遥感复习资料2 8页

第一章遥感的概念：广义的遥感：遥感即遥远的感知，广义的理解，泛指一切无接触的远距离探测包括电磁场、力场、机械波等的探测。狭义的遥感：遥感是应用探测仪器，不与探测目标接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出事物的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥测：是指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术，分接触测量和非接触测量。遥控：是指远距离控制目标物运动状态和过程的技术。遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输和记录、信息的处理和信息的应用五大部分。目标物的电磁波特性：任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。遥感过程：是指遥感信息的获取、传输、处理及其判断分析和应用的全过程。传感器：接受、记录目标物电磁波特性的仪器，称为传感器或遥感器（如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等）。按是否有人工辐射源来分分为：主动传感器、被动传感器。遥感平台：装载传感器的平台，主要有地面平台（如遥感车、手提平台、地面观测台等）、空中平台（如飞机、气球、其他航空器等）、空间平台（如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等）。遥感的分类：按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感。按传感器的探测波段分：紫外线遥感、可见光遥感、红外线遥感、微波遥感、多波段遥感。按工作方式分：主动遥感和被动遥感、成像遥感和非成像遥感。主动遥感和被动遥感：主动遥感是探测器主动发射一定的电磁波能量并接受目标的后向散射信号；被动遥感不向目标发射电磁波，仅被动接受目标物的自身反射和对自然辐射源的反射能量。遥感的特点：大面积的同步观测：遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围就越广。时效性：获得资料的速度快，周期短，时效性强。数据的综合性和可比性：获取的数据综合反映了地球上许多自然、人文信息，且数据来源连续，具有可比性。经济性：与传统方法相比具有更高的经济效益和社会效益。局限性：许多电磁波有待开发，还需发展高光谱遥感以及与其他手段相配合。遥感的特性：空间特性：视野范围大，具有宏观特性。光谱特性：信息量丰富，波段延长对地球观测走向全天候。时效特性：瞬间成像，真实客观，资料更新周期短，利于进行动态监测和研究。遥感的发展简史：无记录的地面遥感阶段（1608-1838年）、有记录的地面遥感（1839-1857年）、空中摄影遥感阶段（1858-1956年）、航宇遥感阶段。第二章电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或是频率，递增或递减排列构成电磁波谱。该波谱以频率从高到低排列，可以划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。绝对黑体：简称黑体，是指在任何温度下，对各种波长的电磁波辐射的吸收系数恒等于1\n（100%）的物体。恒星和太阳的辐射也是被看作是接近黑体辐射的辐射源。瑞利散射：当大气中的微粒直径比波长小得多时发生的散射。波长越长，散射越短。米氏散射：当大气中的粒子直径与辐射的波长相当时发生的散射。无选择性散射：当大气中粒子的直径比辐射波长大得多时发生的散射。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。解释下面的自然现象：无云的晴天天空呈现蓝色：是因为蓝光的波长较短，散射强度较大，因此蓝光向四面八方散射，使得整个天空蔚蓝，使得太阳辐射传播方向的蓝光被大大削弱。朝霞和夕阳都偏橘红色：这种现象是因为在这段时间太阳高度角小，阳光斜射向地面，通过的大气层比阳光直射是要厚得多。在过长的传播中，蓝光波长较短，几乎被散射殆尽，波长次短的绿光散射程度也居其次，大部分被散射掉了。只剩下波长较长的红光，散射强度最弱，因此透过大气最多。加上剩余的及少量的绿光，最后合成呈现橘红色。云雾呈白色：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要比波长大很多，因而对可见光中各波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈现白色。电磁波谱区间主要分为哪几种波段？其中遥感探测利用较多的波段是什么波段？仔细分析其原因。答：电磁波谱以频率从高到低排列，可以划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。在遥感探测中主要用到的是：可见光：可见光可用于鉴别物质特征的主要波段，以光学摄影方式和扫描摄影方式接收和记录地物对可见光的反射特征。红外线：通过红外线遥感可以在夜间工作，红外线不易被空中的微粒所散射。微波：能够进行全天时、全天候的遥感探测，可以穿透云雾，不受天气影响，对水体、冰雪、土壤等具有一定穿透能力。