
表 4-1: 电磁波波段的名称
表4-2: 微波雷达波段的名称
表4-2显示了微波遥感和微波通讯专业经常使用的波段名称。C波段、X波段和Ku波段常常被用于卫星遥感，主要原因是厘米量级波长的微波能够与海面上风生毛细重力波发生布喇格共振，并通过共振带回海面信息。极高频电磁波也经常归类于高频微波范围内；这样，微波的频率在0.3 到300 千兆赫兹（GHz）的范围。微波也是一种无线电波；在无线电波范围内，微波的波长最“微小”，所以
被称为微波。然而，与可见光相比，微波的波长比可见光大得多，大约大几个量级。与无线电波相比，
波长较短的微波在传播中保持直线，故传播的方向性很好；由于较高的频率，微波装载信息的能力很
强；主动雷达可以发出较大功率的微波，故微波雷达可用于通讯。虽然气象卫星、水色卫星和陆地卫
星使用可见光和红外传感器探测目标，它们将遥感获得的信息传输到地面接收站还要依赖于微波，例
如使用X 波段或L 波段微波作为载波传输数据资料。无线电波中的短波也可用于海况遥感，主要机制
是通过短波在大气电离层和海面的反射获取海况信息，并且通过利用多卜勒效应提高分辨率。
表4-3: 无线电波波段的名称
表4-3显示了无线电通讯专业经常使用的波段名称。无线电波广泛地被用于广播电台作为声波的
载波，中央电台一般选择波长为几千米的长波作为声波的载波，因为它传播较远；地方电台一般选择
波长为几百米的中波作为声波的载波；国际电台往往采用更短的短波作为载波，不同于中波和长波采
用沿地面的传播方式，短波采用大气电离层反射达到远距离传播的目的。在遥感业务中，一般采用
GHz (Giga-Hertz ：千兆赫兹) 作为频率单位，1 GHz = 103 MHz (Mega-Hertz ：兆赫兹)=109 Hz （Hertz ）；
一般采用nm (nano-meter ：纳米,或称纳诺米) 作为可见光和近红外光的波长单位，1nm = 10-3μm
(micro-meter ：微米) = 10-9m (meter ：米)。在无线电波波段的名称中，EHF 代表Extremely High
Frequency ，SHF 代表Super High Frequency ，UHF 代表Ultra High Frequency ，VHF 代表Very High
Frequency ，HF 代表High Frequency ，MF 代表Medium Frequency ，LF 代表Low Frequency ，VLF 代
表Very Low Frequency ，ELF 代表Extremely Low Frequency 。
§4.2麦克斯韦方程和方程的解(Maxwell’s equations and solutions )
麦克斯韦方程描述了电磁场的动力学,它的表达式是
???????=??-=??-
0H μ1H 0E μ1
E tt tt εε (4-1) 对于沿Z 方向传播的电磁波的平面电磁波，其电场的解是 )]c
z t exp E )]z t exp[E z t (i exp[E E 0X 0X 0X X n ([i v (i )k -ω=-ω=-ω= （4-2） 式中E X 是电场强度，E X0 是电场强度的振幅。作为横波，平面电磁波沿Z 方向传播时，其电场沿X
方向振动，磁场沿Y 方向振动。在解（4-2）中的有关参数如下
εk μω=
)"εε'(εε00i εεr -==
r
εεv c μc k ωr r ≈== r r r μc n"n'-εεv
i n ≈=== 0
0r 0με1
c μμμμ0=≈= （4-3） 式中k 是复波数（complex wavenumber ，单位[m -1]）， ω是角频率（angular frequency ，单位是rad/s ）。
ε0 是真空电容率（permittivity of free space ）, ε是介质电容率（permittivity of the medium ，单位是
F/m ）。εr 是相对电容率（relative permittivity 。 电容率的旧称是介电常数(dielectric constant)，新称
呼由1988年全国自然科学名词审查委员会公布的“物理学名词”规定。 μ是介质磁导率（单位是
H/m ），μ0是真空磁导率，μr 是相对磁导率（relative permeability ）。c 是电磁波在真空中的相速度
（velocity of E-M wave in free space ，单位是m/s ）， v 是电磁波在介质中的复速度（complex velocity of
E-M wave in the medium ，单位是m/s ）， n 是复折射率(complex index of refraction)。 真空电容率ε0 =
8.8542*10-12 F/m = 8.8542*10-12(V/A)-1(m/s)-1 = 8.8542*10-12 N ?A -2； 真空磁导率μ0 = 4π×10-7H/m = 4π
×10-7N/A 2 = 4π×10-7(V/A)(m/s)-1。 这里F = Farad 代表电容的单位“法拉第”，V 代表电压的单位“伏
特”，N 代表“牛顿”，A 代表电流的单位“安培”，H = Henry 代表电感的单位“亨利”。在国际单位
制中，电流、温度、质量、长度和时间是基本单位。 表4-4显示了在20oC 时某些弱磁性的顺磁质 (μ
r > 1) 和某些弱磁性的抗磁质（μr < 1）的相对磁导率μr 与1之差。所有的弱磁性物质，它们的相对
磁导率都非常接近于１；在遥感研究中，相对磁导率与1的差值可以忽略不计。
表4-4：某些弱磁性物质的相对磁导率μ
r 与1之差
在公式(4-3)中，复波数k 、复速度v 、复折射率n 、以及介质电容率ε的虚部表示由于衰减引起
的电磁波振幅的变化；这些参数的实部表示它们原来字面的物理意义。以后在波动理论中，我们将使
用非黑体字k (而不是复波数k ) 表示电磁波的波数，使用v （而不是复速度v ）表示电磁波在介质
内传播的相速度，使用n ’表示电磁波的折射率（而不是复折射率n ）。关于电磁波的相速度v 和电
磁波的波数k 的基本公式是
λ
π2k λv
f == （4-4） 在真空中，电磁波的相速度v = c = 3×108m/s 。
§4.3 辐射术语（Radiometric Terms ）
极化 (Polarization)
极化又称为偏振，极化是根据电场矢量方向与参考平面方向的关系来定义的。如果电场矢量都在
一个平面内，则称为线形极化的。
线形极化可以根据辐射的参考平面进一步分为水平极化和垂直极化两种。对于线性极化的辐射，
水平极化（Horizontally Polarized ）的电场与参考平面垂直，垂直极化（Vertically Polarized ）的电场
与参考平面平行。在这里参考平面由两条直线确定，一条是入射雷达波束（对主动微波雷达）或海面
发射的电磁波波束（对被动红外或微波辐射）所在的直线，另一条是海表面的垂线。
立体角（Solid Angle ）Ω
如图 4-1所示，立体角微分元对应的小面积元是
φθ=θ=?=?=d θθsin R )d OB θdφ)(sin OB (d θθOB (d φφAB (BC BE dS 2 (4-5)
立体角的微分被表达为
φ==θ dθ d sin R
dS d Ω2 (4-6) 式中立体角采用立体弧度[sr = Steradian]作为它的单位。一个球面的立体角是
???Ωππ
π=θθφ==200
4d sin d d ΩΩ[sr] (4-7)
图 4-1: 立体角的定义
辐射能（Radiant Energy ）Q
辐射能表示辐射的能量多少，单位是焦耳[J = Joules]，用Q 表示。
辐射通量（Radiant Flux ）Φ
辐射通量是单位时间里通过一个面积的能量，单位是瓦特[W = J ﹒s -1
]，用Φ表示 dt
dQ =Φ (4-8) 辐亮度（Brightness ）B 和 辐射度（Radiance ）L
辐亮度和辐射度可被定义为沿辐射方向的单位面积单位立体角上的辐射通量
B
),(L )cos dAd /(Φd ),(B 2=?θθΩ=?θ (4-9) 式中dAcosθ是与波束方向垂直的面积元。辐亮度B 和辐射度L 的定义相同，单位是[W ﹒m -2﹒sr -1]。
二者也有一些差别，辐亮度表示对入射辐射的量度，辐射度表示对出射辐射的量度。
辐射强度（Radiant Intensity ）I
辐射强度I 的单位是[W ﹒sr -1]，它代表一个点源在特定方向上单位立体角的辐射通量
]sr W [d /d ΦI 1-?Ω= (4-10)
余弦辐射体（Cosine Radiator ）
如果一个物体表面的辐射度不是υ和 θ的函数，这样的表面被称为朗伯表面（Lamber Surface ）。
朗伯定理表达的事实是：朗伯表面在不同方向看是一样亮的。对应于面积是A 的朗伯表面，辐射通
量是
?????====
A Ωπ202
π/0
πAL θdθsin θcos d φAL θdΩcos AL θdAdΩcos L Φ 朗伯表面的辐射度是
πA
ΦL = （4-11） 具有朗伯表面的辐射物体也称为余弦辐射体。公式(4-11)表明，余弦辐射体的辐射度L 在各方向相等
且与θ无关 ；但是，余弦辐射体的辐射强度I （θ）与θ的余弦有关
θ=θ=
θ??θ=θ=θ?cos I cos π
Φcos A ),(L dA cos L I 0A ）（ (4-12) 只有绝对黑体才是完全理想的余弦辐射体。太阳似圆盘而不象球，说明它近似于朗伯表面。具有粗糙
表面的自身发射体和被照射的散射体接近于余弦辐射体，这是海洋遥感的基本理论依据之一。
[谱]辐射度（Spectral Radiance ）L （λ） 和 [谱]辐亮度（Spectral Brightness ）B （λ)
[谱]辐射度可被用来表达辐射度相对于频率或波长的能量分布，它们的定义是
sec]sr m W Hz sr m W [df /),(dL ),,f (L ]
