遥感讲义 1物理基础

遥感技术与应用测绘工程系：刘丹丹1.1 概 述Remote sensing 遥远的感知，是在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。狭义的遥感是指电磁波遥感。一、遥感定义 :目标物二、遥感的基本过程平台反射发射回射传感器人工辐射源地面站 接收记录系统数据处理系统分析解译人工目视解译计算机解译 遥感平台 航空飞机 火箭 飞船 航天飞机 卫星 传感器：收集、记录和传送遥感信息的装置。 摄影机 摄像仪 扫描仪 雷达 数据处理系统分析解译系统 三、遥感的分类 根据使用的平台分三种 地面遥感 航空遥感 航天遥感 根据所接收到的电磁波谱分为： 可见光遥感 红外遥感 微波遥感 多光谱遥感 紫外遥感 根据传感器所接收到的能量来源分为： 主动遥感 : 指使用人工辐射源从遥感平台上先向目标发射电磁辐射，然后接收和记录目标物反射或散射回来的电磁波的遥感。如雷达 被动遥感 : 指不利用人工辐射源，而是直接接收与记录目标反射物反射的太阳辐射或者目标物本身发射的热辐射和微波遥感。 根据遥感资料的显示形式分为 图像方式遥感 非图像方式遥感 四 遥感技术的形成与发展 一）发展阶段： 1、常规航空摄影阶段 2、航空遥感阶段 3、航天遥感阶段中巴卫星 风云一号 二）遥感技术发展趋势 : 1）多层次遥感 2）传感器高分辨率，高光谱，小型，立体遥感 3)自动识别分类 4）定量遥感 5） 3S技术的综合应用 五、电磁波谱 一）、电磁波 : 电磁波的特点：波粒二象性， 波动性 和粒子性 波动性形成了光的干涉，衍射，偏振现象 二）电磁波谱： 为了便于比较电磁辐射的内部差异和描述，按照它们的波长（频率）大小，依次排列画成图表，这个图表就叫做电磁波谱。(1) 0.76-1000微米 (2)显著作用：热作用。(3)由英国物理学家赫谢尔于 1800年首先发现红外线，一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线的本领越强。 红外线(4)用途 :红外摄影、红外遥感技术长三角的 “热岛 ”观察物体，照像等等，都是可见光的应用。 在电磁波中是一个很窄的波段，（ 0.38-0.76） 。可见光紫外线（ 2）由德国物理学家里特于1801年首先发现的，一切高温物体发出的光中，都有紫外线。（ 1）紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约3纳米 -0.38微米，显著作用： A、 荧光， B、 化学作用， C、 杀菌消毒 利用紫外线的荧光作用检验人民币的真伪伦琴射线（ X射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。0.03-3纳米。有较强的穿透能力。比伦琴射线还短的那就是 射线。伦琴射线和 射线X射线照射下的鱼X射线照射下的手一、黑体辐射 1.2 电磁辐射的发射如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。 绝对黑体绝对黑体 模型模型1、绝对黑体、绝对黑体B hck TM hcetlll p l( , ) = -2 5121在给定温度下，单位时间、面积、波长范围内黑体发出的能量这一公式称为普朗克公式 ,它和实验符合得很好。辐射通量密度：单位时间內通过单位面积的辐射能c 光速k 玻尔兹曼恒量e 自然对数的底 2、黑体辐射定律B 曲线下的面积等于绝对黑体在一定温度下的辐射出射度 即：B BM MT T d( ) ( )= l l由实验及理论都可以得到BM TT( ) =s4斯忒藩 玻尔兹曼定律( )TM B ( )TMs = 5.67 10 8+ w.m K2. 4斯忒藩（ Stefan) 玻尔兹曼定律0M B（ T） 最大值所对应的波长为 m维恩位移定律 :维恩位移定律指出，当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度（分谱辐射能量密度）最大值向短波方向移动。例子：低温火炉辐射能集中在红光。高温物体辐射能集中在蓝、绿色。b = -310 .2.897 T m b= mM B（ T）维恩（维恩（ Wien) 位移定律位移定律 C、温度越高，所有波长上的辐射通量密度越大 例子：低温火炉辐射能集中在红光。 高温物体辐射能集中在蓝、绿色。 1、辐射源：凡是能够产生电磁辐射的物体 太阳辐射 可见光及近红外 自然辐射源 地球电磁辐射 远红外遥感 人工辐射源 人为发射，如雷达（微波雷达辐射源，激光雷达辐射源）二、太阳辐射及大气窗口 2、太阳的电磁辐射 1）太阳常数 :就是指在日地平均距离处（一个天文单位）垂直于太阳光线的平面上，在单位时间内单位面积上所接收到的太阳辐射能。 0.135瓦 /平方米 太阳光谱辐照度 指投射到单位面积上的太