遥感原理与应用总结

第一章:绪论

knowledge points（知识点）：

掌握：遥感（狭义）、遥感技术、景、分辨率；遥感技术系统的组成；遥感的特性；目前主要的遥感卫星、遥感软件

了解：遥感的分类；遥感的发展史；遥感与测绘学科的关系

遥感：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。

对象：地面；载体：电磁波（主要）

目的：研究地面物质的性质和运动状态（周期性、重复性）

过程：成像、传输、处理、应用

2.遥感技术：从地面到高空各种对地球、天体观测的综合性技术系统的总称。

1）空间信息采集2）地面接收与预处理3）地面实况调查4）信息的提取与应用

1.遥感的特性：Characteristics

宏观（空间）特性：Spatial视域范围大

光谱特性：Spectral多波段，没有可见光的限制，扩大了观测范围

时相特性：Temporal可周期成像，有利于研究和动态监测

景的概念：在遥感数据的发布过程中，将获得的连续条带影像按一定的距离划分为若干幅影像。

空间分辨率：传感器瞬时视场可观察到的地面大小

光谱分辨率：探测光谱辐射能量的最小波长间隔1米分辨率

2.遥感的分类：Classes

按遥感对象（应用）分：土地遥感；环境遥感；大气遥感；海洋遥感；农业遥感；林业遥感；水利遥感地质遥感（

按接收信息方式分：主动遥感（Active）；被动遥感（Passive）

按遥感平台（高度）分：航天遥感（Astronautics）；航空遥感（Airborne）；地面遥感（Subaerial）

主动方式：扫描(图像方式)：像面扫描（被动型相控阵雷达）；物面扫描：微波辐射计；真实孔径雷达；合成孔径雷达

非扫描(非图像方式)：微波散射计；微波高度计；激光光谱仪；激光高度计；激光水深计；激光测距仪被动方式：

扫描(图像方式)：1、像面扫描：电视摄像机；固体扫描仪(CCD)2物面扫描：光机扫描仪；固体扫描仪非扫描：1、非图像方式：微波辐射计；地磁测量仪；重力测量仪；傅立叶光谱仪2、图像方式(照相机)：黑白；天然彩色；红外；彩色红外

(2) 按平台（高度）分类：

航天遥感Astronautics：1、轨道卫星：地球同步卫星；太阳同步卫星：长寿命(500-1000 km)（3600 km），短寿命(150-500 km)/2、载人飞船（<500 km)3、航天飞机（<300 km)4、/探空火箭（100-650 km)

航空遥感Airborne：1、飞机：高空飞机（>15km）；中空飞机（9-15km）；低空飞机（<9km）2、气球：飘浮气球（<50km）；系留气球（<5km）

地面遥感Subaerial：高塔（<300m)；车船（<30m)；观测架（几米）

§1-4 遥感与测绘的关系Relationship between RS. and Surveying & Mapping

1. 遥感制图是测绘领域的发展方向：

空间范围广，信息量大；成图周期短，能以一定的周期反复观测几乎全部地球表面，便于实时动态监测；能够快速获取大量的地面景物的直观的定位资料，可用作研究地物的空间分布；受地域、气候、地形等的限制小；精度提高（接图少）；完成了制图自动化（软件功能强大）

2.利用遥感卫星影像制图的优点：（Advantages）

借助影像与地面相应点间的对应关系，确定地物的种类、形状、大小、及其平面位置；借助影像与地面相应点间的几何关系，制作各种比例尺的地形图；加速了测绘工作进度，节省了劳动力，扩大了工作的

范围和领域。空间范围广，信息量大。

3.遥感技术在测绘科学中的应用：（Application）80

GIS GIS（（Geographical Information System）地理信息系统以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。2维GIS 3维GIS 3维GIS

第二章遥感物理基础Physical Foundation of RS

掌握：概念：电磁波与电磁波谱、多普勒效应、大气窗口、黑体、基尔霍夫辐射定律、遥感技术所用的主要电磁波及其特性、物体发射光谱特征的特点

了解：大气对太阳辐射的影响、遥感器的分类、结构、主要的遥感器及其工作原理

§2-1 电磁波及电磁波谱Electromagnetic Wave & Electromagnetic Spectrum

1）电磁波的定义：

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。光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的电磁振荡在空间的传播。

电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的。根据麦克斯韦电磁场理论，空间任何一处只要存在着场，也就存在着能量，变化着的电场能够在它的周围激起磁场，而变化的磁场又会在它的周围感应出变化的电场。这样，交变的电场和磁场相互激发并向外传播，闭合的电力线和磁力线就象链条一样，一个接一个地套连着，在空间传播开来，形成了电磁波。

2）电磁波的特性：

电磁波具有波动性和粒子性两种性质。

（1）波动性

电磁波是一种横波，电场和磁场的振动方向是相互垂直的，且垂直于波的传播方向。电磁波的波长λ（wavelength) 和频率f（frequency)及波速v（velocity）之间的关系：λ＝v／f电磁波在真空中以光速c(=2.998×108m／s）传播。

（1）波动性

光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象。

A 干涉（interference）：干涉现象的基本原理是波的叠加原理。一列波在空间传播时，在空间的每一点都引起振动，当两列波在同一空间传播时，空间各点的振动就是各列波单独在该点产生振动的叠加合成。

B 衍射（diffraction）：光线偏离直线路径的现象称为光的衍射。夫朗和费衍射装置的单缝衍射实验，可以观察到衍射现象。在入射光垂直于单缝平面时的单缝衍射图样中，可以看到中央有特别明亮的亮纹，两侧对称地排列着一些强度较小的亮纹。

C 偏振（polarization）：电磁波由两个相互垂直的振动矢量即电场强度E和磁场强度H来表征。而E和H都与电磁波的传播方向相垂直，光是电磁波的特例。如果光矢量E在一个固定平面内只沿一个固定方向作振动，则这种光称为偏振光，和振动方向相垂直且包含传播方向的面称偏振面。

（2）粒子性

电磁波是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射实际上是光子微粒流的有规则运动，波是光子微粒流的宏观统计平均状态，而粒子是波的微观量子化。电磁辐射在传播过程中，主要表现为波动性；当电磁辐射与物质相互作用时，主要表现为粒子性，此时电磁波又叫光子（photo)或光量子。其能量E＝hf波粒二象性（wave-particle duality）

（3）电磁波的四要素

即频率（或波长）（frequency/wavelength）、传播方向（transmission direction)、振幅（amplitude)及偏振面(plane of polarization）。振幅表示电场振动的强度，其平方与电磁波能量的大小成正比。从目标物中辐射的电磁波的能量叫辐射能。包含电场方向的平面叫偏振面，偏振面的方向一定的情况叫直线偏振。（3）电磁波四要素

电磁波四要素与电磁波具有的信息之间存在着一定的关系：

多普勒效应——当波源与观测者之间有相对运动时，观测者接收到的频率和波源发出的频率是不同的一种现象。当二者相互接近时，接收到的频率升高，反之则降低。二者频率之差称为“多普勒频移”。