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《遥感概论》课程笔记

第一章：绪论

1.1遥感及其技术系统

遥感（RemoteSensing）是指不直接接触对象物体，通过分析从远处感知到的电磁波信息来识别和探测地表及其上方环境的技术。遥感技术系统是由多个组成部分构成的复杂体系，主要包括以下几部分：

-传感器（Sensor）：用于探测和记录目标物体发射或反射的电磁波的设备。

-遥感平台（RemoteSensingPlatform）：携带传感器的载体，如卫星、飞机、无人机等。

-数据传输系统（DataTransmissionSystem）：将传感器收集的数据传回地面的设备。

-数据处理与分析系统（DataProcessingandAnalysisSystem）：对遥感数据进行处理、分析和解释的软件和硬件。

1.2遥感门类及技术特点

遥感技术根据不同的分类标准可以分为以下几类：

-按照电磁波波长：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。

-按照传感器工作方式：主动遥感（如激光雷达）和被动遥感（如摄影相机）。

-按照平台类型：卫星遥感、航空遥感、地面遥感等。

遥感技术的主要特点包括：

-大范围覆盖：遥感技术可以覆盖广阔的地表区域，对于大规模的地理现象监测具有优势。

-高效快速：遥感平台可以快速穿越监测区域，获取数据的时间周期短。

-多维信息：遥感可以提供关于地表及其上方环境的多种信息，如形状、纹理、温度等。

-非侵入性：遥感技术不需要直接接触目标物体，因此对环境的影响较小。

1.3遥感行业应用概况

遥感技术在多个行业中有着广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：

-农业领域：通过遥感技术监测作物生长状况、评估产量、监测病虫害、进行土地资源调查等。

-环境保护：监测森林覆盖变化、湿地保护、沙漠化趋势、大气污染等环境问题。

-灾害管理：利用遥感技术进行地震、洪水、飓风、火灾等自然灾害的预警、监测和评估。

-城市规划：通过遥感图像分析城市扩张、交通布局、土地利用效率等，为城市规划提供依据。

-地质勘探：探测地下矿产资源、评估地质结构、预防地质灾害等。

-水资源管理：监测水体分布、水质状况、洪水预警等。

第二章：电磁波及遥感物理基础

2.1电磁波谱和电磁辐射的度量

电磁波是由电场和磁场相互垂直振荡形成的波动，它们在空间中以光速传播。电磁波谱是按照波长或频率排列的电磁波的全体，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。

-波长（Wavelength）：波波在一个周期内传播的距离，通常用λ表示，单位为米（m）。

-频率（Frequency）：电磁波每秒振动的次数，通常用f表示，单位为赫兹（Hz）。

-波数（Wavenumber）：波长的倒数，通常用σ表示，单位为每米（m^-1）。

电磁辐射的度量单位包括辐射通量（W，瓦特）、辐射强度（W/sr，瓦特每球面度）、辐射照度（W/m^2，瓦特每平方米）和辐射亮度（W/sr/m^2，瓦特每球面度每平方米）。

2.2物体的发射辐射

物体的发射辐射是指其温度决定的。根据普朗克黑体辐射定律，一个理想黑体在不同温度下发射的电磁波谱是不同的。物体的发射辐射特性可以用以下几个重要描述：

-发射率（Emissivity）：物体发射辐射能力与理想黑体发射能力的比值，其值介于0到1之间。

-温度（Temperature）：物体的热状态，影响其发射辐射的波长分布和强度。

-斯恩位移定律（WiensDisplacementLaw）：黑体辐射的峰值波长与温度成反比。

2.3电磁辐射在大气中的传输基础

电磁辐射在大气中传播时，会受到散射、吸收和折射等影响，这些过程决定了遥感数据的质量。

-散射（Scattering）：电磁波与大气分子或颗粒相互作用，改变传播方向的现象。

-吸收（Absorption）：电磁波能量被大气中的气体分子或颗粒吸收的现象。

-反射（Reflection）：电磁波遇到表面后返回的现象。

大气中的主要散射机制包括瑞利散射、米氏散射和法向散射。吸收主要发生在水汽、二氧化碳和臭氧等气体中。

2.4植被反射率波谱特性曲线

植被的反射率波谱特性曲线反映了不同波长的电磁波与植被相互作用的结果。以下是一些关键点：

-在可见光范围内，植被通常在红光波段（约680nm）有较低的反射率，而在近红外波段（约800nm）有较高的反射率，这种现象称为红边效应。

-植被的反射率在蓝光和绿光波段相对较高，这是由于叶绿素吸收红光和蓝光较少。

-在短波红外波段，植被的反射率下降，这是由于水分吸收造成的。

2.5土壤水体反射率波谱特性曲线

土壤和水体的反射率波谱特性曲线也有其独特性：

-土壤的反射率随波长的增加而增加，但在某些特定波段（如水分吸收波段）会出现吸收特征。

-水体的