遥感导论复习资料

1、 遥感导论复习资料第一章1.遥感( Remote Sensing )应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。a主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量并接受目标物的后向散射信号。 b被动遥感：传感器不向目标物发射电磁波，仅被动接受目标物自身发射和对自然辐射的反射能量。2.遥测：是指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术，分接触测量和非接触测量。3.遥控：是指远距离控制运动状态和过程的技术。4.遥感系统1）遥感信息源；2）空间信息的获取；3）遥感数据传输与接受；4）遥感图像处理；5）遥感信息提取、分析与应

2、用5.遥感技术分类1）按遥感平台分： 地面遥感、航空遥感、航天遥感、宇航遥感。2）按电磁波段分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感等。3）按传感器的工作方式分：主动遥感、被动遥感数据（光学摄影、扫描成像）。4）按遥感信息获取方式分：成像方式、非成像方式。5）按遥感应用领域分： 从大的研究领域分为：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感和海洋遥感。 从具体应用领域可分为：资源环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、灾害遥感、军事遥感等。6.遥感技术的特点1）宏观特性：居高俯视，探测范围大2）多时相性：获取资料速度快、周期短、 能反映动态变化3）信息丰富：进行探测

3、的波段包括可见光、红外光、微波等，雷达遥感可以全天时、全天候工作、穿透地下一定深度，多级分辨率、多时相、多波段、高光谱遥感图像的获取4）经济性：比传统方法可节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益5）局限性：所利用的电磁波有限第二章7.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。8.电磁波特性：是横波在真空中以光速传播满足f·=c、E=h·f具有波粒二象性。9绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部性吸收的物体。（黑色的烟煤被认为是最接近绝对黑体的自然物质。）10.黑体辐射三个规律：a辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一

4、个最大值。b温度越高辐射通量密度越大，不同的温度有不同的曲线。c随温度的升高。辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。11.斯忒藩-玻耳兹曼定律:M=·T4绝对黑体的总辐射出射度与黑体的温度的四次方成正比。所以，温度的微小变化就会引起辐射通量密度很大的变化。12.维恩位移定律：随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。13.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 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 辐射亮度L辐射源在某一方向的单位投影面积在单位立体角内的辐射通量 单位W/(sr*m2)。 辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量。

5、总辐射通量：各波段辐射通量之和或辐射通量的积分值。14.大气和环境对遥感的影响1）大气的吸收作用：A. 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。B. 臭氧：数量极少，但吸收很强。对航空遥感影响不大。0.2-0.36 m, 0.6 mC. 水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水气对红外遥感有极大的影响。D. 二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。2）散射作用：太阳辐射在长波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、影像

6、模糊，影响判读。大气散射集中在太阳辐射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。 a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。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。 b米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。 c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。 d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。大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。15.几类常见地物反射波谱特性.1植物：a.在可见光的0.55m（绿）附近有一个

7、小反射峰，在0.45m（蓝）和0.67m（红）附近有两个明显的吸收带。b.在0.70.8m是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段0.81.3m之间形成一个高的，形成反射峰。c.以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水的吸收带。2.土壤：没有明显的波峰波谷，土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低3. 水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。4. 岩石：形态各异，没有统一的变化规律。岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程

8、度、色泽等影响16.扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间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，形成一定谱段的图象。17.遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小。地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。18.图象的光谱分辨率：波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。18.辐射分辨率：辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨

9、率、辐射分辨率有关。19.图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。时间分辨率对动态监测很重要。20.扫描方式的传感器 1）光/机扫描成像：中心投影，行扫描，每条扫描线均有一个投影中心。 2）固体自扫描成像：固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。扫描方式上具有刷式扫描成像特点。 3）高光谱成像光谱扫描：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。21. 颜色视觉1）颜色的性质：颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。2）颜色立体：中间垂直轴代表

10、明度 ；中间水平面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。3）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度等级；在颜色立体的水平剖面上是色调；颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度的变化。22.加色法与减色法1）颜色相加原理：三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝。互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品红。色度图：可以直观地表现颜色相加的原理，更准确地表现颜色混合的规律。2）颜色相减原理：减色过程：白色光线先后通过两块滤光片的过程。颜色相减原理：当两块滤

11、光片组合产生颜色混合时,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的结果。减法三原色：黄、品红、青。3）光学增强处理：彩色合成：加色法彩色合成，减色法彩色合成；23.微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物,提取地物所需的信息。 24.微波遥感特性 1） 全天候、全天时：波长较长，散射较小，再打其中衰减较少 2）对某些地物有特殊的波谱特性：探测林下地形，地质构造等以及埋藏在地下的工程和矿藏等 3） 对冰雪、森林、土壤有穿透能力 4）对海洋遥感有特殊的意义：微博对海水特别敏感，波长适合海

