遥感
文章编号：0494-
0911（2012）04-0015-03中图分类号：P237
文献标识码：B
基于单张遥感影像的城市建筑物高度提取研究
王京卫，郭秋英，郑国强
（山东建筑大学土木工程学院，山东济南250101）
Research on Urban Building Height Extraction from Single Satellite Image
WANG Jingwei ，GUO Qiuying ，ZHENG Guoqiang
摘要：城市建筑物高度信息在城市监测、规划、管理以及各项城市经济活动中有着重要的应用，在分析建筑物阴影成像同太阳、卫
星的几何关系基础上，给出利用单张遥感影像提取建筑高度信息的模型。该模型根据单张遥感影像上建筑物房顶角点与其阴影的长度来计算建筑物高度，
并且提取的建筑物高度同实测值相比绝对误差在?1m 以内。该方法操作简单灵活、快捷高效，可应用于城市大规模建筑物高度信息的提取，
具有较高的实用价值。关键词：遥感影像；建筑物阴影；建筑物高度
收稿日期：2011-05-20基金项目：住房和城乡建设部科学技术项目（2010-K9-55）；山东省艺术科学重点课题（2011223）作者简介：王京卫（1978—），男，山东德州人，主要从事测绘科学与技术的教学与科研工作。
一、引言
城市建筑物高度是城市规划、城市建设项目管理和城市各项经济活动中的重要数据，也是建设三维数字城市的重要基础数据。目前利用GPS 、全站仪野外测量或利用航空影像立体像对获取建筑物高度的方法，虽然在技术上十分成熟，但投资大、成本高、效率低。而利用LiDAR 技术提取建筑物高度则对数据的质量要求很高，数据处理复杂，数据获取成本相应也很高，这都限制了LiDAR 数据在获取城市建筑物高度中的应用。近年来，随着高分辨率卫星影像（如QuickBird 、
WorldView 等）的应用范围越来越广，
从中提取建筑物高度已成为城市信息获取和更新的重要手段。国内外一些学者通过利用遥感影像中的建筑物阴影信息，建立了由单幅遥感影像提取建筑高度的模型
［1-5］
。这些已有的建筑物
高度提取模型，均需要对建筑物的阴影长度进行量算，并需要知道建筑物方位、垂直投影长度等信息，增加了计算的难度，不利于建筑物高度的快速提取。特别是当卫星和太阳在建筑物的两侧时，由于建筑物本影的影响，已有的算法很难准确地提取地面建筑物阴影长度，降低了提取的精度。
本文从城市建筑物高度获取简捷经济高效的实际需求出发，在对单张QuickBird 遥感影像上建筑物成像时的阴影与太阳、卫星的几何关系分析的基础上，研究了一种利用单张遥感影像提取城市建筑物高度的方法，该方法拓宽了城市建筑物高度获取
的技术途径。
二、城市建筑物高度提取模型
当太阳高度角小于卫星高度角时，建筑物阴影在遥感影像上是常见部分，
它在影像上表现为低亮度值，比较容易识别。建筑物阴影在影像上包括本影和落影两部分，本影指建筑物的背光墙面；落影是指建筑物在地表投射的影子。遥感影像上的建筑物阴影是一种特殊的噪声，它提供了关于建筑物、太阳、卫星之间的几何关系信息，也包含了建筑物的三维信息。
为了计算简化，假设建筑物处于平原地带，无地形因素的干扰且建筑物结构比较简单，而且垂直地表。遥感影像成像时，
CCD 传感器进行逐行逐像元扫描，在整个扫描过程中，由于成像时间很短，每景影像的范围很小，且由于我国处于中纬度，所以可以认为每个像元的太阳高度角和方位角，卫星高度角和方位角与影像中心像元一致。对于高分辨率遥感影像（分辨率高于5m ），由于太阳方位角对阴影的影响比较明显，所以必须加以考虑。
太阳高度角和方位角、卫星高度角和方位角与建筑物的高度、阴影的关系，如图1所示。
图1中，
H 为建筑物高度；M 为建筑物房顶的角点；β为太阳高度角；θ太阳方位角；α为卫星高度角；φ为卫星方位角；δ为卫星和太阳的方位角交角；M'为建筑物房顶角点M 的阴影在影像上的位置；M?是建筑物房顶角点M 在影像上成像的位置；
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12012年第4期王京卫，等：基于单张遥感影像的城市建筑物高度提取研究
M'M?即L为影像上的建筑物房顶角点与其阴影的距离。根据卫星成像的几何关系可得如下公式
M'N=Hc tanβ
M?N=Hc tanα
δ=θ－}φ（1
）
图1太阳和卫星高度角、方位角与建筑物阴影之
间的关系
在△M'M?N中，应用余弦定理可得
M'M?2=M'N2+M?N2－2M'N·M?N·cosδ（2）即
L2=H2c tan2β+H2c tan2α－2H2c tanβc tanαcosδ
（3）因此，建筑物的高度H为
H=L·（c tan2β+c tan2α－2c tanβc tanαcosδ）－12
（4）
令k=（c tan2β+c tan2α－2c tanβc tanαcosδ）－1则
H=L·k（5）当遥感影像作正射校正后，消除了太阳方位角和卫星方位角的影响，即太阳方位角和卫星方位角相等时，式（4）可简化表示为
H=L/（c tanβ－c tanα）（6）因此，从理论上讲，只要知道太阳和卫星的高度角、方位角以及影像上的建筑物房顶角点与其阴影的距离，就可以计算出建筑物的高度。在特殊情况下无法获得卫星成像参数时，可以通过实测影像上某建筑物的实际高度，反求出常数k的值，并通过式（5）来计算建筑物的高度。
三、影像处理
本文所选取的数据为2006年山东建筑大学新校区的QiuckBird影像，包括全色0．61m分辨率影像和1m分辨率多光谱影像。为了更精确地提取建筑物的高度，对影像进行融合，并分别提取建筑物阴影和建筑物屋顶信息。
1．影像融合
采用增强真彩色融合法进行影像融合，先对全色影像和多光谱影像采用主成分分析融合法；再对融合图像进行自然色彩变换，形成与地物、色调基本一致的自然色彩图像；然后对融合后的影像进行融合效果检查。融合后影像亮度偏低、灰阶较窄，可采用线性拉伸、亮度对比度、色彩平衡、色度、饱和度和明度调整等方法进行色调调整。处理后的研究区影像如图2所示
。
图2研究区影像
2．阴影信息提取
