遥感影像判读考试重点.doc

精品文档第一章：1.遥感影像判读：既是一门学科，又是图像处理的一个过程作为一门学科，遥感影像判读的目的是为了从遥感图像上得到地物信息所进行的基础理论和实践方法的研究作为一个过程，它完成地物信息的传递并起到揭示遥感图像内容的作用，其目的是取得地物各组成部分和存在于其他地物的内涵的信息 2. 遥感影像判读的任务与实施：任务 根据应用范围：巨型、大型、中型和小型地物与现象的判读实施 组织方法： 野外判读、飞行器目视判读、室内判读、综合判读3.遥感信息的利用方式：瞬时信息的定性分析：确定相关目标是否存在空间信息的定位：空间分布规律瞬时信息的定量分析：定量反演目标参数时间信息的趋势分析：地表物质能量迁移规律多源信息的综合分析4.遥感信息的技术支撑：观察与测量仪器的改变、产品形式的改变、生产工艺的改变、新一代传感器的研制、地理信息系统的支持、遥感应用模型的深化5.遥感影像判读的质量要求：判读结果的完整性（详细性）：与给定任务的符合程度，用质量指标评价判读的可靠性：与实际的符合程度，用质量和数量指标评价判读的及时性：资料及时；指定限期完成判读结果的明显性：便于理解和应用用户精度：正确分类/所有分为该类制图精度制图精度：正确分类/参考数据中的该类对角线：正确分类总体精度：第2章 ：1.遥感常用电磁波波段：紫外线：0.01-0.38m，碳酸盐岩分布、水面油污染可见光：0.38-0.76m，鉴别物质特征的主要波段；遥感最常用的波段红外线：0.76-1000m，近红外 0.76-3.0m; 中红外 3.0-6.0m; 远红外6.0-15.0m; 超 远红外15-1000m （近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外）微波：1mm-1m，全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大2. 地物的电磁辐射特性概念：3. 从近紫外到中红外（0.3-6m）波段区间能量最集中而且相对来说较稳定4. 被动遥感主要利用可见光、红外等稳定辐射 5. 对流层：地表到平均高度12km处，航空遥感活动区，侧重研究电磁波在该层内的传输特性;电离层：在801000 km，卫星的运行空间6. 大气对太阳辐射的影响:大气吸收：大气中有些物质能吸收一定波长的辐射能而转变成为热能(臭氧、二氧化碳、水) 臭氧吸收带：紫外区 0.3m以下 强吸收;远红外 9.6m 强吸收;0.6m，4.75m和14 m 弱吸收 二氧化碳：低层大气，含量少；主要在红外区 水：吸收太阳辐射能量最强的介质,对红外遥感有极大的影响大气吸收影响主要是造成遥感影像暗淡.大气散射:太阳辐射在传播过程中遇到小微粒，而使传播方向改变，并向各个方向散开三种类型：瑞利散射 (Rayleigh scatter) ： 散射强度与波长无关, 云雾通常呈现白色, 阴天不宜遥感（原因：散射，反射）大气的散射作用:大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光散射是太阳辐射衰减的主要原因之一影响：改变了电磁波的传播方向; 干扰传感器的接收; 降低了遥感数据的质量7. 大气窗口:通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段8. 地球辐射的特性:可见光与近红外(0.3-2.5 m):地表反射,太阳辐射为主中红外(2.5-6 m):地表反射太阳辐射和自身的热辐射远红外(大于6 m):地表物体自身热辐射为主9. 植被电磁辐射特性:植被反射波谱特性:可见光波段：在0.55m附近有反射率为10% 20%的一个波峰，0.45m蓝光和0.67m红光处有两个吸收带，受叶绿素的影响近红外波段：0.7m 0.8m间有一个反射陡坡，至0.8-1.3m有一峰值，反射率高达40%或更高，受植被叶细胞结构的影响，形成植被的独有特征1.32.7m波段，受含水量影响，吸收率大增，反射率下降，在1.45m、1.95m和2.6 2.7m处形成低谷，对应1.6m和2.2m是反射峰红边：红光区外叶绿素吸收减少部位，到近红外高反射肩之间，健康植物的光谱响应陡然增加( 