遥感导论复习资料 18页

第一章绪论1•遥感的概念：在一定的距离的空间，不与目标物接触，通过信息系统去获取有关目标物的信息，经过对信息的分析研究，确定FI标物的属性及FI标物Z间的相互关系。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、信息的处理和信息的应用。3•遥感的分类：1)按遥感平台分：航宇遥感，航天遥感，航空遥感，地面遥感2)按传感器的探测波段分：紫外遥感(0.05—0.38urn),可见光遥感(0.38—0.76um),红外遥感(0.76—lOOOum),微波遥感(1mm—10m),多波段遥感——指探测波段在可见光和红外波段范围内，再分成若干个窄波段来探测目标3)按工作方式分：主动遥感和被动遥感，成像遥感与非成像遥感主动遥感和被动遥感的区别：主要区别在于传感器是否发射电磁波。被动遥感是被动地接受地物反射的电磁波，受天气影响变化大。主动遥感多为微波波段，受天气与云层影响变化小。4)按遥感的应用领域分：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、城市遥感、工程遥感、灾害遥感、军事遥感等。3•遥感的特点：大面积的同步观测，数据的综合性和口J比，经济性，时效性,\n局限性。第二章电磁辐射与地物光谱特征1.电磁波（定义）：由振源发出的电磁振荡在空间的传播电磁波2.电磁辐射:电磁波能量的传播过程.3.电磁辐射的特性:电磁辐射的波动性,电磁辐射的粒了性.4.电磁波性质：1）是横波2）在真空中以光速传播3）具有波粒二象性。5.电磁波谱：（1）宇宙射线（2）Y射线（3）X射线（4）紫外线：0.01—0.38u波长<0.28口的紫外线在通过人气层吋，被臭氧层吸收。0.28—0.38u的紫外线，部分能穿过大气层，但散射严重，只有部分到达地面，可作为遥感的辐射源，称为摄影紫外。（5）可见光：0.38-0.76u,是人视觉能见到的电磁波，可以用棱镜分为红、橙、橙、黄、绿、青、蓝紫7种色光。可用于摄影、扫描等各种方式成像，是遥感最常用的波段。（6）红外线：0.76—1000uo其中可细分为:近红外0.76-3U,是地球表层反射太阳的红外辐射故称为反射红外。可用于摄影。中红外3-6□是地球表层反射太阳的红外辐射和地球表层自身辐射的混合辐射红外，可用于摄影和扫描。热红外（远红外）6-15□是地球自身发射的红外线，故称为热红外。热红外只能用于扫描方式，经过光电信号的转换才能成像。超远红外，15—1000卩，绝大部分要被大气层吸收所以不作遥感辐射源。（7）微波0.1-100cm,它实际上是无线电波的一部分其中可分为毫米波、厘米波和分米波。微波能穿透人气层，可用于主动遥感和被动遥感。（8）无线电波:这个波区不能用于遥感。因为它不能通过大气层。无线电波屮的短波可被大气层中的电离层吸收严重。因此，无线电波只能用于远距离通讯或无线电广播。6.辐射能量（W）：电磁辐射的能量。7.辐射通量（4））：单位时间内通过某一面积的辐射能量。\n1.辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，4>=dW/dto单位：W/m2,S为面积9•辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量,l=d（l）/ds。单位:W/m2,S为面积。10•辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=d4）/dso单位：W/m2,S为面积。11•辐射亮度（L）：单位立体角、单位吋间内，从外表面的单位面积上辐射出的辐射能量，L=e/Q（Acos0）12.朗伯源：辐射亮度L与观察角0无关的辐射源。13.绝对黑体的定义：在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收系数（率）□=（入，T）恒等于1,即a二（入，T）=1的物体称为绝对黑体14.黑体辐射规律：1）绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比2）黑体温度越高，其曲线的峰顶就往左移，即往波长短的方向移。15.发射率：是实际物体辐射出射度与同温度下黑体辐射出射度Z比。16.太阳辐射规律：太阳辐射的光谱是一条连续的光谱曲线，短波方向的截止波长为0.3U（0.01u,0.2U）,长波方向的截止波长为6.0u,峰值波在0.47u附近。因此，太阳辐射的光谱是以口J见光为主，占总辐射通量密度的85%以上。17•地球辐射规律：地球辐射的能量主要來源于太阳的短波辐射和地球内部的热能。地球辐射的波谱可分为三个部分：3—6u:为反射太阳光和地球自身辐射，属混合辐射。8-14u:为地球表面物体口身的热辐射，其峰值波段在9—10卩处，屈远红外或称热红外。15—30u:屈超远红外（近年来正在加紧研\n究用于遥感的可能性）。18•瑞利散射：是指比波长小得多的大气分了引起的散射，其散射强度与波长的四次方（入4）成反比，即波长越长，散射强度越弱，波长越短，散射强度越强。19•米氏散射：当大气屮粒子的直径与辐射波长相当吋发生的散射。如烟、尘埃、小水滴、气溶胶等引起的散射。20.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。散射强度与波长无关。21.大气对电磁波的作用（彩响）主要表现为反射，吸收，散射。22.