对融合后的影像，首先采用光谱特征分类法提取阴影信息，提取阴影信息用监督分类的最大似然分类方法。最大似然分类是一种非线性监督分类，主要采用Bayes判别准则进行分类。另外再采用阈值分割图像法提取阴影信息，阈值分割就是先确定一个处于图像灰度取值范围之内的灰度阈值，然后将图像中各个像元的灰度值与这个阈值相比较，并根据比较结果将对应的像素分割成两类。本研究使用了单阈值分割算法。
把上述两种方法获得的阴影信息图进行逻辑“与”运算，生成一幅新的阴影信息图。逻辑运算采用逐像元判断法，如果两种方法提取出的都是阴影，则判断当前像元为阴影信息，其灰度值赋予255；如果都不是，则判断当前像元为非阴影信息，其灰度值赋予0；如果一种是一种不是，再结合人工判读来确定当前像元是否为阴影信息。
最后生成阴影专题信息图。要生成建筑物房顶阴影专题图，需要进行图斑检索。图斑检索后，每个图斑都具有各自的位置、编号信息，即得到一
61测绘通报2012年第4期
幅只有阴影的专题图。最后剔除伪信息，即非建筑物房顶阴影信息，由于受到各种干扰因素的影响，可以通过限制阴影图斑最小面积和阴影图斑形态特征来区分不同的信息，排除干扰因素的影响。
3．影像上建筑物房顶角点与其阴影长度提取单纯用建筑物房顶部的光谱信息很难使其与其他地物分开。为了快速提取建筑物高度，可先对融合后的影像采用标准化制备指数（NDVI ），把影像分为植被和非植被；再利用第四波段光谱信息把非植被分为建筑区域和阴影；对建筑区域，
利用性状和面积特征分为屋顶和其他；最后进行类别的合并。对于分类得到的屋顶与实际形状有较大差异的，需要进行屋顶形状优化；对于结构比较复杂的建筑物，需加入人工干预。
将分别处理后的建筑物房顶和阴影专题信息图层导入GIS 中，提取建筑物房顶和阴影的矢量图形，提取的建筑物房顶和阴影图如图3所示。利用GIS 软件的量距功能测量影像上建筑房顶角点与其阴影的长度，测量出的长度可作为图层属性数据保存在GIS 中。测量选点时要注意房顶距离太阳最远的一点（即某一房顶角）需对应阴影中最远端，同样屋顶距离太阳最近的一点（亦即某一房顶角）需对应阴影中最近端
。
图3
提取的建筑物房顶和阴影位置图（黑色为建筑物阴影，灰色为建筑物房顶）
四、建筑物高度提取及精度分析
由于不知道研究区影像卫星成像参数，因此利用南方2?免棱镜全站仪，选取能够清晰辨认的建筑物，利用免棱镜测距功能对建筑物高度进行实测。
在GIS 中量取影像上建筑物房顶角点与其阴影的长度，利用式（5）求得：k =0．956。
再由此k 值根据式（5）得出研究区9栋楼的高度及测量误差，如表1所示。
表1
建筑物提取高度及误差
建筑物
编号提取高度/m 实测高度/m 绝对误差/m 相对误差/（%）
117．9818．30－0．321．7221．3121．70－0．391．8320．5020．90－0．401．9422．4522．100．351．6521．4021．60－0．200．9621．5121．90－0．391．8720．4920．80－0．311．5822．5922．80－0．210．99
24．78
25．10
－0．32
1．3
由于试验区地势平坦，楼房屋顶为平顶，同时由于该方法可以灵活地选取影像上建筑物房顶角点与其阴影的距离，一栋建筑物上只要能选择出清晰辨认的2个点，即可准确地计算出建筑物的高度。所以本研究区提取的建筑物高度精度较高，高度提取精度在?1m 之内。
五、结束语
本文研究的利用单张遥感影像进行城市建筑
物高度提取的方法相对于已有方法，
具有操作简单灵活、快捷高效、提取精度高的优势。随着卫星影
像分辨率的提高，
该方法可以广泛应用于城市监测、规划、管理，以及房地产开发、常规地图制作等
领域。应当指出的是，该方法对于地势平坦的平原地区建筑物高度提取具有良好的效果，对于地势起伏较大、地形复杂的地区，还需要考虑地形因素的影响，作进一步的研究。
参考文献：
［1］CHENG F ，THIEL K H．Delimiting the Building Heights
in a City from the Shadow in Panchromatic SPOT-image
part 1-test of Forty Two Building ［J ］．Remote Sensing ，1995，16（3）：409-415．
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市建筑物高度及其分布信息［J ］．中国图象图形学报，2001，6（5）：426-428．
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提取建筑物高度［
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遥感原理与应用知识点
第一章 1、遥感的定义：通过不接触被探测的目标，利用传感器获取目标数据，通过对数据进行分析，获取被探测目标、区域和现象的有用信息 2、广义的遥感：在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一种探测技术。 3、狭义的遥感：指在高空和外层空间的各种平台上，应用各种传感器（摄影仪、扫描仪和雷达等）获取地表的信息，通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体形状、大小、位置、性质以及环境的相互关系。 4、探测依据：目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性。（信息被探测的依据）传感器能收集地表信息，因为地表任何物体表面都辐射电磁波，同时也反射入照的电磁波。地表任何物体表面，随其材料、结构、物理/化学特性，呈现自己的波谱辐射亮度。 5、遥感的特点：1)手段多，获取的信息量大。波段的延长（可见光、红外、微波）使对地球的观测走向了全天候全天时。 2)宏观性，综合性。覆盖范围大，信息丰富，一景TM影像185×185km2，可见的，潜在的各类地表景观信息。 3)时间周期短。重复探测，有利于进行动态分析 6、遥感数据处理过程 7、遥感系统：1）被探测目标携带信息 2）电磁波辐射信息的获取 3）信息的传输和记录 4）信息的处理和应用 第三章 1、电磁波的概念：在真空或物质中电场和磁场的相互振荡以及振动而进行传输的能量波。 