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《遥感概论》课程讲义第一章遥感概述第一节遥感基本概念1.1.1遥感概念遥感(Remote Sensing)泛指对地表事物的遥远感知狭义的遥感特指通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离冃标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术遥感通常是 指通过某种遥感器从空中或太空获取地表各类地物信息，并对这些 信息进行提取、分析，以此来测量与判定地表目标地物的性质或特性1.1.2观测对象及其特征遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、海 洋和地下矿藏中不同成分地球表层各类地物都具有两种特征，一 是空间几何特征，一是物理、化学、生物的属性特征1.1.3特点与优势遥感技术是20世纪60年代起迅速发展起来的一门综合性 探测技术遥感技术发展速度之快与应用广度之宽是始料不及的仅 经过短短30多年的发展，遥感技术已广泛应用于资源与环境调查与 监测、军事应用、城市规划等多个领域究其原因，在于遥感具有客 观性、时效性、宏观性与综合性、经济性的特点第二节遥感技术系统1、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。

主要包括目标物的电磁波特性、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理、信息的应用等五个方面1.2.1目标物的电磁波特性任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源 目标物与电磁波的相互作用构成了目标物的电磁波特性，这是遥感探测 的依据1.2.2空间信息获取系统地球表面地物目标空间信息获取主耍由遥感平台、遥感器等协同完成遥感平台（Platform for Remote Sensing ）是安放遥感仪器的载体，包括气 球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等遥感平台是装载传感器的运载工具，按高度分为：地面平台（近地平台）：为航空和航天遥感作校准和辅助工作航空平台：80 km以下的平台，包括飞机和气球航天平台：80 km以上的平台，包括高空探测火箭、人造地球卫星、 宇宙飞船、航天飞机遥感器（Remote Sensor）是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信息的仪 器传感器是遥感技术系统中数据获取的关键设备，任何类型的传感器都由收 集器、探测器、处理器、输出器等基本部件组成目前常用的遥感器包括遥感摄影机、光机扫描仪、推帚式扫描仪、成像光 谱仪和成像雷达按其特点，遥感器分为摄影，扫描成像、雷达成像、非成像等 四种类型传感器。

1.2.3遥感数据传输与记录空间数据传输与接收是空间信息获取和空间数据应用中必不可少的中间 环节遥感器接收到地物目标的电磁波信息，被记录在胶片或数字磁带上从遥 感卫星向地面接收站传输的空间数据中，除了卫星获取的图像数据以外，还包括 卫星轨道参数、遥感器等辅助数据这些数据通常用数字信号传送遥感图像的 模拟信号变换为数字信号时，经常采用二进制脉冲编码的PCM式（pulse code modulation:脉冲编码调制）由于传送的数据量非常庞大，需要采用数据压缩 技术卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星 数据地面站接收的卫星数据通常被实时记录到HDDT（high density digital tape ,高密度磁带）上，然后根据需要拷贝到CCT（computcr compatible tape , 计算机兼容磁带)、光盘、盒式磁带等其他载体上CCT、光盘、盒式磁带 等是记录、保存、分发卫星数据等最常用的载体1.2.4遥感图像处理遥感图像处理是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的 统称遥感图像处理依赖于一定的图像处理设备对于数字图像处理系统来说， 它包括计算机硬件和软件系统两部分。

硬件部分包括：计算机(完成图像数据 处理任务)、显示设备(高分辨率真彩色图像显示)、大容量存贮设备、图像 输入输出设备等软件部分包括：由数据输入、图像校正、图像变换、滤波和增 强、图像融合、图像分类、图像分析以及计算、图像输出等功能模块1.2.5遥感信息的应用遥感信息应用是遥感的最终目的遥感应用则应根据专业目标的需要，选择适宜的遥感信息及其工作方法进 行，以取得较好的社会效益和经济效益包括土地调查、灾害调查、矿产普查、森林防火等等遥感分类第三节遥感分类1、 按照遥感的工作平台(Platform)分类:地面遥感(Subaerial)航空遥感(Airborne)航夭遥感(Astronautics)航宇遥感2、 按照探测电磁波的工作波段分类：紫外遥感,0. 05-0. 38um;可见光遥感(visible light RS)O. 38-0. 76um红外遥感仃nfrared RS) 0. 76-1000um微波遥感(Microwave RS) 1mm-10m 多波段遥感，在可见光和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标3、按照遥感应用的目的分类：环境遥感(Environmental)、农业遥感(Agricultural)林业遥感(Forestry)地质遥感(Geological )等。

