《遥感原理与应用》复习内容
第一章 电磁波及遥感物理基础
§1.1 概述
遥感的概念
考察形式：写出遥感的概念
遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。
电磁波与电磁波谱
考察形式：能够写出按照波长从低到高的波段名称，并写出可见光的波长范围
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称为电磁波。
  按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列制成的图表，称为电磁波谱图。
电磁波谱区段的界限是渐变的，一般按产生电磁波的方法或测量电磁波的方法来划分。
电磁波谱表
波段
波长
长波
中波和短波
超短波
大于3000m
10 ~ 3000m
1 ~ 10m
微波
1mm ~ 1m
红外波段
超远红外
远红外
中红外
近红外
0.76
~
1000μm
15 ~ 1000μm
6 ~ 15μm
3 ~ 6μm
0.76 ~ 3μm
可见光
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫

0.38
~直条图和直方图图片
0.76μm
0.62 ~ 0.76μm
0.59 ~ 0.62μm
0.56 ~ 0.59μm
0.50 ~ 0.56μm
0.47 ~ 0.50μm
0.43 ~ 0.47μm
0.38 ~ 0.43μm
紫外线
10-3 ~ 3.8×10-1μm
X射线
10-6 ~ 10-3μm
γ射线
小于10-6μm
§1.2 物体的发射辐射
黑体辐射
考察方式：简述普朗克常数、斯忒藩－玻耳兹曼公式、维恩位移定律的物理意义
    1860年，基尔霍夫得出了好的吸收体也是好的辐射体这一定律。它说明了凡是吸收热辐射能力强的物体，它们的热发射能力也强；凡是吸收热辐射能力弱的物体，它们的热发射能力也就弱。
    如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。一个不透明的物体对入射到它上面的电磁波只有吸收和反射作用，且此物体的光谱吸收率α(λ,T)与光谱反射率ρ（λ，T）之和恒等于1，实际上对于一般物体而言，上述系数都与波长和温度有关，但绝对黑体的吸收率α(λ,T)≡1,反射率ρ（λ,T）≡0；与之相反的绝对白体则能反射所有的入射光，即：反射率ρ（λ,T）≡1，吸收率α(λ,T)≡0，与温度和波长无关。
1900年普朗克用量子理论概念推导黑体辐射通量密度Wλ和其温度的关系以及按波长λ分布的辐射定律：
式中：——分谱辐射通量密度，单位（）；
λ——波长，单位μm；h——普朗克常数=6.6256 10-34J·s；
c ——光速3 108 m/s；k——玻耳兹曼常数=1.38 10-23 J / K；
T——绝对温度K。
式中：＿＿＿第一辐射常量，其值为3.7418；
＿＿＿第二辐射常量，其值为1.4388。
图中可直观地看出黑体辐射的三个特性：
    （1）与曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W是随温度T的增加而迅速增加。总辐射通量密度W可在从零到无穷大的波长范围内对普朗克公式进行积分得到，即：
其中称为斯忒藩－玻尔兹曼常量。
从上式可以看出：绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比，称为斯忒藩－玻耳兹曼公式。对于一般物体来讲，传感器检测到它的辐射能后就可以用此公
式概略推算出物体的总辐射能量或绝对温度（T）。热红外遥感就是利用这一原理探测和识别目标物的。
（2）分谱辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动。可微分普朗克公式，并求极值：
称为维恩位移定律。它表明：黑体的绝对温度增高时，它的最大辐射本领向短波方向位移。若知道了某物体温度，就可以推算出它所辐射的波段。在遥感技术上，常用这种方法选择遥感器和确定对目标物进行热红外遥感的最佳波段。
（3）每根曲线彼此不相交，故温度T越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。
1.2.2 太阳辐射
考察方式：写出太阳常数的概念
    地球上的能源主要来源于太阳，太阳是被动遥感最主要的辐射源。传感器从空中或空间接收地物反射的电磁波，主要是来自太阳辐射的一种转换形式。
    太阳常数：指不受大气影响，在距离太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射的方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量。
