第一章绪论-修改稿

遥感物理基础主讲教师：万红测绘系姓名：万红电话箱：wanhongabc@163.com授课教师《遥感物理》，徐希孺编著，北京大学出版社，2005本课程部分内容与教材有区别主要教材课程大纲课程名称：遥感物理基础，Thephysicbasisofremotesensing

课程属性：专业核心课学时/学分:45/2.5教学目的和要求：本课程为遥感科学与技术专业本科生的专业核心课。本课程着重讨论遥感所涉及到的基本物理问题，注意到学科的新发展。通过课程学习，使学生从物理机制上理解和掌握遥感原理与方法。课程大纲平时成绩：30%期末考试：70%考试方式：闭卷考核方式课程内容第一章：绪论第二章：电磁波与电磁辐射第三章：遥感数据源第四章：基本物理概念第五章：大气效应及大气校正第六章：可见光与近红外波段的遥感应用第七章：热红外波段的遥感应用（选学）第一章绪论1.1遥感定义1.2遥感技术系统1.3遥感的应用现状与发展趋势1.4遥感的理论体系及其关键问题1.5遥感科研资讯1.1遥感的定义遥感：遥远的感知即不接触物体而获得物体的信息，依此定义：

最基本（原始、初级）：眼睛、耳朵…19世纪末，照相机，气球摄影，侦察机人造卫星，遥感学科“感”什么？“知”什么？《遥感基础与应用》（邓良基）定义：1.1遥感的定义

从空间平台上通过电磁波，高屋建瓴观测地球，获得地球表层信息的理论方法统称为遥感。教材定义：

不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场；电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布特征。1.1遥感的定义国际摄影测量与遥感协会（ISPRS）定义：

从非接触成像或其他传感器系统，通过记录、量测、分析和表达，获取地球及其环境、以及其他物体和过程的可靠信息的工艺、科学和技术。以上是狭义的遥感定义广义遥感定义：

一切无接触的远距离的探测，包括对电磁波、力场、机械场（声波、地震波）等的探测。遥测遥控天文NASA：行星观测计划对地观测计划地学：Geo-science

•20世纪以前，地球-科学？探险、地理大发现、诺贝尔奖

•地球科学的分支：地理科学、地质科学、大气科学、海洋科学、环境科学……•地球系统科学：打破学科界限，将地球作为一个完整系统开展研究“遥感”这个名词的含义是被界定在地球科学范畴之内的。合-分-合地理学会遥感分会遥感的优势

•提供全球三维同步或准三维同步观测数据，为地球系统科学的形成提供了新的技术手段。

•为检验地球系统科学模拟的真伪提供最直接、最生动的景观图象。

•彻底改变了地球科学中传统的点测量状况，代之以从象元到象元的信息获取方式。遥感：全球、重复、面状、数据信息用于地球系统科学建模、反演、验证第一章绪论1.1遥感定义1.2遥感技术系统1.3遥感的应用现状与发展趋势1.4遥感的理论体系及其关键问题1.5遥感科研资讯1.2遥感技术系统遥感技术系统主要内容：（1）地物电磁辐射特性测试：波谱特性：了解各种地物的辐射特性。辐射传输特性：了解大气对辐射传输的影响。（2）信息获取、传输和储存：测量地物的电磁辐射：遥感平台、传感器传输：无线电通信方式，平台返回方式存储、处理：地面接收站（3）信息处理与分析：将接收到的遥感数据进行加工，以满足用户的要求。信息处理是遥感数据到遥感应用的桥梁。系统级处理：基本的几何和辐射校正等。由数据供应商在数据接收站完成。应用级处理：用户从遥感数据提取出其感兴趣的信息。（4）信息应用：将遥感信息应用到地学各领域。由各应用领域的专业人员根据其具体目的进行应用。利用遥感数据监测自然灾害利用遥感数据进行土地利用制图利用遥感数据监测全球气候变化等1.2遥感技术系统卫星遥感器

