射光谱的测量值，建立两者之间的回归方程式，在此基础上对整幅遥感图像进行辐射灰度纠正。该模型计算简单、适用性强，但需进行实地同步定标点的光谱测量，且对地面定标点的要求较严格(均匀表面、区域不宜过大等)。
(3)大气辐射传输理论模型
a)大气吸收与散射的消光作用(能量减少)——大气衰减效应 b)大气热辐射作用(能量增加)
c)天空散射作用，饺非目标物能量被接收(能量增加)——大气程辐射效应
应用大气辐射传输模型进行遥感影像大气纠正需要解决两个关键问题：一是有关大气介质特征数据的获取，二是适用的大气辐射传输模型的研究。有了大气成分的光学特征值(大气模型、气溶胶模型)，输入大气辐射传输方程，则可精确计算出大气纠正参数(如大气透过率、程辐射)的数值解，再通过计算每个像元的反射值．以完成对整幅图像的纠正。
h为某一平面以上的高度度量，以波长计。满足以上判别标淮的表面为光滑表面；反之，为粗糙表面。
反照率：又称半球反射率，可定义为目标物的出射度与入射度之比（即单位时间单位面积上各个方
向出射的总辐射能量M与入射的总辐射能量E之比）。以太阳光作为入射光的地表半球反射率，称为地表反照率，即自然物体全波段半球反射率。
地表反照率：地表向各个方向反射的全部光通量与总入射光通量之比。
光谱反射率曲线：物体的光谱反射率随波长变化的曲线称为光谱反射率曲线，它的形状反映丁地
物的波谱特征。反射率不仅是波长的函数，同时也是入射角、物体的电学性质(电导、介电、磁学性质等)以及表面特征（粗糙度、质地）等的函数。
地物波谱：地物的反射、吸收、发射电磁波的持征是随波长而变化的。因此人们往往以波谱曲线的
形式表示，简称地物波谱。
镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角，称为镜面反射。镜
面反射分量是相位相干的，且振幅变化小，并有极化(偏振)。
漫反射：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心，在整个半球空间内向四周
各向同性的反射能量的现象，称为漫反射，又称朗伯反射，也称各向同性反射。漫反射相位和振幅的变化无规律，且无极化(偏振)。
朗伯体：一个完全的漫射体称为朗伯体，其电磁波的反射服从于朗伯余弦定律。从任何角度观察朗
伯表面，其反射辐射能量都相同。
方向反射率：方向反射率是指对入射和反射方向严格定义的反射率，即特定反射能量与其面上的
持定入射能量之比。入射和反射方向的确定方法分别有微小立体角，任意立体角，半球全方向等3种。当入射、反射均为微小立体角时称为二向性反射。
二向性反射率分布函数BRDF：描述表面反射特性空间分布的基本参数。
二向反射因子BRF：在一定的辐照和观测条件下，目标的反射辐射通量与处于同一辐照和观测条件的标准参考面(理想朗伯反射体)的反射辐射通量之比。
5
第二章 遥感数据源
遥感数据的多源性，即多平台、多波段、多视场、多时相、多角度、多极化等。 遥感信息的特征：空间分辨率，光谱分辨率，时间分辨率，辐射分辨率。
地面分辨率：又称空间分辨率。前者是针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。后者是针对遥感器或图像面言的，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量。它们均反映对两个非常靠近的目标物的识别、区分能力，有时也称分辨力或解像力。
空间分辨率三种表示法：
(1) 像元：指单个像元所对应的地面面积大小，单位为米(m)或公里(km)。
(2) 线对数：对于摄影系统而吉，影像最小单元常通过1mm间隔内包含的线对数确定，单位为线对
／mm。所谓线对指一对同等大小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。
(3) 瞬时视场IFOV：指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度(mrad)。 遥感器系统空间分辨率的选择，一般应选择小于被探测目标最小直径的1／2。
摄影图像与扫描图像上像点位移的差别：垂直摄影的图像，同一幅图像为同一瞬间的成像，属
地面中心投影。像点位移是从中心点向四周发射状，且越往边缘变形越大；扫描图像，同一幅图像里成像时间不一，属多中心投影。由于扫描仪往返扫描，像点位移主要在与天底线垂直方向上变化，且越往扫描角边缘变形越大。
