① 什么叫遥感学
顾名思义,就是遥远地感知。根据物体对电磁波的反射和辐射特性,获取地物的信息。广义而言,泛指各种非接触的、远距离的探测技术。将来可能涉及声波、引力波和地震波。
狭义而言,遥感是一门新兴的科学技术。主要指从远距离、高空,以至外层空间的平台上,利用可见光、红外、微波等探测仪器,通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理,从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。任何物质在绝对温度零度(-273℃)以上,都会反射或辐射不同波长的电磁波。人的眼睛或普通照相机,只能感受其中的可见光谱段,但特殊的遥感仪器却能把紫外、红外或微波的信息强弱及其空间差异记录下来,经过电子计算机和光电设备加工处理,再现这些物体的影像,变成人眼可以识别的图形,甚至按照专家系统的分析,直接输出结论性的专题地图。例如,1959年由人造卫星上发回了第一张地球像片(Mark Ⅱ Reentry Vehicle)。1960年从“泰罗斯”与“雨云”气象卫星上,获得了全球的云图。1962年美国密执安大学召开专题讨论会,会议取名“环境遥感”,公布了侧视雷达和红外扫描图像。同时,美国航宇局喷气推进实验室开始了对单色数字图像处理的研究,珀杜大学发展了彩色和多谱段图像处理技术。从此,“遥感”就成为从高空探测地球表面及其环境的信息获取、处理及其应用技术的专门术语。遥感从20世纪30年代航空摄影和判读的基础上,随着太空技术、电子计算机和地球科学的发展,产生了质的飞跃。它的主要特点：
(1)从以飞机为主要运载工具的航空遥感发展到以人造卫星为主要运载工具的太空航天遥感,人们开始从一个新的高度——太空来观测地球;
(2)超越人眼所能感受的可见光的限制,延伸了人的感官；
(3)快速、及时地反映自然和社会现象,用来对比分析自然的动态变化,从而赢得预测、预报的时间;
(4)广泛吸收激光、光纤、全息等技术成就,涉及天文、地学、生物学等科学领域。
遥感按遥感平台、技术和信息获取方法,可以进行不同的分类:
按遥感平台可分为两大类:①航天遥感。其平台包括飞船、航天飞机和人造地球卫星等;②航空遥感平台。包括高空、中空和低空的遥感飞机作为遥感平台采用。
遥感根据所用技术的特点不同也可分为两大类:①图像类型。其中属主动方式的有微波雷达和激光雷达;属被动方式的有光学摄影(用宽谱段摄影、多光谱摄影和高光谱摄影)、光电摄像(用各种摄像管的电视摄像机系统)和光学机械扫描(用多光谱、高光谱扫描仪);②非图像类型。包括雷达高度计、激光雷达、以及电磁场、重力场、辐射场、温度场和气体分析等的遥感技术。
遥感的信息获取方式也有两大类:①摄影方式。包括紫外摄影、普通全色摄影、红外摄影、热红外摄影、彩色摄影、假彩色摄影和多波段摄影等;②非摄影方式。包括热红外扫描、多谱段和高光谱扫描及空中侧视雷达等。
概括地说,遥感是运用物理手段、数字方法和地学规律的现代化综合性探测技术,它为经济建设、资源勘测、环境监测、军事侦察提供了现代化的技术手段,反映一个国家太空科学技术的进展、计算机技术的水平、地学科学的理论储备,以及对资源、环境科学管理与预测、预报的能力。同时,也将是高技术开发和信息时代的新兴行业。
② 遥感名词解释
遥感（remote sensing）是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测。遥感是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（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。
③ 遥感技术的概念和遥感基本原理