m sr m W [d /),(dL ),,(L 12112112???=????θ=?θμ???λ?θ=?θλ-------- (4-13)
[谱]辐亮度可被用来表达辐亮度相对于频率或波长的能量分布，它们的定义是
df
/),(dB ),,f (B d /),(dB ),,(B ?θ=?θλ?θ=?θλ (4-14) 辐照度（Irradiance ）E
辐照度E 是通过单位面积的辐射通量
]m W [dA /d E 2-?Φ= (4-15)
[谱]辐照度(Spectral Irradiance ) E （λ）
[谱]辐照度可被用来表达辐照度相对于频率或波长的能量分布，它们的定义是
df /dE )f (E d /dE )(E =λ
=λ (4-16)
式中E （λ）的单位是[W ﹒m -2 ﹒μm -1], E ( f ) 的单位是[W ﹒m -2 ﹒Hz -1]，其中W 代表瓦特，[W] =
[J ﹒s -1] ，J 是焦耳，它是能量单位。根据普朗克量子理论，电磁波的能量是不连续的，而只能是“能
量子”— 即单个光子的能量的倍数。单个光子的能量ε与频率f 成正比，即ε= hf ；式中普朗克常
数h = 6.63×10-34[J ·s]。在生物光学中，特别是在光合作用中，太阳辐射所包含能量还可以使用光子
的能量[ hf ]表示。因为光子的能量太小，人们改用阿佛加德罗6.02×1023与[ hf ]的乘积表示能量。为
了回避阿佛加德罗6.02×1023与[hf]的乘积的烦琐表达，生物光学研究者使用摩尔 [mol]作为非标准能
量单位，1 mol 代表6.02×1023个光子的能量，使用[mol ﹒m -2 ﹒μm -1]表达E （λ）的单位，使用[mol
﹒m -2 ﹒Hz -1] 表达E ( f ) 的单位。
在海洋水色研究中，在海水内接近水面处( z = 0-
)的向上辐照度和向下辐照度是有用的光学变
量，它们被定义为 λλ==λ=λλ==λ=----
dAd z d z E dAd z d z E d d u u ),0(),0(),0(),0(22ΦΦ (4-17) 式中的角标分别代表向上（up ）和向下（down ）。
发射度(Emittance ，Exitance) M
发射度M 特指辐射源的自发辐射。如果与立体角有关，它可以用辐射度L (λ,θ, υ)代替，这
时M = L (λ,θ, υ)。如果与立体角无关，发射度M 可以用辐照度E (λ)代替，这时M = E (λ) 。
反射率(Reflectance) r(λ)、吸收率(Absorptance) a(λ) 和 透射率 (Transmittance)t(λ)
根据能量守恒定律，对于入射的[谱]辐照度我们有
)(E )(E )(E )(E t a r i λ+λ+λ=λ (4-18)
式中i 表示入射, r 表示反射, a 表示吸收, t 表示透射。吸收率(或称半球吸收率)定义如下
i
a E E )(a =λ (4-19) 反射率（或称半球反射率）定义如下 i r E E )(r =
λ (4-20) 透射率（或称半球透射率）定义如下 i
t E E )(t =λ (4-21) 并且在一个介质内部，吸收率、反射率和透射率之间存在守恒关系式
1)(t )(r )(a =λ+λ+λ (4-22)
发射率(Emissivity) e(λ)
发射率定义如下
BLACK i M M E M )(e ==
λ (4-23)
式中M 是发射度，E i 是入射的[谱]辐照度。黑体没有反射和透射，黑体的发射度M BLACK 等于E i ，亦
即黑体的发射率等于1。所有非黑体的发射率都小于1，故发射率也被称为一个物体的灰度，以鉴别
它距离黑体的靠近程度。
发射率、吸收率、反射率和透射率不但可以象上述介绍那样使用[谱]辐照度之比来定义，而且在
更细致的研究中可以使用[谱]辐射度之比来定义。例如，发射率可以被定义为发射的[谱]辐射度与入
射的[谱]辐射度之比
BLACK
BLACK i |),,(L ),,(L M M L M ),,(e φθλφθλ===φθλ (4-24) 公式（4-24）定义的发射率在遥感中有广泛的用途.
派生关系
根据基尔霍夫定律（4-32），在局部热动力平衡条件下，介质吸收的能量全部被发射，发射率等
于吸收率。因此，用发射率取代在（4-23）中的吸收率，获得了一个派生关系
1)(t )(r )(e =λ+λ+λ (4-25)
图 4-2显示了关于玻璃板、镜子和黑体的三个典型例子。例如，对于透明玻璃板，入射光被全部
透射过去，故t = 1，r = 0，a = 0，e = 0；对于镜子，入射光被全部反射回去，故r = 1，t = 0，a = 0，
e = 0；对于黑体，入射光被全部吸收，然后又全部被发射，故，a = 1，e = 1，t = 0，r = 0。
图 4-2: 透射率、反射率和吸收率的意义
对于海洋，在大多数情况下t (λ)≈0， 因此有
)(r 1)(e λ-=λ (4-26)
在辐射机制研究中，这是一个非常有用的公式。
菲涅耳反射率 (Fresnel Reflectance) ρ
两介质界面处的菲涅耳反射率ρ（λ，θ，υ）被定义为反射的[谱]辐射度与入射的[谱]辐射度
之比
），，（），，（φθλφθλ=φθλρi
r L L ),,( (4-27) 式中L 代表辐射度，L 的脚标i 代表入射，r 代表反射。
如果不考虑立体角和与之相关的辐射度，那么只能考虑辐照度。这时，两介质界面处的反射率r (λ)
被定义为反射的[谱]辐照度与入射的[谱]辐照度之比
)
(E )(E )(r i r λλ=λ (4-28) 一般地，我们使用ρ表示与立体角相关的反射率，使用r 表示与立体角无关的反射率。在许多文献中，
也使用r 表示与立体角有关的反射率，即r (λ，θ，υ)；这样，它与菲涅耳反射率ρ（λ，θ，υ）
是相同的概念，可以通用。
在介质内部不存在反射，只有漫反射。这时，介质内部的漫反射率定义为
)
(E )(E )(R i sc λλ=λ (4-29) 式中E 代表辐照度，E 的脚标sc 代表后向散射（scatter ），脚标i 代表入射（input ）。
反照率是一个易于与发射率混淆的光学参数。在陆地上空某高度处，太阳和天空辐照度的反照率
定义为地面反射的和空气中各种粒子后向散射的[谱]辐照度与入射的太阳和天空的[谱]辐照度之比
)
(E )(E )(E )(i sc r λλ+λ=λρ (4-30) 反照率（Albedo ）原来是一个在天文学里描述星体光学性质的量，用来表示物体吸收的太阳能和
反射的太阳能的比率。遥感科学家用它描述太阳光在海-气界面的反射和在海面与某高度路径之间的
气溶胶等粒子引起的太阳光散射之和在入射的太阳光占的份额。但是，有一些科学家认为这个名称不
合适。他们不用反照率这个名词，而使用“太阳和天空的”菲涅耳反射率或“太阳和天空的”反射率
取而代之。在一些文献中，介质内部的漫反射率R 也被称为反照率（Albedo ），一些科学家认为这个
名称不合适，他们使用反射率（Reflectance ）；另外一些科学家认为这个名称也不合适，他们使用漫
反射率（Diffuse Reflectance ）。
反照率概念也被用于描述气溶胶的光学效果。气溶胶（Aerosols ）对太阳辐射的单次散射反照率
定义为气溶胶的散射系数与衰减系数之比
衰减系数
散射系数==λωa sc 0k k )( (4-31) 式中分子k 是散射系数，它的脚标sc 代表散射(scatter)；分母k 是衰减系数，它的脚标a 代表衰减
（attenuation ）。
菲涅耳反射率定义了辐射度的界面反射比。漫反射率定义了辐照度的内部漫反射比（“漫反射”
代表多个粒子反射而不是面反射）。反射率定义了辐照度（或辐射度）的界面反射比。在许多文献中，
反射率经常与菲涅耳反射率通用。反照率定义为在界面反射的辐照度和内部散射的辐照度之和与入射
的辐照度之比（例如大气高度h 处的向上反照率包括地面或海面的反射，以及该高度以下大气气体和
气溶胶的散射，二者贡献之和与入射的辐照度之比）。单次散射反照率定义了粒子的散射系数与衰减
系数之比，间接反映了散射的光能与入射的光能的关系。
§4.4 基尔霍夫定律（Kirchoff Law ）
基尔霍夫定律的第一种表达是：如果介质处于局部热动力平衡条件下，那么它吸收能量的速率和
辐射能量的速率相等，即
)(a )(e λ=λ (4-32)
如果（4-32）不满足，就会导致介质变热或者变冷，这违反了局部热动力平衡条件。基尔霍夫定律的
另一种表达方式为
BLACK |)T ,(M )
(a )T ,(M λ=λλ (4-33) 把（4-32）代入(4-33)，可得
BLA CK |)T ,(M )(e )T ,(M λλ=λ (4-34)
公式（4-33）表达的是，黑体的发射度等于吸收的辐射度，灰体的发射度等于入射的辐射度与灰度的
乘积。对于灰体，灰度等于吸收率，也等于发射率。公式（4-34）表达的是，除掉反射的部分以外，
所有吸收的能量都被发射出去了，以维持局部热动力平衡条件。
使用菲涅耳反射率ρ（λ，θ，υ）代替反射率r (λ), 使用辐射度L (λ,θ,υ，T )代替发射度
M ，基尔霍夫定律的表达公式（4-34）变成
BLA CK |)T ,,,(L ),,(e )T ,,,(L φθλφθλ=φθλ (4-35)
式中L (λ,θ,υ，T)|BLACK 代表温度为T 的黑体自发辐射的辐射度，L (λ,θ,υ，T )代表温度为T
的灰体自发辐射的辐射度，其灰度（亦即发射率e ）是
),,(1,,,(e φθλρ-=φθλ） (4-36)
§4.5 黑体辐射(Blackbody Radiation)
黑体(Blackbody)
绝对黑体是理想辐射体，绝对黑体发射的辐射度（也称为发射度）只与温度有关。如果知道一个
灰体的灰度（也称为发射率），又知道一个相同温度的绝对黑体发射的辐射度，则根据基尔霍夫定律
(4-35)，就知道了它发射的辐射度。根据（4-32）和（4-36），可计算它的发射率。
普朗克辐射定律(Planck Radiation Law)