12、面动态情况的观测 5）分辨率较低，但特性明显：分辨率低，精度和取样速度往往不能协调25.微波遥感及成像 1）雷达：按工作方式可分为：成像雷达：真实孔径雷达、合成孔径雷达、非成像雷达。 2）侧视雷达：侧视雷达，其天线不是安装在遥感平台的正下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射微波，接受回波信号。 距离分辨率是指沿距离方向可分辨的两点间的最小距离。脉冲宽度是决定距离分辨率大小的关键。目标在距离上的位置是由脉冲回波从目标至雷达天线间传播的时间决定的，要区分两个目标则必须是目标反射的各部分能量能在不同时间内到达天线。 方位分辨率指沿一条航向线可以分辨的两点间的最小

13、距离。 真实孔径侧视雷达(RAR-real aperture radar) 以实际孔径天线进行工作的侧视雷达。提高方位分辨力的途径Pa= (/D)R。发射波长、天线孔径D、距目标地物距离R。 3）合成孔径侧视雷达：遥感平台匀速前进,以一定时间间隔发射脉冲信号,天线在不同位置接收同一目标的回波信号,将之合成处理后得到真实影像。26.图像的空间分辨率-遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。 图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。27. CIE色度图（chromaticity diagram，CIE）： 用CIE色度坐标x和y绘出的两维图。

14、x为水平轴，y为垂直轴。可见光的外边界是由光谱所在点所定义的，拱形的曲线由纯的380到770nm的光谱色所组成。色度图通过描绘和比较光源和显示器白点的关系来定义彩色设备的呈色域。 28. 辐射校正 由于传感器响应特性和大气的吸收，散射以及其他随机因素的一项导致图象模糊失真，早晨图像分辨率和对比度下降。方法;系统辐射矫正，大气矫正。29.遥感图像的辐射误差主要有三个因素传感器的光电变换，大气的影响，光照条件。30.几何校正 1）遥感影像变形的原因：遥感平台运动状态变化的影响，包括航高、航速、俯仰、翻滚、偏航；地形起伏的影响；地球曲率的影响；大气折射的影响；地球自转的影响。 2）基本思路：把存在几

15、何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。 3）几何校正的一般过程：图像几何校正是从具有几何变形的图像中消除变形的过程。一般步骤如下：（1）选取控制点；（2）数据的空间变换：空间坐标的计算问题：向前映射法（直接法）g(x,y)=f(a(x,y),b(x,y)；向后映射法（间接法）f(a(x,y),b(x,y) = g(x,y) 。（3）像元灰度插值：a最近邻插值：在待求像素的四个邻近像素中，输出像素的灰度等于离它所映射位置最近的输入象素的灰度值。b双线性插值：利用待求像素四个邻近像素的灰度在两个方向作线性内插。c三次内插法（高阶插值）：利用待插值点周围的16

16、个邻点像素值。 如果不作几何校正，遥感图像则有在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影响相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。31.控制点如何选择以及最少数目如何确定： 树木的确定：数目的最低限是按未知数的多少来确定的，N次多项式，控制点的数目最少为（N+1)·(N+2)/2 条件允许的情况下控制点的数目要六倍于最小数目。 选择原则是：a易分辨，易定位的特征点，比如道路的交叉

17、口，水库坝址等b特征变化大的地区应该多一些c尽可能满幅均匀选取。32. 空间滤波 (邻域处理)1）图像卷积运算：2）平滑：去除噪声 均值平滑： 中值滤波平滑：局部中值代替局部平均值。中值 :一组数的中间值。3） 锐化：突出边缘细节 ,突出象元间差异。锐化后的图像不再具有原图像的特征，成为边缘图像Robert 梯度 t1=t2= Sobel算子 更多的考虑领域点的关系，有三个增加到八个。 Laplacian算子 更加突出亮度值突变的位置 定向检测:检测某一定方向的线条、边缘33.数字图像增强方法及使用目的 对比度变换 改变图像像元亮度值 空间滤波 突出图像上某些特征 色彩变换 提人对高色彩的分辨

