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遥感影像地物光谱分析探究摘要：从原理层面出发，探讨了遥感的技术原理以及遥感影像的自动分类技术，旨在对测绘遥感领域的技术手段进行一定程度的回顾与总结，理清思路，方便以后的学习和研究。
关键词：黑体；光谱发射率；光谱反射率；模式识别0引言：由于组成物质的分子、原子结构不同，温度，表面状况等因素的影响，物质对不同波长的电磁波的吸收、反射和发射有很大差异。
基于这些特点，通过多光谱传感器获取地表多光谱遥感影像，进而通过分析地物光谱特性来判断地物类别成为了可能。
1 黑体辐射1.1黑体黑体，是对能够吸收任何波长的电磁波的物体，理想黑体在自然界并不存在黑体。
1.2黑体辐射20世纪初，普朗克用量子理论概念推导黑体辐射通量密度和其温度的关系以及按波长分布的辐射定律[[1]]，公式（1）：式中，为分光谱辐射通量密度；为辐射波长；为普朗克常数；为光速；为玻耳兹曼常数；为绝对温度。
公式（1）表明，给定波长下，黑体的辐射情况只与它的温度有关，同时，对上式求积分，即公式（2）：最后得到公式（3）：其中：公式（3）表明，绝对黑体表面，单位面积发出的总辐射能量只与温度相关，与其他因素无关。
这一原理表明，理想情况下，通过探测物体表面发射的辐射能总量，可以测定物体温度。
2 地特的发射波谱特性黑体辐射能量强度仅与温度和波长有关，但在自然界中，物体对电磁波的吸收和发射都比黑体低。
2.1 实际物体的发射率物体的辐射强度不仅与物体的温度和对应波长有关，还与物体的材质，表面状况等因素有关。
描述物体的发射强度与黑体的关系，我们引入发射率的概念，式（4）：公式（4）表明，实际物体的发射强度与黑体的发射强度存在比例关系，因此，发射率是一个介于0和1之间的数[[2]]。
同时，为了更好的描述物体的发射率，引入灰体的概念，即，物体在各个波长的发射率相同：，根据公式（3）和公式（4）可知，实际物体的发射强度：为了便于分析，需要一个近似黑体的光滑曲线来拟合灰体的辐射曲线，由公式（3）可知，黑体的辐射曲线形状只与温度有关，因此，拟合曲线与灰体辐射曲线存在对应关系，即公式（6）：代入式（3）可得：化简得：基尔霍夫定律表明，在任一给定温度下，辐射通量密度与吸收率之比对任何材料都是一个常数，并等于该温度与黑体的辐射通量密度[[3]]，即：代入公式（3）和公式（5）得：即物体的吸收率与发射率相等。
基于高光谱成像的地物三维模型重构关键技术研究地物目标模型重构是根据地物目标的特性进行建模,将虚拟仿真和真实目标相对应。
通过计算机图形图像学和遥感光学构建地物几何模型和光学模型,使得仿真模型与真实物体在几何、光学等特性上对应,较多地保存目标的特征信息。
该课题有助于深化光学遥感目标特性研究,促进遥感多维信息提取和融合技术的发展,为新型仪器的研制提供分析和验证手段。
传统地物目标模型重构的方法对地物种类繁多、几何形状多变、光谱特性辨识度高的高分辨率遥感场景,存在地物分类误差和材质映射错误,且测量工作量大,使得空间光谱难以准确对应,无法达到精细建模的要求,仿真结果模型实用性不高。
针对新型高光谱遥感器亟需满足对地高精度高分辨率测量需求和当前地物目标模型重构的数据测量工作量大且无法精细建模的现状,论文对基于高光谱成像的地物模型仿真原理和关键技术进行了研究。
利用光谱图像数据中每个像元与其光谱数据相结合的特点,提出将双向反射率函数扩展为按像元分布的空间变化双向反射率;结合不变尺度特征检测和匹配方法确定光谱图像序列中目标的特征匹配点;通过运动恢复结构的方法计算所有特征匹配点对应的空间点和光谱仪拍摄位置的三维坐标,采用随机抽样一致性估计和光束平差法对结果进行优化,获得目标几何模型。
利用光谱图像的特点,获得每个特征像元点双向反射率因子值,计算每个特征空间点与光谱仪拍摄位置之间的方向向量确定特征点双向反射率方向;集合所有特征点双向反射率因子值和方向,获得目标稀疏空间变化双向反射率分布,最终完成地物的三维模型重构。
最后,针对星载遥感器在轨运行时仪器物理参数变化和外太空运行环境的特殊性,设计并完成星载遥感器在轨仪器线形函数测量更新和指向误差校正等功能的仿真。
实验结果表明,基于高光谱图像序列的方法可快速获得目标三维几何模型和空间变化双向反射率分布,并使得对目标光学特征建模精细到以像元为单位。
该方法具有较好的实操性,自动便捷地重建目标物的三维模型,并使得目标几何模型能够与反映目标物理属性的光学模型相融合。
第一章：1.遥感的基本概念是什么？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.遥感探测系统包括哪几个部分？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.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？①大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。
②时效性：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据。
因此，遥感大大提高了观测的时效性。
这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。
（比较多，大家理解性的删除自己不需要的）③数据的综合性和可比性遥感获得地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为干扰。
④经济性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、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。
⑤局限性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，特别是地面调查和验证。
第二章：6.大气的散射现象有几种类型？根据不同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浮透雾能力而可见光不能。
①瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）.②米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）③无选择性散射（当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。
