遥感导论_章节重点

1、第一章一、名词解释遥感：广义：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。二、遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。三、简述遥感（技术）的特点（1）大面积的同步观测（2）时效性（3）数据的综合性和可比性（4）经济性（5）局限性（信息的提取方法、数据挖掘技术、思维方式等有等改善）四、论述遥感应用的主要方面：（1） 在资源调查方面的应用（2）在环境测评及对抗自然灾害方面的应用（3

2、） 在区域分析及建设规划方面的应用（4） 在全球性宏观研究中的应用（5） 在其他方面的应用：<1>在测绘制图方面的应用 <2>在历史遗迹、考古调查方面的应用 <3>在军事上的应用五、 遥感的类型按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感根据传感器的工作方式不同，可分为主动式传感器：主动遥感被动式传感器：被动遥感成像方式：成像遥感非成像方式：非成像遥感按传感器的探测波段分可见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感数据等。按应用领域分大的研究领域：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感。具体应用领域：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感

3、、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感等等。 第二章一、名词解释1、电磁波：光波、热辐射、微波、无限电波等由振源发出的电磁振荡在空间的传播，这些波叫电磁波。2、电磁波谱：电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，构成了电磁波谱。3、大气窗口 ：通常把透过大气而较少被吸收、散射的透射率较高的电磁辐射波称为大气窗口。4、地物反射光谱：地物的反射率随波长变化的规律。5、地物反射光谱曲线：按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线（横轴为波长，纵轴为反射率） 。6、反射率：物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比。7、发射率：表示实际物体辐射与黑体辐射之比。8、

4、瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小许多时发生的散射。9、米氏散射：当微粒与辐射光波长接近时发生的散射。10、非选择性散射：当微粒的直径比辐射波长长很多时发生的散射。二、遥感技术常用的电磁波有哪些？各有什么特性？遥感中较多地使用紫外线、可见光、红外和微波波段。紫外线：波长范围为0.010.38m，太阳光谱中，只有0.30.38m波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。可见光：0.40.76um。它由红、橙、黄、绿、青、蓝紫色光组成。人眼对可见光可直接感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也具有这种能力。所以可见光是作为鉴别物质的主要波段。红外线：0.761000

5、um，为了实际应用方便，又将其划分为：近红外（0.763.0 um）,中红外（3.06.0um），远红外（6.015.0um）和超远红外（15-1000um）。 微波：1mm1m。来源于地物的热辐射由于其波长比可见光、红外线要长，受大气层中云、雾的散射干扰要小，因此能全天候进行遥感。三、大气散射有何特点？它分为哪几种散射，各有什么特点？散射作用：是指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。散射使原传播方向辐射减弱，而增加其他各方向的辐射。大气的散射集中于太阳辐射能量较强的可见光区。因此，大气对太阳辐射的散射是太阳辐射衰减的主要原因。散射强度可用散射系数来表示：1/w，散射

6、系数、w为波长指数, 由大气微粒直径（d）决定。<1>瑞利散射d<< 当微粒的直径比辐射波长小许多时，也叫分子散射。W(4)，大气对可见光的影响很大。<2>米氏散射d 当微粒与辐射光波长接近时，是由于大气溶胶所引起的，其W(2) 。云、雾对红外线的米氏散射是不可忽视的。<3>非选择性散射d>> 当微粒的直径比辐射波长长很多时的情况，W(0) 任何波长散射强度相同。四、什么是大气窗口?试写出对地遥感的主要大气窗口. 遥感是怎样利用大气窗口的？(1) 通常把透过大气而较少被吸收、散射的透射率较高的电磁辐射波称为大气窗口。(2) 大气窗口的