18、能力 图像运算 提取信息或去掉某些不必要信息 多光谱变换 增强提取有用信息34.多波段彩色变换1）单波段彩色变换：也称伪彩色变换，将连续的灰度值转换为少量的灰度区间，并用不同的颜色表示，增强图像的目视解译效果。2）多波段彩色变换35.图像运算 1）差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。 2）比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为0）就是比值运算。36.多光谱变换多光谱变换:针对多光谱影象存在的一定程度上的相关性以及数据冗余现象，通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量,增强或提取有用信息目的的方法。 K-L变换：离散变换的简称，又称主成

19、分变换。它是对某一多光谱图像X.利用K-L变换矩阵A进行线性组合,而产生一组新的多光谱图像Y。变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。新坐标系的坐标轴一定指向信息量较大的方向。可实现数据压缩和图像增强。 K-T变换：也称缨帽变换.是一种坐标空间发生旋转的线性变换，旋转后的坐标轴指向与地面景物有密切关系的方向。37.信息融合 种信息源复合：将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据的信息组合匹配技术。遥感信息复合：a.不同传感器的遥感信息复合：先配准 再复合 b.不同时相的遥感信息复合 配准=> 直方图调整 =>复合。遥感与非遥感数据复合：非遥

20、感数据网格化=> 与遥感数据配准 =>与遥感数据复合(栅格-栅格 栅格-矢量) 遥感与非遥感信息符合的重要意义：信息复合着重于同一区域内各遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复合，包括空间配准和内容复合，以便在统一的地理坐标系统下构成一组新的空间信息或合成一幅新的图像。这样不仅扩大厂各数据的应用范围、而且提高了分析精度，应用效果和实用价值。38.解译标志遥感图象上那些能够作为识别、分析、判断景观地物的影象特征。 直接标志：是判读目标自身特点在影象上的直接表现形式，根据直接标志，可直接判断地物。 形状 (Shape)、大小 (Size)、色调 (Tone)、阴影 (Shadow)

21、、图案（样式）(Pattern)、布局 (Association)、纹理 (Texture)、位置 (Site)。 间接标志：图象上能看出的和直接标志密切联系的地物，辅助判断地物。包括：目标地物与其相关指示特性，地物与环境的关系，目标地物与成像时间的关系。38.摄影相片的判读     黑白全色像片：采用的胶片乳剂感光范围在0.36-0.72mm之间，能感受全部可见光。a与物体的反射特性有关，某一部分的黑白深浅的程度为色调，它能反映物体反射率的大小b与表面结构有关，光大于粗糙c季节 春浅夏深。     黑白红外像片：

22、它的明暗色调是由地物在近红外波段反射率强弱所决定的。植被浓密色调浅水体深灰、灰黑色。     彩色像片：分为天然彩色片和红外彩色片两种。反映了地物的天然色彩，地物类型间的差异可以通过色彩的变化表现出来。比黑白照片更容易判读。 彩红外像片;由地物反射的光线进入摄像机镜头，使彩色后外感光底片产生化学反应，由该底片引出得像片。没有感蓝层有感绿感红感红外层，适合城市航空摄影。 多波段摄影像片。 热红外摄影像片。39 .目视解释1）目视解译一般原则 总体观察；综合分析；对比分析；观察方法正确；尊重影象客观实际；解译图象耐心认真；有价值的地方重点分析2) 目视解译一

23、般顺序1）从已知到未知；先易后难；先平原后山区；先地表后深部；先整体后局部；先宏观后微观；先线形后图形；3) 目视解译程序1）资料准备阶段；初步解译阶段；野外调查阶段；详细解译阶段；制图阶段；4) 目视解译方法 1）直判法：直接通过遥感图像的解译标志 , 就能确定地物存在和属性的方法。 2）对比法：将要解译的遥感图像,与另一已知的遥感图像样片进行对照,确定地物属性的方法。但对比必须在相同或基本相同的条件下进行 3）邻比法：在同一张遥感图像或相邻遥感图像上进行邻近比较, 从而区分出不同地物的方法, 称为邻比法。 4）动态对比法：利用同一地区不同时相成像的遥感图像加以对比分析,从而了解地物与自然现

24、象的变化情况,称为动态对比法。 5）逻辑推理法：它是借助各种地物或自然现象之间的内在联系 , 用逻辑推理方法 , 间接判断某一地物或自然现象的存在和属性。40.色调：地物亮度温度的构象。热辐射能量大，色调浅；能量小，色调深。 形状：被探测地物与背景温度差异形成“热分布”形状。 地物大小：地物的形状和热辐射特性影响影像的尺寸。 阴影;指目标地物与背景之间的辐射差异造成阴影。 41.传感器的定义和功能 1）传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。是遥感技术的核心部分。它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠

