遥感期末复习重点

1、1、遥感（remote sensing）的定义：在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备，接收、记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工处理及分析与解译，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。遥感技术系统：是一个从地面到空中，乃至空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应用的完整技术体系。遥感分类1）、按遥感平台分地面遥感：传感器设置在地面平台上航空遥感：传感器设置在航空器上航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上航宇遥感：传感器设置在星际飞行器上2）、按传感器的探测波段分紫外遥感：探测波段0.050.38m可见光遥感：探测波段0.380.76m红外遥

2、感：探测波段0.761000m微波遥感：探测波段110m多波段遥感：在可见光波段和红外线波段的范围内，在分成若干窄波段来探测3）、按传感器的工作原理分主动遥感：探测器主动发射一定电磁波能量被动遥感：探测器不向目标发射电磁波4）、按遥感资料的获取方式分成像遥感：目标电磁辐射信号能转换成图像非成像遥感：目标电磁辐射信号不能形成图像5）、按波段宽度及波谱的连续性分高光谱遥感（hyperspectral remote sensing ）：是利用很多狭窄的电磁波波段（波段宽度通常小于10nm）产生光谱类型的图像数据。常规遥感（宽波段遥感）：波段宽度一般大于100nm，且波段在波谱上不连续。6）、按遥感的

3、应用领域分从大的研究领域可分为：外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感。 从具体应用领域可分为：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感。2、电磁波1) 电磁波（电磁辐射）：电磁振源产生的电磁振荡在空间的传播。2) 电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依次排列制成的图表称为电磁波谱。3) 电磁波的性质：波长与频率成反比；两者的乘积为光速；电磁波传播到气体、固体、液体介质时，会发生反射、折射、透射、吸收等现象。4）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。太阳辐射（太

4、阳光谱）的主要特征(1)太阳辐射到达大气层顶时与6000K黑体的辐射能特征基本相同：辐射能的强度特征、辐射能随波长的分布特征。(2)太阳辐射穿过大气层到达地面后，被大气反射、散射和吸收强度有所减少，而且存在多个O3、CO2、H2O的吸收带。(3)在0.30.47范围内，随波长的增加太阳辐射能急剧增长，在0.47左右达到极大值；随波长的继续增大，太阳辐射能逐渐减少，在中红外波段，太阳辐射能已相当微弱。(4)在0.6附近有一个O3的吸收带；在0.7、0.9、1.1附近有三个水汽的吸收带、在1.4和1.9附近太阳辐射能完全被吸收；CO2 的强吸收带在2.7和4.3附近。(5)到达地面的太阳辐射能43

5、.5%集中在可见光波段38.6%集中在近红外波段。3、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。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。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。米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。散射强度受气候影响大。散射光的向前方向比向后方向的散射强度更强，方向性比较明显。 无选择散射：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。对于大气分子、原子引

6、起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响，当波长进入红外波段后，米氏散射的影响超过瑞利散射。大气云层中，小雨滴的直径相对其他微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对于微波而言，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。天为什么是蓝的？日出、日落时天空为什么是橙红色的？无云的晴空呈现蓝色，就是因为蓝光波长短，散射强度较大，因此蓝光向四面八方散射，使整个天空蔚蓝，使太阳辐射传播方向的蓝光被大大削弱。

7、这种现象在日出和日落时更为明显，因为这时太阳高度角小，阳光斜射向地面，通过的大气层比阳光直射时要厚得多。在过长的传播中，蓝光波长最短，几乎被散射殆尽，波长次短的绿光散射强度也居其次，大部分被散射掉了。只剩下波长最长的红光，散射最弱，因此透过大气最多。加上剩余的极少量绿光，最后合成呈现橘红色。所以朝霞和夕阳都偏橘红色。云为什么是白的？云、雾粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色，并且无论丛云下还是云层上面看，都是白色。4、大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段

8、。大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。大气窗口的光谱段主要有：0.31.15m，即紫外、可见光、近红外波段。1.41.9m，2.02.5m，近、中红外波段。3.55.0m，即中红外波段，物体的热辐射较强。814m，即远红外波段，适于夜间成像。1.0mm1m，即微波波段。5、 反射有哪些种类？6、 物体的反射状况根据其表面状况的不同分为三种：镜面反射，漫反射，实际物体反射（方向反射）。6、遥感平台的分类？1) 地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。2) 航空平台

9、：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。气球：低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。3）航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。7、卫星轨道参数是什么？卫星姿态角是什么？轨道参数：用于表示遥感卫星轨道特征的数值组。轨道参数（开普勒的六个参数）? 升交点赤经：是赤道轨道的升交点与春分点之间的角距。

