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1、第一章 遥感原理的基本概念,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1.1.1 遥感(Remote Sensing)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1.1.1 遥感(Remote Sensing)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
2、理 1.1.2 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 1.1.2 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 1.1.2 电磁波与电磁波谱,1.1
3、 遥感的电磁辐射原理 1.1.2 电磁波与电磁波谱 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。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 1.1.2 电磁波与电磁波谱,1.1 遥感的电磁辐射原理 1.1.3 地物的反射光谱,地
4、物的反射率（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：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 1.1.4 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 1.1.5 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,1.1 遥感的电磁辐射原理 1.1.5 大气窗
5、口,大气的吸收作用：大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带（如下表）。,大气的吸收作用,1.2 遥感数据及其特点 1.2.1 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,运五,High altitude,Moderate altitude,Airborne Platform,Low altitude,Unmanned,航空遥感影像,无人机遥感,卫星平台,IKONOS,ORBVIEW,RADSAT,QUICKBIRD,FY-2,SPOT,CBERS,EOS AM-1,
6、1.2 遥感数据 1.2.2 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,SRTM数据的影像,1.2 遥感数据 1.2.2 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（pixe
7、ls），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 1.2.2 遥感数据格式,1.2 遥感数据 1.2.2 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，以表征其灰度值的大小。数字化过程：采样、量化,1.2 遥感数据 1.2.2 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，
8、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 1.2.2 遥感数据格式,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 1.2.2 遥感数据格式遥感制图的步
9、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1.2.3 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 遥感数据特点空间分辨率,1.2.3 遥感数据特点空间分辨率,1.2.3 遥感数据特点空间分辨率,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.3
10、 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、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 遥感数据特点几何特征,1.2.3 遥感数据特点光谱分辨率,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.3 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 遥感数据特点几何特征,1.2.3 遥感数据特点时间分辨率,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.3 遥感数据特点辐射分辨率,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.3 遥感数据特点辐射分辨率,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.3 遥感数据特点绝对与相对定标,1.2.3 遥感数据特点几何特征,1.2.4 遥感成像原理 1 扫描成像类传感器 2 雷达成像传感器,红外扫描仪,光机扫描方式,2 SAR影像的几何特点,近距离压缩透视收缩和叠掩雷达影像阴影,近距离压缩,透视收缩和叠掩,雷达影像阴影,
