遥感导论重要知识点

第一章绪论1遥感（侠义）：运用探测仪器，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2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，信息的应用3遥感的特点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局限性第二章电磁辐射与地物光谱特征1电磁波共性：①在真空中都以光速传播，传播速度都是相同的②遵守同一反射，折射，干涉，衍射及偏振定律③电磁波铺区段的界限是渐变的5电磁波性质：①是横波②在真空以光速传播③满足频率×波长=光速，能量=普朗克常数×频率④电磁波具有波粒二相性（16）2电磁波：由振源发出的电磁振荡在空中的传播，是电磁振荡在空间传播，3电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列就构成了~。（P15）4可见光波段对遥感有重要意义5辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量。辐射通量是波长的函数。总辐射通量是各普段辐射通量之和或辐射辐射通量的积分值6辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量7辐照度：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量8辐射出射度：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量9绝对黑体（朗伯源）：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。10绝对黑体不仅有最大的吸收率，也具有最大的发射率，却丝毫不存在反射11黑体辐射规律：①辐射通量密度随波长变化连续，每条曲线只有一个最大值②温度越高，辐射通量密度也越大，不同温度曲线不相交③随着温度增加，辐射最大值所对应的波长移向短波方向第二节太阳辐射及大气对太阳辐射的影响1太阳常数：指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量。太阳常数的变化不会超过1%2太阳光谱的特征①太阳辐射的光谱是连续光谱，但是有许多费吸收线②辐射特性与绝对黑体的辐射特性基本相同③太阳辐射从近紫外到中红外这一波段区间能量最集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小3太阳光谱特征对遥感的启示：（1）被动遥感主要利用可见光，红外等稳定辐射，使太阳活动对遥感的影响降到最小（2）由于大气的影响，需要对遥感影像进行矫正4散射：辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开，5散射使原来传播方向上的辐射强度减弱，而增加其他方向上的辐射，但通过二次影响增加了信号中的噪声成分，造成遥感图像的质量下降6散射现象的实质：电磁波在传输过程中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象7常见的大气散射及其特点（1）瑞丽散射：大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。主要由大气中的分子和原子引起特点：辐射强度与波长的四次方成反比，波长越长，散射越弱。解释：蓝天，朝霞，夕阳主要发生在：可见光和近红外波段（2）米氏散射：大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。主要由大气中的微粒引起特点：辐射强度与波长的二次方程反比。云雾对红外线的散射主要是米氏散射。潮湿天气米氏散射影响大主要发生在：近紫外到红外都有影响（3）无选择性散射：大气中的粒子直径比波长大的多是发生的散射特点：散射强度与波长无关，即在符合无条件性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度都相同解释：云雾白色主要发生在：可见光对微博来说，微波属于瑞丽散射的类型，辐射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小。所以，只有微波可能有最小辐射，最大辐射，被称为具有穿云透雾的能力8折射：电磁波穿过大气层时出现传播方向的改变。大气的折射率与大气密度相关，密度越大，折射率越大。离地面越高，空气越稀薄，折射越小9大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口10地球辐射的分段特性波段名称可见光与近红外中红外远红外波长0.3~2.5um2.6~6um>6um 辐射特性地表反射太阳辐射为主地表辐射太阳辐地表物体自身辐射为射和自身的热辐射11发射波谱曲线：温度一定时，物体的比辐射率随波长变化。