《遥感原理与应用》孙家抦版知识点总结（含简答题）——第一章
《遥感原理与应用》孙家抦版知识点总结
第一章 电磁波及遥感物理基础
第二章 遥感平台及运行特点
第三章 遥感传感器及其成像原理
第四章 遥感图像数字处理的基础知识
第五章 遥感图像的几何处理
第六章 遥感图像辐射处理
第七章 遥感图像判读
第八章 遥感图像自动识别分类
第一章 电磁波及遥感物理基础
1. 遥感
遥感即遥远感知，是在不与探测目标相接触的情况下，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
2. 电磁波的波动性
- 干涉
两列以上频率相同、震动方向相同、相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅的矢量和，出现某些区域震动加强、某些区域减弱或完全抵消的现场。
应用：干涉雷达指采用干涉测量技术的合成孔径雷达。 - 衍射
光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。
应用：设计传感器和提高遥感图像几何分辨率 - 偏振（极化）
雷达遥感系统常用四种极化方式——HH、VV、HV、VH。
水平极化（H）：电场方向平行于电磁波投射的平面
垂直极化（V）：垂直于水平极化的方向
HH、VV：同向极化 HV、VH：交叉极化
应用：合成孔径雷达的四种极化方式(VV、HH：同向极化；VH、HV：交叉极化)
3. 电磁波谱
把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱。
- 紫外线（UV）：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面油污染；
- 可见光：0.4-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段，是遥感最常用的波段；
- 红外线（IR）：0.76-1000μm，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；
- 近红外：0.76-3.0μm
- 中红外：3.0-6.0μm
- 远红外：6.0-15.0μm
- 超远红外：15-1000μm
- 微波：1mm-1m。全天候遥感;有主动与被动之分;具有穿透能力。
4. 绝对黑体
对于任何波长的电磁辐射全部吸收的黑体。
5. 黑体辐射三特性
- 辐射通量密度随温度的增高而迅速增加
- 随着温度的增加，辐射通量的峰值对应的波长向短波方向移动
- 每条曲线互不相交，故温度升高，所有波长上的辐射通量均增大
6. 大气对辐射的影响
- 吸收（主要发生在紫外、红外和微波区)
吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，最后造成遥感影像暗淡。
大气成分的主要吸收带：
- 散射（主要发生在可见光波段）
大气散射不同于吸收作用，只改变传播方向，不能转化为内能；干扰了传感器的吸收，降低了遥感数据的质量，是影像模糊，影响判读。大气散射主要集中在太阳辐射能量最强的可见光区。
因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。详见11.大气散射 - 反射
通过大气时，气体、尘埃反射作用很小，反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量和云雾，而且各个波段均受到不同程度的影响，严重地削弱了电磁波强度。因此，如果不是专门研究云层，尽量选择无云的天气接收遥感信号，则不用考虑大气的反射。
7. 反射辐射
- 地物的反射率：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。
- 影响地物反射率的3个因素：入射电磁波的波长，入射角的大小，地表颜色与粗糙程度。
- 影响地物光谱反射率变化的因素：太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。
8. 地物反射类型
镜面反射、 漫反射、方向反射
9. 地物反射光谱
反射光谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即称为该物体的反射波谱曲线。
水体反射光谱曲线
植被反射光谱曲线
10. 大气窗口
电磁波通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常称为“大气窗口”。
0.3-1.5μm：大气窗口
{
0.3-0.4μm：近紫外窗口，透过率70%
0.4-0.7μm：可见光窗口，透过率95%
0.7-1.1μm：近红外窗口，透过率80%
}
1.3-2.5μm：近红外波段，透过率60%-95%
3.5-4.0μm：中红外波段，透过率60%-70%
8.0-1 4μm：热红外波段，透过率80%左右
1mm-1m：微波窗口
{
1.0-1.8mm：透过率35%-40%
2.0-5.0mm：透过率50%-70%
8.0-1000mm：透过率100%
}
大气窗口的产生原因：太阳辐射到达地面要穿过大气层，大气辐射、反射共同影响衰减强度，剩余部分才为透射部分，不同电磁波衰减程度不一样，透过率高的对遥感有利。
11. 大气散射
- 瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时发生的散射。
主要由大气分子对可见光的散射引起的，所以也叫分子散射。当波长大于1微米时，瑞利散射可不予考虑，故红外线和微波可以不考虑瑞利散射的影响。但在可见光中由于波长愈短，瑞利散射的影响愈大，如晴空呈蓝色，由于大气中的气体分子把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。 - 米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。
主要由大气中的气溶胶所引起的。由于大气中的云、雾等悬浮粒子的大小与0. 76 ~15微米的红外线的波长相近，因此云、雾对红外线的米氏散射有影响。
瑞利散射和米氏散射都属于选择性散射。即波长越短，散射越强烈。 - 非选择性散射（均匀散射）：当微粒的直径比辐射波长大得多时发生的散射。
散射强度与波长无关，因此大气中的水滴、雾、烟尘等气溶胶对太阳辐射常常出现这种散射。常见的云或雾均由大水滴组成，对各种波长的可见光散射均相同，呈白色。这种散射将使传感器接收到的数据受到严重影响。
简答题
1. 传感器从大气层外探测地面物体时，接收到哪些电磁波能量？
- 目标反射其表面的辐射照度
- 目标自身辐射
- 在遥感观察器观测方向上的大气热辐射。
2. 植物为什么是绿色？
植物对绿光的吸收率较低反射率较高，故植物呈现绿色
3. 天空为什么是蓝色？
可见光在天空中发生瑞利散射，散射强度与波长的四次方成反比，蓝光波长较小从而散射强度较大，故天空为蓝色。
4. 微波为什么具有穿云透雾的能力？
微波在云层中发生瑞利散射，散射强度与波长的四次方成反比，微波波长较大从而散射强度很低，具有穿云透雾的能力。
5. 植物真彩色为什么是绿色，假彩色为什么是红色？
假彩色合成：绿波段赋给蓝，红波段赋给绿，近红波段赋给红。
入射到叶子上的太阳辐射透过上表面皮，蓝、红光辐射能被叶绿素吸收进行光合作用；绿光也吸收了一大部分，但仍反射一部分，所以叶子呈现绿色；
植物的辐射量差异在近红外波段最敏感。如果将近红外数据赋给红色波段，那植被就会是红色的；
而水体吸收红外线，在近红外波段的辐射量最低，所以会看到水体是黑色
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