遥感复习粗加工版

1、第一章 绪论（教材第一章）1.1 遥感概述（教材1.1-1.3）遥感的基本概念广义理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。狭义遥感是指从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、人造地球卫星、 宇宙飞船等），通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输，处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的现代化的综合性技术。n 目前地学中使用的遥感概念都是狭义的遥感概念。遥感探测系统的组成1、遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验2、遥感信息的收集系统：遥感平台和传感器3、遥感信息的接收与处理系统： 又称地面

2、系统，由地面接收站组成4、遥感信息的判读、分析和应用系统遥感分类1、按遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感2、按探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等3按传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感4、按遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等5、按资料的记录方式：成像方式、非成像方式6、按传感器波段分类：紫外遥感 可见光遥感 红外遥感 微波遥感 多波段遥感1.2 遥感发展概况当前遥感发展主要特点遥感平台：遥感船/车，气球等飞机卫星/航天飞机当前，航空遥感已成业务化，航天平台已成系列，20世纪已有5000余颗人造卫星升空。传感器：航空摄影

3、机多光谱摄影机扫描仪CCD探测波段不断延伸，波段分割愈来愈细，单一谱段向多谱段发展。遥感信息处理：光学处理光电子学影像处理数字图像处理当前，遥感信息处理，在全数字化，可视化，智能化，网络化方面有了很大发展，据估计，遥感获取的图像数据经计算机处理的还不足5%，所以遥感信息的处理将是制约遥感发展的关键之一。遥感应用方面：遥感技术已渗透到国民经济及国防建设各领域。1、掌握发射技术和具备卫星发射能力的国家越来越多， 美苏（俄） 独霸空间遥感领域的局面已经打破； 日本、中国、巴西、印度、法国、澳大利亚、加拿大等。2、 高分辨率小型商业卫星和雷达卫星成为重要的信息来源。3、 小卫星 ：质量小于500千克的

4、小型近地轨道卫星，地面分辨率可达5米，甚至1米。研制和发射成本低廉。研究周期短（1年左右）而大卫星的研制周期平均为10年1.3 遥感特点与展望特点：1. 空间特性：感测范围大， 具有宏观、 综合的特点。2. 光谱特性：信息量大、手段多、技术先进。 3.时相特性：获取信息快，更新周期短，资料新颖，成图迅速，重复探测，有利于进行动态分析。展望：1、 单一遥感资料分析，向多时相、多数据源的信息信息复合与综合分析过渡；2、 从资源环境静态分布研究，向动态过程监测过渡；3、 从动态监测，向预测、预报过渡；4、 从定性调查、系列制图，向计算机辅助数字处理、定量自动制图过渡；5、 从对各种事物的表面现象描述

5、，向内在规律分析、机理研究过渡。6、 商业遥感时代的到来，各国研制遥感卫星，向商用化转移，私营企业参与或独立进行研制、发射、运行，提供服务，鼓励高分辨率卫星计划，1-5m，私营公司所有1.4 遥感应用在资源调查方面的应用1. 在农业、林业方面的应用：农、林土壤干旱、盐化沙化的调查及监测2. 遥感在地质矿产方面的应用：土地利用类型调查客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程地质、地震地质、水文地质和灾害地质3.在水文、水资源方面的应用：水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等在环境监测评价的应用1. 在环境监测方面的应用：污染物位置、性质、动态变化及对环境的影响；环

6、境制图2. 在对抗自然灾害中的应用：灾害性天气的预报 旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害 森林火灾在区域分析及规划的应用在全球性宏观研究应用1. 全球性问题与全球性研究2. 人口问题、资源危机、环境恶化等3. 利用GPS监测和研究板快的运移；深大断裂活动；全球性气候研究和灾情预报；世界冰川的进退在其他方面的应用1、在历史遗迹、考古调查方面的应用2、在军事方面的应用1.5 遥感在地理学中的作用一、遥感已成为地理研究的重要信息源二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法1. 遥感方法改变了地理研究的工作模式2. 遥感方法为地理分析提供了基础，也为地理分析从定性到定量，从静态到动态创造了件3. 遥感与地理