10、? 近地点角距：卫星轨道的近地点与升交点之间的角距。? 轨道倾角i：卫星轨道面与地球赤道面之间的两面角。即升交点一侧的轨道面至赤道面的夹角。? 卫星轨道长半轴a：卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离。? 卫星轨道偏心率（扁率）e：e= c/a? 卫星过近地点时刻t0：以近地点为基准表示轨道面内卫星位置的量。 卫星姿态角滚动（）：绕 x 轴旋转的姿态角。俯仰（）：绕 y 轴旋转的姿态角。偏航（）：绕 z 轴旋转的姿态角。8、 陆地卫星的运行特点？什么是太阳同步轨道？什么是地球静止卫星？ 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

11、min/圈；（4）轨道与太阳同步。太阳同步轨道：指卫星轨道面以与地球的公转方向相同的方向而同时旋转的近圆形轨道。卫星轨道倾角很大，绕过地球极地地区，因此又称极轨卫星。在太阳同步轨道上，卫星于同一纬度的地点，每天在同一地方时同一方15m，其他7个波段的波长范围：如表2-2所示，瞬时视场与TM相同。只是热红外波段的探测器阵列从4个增加到8个，从而提高了地面分辨率。10、 SPOT上的传感器是什么类型？HRV图像有何特点？主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV），VEGETATION，HRS。HRV是推帚式扫描仪。探测元件为4根平行的CCD线列，每根探测一个波段，每线含3 000（HRV13）或

12、6 000（PAN波段）个CCD元件。 HRV图像特点：(1) 垂直图像每幅为近于正方形的菱形，各边对应地面长度为60km；倾斜图像横向宽度对应于地面舷向宽度6080 km。(2) 在正常情况下以垂直观测图像覆盖全球；在有某些特殊要求时，也可以调整瞄准轴而获得一些倾斜观测图像。(3) 相邻轨道垂直图像间的旁向重叠，在赤道上是4.3 km左右，越向两极走，这种重叠越大；在垂直观测时，两台HRV的图像之间重叠3km，固定不变。(4) SPOT处在不同轨道上时，可对同一地区从不同角度观测成像，得到立体像对，这有利于摄影测量、地学及水文等方面的研究。(5) 地面几何分辨率较高，多谱段为20m，全色为1

13、0m（均指在天底点附近）。11、 传感器的定义、组成、分类各是什么？分辨率有哪几方面？传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。是遥感技术系统的核心。传感器的组成：一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。收集器：收集来自地物目标镜、天线。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。传感器的分类按数据记录方式分为：成像方式传感器，非成像方式传感器（记录的是地物的一些物理参数）。按工作的波段分为： 可见光传感器、红外传感器和微波传感器根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。主动式：人工辐射源向目标物

14、发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。分辨率是遥感技术及其应用中的一个重要概念，也是衡量遥感数据质量特征的一个重要指标。它包括：空间分辨率、光谱分辨率、温度分辨率和时间分辨率。1)空间分辨率（Spatial resolution）：指遥感图像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。是用来表征影像分辨地面目标能力的指标。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。对于现代的光电传感器图像，空间分辨率通常用地面分辨率和影像分辨率来表示。地面分辨率：

15、影像能够详细区分的最小单元（像元）所代表的地面实际尺寸的大小。影像分辨率：地面分辨率在不同比例尺的具体影像上的反映，会随影像比例尺的变化而变化。2）光谱分辨率（Spectral Resolution）：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。3）时间分辨率（Temporal Resolution）：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。4）温度分辨率（temperature Resolution）：指热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。12、 简述红外扫描仪、多光谱扫描仪和专题制图仪的工作原理、成像特点？ 红外扫描仪是对

16、被测的目标物自身的红外辐射进行扫描成像或显示的一种仪器。它是把目标的热辐射变成探测器的一种电信号，然后用磁带记录这些信号并通过阴极射线管回收图像的一种扫描仪。工作原理：利用光学系统的机械转动和飞行器向前飞行的两个方向相互垂直的运动，形成对地物目标的二维扫描，逐点将不同目标物的红外辐射功率会聚到能将其能量转变成电信号的光电转换器件-红外探测器上。电信号通过放大处理后记录下来，记录的方式在显像管上显示或经电光转换器件把电信号在普通全色胶片上成像，亦可记录在模拟磁带上。多光谱扫描仪（Multispectral Scanner，MSS)：结构：它是由扫描反射镜、校准器、聚光系统、旋转快门、成像板、光学

