第二章遥感的物理基础(2)
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第二章遥感物理基础遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。
由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性,才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。
理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性,电磁波的传输特性,大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。
本章重点是掌握可见光近红外、热红外和微波遥感机理,以及地物波谱特征。
图2-1第一节电磁波与电磁波谱2.1.1 电磁波与电磁波谱1. 电磁波一个简单的偶极振子的电路,电流在导线中往复震荡,两端出现正负交替的等量异种电荷,类似电视台的天线,不断向外辐射能量,同时在电路中不断的补充能量,以维持偶极振子的稳定振荡。
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。
2. 电磁辐射电磁场在空间的直接传播称为电磁辐射。
1887 年德国物理学家赫兹由两个带电小球的火花放电实验,证实了电磁场在空间的直接传播,验证了电磁辐射的存在。
装载在遥感平台上的遥感器系统,接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射,经过成像仪器,形成遥感影像。
3. 电磁波谱γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波(微波、短波、中波、长波和超长波等)在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列,构成了电磁波谱。
目前遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。
可见光区间辐射源于原子、分子中的外层电子跃迁。
红外辐射则产生于分子的振动和转动能级跃迁。
无线电波是由电容、电感组成的振荡回路产生电磁辐射,通过偶极子天线向空间发射。
微波由于振荡频率较高,用谐振腔及波导管激励与传输,通过微波天线向空间发射。
由于它们的波长或频率不同,不同电磁波又表现出各自的特性和特点。
可见光、红外和微波遥感,就是利用不同电磁波的特性。
电磁波与地物相互作用特点与过程,是遥感成像机理探讨的主要内容。
图2-2电磁辐射的性质4. 电磁辐射的性质电磁辐射在传播过程中具有波动性和量子性两重特性。
遥感概论第一章绪论一、遥感(狭义):在不直接接触目标物的情况下,使用特定的探测仪器来接受目标物体的电磁波信息,再经过对信息的传输、加工、处理、判读,从而识别目标物体的技术。
二、遥感平台:用来装载传感器的运载工具。
三、遥感的原理:1.物理依据:地球上的物体都在不停地辐射、反射和吸收电磁波,并且不同物体的电磁波特征是不同的。
2.原理:利用传感器接收地物反射或辐射出的电磁波,通过分析电磁波的特性区分不同的地物及其环境,主要基于两点:不同地物在不同波段反射率存在差异;同类地物的光谱是相似的,但随着该地物的内在差异而有所变化。
四、遥感技术系统:遥感技术系统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、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。
五、遥感技术特点:1. 大面积的同步观测;便于发现和研究宏观现象(平台越高,视角越广,同步探测范围越大)2. 时效性:可以在短时间内对同一地区进行重复探测,有利于发现地球表面事物的动态变化,对天气预报,火灾、水灾的灾害监测等非常重要。
3. 数据的综合性和可比性:综合性包括:自然和人文信息的综合、多层空间的综合、多波段的综合、多时相的综合;可比性指获得的数据具有同一性或相似性,并且不同传感器具有兼容性。
4. 经济性;与传统方法相比,遥感可大大节省人力、物力、财力和时间,同时具有很高的经济效益和社会效益。
5. 局限性:一方面,遥感技术所利用的电磁波段很有限;另一方面,已利用的电磁波段对许多地物的某些特征不能准确反映。
六、遥感分类:1.按照遥感的工作平台分为:航天遥感、航空遥感、地面遥感。
2.按照资料的记录方式分为:成像方式、非成像方式。
3.按照电磁波的工作波段分为:紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感。
〓多波段遥感:探测波段在可见光与近红外波段范围内,再分为若干窄波段来探测目标。
第一章绪论◇遥感的基本概念掌握遥感的概念、特点和分类。
1,概念:字面含义:遥远地感知。
广义的含义:泛指从远处探测、感知物体或地物的技术。
狭义的含义:指从空中和地面的不同工作平台上,通过传感器,对地球表面地物的电磁波反射或发射信息进行探测,并经传输、处理和判读分析,对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
2,特点:(1)宏观观测,大范围获取数据资料。
(2)动态监测,快速更新监控范围数据(3)技术手段多样,可获取海量信息(4)应用领域广泛,经济效益高3,分类:(1)按平台:地面遥感,航空遥感,航天遥感(2)按波段:紫外遥感,可见光遥感,红外遥感,微波遥感,多光谱(高光谱)遥感(3)按工作方式:主动式遥感,被动式遥感(4)按记录方式:成像遥感,非成像遥感(5)按应用领域:外层空间遥感,大气层遥感,陆地遥感,海洋遥感◇遥感的应用熟悉遥感技术在测绘和汶川抗震救灾中的应用。
