遥感知识要点

遥感复习资料遥感软件有哪些？遥感平台：遥感船/车，气球等→飞机→卫星/航天飞机太阳和地球最强辐射所对应的波长是多少微米？太阳辐射能量的绝大部分(99.9%以上)在0.15~4微米波段之间。辐射最强的波长为0.475微米，与地球的辐射相比，太阳辐射的波长短得多，故把太阳辐射称为短波辐射。地球辐射的辐射源是地球，其波长范围约为4～120微米，为长波辐射。辐射能量的99%集中在3微米以上的波长范围内。地球辐射的最强波长约为9．7微米。3.遥感的基本概念，遥感系统包括？遥感的概念：“遥感”(Remotesensing)，即“遥远的感知”通常有广义和狭义的理解。广义遥感:遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。狭义遥感:主要是指空对地的遥感。它主要是以电磁波为媒介，包括从紫外—可见光——红外——微波的范围。遥感系统：遥感系统分五大部分信息源（即被测目标的信息特征）→信息获取→信息的记录和传输→信息处理→信息应用1.信息源——目标物的电磁波特性⑴遥感的能源是电磁辐射源发出的电磁辐射。∴电磁辐射理论是遥感的物理基础。⑵目标与电磁辐射相互作用后，产生的目标物电磁波特性（反射、发射等）是遥感的依据。∴测定物体的电磁波特性是遥感的基础工作。⒉信息的获取⑴传感器（遥感器）⑵遥感平台⑶传感器和遥感平台使得遥感成为现实并决定了遥感的距离。∴遥感器和遥感平台是遥感技术的核心⒊信息的记录和传输⑴记录⑵传输⒋信息的处理⒌信息的应用遥感的类型，遥感的特点？遥感的类型：1.依遥感平台分①地面遥感：遥感器装置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台。②航空遥感：遥感器装置在航空上，主要是飞机、气球等。③航天遥感：遥感器装置在环地球的航天器上（平台对地球作轨道运行），如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等。④航宇遥感：遥感器装置在星际飞船上（平台脱离地球引力场进入空间，指对地月系统外的目标进行遥感）。⒉依传感器的探测波段分紫外遥感：0.05～0.38μm可见光遥感：0.38～0.76μm红外遥感：0.76～1000μm微波遥感：1mm～10m多波段遥感：指探测波段在可见光波段和热红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。3.按工作方式分主动遥感和被动遥感4.依获得资料分非成像遥感和成像遥感5.遥感的应用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、海洋源售等；以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、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等，还可以划分为更细的研究对象进行各种专题应用。遥感的特点：⒈探测范围广。⒉时效性⒊周期性⒋综合性⒌约束少⒍经济性⒎局限性电磁波谱按波长排列顺序，可见光的波段和对应的波长，以及P16表2.1下的第一句话。遥感中较多地使用可见光、红外和微波波段。何为朗伯面和朗伯源？朗伯源：辐射亮度L与观察角θ无关的辐射源，称为朗伯源。朗伯面：光辐射空间分布符合朗伯定律的理想表面。对于朗伯面有M＝πL，M是光出射度；L是光亮度。绝对黑体的概念。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。绝对黑体的吸收率α(λ,T)≡1,反射率ρ（λ,T）≡0斯忒藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律的现象，计算和课上例题。斯忒藩-玻尔兹曼定律：

整个电磁波谱的总辐射出射度M,为某一单位波长的辐射出射度M入,对波长λ做0到无穷大的积分,即

M=

∫

M入(入)d入

用普朗克公式对波长积分，便导出斯忒藩-玻尔兹曼定律，即绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。