17、纤维、滤光器和探测器等所组成。在陆地卫星15号上均装有这种传感器。工作原理：多光谱扫描仪主要由两个部分组成：机械扫描装置和分光装置。它是由扫描镜收集地面目标的电辐射，通过聚光系统把收集到的电磁辐射会聚成光束，然后通过分光装置分成不同波长的电磁波，它们分别被一组探测器中的不同探测器所接收，经过信号放大，然后记录在磁带上，或通过电光转换后记录在胶片上。专题制图仪（Thematic Mapper ，TM）： 第二代多光谱段光学机械扫描仪专题制图仪TM是一个高级的多光谱扫描型的地球资源传感器，成像原理与MSS一致，与MSS相比，空间分辨率由80米提高到30米；探测波段由4个增加到7个。与多光谱扫描仪M

18、SS的性能相比，它具有更高的空间分辨率，更好的频谱选择性，更好的几何保真度，更高的辐射准确度和分辨率。陆地卫星4、5号上的TM采取双向扫描，正扫和回扫都有效，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，提高了检测器的接收灵敏度。TM中增加了一个扫描行改正器，目的之一是使扫描行垂直于飞行轨道（MSS扫描行不垂直于飞行轨道）。其二是使往返双向都对地面进行扫描，收集图像数据（MSS仅仅从西向东扫描式单向收集图像数据，从东往西回扫时，关闭望远镜与地物之间的光路）。ETM+增强型专题制图仪（ Enhanced Thematic Mapper Plus ）陆地卫星7号安装的是增强型专题制图仪，它是在TM传感器的基础上

19、增加了一个波长为0.50.9m的全色波段，称为pan波段，其瞬间视场为13m×15m，其他7个波段的波长范围，瞬时视场与TM相同。只是热红外波段的探测器阵列从4个增加到8个，从而提高了地面分辨率到60m。13、 高光谱成像仪与多波段扫描仪有何不同？高光谱成像仪图像有何特点？ 成像光谱仪：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，即在获取大量地物目标窄波段连续光谱图像的同时，获得每个像元几乎连续的光谱数据，因而称为成像光谱仪。特点：高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图像是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近

20、红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的收据数据。使图像中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的多波段扫描仪在波段之间存在间隔。14、CCD是什么？有哪几种排列形式？电子藕合器件CCD：是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路以产生输出信号。CCD是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。扫描方式上具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体

21、积越小，分辨率就越高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描系统CCD线阵列传感器：将若干个CCD元器件排成一行。CCD面阵列传感器：将若干个CCD元器件排列在一个矩形区域中。每个CCD元器件对应于一个像元。15、什么是微波遥感？其特点是什么？微波遥感的分类？什么是雷达？微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。微波遥感的特点(1) 穿透能力强，全天候、全天时的信息获取能力，(2) 对某些地物的特殊识别能力,如水和冰 (微波波段发射率的差异)，具有特殊的波谱特征(3) 对冰、雪、森林、土壤（尤其对干燥、松散物质）有一定的穿透能力(4) 适宜对海

22、面动态情况 (海面风、海浪）进行监测，对海洋遥感具有特别意义(5) 分辨率较低，但特性明显分类1）主动微波遥感和被动微波遥感（1）主动微波遥感是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。（2）被动微波遥感是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。2）成像传感器和非成像传感器（1）成像传感器共同特征是获得在地面扫描所得到的带有地物信息的电磁波信号并形成图像。主要传感器有主动遥感如雷达。（2）非成像

23、传感器：一般都属于主动式遥感系统。通过发射装置发射雷达信号，再通过接收回波信号测定参数。这种设备不以成像为目的。雷达（RADAR）是微波的最早应用之一。RADAR一词是英文无线电探测与测距（Radio Detection And Ranging ）的缩写。包括真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。16、 雷达图像的分辨率是什么？包括哪两方面？分别描述。雷达图像的分辨率就是在图像上一个像元大小对应于水平地面的大小。由于一个像元的长和宽对应的地面长度和宽度距离常常不相等，因此将分辨率分成：1）距离分辨率：在侧视方向上（垂直于飞行的方向）的分辨率。俯角越大，距离分辨力越低；俯角越小，距离分辨力越大。要

24、提高距离分辨力，必须降低脉冲宽度。但脉冲宽度过低则反射功率下降，实际应用采用脉冲压缩的方法。2）方位分辨率（沿迹分辨率）：沿航线方向上（平行于飞行方向）的分辨率。 要提高方位分辨力，只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。合成孔径侧视雷达的方位分辨力与距离无关，只与天线的孔径有关。所以，可用于高轨卫星。天线越小，方位分辨力越高。17、合成孔径雷达与真实孔径雷达各有什么样的特点?真实孔径侧视雷达：以实际孔径天线进行工作的侧视雷达，称为真实孔径侧视雷达。要提高这种雷达的方位分辨力，只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。但实现这些要求在技术上有一定困难。合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动

