《遥感导讠 论》 课 程 讲 义
1 《遥 感 导 论》 课 程 讲 义
第一章绪论 、本章从整体上简单介绍了遥感技术的全貌，目的是让同学们对遥感有一个大致的认识。遥一 遥感采用了与传统技术不 本章重点是掌握遥感基本概念与遥感技术系统 第一节遥感基本概念 1.1.1遥感概念 遥感(Remote Sensing)泛指对地表事物的遥远感知。狭义的遥感特指通过遥感器这类对 电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、射司 散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。遥感通常是指通过某种遥感器 从空中或太空获取地表各类地物信息，并对这些信息进行提取、分析，以此来测量与判定地表 日标地物的性质或特性 10免乃其征 一遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、 、海洋和地下矿藏中不同成分 地球表层各类地物都具有两种特征 .1.3特与物 二是物理、化学、生物的属性特征 感技术是20世纪70年代起迅速发展起来的一门综合性探测技术。遥感技术发展速度 经过0多年的发屏 生 宏观性与综合性、经济性的特点 第二节遥感技术系统 1.2.1空间信息获取系统 地球表面地物目标空间信息获取主要由遥感平台、遥感器等协同完成。遥感平台 (Platform for Remote Sensing)是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天 机以及遥感铁塔等。遥感器(R ensor)是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信 息的仪器。目前常用的遥感器包括遥感摄影机、光机扫描仪、推帚式扫描仪、成像光谱仪和成 像雷达。按其特点，遥感器分为摄影、扫描、雷达等几种类型。 1.2.2遥感数据传输与接收 向地面接收站传输的空间 女据中，除了卫星获取的图像数据以外，还包括卫星轨道参数、遥感器等辅助数据。这些数据 通常用数字信号传送。遥感图像的模拟信号变换为数字信号时，经常采用二进制脉冲编码的 (pulse code modulation:脉冲编码调制)。由于传送的数据量非常庞大，需要采用数据 压缩技术。 卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星数据。地面站接收的 要拷 上：然后根据 体上、光、盒式带等是记录保存、分发星数据等最希用的载 到 光 式磁带等其他载 1.2.3遥感图像处理 感图像外理是在计算机系统支持下对谣感图像加工的冬种技术方法的统称。谣感图像处 理依赖于一定的图像处理设备。对于数字图像处理系统来说，它包括计算机硬件和软件系统两 2
2 第一章 绪论 本章从整体上简单介绍了遥感技术的全貌，目的是让同学们对遥感有一个大致的认识。遥 感技术的根本目的在于获取目标地物的信息，为了获取这种信息，遥感采用了与传统技术不同 的手段、角度、媒介，由此产生了与传统观察方法不同的效果和特点，从而遥感技术得到了广 泛的应用。 本章重点是掌握遥感基本概念与遥感技术系统。 第一节 遥感基本概念 1.1.1 遥感概念 遥感 (Remote Sensing) 泛指对地表事物的遥远感知。狭义的遥感特指通过遥感器这类对 电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或 散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。 遥感通常是指通过某种遥感器 从空中或太空获取地表各类地物信息，并对这些信息进行提取、分析，以此来测量与判定地表 目标地物的性质或特性。 1.1.2 观测对象及其特征 遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、海洋和地下矿藏中不同成分。 地球表层各类地物都具有两种特征，一是空间几何特征，一是物理、化学、生物的属性特征。 1.1.3 特点与优势 遥感技术是 20 世纪 70 年代起迅速发展起来的一门综合性探测技术。遥感技术发展速度 之快与应用广度之宽是始料不及的。仅经过短短 30 多年的发展，遥感技术已广泛应用于资源 与环境调查与监测、军事应用、城市规划等多个领域。究其原因，在于遥感具有客观性、时效 性、宏观性与综合性、经济性的特点。 第二节 遥感技术系统 1.2.1 空间信息获取系统 地球表面地物目标空间信息获取主要由遥感平台、遥感器等协同完成。 遥感平台 (Platform for Remote Sensing ) 是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天 飞机以及遥感铁塔等。 遥感器 ( Remote Sensor) 是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信 息的仪器。目前常用的遥感器包括遥感摄影机、光机扫描仪、推帚式扫描仪、成像光谱仪和成 像雷达。按其特点，遥感器分为摄影、扫描、雷达等几种类型。 1.2.2 遥感数据传输与接收 空间数据传输与接收是空间信息获取和空间数据应用中必不可少的中间环节。遥感器接收 到地物目标的电磁波信息，被记录在胶片或数字磁带上。从遥感卫星向地面接收站传输的空间 数据中，除了卫星获取的图像数据以外，还包括卫星轨道参数、遥感器等辅助数据。这些数据 通常用数字信号传送。遥感图像的模拟信号变换为数字信号时，经常采用二进制脉冲编码的 PCM 式（ pulse code modulation: 脉冲编码调制）。由于传送的数据量非常庞大，需要采用数据 压缩技术。 卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星数据。地面站接收的 卫星数据通常被实时记录到 HDDT(high density digital tape ，高密度磁带 ) 上，然后根据 需要拷贝到 CCT(computer compatible tape ，计算机兼容磁带 ) 、光盘、盒式磁带等其他载 体上。 CCT 、光盘、盒式磁带等是记录、保存、分发卫星数据等最常用的载体。 1.2.3 遥感图像处理 遥感图像处理是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的统称。遥感图像处 理依赖于一定的图像处理设备。对于数字图像处理系统来说，它包括计算机硬件和软件系统两