7、光谱段主要有：<1> 0.31.3um，即紫外、可见光、近红外波段；<2> 1.51.8um和2.03.5um，即近、中红外波段；<3> 3.55.5um，即中红外波段；<4> 814um，即远红外波段；<5>0.82.5cm，即微波波段。(3)被动遥感卫星的传感器波段几乎都落在大气窗口波段内。太阳辐射经过大气传输后，主要是反射、吸收和散射的共同影响衰减了辐射强度，剩余部分即为透过的部分。对遥感传感器而言，只能选择透过率高的波段，才对观测有意义。五、地物反射波谱曲线（1） 植被反射波谱曲线规律性明显而独特<1>可见光波段（

8、0.40.76m）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。<2>在近红外波段（0.70.8 m）有一反射的“陡坡”，至 1.1m附近有一峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。<3>在中红外波段（1.32.5m）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是在水的吸收带形成低谷。六、以植被为例，叙述地物波谱特性的影响因素。叶子的颜色、叶子的组织结构、叶子的含水量、植被的覆盖程度等七、环境对地物光谱的影响（1）地物的物理性状（地物表面的颜色、粗糙度、风

9、化状况及含水情况等）有关。 （2）辐射源强度：由于太阳高度角(H)、日地距离(D)不同所造成的。I1为斜入射到地面上的辐照度、I2为垂直于太阳入射方向的辐照度。I1=I2*sinH/D2 （3）季节性变化（四季所带来的植被变化）（4）气象条件：同一地区不同天气条件下，其反射光谱曲线不一样，阴天测得的反射率小于晴天的。（5）探测时间有关第三章一、名词解释1、传感器的定义：传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。2、传感器的功能：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程度。3.遥感平台：是装载传感器的工具

10、。根据飞行高度不同，可分为地面平台、航空平台和航天平台。4.空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。5.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。间隔越小，分辨率越高。6.辐射分辨率：是指传感器在接收波谱信号时，能分辨的最小辐射差。7.时间分辨率：是指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，及采样的时间频率，也称重访周期。二、传感器的分类按工作方式分为：主动遥感和被动遥感 主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。 被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM(1,2)、HRV)、红外扫描仪等成像遥感和非

11、成像遥感 成像遥感：如摄影机、扫描仪和成像雷达等 非成像遥感：辐射计、红外辐射温度计、微波辐射计、雷达高度计、散射计以及激光高度计等。 三、微波遥感的特点（1）能全天候、全天时工作（2）对某些地物具有特殊的波谱特征（3）对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力（4）对海洋遥感具有特殊意义（5）分辨率较低，但特性明显四、气象卫星有何特点？（静止气象卫星、极轨卫星）（1）短周期重复观测 气象卫星时间分辨率较高，有助于对地面快速变化的动态监测。（2）成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。相对于其他卫星资料（如陆地卫星）更加容易获得完全同步、低云量或无云的影像 。（3）资料来源连续、实时

12、性强、成本低五、陆地卫星系列（Landsat、SPOT、CBERS）陆地卫星的运行特点： （1）近极地、近圆形的轨道； （2）轨道高度为700900 km； （3）运行周期为99103 min/圈； （4）轨道与太阳同步。TM（Thematic Mapper）即专题制图仪，是一种改进型的多光谱扫描仪,有7个较窄的、更适宜的光谱段 :TM1：0.45-0.52微米，蓝波段。对水体穿透力强，对叶绿素与叶色素浓度反映敏感，有助于判别水深、水中叶绿素分布、沿岸水和进行近海水域制图等。TM2：0.52-0.60微米，绿波段。对健康茂盛植物绿反射敏感，对水的穿透力较强。用于探测健康植物绿色反射率，按“绿峰

13、”反射评价植物生活力，区分林型、树种和反映水下特征等。TM3：0.63-0.69微米，红波段，为叶绿素的主要吸收波段。反映不同植物的叶绿素吸收、植物健康状况，用于区分植物种类与植物覆盖度。其信息量大，为可见光最佳波段。广泛应用于地貌、岩性、土壤、植被、水中泥沙流等方面的观测。TM4：0.76-0.90微米，近红外波段。对绿色植物类别差异最敏感（受植物细胞结构控制），为植物通用波段。用于生物量调查、作物长势测定、水域判别等。TM5：1.55-1.75微米，中红外波段。处于水的吸收带（1.4-1.9微米）内，反映含水量敏感，用于土壤湿度、植物含水量调查、水分状况的研究，作物长势分析等，从而提高了区

