遥感复习资料 36页

..-第一章绪论1.1遥感的定义广义的概念：无接触远距离探测(磁场、力场、机械波〕狭义的概念：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，提醒出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。1.2遥感的特点宏观性、时效性、可比性、经济性、光谱性、地域性、真实性、局限性动态：3W〔When,Where,What〕宏观：3全〔全天候、全天时、全球〕准确：3高〔高空间、高光谱、高时相〕系统:3组合〔星座、地空、技用〕1.3遥感的构成〔遥感系统〕目标地物的电磁波特性、信息的采集与获取、信息的传输和接收地面定标及实况调查、信息的处理和加工、信息的分析与应用1.4遥感器(Sensor)与遥感平台(Platform)遥感器又称为传感器，是接收、记录目标电磁波特性的仪器。常见的传感器有摄影机、扫描仪、雷达、辐射计、散射计等。遥感平台是搭载传感器的工具。遥感平台按高度可分为：地面平台：手提平台、遥感车、遥感塔等空中平台：飞机、气球、飞艇等空间平台：卫星、宇宙飞船、空间实验室等-.word.zl-\n..-1.5遥感的分类按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感按探测波段分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、〔发射红外遥感、热红外遥感〕微波遥感、多光谱遥感、高光谱遥感按工作方式分：主动遥感、被动遥感按是否成像分：成像遥感、非成像遥感按覆盖区域分：全球遥感、区域遥感、城市遥感按研究领域分：陆地遥感、海洋遥感、大气层遥感、外空间遥感按应用领域分：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、工程遥感、灾害遥感、军事遥感等1.6遥感开展趋势对地球的全面观测〔广度〕卫星分辨率不断提高〔深度〕－空间分辨率在20世纪末几乎每10年提高一个数量级－光谱分辨率从70年代的50-100nm到目前的5-10nm－在全球观测背景下，时间分辨率大为提高〔≤1天〕技术的专业化和综合集成化〔业务系统〕大型综合平台〔TERRA、ENVISAT〕、专用型微小卫星(1号)国际和区域合作的加强与各国独立自主的开展企业化和产业化的开展第二章遥感的电磁辐射原理2.1电磁波谱-.word.zl-\n..-将电磁波在真空中传播的波长或频率、递增或递减依次排列为一个序谱，将此序谱称为电磁波谱。次序为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波无线电波与微波波长：长波，大于3000m；中波和短波，10~3000m；超短波，1~10m；微波，1mm~1m；红外线与可见光波长分布：超远红外，15-1000µm；远红外，6-15µm；中红外，3-6µm；近红外，0.76-3µm；红，0.62-0,76µm；橙，0.59-0.62µm；黄，0.56-0.59µm；绿，0.50-0.56µm；青，0.47-0.50µm；蓝，0.43-0.47µm；紫，0.38-0.43µm；2.2电磁波的性质电磁波是横波电磁波在真空中以光速传播满足:c=f·λE=h·f电磁波具有波粒二象性电磁波传播到气体、固体、液体时,会发生反射、折射、吸收、透射现象,碰到粒子会发生散射现象.电磁辐射能量以离散的单元形式〔光子、量子〕被吸收和发射。2.3黑体辐射原理吸收α；反射ρ；发射(比辐射)ε；透射(过)τ；散射γ黑体：对任何波长的电磁辐射都全吸收的假想的辐射体。α(λ,T)≡1α与λ无关理想的黑体：实验上带小孔的空腔最接近黑体的自然物质：黑色的烟煤接近黑体辐射的辐射源：太阳、恒星灰体：α(λ,T)＜1α与λ无关-.word.zl-\n..-选择性辐射体：α(λ,T)＜1α随λ变而变。普朗克辐射定律(Plank):描述了黑体辐射源的辐射出射度与波长、温度的关系(Plank公式)斯波定律(Stefan-Boltzmann)：描述了黑体的总辐射出射度与温度的定量关系：M=∫Mλ(λ)dλ——M=σT4维恩位移定律(Wien’s)：描述了黑体的辐射峰值与温度的定量关系λmax·T=b太阳：0.47µm6000K;地球：9.66µm300K黑体辐射性质：〔1〕黑体辐射出射度随波长连续变化。每条曲线只有一个最大值。〔普朗克定律〕〔2〕温度愈高，黑体的辐射出射度也愈大。不同温度的曲线是不相交的。绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的4次方成正比。〔斯玻定律〕〔3〕黑体辐射光谱中，最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。并且，随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。〔维恩位移定律〕。2.4实际物体辐射实际物体：灰体、选择性辐射体基尔霍夫定律：描述了实际物体辐射出射度与黑体辐射出射度的关系(同一温度、统一波长)实际物体辐射性质：对于实际物体，都可以看作辐射源。如果物体的吸收本领大，它的发射(比辐射)本领也大，即越接近黑体辐射。实际物体的辐射比黑体辐射弱，而且随波长、温度不同而不同。