部分。硬件部分包括：计算机（完成图像数据处理任务） 、显示设备 高分辨率真彩色图份 设备、，图像输入 政备 :由数据 图像校正、图 1.2.4遥感信息提取与分析 遥感信息提取是从遥感图像（包括数字遥感图像）等遥感信息中有针对性地提取感兴趣的 专题信息，以便在具体领域应用或辅助用户决策。遥感信息分析指通过一定的方法或模型对遥 感信息进行研究，判定目标物的性质和特征或深入认识目标物的属性和环境之间的内在关系。 第三节谣感主要应用领域 13.1外层空间遥感 利用探空火箭、人造卫星、人造行星和字宙飞船等航天运载工具，对外层空间进行的遥感 探测。在不久的将来外层空间遥感将会取得丰硕的成果。 1.32大气谣感 探测仪器不和大气介质直接接触，在一定距离之外，感知大气的物理状态、化学成分及其 随时空的变化，这样的探测技术与方法称大气遥感。 1.3.3海洋遥感 海洋温感以海洋和海悦带作为研方与监测对象，其内容涉及，到海洋学名个领域如利用湿 感技术监测海洋的环流、 表面温度、风系统、 。卫星海洋遥 成口我为年 学的新兴分支。在未来几年，中国将发射一系列海洋卫星 ”实现对中国及周边海域甚至全球海 洋的遥感动态监测。 1.3.4陆地遥感 陆地遥感是遥感技术应用最早、应用范围最为广阔深入的一个方面。陆地遥感主要为资泥 与环境谣感】 军技术是现代 1.3.5军事遥感 以搜集地面、 海 ，侦察卫星从太空轨道上对目标实施侦察、监视或跟踪 第四节遥感技术发展与展望 14.1遥感技术发展简史 957年 10月4日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地 球和探索字宙奥秘进入了新的纪元：1960年开始，美国发射了Television Infrared Observation Sattellite(TIROS-1)National Oce anic and Atmospheric Administration(NOAA-l)太阳同步气 象卫星，开始利用航天器对地球进行长期观测： 1960年美国人 Evelyn Pruitt提出遥感一词： 1972年ERTS-1发射（后改名为 Landsat-l),装有MSS传感器，分辨率79米，标志着遥感进入新阶段：1982年Landsat-4 发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米：1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和 XS遥感器，分辨率提高到10米：1988年9月7日中国发射的第一颗“风云1号 气象卫星，其主要任务是获取全球的昼夜云图资料及进行空间海洋水色遥感试验：1999年美 国发射IKNOS,空间分辨率提高到1米：1999年10月14日中国成功发射资源卫星1 号：1.42遥感技术发展趋势随着人类对遥感技术的逐渐认识，观测技术的进步和社会需求的 增加，遥感正经历者技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。社会需求 成为遥感技术发展的动力和目标。在21世纪前叶，人类将进入一个多层、立体、多角度、全 方位和全天候对地观测的新时代
3 部分。硬件部分包括：计算机 ( 完成图像数据处理任务 ) 、显示设备 ( 高分辨率真彩色图像 显示）、大容量存贮设备、图像输入输出设备等。软件部分包括：由数据输入、图像校正、图 像变换、滤波和增强、图像融合、图像分类、图像分析以及计算、图像输出等功能模块。 1.2.4 遥感信息提取与分析 遥感信息提取是从遥感图像（包括数字遥感图像）等遥感信息中有针对性地提取感兴趣的 专题信息，以便在具体领域应用或辅助用户决策。遥感信息分析指通过一定的方法或模型对遥 感信息进行研究，判定目标物的性质和特征或深入认识目标物的属性和环境之间的内在关系。 第三节 遥感主要应用领域 1.3.1 外层空间遥感 利用探空火箭、人造卫星、人造行星和宇宙飞船等航天运载工具，对外层空间进行的遥感 探测。在不久的将来外层空间遥感将会取得丰硕的成果。 1.3.2 大气遥感 探测仪器不和大气介质直接接触，在一定距离之外，感知大气的物理状态、化学成分及其 随时空的变化，这样的探测技术与方法称大气遥感。 1.3.3 海洋遥感 海洋遥感以海洋和海岸带作为研究与监测对象，其内容涉及到海洋学多个领域，如利用遥 感技术监测海洋的环流、表面温度、风系统、波浪、生物活动等。卫星海洋遥感已成为海洋科 学的新兴分支。在未来几年，中国将发射一系列海洋卫星，实现对中国及周边海域甚至全球海 洋的遥感动态监测。 1.3.4 陆地遥感 陆地遥感是遥感技术应用最早、应用范围最为广阔深入的一个方面。陆地遥感主要为资源 与环境遥感。 1.3.5 军事遥感 遥感技术是现代战争 “ 制高点 ” 。侦察卫星从太空轨道上对目标实施侦察、监视或跟踪， 以搜集地面、海洋或空中目标军事情报。 第四节 遥感技术发展与展望 1.4.1 遥感技术发展简史 1957 年 10 月 4 日 ，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地 球和探索宇宙奥秘进入了新的纪元； 1960 年开始，美国发射了 Television Infrared Observation Sattellite(TIROS-1) 和 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA-1) 太阳同步气 象卫星，开始利用航天器对地球进行长期观测； 1960 年美国人 Evelyn Pruitt 提出遥感一词； 1972 年 ERTS-1 发射（后改名为 Landsat-1 ），装有 MSS 传感器，分辨率 79 米 ，标志着遥感进入新阶段； 1982 年 Landsat-4 发射，装有 TM 传感器，分辨率提高到 30 米 ； 1986 年法国发射 SPOT-1 ，装有 PAN 和 XS 遥感器，分辨率提高到 10 米 ； 1988 年 9 月 7 日 中国发射的第一颗 “ 风云 1 号 ” 气象卫星，其主要任务是获取全球的昼夜云图资料及进行空间海洋水色遥感试验； 1999 年美 国发射 IKNOS ，空间分辨率提高到 1 米 ； 1999 年 10 月 14 日 中国成功发射资源卫星 1 号； 1.4.2 遥感技术发展趋势 随着人类对遥感技术的逐渐认识，观测技术的进步和社会需求的 增加，遥感正经历着技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。社会需求 成为遥感 技术发展的动力和目标。在 21 世纪前叶，人类将进入一个多层、立体、多角度、全 方位和全天候对地观测的新时代