25、程度。42.传感器的组成 收集器：收集地物的辐射能量。 探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。 处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。 输出器：将获取的数据输出。43.遥感数字图像的表示方法： BSQ：按波段顺序依次排列。BIP：每个像元按波段次序交叉排列。BIL：逐行按波段次序排列的的格式。44.遥感图像计算机分类方法 基本原理：不同的地物具有不同的光谱特征，同类地物具有相同货相似的光谱特征。 图像分类：基于数字图像中反映的同类地物的光谱的相似性和异类地物的光谱差异性。 监督分类：由经选择的代表性样区数据得到各类别的统计数据,然后据这些统计数据对整个图像分类 。(有有关类别的先验

26、知识) 先学习后分类。 非监督分类：各类统计特征事先未知,仅据图像数据本身的统计特性及自然点群的分布特征对整个图像分类。(无有关类别的先验知识)。45.遥感数字图像计算机分类基本过程 1）数据准备；2）确定分类方法和分类类别；3）找出代表这些类别的统计特征；4）测定总体特征；5）对遥感图像中各像素进行分类；6）分类精度检查；7）对判别分析的结果进行统计检验。46.图像分类方法（监督分类） 1）基本步骤：选择训练样本和提取统计信息、选择合适的分类算法。 2）分类方法： 最小距离分类法（最小距离判别法、最近邻域分类法）； 多级切割分类法； 特征曲线窗口分类法； 最大似然比分类法； 3）监督分类的优

27、缺点： 主要优点：自主确定分类类别、控制训练区的选择、检测训练区的精度来控制分类精度、避免非监督分类中对光谱集群组的重新归类。 缺点：人为主观因素较强、同物异谱造成训练样本的代表性较差、训练样本的选取和评价较为费时费力、只能识别训练样本定义的类别47.图像分类方法（非监督分类） 1）分类方法： 分级集群法：是分级进行的，可能导致对一个像元的操作次序不同，得到不同的分类结果，这是该方法的缺点。 动态聚类法（ISODATA）： 2）非监督分类的优缺点： 主要优点：不需要预先对研究区广泛了解和熟悉、人为误差的机会减少、独特地、覆盖量小的类别均能被识别 缺点：分类后的光谱集群组不一定对应于分析者想要的

28、类别分析者较难对产生的类别进行控制、由于同物异谱造成分类后的同一地区不同图像间的对比困难48.比较监督分类与非监督分类的优缺点。根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。监督分类的关键是选择训练场地。监督分类法优点是：简单实用，运算量小。缺点是：受训练场地个数和训练场典型性的影响较大。受环境影响较大，随机性大。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。非监督分类优点是：事先不需要对研究区了解，减少人为因素影响，减少时间，降低成本。不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。缺点是：运算量大。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类

29、效果好。49.遥感图像专家解译系统 1）专家系统：把某一特定领域的专家知识与经验形式化后输入到计算机中，由计算机模仿专家思考问题与解决问题，是代替专家解决专业问题的技术系统。 2）遥感图像解译专家系统的组成： 图像处理与特征提取子系统：包括图像处理、地形图数字化、精纠正、特征提取，结果存贮在遥感数据库内。 遥感图像解译知识获取系统：获取遥感图像解译专家知识，并把专家知识形式化表示，存贮在知识库中。 狭义的遥感图像解译专家系统。 3）图像处理与特征提取子系统： 图像处理；分类与特征提取子系统 4）遥感图像解译知识获取子系统： 知识获取有三个层次：增加遥感解译新知识；发现原有错误知识,修改或补充新

30、知识；根据解译结果,自动总结经验，修改错误知识,增加新知识。 知识获取界面具有3个层次：第一层次为下拉式主菜单形式的知识获取界面，第二层为多窗口知识获取界面。第三层为遥感图像解译知识分类获取界面。 5）遥感图像解译专家系统的机理： 遥感图像数据库包括遥感图像数据和每个地物单元的不同特征，由数据管理系统管理。 解译知识库包括专家解译知识和背景知识，由知识库管理系统管理。 推理机 (核心)，正向推理：事实驱动方式反向推理：目标驱动方式。 解释器：用于说明推理过程。其他资料上有的;1 、水体的光谱特征是什么？影响因素有哪些？水在可见光、近红外、热红外、微波图像上的色调特征？水体识别包括哪些内容？答：水体的光谱特征是：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别在近红外波段，吸收更强。但当水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。影响因素：水体水面性质、水体中悬浮物的