普朗克黑体辐射定律定量地描述了黑体发射的[谱]辐射度，公式如下
1
)]λT k /(hc exp[1λhc π2)λ(L b 52-= (4-37) 式中普朗克常数h = 6.63×10-34[J ·s]，玻尔兹曼常数k b =1.38×10-23[J ?K -1]， 温度T 的单位是[K ]（开
尔文温标的度）。将f λ= c 、df =–(c ／λ2)d λ 以及L(λ)|d λ|= L(f)|df|代入 (4-37)，可获得另
一形式的普朗克定律
1)]T k /(hf exp[1c
hf π2)f (L b 23-= (4-38) 式中光速c 的单位是 [m/s]，频率f 的单位是[Hz]（赫兹）。
斯忒藩-玻耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann Law)
在普朗克定律（4-38）中，将辐射度L （f ）对频率积分，获得斯忒藩-玻耳兹曼定律
404325b T σT h c 15πk 2df )f (L L ===?∞
4 (4-39) 式中σ = 5.67*10-8[W ?m -2?K -4]。
瑞利-金斯定律（Rayleigh-Jeans Law ）
如果物体以地表温度（大约300K ）辐射，辐射计的频率低于600GHz ，那么不等式hf /(k b T )<<1
成立。可获得泰勒公式：
)T /(hf 1]T k hf exp[b b k +?)/( (4-40)
把 (4-39) 代入 (4-37)，可获得瑞利-金斯定律
T )c /k f π2()f (L 2b 2?? (4-41)
维恩位移定律(Wiens Displacement Law)
在普朗克定律（4-37）中，令dL(λ)/d λ=0，可获得对应极大值的波长
T /b m =λ (4-42)
这就是维恩位移定律，式中b = 2.8978*10-3[m ?K]。对于6000K 表面温度的太阳和300K 表面温度的地
球，图4-3显示了它们自发辐射的辐射度随波长的分布。普朗克辐射定律确定了分布曲线，维恩位移
定律指出了对应自发辐射最大值的波长位置。在图中，可见光、近红外和热红外波段的位置已被标出。
这些位置暗示着：使用可见光和近红外波段的传感器检测的是反射或散射的太阳光；使用热红外波段
的传感器检测的是地球局部地域的自发辐射。为什么我们使用热红外波段而不是可见光波段的辐射计
来遥感海表面温度？其原因就在这里。
图 4-3: 太阳和地球自发辐射的辐射度随波长的分布
亮温(Brightness temperature)
假定海水是黑体，如果已知海面发射的辐射度，那么利用普朗克黑体辐射定律或者瑞利-金斯定
律可以计算海表面温度。 这样获得的温度不是海水的真实温度，它被称为海表面的亮温。欲获得海
表面的真实温度，除了从卫星遥感获得的辐射度要经过大气校正以外，还要在计算中考虑到海水的灰
度，即海面发射率。亮温除以海面发射率等于位于海表面很薄一层海水的温度，它与常规水桶采水法
测得的温度略有差别。
§4.6菲涅耳公式 (Fresnel Formulas)
电磁波通过不同介质的分界面时会发生反射和折射。电动力学教科书介绍了入射、反射和折射三束电磁波在分界面上振幅的大小和方向之间的关系。人们使用菲涅耳反射系数描述反射与入射之间的关系，使用菲涅耳透射系数描述折射与入射之间的关系；并使用菲涅耳公式计算这两个系数。菲涅耳公式是根据水平和垂直极化的三束电磁波的电场和磁场在分界面分别遵守连续性原理导出，它对许多光学现象能够圆满地解释，目前它的应用范围已经扩展到微波遥感领域。首先，欲描述入射、反射和折射三束电磁波的关系，必须对反射系数和透射系数做出定义。菲涅耳反射系数（Fresnel reflection coefficient ）R 和菲涅耳透射系数（Fresnel transmission coefficient ）T 的定义是
)E E (T )E E (
R oi ot oi or == (4-43)
式中E oi 是入射电磁波的电场振幅, E or 是反射电磁波的电场振幅, E ot 是透射电磁波的电场振幅，位相差的信息已被包含在振幅表达式内。因为E oi 和 E or 之间可能存在位相差，故菲涅耳反射系数R 和透射系数T 在一般情况下是复数；电场振幅包含了位相差，故也是复数。根据电场的大小和方向在分界面连续性原理，可获得关系式R +1=T 。
根据电场和磁场的大小和方向在分界面分别遵守连续性原理，菲涅耳公式（Fresnel formulas ）被推导出。在水平极化情况下菲涅耳公式的表达式如下
t 121i i H t 121i t 121i H cos 2cos cos 2T cos 2cos cos 2cos R θμμ+θθ=θμμ+θθμμ-
θ=n n n n n n (4-44)
式中R 代表菲涅耳反射系数, T 代表透射系数,它们的脚标“H ” 表示水平极化；θi 是入射角，θt 是透射角；μ1和μ2分别是介质1和介质2的相对磁导率。遥感探测的目标大多属于弱磁性物质，对于弱磁性物质，μ1≈μ2≈1；n 1 和n 2 分别是介质1和介质2的复折射率。在垂直极化情况下菲涅耳公式的表达式是
t i 1221i V t i 1221t i 1221V θcos θcos μμθcos 2T θcos θcos μμθcos θcos μμR +=++-
=n n n n n n (4-45)
式中R 代表菲涅耳反射系数, T 代表透射系数, 它们的脚标“V ” 表示垂直极化。复折射率n =n ’+ i n ” , 式中n ’ 代表电磁波的折射率，n ” 代表电磁波的衰减。复折射率的虚部是解麦克斯韦尔方程的结果，由相对电容率的虚部衍生而来；在物理上复折射率的虚部与折射没有任何联系。电磁波在穿越不同介质的分界面时服从折射公式（Refraction Formula ），折射公式被表达为
'
n 'n θsin θsin 12t i = (4-46) 将（4-46）分别代入（4-44）和（4-45），计算菲涅耳反射系数R 和透射系数T 的菲涅耳公式（Fresnel formulas ）变成
i 222112i i 222112i H sin )'n 'n (1cos sin )'n 'n (1cos R θ-+θθ--
θ=
n n n n
i 222112i i H sin )'n 'n (1cos cos 2T θ-+
θθ=
n n (4-47) i 222112i 12i 222112i 12V sin )'n 'n (1cos sin )'
n 'n (1cos R θ-+θθ-+θ-
=n n n n n n n n
i 222112i 12i 1
2V sin )'n 'n (1cos cos 2
T θ-+θθ=n n n n n n (4-48)
可见光在玻璃、纯水和海水等介质内传播时衰减较小。对于可见光，在推导计算菲涅尔反射系数R 和透射系数T 的菲涅耳公式时，可以忽略在上述介质中的衰减并因此忽略复折射率的虚部。然而，微波在纯水和海水等介质内传播时衰减很大，不能忽略微波在介质中传播时的衰减，也不能忽略复折射率的虚部。如果不能忽略复折射率的虚部，在折射公式（4-46）和菲涅尔公式（4-47）中就不能使用n 代替n ’。
§4.7菲涅尔反射率(Fresnel Reflectance) ρ的计算公式
菲涅尔反射率公式在历史上针对可见光导出，简单地将菲涅尔反射率公式扩展到微波波段并不完全正确。徐青和刘玉光（2003）根据电磁波的电场和磁场在海-气界面的连续性原理，推导获得了一个改善的菲涅尔反射率公式。
菲涅尔反射率(Fresnel Reflectance) 被定义为反射电磁波的辐射度与入射电磁波的辐射度之比，辐射度与电场振幅的绝对值的平方成正比，因此菲涅尔反射率等于菲涅尔系数的绝对值的平方。 代入（4-46）到菲涅尔反射率的定义并考虑到
r εn = (4-49)
该式来自（4-3）。由（4-48）和（4-49）并考虑到它的定义，菲涅尔反射率（Fresnel Reflectance ）ρ可表达如下：
22221121r 2r 2221121r 2r 2H H θsin )'n 'n (θcos θsin )'
n 'n (θcos )θ(R )θ(ρn n n n -+--==εεεε (4-50)
22221121r 2r 1r 2r 2221121r 2r 1r 2r 2V V θsin )'n 'n (θcos θsin )'
n 'n (θcos )θ(R )θ(ρn n n n -+--==εεεεεεεε (4-51)
式中θ是入射角，n 是复折射率，εr 是相对电容率，ρ是菲涅尔反射率，它的脚标“V ” 表示垂直极化，“H ” 表示水平极化。显然, ρV 和ρH 是实数，因为绝对值运算使复数变成实数，在（4-43）阐述的入射电磁波的电场振幅和反射电磁波的电场振幅之间存在的位相差信息也随之丢失。 从公式（4-36），我们已经知道发射率（emissivity ）表达式为：
),θ,(ρ1),θ,(e )
,θ,(ρ1),θ,λ(e V V H H φλ-=φλφλ-=φ (4-52) 根据基尔霍夫定律 (4-32)，在热动力平衡条件下，发射率e 等于吸收率a 。根据能量守恒定律, 吸收率a 等于(1-r-t), 式中 r 是反射率，t 是透射率。故发射率e 等于(1-r-t)。在热动力平衡条件下，没有电磁波因透射而逃逸出，对于海水整体t=0。故发射率e 等于(1-r)。当用辐射度代替辐照度时，同时应该使用菲涅耳反射率代替反射率。所以，发射率e 等于(1-ρ)。
当θ=0时,可得垂直入射的菲涅耳反射率
22
121V H )0θ(ρ)0θ(ρ)0θ(ρn n n n +-====== (4-53) 上式可用于对高度计、散射计镜面反射的计算。如果 n 1 = 1及n 2 = n , (4-53) 变为
21
1)0θ(ρ+-==n n (4-54) 对于海水的可见光和红外光辐射，复折射率n ≈1.2 - 1.3，所以
01.002.0)0(ρ-?
99.098.0)0(e -?