第二章电磁辐射与地物光谱特征 遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或 本章重点是掌握可见光近红外、热红外和微波遥感机理，以及地物波谱特征。 第一节电磁波与电磁波谱 2.1.1电磁波与电磁波谱 个简单的偶极振子的电路，电流在导线中往复震荡，两端出现正负交替的等 量异种电荷，类似电视台的天线， 辐射能量，同时在电路中不断的补充能量 振电磁 进入空 是电 化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发 电 辐射电 场在空间的直 传播 为电磁辐射 1887年德国物理学家赫兹由两个 空间的直接传播 验证了电码 。装载 台上的逼感器系统，接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射，经过成像仪器，形成逼 感影象。 3·电磁波谱Y射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中 波、长波和超长波等)在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列，构成了电磁波谱。目前 遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波诣区间。可见光区间辐射源于原子、 分子中的外层电子跃迁。红外辐射则产生 于分子的振动和转动能级跃迁。无线电波是由电容、 电感组成的振荡回路产生电磁辐射，通过偶极子天线向空间发射。微波由于振荡频率较高，用 谐振腔及波导管激励与传输，通过微波天线向空间发射。由于它们的波长或频率不同，不同电 磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电 磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。 4·电磁辐射的性质电磁辐射在传播过程中具有波动性和量子性两重特性。 2.1.2电磁辐射的传播 电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这 些变化可能是单一的，也可能是复合的。电磁波可以采用频率、相位、能量、极化等物理参数 来描述。电磁波在传播中遵循波的反射，折射，衍射，干涉，吸收，散射等传播规律。 2.1.3电磁辐射的测量与度量单位 遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中提取的。为了测量从目标地物反 射或辐射的电磁波的能量，这里介绍两种电磁辐射的测量方式和度量单位：1，辐射测量 (radiometry),以伽玛射线到电磁波的整个波段范围为对象的物理辐射量的测定
5 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或 辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理解并掌握地物的电磁波发射、反 射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。 本章重点是掌握可见光近红外、热红外和微波遥感机理，以及地物波谱特征。 第一节 电磁波与电磁波谱 2.1.1 电磁波与电磁波谱 1 ．电磁波 一个简单的偶极振子的电路，电流在导线中往复震荡，两端出现正负交替的等 量异种电荷，类似电视台的天线，不断向外辐射能量，同时在电路中不断的补充能量，以维持 偶极振子 的稳定振荡。当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发 了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。 2 ．电磁辐射 电磁场在空间的直接传播称为电磁辐射。 1887 年德国物理学家赫兹由两个 带电小球的火花放电实验，证实了电磁场在空间的直接传播，验证了电磁辐射的存在。装载在 遥感平台上的遥感器系统，接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射，经过成像仪器，形成遥 感影象。 3 ．电磁波谱 γ 射线、 X 射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中 波、长波和超长波等）在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列，构成了电磁波谱。 目前 遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。可见光区间辐射源于原子、 分子中的外层电子跃迁。红外辐射则产生于分子的振动和转动能级跃迁。无线电波是由电容、 电感组成的振荡回路产生电磁辐射，通过偶极子天线向空间发射。微波由于振荡频率较高，用 谐振腔及波导管激励与传输，通过微波天线向空间发射。由于它们的波长或频率不同，不同电 磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电 磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。 4 ．电磁辐射的性质 电磁辐射在传播过程中具有波动性和量子性两重特性。 2.1.2 电磁辐射的传播 电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这 些变化可能是单一的，也可能是复合的。电磁波可以采用频率、相位、能量、极化等物理参数 来描述。电磁波在传播中遵循波的反射，折射，衍射，干涉，吸收，散射等传播规律。 2.1.3 电磁辐射的测量与度量单位 遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中提取的。为了测量从目标地物反 射或辐射的电磁波的能量，这里介绍两种电磁辐射的测量方式和度量单位： 1 ．辐射测量 （ radiometry ），以伽玛射线到电磁波的整个波段范围为对象的物理辐射量的测定
