地理信息系统遥感导论知识点整理

遥感导论知识点整理【题型】选择题（10题）填空题（10空）名词解释（4-6题）简答题（4题）论述题（1题）注意：标注页码的地方比较难理解，希望大家多看看书，看看ppt。绪论1、【名】遥感（remotesensing）广义：泛指一切无接触的远距离探测；定义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标地物的属性。2、遥感系统包括：被测目标的信息特征（/信息源）、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。（5个哦亲！详见书第2页图哈~）3、【名】信息源：任何目标具有发射、反射和吸收电磁波的性质，被称为遥感的信息源。4、遥感的类型：按照遥感平台分地面遥感、航空遥感、航天（空间）遥感、航宇遥感按传感器的探测波段分紫外遥感（0.05μm-0.38μm）、可见光遥感(0.38-0.76μm)、红外遥感（0.76-1000μm）、微波遥感（1mm-10m按工作方式分主动遥感、被动遥感；成像遥感、非成像遥感5、遥感的特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性电磁辐射与地物光谱特征1、【名】电磁波：由振源发出的电磁振荡在空气中传播2、【名】电磁波谱：按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列成的图表3、书第15页的表2.1以及17页的图很重要4、【名】辐射能量Ｗ：电磁辐射的能量，单位为焦耳（J）5、【名】辐射通量Φ：单位时间内通过某一面的辐射能量，单位是瓦（W），表示为：Φ=dｗ/dt6、【名】辐射通量密度E：单位时间内通过单位面积的辐射能量，E=dΦ/dS7、【名】辐射照度I：被辐射物体表面单位面积上所接收的辐射通量，单位是瓦/米2（W/m2）。表示为I=dΦ/dS8、【名】辐射出射度M：辐射源物体表面单位面积上辐射出的辐射通量，单位是瓦/米2（W/m2）。表示为M=dΦ/dS9、【名】辐射亮度L：指辐射源在某一方向的单位投影表面在单位立体角内的辐射通量，单位是瓦/米2·球面度（W/m2·Sr）。10、【名】绝对黑体：对任何波长的辐射，都全部吸收，反射率和透射率都等于0的物体。黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。11、书25页图2.11，很重要12、大气对辐射的吸收作用（书28页）：氧气：小于0.2μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。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，水对红外遥感有极大的影响。二氧化碳：量少；主要在红外区。1.35－2.85um之间有3个弱吸收带，2.7，4.3，14.5um为强吸收带。可以忽略不计。13、大气散射：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。米氏散射：质点直径和电磁波波长差不多时。散射强度与波长的二次方程反比。主要是大其中的气溶胶引起的散射。云、雾等的悬浮粒子的直径和0.76－15um之间的红外线波长差不多，需要注意。非选择性散射：当质点直径大于电磁波波长时（d>λ）,散射率与波长没有关系。人看到的云和雾是白色的，就是非选择性散射的结果。14、大气窗口定义：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。常用大气窗口：1）0.3－1.4um：包括全部可见光（95％），部分紫外光（70％），部分近红外光（80％）。摄影和扫描成像的方式在白天感测和记录目标电磁波辐射信息。2）1.4－2.5um：近红外窗口，60％－95％，扫描成像，白天记录3）3.5－5.5um：中红外窗口，60％－70％，白天夜间，扫描成像记录4）8－14um：远红外窗口，超过80％，白天夜间，扫描记录5）1.4－300mm：微波窗口，白天夜间，扫描记录。15、【名】反射率：地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。16、【名】地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规率。17、漫反射定律（朗伯定律）：当目标物的表面足够粗糙，以致于它对太阳短波辐射的散射辐射亮度在以目标物的中心的2π空间中呈常数，即散射辐射亮度不随观测角度而变，称该物体为漫反射体，亦称朗伯体。严格讲自然界中只存在近似意义下的朗伯体。只有黑体才是真正的朗伯体。18、地物反射波普特征（综合题）：几种典型地物的光谱特性（如植被、土壤、水文、岩石等）见书38-41页遥感成像原理与遥感图像特征航天遥感平台可以分为：气象卫星系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列气象卫星的特点:轨道分为低轨和高轨，其特性分别为（书48页）：低轨：150km-300km,高分辨率图象，寿命比较短，几天－几周；用途：军事侦察高轨：35860km,地球静止卫星；用途：通讯，气象短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量资料来源连续、实时性强、成本低主要的陆地卫星系列有：陆地卫星（Landsat）、斯波特卫星（SPOT）、中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（CBERS）Landsat轨道特点：南北纬70度之间，陆地卫星由北往南运行中，地方时大约在上午9时多至11时多。这样就保证了卫星传感器能在较为一致的光照条件下对地面进行探测，以获得质量较高的图象。SPOT系列卫星轨道：近极地轨道；太阳同步轨道；近圆形轨道；可重复轨道SPOT卫星的特色：在不同的轨道以不同角度拍摄地面上的同一点。有利于大面积的测图；立体观测能力：不同的角度对同一地区的摄影构成立体像对，提供了立体观测地面、描绘等高线或建立数字高程模型的可能性。海洋卫星系列：海洋遥感的特点：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；以微波遥感为主；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。海面实测资料的校正。美国的海洋卫星（SEASAT):1978年发射；近极地太阳同步轨道；扫描覆盖海洋的宽度1900km；五种传感器，以微波为主。日本的海洋观测卫星系列（MOS-1)：获取大陆架浅海的海洋数据。欧洲海洋卫星系列（ERS）：主要用于海洋学、海冰学、海洋污染监测等领域。