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梅安新《遥感导论》笔记和课后习题详解试读：
第1章 绪 论
1.1 复习笔记
一、遥感的基本概念
1广义的遥感
广义上理解，遥感（Remote Sensing）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狭义的遥感
狭义上理解，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，通过分析来揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
二、遥感系统的组成
1目标物的电磁波特性
任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。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。
2信息的获取（1）传感器或遥感器
传感器或遥感器是接收、记录目标物电磁波特征的仪器。（2）遥感平台
遥感平台是装载传感器的平台，主要有地面平台、空中平台、空间平台。
3信息的接收（1）记录信息的介质
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。（2）接收方式
①胶片由人或回收舱送至地面回收。
②数字磁介质上记录的信息通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。
4信息的处理
地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，需要进行信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等一系列的处理，再转换为通用数据格式或模拟信号，才能被用户使用。地面站或用户还可根据需要进行几何精校正处理和专题信息处理、分类等。
5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按不同的应用目的进行。遥感技术是一个综合性的系统，它涉及航空、航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸多的应用领域。
三、遥感的类型
1按遥感平台分类（1）地面遥感
地面遥感的传感器设置在地面平台上。（2）航空遥感
航空遥感的传感器设置于航空器上。（3）航天遥感
航天遥感的传感器设置于环绕地球运行的航天器上。（4）航宇遥感
航宇遥感的传感器设置于星际飞船上。
2按传感器的探测波段分类（1）紫外遥感
探测波段在0.05～0.38μm之间。（2）可见光遥感
探测波段在0.38～0.76μm之间。（3）红外遥感
探测波段在0.76～1000μm之间。（4）微波遥感
探测波段在1mm～1m之间。（5）多波段遥感
多波段遥感指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。
3按工作方式分类（1）主动遥感和被动遥感
①主动遥感
主动遥感由探测器主动发射一定能量的电磁波并接收目标的后向散射信号。
②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反射自然辐射源的能量。（2）成像遥感与非成像遥感
①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。
②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。
4按遥感的应用领域分类（1）从大的研究领域分类
可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等。（2）从具体应用领域分类
可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等，还可以划分为更细的研究对象进行各种专题应用。
四、遥感的特点
1大面积的同步观测
大面积的同步观测可以提供最佳的获取信息的方式，且不受地形阻隔等限制。遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围就越大，容易发现地球上一些重要目标物空间分布的宏观规律。
2时效性
遥感探测，尤其是空间遥感探测，可以在短时间内对同一地区进行重复探测，从而发现地球上许多事物的动态变化，大大提高了观测的时效性。
3数据的综合性和可比性（1）遥感探测获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息。（2）由于新的传感器和信息记录都可向下兼容，使遥感数据具有可比性。
4经济性
遥感探测的费用投入与所获取的效益，与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。
5局限性（1）在电磁波谱中，尚有许多谱段的资源有待进一步开发。（2）已经被利用的电磁波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反映，还需要发展高光谱分辨率遥感，并配合使用遥感以外的其他手段。
五、遥感发展简史
1无记录的地面遥感阶段（1608～1838年）（1）1608年，汉斯·李波尔赛制造了世界第一架望远镜。（2）1609年，伽利略制作了放大倍数3倍的科学望远镜。
2有记录的地面遥感阶段（1839～1857年）（1）1839年，达盖尔发表了他和尼普斯拍摄的照片，第一次成功地把拍摄到事物形象地记录在胶片上。（2）1849年，法国人艾米·劳塞达特制定了摄影测量计划，成为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志。
3空中摄影遥感阶段（1858～1956年）（1）1858年，G.F.陶纳乔用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片。（2）1860年，J.W.布莱克与S.金乘气球升空至630m，成功地拍摄了美国波士顿市的照片。（3）1903年，J.纽布朗纳设计了一种捆绑在飞鸽身上的微型相机。W.莱特和O.莱特发明了飞机，真正地促进了航空遥感向实用化的迈进。（4）1906年，G.R.劳伦斯用风筝拍摄空中照片成功地记录了著名的旧金山大地震后的情景。（5）1909年，W.莱特在意大利的森托塞尔上空用飞机进行了空中摄影；（6）1913年，利比亚班加西油田测量应用航空摄影，C.塔迪沃在维也纳国际摄影测量学会会议上发表论文，描述了飞机摄影测绘地图问题。（7）一战期间，航空摄影成了军事侦察的重要手段。（8）一战以后，航空摄影人员从军事转向商业应用和科学研究。
①美国和加拿大成立了航测公司；