7、信息系统的结合，为地理研究提供了广阔的发展前景第二章 电磁辐射与地物光谱特征2.1 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。 射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波 (能量从低到高)遥感常用各光谱段范围及主要特征 紫外线：0.01-0.38m 0.01-0.3 m ：几乎全部被大气层吸收； 0.3-0.38 m ：部分能通过大气层到达地面，目前主要用于探测碳酸盐分布及油污染监测，但对高空遥感不宜采用。 可见光：0.38-0.76m 反射波段 人眼对可见光能够直接感觉，所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段，是遥感中最常用的波段

8、。 ü 红外线：0.76-1000m 近红外（0.76-3.0m）：反射波段，特征与可见光相似； 中红外（3.0-6.0m） 远红外（6.0-15.0m） 超远红外（15.0-1000m）：发射波段，红外遥感采用热感应方式探测地物本身的辐射（eg：热污染、森林火灾等），能够全天时遥感 。 微波：1-1000mm 分为：毫米波、厘米波、分米波，具有全天候、全天时、穿透性强。 电磁辐射的度量 辐射源任何物体 遥感的辐射源可分为自然电磁辐射源（太阳和地球等）和人工电磁辐射源（主动式遥感采用人工辐射源，是指人为发射的具有一定波长或一定频率的波束）两类。电磁波传递电磁能量的传递 遥感的探测辐射

9、能量的测定辐射能量（W）单位：J，电磁辐射的能量 辐射通量（）单位：W(=J/s)，单位时间内通过某一面积的辐射能量=dW/dt 辐射通量是波长的函数，总辐射通量是各谱段。辐射通量之和或辐射通量的积分值 辐射通量密度（E）单位 W/m²，单位时间内通过单位面积的辐射能E=d/dS，S为面积 辐照度（I）单位 W/m² 被辐射的物体表面单位面积的辐射通量 I=d/dS，S为面积 辐射出射度（M）单位 W/m² 辐射源物体表面单位面积的辐射通量 ，d/dS，S为面积I与M都与波长有关 辐射亮度（L）单位 W/（sr·m²），假定有一辐射源呈面状，向

10、外辐射的强度随辐射方向 而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内的辐射通量，即F辐射源向外辐射电磁波时，L往往随角而改变。也就是说，接收辐射的观察者以不同的角观察辐射源时，L值不同 辐射亮度L与观察角无关的辐射源，称为郎伯源。严格的说，只有绝对黑体才是朗伯源。 绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。 绝对黑体的吸收率(,T)1 反射率(,T ) 0 自然界中没有绝对黑体，实用黑体是由人工方法制成的黑体辐射规律普朗克公式：式中， h 为普朗克常数，6.626×10-34（J· s）； c 为光速，3×10

11、8（m· s-1）； k为波尔兹曼常数，1.38×10-23（J· K-1）； T 为绝对温度（K）； 为波长（m）。 此式有两个自变量：、T ，其它都是常数，因而可写为： = f ( , T)，表示出了黑体辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。黑体辐射的特性： 辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值温度愈高，辐射通量密度也愈大，不同温度的曲线是不相交的（斯忒藩-波尔兹曼定律）斯忒藩-波尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比 因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化，是红外装置测定温度的理论基础。随着温度的升高，

12、辐射最大值所对应的波长移向短波方向（维恩位移定律）维恩位移定律： 黑体辐射光谱中最强辐射的波长max与黑体绝对温度T成反比高温物体发射较短的电磁波，低温物体发射较长的电磁波。常温（如人体300K左右，发射电磁波的峰值波长9.66m ）针对要探测的目标，选择最佳的遥感波段和传感器。实际物体的辐射 发射率(Emissivity)是一个介于0和1的数，发射率就是实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射出射度之比。 影响地物发射率的因素： 温度、波长、地物的性质、表面状况等按照发射率与波长的关系，把地物分为：绝对黑体 = = 1 灰 体 = 但 01 选择性辐射体 =() 理想反射体（绝对白体） =

13、= 0基尔霍夫定律： 仅与温度、波长有关。在任一给定温度下，地物单位面积上的辐射通量密度 W和吸收率之比，对于任何地物都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量密度。Mi为辐射出射度，i为吸收系数，Ii为辐照度。 发射率或比辐射率 ：在给定的温度下，物体的发射率=吸收率（同一波段） a作业：论述太阳辐射在传播到地球表面又返回被卫星或飞机上的传感器接收的整个过程中发生的物理现象。 答案示例提纲： （1）太阳辐射下行到达地面 吸收： 散射： （2）太阳辐射与地面的相互作用 反射： 吸收： 透射： （3）太阳辐射上行到达传感器 吸收： 散射： （4）传感器接收太阳辐射取决于探测元件2.2 太阳辐