“遥感”（Remote Sensing）即从远处探测、感知物体。遥感技术的一般概念是：从不同高度的遥感平台（Platform）上，使用各种传感器（Sensor），接收和记录来自地球表层各类地物发射或反射的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理和分析，从而对不同的地物及其属性进行远距离探测和识别的综合技术。
众所周知，世界上所有绝对温度大于零度的物体，都能够反射、发射和吸收电磁波。不同物体由于其物质成分、结构构造以及物理和化学性质的差异，决定了它们对不同波长的电磁波的响应敏感程度的差异。也就是说，不同的物体，它们对一定波长的电磁波的发射、反射和吸收规律不同；即便是同一种类的物体，由于其所处自然状态的不同或是处于不同的地理环境，所表现出来的这种规律也不同。这种规律就是地物的波谱特性。图19-1表示几种植物的波谱特性，图19-2表示同一种农作物不同自然状态所表现出来的波谱特性。除此之外，自然界中大多数物体都具有一定的几何形态和纹理结构。所以，通过上述地物波谱特性的研究，将遥感仪器探测到的不同地物的电磁波信息与之比较，就能区分和鉴别地物的种类及其属性特征。这就是遥感所采用的基本原理。
从理论上讲，对整个电磁波波段都可以进行遥感，但实际上电磁波辐射在空中传输过程中，大气对其有明显的选择性吸收和散射作用（我们将电磁波辐射在大气传输过程中损耗较小，透射率较高的波段称为大气窗口）。由于“大气窗口”效应和探测技术水平限制，目前遥感技术只利用了有限的几个波段（窗口），其中最重要的波段如下。
可见光（0.39～0.76 μm）和近红外（0.76～2.5 μm）波段。这是地物对太阳辐射的强反射波段，所用的传感器主要是照（摄）相机或多波段扫描仪等。
图19-1 几种植物的波谱特性
图19-2 同一农作物不同自然状态的波谱特性
中红外（3～5 μm）波段。主要接收地物对太阳辐射的反射能量和自身的热辐射能量，所用的传感器主要是红外扫描仪等。
热红外（8～14 μm）波段。主要接收地物自身的热辐射能量，所用的传感器主要是热红外扫描仪等。
微波（8～1000 mm）波段。可分为主动和被动两种接收方式。主动式微波传感器通常包括侧视雷达、散射计和高度计；被动式微波传感器采用微波辐射计，包括扫描成像和非扫描成像等类型。
④ 简要叙述地物电磁波理论
地物辐射和反射的电磁波能量在电磁波谱范围内随波长的分布。地球上温度高于0K的物体都能自发地发射电磁波，这一物理现象称为热辐射。它是组成物体的大量粒子无规则热运动的结果。地物热辐射强度按波长的分布称为地物辐射波谱。它与物体的温度及其他物理和化学特性有关。各种物体对入射的电磁波能产生反射、透射和吸收效应。反射强度或反射率按波长的分布称为地物反射波谱。它也与物体的某些性质有关。地物波谱特性是遥感技术的物理基础。
辐射波谱 根据热平衡原理，物体在热辐射的同时也在吸收电磁波。辐射能力强的物体吸收能力也强。能完全吸收入射的电磁波而不产生反射和透射的物体称为黑体。它是一种理想的吸收效率最高的吸收体，因而也是辐射效率最高的辐射体。物体的热辐射效率用发射率ε表示，黑体的发射率定为1，一般物体的发射率都小于1。
根据量子统计力学上的普朗克辐射定律，黑体的辐射强度与绝对温度的关系以及按波长的分布，可表示为
式中 h为普朗克常数；k为玻耳兹曼常数；c为光速；λ为波长;T为绝对温度。这个定律表示一个黑体在某一方向的单位投影表面，在单位时间、单位波长和单位立体角内所辐射的能量。这种辐射强度称为黑体的谱辐射亮度。
当绝对温度一定时,黑体的波谱有一峰值（图1），对应峰值的波长称为辐射峰值波长 λm，λm与T 成反比，即随着温度升高，峰值波长向较短波长方向移动。常温(300K)黑体的峰值波长约为10微米。太阳可看成为近似的黑体，其峰值波长约为0.5微米。
一般物体的辐射效率低于黑体的辐射效率（ε＜1），所以一般物体的辐射亮度 L小于同温度的黑体的谱辐射亮度Lb，两者的关系可表示为
L(λ，T )＝ε(λ)Lb(λ，T )