②美国和德国分别出版了《摄影测量工程》及类似性质的刊物，专门介绍有关技术方法。
③1930年起，美国的农业、林业、牧业等政府部门都采用航空摄影并应用于制定规划。（9）1924年，彩色胶片的出现，为后来的航空遥感打下了基础。（10）二战前期，德、英等国利用空中侦察和航空摄影，在侦察敌方军事态势、部署军事行动等方面收到了实际效果。（11）二战后期，航空摄影成为美国在太平洋战争中的重要情报来源。在苏联的斯大林格勒保卫战等重大战役中，航空摄影对军事行动的决策起到了重要作用。（12）二战中，微波雷达的出现及红外技术应用于军事侦察，使遥感探测的电磁波谱段得到了扩展。（13）二战及其以后，出版了一些著作，对航空遥感的方法和理论进行了总结。人才培养与专业学术刊物的出版也是这一时期的特点。
4航天遥感阶段（1957至今 ）（1）重要事件
①1957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。
②1959年9月美国发射的“先驱者2号”探测器拍摄了地球云图。
③1959年10月苏联的“月球3号”航天器拍摄了月球背面的照片。
④1960年美国发射TIROS-1和NOAA-1太阳同步气象卫星开始了航天器对地球的长期观测。（2）遥感发展的主要表现方面
①遥感平台方面
除航空遥感已成业务化外，航天平台也已成系列。不同高度、不同用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多度角、多周期的遥感观测平台。
②传感器方面
a．探测的波段范围不断延伸，波段的分割愈来愈精细，从单一谱段向多谱段发展。
b．多种探测技术的集成日趋成熟。
③遥感信息处理方面
a．大容量、高速度的计算机与功能强大的专业图像处理软件的结合成为主流，这些软件本身也在不断完善以适应遥感技术的发展。
b．在信息提取、模式识别等方面也不断引入相邻学科的信息处理方法，丰富了遥感图像处理内容。
c．结构信息的处理和多源遥感数据及遥感与非遥感数据的融合也得到重视和发展。
④遥感应用方面
经过近30多年的发展，遥感技术已广泛渗透到国民经济的各个领域，对于推动经济建设、社会进步、环境的改善和国防建设起到重大作用。
六、中国遥感事业的发展
1重要事件（1）我国自1970年4月24日相继发射了不同类型的人造地球卫星、资源卫星、小卫星，丰富了我国卫星的类型。（2）1986年我国建成了遥感卫星地面站，数十个分布于全国各地的气象卫星接收站，可以接收地球同步（静止轨道）和太阳同步（极轨）气象卫星数据。（3）在遥感图像信息处理方面，已开始从普遍采用国际先进的商品化软件向软件国产化迈进，对图像处理的新方法也进行了广泛的探索。
2遥感应用主要成果（1）在遥感应用领域进行了广泛探索和应用试验研究。（2）遥感广泛渗入各地区和各业务部门。（3）遥感在应用领域取得良好的经济效益和社会效益。（4）各行业和地方组建的遥感应用机构达数百个，组成了庞大的遥感科技队伍。（5）在遥感专业出版物方面产生了大量优秀成果。（6）遥感教育事业成绩斐然。
1.2 课后习题详解
1遥感的基本概念是什么？
答：广义的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。狭义的遥感是指应用探测仪器，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。遥感定义为从远处探测感知物体，即不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。
2遥感探测系统包括哪几个部分？
答：遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。具体如下：（1）目标物的电磁波特性
任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。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。（2）信息的获取
遥感信息通过传感器或遥感器接收、记录目标物电磁波特征。遥感平台是装载传感器的平台，主要有地面平台、空中平台、空间平台。（3）信息的接收
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，其中胶片由人或回收舱送至地面回收，数字磁介质上记录的信息通过微波天线传输给地面的卫星接收站。（4）信息的处理
地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，需要进行信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等一系列的处理，再转换为通用数据格式或模拟信号，才能被用户使用。地面站或用户还可根据需要进行精校正处理和专题信息处理、分类等。（5）信息的应用
遥感信息的应用由各专业人员按不同的应用目的进行。遥感技术是一个综合性的系统，它涉及航空、航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸多的应用领域。
3作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？
答：（1）大面积的同步观测
大面积的同步观测可以提供最佳的获取信息的方式，且不受地形阻隔等限制。遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围就越大，容易发现地球上一些重要目标物空间分布的宏观规律。（2）时效性
遥感探测，尤其是空间遥感探测，可以在短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，大大提高了观测的时效性。（3）数据的综合性和可比性
①获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息。
②由于新的传感器和信息记录都可向下兼容，使遥感数据具有可比性。（4）经济性
遥感的费用投入与所获取的效益，与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。（5）局限性
①在电磁波谱中，尚有许多谱段的资源有待进一步开发。
②已经被利用的电磁波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反映，还需要发展高光谱分辨率遥感，并配合使用遥感以外的其他手段。
4中国遥感事业的成就表现在哪些方面，有何特点？
答：中国遥感事业的成就表现在如下几个方面：（1）在遥感应用领域进行了广泛探索和应用试验研究。（2）遥感广泛渗入各地区和各业务部门。（3）遥感在应用领域取得良好的经济效益和社会效益。（4）各行业和地方组建的遥感应用机构达数百个，组成了庞大的遥感科技队伍。（5）在遥感专业出版物方面产生了大量优秀成果。（6）遥感教育事业成绩斐然。
