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- 2022-07-30 发布
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遥感期末复习资料遥感考试题型:1、选择题2、名词解释3、简答题4、计算题10分5、综合体20分(计算机(植被等)遥感制图的内容,儿何校正,影像融合,非监督分类,监督分类,专题图制作等。)遥感考点:1.计算机辅助遥感制图、步骤(P17&20分)2.卷积计算、平滑(P116.10分)>遥感定义(P1)广义遥感:泛指一切无接触的遥远距离探测、包括电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测狭义遥感:应用探测仪器,不与探测物体接触,从远处把目标的电磁波特性记录下來,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的增和行探测技术。它不同于遥测和遥控。>遥感系统(P3)1、被目标地物的电磁波特性信息源:任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质。2、信息的获取:传感器,遥感平台3、信息的接收:数字磁介质或者胶片4、信息的处理:辐射校正、投影变换5、信息的应用>遥感数据的类型(P4.5~8分)1.、按平台分:地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感。2.、按电磁波段分:紫外遥感(0・05~0.38mm)、可见光遥感(0.38~0.76mm)、红外遥感(0.76~1000mm)、微波遥感(lmnTlm)、多波段数据等。紫外遥感、可见光遥感、红外遥感属于光学遥感。3.按传感器的工作方式分:主动遥感、被动遥感数据。成像遥感和非成像遥感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>遥感的特点((P5.5~8分)优点:大面积同步观测(宏观观测)、时效性、数据中综合性和可比性、经济性(成本低)名称波长范團Y肘线小于10*?pmX射线10ypjn~10Tpm紫外钱10'3-0.3Spm可见光03S-0.76nm•红外线0.76pm~1mm\n微波1mm~lm无线电波>lm缺点:分辨率受限制、易受目标物影像、受天气等观测天气影响>电磁波谱:(重点P15)>近红外(NIR):0.76〜>中波红外(MWIR):3〜6pm>远红外(LWTR):6~15//m>红外(FIR):15nm〜1000“m熟记本表概念:按电磁波在真空中传播的波长或频率,递增或递减排列,则构成了电磁波波谱。辐射测量中的概念(P18)辐射能量(W):电磁辐射的能量(单位:J)辐射通量(①):单位时间内通过的某一面积的辐射能量,①二dW/dt(单位:W)辐射通量密度(E):单位时间内通过单位面积的辐射能量,E=d0/dS(单位:W7nT2)辐照度又称辐射强度(I):被辐射的物体表面单位面积上的辐射通暈,I=dG/dS(单位:W/nf2)辐射出射度(\D:辐射源物体表面的单位血积上的辐射通量d*/dS(单位:W/nT2)辐射亮度(D:辐射源在某一方向,单位投影表面,单位立体角内的辐射量(单位:W/sr*nf2)公式:L=O/(Q(Acosa))注:st为球面度黑体辐射规律(了解P19)黑体:能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射,折射和透射的物体称为绝对黑体,简称黑体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。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。(斯忒藩一玻尔兹曼定律)3、黑体辐射光谱小最强辐射的波反与黑体绝对温度成反比。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)普朗克公式描述黑体辐射通量密度与温度、波长分布的关系。