物体的辐射强度也常用亮度温度（简称亮温）Ta表示,当温度为Tb的黑体的辐射亮度等于温度为T的物体的辐射亮度时，黑体的温度Tb就称为该物体的亮度温度。一般物体的亮温Tb总是小于它的实际温度T 。在微波波段,常温物体的亮度温度Tb与实际温度T有以下简单关系
Tb＝εT
因此,在常温范围内物体的亮温Tb决定于绝对温度T及其发射率ε，而ε则与波长、物体的介电特性和表面的粗糙度等因素有关,以土壤为例,湿度越大，亮温越低；表面越粗糙,亮温越高（图2）。
在可见光和红外波段，地物辐射特性用红外辐射计、可见光辐射计、双光束干涉仪、多光束干涉仪等光谱仪器来测量。在微波波段，地面辐射计经参考辐射源（标准噪声源或等效负载）校准后，可测定地物的微波亮度温度。
反射波谱 地物反射电磁波的强度决定于物体本身的物理和化学特性，并与入射电磁波的波长、极化和入射方向有关。在电磁波谱的0.3～2.5微米波段内，地物主要反射太阳辐射的电磁波，地物本身的热辐射可以忽略不计。在波长大于 6微米的波段则主要是地物的热辐射，而太阳辐射的影响却很小。在2.5～6微米波段内太阳辐射和地物热辐射均应考虑。
地物反射波谱用谱反射率ρ（λ）表示，它是某一波长上反射功率与入射功率之比。地物反射率是其介电特性、粗糙度以及入射电磁波的波长、极化和入射角的函数。光滑表面(起伏小于λ/8)产生镜面反射,入射角等于反射角，反射率的大小可用菲涅耳公式计算；粗糙表面具有无方向性的漫反射或散射，反射波的振幅和相位无规则变化。实际表面既非完全光滑又非完全粗糙，镜面反射和漫反射同时存在。地物反射率可用分光光度计或多光谱扫描仪通过与已知样板的比较而测量出来。土壤反射率对土壤质地、腐殖质和矿物质以及含水量比较敏感。含水量越大，土壤对太阳辐射的反射率越低。各种植物的反射率与波长以及植物种类、生长状况和生长条件等因素有明显的依从关系（图3）。
图中在波长为0.55微米处，植物有一小的反射峰,植物的“绿色”就是由它决定的;在波长为 0.68微米处，植物有一吸收峰。在波长为0.7～1.4微米的近红外波段，植物的反射率高达 50％～70％，这是正常植物的特征。在波长为1.4和1.9微米附近，植物有两个吸收峰。对于有病虫害的植物，几个反射率谷峰随病虫害的加重而逐渐消失。红外波段的反射率下降。因此，利用多光谱扫描仪所得到的物体反射率波谱特性可以区分各种物体，并反映植物病虫害程度、生长状况和土壤湿度等。
散射系数σ0 当有源微波遥感器发射的电磁波照射到地物时，遥感器在照射方向上接收的电磁波信号称为回波。雷达天线波束所照射到的地面或海面物体（如土壤、植被、海水等），包含大量的散射单元。对这种扩散型地物的回波或散射特性不能用单个离散目标的雷达散射截面积来表示，而要用后向散射系数σ0，即单位面积的平均雷达散射截面来表示。σ0＝σ/A，式中A、σ分别为雷达天线波束所照射到的地物面积和雷达有效散射截面积。散射系数一般用σ0＝10 logσ0(dB)表示。σ0是地物介电特性、粗糙度以及电磁波的波长、极化和入射角的函数。对于给定的雷达，平均回波功率随σ0而变化，雷达图像的灰度也正比于σ0。地面微波散射计经标准散射体（如龙伯球）校准后可用来测量各种地物的散射系数。图4为海面σ0与风速的关系曲线。海面σ0随风速提高而增加，并且随电磁波的波长和入射角的减小而增加；接近垂直入射时，σ0为最大值。土壤的散射系数σ0随湿度增大而增加。各种地物σ0的测试结果和微波遥感的试验证明，通过有源微波遥感观测海面的σ0可以测出海面风速；用工作在4～5吉赫波段的侧视雷达，入射角选在10～20°测量土壤的σ0,可测出土壤的含水量。地物的散射系数σ0是有源微波遥感技术的物理基础。
参考书目
Fawwaz T.Ulaby,Richard K.Moore,Adrian K.Fung,Microwave Remote Sensing,Active and Passive，Addison-Wesley Publ.Co.,Reading,1981～1982.