1.2.3 大气对辐射的影响
大气窗口
考察方式：简述大气窗口的概念以及常用的大气窗口有哪些？
太阳辐射在到达地面之前穿过大气层，大气折射只是改变太阳辐射的方向，并不改变辐射的强度。但是大气反射、吸收和散射的共同影响却衰减了辐射强度，剩余部分才为透射部分。不同电磁波段通过大气后衰减的程度是不一样的，因而遥感所能够使用的电磁波是有限的。有些大气中电磁波透过率很小，甚至完全无法透过电磁波。这些区域就难于或不能被遥感所
使用，称为“大气屏障”；反之，有些波段的电磁辐射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”。简单来说，大气窗口表示了电磁波在大气传输过程中吸收和散射很小，透射率很高的波段。
常用大气窗口：
✧ 0.30-1.3μm。主要是反映地物对太阳光的反射。通常采用摄影或扫描的方式在白天感测、收集目标信息成像。
✧ 1.5-3.5μm大气窗口白天夜间都可应用，是以扫描的成像方式感测、收集目标信息，主要应用于地质遥感。
✧ 3.5~5.5μm大气窗口，包含地物反射及发射光谱，用来探测高温目标。
✧ 8-14μm热红外窗口，属于地物的发射波谱，是常温下地物热辐射能量最集中的波段，所探测的信息主要反映地物的发射率及温度。
✧ 1.0cm-1m微波窗口，分为毫米波、厘米波、分米波。遥感中常采用被动式遥感（微波辐
射测量）和主动式遥感，前者主要测量地物热辐射，后者是用雷达发射一系列脉冲，然后记录分析地物的回波信号。
✧ 第三章 遥感传感器及其成像原理
  遥感传感器是获取遥感数据的关键设备，由于设计和获取数据的特点不同，传感器的种类也就繁多，就其基本结构原理来看，目前遥感中使用的传感器大体上可分为如下一些类型：
(1) 摄影类型的传感器；
(2) 扫描成像类型的传感器；
(3) 雷达成像类型的传感器；
(4) 非图像类型的传感器。
  无论哪种类型遥感传感器，它们都由如图所示的基本部分组成：
(1) 收集器：收集地物辐射来的能量。
(2) 探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。
(3) 处理器：对收集的信号进行处理。
(4) 输出器：输出获取的数据。
考察方式：传感器主要构造？
§3.1扫描成像类传感器
扫描成像类型的传感器是逐点逐行地以时序方式获取二维图像，有两种主要的形式，一是对物面扫描的成像仪，它的特点是对地面直接扫描成像，这类仪器如红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等；二是瞬间在像面上先形成一条线图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像，这类仪器有线阵列CCD推扫式成像仪，电视摄像机等。
3.1.1 对物面扫描的成像仪
一、红外扫描仪
二、MSS多光谱扫描仪
三、TM专题制图仪
四、ETM+增强型专题制图仪
考察方式：简要列出对物面扫描的成像仪的类型
第四章 遥感图像数字处理的基础知识
1、地理坐标系和投影坐标系的概念？
地理坐标系：是球面坐标系，以经纬度为存储单位；包括地球椭球面和大地基准面
投影坐标系：将地球椭球面上的地理坐标系转化为平面坐标系。用某种投影条件将投影圆面上的地理坐标点一一投影到平面坐标系内
2、光学图像与数字图像的转换？
答：（1）光学图像转换为数字图像：光学图像转变成数字图像就是把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数。图像函数f（x，y）不仅在空间坐标上并且在幅度（光密度）上都要离散化，其离散后的每个像元的值用数字表示，整个过程叫做图像数字化。
（2）数字图像转换为光学图像：数字图像转换为光学图像一般有量化总方式。一种是通过显示终端设备显示出来。这些设备包括显示器、电子束或激光束成像记录仪等，这些设备输出光学图像的基本原理是通过数模转换设备将数字信号以模拟方式表现，入显示器就是将数字信号以蓝、绿、红三不同强度通过电子束搭载荧光屏上表现出来，。电子束或激光束成像记录仪工作原理与显示器基本相似，另一种是通过照相或打印的方式输出，入早期的遥感图像处理设备中包含的屏幕照相设备和目前的彩喷墨打印机。
3、遥感图像存储格式有那些？
答：（1）BSQ格式：所谓BSQ格式即按波段记录数据文件，陆地卫星4，5号CCT格式就是BSQ格式。这种格式的CCT磁带中，每一个文件记载的是某一个波段的图像数据。其第一个波段数据文件之前都有一个图像属性文件，后面又有一个尾部文件。

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