2.5电磁辐射的大气传输遥感过程：太阳地物传感器地气系统能源〔辐射体〕—大气—地表地物—再次大气—传感器—地面接收站—图像数据—信息产品—多目标用户-.word.zl-\n..-太阳辐射：太阳是被动遥感的电磁辐射源。太阳辐射曲线〔太阳辐照度分布曲线〕①太阳光谱相当于6000K左右的黑体辐射；②太阳辐射的能量主要集中在可见光，最大辐射强度位于波长0.47µm左右；③到达地面的太阳辐射主要集中在0.3～3.0µm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外；④经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；⑤各波段的衰减是不均衡的。太阳辐射的垂直入射与斜入射①地面接收到的太阳辐照度与太阳天顶角θ〔太阳高度角h的余角〕有关。在忽略大气衰减的情况下，入射辐照度满足以下公式：E=(Eo/d2)·cosθ②太阳常数Eo：是指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳辐射方向，单位面积单位时间黑体所承受的太阳辐射能量。1.36×103W/m2。③太阳天顶角θ：cosθ=sinψ·sinδ+cosψ·cosδ·costψ：地理纬度；δ：赤纬(太阳光线与赤道面的夹角，一年内在±23°27’内变动，对应夏至和冬至，通过查找表计算)；t：时角〔地方时6时为-π/2，12时为0，18时为π/2〕④日地距离d：据儒略日和查找表插值计算-.word.zl-\n..-2.6大气概况大气层顶：理论上，气压为0的高度，1000km大气层次〔按热力学性质〕：对流层、平流层、中间层、电离层〔热层、散逸层〕大气的成分：气体：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3等悬浮微粒：烟尘、雾霾、水滴、冰粒、气溶胶电磁波与大气的相互作用主要有两种根本的物理过程——吸收和散射，其他作用如折射等可忽略不计。电磁辐射在穿过大气时，大气分子等对电磁波的某些波段具有吸收作用，造成能量衰减。电磁波传播过程中起重要作用的气体主要有:臭氧、二氧化碳和水汽。2.7大气吸收◇氧气或氮气吸收<0.2um的电磁波◇水汽的吸收带主要有2.5~3.0µm,5~7µm,1.13µm,1.38µm,1.86µm,3.24µm◇二氧化碳的吸收峰为2.8µm和4.3µm◇臭氧的吸收带为0.2~0.32µm，此外,0.6µm,4.75µm和9.6µm处吸收较强2.8大气散射大气散射：辐射在传播过程中遇到小微粒〔气体分子或悬浮微粒等〕而使传播方向改变，并向各个方向散开，从而减弱了原方向的辐射强度、增加了其他方向的辐射强度的现象。-.word.zl-\n..-对遥感图像来说，大气散射降低了传感器接收数据的质量，造成图像模糊不清，降低了图像反差和信息表达能力，但散射使人们有可能在影像处获得地物的局部信息。〔大气散射对遥感的影响〕大气发生的散射主要有瑞利散射、米氏散射和非选择性散射三种。〔1〕瑞利散射(Rayleigh)条件：D<<λ特征：①I∝λ-4②主要由大气中原子、分子引起，如N2，CO2，O3，O2引起③对可见光而言，瑞利散射明显④多在晴朗无云的高空(9~10km)发生⑤前向散射强度与后向散射强度相当⑥可解释“蔚蓝天空〞和“橘红朝霞和夕阳〞现象〔2〕米氏散射(Mie)条件：D≌λ特征：①I∝λ-2②主要由大气中悬浮微粒引起，如烟尘，小水滴，气溶胶等引起③对可见光至红外波段而言，米氏散射明显④多在低空(0~5km)潮湿天气发生⑤前向散射强度大于后向散射强度⑥可解释雨前“天空阴暗〞现象〔3〕非选择性散射-.word.zl-\n..-条件：D＞＞λ特征：①I不相关λ②主要由大气中云、雾、水滴、尘埃等引起③同等散射所有可见光和近红外④可解释“云雾白色〞现象微波的穿云透雾与全天侯遥感：在云雨天气时，在云层中，小雨滴的直径相对其他微粒为最大。对可见光只有非选择性散射发生。云层越厚，散射越强。而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，那么又属于瑞利散射类型，散射强度与波长四次方成方比，波长越长散射强度越小，因此微波相对于可见光和红外波段，具有较小的散射和较大的透射，具有穿云透雾能力。这就是全天候遥感。2.9大气的折射与反射大气折射：电磁波传过大气层时出现传播方向的改变，大气折射率与大气密度有关，大气密度越大，折射率越大。大气反射：电磁波在传播过程中，通过两种介质的交界面时会出现反射现象，大气反射现象主要出现在云顶，发射率取决于云量，且各波段都受不同程度的影响，削弱了电磁波到达地表的强度〔云造成的噪声〕。2.10大气窗口定义：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段。常见的大气窗口光谱段有：①0.3~1.3µm，紫外、可见、近红外波段，摄影成像的最正确谱段和扫描成像的常用谱段；②1.5~1.8µm和2.0~3.5µm-.word.zl-\n..-，近、中红外波段，扫描成像的常用谱段；③3.5~5.5µm，中红外波段，探测地物自身热辐射能量；④8~14µm，远红外波段，探测地物自身热辐射能量，适于夜间成像；⑤0.8~2.5cm，微波波段，全天侯遥感。由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透过率也各不一样。