h:普朗克常数,6.6260755X10-34W・s2k:玻尔兹曼常数,k=l.380658*10-23W・s・K-lc:光速;入:波长(um);T:绝对温度(K)M:为辐射出射度变化特点:(1)辐射通量密度随波长连续变化,只有一个最大值;(2)温度越高,辐射通量密度越大,不同温度的曲线不相交;(3)随温度升髙,辐射最大值向短波方向移动。斯蒂芬一玻尔兹曼定律辐射通量密度随温度增加而迅速增加,与温度的4次方成正比。温度越高,幅射能力就越强。。:斯蒂芬一玻尔兹曼常数,5.6697+(-0.00297)X10-12Wcm-2K-4\n维恩位移定律黑体辐射光谱屮最强辐射的波反与黑体绝对温度T成反比。兄喰'T=b高温物体发射较短的电磁波,低温物体发射较长的电磁波。常温(如人体300K左右,发射电磁波的峰值波长9.66um)变换特点:(1)黑体温度越高,其曲线的峰顶越往左移,即往波长短的方向移动,就是位移。(2)如果辐射最大值落在可见光波段,物体的颜色会随着温度升高而变化,波长主键变短,颜色由红外红色蓝色紫色(P21表2.2)\n(3)太阳的Xmax=O.47Pm,T=6150K地球Xmax=9.66刚,T=300K大气散射类型以及特点(P29)散射现象:辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变,并向各方向散开,称散射。本质电磁波在传输屮遇到大气微粒而产生的一种衍射现象.1、瑞利(Rayleigh)散射:特点:散射强度与波长的四次方成反比:,即波长越长,散射越弱。了解:(1)由大气中的原子和分子引起,如N2、C02、03、02等(2)瑞利散射对可见光的影响较大晴朗的蓝天、朝霞和夕阳呈偏橙黄色(3)维恩定律是揭示黑体辐射谱屮最强的单色成分与温度之间的对应关系,而不是说多色光引起的色觉由最强的单色成分决定。(4)瑞利散射是造成遥感图像辐射畸变、图像模糊的主要原因。它降低了图像的“清晰度”或“对比度”。对于彩色图像则使其带蓝灰色。摄像机等遥感仪器多利用特制滤光片,阻止蓝紫光透过。2、米氏散射:特点:质点直径和电磁波波长差不多时了解:(1)大气中的微粒引起,如烟、灰尘、小水珠、气溶胶、云、雾、花粉、微生物、海上盐粒、火山灰等。粒子會均勻的散射各種光譜,而造成白色。烟、云、雾等的悬浮粒子的直径和0.76-15U1H之间的红外线波长差不多,需要注意,云雾天气对红外遥感的影响比较大,产生的红外像片的效果也就很差。(2)米氏散射比瑞利散射影响的波长更长,可见光及以外的广大范围(3)散射在光线向前方向比向后方向更强,方向性比较明显3、无选择性散射:特点:散射强度与波长无关。了解:(1)大气中的云、雾、水滴、尘埃的散射属于此类(2)对可见光中各个波长的光散射强度相同。(3)人看到的云和雾是白色的,就是非选择性散射的结果?为什么?(4)有时为了区别有选择性的散射和没有选择性的散射,将前者称为散射,后者称为漫射。大气窗口(P31)(考试重点)概念:电磁波在大气中传输过程中吸收和散射很小,透射率很高的波段。大气窗口的光谱段:1)0.3-1.3//m:包括可见光、紫外光、近红外光。是航空摄影成像和卫星传感\n器打描成像方式在白天感测和记录目标电磁波辐射信息的最佳波段,如Landsat的TMBandl〜4。2)1.5—1.8Bm和2.0—3・5〃m:近、中红外波段。是白天日照条件好吋扫描成像的常用波段,如TMBand5,7,用以探测植物含水量以及云、雪,或地质制图等。3)3.5-5.5中红外波段,该波段除了地面发射外,地面物体本身也可以发射该波段的热辐射能量。如N0AA卫星的AVHRR传感器用3.55〜3.93探测海面温度,获得昼夜云图。4)8-14远红外波段,主要来自地物热辐射的能量,适于夜间成像。5)0.8-2.5cm:微波波段,由于微波穿云透雾能力强,这一区间可以全天候观测,而且是主动遥感方式,如侧视雷达。地球辐射的分段特性(P35表2.5)波段名称可见光与近红外中红外远红外波长0.3〜2.52.5〜6un\>6辐射特性地表反射太阳辐射为主地表反射太阳辐射和自身热辐射地表物体自身热辐射为主地物反射率(P37)物体反射的辐射能量占入射总能量的百分比,计算公式为0=4x100%P。反射类型:根据物体表面的粗糙程度,反射分为:1)镜面反射a2)漫反射(朗伯反射)b3)有向反射c4)混合反射d反射波谱曲线(P37)对见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。