加拿大的雷达卫星（RADARSAT）:加、美、德、英共同设计，1995年发射。摄影成像的方式：分幅式、全景式、多光谱摄影机摄影成像的原理：？摄影成像的几何特征：像片的投影：垂直投影、倾斜投影像片的比例尺像点位移中心投影与垂直投影的区别：投影距离的影响：正射投影:比例尺和投影距离无关；中心投影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变投影面倾斜的影响：正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题；中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同地形起伏的影响：地形起伏对正射投影无影响；对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同中心投影的透视规律：点的像仍然是点。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。平面上的曲线，在中心投影的像片上一般仍为曲线。像片的比例尺：航片上两点之间的确距离与地面上相应两点实际水平距离之比，称之为摄影比例尺1/m。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。【名】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。【名】扫描成像：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接收到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电/光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像。【名】瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，此时，接受到的目标物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率。【名】总视场角：扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，叫总视场角。光机扫描仪可以分为单波段和多波普两种。“普像合一”技术：既能成像又能获取目标光谱曲线。光谱仪成像时多采用扫描式或推帚式。微波遥感的特点：书72-73页微波遥感的方式：分为有源（主动）和无源（被动）两大类：主动微波遥感的类型：雷达、侧视雷达、合成孔径侧视雷达侧视雷达的分辨力：一般表示为：距离分辨率（指沿距离向可分辨的两点间的最小距离）*方位分辩率（指沿一条航向线(方位线)可以分辨的两点间的最小距离），可称为面分辨率。它代表地面分辨单元的大小。合成孔径侧视雷达（书78页“合成孔径侧视雷达”中1、2两段重点看）：为了加大雷达天线孔径，发展了“合成天线”技术。即通过线性调频调制的“方位“压缩技术”，构成“合成天线”———它如同一个运动着的线列天线，通过处理相当于组成一个比实际天线大得多的合成天线，以获得高的方位分辨率。被动微波遥感：通过传感器，接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。其传感器分为：微波辐射计和微波散射计。遥感图像的特征：（喔亲，这里的内容不好整理，最好把书80-83页都看一下吧~）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。光谱分辨率：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。辐射分辨率表征遥感器的辐射灵敏程度，是指遥感器的探测器件在接受电磁波辐射信号时能够分辨的最小辐射度差。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。遥感图像处理颜色的性质：颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。物体反射率越高，明度就越高。色调：是色彩彼此相互区分的特性。饱和度：是色彩纯洁的程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。颜色相加原理：书87页减色法：减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程【名】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。【名】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。颜色相减原理：当两块滤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。加色法、减色法色彩合成：书89、90页光学增强处理的方法：改变对比度、显示动态变化、边缘突出9、【名】数字图像：遥感数据有光学图像和数据图像之分。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。10、【名】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、大气辐射等其他因素的影响而发生改变。这种改变称为辐射畸变。11、引起辐射畸变的原因：传感器本身的特性，大气对于电磁辐射的衰减；（散射、反射和吸收）地形因子的影响——阴影其它生态环境因子12、大气影响的粗略校正：直方图最小值去除法（以红外波段最低值校正可见光波段）：将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从而提高了图像质量。回归分析法：根据波段间的相关性，由一已知波段的程辐射推断其余波段程辐射。建立直线回归方程，将波段b中每个像元的亮度值减去α，来改善图像，去掉程辐射。13、遥感图像变形的原因：遥感平台位置和运动状态变化的影响地形起伏的影响地球表面曲率的影响大气折射的影响地球自转的影响14、几何校正的具体步骤：书107页15、灰度重采样的计算方法（109页）：最近邻近点法：距离实际位置最近的像元的灰度值作为输出图像像元的灰度值双线性内插法：以实际位置临近的4个像元值，确定输出像元的灰度值三次卷积法：以实际位置临近的16个像元值，确定输出像元的灰度值16、控制点的选取：数目的确定：数量应当超过多项式系数的个数（(n+1)*(n+2)/2）。当控制点的个数超过多项式的系数个数时，采用最小2乘法进行系数的确定，使得到的系数最佳。选择的原则：①在几何精校正中，GCP点的选择是最重要，也是工作量最大的，对于一个精确的校正必须使用精确的地面控制点，图像中所有其它点的校正坐标均由地面控制点外推所得。