其亮度增加约10倍)的窄条带区(约0.70.75m)红移：叶绿素含量高，生长旺盛时， “红边”会向波长增加的方向偏移蓝移：受金属元素“毒害”、感染病虫害、受污染或缺水缺肥等原因 “失绿”时，“红边”会向波长短的方向移动植被冠层的反射:由叶的多次反射和阴影的共同作用而成，阴影所占的比例受到光照度、叶的形状、大小、倾角等的影响 冠层的反射低于单叶的实验室测量值，但在近红外谱段冠层的反射更强 植被的发射辐射:(热红外波段)遵循普朗克黑体辐射定律，辐射出射度与植被的温度和波长直接相关植被的发射率随植物类别、水分含量等的变化而变化，健康的绿色植被的发射率一般在0.960.99植被的微波辐射:(微波波段)被动：植被的微波辐射能量（微波亮度温度）与植物及土壤的水分含量有关主动：植物的后向散射强度（即主动微波辐射）与其介电常数和表面粗糙度有关反映了植物水分含量和植物群体的几何结构10. 土壤的电磁辐射特性:土壤的反射光谱:没有明显的峰值和谷值土壤反射光谱曲线较平滑，在不同波段的遥感图像上，土壤亮度区别不明显土壤的反射率与土壤水分和土壤有机质含量、土壤类型、土壤粗糙度和土壤质地土壤的矿物组成等有一定的关系土壤的发射波谱特性:土壤的发射辐射是由土壤温度状况决定的土壤温度与水分的蒸腾散失、风化和化学溶解，微生物活性及有机质的分解速度，种子萌发和植物生长有关影响土壤温度最重要的因素是土壤水分和土壤空气温度土壤的微波特性:影响土壤微波辐射特性的主要因素是土壤的表面结构（粗糙度和粒度）和土壤的电特性（介电常数和导电率）土壤水分是影响土壤介电常数的主要因素11.水体的电磁辐射特性水体的反射光谱特性:传感器接收的能量包括：水中光、水面的反射光、天空散射光，其前两部分包含有水的信息（水色、海面形态等信息）水体的反射主要在蓝绿光波段总体上，水体反射率不高，约在24%左右，其它波段吸收较强，特别是近红外波段，吸收就更强水体的反射光谱特性受水体自身的光学性质和水的状态（水体中所含的有机、无机悬浮物的浓度，类型，颗粒大小等 ）影响水色主要取决于水体中浮游生物含量（叶绿素浓度）、悬浮泥沙含量、营养盐含量（黄色物质、溶解有机物质、盐度指标）以及其它污染物、底部形态（水下地形）、水深等因素 水体的发射光谱特性史蒂芬玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律:M=T4水体，在热红外图像上，白天时表现为黑色，夜间时表现为亮白色水体的微波辐射特性水体发射率低；可获得水面状况以及水面以下一定深度的温度、盐度和几何性质结构12.遥感信息单元：图像属性相对一致的空间单元，以像元、灰度纹理等为基础，具有空间分辨率、时间分辨率辐射分辨率和光谱分辨率通过光谱响应及其时间效应与空间效应而具有明确的地学意义各级遥感信息单元与各种专题研究对象（地理单元）之间具有一定的关系第3章 ：1.遥感影像判读的背景知识：专业知识、地理区域知识、遥感系统知识。2.遥感影像判读的内容：图像识别、图像量测、图像分析与专题特征提取。3.遥感影像判读的方法：人工信息提取：指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器，在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程 。计算机信息提取：在计算机系统的支持下，综合运用地学分析、遥感图像处理、地理信息系统、模式识别与人工智能技术，实现地学专题信息的智能化获取。遥感信息提取专家系统 ：人机交互。4.目视判读标志定义及分类判读标志：解译标志，指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征。直接判读标志：能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征。间接判读标志：能够间接反映和表现地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可推断与某个 地物属性相关的其他现象。间接判读标志：目标地物与其相关指示特征、地物及与环境的关系、目标地物与成像时间的关系。