\n・・・・・"iMik水41*——植被波谱曲线(P38)\n00^0000087^54321%/<3?迟0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6渡长可见光波段:在0.45到0.76微米区间,在0.55微米附近(绿色波段)有一个反射峰,在0.67微米附近区间(红色波段)有一个吸收谷;近红外波段:(0.76-0.8Um),从0.76Pm处反射率迅速增大,形成一个爬升的“陡坡”,至1.1附近有一峰值,反射率最大可达50%,形成植被的独有特征;中红外波段:(1.3-25um),1.5〜1.9〃m光谱区反射率增大,在1.45"m,1.95〃m和2.7/vm为中心的附近区间受到绿色植物含水量的影响,是水的吸收带,反射率下降形成低谷。植被(p240)、水体(P236)、土壤光谱特征(P249)>遥感平台(P46)搭载传感器的工具分类:地面、航空及航天遥感>举例说明卫星系统(卫星所属国家、年份、高度、轨道类型、重返时间、运行时间、卫星数据、传感器类型、扫描的左右宽度、空间分辨率、光谱分辨率、波段)并叙述其特点(重点,参考ppt遥感影像与应用基础3)1、Lansat是美国陆地探测卫星系统,轨道为太阳同步的近似极地圆形轨道。从1972年开始发射第一颗卫星LANDSAT-1,到目前最新的LANDSAT-7oTM是LANDSAT卫星上安装的成像设备,也就是用LANDSAT±的TM可以对地球表面来成像,其产品称为TH影像,TM影像有7个波段,光谱信息丰富,特别是5和7波段,Lansat上携带的传感器所具有的空I'可分辨率在不断提高。2、美国的70AA卫星N0M极轨卫星始于1970年,N0AA-8卫星于1983年发射,太阳同步轨道,轨道倾角98.9o,高度约833km,重返周期16天,轨道周期约102min,平时有两颗运行卫星,全球大部分地区每天观测两次。3、SPOT卫星:法国制造,最大特点是空间分辨率高,全色波段可达10米。第一颗发射于1986年,轨道倾角98.7o,高度830km,重返周期26天,SPOT卫星搭载HRVTR等传感器。>像点位移(P61)在中心投影的像片上,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上的位置移动,这种现象称为像点位移。\nsh-rhHRhH-hs(1)位移量与地形高差成正比,即高差越大引起的像点位移量也越人。当高差为正时,像点位移为正,是背离像主点方移动;高差为负吋,像点位移为负,是朝向像主点方向移动。(2)位移量与像点距离像主点的距离成正比,即距像主点越远的像点位移量越大,像片屮心部分位移暈较小。像主点无位移。(3)位移量与摄影高度(航高)成反比。即摄影高度越人,因地表起伏的位移量越小。>扫描仪主要类型(P67)光学机械扫描、固体自扫描、高光谱成像光谱扫描>瞬时视场角(P68)扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态,此时,接受到的目标物的电磁波辐射,限制在一个很小的角度之内,这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率。>总视场角(P68)扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角,叫总视场角。>遥感图像的特征(P81)1、遥感图像的空间分辨率2、图象的光谱分辨率3、辐射分辨率4、图彖的时间分辨率>颜色的性质(P85)1、明度:是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。物体反射率越高明度就越高2、色调:是色彩彼此相互区分的特性。不同波长的可见光对人眼的刺激。3、饱和度:是色彩纯洁的程度,即光谱中波长段是否窄,频率是否单一的表示。>影响辐射畸变的因素(P98)一是传感器本身的影响:导致图像不均匀,产生条纹和噪音;二是大气对辐射的影响。>遥感影像变形的原因(P103)1、遥感平台位置和运动状态变化的影响:航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。2、地形起伏的影响:产生像点位移。3、地球表面曲率的影响:一是像点位置的移动;二是像元对应于地面宽度不等,距星下点愈远畸变愈大,对应地面长度越氏。