表示这种变化的曲线称物体的发射波谱曲线12地物的反射波谱：地物反射率随波长的变化规律，地物反射波普曲线：地物反射波普曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现（反射率）不同。13影响太阳光谱变化的主要因素1太阳位置2传感器位置3地理位置4地物本身变异5时间和季节的变化遥感成像原理与遥感图像特征1遥感平台：是搭载传感器的工具，根据运载工具的类型可分为航天平台（高度在150KM之上），航空平台（百米至十余千米不等），地面平台（0~50米的范围内）2气象卫星特点（1）轨道，气象卫星的轨道分为两种低轨和高轨，低轨就是近极低太阳同步轨道，简称极地轨道。南北向绕极地运转。与太阳同步。高轨是指地球同步轨道，卫星公转角速度和地球自转角速度相等。称作地球同步卫星或静止气象卫星（2短周期重复观测（3）成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量（4资料来源连续，时效性强，成本低3气象卫星的应用（1）天气分析和气象预报（2）气候研究和气候变迁的研究（3）资源环境其他领域3.2摄影成像1数字摄影根据探测波长的不同可以分为近紫外摄影，可我见光摄影，红外摄影，多光谱摄影2摄影机分为:分幅式和全景式3扫描成像：是依靠探测原件和扫描镜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。探测波段包括：紫外，红外，可见光，微波。成像方式（1）光/机扫描成像（2）固体扫描成像（3）高光谱成像光谱扫描4微波遥感：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5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段特征（3）对冰雪森林土壤有一定穿透力（4）对海洋遥感有特殊意义：海绵动态变化的观测（5）分辨率较低，但特征明显6中心投影的透视规律（1）地面物体是一个点，在中心投影上仍是一个点。如果有几个点同在同一投影线上，他的影像便重叠成一个点（2）与相面平行的直线，在中心投影上仍是一条直线，与地面目标的形状基本一样。平面上的曲线在地图投影上仍是一个曲线（3水平面上的一个投影仍是一平面，垂直面的投影位于投影中心时呈一直线，在其他位置时，其侧面投影呈不规则的梯形7中心投影的像点位移：在中心投影的胶片上，地形的起伏，除引起胶片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在相片位置上的移动，这种现象称为像点位移中心投影的像点位移规律：①位移量与地形高差h成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大②位移量与像主点的距离r成正比。即距主点越远的像点位移量越大。像片中心部分位移量较小，③位移量与摄影高度成反比，即摄影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小8遥感图像的特征：几何特征。物理特征，时间特征9遥感图像的分辨率分为：（1）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位。（2）光谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。时隔越小，分辨率越高（3）辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。（4）时间分辨率：指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期第四章遥感图像处理10.38~0,76um波段能够引起人的视觉2严格来讲，只有能够被眼睛感觉到的，并产生视觉现象的辐射才是可见光辐射或可见光，简称光3亮度对比：视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比4颜色对比：在视场中，相邻区域的不用颜色的相互影响5白色光源亮度很高时看到的是白色，亮度很低看到的是发暗发灰，无亮度则看到黑色6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；色调，是色彩彼此相互区分的特征；饱和度，是色彩纯洁的程度7黑白色只用明度来描述，不用色调，饱和度描述8互补色：两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。如黄和蓝，红和青，绿和品红9三原色：若三种颜色其中的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，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。加法三原色.，红绿蓝10颜色的减法原则：白色光线先后通过两块滤光片的过程就是~~11减法三原色，即加法三原色的补色，即黄，品红，青色。颜色相加相减原理？第二节数字图像的校正1数字图像：能够被计算器存储，处理和使用的图像。