2、电磁波特征（特征及体现）：1)波动性：电磁辐射以波动的形式在空间中传播 2)粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为辐射能，其传播也表现为光子组成的粒子流的运动 紫外线、X射线、γ射线——粒子性 可见光、红外线——波动性、粒子性 微波、无线电波——波动性 3、叠加原理：当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波并不因其他的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空间相遇的点的振动的物理量，则等于各个独立波在该点激起的振动的物理量之和。 4、相干性与非相干性：由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，这种现象叫电磁波的相干性。没有固定相位关系的两列电磁波叠加时，没有一定的规律可循，这种现象叫电磁波的非相干性
航天光学遥感技术讲座
航天光学遥感技术讲座 总结
航天光学遥感技术基础 1、地物特征的认识 2、大气的影响 3、焦面探测器 4、光、机、电、热 可以统一用各自的MTF描述其对图像的影响，系统总的MTF是各个子系统的MTF的积。
航天光学遥感器设计方法 1.指标设计 根据任务要求合理确定总体技术指标，关键是根据系统传函要求及信噪比要求确定相机的相对孔径。 2. 方案设计 根据总体技术指标合理确定系统总体技术方案、确定系统组成、将系统总体 技术指标分解为各个子系统的技术指标并进行误差估算。 为此，需要掌握可供使用的探测器性能指标、需要了解各种不同结构形式的光学系统所能达到的性能指标，包括温度适应性、消杂光性能、环境适应性能等。 3. 详细设计 根据总体方案确定的分系统技术指标进行光、机、电、热分系统设计、误差 分配、装调方案设计，检测方案设计，试验方案设计等。
航天光学遥感技术现状 总体技术指标： 几何分辨率：可见光全色1米以内、多光谱米级； 红外谱段几米至几十米； 时间分辨率：几十分钟至几十天； 光谱分辨率：可见光至长波红外数百个谱段。 分系统技术状态： 光学系统：折射式→折反式→离轴全反式→合成孔径系统 探测器：多元线阵→长线阵→超长线阵（拼接） 面阵→大面阵→超大面阵（拼接） 多谱段长线阵 材料：碳化硅反射镜基底、碳纤维支撑结构 电子学：低噪声、高稳定性
航天光学遥感技术发展趋势 静止轨道光学遥感技术，解决时间分辨率问题； 超低轨光学遥感技术，解决几何分辨率问题； 成像光谱仪解决光谱分辨率问题。 光学合成孔径技术实现高分辨率。 主要要解决的问题：子孔径布局设计、MTF恢复技术、空间展开、在轨面形检测与控制； 图像处理：超分辨率图像技术。
遥感变化监测 流程
多时相土地利用/覆盖变化监测研究 方法及数据选取 土地是一个综合的自然地理概念，它处于地圈-生物圈-大气圈相互作用的界面，是各种自然过程和人类活动最为活跃的场所。地球表层系统最突出的景观标志就是土地利用和土地覆盖( Land Use and Land Cover)。由于土地利用和土地覆盖与人类的生活、生产息息相关，而人类活动正以空前的速度、幅度和空前规模改变着陆地环境。人类对土地资源的利用引起的土地利用和土地覆盖的变化是全球环境变化的重要因素之一，也是地球表面科学研究领域中的一个重要分支。因此，土地利用和土地覆盖的动态监测（Land Use and Land Cover Monitoring）是国内外研究的热点，也是当前全球变化研究计划的重要组成部分。 由多时相遥感数据分析地表变化过程需要进行一系列图像处理工作，大致包括：一、数据源选择，二、几何配准处理，三、辐射处理与归一化，四、变化监测算法及应用等。 一、遥感数据源的选取 不同遥感系统的时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率不同，选择合适的遥感数据是变化监测能否成功的前提。因此，在变化监测之前需要对监测区域内的主要问题进行调查，分析监测对象的空间分布特点、光谱特性及时相变化的情况，目的是为分析任务选择合适的遥感数据。同时，考虑到环境因素的影响，用于变化监测的图像最好是由同一个遥感系统获得，如果由于某种原因无法获得同一种遥感系统在不同时段的数据，则需要选择俯视角与光谱波段相近的遥感系统数据。 1时间分辨率 这里需要根据监测对象的时相变化特点来确定遥感监测的频率，如需要一年一次、一季度一次还是一月一次等。同时，在选择多时相遥感数据进行变化监测时需要考虑两个时间条件。首先，应当尽可能选择用每天同一时刻或者相近时间的遥感图像，以消除因太阳高度角不同引起的图像反射特性差异；其次，应尽可能选用年间同一季节，甚至同一日期的遥感数据，以消除因季节性太阳高度角不同和植物物候差异的影响。 2空间分辨率 首先要考虑监测对象的空间尺度及空间变异的情况，以确定其对于遥感数据的空间分辨率的要求。变化监测还要求保证不同时段遥感图像之间的精确配准。因此，最好是采用具有相同瞬时视场（IFOV）的遥感数据，如具有同样空间分辨率的TM图像之间就比较容易配准在一起。当然也可以使用不同瞬时视场遥感系统获取的数据，如某一日期的TM图像（30m ×30m）与另一日期的SPOT图像（20m×20m），来进行变化监测，在这种情况下需要确定一个最小制图单元20m×20m，并对这两个图像数据重采样使之具有一致的像元大小。 一些遥感系统按不同的视场角拍摄地面图像，如SPOT的视场角能达到±27°，在变化监测中如果简单采用俯视角明显不同的两幅遥感图像，就有可能导致错误的分析结果。例如，对一个林区，不均匀地分布着一些大树，以观测天顶角0°拍摄的SPOT图像是直接从上向下观测到树冠顶，而对于一幅以20°观测角拍摄的SPOT图像所记录的是树冠侧面的光谱反射信息。因此，在变化监测分析中必须考虑到所用遥感图像观测角度的影响，而且应当尽可能采用具有相同或相近的俯视角的数据。 3光谱分辨率 应当根据监测对象的类型与相应的光谱特性选择合适的遥感数据类型及相应波段。变化监测分析的一个基本假设是，如果在两个不同时段之间瞬时视场内地面物质发生了变化，则不同时段图像对应像元的光谱响应也就会存在差别。所选择的遥感系统的光谱分辨率应当足
光学遥感技术复习大纲2016.