色：目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。形：目标地物在遥感影像上的形状，包括地物的形状、纹理、大小、图案等。位：目标地物在遥感影像上的空间位置，包括地物分布的空间位置、相关布局等。5. 目视判读标志内容：色调(Tone)：指全色遥感图像中从白到黑的密度比例(灰度)；识别地物的基本依据。色调受多种因素影响（成像高度、时间、观察角度、传感器、成像材料、处成像后处理等）。仅能在同一张像片上比较。颜色(color)：地物在不同波段反射或发射电磁辐射能量差异的综合反映，彩色图像中目标地物识别的基本标志。阴影(shadow)：因倾斜照射，使遥感图像上光束被地物遮挡而造成的遥感影像上的暗色调；经常使用的标志之一。本影：地物未被太阳光直接照射到的背光阴暗部分；有助于获得地物的立体感。落影：阳光直接照射物体时，物体投在地面上的影子在像片上的构像；据落影形状和长度，可以帮助识别物体的性质、类型和高度。阴影对目标物判读的影响：增强了立体感，它的形状和轮廓显示了地物的高度和侧面形状，有助于地物的识别。掩盖地物信息，给判读工作带来麻烦。形状(shape)：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。识别地物的重要而明显的标志。有直线、曲线、环状、岛状、斑块状、扇状、条带状、面状等。影响因素：平台姿态、空间分辨率、投影性质。纹理(texture)：内部结构，遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构可作为区分地物属性的重要依据。分为点、斑块、格子、线条、波纹、环等。地物表面的质感：以平滑/粗糙度划分。影响因素：地物的表面特征，光照角度，图像的对比度。利用纹理特征可区分色调总体相同的两类物体，纹理也可以作为分类图像再细分的基本准则。位置(site)：指目标地物分布的地点，判断地物属性的重要标志。图案(pattern)：目标地物有规律的排列而成的图型结构。5. 目视判读的影响因素：地物本身的复杂性：波谱特性、空间分布特性（同物异谱和异物同谱 ）、时间特性。传感器的性能指标：空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率。人的因素：目视能力：图像的空间分辨能力、灰阶、色别和色阶的分辨能力。 判读的知识和经验以及对判读地区的了解。 心理因素：注意力（地物和背景）；心理惯性时效性。 人的态度。6. 目视判读方法：直接判读法、对比分析法、信息复合法、综合推理法、地学的相关分析法。直接判读法：根据遥感影像目视直接判读标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。对比分析法：将待判别的图像与其它图像或图形比较。 同类地物对比法：同一景影像上，由已知地物推出未知地物的方法。 空间对比法：由已知影像为依据判读未知影像。时相动态对比法：同一地区不同时间的遥感影像进行对比分析。信息复合法：采用信息复合，即同一区域内遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复 合的方法判读地物。（多波段遥感信息复合、多时相遥感信息复合、多平台遥感信息复 合、遥感信息与非遥感信息的复合）综合推理法：综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某目标地物的方 法。地学相关分析法：指充分认识地物之间的相关性，并借助这种相关性，在遥感图像上寻找目 标识别的相关因子，即间接判读标志，从而推断和识别目标本身。包括：主导因子相关 分析法、环境本底法分层分类法。（系列制图法、区域区划法、水系分析法：遥感图像 解译主要方法之一、交叉分析法）7. 目视判读的一般过程：目视判读前的准备工作阶段：判读人员的训练（专业知识与判读知识的学习、实践训练）， 搜索充足的资料，选择适合的遥感图像（明确遥感图像的来源、特征、时相），准备判 读仪器和设备（图像观察：立体镜、放大镜等；图像量测：摄影测量仪器或软件；图像转绘：转绘仪)。初步判读与判读区的野外考察: 初步解译的主要任务是掌握解译区域特点; 野外考察的目 的是建立遥感影像解译标志。