已知日地的平均距离为天文单位，1天文单位约等于：1.496X1011，太阳的线半径为6.96X105KM:(1)通过太阳常数I0（为1.360X103），计算太阳的总辐射通量E；(2)由太阳的总辐射量E，计算太阳的辐射出射度M；答：(1)根据题意可得：E=I0x4πR2=1.360X103X4πX(1.496X1011)2=3.823X1036W（2）根据题意可得：M=E4πR2=3.823X10364πX(6.96X105X1000)2=6.284X107W/m2\n第三章遥感平台：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、航空平台和地面平台。航天平台：根据航天平台的服务内容，可以将其分为气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系列。气象卫星特点：（1）轨道有高轨（36000km左右）和低轨（800-1600km）（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、实时性强、成本低气象卫星资料的应用领域：（1）天气分析和气象预报（2）气候研究和气候变迁的研究（3）资源环境其他领域摄影成像：摄影是通过成像设备获取物体影像的技术。是遥感中最早，目前最为成熟的一种成像方式，成像的过程是光学至光化学反应的过程。传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像；数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经光电转换，以数字信号来记录物体的影像。依据探测波长的不同，又可以分为近紫外线摄影、可见光摄影、红外线摄影、多光谱摄影。摄影机：是成像遥感最常用的传感器，可以转载在地面平台。遥感平台以及航天平台上，有分幅式和全景式摄影机之分。中心投影和垂直投影的区别：第一：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。中心投影则是受到投影距离的影响，像片比例尺与平台的高度H和焦距f有关。第二：投影面倾斜的影响：当投影面倾斜，垂直投影的影响仅表现为比例尺的变化。像点的相对位置保持不变，比例有所夸张；在中心投影的像片上比例关系有显著的变化，各点的相对位置和形状不在保持原来的样子。第三：地形起伏的影响:垂直投影时，随地面起伏的变化，投影点之间的距离与地面实际距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像片上的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。像点位移：在中兴投影的像片上，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位置上的移动，这种现象称为像点位移。扫描成像：是依据探测元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。其探测波段可以包括紫外线、红外线、可见光和微波波段。光/机扫描成像：光学/机械扫描成像成像系统，一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，形成对目标地物的逐点逐行扫描。固体自动扫描成像：固体自扫描是用固定的探测原件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。高光谱成像光谱扫描：微波遥感：是指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微波遥感分为有源（主动）和无源（被动）两大类。主动微波遥感：（1）雷达（Radar,RadioDirectionAndRange）：意为无线电测距和定位。（2）侧视雷达（SideLookingRadar）：（3）合成孔径侧视雷达：是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达。\n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）对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿有能力（4）对海洋遥感具有重要的意义，微波对海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况的观测（5）分辨率低，但特性明显。遥感图像的特征：几何特征、物理特征和时间特征。这三方面特征的表现特征参数即为空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。图像的空间分辨率：是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。波普分辨率：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。间隔越小，分辨率愈高。辐射分辨率：是指传感器接受波谱信号时，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：是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。遥感图像变形的原因：遥感平台的位置和运动状态的变化影响、地形起伏的变化、地球曲率的影响、大气折射的影响、地球自转的影响。