第2章 电磁辐射与地物光谱特征
2.1 复习笔记
一、电磁波谱与电磁辐射
1电磁波谱（1）波
①定义
振动的传播称为波。电磁振动的传播称为电磁波。波动是各质点在平衡位置振动而能量向前传播的现象。
②分类
a．纵波
质点的振动方向与波的传播方向相同。
b．横波
质点振动方向与波的传播方向垂直。
③偏振现象
在横波中，如果振动方向不随时间变化，则称为线偏振的横波，电磁波具有偏振现象。
④波的叠加原理
波的叠加原理是指当两列以上的波在同一空间传播时，空间质点的振动表现为各单列波质点振动的矢量合成。（2）电磁波
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。电磁波由电磁振荡向各个不同方向传播。（3）电磁波谱
电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列，则构成电磁波谱。可见光的波段为0.38～0.76μm，微波的波段为1mm～1m，紫-3-1外线的波段为10～3.8×10μm，从紫外线到X射线到γ射线，波长逐渐减小。（4）电磁波的性质
①电磁波是横波，在真空以光速传播；
②电磁波满足下式：
f·λ＝c （2-1）
E＝h·f （2-2）-34
式中，E为能量，单位为J；h为普朗克常数，h＝6.626×10 J／s；f为频率；λ为波长；c为真空中的光速。
③电磁波具有波粒二象性。
a．电磁波传播到气体、液体、固体介质时，会发生反射、折射、吸收、透射等现象。
b．在辐射传播过程中，若碰到粒子还会发生散射现象，从而引起电磁波的强度、方向等发生变化。
2电磁辐射的度量（1）辐射源
任何物体都是辐射源，不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外辐射。（2）辐射测量
①辐射能量（W）
辐射能量是指电磁辐射的能量，单位为J。
②辐射通量Ф
辐射通量是指单位时间内通过某一面积的辐射能量，Ф＝dW／dt，单位为W。辐射通量是波长的函数，总辐射通量应该是各谱段辐射通量之和或辐射通量的积分值。
③辐射通量密度（E）
辐射通量密度是指单位时间内通过单位面积的辐射能量，E＝dФ2／dS，单位为W／m，S为面积。
④辐照度（I）
辐照度是指被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I＝dФ／2dS，单位为W／m，式中S为面积。
⑤辐射出射度（M）
辐射出射度是指辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，dФ／2dS，单位为W／m，S为面积。辐照度（I）与辐射出射度（M）都是辐射通量密度的概念，都与波长λ有关。
⑥辐射亮度（L）
假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L为辐射源在某一方向上单位投影表面单位立体角内的辐射通量。
3黑体辐射（1）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。（2）黑体辐射规律
①普朗克公式
普遍适用于绝对黑体辐射的公式，为普朗克公式，表达式如下： （2-3）-23
式中，c为真空中的光速；k为波尔兹曼常数，k＝1.38×10 J／-34K；h为普朗克常数，h＝6.63×10 Js：M为辐射出射度。
②绝对黑体的辐射出射度与波长的关系
图2-1-1 不同温度的黑体辐射
③黑体辐射公式
a．斯忒藩-玻尔兹曼定律
设整个电磁波谱的总辐射出射度M，为某一单位波长的辐射出射度M，对波长λ用普朗克公式积分，便导出斯忒藩-玻尔兹曼定律。斯λ忒藩-玻尔兹曼定律可总结为：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。4
M＝σT（2-4）－-2－48
其中，σ为斯忒藩-玻尔兹曼常数，σ＝5.67×10W·m·K。
b．维恩位移定律
黑体辐射光谱中最强辐射的波长λ与黑体绝对温度T成反比：max
λ·T＝b（2-5）max－3
其中，b为常数，b＝2.898×10m·K。（3）实际物体的辐射
①基尔霍夫定律
假定有一封闭的空腔，腔内有四个物体B，B，B，B。首0123先，腔内为真空，腔内能量交换不可能通过传导和对流进行，只能以辐射方式完成。其次，空腔内保持恒温不变。因此，每个物体向外辐射和吸收的能量必然相等，基尔霍夫证明辐射度仅与波长和温度有关，与物体本身的性质无关，且对腔内多个物体都成立，假如物体B是绝对黑体，则吸收系数α=1，因此有：00 （2-6）
其中M为辐射出射度，α为吸收系数，I为辐照度。此式就是基iii尔霍夫定律。
②实际物体的辐射
基尔霍夫定律表现了实际物体的辐射出射度M与同一温度、同一i波长绝对黑体辐射出射度的关系，α是此条件下的吸收系数（0＜α＜i1），有时也称为比辐射率或发射率，记作ε，表示实际物体辐射与黑体辐射之比，M＝εM。0
二、太阳辐射及大气对辐射的影响
1太阳辐射（1）太阳常数
太阳常数是指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量，32I＝1.360×10W/m。⊙（2）太阳光谱
太阳的光谱通常指光球产生的光谱，光球发射的能量大部分集中于可见光波段。太阳辐射的光谱是连续光谱，且辐射特性与绝对黑体辐射特性基本一致。
2大气吸收（1）大气层次与成分
地球被大气圈所包围，大气圈上界无明显界线，离地面越高大气越稀薄，逐步过渡到太阳系空间。大气在垂直方向自下而上分为对流层、平流层、中间层、热层（增温层），热层再往上就是接近大气层外的顶部空间，也称散逸层。近来常把平流层和中间层统称为平流层，热层和散逸层统称为电离层，电离层再向上为外大气层空间。（2）大气对辐射的吸收作用
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，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气，形成了电磁波的某些缺失带。
3大气散射（1）概念
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，称为散射。（2）大气散射的三种情况
①瑞利散射
a．定义
瑞利散射是指当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射现象，这种散射主要由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳，臭氧和氧分子等引起。
b．特点
对可见光而言瑞利散射现象非常明显，因为这种散射的特点是散4-4射强度与波长的四次方（λ）成反比，I∝λ，即波长越长，散射越弱。
②米氏散射
a．定义