25、,将一个小孔径的天线安装在平台的侧方,以代替大孔径的天线,提高方位分辨力的雷达。要用小孔径雷达天线代替大孔径雷达天线，在地面上，通常采用若干小孔径天线组成阵列，即把一系列彼此相连、性能相同的天线，等距离地布设在一条直线上，利用它们接收窄脉冲信号（目标地物后向散射的相位、振幅等），以获得较高的方位分辨力。天线阵列的基线愈长，方向性愈好。合成孔径侧视雷达工作时，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，并记录和储存下来，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，就是一个小孔径天线，起到了大孔径天线的同样

26、作用。18、 侧视雷达图像的几何特征是什么?斜距图像、地距图像各有什么特点？分述透视收缩、叠掩、雷达阴影为何？侧视雷达图像的产生与天线到地物的距离和角度密切相关。一、斜距图像的比例尺变化：近距离压缩1斜距（Slant-range）图像：雷达图像是通过天线接收倾斜方向的回波而生成的，故称之为斜距图像。是地物到雷达天线的距离在图上的表示，图像比例尺不是一个常数。2地距图像：（Ground-range） ：各物点之间的相对距离与其对应的地面距离成比例，图像比例尺是一个常数。3斜距显示的近距离压缩，随着地物与雷达天线距离的变化，图像上的比例尺也在变化，形成几何失真。二、地形畸变? 1、透视收缩和叠掩1

27、）透视收缩（foreshortening）：指山上面向雷达的一面在图像上被压缩，这一部分往往表现为较高亮度。2）叠掩（layover）：当面向雷达的山坡很陡时，出现山顶比山底更接近雷达的情况，在图像的距离方向，山顶与山底的相对位置出现颠倒的现象。 ? 2、背坡影像：分析背向雷达天线的坡面影像状况。1）若后坡坡度角很小，即坡度很缓时，即便是背向，雷达波束仍可以达到。这时与前坡比，如坡度角相同，坡长也相同，由于背坡入射时，入射角大，更(6) 受天线角度影响,地面镜面目标无回波(7) 在雷达影像上,线状地物一般比较清晰(8) 雷达影像的立体感较强19、 什么是图像，说明模拟图像与数字图像的定义与区别

28、。一幅图像是一种代表另一个客体（或对象）的一种写真或模拟；是一种生动的、图形化的描述。也就是说，图像是一种代表客观世界中另一物体的、生动的图形表达，它包含了描述其所代表的物体的信息。1）模拟图像：空间坐标和亮度（或色彩）都是连续变化的图像。光学图像可以看成是一个二维的连续的光密度（或透过率）函数。像片上的密度随坐标x,y变化而变化，若取一个方向的图像，则密度随空间而变化，是一条连续的曲线。用函数f(x,y)来表示。函数特点：连续变化，其值是非负的和有限的。 0f(x,y)<2）数字图像：是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数字（一般用整数）表示的图像。数字图像是一个二维的离散的光密度（

29、或亮度）函数。 数字图像可用一个二维矩阵表示f(0,1) f(0,n-1)? ?f(0,0)?f(1,0)? f(1,1) f(1,n-1)?f(x,y)=? ? ? f(m-1,0)f(m-1,1) f(m-1,n-1)?优点：数字矩阵可以在计算机里进行存储和运算，能应用矩阵理论对图像进行分析处理。3）图像处理：是对图像进行一系列的操作，以达到预期的目的的技术。 图像处理可分为：模拟图像处理：利用光学、照像方法对模拟图像的处理。数字图像处理：利用计算机对数字图像进行一系列操作，从而获得某种预期的结果的技术。20、简述图像数字化的过程。采样、量化的定义?1）图像数字化一幅光学图像经过离散取样，

30、转化为数字图像的过程即图像数字化。所谓将图像转化为数字图像或图像数字化，就是把图像分割成如图所示的称为像素的小区域每个像素的亮度或灰度值用一个整数来表示。（1）模/数转换：把模拟图像变成数字图像，记作A/D转换。（2）数/模转换：把数字图像变成模拟图像，记作D/A转换。2）图像的数字化内容：（1）图像采样：图像空间坐标（x,y）的数字化。采样就是把在时间上和空间上连续的图像转换成为离散的采样点（即像素）集的一种操作。（2）灰度级量化：图像灰度（光密度）的数字化，即，指从图像灰度的连续变化中进行离散的采样，把采样后所得的这些连续量表示的像素值离散化为整数值的操作叫量化。目前经常使用的灰度量度有2

