第二讲第二讲(24276KB).ppt

* * * * 所谓遥感，通常指的是通过某种传感器装置，在不与研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。 遥感是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术。其概念出现于1962年，但其迅速发展与广泛应用则是在1972年美国第一颗地球资源技术卫星（Landsat-1）发射并获取大量卫星图像之后。 人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式――电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。 遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。 自然界中一切物体在发射电磁波的同时，也被其它物体发射电磁波所辐射。自然辐射源主要包括太阳辐射和地物的热辐射。太阳辐射是可见光及近红外遥感的主要辐射源，地球是远红外遥感的主要辐射源。太阳辐射是地球上生物、大气运动的能源，也是被动式遥感系统中重要的自然辐射源。由于太阳辐射的大部分能量集中在0.4—0.76μm之间的可见光波段，所以太阳辐射一般称为短波辐射。 目前卫星上广泛使用的是可见光波——红外光波——微波（即0.3微米——15米波长的所有能通过大气窗口的光波）谱段上的各种波长的电磁波。 由于这种透过率的限制，并不是每个电磁辐射波段都可以用于遥感目的。遥感器在紫外、可见光和反射红外波段所接受到的辐射主要是太阳辐射的反射，因而只能白天工作；在热红外波段所接受到的辐射则主要是地物自身的辐射，白天和晚上均能工作；中红外波段则比较复杂，在这个波段白天太阳辐射的反射能量与地物自身的辐射能量二者混杂，使其利用解释比较复杂，但夜晚则只有地物自身辐射的能量；至于微波，可以全天候工作，分主动式和被动式微波遥感，主动式微波遥感就是雷达，系统自身向目标发射微波束；被动式则与热红外遥感一样，靠的是地物自身辐射的微波频段的能量，但是这种能量与热红外波段相比，非常微弱，只有高灵敏度的电子仪器设备才能感知。 * 在遥感图像上色调的差异是判读遥感图像的重要标志。 地物的反射率随入射波长变化的规律，叫做地物反射光谱。按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线（横坐标为波长值，纵坐标为反射率）称为地物反射光谱曲线。不同地物由于物质组成和结构不同具有不同的反射光谱特性。因而可以根据遥感传感器所接收到的电磁波光谱特征的差异来识别不同的地物，这就是遥感的基本出发点。图2-5绘出了四种地物反射光谱曲线。 雪? 雪的反射光谱和太阳光谱很相似，在0.4—0.6μm波段有一个很强的反射峰，反射率几乎接近100%，因而看上去是白色，随着波长的增加，反射率逐渐降低，进入近红外波段吸收逐渐增强，而变成了吸收体。雪的这种反射特性在这些地物中是独一无二的。 沙漠? 在橙光波段0.6μm附近有一个强反射峰，因而呈现出橙黄色，在波长达到0.8μm以上的长波范围，其反射率比雪还强。 湿地? 潮湿地在整个波长范围内的反射率均较低，当含水量增加时，其反射率就会下降，尤其在水的各个吸收带处，反射率下降更为明显。因而，在黑白像片上，其色调常呈深暗色调。 小麦? 其反射光谱曲线主要反映了小麦叶子的反射率，在蓝光波段（中心波长为0.45μm）和红光波段（中心波段为0.65μm）上有两个吸收带，其反射率较低，在两个吸收带之间，即在0.55μm附近有一个反射峰，这个反射峰的位置正好处于可见光的绿光波段，故而叶子的天然色调呈现绿色。大约在0.7μm附近，由于绿色叶子很少吸收该波段的辐射能，其反射率骤然上升，至1.1μm近红外波段范围内反射率达到高峰。小麦反射率的这一特性主要受到叶子内部构造的控制。这种反射光谱曲线是含有叶绿素植物的共同特点（即叶绿素陡坡反射特征）。 根据上述可知，不同地物在不同波段反射率存在着差异。如从图2-5中，反映出雪、沙漠、小麦和湿地在不同波段反射率。因此，在不同波段的遥感图像上即呈现出不同的色调。这就是判读识别各种地物的基础和依据。 设计遥感传感器探测波段的波长范围，是通过分析比较地物光谱数据而选择设置的，如美国陆地卫星多光谱扫描仪（Multi-Spectral Scanner，简称MSS）最初所选择的四个波段分别为：MSS1：（0.5—0.6μm），MSS2：（0.6—0.7μm），MSS3：（0.7—0.8μm），MSS4：（0.8—1.1μm），主要针对植被、土壤、水体以及含氧化铁岩矿石分类的识别需要而设置的。 * * * * 计算机对地理实体的显式描述也称栅格数据结构，计算机对地理实体的隐式描述也称矢量数据结构。 * 另外，遥感影象的产品除了遥感图象外，还有遥感数字图象，采用的是栅格结构的方式，它主要是把空间地物在某一波段电磁辐射反射强度用数字来记录，是一个二维