米氏散射是指当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射现象，这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。
b．特点2-2
米氏散射的散射强度与波长的二次方（λ）成反比，即I∝λ，并且散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显。
③无选择性散射
a．定义
无选择性散射是指当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射现象。
b．特点
散射强度与波长无关。
4大气窗口及透射分析（1）折射现象
①定义
大气折射是指电磁波穿过大气层时传播方向发生了改变。
②特点
大气折射率与大气密度相关，密度越大折射率越大。离地面越高，空气越稀薄折射率也越小。（2）大气的反射
①定义
反射现象是指电磁波传播过程中通过两种介质的交界面时，电磁波以与入射角相同的角度反射回去的现象。
②特点
反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量，而且各波段均受到不同程度的影响，削弱了电磁波到达地面的强度，因此应尽量选择无云的天气接收遥感信号。（3）大气窗口
大气窗口是指电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段。（4）大气透射的定量分析
①大气质量的概念
大气质量是指太阳辐射入射时所通过的大气厚度。
②大气质量的定量分析
a．垂直入射
此时天顶距θ＝0°，大气质量m＝1。
b．斜射
第一，若天顶距θ＜60°，大气质量m（θ）＝secθ，近似等于斜入射时辐射穿过大气的光程与垂直入射的大气光程之比，这时地球大气的曲面形状可忽略，并且不考虑折射；
第二，若θ＞60°，大气质量便不能用secθ计算。
③总透射率T的计算
大气对太阳辐射的总透射率T可用下式计算： （2-7）
式中，I为通过大气层后的辐照度；I为通过大气层前的辐照度；0m（θ）为大气质量，与天顶距θ密切正相关；τ为大气的垂直光学厚度。
三、地球的辐射与地物波谱
1太阳辐射与地表的相互作用
当太阳辐射达到地表后，就短波而言，地表反射的太阳辐射成为地表的主要辐射来源。图2-1-2记录了太阳和地表实际电磁辐射的差异。
图2-1-2 太阳与地表辐射的电磁波谱
2地表自身热辐射
实际物体的辐射出射度由以下关系式表示：
M（λ，T）＝ε（λ，T）·M（λ，T）（2-8）0
式中，ε为物体的比辐射率或发射率；M为实际物体辐射出射度；M为黑体辐射出射度；λ为波长；T为地表温度。0
3地物反射波谱特征（1）概述
到达地面的太阳辐射能量由反射能量、吸收能量及透射能量组成。在反射、吸收、透射物理性质中，使用最普遍最常用的是反射。（2）反射率与反射波谱
①反射率
反射率ρ是指物体反射的辐射能量P占总入射能量P的百分比，ρ0且反射率ρ≤1。
②物体的反射类型
a．镜面反射
镜面反射中满足反射定律，即入射波和反射波在同一平面内，入射角与反射角相等。
b．漫反射
漫反射是指不论入射方向如何，虽然反射率ρ与镜面反射一样，但把反射出来的能量分散到各个方向。漫反射的反射辐射亮度是一个常数，因此漫反射又称朗伯面反射。
c．实际物体反射
实际物体的反射介于镜面和朗伯面之间，其表面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。在入射辐照度相同时，反射辐射亮度的大小既与入射方位角和天顶角有关，也与反射方向的方位角与天顶角有关。
③反射波谱
地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律，通常用平面坐标曲线表示，横坐标表示波长λ，纵坐标表示反射率ρ。（3）地物反射波谱曲线
①植被
a．可见光波段（0.4～0.76μm）
地物反射波谱曲线可见光波段有一个小的反射峰，位置在0.55μm（绿）处，两侧0.45μm（蓝）和0.67μm（红）则有两个吸收带。这一特征是由于叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。
b．近红外波段（0.7～0.8μm）
地物反射波谱曲线近红外波段有一反射的“陡坡”，至1.1μm附近有一峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。
c．中红外波段（1.3～2.5μm）
地物反射波谱曲线中红外波段受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别以1.45μm、1.95μm和2.7μm为中心是水的吸收带，形成低谷。
②土壤
自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质含量越高和含水量越高反射率越低，此外土类和肥力也会对反射率产生影响。
③水体
a．反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，近红外波段的吸收更强。
b．含泥沙时，由于泥沙散射，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。
c．含叶绿素时，近红外波段明显抬升。
④岩石
岩石的反射波谱曲线无统一的特征，矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等都会对曲线形态产生影响。
4地物波谱特性的测量（1）地物反射波谱测量理论
①双向反射分布函数（BRDF）
a．定义
对于给定的入射角和反射角，双向反射分布函数值表示在给定方向上每单位立体角内的反射率，它完全描述了反射空间分布特性的规律。
b．缺点
由于BRDF函数值本身是两个无穷小量的比，且实际测量也十分困难，因此在实际测量中很少采用。
②双向反射比因子R（BRF）
a．定义
双向反射比因子是指在给定的立体角锥体所限制的方向内，在一定辐照度和观测条件下，目标的反射辐射通量与处于同一辐照度和观测条件下的标准参考面（朗伯反射面）的反射辐射通量之比。
b．优点
双向反射比因子比较容易测量。（2）地物光谱的测量方法
①样品的实验室测量
a．实验窒测量常用分光光度计，仪器由微机控制，测量数据也直接传给计算机。
b．分光光度计的测量条件是需要一定方向的光照射，并用半球接收，因此获得的反射率与野外测定有区别。注意室内测量时要有严格的样品采集和处理过程。
c．由于实验室的测量条件高，应用不够广泛。
②野外测量
野外测量采用比较法。
a．垂直测量
为使所有数据能与航空、航天传感器所获得的数据进行比较，一般情况下测量仪器均用垂直向下测量的方法，以便与多数传感器采集数据的方向一致。
b．非垂直测量
测量不同角度的方向反射比因子，是在野外更精确的测量。
2.2 课后习题详解