2.11大气衰减：又称消光，电磁波在大气传输时，因大气的吸收、散射等作用，使得光线强度减弱的现象。大气衰减作用可用透过率τ表示:τ=E’/E=e-m(θ)xm(θ)：大气质量(θ∈(0,π/3)时，m(θ)=secθ))x：大气的垂直光学厚度m(θ)x：光学厚度2.12地物反射波谱地球辐射：地球外表与大气电磁辐射的总称。地球辐射是被动遥感中传递地物信息的载体。装载在遥感平台上的传感器，承受来自地球辐射携带的地物信息，经过处理形成遥感影像。地球辐射是地表参数反演的理论根底。地球辐射主要包括反射、自身热辐射〔吸收储存后发射〕。地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地表物体波谱，简称地物波谱。地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响应的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的根底。2.13不同电磁波段中地物波谱特性-.word.zl-\n..-可见-反射红外波段：主要表现地物反射作用和地物的吸收作用。热红外波段：主要表现地物热辐射作用微波波段：主动遥感利用地物后向散射；被动遥感利用地物微波辐射2.14地物反射太阳辐射到达地表后，一局部反射，一局部吸收，一局部透射，即：到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量。地物的反射：太阳光通过大气层照射到地球外表，地物会发生发射作用，反射后的短波辐射一局部为遥感器所接收。一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波那么透射能力较强，特别是0.45~0.56µm的蓝绿光波段。一般水体的透射深度可达10～20m，清澈水体可达100m的深度。反射率(ρ)：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。表征物体对电磁波谱的反射能力。反射率是可以测定的。地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率的差异，可以判断地物的属性。反射率与入射电磁波的波长和入射角度有关，也与地物的外表颜色、粗糙度和湿度等有关。2.15物体外表性质对反射的影响地物的反射类型：根据地表目标物体外表性质的不同，物体反射大体上可以分为3种类型，即镜面反射、漫反射、实际物体的反射(1)镜面反射：发生在光滑物体外表的一种反射。-.word.zl-\n..-物体的反射满足反射定律，反射波和入射波在同一平面内，入射角等于反射角。只有在反射波射出的方向才能探测到电磁波。(2)漫反射：发生在非常粗糙的外表(朗伯面)上的一种反射现象。不管入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是一致的。(3)实际物体反射：介于镜面和朗伯面之间的一种反射。自然界种绝大多数地物的反射都属于这种类型的反射，又叫非朗伯面反射。对太阳短波辐射的反射具有各向异性，即实际物体面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。2.16地物反射波谱地物反射波谱：是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。表示方法：一般采用二维几何空间内的曲线表示(地物反射波谱曲线)，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。不同地物反射率一般不同，即使同种地物，在不同的内部构造和外部条件下，反射率也不同。但一般而言，地物发射率随波长变化有规律可循，从而为遥感影像判读提供依据。2.17常见的几种地物类型反射波谱特征I.植被的反射波谱特征(1)规律性明显而独特。可见光波段(0.4～0.76µm)有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。(0.45µm,0.55µm,0.67µm)-.word.zl-\n..-叶绿素的吸收波段水的吸收绿叶的反射率(2)在近红外波段(0.7～0.8µm)有一反射的“陡坡〞，至1.lµm附近有一峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶细胞构造的影响，除了吸收和透射的局部，形成的高反射率。(3)影响植被反射波谱特征的主要因素植被反射波谱特征具有前述的根本特征，但仍有细部差异。这种差异与植物种类、季节、病虫害影响、含水量的多少等有关系。II.土壤的反射波谱特征自然状态下土壤外表的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质含量越高和含水量-.word.zl-\n..-越高反射率越低，此外土类和肥力也会对反射率产生影响。由于土壤反射波谱曲线呈比拟平滑的特征，所以在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。III.水体的反射波谱特征水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强，所以水体在遥感影像上常呈黑色。