遥感原理的基本概念

1、第一章 遥感原理的基本概念主要内容主要内容1.1 遥感的电磁辐射原理1.2 遥感数据及其特点1.3 遥感成像原理 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理1.1.1 1.1.1 遥感遥感( ( Remote Sensing )Remote Sensing )概念概念 广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电 磁场、力场、机械波（声波、地震波）的 探测 遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不直 接接触物体，从远处通过探测仪器接收 来自目标地物的电磁波信息，经过对信 息的处理，判别出目标地物的属性。 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理1.1.1 1.1.1 遥感遥感( ( Rem

2、ote Sensing )Remote Sensing )概念概念 遥感技术从信息流的角度来看，可以分成： 信息获取、 信息处理 信息应用 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.2 1.1.2 电磁波与电磁波谱电磁波与电磁波谱电磁波 :根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场.这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.2 电磁波与电磁波谱电磁波与电磁波谱电磁波 :根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电

3、场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场.这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.2 1.1.2 电磁波与电磁波谱电磁波与电磁波谱 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.2 1.1.2 电磁波与电磁波谱电磁波与电磁波谱 遥感常用波段：遥感常用波段： 紫外线(UV)：0.01-0.4m，碳酸盐岩分布、水面油污染。可见光：0.4-0.76 m，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。红外线(IR) ：0.76-1000 m。

4、近红外0.76-3.0 m中红外3.0-6.0 m；远红外6.0-15.0 m；超远红外15-1000 m。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.2 1.1.2 电磁波与电磁波谱电磁波与电磁波谱 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.3 1.1.3 地物的反射光谱地物的反射光谱地物的反射率地物的反射率（反射系数或亮度系数）反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射总能量之比。反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素

5、：入射电磁波的波长入射角的大小地表颜色与粗糙度土壤的光谱曲线常见地物的光谱曲线比较 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.4 1.1.4 地物的发射光谱曲线地物的发射光谱曲线发射光谱：地物的发射率随波长变化的规律。发射光谱曲线：按照发射率和波长之间的关系绘成的曲线。岩石的发射光谱分析 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.5 1.1.5 大气窗口大气窗口大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段。 大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。大气窗口大气窗口大气窗口波段波段透射率透射率/%/%应用举例应用举例紫外可见光紫外可见光近红外近红外0

6、.30.31.3 m1.3 m9090TM1-4TM1-4、SPOTSPOT的的HRVHRV近红外近红外1.51.51.8 m1.8 m8080TM5TM5近近- -中红外中红外2.02.03.5 m3.5 m8080TM7TM7中红外中红外3.53.55.5 m5.5 mNOAANOAA的的AVHRRAVHRR远红外远红外8 814 m14 m60607070TM6TM6微波微波0.80.82.5cm2.5cm100100RadarsatRadarsat 1.1 遥感的电磁辐射原理遥感的电磁辐射原理 1.1.5 1.1.5 大气窗口大气窗口大气的吸收作用O2吸收带吸收带0.2m，0.155

7、m最强最强O3吸收带吸收带0.20.36 m，0.6 mH2O吸收带吸收带0.50.9 m , 0.952.85 m，6.25 mCO2吸收带吸收带1.352.85 m, 2.7 m,4.3 m,14.5 m尘埃尘埃吸收量很小吸收量很小 1.2 遥感数据及其特点遥感数据及其特点 1.2.1 1.2.1 遥感分类遥感分类按平台高度分类： 航空 平台 航摄平台 航空平台按遥感应用分类： 陆地资源型 SAR 类卫星 气象卫星等（1）航空遥感平台（2）航摄平台）航摄平台运五运五High altitudeModerate altitudeAirborne PlatformLow altitudeUnma

8、nned航空遥感影像无人机遥感卫星平台IKONOSORBVIEWRADSATQUICKBIRDFY-2SPOTCBERSEOS AM-1 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格式图像（image）、影像：定义：对一个事物或者对象的表达、类比、模仿，或者形象的描述。类型：可视图像：照片（photo）、绘画（painting）、画像（picture）、影像（image）；非可视图像，亦即物理图像，表示物质、能量的实际分布，如温度场、气压场、人口密度度、声音图像；数学函数图像，连续的数学函数；光学图像、数字图像；光学图像和数字图像之间的转换：A/D转换D/A转换SR

9、TM数据的影像 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格式 遥感数字图像（Digital Image）概念：以数字形式表述的遥感图像基本组成单元：像素或象元（pixels），取值大小代表灰度高低；一幅数字图像可以表示和记录为M行N列像素组成的矩阵 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格式mnmmnnaaaaaaaaa212222111211 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格式数字化图像概念：图像数字化的过程，就是把一幅遥感模拟图像划分成规整的格网单元或像素，并赋予每一像素一整数值，以表征其

10、灰度值的大小。数字化过程：采样、量化 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格式采样：连续图像的离散化，采样间隔对图像质量的影响量化：以有限的整数值表示图像的灰度和灰阶数二值图像：量化值只有0、1两个量；灰度图像：一般量化为256个灰阶，即0255，单字节记录；编码彩色图像：图像编码为256种彩色，即0255，每一编码代表一种颜色；真彩色图像：分别对应红、绿、蓝三个波段，每一波段有256个灰阶，最多允许的色彩数224=1.67107种图像数据量：行数（M）列数（N）灰阶数（G）波段数（D) 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格

11、式BSQ（Band SeQuential）：按照波段顺序依次记录各波段的图像BIP（Band Interleaved by Pixel）：每个像元按波段次序交叉排序BIL（Band Interleaved Line）：逐行按波段次序排列其他常见图像数据格式：BMP, TIFF, GIF, PCX, PSD, MrSID, HDF, 1.2 遥感数据遥感数据 1.2.2 1.2.2 遥感数据格式遥感数据格式遥感制图的步骤：遥感制图的步骤：图像转换（数字化）：A/D变换、D/A变换图像校正（预处理）：辐射校正、几何校正图像增强：光谱增强、空域增强、频域增强、色彩变换图像融合：多源信息复合图像分析与

12、识别：监督分类、非监督分类、模式识别遥感制图：平面图、三维立体图1.2 遥感数据遥感数据1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点遥感技术的发展、遥感采集手段的多样性，观测条件的可控性，确保了所获得的遥感数据的多源性，即多平台、多波段、多视场、多时相、多角度、多极化等1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点空间分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点空间分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点空间分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征地面目标是个复杂的多维模型，他有一个特定的空间分布特征（位置、形状、

13、大小、相互关系）。从地面原型（一个无限的、连续的多维信息源），经遥感过程转为遥感信息（一个有限化、离散化的二维平面记录）后，受大气传输效应和遥感器成像特征的影像，这些地面目标的空间特征会被部分歪曲、或者变形。在进行遥感制图过程中，就必须进行几何校正。1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点光谱分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点光谱分辨率一个波段就是一个二维的矩阵，多光谱数据就是一个多维矩阵，即矩阵的第一维是波段数，第二、第三维就是对应的行和列。也可以理解为一个像元是一个波段的序列观测值。1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点时间分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点辐射分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点辐射分辨率1.2.3 遥感数据特点遥感数据特点几何特征1.2.3 遥感数据特