遥感导论复习资料,考试重点

1、 遥感的涵义 : 在一定距离的空间, 不与目标物接触, 通过信息系统去获取有关目标物的信 息,经过对信息的分析研究,确定目标物的属性及目标物之间的相互关系。 简言之,泛指一 切无接触的远距离探测。广义遥感是指以现代工具为技术手段,对目标进行遥远感知的整个过程。狭义遥感技术是指从远距离高空以至外层空间的平台上,利用紫外线、可见光、 红外、微 波等探测仪器,通过摄影或扫描方式,对目标电磁波辐射能量的感应、接收、传输、处理和 分析,从而识别目标物性质和运动状态的现代化技术系统。 传感器或者遥感器 :接受、记录目标物电磁波特征的仪器。 遥感系统 :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

2、处理和信息的应 用。 遥感的分类 1按遥感平台分 航宇遥感 航天遥感 航空遥感 地面遥感2按传感器的探测波段分 紫外遥感(0.05 0.38 m 可见光遥感(0.38 0.76 m 红 外遥感 (0.76 1000m 微波遥感 (1mm 10m 多波段遥感 (探测波段在可见光和红外 波 段范围内,再分成若干个窄波段来探测目标 。3按工作方式分 主动遥感和被动遥感 :前者是由探测器主动向目标发射一定能量的电磁波, 并接收目标的反射或散射信号。后者是被动接收目标物的自身发射和自然辐射源的反射能 量。 成像遥感与非成像遥感 :前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成 (数字或模拟 图 像;后者传感器

3、接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。遥感的特点:大面积的同步观测 -视域广;时效性 -定时、定位观测;数据的综合性和可比 性 -信息丰富,综合反映了地球上许多自然、人文信息。包括紫外线、可见光、红外、微波、 多波段遥感,能提供超出人的视觉以外的地面信息;经济性 -效率高、速度快,精度高、成 本低;局限性 -波段有限,技术有限。电磁波及其特性 由振源发出的电磁振荡在空间的传播叫做电磁波。 电磁波谱 :按电磁波在真空中的传播的波长或者频率, 递增或者递减排列, 构成了电磁波 谱。频率高到低:Y 射线, X 射线,紫外线,可见光,红外线,无线电波。 电磁辐射源 :凡是能够产生电磁辐射的物体都是辐射源

4、。绝对黑体:在任何温度下,对任何波长的入射辐射的吸收系数(率 (, T 恒等于 1,即 (, T =1的物体称为绝对黑体(简称黑体 斯忒藩 -玻尔兹曼定律 :绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。 维恩位移定律 :黑体辐射光谱中最大辐射的峰值波长 max 与黑体绝对温度 T 成反比。 基尔霍夫定律 :在研究电磁辐射传输过程中, 在给定的温度下, 物体辐射出射度和吸收率 之比, 对任何材料都是一个常数, 并等于该温度下黑体的辐射出射度。 这就是基尔霍夫定律。 其表达式为:M / =M M 为真实物体的辐射出射度; 为吸收率。 实际物体的辐射 :表示实际物体辐射与黑体辐射之比 M= M0

5、 :比辐射率或发射率 太阳光谱:光球产生的光谱,光球发射的能量大部分集中于可见光波段。 0.1 6可见光 地球辐射 :地球辐射的能量主要来源于太阳的短波辐射和地球内部的热能。 地球辐射的波 谱可分为三个部分:3 6:为反射太阳光和地球自身辐射,属混合辐射。 8 14:为 地球表面物体自身的热辐射, 其峰值波段在 9 10处, 属远红外或称热红外。 15 30:属超远红外。 散射 :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。瑞利散射是指比波长小得多的大气分子引起的散射,其散射强度与波长的四次方成反比, 即波长越长,散射强度越弱,波长越短,散射强度越强。 米氏散射 :当大气中粒

6、子的直径与辐射波长相当时发生的散射。如烟、尘埃、小水滴、气溶胶等引起的散射。 粒子直径与波长相等时, 散射强度与波长的二次方成反比。 粒子直径为 波长的 1.5倍时,散射强度与波长成反比。 无选择性散射 :当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。散射强度与波长无关。 粒子直径为波长的 2倍或 2倍以上。 水汽的吸收 :水汽吸收的波长很广 , 其中 2.5-3.0、 5-7、 0.94、 1.13、 1.38、 1.86、 3.24以及 24m 以上对微波的强吸收带 ; 二氧化碳的吸收 :2.8 m 、 4.3 m 臭氧 (O 的吸收 :0.3 m以下的短波全部吸收, 0.6、 9.6 m