因此，对于可见光和红外波段来说，海水基本上是黑体。20oC 时，海水对于3cm (10GHz)波长的微波的介电常数、垂直反射率和发射率分别为（请核实下列计算）
39.0)0(e 61.0)0(ρi 3752r ??-=ε
因此，对于3cm 波长的微波来说，海水是弱发射体。
在海-气界面， 我们有 εr 2 =εr 和 εr 2 = 1 。对于可见光，因为在纯水和海水中光的衰减较小，所以复折射率的虚部近似等于0。如果我们忽略复折射率的虚部，可令n ”= 0, 则n = n ’ 并获得一个近似表达
1'
n 'n 2112≈n n (4-55) 分别代入到（4-50）和（4-51），菲涅尔反射率ρ的计算公式（4-50）和（4-51）变成
22r 2r V 2
2r 2r H θsin θcos θ
sin θcos ρθsin θcos θ
sin θcos ρ-ε+∈-ε-∈=-ε+-ε-= (4-56)
然而，(4-56)对于微波并不正确。徐青和刘玉光（2002）获得的菲涅尔反射率（4-50）和（4-51）是对包括微波在内的所有电磁波普遍适用的计算公式。
与菲涅耳反射率(4-56)等价的另一种表示方法（Schanda 1976；Stewart 1984）如下
2222V 2
22
2H q θcos "p θcos 'q θcos "p θcos 'θρq θcos p q θcos p θρ）
（）（）（）（）（）（）（）（+++-+-=+++-=εεεε (4-57)
式中的常数p 和q 定义如下 2
/122/12222/122/1222]}θsin '[]"θsin '{[21
q ]}θsin '[]"θsin '{[(21p --+-=-++-=
εεεεεε）（） (4-58) §4.8 相对电容率（Relative Permittivity ）的计算公式
对于所有电介质和导电体材料，在远离吸收带的频率，可使用德拜方程计算相对电容率。德拜方程(Debye Equation )是
1S r )i (1S T ωεσ-ωτ+ε-ε+ε=ωεα-∞∞i ），，（ (4-59) 式中εr 是相对电容率（Relative Permittivity ，旧称相对介电常数，无量纲），ω=2πf 是辐射的角频率（弧度/秒），T 是材料温度，S 是材料盐度，ε∞是无限高频相对电容率（无量纲），εs 是静态相对电容率（无量纲），τ是张驰时间（单位[sec]），σ是离子电导率 (单位[Ω/m] )，电导单位Ω=A/V ，A 是安培，V 是伏特)，ε0是真空中的电容率（旧称真空介电常数， 单位[F/m] =(V/A)-1(m/s)-1），α是经验常数。相对电容率的旧称是相对介电常数（Relative Dielectric Constant ）。 对于纯水，由德拜方程计算得到的相对电容率（旧称复介电常数）的实部在1μm < λ < 100m 波长范围内是与实测一致的，其虚部在1mm < λ < 100m 波长范围内是与实测一致的 (Stewart 1984, 见他的图6.2)。
使用f < 10GHz 的微波，在纯水、淡水和海水实验测量的基础上，Klein 和 Swift (1977) 获得了德拜方程中参变量和常数的解析表达。他们的解析表达列举如下
)
T ,S (a )T ()S ,T (0S S =∈∈=α (4-60)
式中的系数由下面公式提供
3725353
4221S S
10232.4S 10210.3S 10656.3T S 10613.1000.1)S ,T (a T 10491.2T 10276.1T 10949.1134.87)T (-------?-?+?-??+=?+?-?-=∈
张驰时间定义为)T ,S (b )0,T ()S ,T (τ=τ，其中的系数可由下面公式获得 3172141311T 10111.8T 10104.1T 10086.610768.1)0,T (----?-?+?-?=τ
382645S 10105.1S 10760.7S 10638.7T S 10282.2000.1)T ,S (b ----?+?-?-??+=
无限高频相对电容率等于
%209.4±=∈∞
根据Weyl(1964)测出的海水离子电导率衰减方程，Stogryn （1971）提出的关于离子电导率的公式如下
)exp(S 25S T δβ-σ=σ），（），（ (4-61) 式中的系数是
T 25-=δ
2
64210464.210266.110033.2δ?+δ?+?=β---
S )10551.210551.210849.1(2875δ?+δ?-?----
S S 1028205.1S 1009324.2S 1046192.1182521.0S 2537253）（），（---?-?+?-=σ
以上公式中T 为温度（单位: 摄氏度），S 为盐度（单位: psu = ‰）。
图 4-4 : 在20?C 时纯水和35‰盐水的相对电容率
的实部和虚部与电磁波频率的关系
图4-4是根据上述公式和德拜方程进行计算获得的相对电容率随频率变化的曲线图。该图显示了在1-2 GHz 的频率范围内，相对电容率随盐度不同而有明显差异；这个特性具有重要意义。根据（4-50）和（4-51），不同的相对电容率导致不同的菲涅耳反射率，因此产生不同的亮温。微波航空海面盐度
遥感正是利用了这个特性。
在德拜方程基础上，Klein 和Swift(1977)首先改善了相对电容率的计算公式，现有文献通常采用他们的公式。Klein 和Swift(1977)的公式是在小于10GHz 频率范围的实验获得的，不能简单地推广到高频范围。基于实验，Ellison(1998)纠正了他们的公式在10-40GHz 频率范围的误差，并提出了新的计算公式。
§4.9 参考文献和习题(References & Questions)
参考文献
1. Schanda, E. ed. 1976: Remote Sensing for Environment Sciences. Berlin: Springer-Verlag , 367 pp.
2. Stewart, R.H. 1984: Methods of Satellite Oceanography, University of California Press , 360 pp.
3. R ．H ．Stewart (著) ，徐柏德，沙兴伟 (译) ，1992：空间海洋学．北京、海洋出版社， 275pp 。
4. F ．T ．乌拉比，R ．K ．穆尔，冯健超（著），侯世昌，马锡冠等（译），1988：微波遥感第一卷：
微波遥感基础和辐射测量学．北京，科学出版社，322pp 。
5. 中国科学院遥感联合中心编，1989：航空遥感实用系统与应用。北京、能源出版社，266pp.
6． Klein L.A. and C.T.Swift, 1977: An improved model for the dielectric constant of sea water at
microwave frequencies. IEEE Trans. Antennas Propagat., AP-25, p104-111.
7. 电磁场与电磁波。［美］劳兰 考森 著，陈成钧 译，人民出版社 1980, 481页。
8．Ellison W. et al., 1998: New permittivity measurements of seawater. Radio Sci.33, p639-648.
9. 徐青和刘玉光, 2003：菲涅尔反射率的一个新公式极其在海洋遥感中的应用。“中国科学”（已接收）。
10．Xu ，Q ．and Y. Liu, 2003: A New Formula On the Fresnel Reflectance and Its Application in Microwaves
Remote Sensing. Science in China (in review).
11．Xu ，Q ．and Y. Liu, 2003: Arguments on the Application of the Fresnel Reflectance in Ocean Remot e
Sensing. J. of Physics (in review).
习题
1．麦克斯韦尔方程组是关于电磁场传播的波动方程，请完成下列问题：
1）写出麦氏方程组
2）写出电场的一个特解。
3）写出光速c 与真空中介电常数0∈和磁导率μ0的关系。
4）写出在有介质（非真空）情况下复折射率n 与电磁波复速度的关系，
5）分别说明复折射率n 、复波数k 和复速度v 的实部和虚部的物理意义。
2．写出立体角d Ω的定义和微面积元dS 的表达公式，式中包括单位的英文缩写，计算整个球面的立体角。
3．有那些物理量能够描述电磁波的辐射功率？请给出它们的定义和中英文名称和单位。亮度与辐照度有什么区别？辐射度与发射度有什么区别。今后看到它们的英文表述，你能够加以区分吗？
4．热红外波段传感器测海面亮温或微波波段传感器测海面亮温的理论依据式什么？根据哪个定律（或方程）进行计算？卫星遥感测海温使用主动还是被动的传感器，为什么？测温传感器接收信号是海面的辐射度L 还是辐射强度I ？为什么？
5．给出反射率、吸收率、发射率、透射率的定义和英文表述，它们的基本关系是什么？基尔霍夫（Kirchoff ）定律条件是什么？在条件满足的情况下该定律表达什么思想？
6．简要阐述普朗克定律、斯忒藩-玻耳兹曼定律、瑞利-金斯定律、维恩位移定律的联系，并从普朗克定律推导其余三个定律。
7．菲涅耳反射率ρ与反射率r(λ)的区别是什么？菲涅耳反射率ρ与反照率)(λρ、漫反射率R 的区别
是什么？在水气界面处有关光通量的研究中使用ρ还是R ，在水下光通量的研究中的使用ρ还是R ？
8．什么叫水平极化和垂直极化？
9．复折射率"in 'n n -=的实部有什么物理意义，与哪个定律相联系，用公式说明，对可见光波段如何测量？对微波波段如何计算？
10．什么是光学厚度（optical thickness ）和穿透厚度（skin-depth ）？
11．写出垂直入射情况下的菲涅耳反射率的表达式。如果界面两处都不是空气或真空，表达式如何写？
12．菲涅耳反射率与发射率的关系？与吸收率、透射率的关系？推导中用了什么定律？分别举出菲涅耳反射率的数值在海水可见光红外波段情况下和在海水微波波段情况下的两个例子。
13．写出德拜方程的表达式以及每项的名称。相对电容率（复介电常数）与那些物理量有关？为什么K a （39GHz ）波段的微波辐射计易用于测海表面温度？为什么L 波段（1-2GHz ）的微波辐射计易用于测海表面盐度？单靠L 波段辐射计可测海表面盐度吗？
14．有人说“太阳光照在我们身上，其中热红外波段输出的热量最大。”和“故名思意，热红外光最热。”这种看法对吗？为什么？
目录 第4章遥感技术系统 (1) §4.1遥感平台 (1) 4.1.1 地面平台 (1) 4.1.2 航空平台 (2) 4.1.3 航天平台 (2) §4.2遥感传感器 (4) 4.2.1 传感器组成 (4) 4.2.2 传感器的分类 (7) 4.2.3 传感器的性能 (8) §4.3遥感数据的接收记录与处理系统 (10) 4.3.1 地面接收站 (10) 4.3.2 遥感数据处理中心 (11) 4.3.3 遥感基础研究与应用中心 (12)
第4章遥感技术系统 遥感技术系统主要由遥感平台、传感器和遥感数据的接收、记录与处理系统组成。 §4.1 遥感平台 遥感平台(Platform)是指装载遥感传感器的运载工具。遥感平台的种类很多，按平台距地面的高度大体上可分为三类：地面平台、航空平台和航天平台。在不同高度的遥感平台上，可以获得不同面积、不同分辨率、不同特点、不同用途的遥感图像数据。在遥感应用中，不同高度的遥感平台可以单独使用，也可相互配合使用组成立体遥感观察网。常见遥感平台见表4-1。 表4-1可应用的遥感平台 4.1.1 地面平台 置于地面上和水上的装载传感器的固定的或可移动的装置叫做地面遥感平台，包括三角架、遥感塔、遥感车等，高度一般在100m以下，主要用于近距离测量地物波谱和摄取供试验研究用的地物细节影像，为航空遥感和航天遥感作校准和辅助工作。通常三角架的放置高度在0.75m～2.0m之间，在三角架上放置地物波谱仪、辐射计、分光光度计等地物光谱测试仪器，用以测定各类地物的野外波谱曲线；遥感车、遥感塔上的悬臂常安置在6～10m甚至更高的高度上，在这样的高度上对各类地物进行波谱测试，可测出地物的综合波谱特性。为了便于研究波谱特性与遥感影像之间的关系，也可将成像传感器置于同高度的