文宁描述 计互公式 备注 年耳） 瓦特(1) =国/d 运流玉是状长的函数，治短 皮、 w.m4 计女和g韬生来也 5格射得在位立伟/置 角力友出笔五日 铝射度（轻扩罗源隔然才向 14 一个立方用的含义是：用 -Am08 空可 时的发射立会聚确 ·光度测量(photometry),由人眼的视觉特性（标准光度观察）评价的物理辐射量的测 定 物理星 定 计算公式 童单位备注 -器 光诺蓬付请量 由人即的程壳得性幸干价名可们 福(m) 南绿 离开某色光通表有时单位亚积 流明每平米 的■量 (Im/ 投时在拿位面权上的光通量， B,ai 光话德经度 某甲色光漫在某一方阿范图问为 坟德拉 出的可见光辐时3的物理量。 《cd》 第二节大气对电磁辐射的影响 2.1大气的吸收与散射 太阳辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过地球大气照射到地面，经过地面物体反射又返 回，再经过大气到达航空或航天遥感平台，被安装在平台上的传感器接收。这时传感器探测到 的地表辐射强度与太阳辐射到达地球大气上空时的辐射强度相比，己有了很大的变化，这种变 化主要受到大气主要成分影响。大气主要成分可分为二类：气体分子和其它微粒。它们对电磁 辐射具有吸收与散射作用。 】)大气吸收作用太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用， 吸收作用使辐射能量变成分子的内能，引起这些波段的太阳辐射强度衰减。 2)大气散射作用。大气中的粒子与细小微粒如烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶等对大 6
6 2 ．光度测量（ photometry ），由人眼的视觉特性（标准光度观察）评价的物理辐射量的测 定。 第二节 大气对电磁辐射的影响 2.1 大气的吸收与散射 太阳辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过地球大气照射到地面，经过地面物体反射又返 回，再经过大气到达航空或航天遥感平台，被安装在平台上的传感器接收。这时传感器探测到 的地表辐射强度与太阳辐射到达地球大气上空时的辐射强度相比，已有了很大的变化，这种变 化主要受到大气主要成分影响。大气主要成分可分为二类：气体分子和其它微粒。它们对电磁 辐射具有吸收与散射作用。 1 ）大气吸收作用 太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用， 吸收作用使辐射能量变成分子的内能，引起这些波段的太阳辐射强度衰减。 2 ）大气散射作用。大气中的粒子与细小微粒如烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶等对大
气具有散射作用。散射的 作用使在原传播方向上的辐射强度减弱 增加了向其他各个方向 的辐 我 把辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开的物理现象 称为散射 散射现象的实质是电磁波传输中遇到大气微粒产生的一种衍射现象 大气散射有以下三种 情况 1)瑞利散射。当大 气中粒子的直径小于波长1/10或更小时发生的散射。 (2 米氏散射。 当大气中粒了子的直 于波长1/10到与辐射的波长相当时发生 的取 (3 无选择性散射。 大气中粒子的直径 于波长时发生的散射。这种散射的特点是散射强度与波 长无关，任何波长的散射强度相同，因此称为无选择性散射。 2.2大气折射和透月 大气折射现象电磁波穿过大气层时，除了吸收和散射两种影响以外，还会产生传播方向的 改变，产生折射现象。大气的折射率与大气圈层的大气密度直接相关。大气透射现象太阳电 磁辐射经过大气到达地面时，可见光和近红外波段电磁辐射被云层或其它粒子反射的比例约占 30%,散射约占22%，大气吸收约占17%，透过大气到达地面的能量仅占入射总能量的 31%。反射、散射和吸收作用共同哀减了辐射强度，剩余部分即为透过的部分。剩余强度越高， 诱过率越高。对谣感传感器而言，诱过率高的波段，才对谣感有意义。 2.3辐射传输 辐射传输是电磁辐射与不同介质相互作用的复杂过程。湿感器，无论是航空器或航天器所 载，所接收的电磁辐射都包括来自地面的辐射和来自大气的辐射。在可见光与近红外波段，遥 感器观测方向的目标反射辐射经大气散射和吸收之后进入遥感器视场，这一部分经过大气衰减 的能量中含有目标信息。但由于太阳入射辐射中，有一部分能量在未到达地面之前就被大气散 射和吸收了，其中有一部分散射能量进入了遥感器视场，这一部分能量（通常称之为程辐射） 中不含有任何目标信息 另外，由于周用环境的存在，入射到环境表面的辐射被其反射后有 部分经过大气散射后而进入遥感器视场，另一部分又被大气反射到目标表面，再被目标表面反 射和大气诱过讲入谣威器视场。这样，谣感器对地观测获取的信息中，概包括了目标地物信息 也包括了部分大气信息和地物周围环境的信息，这直接影响到遥感图象解译和定量分析。为此 多年来研究者一直对辐射传输过程进行研究】 建立了辐射传输理论 辐射传输理论是描述电磁辐射传播通过介质时与介质发生相互作用（如吸收、散射、发射 等)而伸辐射能按昭 定期律传输的趣律性知识。 规律集中体现在辐射传输 方（表征出 磁辐射在介质中传播过程的方程)上。 电磁辐射在地 气系统中传输的过程受到多种因素 响，因此辐射传输方程的求解非常复杂。为了求得方程解， 船需要时辐射传方得进行简化 第三节地物波谱特红 称为地物波谱 后。 物质 现为 发射电始物谐是电感 的能 是不同的 们都具有4 的变化规律 波谱随波 做地物 特 的过 识别地物的 2.2. 太阳辐射 地物 被动遥感 辐射源主要来自与我们人类最密切相关的两个星球，即太阳和地球。其中太阳 是最主男 阳发出的电磁波辐射 习惯上称为太阳 太阳辐射在 从近 到中红外 这 一波段区间 最集中而且相对 1说最稳定， 太阳强度变化最小。 太阳辐 6150K的黑体福射太阳的电磁辐射主要集中在波长较短的部分，即从紫外、可见光到近红外 段。太阳最大 辐射的对应波长入m阳x日=0.47μm。就遥感而言，被动避感主要利用可见光、 红外波段等稳定辐射，而主动遥感则利用微波，使太阳活动对遥感的影响减至最小。 2地物反射太阳光通过大气层射到地球表面，地物会发生反射作用。物体对电磁波谱的 反射能力用反射率表示。 3.地物反射波谱从紫外、可见光至近红外，遥感器接受的主要是来自地物反射太阳辐射
