遥感理论知识.doc

1.“遥感”(Remote sensing)，即遥远的感知，是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。即在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器（如摄影仪、扫描仪和雷达等），对目标物进行探测，获取目标信息，并对所获取的信息加工处理，从而实现对目标定位、定性或定量的描述的一门现代化应用技术科学。 2.遥感是一门通过测量距离、采集物体图像而获得数据并对此进行处理和分极的技术。3.遥感是通过测量和分析地表或近地表物体反射的电磁波（这些电磁波在通过大气、水汽等过程中被吸收和散射），以了解和处理地球资源和环境的技术4.遥感是通过安装在航空器或航天器上的传感器来获取图像，其包含有自然资源和环境信息。 5.遥感是采集、分析和解译通过航天器和人造卫星记录的，作用与地表物体的电磁辐射能而获得的图像或相关数据的科学。6、遥感是一门技术，是一门应用技术科学,它的特点是远距离不直接接触物体,它所依赖的手段是运用各种传感器,核心是获取目标信息,信息的载体是电磁波,另外它具有“三定”即定位、定性和定量的可能性,注意：这里的“远距离”概念，它不是指绝对的“远”，只是一个相对概念，相对于我们通常所说的直接的肉眼观察。二、遥感的任务和功能1.对地观测2.判断地物的光谱、空间和时间属性定性、定量和定位分析3.地物的区分和分类4.目标的识别三、遥感的作用和意义l 1、“三S”技术与通迅和网络技术的集成，并以地球系统作为研究对象，为人们研究地球，特别是人与自然的和谐和社会的可持续发展提供了前所未有的手段。l 2、随着人类活动的加剧以及地球本身发展周期的影响，人类面临着愈来愈大的挑战，人口剧增、资源短缺、环境恶化、灾害频发。多种科学技术特别是新兴科学技术介入到社会经济发展的各个方面已刻不容缓。地球时空信息科学技术正是大有作为的科学技术领域之一。l 3、遥感在以下几个方面、特别在人们认识论方面极大地提高和改变了人们的认知方式：l 空间可从多维空间，特别是从宏观上将地球、地球各圈层作为一个整体来观测、研究。l 时间可完整、系统地构成各种现象和过程的时间序列并将时间序列精确地叠加在空间位置上，超越时空，以更广的视角、更高的分辩率、更快、更多的空间信息实现对地球过程的预测、预报和预警。l 感知（光谱）除了可见光以外的谱资源的开拓大大地拓宽了人们的认知领域，紫外、红外、毫米波、微波、无线电波以至声波、磁力波、重力波等我们肉眼所看不到的信息载体的开发和利用又进一步拓展了人类的视野和认识世界的能力。l 正如恩格斯所说过的：人眼的特殊构造并不是我们认识事物的一个绝对界限中国的遥感事业l 20世纪30年代，个别城市进行过航空摄影。l 50年代，开始系统的航空摄影测量。l 之后，研制了机载地物光谱仪、多光谱扫描仪、红外扫描相机、成像光谱仪、真实孔径和合成孔径侧视雷达、微波辐射计、激光高度计等等传感器。l 1970年，东方红1号升空l 之后，风云1号，风云2号地球同步卫星发射成功，反回式卫星。l 1999年，CBERS1成功。l 之后北斗1、2号，清华1号等遥感技术的特点1视域宽广2信息丰富3多波段4多时相性5定时定位当前遥感发展主要特点与展望1. 多国发射卫星的局面已经形成2. 高分辨率小型商业卫星发展迅速3. 雷达卫星遥感日益受到青睐:星载主动式遥感的发展，是探测手段更趋多样化。4. 高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容:高光光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像有可以测量目标物波谱特性的光学传感器。5. 遥感应用不断深化21 世纪遥感技术体系的发展趋势（1）多分辨率传感器并存,不同的应用目的需要不同的分辨率。（2）多波段、多角度及多极化遥感同时并用高光谱.3）Rs、GPS 与GIS 的有机结合构成集成系统RS分类：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号；被动遥感传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量；成像遥感传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像；非成像遥感传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像遥感技术系统：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。遥感技术系统的组成:l 遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。l 遥感信息获取：中心工作。遥感平台和传感器。地面站。l 遥感信息处理：处理的原因-信息畸变。l 遥感信息应用：遥感应用:从内容上可以概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究四大领域。波的概念：波是振动在空间的传播。机械波：声波、水波和地震波电磁波：在真空中或介质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波叫电磁波。电场强度矢量E和磁场强度矢量H相互垂直，并且都垂直与电磁波的传播方向x，因此，电磁波是一种横波。电磁波的基本特征 电磁波的波粒二象性 电磁波具有波动性和粒子性两方面特征。波动性就是它的时空周期性，可以用波长、速度、周期和频率来表征，它主要表现为电磁波有干涉、衍射、偏振、散射等现象；粒子性是指电磁波是由密集的光子微粒流组成的，实质上是光子微粒流的有规律运动，主要表现为电磁辐射的光电效应、康普顿效应等。较短波长的电磁波主要表现出粒子性，波长越短粒子性表现越明显；而长波电磁波则主要表现出波动性电磁波的传播 在介质中有反射、折射、吸收、散射、偏振等现象。波长、强度、传播方向、偏振面是描述电磁波的四个基本物理量。这里主要讲波动性。 1、单色波的波动性可用波函数来描述，它是一个时空的周期性函数，由振幅和相位组成，一般成像原理只记录振幅，只有全息成像时，才既记录振幅又记录相位。 2、 光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象。 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。因此会出现交叠区某些地方振动加强，某些地方振动减弱或完全抵消的现象。这种现象称为干涉。电磁波的叠加和相干 当振动方向和振动频率均不同的多列电磁波在空间相遇时，相遇点的复合振动等于各列波在该点和矢量和，这就是叠加原理；两列频率、振动方向、相位都相同或相位差恒定的电磁波叠加时，某些部位处于振动永远加强，而另一些部位则处于振动永远减弱或完全抵消的现象，称为电磁波的相干。电磁波的衍射 电磁波通过障碍物边缘所引起的使一些辐射量发生方向改变的现象称为电磁波的衍射磁波的偏振（极化） 电磁波是交变电磁场在空间的传播，在传播过程中，电场强度、磁场强度和传播方向三者之间始终保持垂直（如下图）。通常电场强度在各个方向（垂直于传播方向的平面上）是相等的，若其总是固定在某个方向振动，则称电磁波在该方向被极化（偏振）。依电场强度与入射面（通常是地表面）的关系分为水平极化和垂直极化。电磁波的多普勒效应： 当一个频率为f的电磁辐射源向着或背着观察者运动时，则观察者从这个源所接收到的辐射将具有另一个频率f，当这个辐射源向观察者运动时， f f，如果背离观察者运动时，则f f。由观察者和辐射源的相对运动所引起的电磁辐射的频率改变，就叫多普勒效应。电磁波谱：按电磁波在真空中波长或频率依序划分波段，排列成谱(表格)即为电磁波谱对流层 ：航空遥感活动区。遥感侧重研究电磁波在该层内的传输特性。平流层：较为微弱。中气层：温度随高度增加而递减。热层：增温层。电离层。卫星的运行空间。大气外层：1000公里以外的星际空间。大气对辐射的吸收 大气中的氧、水分子、臭氧、