几何畸变来源：由于卫星的姿态、轨道，地球的运动和形状等外部因素所引起；由于遥感器本身
结构性能和扫描镜的不规则运动、检测器采样延迟、探测器的配置、波段间的配准失调等内部因素所引起；由于纠正上述误差面进行一系列换算和模拟而产生的处理误差。
获得高定位精度的遥感数据：一方面通过地面控制点参数，研究和改进遥感图像几何精纠正的
方法；另一方面发展一系列用于提高定位精度的相关技术，如轨道参数与姿态参数的量测技术、微波或激光测距技术、全球定位系统(GPs)技术等，使遥感器接收到的遥感原始图像定位精度大大提高：同时，通过多角度观测技术、同轨或异轨的立体观测技术获取地面三维信息，生成DEM来消除地形影响、提高定位精度。此外，遥感器数据获取方式的改善，如从光机扫描到CCD推帚式、遥感器件的几何稳定性大大提高，几何性能也得以改善。
针对待定遥感任务选择遥感器时，必须考虑：①遥感器可用的光谱灵敏度；⑦需感应的波谱段是否在大气窗口内；⑦这些波谱段内，可用能量的能源大小及光谱组成；④针对待定遥感任务，遥感器波谱区间的选择必须基于能量与地表特征相互作用的方式。
光谱分辨率：光谱分辨率指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的
大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。
光谱分辨率在10-1λ数量级范围内的遥感成为多光谱遥感，光谱分辨率在10-2λ数量级范围内的遥感成为高光谱遥感。
分波段记录的遥感图像，可以构成一个多维向量空间。空间的维数就是采用的波段数。相同类型的地物则形成空间中的点集，不同类型的地物构成空间上不同的点集。遥感图像分类、模式识别的实质就是选择有效的判别函数来区分这些不同的点集，也就是把不同类型的目标区别开来。
多波段并非简单的越多越好，而要区别对待。波段分得越细，各波段数据间的相关性可能越大，
增加数据的冗余度，往往相邻波段区间内的数据相互交叉、重复，而未必能达到预期的识别效果。同时．波段超多，数据量越大，也给数据传输、处理和鉴别带来新的困难。
测量复杂度：在多波段情况下，测量复杂度对应于被记录到的亮度级数M的k次方，其中k为波
段数。也就是说，所采用的波段数相每个波段内的亮度级数越多，则测量复杂度越高。
测量复杂度与平均识别准确度：测量复杂度是测量精度(即平均识别准确度)的度量。不断提高测
量复杂度时，平均识别准确度也将随之增高，但是会发生饱和效应。也就是说，在测量复杂度提高到一
6
定程度后，测量复杂度的再提高，对测量精度几乎无影响。
关键不在于测量复杂度的不断提高，而在于选择最佳测量复杂度，即找出曲线极大值的位置。
时间分辨率：遥感探测器按一定的时间周期重复采集数据，重复观测的最小时间间隔称为时间分
辨率。
对于遥感系统的时间分辨率，我们可以认为Landsat4、5为16天，SPOT/HRV为1~4天，NOAA/AVHRR为若干小时，静止气象卫星为几十分钟。
辐射分辨率：辐射分辨率指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度—
—遥感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。一般用灰度的分级数来表示，即最暗一最亮灰度值(亮度值)间分级的数目——量化级数。
空间分辨率与辐射分辨率：对于空间分辨率与辐射分辨率而言，一般瞬时视场IFOV越大，最小
可分像素越大，空间分辨率越低；但是，IFOV越大，光通量即瞬时获得的入射能量越大，辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则辐射分辨率越高。因此，空间分辨率的增大，将伴之以辐射分辨率的降低。可见，高空间分辨率与高辐射分辨率难以两全，它们之间必须有个折衷。
辐射测量特性指标：
(1)遥感器的测量精度：包括所测亮度的绝对精度和二点间亮度差的相对精度。 (2)探测灵敏度：通常用噪声等效功率(NEP)表示。NEP指信号输出与噪声输出相等时的输入信号的大小，即探测器产生数值等于1的信噪比所需的功率。