14、射及大气对辐射的影响 太阳辐射 ：近似于温度为6000K的黑体辐射，主要集中在0.3-2.5m，在紫外、可见光到近红外区段。太阳辐射的衰减过程： 17%被大气吸收22%被大气散射30%被云层反射回 ，31%到达地面 透射率与路程、大气的吸收、散射有关大气的吸收作用 ：大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带。大气吸收的主要成分是氧气、臭氧、水、二氧化碳等 氧气：小于0.2 m；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。 臭氧：数量极少但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。（0.2-0.36；0.6；9.6 m ） 水：吸收太阳辐射能量最强的介质，分为气态水

15、和液态水。水汽吸收电磁辐射的波段范围较宽，从可见光、红外直至微波，都有水汽的吸收带。液态水的吸收更强，主要在长波方向。因此，水对红外遥感有极大的影响。 二氧化碳：量少，吸收主要在红外区，可忽略不计。1.352.85 um之间有3个弱吸收带，2.7，4.3，14.5 um为强吸收带。 尘埃：对太阳辐射有一定的吸收作用，但吸收量很少，当有沙尘暴、烟雾和火山爆发等发生时，大气中尘埃急剧增加，这时它的吸收作用才比较显著。大气的散射作用 ：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。 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，影响判读。 大气散射集中在太阳辐射

16、能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。根据辐射的波长与散射微粒的大小之间的关系，散射作用可分为三种： 1. 瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。 Ø散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。 Ø瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？ 蓝光波长短，散射强度较大 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？ 阳光斜射向地面，波长较短的光都被散射，波长较长的红光、橙光难被散射。因此，旭

17、日和夕阳呈现桔红色。2. 米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。Ø米氏散射的强度与波长的二次方成反比，且散射在光线向前方向比向后方向更强，即有方向性。 云、雾的粒子大小与红外线的波长(0.7615 um)接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。3. 无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。 Ø水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常产生非选择性散射。 Ø无选择性散射的强度与波长无关大气折射：电磁波穿过大气层时会发生折射现象。折射改变太阳辐射的方向，不改变太阳辐射的强度。 为什么早晨看到的

18、太阳园面比中午时看到的太阳园面大？ 因为当太阳在地平线上时，折射角度最大，甚至它还没出地平面，由于折射，地面上已可以见到它了。反射作用: 电磁波传播过程中通过两种介质的交界面上时，会出现反射现象。 气体、尘埃反射作用很小，反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量和云雾，而且各个波段均受到不同程度的影响。 云量越多、云层越厚，反射越强。大气窗口 ：通常把电磁波通过大气层时而较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。 大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.1 太阳辐射与地表的相互作用太阳辐射：近似于温度为6000K的黑体辐射，主要集中在0.3-2.

19、5m，在紫外、可见光到近红外区段。就短波而言，地表反射的太阳辐射是地表的主要辐射来源，而来自地球自身的辐射，几乎可以忽略不计。地球自身辐射：近似于温度为300K的黑体辐射，集中在6.0m以上的热红外区段。 就长波段而言，太阳辐射的影响几乎可以忽略不计，只考虑地表自身的热辐射。2.5-6m的中红外波段，地球对太阳辐射的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。地球辐射的分段特性意味着： 可见光、近红外波段遥感图像上的信息体现地物的反射特性。 中红外波段遥感图像上既有地表反射太阳辐射的信息，也有地表自身的热辐射信息。 热红外波段遥感图像上的信息体现地物本身的热辐射特性。2.3.2 地物的光谱特性地物波

20、谱 地物的电磁波响应特性随电磁波波长的改变而变化的规律。 地物波谱特性 电磁辐射与地物相互作用的表现特征。不同波谱段的地物波谱特性： Ø 可见光/近红外：反射 Ø 中红外：反射+地物自身热辐射 Ø 远红外：地物自身热辐射 Ø 微波：主动遥感地物后向散射。被动遥感地物微波辐射在可见光与近红外波段，地表物体自身的热辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。到达地面的太阳辐射能量 = 反射能量 + 吸收能量 + 透射能量 （是被地物反射、吸收或透射）一. 地物的反射光谱特性地物反射率 ：物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比。地物反射率的大小与入射