31、级，64级，128级，256级。21、 什么是遥感数字图像处理？它包括哪些内容？遥感数字图像处理：利用计算机对遥感数字图像进行一系列的操作，从而获得某种预期结果的技术。它包括内容：1、图像转换2、数字图像校正：主要包括几何校正和辐射校正3、数字图像增强4、多源信息复合5、遥感数字图像计算机解译处理辐射校正由于遥感检测系统、大气散射和吸收等原因引起的图像模糊失真、分辩率和对比度下降等辐射失真；几何校正是由于搭载传感器的遥感平台飞行姿态变化、地球自转、地球曲率等原因引起的图像几何畸变。22、 数字图像包括哪三类？（灰度图像、二值图像和彩色图像）灰度图像是指每个像素由一个量化的灰度来描述的图像，没有

32、彩色信息。 二值图像是只有黑白二值的图像，一般用0表示黑，1表示白。彩色图像是指每个像素由红、绿、蓝（分别用R、G、B表示）三原色构成的图像，其中R、G、B是由不同的灰度级来描述的23、什么是灰度级数？什么是图像的数据量？灰度级数（G）：一幅数字图像中不同灰度值的个数。一般数字图像灰度级数G为2的整数幂，即：G=2g。若一幅数字图像的量化灰度级数G=256=28级，则像素灰度取值范围一般是0255的整数，由于用8bit就能表示灰度图像像素的灰度值，因此常称8bit量化。图像的数据量：一幅大小为m×n、灰度级数为G的图像所需的存储空间m×n×g(bit)。遥感数字图

33、像的性质与特点1 遥感数字图像遥感数字图像是以数字形式表示的遥感影像。遥感数字图像最基本的单位是像素。像素是成像过程的采样点，也是计算机图像处理的最小单元。像素具有空间特征和属性特征。（1） 像素的空间特征：由于传感器从空间观测地球表面，因此每个像素含有特定的地理位置的信息，并表征一定的面积。对于多光谱扫描仪提供的数字图像来说，一个像素对应的地表面积是由传感器上瞬间视场角所决定的，瞬间视场角在地表的投影面称像素的地面分辨率（或称空间分辨率），由于传感器种类不同，它的瞬间视场角也不同，因此，对应的地面分辨率是不同的。 例如，TM数字图像的地面分辨率是28.5m×28.5 m，SPOT全

34、色波段图像分辨率为10m×10m。像素的面积可以根据投影面在地表x方向长度和y方向长度来计算。（2） 像素的属性特征采用亮度值来表达，在不同波段上，相同地点的亮度值可能是不同的，这是因为地物在不同波段上辐射电磁波的特征不同造成的。（3） 遥感数字图像中像素的数值是由传感器所探测到的地面目标地物的电磁辐射强度决定的。入射到传感器中的电磁波被探测器元件转化为电信号，经过模/数转换，成为绝对辐射亮度值R。为了便于应用，R又被转换为能够表征地物辐射亮度的相对值V。（4） 由于传感器上探测元件的灵敏度直接影响有效量化的级数，因此，不同传感器提供的有效量化的级数是不同的。（5） 一个像素内只包含

35、一种地物的称为正像素。如水体，它的亮度值代表了水体的光谱特征。（6） 一个像素内包括两种或两种以上地物的称为混合像素。如出苗不久的麦田，它的一个像素亮度值内包含麦苗和土壤的光谱特征。（7） 传感器自空间对地观测，一方面在x方向构成了地理位置密切相邻的一行数据，另一方面沿着y方向运动，这样就记录下所观测区域的二维数字图像。2、遥感数字图像的特点（1） 便于计算机处理与分析：计算机是以二进制方式处理各种数据的。采用数字形式表示遥感图像，便于计算机处理。因此，与光学图像处理方式相比，遥感数字图像是一种适于计算机处理的图像表示。（2） 图像信息损失低：由于遥感数字图像是用二进制表示的，因此在获取、传输

36、和分发过程中，不会因长期存储而损失信息，也不会因多次传输和复制而产生图像失真。而模拟方法表现的遥感图像会因多次复制而使图像质量下降。（3） 抽象性强：尽管不同类别的遥感数字图像有不同的视觉效果，对应不同的物理背景，但由于它们都采用数字形式表示，便于建立分析模型，进行计算机解译和运用遥感图像专家系统。3、遥感数字图像的表示方法遥感数字图像以二维数组来表示。在数组中，每个元素代表一个像素，像素的坐标位置隐含，由这个元素在数组中的行列位置所决定。元素的值表示传感器探测到的像素对应面积上的目标地物的电磁辐射强度，采用这种方法，可以将地球表面一定区域范围内的目标地物信息记录在一个二维数组（或二维矩阵）中

