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1、遥感导论第一章 1.遥感的概念遥感的概念: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,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术 2.遥感系统的基本构成: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 五大部分 3.遥感的特点:1)大面积的同步观测 2)时效性 3)数据的综合性和可比性 4)经济性 5)局限性第二章 1.电磁波电磁波: 当电磁振荡进入空间,变化的磁场激发了涡旋电场,变化的电场又激发了涡旋磁场,使电磁 振荡在空间传播,就是电磁波电磁波谱电磁波谱: 按电磁波在真空中传播的波长或频率,递增
2、或递减排列,则构成了电磁波谱 2.辐射通量辐射通量 : 单位时间内通过某一面积的辐射能量辐射通量密度辐射通量密度 E： 单位时间内通过单位面积的辐射能量辐射度辐射度 I： 被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量辐射出射度辐射出射度 M：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量 3绝对黑体绝对黑体：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黑体辐射规律黑体辐射规律：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）黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比3）黑体温度越高，其曲线的峰顶就越往波长短的方向移动 4太阳常数太阳常数：是指不受大气影响在距太阳一个天文单位内，垂
3、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 5常见的大气散射及其特点，解释蓝天、朝霞、夕阳1瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小的多时发生的散射。特点是散射强度与波长的四次 方成反比，对可见光的影响很大2米氏散射：当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。特点是散射强度与波长的 二次方成反比，散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显，潮湿天气对米氏散射影 响较大3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。特点是散射强度与波长无 关 无云的晴空呈现蓝色，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
4、向的蓝光被大大削弱。在日出和日落时，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次之，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。加上剩下的绿光，最后合成呈现橘红色。 6大气窗口大气窗口：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 7地球辐射的特点波段名称可见光与近红外（微米）中红外远红外波长03052566 辐射特性地表反射太阳辐射为主地表反射太阳辐射地表物体自主热辐射为主和自身的热辐射发射光谱曲线：某种物体的比辐射率（发射率）随波长
5、的变化曲线 第三章 1主要遥感平台有哪些：航天平台、航空平台和地面平台 2简述气象卫星发展阶段、特点及作用发展阶段：120 世纪 60 年代发展了第一代气象卫星 219701977 发展了第二代气象卫星 31978 以后气象卫星进入了第三个发展阶段特点：1轨道（低轨和高轨） 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、成本低应用：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 3简述中心投影的透视规律及像点位移规律透视规律：1地面物体是一个点，在中心投影上仍然是一个点。如果有几个点同在一投影线上， 它的影像便重叠成
6、一个点 2与像面平行的直线，在中心投影上仍然是直线，与地面目标的形状基本一致3平面上的曲线，在中心投影的像片上仍为曲线 4面状物体的中心投影相对于各 种线的投影的组合像点位移规律：1位移量与地形高差成正比 2位移量与像主点的距离成正比 3位移量与摄影高度成反比 4何为扫描成像？简述扫描成像的三种工作方式及其区别扫描成像扫描成像是依靠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。成像方式有三种： 1 光/机扫描成像：光/ 机扫描成像系统，一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械转动装 置使镜头摆动，形成对目标地物的逐点逐行扫
7、描 2 固体自扫描成像：是用固定的探测元件，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 3 高光谱成像光谱扫描：光谱仪成像时多采用扫描式或推帚式，可以收集 20 或 200 以上波段的 数据，使得图像中的每一象元均得到连续的反射率曲线5简述成像光谱及其特点。 成像光谱：是把成像技术和分光谱技术结合起来，在采集地面目标空间特征信息的同时，又 获得每个空间像元几十至几百个波段的连续光谱信息，并经过处理分析直接获得被测目标的 光谱特征，能够在空间维和光谱维上快速区分和识别地面目标的一门技术。 成像光谱特点： 1）. 波段数量多（几十至几百个） 、波段窄、数据量大。 2）. 高的光谱分辨率：
8、可获得可见光、近红外、中红外、热红外波段多而窄的连续的光谱。 波段间隔毫微米（纳米） ，一般 1020 个纳米，个别 2.5 纳米。 3）. 图谱合一：在获得数十、数百个光谱图象的同时，可以显示影像中每个像元的连续光 谱。它所提供的这种每个像元或像元组的连续光谱，可以较客观的反映地物光谱特征以及光 谱特征的微弱变化，进行波谱形态分析，与实验室、野外及光谱数据库进行匹配，从而检测 具有诊断意义的地物光谱特征，至使利用光谱信息直接识别地物。 4）. 高的空间分辨率：一般瞬时视场 IFOV 以 1.03.0mrad，空间分辨率几米到几十米不等。5）. 高的辐射分辨率和信噪比（S/N）：用仪器的噪声等
