遥感技术基础复习资料

遥感技术基础复习资料一、遥感的基本概念遥感，即遥远感知，是指在不直接接触目标物的情况下，通过某种平台上搭载的传感器，获取目标物的电磁波信息，并对这些信息进行处理、分析和应用的一门技术科学。其核心在于利用物体反射或发射电磁波的特性差异来识别和分析地物。遥感技术的特点主要包括：宏观性与综合性，能够大范围、整体地观察目标区域；多波段性，可利用不同波长的电磁波获取地物多方面信息；多时相性，能够对同一区域进行重复观测，反映地物的动态变化；客观性与科学性，减少了人为干扰，数据获取更为客观。二、遥感的物理基础（一）电磁波与电磁波谱电磁波是由振源发出的电磁振动在空间的传播，具有波粒二象性。电磁波谱则是将各种电磁波按波长（或频率）的大小依次排列所形成的图谱。遥感中常用的电磁波波段包括紫外、可见光、红外、微波等。不同波段的电磁波与物质的相互作用机制不同，因此能够提供地物不同的特征信息。（二）电磁辐射的基本定律1.普朗克定律：描述了黑体辐射能量随波长的分布规律，揭示了不同温度的物体其辐射峰值波长不同。2.斯蒂芬-玻尔兹曼定律：表明黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比，说明温度是影响物体辐射能量的重要因素。3.维恩位移定律：指出黑体辐射的峰值波长与黑体绝对温度成反比，高温物体的辐射峰值波长向短波方向移动。（三）地物的反射、发射与透射1.反射：地物对入射电磁波的反射能力用反射率表示，不同地物由于表面粗糙度、颜色、成分等差异，具有不同的反射光谱特性。反射光谱曲线是地物反射率随波长变化的曲线，是遥感图像解译的重要依据。2.发射：任何温度高于绝对零度的物体都会发射电磁波。地物的发射特性通常用发射率表示，它与地物的材质、温度、表面状况等有关。3.透射：部分电磁波可以穿透某些地物，如微波对云层、植被等有一定的穿透能力。（四）大气对电磁波的影响太阳辐射在到达地面之前，以及地物反射或发射的电磁波在到达传感器之前，都会与大气发生相互作用，主要包括散射和吸收。1.散射：大气中的气体分子、气溶胶等会使电磁波改变传播方向。散射类型主要有瑞利散射（与波长的四次方成反比，对短波影响大）、米氏散射（与波长的二次方成反比，对中波影响显著）和无选择性散射（与波长无关）。2.吸收：大气中的某些气体（如臭氧、二氧化碳、水汽等）对特定波长的电磁波有强烈的吸收作用，形成吸收带，使相应波段的电磁波能量被削弱。大气窗口是指电磁波通过大气时，吸收和散射作用相对较弱，透射率较高的波段。遥感传感器通常选择在大气窗口波段工作，以获取更多有效的地面信息。三、遥感系统的组成一个完整的遥感系统主要由信息源、信息获取、信息处理和信息应用四个部分组成。（一）信息源即被探测的目标物，其电磁辐射特性是遥感的信息基础。（二）信息获取主要由遥感平台和传感器构成。1.遥感平台：搭载传感器的工具，按高度可分为地面平台（如三脚架、高塔）、航空平台（如飞机、气球）和航天平台（如卫星、火箭）。不同平台具有不同的应用特点和覆盖范围。（三）信息处理对传感器获取的原始数据进行一系列的加工处理，以消除误差、校正畸变、提取有用信息。主要包括辐射校正、几何校正、图像增强、图像镶嵌与裁剪等步骤。数字图像处理技术是当前遥感信息处理的主要手段。（四）信息应用将处理后的遥感数据应用于各个领域，如测绘、农业、林业、地质、水文、气象、环境监测、城市规划、灾害监测与评估等。四、遥感图像的特征与解译（一）遥感图像的特征1.空间分辨率：指图像上能够分辨的最小地面单元的尺寸，即像元所代表的地面范围的大小。2.光谱分辨率：指传感器所能分辨的最小波长间隔，即传感器的波段数量和波段宽度。3.辐射分辨率：指传感器对地面反射或发射的电磁辐射能量的分辨能力，通常用灰度级来表示。4.时间分辨率：指对同一区域进行重复观测的时间间隔，反映了遥感数据的动态监测能力。（二）遥感图像解译遥感图像解译是根据遥感图像的几何特征、光谱特征和纹理特征等，识别地物的类型、属性和分布状况的过程。解译方法主要包括目视解译和计算机解译。1.目视解译：解译人员通过直接观察图像，结合地物的成像规律、解译标志（如形状、大小、颜色、阴影、纹理、位置、布局等）以及专业知识进行判读。2.计算机解译：利用计算机技术对遥感图像进行自动或半自动的分析和识别，包括监督分类、非监督分类、面向对象分类等方法。五、主要遥感平台与传感器简介（一）Landsat系列卫星美国发射的Landsat系列卫星是目前应用最为广泛的民用遥感卫星之一，其搭载的传感器如MSS、TM、ETM+、OLI等，提供了不同空间分辨率和光谱分辨率的多波段遥感数据，在土地利用/覆盖变化、资源调查等方面发挥了重要作用。（二）Sentinel系列卫星欧盟哥白尼计划下的Sentinel系列卫星，包括Sentinel-1（雷达卫星）、Sentinel-2（高分辨率多光谱卫星）、Sentinel-3（海洋和陆地观测卫星）等，数据免费开放，具有高时空分辨率和多波段特性，应用前景广阔。（三）高分辨率商业卫星如QuickBird、WorldView、GeoEye等，提供亚米级甚至更高分辨率的遥感图像，在精细制图、城市规划、应急响应等领域具有独特优势。（四）合成孔径雷达（SAR）SAR是一种主动式微波传感器，具有全天时、全天候工作的能力，对云雾、植被和地表有一定的穿透能力，能够提供地物的几何和物理特性信息，在灾害监测、地形测绘、农业估产等方面应用广泛。六、遥感技术的应用领域遥感技术已广泛应用于国民经济的各个领域：*测绘与地图制图：制作各种比例尺的地形图、专题图。*农业：作物长势监测、产量估算、病虫害监测、土壤墒情调查。*林业：森林资源调查、森林火灾监测、病虫害评估。*地质矿产：地质填图、矿产资源勘探、工程地质调查。*水文与水资源：水资源调查、洪水监测、水质评价、冰川监测。*环境监测：大气污染监测、水体污染监测、土地退化与沙漠化监测、生态环境评价。*城市规划与管理：城市扩张监测、绿地调查、交通规划。*灾害监测与评估：地震、洪水、干旱、滑坡、泥石流等自然灾害的监测、预警和灾后损失评估。七、复习要点与思考1.深刻理解遥感的基本概念、物理基础（尤其是电磁波与地物相互作用）。2.掌握遥感系统的组成及各部分的作用。3.熟悉主要遥感平台和传感器的特点及应用。4.理解遥感图像的基本特征（空间、光谱、辐射、时间分辨率）及其对解译的影响。5.掌握遥感图像目视解译的基本方法和常用解译标志。6.了解遥