14、分不同作物类型的能力。易于区分云与雪。TM6：10.4-12.5微米，热红外波段。可以根据辐射响应的差别，区分农、林覆盖类型，辨别地面湿度、水体、岩石，以及监测与人类活动有关的热特征，进行热制图。TM7：2.08-2.35微米，中红外波段。此为地质学家增加的波段。处于水的强吸收带，水体呈黑色。可用于区分主要岩石类型、岩石的水热蚀变，探测与岩石有关的粘土矿物等。TM信息的空间分辨率在可见光、近红外、中红外波段为30米，在热红外波段为120米。 一景覆盖地面范围185km*185km，总数据量230兆。六、海洋卫星系列（Seasat 1-美国海洋卫星、“雨云”7号卫星（Nimus-7）、日本海洋观

15、测卫星（MOS1）海洋遥感的特点（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第四章一、名词解释1.图像校正：从具有畸变的图像中消除畸变的处理过程叫图像校正。包括辐射校正、几何校正。2、三原色（三基色）：若三种颜色，其中任一种都不能由其余两种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，却可以形成各种色调的颜色，称为三原色或三基色。3、 彩色合成原理：通常利用三种基本色光按一定比例混合叠加而成各种色彩，称为三基色合成。二、简述加色法、减色法原理 加色法是以红、绿、蓝三原色的两种以

16、上色光按一定比例混合，产生其它色彩.A 两种基色光等量混合叠加，产生一种补色光; B 红、蓝、绿三种基色光等量相加为白光; C 当两种色光相加成为白光或灰色，为互补色; D 非互补色色（光）不等量相加混合，产生中间色。 减色法是从自然光（白色光）中减去其中一种或两种基色光而生成色彩的方法。 黄色红+绿白 蓝色 品红红+蓝白 绿色 青蓝+绿白 红色青+品红白（红+绿）蓝 黄+青白（蓝+黄）绿黄+品红白-（蓝+绿） 品红+青+黄白（绿+红+蓝）加色法和减色法的根本区别: 加色法则是利用红、绿、蓝三原色相加混和，得出各种颜色。减色法是利用滤光片滤掉红、绿或蓝色，当几块滤光片组合产生颜色混和时，入射光

17、通过每一滤色片时都减掉一部分辐射，最后透过的光是经多次减法的结果。遥感影响的几何畸变是怎样产生的，怎样进行纠正 ？ 几何畸变：当遥感图象在几何位置上发生了变化，产生了行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化时，遥感影象发生了几何畸变。产生了平移、缩放、旋转偏扭、弯曲及其他变形综合结果。几何畸变产生原因：（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）大气折射的影响（5）地球自转的影响几何畸变校正：几何畸变有多种校正方法，但常用的是一种通用的精校正方法，适合在地形平坦，不需要高程信息，或地面起伏较大而无高程信息。 校正后的图象是由等间距

18、的网格点组成，且以地面为标准，符合某种投影的均匀分布，图象中格网的交点可以看作是像元的中心。试解释几何精校正的原理，并就精校正的一种方法进行说明。几何精校正是指利用控制点进行的几何校正，它是用一种数学模型来近似描述遥感图像的几何畸变过程，并利用畸变的遥感图像与标准地图之间的一些对应点（即控制点数据对）求得这个几何畸变模型，然后利用此模型进行几何畸变的校正，这种校正不考虑引直畸变的原因。几何精校正的步骤是：(1)建立原始图像与校正后图像的坐标系。(2)确定GCP（Ground Control Point），即在原始畸变图像空间与标准空间寻找控制点对。(3)选择畸变数学模型，并利用GCP数据求出畸

