遥感物理

  • 发布于 2015-11-07
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课程编号:812018Y    课  时:40     学  分:2     课程属性:专业基础课     主讲教师:牛铮等
英文名称:Remote Sensing Physics

教学目的、要求
本课程为地图学与地理信息系统专业研究生的专业基础课。遥感过程涉及到一系列复杂的物理过程。本课程着重讨论遥感所涉及到的基本物理问题,如电磁波辐射和在介质中传输的基本特性、地表/植被非朗伯体反射特性、大气效应及其纠正、热红外遥感等,特别注意到学科的新发展。通过课程学习,使学生从物理机制上理解遥感原理,掌握其数学表达方法。
预修课程
光学普通物理;高等数学
教  材
徐希孺编著,《遥感物理》,北京大学出版社,2005
主要内容
绪论 遥感定义,遥感在地球系统科学中的地位,遥感应用现状与发展趋势,
遥感常用术语与遥感器。
第一章 基本概念
基本定义——辐射能量、通量密度、辐射强度、辐射亮度;双向反射率分布函数、双向反射率因子,半球反射率;遥感数据定标理论与方法。
通用辐射传输方程的数学表达与解法,遥感数据基本特征。
第二章 植被遥感模型
二维混合像元模型,植被类型(离散型、连续型)与冠层反射率模型介绍,
几何光学模型(稀疏模型、浓密模型),辐射传输模型(Ross理论,植被冠层中的辐射传输,辐射传输方程的解,N-K模型)。
单叶片模型(叶片结构、叶片波谱特征、PROSPECT模型),植被光谱参数构建的物理基础及常用植被指数分析。
第三章 土壤和冰雪遥感
土壤和冰雪二向反射特性及其相关因素,几何光学模型(Cierniewski模型),
辐射传输模型(密实散射体中的辐射传输,Hapke模型),经验模型。
土壤与植被的偏振特性,偏振理论与分析。
第四章 水色遥感
水体内部光场特性,离水辐射率模型,水体表层生物化学参数反演。
第五章 大气效应及其纠正
大气组成及其基本特性:大气的形成、大气垂直结构、大气窗口。
大气对电磁波的吸收和散射特性:大气对电磁波的吸收机理,大气吸收线的加宽;大气对电磁波的散射机理,分子散射特性、大颗粒散射、大气群体散射的计算方法。
遥感图像的大气效应纠正:5S及6S大气效应纠正公式、交叉辐射项的纠正方法,空间域——点扩散函数、频率域——大气光学之牵制函数。
大气的遥感探测:大气水汽遥感探测,大气气溶胶的遥感探测,大气痕量气体遥感探测。
第六章 热红外遥感
热辐射场及其基本概念:热辐射场的表达,黑体辐射定律、基尔霍夫定律。
非同温混合像元热辐射规律与模型:同温均质平面介质的热辐射方向性规律、非同温混合像元的热辐射方向性模型。
比辐射率的测量方法:黑体筒法、积分球法、室内比辐射率方向性测量方法,比辐射率相对波谱测量及计算方法。
地表温度遥感反演方法:海面温度遥感反演分裂窗算法,陆面温度遥感分裂窗算法,陆面温度遥感单通道算法。


参考文献 (略)
教师简介
1.牛铮,男,研究员,博士生导师,1965年生。1988年获北京大学地球物理系天体物理专业学士学位,1991年获北京大学GIS与遥感技术应用研究所地图学与遥感专业硕士学位,1991年—1993年相继任北京大学GIS与遥感技术应用研究所助教、讲师,1996年获中国科学院地理研究所自然地理专业博士学位,1996年至今相继任中国科学院遥感应用研究所助研、副研、研究员;目前负责所内全球变化遥感方向的创新工作,任首席科学家。共发表论著30余篇(部),主持或参加国家和部门项目10余项。目前主要项目承担中国科学院知识创新工程重大项目“中国陆地和近海生态系统碳收支研究”课题负责人;973项目“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”,项目专家,课题负责人。2003年承担国家自然科学基金项目。
2.柳钦火,男,研究员,博士生导师,1968年生。1988年毕业于西南交通大学,获学士学位,1994年获北京大学地图学与遥感专业硕士学位,1997年获北京大学大气物理专业博士学位,1997年入中科院遥感所博士后流动站工作,1998年至1999年在法国农科院生态实验站和美国波士顿大学遥感中心开展合作研究,1999年8月起任遥感所副研究员,2001年至今在遥感所任中国科学院遥感信息科学重点实验室遥感信息特性领域创新研究员。近五年来已发表学术论文30余篇,合作完成专著3部。先后参加国家八·五攻关、九·五攻关,国家自然科学基金,国家攀登计划,国家863计划等多项国家大型遥感科研项目多项。目前负责国家973课题 “地表时空多变要素综合定量遥感反演”,863课题 “陆地地表参数遥感综合反演技术”等。
(教师简介来源:遥感科学国家重点实验室网站)