数字图像常用数组和矩阵来表示2光学图像又称作模拟量，模拟图像又称作数字量，他们之间的转换称模/数转换，记作A/D转换，反之称为数模转换，记作转换。数字量与模拟量的本质区别在于模拟量是连续变量而数字量是离散变量3矩阵中的每一元素代表图像中的一个像元4数字图像中的像元值可以是整型，实型和字节型。字节最常用5辐射强度在图像上就是亮度值（灰度值），该值主要受两个物理量影响1太阳辐射照射到地面的辐射强度2地物的光谱反射率。6辐射畸变：当太阳辐射相同时，图像上像元亮度值的差异直接反应地物目标光谱反射率的差异。实际测量时，辐射强度值受到影响发生改变，这一改变的部分就是需要矫正的地方，即为~~6引起辐射畸变有两个原因1传感器仪器本身产生的误差2大气对辐射的影响7直方图最小值去除法：首先确定图像上确实有辐射量度或反射亮度应为零的地区，校正时将每一波段，每个像元的亮度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7直方图的特点：1一副图像只能对应一个直方图，一副直方图可对应多幅图像2可强有力的变现图像反差与反射率8直方图的作用：每一幅影像都可以求出其像元亮度值的直方图。观察直方图的形态可以粗略的分析影像的质量9当遥感图像在几何位置上发生了变化，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畸变时，说明遥感影像发生了几何畸变10遥感影像畸变的原因1遥感平台位置和运动状态变化的影响2地势起伏的影响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11为了确定矫正后图像上每点的亮度值，有三种方法：最近邻法，双向线性内插法，三次卷积内插法最近邻法优点：简单易用计算量小，在几何位置上精度为﹢—0.5像元：缺点：处理后图像的亮度具有不连续性，从而影响精度双向线性内插法优点：与最近邻法相比精度明显提高，缺点：计算量增加，会对图像起平滑作用，从而使对比度明显的分界线变得模糊三次卷积内插法优点：计算较简单，有一定的亮度采样精度：缺点：图像略变模糊第三节数字图像增强1图像增强处理的主要方法：对比度扩展，空间滤波，图像运算，多光谱变换1对比度变化的方法：①线性变换（为了改善图像的对比度，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~~）分段线性变换：为了更好的调节图像的对比度，需要在一些亮度的段拉伸，而在另一些亮度段压缩，这种变换称为~~②非线性变换（当变换函数是非线性时。常用的有指数变换和对数变换）指数变换的意义：在亮度值较高的部分扩大亮度间隔，属于拉伸，在亮度值较低的部分缩小亮度间隔，属于压缩。对数变换的意义：在亮度值较低的部分拉伸，在亮度值较高的部分压缩。2空间滤波：是以实现重点突出图像上的某些特征为目的，如边缘，纹理等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。属于一种几何增强处理，包括平滑和锐化3图像卷积运算：是在空间域上对图像做局部检测的运算，以实现平滑和锐化的目的。二维的卷积运算是在图像中使用模版来实现运算的4平滑：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。有均值平滑和中值平滑两种5锐化作用：①突出图像的边缘，线状目标或某些亮度变化率大的部分②通过锐化直接提取出需要的信息6数字图像彩色变换的方法：单波段色彩变换，多波段色彩变换，HLS变换7假彩色合成：根据加发彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红绿蓝三种颜色，就可以合成彩色影像。由于原色的选择与原来遥感波段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，这种合成即为~~8标准假彩色合成：绿波段赋蓝，红波段赋绿，红外波段赋红的合成方案9图像运算差值运算作用：1有利于目标与背景反差较小的信息提取2常用于研究同一地区不同时相的动态变化3突出边缘或线状地物10比值运算作用：1可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度2去除地形影响3还有其他多方面的作用，比如研究浅海区的水下地形，土地富水性差异，等第五章遥感图像目视解译与制图1遥感图象目视解译的概念：专业人员，通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程2遥感图像计算机解译的概念：以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术或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3（TK）遥感图像目标地物识别特征：色调，颜色，阴影，形状，纹理，大小，位置，图型，相关布局4（TK）遥感图像摄影像片的种类：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，热红外摄影像片5直接判读标志：能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征简介解译标志：能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可以推断与某地属性相关的其他现象6水体和植被在彩虹外和黑白红外即近红外波段像片上的色调特征：？