21、电磁波的波长、入射角的大小以及地物表面颜色和粗糙度等有关。在一般情况下，当入射电磁波波长一定时，反射能力强的地物，反射率大，传感器记录的亮度值也大，在黑白遥感图像上色调就浅。反之，反射能力弱的地物，反射率小，传感器记录的亮度值就小，在黑白遥感图像上色调就深。这些色调的差异是遥感图像目视判读的基本出发点。物体的反射状况分为三种： 镜面反射：物体的反射满足反射定律，入射波和反射波在同一平面内，入射角与反射角相等。只有在反射波射出的方向上才能探测到电磁波。漫反射：当入射辐照度I一定时，从任何角度观察反射面，其反射辐射亮度是一个常数。实际物体反射：介于镜面和朗伯面之间的一种反射，自然界中绝大多数地物都

22、属于这种类型。 对太阳辐射的反射具有各向异性，即实际物体表面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。地物反射光谱：地物的反射率随入射波波长变化的规律 地物反射光谱曲线：按地物反射率与波长之间的关系 绘成的曲线 （横坐标为波长值， 纵坐标为反射率） 1） 不同地物的反射光谱曲线不同，因而可以根据遥感传感器所接收到的电磁波谱特征的差异来识别不同的地物，这是遥感的基本出发点。2）同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。 eg：不同植物；植物病虫害3）研究地物的光谱特性，还应考虑其时间特性和空间特性的变化。时间特性是指同一位置上的同一地物在一段时间内光谱特性的变化。空间特性是指同一类地物，由

23、于其所处的地理位置不同，光谱特性可能存在的一些差异和变化。二. 地物的发射光谱特性 任何地物当温度高于绝对温度0K时，组成物质的原子、分子等微粒，在不停地做热运动，都有向周围空间辐射红外线和微波的能力。通常地物的发射电磁辐射的能力是以发射率作为衡量标准。1.地物发射率 自然界中，黑体辐射是不存在的，一般地物辐射能量总要比黑体辐射能量小。如果利用黑体辐射公式，则需要增加一个因子，这个因子就是发射率“比辐射率”。 发射率 是一个介于0和1的数，是指实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射出射度之比。地物的发射率是温度和波长的函数，与地物的性质、表面状况（如粗糙度、颜色等）有关。 不同温度的同一物体

24、，温度越高，其发射率越高；同一地物，表面粗糙或颜色较深的，发射率往往较高，表面光滑或颜色较浅的，发射率则较小。 地物发射率的差异也是遥感的基础和出发点。2. 地物发射光谱 地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的发射光谱。按地物发射率与波长间的关系绘成的曲线，称为地物发射光谱曲线。三. 环境对地物光谱特性的影响 地物的物理性状：表面颜色、粗糙度、风化及含水情况等。 光源的辐射强度：同一地物的反射光谱强度，因它所处的纬度和海拔高度不同有所差异。 季节：同一地物，在同一地点的反射光谱强度，由于季节不同而有差异。 探测时间：在进行地物光谱测试中，必须考虑“最佳时间”， 以避免由于光照几何条件的改变而

25、产生的变异。 气象条件：同一地物在不同天气条件下，反射光谱曲线也不同。2.3.3 地物波谱特性的测量地物反射波谱特性的测定原理 ：用光谱测定仪分别探测被测地物和标准板，测量、记录和计算地物对每个波谱段电磁波的反射率，其反射率的变化规律即为该地物的波谱特征。 测定地物的反射波谱特性的仪器有: 分光光度计、光谱仪、摄谱仪等 为了测定目标的波谱，需要测定三类光谱辐射值： 第一类：为暗光谱，即没有光线进入光谱仪时由仪器记录的光谱，通常是系统本身的噪声值，取决于环境和仪器本身温度；第二类：为参考光谱或标准板白光，实际上是从较完美漫辐体标准板测得的光谱； 第三类：为样本光谱或目标光谱，是从感兴趣的目标物上