7、吸收也很强。氧(O 的吸收:主要吸收小于 0.2的 紫外线。 大气窗口 :电磁波通过大气层时较少被反射吸收或散射的,透过率较高的波段。可摄影窗口(0.3-1.3 近红外窗口(1.5-2.5中红外窗口 (4.0 4.5远(热红 外窗口(8-14微波窗口(8mm-1m 植被的反射波谱特征 不同植物的反射波谱曲线形态大体相同,但在反射峰的高度或吸收 谷的深度上有所差异。 它们的基本特征是:在 0.55附近有一个 10-20%的反射峰, 0.74- 1.3间有一个 50-60%的强反射峰;至 3.0以上部分呈衰减曲线。在 0.45u 、 0.67、 1.5、 1.9处有三个强烈的吸收谷。 水体的反射波

8、谱曲线特征 水体的反射率在各波段内都较低 (镜面反射除外 一般都在 30% 以下, 在近红外更低。不同杂质或成分的水, 其反射波谱有一定差异。 清水随波长的增加反 射率逐渐降低, 至近红外区,接近全部吸收; 浑水和浊水的波谱形态相近, 但反射峰的高度 和吸收谷的深度与对应的波长位置不同。 土壤的反射波谱特征 自然状态下,土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值,一般来讲 土质越细反射率越高, 有机质和含水量越高反射率越低。 另外土壤类型和土壤肥力也会对反 射率产生影响。在不同光谱段的遥感影象上,土壤的亮度区别不明显。 岩石的反射波谱特征 矿物呈有规律变化的岩石(岩浆岩 ,其反射波谱也呈有规律变化,

9、 即反射率随 sio 2含量的降低而降低。矿物成分复杂,无规律变化的岩石,如沉积岩和变质 岩, 其反射波谱随机性很大。 具有区分岩石意义的反射波谱, 往往出现在近红外波段范围内。 影响岩石反射率变化的主要因素 除物质成分外,还与岩石结构构造产出部位的自然环境、 风化程度、含水状况、颜色、表面光滑程度等因素有关。 地物的发射波谱特征 :物体的发射率或热辐射强度与其表面的粗造度和颜色有关。 粗造 的表面有较强的发射率, 光滑表面发射率较低; 暗色物体发射率较大, 浅色物体发射率较低。 物体的发射率和它的温度有密切关系。 一般温度越高, 发射率越大, 温度越低, 发射率越小。 只要温度有较小的差别,

10、热辐射强度就有较大的差异。 不同性质的物体有不同的发射波谱 曲线形态,所以可以根据其波谱形态特征来区分不同的地物。 遥感平台是搭载遥感传感器的工具 。包括航宇平台、航天平台、航空平台和地面平台。 图像的空间分辨率 :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。 时间分辨率 :对同一地点进行遥感采样的时间间隔,即采样的时间频率,也称重访时间。 辐射分辨率 :传感器接收波谱信号时,能分辨的最小辐射密度。 波谱分辨率 :传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小,波谱分辨率越高。植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红由地物反射的光线进入摄影机镜头, 使彩 色红外

11、色。 因为近红外段的光谱反射率远远高于它在可感光底片产生光化学反应, 由该底片 印出的像片见光波段的光谱反射率,称为彩红外像片。 水在彩红外像片上表现为蓝到青 色 (清水呈蓝色,浊水呈青色 。 城市呈现内部有纵横纹理的青色。感红和感红外层。因此 不受大气散射蓝光的影响,公园、绿化带呈品红到红色。 像片清晰度很高, 适合城市航空摄 影。湿地呈青色。在彩红外航片上干旱裸地和沙漠都呈黄色。雪和云都呈白色。 空间分辨率 (1影像分辨率:是指像片或底片能分辨出的线对(条数目 /mm。像片或 底片的分辨率越高, 影像的清晰度越好。 航空像片的分辨率一般在 25 100线对 /mm。 (2 地面分辨率 :是

12、指航空像片的影像能分辨出最小地物的大小。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。 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、土壤等具有一定的穿透能力 4、对海洋遥感具有特殊意义 5、分辨率较低,但特 性明显雷达图像的 地面分辨率 主要取决于雷达遥感器本身的地面分辨率,侧视雷达图像的地面 分辨率有距离 分辨率和方位分辨率 。 (1距离分辨率 (Pr - Pg :是指垂直于航线方向的分辨率。 距离分辨率由雷达波束脉冲宽度(和雷达