被定位的地面控制点必须散布在整幅图像上，GCP点分布越均匀，数量越多，校正的可靠性越高。②所选的点在图像上要容易辨认，地面可以实测，具有较固定的特征；要便于实行和可重复操作。③低精度图像应与高精度图像配准（在高精度图像上选GCP）。④影像分辨率与相应比例尺的地形图配准。17、对比度变换：线性变换：为了改善图像的对比度，必须改变图像像元的亮度值，并且这种改变需符合一定的数学规律，即在运算过程中有一个变换函数。如果变换函数是线性的或分段线性的，这种变换就是线性变换。线性变换是图像增强处理最常用的方法。非线性变换：当变换函数是非线性时，即为非线性变换。非线性变换的函数很多，常用的有指数变换和对数变换。18、“空间滤波”：对比度扩展的辐射增强是通过单个像元的运算从整体上改善图像的质量。而空间滤波则是以重点突出图像上的某些特征为目的的，如突出边线或纹理等，因此通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域中的邻域处理方法。它仍属于一种几何增强处理，主要包括平滑和锐化。113-120页19、平滑的方法：图像中出现某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”）时，采用平滑的方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。具体方法有：均值平滑、中值滤波。113-120页均值平滑：是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”和平滑图像目的的。中值平滑：对一个滑动窗口的所有像元的灰度值排序,用序号中间的那个像元的灰度值赋给中心像元.是一种非线性的的平滑方法。锐化的方法：为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法。有时可通过锐化，直接提取出需要的信息。锐化后的图像已不再具有原遥感图像的特征而成为边缘图像。常用的几种锐化方法：罗伯特梯度、索伯尔梯度、拉普拉斯算法、定向检测21、彩色变换的过程：120-121页单波段彩色变换：单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像。这种方法又叫密度分割，即按图像的密度进行分层，每一层所包含的亮度值范围可以不同。多波段彩色变换：根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成。/多波段影像合成时，方案的选择十分重要，它决定了彩色影像能否显示较丰富的地物信息或突出某一方面的信息。以陆地卫星Landsat的TM影像为例，TM的7个波段中，第2波段是绿色波段（0．52～0．60μm），第4段波段是近红外波段（0．76～0．90μmp，当4，3，2波段被分别赋予红、绿、蓝色时，即绿波段赋蓝，红波段赋绿，红外波段赋红时，这一合成方案被称为标准假彩色合成，是一种最常用的合成方案图像运算：两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。差值运算：即两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减。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）。图像运算的作用、特点、优势：书122-123页多光谱变换中K-L变换的特点：书124页从几何意义来看，变换后的主分量空间坐标系与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。而且新坐标系的坐标轴一定指向数据信息量较大的方向。以二维空间为例，假定某图像像元的分布呈椭圆状，那么经过旋转后，新坐标系的坐标轴一定分别指向椭圆的长半轴和短半轴方向——主分量方向，因为长半轴这一方向的信息量最大；就变换后的新波段主分量而言，它们所包括的信息量不同，呈逐渐减少趋势。事实上，第一主分量集中了最大的信息量，常常占80％以上。第二、三主分量的信息量依次很快递减，到了第n分量，信息几乎为零。由于K—L变换对不相关的噪声没有影响，所以信息减少时，便突出了噪声，最后的分量几乎全是噪声。所以这种变换又可分离出噪声。遥感信息的复合分为几种？（书128-129页）不同传感器的遥感数据复合、不同时相的遥感数据的复合遥感与非遥感的复合步骤：书130-131页遥感图像目视解译与制图1、【名】遥感图像解译：从遥感图像上获取目标地物信息的过程。遥感图像解译分为两种：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。2、目标地物特征：色：指目标地物在遥感影像上的颜色，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，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，包括目标地物的空间位置、相关布局等。3、目标地物的识别特征：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）。颜色(colour)：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。阴影(shadow)：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。形状(shape)：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。纹理(texture)：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部细部结构以一定频率重。复出现造成的影像结构。它是一种单一细小特征的组合。大小(size)：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。位置(site)：指目标地物分布的地点。图形(pattern)：目标地物有规律的排列而成的图形结构。相关布局(association)：指某些目标的特殊表现和空间组合关系。即物体间一定的位置关系和排列方式——空间配置和布局。4、遥感图像的认知过程（142页）：自下向上的信息获取、特征提取与识别证据积累过程自上向下的特征匹配、提出假设与目标辨识过程5、遥感摄影像片的种类（144页）：包括可见光黑白全色像片、黑白红外像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片和热红外摄影像片。6、遥感摄影像片特点：书145页7、遥感摄影像片解译标志：直接解译标志：指图象上可以直接反映出来的影象标志；间接解译标志：是指能够间接反映和表