光学遥感1- 4章复习大纲 第一章绪论 1、遥感的定义，遥感技术系统包括哪几个部分？ 从不同高度的平台上，使用遥感器收集物体的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并进行加工处理，从而达到对物体进行识别和监测的全过程。 2、遥感有哪几种主要分类？ 1）按遥感对象分类 2）按应用空间尺度分 3）按遥感平台分类 4）按电磁波波谱分类 5）按传感器接收信号的来源和方式分类 6）按波段宽度及波谱的连续性分类 7）按不同的应用领域分类 8）按遥感资料形式分类 3、遥感的发展主要经历了哪几个阶段？ 大体经历三个阶段：常规航空摄影阶段、航空遥感阶段和航天遥感阶段 4、试述光学遥感的主要应用 1、在国防军事方面，光学遥感已成为军事侦察与军事作战的重要手段 （1）可见光遥感已成为对地侦察和打击评估的重要手段和方法 （2）微光遥感已成为全天候观察和监视重要手段和方法 （3）红外遥感已成为对空监视和战略预警的重要手段和方法 （4）紫外遥感系统利用“日盲”特性迅速准确的探测和跟踪到攻击目标（5）高光谱遥感在军事上的应用主要是：进行目标识别、地雷探测、搜索营救等，识别伪装方面，他能够根据目标与伪装物或者自然物不同的光谱特性发
现真正目标 2、遥感在农业和林业的应用 （1）资源调查。 （2）资源监测 （3）作物估产 （4）病虫害监测预报 3、地学应用 （1）地质构造 （2）岩石 （3）矿床勘探 4、海洋方面：利用遥感可测定海岸地形、浅海海底地貌、方向、流速、海面温度、浮游生物区和生物量、盐分、水质等 5、水文方面 6、环境方面：水污染、大气污染、地表污染、地震、火山活动等的监测 7、测绘方面：制作地形图、校正更新现有地图、制作影像地图 第二章 1、光学遥感技术中常用的电磁波波段有哪些？各有那些特性？ （1）紫外线：紫外线的波长为0.01～0.4μm,主要源于太阳辐射。由于太阳辐射通过大气层时被吸收，只有0.3～0.4μm的紫外线能部分的穿过大气层，但散射严重。因大多数地物在该波段的反射较小，仅部分地物如萤石和石油等在此波段可以表现出来 （2）可见光：在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的图像易于区分 （3）红外线：红外线波段较宽，在此波段地物间不同的反射特性和发射特性都可以较好地表现出来，因此该波段在遥感成像中有重要的应用。 （4）微波:由于微波遥感是采用主动方式进行的，不受光照等条件的限制，白天、晚上均可进行地物的微波特性成像，因此微波遥感是一种全天时的遥感技术。微波波段在航空航天遥感中均能应用
遥感原理与应用复习题(Final Version)
遥感原理与应用复习题 一、名词概念 1. 遥感 广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。 狭义：是应用探测仪器，不与探测目标相接触，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. 传感器 传感器是遥感技术中的核心组成部分，是收集和记录地物电磁辐射能量信息的装置，如光学摄影机、多光谱扫描仪等，是获取遥感信息的关键设备。 3. 遥感平台 遥感平台是转载传感器进行探测的运载工具，如飞机、卫星、飞船等。按其飞行高度不同可分为近地平台、航空平台和航天平台。 4. 地物反射波谱曲线 地物的反射率随入射波长变化的规律称为地物反射波谱，按地物反射率与波长之间的关系绘成的曲线称为地物反射波谱曲线（横坐标为波长值，纵坐标为反射率） 5. 地物发射波谱曲线 地物的发射率随波长变化的规律称为地物的发射波谱。按地物发射率与波长之间的关系绘成的曲线称为地物发射波谱曲线。（横坐标为波长值，纵坐标为总发射） 6. 大气窗口 通常把通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口。 7. 瑞利散射 当微粒的直径比辐射波长小许多时，也叫分子散射。 8. 遥感平台 遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台。 遥感平台按平台距地面的高度大体上可分为地面平台、航空平台和航天平台三类。 9. TM 即专题测图仪，是在MSS基础上改进发展而成的第二代多光谱光学-机械扫描仪，采用双向扫描。 10. 空间分辨率 图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬间视场或地面物体能分辨最小单元，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。 11. 时间分辨率 时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。 12. 波谱分辨率 波谱分辨率指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔，也称光谱分辨率。间隔愈小，分辨率愈高。 13. 辐射分辨率 指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。 14. 传感器 传感器，也叫敏感器或探测器，是收集、探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器。
光学遥感常用基础知识_V1.0_20110314
光学遥感常用基础知识 1. 遥感与摄影测量概述 遥感Remote Sensing 遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，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。 遥感的分类 （1）按遥感平台分 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等。 航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等。 航天遥感：传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等。光学和雷达都属于航天遥感范畴。 航宇遥感：传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。 （2）按传感器的探测波段分 紫外遥感：探测波段在0.05~0.38μm之间。 可见光遥感：探测波段在0.38~0.76μm之间。因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0. 9μm）。在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。因此我们常见的光学遥感属于可见光遥感范畴。 红外遥感：探测波段在0.76~1000μm之间。 微波遥感：探测波段在1mm~10m之间。雷达属于微波遥感范畴。 多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。 （3）按传感器类型分 主动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。我们常用的雷达属于主动遥感范畴。 被动遥感：被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。我们常用的光学属于被动遥感范畴。 （4）按记录方式分 成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像。 非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。 （5）按应用领域分 可分为环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等等。 遥感平台Platform 搭载传感器的工具。
遥感影像变化检测
遥感影像变化检测报告 学院： 专业： 指导老师： 小组成员： 2013年5月