7 气具有散射作用。散射的作用使在原传播方向上的辐射强度减弱，增加了向其他各个方向的辐 射。我们把辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开的物理现象， 称为散射。 散射现象的实质是电磁波传输中遇到大气微粒产生的一种衍射现象，大气散射有以下三种 情况： （ 1 ）瑞利散射。当大气中粒子的直径小于波长 1/10 或更小时发生的散射。 （ 2 ） 米氏散射。 当大气中粒子的直径大于波长 1/10 到与辐射的波长相当时发生的散射。 （ 3 ） 无选择性散射。当大气中粒子的直径大于波长时发生的散射。这种散射的特点是散射强度与波 长无关，任何波长的散射强度相同，因此称为无选择性散射。 2.2 大气折射和透射 大气折射现象 电磁波穿过大气层时，除了吸收和散射两种影响以外，还会产生传播方向的 改变，产生折射现象。大气的折射率与大气圈层的大气密度直接相关。 大气透射现象 太阳电 磁辐射经过大气到达地面时，可见光和近红外波段电磁辐射被云层或其它粒子反射的比例约占 30 ％，散射约占 22 ％，大气吸收约占 17 ％，透过大气到达地面的能量仅占入射总能量的 31 ％。反射、散射和吸收作用共同衰减了辐射强度，剩余部分即为透过的部分。剩余强度越高， 透过率越高。对遥感传感器而言，透过率高的波段，才对遥感有意义。 2.3 辐射传输 辐射传输是电磁辐射与不同介质相互作用的复杂过程。遥感器，无论是航空器或航天器所 载，所接收的电磁辐射都包括来自地面的辐射和来自大气的辐射。在可见光与近红外波段，遥 感器观测方向的目标反射辐射经大气散射和吸收之后进入遥感器视场，这一部分经过大气衰减 的能量中含有目标信息。但由于太阳入射辐射中，有一部分能量在未到达地面之前就被大气散 射和吸收了，其中有一部分散射能量进入了遥感器视场，这一部分能量（通常称之为程辐射） 中不含有任何目标信息。另外，由于周围环境的存在，入射到环境表面的辐射被其反射后有一 部分经过大气散射后而进入遥感器视场，另一部分又被大气反射到目标表面，再被目标表面反 射和大气透过进入遥感器视场。这样，遥感器对地观测获取的信息中，既包括了目标地物信息， 也包括了部分大气信息和地物周围环境的信息，这直接影响到遥感图象解译和定量分析。为此， 多年来研究者一直对辐射传输过程进行研究，建立了辐射传输理论。 辐射传输理论是描述电磁辐射传播通过介质时与介质发生相互作用（如吸收、散射、发射 等）而使辐射能按照一定规律传输的规律性知识。这一规律集中体现在辐射传输方程（表征电 磁辐射在介质中传播过程的方程）上。电磁辐射在地 - 气系统中传输的过程受到多种因素影 响，因此辐射传输方程的求解非常复杂。为了求得方程解，一般需要对辐射传输方程进行简化。 第三节 地物波谱特征 地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地物波谱。地物波谱是电磁辐 射与地物相互作用的结果。不同的物质反射、透射、吸收、散射和发射电磁波的能量是不同的， 它们都具有本身特有的变化规律，表现为地物波谱随波长而变的特性，这些特性叫做地物波谱 特性。地物的波谱特征是遥感识别地物的基础。 2.2.1 太阳辐射与地物反射波谱 被动遥感的辐射源主要来自与我们人类最密切相关的两个星球，即太阳和地球。其中太阳 是最主要的辐射源。 1.太阳辐射 指太阳发出的电磁波辐射，习惯上称为太阳光。太阳辐射在从近紫外到中红外 这一波段区间内能量最集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小。太阳辐射接近于温度为 6150K 的黑体辐射太阳的电磁辐射主要集中在波长较短的部分，即从紫外、可见光到近红外区 段。太阳最大辐射的对应波长 λmax 日＝ 0.47μm 。就遥感而言，被动遥感主要利用可见光、 红外波段等稳定辐射，而主动遥感则利用微波，使太阳活动对遥感的影响减至最小。 2.地物反射 太阳光通过大气层射到地球表面，地物会发生反射作用。物体对电磁波谱的 反射能力用反射率表示。 3.地物反射波谱 从紫外、可见光至近红外，遥感器接受的主要是来自地物反射太阳辐射
的能量，因此，在这一波长范围内的地物波谱研究，主要是研究地物的反射波谱。地物的反射 波谱是研究地面物体反射率随波长的变化规律。地物波谱曲线的形态很不相同。除了不同地物 反射奉不同外，同种地物在不同的内部和外部条件下反射率也不同。一般说来，反射率随波长 的变化，有规律可循，从而为遥感影象的判读提供依据。 几种典型地物的反射光谱曲线如下： 80 。 60 50 40 40 砂 30 20 10 0.40.60.81.01.2141.6182.0222.42.6 050.70.91.11315171.92.1232.5 被长A/um 凌长 研究发现，在自然界中，大部分地物的波谱值，具有一定的变化范围，同一地物在同一谱段上 具有不同的波谱值，多波段地物波谱测量数据分布在一定宽度的条带内。当一类地物波谱变化 范围与另一类地物波谱变化范围部分重叠时，地物波谱具有面叠性。 2.2.2地物的热辐射 1.热辐射物理基础大量观测事实证明，宇宙中的各种物体，如太阳、各种星体、一定厚度 的大气层、人造飞行器、地球及地球上各种生物、非生物都是热辐射源，它们一刻不停的辐射 电磁波。电磁辐射能的强弱及其按波长的分布，决定于物体的性质与温度，这种电磁辐射，称 为热辐射，也称为温度辐射。 热辐射中的几个概念：绝对黑体：在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收系数（率） 恒等于1的物体，即1。显然，绝对黑体的反射率=0，透射率=0。自然界不存在绝 对黑体，试验中的黑体是人工方法制成的。维恩位移定律(W1em's Displace 指黑体的光谱出射度极值对应的波长 温度T成反出的趣律 忒藩一玻耳兹曼定律 该定律揭示了绝对黑体总辐射出射度随温度变化的定量关系 从普朗克公式也可得出黑体出射度与温度的关系 基尔 夫定律(K bhofe' 定律揭示了物体的光谱辐射出射度与吸收系数（率）的此值 ,是波长、温度的普适函数，它 与物体的性质无关 ,.地表物体自身热辐射观测表明，地球辐射接近于温度为300的黑体辐射。地球最大辐 地 地球自身的辐射 集中在 长的 部分即6 身的热 的 几平可以 考虑地表物体 或绝对黑体 射率 日不 之变 反过 的发射案 物 的吸收率小于 又近似 3)选择性辐射体其发射率随波长而变化（具有选择性吸收） 而且1。 然绝 徵波辐 雷达遥感 微波遥感具有特有的全天候、全天时对地观测能力及一些地物穿透能力。成像雷达主动发
