遥感

第一章本章思考题：1.遥感概念2.遥感探测系统包括3.与传统对地探测手段比较，遥感的特点？举例说明4.遥感的分类？分类依据？遥感：不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息，经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分遥感特点:1.大面积的同步观测——瞬时信息获取范围如一幅Landsat图像，覆盖面积185 km×185 km，在5~6 min内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。

所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限制。

2.时效性——同一地区信息获取的重复周期遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，监测地球上许多事物的动态变化。

一般地球资源卫星8~9天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查需要花费大量的人力和物力，且周期很长。

因此，遥感方法具有很好的时效性。

遥感在天气预报、火灾和水灾监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时效性优势。

3.信息的综合性和可比性遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际状况，数据综合性很强。

同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性。

4.经济性——与传统信息获取手段相比从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。

如Landsat卫星的投入与效益比估计为1:80 。

5.局限性——相对于整个电磁波谱段而言信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。

数据的挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。

遥感分类：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)按传感器的探测波段分类：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感3)按工作方式分类：主动遥感和被动遥感成像遥感和非成像遥感4)按应用领域分类：大的研究领域具体应用领域结论：电磁辐射理论是遥感的物理基础。

遥感的定义：从不同高度的平台上，使用遥感器收集物体的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并进行加工处理，从而达到对物体进行识别和监测的全过程。

遥感技术具有先进性、综合性和实用性。

构成遥感技术的4个必不可少的要素是对象、遥感器、信息传播媒介和平台。

遥感分类：按遥感对象分类宇宙遥感地球遥感按应用空间尺度分类全球遥感区域遥感城市遥感按平台高度分类地面遥感航空遥感航天遥感按成像波段分类可见光遥感紫外遥感红外遥感微波遥感多光谱遥感按传感器接收信号的来源和方式分类主动遥感被动遥感主动遥感（Active RS）：也称有源遥感，是指从遥感平台上的人工辐射源向目标发射一定形式的电磁波，再由遥感器接收和记录其反射波的遥感系统。

被动遥感（Passive RS）:也称无源遥感，是指用遥感器从远距离接收和记录物体自身发射或反射太阳辐射的电磁波信息的遥感系统。

按应用专业分类农业遥感林业遥感地质遥感环境遥感气象遥感……遥感的特性和优势：空间特性时间特性多普特性信息巨大受地面条件限制小经济效益高用途广发展迅速；遥感技术系统：空基系统地基系统研究技术支持系统；空基系统：完成遥感数据的采集和传输工作。

遥感平台，传输器，监控系统，数据传输系统地基系统：完成遥感数据的接收、处理存档、分发和应用开发工作。

研究技术支持系统：完成定标、地面试验、光谱数据测量等基础性工作以及与遥感发展和应用密切相关的高技术研究和开发任务。

电磁波的概念：在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。

电磁波谱定义;将电磁波在真空中按照波长或频率的大小依顺序划分成波段，排列成谱即称为电磁波谱大气对电磁波传输过程的影响：折射散射反射吸收；对遥感数据最主要的影响因素是散射和吸收。

散射形式有三种：瑞利散射、米氏散射和无选择性反射。

大气窗口定义：电磁波辐射在大气传输中透过率比较高的波段。

在遥感中测量从目标反射或目标本身发射的电磁波的能量的过程称为辐射量的测定。

辐射量的测定方式：辐射测量和光度测量不同温度的物体具有不同的辐射能量，记录它们的辐射能量差别就为区别它们提供了基础。

一、遥感的概念1、遥感（Remote Sensing)：不接触地物，从远处把目标地物的电磁波特征记录下来，通过分析揭示地物的特征性质及其变化的综合性探测技术。

2、遥感的定义广义遥感——无接触的远距离探测狭义遥感——不与探测目标接触，记录目标的电磁波特性遥感不同于遥测（telemetry）和遥控（remote control），但需要综合运用遥测和遥控技术。

3、几个重要的概念传感器：又名遥感器，是指远距离感测地物环境辐射或反射电磁波的仪器。

遥感平台：遥感中搭载传感器的工具称为遥感平台，按高度可分为地面平台、航空平台、航天平台。

二、遥感技术的特点宏观性、综合性、多波段性（全天候）、多时相性（动态分析）三、遥感的分类按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。

按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。

按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感四、遥感技术系统1、定义：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。

包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的记录与传输、信息的处理和信息的应用五大部分2、遥感技术系统的组成遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。

遥感信息获取：中心工作。

遥感平台和传感器。

信息的记录与传输：遥感信息处理：处理的原因遥感信息应用四、遥感技术系统1、遥感发展概况与展望Remote Sensing 的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，1961年正式通过。

遥感发展的三个阶段：萌芽阶段、航空遥感阶段、航天遥感阶段（气球、风筝、信鸽姿态不定，均不是理想的遥感平台）航空遥感阶段1903年航天遥感阶段1957年2、我国遥感发展概况50年代航空摄影和应用工作。

60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。

遥感的概念：从不同高度的平台上，使用各种传感器，接受来自地球表层各类电磁波的信息，并对这信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特征进行远距离的探测和识别的一门科学技术。

遥感的特点：宏观性、综合性、可比性，多波段性，时效性，客观性，经济性，局限性（信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求）遥感的类型：按机理划分：被动遥感(传感器不向目标发射电磁波，仅被动的接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量)主动遥感(传感器主动发射一定电磁波能量并接受标反射回来的信号)按平台划分：地面遥感：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(小于80km)，主要为飞机，气球等航天遥感：传感器设置在航天器上(大于80km），如人造地球卫星、航天飞机，空间站，火箭等，以卫星为平台的遥感叫做卫星遥感按电磁波段划分：可见光遥感（电磁波波长范围：0.38~0.76μm）红外遥感（电磁波波长范围：0.76~1000μm）微波遥感（电磁波波长范围：1mm~10m）按大的研究领域划分：陆地遥感；大气遥感；海洋遥感。