不同叶绿素浓度的海水反射光谱曲线当水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时，由于泥沙散射，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升，这些都成为影像分析的重要依据。IV.岩石的反射波谱特征岩石的反射波谱曲线无统一的特征，矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、外表光滑程度、色泽等都会对曲线形态产生影响。2.18地物波谱曲线的作用物体波谱曲线形态，反映出该地物类型在不同波段的反射率，通过测量该地物类型在不同波段的反射率，并以此与遥感传感器所获得的数据相对照，可以识别遥感影像中的同类地物。2.19地物反射波谱特性的测量可见光和近红外波段是研究地表的主要波段。可见光和近红外地物反射光谱测试的作用：①传感器波段的选择、验证、评价的依据；②建立地面、航空和航天遥感数据的定量关系；③将地物光谱数据直接与地物特征进展相关分析并建立应用模型反射光谱特性的测量方法有样品的实验室测量和野外测量两种方法-.word.zl-\n..-第二章遥感成像机理与图像特征3.1遥感平台:(platform)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、航空平台和地面平台。(天基、空基、地基)航天遥感平台目前开展最快，应用最广，但近年来，空基的无人机平台和地基的移动遥感车平台开展迅猛。〔协同遥感〕根据航天遥感平台的效劳内容，可以将其分为陆地卫星系列、气象卫星系列和海洋卫星系列。3.2气象卫星平台气象卫星的分类：◇静止气象卫星:GMS,GOES,S,FY-2(地球同步轨道，36000km〕◇极轨气象卫星:NOAA/AVHRR,FY-1,〔极地太阳同步轨道，800-1600km〕气象卫星的特点:◇高时间分辨率〔短周期〕◇扫描范围广、探测面积大◇数据连续、实时性强◇本钱低廉3.3海洋卫星平台海洋遥感平台的里程碑Seasat1：美/海洋遥感的先驱ERS：欧/全天候成像的微波技术RADARSAT：加/合成孔径雷达HY：中/海洋系列观测海洋遥感的特点需高空平台，以便大面积同步覆盖观测；以微波为主，实现全天候全天时实时观测；海面实测资料校正，协同发挥作用。-.word.zl-\n..-3.4LantsatLantsat-5〔TM〕30米空间分辨率Landsat-5发射于1984年3月1日，星上携带专题制图仪TM，TM具有7个波段，其中1-5波段和7波段是多光谱波段，TM1：0.45－0.52，蓝波段；TM2：0.52－0.60，绿波段；TM3：0.63－0.69，红波段；TM4：0.76－0.90，近红外波段；TM5：1.55－1.75，中红外波段；TM7：2.08－2.35，近红外波段；空间分辨率是30米。第六波段是热红外波段，TM6：10.4－12.5，热红外波段，空间分辨率是120米。此星一直在正常运转。Lantsat-7〔ETM+〕15米空间分辨率Landsat-7发射于1999年4月15美国航空航天局，星上携带的传感器ETM+是TM的增强型，具有8个波段，其中1-5波段和7波段是多光谱波段，TM1：0.45－0.52UM，蓝波段；TM2：0.52－0.60，绿波段；TM3：0.63－0.69，红波段；TM4：0.76－0.90，近红外波段；TM5：1.55－1.75，中红外波段；TM7：2.08－2.35，近红外波段；空间分辨率是30米。第六波段是热红外波段，TM6：10.4－12.5，热红外波段，空间分辨率是60米；第8波段0.52－0.90为PAN波段。景宽185公里。3.5传感器摄影成像：依靠光学镜头及放置在焦平面的感光记录介质〔胶片orCCD-.word.zl-\n..-〕来记录物体的影像的成像方式摄影成像的传感器：摄影机摄影机分类：分幅式摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机、数码摄影机分幅式摄影机：一次曝光得到目标物的一幅相片的摄影机数码摄影机：记录介质为电荷耦合器〔CCD〕的摄影机全景摄影机：缝隙式摄影机、镜头转动式摄影机，主要用途：军事侦察、遥感制图多光谱摄影机：多相机组合型、多镜头组合型、光束别离型3.6遥感测量根底航空及航天遥感数据(影像)多属于中心投影，中心投影投影面倾斜与比例尺：垂直投影各点比例尺一致,而中心投影的比例尺取决于航高和焦距.地形起伏与像点位移像点位移：中心投影的影像上，地形的起伏除引起相片比例尺变化外，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，其位移量就是中心投影与垂直投影在统一水平面上的投影误差。〔p62〕位移量(投影差):δ=hr/Hh:地面高差；r:像点到像主点的距离；H:航高；规律：投影差与地面高差成正比,与距像主点的距离和航摄高度成反比。地形凸起时，投影差为正。地形低洼时，投影差为负。扫描成像：依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进展逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁波特性信息，形成一定谱段图像的成像方式。分类：光/机扫描成像、固体自扫描成像、高光谱成像光谱扫描-.word.zl-\n..