1、GSM基站频率900MHz、1800 MHz、cdma2000分配的频率是1920~1935 MHz（上行） 2、什么是基站？ 基站子系统主要包括两类：基站发射台（BTS）和基站控制器（BSC）3、基站监测 2007年7月《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》 移动通信监测依据的标准： （1）移动通信。。。 2G发射天线的特点：(1)发射源全向定向；（2）标称发射功率2~60W；（3）频率800~1000MHz；（4）固定方式屋顶重力支架，地面铁塔，屋面拉线塔，窗户，阳台或屋顶悬挂 全向天线县城及乡镇：水平瓣宽360°，垂直瓣宽20°以内。 定向天线城区：（1）板状定向天线俯角在3°~15°不等；（2）水平瓣宽分为90°和65°两种； 对于基站的监测现在主要以《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》作为我们监测的规范要求。 （1）适用范围：适用于超过GB8702（电磁辐射防护规定）规定豁免水平，工作频率范围在110 MHz~40GH内的移动通信基站的。。。可豁免的电磁辐射体的等效辐射功率 频率范围MHz 等效辐射功率，W 0.1~3 300 ＞3~300000
P有效=P标称×G G：天线增益。 监测范围：监测点位一般布设在以发射天线为中心半径50m的范围内可能受到影响的保护目标，根据现场环境情况可对点位进行适当调整。 探头（天线）尖端与操作人员之间距离不少于0.5m。 在室内监测，一般选取房间中央位置，点位与家用电器等设备之间距离不小于1m。 每个测点连续测5次，每次监测时间不小于15s，并读取稳定状态下的最大值。 测量仪器探头（天线）尖端距地面（或立足点）1.7m。
第四章遥感图像处理 授课科目：遥感原理与方法 授课内容：遥感图像处理 授课对象：地信专业 授课时数：2学时 授课地点：成信航空港校区 授课时间： 教案作者：仙巍 目的与要求：熟悉光学遥感图像处理的原理；掌握数字图像处理的工作原理、工作流程；掌握几何校正、辐射校正的原理 重点及难点：遥感图像的几何纠正、辐射校正。 教学法：讲授法、演示法 教学过程： 第一节遥感数字图像的校正 一、数字图像及其直方图 1 数字图像 数字图像：遥感数据有光学图像和数字图像之分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。 数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和量化。通常是以像元的亮度值表示。数字量和模拟量的本质区别：连续变量，离散变量。 数字图像的表示：矩阵函数 2 数字图像直方图 数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。 直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的曲线可以反映图像的质量差异。 正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图像质量高。 偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。 二、辐射校正 1、遥感图像的辐射误差主要有三个因素 传感器的光电变换 大气的影响 光照条件 2、大气散射校正 2.1大气影响的定量分析 2.2大气影响的粗略校正 通过简单的方法去掉程辐射度（散射光直接进入传感器的那部分），从而改善
图像质量。 直方图最小值去除法 回归分析法 三几何校正 1、遥感图像的几何变形有两层含义 卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。 图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。 2、卫星姿态引起的图像变形 3、地形起伏的影响 4、地球曲率 5、大气折射 6、地球自转的影响 7、遥感图像几何校正方法 几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。 几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。 2.1、基本思路：把存在几何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。 2.2、具体步骤 步骤一：选取控制点 (1)地面控制点在图像上有明显的、清晰的定位识别标志，如道路交叉点、河流叉口、建筑 边界等。 (2)地面控制点上的地物不随时间而变化地面控制点应当均匀地分布在整幅图像内，且要有一定的数量保证。地面控制点的数量、分布和精度直接影响几何纠正的效果。 步骤二：数据的空间变换 （1）二元多项式近似的基本原理 设两幅图像坐标系统间几何畸变关系可描述为： x’=h1(x,y) y’=h2(x,y) 在未知情况下， h1(x,y)和h2(x,y)可用二元多项式来近似 （2）空间坐标的计算问题 向前映射法（直接法） 向后映射法（间接法） 两种映射方法的对比 对于向前映射：每个输出象素的灰度要经过多次运算； 对于向后映射：每个输出象素的灰度只要经过一次运算。 步骤三：像元灰度插值 插值方法 （1）最近邻插值 在待求像素的四个邻近像素中，输出象素的灰度等于离它所映射位置最近的输入象素的灰度值。
电磁辐射及原理 1．位函数的方程也称作非齐次的（）方程或者达郎贝尔方程 2．空间各点的标量位和矢量位随时间的变化总是落后于源，因此位函数 及通常称为（） 3．（）是一种基本的辐射单元，它是一个载有时变电流的电流元，其长度远远小于波长，电流近似等值分布 4．近区场是感应场，是（）波，场量与或成反比，场结构与静态场相同 5．远区场是辐射场，是（）波，是球面波，场量与r成反比 6．一个做正弦振荡的电流元可以辐射电磁波，故该电流元又称为（） 7．在离开天线的一定距离处，场量随角度变化的函数称为天线的（） 8．（）：辐射功率与输入功率的比值 9．天线增益：在产生相等电场强度下，点源天线需要的输入功率与实际天线需要的输入功率的比值，它等于天线的方向性系数与其效率的（） 10．麦克斯韦方程组：（）（） 11．动态场中引入的标量位和矢量位是滞后位，即它们的值是由此时刻以前的（）决定的，滞后的时间是电磁波传播从源点到场点所需的时间 12．利用滞后位可计算电流元的（），由此可作出它的方向图并计算其辐射功率，辐射电阻和方向性系数，增益等参量
13．利用电与磁的对偶性和互换原则可以由电偶极子的辐射场直接求出磁偶极子的辐射场。根据电磁学上的（）原理，理想导电金属板上开槽天线的辐射场，可利用它的互补天线求解 14线天线是由许许多多（）组成的． 15．由各段电流元产生的场的叠加，可求得线天线的（）场，许多付天线放置在一起组成天线阵，同样可以利用（）原理求得天线阵的方向图 16．时变场中的矢量位方程和标量位方程为（）和（）。 17．给定标量位及矢量位，式中。 (1)试证明：； (2)求、和； (3)证明上述结果满足自由空间中的麦克斯韦方程。 18．设元天线的轴线沿东西方向放置，在远方有一移动接受台停在正南方而收到最大电场强度，当电台以元天线为中心的圆周在地面上移动时，电场强度逐渐减 小，问当电场强度减少到最大值的时，电台的位置偏离正南方多少度？ 19．上题如果接收台不动，将元天线在水平面内绕中心旋转，结果如何？如果接收台天线也是元天线，讨论收发两天线的相对位置对测量结果的影响。 20．一半波天线，某上电流分布为 ()
简述遥感技术系统的组成-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1、简述遥感技术系统的组成。 2、目标地物的电磁波，信息获取，信息接受，信息处理，信息应用。 3、 2 。遥感影像变形的主要原因是什么？ 4、a) 遥感平台位置和运动状态变化的影响 5、b) 地形起伏的影响 6、c) 地球表面曲率的影响 7、d) 大气折射的影响 8、e) 地球自转的影响 9、3、遥感影像地图的主要特点是什么？ 10、a)丰富的信息量 11、b)直观性强 12、c)具有一定的数学基础 13、d)现实性强 14、4、遥感图像计算机分类中存在的主要问题是什么？ 15、a)未充分利用遥感图像提供的多种信息 16、b)提高图像分类精度受到限制 17、(1)大气状况的影响 18、(2)下垫面的影响 19、(3)其他因素的影响 20、5、简要回答计算机辅助遥感制图的基本过程 21、a)遥感影像信息选取与数字化 22、b)地理基础底图的选取与数字化 23、c)遥感影像几何纠正与图像处理 24、d)遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接 25、e)地理地图与遥感影像的复合 26、f)符号注记层的生成 27、g)影像地图图面配置 28、h)影像地图的制作与印刷 29、1、微波遥感的特点有哪些（5分） 30、（1）全天候、全天时工作 31、（2）对某些地物有特殊的波谱特征 32、（3）对冰、雪、森林、土壤等有一定的穿透能力 33、（4）对海洋遥感有特殊意义 34、（5）分辨率较低，但特性明显 35、2、遥感影像地图的主要特点是什么（ 36、6分） 37、丰富的信息量；直观性强；具有一定的数学基础；现实性强 38、3、遥感影像解译的主要标志是什么（ 39、6分） 40、直接解译标志：形状、颜色、图形、纹理、大小、阴影；间接解译标 志：相关关系。 41、4、遥感图像计算机分类中存在的主要问题是什么（ 42、6分）
课程论文 题目：遥感技术发展前沿姓名： 学号： 专业班级： 中国·武汉 二○一二年十二月
遥感技术发展前沿 摘要：本文主要介绍了国内外遥感技术的最新技术和以后的发展趋势。 关键词：遥感最新技术发展趋势 1概述 广义上的遥感是指与物体不产生接触的情况下获取物体的有关信息．从这个意义上说，摄影测量是遥感领域中研究得最早的技术学科．现代意义上的遥感起源于20世纪60年代，它是在航天技术、计算机技术、传感器技术等的推动下发展起来的，是指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取地表的信息，通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体的形状、大小、位置、性质及其与环境的相互关系的一门现代应用技术学科．20世纪80年代以来，随着人类活动对地球的影响逐步受到重视和人类社会对环境、资源危机意识的增强，在微电子技术、计算机技术、航天技术等多方面技术发展的带动下，遥感技术在多方面取得了长足发展． 2中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展 经过三十多年来的发展，卫星遥感技术应用的范畴已经从当初的单一遥感技术发展到今天包括遥感（RS)、地理信息系统(GIS)，全球定位系统(GPS)等技术在内的空间信息技术，逐渐深入到国民经济、社会生活与国家安全的各个方面，使社会可持续发展和经济增长方式发生了深刻的变化，其发展与应用水平业已成为综合国力评价的重要标志之一。 2.1中国卫星遥感应用的发展 遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就，是当代高新技术的一个重要组成部分。国际上遥感技术的发展，将在未来15年将人类带入一个多层。立体。多角度，全方位和全天候对地观测的新时代。各种高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相互协同，高、中、低分辩率互补的全球对地观测系统，将能快速、及时地提供多种空间分辩率、时间分辩率和光谱分辩率的对地观测海量数据。 自70年代以来，我国高度重视遥感技术发展与应用，跟踪国际技术前沿并努力创新，在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”连续四个五年计划中，给予重点支持，在遥感技术系统，遥感应用系统、GIS等方面均取得突出进展。 2.2 建立了国家级资源环境宏观信息服务体系 随着信息高速公路的产生，不同地点、不同专业的地理信息系统的资源共享成为可能。地理信息系统的网络化主要包括地理信息系统软件的模块化和组件化、WEB GIS。WEB GIS的目的是解决分布式G玛之间的联网，实现系统资源的共享。分布式皤是当前的大趋势，主要原因是地学的数据量大，结构复杂，而且还要不断更新，只能是建立不同专业、不同地点的分布式GIS才是最佳方案。