26、测得的光谱，这是研究最终需要的光谱。 最后，感兴趣目标的反射光谱是在相同的光照条件下通过参考光谱辐射值除目标光谱辐射值得到，因此，目标反射光谱是个相对于参考光谱辐射的比值光谱反射率。2.3.4 地物光谱的应用野外光谱仪在自然环境下测得的光谱数据可用于不同的遥感领域。首先，可用来建立和测试描述表面方向性光谱反射和生物物理属性的关系。地表的辐射能抵达传感器是一个复杂的过程，受多种因素影响，因而这种模拟是必要的。 其次，光谱测量学用来描述表面反射特性，以便为航空和航天传感器定标。 第三，物体的波谱曲线形态反映出该地物类型在不同波段的反射率，并以此与遥感传感器获得的数据相对照，可以识别遥感影像中同类地

27、物。 第四，当有些应用不需要图像数据时，光谱测量或低空测量不失为成本低廉、灵活的数据获取方法。第三章 遥感成像原理与遥感图像特征1.气象卫星特点:轨道 低轨： 800km-1600km 太阳同步（极轨） 每天在固定的时间经过每个地点的上空 高轨： 36000km 地球同步（静止） 短周期重复观测 静止气象卫星 0.5小时/次 极轨气象卫星 约 0.51天次气象卫星时间分辨率高， 利于对地面快速变化的动态监测用成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量：极轨气象卫星扫描宽度约2800km， 只需23条轨道就可覆盖我国；静止气象卫星能观测1/4地球面积。更加容易获得完全同步、 低云量或无

28、云的影像 。资料来源连续、实时性强、成本低 ：可见光和红外云图等图像资料；云量、 云分布、 大气垂直温度、 大气水汽含量、 臭氧含量、云顶温度、 海面温度等数据资料；太阳质子、 X射线的高空大气物理参数等空间环境监测资料；对于图像资料和数据资料等加工处理后的派生资料。2.气象卫星应用：天气分析和气象预报;气候研究和气候变迁的研究;资源环境其他领域 如大气圈、 海温监测、 环境监测等3.陆地卫星Landsat、 SPOTETM 6 10.412.5 热红外 60 PAN 0.520.90 全色波段 154.海洋遥感特点：1) 需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测 2) 以微波遥感

29、为主 3) 电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路 4) 海面实测资料的校正5. 摄影像片的几何特征（一） 像片投影中心投影 点：地面物体是一个点， 在中心投影上仍然是一个点。 线：与像面平行的直线， 在中心投影上仍然是直线， 与地面目标的形状基本一致。 平面上的曲线， 在中心投影的像片上仍为曲线。 面：面状物体的中心投影相当于各种线的投影的组合。水平面的投影仍为一平面。垂直面的投影依其所处的位置而变化， 当位于投影中心时，投影所反映的是其顶部的形状， 呈一直线；在其他位置时，除其顶部投影为一直线外， 其侧面投影成不规则的梯形。（二） 像片比例尺 平坦地区、垂直摄影时，像片比

30、例尺等于像机焦距 f 与航高 H 之比。 地面起伏时，一张像片中不同像点的比例尺不同。（三） 像点位移 位移量与地形高差h成正比，高差越大引起的像点位移量也越大 位移量与像点距像主点的距离r成正比，距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。 位移量与摄影高度（航高）H成反比，航高越大，位移量越小6. 扫描成像：扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物，以瞬时视场为单位进行的逐点、 逐行取样， 以得到目标地物电磁辐射特性信息， 形成一定谱段的图像。其探测波段可包括紫外、 红外、 可见光和微波波段。7. 光机扫描几何特征：光/机扫描的几何特征取决于它的瞬时视场角和总视场角

31、 。瞬时视场角（ 2） ：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，接收到的目标物电磁辐射， 限制在一个很小的角度之内， 这个角度就称为瞬时视场角。 即扫描仪的空间分辨率。总视场角 /总扫描角（ 2） ：从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角。总视场L：扫描带的地面宽度。 L = 2 H tan 8.固体自扫描探测元件：电子藕合器件CCD9.成像光谱技术：既能成像又能获取目标光谱曲线的 “谱像合一” 技术才称:为成像光谱技术。10.微波遥感的特点： 能全天候、 全天时工作；对某些地物具有特殊的波谱特征；对冰、 雪、 森林、 土壤等具有一定穿透能力；对海洋遥感具有特殊意义；分辨率较低， 但特性明显分类