81在真空中，电磁波速为3×10m／s。-7-7（1）可见光谱的波长范围从约3.8×10m的紫色光到约7.6×10m的红色光，其对应的频率范围为多少？-9-11（2）X射线的波长范围约5×10～1.0×10m，其对应的频率范围又是多少？（3）短波无线电的频率范围约为1.5 MHz～300MHz，其对应的波长范围是多少？
答：利用公式f＝c/λ计算得到：1414（1）可见光的频率范围为3.947×10～7.895×10HZ；1619（2）X射线的频率范围为6×10～3×10HZ；（3）短波无线电的波长范围为1～200m。
2阐述辐照度I，辐射出射度M和辐射亮度L的物理意义，并说明其共同点和区别是什么？
答：（1）辐照度（I）
辐照度是指被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I＝dФ／2dS，单位为W／m，其中S为面积。（2）辐射出射度（M）
辐射出射度是指辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，dФ／2dS，单位为W／m，S为面积。（3）辐射亮度（L）
假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则辐射亮度L定义为辐射源在某一方向上单位投影表面单位立体角内的辐射通量。（4）异同点
辐照度（I）与辐射出射度（M）都是辐射通量密度，都与波长λ有关。但是I为物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。辐射亮度（L）是单位立体角内的辐射通量，与θ角有关。32
3在地球上测得太阳的平均辐照度I＝1.4×10W／m，设太阳到11地球的平均距离约为R＝1.5×10 m。试求太阳的总辐射能量。
答：由于太阳辐射出的能量在任一时刻总的来看是一个球面，而地球接收到平均辐照度是指球面上一平方米面积接收到的辐射功率，226则太阳辐射总功率为：W＝4πR×I＝4×10W。
4假定恒星表面的辐射与太阳表面辐射一样都遵循黑体辐射规律。如果测得到太阳辐射波谱的λ＝0.51μm，北极星的λ＝太max北max0.35μm，试计算太阳和北极星的表面温度及每单位表面积上所发射出的功率是多少？
答：（1）根据维恩位移定律λ·T＝b可得：max
太阳表面温度为：－－63
T＝b/λ＝2.898×10/（0.51×10）＝5680 Kmax
北极星表面温度为：－－63
T＝b/λ＝2.898×10/（0.35×10）＝8280 Kmax4（2）根据斯忒藩-玻尔兹曼定律M=σT可得：
太阳每单位表面积上所发射出的功率为：－－2－4447－28
M＝5.67×10W·m·K×（5680） K＝5.9×10 W·m
北极星每单位表面积上所发射出的功率为：－－2－4448－28
M＝5.67×10W·m·K×（8280） K＝2.7×10 W·m
5已知日地平均距离为一个天文单位，1天文单位≈1.496×11510m，太阳的线半径约为6.96×10km。（1）通过太阳常数I，计算太阳的总辐射通量E；⊙（2）由太阳的总辐射通量E，计算太阳的辐射出射度M。
答：（1）已知日地平均距离，则太阳的总辐射通量为：3211226
E＝I×S＝1.360×10W/m×4π（1.496×10m）＝3.8×10W⊙（2）由太阳的线半径算出面积S后，得太阳的辐射出射度为：827 2
M＝E／4π（6.96×10m）＝6.28×10W／m
6大气的散射现象有几种类型？根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云透雾能力而可见光不能。
答：（1）大气散射现象的类型
①瑞利散射
瑞利散射是指当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。
②米氏散射
米氏散射是指当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。
③无选择性散射
无选择性散射是指当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。（2）微波具有穿云透雾能力而可见光不能的原因
大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。大气云层中，小雨滴的直径相对其他微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对微波来说，微波波长比粒子的直径大很多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。
7对照书内卫星传感器表中所列波段区间和大气窗口的波段区间，理解大气窗口对于遥感探测的重要意义。
答：（1）大气窗口的概念
大气窗口是指电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段。（2）大气窗口的光谱段
①0.3～1.3μm
该光谱段即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段，如Landsat卫星的TM1～4波段，SPOT卫星的HRV波段。
②1.5～1.8μm和2.0～3.5μm
该光谱段即近、中红外波段。这一波段是白天日照条件好时扫描成像的常用波段，如TM的5、7波段等，用以探测植物含水量以及云、雪，或用于地质制图等。
③3.5～5.5μm
该光谱段即中红外波段。这一波段的特点在于，除了反射外，地面物体也可以自身发射热辐射能量，如NOAA卫星的AVHRR传感器用3.55～3.93μm波段探测海面温度，获得昼夜云图。
④8～14μm
该光谱段即远红外波段。这一波段主要通透来自地物热辐射的能量，适于夜间成像。
⑤0.8～2.5cm
该光谱段即微波波段。由于微波穿云透雾能力强，这一区间可以全天候观测，而且是主动遥感方式，如侧视雷达。Radarsat的卫星雷达影像也在这一区间，常用的波段为0.8cm，3cm，5cm，10cm，甚至可将该窗口扩展至0.05～300cm。
8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整个过程中所发生的物理现象。
答：太阳辐射传播到地球表面又返回到遥感传感器这整个过程中所发生的物理现象有：（1）从太阳辐射经过大气层时，由于大气的作用，会发生折射现象，使太阳辐射传播方向发生变化，路径是一条曲线，不是直线；（2）接着会发生反射现象，使部分太阳辐射没有达到地面，减少部分辐射能量；（3）再发生吸收和散射现象，使部分能量转换为大气分子或原子内能，从而使到达地面的能量减少；剩余部分太阳辐射透过大气层，到达地面；（4）达到地面的太阳辐射由于地面吸收，减少了被反射回去的能量；（5）接着太阳辐射第二次经过大气层，同样会发生反射、折射、吸收和散射现象，剩余的能量达到传感器。