1、遥感影像变化检测的概念 遥感影像变化检测指利用多时相获取的覆盖同一地表区域的遥感影像及其它辅助数据 来确定和分析地表变化。它利用计算机图像处理系统，对不同时段目标或现象状态的变化进行识别、分析；它能确定一定时间间隔内地物或现象的变化，并提供地物的空间分布及其变化的定性与定量信息。 由此可知，遥感影像变化检测是从不同时期的遥感图像中，定量地分析和确定地物变化的特征和过程。它涉及到变化的类型、分布状况及变化信息的描述，即需要确定变化前后的地物类型、界限和分析变化的属性。变化检测的研究对象为地物，包括自然地物和人造地物，其中人造地物在军事上常被称为目标。描述地物的特性包括：空间分布特性、波谱反射与辐射特性、时相变化特性。遥感影像的变化检测在土地覆盖变化监测、环境变迁动态监测、自然灾害监测、违章建筑物查处、军事目标打击效果分析以及国土资源调查等方面拥有广泛的应用价值和商业价值。 变化检测通常包括以下4个方面的内容： (1)判断是否发生了变化，即确定研究区域内地物是否发生了变化； (2)标定变化发生的区域，即确定在何处发生了变化，将变化像元与未变化像元区分开来； (3)鉴别变化的性质，给出在每个变化像元上所发生变化的类型，即确定变化前后该像元处的地物类型； (4)评估变化的时间和空间分布模式。 其中，前两个方面是变化检测所要解决的基本问题，而后两个方面则根据应用要求决定是否需要做。 2、遥感影像变化检测的三个层次 遥感图像分析过程中通常包括数据层处理、特征层处理和目标层处理三个过程。依据这三个层次划分，可将变化检测分为：像元级变化检测、特征级变化检测和目标级变化检测。 (1)像元级变化检测是指直接在采集的原始图像上进行变化检测。尽管基于像元的变化检测有它一定的局限性，但由于它是基于最原始的图像数据，能更多地保留图像原有的真实感，提供其它变化检测层次所不能提供的细微信息，因而目前绝大多数的变化检测方法都是像元级变化检测。 (2)特征级变化检测是采用一定的算法先从原始图像中提取特征信息，如边缘、形状、轮廓、纹理等，然后对这些特征信息进行综合分析与变化检测。由于特征级的变化检测对特征进行关联处理，把特征分类成有意义的组合，因而它对特征属性的判断具有更高的可信度和准确性。但它不是基于原始数据而是特征，所以在特征提取过程中不可避免地会出现信息的部分丢失，难以提供细微信息。 (3)目标级变化检测主要检测某些特定对象(比如道路、房屋等具有明确含义的目标)，是在图像理解和图像识别的基础上进行的变化检测，它是一种基于目标模型的高层分析方法。 变化检测的三个层次在实现上各有优缺点，在具体的变化检测中究竟检测到哪个层次是根据任务的需要确定的。像元级的变化检测保持了尽可能多的原始信息，具有特征级和目标级层次上所不具备的细节信息，但像元级变化检测仅考虑像素属性的变化，而未考虑其空间等特征属性的变化；特征级变化检测不仅考虑到空间形状的变化，而且还要考虑特征属性的变化，但特征级的变化检测依赖于特征提取的结果，但特征提取本身比较困难；目标级的变化检测最大的优点是它接近用户的需求，检测的结果可直接应用，但它的不足之处在于目标提取的困难性。
光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/4a17817998.html, 光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势 作者：李洋 来源：《山东工业技术》2016年第01期 摘要：本文阐述了光学遥感立体测绘技术的概况，并对其未来发展的趋势展开了进一步 的探讨。 关键词：光学遥感；卫星测绘技术；发展趋势 DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/4a17817998.html,ki.37-1222/t.2016.01.083 0 引言 测绘卫星就是具备立体测图能力的卫星，主要任务是通过立体观测得到地面目标的物理、几何属性。其中采用光学传感器的高分辨率测绘卫星应用最为广泛，文章就此对光学遥感立体测绘技术的概况和发展趋势加以分析。 1 光学遥感立体测绘技术综述 光学遥感立体测绘技术主要包括测绘相机与时间同步技术、卫星定轨定姿技术、影像压缩及质量评价技术、几何定标及立体测图技术。 1.1 测绘相机与时间同步技术 具有特定交会角的正视、前视和后视三台独立的CCD扫描相机的组合体就是三线阵测绘相机[1]。卫星在飞行中，任意推扫就会形成三个不同视角且相互重叠的图像。测绘相机的镜 头相质优异、内方位元素稳定才能使立体测图保持在较高的精度范围。 测绘卫星进行CCD线阵推扫摄影的时候，几毫秒的差异就可能会导致定位出现几米的误差，测绘影像的定位精度大大降低。所以，测绘卫星应该增加具有高效载荷时间、高精度的系统，保证卫星在CCD推扫摄影上保持时间的一致，以达到测绘任务的有关要求。 1.2 卫星定轨定姿技术 为了保证卫星轨道的测量精度和姿态的确定精度，借助航天遥感影像精确定位地面目标的时候，通常需要地面控制点的辅助。如果在部分地区工作人员无法设立控制点，无控制点摄影测量的作用就凸显出来。三线阵测绘卫星需要在无控制点摄影测量时满足三个条件，进而才能完成立体测图以及定位目标任务。首先，借助设备定位测量卫星轨道，并提供三个外方位位置元素；其次，借助三线阵相机推扫摄影地面空间，构成三幅重叠的航带图像；最后，测量卫星
遥感原理与应用答案完整版
第一章电磁波及遥感物理基础 名词解释： 1、电磁波 （变化的电场能够在其周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。） 变化电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。 2、电磁波谱 电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。 3、绝对黑体 对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体。 4、辐射温度 如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。 5、大气窗口 电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段。 6、发射率 实际物体与同温下的黑体在相同条件下的辐射能量之比。 7、热惯量 由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质称为系统的热惯量。（地表温度振幅与热惯量P成反比，P越大的物体，其温度振幅越小；反之，其温度振幅越大。）8、光谱反射率 ρλ=Eρλ/ Eλ(物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。) 9、光谱反射特性曲线 按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。 填空题： 1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。 2、绝对黑体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ的函数。 3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关