M=σT4

σ为斯忒藩玻尔兹曼常数,σ=5.67×10-8w.m一2

K一4

由图2.7可以看出每条曲线下面所围面积为积分值，即该温度时绝对黑体的总辐射出射度M。维恩位移定律：利用普朗克公式还可导出另一定律，黑体辐射光谱中最强辐射的波长λmax与黑体绝对温度T成反比，且是一个定值。λmaxT=b=2897.8（b为常数，b=2.898×10-3mk,,这就是维恩位移定律。从图2.7也可以看出，黑体温度越高，其曲线的峰顶就越往左移，即往波长短的方向移动,这就是位移的含义。如果辐射最大值落在可见光波段，物体的颜色会随着温度的升高而变化，波长逐渐变短颜色由红外到红色再逐渐变蓝变紫（表2.2)感中有重要作用（此句为补充图中残缺内容）。（ppt内容)解释现象：蓝光比红光温度高；太阳的最强辐射对应的波长在0.47um，在蓝青之间，太阳光球层的温度和地球表面的温度。太阳常数的概念和具体值。太阳常数的概念：是指不受大气影响，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。I⊙=1.360×103W/m2大气吸收的定义，大气散射的定义和类型，大气窗口的概念。大气吸收：是指\t"/item/%E5%A4%A7%E6%B0%94%E5%90%B8%E6%94%B6/_blank"大气中各种成分，对\t"/item/%E5%A4%A7%E6%B0%94%E5%90%B8%E6%94%B6/_blank"电磁波辐射在其中传播时的吸收作用。（百度）大气散射：辐射在传播过程中遇到小微粒而使出传播方向改变，并向各个方向散开，称散射。类型：（1）瑞利散射；当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。米氏散射；当大气中粒子的直径大于波长1/10到与辐射的波长相当时发生的散射（PPT）。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，这种散射的特点就是散射强度与波长无关。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。大气散射三种情况的条件和结论，以及现象。（1）瑞利散射；这种散射主要由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳,臭氧和氧分子等引起。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。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。瑞利散射对于红外和微波,由于波长更长，散射强度更弱，可以认为几乎不受影响。（2）米氏散射；这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。（3）无选择性散射；在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同。如云、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，并且无论从云下还是乘飞机从云层上面看，都是白色。由以上分析可知，散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的规律与波长密切相关。而太阳的电磁波辐射几乎包括电磁辐射的各个波段。因此，在大气状况相同时,同时会出现各种类型的散射。地物波谱概念，常见地物反射波普特征曲线的判读（植被，土壤，水体，岩石）概念：地物的反射、吸收、发射电磁波的特征是随波长而变化的。因此人们往往以波谱曲线的形式表示，简称地物波谱。常见地物波谱：气象卫星特点。轨道；气象卫星的轨道分为两种，既低轨高轨。低轨就是近极地太阳同步轨道，简称极地轨道，轨道高度800~1600km；高轨是指地球同步轨道，轨道高度36000km左右；短周期重复观测；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。陆地卫星（landsat）介绍P51传感器ETM影像多光谱分辨率30m，俯瞰范围185，增强型分辨率15m。海洋遥感的特点需要高空和空间的摇杆平台，以进行大面积同步覆盖的观测；以微波为主；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；海面实测资料的矫正。垂直摄影、倾斜摄影、像片的投影。垂直投影：摄像机主光轴垂直于地面或偏离垂直线在3°以内。取得的像片称水平像片或垂直像片；倾斜摄影：摄像机主光轴偏离垂直线大于3°，取得的像片称倾斜像片；像片的投影： 常用的大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影，而摄影像片却属于中心投影。