37、。一幅（单波段）遥感数字图像可表示为：F=f(xi,yj),i=1,2,3,m;j=1,2,3,nf(xi,yj)值代表像素在(xi,yj)上目标地物的电磁辐射强度值，其物理意义需根据测量目标地物的传感器使用波段来判断。4、按波段数量，遥感数字图像可分几种类型：（1） 二值数字图像：图像中每个像素由0或1构成，在计算机屏幕上表示为黑白图像。二值数字图像一般在图像处理过程中作为中间结果产生，常采用压缩方式存储，每个像素采用一位（bit）来表示，相邻8个像素的信息记录在一个字节中，这样可以节省存储空间。（2） 单波段数字图像：指在某一波段范围内工作的传感器获取的遥感数字图像。如SPOT卫星提供的1

38、0m分辨率全色波段遥感图像，每景图像为6000行×6000列的数组，每个像素采用1字节记录地物亮度值。（3） 彩色数字图像：是由红、绿、蓝三个数字层构成的图像。在每一个数字层中，每个像素用1字节记录地物亮度值，数值范围一般介于0255。每个数字层的行列数取决于图像的尺寸或数字化过程中采用的光学分辨率。三层数据共同显示即为彩色图像。（4） 多波段数字图像：是传感器从多个波段获取的遥感数字图像。 例如Landsat卫星提供的TM遥感数字图像包含有7个波段数据。5、中心投影与垂直投影对比：正射投影：1）比例尺和投影距离无关，有统一的比例尺2）总是水平的，不存在倾斜问题。如若有倾斜，影像仅为

39、比例尺有所放大，相对位置保持不变。3）地形起伏对正射投影无影响。投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影：1）受投影距离影响，像片比例尺与航高和焦距有关，焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变2）若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。3）地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量越大，产生投影差。6、中心投影的透视规律1) 点的像仍然是点。2) 与像面平行的直线的像还是直线；如果直线垂直于地面，有两种情况： 第一；当直线与像片垂直并通过投影中心时，该直线在像片上的像为一个点； 第二；直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍为

40、直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。3) 平面上的曲线，在中心投影的像片上一般仍为曲线。7、像点位移：在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。（2）位移量与像点距离像主点的距离成正比，即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。（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。8

41、、像片比例尺：航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺（摄影比例尺）。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。1fab =mHAB（1）平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。（2）主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺不同。24、遥感图像的变形误差分类？全景投影变形和斜距投影变形为何？P106 遥感图像的变形误差分类1、变形误差可分为静态误差和动态误差静态误差：在成像过程中，传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的

42、各种变形误差。动态误差：主要是由于在成像过程中地球的旋转等所造成的图像变形误差。5）辐射校正的目的：尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大气条件、太阳位置和角度条件及某些不可避免的噪声，而引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异，尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像识别、分类、解译等后续工作打下基础。28、 图像增强定义、主要目的、主要方法、主要内容？辐射增强是一种通过直接改变图像中像元的亮度值来改变图像的对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。1） 图像增强的主要目的：改变图像的灰度等级，提高图像对比度；消除边缘和噪声，平滑图像；突出边缘或线状地物，锐化图像；合成

43、彩色图像；压缩图像数据量，突出主要信息（特征变换）。2） 图像增强的方法主要分为两大类：空间域增强：通过改变单个像元及相邻像元的灰度值来增强图像。直接对图像进行各种运算以得到需要的增强结果。频率域增强：对图像进行傅里叶变换，先将空间域图像变换成频率域图像，然后在频率域中对图像的频谱进行处理，以达到增强的目的。图像增强的实质：增强感兴趣目标和周围背景图像间的反差。图像增强的主要内容：空间域增强、频率域增强、彩色增强、多图像代数运算、多光谱图像增强等。29、 什么是灰度直方图？直方图的性质？什么是反差调整？包括什么？直方图均衡和直方图规定化匹配是什么？灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图像中具有该

44、灰度级的像元的个数。以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。灰度直方图是图像的重要特征之一，反映了图像灰度分布的情况。累积直方图：以横轴表示灰度级，以纵轴表示每一灰度级及其以下所具有的像元数或此像元数占总像元数的比值，做出的直方图即为累积直方图。累积直方图可以看成是累积离散概率分布。直方图的性质灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置，即丢失了像素的位置信息。一幅图像对应惟一的灰度直方图，反之不成立。不同的图像可对应相同的直方图。一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和即为原图像的直方图。 反差增强（contrast enhancemen

