遥感复习资料概述

1、遥感：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。大气窗口：电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。大气对辐射的吸收作用大气对太阳辐射的吸收具有选择性。对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收红外线，平流层中的臭氧吸收紫外线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光部分吸收很少，绝大部分的太阳辐射能量能够到达地面！ 太阳光谱相当于 5800 K 的黑体辐射； 太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中 0.38 0.76 m 的可见光能量占太阳辐射总能量的 46%，最大辐射强度位于波长 0.47 m

2、 左右； 到达地面的太阳辐射主要集中在 0.3 3.0 m 波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； 各波段的衰减是不均衡的。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。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。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。云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对红外线的米氏散射不可忽视。潮湿天空米氏散射影响较大。天气预报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。水滴、雾、

3、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。云雾为什么通常呈现白色？粒径辐射波长，发生无选择性散射，任何波段散射强度相同。地球辐射的分段特性反射率：地物对某一波段反射的辐射能量 P占总入射能量 P0的百分比。反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素： 入射电磁波的波长 入射角的大小 地表颜色与粗糙度地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。由于植物均进行光合作用,所以各类绿色植物具有很相似的反射波谱特性,其特征是：在可见光波段 0.55m（绿光）附近有反射率为 10%2

4、0%的一个波峰,两侧 0.45m（蓝）和 0.67m（红）则有两个吸收带.这一特征是由于叶绿素的影响造成的,叶绿素对蓝光和红光吸收作用强,而对绿色反射作用强.在近红外波段 0.8m1.0m 间有一个反射的陡坡,至 1.1m 附近有一峰值,形成植被的独有特征.这是由于植被叶的细胞结构的影响,除了吸收和透射的部分,形成的高反射率.在中红外波段（1.2.5m）受到绿色植物含水量的影响,吸收率大增,反射率大大下降,特别是以 1.45m、1.95m 和2.7m 为中心是水的吸收带,形成低谷土壤：土壤类别、含水量、有机质含量、砂、土壤表面的粗糙度、粉砂相对百分含量等.此外肥力也对反射率有一定的影响.土壤反

5、射波谱特性曲线较平滑,因此在不同光谱段的遥感影像上,土壤的亮度区别不明显.水体：水体的反射主要在蓝绿光波段,其他波段吸收率很强,特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带,反射率几乎为零,因此在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和轮廓,在此波段的黑白正片上,水体的色调很黑,与周围的植被和土壤有明显的反差,很容易识别和判读.但是当水中含有其他物质时,反射光谱曲线会发生变化.水含泥沙时,由于泥沙的散射作用,可见光波段发射率会增加,峰值出现在黄红区.水中含有叶绿素时,近红外波段明显抬升。气象卫星：美国的 NOAA 近极地太阳同步轨道，我国风云系列陆地卫星（地球资源卫星）：Landsat 全色波段 15m

6、，其它 30m 185*185 美国。SPOT 10m 全色 立体观测 法国。中巴资源卫星 我国第一颗。高分辨率:IKONOS:1m 全色 4m 多光谱扫描成像是依靠探测元件和扫描镜头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。光/机扫描成像固体自扫描成像:固体扫描仪 CCD(电子藕合器件)高光谱成像光谱扫描: 高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图象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、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。(了解)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

7、、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力；4、对海洋遥感具有特殊意义；5、分辨率较低，但特性明显。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。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。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。数字图像：是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和量化。（老师讲到的重采样）数字量和模拟量的本质区别：连续变量（模拟），离散变量（数字）。辐射畸变： 地物目标的光谱反射率的差异在实际测量时，受到传感器本身、大气辐射等其他

8、因素的影响而发生改变。这种改变称为辐射畸变。辐射校正（ radiometric correction ）是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。影响辐射畸变的因素(1) 传感器本身的影响：导致图像不均匀，产生条纹和噪音。(2) 大气对辐射的影响几何畸变：遥感图像的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变形。几何校正：针对几何畸变进行的误差校正就叫几何校正。（辐射校正也可以模仿）遥感影像变形的原因(1) 遥感平台位置和运动状态变化的影响： 航高、航速、俯仰、翻

9、滚、偏航。(2) 地形起伏的影响：产生像点位移。(3) 地球表面曲率的影响：像点位置的移动；像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。(4) 大气折射的影响：产生像点位移。(5) 地球自转的影响：产生影像偏离。控制点的选取数目的确定:最小数目；6 倍于最小数目。选择的原则易分辨、易定位的特征点：道路的交叉口，水库坝址，河流弯曲点等。特征变化大的地区应多选些。尽可能满幅均匀选取。图像增强：彩色变换，对比度变换，空间滤波 。（详见课本）NDVI,植被覆盖指数。表达式：NDVI=(p(nir)-p(red)/(p(nir)+p(red)即（(TM4 - TM3）/(TM4 +