系。 4、维恩位移定律表明绝对黑体的最强辐射波长λ乘绝对温度T 是常数2897.8。当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。 5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 0.47 μm 选择题：(单项或多项选择) 1、绝对黑体的（②③） ①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。 2、物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系（②⑥） ①反射率②发射率③物体温度一次方 ④物体温度二次方⑤物体温度三次方⑥物体温度四次方。 3、大气窗口是指（③） ①没有云的天空区域②电磁波能穿过大气层的局部天空区域 ③电磁波能穿过大气的电磁波谱段④没有障碍物阻挡的天空区域。 4、大气瑞利散射（⑥） ①与波长的一次方成正比关系②与波长的一次方成反比关系 ③与波长的二次方成正比关系④与波长的二次方成反比关系 ⑤与波长的四次方成正比关系⑥与波长的四次方成反比关系⑦与波长无关。 5、大气米氏散射（②） ①与波长的一次方成正比关系②与波长的二次方成反比关系③与 波长无关。 问答题： 1、电磁波谱由哪些不同特性的电磁波组成？它们有哪些不同点， 又有哪些共性？ 电磁波组成：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。不同点：频率不同（由低到高）。 共性：a、是横波；b、在真空以光速传播；c、满足f*λ=c E=h*f； d、具有波粒二象性。 遥感常用的波段：微波、红外、可见光、紫外。 2、物体辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值 波长是多少？ 有关因素：辐射通量（辐射能量和辐射时间）、辐射面积。 常温下黑体的辐射峰值波长是9.66μm 。 3、叙述植物光谱反射率随波长变化的一般规律。 植物：分三段，可见光波段（0.4～0.76μm）有一个小的反射峰，位
遥感的基本概念
一、遥感的基本概念 广义的含义：泛指各种非接触的、远距离的探测技术，根据物体对电磁波的反射和辐射特性，以获取物体信息的一种技术。 狭义遥感：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，对其进行处理、分析与应用的一门科学和技术。 二、遥感技术系统 遥感技术系统包括：遥感信息源(目标物）;信息的获取;信息的接收与记录、信息的处理和信息应用五大部分。 遥感信息源(目标物）-----任何目标都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，都是遥感的信息源。目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性，它是遥感探测的依据。 信息的获取-----主要由传感器来完成。接收、记录目标物电磁波特征的仪器，称为传感器。如扫描仪、雷达、报机、摄像机、辐射计等。 信息的接收、记录-----传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。胶片是由人或回收舱送到地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。 信息的处理——硬件系统（计算机、显示设备、大容量存储设备、图像的输入输出设备）和软件系统（数据输入模块、几何校正模块、图像变换、图像融合、分类、分析、输出等模块） 信息的应用----遥感获取信息的目的是应用。这项工作由各专业人员根据不同的应用需要而进行。在应用过程中，也需要大量的信息处理和分析，如不同遥感信息的融合及遥感与非遥感信息的复合等。 三、遥感的分类 主动遥感和被动遥感： 主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号； 被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量。 按遥感平台分： 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动的高架平台上等。航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等； 航天遥感：传感器设置于环绕地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站火箭等；航宇遥感：传感器设置于星际飞机上，指对地月系统外的目标的探测。 按传感器的探测波段分: 紫外遥感：探测波段在0.05-0.38um之间； 可见光遥感：探测波段在0.38-0.76um之间；摄影机、扫描仪、摄像仪等。 红外遥感：探测波段在0.76-1000um之间；摄影机、扫描仪等。 微波遥感：探测波段1mm-1m之间；扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等。 多波段遥感：把目标物辐射来的电磁辐射分割成若干个窄的光谱带，然后同步探测，同时得到一个目标物不波段的多幅图像。多光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等。四、遥感特点 大面积同步观测 多波段性：超越了人眼所能感受到的可见光的限制，延伸了人的感官 综合性：遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了
光学遥感
高分辨率遥感卫星的发展综述 ——514104001459鞠乔俊摘要：遥感卫星在近十年内得到了飞速的发展，无论在国民经济建设、减灾防灾与地图测绘，以及军事测绘与情报收集等方面都具有十分广阔的应用前景。目前，高分辨率遥感数据已经成为国家基础性、战略性资源，广泛应用于精确制图、城市规划、土地利用、资源管理、环境监测和地理信息服务等领域。本文对高分辨率成像卫星发展，当前国内外的发展进行了分析研究，对其军事应用与民用现状进行了分析，最后对高分辨率成像卫星及其应用的未来发展做了展望。 关键字：高分辨率遥感卫星发展 1引言 遥感（Remote sensing）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。而遥感器用于探测或感测不同波段电磁波谱的发射、反射特性。遥感卫星的问世，使人类研究地球、认识地球的观点从地面、低空扩展到太空，从而可以对地球进行连续、快速、综合和大面积的详细观测，更全面、更清晰、更深刻地了解地球及其周围环境，对国计民生产生巨大的促进作用。遥感卫星也叫对地观测卫星，有光学成像卫星和雷达成像卫星2种，前者携带可见光、红外和多光谱等遥感器，最大优点是分辨率高；后者携带合成孔径雷达等遥感器，最大优点是可以全天候工作。自1999年美国太空成像公司发射世界首颗商业高分辨率遥感卫星IKONOS以来，一度披着神秘面纱的高分辨率卫星影像日益为普通百姓所熟悉，而且正在成为人们生活的一部分。目前，几乎任何人或国家都可以购买世界任何地区的商业高分辨率卫星影像，只要点击鼠标，就能在网上浏览所在城市的高分辨率卫星影像。 高分辨率遥感卫星所带来的巨大军事与经济效益，引起全球民用与军事应用领域的高度重视，出现了各国竞相研究开发高分辨率遥感卫星及其应用技术的热潮，在短短的7年内有了飞速的发展，出现了技术不断扩散的发展趋势。高分辨率遥感卫星的不断发展及技术的扩散，既为我们提供了新的机遇，同时也提出了严峻的挑战。新的机遇是可利用的高分辨率卫星影像资源得到了极大的丰富，面
《遥感原理与方法》习题库
第一章遥感概述 1、阐述遥感的基本概念。 2、 遥感探测系统包括哪几个部分？ 3、与传统对地观测手段比较，遥感有什么特点？举例说明。 4、遥感有哪几种分类？分类依据是什么？ 5、 试述当前遥感发展的现状及趋势。 第二章 遥感的物理基础 1、大气对通过其中传播的电磁波的散射有哪几类？他们各有什么特点。 2、 什么是大气窗口？常用于遥感的大气窗口有哪些？ 3、 综合论述太阳辐射传播到地球表面又返回到遥感传感器这一整个过程中所发生的物理现象。 4、请绘出小麦、湿地、沙漠、雪的典型光谱曲线图，并分别对这些光谱反射率曲线的特征及其成因作出说明。 5、 遥感某火电厂冷却水的热污染（温度梯度为90-50度），试问在哪个波段、选用何种传感器，在每天什么时刻及天气状况下，遥感最为有利，为什么（b=2.898×10-3m.K，计算精确到0.1um）。 6、 熟悉颜色的三个属性。明度、色调、饱和度，选取自然界的某些颜色例如：树叶、鲜花、土地等，比较它们三种属性区别。 7、 光的合成怎样推算新颜色？用色度图说明。 8、加色法和减色法在原理上有什么不同？举例说明什么时候用加色法，什么时候用减色法？ 9、 利用标准假彩色影像并结合地物光谱特征，说明为什么在影像中植被呈现红色，湖泊、水库呈蓝偏黑色，重盐碱地呈偏白色。 第三章