(3)动态范围：指遥感器可测量的最大信号与可检测的最小信号之比。所渭最大信号指在此值以外无论输入的信号多强，响应也无变化的饱和区；所谓最小信号指在此值以外，对输入的弱信号无响应的无感应区；两者之间为动态范围区．在此区域内，输入与输出信号几乎呈线性关系。
(4)信噪比S／N：指有效信号与噪声之比，即信号功率与噪声功率之比。
遥感中常用的定标(校准)技术有实验室定标及飞行定标（星上定标和地面定标）。 一个遥感系统所能容纳的最大信息量：
定标：定标(校准)是将遥感器所得的测量值变换为绝对亮度或变换为与地表反射率、表面温度等物
理量有关的相对值的处理过程。或者说，遥感器定标就是建立遥感器每个探测器输出值与该探测器对应的实际地物辐射亮度之间的定量关系。
地面定标：设立地面遥感辐射定标试验场，通过选择典型的均匀稳定目标，用高精度仪器在地面
进行同步测旦，并利用遥感方程，建立空—地遥感数据间的数学关系，将遥感数据转换为直接反映地物特性的地面有效辐射亮度值，以消除遥感数据中大气和仪器等的影响，来进行仪器定标。但是地面定标由于包含了路程大气的影响，必须同时测量和计算遥感器过顶时的大气环境参量(如大气光学厚度、大气廓线等)和地物反射率，进行必要的大气校正。
遥感研究对象的特征：空间分布特征，波谱反射与辐射特征，时间变化规律（时相变化）。
地物的空间分布特征：空间位置、大小(对于面状目标)、形状(对于面状或线状目标)、空间关系(对于集合体)。
在遥感数字图像处理中，地物的空间特征——大小、形状等，主要是通过光谱特性数据的变化，即色调(或颜色)变化来体现的。
另一重要的空间特征——纹理结构，它是通过较小区域内光谱特征(色调)的变化频率来反映的。一般采用计算小窗口内若干像素的统计特征或者采用自相关函数和功率谱等直接或间接地对区域的空间频率特征进行度量，以表达图像的纹理特征。
7
在可见光谱段内，由于色素的强烈吸收．叶的反射和透射很低。在以0.45微米为中心的蓝波段及以0.67微米为中心的红波段叶绿素强烈吸收辐射能(＞90％)而呈吸收谷。在这两个吸收谷之间(0.54微米附近)吸收较少，形成绿色反射峰(10％一20％)而呈现绿色植物。
在近红外谱段内，植物的光谱特征取决于叶片内部的细胞结构。叶的反射及透射能相近(各占入射能的45％一50％)，而吸收能量很低(＜5％)。在0.74微米附近，反射率急剧增加。在近红外0.74~1.3微米波段内形成高反射。这是由于叶子的细胞壁和细胞空隙间折射率不同，导致多重反射引起的。由于植物类别间叶子内部结构变化大，故植物在近红外的反射差异比在可见光区域大得多，这样我们就可以通过近红外谱段内反射率的测量来区分不同的植物类别。0.96微米和1.1微米处的水吸收带，虽然强度很小，但在多层叶片下，对反射率仍有显著影响。
在短波红外谱段内(1.3微米以外)，植物的入射能基本上均吸收或反射，透射极少。植物的光谱持性受叶子总含水量的控制，叶子的反射率与叶内总含水量约呈负相关。由于叶子细胞间及内部的水分含量，绿色植物的光谱反射率受到以1.4微米、1.9微米、2.7微米为中心的水吸收带的控制而呈跌落状态的衰减曲线。其中1.4微米和1.9微米处的两个吸收带是影响叶子短波红外波段光谱响应的主要谱带。位于三个吸收带之间的1.6微米和2.2微米处有两个反射峰。
土壤的光谱特性：土壤光谱反射率曲线的“峰—谷”变化较弱，总的看来，土壤的反射率一般都
是随着波长的增加而增加，并且此趋势在可见光和近红外波段尤为明显。
影响土壤反射率的内在、外在因素很多，包括水分含量、土壤结构(砂、粉砂、黏土的比例)、有机质含量、氧化铁的存在以及表面粗糙度等。
土壤中水分的存在将降低它的反射率，这在水的吸收带1.4微米、1.9微米、2.7微米处影响最大。 土壤水分含量与土壤结构密切相关。一般情况下，粗砂质土壤因易于排水，水分含量较低，反射率相对较高；而排水能力差的细结构土壤，则反射率较低。但是在水分缺乏的情况下，土壤本身则显示相反的趋势，即粗结构土壤比细结构土壤色调更暗。
至于黏土由于颗粒细、粒间空隙小，既使干燥黏土一般也能保存相当的水分。因此干燥黏土的反射光谱曲线，仍能较明显地出现水吸收带处的凹陷。除了水的吸收带外，大部分黏土在1.4微米和2.2微米处还有较强的羟基吸收带。
一般说来，有机质含量增加会导致土壤反射率下降。但研究证明，有机质含量和整个可见光段的土壤反射率是非线性关系：不同的气候环境，以及有机质分解程度等均对反射率有影响。此外，氧化铁含
8