忧4、 按照资料的记录方式：成像方式:将探测到的目标电磁辐射转换成可以显示为图像的遥感资料；非成像方式：将所接收的目标电磁辐射数据输出或记录在磁带上而不产牛图 像5、 按照传感器工作方式分类：主动遥感Active Remote Sensing,是指由传感器主动地向被探测的目标物发 射一定波长的电磁波，然后接受并记录从目标物反射回来的电磁波，就像雷达一样;被动遥感Peissive Remote Sensing,是指传感器不向被探测的目标物发射电磁 波，而是直接接受并记录目标物反射太阳辐射或目标物自身发射的电磁波的遥感方 式；6、 根据波段宽度及波谱的连续性分类：高光谱遥感：hyperspectral rs,利用很多狭窄的电磁波段产生光谱连续的数 据；常规遥感:又称宽波段遥感，波段宽度一般大于10nm,且波段波普不连续 第四节 遥感主要应用领域1.4.1外层空间遥感利用探空火箭、人造卫星、人造行星和宇宙飞船等航天运载工具，对外 层空间进行的遥感探测在不久的将来外层空间遥感将会取得丰硕的成果1.4.2大气遥感探测仪器不和大气介质直接接触，在一定距离之外，感知大气的物理状态、 化学成分及其随时空的变化，这样的探测技术与方法称大气遥感。

1.4.3海洋遥感海洋遥感以海洋和海岸带作为研究与监测对象，其内容涉及到海洋学多个领 域，如利用遥感技术监测海洋的环流、表面温度、风系统、波浪、生物活动等 卫星海洋遥感已成为海洋科学的新兴分支在未来几年，中国将发射一系列海洋 卫星，实现对中国及周边海域甚至全球海洋的遥感动态监测1.4.4陆地遥感陆地遥感是遥感技术应用最早、应用范围最为广阔深入的一个方面陆地遥 感主要为资源与环境遥感1.4.5军事遥感遥感技术是现代战争“制高点"侦察卫星从太空轨道上对目标实施侦察、 监视或跟踪，以搜集地面、海洋或空中目标军事情报第五节遥感技术发展与展望1.5.1遥感技术发展简史1957年10月4 □,苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人 类从空间观测地球和探索宇宙奥秘进入了新的纪元；1960年开始，美国发射了 Television Infrared Observation Sattellite(TIROS-1)和National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA-1)太阳同步气象卫星，开始利用航天器对地 球进行长期观测；1960年美国人Evelyn Pruitt提出遥感一词；1972年ERTS-1 发射(后改名为Landsat-1 ),装有MSS传感器，分辨率79米，标志着遥感 进入新阶段;1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米； 1986年法国发射SPOT-1 ,装有PAN和XS遥感器，分辨率提高到10米； 1988年9月7日中国发射的第一颗“风云1号"气象卫星，其主要任务是获取全 球的昼夜云图资料及进行空间海洋水色遥感试验；1999年美国发射IKNOS , 空间分辨率提高到1米；1999年10月14日中国成功发射资源卫星1号；L5.2遥感技术发展趋势随着人类对遥感技术的逐渐认识，观测技术的进步和社会需求的增加，遥 感正经历着技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。

社会 需求成为遥感技术发展的动力和目标在21世纪前叶，人类将进入一个多层、 立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代1•多分辨率多遥感平台并存，空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率普遍 提高2. 新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感迅速发展遥感的综合应用不 断深化；3 .遥感的综合应用不断深化第二章电磁波谱与地物波谱特征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肓接传播，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Y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、电感组成的振荡冋路产生电磁辐射，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，又称波粒二项性2.1.2电磁辐射的传播电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这些变化可能是单一的，也可能是复合的电磁波可以采用频率、相位、能量、极化等物理参数来描述电磁波在传播中遵循波的反射，折射，衍射,干涉，吸收，散射等传播规律2・1・3电磁辐射的测量与度量单位遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中捉取的电磁辐射能量的描 述，包括辐射能量、辐射通量、辐照度、出射度☆辐射源：任何物体都是辐射源不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外（发出）辐射。

☆辐射能量（W）:电磁辐射的能量，单位为J☆辐射通量（①）:单位时间内通过某一面积的辐射能量，是辐射能流的单位，记为①二dW /dt辐射通量是波长的函数，总辐射通量应该是各波段辐射通量之和或辐射通量的积分 值☆辐射通量密度（E）:单位时间内通过单位面积的辐射能量，E二de/dS单位：W/i『☆辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，记为：I二de/d。