一、电磁辐射(EMF)项目背景介绍 随着技术革命的更新和不同波段新的应用的不断发现，许多频率电磁辐射（EMF）的暴露水平显著增加,生活中的每个人都处在0-300GHz频率的复合电磁场（EMF）暴露中，电磁污染（EMF）已成为最广泛的环境影响因素之一。 电磁污染的主要来源有：各种输变电系统；运输系统、长途通讯设施和便携式通讯工具如移动电话；医药、商业和工业设备；雷达；电台和电视台发射天线等。 随着对电磁场(EMF)暴露会引起各种健康问题担忧的增加，1996年世界卫生组织（WHO）设立了国际电磁辐射（EMF）项目以寻求解决问题的方法。 由于对电磁辐射所造成的健康危害的不同理解，不同国家所制定的电磁辐射标准有很大的差异。其中，俄罗斯、中国、意大利、比利时等国家在制定标准时考虑了电磁辐射对人体的神经效应方面的影响，标准限值较严厉，美国、澳大利亚、德国等国在制定标准时采用了国际非电离协会（ICNIRP）的推荐标准，没有考虑电磁辐射对人体的神经效应方面的影响，而只是考虑已有明确研究结果的热效应，标准限值较宽松，将来仍然有进一步提高标准限值的可能。 二、电磁辐射（EMF）的环境影响 由于电磁辐射对环境所造成的影响主要有两方面，一是对人类健康的影响，二是对各种电气设备的影响，因此在考虑电磁辐射的环境影响时将从两个方面入手。如图示： 1．电磁辐射对人类健康的影响 在评价电磁辐射生物效应的不良健康后果时，应该区分相互作用、生物效应和健康危害这几个概念： o 相互作用是由电感和电容的耦合或力作用于带电颗粒引起的，可能导致微小的身体变化。 o 生物效应是可被检测的分子水平以上的功能或结构改变，生理性变化可能或无法被衡量。活的生物体在生命过程中对许多刺激产生反应，这种反应便是一种生物效应。 o 在人体生理正常代偿范围内以及尚未损害人的身体与精神健康的生物效应不能视为危害性效应。 o 相互作用所导致的生物效应若超出了人体生理正常代偿范围，则构成真正的或潜在的健康危害。 o 生物效应若有损于个体行使正常功能或从刺激中恢复的能力，应视为健康危害。 o 经过证实（即，以科学的态度进行的研究、结果有显著性意义、直接的因果关系）的主观感觉，若对个体的身体和精神健康造成损害，应视为健康危害。 1．1 电磁辐射不良健康效应 电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面：躯体热效应和神经效应。根据频率的不同电磁辐射对体的影响有所不同，一般而言低频电磁辐射对人体的影响以神经效应为主，高频电磁辐射对体的影响以热效应为主。如图一示： 图一、电磁辐射对人体的健康影响示意图 神经效应热效应
电磁辐射的测量基础知识 1、电磁场的远场和近场划分 电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。 一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为近区场（感应场）和远区场（辐射场）。由于远场和近场的划分相对复杂，要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。 近区场通常具有如下特点： l 近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即：E1377H。一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。 l 近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。 l 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。 远区场的主要特点如下： l 在远区场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。 l 在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。l 远区场为弱场，其电磁场强度均较小 近区场与远区场划分的意义： 通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护，首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小。 对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围，其波长范围从10米到0.1米。 例：具体辐射源的近场（感应场区）与远场（辐射场区）（l = c / f） 频率 (f) 波长(l) 界限（3l） 50 / 60 Hz 电力 6000 / 5000 km 18000 / 15000 km
第一章 图像(image)是对客观对象的一种相似性的描述或写真，它包含了被描述或写真对象的信息，是人们最主要的信息源 按图像的明暗程度和空间坐标的连续性划分： 图像可：数字图像，模拟图像 根据波段的多少，图像可分为：单波段图像，多波段图像，超波断图像 遥感数字图像（digital image）是指以数字形式表述的遥感影像。最基本的单位是像素，每个像素具有其空间位置特征和属性特征。 遥感数字图像处理是利用计算机图像处理系统对遥感图像中的像素进行系列操作的过程。 数字图像处理极大地提高了图像处理的精度和信息提取的效率。 遥感数字图像处理的主要内容： 图像增强：着重强调特定的图像特征，在特征提取、图像分析和视觉信息的显示中很有用。增强过程本身不会增加数据中原有的信息内容，仅仅是突出了特定的图像特征，使得图像更易于可视化的解释和理解。 图像校正：也称图像复原、图像恢复。主要是对传感器或环境造成的退化图像进行模糊消除、噪声滤除、几何失真或非线性校正。 信息提取：根据地物光谱特征和几何特征，确定不同地物信息的提取规则，利用该规则从校正后的遥感数据中提取各种有用的地物信息。 遥感数字图像处理系统包括：硬件系统，软件系统， 第二章 遥感是遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的过程。遥感的实施依赖于遥感系统。 遥感系统是一个从地面到空中乃至整个空间，从信息收集、存储、传输、处理到分析、判读、应用的技术体系，主要包括遥感试验、信息获取(传感器、遥感平台)、信息传输、信息处理、信息应用等5个部分。 传感器的分辨率指传感器区分自然特征相似或光谱特征相似的相邻地物的能力。 传感器分辨率指标主要有：辐射分辨率，光谱分辨率，空间分辨率，时间分辨率 辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。 光谱分辨率是传感器记录的电磁光谱中特定波长的范围和数量。波长范围越窄，光谱分辨率越高；波段数越多，光谱分辨率越高。 时间分辨率：对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为时间分辨率。 数字化包括两个过程：采样和量化。 采样：将空间上连续的图像变换成离散点(即像素)的操作称为采样。采样间隔的大小，影响着图像表示地物的真实性。量化是将像素灰度值转换成整数灰度级的过程。 根据传感器选用的波长范围不同，遥感图像可以划分为下面两种类型：不相干图像，相干图像 元数据是关于图像数据特征的表述，是关于数据的数据。 普通遥感图像数据格式：BSQ格式，BIL格式，BIP格式 特殊遥感图像数据格式：陆地资源卫星L5的数据格式，HDF数据格式，TIFF图像格式，GeoTIFF图像格式 图像文件的大小=图像行数*图像列数*每个像素的字节数*波段数*辅助参数（辅助参数一般为1） 第三章 图像类别表示方法说明
第四章 1.熟悉颜色的三个属性。明度、色调、饱和度，选取自然界的某些颜色例如：树叶、鲜花、土地、建筑物等，比较它们三种属性区别。 2.在图4.5中，若有红、绿、，蓝三原色分别位于红：0.61μm，绿：0.54μm，蓝：0.47μm附近，将这三点连成三角形，以此为基础找到它们的补色位置，说明补色黄、品红、青的波长及饱和度。 3.理解加色法与减色法的原理和适用条件。在彩色合成时，有滤光片分别透光并照射到白色屏幕上利用什么原理？若是滤光片叠合透光又利用什么原理？分 别解释之并实际例子说明。 4.利用标准假彩色影像并结合地物光谱特性，说明为什么在影像中植被呈现红色，湖泊、水库呈蓝偏黑色，重盐碱地呈偏白色。 5.一幅黑白影像，在以下两种情况时，（1）人头像，（2）单波段影像，分析对比度适中、过大、过小所造成的视觉影响。 6.数字图像和模拟图像有什么区别？为什么在计算机屏幕上显示数字图像时，常常感觉炒出它与模拟图像的区别？ 7.卫星或飞机的传感器所接收的辐射信号除了地物直接反射的信息外，还混入了其他途径来的辐射，需要作辐射校正把它们去掉。请分析有几种其他辐射进入传感器。 8.引起遥影像位置畸变的原因是什么？如果不作几何校正，遥感影像有什么问题？如果作了几何校正，又会产生什么新的问题？ 9.在作几何校正时，控制点的选取很重要。若图像一角没有任何控制点，估计几何校正后这一角的位置畸变将缩小还是增大？为什么？ 10.右图为数字图像，亮度普遍在10以下，只有两个像元出现15的高亮度（“噪声”） （1）采用模板为
的均值平滑方法，求出新的图像。 （2）采用中值滤波，仍用3×3窗口，求出新的图像。 (注意计算前原图像的左右上下各加一行或一列，亮度与相邻亮度值相同，然后计算。) 11.数字图像如右图所示，用两种方法提取边缘： （1）罗伯特方法求出新的图像。（2）索伯尔方法求出新的图像。 （计算前原图像的左右上下各种加一行或一列，亮度与相邻亮度值相同。）12.彩色表示可以在红绿蓝（RGB）和色调、明度、饱和度（HLS）之间变换，设三种颜色： (1)LR=1,LG=0,LB=0(答案L=0.5,S=1,H=00 红色) (2)LR=0,LG=0.5,LB=0.5(L=0.25，S=1，H=1800 青色) (3)LR=0.5,LG=0.5,LB=0.5(L=0.5，S=0，H无定义灰色) 求每一种颜色的HLS值 13.结合地物光谱特征解释比值运算能够突出植被覆盖的原因。 14.根据陆地卫星Landsat的TM影像和SPOT卫星的HRV影像的波谱特征和空间分辨率，分析TM影像和SPOT影像复合的优越性，说明复合方法除了书中所讲方案，请再设计其他复合方案。 15.结合遥感与地理信息系统的发展，谈谈遥感与非遥感信息复合的重要意义。
