第一章緒論
1. 什麼是遙感：
廣義理解，遙感泛指一切無接觸的遠距離探測，包括對電磁場、力場、機械波(聲波、**波)等的探測。
狹義理解，遙感是指從不同高度的平台（platform）上，使用各種感測器（sensor），接收來自地球表層的各種電磁波資訊，並對這些資訊進行加工處理，從而對不同的地物及其特性進行遠距離探測和識別的綜合技術。
2. 遙感平台： 裝載感測器的工具或裝置，主要有地面平台(如遙感車、手提平台、地面觀測台等)、空中平台(如飛機、氣球、其他航空器等)、空間平台(如火箭、人造衛星、宇宙飛船、空間實驗室、太空梭等)
3. 感測器：接收、記錄目標物電磁波特徵的儀器（各種光學、無線電儀器），如掃瞄器、雷達、攝影機、攝像機、輻射計等。
4. 遙感的型別：
1)按遙感平台分：
地面遙感：感測器設定在地面平台上，如車載、船載、手提、固定或活動高架平台等;
航空遙感：感測器設定於航空器上，主要是飛機、氣球等;
航天遙感：感測器設定於環地球的太空飛行器上，如人造地球衛星、太空梭、空間站、火箭等;
航與遙感：感測器設定於星際飛船上，指對地月系統外的目標的探測。
2)按感測器的探測波段分:
紫外遙感:探測波段在0.05一0.38μm之間;
可見光遙感:探測波段在0.38一0.76μm之間;
紅外遙感:探測波段在0.76一1000μm之間;
微波遙感:探測波段在1mm一1m之間;
多波段遙感:指探測波段在可見光波段和紅外波段範圍內，再分成若干窄波段來探測目標。
3)按工作方式分：
主動遙感和被動遙感
成像遙感和非成像遙感
4）按遙感的應用領域分
從大的研究領域可分為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等;
從具體應用領域可分為資源遙感、環境遙感、農業遙感、林業遙感、漁業遙感、地質遙感、氣象遙感、水文遙感、城市遙感、工程遙感及災害遙感、軍事遙感等，還可以劃分為更細的研究物件進行各種專題應用。
5. 遙感的特點：
1） 巨集觀性
2） 綜合性
3） 多時相性（現實性好），週期性（動態監測）
4） 經濟性
第二章遙感的物理基礎
1.電磁波的特性和遙感意義
1）不需要傳播介質
2）電磁波是橫波
3）在真空中以光速傳播
4）電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過程中，主要表現為波動性；在與物質相互作用時，主要表現為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。
v 波動性：電磁波是以波動的形式在空間傳播的，因此具有波動性.電磁波傳播到氣體、液體、固體介質時，會發生反射、折射、吸收、透射等現象
v 粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實質是光子微粒的有規律的運動。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統計性。
傳播過程中，若碰到會發生散射現象，從而引起電磁波的強度、方向等發生改變。
v 波粒二象性的程度與電磁波的波長有關：波長愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長愈長，輻射的波動特性愈明顯。
5） 疊加原理：兩列以上的波在同一空間傳播時，空間質點的振動表現為各單列波質點振動的向量合成。
6） 相干性和非相干性
7） 衍射和偏振（遙感器的幾何圖象解析度，波長越長，偏振現象越顯著，偏振攝影和雷達成像）
8）多譜勒效應（合成孔徑側視雷達）
2. 電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按其長短，依次排列製成的圖表。（在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，其按波長可分為長波、中波、短波和微波。波長最短的是γ射線）
3.遙感常用的電磁波波段的特性
1）紫外線(uv)：0.01-0.4μm，碳酸鹽岩分布、水面油汙染。
2）可見光：0.4-0.76 μm，鑑別物質特徵的主要波段；是遙感最常用的波段。
3）紅外線(ir)：0.76-1000 μm。
近紅外0.76-3.0μm』中紅外3.
0-6.0 μm；遠紅外6.0-15.