垂直投影的物体影像是通过互相平行的光线投影到与光线垂直的平面上的，因此像片(或地图)比例尺处处一致,而且与投影距离无关。摄影像片是地面物体的中心投影像。物体通过物镜中心投射到承影面上，形成透视影像。根据透镜成像原理，物体的反射光通过摄影机的物镜中心，在底片上构成的像为负像,经过接触晒印所获得的像片，其影像与地面物体一致。中心投影与垂直投影的区别。投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离（遥感平台高度）影响，像片比例尺与平台高度和焦距有关。（2）见图（3）地形起伏的影响:垂直投影时，随地面起伏变化，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。中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。这种误差有一定的规律。18.因为地层起伏所导致的像元位移所产生的误差？（1）（h为地面高差）位移量与像主点的距离r（像点到像主点的距离）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。像主点处r=0,无位移。位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。19.感光特征曲线的概念，根据反差系数将胶片分为？感光特征曲线:横坐标为曝光量的对数值,纵坐标为胶片的光学密度。光学密度D:指胶片经感光显影后，影像表现出的深浅程度。以阻光率0的对数值来表示,即在航空遥感中，根据反差系数将胶片分为:γ=0.7~1.0，软性片;γ=1.1~1.5,中性片;γ=1.6~2.0，硬性片;γ=2.1~3.0，特硬片。20.真彩色与假彩色的定义，微波遥感的特点？彩色胶片:可分为天然彩色片和红外彩色片。天然彩色片:分两层乳剂和三层乳剂两种，均能较真实地还原出被摄物的自然色彩，亦称真彩色片。红外彩色片:三层乳剂,其中一层对红外敏感。由于红外光对眼睛没有!感，故赋子红外敏感区的颜色是假彩色，所以红外彩色片是假彩色片。微波遥感的特点能全天候、全天时工作对某些地物具有特殊的波普特征对冰、雪、森林、土壤具有一定的穿透能力对海洋遥感具有特殊意义分辨率较低但特性明显21.遥感图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率各自的定义和意义？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收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。辐射分辨率是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。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。时间分辨率对动态监测尤为重要,天气预报、灾害监测等需要短周期的时间分辨率,故常以“小时”为单位。植物、作物的长势监测、估产等需要用“旬”或“日”为单位。而城市扩展、河道变迁、土地利用变化等多以“年”为单位。总之，可根据不同的遥感采用不同时间分辨率。22.颜色的性质颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。(1)明度,是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。与电磁波辐射亮度的概念不同,明度受视觉感受性和经验影响。一般来说，物体反射率越高，明度就越高。所以白色-定比灰色明度高。黄色比红色明度高因为黄色反射率高，对光源而言,亮度越大，明度越高。(2)色调,是色彩彼此相互区分的特性。可见光谱段的不同波长刺激人眼产生了红橙黄绿青兰紫等彩色的感觉。多数情况，刺激人眼的光波不是单一.波长，而常常是一些波长的组合,对于光源，则是不同波长的亮度组合,对于反射物体是不同反射率的不同波长组合,共同刺激人眼产生组合后的颜色感觉。(3)饱和度，是彩色纯洁的程度，也就是光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。23.三原色，加色法与减色法，以及三原色的互补色？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。如黄和蓝,红和青，绿和品红均为互补色。假如做一个圆盘，左边是黄色,右边是蓝色，让圆盘快速旋盘，使两种颜色混合，人眼就只能看出白色或灰色。