13、波束俯角(决定:Pr=c/2sec(2方 位分辨率 (Pa 方位分辨率是指航线方向的分辨率。 侧视雷达图像的方位分辨率随侧视雷达 的种类而异。 雷达图像的色调特征 :雷达图像的色调深浅反映了地物后向散射回波的强弱。回波越强, 色调就越浅;回波越弱,色调越深。地物散射回波的强弱与许多因素有关。 地物表面的粗造度粗造度是影响雷达图像色调的重要因素 (1光滑表面:对微波产生镜 面反射, 几乎所有的能量背离天线方向反射而无回波信号回到天线, 故光滑表面在图像上呈 黑色调(2粗造表面:对微波产生漫反射,有一大部分能量回到天线,构成较强的回波信 号,故表面粗造的地物在图像上呈浅色调(3中等粗造度表面:对微

14、波产生混合反射,也 有一部分能量返回天线,构成中等强度的回波信号,故中等粗造表面的地物呈中等灰色调。 粗造度判别准则:光滑表面:h /25sin; h 表面不平的高度或表面粗造度; 为雷 达波照射俯角;粗造表面:h /4.4 sin; 中等粗造表面:/25sin h /4.4 sin。 色觉 是指一定波长的电磁波在人眼中引起的视觉反映。 彩色三要素 (1色别 (色调 :指颜色的类别,如:红、绿、兰等。它是区分地物的主 要标志。物体的颜色取决于辐射源的光谱组成和地物表面反射各波长辐射量的比例(2饱 和度:指颜色的纯洁程度,取决于物体反射光谱的选择性(3明度 (强度 :是指颜色的 明暗程度。反映了

15、物体对某一波段反射率的大小。反射率高明度越大,否则则相反。 互补色 :若两种颜色混合产生白色或者灰色,这两种颜色就称为互补色。 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。 数字图像 :能够被计算机储存,处理和使用的图像。 消色体 :指物体对太阳光无选择性反射或吸收,而呈现出黑白系列的物体。 彩色体 :指物体对太阳光有选择性反射或吸收,而呈现出有颜色的物体。 数字图像增强处理方法 :反差增强 彩色增强 比值增强 差值增强 卷积增强目标地物特征 ;1色:目标地物在遥感影像上的颜色, 这里包括目标地物的

16、色调, 颜色和阴 影等 2形: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 3位: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。 目标地物识别特 征 色调 /色彩:判读前通过反差调整和彩色增强后,成为目视判读的重 要标志。 形状:是目视判读最直观的标志。 大小:根据地物间的相对大小, 区分地物。 阴 影:可判读地物的高度,但也遮挡部分地物信息。 组合图案:当地物较小时,在影像上表 现为纹理,即某种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。 影纹图案 是地物的形状、大小、色调或色彩、阴影、水系、地貌、植被、土壤、人类活动 遗迹等在图像上的

17、综合表现。 不同的地质体一般具有不同的影纹图案。 水系是非常重要的解译标志,对地形、地貌、岩性、构造的解译都非常有用。地貌形态标志 地貌形态取决 于一定的岩性和构造等地质基础, 同时也决定于一定的气候、 水文等自然地理条件。 植被 的分布与气候的地带性和地形引起的垂直分带性及小气候特点有关。人类活动遗迹 历史 上人类活动遗留下来的与地质体有关的痕迹, 直(间接判读标志 :能够直(间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征。 目视判读的方法 直接判读法:依据判读标志,直接识别地物属性。 对比分析法:与该 地区已知的资料对比, 或与实地对比而识别地物属性; 或通过对遥感图像不同波段、 不同时

18、相的对比分析, 识别地物的性质和发展变化规律。 逻辑推理法:根据地学规律,分析地物之 间的内在必然如由植被类型可推断出土壤的类型,根据建筑密度可判断人口规模等。 非监督分类是在没有先验类别 (训练场地 作为样本的条件下 , 即事先不知道类别特征, 主要根据像元间相似度的大小进行归类合并 (将相似度大的像元归为一类 的方法。主要的非 监督分类算法有:回归分析、趋势分析、等混合距离法、集群分析、动态聚类、分层聚类等 等。 监督分类 首先需要从研究区域选取有代表性的训练场地作 为样本。 根据已知训练区提供 的样本,通过选择特征参数 (如像元亮度均值、方差等 ,建立判别函数,据此对样本像元进 行分类,