9从地球辐射的分段特性说明为什么对于卫星影像解译必须了解地物反射波谱特性。
答：当太阳辐射到达地表后，就短波而言，地表反射的太阳辐射成为地表的主要辐射来源，而来自地球本身的辐射，几乎可以忽略不计。地球自身的辐射主要集中在长波，即6μm以上的热红外区段，该区段太阳辐射的影响几乎可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。两峰交叉之处是两种辐射共同其作用的部分，在2.5～6μm，即中红外波段，地球对太阳辐照比辐射率（发射率）波谱特性曲线的形态特征可以反映地面物体本身的特性，包括物体本身的组成、温度、表面粗糙度等物理特性。特别是曲线形态特殊时可以用发射率曲线来识别地面物体，尤其在夜间，太阳辐射消失后，地面发出的能量已发射光谱为主，单侧起红外辐射及微波辐射并与同样温度条件下的比辐射率（发射率）曲线比较，是识别地物的重要方法之一。地物反射波普曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现（发射率）也不同。一般说，地物发射率随波长变化有规律可循，从而为遥感影像的判读提供依据。
10列举几种可见光与近红外波段植被、土壤、水体、岩石的地物反射波谱曲线实例。
答：植被、土壤、水体、岩石地物反射波谱曲线依次见下图：（a）植被 （b）土壤（c）水体（d）岩石
图2-3 地物的反射波谱曲线
第3章 遥感成像原理与遥感图像特征
3.1 复习笔记
一、遥感平台
遥感平台是搭载传感器的工具。根据航天遥感平台的服务内容，可以将遥感平台分为气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系列。
1气象卫星系列（1）气象卫星概述
①气象卫星发展的三阶段
a．20世纪60年代发展了第一代气象卫星。
第一，泰诺斯（TIROS，Television and Infrared Observation Satellite），即电视和红外辐射观测卫星，均为极轨气象卫星。
第二，艾萨（ESSA，Environmental Science Service Administration Satellites），即环境科学服务业务卫星。
第三，“雨云”实验性气象卫星（Nimus），专用于进行新的观测仪器的试验，以及对船舶、浮标站等气象观测资料的收集方式进行试验。
第四，艾托斯（ATS，Application Technology Satellite），即应用技术实验卫星，该卫星是静止气象卫星。
b．1970～1977年发展了第二代气象卫星。
第一，发射了ITOS-1，它是业务气象卫星的改进型。
第二，发射了地球同步气象卫星和GOES（Geostationary Operational Environmental Satellite）。
第三，多国卫星共同构成了全球气象卫星系统。
c．1978年以后气象卫星进入了第三个发展阶段。
该阶段主要以NOAA系列为代表，每颗卫星的寿命在两年左右，采用近极地太阳同步近圆形轨道，双星系统，轨道高度分别是870km和833km，轨道倾角98.9°和98.7°，周期101.4min。
②我国气象卫星的发展
a．“风云一号”“风云一号”气象卫星是中国发射的第一颗环境遥感卫星，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实验，可用于天气预报、提供植被指数、区分云和雪、进行海洋水色观测等。
b．“风云二号”“风云二号”气象卫星是地球同步轨道静止气象卫星，是中国的第一颗自旋稳定静止气象卫星。主要功能是对地观测，每小时获取一次对地观测的可见光、红外与水汽云图。（2）气象卫星特点
①轨道
a．低轨
低轨是指近极地太阳同步轨道，简称极地轨道。
b．高轨
高轨是指地球同步轨道。
②短周期重复观测。气象卫星时间分辨率较高，有助于快速地对地面的变化进行动态监测。
③成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。气象卫星只需2～3条轨道就可以覆盖我国，更易获得完全同步、低云量或无云的影像。
④资料来源连续、实时性强、成本低。（3）气象卫星资料的应用领域
①天气分析和气象预报
②气候研究和气候变迁的研究
关于控制长期天气过程和气候变动的因素的研究资料可以通过气象卫星可以获得。
③资源环境其他领域
气象卫星上携带的传感器不仅对大气圈而且对地球表面进行探测，有时也对日地空间进行探测，因此气象卫星的用途是多方面的。
2陆地卫星系列（1）主要的陆地卫星系列
①Landsat系列卫星
Landsat系列卫星的轨道为太阳同步的近极地圆形轨道，重返周2期为16至18天，图像覆盖范围为185×185km（Landsat-7为185×2170km）。卫星上携带的传感器所具有的空间分辨率在不断提高，其中，Landsat-7的ETM为15m。
②SPOT系列卫星
SPOT的轨道是太阳同步圆形近极地轨道，最高空间分辨率达10m，重返周期为1～5天。
③中国资源一号卫星—中巴地球资源卫星（CBERS）
中巴地球资源卫星是我国发射的第一颗地球资源卫星，它是太阳同步近极地轨道，轨道高度778km，卫星的重访周期是26天，设计寿命2年，最高空间分辨率为19.5m。
④其他陆地卫星
许多航天器都具有进行地球资源监测的目的，属于陆地卫星系列。（2）高空间分辨率陆地卫星
①1999年9月美国IKONOS-2的成功发射使陆地卫星系列中又增加了高空间分辨率的数据源。
②载有高分辨率传感器的快鸟（Quickbird）和轨道观察3号（OrbView-3）等卫星同时出现，其传感器的光谱波段都与IKONOS相同，只是在图像覆盖尺度和传感器倾斜角度上有些差别。
3海洋卫星系列（1）海洋遥感的特点
①需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测。
②以微波为主。
③电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路。
④需要有其他海洋手段和海面实测资料作参考方能有效发挥作用。（2）海洋卫星简介
①Seasat 1
该卫星发射于1978年，运行轨道为近极地太阳同步近圆形轨道，一次扫描覆盖海面宽度1900km。
②“雨云”7号卫星（Nimbus-7）
该卫星于1978年10月24日发射，运行轨道为太阳同步极地轨道，在监测大气的同时带有专测海洋信息的传感器。
③日本海洋观测卫星（MOSI）
该卫星于1978年2月发射，运行轨道为太阳同步轨道，目的是获取大陆架浅海的海洋数据，为生物资源开发、海洋环境保护提供海洋学方面的资料。
④ERS（欧空局）
该卫星使用全天候测量和成像的微波技术，可提供全球重复性观测数据。卫星为太阳同步的极地轨道卫星系统，观测领域包括海况、洋面风、海洋循环及海洋、冰层等。
⑤加拿大雷达卫星（RADARSAT）
该卫星于1995年11月发射成功，主要用于资源管理、冰、海洋和环境监测等。
