(完整版)遥感导论重点

遥感

名词解释、简答题 第一章 绪论

一、遥感的概念

广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。

遥感定义：遥感是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性的综合性技术。

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。

二、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、信息的应用

三、遥感分类

1、按遥感平台分：

地面遥感：传感器设置在地面平台上

航空遥感：传感器设置在航空器上

航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上

航宇遥感：传感器设置在星际飞船上

2、按传感器的探测波段分：

紫外遥感：探测波段在0.05~0.38um

可见光遥感：探测波段在0.38~0.76um

红外遥感：探测波段在0.76~1000um

微波遥感：探测波段在1mm~10m

多波段遥感：探测波段在可见光波段和红外波段范围内，分成若干窄波段来探测目标。

3、按工作方式分

a、主动遥感：不依靠太阳，由探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号

被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量

b、成像方式、非成像方式

4、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

四、遥感的特点（简答）

1、遥感范围大，可实施大面积的同步观测

遥感观测为地面探测提供了最佳获取信息的方式，并且不受地物阻隔的影响。遥感平台的范围越大，视角越大，可以同步观测的地面信息就越多。

2、时效性：获取信息快、更新周期短，具有动态监测的特点

对于天气预报、火灾和水灾等灾情检测，以及军事行动等具有重要作用。

3、数据的综合性和可比性，具有手段多、技术先进的特点

能够反映许多自然人文信息，能较大程度排除人为干扰。

4、经济性：经济效益高、用途十分广泛

5、局限性：遥感技术所利用的电磁波还很有限，仅是其中的几个波段范围；已被利用的电磁波谱段，对许多地物某些特征不能准确反映。

遥感

名词解释、简答题 五、遥感的特性

1、空间特性 2、视域范围大，具有宏观特性

3、光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围

目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。

4、时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测

第二章 电磁辐射和地物光谱特性

一、黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1的物体。

绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁波都全部吸收，则该物体是绝对黑体

绝对黑体不仅有最大的吸收率，也有最大的发射率，却丝毫不存在反射。

二、黑体辐射定律

1、普朗克公式：普遍适用于绝对黑体辐射的公式

该公式表明了辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。

特点：（1）辐射通量随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值

（2）温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。

（3）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。

2、斯忒藩-波尔兹曼定律

M=óT4

特点：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。温度微小的变化会引起辐射通量密度变化很大。

3、维恩位移定律

λ max=b/T

它解释了黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。由定律可以看出，黑体温度越高，其曲线的峰顶越往左移，即往波长短的方向移动。

4、基尔霍夫定律（物体辐射定律）

一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W与吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积的黑体辐射通量。对于实际物体都可以看作辐射源，且物体的吸收本领越大，吸收系数越接近于1，发射本领越大，即越接近黑体辐射。绝对黑体不仅具有最大的吸收率，也具有最大的反射率。

三、太阳辐射

太阳是被动遥感最主要的辐射源，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，再经过大气到达传感器。此时传感器探测到的辐射强度受入射和反射后二次经过大气的影响和地物反射的影响。

四、大气对辐射的吸收作用

太阳辐射穿过大气层时，大气分子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。因此，在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带。 1/1522)(kTchehcTW、遥感

名词解释、简答题 【大气中几种分子对太阳辐射的吸收率：

氧气：小于0.2 μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。

臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。

水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。

二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。】

五、大气散射（类型、影响、结果、实质、分类）

影响：太阳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，而增加向其他方向的辐射。大气散射主要集中在太阳辐射能量最强的可见光区。太阳辐射在照到地面又反射到传感器的过程中，二次通过大气，在照射地物时，由于散射增加了漫入射的成分，是反射的辐射成分有所改变。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。

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。因此，这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。

大气散射的分类：

1、瑞利散射

概念：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。它主要是由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳等引起的，特别是对可见光而言，瑞利散射现象特别明显。

特点：散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。

影响：对可见光影响大。对红外辐射影响很小，队未必辐射影响可不计。

2、米氏散射

概念：当大气中粒子的直径与辐射的波长差不多时发生的散射。

特点：云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射。因此，潮湿天气米氏散射影响较大。

3、无选择性散射

概念：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。

特点：散射强度与波长无关，在符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。

【如云雾粒子直径虽然与红外线波长相近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。】

4、P45 第六题 大气的散射现象有几种类型？根据不同的散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云透雾的能力而可见光不能。

答：散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的规律与波长密切相关。而太阳的电磁波辐射几乎包括电磁辐射的各个波段。因此，在大气状况相同时，同时会出现各种类型的散射。对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响，当波长进入红外波段后，米氏散射的影响超过瑞利散射。大气云层中，小雨滴的直径相对于其它微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长的四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。

遥感

名词解释、简答题 六、大气窗口

概念：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。（ppt）

通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的的波段称为大气窗口。（课本）

大气窗口的光谱段：（看看）

大气窗口 光谱波段

紫外、可见光、近红外波段 0.3～1.3 μm

近红外 1.5～1.8 μm

近-中红外 2.0～3.5 μm

中红外 3.5～5.5 μm

远红外 8～14 μm

微波 0.8～2.5cm

七、太阳辐射与地表的相互作用

地球辐射的分段特性

波段名称 可见光与近红外 中红外 远红外

波长 0.3-2.5um 2.5-6um >6um

辐射特性 地表反射太阳辐射为主 地表反射太阳辐射和自身热辐射 地表自身热辐射为主

八、地物反射波谱曲线

【反射波谱：地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。】

概念：以二维直角坐标系表示反射波谱的曲线，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。地物反射波普曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现(反射率)也不同。

遥感

名词解释、简答题

1）植被的反射光谱曲线（特征及影响因素）

特征：植被的反射波谱曲线（光谱特征）规律性明显而独特有两个反射峰、五个吸收谷。

 在可见光波段（0.4-0.76μm）形成绿反射峰（0.55μm处）及其两侧的蓝（0.45 μm ）、红（0.67 μm ）两个吸收谷。

 近红外0.74-1.3 μm处形成高反射区

在0.7-0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在0.8-1.3之间形成一个高的，反射率可达40%或更大的反射峰。

 中红外1.3-2.5 μm处，吸收率大增，反射率大大下降形成分别以1.45 μm、1.95 μm和2.6~2.7 μm为中心的三个水吸收谷。

影响因素：1）影响植物光谱的因素有植物本身的结构特征，也有外界的影响，但外界的影响总是通过植物本身生长发育特点在有机体的结构特征中表现出来。

2）控制植物反射率的主要因素有：植物叶子的颜色、叶子的细胞构造和植物的水分等；植物的生长发育、植物的不同种类、灌溉、施肥、气候、土壤、地形等因素都对植物的光谱特征产生影响。