9、效反射比表示，通常用信噪比 （S/N） 。信噪比的高低直接影响成像光谱图象对地物的识别能力。 6什么是微波遥感？有何特点？微波遥感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。 特点是：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、 土壤等具有一定穿透能力 4对海洋遥感具有特殊意义 5分辨率较低，但特性明显 7遥感图像的特征包括哪些内容？简述其含义遥感图像特征：几何特征、物理特征、时间特征几何特征是 指目标地物的大小、形状及空间分布特点。 物理特征是 指目标地物的属性特点。 时间特征是 指目标地物的变化动态特点第四章
10、1颜色的性质及其含义颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述明度明度是指人眼对光源或物体明亮程度的感觉色调色调是指色彩彼此相互区分的特性饱和度饱和度是指彩色的纯洁度，也就是光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示 2简要说明颜色的立体模型答：中间垂直轴代表明度，从底端到顶端，由黑道灰再到白明度逐渐递增。中间水平面的圆周 代表色调，顺时针方向由红、黄、绿、蓝到紫逐步过渡。圆周上的半径大小代表饱和度，半径最 大时饱和度最大，沿半径向圆心移动时饱和度逐渐降低，到了中心便成了中灰色。如果离开水平 圆周向上下白或黑的方向移动也说明饱和度降低。这种理想化的模型就是颜色的立体模型 3互补色，三原色，颜色相加，颜色
11、相减原理互补色互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就成为互补色三原色三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余两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，则称之为三原色颜色相加颜色相加：各种颜色都可以由红绿蓝这三原色产生颜色相减颜色相减：当两块滤光片组合产生颜色混合时，入射光通过每一滤色片时都减掉一部分辐射， 最后透过的光是经多次减法的结果，这种颜色混合原理就是颜色相减原理 4数字图像，数字图像和模拟图像的区别数字图像数字图像是指能够被计算机存储、处理和使用的图像数字图像与模拟量的本质区别在于模拟量是连续变量而数字量是离散变量 5何为辐射畸变，辐射畸
12、变产生的原因在实际测量时，辐射强度值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矫正的 部分，故称之为辐射畸变辐射畸变。 辐射畸变产生的原因：一是传感器仪器本身产生的误差；二是大气对辐射的影响 6引起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 7对遥感影像进行几何矫正的基本思路与步骤，矫正后亮度值计算的主要方法及优缺点，控制 点选取的基本原则答：几何矫正的基本思路几何矫正的基本思路：校正前的图像，图像中象元点间所对应的地面距离并不相等，校正 后的图像以地面为标准，符合某种投影的均匀分布，图像中格网的交
13、点可以看作是象元的中心。 具体步骤具体步骤：1找到一种树关系，建立变换前图像坐标与变换后图像坐标的关系 2计算每一点的亮度值矫正后亮度值的计算方法矫正后亮度值的计算方法：最近邻法，双向线性内插法和三次卷积内插法优缺点：最近邻法简单易用，计算量小，但处理后图像的亮度具有不连续性，影响了影响了 精确度精确度；双线性内插法精度明显提高，但会对图像起到平滑作用，使对比度明显的分界线变得模 糊；三次卷积内插法图像质量很好，细节表现清楚，但计算量很大 控制点选取的基本原则控制点选取的基本原则：1控制点的选择要以配准对象为依据 2控制点应选取图像上易分辨 且较精细的特争点 3特征变化大的地区应多选点 4尽可
14、能满幅均匀选取产生遥感图像几何畸变的原因是什么？试分析遥感图像几何校正的过程。 分析：产生几何畸变的原因主要有遥感平台或传感器姿态、地形起伏、地球曲率、地球自转。 几何校正过程：1. 地面控制点（GCP）的选取：对于整幅图象分别在地形图和遥感图象上选取 若干对 GCP。 2. 像元坐标的变换：地图和图象所采用的坐标系统是不一致的，则需要建立图象的像元坐标与目 标的地理坐标之间的数学换算关系，也就是建立起控制点的地图空间和对应的图象空间之间的坐 标换算函数式，通过地面控制点求出图象像元的正确坐标位置，建立新的图象空间即对图象 中的每个像元进行重新定位。 3. 像元亮度值的重采样：原变形图象经坐标
15、变换后，重新定位的像元在新的图象空间中分布 是不均匀的，即在新图象中的行列号不是或不全是整数关系，为了使新图象中像元点分布均一， 需要对新图像的每个新像元按一定规则重新赋值，建立新的图象矩阵。一般通过对周围像元亮 度值的插值计算求出新的像元亮度值，可以采用最近邻法、双线性内插法、三重卷积内插法等 多种内插方法 8.、数字图像增强的目的是什么：共同目的都是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。数字图像增强处理的主要方法：对比度变换、空间滤波、图像运算、多光谱 变换和彩色变换 9何为空间滤波？主要方法及作用空间滤波空间滤波是以重点突出图像上的某些特征为目的，通过象元与其周围
16、相邻象元的关系，采用空 间域中的邻域处理方法。 主要方法主要方法：1图像卷积运算：是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 2平滑：采用平滑的方法可以减小变化，使亮度值平缓或去掉不必要的噪声点。具体方法有 均值平滑和中值滤波 3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 采用锐化的方法。具体方法有罗伯特梯度、索伯尔梯度和拉普拉斯算法和定向检测 10数字图像彩色变换的主要方法：单波段彩色变换、多波段彩色变换（假彩色合成，标准假彩 色合成）和 HLS 变换多波段彩色变换：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 种原色，就可以合成彩色影像假彩色合成：原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不