遥感技术在测绘中的应用:制作卫星影像地图修测地形图地形测绘制作专题图在汶川地震中的应用:迅速了解灾情、科学指挥救灾遥感搜救直升机遥感关注堰塞湖灾后重建规划第二章遥感物理基础◇电磁波基础电磁波及其特性、电磁波谱、遥感应用的电磁波波谱段电磁波(Electromagnetic Wave):在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。
将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱◇物体的发射辐射黑体、基尔霍夫辐射定律、地物发射光谱特征的特点黑体:入射的全部电磁波被完全吸收,既无反射也没有透射的物体。
基尔霍夫辐射定律:一定温度下的物体,对某一波长的电磁波辐射的吸收能力和发射能力相对应。
吸收能力越强,发射能力也越强。
地物发射光谱特征的特点:⏹任何温度大于AZ的物体,都能发射红外线和微波,高温物体,还能发射可见光;⏹T恒定时,物体吸收和发射的电磁波波长一致;⏹任何物体发射红外线的强度与温度有关,而发射微波的差别与物体性质有关;⏹不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线;⏹一般而言,粗糙的物体发射系数较大。
《遥感导论》电子教案终稿新第一章:遥感基础1.1 遥感概述遥感的定义遥感的基本原理遥感的应用领域1.2 遥感技术系统遥感平台与传感器遥感数据类型与分辨率遥感数据获取与处理1.3 遥感数据产品与应用遥感数据的产品类型遥感数据的应用案例遥感数据的选择与评价第二章:遥感物理基础2.1 电磁波与光谱特性电磁波的基础知识光谱特性与波段选择光谱吸收与反射特性2.2 遥感传感器与光谱响应传感器的类型与工作原理光谱响应函数与数据模拟传感器参数与性能评价2.3 遥感图像的辐射校正与大气校正辐射校正的目的与方法大气校正的重要性与方法辐射校正与大气校正的实施步骤第三章:遥感图像处理与分析3.1 遥感图像预处理图像预处理的目的与方法图像配准与辐射校正图像增强与去噪声3.2 遥感图像分类与分割图像分类的原理与方法基于像素与基于对象的分类方法图像分割的目的与方法3.3 遥感图像的特征提取与信息提取特征提取的重要性与方法常用特征参数与指标信息提取的方法与技术第四章:遥感应用案例分析4.1 土地覆盖与植被监测土地覆盖分类与数据来源植被指数与监测方法土地覆盖变化分析与应用案例4.2 水资源监测与洪水预测水资源遥感监测方法洪水预测与监测技术水资源遥感应用案例分析4.3 城市规划与建设监测城市遥感监测技术城市规划与建设中的应用案例城市变化分析与评估第五章:遥感技术的发展趋势5.1 卫星遥感技术的发展新型遥感平台与传感器高分辨率遥感数据的应用卫星遥感数据的集成与共享5.2 激光雷达遥感技术激光雷达的原理与应用激光雷达遥感数据处理与分析激光雷达遥感技术的优势与挑战5.3 多源遥感数据融合与应用多源遥感数据的特点与融合方法多源遥感数据在地理信息系统中的应用多源遥感数据融合的未来发展趋势第六章:专题地图制图与遥感应用6.1 专题地图制图原理专题地图的概念与分类专题地图制图方法与流程遥感数据在专题地图制中的应用6.2 遥感影像地图编制遥感影像地图的类型与特点遥感影像地图编制方法与技术遥感影像地图的应用案例6.3 遥感技术与地理信息系统集成遥感与GIS集成的意义与优势遥感与GIS集成的方法与技术遥感与GIS集成应用案例分析第七章:环境监测与变化分析7.1 遥感在环境监测中的应用环境监测的基本概念与方法遥感技术在环境监测中的应用领域环境监测遥感数据的处理与分析7.2 土地利用变化分析土地利用变化的概念与监测方法遥感数据在土地利用变化分析中的应用土地利用变化趋势与驱动因素分析水资源遥感监测技术方法水资源变化分析与评估水资源遥感应用案例分析第八章:气候与气象遥感应用8.1 遥感在气候研究中的应用气候遥感监测的基本原理气候遥感数据类型与获取方法气候遥感数据的应用案例8.2 遥感气象观测与分析气象遥感监测的方法与技术气象遥感数据的处理与分析气象遥感应用案例分析8.3 气候模型与遥感数据集成气候模型的基本原理与类型遥感数据在气候模型中的应用气候模型与遥感数据集成的方法与技术第九章:生物地球化学与遥感应用9.1 生物地球化学与遥感关系生物地球化学的基本概念遥感技术在生物地球化学研究中的应用生物地球化学遥感应用案例分析植被遥感监测的基本原理与方法植被指数与植被参数遥感反演植被遥感应用案例分析9.3 土壤与水分遥感监测土壤遥感监测的基本原理与方法水分遥感监测技术与应用土壤与水分遥感应用案例分析第十章:遥感技术在科学研究中的应用10.1 遥感技术在地球科学中的应用遥感技术在地质调查与勘探中的应用遥感技术在地球物理场研究中的应用遥感技术在地球环境与气候变化研究中的应用10.2 遥感技术在生态学与应用遥感技术在生态系统监测与评估中的应用遥感技术在生物多样性保护中的应用遥感技术在生态灾害监测与预警中的应用10.3 遥感技术在农业领域的应用遥感技术在农业资源调查与监测中的应用遥感技术在农业灾害监测与预警中的应用遥感技术在农业产量估算与种植结构分析中的应用重点和难点解析重点环节:1. 遥感基本原理与技术系统2. 遥感数据产品与应用3. 电磁波与光谱特性4. 遥感图像的辐射校正与大气校正5. 遥感图像预处理6. 遥感图像分类与分割7. 遥感图像的特征提取与信息提取8. 土地覆盖与植被监测9. 水资源监测与洪水预测10. 城市规划与建设监测11. 遥感技术与地理信息系统集成12. 环境监测与变化分析13. 气候与气象遥感应用14. 生物地球化学与遥感应用15. 遥感技术在科学研究中的应用难点解析:1. 遥感基本原理与技术系统:理解遥感技术的工作原理以及不同传感器和平台的特点。