遥感图象获取原理 1、主要遥感平台有哪些，各有何特点？ 2、摄影成像的基本原理是什么？其图像有何特征？ 3、 扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？ 4、如何评价遥感图像的质量？ 第四章 航空遥感与航空像片 1、按摄影机主光轴与铅垂线的关系，航空摄影可公为哪几类？ 2、 影响航空像片比例尺的因素有哪些？怎样测定像片的比例尺？ 3、比较航空摄影像片与地形图的投影性质有什么差别？ 4、 什么是像点位移？引起像点位移的主要原因是什么？ 第五章航天遥感与卫星图像 1、 试从技术特性和应用两方面，对航天（卫星）遥感与航空遥感作一比较。 2、航天遥感平台主要有哪些？各有什么特点？ 3、 地球资源卫星主要有哪些？常用的产品有哪几类？ 4、简述卫星图像的主要特征。 第六章遥感数字图像处理 1、数字图像的基本概念是什么？ 2、 什么叫辐射误差，其主要来源有哪些？ 3、什么叫大气校正？试说明回归分析和直方图校正的原理。 4、 几何校正过程中为什么要进行像元灰度重采样？有几种方法？各有何优劣？几何校正时对GCP有何要求？ 5、
光学遥感与热红外遥感模型
第二章光学遥感与热红外遥感模型
2.3 植被冠层反射模型 2.3.3 几何光学模型 几何光学原理很早就用于解释天文观测中粗糙表面的方向 性反射现象，林、农学家也曾应用实物园锥、椭球、园柱来模 拟单株或规则排列的作物在不同行向、行距、株距组合时对不 同入照方向直射光的截获。 Egbert(1976) 和 Otterman(1981) 较早引用几何光学的数学模 型到植被的BRDF研究，但他们的模型假定植株为很小的几何体 且每像元内有大量的植株，因而未能突出几何光学(Geometricoptical model, GO)模型在不连续植被BRDF上的优势。
第二章光学遥感与热红外遥感模型
2.3 植被冠层反射模型 2.3.3 几何光学模型 与辐射传输 (RT) 模型基于微体积内散射方程不同，几何光 学模型基于 “ 景合成模型 ”，即从遥感像元的观测尺度出发，将 像元视场的总亮度，看做是：在观测器视场内，一部分是太阳 光承照面，一部分在阴影中，而观测的结果是二者亮度的面积 加权和。 Jackson 等 (1972) 提出了行作物的四分量模型（承照植被、 阴 影 中 植 被 、 承照地面和地面阴影）。李一 Strahler(1985 ， 1986)根据稀疏林的实际情况，抛弃了“小几何体”假定，直接用 森林结构参数计算四个分量随太阳角和观察角变化，建立了遥 感像元尺度的天然林BRDF模型。
第二章光学遥感与热红外遥感模型
2.3 植被冠层反射模型 2.3.3 几何光学模型
影响植被冠层的光学遥感信号的因素主要有： （１）植被冠层组分（叶、枝、杆）的光学特性； （２）冠层下背景（下垫面，如土壤、苔藓）的光学特性； （３）植被组分的角度分布特性； （４）植被组分的空间分布。 其中后两个因素主要取决于冠层结构。 将叶片层看做混浊介质的辐射传输模型，可以描述（１） （２）和（３），而几何光学模型则强调（４）在解释遥感信号 中的作用，因而可以很好表述以上全部４个因素的作用，对空间 结构明显的植被遥感信号的解释有优势。
遥感平台与传感器
遥感平台与传感器 时间:2010-04-09 21:17来源:未知作者:admin 点击: 109次 遥感是从远离地面的不同工作平台上通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行 探测和监测的综合性技术。常见的遥感平台有：气球、飞机、火箭、人造地球 卫星、宇宙飞船、航天飞机、高塔等 遥感是从远离地面的不同工作平台上通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行 探测和监测的综合性技术。常见的遥感平台有：气球、飞机、火箭、人造地球 卫星、宇宙飞船、航天飞机、高塔等。 遥感平台是指装载遥感器的运载工具，按高度，大体可分为地面平台，空中平 台和太空平台三大类。地面平台包括三角架、遥感塔、遥感车（船）、建筑物 的顶部等，主要用于在近距离测量地物波谱和摄取供试验研究用的地物细节影像；空中平台包括在大气层内飞行的各类飞机、飞艇、气球等，其中飞机是最 有用、而且是最常用的空中遥感平台；太空平台包括大气层外的飞行器，如各 种太空飞行器和探火箭。在环境与资源遥感应用中，所用的航天遥感资料主要 来自于人造卫星。在不同高度的遥感平台上，可以获得不同面积，不同分辨率 的遥感图像数据，在遥感应用中，这三类平台可以互为补充、相互配合使用。 表可应用的遥感平台
800m以下遥感平台还有： 常用的传感器： 航空摄影机（航摄仪） 全景摄影机 多光谱摄影机 多光谱扫描仪(Multi Spectral Scanner，MSS) 专题制图仪（Thematic Mapper,TM） 反束光导摄像管（RBV） HRV（High Resolution Visible range instruments）扫描仪合成孔径侧视雷达（Side-Looking Airborne
遥感原理与应用知识点汇编
学习-----好资料 第一章电磁波及遥感物理基础 一、名词解释： 1遥感：（1）广义的概念：无接触远距离探测（磁场、力场、机械波）； （2）狭义的概念：在遥感平台的支持下，不与目标地物相接触，利用传感器从远处将目标 地物的地磁波信息记录下来，通过处理和分析，揭示出地物性质及其变化的综合性探测技术。2、电磁波：变化的电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。 3、电磁波谱：将电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减依次排列为一个序谱，将此序谱称为电磁波谱。 4、绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体。 5、绝对白体：反射所有波长的电磁辐射。 6、光谱辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量。 8、大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波 段。 11、光谱反射率：p =P P/P O X 100%，即物体反射的辐射能量P P占总入射能量R的百分比，称为反射率p。 12、光谱反射特性曲线：按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。 二、填空题： 1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由丫射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。 2、绝对黑体辐射通量密度是温度T 和波长入的函数。（19页公式） 3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关系。 4、维恩位移定律表明绝对黑体的最强辐射波长入乘绝对温度T是常数2897.8。当绝对 黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。 5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为0.47 卩m。 三、选择题：（单项或多项选择） 1、绝对黑体的（②③） ①反射率等于1②反射率等于0③发射率等于1④发射率等于0。
遥感原理与应用期末复习题