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。实验证明，红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色。可以最方便地产生其他颜色。当然，混合后的颜色只是一种视觉效果上的颜色,已完全失去了颜色的光谱意义。加色法：在白屏幕三束光重叠的部位看到白光。在只有红光和绿光重叠的部位产生黄光，在只有绿光和蓝光重叠的部位产生青色光，在只有蓝光和红光重叠的部分产生品红色光。不断地调节各光源的强度,白屏幕上还会出现各种中间颜色。由此得出各种颜色都可以由红绿蓝这三原色产生的结论。下图供理解减色法：减法三原色:指加法三原色的补色，即黄、品红和青色(图4.7)。用白光由红、绿、蓝三色组成这种理想模型来理解，可以认为当使用黄色滤光片时,是将黄色波长附近的红、绿段透过而将远端的蓝色光吸收，从而形成减蓝色即黄色。这种滤光片控制了蓝色。同样地，减绿滤色片吸收绿色光生成品红色,减红滤色片吸收红色光生成青色(图4.8)。这样黄、品红、青便是减色法的三原色。将彩色涂料的三色叠加时，由于光线依次通过减红、减绿、减蓝层就成黑色。只有当涂料浓度不够，减色不彻底时才会出现灰白色,但这仍是减色法而不是加色法。24.辐射校正进人传感器的辐射强度反映在图像上就是亮度值(灰度值)。辐射强度籮大,亮度值(灰度值)越大。该值主要受两个物理量影响:一是太阳辐射照射到地面的辐射强度,二是地物的光谱反射率。当太阳辐射相同时，图像上像元亮度值的差异直接反映了地物目标光谱反射率的差异。但实际测量时，辐射强度值还受到其他因素的影响而发生改变。这一改变的部分就是需要校正的部分，故称为辐射畸变。25.粗略校正，直方图最小值去除法严格地说，去除大气影响是将(4.2)式中的附加项和附加因子求出，最终求出地物反射率R.从而恢复遥感影像中地面目标的真实面目。直方图最小值去除法直方图以统计图的形式表示图像亮度值与像元数之间的关系。在二维坐标系中，横坐标代表图像中像元的亮度值，纵坐标代表每一亮度或亮度间隔的像元数占总像元数的百分比。如图4.18,上图是一幅8行8列的小数字图像,亮度值范围仅从0到15,0代表黑,15代表白(最亮),中间数字代表过渡亮度,下图是直方图，横坐标表示亮度值，纵坐标可以是像元数，也可以作归一化,按百分比设值。因此，从直方图统计中可以找到一幅图像中的最小亮度值。26.几何校正，遥感影像变形的原因？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，即说明遥感影像发生了几何畸变。遥感影像的总体变形(相对于地面真实形态而言)是平移、缩放、旋转、倘扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难,因此遥感数据接收后，首先由接收部门进行校正，这种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行处理。而用户拿到这种产品后，由于使用目的不同或投影及比例尺的不同，仍旧需要作进一-步的几何校正，在此仅讨论被动式遥感的情况。遥感影像变形的原因遥盛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几何校正控制点的选取，选取的原则？几何校正的第一步便是位置计算，首先是对所选取的二元多项式求系数。这时必须已知一组控制点坐标。(2)选取原则控制点的选择要以配准对象为依据。以地面坐标为匹配标准的，叫做地面控制点(记作GCP)。有时也用地图作地面控制点标准，或用遥感图像(如用航空像片)作为控制点标准。无论用哪一种坐标系，关键在于建立待匹配的两种坐标系的对应点关系。一般来说，控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，这很容易通过目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等。特征变化大的地区应多选些。图像边缘部分一定要选取控制点,以避免外推。此外,尽可能满幅均匀选取，特征实在不明显的大面积区域(如沙漠)，可用求延长线交点的办法来弥补，但应尽可能避免这样做，以避免造成人为的误差。空间滤波的定义空间滤波是以重点突出图像上的某些特征为目的的，如突出边缘或纹理等，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，也叫做“空间滤波”。他仍属于一种几何增强处理，主要包括平滑和锐化。卷积计算，平滑，锐化，(备注：第一模板要学会计算）。（一）卷积计算（二）平滑1.均值平滑（三）锐化1.罗伯特梯度2.索伯尔梯度3.拉普拉斯算法4.定向检测多光谱变换：K-L变换，变换的特点；K-T变换，前三个分量是？本质是对遥感图像实行线性交换，使多光谱空间的坐标系按一定规律进行旋转。（一）K-L变换1.K-L变换原理如果当n=3时或者L变换实际是作了一个旋转变换K-L变换分析根据以上的分桥可将K—L变换的应用归纳如下:数据压缩(2)图像增强(3)分类前预处理（二）K-T变换变换公式为:三个分量y1亮度——TM六个波段亮度值的加权和，反映了总体的亮度变化;y2绿度;y3湿度。以美国landsat卫星的TM图像波段为例，分别说明遥感图像的真彩色合成与假彩色合成，与真彩色图像相比，假彩色图像在地物识别方面有什么优越性？真彩色合成:在彩色合成中选择的波段的波长与红绿蓝的波长相同或近似，得到的图像的颜色与真彩色近似，这种合成方式称为真彩色合成。使用真彩色合成的优点是合成后图像的颜色更接近于自然色。例如，LandsatTM影像中，TM3为红波段，对其赋予红色(R)，TM2为绿波段赋予绿色(G),TMI为蓝波段赋子蓝色(B),合成赋子的颜色与原波段的颜色相同，合成后的彩色影像上地物色彩与实际地物色彩接近或者一致。假彩色合成:由于三原色波段的选择是根据增强目的确定的，与原来波段的真实颜色不同，所合成的彩色图像并不表示地物真实的颜色，这种合成方法称假彩色合成。例如，LandsatTM影像的标准假彩色合成方案中，对TM4近红外波段赋予红色(R)，TM3红波段赋予绿色(G)，TM2绿波段赋予蓝色(B),合成赋子的颜色比原波段的颜色短一个波段，合成后的彩色影像上地物色彩与实际地物色彩不一致。彩色合成的目的在于彩色真强而不是彩色复原，比真彩色图像更能体现地物之间差别。目标地物特征，目标地物识别特征1.目标地物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。按其表现形式的不同，目标地物特征可以概括分为“色、形、位”三大类:色:指目标地物在遥感影像上的颜色，这里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,这里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,这里包括目标地物