-3.7微波遥感及其成像微波遥感:通过微波传感器,获取目标地物在1mm—1m光谱范围内发射或反射的电磁辐射，以此为依据，通过判读处理来识别地物的技术。微波传感器：雷达、侧视雷达、合成孔径雷达〔SAR〕微波遥感的特点：p72微波遥感的分类：主动微波遥感、被动微波遥感〔主、被动微波遥感的传感器?〕距离分辨率Pg和方位分辨率Pa。3.8遥感图像〔影像〕的类别黑白影像〔Grayscale、B/W〕VISB/WImageIRB/WImage(NIR;SWIR;TIR)RadarB/WImagePanImage彩色影像：真彩色〔Truecolor〕假彩色〔Pseudo〕〔含标准假彩色〕真彩色图像：·真彩色图像上影像的颜色与地物颜色根本一致。·利用数字技术合成真彩色图像时，是把红色波段的影像作为合成图像中的红色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进展合成的结果。如TM321分别用RGB合成的图像。假彩色图像：·假彩色图像是指图像上影像的色调与实际地物色调不一致的图像。·-.word.zl-\n..-遥感中最常见的假彩色图像是彩色红外合成的标准假彩色图像。它是在彩色合成时，把近红外波段的影像作为合成图像中的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进展合成的结果。如TM432用RGB合成的图像为标准假彩色图像。3.9遥感图像的特征遥感图像的空间分辨率:像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场。遥感图像的波谱分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。遥感图像的辐射分辨率：传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。(bit)遥感图像的时间分辨率：又称重返周期，对同一地点进展遥感采样的时间间隔。(次/天、次/小时)第二章遥感图像的处理4.1遥感图像的几何校正几何校正的目的：消除〔弱〕几何畸变定义：遥感图像在几何位置上发生的变化表现：行列不均匀、像元大小于地面大小对应不准确、地物形状不规那么等使得遥感图像具有较为准确的空间坐标球面坐标：经纬度球面坐标：方里网几何粗校正-系统校正几何精校正-配准遥感图像变形的原因：遥感平台与运动状态的影响：航高、航速、俯仰、翻滚、偏航地形起伏影响：投影差地表曲率的影响、大气折射的影响、地球自转影响4.2几何校正的根本思路与环节-.word.zl-\n..-根本思路：数学变换〔数学关系〕根本环节：一是像元坐标变换；二是像元亮度〔DN值〕插值计算系统几何校正：按图像引起几何畸变的原因，推导出畸变校正公式，这类校正公式一般与传感器的有关参数、传感器的位置、姿势等数据有关，将这些数据代入公式对原始图像进展几何校正。几何精纠正：地面控制点〔GCP〕坐标与待校正图像同名地物对应点坐标最小二乘法拟合出变换函数系数，推导出畸变校正公式，对原始图像进展几何校正。变换函数：二元N次多项式内插方法：最邻近法、双线性内插法、三次卷积内插法方法优点缺点最邻近法简单易用，计算量小处理后的图像亮度具有不连续性双线性内插法精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。计算量增加，且对图像起到平滑作用，从而使比照度明显的分界限变得模糊。三次卷积内插法更好的图像质量，细节表现更为清楚。计算量很大。地面控制点的选取GCP的作用：确定多项式系数，推导变换函数GCP选取的数目：(n+1)(n+2)/2GCP选取的原那么：-.word.zl-\n..-易分辨且较精细的特征点特征变化大或重要的地区多项选择图像边缘根据需要选点尽可能满幅均匀选取GCP的本底依据：地面坐标、地图坐标、经过精校正的遥感影像4.3遥感图像的增强处理目的：增强目视效果；提高图像质量和突出所需信息；有利于分析判读或作进一步的处理。遥感图像增强的主要内容：比照度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换I．比照度变换含义：是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元比照度，从而改善图像质量的图像处理方法。因为亮度值是辐射强度的反映，所以也称之为辐射增强。〔对图像偏暗、偏亮等的调整〕常用的方法：线性变换〔含分段线性变换〕和非线性变换。〔根据变换函数的不同〕线性变换：非线性变换：指数变换对数变换根本流程：观察影像和影像直方图；选取适宜的比照度变换方法；对待变换影像进展数学运算II、空间滤波含义：通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域的邻域处理方法〔开窗卷积运算-.word.zl-\n..-〕，以重点突出图像上某些特征的图像处理方法常用算法：平滑smooth〔均值、中值等〕锐化sharpen〔罗伯特、索伯尔、拉普拉斯等〕平滑的效果：去除锋利“噪声〞、平缓图像亮度锐化的效果：突出边缘和线状目标III．彩色变换含义：按一定的变换方法，使得黑白图像变换成为彩色图像，或通过改变色彩模式的变换方法，提高图像的目视效果的图像处理方法常见的三种变换方法：〔1〕单波段彩色变换：密度分割法〔2〕多波段色彩变换：彩色合成〔波段赋色〕〔3〕HLS〔IHS〕变换：RGB色彩模式HLS色彩模式IV．