1、一、遙感的概念 廣義遙感，泛指一切無接觸的遠距離探測。包括對電磁波（光、熱、無線電等）、力（重力、磁力等）、聲波、地震波的探測。 遙感：通過探測儀器（遙感器這類對電磁波敏感的儀器），在遠離目標和非接觸目標物條件下探測目標地物，記錄目標的反射、發射或散射等電磁波信息，進行處理、分析，揭示物體特征性質及其變化的一門科學和技術。二、遙感系統 遙感信息源目標的電磁波特性 信息的獲取 遙感數據的傳輸與接收 遙感圖像處理 遙感信息提取與分析三、遙感的類型 按遙感平臺分：地面遙感：傳感器設置于地面平臺，為航空和航天遙感 作校準和輔助工作。航空遙感：傳感器設置于航空器，主要是飛機和氣球。航天遙感：傳感器設置于

2、航天器，如人造地球衛星、航天飛機、空間站。80km以上的平臺。航宇遙感：傳感器設置于星際飛船上，探測地月系統外的目標。四、遙感的特點 大面積同步觀測 時效性 數據具有綜合性和可比性 較高的經濟效益與社會效益 一定局限性第一節 電磁波譜與電磁輻射6、遙感應用的電磁波波譜段紫外線（較少用）：波長范圍為0.010.38m，太陽光譜中，只有0.30.38m波長的光到達地面，對油污染敏感，但探測高度在2000 m以下。可見光：波長范圍：0.380.76m，人眼對可見光有敏銳的感覺，是遙感技術應用中的重要波段。紅外線：波長范圍為0.761000m，根據性質分為近紅外、中紅外、遠紅外。微波：波長范圍為1 m

3、m1 m，穿透性好，不受云霧的影響。第二節 太陽輻射及大氣對輻射的影響一、太陽輻射二、大氣的層次與成分三、大氣吸收四、大氣散射五、大氣窗口及透射分析太陽輻射背景值分析大氣作用第二節 太陽輻射及大氣對輻射的影響三、大氣的吸收 太陽輻射穿過大氣層時，大氣分子對太陽輻射有選擇性地吸收，引起某些波段太陽輻射強度的衰減。 電子躍遷電子分層分布、各層電子激發或電離，其能量有變化；產生紫外和可見光的輻射和吸收。 原子振動原子偏離原來平衡位置的微小位移；產生近紅外輻射和吸收。 分子轉動原子通過化學鍵連接組成分子，改變鍵角、伸長、收縮旋轉等不同方向的運動，均輻射或吸收不同的能量。產生微波和遠紅外的輻射和吸收。

4、大氣中有三種氣體對太陽輻射能的吸收最有效，分別為臭氧（O3）、二氧化碳（ CO2 ）和水汽（ H2O ）。第二節 太陽輻射及大氣對輻射的影響四、大氣散射散射：電磁波與物質相互作用后電磁波偏離原來的傳散射：電磁波與物質相互作用后電磁波偏離原來的傳播方向，并向各方向散開的現象。與吸收作用不同，播方向，并向各方向散開的現象。與吸收作用不同，只改變傳播方向，不能轉變為內能。只改變傳播方向，不能轉變為內能。對遙感圖像來說，降低了傳感器接收數據的質量，造對遙感圖像來說，降低了傳感器接收數據的質量，造成圖像模糊不清。成圖像模糊不清。大氣發生的散射主要有三種：大氣發生的散射主要有三種： 瑞利散射：瑞利散射：d

5、 d 第二節 太陽輻射及大氣對輻射的影響散射類型粒徑要求引發物質影響波段散射強度與波長關系散射方向發生高度對遙感數據的影響瑞利散射d d 云、霧、水滴同等散射可見光。與波長無關第二節 太陽輻射及大氣對輻射的影響 折射現象： 電磁波穿過大氣層時出現傳播方向的改變，大氣密度越大折射率越大。 反射現象： 電磁波傳播過程中，通過兩種介質的交界面時會出現反射現象。反射現象主要發生在云頂。第二節 太陽輻射及大氣對輻射的影響大氣窗口大氣窗口波段波段透射率透射率/%/%應用舉例應用舉例紫外可見光紫外可見光近紅外近紅外0.30.31.3 m1.3 m9090TM1-4TM1-4、SPOTSPOT的的HRVHRV

6、近紅外近紅外1.51.51.8 m1.8 m8080TM5TM5近近- -中紅外中紅外2.02.03.5 m3.5 m8080TM7TM7中紅外中紅外3.53.55.5 m5.5 mNOAANOAA的的AVHRRAVHRR遠紅外遠紅外8 814 m14 m60607070TM6TM6微波微波0.80.82.5cm2.5cm100100RadarsatRadarsat第三節 地球的輻射與地物波譜波段名稱波段名稱紫外、可見紫外、可見光與近紅外光與近紅外中紅外中紅外遠紅外遠紅外波長波長0.30.32.5 2.5 mm2.5 2.5 6m6m6m6m輻射特性輻射特性地表反射太地表反射太陽輻射為主陽輻射