8 的能量，因此，在这一波长范围内的地物波谱研究，主要是研究地物的反射波谱。地物的反射 波谱是研究地面物体反射率随波长的变化规律。地物波谱曲线的形态很不相同。除了不同地物 反射率不同外，同种地物在不同的内部和外部条件下反射率也不同。一般说来，反射率随波长 的变化，有规律可循，从而为遥感影象的判读提供依据。 几种典型地物的反射光谱曲线如下： 研究发现，在自然界中，大部分地物的波谱值 , 具有一定的变化范围，同一地物在同一谱段上 具有不同的波谱值，多波段地物波谱测量数据分布在一定宽度的条带内。当一类地物波谱变化 范围与另一类地物波谱变化范围部分重叠时，地物波谱具有重叠性。 2.2.2 地物的热辐射 1.热辐射物理基础 大量观测事实证明，宇宙中的各种物体，如太阳、各种星体、一定厚度 的大气层、人造飞行器、地球及地球上各种生物、非生物都是热辐射源，它们一刻不停的辐射 电磁波。电磁辐射能的强弱及其按波长的分布，决定于物体的性质与温度，这种电磁辐射，称 为热辐射，也称为温度辐射。 热辐射中的几个概念：绝对黑体：在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收系数 ( 率 ) 恒等于 1 的物体，即 l 。显然，绝对黑体的反射率 ＝ 0 ，透射率 ＝ 0 。自然界不存在绝 对黑体，试验中的黑体是人工方法制成的。 维恩位移定律 (Wien's Displacement Law) ：是 指黑体的光谱出射度极值对应的波长 与温度 T 成反比的规律。 斯忒藩 - 玻耳兹曼定律 （ Stefan-Boltzmann's Law ） ：该定律揭示了绝对黑体总辐射出射度随温度变化的定量关系。 从普朗克公式也可得出黑体出射度与温度的关系。 基尔霍夫定律（ Kirchhoff's Law ） ：该 定律揭示了物体的光谱辐射出射度 与吸收系数 ( 率 ) 的比值，是波长、温度的普适函数，它 与物体的性质无关。 2.地表物体自身热辐射 观测表明，地球辐射接近于温度为 300K 的黑体辐射。地球最大辐 射的对应波长 λmax 地＝ 9.66μm ，地球自身的辐射主要集中在波长较长的部分即 6μm 以 上的热红外区段。在这一区段太阳辐射的影响几乎可以忽略不计，因此可以只考虑地表物体自 身的热辐射。 （ 1 ）黑体或绝对黑体 发射率 ＝ 1 ，即对所有波长黑体发射率都是一个常数 1 （反射率 ＝ 0 ，透射率 ＝0）。 （ 2 ）灰体 发射率 ＝常数 <1 ，即灰体的发射率始终 小于 1 且不随波长变化（反过来说，物体对各种波长的吸收率小于 l ，又近似地为一常数 )。 （ 3 ）选择性辐射体 其发射率随波长而变化（具有选择性吸收），而且 <1 。 自然界中，绝 大多数物体为灰体。 2.2.3 微波辐射与雷达遥感 微波遥感具有特有的全天候、全天时对地观测能力及一些地物穿透能力。成像雷达主动发
射电磁辐射，对地表粗糙度，介电性质地敏感性，多波段， 多极化特性使之成为最重要地对地 前沿领 号的后向散射 中用雅‘张联国羊留4男将限叫马吗 于 含水量等 2.2.4地物波谱特性的测量 地物波谱是遥感研究的基础。在电磁波中只有可见光和近红外波段(0.3 2.5μm)是 以地球表面反射为主的区间，多数传感器使用这一区间，作为日前和今后研究地球表面特性的 主要波段。可见光和近红外地物光谱的测试可以有三方面作用：传感器波段的选择、验证、评 价：建立地面、航空和航天遥感数据的定量关系：建立地物相关和应用模式。反射光谱特性的 测量主要通过样品的实验室测量和野外测量两种方法。 9
9 射电磁辐射，对地表粗糙度，介电性质地敏感性，多波段，多极化特性使之成为最重要地对地 观测前沿领域之一。成像雷达所提供的信息是地物对于雷达信号的后向散射。影响地物对雷达 信号的后向散射能力的因素有：表面状况（如：地形，粗糙程度）、电学性质（介电常数）及 含水量等。 2.2.4 地物波谱特性的测量 地物波谱是遥感研究的基础。在电磁波中只有可见光和近红外波段（ 0.3 － 2.5μm ）是 以地球表面反射为主的区间，多数传感器使用这一区间，作为目前和今后研究地球表面特性的 主要波段。可见光和近红外地物光谱的测试可以有三方面作用：传感器波段的选择、验证、评 价；建立地面、航空和航天遥感数据的定量关系；建立地物相关和应用模式。反射光谱特性的 测量主要通过样品的实验室测量和野外测量两种方法
第三章遥感成像原理与遥感图像特征 摇感影悦器感平台的器皮妈摆雷地表扫格省授影获的感烧一根报一宠的标沙 利 同的 技术系统既保证了遥感影像的我 了遥感 影像的特征 对于影像解 应用 具有重要的意义。本章将从遥 感平 传 等技术系统 介绍遥感影像的获取过程和遥感影像的特征 本章重点是掌握遥感器与遥感影象特征的关系，了解常见的遥感信息获取系统 第一节遥感平台与遥感影像特征 3.1.1逼感平台 遥感平台指放置遥感传感器的运载工具，是遥感中“遥”字的体现者。遥感平台按高度 及载体的不同可分为地面平台、航空平台、航天平台三种。 (1)近地平台指遥感器搭载的遥感平台距离地面高度在800m以下，包括系留气球(500 -800m)、50m至500m的牵引滑翔机和无线遥控飞机遥感、遥感铁塔(30m-400m)、 遥感吊车(5-50m）、地面遥感测量车等遥感平台。 (2)航空平台指遥感器搭载的遥感平台为航空器。它包括距离地面高度小于1000米的 航空摄影测量，2000-20000米中空飞机遥感、20000米以上的高空飞机遥感。 (3)航天平台，其遥感器搭载的遥感平台为航天器。其中：航天飞机和天空实验室轨道 高度在240-350千米，军事侦察卫星在150-300km,陆地卫星或地球观测卫星轨道高度在 700-900千米，其获取的地面图像的地面分辨率为1-80米不等，地球静止卫星的轨道高度 在36000千米左右，其获取的卫星影象的地面分辨率偏低。选择遥感平台的主要依据是遥感 图像空间分辨率。一般说来，近地遥感地面分辨率高，但观测范围小：航空遥感地面分辨率中 等，其观测范围较广。航天谣感地面分辨率低，但覆盖范围广。 312卫星轨道 随者遥感技术的发展，各种地球资源卫星提供了越来越多的卫星遥感图像（简称卫星图象）。 卫星图像有几个优点：宏观性好，成本低，周期性好。卫星运行轨道对卫星图象具有多种影响， 有必要加以了解。