微波成像、摄影成像和扫描成像有何本质的区别三者成像所利用的电磁波谱段不一样：微波成像利用的是波长为1mm-1m之间的波段范围，微波遥感能克服夜间和云雾的影响，全天候，全天时工作且对冰雪、森林、土壤具有穿透能力；摄影和扫描成像所利用的光谱波段主要是可见光。三者所获取信息的方式不同：摄影和扫描成像时是被动式，他们只能接受地面物体反射的能量；微波成像可以是被动式和主动式，它可以利用传感器发射电磁波然后接收返回的波信号。第四章颜色的性质：是由明度、色调、饱和度来描述的。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性。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。颜色相加原理互补色：两种颜色混合产生白色或灰色。三原色：若三种颜色，其中任何一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，着三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称为三原色。标准假彩色的合成：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、蓝三种颜色（把绿波段赋予蓝色，红波段赋予绿色近红外波段赋予红色）的彩色合成。影像中植被呈现红色的原因：植被在可见光波段（0.38-0.76um）有一个小的反射峰，位置在0.55um（绿处），在近红外波段（0.7-0.8um）有一个反射的“陡坡”。根据标准假彩色合成原理，绿波段被赋予蓝，近红外波段被赋予红，绿色与红色相加为品红，但红多绿少，因此品红偏红，所以植被呈现红色。水库呈蓝偏黑：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别到近红外波段，吸收更强，根据标准假彩色合成原理，绿波段被赋蓝，因此水库呈蓝偏黑。重盐碱地呈现白色：应为重盐碱地对红、绿、蓝及近红外各波段的光均有较高的反射率。根据标准假彩色合成原理，绿波段被赋蓝，\n红波段赋绿，红外波段赋红，红绿蓝三色等比例混合便成白色。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（2）地形起伏的影响（3）地球表面曲率的影响（4）大气折射的影响（5）地球自转的影响控制点选取原则：（1）应选取图像上易分辨且较精细的特征点（2）特征变化大的地区应多选些（3）图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推（4）尽可能满幅均匀选取数字图像：数字图像时指能够被计算机存储、处理和使用的图像。遥感数据的表示既有光学图像也有数字图像。遥感图像处理：利用计算机对遥感图像及资料进行各种处理。遥感图像处理的优点：快捷准确客观的提取遥感信息、适合地理信息系统的发展。空间滤波：图像卷积运算：在空间域上对图像作局部检测的运算，以实现平滑和锐化的目的。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，分为中值滤波和均值平滑。锐化：有时为了突出图像边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分。均值平滑:是将以其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”的平滑图像的目的。中值滤波：是将每个像元在以其为中心的邻内取中间亮度值来代替该像元值，以达到去除尖锐“噪声”和平滑图像的目的。均值滤波和中值滤波：有图为数字图像，亮度普遍在10以下，只有两个像元出现15的高亮度43768215899589131079121511811101413（1）采用模板为191919191919191919的均值平滑，求出新的图像。（2）再采用中值滤波，仍是3X3窗口，求出新的图像。（注意计算前原图像的左右上下各加一行或是一列，亮度与相邻亮度值相同，然后计算）解答：（1）均值滤波：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，以达到去尖锐“噪声”和平滑图像的目的。4437688443768822158999558913101077912151111881110141313881110141313a11=(4+4+3+3+4+4+2+2+15)X(1/9)=5a12=6a13=7a14=8a15=7……可得到新图\n567875799978111111891112129101212134478847899789101089111213810111313（1）中值滤波：是将每个象元在以其为中心的领域内取中间亮度值来代替该像元值，以达到去尖锐“噪声”和平滑图像的目的。采用中值滤波a11=(4，4，3，3，4，4，2，2，15)=4可得到新图第五章目标地物的特征：遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感图像上的典型反映。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：是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：是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：是目标地物在遥感影像上的空间位置，这里包括目标地物分布的空间位置、相关布局。