19、变模型的未知参数，然后利用此畸变模型对原始畸变图像进行几何精校正。(4)几何精校正的精度分析。在第三步进行重采样成图的时候，有三种方式，即：a.最近邻点法重采样；b.双线性内插法重采样；c.三次褶积法重采样。方法优点缺点提醒最邻近法简单易用，计算量小处理后的图像亮度具有不连续性，影响精确度 双线性内插法精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。 计算量增加，且对图像起到平滑作用，从而使对比度明显的分界线变得模糊。 鉴于该方法的计算量和精度适中，只要不影响应用所需的精度，作为可取的方法而常被采用。 3次卷积内插更好的图像质量，细节表现更为清楚。 计算量很大

20、。欲以三次卷积内插获得好的图像效果，就要求位置校正过程更准确，即对控制点选取的均匀性要求更高。 地面控制点的选择必须满足的条件：控制点数目的确定：n次多项式，控制点的最少数目为(n+1)(n+2)/2。在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于最低数很多。选取原则：（1）控制点的选择要以配准对象为依据，以地面坐标为匹配标准。（2）选取易分辨且较精细的特征点：道路交叉口、桥河叉点、独立建筑物、城廓边界、飞机场等。（3）控制点要均匀分布。什么是KL变换？并简述KL变换对多波段图象的处理步骤。 K-L（Karhunen-Loeve）变换也叫做主成分分析或主分量分析，是在统计特征基础上的多维（如多波段

21、）正交线性变换，它也是遥感数字图像处理中最常用也是最有用的一种变换算法。K-L变换的具体过程如下：第一步，根据原始图像数据矩阵X，求出它的协方差矩阵S；第二步，求S矩阵的特征值和特征向量，并且得出变换矩阵T。经过K-L变换后，得到一组（m个）新的变量（即Y的各个行向量），它们依次被称为第一主成分、第二主成分、第m主成分。这时若将Y矩阵的各行恢复为二维图像时，即可以得到m个主成分图像。试对缨帽变换的原理和特点进行说明。缨帽变换是R J Kauth和G S Thomas通过分析陆地卫星MSS图像反映农作物和植被生长过程的数据结构后提出的一种经验性的多波段图像的正交线性变换，又称K-T变换。 他们在

22、研究过程中发现MSS图象信息随时间变化的空间分布形态是成规律性形状的，它像一个顶部有缨子的毡帽形状，且具有较明显地三维结构，而缨帽的底面恰好反映了土壤信息的数据特征，称为土壤面，其与植被的波谱特征互不相关。 缨帽结构反映出如下事实，即植被开始生长于土壤平面，随着植被的成长，它向绿色植被区方向逼近，在达到发展的顶点后，植物开始衰落、变黄，波谱特征又向土壤面回落。试比较K-L（主成分分析）与K-T（缨帽变换）相同点与不同点  K-L（Karhunen-Loeve）变换也叫做主成分分析或主分量分析，是在统计特征基础上的多维（如多波段）正交线性变换，它也是遥感数字图像处理中最常用也是最有用的

23、一种变换算法。   K-L变换的目的就是把原来多波段图像中的有用信息集中到数目尽可能少的新的主成分图像中，并使这些主成分图像之间互不相关，也就是说各个主成分包含的信息内容是不重叠的，从而大大减少总的数据量并使图像信息得到增加。相同点：都是线性变换不同点：主成分分析提高遥感数据的利用率；而缨帽变换是指向与地面景物有密切方向的关系就图象变换的目的和意义进行阐述，并结合实例说明。数学领域内有多种变换，如傅立叶变换、拉普拉斯变换、卫变换等等。但各种数学变换的用途只有一个，即利用某种变换使所遇到的问题更容易更方便地得到解决。当然，每一种具体的数学变换的应用场合和侧重解决的问