大气窗口：由于大气对电磁波的散射、吸收和反射作用，使得能够穿透地球大气的辐射局限于某些波段范围内，通常将这些透过率较高的电磁辐射波段称为大气窗口遥感器使用的波段范围都在大气窗口范围内。遥感常用的大气窗口有以下五个：•可摄影窗口（0.3J.3U）：属地物反射紫外、可见光和近红外,透过率达90%,可用于摄影和扫描成像，但只能在强光照（口天）条件下作业。•近红外窗口（1.5-2.5u）：屈地物反射红外，透过率约80%,可用于摄影和扫描成像，但只能在强光照（口天）条件卜'作业。•中红外窗口（3.5・4.0u；4.5-5.5U）：属地物反射和地物自身发射的混合辐射，透过率为50-90%,仅用于扫描成像但可全天候作业。•远（热）红外窗口（8-14M）:属地物自身热辐射，透过率为70-80%,仅用于扫描成像，但可全天候作业。•微波窗口（8mm-lm）：属人工辐射源，透过率100%,仅用丁•主动遥感方式，但可全天候作业。23.热辐射强度（TB）在远（热）红外（8■⑷遥感屮常用热辐射强度的概念來表示地物发射波谱特征。热辐射强度是指物体的发射率与其实际温度的乘积，W：TB=eT4\n24•热惯量：热惯量（P）是物体对环境温度变化的热反应灵敏性的一种度量;物体温度变化的幅度与热惯量的大小成反比。热惯量大的物体温度变化的幅度小，热惯量小的物体温度变化的幅度则大。热红外遥感所获得的FI标热辐射强度信息，在黎明前后和午后的图像上，其色调特征正好相反。25•地物发射波谱特征：•物体的发射率或热辐射强度与其表面的粗造度和颜色有关。粗造的表面有较强的发射率，光滑表面发射率较低；暗色物体发射率较大，浅色物体发射率较低。•物体的发射率和它的温度有密切关系。一般温度越高，发射率越大，温度越低，发射率越小。只要温度冇较小的差别，热辐射强度就有较大的茅异。•不同性质的物体有不同的发射波谱曲线形态，所以可以根据其波谱形态特征來区分不同的地物。26•地物反射或发射波谱特性是指地物反射率或发射率随波长变化的规律。27仮射率（P）：地物反射的辐射能量（PP）占总入射能量（P0）的百分比。28•反射波谱：指地物反射率随波长变化的规律。29•植被的反射波谱特征：基木特征：1）在0.55u附近有一个10-20%的反射峰，2）0.74-1.3P间有一个50-60%的强反射峰；3）至3.0卩以上部分呈衰减曲线。4）在0.45u、0.67u>1.5u、1.9U处有三个强烈的吸收谷。30.水体的反射波谱曲线特征:水体的反射率在各波段内都较低（镜而反射除外）一般都在30%以下，在近红外更低。不同朵质或成分的水，其反射波谱有一定差异。•清水随波长的增加反射率逐渐降低，至近红外区，接近全部吸收；•浑水和浊水的波谱形态相近，但反射峰的高度和吸收谷的深度与对应的波长位置不同。31.土壤的反射波谱特征：口然状态下，土壤表面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，冇机质和含水量越高反射率越低。另外土壤类型和土壤肥力也会对反射率产生影响。在不同光谱段的遥感影象上，土壤的\n亮度区别不明显。32•岩石的反射波谱特征:•矿物呈有规律变化的岩石（岩浆岩），其反射波谱也呈冇规律变化，即反射率随sio2含量的降低而降低。•矿物成分复杂，无规律变化的岩石，如沉积岩和变质岩，其反射波谱随机性很大。•具有区分岩石意义的反射波谱，往往出现在近红外波段范围内。为了提高遥感对岩石的辨别能力,在陆地卫星TM遥感器上增设了1.55-1.75U,2.08-2.35U两个岩石探测波段。•影响岩石反射率变化的主耍因素除物质成分外，还与岩石结构构造产出部位的自然环境、风化程度、含水状况、颜色、表面光滑程度等因索有关。第三章遥感成像原理与遥感图像特性1•传感器：远距离感测地物环境发射辐射或反射辐射电磁波的仪器2•传感器按所探测的波谱段分为：可见光、红外和微波传感器；按信息记录形式分为：成像和非成像传感器；按成像方式分为：摄影方式、扫描方式（单波段、多波段、高光谱）和雷达方式；按探测的辐射源分为：主动式（有源）、被动式（无源）。常见传感器：分幅摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机、数码摄像机多光谱扫描仪（MultiSpectralScanner,MSS）专题制图仪（ThematicMapper,TM）反束光导摄像管扫描仪（RBV）、HRV（HighResolutionVisiblerangeinstruments）合成孔径侧视雷达（Side・LookingAirborneRadar,SLAR）。3•图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬吋视场，或地面物体能分辨的最小单元。4.波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越咼。5.遥感图像的辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度羌。\n4.