4、大气折射的影响:产生像点位移。地球自转的影响:产生影像偏离。>重采样方法(P109)最近邻法、双线性内插法、三次卷积内插法\n>几何校正的步骤(重点参考实验)>直方图(P113图4.31)线性变换(图4.32、图4.33)>控制点的选取原则(P111)1、控制点选择要以配准对象为依据:表征空间位置的可靠性,道路交叉点,标志物,水域的边界,山顶,小岛中心,机场等。2、同名控制点要在图像上均匀分布;特征变化大的地区应多选些;清楚辨认;3、数目确定:数量应当超过多项式系数的个数((n+l)*(n+2)/2)。当控制点的个数超过多项式的系数个数时,采用最小2乘法进行系数的确定,使得到的系数最佳。>空间滤波(计算题)(P116):图像卷积运算:平滑:均值平滑(滤波):每个像元在以其为中心的邻域内取平均值来代替该像元值。均值平滑模板:_1711111t{m.n)-77711171t(m9n)=81811880181188锐化:为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分,可采用锐化方法。锐化后的图像不再具有原图像的特征,成为边缘图像。>多色彩色彩变换(了解)概念:利用计算机将同一地区不同波段的图像存放在不同通道的存储器中,并依照彩色合成原理,分别对各通道的图像进行单基色变换,在彩色屏幕上进行叠置,从而构成彩色合成图像。合成方案:彩色合成图像分为真彩色图像和假彩色图像。>区分彩色常用三种基本特性量(了解)也即彩色的三要素:亮度(I,intensity),色调(H,hue)>饱和度(S,saturation)。HIS模型有两个基本特点:(1)I分量与图像的彩色信息无关;(2)H分量和S分量与人感受彩色的方式是紧密相连的。>植被指数及其原理公式(P123,P246)>影像融合的原理及步骤(参考实验内容)>目标地物的特征(P135)色,包括色调、颜色和阴影;形,包括形状、纹理、大小、图形等;位,包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。\n计算机遥感制图的过程(P180)度量特征空间中的距离经常采用以下几种算法(P194记住公式)N,波段数;%第个i像兀与第j个像兀在N维空间中的距肉;乂仅为第个总皮段I••第i个像兀的灰度值;马氏距离(Mahalanobis):[x厂3严绝对距离:Ndii=Slx«k-xjklk=l监督分类和非监督分类的概念:监督分类法:首先需要从研究区域选取代表各类别的已知样本作为训练场地(训练区)。根据已知训练区提供的样本,在样本上选择提取特征参数(如像素亮度均值、方差等),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。非监督分类(unsupervisedclassification):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,主要根据像元间相似度的大小进行归类合并(将相似度大的像元归为一类)的方法。监督分类过程(综合题)(P196)(选择题,了解)电离层:距地面85km直到几百千米的范围均为热电离层,热电离层的温度范围为500K到2000Ko在电离层中,由于太阳紫外辐射和高能宇宙射线的轰击而使空气电离成离子,因而在热电离层中空气以稀薄的等离子体的形式存在。平流层:在平流层最下面直到20km的高度之内,温度儿乎为常数,在其之上直到大约50km高度的范围之内,温度随高度的增加而增加。臭氧主要存在于平流层之中。对流层:厚约为10km,其特点为温度随高度的增加而降低,1000m-6.5°C。所有天气活动均发生在对流层层中。在大气层接近地球表面大约2km的厚度,存在着一层气溶胶粒子,气溶胶的浓度随高度的增加呈指数衰减。地球同步卫星:又称对地静止卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星,星距离地球的高度约为36000km,卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等太阳同步卫星:太阳同步卫星就是在太阳同步轨道上运行的卫星。运行轨道为太阳同步轨道的人造地球卫星。这类卫星每天在相同的地方时经过世界各地,每天以大致相同的太阳对地光照条件下观测地面。