根据开普勒定律，人造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据来确定， 这些数据称为轨道参数 如图(33)。对地观测卫星轨道一般为椭圆形，轨道有6个参数：① 半长轴a,即卫星离地面的最大高度，它用来确定卫星轨道的大小： ②信心率e 决定 星轨道的形状：③轨道面倾角ⅰ，地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角：④升交点赤经 W,卫星轨道与地球赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行时与地球赤道面的交点称为升交点 卫星由北向南飞行时与地球赤道面的交点称为降交点 ⑤近地点角距 升交点向径与轨 占向之问的角 对于卫星的跟踪和预报来说，上述参 数中最重要的轨道参数是轨道倾角ī和升交点赤径Q，它们确定了卫星的轨道相对于地球的 行位 但还必须知道椭圆轨道半长轴的方向 313遥感平台与遥感影像的关系 像的关系主要表现在以下方面 平台的运 的时间分 地 影像的 影像的空间 期称为遥感影像的时间分辨率。平台的运行周期决定着遥感影像 运行时刻（或卫星星下点的地方时）决定若探测区域的太阳高度，从而间接决定 (4)平 运行稳定状况决定着所获取遥感影像的质量。 (⑤).特殊的遥感任务对遥感平台有特殊的要求。 平台轨 道面倾角与覆盖范围 卫星i约为90， 为近极轨卫星。轨道面倾角的 覆盖范用，例如Landsat的轨道面倾角为99°，地面覆盖范围 为81S-81N (南纬81 3、平台轨道与对地观测时间遥感卫星通常都采用太阳同步轨道。所谓太阳同步轨道指卫星
10 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 遥感影像即遥感平台上的遥感器远距离对地表扫描或者摄影获得的影像，根据一定的标准 可分为不同类型。不同的遥感技术系统既保证了遥感影像的获取又决定了遥感影像的特征。了 解遥感影像的获取过程及遥感影像的特征，对于影像解译、应用具有重要的意义。本章将从遥 感平台、传感器等技术系统出发，介绍遥感影像的获取过程和遥感影像的特征。 本章重点是掌握遥感器与遥感影象特征的关系，了解常见的遥感信息获取系统。 第一节 遥感平台与遥感影像特征 3.1.1 遥感平台 遥感平台指放置遥感传感器的运载工具，是遥感中 “ 遥 ” 字的体现者。遥感平台按高度 及载体的不同可分为地面平台、航空平台、航天平台三种。 （１）近地平台指遥感器搭载的遥感平台距离地面高度在 800m 以下，包括系留气球（ 500 -800m ）、 50m 至 500m 的牵引滑翔机和无线遥控飞机遥感、遥感铁塔（ 30m -400m ）、 遥感吊车（ 5 -50m ）、地面遥感测量车等遥感平台。 （２）航空平台指遥感器搭载的遥感平台为航空器。它包括距离地面高度小于 1000 米 的 航空摄影测量， 2000~ 20000 米 中空飞机遥感、 20000 米 以上的高空飞机遥感。 （３）航天平台，其遥感器搭载的遥感平台为航天器。其中：航天飞机和天空实验室轨道 高度在 240 -350 千米 ，军事侦察卫星在 150~ 300km ，陆地卫星或地球观测卫星轨道高度在 700 -900 千米 ，其获取的地面图像的地面分辨率为 1 -80 米 不等，地球静止卫星的轨道高度 在 36000 千米 左右，其获取的卫星影象的地面分辨率偏低。 选择遥感平台的主要依据是遥感 图像空间分辨率。一般说来，近地遥感地面分辨率高，但观测范围小；航空遥感地面分辨率中 等，其观测范围较广。航天遥感地面分辨率低，但覆盖范围广。 3.1.2 卫星轨道 随着遥感技术的发展，各种地球资源卫星提供了越来越多的卫星遥感图像（简称卫星图象）。 卫星图像有几个优点：宏观性好，成本低，周期性好。卫星运行轨道对卫星图象具有多种影响， 有必要加以了解。根据开普勒定律，人造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据来确定， 这些数据称为轨道参数 , 如图 (3-3) 。对地观测卫星轨道一般为椭圆形，轨道有 6 个参数：① 半长轴 a ，即卫星离地面的最大高度 , 它用来确定卫星轨道的大小； ② 偏心率 e ，决定卫 星轨道的形状； ③ 轨道面倾角 i ，地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角； ④ 升交点赤经 W ，卫星轨道与地球赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行时与地球赤道面的交点称为升交点， 卫星由北向南飞行时与地球赤道面的交点称为降交点； ⑤ 近地点角距 w ，升交点向径与轨 道近地点向径之间的夹角； ⑥ 卫星过近地点的时刻 T ，对于卫星的跟踪和预报来说，上述参 数中最重要的轨道参数是轨道倾角 ī 和升交点赤径 Ω ，它们确定了卫星的轨道相对于地球的 方位，但还必须知道椭圆轨道半长轴的方向。 3.1.3 遥感平台与遥感影像的关系 1、遥感平台与遥感影像的关系主要表现在以下方面： (1.) 平台的运行高度影响着遥感影像的空间分辨率。 (2). 获取同一地区影像的周期称为遥感影像的时间分辨率。平台的运行周期决定着遥感影像 的时间分辨率。 (3). 平台的运行时刻（或卫星星下点的地方时）决定着探测区域的太阳高度，从而间接决定 着遥感影像的色调及阴影。 (4.) 平台运行稳定状况决定着所获取遥感影像的质量。 (5). 特殊的遥感任务对遥感平台有特殊的要求。 2、平台轨道面倾角与覆盖范围 一般遥感卫星 i 约为 90° ，为近极轨卫星。轨道面倾角的 大小决定了卫星可能飞越地面的覆盖范围，例如 Landsat 的轨道面倾角为 99° ，地面覆盖范围 为 81°S~81°N （南纬 81° 到北纬 81° ）。 3、平台轨道与对地观测时间 遥感卫星通常都采用太阳同步轨道。所谓太阳同步轨道指卫星