•资源卫星

•气象卫星

•MODIS

•

环境减灾卫星上述是根据用途（应用对象）划分，还有如雷达卫星等。用于采集和探测地物的电磁辐射能量的仪器。表资源卫星主要指标名称Landsat-7ETMSPOT-5HRGCBERSCCD成像仪国别、组织美国法国中国波段设置(m)及地面分辨率(m)0.45~0.5230

0.45~0.5219.50.52~0.60

0.5~05.9100.52~0.590.63~0.69

0.61~0.680.63~0.690.76~0.900.79~0.890.77~0.891.55~1.751.52~1.7520

10.4~12.5602.08~2.35300.5~0.9150.51~0.7350.51~0.7319.5表静止气象卫星的扫描辐射计主要性能仪器名称GOESGMSMETEOSATINSatFY-2国别、组织美国日本欧空局印度中国波段(m)0.55~0.750.55~0.75

0.4~1.10.55~0.750.45~1.055.7~7.16.3~7.610.5~12.510.5~12.510.5~12.510.5~12.510.5~12.5星下点地面分辨率(km)可见光2.751.44红外6.955115.76表主要海洋水色仪的比较仪器名称CZCSSeaWiFs水色成像仪OCTSATSR国别、地区、组织美国美国中国台湾日本欧空局年份197890年代下半期199890年代下半期1991高度(km)955705600800波段(m)0.402~0.4220.402~0.4220.433~0.4530.433~0.4530.433~0.4530.433~0.4530.480~0.5000.480~0.5000.480~0.5000.510~0.5300.500~0.5200.500~0.5200.500~0.5200.540~0.5600.545~0.5650.545~0.5650.545~0.5650.660~0.6800.660~0.6800.660~0.6800.660~0.6800.700~0.8000.745~0.7850.745~0.7850.845~0.8850.845~0.8850.845~0.885

3.55~3.853.55~3.95

8.25~8.7510.5~12.5

10.5~11.510.3~11.3

11.5~12.511.5~12.5地面分辨率(m)8251130800680依平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感和航宇遥感（一般用于宇宙遥感）。依波段分类：紫外遥感、可见光及近红外遥感、热红外遥感、微波遥感、无线电遥感，此外还有多光谱遥感、高光谱遥感、激光遥感等等。依工作方式分类：主动遥感、被动遥感依应用领域分类：大气遥感、资源遥感、环境遥感、军事遥感等等。遥感分类光学遥感被动式传感器主动式传感器大气吸收地表云云直接射线衍射散射反射可见光近红外热辐射反向散射微波雷达热红外

搭载遥感器的各种工具。包括车、船、高架、热气球、飞机、卫星、飞船等等。遥感平台地面平台航空平台航天平台宇航平台分辨率空间分辨率一个像元代表的实地的最小尺寸。时间分辨率：同一个地区可获得的两个影像最小的时间间隔。光谱分辨率：传感器所能记录的波段数或者电磁波的间隔。辐射分辨率：传感器接受信号的敏感程度。•空间分辨率：平台高度、遥感器瞬时视场角(IFOV)、成像角度•时间分辨率：轨道周期、覆盖范围•光谱分辨率：遥感器设计•辐射分辨率：遥感器设计例：1.OMIS:3mrad，1000m,机下与斜视45度时空间分辨率？

NOAA-AVHRR瞬时视场角（星下点1.1km,卫星高700km)？2.TM、NOAA-AVHRR重复周期的区别3.OMIS，0.4-1.1μm范围内64通道，光谱分辨率？分辨率第一章绪论1.1遥感定义1.2遥感技术系统1.3遥感的应用现状与发展趋势1.4遥感的理论体系及其关键问题1.5遥感科研资讯1.3遥感的应用现状与发展趋势EducationTransportationCityPlanningNaturalResourcesAtlanta,HeatIslandExperimentCalifornia,TeacherTraining(alert)Baltimore,LymeDiseaseStudyAgricultureKansas,PrecisionFarmingMississippi,RoadSitingHurricaneLandfallForecastingDisasterManagement遥感应用是推动遥感发展的原动力2008.9.8，GeoEye-1，0.41m全色和1.65m多谱段，定位精度3m地区：上海浦东分辨率：1m采集时间：2000年3月26日