0 μm；超遠紅外15-1000 μm。（近紅外又稱光紅外或反射紅外；中紅外和遠紅外又稱熱紅外。
4）微波：1mm-1m。全天候遙感；有主動與被動之分；具有穿透能力；發展潛力大。
4.輻射源: 能夠向外輻射電磁波的物體。任何物體都能夠吸收其他物體對它的輻射，也能夠向外輻射電磁波
1）自然輻射源：太陽輻射——可見光及近紅外遙感的重要輻射源（常用5900的黑體輻射來模擬；短波輻射）；地球電磁輻射——遠紅外遙感的輻射源（小於3 μm的波長主要是太陽輻射的能量；大於6 μm的波長，主要是地物本身的熱輻射；3-6 μm之間，太陽和地球的熱輻射都要考慮。）
2）人工輻射源——人為發射，如雷達（微波雷達輻射源，雷射雷達輻射源）
5.黑體輻射:
1)絕對黑體：如果乙個物體對於任何波長的電磁輻射都會全部吸收，則這個物體是絕對黑體。特性：對任何波長的輻射，反射率和透射率都等於0。吸收係數α （λ ，t）=100%
反射係數ρ （λ ，t）=0%
黑體是一種理想的吸收體，自然界沒有真正的黑體。黑色的煙煤α （λ ，t）=99%，)，黑體的熱輻射稱為黑體輻射。
6. 蒲朗克公式：描述黑體輻射通量密度與溫度、波長分布的關係（p18）
變化特點：
(1) 輻射通量密度隨波長連續變化，只有乙個最大值；
(2) 溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不相交。（在微波波段黑體輻射亮度
與溫度的一次方呈正比）
(3) 隨溫度公升高，輻射最大值向短波方向移動
7.史蒂芬－玻爾茲曼定律
對蒲朗克定律在全波段內積分，得到史蒂芬－玻爾茲曼定律。輻射通量密度隨溫度增加而迅速增加，與溫度的4次方成正比。（紅外裝置測試溫度的理論根據）
8.維恩位移定律
隨著溫度的公升高，輻射最大值對應的峰值波長向短波方向移動。高溫物體發射較短的電磁波，低溫物體發射較長的電磁波。常溫（如人體310k左右，發射電磁波的峰值波長9.35μm ）
9.一般輻射體和發射率
對於一般物體而言，需要引入發射率（熱輻射率、比輻射率），表明物體的發射本領
發射率(emissivity )：地物的輻射出射度（單位面積上發出的輻射總通量）w與同溫下的黑體輻射出射度w黑的比值。它也是遙感探測的基礎和出發點。
影響地物發射率的因素：地物的性質、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物，一般發射率大，反之發射率就小
發射率與物質種類、表面狀態、溫度等有關，還與波長有關。
按照發射率與波長的關係，把地物分為： 黑體或絕對黑體：發射率為1，常數。 灰體(grey body)：發射率小於1，常數。 選擇性輻射體：反射率小於1，且隨波長而
變化。10.基爾霍夫定律：
在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量w和吸收率之比，對於任何物體都是乙個常數，並等於該溫度下同面積黑體輻射通量w 黑。
在給定的溫度下，物體的發射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發射率也越大。
地物的熱輻射強度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特徵構成了紅外遙感的理論基礎。
11.瑞里—金斯公式：
黑體輻射的微波功率與溫度成正比，與波長的平方成反比。
微波波段與紅外波段發射率的比較：不同地物之間微波發射率的差異比紅外發射率要明顯得多，因此，在可見光和紅外波段中不易識別的地物，在微波波段中則容易識別。
12.大氣的結構
大氣的垂直分層：對流層、平流層、中氣層、熱層和大氣外層。
對流層：航空遙感活動區。遙感側重研究電磁波在該層內的傳輸特性。
. 平流層：較為微弱。
. 中氣層：溫度隨高度增加而遞減。
. 熱層：增溫層。電離層。衛星的執行空間。
. 大氣外層：1000公里以外外的星際空間
13.大氣對太陽輻射的衰減
太陽輻射衰減的原因：散射，吸收，反射
13.1大氣的散射作用
散射作用：太陽輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，並向各個方向散開。改變了電磁波的傳播方向；干擾感測器的接收；降低了遙感資料的質量、影像模糊，影響判讀。
大氣散射集中在太陽輻射能量最強的可見光區。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因
13.2型別：
（1）瑞利（rayleigh） 散射
質點的直徑d << λ(電磁波波長)時，一般認為（d <λ/10），大氣中的氣體分子; 晴朗的天空為藍色； 出現藍色濛霧，紫外區不適於進行遙感
（2） 非選擇性散射
當質點直徑大於電磁波波長時（d >λ）, 散射率與波長沒有關係人看到的雲和霧是白色的，就是非選擇性散射的結果
（3）公尺氏散射
質點直徑和電磁波波長差不多時（d λ）
（3）公尺氏散射
質點直徑和電磁波波長差不多時（d λ）主要是大其中的氣溶膠引起的散射。雲、霧等的懸浮粒子的直徑和0.76－15 μm之間的紅外線波長差不多，需要注意。
三種散射作用：
瑞利散射：當微粒的直徑比輻射波長小得多時，此時的散射稱為瑞利散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強度隨著波長變短而迅速增大。
紫外線是紅光散射的30倍，0.4微公尺的藍光是4微公尺紅外線散射的1萬倍。 瑞利散射對可見光的影響較大，對紅外輻射的影響很小，對微波的影響可以不計。
多波段中不使用藍紫光的原因：
公尺氏散射：當微粒的直徑與輻射波長差不多時的大氣散射。雲、霧的粒子大小與紅外線的波長接近，所以雲霧對對紅外線的公尺氏散射不可忽視。
無選擇性散射：當微粒的直徑比輻射波長大得多時所發生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產生非選擇性散射。
14.吸收作用
大氣吸收電磁輻射的主要物質是：水、二氧化碳和臭氧。
水：分為氣態水和液態水
水汽吸收電磁輻射的波段範圍較寬，從可見光、紅外直至微波，都有水汽的吸收帶。液態水的吸收更強，主要在長波方向。二氧化碳主要在紅外區。
1.35－2.85μm 之間有3個弱吸收帶，2.
7，4.3， 14.5 μm 為強吸收帶。
臭氧紫外線其它吸收電磁波的物質氧氣主要吸收波長小於0.2μm的，塵埃吸收作用很少。
15.反射作用
氣體、塵埃的反射作用很小，反射作用主要發生在雲層頂部，取決於運量，而起各波段均受到不同程度的影響，消弱了電磁波到達地面的強度。雲量越多、雲層越厚， 反射越強。
遙感複習總結
一 遙感的基本概念 廣義遙感是泛指一切無距離的遠距離探測，包括對電磁場 力場 機械波等的探測。狹義遙感是從遙遠離地面的不同工作平台通過感測器，對地球表面的電磁波休息進行探測，並經資訊的傳輸 處理和判讀分析，對地球的資源和環境進行探測和監測的綜合技術。遙感系統 目標物的電磁波資訊 資訊的獲取 資訊的接...
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遙感期末複習
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