轨道面与太阳地球连线之间的夹角不随地球绕太阳公转而改变 太阳同步轨道可以使卫星通过 而使卫 多在太 这样给遥感资料的处理带来很大的方使，比如能够方使感图架的色调对 件下对地观测 第二节遥感器与遥感影像特征 3.2.1遥感器的一般组成与特征 遥感器一般由采集单元、分光单元、探测与信号转化单元、记录或通信单元组成。 采集单元： 把来自地面的电磁波采集起来的功能单元。不同的遥感器有不同的采集元 件。基本的采集元件是透镜、反射镜和天线。 2.分光单元：把混合光分解为不同波段光谱的功能单元 3.探测与信号转化单元：探测分光后的电磁波并把它们转换成其他形式信号的功能单元。 记录或通信单元：遥感器的记录单元是将探测到的电磁波信息用适当的介质记录下来 记录的个质有：胶片、磁带、和磁盘等。通信单元是将探测到的电磁波信息传输到异地的接吸 装置。 3.2.2遥感器特性与遥感构像参数 本节以扫描成像类型的遥感器为例，讨论遥感器的特性与遥感构像的关系。遥感器特性决 定着遥感构像的特征。遥感器收集与记录地球表面观测目标的反射、辐射能量，遥感器的以下 特性影响者遥感构像： 1·遥感器探测阵列单元的尺寸决定了遥感构像的空间分辨率。在使用扫描仪探测地面目 标时，载着地物分布信息和属性信息的电磁波，通过大气层进入遥感器，遥感器内部的探测单 元阵列对地物分布进行成像。此时的图像空间分辨率是指遥感器中探测阵列能把两个日标作为 两个清晰的实体记录下来的两目标间的最小距离，它可以采用图像视觉清啷度来衡量】 2·遥感器探测元件的辐射灵敏度和有效量化级决定了遥感构像的辐射分辨率。辐射分辨 率是指遥感器探测元件在接收电磁辐射信号时能分辨的最小辐射度差。探测分光后的电磁波并 把它转换成电信号的元件称为探测元件，其作用是光电变换并在实现这种变换的过程中完成信 息的传递。 在成设计中，波分第率设计以要考虑的因素是。1)。使用多波波段2) 如何确定所用波段在总光诣范围中的位置 91 如何确定所用的各个波段的波谱带宽度 述三个问愿，都与遥感器设计目的和制造遥感器的工艺技术水平有关。谣感器设计目的和制 遥感器的工艺技术水平（分光及滤光系统能力、 探测器阵列和不同波段间配准)决定 射的波谱时 波谱分辨命高 进步 波谱被段正在迅速增加。 节用 窄波段 有很高的光谱分辨率，从其 连续的光谱曲线上 影谱特征的微小若 有利于识别更多的日标 于高光谱遥感来说， 着波长间隔距 增加而单调地减少 确 波段在总光试 的位爱 考虑使用该波段对地观测的 特点， 根 射或辐射特性来选 如深训 目身 波 范用 而深测 林火 才能取有 此乡 ,还要考虑波段与波段之间的平衡分布，作为一个通用遥感器 还需要考虑与己有遥感器兼容 第三节常见的遥感信息获取系统 3.3.1光学成像类型 光学照相机是最早的一种遥感器，也是今天常见的一种遥感器。它的工作波段在近紫外到 近红外(0.32 1.3微米)之间，对不同波段的感应决定于相机的分光单元和胶片类型。空 间分辨率决定于光学系统的空间分辨率和胶片里所含银盐颗粒的大小。空间分辨率高是光学相 机获取的遥感影像的普遍特性。用于遥感的光学相机有以下几种类型：分幅式摄景影机、全景摄
11 轨道面与太阳地球连线之间的夹角不随地球绕太阳公转而改变。太阳同步轨道可以使卫星通过 任意纬度的平均地方时保持不变。从而使卫星能够在太阳光照角基本相同的条件下对地观测， 这样给遥感资料的处理带来很大的方便，比如能够方便遥感图象的色调对比等。 第二节 遥感器与遥感影像特征 3.2.1 遥感器的一般组成与特征 遥感器一般由采集单元、分光单元、探测与信号转化单元、记录或通信单元组成。 1. 采集单元：把来自地面的电磁波采集起来的功能单元。不同的遥感器有不同的采集元 件。基本的采集元件是透镜、反射镜和天线。 2. 分光单元：把混合光分解为不同波段光谱的功能单元。 3. 探测与信号转化单元：探测分光后的电磁波并把它们转换成其他形式信号的功能单元。 4. 记录或通信单元：遥感器的记录单元是将探测到的电磁波信息用适当的介质记录下来。 记录的介质有：胶片、磁带、和磁盘等。通信单元是将探测到的电磁波信息传输到异地的接收 装置。 3.2.2 遥感器特性与遥感构像参数 本节以扫描成像类型的遥感器为例，讨论遥感器的特性与遥感构像的关系。遥感器特性决 定着遥感构像的特征。遥感器收集与记录地球表面观测目标的反射、辐射能量，遥感器的以下 特性影响着遥感构像： 1 ．遥感器探测阵列单元的尺寸决定了遥感构像的空间分辨率。在使用扫描仪探测地面目 标时，载着地物分布信息和属性信息的电磁波，通过大气层进入遥感器，遥感器内部的探测单 元阵列对地物分布进行成像。此时的图像空间分辨率是指遥感器中探测阵列能把两个目标作为 两个清晰的实体记录下来的两目标间的最小距离，它可以采用图像视觉清晰度来衡量。 2 ．遥感器探测元件的辐射灵敏度和有效量化级决定了遥感构像的辐射分辨率。辐射分辨 率是指遥感器探测元件在接收电磁辐射信号时能分辨的最小辐射度差。探测分光后的电磁波并 把它转换成电信号的元件称为探测元件，其作用是光电变换并在实现这种变换的过程中完成信 息的传递。 3 ．在遥感器设计中，波谱分辨率设计必然要考虑的因素是：l）. 使用多少波谱波段；2）. 如何确定所用波段在总光谱范围中的位置。 3）. 如何确定所用的各个波段的波谱带宽度； 上 述三个问题，都与遥感器设计目的和制造遥感器的工艺技术水平有关。遥感器设计目的和制造 遥感器的工艺技术水平（分光及滤光系统能力、探测器阵列和不同波段间配准）决定了遥感构 像的波谱分辨率。波谱分辨率是指遥感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间 隔愈小，波谱分辨率愈高，反之则低。 随着制造遥感器的工艺技术水平的进步，遥感器使用的 波谱波段正在迅速增加。成像光谱仪在可见光 - 红外波段范围内，被分割成几百个窄波段，具 有很高的光谱分辨率，从其近乎连续的光谱曲线上，可以分辨出不同物体光谱特征的微小差异， 有利于识别更多的目标。对于高光谱遥感来说，不同波段之间的相关系数将随着波长间隔距离 的增加而单调地减少。 确定一个波段在总光谱范围中的位置，需要考虑使用该波段对地观测的 特点，根据地物反射或辐射特性来选择最佳位置。如探测地物自身热辐射，应在 8-12μm 波长 范围选择最佳位置，而探测森林火灾等则应在 3-5μm 波长范围选择最佳位置，才能取得好效 果。此外，确定一个波段位置，还要考虑波段与波段之间的平衡分布，作为一个通用遥感器， 还需要考虑与已有遥感器兼容。 第三节 常见的遥感信息获取系统 3.3.1 光学成像类型 光学照相机是最早的一种遥感器，也是今天常见的一种遥感器。它的工作波段在近紫外到 近红外（ 0.32 ～ 1.3 微米）之间，对不同波段的感应决定于相机的分光单元和胶片类型。空 间分辨率决定于光学系统的空间分辨率和胶片里所含银盐颗粒的大小。空间分辨率高是光学相 机获取的遥感影像的普遍特性。用于遥感的光学相机有以下几种类型：分幅式摄影机、全景摄