32、：主动微波遥感：通过向目标物发射微波并接收其后向散射信号实现对地观测遥感雷达 侧视雷达 合成孔径侧视雷达 被动微波遥感：通过传感器， 接收来自目标地物发射的微波， 而达到探测目的的遥 感方式。11. 侧视雷达的分辨力：1）距离分辨力（垂直于飞行的方向）在理论上等于脉冲宽度的一半 ，实际应用采用脉冲压缩的方法。俯角越大，距离分辨力越低；俯角越小，距离分辨力越大。2）方位分辨力（平行于飞行方向）发射波长越短、天线孔径越大、距离目标地物越近，则方位分辨力越高。12.合成孔径侧视雷达的工作原理：遥感平台在匀速前进运动中，以一定的时间间隔发射一个脉冲信号，天线在不同位置上接收回波信号，并记录和贮存下来。

33、将这些在不同位置上接收的信号合成处理，得到与真实天线接收同一目标回波信号相同的结果。这样，就使一个小孔径天线，起到了大孔径天线的同样作用。天线孔径越小，方位分辨力越高13.遥感图像的特征：几何特征，物理特征，时间特征遥感图像的空间分辨率 ：像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，遥感图像上能够分辨的最小单元。遥感图像的波谱分辨率：间隔越小、分辨率越高，有利于识别更多的目标。遥感图像的辐射分辨率：传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。遥感图像的时间分辨率：根据不同的遥感目的，采用不同时间分辨率。第四章 遥感图像处理颜色的性质 1、明度：人眼对光源或物体明亮程度的感觉。 “电磁辐射亮

34、度”，明度受视觉感受性和经验影响 物体反射率越高，明度就越高。 色调：色彩彼此相互区分的特性。往往刺激人眼的光波是一些波长的组合。 2、 饱和度：彩色纯洁的程度。光谱中波长是否窄，频率是否单一的表示。 -光源：发出的若是单色光就是最饱和的； -物体颜色：如果物体对光谱反射有很高的选择性，只反射很窄的波段则饱和度高。 3、 黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述颜色相加原理 不同比例的三基色光相加得到彩色 红绿黄 红蓝品 蓝绿青 红蓝绿白 红+青=绿+品=蓝+黄=白 颜色相减原理：当白色光线先后通过两块滤光片产生颜 色混合时，入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射， 最后通过的光是经过多次减法

35、的结果。 黄色滤光片：减蓝 品色滤光片：减绿 青色滤光片：减红 辐射校正：为什么？许多因素会对传感器接收到的辐射值产生影响，例如传感器误差、太阳辐射在下行和上行过程中大气的吸收和散射作用、地形因素、日地距离和太阳入射光的几何条件等 利用遥感图像进行地表监测时，需要对这些干扰的因素进行辐射校正，使得遥感图像尽可能地反映并且只反映地面目标的差异 基本概念辐射校正：消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程 哪几个部分组成传感器端的辐射校正、大气校正、地形校正几何校正：变形的原因1. 遥感平台位置和运动状态变化的影响 2.地形起伏的影响 3.地球表面曲率的影响 4.大气

36、折射的影响 5.地球自传的影响精校正的过程： （1）空间插值：即确定输出图像像元的空间位置。首先通过地面控制点建立几何关系，然后将待校正图像的坐标校正到输出图像中 （2）亮度插值：确定输出图像像元的亮度值。由于原始图像像元值与输出像元坐标之间没有直接的一一对应关系，校正后的输出图像像元需要填入一定的亮度值，而该像元栅格并非刚好落在规则行列坐标上， 因此必须重新确定校正后输出像元的亮度值。（内插值）（地面控制点、拟合方程、重采样方法）地面控制点是一个在图像上可以分辨并且能在地图上精确定位的地表位置选择地面控制点的原则：u 控制点的数量：多项式次数决定所需的GCP的最低数量u 控制点分布：GCP应