二、摄影成像
1摄影机（1）分幅式摄影机
一次曝光得到目标物的一幅像片。同平台高度下，视场角越大，地面覆盖范围越大。（2）全景摄影机（即扫描摄影机）
①缝隙式摄影机
缝隙式摄影机，又称航带摄影机，通过焦平面前方设置的与飞行方向垂直的狭缝快门获取横向的狭带影像。
②镜头转动式全景摄影机
a．转动镜头的物镜，狭缝设在物镜筒的后端，随着物镜筒的转动，在后方向弧形胶片上聚焦成像。
b．用棱镜镜头转动、连续卷片成像。（3）多光谱摄影机
①特点
可同时直接获取可见光和近红外范围内若干个分波段影像。
②类型
a．多相机组合型
多相机组合型是将几架相机同时组装在一个外壳上，每架相机配置不同的滤光片和胶片，以获取同一地物不同波段的影像。
b．多镜头组合型
多镜头组合型是在同一架相机上装置多个镜头，配以不同波长的滤光片，在一张大胶片上拍摄同一地物不同波长的影像。
c．光束分离型
光束分离型是用一个镜头，通过二向反射镜或光栅分光，将不同波段在各焦平面上记录影像。（4）数码摄影机
数码摄影机成像原理与一般摄影机同，结构也类似，所不同的是数码摄影机的记录介质不是感光胶片，而是光敏电子器件，如CCD（电荷合耦器件）。
2摄影像片的几何特征（1）垂直摄影
摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3°以内。（2）倾斜摄影
摄影机主光轴偏离垂线，角度大于3°。（3）垂直摄影像片的几何特征
①像片的投影
a．中心投影与垂直投影的区别
第一，投影距离的影响
垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离影响，像片比例尺与平台高度H和焦距f有关。
第二，投影面倾斜的影响
当投影面倾斜时，垂直投影的影像表现为仅比例尺有所放大。而在中心投影的像片上，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。
第三，地形起伏的影响
垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量就越大，并产生一定规律的投影误差。
b．中心投影的透视规律
第一，地面物体是一个点时，在中心投影上仍然是一个点。如果有几个点同在一投影线上，它的影像便重叠成一个点。
第二，与像面平行的直线，在中心投影上仍然是直线，与地面目标的形状基本一致。
第三，如果直线垂直于地面，其中心投影有两种情况：其一，当直线与像片垂直并通过投影中心（主光轴）时，该直线在像片上是一个点；其二，直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍然是直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。
第四，平面上的曲线，在中心投影的像片上仍为曲线。
第五，面状物体的中心投影相对于各种线的投影的组合。
②像片的比例尺
像片的比例尺即像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。H为航高，f为摄影机的焦距。像片的比例尺1／m为 （3-1）
a．航高未知时求比例尺的方法
第一，已知某一地面目标的大小，可以通过量测其在像片上的影像而算出该像片的比例尺。
第二，若具有摄影地区的地形图，先在像片上和地形图上找到两个地物的对应点，然后分别在像片上和地形图上量得其长度，通过计算可得比例尺。
b．非平均比例尺
第一，面积较小
对面积较小的目标，可根据其在像片上的具体部位，求得相应的比例尺。
第二，面积和高差较大
此时摄影平台的高H不是一个定值，因而每张像片的比例尺也会有差异。
③像点位移
a．概念
像点位移是在中心投影的像片上地形的起伏引起的平面上的点位在像片位置上的移动。
b．特点
第一，高差越大引起的像点位移量也越大。
第二，距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。
第三，摄影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。
3摄影胶片的物理特性（1）胶片的感光物理性质
①感光特征曲线
横坐标为曝光量的对数值，纵坐标为胶片的光学密度。
②光学密度D
光学密度是指胶片经感光显影后，影像表现出的深浅程度。
③感光度
感光度是指胶片的感光速度。
④反差（△D）与反差系数（γ）
a．反差
反差是指胶片的明亮部分与阴暗部分的密度差。
b．反差系数
反差系数是指拍摄后负片影像与景物亮度差之比，即特征曲线上的斜率。
⑤灰雾度D0
未经感光的胶片，显影后仍产生轻微的密度，呈浅灰色，故称灰雾。
⑥宽容度L
宽容度是指胶片表达被摄物体亮度间距的能力。
⑦解像力
解像力通常称为感光胶片的分辨力。解像力越高，景物的细部表达得越清晰。（2）遥感摄影胶片的分类
遥感摄影胶片可分为黑白片、天然彩色片和红外彩色片。
①黑白摄影胶片
黑白摄影胶片是指通过灰度来表现被摄目标物体的摄影胶片。黑白胶片又可分为如下几种：
a．色盲片
色盲片只能吸收短波长（近紫外、紫色光及蓝光），对大于0.5μm的电磁波完全不感光。不能拍摄红花、绿叶，适于翻拍文件、印刷黑白幻灯片及某些胶印制版等。
b．正色片
正色片的感光范围从蓝光扩大到绿黄光区，但对于0.50～0.52μm波段的感光性能略有降低，适于制版、复制、林区黑白航空摄影等。
c．分色片
分色片对绿黄光可区分且较敏感。
d．全色片
全色片能感受全部可见光，但在绿光部分感光度稍有降低。
e．红外黑白片
红外黑白片的感光范围扩展到近红外波段，但随着感光波长的增加，其化学稳定性大为降低。
②彩色胶片
彩色胶片可分为如下两种：
a．天然彩色片
天然彩色片，又称真彩色片，能较真实地还原出被摄物体的自然色彩。
b．红外彩色片
红外彩色片，又称假彩色片，它对红外敏感。
三、扫描成像
1扫描成像的概念
扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。
2扫描成像的成像方式（1）光/机扫描成像
一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，形成对目标地物的逐点逐行扫描。（2）固体自扫描成像
用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。（3）高光谱成像光谱扫描
高光谱成像图像是由多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带，它既能成像又能获取目标光谱曲线。
四、微波遥感与成像方式
1微波遥感的概念
微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。
2微波遥感的特点（1）能全天候、全天时工作
