1、遙感導論遙感導論面向二十一世紀課程教材 研制研制 尹占娥尹占娥 黃春暉黃春暉 高等教育出版社高等教育出版社 高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社電子教案 航空與航天飛行器運行快、周期短，可獲得多時相數據。例如Landsat 5每天環繞地球14.5圈，覆蓋地球一遍所需時間僅16天，而氣象衛星的周期更短（1天或半天）。 由于探測距離遠，傳感器所獲得的地面影像覆蓋的空間范圍較大。以美國陸地衛星5號（Landsat 5 ）為例，它距離地表的高度是705.3 km，對地球表面的掃描寬度是185 km，一幅TM圖像可以全部覆蓋我國海南島大小的面積。 目前用于遙感的電磁波段有紫外線、可見光、紅外線和

2、微波。 遙感探測可以在短時間內對同一地區進行重復探測，遙感探測可以在短時間內對同一地區進行重復探測，監測地球上許多事物的動態變化。一般地球資源衛星監測地球上許多事物的動態變化。一般地球資源衛星89天可重復一次，氣象衛星每天兩次，而傳統的地面調查天可重復一次，氣象衛星每天兩次，而傳統的地面調查需要花費大量的人力和物力，且周期很長。因此，遙感需要花費大量的人力和物力，且周期很長。因此，遙感方法具有很好的時效性。遙感在天氣預報、火災和水災方法具有很好的時效性。遙感在天氣預報、火災和水災監測以及軍事行動等領域的應用，反映了遙感方法的時監測以及軍事行動等領域的應用，反映了遙感方法的時效性優勢效性優勢。

3、如一幅如一幅Landsat圖像，覆蓋面積圖像，覆蓋面積185 km185 km， 在在56 min內可完成掃描，實現對地的大面積同步觀測。內可完成掃描，實現對地的大面積同步觀測。所取得的數據可進行大面積資源和環境調查，并且不所取得的數據可進行大面積資源和環境調查，并且不受地形阻隔等限制。受地形阻隔等限制。 遙感獲得的地物電磁波特性數據綜合地反映了地遙感獲得的地物電磁波特性數據綜合地反映了地球上許多自然、人文信息，客觀地記錄了地面的實際球上許多自然、人文信息，客觀地記錄了地面的實際狀況，數據綜合性很強。狀況，數據綜合性很強。 同時，不同的衛星傳感器獲得的同一地區的數據同時，不同的衛星傳感器獲得的

4、同一地區的數據以及同一傳感器在不同時間獲得的同一地區的數據，以及同一傳感器在不同時間獲得的同一地區的數據，均具有可比性。均具有可比性。 從投入的費用與所獲取的效益看，遙感與傳統的從投入的費用與所獲取的效益看，遙感與傳統的方法相比，可以大大地節省人力、物力、財力和時間，方法相比，可以大大地節省人力、物力、財力和時間，具有很高的經濟效益和社會效益。如具有很高的經濟效益和社會效益。如Landsat衛星的投衛星的投入與效益比估計為入與效益比估計為1:80 。 n信息的提取方法不能滿足遙感快速發展的要求。n數據的挖掘技術不完善，使得大量的遙感數據無法有效利用。接收預處理用戶應用處理分析結果、圖表輸出本圖

5、為本圖為TM圖像；圖像；黃河入海口，反映泥沙堆積；黃河入海口，反映泥沙堆積；拍攝時間為拍攝時間為1990年。年。本圖為本圖為TM圖像；圖像；黃河入海口，反映泥沙堆積；黃河入海口，反映泥沙堆積；拍攝時間為拍攝時間為1990年。年。 本章主要介紹遙感的物理基礎，包括地物的電磁波特性、太陽輻射、大氣對太陽輻射的影響、大氣窗口的概念、地物反射太陽光譜的特性、地物的熱輻射、地物與微波的作用機理。n太陽輻射到達地表后，一部分反射，一部分吸收，一部太陽輻射到達地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即分透射，即： 到達地面的太陽輻射能量反射能量吸收能量透到達地面的太陽輻射能量反射能量吸收能量透射能量射能

6、量n地表反射的太陽輻射成為遙感記錄的主要輻射能量。地表反射的太陽輻射成為遙感記錄的主要輻射能量。n一般而言，絕大多數物體對可見光都不具備透射能力，一般而言，絕大多數物體對可見光都不具備透射能力，而有些物體如水，對一定波長的電磁波則透射能力較強，而有些物體如水，對一定波長的電磁波則透射能力較強，特別是特別是0. 450. 56m的藍綠光波段。一般水體的透射深度的藍綠光波段。一般水體的透射深度可達可達1020 m，清澈水體可達清澈水體可達100 m的深度。的深度。n地表吸收太陽輻射后具有約地表吸收太陽輻射后具有約300 K的溫度，從而形成自身的溫度，從而形成自身的熱輻射，其峰值波長為的熱輻射，其峰

7、值波長為9.66 m，主要集中在長波，主要集中在長波，即即6 6mm以上的熱紅外區段。以上的熱紅外區段。地物在不同波段的反射率是不同的。地物在不同波段的反射率是不同的。反射率是可以測定的。反射率是可以測定的。反射率也與地物的表面顏色、粗糙度和濕度等有關。反射率也與地物的表面顏色、粗糙度和濕度等有關。地物的反射光譜曲線：反射率隨波長變化的曲線。地物的反射光譜曲線：反射率隨波長變化的曲線。 不論入射方向如何，其反射出來的能量在各個方向是不論入射方向如何，其反射出來的能量在各個方向是一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各個方向反射的一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各個方向反射的能量大小不同。能量

8、大小不同。 微波傳感器的波長分辨率比較低，是由于其波長較長，衍射現象顯著的緣故。同時，觀察精度和取樣速度往往不能協調。 這一特性可以用來探測隱藏在林下的地形、地質構造、軍事這一特性可以用來探測隱藏在林下的地形、地質構造、軍事目標以及埋藏在地下的工程、礦藏、地下水等。目標以及埋藏在地下的工程、礦藏、地下水等。 電磁波通過介質時，部分被吸收，強度要衰減。故將電磁波電磁波通過介質時，部分被吸收，強度要衰減。故將電磁波振幅減少振幅減少1/1/e e倍（倍（37%37%）的穿透深度定義為趨膚深度）的穿透深度定義為趨膚深度H H: : H H=(5.3=(5.31010-3-31/21/2)/)/式中：式

9、中：為地物的介電常數；為地物的介電常數；為地物的導電率。為地物的導電率。 微波對于海水特別敏感，其波長很適合于海微波對于海水特別敏感，其波長很適合于海面動態情況（海面風、海浪等）的觀測。面動態情況（海面風、海浪等）的觀測。continued波長(nm)大氣上界太陽輻照度海平面太陽輻照度太陽光譜輻照度O2吸收帶吸收帶0.2m，0.155 m最強最強O3吸收帶吸收帶0.20.36 m，0.6 mH2O吸收帶吸收帶0.50.9 m , 0.952.85 m，6.25 mCO2吸收帶吸收帶1.352.85 m, 2.7 m,4.3 m,14.5 m塵埃塵埃吸收量很小吸收量很小概念：概念：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 1.3 mm9090TM1-4TM1-4、SPOTSPOT的的HRVHRV近紅外近紅外1.51.51.8 1.8 mm8080TM5TM5近近-