37、该尽可能均匀在校正区域内u 控制点精度：GCP的精度越高，几何校正的效果越好拟合方程的次数问题 n 理论上，多项式次数越高，就越接近模拟原始输入图像的几何误差的应得参数，高次多项式常常能精确地拟合地面控制点周围的区域 n 然而，在远离GCP的区域可能引入其他几何误差，并且采用高次多项式时，计算量也较大 n 一般情况下，应尽可能使用一次线性多项式，只有当数据集中存在严重的几何误差时才使用二次或更高次多项式 常用的重采样方法：最近邻插值法、双线性插值法和三次卷积插值法 灰度直方图：灰度直方图反映了数字图像中每一灰度级与其出现频率间的关系本质上是灰度分布的概率密度函数 多光谱特征空间：一个n维坐标系

38、，每一个坐标轴代 表一个波段，坐标值为亮度值，坐标系内一个点表示多波段图像中一个像元 对比度变换图像对比度增强又称反差增强、灰度拉伸、对比度拉伸，是指通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改变图像质量的图像处理方法。 空间滤波（平滑、锐化）平滑滤波 平滑滤波是低频增强的空域滤波技术，常用于模糊处理，或减少噪声 当图像上的噪声点过多时，可用平滑滤波抑制噪声改善图像质量 锐化滤波 为了突出地物的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可以采用锐化滤波的方法，也称为边缘增强 边缘增强是对图像的高频信息进行的增强 平滑滤波通过积分使图像边缘模糊，锐化滤波则通过微分使图像边缘突出 彩色变换单

39、波段彩色变换 对单波段遥感图像按灰度分级，对每级赋予不同的色彩， 使之变为一幅彩色图像。这种方法又叫密度分割。 遥感图像处理单波段彩色增强的意义： 如果分层方案与地物光谱差异对应得好，可以区分出地物的类别。 Eg：在红外波段，水体的吸收很强，在图像上表现为接近黑色，这时若取低亮度值为分割点并以某种颜 色表现则可以分离出水体。因此，只要掌握地物光谱的特点，就可以获得较好的地物类别图像。 当地物光谱的规律性在某一影像上表现不太明显时， 也可以简单地对每一层亮度值赋色，以得到彩色影像， 也会较一般黑白影像的目视效果好。 多波段彩色变换 根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿

40、、蓝三种原色，就可以合成彩色影像 彩色合成中选择的波段的波长与红绿蓝的波长相同或近似，所得图像的颜色与真彩色近似的合成方式为真彩色合成。 假彩色合成是指选择多波段遥感图像中的任意三个波段，分别赋予红、 绿、蓝三种原色，在屏幕上合成彩色图像的方式。 在LANDSAT的TM图像中，对4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色合成的假彩色图像称为标准假彩色图像。标准假彩色图像中，突出了植被、水体、城乡、山区、平原等特征，植被为红色、水体为黑色或蓝色、城镇为深色，地物类型信息丰富。图像运算 两幅或多幅单波段图像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。（1

41、） 加法运算 基本公式为 B=B1+B2 应用：对同一区域不同时段的图像求平均（减少图像加性随机噪声）， 或者获取特定时段的平均统计特征。（2） 差值运算 基本公式为 B=B1-B2 应用：提供不同波段或不同时相图像间的差异信息，用于动态监测、运动目标检测与跟踪、图像背景消除、不同图像处理效果的比较及目标识别等工作中 eg：红外波段-红波段，突出植被 （3） 乘法运算 基本公式为 B=B1 * B2 应用：用来遮掉图像的某些部分 图像乘法还可利用卷积来实现图像的平滑，锐化，消除图像中的噪音，凸现边缘信息 eg：图像处理中的掩膜 （4） 比值运算 基本公式为 B=B1/B2 应用：减轻地形的干扰

42、（如果阴坡的坡度大于太阳高度角则难于处理） 扩展地物，特别是植被间的光谱差异 抑制大气的影响 减少了数据之间的相关性 多光谱变换（K-L变换、K-T变换）K-L变换（主成分变换）是在统计特征基础上的多维正交线性变换K-L变换的主要目的就是把原始多波段图像的信息变换成互不相关的主成分，它是去除相关、特征提取和数据 压缩的有效方法 K-L变换原理：对多光谱图像组成的光谱空间 X 乘以线性变换矩阵 A ， 产生一个新的光谱空间 Y，其表达式为：Y=AX K-L变换的特点： 主分量空间与多光谱空间坐标系旋转了一个角度 新坐标系的坐标轴一定指向数据信息量较大的方向 第一主分量集中了最大的信息量，常常占8