QuickBird影像图华盛顿纪念碑2008.9.8，GeoEye-1，0.41m全色和1.65m多谱段，定位精度3m黄河三角洲TM遥感分类按平台高度、波段、工作方式和应用领域。遥感平台光谱仪，中科院遥感飞机，中巴资源卫星。分辨率空间分辨率，时间分辨率，光谱分辨率，辐射分辨率。主要内容回顾（1）多分辨率传感器并存

1m分辨率的IKONOS，1Km分辨率的NOAA系列、MODIS系列以及SeaWIFS系列。（2）多波段、多角度及多极化遥感同时并用

高光谱分辨率，高空间分辨率。

应该从电磁波与地物相互作用的机理出发去探讨获取地表信息的新方法。（3）RS，GPS，GIS的有机结合构成集成系统

RS，GPS，GIS的有机结合是使遥感最具活力的关键问题。21世纪遥感技术体系的发展趋势数据爆炸与信息饥渴？

总之，遥感作为一种新型的对地观测系统，它的出现对地球科学各分支的推动是巨大的，在遥感应用的头二、三十年内，其应用范围相当宽广，几乎深入到地球科学的各个领域，地理，大气，海洋，甚至于地质，它给传统的地球科学带来了巨大的冲击，然而：

在获得进步的同时，一些深层次带有明显的定量性质的问题，被逐步提到议事日程上来。这些深层次问题的解决，有的需要从原理方法上去根本解决问题，有的是需要改进传感器及传感器的对地观测姿态，有的需要将不同的传感器配套使用形成更为完善的体系，有的迫切需要进入业务运行阶段，积累数据以便解决时间、空间尺度相对大的地球科学问题，总之，遥感应用不仅应在广度上扩展，更应向深层次问题进军。发展趋势第一章绪论1.1遥感定义1.2遥感技术系统1.3遥感的应用现状与发展趋势1.4遥感的理论体系及其关键问题1.5遥感科研资讯（1）寻找适合遥感对象的数学和物理学规律

经典物理学所讨论的对象，往往被限制在某个范围内，经典物理学实现的是在某种实验室条件下，获得关于目标一般物理特性的知识；而遥感的对象是在自然界，不仅目标复杂，而且环境多变，因此往往需要把经典物理学中的定律进一步推广到复杂目标及自然环境条件下，形成新的物理学规律，否则遥感将失去其稳固的基础。1.4遥感的理论体系及其关键问题（2）混合像元的信息分解与融合

如何理解混合像元测量值的物理含义？它与组分对应量之间存在何种关系？这就是混合像元的信息分解。当像元尺度发生变化时，不同尺度所对应的同一物理量之间该发生何种关联呢？这就是混合像元信息的尺度融合问题。1.4遥感的理论体系及其关键问题（3）建模与反演

传感器→电磁波的属性参数（电磁辐射强度、偏振度、相位差）。在可测参数与目标状态参数间建立某种函数关系是实现目标参数反演的关键一步，我们称它为建模。（统计模型，解析模型）反演就是基于模型知识基础上，依据可测参数值去反推目标的实时状态参数。1.4遥感的理论体系及其关键问题（4）大气效应纠正与大气参数反演

介于目标与传感器之间的大气是电磁波的必经之路，大气将对遥感信号施加影响，对这种影响的修正方法称为大气效应纠正。大气效应分为两类：吸收和散射。大气吸收方面，人们已经积累了相当丰富的知识，并且已经有现成的计算程序可以使用。分子散射也已有较完备的理论。

气溶胶对电磁波的散射机理远比分子散射复杂，更为困难的是不知道与像元尺度相匹配的大气气溶胶参数，如果这个问题不