24、题不同。数字图像处理技术是一门应用学科，和其它应用学科一样，它是建立在一定的数学理论基础之上的科学，离开数学，这门学科将不复存在。因此，在解决数字图像处理的具体问题时，作为解决技巧，就必须要用到各种数学变换，在此称其为图像变换。 对于遥感图像的变换处理，在以下两方面有着十分重要的作用：第一，由于图像在变换域进行增强处理要比在空间域进行增强处理简单易行，因而可以通过图像变换简单而有效地实现增强处理，当然以增强为目的的变换处理，其结果还需变换回空间域；第二，通过图像变换可以对图像进行特征抽取。例如利用图像的功率谱特征来分析提取图像中的信理信息。1、遥感图像目标地物的识别特征 遥感图像中目标地物特征

25、是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。按其表现形式的不同，目标地物特征可以概括分为3类： 色：指目标地物在遥感影像上的颜色，这里包括目标地物的色调、颜色和阴影等；形：指目标地物在遥感影像上的形状，这里包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等； 位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，这里包括目标地物分布的空间位置、相关布局等； 2、遥感图像的认知过程 概括来说，遥感图像的认知过程包括了自下向上的信息获取、特征提取与识别证据积累过程和自上向下的特征匹配、提出假设与目标辨识过程。第五章一、名词解释1.判读标志：在遥感图像上，不同的地物有其不同的影像特征，这些影像特征是识别各种地物的依据，称为判读标

26、志。二、遥感图像判读分哪两种方法？在判读效果方面各有何特点（1）遥感图像判读分为两种：一种是目视判读，又称目视解译，或称目视判释；另一种是遥感图像计算机判读，又称遥感图像理解。目视判读：是指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取（或称识别）特定目标地物信息的过程遥感图像理解：是以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征（颜色、形状等），结合专家知识库目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的判读。（2）目视判读的效果：主要决定于遥感图像的质量、判读人员的专业水平和判读经验。一般来说

27、，专业知识越丰富，判读经验越多，判读效果就越好。遥感图像计算机判读的效果：主要取决于图像处理的方法及识别模式建立。其判读精度和判读效果的好坏，还需要通过目视解译的方法进行验证。因此说：目视判读是遥感图像判读的基础。三、影响遥感影像的解译标志的因素。（1）成像条件变化。如摄影光照条件、摄影角度、感光材料、洗印材料，图像成像比例尺、成像时的大气条件等影响地物影像的色调及外形轮廓。（2）地物遥感特征量变化。植物在不同发育阶段不同季节表现出不同的光谱特征。（3）地物所处环境变化。盐碱土在旱季摄影时，黑白航片上显示灰白至白色色调，在雨季则显示不同程度的深色调。四、遥感图像的判读标志有哪些？并举例说明遥感

28、图像的判读标志是指图像上反映出的地物和现象的图像特征，是以深浅不同的黑白色调（灰阶）或不同的色彩构成的各种各样图形现象出来的。遥感图像的判读标志可概括为： 颜色、形状、空间位置 （1）颜色色调、 颜色、阴影（2）形状形状、纹理、 大小（3）位置位置、图型、相关布局五 、阐述遥感图像目视解译的方法和具体工作步骤。 1.目视解译的方法：（1）直接判读法：是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。（2）对比分析法 此方法包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。A.同类地物对比分析法是在同一景遥感影像上，由已知地物推出未知目标地物的方法。B.空间对比分析法是根据待判读区域的特点，选择另一个熟悉的与遥感图像区域特征类似的影像，将两个影像相互对比分析，由已知影像为依据判读未知影像的一种方法。C.时相动态对比法，是利用同一地区不同时间成像的遥感影像加以对比分析，了解同一目标地物动态变化的一种解译方法。（3）信息复合法：利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。（4）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、推断某种目标地物的方法。（5）地理相关分析法：根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分