由于微波的波长较长，因而散射较小，在大气中衰减较少，基本上不受烟、云、雨、雾的限制。所以说微波遥感具有全天候、全天时特点。（2）对某些地物具有特殊的波谱特征
许多地物之间微波辐射能力差别较大，因而可以较容易地分辨出可见光和红外遥感所不能区别的某些目标物的特性。（3）对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力
该特性可用来探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标，以及埋藏于地下的工程、矿藏、地下水等。（4）对海洋遥感具有特殊意义
微波对海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面风、海浪等）的观测。（5）分辨率较低，但特性明显
①因为微波波长较长，衍射现象显著，因此微波传感器的分辨率一般都比较低。
②由于微波的特殊物理性质，其测量精度高于红外测量几个数量级。
3微波遥感方式和传感器（1）主动（有源）微波遥感
①概念
主动微波遥感是指通过向目标地物发射微波并接收其后向散射信号来实现对地观测的遥感方式，其主要传感器是雷达。
②传感器
a．雷达
第一，概述
雷达（Radar）意为无线电测距和定位，其工作波段大都在微波范围，少数也利用其他波段，例如红外波段、激光。
第二，分类
雷达可分为成像雷达与非成像雷达，成像雷达又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。
第三，工作原理
雷达是由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。不同物体，回波信号的振幅、相位不同，故接收处理后，可测出目标地物的方向、距离等数据。
b．侧视雷达
第一，概述
侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，侧视雷达图像更具有立体感。
第二，分辨力
侧视雷达的分辨力可分为距离分辨力（垂直于飞行的方向）和方位分辨力（平行于飞行方向）。
c．合成孔径侧视雷达
合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨力的雷达。（2）被动（无源）微波遥感
通过传感器，接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式，称被动微波遥感。
被动接收目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计，这两种传感器均不成像。
五、遥感图像的特征
1遥感图像的空间分辨率
遥感图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。
2遥感图像的波谱分辨率（光谱分辨率）
波谱分辨率是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，间隔愈小，波谱分辨率愈高。
3遥感图像的辐射分辨率
辐射分辨率是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。辐射分辨率在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。
4遥感图像的时间分辨率
时间分辨率，又称重访周期，是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。
3.2 课后习题详解
1主要遥感平台是什么，各有何特点？
答：主要的遥感平台有以下三种，遥感平台简述和其特点为：（1）地面平台
高度在0～50m范围内，与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。（2）航空平台
航空平台包括飞机和气球，按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。（3）航天平台
航天平台包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。卫星包括气象卫星系列、海洋卫星系列、陆地卫星系列，可应用于获取大比例尺、高分辨率图像，军事侦察，资源与环境遥感，通信和气象等方面。航天平台目前发展最快，应用最广。
2摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？
答：（1）基本原理
传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像，数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经过光/电转换，以数字信号来记录物体影像。（2）图像特征
①投影
航片是中心投影，即摄影光线交于同一点。
②比例尺
航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。
a．平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。
b．主比例尺：由像主点航片高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。
③像点位移
a．位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。
b．位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。
c．位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。
3扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有什么区别？
答：（1）扫描成像的基本原理
扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像的方法。（2）扫描成像与摄影图像的区别
摄影图像通过对感光材料曝光得到的潜像进行摄影处理得到，相片上所有像点共用一个摄影中心和同一个像面，摄影图像一般记录在感光胶片上，感光技术所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近。摄影图像照相一次成型，图像存储、传输和处理都不方便。
扫描图像由光电探测器得到，可由各种波长辐射成像，它是一种电学图像数据，可十分方便地存储、传输和处理。高光谱成像光谱扫描图像是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。
4微波成像与摄影、扫描成像有何本质的区别？
答：（1）应用技术
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