遥感概论讲义(4)

《遥感概论》课程电子讲义丁建丽新疆大学资源与环境科学学院《遥感概论》课程讲义第一章遥感概述本章从整体上简单介绍了遥感技术的全貌，目的是让同学们对遥感有一个大致的认识。

遥感技术的根本目的在于获取目标地物的信息，为了获取这种信息，遥感采用了与传统技术不同的手段、角度、媒介，由此产生了与传统观察方法不同的效果和特点，从而遥感技术得到了广泛的应用。

本章重点是掌握遥感基本概念与遥感技术系统。

第一节 遥感基本概念1.1.1 遥感概念遥感 (Remote Sensing) 泛指对地表事物的遥远感知。

狭义的遥感特指通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。

遥感通常是指通过某种遥感器从空中或太空获取地表各类地物信息，并对这些信息进行提取、分析，以此来测量与判定地表目标地物的性质或特性。

1.1.2 观测对象及其特征遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、海洋和地下矿藏中不同成分。

地球表层各类地物都具有两种特征，一是空间几何特征，一是物理、化学、生物的属性特征。

1.1.3 特点与优势遥感技术是 20 世纪 70 年代起迅速发展起来的一门综合性探测技术。

遥感技术发展速度之快与应用广度之宽是始料不及的。

仅经过短短 30 多年的发展，遥感技术已广泛应用于资源与环境调查与监测、军事应用、城市规划等多个领域。

究其原因，在于遥感具有客观性、时效性、宏观性与综合性、经济性的特点。

第二节 遥感技术系统1.2.1 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。

----天为什么是蓝的？日出日落时天空是橙红色？
☆ 米氏散射：当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射；
主要由大气中的烟尘、小水滴和气溶胶引起。散射强度与波长的
二次方成反比， I ∝ λ-2 。米氏散射在光线前进方向比向后方的
散射更强。
第12页/共88页
☆ 非选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大得多时发生 的散射；散射强度与波长无关 。
☆ 物体的发射率等于该物体的吸收率： αλ=ελ 一般情况下,物体的发射率: 0＜ ελ ＜1
☆ 物体的发射率是温度和波长的函数。物体的发射率与身 的性质、物理状况（如粗糙度、颜色等）有关；物体的表面温 度受自身的比热、热惯量、热导率、热扩散率等影响较大。
☆ 黑体的ελ = ε=1；灰体的ελ =ε=常数<1;选择性辐射体的
1.5 ~ 1.8 μｍ 和 2.0 ~ 3.5 μｍ
3.5 ~ 5.5 μｍ
8 ~ 14 μｍ
0.8 ~ 2.5 cｍ
第14页/共88页
7、地球电磁辐射的基本特征
根据课本34页图2.20。自行总结
第15页/共88页
8、地球表面的热辐射特征 ☆ 温度为300K的黑体，其电磁辐射的波长范围是：2.5~50μｍ。
洋面及陆表温度
6
1.58 ~ 1.64
作物水分及地表温度
7
0.43 ~ 0.48
海洋水色
8
0.48 ~ 0.53
海洋水色
9
☆ 地球表面的发射辐射能量集中于近红外波段和热红外波段； 在热红外波段，地球的发射辐射能量远远大于太阳的电磁辐射能 量，通常称地球的发射辐射为热辐射。
☆ 地球表面的热辐射（能量）与自身的发射率、波长、温度有 关： M（λ，T）= ε（ λ，T）× M0（ λ，T）

全景摄影机
又称全景扫描相机、扫描摄像头、 摇头摄影机
特点：焦距长 摄影视场角大（180°）——摄取 航迹到两边地平线之间的广大区 域
缺点：全景畸变
26
27
28
29
第4章 遥感传感器
4.2 摄影型传感器
多光谱摄影机
多光谱摄影机：对同一地区、同一瞬间摄取多个波段影像的 摄影机
✓ 单镜头型多光谱摄影机（光束分离型摄影机） 可以单个相机，也可多个相机组合 ✓ 多镜头型多光谱摄影机
4
第4章 遥感传感器
（3）传感器类型
5
第4章 遥感传感器
（4）目前常用传感器
传感器
记录方式 记录波段
说明
普通黑白照相机 彩色照相机 多波段照相机 多波段扫描仪 红外扫描仪
摄影 摄影 摄影 扫描 扫描
0.4-0.7um 黑白胶片,宽波段摄影,被动式 0.4-0.7um 黑白胶片,宽波段摄影,被动式 0.3-0.9um 多波段相机,窄波段影像 紫外至微波 多波段扫描系统,窄波段影像 红外波段 红外宽波段影像
为了获得较好的温度鉴别力，红外系统的噪声等效温度限制在0.10.5K之间,而使系统的温度分辨率达到0.2-3.0K。目前,TM6图像 的温度分辨率可达到0.5K。
15
16
17
第4章 遥感传感器
➢ 时间分辨率 针对同一目标进行遥感采样的时间间隔，即相邻两次探测的 时间间隔——重访周期。 间隔越大，时间分辨率越低；间隔越小，时间分辨率越高。 取决于卫星轨道类型与传感器视场角范围与传感器侧视能力 超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星； 中周期时间分辨率，以天为单位； 长周期时间分辨率，以年为单位。
39
第4章 遥感传感器

第一章遥感的基本概念★1.遥感的基本概念：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.遥感探测系统包括：被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.★3.遥感（对于传统地面调查）的特点：①传统地面调查实施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的数得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、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，雏别是地面调查和验证。

★4.我国第一颗人造卫星：1970年4月24日发射的“东方红1号”。

第二章电磁辐射与地物光谱特征★1.电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。

★2.电磁波特性：①是横波②在真空中以光速传播③满足f·λ=c、E=h·f④具有波粒二象性。

★3.绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部性吸收的物体。

（黑色的烟煤被认为是最接近绝对黑体的自然物质。

）黑体辐射规律：斯忒藩-玻耳兹曼定律:M=σ·T∧4绝对黑体的总辐射出射度与黑体的温度的四次方成正比。

维恩位移定律：bλ随着温度的升高，辐射最T=∙max大值对应的峰值波长向短波方向移动。

★5.描述实际物体的辐射的是基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射出射度M和吸收率ɑ之比，对于任何物体都是一个常数,且等于绝对黑体的辐射出射度M0。