Robert N.Colwell,Manual of Remote Sensing
⑤ 地物特征遥感信息提取和分类方法研究的意义与目的
遥感影像提供了目标区域的极为丰富的、复杂的大量数据，其反映了农、林、水、土、矿产、能源、海洋等各种地表信息。但是由于每个象元同时包含有不同地物在水平和垂直方向上交叉重叠的波谱特征，而且这些特征也仅代表地物的局部性质，使影像与地物之间存在某些对应关系，即所谓遥感影像的多解性。影像处理的最终目的是确定影像上的某些目标与地物之间的对应关系。从而达到认识地物状态的目的。
现阶段遥感影像的提取任务是应用数学方法确定影像与某些地物的对应关系并匹配到人眼的观察范围之内。
遥感影像信息的提取技术在地质领域的应用主要表现在对岩矿信息以及岩性识别信息的提取上，主要的研究对象是地球表面地质体（例如岩石）的分布规律、物化属性等信息的提取，目的是通过研究它们的电磁波辐射特性有效地识别地质体的物理、化学性质与运动状态，探测地质作用发生的过程与演化机制，为开展地质构造研究、矿产资源勘查、区域地质填图、环境和自然灾害监测等工作服务。与一般地质勘查方法相比，遥感具有宏观、快速、准确等技术优势，因此常作为地质勘查工作的先期手段，用于大面积的遥感地质调查和专题制图工作。
岩石是地壳主要的物质组成，是开展地球科学研究的基础，是各种地质现象和矿产资源赋存的载体，因而岩石学是地球科学研究中最重要的基础学科。遥感作为现代科学中一种新兴的对地探测技术，理所当然地把岩性信息提取和岩石分类研究作为遥感地质学最重要的内容，成为当今遥感地质研究的前沿和焦点。随着遥感信息获取技术的不断进步，高光谱分辨率（纳米级）和高精度空间分辨率（米级）遥感数据，为岩性遥感和岩性填图带来了大量的新型信息和新的发展机遇，使遥感地质工作在更高水平上开拓和深化。
遥感技术的理论基础是物理学的电磁波理论，电磁波与岩石和地层表面物质发生作用，产生岩石和地质体的特征光谱，不同物质成分的岩石和地质体，形成不同的特征光谱。它们在可见光、近红外和热红外形成各自连续的光谱分布，光学遥感就是依据这些不同光谱分布表现出来的特征（能量、谱形等）来探测目标的。不同物质成分构成的岩石和矿物同样具有不同的光谱能量和谱形特征，了解、认识了这些光谱特征，就能够利用遥感信息提取技术识别它们。因此，基于光谱特征的岩性遥感信息提取与岩石分类方法研究具有重要的理论和现实意义。
在遥感应用中，岩矿信息往往因其组合共生与风化分布的复杂性、地壳覆盖物（比如土壤）和植被的干扰、混合象元以及大气辐射的影响而使特征表现较弱、信息有一定的不确定性和模糊性。随着遥感传感器性能的提高，尤其是成像光谱仪的出现，改善了信息识别与提取的技术环境。使遥感从对地物的鉴别（discrimination）发展到对地物直接识别（identification）的阶段。
在遥感地质应用中，对岩矿光谱和空间分布精细特征的探测是空间与光谱高分辨率遥感的优势所在。矿物中离子与晶格位置的差异、元素的变化，岩石中矿物成分的不同以及成生的背景环境的影响等造成岩石矿物谱形特征各异。因此，岩矿光谱特征，尤其是其诊断性特征是岩矿信息识别与提取的基础，也是遥感技术革新与开发的基石。以光谱特征及其差异为基础，利用相应的遥感信息处理技术可直接识别岩矿类型，划分变质相带，圈定矿化蚀变中心及矿化蚀变带；根据提取的矿物（尤其是蚀变矿物）及其相对丰度分布进行共生组合与成矿关系分析，圈定成矿靶区，进行资源潜力评价。
因此，本研究立足于实验室标准矿物光谱与地质应用的关联分析，探讨遥感岩矿（含微量元素）信息的识别、提取与量化的光谱特征；进而基于光谱特征知识和现代数理方法，利用ETM，MAIS，AVIRIS和PHI数据，研究和发展不同尺度下遥感岩矿信息提取的技术；探索与研建遥感岩矿信息提取优化组合模型与技术集成。