7、為主地表反射地表反射太陽輻射太陽輻射和自身的和自身的熱輻射熱輻射地表物體自地表物體自身熱輻射為身熱輻射為主主第三節 地球的輻射與地物波譜以可見光譜為例：雪在藍光0.49m處有峰值，藍、綠、紅譜段反射率均較高；藍白小麥在綠光0.54m附近有個峰值；綠色沙漠在橙光0.6m附近有個峰值；淺黃濕地反射較弱呈暗灰色。第三節 地球的輻射與地物波譜可見光譜段內，植物的光譜特性主要受葉的各種色素的支配。葉綠素在0.45m、0.67m處有兩個吸收谷。在兩個吸收谷之間（0.54m）處，吸收相對減少，形成綠色反射峰（10%-20%）。在近紅外譜段內，植物的光譜特征取決于葉片內部的細胞結構。0.74-1.3m的高反射

8、帶。短波紅外譜段內（1.3m以外），植物的光譜特性受葉子總含水量的控制。受到以1.4m、1.9m、2.7m為中心的水吸收帶的控制。第三節 地球的輻射與地物波譜可見光波段，由于葉子色素的變化，反射率變化明顯，差異顯著。近紅外波段，葉片的細胞結構變化不大，所以反射率差異小。第三節 地球的輻射與地物波譜純凈水體的反射主要在可見光中的藍綠波段，可見光其他波段反射很低，在近紅外和中紅外波段純凈的自然水體的反射率很低，幾乎趨近于零。水中含有泥沙時，由于泥沙散射，可見光波段反射率會增加，峰值出現在黃紅區。第三節 地球的輻射與地物波譜 當葉綠素濃度增加時，可見光的藍光部分的光譜反射率明顯下降，但綠光部分的反射

9、率則上升。第三節 地球的輻射與地物波譜第三節 地球的輻射與地物波譜 紅樹林（紅樹林（Mangrove）指生長在熱帶、亞熱）指生長在熱帶、亞熱帶低能海岸潮間帶上部，受周期性潮水浸帶低能海岸潮間帶上部，受周期性潮水浸淹，以紅樹植物為主體的常綠灌木或喬木淹，以紅樹植物為主體的常綠灌木或喬木組成的潮灘濕地木本生物群落。組成的物組成的潮灘濕地木本生物群落。組成的物種包括草本、藤本紅樹。它生長于陸地與種包括草本、藤本紅樹。它生長于陸地與海洋交界帶的灘涂淺灘，是陸地向海洋過海洋交界帶的灘涂淺灘，是陸地向海洋過度的特殊生態系。度的特殊生態系。 第二節 攝影成像 一、遙感器的組成第三節 掃描成像 掃描成像是依靠

10、探測元件和掃描鏡對目標地物以掃描成像是依靠探測元件和掃描鏡對目標地物以瞬時視場為單位進行的逐點、逐行取樣，以得到目標瞬時視場為單位進行的逐點、逐行取樣，以得到目標地物電磁輻射特性的信息，形成一定譜段的圖像。地物電磁輻射特性的信息，形成一定譜段的圖像。傳統攝影成像系統與掃描成像系統對比分析類型類型成像原理成像原理記錄方式記錄方式傳輸方傳輸方式式存儲介存儲介質質缺點缺點優點優點攝影攝影成像成像系統系統透鏡收集透鏡收集電磁波，電磁波，并聚焦到并聚焦到膠片膠片通過感光通過感光乳膠片的乳膠片的光化學反光化學反映記錄數映記錄數據。據。回收膠回收膠片為主片為主感光乳感光乳膠片膠片乳膠片性質不穩定。乳膠片性質

11、不穩定。圖象存儲、圖象存儲、 傳輸和處傳輸和處理都不方便。理都不方便。空間分辨空間分辨率高、視率高、視場角大、場角大、幾何完整幾何完整性好利于性好利于精確測量精確測量分析。分析。掃描掃描成像成像系統系統光電成像，光電成像，收集到的收集到的電磁波能電磁波能量通過探量通過探測器轉變測器轉變成電壓差。成電壓差。將電壓差將電壓差經過模數經過模數變換變為變換變為亮度值存亮度值存儲數據。儲數據。通過輸通過輸出電信出電信號傳輸號傳輸到地面。到地面。磁帶、磁帶、磁盤、磁盤、光盤光盤與攝影成像對比掃描與攝影成像對比掃描成像系統成本高、幾成像系統成本高、幾何完整性差，空間分何完整性差，空間分辨率低。辨率低。可以迅