按应用范围划分：资源环境遥感；灾害遥感；农业遥感；地质遥感；渔业遥感....遥感技术系统的概念：是一个从地面到空中直至空间，从信息的收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统；它能够实现对全球范围的多层次、多视角、多领域的立体观测，是获取地球资源的现代高科技的重要手段电磁波谱：按各种电磁波在真空中的波长或频率，递增或递减排列制成的图表电磁波谱的波段和遥感常用的电磁波波段：按波长由小到大依次为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。

常用的是：紫外（0.01-0.38um)可见光（0.38-0.76um）红外（0.76-1000um）微波遥感器（1mm-1m) 辐射亮度：辐射亮度L: 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。

单位是瓦/ 米²•球面度（W/m²•Sr）黑体辐射的三个特征;辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值；温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线不相交；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。

遥感技术及应用主要内容遥感基础：概念、系统组成、分类、特点、发展、应用等；物理基础：电磁波谱、地物电磁波谱特征；技术系统：传感器、遥感平台、信息传输、处理及应用；遥感数据特点与评价：几何、辐射、时间分辨率；数据处理：校正、增强、分类；信息提取：人工、自动、人—机协同；遥感应用：资源环境调查、动态监测、数据更新等。

第一章绪论1.1 遥感的概念:遥远的感知1.广义的遥感:泛指一切无接触的远距离探测。

包括力场、电磁场、机械波（声波和地震波）的探测；狭义的遥感: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。

2.遥感、遥控、遥测：区别和联系遥控：指远距离控制目标物运动状态和过程的技术。

（遥是相对的，电视遥控器、遥控玩具，空际飞行器的遥控等。

）遥测(Remote Measure)：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。

接触测量：如测量宇宙飞船里的温度；非接触测量：如激光测距，雷达测距和定位等1.2 遥感系统1.被测目标的信息特征——遥感探测的依据信息的获取——依靠传感器（遥感器）、遥感平台信息的记录与传输——胶片或数字磁介质；人或回收舱、卫星上的微波天线信息的处理——地面站对数字信息进行信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换成通用数据格式或模拟信号信息的应用——信息处理、分析、融合及遥感与非遥感信息的复合2.遥感的过程：1.3 遥感的类型按遥感平台分:地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感地面遥感——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，主要为飞机，气球等。

与航天遥感相比，航空遥感的主要优点是机动性强。

可以根据研究主题选用适当的遥感器、选择适当的飞行高度和飞行区域。

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，火箭等。

第一章1遥感：广义理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场，力场，机械波，等的探测。

狭义来说，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，揭示出物体特征性质及其变化的综合性探测技术。

2电磁波：当电磁震荡进去空间，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，使电磁震荡在空间传播，这就是电磁波。

3电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增伙递减排列，则构成了电磁波谱。

电磁波谱以频率从高到低排列，可以划分为r射线，x射线，紫外线，可见光，红外线，无线电波。

4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。

5太阳辐射：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，再经过大气进入传感器。

6大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射，吸收，或散射的，通过率较高的波段成为大气窗口。

7遥感的特点：大面积的同步观测：在地球上，进行资源和环境调查时，大面积同步观测所得到的数据是最宝贵的。

时效性：遥感探测，尤其是空间遥感探测，可以在段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。

遥感数据的综合性和可比性：遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然，人文信息。

经济性：遥感的费用投入与所获取的效益，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。

局限性：目前，遥感技术所利用的电磁波还很有限，仅是其中几个波段范围。

此外，已经被利用的电磁波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反应。

8遥感分类：p4第二章1光谱反射率：物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比，称为反射率。

不同物体的反射率不同，这主要取决于物体本身的性质，以及入射电磁波的波长和入射角度，反射率的范围总是小于等于1，利用反射率可以判断物体的性质。

2地物的波谱特征：由于地面上各种物体组成物质的分子，原子性质和结构规模不同，因而各种地物对不同波长的电磁波的反射，吸收，发射及透射本领也有差异，导致无物体反射，吸收，发射，及透射的电磁波的本领随入射波的改变而改变的特性。

遥感（remote sensing):简单的说就是遥远的感知。

通常是指空对地遥感，即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体信息(如电场、磁场；电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体属性及其分布特征。

遥感技术：是从不同高度的平台（platform）上，使用各种传感器，接收来自地球表面各类地物的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工（分析）处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术。

电磁波的多普勒效应：电磁波因辐射源( 或观察者) 相对于传播介质的运动，而使观察者接收到的频率发生变化。

当频率为ν的波源向着观察者运动时,观察者接受到的频率ν/ >ν; 当波源背向观察者运动时，则ν/<ν，这种现象叫多普勒效应。

大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段。

雷达遥感：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测遥感方式,属于主动式微波遥感中的一种。

灰度直方图：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。

辐射畸变：地物目标的光谱反射率的差异在实际测量时，受到传感器本身、大气辐射等其他因素的影响而发生改变。

这种改变称为辐射畸变。

目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

间接解译标志：指能够间接反映和表现地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可推断与某地物属性相关的其他现象。

它是通过与之有联系的其他地物在图像上反映出来的特征, 推断地物的类别属性。

多数采用逻辑推理和类比的方法引用间接解译标志。

合成仪法：是将不同波段的黑白透明片分别放入有红、绿、蓝滤光片的光学投影通道中精确配准和重叠，生成彩色影像的过程。

专题抽取：利用相关掩模技术，首先要仔细研究各类地物在不同波段的光谱特征差异和影像密度差异，然后利用密度差异选择不同密度阈值制作膜片。