遥感技术系统及其技术原理是什么？试举例说明其农业应用。 概念： 遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线结目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功,大大推动了遥感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套系统称为遥感系统,其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多,主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成象光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐 形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。把遥感器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等 遥感技术系统包括：信息源即波谱特征 spectrum feature、信息的获取 Information obtain、信息的接收 Receive、信息的处理 Processing（辐射校正、姿态校正、几何校正、增强处理等）、信息的应用 applying 空间信息获取系统 地球表面地物目标空间信息获取主要由遥感平台、遥感器等协同完成。 遥感平台 (Platform for Remote Sensing ) 是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等。 遥感器 ( Remote Sensor) 是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信息的仪器。目前常用的遥感器包括遥感摄影机、光机扫描仪、推帚式扫描仪、成像光谱仪和成像雷达。按其特点，遥感器分为摄影、扫描、雷达等几种类型。 遥感数据传输与接收 空间数据传输与接收是空间信息获取和空间数据应用中必不可少的中间环节。 遥感器接收到地物目标的电磁波信息，被记录在胶片或数字磁带上。从遥感卫星向地面接收站传输的空间数据中，除了卫星获取的图像数据以外，还包括卫星轨道参数、遥感器等辅助数据。这些数据通常用数字信号传送。遥感图像的模拟信号变换为数字信号时，经常采用二进制脉冲编码的 PCM 式（ pulse code modulation: 脉冲编码调制）。由于传送的数据量非常庞大，需要采用数据压缩技术。 卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星数据。地面站接收的卫星数据通常被实时记录到 HDDT(high density digital tape，高密度磁带) 上，然后根据需要拷贝到 CCT(computer compatible tape ，计算机兼容磁带 ) 、光盘、盒式磁带等其他载体上。 CCT 、光盘、盒式磁带等是记录、保存、分发卫星数据等最常用的载体。 遥感图像处理 遥感图像处理是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的统称。遥感图像
电磁的基本概念 电磁场(electromagnetic field)是物质的一种形式。为了说明电磁的基本概念，现对一些常用名词、术语等做一简略介绍[1]。 一、交流电 1．交流电(alternating current) 交流电是交替地即周期性地改变流动方向和数值的电流。如果我们将电源的两个极，即正极与负极迅速而有规律地变换位置，那么电子就会随着这种变换的节奏而改变自己的流动方向。开始时电子向一个方向流动，以后又改向与开始流动方向相反的方向流动，如此交替地依次重复进行，这种电流就是交流电。 在交流电中，电子在导线内不断地振动，从电子开始向一个方向运动起，然后又回到原点的平行位置时，这一运动过程，称为电流的一次完全振动，发生一次完全振动所需要的时间称为一个周期。半个振动所需要的时间，称为二分之一周期或半周期。 2．频率(frequency) 频率是电流在导体内每秒钟所振动的次数。交流电频率的单位为赫(Hz)。例如我国的民用电频率为50Hz，意思是说民用电这种交流电，在一秒钟内振动50次。美国等一些国家为60Hz。 二、电场与磁场 所有的物体都是由大量的和分立的微小粒子所组成，这些粒子有的带正电，有的带负电，也有的不带电。所有的粒子都在不断地运动，并被它们以一定的速度传播的电磁场所包围着，所以
带电粒子及其电磁场，不是别的，而是物质的一种特殊形态。1．电场(electric field) 我们知道，物体相互作用的力一般分为两大类，一类是物体的．直接接触发生的力，叫接触力，例如碰撞力、摩擦力等均属于这一类。另一类是不需要接触就可以发生的力，称为场力，例如电场力、磁场力、重力等。 电荷的周围存在着一种特殊的物质叫做电场。两个电荷之间的相互作用并不是电荷之间的直接作用，而是一个电荷的电场对另一个电荷所发生的作用，也就是说在电荷周围的空间里，总是有电场力在作用着。因此，我们将有电场力作用存在的空间称为电场。电场是物质的一种特殊形态。 电荷和电场是同时存在的两个方面，只要有电荷，那么它的周围就必然有电场，它们永远是不可分割的整体。当电荷静止不动时，电场也静止不变，这种现象叫做静电场(static field)。当电荷运动时，电场也在变化运动，这种电场称做动电场(dynamlcfield)，起电的过程，也是电场建立的过程。起电后，当我们分离正负电荷时，须用外力做功。 那么，电场是怎样显示出来的呢?举个简单的例子，如用一块绒或绸子去摩擦梳子，梳子就会带电，也就是说梳子上面产生了电荷，这种带电的梳子在一定的距离内，就可以吸起小纸屑。这个现象告诉我们，在带电的梳子附近形成了电场，也就是说有电场在起作用。如果将其所带电荷做交变运动，那么它的电场也是
第四章遥感图像数字处理的基础知识 C方向 20 卢昕 一、名词解释 1.光学影像：一种以胶片或其他的光学成像载体的形式记录的图像。它是一个二维的连续的光密度函数。 2.数字影像：以数字形式进行存储的图像，它是一个二维的离散的光密度函数。 3.空间域图像：用空间坐标x，y的函数表示的形式。有光学影像和数字影像。 4.频率域图像：以频率域的形式表示的影像，频率坐标Vx，Vy的函数。 5.图像采样：图像空间坐标（x,y）的数字化称为图像采样。 6.灰度量化：图像灰度的数字化称为图像量化。 7 .ERDAS：是美国 ERDAS 公司开发的遥感图像处理系统。它以模块化的方式提供给用户，可使用户根据自己的应用要求、资金情况合理的选择不同功能模块及不同组合，对系统进行剪裁，充分利用软硬件资源，并最大限度地满足用户的专业应用要求。 ERDAS Imagine面向不同需求的用户，对于系统的扩展功能采用开放的体系结构以Imagine Essentials、Imagine Advantage、Imagine Professional的形式为用户提供低、中、高三档产品架构，并有丰富的功能扩展模块供用户选择，产品模块的组合比较灵活。 8.BSQ：遥感数字图像的一种存储格式，即按波段记载数据文件。 9.BIL：也是遥感数字图像的一种存储格式，是一种按照波段顺序交叉排列的遥感数据格式。 二、简答题 1、叙述光学影像与数字影像的关系和不同点。 答：光学图像可以看成一个二维的连续的光密度函数，像片上的密度随空间坐标的变化而变化。而数字图像是一个二维的离散的光密度函数。光学图像可以通过采样和量化得到数字图像，数字图像可以通过显示终端设备或照相或打印的方式得到光学图像。与光学图像相比数字图像的处理简捷快速，并可以完成一些光学处理方法所无法完成的各种特殊处理等。 2、怎样才能将光学影像变成数字影像？ 答：将光学影像变成数字影像要经过采样和量化两步。采样是将图像空间的坐标（X，Y）进行数字化，此时实现了空间的离散化。然后再进行图像灰度的数字化，实现连续灰度的离散化。 3、叙述空间域图像与频率域图像的关系和不同点。 答：空间域图像是以空间坐标进行表示的，而频率域图像是以频率坐标来表示图像的。通过傅立叶变换可以将空间域图像变换为频率域图像，利用傅立叶逆变换可以将频率域图像变换为空间域图像。 4、如何实现空间域图像与频率域图像间的相互转换？ 答：通过傅立叶变换可以将空间域图像变换为频率域图像，利用傅立叶逆变换可以将频率域图像变换为空间域图像。 5、你所知道的遥感图像的存贮格式有哪些？ 答：1）BSQ格式。是按波段记载数据文件，每一个文件记载的是某一个波段的
遥感技术的现状及发展趋势 摘要：目前遥感技术在各个领域已经有了广泛的应用，本文通过介绍了遥感技 术在农业、海洋、资源、环境、军事等方面的应用，介绍了遥感技术的应用现 状并结合遥感技术在各研究方面的发展现状，结合河口海岸的研究方向，解析 了遥感技术在河口海岸研究方面的应用，并对遥感技术在未来研究中的发展趋 势预测分析。 关键词：遥感技术、应用、发展趋势 随着遥感技术的发展与成熟，遥感技术在各个领域的应用越来越广泛，其 中韩秀梅 , 张建民等人对遥感技术在农业方面的应用现状做了分析【1】，蒋兴伟 , 宋清涛等对遥感在海洋方面的应用进行探讨【2】，陆灯盛 , 游先祥等人对遥感技术在资源环境中的应用进行分析研究【3】，张文若 , 康高峰 , 王永等人以煤炭资源为例分析了遥感技术在资源中的应用现状及前景【4】，罗红霞 , 阚应波等人通过高光谱影像对农作物病虫害的影像进行研究【5】，卫亚星 , 王莉雯 , 刘闯 . 等人研究了遥感技术在土壤侵蚀方面的应用【6】，张万增等对遥感技术在军事方面的应用及发展进行了探讨【7】。通过前人的研究发现，遥感技术在农业病虫害的 防治、资源的勘探、环境污染的防治、军事防御等方面的应用已经十分广泛和 成熟。文章总结了遥感技术在各领域的研究成果以及在各研究领域的应用，并 对遥感技术在未来研究中的应用及发展趋势进行分析。 1遥感的概念及分类 1.1 遥感的概念 遥感（ RS） , 这是 20 世纪 60 年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的 理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、 处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。 1.2 遥感的分类 目前按照不同的分类标准遥感技术可以分为以下几类：（1）按遥感平台的高度分类大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感。（2）按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感，热红外遥感、微波遥感三种类型。 （3）按研究对象分类可分为资源遥感与环境遥感两大类。（ 4）按应用空间尺度 分类可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感。 2遥感技术的应用 2.1 遥感技术在农业中的应用 2.1.1农业资源调查及动态监测 农业资源调查包括土地利用现状、土壤类型、草场、农田等农业资源的调 查以及结束后的评价，提供农业资源的准确数值和分布图件。农业部遥感应用 中心于 2000 年设立草地遥感监测和预警系统。该项目是利用遥感技术、地理信
首先给大家简单介绍一下电磁辐射的定义以及相关内容： a.能量以电磁波的形式由源发射到空间的现象。 b.能量以电磁波形式在空间传播。 电磁辐射是以一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质。从广义上来讲，电磁波包括各种光波和各种电磁振荡产生的电波， 电磁波不需要依靠介质的传播。但是在电磁波频 率较低时，主要通过有形的导体才能传播；原因 是低频的电磁振荡中，电磁之间相互变化较慢， 其能量几乎全部返回原电路而没有辐射逸出；而 高频的电磁振荡可以在空间自由传播，因为磁电 互变很快，能量不可能全部返回原振荡回路，于是电能、磁能伴随着电、磁的交替变化以电磁波的形式向外传递。电磁波的电、磁场以及行进的各种电磁波在真空中速率固定，速度均为光速，达3﹡108m/s 。人类生存的地球本身就是一个大磁场，它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射，太阳及其他星球也从外层空间原原不断地产生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。 电磁辐射(electromagnetic radiation)的定义 C=λ?