图像运算含义：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，到达提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的的图像处理方法常见运算：〔1〕差值运算：目标与背景反差较小的信息提取、同一地区不同时相的动态变化、突出边缘的几何增强〔2〕比值运算：突出不同波段间的地物光谱差异，去除地形影像，隐伏构造信息有关的信息特征增强V．多光谱变换-.word.zl-\n..-含义：通过函数变换，到达保存主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息目的的图像处理方法。常见算法：主成分变换〔K-L变换〕：消除波段信息的相关性，获取主要信息的几个特征分量；数据的降维压缩缨帽变换〔K-T变换〕：与植物生长过程和土壤有关，帮助解译分析农业特征4.4多源信息的复合复合的内容：遥感信息的复合，遥感与非遥感信息的复合遥感信息的复合含义：遥感图像信息复合是将多源遥感数据在统一的地理坐标系中，采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程作用：发挥不同遥感数据源的优势互补类型：不同传感器的遥感数据复合不同时相的遥感数据复合主要步骤：配准、复合遥感与非遥感信息的复合作用：综合分析问题，有助于发现客观规律主要步骤：〔1〕地理数据网格化〔2〕最优遥感数据的选择〔3〕配准复合栅格与栅格〔彩色合成、数学运算〕栅格与矢量〔不同数据层的叠合显示〕第二章遥感图像的目视解译与制图-.word.zl-\n..-5.1遥感图像的解译遥感图像解译(ImageryInterpretation)是利用遥感影像的色调、形状大小、纹理构造特征等判别根底信息，结合地学等专业知识，识别、获取、分析目标地物信息的过程。遥感图像解译目视解译又称目视判读，是专业人员通过直接观察或借助判读仪器，在遥感影像上提取地物信息的过程计算机解译通过计算机，根据各类地物的影像特征和专家知识库中的判读分析经历，建立计算机识别系统，自动实现对遥感图像的理解、完成对图像解译的过程综合解译目视解译计算机解译地面调查人机对话精度检验5.2遥感图像目视解译原理遥感图像目标地物的识别特征:是指目标地物的电磁辐射在遥感影像上的反映,其表现形式为:色:目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、色种、阴影等形: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:目标地物在遥感影像上的位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。遥感图像目视解译根底：遥感影像的种类与特点黑白像片多为大比例尺的航空照片,感光范围为可见光，中心投影成像，具有立体像对，可进展立体观测；彩色像片根本同黑白全色片,但更为清晰逼真；多光谱像片具有多光谱特点,可以识别黑白片和彩色像片所不能识别的地物。波段序号波长范围/μm波段名称地面分辨率/m-.word.zl-\n..-10.45—0.52蓝色3020.52—0.60绿色3030.63—0.69红色3040.76—0.90近红外3051.55—1.75短波红外30610.4—12.5热红外12072.08—2.35短波红外305.3TM影像的特点与技术参数TM影像的主要应用范围波段序号波段主要应用领域1蓝色区分土壤、植被、水体，可编制森林类型图和人工绿地分布图2绿色区分植物类型，监测作物长势，监测草地产量3红色测定植被绿色叶绿素，求算植被指数。区分一般地物。4近红外测定植被生物量和作物长势，绘制水体边界，监测土壤外表亮温和热惯量。5短波红外探测植物含水量与土壤湿度，监测云雪6热红外地表温度测量，地质探矿7短波红外火灾监测5.4SPOT卫星影像特点波段序号波长范围/μm波段名称地面分辨率/m10.50—0.59绿色20〔10〕-.word.zl-\n..-20.61—0.68红色20〔10〕30.79—0.89近红外20〔10〕41.5—1.75短波红外20〔20〕全色0.51—0.73全色10〔5&2.5〕SPOT影像的主要应用领域序号波段主要应用领域1绿色区分植物类型，监测作物长势和水域面积。2红色识别农作物类型，用于地质解译和道路城市用地监测3近红外测定植被绿色叶绿素，求算植被指数。监测土壤水分。4短波红外探测植物含水量与土壤湿度，监测云雪5全色城市规划与土地利用调查5.5中巴资源卫星影像n多光谱观察,对地观察范围大,数据收集快.提供的影像可用来监测国土资源变化，估测森林资源和蓄积量。监测国土资源环境。n覆盖周期26天，3种传感器n装备数据采集系统〔DCS〕，可通过地面数据采集平台收集气象、水文、海洋等实时观测数据，继而通过卫星地面站传输、分发给用户。n辅助传感器WFI具有较高的时间分辨率，对植被长势监测较为灵敏。波段序号波长范围/μm波段名称地面分辨率/m10.45—0.52蓝绿色19.520.52—0.59绿色19.5-.word.zl-\n..-30.63—0.69红色19.540.77—0.89近红外19.5全色0.51—0.73全色19.55.6遥感图像目视解译方法〔1〕直接判读法:利用遥感影像解译标志和解译者的经历,直接确定目标地物属性的方法。