1.广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测 2.狭义遥感：在高空或者外层空间的各种平台上，通过各种传感器获得地面电磁波辐射信息，通过数据的传输和处理揭示地面物体的特征、性质及其变化的综合性探测技术。 3.传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪器，是遥感技术系统的核心。传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。 4.遥感平台是装载传感器的运载工具 5.主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。如：雷达。被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动地接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量。太阳是被动遥感最主要的辐射源多波段遥感：在可见光和红外波段间，再细分成若干窄波段，以此来探测目标。 6.遥感分类：按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感等。按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等.按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式（如：雷达辐射计等）按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感 7.遥感的特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性、局限性。 1.电磁波：由振源发出的电磁振荡在空气中传播。 2.电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。 3.电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。 4.地球辐射的分段特性：一、内容：1、0.3~2.5μm（可见光与近红外）：地表以反射太阳辐射为主，地球自身热辐射可忽略不计。2、2.5~6μm（中红外）：地表以反射太阳辐射、地球自身热辐射均为被动RS辐射源。3、 6μm以上（远红外）：以地球自身热辐射为主，地表以反射太阳辐射可忽略不计。二、意义：1、可见光和近红外RS影像上的信息来自地物反射特性。2、中红外波段遥感影像上信息既有地表反射太阳辐射的信息，也有地球自身热辐射信息。3、热红外波段遥感影像上的信息来自地物本身的辐射特性。 5.绝对黑体：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。绝对黑体则是吸收率≡1，反射率≡0，与物体的温度和电磁波波长无关。 6.黑体辐射规律：普5.图2.11太阳辐照度分布曲线分析：太阳光谱相当于5800 K的黑体辐射；据高分辨率光谱仪观察，太阳光谱连续的光谱线的明亮背景上有许多离散的明暗线，称为弗朗和费吸收线，据此可以探测太阳光球中的元素及其在太阳大气中的比例；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38 ～0.76 μm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47 μm左右；到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 ～ 3.0 μm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外。这一波段区间能量集中，且相对稳定，是被动遥感主要的辐射源；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减，衰减最大的区间便是大气分子吸收最强的波段；各波段的衰减是不均衡的。 6.大气散射：太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，传播方向改变，并向各个方向散开； 7.瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。(大气中的原子和分子，氮、氧、二氧化碳等分子)。特点：散射率与波长的四次方成反比，波长越长，散射越弱；影响：瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。 问题：多波段遥感中一般不使用蓝紫光的原因？无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？蓝紫光波长短，散射强度较大，红光，红外，微波波长较长，散射强度弱。 8.米氏散射：当微粒的直径与辐射光的波长差不多时（即d≈λ）称为米氏散射（烟、尘埃、水滴及气溶胶等）。为何红外遥感探测时要避免使用云雾天气所成的影像？云雾的粒子大小和红外线的波长接近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射，红外遥感不可穿云透雾 9.无选择性散射：当微粒的直径比波长大得多时（即 d＞λ）所发生的散射称为无选择性散射。为何云雾呈白色？空气中存在较多的尘埃或雾粒，一定范围的长短波都被同样的散射，使天空呈灰白色的。 问题：1、太阳光为何是可见的？2、蓝色火焰为何比红色火焰高？6、微波为何能穿云透雾？ 10.大气窗口：通常将这些吸收率和散射率都很小，而透射率高的电磁辐射波段称为大气窗口。 11.典型地物的反射波谱曲线分析：（1）植被反射波谱曲线：规律性明显而独特。可见光波段（0.38～0.76μm）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。在近红外波段
遥感的概念
遥感的概念：从不同高度的平台上，使用各种传感器，接受来自地球表层各类电磁波的信息，并对这信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特征进行远距离的探测和识别的一门科学技术。 遥感的特点：宏观性、综合性、可比性，多波段性，时效性，客观性，经济性，局限性（信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求） 遥感的类型：按机理划分：被动遥感(传感器不向目标发射电磁波，仅被动的接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量)主动遥感(传感器主动发射一定电磁波能量并接受标反射回来的信号)按平台划分：地面遥感：如车载，船载，手提，固定或活动高架平台等航空遥感: 传感器设置在航空器上(小于80km)，主要为飞机，气球等航天遥感：传感器设置在航天器上(大于80km），如人造地球卫星、航天飞机，空间站，火箭等，以卫星为平台的遥感叫做卫星遥感按电磁波段划分：可见光遥感（电磁波波长范围：0.38~0.76μm）红外遥感（电磁波波长范围：0.76~1000μm）微波遥感（电磁波波长范围：1mm~10m）按大的研究领域划分：陆地遥感；大气遥感；海洋遥感。按应用范围划分：资源环境遥感；灾害遥感；农业遥感；地质遥感；渔业遥感.... 遥感技术系统的概念：是一个从地面到空中直至空间，从信息的收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系
统；它能够实现对全球范围的多层次、多视角、多领域的立体观测，是获取地球资源的现代高科技的重要手段 电磁波谱：按各种电磁波在真空中的波长或频率，递增或递减排列制成的图表 电磁波谱的波段和遥感常用的电磁波波段：按波长由小到大依次为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。常用的是：紫外（0.01-0.38um)可见光（0.38-0.76um）红外（0.76-1000um）微波遥感器（1mm-1m) 辐射亮度：辐射亮度L: 面辐射源，在某一方向，单位投影表面、单位立体角内的辐射通量。 单位是瓦/ 米2?球面度（W/m2?Sr） 黑体辐射的三个特征;辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值；温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线不相交；随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。 发射率和基尔霍夫定律概念：发射率地物的辐射出射度M与同温下的黑体辐射出射度M黑的比值，又叫比辐射率；在一定温度下，物体的辐射出射度M 和吸收率α之比，对于任何物体都是一个常数，等于该温度下同面积黑体辐射出射度M 黑称作霍夫定律 太阳辐射光谱最基本特征及其能量主要集中在哪几个波段：太阳辐射的光谱是连续的它的辐射特性与绝对黑体的辐