电磁辐射源 自然电磁辐射 主要来自地球大气层中的雷电、宇宙射线、天体放电、地球磁场辐射和地球热辐射等。 环境电磁辐射 主要来自发射台、高压线、雷达站、微波用具、 电视机、无线电等工业和 生活中所用的电子设备。 电磁辐射所衍生的能量，取决于频率的高低：频率愈高，能量愈大；电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。 a. 按产生原因：自然界存在、人为电磁环境； b. 按照强弱：弱电磁辐射源、强电磁辐射源； c. 按电磁能的应用目的：一般用电设备、电磁能量应用设备和直接利用电磁辐射的设备。 ①必须存在时变源，时变源可以是时变的电荷源、时变的电流源或时变的电磁场，另外时变源的频率应足够高，才有可能产生明显的辐射效应（即源电路尺寸与辐射波的波长相比拟）。 ● 电磁辐射源的一般分类 ● 电磁辐射产生的条件和机理
一、水体遥感原理 水体的光学特征集中表现在可见光在水体中的辐射传输过程,包括水面的入射辐射、水的光学性质、表面粗糙度、日照角度与观测角度、气-水界面的相对折射率以及在某些情况下还涉及水底反射光等。对于清水，在蓝一绿光波段反射率为4%~5%。0.5μm以下的红光部分反射率降到2%~3%，在近红外、短波红外部分几乎吸收全部的入射能量。 因此水体在这两个波段的反射能量很小。这一特征与植物形成十分明显的差异，水在红外波段（NIR、SWIR）的强吸收，而植被在这一波段有一个反射峰，因而在红外波段识别水体是较容易的。 1.1、水光谱特性 水体的光谱特性不仅是通过表面特征确定的，它包含了一定深度水体的信息，且这个深度及反映的光谱特性是随时空而变化的。水色（即水体的光谱特性）主要决定于水体中浮游生物含量（叶绿素浓度）、悬浮固体含量（混浊度大小）、营养盐含量、有机物质、盐度指标）以及其他污染物、底部形态（水下地形）、水深等因素。 二、水体富营养化 2.1、富营养化定义 当大量的营养盐进入水体后，在一定条件下引起藻类的大量繁殖，而后在藻类死亡分解过程中消耗大量溶解氧，从而导致鱼类和贝类的死亡。这一过程称为水体的富营养化。 2.1、这些浮游植物以蓝藻为主，均含有叶绿素a，它们的存在使得近红外波段进入水体反射率明显上升。叶绿素在蓝波段的440 nm 以及红波段的678nm 附近有显著的吸收,当藻类密度较高时水体光谱反射曲线在这两个波段附近出现吸收峰值。因此可利用遥感影像对其进行动态监测预警。水体富营养化主要评价依据 三、遥感在水体富营养化中的应用过程 一、采样和遥感数据预处理 二、叶绿素模型建立 三、多时相监测控污 一、采样和遥感数据预处理 采用实验区每个波段上的平均灰度值作为定量反演的指标值。然后采样，根据实测数据在试验区遥感图片上选取对应灰度值,数据预处理通常包括卫星影像的投影坐标校正、水陆分界、噪声修正、辐射匹配、水面反射校正以及漂浮植物分布区的确定。 二、叶绿素模型建立 定性：略 定量：1.以中分辨率的MODIS 数据作为遥感影像源,使用假彩色合成法(RGB =62：2：21) 和归一化植被指数法对滇池的蓝藻水华进行遥感监测。通过星地同步试验,证明了该两种方法的正确性。 2.高分辨率TM SPOT LANDSDT 图象等建立反演模型.一阶微分算法、波段比值算法和三波段算法。 MODIS 数据介绍 modis的全称为中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer），modis 是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器 假彩色合成法 叶绿素在蓝波段的440 nm 以及红波段的678nm 附近有显著的吸收,当藻类密度较高时水体光谱反射曲线在这两个波段附近出现吸收峰值,水体对近红外波段吸收比较强,当水中含叶绿素时,近红外波段明显抬升。合成后的影像具有较好的视觉效果,在湖泊经常出现水华的区域
遥感技术发展的新趋势分析（ENVI） ----实现遥感地物定量化识别的高级工具ENVI李静（适普软件有限公司，北京，100044） 摘要：本文阐述了遥感技术在近些年以至今后应用发展的新趋势，阐述了遥感地物定量化的意义和内涵， 介绍了实现遥感地物定量化分析的高级工具ENVI， 分析了应用遥感影像处理软件ENVI的高光谱分析工具 进行地物识别和遥感地物定量化分析的流程。 关键词：遥感信息，定量化，多光谱，高光谱，分类，地物识别 一、当前遥感技术发展态势 遥感技术在八十年代由于陆地卫星的上天，出现了第一次发展高潮，它不仅使遥感技术成为很多行业 跨入高新技术门槛的有力手段，而且也大大促进了遥感学科的研究工作。二十年来，广大遥感工作者不仅 对遥感理论进行了深入研究，同时对遥感应用技术也进行了广泛探讨并进行了实践和应用，为遥感技术的 进一步发展准备了足够的技术诸备。但是由于遥感数据源限制等多种原因，实用化一直受到人们的怀疑。 90年代以来，随着遥感传感器以及小卫星技术的发展，人类生存环境的恶化以及全球一体化的需求，遥感 技术再次迎来一个发展高峰。这一次高峰具有以下特点： 1、遥感数据源的突飞猛进： 现代遥感史以20世纪60年代末人类首次登上月球为重要里程碑，随后美国宇航局（NASA）、欧空局 （ESA）和其他一些国家，如加拿大、日本、印度和中国先后建立了各自的遥感系统。所有这些系统已提 供了大量从太空向地球观测而获取得有价值的数据和图片。随着信息技术和传感器技术的飞速发展，卫星 遥感影像分辨率有了很大提高，包括空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。1972年美国发射了第一颗地 球资源技术卫星（ERTS-1）(后更名为陆地卫星1号（Landsat-1）,标志着地球遥感新时代的开始)。1972年 以后，美国发射了一系列陆地卫星，包括陆地卫星 1 号至 7 号，所携带的传感器由四波段的多光谱扫描仪 （MSS,分辨率为 80m）发展到80年代初投入使用的专题制图仪（TM,7 个波段，分辨率除第 6波段的 120 米外，其余皆为30m），再到 1999 年 4月发射升空的陆地卫星 7 号所搭载的增强型专题制图仪 ETM+（增 加了分辨率为15米的全色波段）。到80年代后期至90年代初，法国发射的SPOT卫星上载有20m（10m） 的高分辨率传感器（HRV分辨率为20m,全色波段为10m）。印度发射的IRS卫星上载有6.25m分辨率的全 色波段。1999年9月，美国空间成像公司（Space Imaging Inc.）发射成功的小卫星上载有IKONOS传感器， 能够提供1m的全色波段和4m的多光谱波段，是世界上第一颗商用1米分辨率的遥感卫星。此外，SPIN-2 卫星数据由俄国返回式卫星从80年代至今获得， 它提供2米和10m分辨率全色影像数据及DEM和立体像 对。 由韩国太空研究院所有的KOMPSA T卫星数据从2000年开始可以提供6.6米分辨率的全色波段数据和 13 米多光谱（四个波段）数据。适普公司代理上述 IKONOS 和 SPIN-2 卫星数据的国内销售业务，因此可 以将应用与研究良好的有机结合起来,并提供数据增值服务。 另一方面，低空间高时相频率的 A VHRR（气象卫星 NOAA系统系列，星下点分辨率为1km）以及其 他各种航空航天多光谱传感器亦相继投入运行，形成现代遥感技术高速发展的盛期。除了常规遥感技术迅 猛发展外，开拓性的成像光谱仪的研制已在80年代开始，并逐渐形成了高光谱分辨率的新遥感时代。 由于高光谱数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质，而这是传统宽波 段遥感数据所不能探测的，使得成像光谱仪的波谱分辨率得到不断提高。从 20 世纪 80 年代初研制的第一