19、依据样本类别的特征来识别非样本像元的归属类别。 常规的监督分类算法,包括 费歇尔线性判别分析、最大似然法、最小距离法、特征分析法等。 沉积岩的色调特征 不同颜色、 不同成分和不同结构构造的沉积 岩, 它们的波谱特征具有 很大的差异,同一岩性在不同的物理、化学条件下,遭受风化情况不同,它们的波谱特征也 有一定变化。 因此, 企图根据沉积岩的波谱特征划分岩类是较困难的。 岩石的矿物成分和岩 石风化面的颜色是决定其波谱特征的关键因素。沉积岩的图形特征 沉积岩的主要构造特征是成层性 -层理。成 层的沉积岩以不同的产 状,在不同的地区和构造环境中具有以下特征:(1朵状条纹条带,反映区域构造环境稳 定。

20、(2弧形、环形、封闭型、折线型和迥曲线型条纹条带;反映强烈强压环境。 (3直 线型条纹条带,反映单一构造环境。 岩浆岩的色调特征 酸性、中性、基性、超基性岩浆岩的波谱特征有明显的规律可循,一 般情况下:(1基性、超基性岩浆岩的反射率低,色调呈灰至黑色; (2中性岩浆岩反射率 中等, 色调呈灰色; (3 酸性岩浆岩反射率偏高, 呈浅灰至灰白色调; (4 在同一类岩石中, 随着化学成分、矿物成分和结构构造的变化,其反射率也将有所不同,可引起色调的变化。 岩浆岩的图形特征 不同性质、 不同规模、 不同构造环境下的侵 入岩, 具有复杂的产状形 态。这些侵入岩体经历长期的地壳变迁, 有的已裸露地表,有的

21、已接近地表。它们在遥感图 像上的图形主要有:圆形、椭圆形、 环形、 透镜状、 串珠状、 分枝状、不规则块状、脉状等。 变质岩的色调特征 一般情况下,正变质岩的波谱特征和色调特征与岩浆岩相近;副变质 岩的波谱特征和色调特征与沉积岩和部分火山岩相近。但不同的原岩经不同的变质作用后, 生成的变质矿物种类繁多, 岩石结构构造复杂, 它们直接影响了变质岩的波谱特征和色调特 征。 (1由无色和浅色矿物 (石英、透闪石、透辉石等组成的石英岩、大理岩、钙镁硅 酸盐岩石等,其风化面颜色一般较浅,反射率偏高,色调较浅; (2由暗色矿物组成的岩 石,如片麻石、角闪片石、辉石岩等,其表面风化颜色偏深,反射率一般低于

22、10%,呈深 灰色至黑色调。 变质岩的图形特征 正变质岩:在 RS 图像上具备岩浆岩和变质作用产物的双重影纹特征。 如, 侵入岩体的块状图形背景上迭加许多细断续线纹。 副变质岩:具备沉积岩和变质作用产 物的双重影纹特征。 即在沉积岩的图形类型上迭加细小的迥曲状条纹条带。 在变质构造片理 和片麻理与原岩层理一致时, 表现为成层岩层的图形特征, 其中细线纹尤为发育。 当变质构 造与层理一致时,往往细线纹与地层条带呈斜交或直交的交叉线纹。此外,常见有似层状,透镜状,肠状或回曲状图形。 岩层产状的解译 1. 水平岩层 2. 直立岩层 3. 倾斜岩层 : 岩层三角面与地形的关系: (1岩层倾向与地形坡向

23、相同,但岩层倾角大于地形坡角时,山脊上岩层三角面尖端指上 游,沟谷中岩层三角面尖端指向下游; (2岩层倾向与地形坡向相同, 但岩层倾角小于地形 坡角时, 山脊上的三角面尖端指向下游, 沟谷中的三角面尖端指向上游, 岩层三角面形态尖 锐。 (3岩层倾向与地形坡向相反时,山脊上岩层三角面尖端指向 下游,沟谷中三角面尖 端指向上游,三角面形态比(2种情况更钝些。 褶皱类型 1正常褶皱对称褶皱 (背斜和向斜 :岩层厚度、 三角面形态。 斜歪褶皱 (背 斜和向斜 :岩层厚度、三角面形态。 2倒转褶皱 皱构造的解译标志 (1色调、图形标志:不同色带的平行呈圆形、椭圆形、马蹄形、弧 形、 三角形等, 并对称出现。 (2 岩层三角面和单面山地形标志。 (3 岩层对称重复 (4 转折端。 (5特殊的水系标志 断裂构造的解译标志 1色调标志 (1色调异常线 在正常的背景色调上出现的线状色调 异常, 它们有时是深色的,有时是浅色的,一般与背景色调都有明显的差异。在比例尺较大 的航片上, 有的则是经过后期岩脉或岩墙反映出来的。 (2 色调异常带在正常的背景色调上 出现具有一定宽度的带状色调异常。 多反映为规模巨大的断裂或断