43、0%以上；后面的分量的信息量依次递减 最后的几个分量几乎全是噪声，所以这种变换又可分离出噪声。 K-T变换（缨帽变换）将植物、土壤信息投影到多维空间的一个平面上，使植被生长状况的时间轨迹和土壤亮度轴相互垂直，即通过坐标变换使植被与土壤的光谱特征分离 K-T变换后的U中的六个分量相互垂直，前三个分量具有明确的物理意义： U1 亮度 U2绿度 U3湿度特点 ： 具有明确的物理意义 效果有时优于PCA（K-L）和4/5/3 ，2/3/4合成 局限性：如果区域的土壤、植被和湿度的分布不平衡或差异小，变换效果不好仅能用于LandSat图像 第五章 遥感信息提取（教材第五、六章）5.1 遥感图像目视解译摄

44、影像片的种类、特点与判读1、 遥感摄影像片的种类（1）可见光黑白全色像片 明暗色调与真实景物明暗色调近似（2）黑白红外像片 明暗色调是由地物在近红外波段反射率强弱决定的（3）彩色像片 与真实景物色彩相似（4）彩红外像片 绿被赋予蓝，红被赋予绿，反射红外线的地物被赋予红色（5）多波段摄影像片 多波段黑白相片的比较；合成彩色图像（6）热红外相片 记录了地物发射热红外线的强度2、遥感摄影像片特点与解译标志（ 1）摄影像片的特点ü 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；ü 绝大部分采用中心投影，可以看到地物的顶部轮廓。（ 2）摄影像片的解译标志像片解译

45、标志又称判读标志， 指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征， 这些特征能够帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。直接判读标志 形状：人造地物具有规则的几何外形和清晰的边界，自然地物具有不规则的外形和规则的边界。 大小：不知道比例尺时，可以比较两个物体的相对大小；已知比例尺，可直接算出地物的实际大小和分布规模。 色调与颜色：黑白像片上，据地物间色调的相对差异区分地物。彩色像片上据地物不同颜色差异或色彩深浅的差异来识别地物。 阴影：本影：是地物未被太阳照射到的部分在像片上的构像。有助于获得地物的立体感。落影：是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。 纹理：通过色调或颜色

46、变化表现的细纹或细小的图案。这种细纹或细小的图案在某一确定的图像区域中以一定的规律重复出现。可揭示地物的细部结构或内部细小的物体。 图型：揭示不同地物间的内在联系。间接解译标志指能够间接反映和表现地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可推断与某地物属性相关的其他现象。 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3、遥感摄影像片的判读方法 P149-153 可见光黑白像片和黑白红外像片解译 P149色调和形状 彩色像片与彩红外像片解译 P150 热红外像片的解译 P151色调: 地面温度的构像形状: 被探测地物与背景温度差异形成” 热分布” 形状大小: 地物的形状和热辐

47、射特性影响图像的尺寸阴影: 目标地物与背景之间的辐射差异造成阴影 多波段摄影相片的解译扫描影像的判读遥感扫描影像特征1）宏观综合概括性强 空间分辨率越低，对地面景观概括性越强，对景物细节的表现力越差。2）信息量丰富遥感扫描影像采用多波段记录地物的电磁波信息，每个波段都提供了丰富的信息。3）动态观测资源卫星进入太空就一刻不停地绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并及时向地面发送最新所获扫描影像。遥感影像主要解译方法1）先图外后图内先了解影像图框外提供的各种信息。2）先整体后局部先整体观察，综合分析目标地物与周围环境的关系。3）勤对比，多分析多个波段对比；不同时相对比；不同地物对比。微波影像的判读微波影像的特点（结合3.4节） 侧视雷达采用非中心投影方式成像， 与摄像机中心投影方式完全不同。 微波影像中的分辨率是由成像雷达的斜距分辨率和方位向分辨率决定的， 它们分别由脉冲的延迟时间和波束宽度来控制的。 比例尺在横向上产生畸变。 地形起伏位移。微波影像的判读（ 1）微波与目标地物相互作用规律。 随着地面由平滑表面向粗糙表面过渡， 微波影像上的色调则逐渐由深变