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《遥感物理基础》课程教学大纲

更新时间:2009-03-10

《遥感物理基础》课程教学大纲

课程编码:

课程名称:

遥感物理基础

课程英文名称:

Fundamentals of Remote Sensing Physics

先修课程:

  高等数学 物理学 

适用专业:

遥感科学与技术

总学时:60

讲课学时: 60

实验学时:

上机学时:

总学分:4

制订单位

地球信息科学与工程学院

制订时间:2005.09.08

一、课程性质和目的

遥感物理基础是一门专业基础课,理论性较强。学生通过该课程的学习,掌握遥感定量分析中所涉及到的物理原理,这是对遥感数据进行合理解释和应用的前提条件。通过本课程的教学,培养学生的逻辑思维能力及分析和解决一些简单的实际问题的能力,为今后学习其它专业课和参加科学实践奠定基础。

 

二、课程的基本要求

通过本课程的教学,要求学生了解遥感的物理学基础。掌握电磁波与物质相互作用的基本规律,主要内容包括非朗伯体的反射、散射问题,三维非同温混合像元热辐射方向性问题。理解遥感在固体表面(包括海洋表面)的应用,掌握可见光、热红外、微波波段的遥感应用模型。

三、课程内容与要求

第一章  绪论(2学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,了解遥感技术的基本内容,掌握遥感技术的理论体系。

2、课程内容

(1)遥感及遥感技术

(2)遥感应用的现状及发展趋势

(3)遥感理论体系及其关键问题

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:遥感应用的现状及发展趋势

(2)领会:遥感及遥感技术、遥感理论体系的关键问题

第二章  基本物理概念(4学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感定量分析所涉及的基本物理概念。

2、课程内容

(1)涉及到的物理名词的定义

(2)传感器的信号强度与传感器的口径、视场角之间的关系

(3)地物的波谱特征方向与方向谱特征

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:传感器的信号强度、传感器的口径、视场角

(2)领会:涉及到的物理量的概念

(3)综合应用:地物的波谱特征。

第三章   电磁波基本特性及其与物质相互作用(12学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感定量分析所涉及的物理学基础――电磁波的基本性质及其与物质的相互作用,包括Maxwell方程组。

2、课程内容

(1)电磁波的基本性质(电磁波谱、Maxwell方程组、波动方程及其解、电磁辐射的量子性质、极化、相干性、群速度、相速度、Doppler效应)

(2)电磁辐射的产生

(3)电磁辐射的探测

(4)电磁波与物质相互作用简述;

(5)电磁波谱区的的各种相互作用

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:电磁辐射的产生电磁辐射的探测

(2)领会:极化、相干性、群速度、相速度、Doppler效应

(3)综合应用:Maxwell方程组、波动方程及其解、电磁辐射的量子性质、电磁波与物质相互作用。

第四章  大气效应及大气校正(6学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,了解大气对遥感的影响,了解大气的组分,理解气溶胶的遥感问题。理解大气影响遥感的物理过程,掌握大气校正的基本原理。。

2、课程内容

(1)大气组成、结构特征及其物理过程

(2)大气校正

(3)大气气溶胶的遥感问题

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:大气的构成

(2)领会:大气的辐射传递方程

(3)综合应用:大气校正的基本原理及气溶胶的影响。

第五章   可见光与近红外波段的遥感应用(14学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,理解可见光与近红外波段与物质相互作用的基本规律,掌握植被遥感和土壤冰雪遥感定量分析的基本原理和方法,植被遥感中包括几何光学模型、辐射传输模型等。

2、课程内容

(1)辐射源的谱特征

(2)电磁波与表面的相互作用(反射、透射和散射、振动)

(3)固体表面物质的光谱特征(地质物质、生物物质)

(4)表面研究中几何特性的使用(形面、形态和分布型的使用、表面纹理的使用);

(5)植被遥感应用模型

(6)土壤和冰雪的遥感应用模型

(7)海色遥感

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:辐射源的谱特征

(2)领会:反射、透射和散射、振动固体表面物质的光谱特征;表面研究中几何特性的使用,单片叶子的光谱特征、植被指数、土壤和冰雪的波谱特征,土壤与植被的偏振特性海色遥感。

(3)综合应用:植被冠层的BRDF模型应用,土壤和冰雪的BRDF模型应用。

第六章   热红外波段的遥感应用(8学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感定量分析所涉及的物理学基础――电磁波的基本性质及其与物质的相互作用,包括Maxwell方程组。

2、课程内容

(1)热辐射场及黑体辐射定律

(2)比辐射率越非黑体热辐射方向性规律

(3)海面温度的热红外遥测

(4)陆面温度的遥感;

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:辐射源的谱特征

(2)领会:反射、透射和散射、振动固体表面物质的光谱特征;表面研究中几何特性的使用,单片叶子的光谱特征、植被指数、土壤和冰雪的波谱特征,土壤与植被的偏振特性

(3)综合应用:植被冠层的BRDF模型应用,土壤和冰雪的BRDF模型应用。

第七章  微波遥感应用(14学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,理解微波辐射测量模型,了解微波辐射在表面遥感中的应用,掌握微波与表面的相互作用机理,掌握合成孔径雷达的工作原理。

2、课程内容

(1)微波辐射测量模型

(2)微波辐射在表面遥感中的应用

(3)微波与表面的相互作用机理

(4)雷达传感器基本原理;

(5)合成孔径雷达(SAR)

3、考核知识点和考核要求

(1)领会:微波辐射测量模型、雷达传感器基本原理(波谱、调制)、合成空径雷达 

(3)综合应用:微波与表面的相互作用机理

四、 理论教学学时分配

讲 课 内 容

学时

绪论

2

基本物理概念

4

电磁波基本特性及其与物质相互作用

12

大气效应及大气校正

6

可见光与近红外波段的遥感应用

14

热红外波段的遥感应用

8

微波遥感应用

14

总计

60

五、教材及主要教学参考书、网站(小四号黑体)

教 材:徐希儒主编. 《遥感物理》(第1版),北京大学出版社,2005

    参考书: 胡晓欣,王维和等译《遥感的物理学和技术概论》气象出版社,1987