经过近30年发展，遥感技术在数据获取技术方面得到突飞猛进的发展，图像信息提取及分类技术都取得了长足的进步，应用领域不断扩展，研究程度不断加深。作为一门边缘学科，遥感地质学必须不断地应用新型遥感数据、引入先进的图像处理和信息提取技术并开展新的信息分析方法研究。遥感信息一次性记录了地质历史过程的综合景观，通过遥感信息反演地质过程中某一段成矿作用所遗留下来的痕迹（构造、岩性和蚀变信息）比较困难，因为，这些信息具有信息弱、隐蔽性强、地表贫化的特点，这也造成利用遥感信息反演成矿信息时的多解性和不确定性。本文针对地质成矿信息的特点，改进和发展了三种遥感岩石岩性信息提取和分类识别的方法，在新疆哈密地区善鄯南山金矿区遥感试验场进行了应用研究，取得了良好的效果。
⑥ 遥感技术找矿理论与方法
应用遥感技术来寻找矿产，在许多地区主要是通过研究控矿、容矿的地质条件，寻找与矿产赋存有关的标志，而达到间接找矿的目的。遥感找矿是以电磁波理论为基础。任何一个内生金属矿床成矿的地球化学晕和地球物理异常场都是成矿过程中的必然产物，具有较强的光谱敏感性，在遥感图像上以色、线、环的组合形式显示出遥感异常来。
遥感找矿就是充分发挥遥感图像客观、真实的特点，在大面积内寻找矿化集中区，将图像上的色、线、环与矿田构造的基本要素(成矿岩体、控矿断裂、围岩蚀变)相结合，建立遥感矿田构造模式。应用这种找矿模式标志，可直接在航、卫片上识别矿田构造，预测新的矿产地。
国外在矿产勘查中应用遥感技术有不少成功的例子。如澳大利亚奥林匹克坝铜-铀-金巨型矿床的发现中，从卫星图像识别出NW向的大型线性构造，对预测巨型构造的位置起到了重要作用;智利科亚瓦西巨大铜矿发现中，卫星影像显示出探区大致圆形的热液系统以及隐伏岩体位置，为隐伏矿床发现提供了靶区:巴基斯坦西部据陆地卫星影像上的地质信息，找出了2个潜在的斑岩铜矿勘探区，等等。
目前遥感技术发展非常快，尤其是原来军用数据改为民用，数据精度越来越高。对于危机矿山接替资源找矿，高光谱遥感技术、合成孔径侧视雷达找矿方法，以及QuickBird，SPOT和WorldView等高分辨率数据源，制作1∶1万或更大比例尺遥感基础图像和信息处理图像，进一步圈定找矿靶区。如在黑龙江金厂森林覆盖区找矿，早期利用ETM数据，圈定了数十个环形构造，通过检查，发现数个角砾岩筒;近期利用ASTER数据，采用假彩色合成、主成分分析和光谱吸收指数等3种方法，开展矿区大比例尺蚀变信息提取，为矿区构造解析、圈定矿化蚀变区提供了有效信息(韩先菊等，2010)。
⑦ 遥感工作原理是什么
"遥感"，顾名思义，就是遥远地感知。遥感技术由以下几个要素构成：（1）遥感对象——被感测的地物；（2）传感器——感测地物的仪器，如航空摄影机、扫描仪、雷达等；（3）信息传播媒介——电磁波等；（4）遥感平台——装载传感器并使之有效工作的装置，如飞机、人造地球卫星、航天飞机等；（5）信息处理与分析系统——光学设备和计算机硬件软件设备，主要对遥感图像等数据进行处理分析和应用。
人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收，发射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式--电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。 遥感的实现还需要遥感平台，像卫星、飞机、气球等，它们的作用就是稳定地运载传感器。当在地面试验时，还会用到地面象三角架这样简单的遥感平台。针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地面站接收后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用。
遥感应用：陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。 目前，主要的遥感应用软件是PCI、ERMapper和ERDAS。
⑧ 遥感技术应用的理论依据是什么
遥感是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（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。所以理论依据是地物电磁波普。