12、速可以迅速傳送、記傳送、記錄、分析錄、分析和處理電和處理電信號。可信號。可以給出定以給出定量的輻射量的輻射數據。數據。第五節 遙感圖像的特征 一、遙感圖像的空間分辨率 圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍大小，即掃描的瞬時視場，或地面物體能分辨的最小單元。有三種表達方式： 1、像元（pixel）：單個像元所對應的地面面積大小。單位為m或km。像元是掃描影像的基本單元，由亮度值表示。第五節 遙感圖像的特征 2、線對數（line pairs）：對于攝影系統而言，影像的最小單元常通過1mm間隔內包含的線對數確定，單位為線對/mm。 3、瞬時視場：遙感器內單個探測元件的受光角度或觀測視野。瞬時視場越

13、小，最小可分辨率單元越小，空間分辨率越高。第五節 遙感圖像的特征 二、光譜分辨率（波譜分辨率） 指遙感器在接受目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。第五節 遙感圖像的特征 三、輻射分辨率 任何圖像目標的識別，最終依賴于探測目標和特征的亮度差異。有兩個前提。一是地面景物本身必須有充足的對比度，二是遙感儀器必須有能力記錄下這個對比度。 輻射分辨率指傳感器接收波譜信號時，能分辨的最小輻射度差，是傳感器對光譜信號強弱的敏感程度、區分能力。 一般用灰度的分級數來表示，即最亮-最暗灰度值（亮度值）分級的數目。6bits（0-63）,8bits（0-255）等。第五節 遙感圖像的特征 四、時間分辨率 對同一

14、地點進行遙感采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，重訪周期。第一節 遙感圖像目視解譯原理n一、遙感圖像目標地物識別特征n1、目標地物特征:包括色、形、位三類。n色：指目標地物在遙感影像上的顏色，這里包括目標地物的色調、顏色和陰影等；n形：指目標地物在遙感影像上的形狀，這里包括目標地物的形狀、紋理、大小、圖形等。n位：指目標地物在遙感影像上的空間位置，這里包括目標地物分布的空間位置、相關布局等。第二節 遙感圖像目視解譯基礎n一、遙感攝影像片的判讀n1、遙感攝影像片的種類：類型類型可見光黑白可見光黑白全色像片全色像片黑白紅外像黑白紅外像片片彩色像片彩色像片彩色紅外像片彩色紅外像片多波段攝影像多波段攝影

15、像片片感光感光波段波段0.36-0.72微微米米近紅外敏感近紅外敏感藍色、綠藍色、綠色和紅色色和紅色敏感敏感綠色、紅色和近綠色、紅色和近紅外紅外多波段多波段特點特點明暗色調與明暗色調與真實地物近真實地物近似，分辨率似，分辨率高，易判讀高，易判讀明暗色調由明暗色調由地物在近紅地物在近紅外波段反射外波段反射率強弱決定率強弱決定接近于真接近于真實色彩，實色彩，有些地物有些地物易于判讀，易于判讀，有些不易有些不易于于綠色地物賦予藍綠色地物賦予藍色，紅色地物賦色，紅色地物賦予綠色，反射紅予綠色，反射紅外的賦予紅色外的賦予紅色利用多波段多利用多波段多張黑白相片的張黑白相片的比較來識別地比較來識別地物物第二

16、節 遙感圖像目視解譯基礎n3、遙感攝影像片的判讀方法n（1）可見光黑白像片和黑白紅外像片類型類型識別地物的識別地物的主要標志主要標志解譯規律解譯規律可見可見光黑光黑白像白像片片色調和形狀色調和形狀1、可見光范圍內反射率高的地物，在航空像片（正片）上呈、可見光范圍內反射率高的地物，在航空像片（正片）上呈現淡白色調；例如水泥路面呈現灰白色現淡白色調；例如水泥路面呈現灰白色2、反色率低的地物，在像片上呈現暗灰色調。例如湖泊呈現、反色率低的地物，在像片上呈現暗灰色調。例如湖泊呈現深暗色深暗色3、此類像片多為大比例尺，地物形狀特征明顯，形狀與色調、此類像片多為大比例尺，地物形狀特征明顯，形狀與色調等特征

17、綜合使用可提高地物正確識別率。等特征綜合使用可提高地物正確識別率。黑白黑白紅外紅外像片像片色調和形狀色調和形狀1、在近紅外波段反射高的地物，在像片上呈現淡白色調；、在近紅外波段反射高的地物，在像片上呈現淡白色調；2、在近紅外波段反射低的地物，在像片上呈現暗灰色調。、在近紅外波段反射低的地物，在像片上呈現暗灰色調。例如：植被在可見光黑白像片上，茂密植被為暗灰色，在黑白例如：植被在可見光黑白像片上，茂密植被為暗灰色，在黑白紅外像片上為淺灰色；農田含水量的多寡可以通過色調判斷；紅外像片上為淺灰色；農田含水量的多寡可以通過色調判斷；水泥路面和柏油路面也可以通過色調判斷。水泥路面和柏油路面也可以通過色調

