遥感原理与应用.pdf

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1、第一章绪论2014年10月22日18:18一.遥感的过程1.遥感遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。运用传感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。一门集空间科学、通信技术、计算机技术、地球科学、电子科学、物理学等学科的新兴科学与技术。2.遥感过程介质（大气）→数据获取（传感器）→数据处理→信息提取→应用1)地物波谱特性物体的发射、反射电磁波的特性2)介质(大气)①.确定大气窗口----波段选择(用户、感兴趣目标)②.卫星传感器波段设计的依据③.不能透过

2、的波段—大气研究(天气预报）3)遥感平台及传感器（数据获取）特点：①.三高：高空间分辨率（5M以下）、高光谱分辨率（5-6nm，600波段）、高时间分辨率（1-3天）②.三多：多平台、多传感器、多角度4)数据处理辐射处理、几何处理5)信息提取影像特征：光谱特征、空间特征、时间特征、极化特征（影像判读意义重大）3.遥感的分类1)按遥感平台分地面遥感、航空遥感、航天遥感、宇航遥感2)按传感器的探测波段范围分紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感3)按工作方式分主动遥感、被动遥感4)按记录信息的表现形式分成像遥感、非成像遥感5)按遥感的应用领域分外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海

3、洋遥感、资源遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、城市遥感、军事遥感4.遥感主要特点1)获取信息真实、客观2)获取信息速度快，周期短3)获取信息收条件限制少，范围大4)获取信息手段多，信息量大二.遥感的发展1.遥感的现状1)空间技术的发展卫星→宇宙飞船（航天飞机）→空间站→小卫星群平台（航空→航天→多层面）2)传感器发展分区遥感原理与应用的第1页2)传感器发展摄影→扫描仪→雷达3)计算机技术的发展4)数学、物理及专业理论的发展2.遥感的发展趋势1)概念的发展2)信息获取技术的发展①.遥感平台不同高度、不同用途的卫星群多视角、多周期、全方位观测②.传感器高时间分辨率、高空间分辨率、高

4、光谱分辨率探测波段不断延伸、多种技术集成③.定位技术及立体测图定位：利用GPS获得传感器的位置和姿态立体测图邻轨立体、同轨立体3)信息处理技术的发展图像处理：校正、增强、压缩、融合信息提取：目视判读－自动分类－专家系统图像分析：定性－定量软件:人机对话－视窗式－智能化、构件式、集成化、固件化4)遥感应用领域的拓展分区遥感原理与应用的第2页第二章电磁波及遥感物理基础2014年12月26日10:36一.概述一切物体由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波的反射或发射辐射特征。1.电磁波变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。电磁波具

5、有波粒二象性。1)波动性电磁波是以波动的形式传播的。波长短，粒子性明显，直线性好。波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象。①.干涉（微波遥感中的雷达应用）由两个（或两个以上）频率、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅的矢量和。②.衍射光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。③.偏振④.电磁波传播的方向性“极化”2)粒子性—电磁波的发射、吸收、散射2.电磁波谱按电磁波在真空中传播的波长或频率地政或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。γ射线、X射线、紫外线、可见

6、光、红外线、微波、无线电波（能量：高→低）二.物体的发射辐射1.黑体辐射1)黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射吸收系数等于1（100%）的物体。（反射率为0，与温度，波长无关）2)黑体辐射定律①.玻耳兹曼定律温度越高，总的辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同意义：红外装置测定温度的理论基础②.维恩位移定律随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动意义：知道了某物体温度，就可以推算它所辐射的波段(用于选热红外遥感最佳波段)③.瑞里金斯公式辐射通量密度随着波长连续变化，每条曲线只有一个最大值意义：不同地物之间微波发射率的差异比红外发射率要明显得多；在可见光和红外波段中

7、不易识别的地物，在微波波段中则容易识别2.太阳辐射1)特点①.光谱连续②.与黑体辐射基本一致③.辐射能量主要集中在紫外到紫红外，相对稳定④.x射线、r射线、远紫外和微波波段能力小，且不稳定。分区遥感原理与应用的第3页④.x射线、r射线、远紫外和微波波段能力小，且不稳定。2)遥感中的意义①.传感器波段的选择②.大气影响3.一般物体的发射辐射发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。Ɛ=W/W黑（0<Ɛ<1）4.等效温度为了分析物体的辐射能力，常用最接近灰体的辐射取消