45、t）又称对比度增强或点增强。主要通过改变图像灰度分布态势，扩展灰度分布区间，达到增加反差的目的。1. 线性变换：在改善图像对比度时，如果采用线性或分段线性的函数关系，那么这种变换就是线性变换。调整线性参数，改变变换效果变换方程为：2. 非线性变换：变换函数为非线性函数时，即为非线性变换。直方图均衡化( histogram equalised stretch)：是将原图像的直方图通过变换函数变为均匀的直方图，然后按均匀直方图修改原图像，从而获得一幅灰度分布均匀的新图像。直方图均衡化的基本变换函数为累积直方图曲线。对一幅图像进行直方图均衡化的具体步骤：（1）统计原图像每一灰度级的像元数和累积像元数

46、。（2）根据变换函数式计算每一灰度级xa均衡化后对应的新值，并对其四舍五入取整，得到新灰度级xb。（3）以新值替代原灰度值，形成均衡化后的新图像。（4）根据原图像像元统计值对应找到新图像像元统计值，做出新直方图。直方图匹配（直方图规定化）：是指使一幅图像的直方图变成规定形状的直方图而对图像进行变换的增强方法。这种增强方法经常用在图像镶嵌或应用遥感图像进行动态变化研究的预处理工作，通过直方图匹配可以部分消除由于同一高度角或大气影响造成的相邻图像的色调差异。30、 图像平滑和锐化是什么？怎么做？辐射增强：主要是通过单个像元的运算在整体上改善图像质量。空间增强：是有目的的突出图像上的某些特征，如突出

47、边缘或线性地物；也可以有目的的去除某些特征，如抑制图像上在获取和传输过程中所产生的各种噪声。空间增强在方法上强调了像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域中邻域处理的方法，在被处理像元周围的像元参与下进行运算处理，这种方法也叫空间滤波。空间滤波：以突出图像上的某些特征为目的，通过像元与周围相邻像元的关系，采取空间域中的邻域处理方法进行图像增强方法。滤波增强的原理:任何一个复杂的波形曲线都可以分解成具有不同频率（波长）的较为简单的波形曲线。滤波增强:根据需要，舍弃不需要的频率曲线，选择适宜和需要的频率波形曲线，重新构成新的图像，使一些地物或现象得到突出显示。邻域：对于图像中任一像元（i,j），把像

48、元的集合i+p,j+q（p、q取任意整数）叫做该像元的邻域。邻域处理：在对图像进行处理时，某一像元处理后的值g(i,j)由处理前该像元f(i,j) 的小邻域N(i,j)中的像元值确定，这种处理称为邻域处理，或称局部处理。图像卷积运算：是运用模板来实现的，在图像的左上角开一个与模板同样大小的活动窗口，图像窗口与模板像元的亮度值相乘再相加，得到新像元的灰度值。模板运算公式：MN g(i,j)=f(m,n)?(m,n) m-1n-1卷积运算主要用于对图像进行平滑和锐化处理。平滑通过对邻域窗口内图像积分使得图像边缘模糊，图像锐化通过对邻域窗口内的图像微分使边缘突出、清晰。平滑-图像中出现某些亮度值过大

49、的区域，或出现不该有的亮点时，采用平滑方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的亮点。图像平滑的目的：消除各种干扰噪声，使图像中高频成分消退，平滑掉图像细节，使其反差降低，保存低频成分。图像平滑包括：空间域处理和频率域处理。均值平滑：将每个像元在以其为中心的区域内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。中值滤波：将每个像元在以其为中心的邻域内，取中间亮度值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。比较：对于离散阶跃信号，中值滤波后图像保持不变，阶梯保留，而均值平滑后阶梯消失，边缘模糊、灰度值呈渐变趋势；对于斜升信号而言，经过中值滤波和均值平滑后都和原图像

50、一样，说明两种处理对此类图像的效果类似；对于离散的信号，用中值滤波去掉了噪声而原图像保留，经过均值平滑后图像灰度值产生了起伏。锐化突出图像的边缘、线性目标或某些亮度变化率大的部分。锐化是增强图像中的高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像细节的反差，也称为边缘增强，其结果与平滑相反。掌握各种锐化算子。Prewitt和Sobel梯度算子；Laplace算子图像锐化处理分为：空间域处理和频率域处理。频率域处理常用滤波器：理想滤波器，Butterworth滤波器，指数滤波器，梯形滤波器，Bartlett滤波器低通滤波器比较：采用理想低通滤波器的结果，明显可见模糊和振铃效应； Butterworth低通