18、判斷。第二節 遙感圖像目視解譯基礎n（2）彩色像片與彩色紅外像片解譯類型類型識別地物的識別地物的主要標志主要標志解譯規律解譯規律彩色彩色像片像片顏色顏色基本反映了地物的天然色彩，地物類型間的細微差異可以基本反映了地物的天然色彩，地物類型間的細微差異可以通過色彩的變化表現出來。但受影響多，信息損失量大，通過色彩的變化表現出來。但受影響多，信息損失量大，應用范圍不廣。應用范圍不廣。彩色彩色紅外紅外像片像片顏色顏色1、利用彩色紅外調查森林、農作物遭受病蟲害情況。根據、利用彩色紅外調查森林、農作物遭受病蟲害情況。根據植物光譜曲線特征，植物光譜曲線特征，可知在同一生長季節中可知在同一生長季節中，正常生長

19、的，正常生長的綠色植物在彩色紅外影像上呈紅色。遭受病蟲害的植物顯綠色植物在彩色紅外影像上呈紅色。遭受病蟲害的植物顯現為暗紅色，嚴重的甚至呈現青色。現為暗紅色，嚴重的甚至呈現青色。不同生長季節中，不同生長季節中，枯枯萎植被呈現暗紅色，即將枯死的呈現青色。萎植被呈現暗紅色，即將枯死的呈現青色。2、利用彩色紅外像片識別偽裝。用植物枝葉偽裝的目標地、利用彩色紅外像片識別偽裝。用植物枝葉偽裝的目標地物呈現紫紅色、物呈現紫紅色、披蓋綠色偽裝物的目標地物呈現藍色披蓋綠色偽裝物的目標地物呈現藍色。為為什么？什么？第一節 遙感數字圖像的性質與特點n一、遙感數字圖像n1、遙感數字圖像是以數字形式表示的遙感影像。遙

20、感數字圖像最基本的單位是像素，是成像過程的采樣點，也是計算機圖像處理的最小單元。 入射到傳感器的電磁波電信號絕對亮度值相對亮度值n2、遙感數字圖像的特點便于計算機處理與分析。圖像信息損失低。抽象性強。兩種分類方法的優缺點n非監督分類的優點：不需要預先對所要分類的區域有廣泛的了解和熟悉；人為誤差的機會減少；獨特的、覆蓋量小的類別均能被識別。n非監督分類的缺點：非監督分類產生的光譜集群組并不一定對應于分析者想要的類別。分析者較難對產生的類別進行控制。圖像中各類別的光譜特征會隨時間、地形等變化，不同圖像以及不同時段的圖像之間的光譜集群組無法保持其連續性，從而使其不同圖像之間的對比變得困難。兩種分類方

21、法的優缺點n監督分類的優點：可根據應用目的和區域，有選擇地決定分類類別，避免出現一些不必要的類別；可控制訓練樣本的選擇；可通過檢查訓練樣本來決定訓練樣本是否被精確分類。避免了非監督分類中對光譜集群組的重新歸類。n監督分類的缺點其分類系統的確定、訓練樣本的選擇，均人為主觀因素較強。訓練樣本的選取和評估需花費較多的人力、時間；只能識別訓練樣本中所定義的類別。第二節 水體遙感n二、水體界線的確定n在可見光范圍內，水體的反射率總體較低，并隨著波長的增大逐漸降低，過了0.75微米，水體幾乎完全吸收入射光。n近紅外遙感影像上，清澈水體呈黑色，可以選擇該波段來確定水體界線。第二節 水體遙感n三、水體懸浮物質的確定泥沙的確定n1、渾濁水體反射波普曲線整體高于清水，隨著懸浮泥沙濃度增加，差別加大。n2、波譜反射峰值向長波方向移動，且反射率接近于零的波長也向右移動。n3、隨著懸浮泥沙濃度的加大，可見光對水體的透射能力減弱，反射能力增加。n4、波長較短的可見光，如藍光和綠光對水體穿透能力較強，可反映出水面下一定深度的泥沙分布狀況。第二節 水體遙感n三、水體懸浮物質的確定葉綠素的確定n當水體葉綠素濃度增加，藍光波段的反射率下降，綠光波段的反射率增高。n水面葉綠素和浮游生物濃度高時，近紅外波段仍存在一定的反射率，該波段影像中水體不呈黑色，而是呈灰色，甚至是淺灰色。第