10、TM3)）目标地物的特征色：1. 色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）2. 颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。3. 阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度。形：1. 形状：目标地物在 遥感图像上呈现的外部轮廓。2. 纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。3. 大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。位：1. 位置：指目标地物分布的地点。2. 图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。3. 相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。1、遥感摄影像片的种类（1）可见光黑白全色像片（2）黑白红

11、外像片（3）彩色像片（4）彩红外像片（5）热红外相片（6）多波段摄影像片遥感影像地图：遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。1. 遥感影像地图的特点丰富的信息量直观形象性具有一定的数学基础现势性强遥感数字图像：遥感数字图像是以数字表示的遥感图像,其最基本的单元是像素.像素是成像过程的采样点,也是计算机处理图像的最小单元.像素具有空间特征和属性特征.像素的属性特征采用亮度值来表达.遥感数字图像的特点 便于计算机处理与分析 图像信息损失少 抽象性强 多波段数字图像的三种数据格式 BSQ 格式(Band sequential)逐波段存储 BIP 格式

12、(Band interleaved by pixel)逐像元存储 BIL 格式(Band interleaved by line)逐行按波段存储监督分类法：选择具有代表性的典型实验区或训练区，用训练区中已知地面各类地物样本的光谱特性来“训练”计算机，获得识别各类地物的判别函数或模式，并以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归入到已知的类别中。3S 技术的集成：由英文 Integration 一词翻译而来包含有使完整、整合、融合、合而为一等含义，其核心含义是要在不同的部分之间建立一种有机的联系。地理信息系统（GIS , Geographic Information System）：以地理空间数据

13、库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。简言之，地理信息系统是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。全球定位系统（GPS）： Navigation Satellite Timing And Ranging Global PositionSystem简称 GPS，遥感（Remote Sensing)：指遥远的感知，它是从不同高度的遥感平台(Platform)上，使用各种传感器(Remote Sensor)，接收来自地球表层各类地物的各种电磁波信息，并

14、对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离的探测和识别的综合技术。集成：包括三种两要素集成方式（GIS+RS / GIS+GPS / RS+GPS）和一种三要素集成方式（GIS+GPS+RS）。GIS 与 RS 的集成是“3S”集成中最重要也最核心的内容。RS 是构筑在现代空间技术基础上的一种收集地球表面空间信息的重要技术手段，它可为 GIS 的数据更新提供稳定、可靠的数据源，提供不同视场、多方位、多层次、多方式的信息 。一般是以航空像片、卫星图像的方式提供的。GIS 是一种管理和分析地理空间数据（信息）的有效工具和手段，它可为遥感信息的提取及应用提供重要支持，提高其解译精度。

15、在对遥感数字图像进行分类处理中，由于各种难以排除的干扰因素影响，常会出现“同物异谱”或“异物同谱”分类混淆现象，影响分类识别的精度，以致于影响遥感的实际应用，成为遥感发展过程中的一个障碍。GIS 和 GPS 的集成：是利用 GIS 中的电子地图结合 GPS 的实时定位技术为用户提供一种组合空间信息服务方式，二者通过同一个大地坐标系统建立联系，通常采用实时集成方式。 ? 可以看出，GPS 的核心作用是提供地面目标实时性的位置信息，而 GIS是分析处理空间信息的工具，因此，GPS 提供的地面坐标是 GIS 中各类地物的重要属性，GPS 成为 GIS 的重要信息源之一，成为更新 GIS 信息的重要手

16、段。RS 与 GPS 的集成：遥感是建立在地面物体的光谱特征之上的，因而遥感图像的解译常常需要进行地面同步光谱测量，即在遥感平台过境时测量地面物体的光谱特征曲线，而且在遥感图像处理之前，首先必须作辐射校正和几何纠正。而地面同步光谱测量和对遥感图像进行几何纠正时都需要对所在地进行定位。 ?RS 和 GPS 集成的主要目的是利用 GPS 的精确定位功能解决遥感影像的实时处理和快速编码及定位困难的问题，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。3S 的整体集成：指 GIS、RS 和 GPS 的整体集成，即以地理空间数据库为连接 GIS、RS 和 GPS 的接口，以 RS 和 GPS 作为实时采集属性