51、滤波的结果，由于是连续性衰减，模糊程度大大减小，没有振铃效应，但计算量大于理想低通滤波器；指数低通滤波器在抑制噪声的同时，图像边缘的模糊程度较用Butterworth低通滤波产生的大些，没有明显的振铃效应；采用梯形低通滤波器的结果，有一定的模糊和振铃效应高通滤波器的结果比较：采用理想高通滤波器的结果，明显可见振铃效应，即图像的边缘有抖动现象；Butterworth高通滤波的效果较好，有少量低频通过，H（u，v）是渐变的，振铃效应不明显，但计算复杂；指数高通滤波器效果比Butterworth滤波差些，没有明显的振铃效应；采用梯形高通滤波器的结果，有微振铃效果，但计算简单，较常用。一般来说，不管是

52、在图像空间域还是频率域，采用高通滤波法对图像滤波不但会使图像有用的信息增强，同时也使噪声增强。因此不能随意的使用。31、 多光谱图像四则运算图像的代数运算是指对两幅图像进行点对点的四则运算而得到一幅新的输出图像。图像的代数运算在图像处理中有着广泛的应用，它除了可以实现自身所需要的算术操作，还能为许多复杂的图像处理提供准备。32、 伪彩色增强是把单波段黑白图像的各不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像的技术。它使原图像细节更易辨认，目标更容易识别。主要有三种方法：密度分割法、空间域灰度彩色变换合成法、频率域伪彩色增强。33、假彩色合成（false colour c

53、omposite)是对一幅自然彩色图像或同一景物的多光谱图像，通过映射函数将其变换成新的三基色分量，彩色合成使增强图像中各目标呈现出与原图像中不同的彩色。目的：一是使感兴趣的目标呈现奇异的彩色或置于奇特的彩色环境中，从而更受人注目二是使景物呈现出与人眼色觉相匹配的颜色，以提高对目标的分辨力。 标准假彩色合成：标准假彩色图像中突出了植被、水体、城乡、山区、平原等特征，植被为品红色，水体为黑色或蓝色，城镇为深色，地物类型信息丰富。TM图像：波段2（绿波段）赋予蓝色，波段3（红波段）赋予绿色，波段4（近红外波段）赋予红色。MSS图像：波段4（绿波段）赋予蓝色，波段5（红波段）赋予绿色，波段7（近红外

54、波段）赋予红色。SPOT图像：波段1（绿波段）赋予蓝色，波段2（红波段）赋予绿色，波段3（近红外波段）赋予红色。32、 什么是遥感图像判读？景物特征包括什么？判读标志各是什么？影响遥感影像判读的因素包括什么？判读（Interpretation）：是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取出感兴趣的信息。包括：目视判读和计算机解译 目视解译：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特定目标地物信息的过程。 遥感图像计算机解译：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，结合专家知识库中目标地物的解译经验和成

55、像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。 景物特征主要有：光谱特征、空间特征和时间特征，微波区还有偏振特性。 判读标志：各种地物在图像上的特有的表现形式。1）地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的。地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。2）目标地物的特征遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。 色调（tone）：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。色调标志是识别地物的基本依据颜色（colour）：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。阴影（shadow）：是遥感图像上光束被地物遮

56、挡而产生的地物的影子。根据阴影形状、大小可判读物体性质或高度。高分辨率影像上包括本影和落影；热红外影像上包括冷阴影和热阴影。 形状(shape) ：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。表达式为：Y=AX式中：X为变换前多光谱空间的像元矢量；Y为变换后多光谱空间的像元矢量；A为一个n×n的线性变换矩阵。根据主成分变换的数学原理，A是X空间的协方差矩阵x的特征向量矩阵的转置矩阵：?11?12 ?1n? ? ?21?22 ?2n? A=T= ? ? ? ?n1?n2 ?nn?A的作用实际上对各分量加一个权重系数，实现线性变换。Y的各分量均是X的各分量的信息的线性组合，它综合了原有各分量的信

57、息而不是简单地取舍，这使得新的n维随机向量Y能够较好地反映事物的本质特征。KL变换的几何意义：通过旋转坐标系，使得新坐标系两轴分别平行于椭圆的长短轴，这样，图像信息在新坐标系中得到重新分布，平行于椭圆长轴的主分量方向集中了原图像的大部分信息。应用：（1）数据压缩经过主成分变换，多光谱图像变成了新的主成分图像，像元的亮度值不再表示地物原来的光谱值。但变换后的前几个主分量包含了绝大部分的地物信息，在一些情况下几乎是100%，因此可以只取前几个主分量，既获得了绝大部分的地物信息，又减少了数据量。如TM图像，经主成分变换后可只取前3个主分量，波段数由7个减少到3个，数据量减少到43%，实现了数据压缩。（2）图像增强主成分变换的前几个主分量包含了主要的地物信息，噪声相对较少；而随着信息量的逐渐减少，最后的主分量几乎全部是噪声信息（如MSS数据中的条纹）。因此，主成分变换突出了主要信息，抑制了噪声，达到了图像增强的