7遥感扫描影像特征：1宏观综合概括性强2信息量丰富。遥感影像采用多波段记录地表各种地物的电磁波信息，含有多波段，且每个波段都提供了丰富的信息3动态观测，时效性强8遥感影像的主要解译方法：遥感影像的判读要遵守“先图外，后图内，先整体，后局部，勤对比，多分析”的原则1“先图外，后图内”是指遥感扫描影像判读时，首先要了解影像图框外提供的信息，然后再对影像判读2判读时遵循“先集体，后局部”的原则，做整体的观察，了解各种地理要素在空间上的练习，综合分析目标地物与周围环境的关系3由于多光谱扫描影像可以同时获取多个波段的扫描图像，因此，要“勤对比，多分析”。多个波段对比，不同时相对比，不同地物对比9微波影像的应用：1海洋环境调查2地质制图和非金属矿产资源调查3洪水动态监测与评估4地貌研究和地图测绘5军事侦查10微波影像的判读方法：1由已知到未知的方法2对微波影像进行投影纠正3对微波影像进行立体观察，获取不同地形或高差11目标解译方法1直接判读法。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，时相动态对比法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，根据专题图或地形图提供的多种辅助信息，识别图像上目标地物4综合推理法。综合考虑遥感图像多种解译特征，结核生活常识，分析推断目标地物5地理相关分析法。借助专业知识分析推断12遥感图象目视解译步骤1目视解译准备工作阶段。明确任务，搜集资料2初步解译与判读区的野外考察3室内详细判读4野外验证与补判5目视解译成果的转绘与制图13遥感影像地图的概念：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（与普通地图相比的特点一丰富的地面信息二内容层次分明三图面清晰易读）14遥感影像制图的特点：一丰富的信息量二直观形象性三具有一定数学基础四现势性强15计算机辅助遥感制图：在计算机系统支持下，根据地图制图原理，应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术，实现遥感图像地图制作和成果表现的技术方法一般过程：1遥感影像信息选取与数字化2地理基础底图的选取与数字化3遥感影像几何纠正与图像处理4遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接5地理基础地图与遥感影像复合6符号注记图层生成7影像地图图面配置8遥感影像地图制作与印刷第六章遥感数字图像计算机解译1遥感图像计算机解译：以遥感数字图像为研究对象，在密计算机系统支持下，综合运用地学分析，遥感图像处理，地理信息系统，模式识别与人工智能技术，实现地学专题信息的智能化获取2遥感图像计算机解译的难度：一遥感图像从遥远的高空成像，成像过程受干扰较大二遥感影像信息量丰富，与一般图像相比，内容非常拥挤，三遥感图像的地域性，季节性和不同成像方式更增加了计算机对遥感图像进行解译的难度3在遥感图像分类过程中，常使用距离系数和相关系数来衡量相似度。度量空间中的距离常用以下方法1绝对值距离2欧氏距离3马克距离4均值向量的混合距离（TK）4监督分类与非监督分类的区别：1根本区别：是否利用训练场地来获取先验的类别知识，训练场地的选择是监督分类的关键2非监督分类不需要跟多的先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类（非监督分类方法简单，且分类具有一定的精度。当光谱特征分类能够和唯一的地物类型相一致时，可取得较好的分类效果。当两个地物类型对应的光谱特征类差异很小时，非监督分类效果不如监督分类好）5监督分类的基本思想：根据训练场地提供的样本选择特征参数，建立判别函数，对待分类点进行分类6监督分类的常用方法：一最小距离分类法二多级切割分类法三特征曲线窗口法四最大似然比分类发（TK）7分级集群法的分类过程：一确定评价各样本相似程度所采用的指标，二初定分类总数n三计算样本间的距离：根据距离最近的原则判定样本归并到不同类别。四归并后的类别作为新类，与剩余的类别重新组合，然后再计算并更正其距离8遥感图像解译专家系统：是模式识别与人工智能技术相结合的产物。它用于模式识别方法获取地物多种特征，为专家系统解译遥感图像提供证据，同时应用人工智能技术，运用遥感图像解译专家的经验和方法，模拟遥感图像目视解译的思维过程，进行遥感图像解译系统组成：第一部分：图像处理与特征提取子系统。（功能：遥感图像滤波，增强大气矫正，几何精校正，正射纠正。每个目标地物的位置数据和属性特征数据通过系统接口存储在遥感数据库内）第二部分：遥感图像解译知识获取系统（功能：知识获