室内详细判读：了解和掌握判读地区地理概况的基础上，制定出统一的分类系统（土地利用 或覆盖分类、植被分类、地貌分类系统），根据判读标志，利用判读方法进行判读。（原则：统筹规划、分区判读；由表及里、循序渐进；去伪存真、静心解译）野外验证和补判：检验专题判读图斑的内容是否正确；检验解译标志（疑难问题的补判：对 室内判读中遗留）。目视判读成果的制图与总结：成果表现形式：专题图或遥感影像地图；根据任务要求，编写 总结报告；采用“单项提取、系列成图，综合分析”的方法。第4章 ：1. 立体观察：指用光学仪器或肉眼对有一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型。原理：利用人的双眼产生的生理视差。2. TM数据的特点：3. SPOT数据的特点：PA：0.510.73 m，全色波段XS1：0.500.59 m，绿光波段，评价水体浑浊度调查水深1020m以内的干净水体XS2：0.610.68 m，红光波段，同MSS5和TM3相关性较大，可见光最佳波段，识别裸地、植被、土壤、岩性、地貌等现象XS3：0.790.89 m，近红外波段，图像上，植被特别亮，水体非常黑SWIR：1.581.75 m，土壤含水量监测，植被长势调查、岩石分类、城市地物特征(SPOT4)4. 热红外影像的判读：记录地物发射能量变化。 成像方式：扫描成像热红外波段：中红外35m：火灾、火山等高温目标识别；远红外814m：地表一般物体的热特性。5. 热红外图像的特点：记录的是地物热辐射强度；昼夜都可成像；空间分辨率较低；由多种因素引起的图像的不规则性，比如风产生污迹或条。6. 热红外图像的判读标志：色调是热红外图像判读的重要依据；影响因素：地物热辐射能量的大小，取决于地物温度高低和发射率；成像时间；气象条件。形状：通常反映地物的实际形状，或近似实际形状，但是有时会发生很大畸变。（畸变原因：扫描系统特点：为多中心投影，具有所有扫描图像所固有的几何畸变；地物温度：非热源地物，呈真实或近似真实的形状；热源地物或温度高的地物，则反映不出真实形状）阴影：地物热辐射强度弱的部分。时相选择：需根据研究目的，区域特点，地物温度变化等因素综合考虑。地物间的温差是由日照和地物性质决定；午后和黎明前，地物温差最大，成像效果最好。7.雷达图像的特点：空间分辨率：距离分辨率和方位分辨率。穿透能力：介电常数、雷达波长和入射角。几何特性：侧视雷达为斜距投影，近距离压缩；叠掩现象(Layover)；前视收缩(Foreshortening)。8. 雷达图像的判读标志：色调：取决于雷达回波的强弱。影响因素：地表特征（介电常数、粗糙度、地形坡度）；雷达系统特征（波长、俯角、极化方式）；雷达波传输过程中的损耗。雷达图像色调影响因素：地物的介电常数：介电常数越大，反射雷达波越强；金属物体水域湿土干土。地表粗糙度：受波长和入射角或俯角影响；地表粗糙度与观测俯角共同影响雷达回波强度。地形坡度：本地入射角（地物-雷达连线与地物表面法线的夹角）越小，收到回波信号越强； 产生阴影。雷达波长：粗糙度，穿透深度；地物的介电常数。俯角：通常情况下，俯角越大，雷达回波强度越大，雷达图像色调越浅；影响地表粗糙程度。极化方式：HH，VV，HV，VH。雷达波传输过程中的损耗：损耗的比例取决于雷达波的波长及大气中的散射和吸收颗粒。首 要损耗是大气中雨滴的散射和吸收，其次是云的散射和吸收，其它损耗可以忽略不计。 吸收损耗产生遮挡效应，散射损耗产生三重干扰。阴影：雷达和目标地物之间存在障碍物，阻挡了雷达波的传播，形成的无回波区。影响因素：地形、平台位置、航高、俯角障碍物与雷达的距离等。9. 反射波段影像的判读：航空摄影像片的特点：绝大部分采用中心投影，可看到地物顶部轮廓；绝大部分为大中比例尺像片，各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨。判读标志：色调、颜色、形状、阴影、纹理大小、图型和位置。形状:受中心投影性质的影响，具有一定高度的地物在同一幅航空像片上的不同部位，形状 不同，像片中心，无像点位移，地物顶部形状；离开像片中心，产生像点位移，地物 斜侧面形状。高差对地物形状的影响与地物高度、