〔2〕比照分析法:通过比照由推未知的方法，包括同类地物比照分类法、空间比照分析法、时相动态比照分析法。〔3〕信息复合法:利用地理信息系统,将辅助地理信息与遥感影像进展融合或复合,根据专业信息与地理空间的诸多信息综合识别遥感图像的各类目标地物的方法。〔4〕综合分析法:综合考虑遥感图像的多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。〔5〕地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断出某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。5.7遥感图像目视解译流程(1)目视解译准备工作阶段〔室内〕(2)初步解译与判读区的野外考察〔室内、室外〕(3)详细判读阶段〔室内〕(4)验证与补判阶段〔室外〕(5)成果的转绘与制图阶段〔室内〕-.word.zl-\n..-5.8遥感目视解译的关键技术——解译标志的建立解译标志又称判读标志，是一个综合性概念。它指能够反映和表现目标地物信息的各种遥感影像特征。包括直接判读标志和间接判读标志。(一)前期准备收集与判读解译有关的地形图等专业图件,收集前期遥感解译标志，收集历年专业调查数据〔二〕后期建立1.选线1〕所选线路上应包括调查区域内主要的影像色调2〕类型齐全，在工作区内有充分的代表性3〕交通方便4〕辅助资料齐全2.踏查通过对地形、遥感影像的识别，利用GPS，建立起直观的影像与地面特征的对应关系，并拍摄地面实况照片，建立遥感影像图的判读样片。3.建标根据野外踏查所确定的影像和地物的对应关系，借助辅助信息，建立遥感影像上反映的色彩、形态、构造、地域分布、立地条件等与判读因子之间的相关关系。通过野外踏查和室内分析，对各判读类型的定义形成统一的认识，对各类型在遥感数据影像上的特征进展描述形成判读标准，建立判读解译标志。5．9遥感制图遥感影像地图:以遥感影像和地图符号表现制图对象地理空间分布的地图.特征：丰富的信息量，直观形象性，具有一定的数学根底，现势性强。-.word.zl-\n..-遥感制图:以综合自然体为制图对象，编制以遥感影像为主要信息载体的地图过程。普通影像地图：遥感影像+普通自然、人文地理要素专题影像地图：遥感影像+普通自然、人文地理要素+专题要素〔突出显示〕5.10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，实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法。计算机辅助遥感制图流程根底资料的选取数据处理分析遥感图象根底地理底图几何校正变换增强解译标志建立与影像解译地理信息提取数字化扫描专题要素提取分类系统确实定地理信息系统遥感专题图与底图匹配注记、整饰、出图第二章遥感数字图像的计算机解译6.1遥感数字图像概述含义：以数字形式表示的遥感影像，便于计算机存储、处理和使用，常用多维矩阵来表示。像元：又称像素、端元，是遥感数字图像的最根本的单位，是遥感成像过程的采用点，又是计算机图像处理的最小单元。像元的特性空间特征：位置、分辨率属性特征：亮度值〔DN值〕-.word.zl-\n..-像元的分类正像元：纯洁像元，包含单一地物混合像元：包含两种或两种以上地物遥感数字图像的特点〔1〕便于计算机处理与分析〔2〕便于传输与共享〔3〕抽象性强遥感数字图像的类型二值数字图像、单波段数字图像、彩色数字图像、多波段数字图像6.2遥感数字图像的计算机分类概念:根据地物的分类特征建立统计识别模式，利用建立的识别模式或算法对遥感数字图像进展类型识别的过程，以实现地学专题信息的智能化获取。地物光谱特征原始特征变量〔像素距离〕运算处理模式变量图像分类统计特征变量：反映不同地物分类特征的变量，由遥感影像的不同判读因子组成的统计量〔如亮度、纹理、形状等特征〕。统计特征变量可分为全局统计变量和局部统计特征变量。全局统计变量：将整个数字图像作为探测对象，从整个图像中获取或进展变换处理后获取的统计特征变量。局部统计特征变量：将数字图像分割成不同识别单元，在各个单元内分别抽取的统计特征变量。6.3特征空间与特征提取特征空间:由多个特征构成的集合-.word.zl-\n..-特征提取:从特征空间〔n〕中选取k〔n>k〕个有效特征，进展地学专题分类的过程。特征提取的原那么：所选取的特征变量能够有效地分类，同时能够实现数据的压缩。特征提取的方法主成分变换：在完成特征提取后，通过计算特征分量各个像素〔元〕点之间的距离或相关系数，确定目标地物的类别。6.4距离与相关系数遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度。在遥感图像分类过程中，常使用距离和相关系数来衡量相似度。绝对距离、欧氏距离、马氏距离、混合距离、相关系数指像元之间的关联程度相关系数越高，两个像元之间的相似程度就越高6.5遥感数字图像计算机分类的根本流程I.根据应用目的选像、制定分类规程II.根据研究区域，全面收集地面参考资料III.遥感数字图像的分类前预处理工作IV.确定分类系统、选择分类方法、选定统计特征V.选定实验样区，调整确定用于分类的统计特征VI.根据选定的方法，对遥感数字图像像元归类VII.根据分类规程，进展分类后处理IIX.对照相关资料，进展定性、定量精度检查-.word.zl-\n..