遥感图像目标地物识别的九大特征：色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型、相关布局。色调：全色遥感中从白到黑的密度比较叫色调（也叫灰度）。颜色：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。遥感图像中目标地物的颜色时地物在不同波段中发射或发射电磁波辐射能量差异的综合反映。阴影：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的阴影，根据阴影形状、大小可判读物体的性质或高度。形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。纹理：也叫内部结构，是遥感图像中目标地物内部色调有规律变化造成的影像结构。纹理可以作为区别地物属性的重要依据。大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。位置：是指目标地物分布的地点。位置分为地理位置和相对位置。图型：目标地物有规律的排列形成的图形结构。相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。航空遥感中为什么广泛的采用彩红摄影：由于受到大气散射与吸收的影响，在航空摄影高度相同的条件下，彩色摄影信息损失量远大于彩红外摄影，并且随着航摄高度增加，其损失的信息量也在加大，因此航空遥感中广泛使用彩色红外摄影，彩红外像片可以应用在许多领域。遥感图像为什么需要解释：不是所有的人都能够在遥感图像上看到专业信息、不是所有的信息都是有用的、不是所有的信息都一目了然。第六章至第八章遥感数字图：是以数字形式表示的遥感影像。遥感数字图像最基本的定位是像素。像素是成像过程的采样点，也是计算机图像处理的最小单元。像素具有空间特征和属性特征。\n遥感图像的计算分类方法包括监督分类和非监督分类。监督分类方法：首先需要从研究区域选取有代表向的训练场地作为样本。根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数，建立判别函数，据此对样本像元进行分类，依据样本类别的特征来识别非样本像元的归属类别。监督分类的特点：主要优点：可充分利用分类地区的先验知识，预先确定分类的类别；可控制训练样本的选择，并可通过反复检验训练样本，以提高分类精度（避免分类中的严重错误）；可避免非监督分类中对光谱集群组的重新归类。主要缺点：人为主观因素较强；训练样本的选取和评估需花费较多的人力、时间；只能识别训练样本中所定义的类别，对于因训练者不知或因数量太少未被定义的类别，监督分类不能识别，从而影响分结果（对土地覆盖类型复杂的地区需特别注意）。非监督分类的方法：是在没有先验类别（训练场地），作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元相似度的大小进行归类合并的方法。非监督分类特点：主要优点：无需对分类区域有广泛地了解，仅需一定的知识来解释分类出的集群组；人为误差的机会减少，需输入的初始参数较少（往往仅需给出所要分出的集群数量、计算迭代次数、分类误差的阈值等）；可以形成范围很小但具有独特光谱特征的集群，所分的类别比监督类的类别更均质；独特的、覆盖量小的类别均能够被识别。主要缺点：对其结果需进行大量分析及后处理，才能得到可靠分类结果；分类出的集群与地类间，或对应、或不对应，加上普遍存在的“同物异谱”及“异物同谱”现象，使集群组与类别的匹配难度大；因各类别光谱特征随时间、地形等变化，则不同图像间的光谱集群组无法保持其连续性，难以对比。特征随时间、地形等变化，则不同图像间的光谱集群组无法保持其连续性，难以对比。监督分类和非监督分类的比较： 监督分类和非监督分类的根本区别点在于是否利用训练场来获取先验的类别知识，监督分类根据训练场提供的样本选择特征参数，建立判别函数，对待分点进行分类。因此，训练场地的选择是监督分类的关键。由于训练场的要求有代表性，训练样本的选择要考虑到地物光谱特征，样本数目要求满足分类的要求，有事这些还不易做到，这就是监督分类不足之处。相比之下，非监督分类不需要更多的先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类。因此，非监督分类方法简单，切分类具有一定的精度。严格来说分类效果好坏需要经过实验调查来检验。当光谱特征类能够和唯一的地物类型相对应时，非监督分类可取的较好分类效果。当两个地物类型对应的光谱特征类型差异很小时，非监督分类效果不如监督分类效果好。高光谱遥感：高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称，它是在电磁波的可见光、近红外和热红外波段范围内获取许多非常窄的光谱连续的影像数据技术。高光谱遥感与一般遥感的主要区别在于：高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成几十甚至数百个窄的波段来接受信息；每个波段的宽度仅小于10nm；所有波段的排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线；光谱的覆盖范围从可见光到热红外的全部电磁波辐射波谱范围。而一般的常规遥感不具备这个特点，常规遥感的传感器多数只有几个，十几个波段；每个波段宽度大于100nm；更重要的是这些波段在电磁波谱上不连续。像素交叉是BIP，行交叉是ＢＩＬ，波段交叉叫ＢＳＱ。\n