遥感图像的时间分辨率：指同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访时间7•航空摄影的分类：1）垂直航空摄影：按照航摄倾角分类（…）倾斜航空摄影,单片摄影；按摄影实施方式分类（…）单航线摄影，普通黑白摄影；按感光片和所用波段分类（…）面积摄影多航线摄影）（（・・・）大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大于黑口红外摄影；按比例尺分类1/10000中比例尺航空摄影：像片比例尺为1/10000-1/30000天然彩色摄影；小比例尺航空摄影：像片比例尺为1/30000〜1/100000彩色红外摄影；超小比例尺航空摄影：比例尺为1/100000〜1/250000o8•航向重叠：9•旁向重叠：10•像片的投影方式：中心投影，垂直投影11•像点位移：地物像点的成像位置（相对于某基准面），在像平面上发生的偏离现象；引起这种位移的原因主要是地形起伏12.彩色红外像片特征：1）植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色因为近红外段的光谱反射率远远高于它在可由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外见光波段的光谱反射率。感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片2）水在彩红外像片上表现为蓝到青色（清水呈蓝色，浊水呈青色）。3）城市呈现内部冇纵横纹理的青色。彩色红外感光片没冇感蓝层和黄滤色层，冇感绿、4）公园、绿化带呈品红到红色。感红和感红外层。因此不受大气散射蓝光的影响，5）湿地呈青色。像片清晰度很高，适合城市航空摄影。6）干旱裸地和沙漠都呈黄色。7）在彩红外航片上（-）：雪和云都呈白色。\n12.雷达（Radar）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围,少数也利用其他波段。按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又口J分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。雷达是由发射机通过天线在很短的吋间内，向口标地物发射一朿很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一•天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。13.侧视雷达：侧视雷达的犬线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）15•侧视雷达的分辨率口J分为：距离分辨率（垂直于飞行的方向）和方位分辨率（平行于飞行的方向）16•合成孔径侧视雷达：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。17.微波遥感图像特性：1、能全天候、全天时工作2、对某些地物具冇特殊的波谱特征3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力4、对海洋遥感具冇特殊意义5、分辨率较低，但特性明显18•主动微波遥感1）、雷达：按照雷达的工作方式町分为：（1）成像雷达：全景雷达和侧视雷达，真实孔径侧视雷达，合成孔径侧视雷达（2）非成像雷达；2）、侧视雷达19•被动微波遥感成像雷达是工作在微波波段的一种特殊的扫描仪。其特殊性在于它是以主动遥感方式成像。成像雷达目前主要有两种，一种是全景雷达一主要用于气彖观测和军事侦察；二是侧视雷达一主要用于地质调查和地球资源勘查。侧视雷达是将天线安装在飞行器的下而向航行一侧或两侧发射能量约30kw的微波脉冲，微波遇目标后，发生反射和散射，其中一部分能量沿发射方向返回，称为后向散射。雷达就是通过天线接收耳标的后向散射回波信号來探\n测口标的。20.雷达图像的空间特性1）地面分辨率：雷达图像的地面分辨率主要取决于雷达遥感器本身的地面分辨率，侧视雷达图像的地面分辨率有距离分辨率和方位分辨率。（1）距离分辨率：是指垂直于航线方向的分辨率。距离分辨率由雷达波束脉冲宽度（T）和雷达波束俯角（B）决定（2）方位分辨率：方位分辨率是指航线方向的分辨率。21•侧视雷达图像的投影性质为“旋转斜距投影”。旋转投影的图像有两种显示方式，一种是斜距显示，另一种是地距显示。22.近距离压缩：在斜距显示的图像上，原来等氏的地物近射程处将被压缩得更多，远射程处压缩得少，从而造成距离向的几何失真23.透视收缩：雷达波束照射到地而斜坡时间的长短，决定了斜坡在雷达图像上的长短。所有面对雷达的斜坡，在图像上的长度都比实际长度短的现象24•雷达的迭掩：一些坡度很大的冃标，如陡酩的山峰等在大俯角情况下，顶部先于底部成像，会产生顶底倒置的现象25.雷达的阴影：是出于一些高大的地物挡住了斜射的雷达波，在它的后面造成雷达波照射不到的“盲区”这个盲区就是雷达的阴影26•雷达图像的色调特征：雷达图像的色调深浅反映了地物后向散射冋波的强弱。冋波越强，色调就越浅；冋波越弱，色调越深。地物散射冋波的强弱与许多因素冇关：1）地物表而的粗造度（1）光滑表而：对微波产生镜而反射，几乎所有的能量背离天线方向反射而无回波信号回到天线，故光滑表面在图像上呈黑色调。（2）粗造表面：对微波产生漫反射，冇一大部分能量回到天线，构成较强的回波信号，故表面粗造的地物在图像上呈浅色调。（3）屮等粗造度表面：对微波产生混合反射，也有一部分能量返冋天线，构成中等强度的冋波信号，故中等粗造表而的地物呈屮等灰色调。地物表而的粗造度与微波波长冇关。对同一地\n物，使用不同的波长时，粗造表现的粗造程度是不同的。于是美国的皮克（Peake）和奥立佛（Oliver）提出了粗造度判别准则：•光滑表面:hX/4.4sina；•中等粗造表面：入/25sina