-6.6遥感数字图像计算机分类方法分类思路：利用遥感图像进展分类是按一定的方法和规那么，区分出图像中所含的多个目标物，并对对每个像元或比拟匀质的像元组别给出对应其特征的名称。在分类中常采用的是各像元的灰度、纹理等特征。分类方法：〔按是否利用训练先验知识〕监视分类非监视分类6.7监视分类含义:从研究区域选取有代表性的训练场地〔训练区〕作为样本，根据样本，通过选择特征变量或参数，建立判别函数，据此对样本像元进展分类、学习，依据样本类别的特征来识别其它像元的归属类别的遥感数字图像分类方法。监视分类中常见的方法：最小距离分类法、多级切割分类法、特征曲线窗口法、最大似然比分类法。非监视分类含义:在没有训练样本的情况下，直接根据像元之间距离和相关系数的大小进展合并归类的遥感数字图像处理方法非监视分类中常见的方法：分级集群法、动态聚类法6.8分类后处理与分类精度评价无论是监视分类还是非监视分类，其结果都会产生一些面积很小的图斑。无论从专题制图的角度还是实际应用的角度，都有必要对这些小图斑进展剔除。处理方法：-.word.zl-\n..-step1：聚类统计(Clump)step2：过滤分析(Sieve)step3：去除分析(Eliminate)分类精度评价：误差矩阵法〔分类总精度、Kappa系数〕6.9遥感数字图像分类中存在的问题未充分利用遥感图像提供的多种信息〔特征〕提高遥感数字图像分类精度受到限制〔不确定性〕〔1〕大气状况的影响〔辐射值的真实性〕〔2〕下垫面的影响〔混合像元、地形〕〔3〕其他因素的影响〔云、光照条件、边界〕6.10遥感图像解译专家系统含义：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历和方法，模拟遥感图像目视解译的具体思维过程，进展遥感图像解译。利用遥感图像专家系统，可以实现遥感图像的智能化解译和信息获取，逐步实现遥感图像的理解。系统的组成〔1〕图像处理与特征提取子系统〔2〕遥感解译和特征获取子系统-.word.zl-\n..-〔3〕狭义的遥感图像解译专家系统遥感图像解译专家系统既需要对遥感图像进展处理、分类和特征提取，又需要从遥感图像解译专家那里获取解译知识，构成图像解译知识库，在基于知识的指导下，由计算机完成遥感图像解译。第二章定量遥感根底7.1定量遥感的含义•遥感信息定量化•利用遥感器获取地表地物的电磁波信息，在计算机系统的支持下，通过数学的或物理的模型将遥感信息与观测地表目标参量联系起来，定量的反演或推算出某些地学、生物学及大气等目标参量。•两层含义：位置&信息7.2定量遥感的分类可见光定量遥感〔反射〕热红外定量遥感〔发射/比辐射〕微波定量遥感〔后向散射〕大气定量遥感、植被定量遥感、水体定量遥感、土壤定量遥感针对不同类型的遥感，定量研究首先应熟知其信息传输的过程。7.3定量遥感主要的研究内容-.word.zl-\n..-遥感器定标、辐射校正、建模反演7.4定量遥感模型的应用定量遥感模型反照率、农田蒸散、地表温度、叶绿素含量、叶面积指数、土壤、植被C/N含量等。第二章遥感应用8.1地质遥感地质遥感的任务：通过遥感影像的解译确定一个地区的岩石性质和地质构造，分析构造运动状况，为地质制图、矿产资源的探索、工程地质和水文地质调查等效劳。岩石的反射光谱特征：矿物成分、颜色、颗粒大小、粗糙程度、湿度、风化程度等。岩性的识别：沉积岩、岩浆岩、变质岩地质构造的识别：①水平构造②倾斜构造③褶皱④断层构造运动的分析：①上升运动②下降运动8.2水体遥感水体遥感的任务：通过对遥感影像的分析，获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而为一个地区的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策效劳。水体的光谱特征：水面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深水底的性质n水体界限确实定〔水体的分布〕n水体悬浮物质确实定：泥沙、叶绿素含量-.word.zl-\n..-n水温的探测：解译与反演n水体污染的探测：水色与水温的差异n水深的探测：灰度—水深关系模型8.3植被遥感植被遥感的任务：通过对遥感影像的分析，确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被生物量作出估算，为环境监测、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息效劳。植被的光谱特征：三段0.45μm,0.55μm,0.65μm,1.1μm,1.45μm,1.65μm,1.95μm,2.2μm,2.55μm植被类型的区分：光谱、物候期、生态条件、其他植被生长状况的解译：病虫害、缺水等大面积农作物估产：解译、监测、估算遥感植被解译的应用：①植被制图②城市绿化调查与生态环境评价③草场资源调查④林业资源调查8.4土壤遥感土壤遥感的任务：通过遥感影像的解译，识别和划分出土壤类型，制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改进土壤、合理利用土壤效劳。土壤的光谱特征：颜色、颗粒、有机质含量、土壤水含量等-.word.zl-\n..-土壤类型确实定：①土类②亚类③土属④土种8.5应用案例国土资源遥感水文遥感农业遥感灾害遥感-.word.zl-