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1、 遥感导论复习资料1.遥感( Remote Sensing )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。a主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量并接受目标物的后向散射信号。 b被动遥感：传感器不向目标物发射电磁波，仅被动接受目标物自身发射和对自然辐射的反射能量。2.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。3.遥控：是指远距离控制运动状态和过程的技术。4.遥感系统1）遥感信息源；2）空间信息的获取；3）遥感数据传输与接受；4）遥感图像处理；5）遥感信息提取、分析与应用5.
2、遥感技术分类1）按遥感平台分： 地面遥感、航空遥感、航天遥感、宇航遥感。2）按电磁波段分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感等。3）按传感器的工作方式分：主动遥感、被动遥感数据（光学摄影、扫描成像）。4）按遥感信息获取方式分：成像方式、非成像方式。5）按遥感应用领域分： 从大的研究领域分为：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感和海洋遥感。 从具体应用领域可分为：资源环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、灾害遥感、军事遥感等。6.遥感技术的特点1）宏观特性：居高俯视，探测范围大2）多时相性：获取资料速度快、周期短、 能反映动态变化3）信息丰富：进行探测的波段
3、包括可见光、红外光、微波等，雷达遥感可以全天时、全天候工作、穿透地下一定深度，多级分辨率、多时相、多波段、高光谱遥感图像的获取4）经济性：5）局限性：7.电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。8.电磁波特性：是横波在真空中以光速传播满足f=c、E=hf具有波粒二象性。9绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部性吸收的物体。（黑色的烟煤被认为是最接近绝对黑体的自然物质。）10.黑体辐射三个规律：a辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。b温度越高辐射通量密度越大，不同的温度有不同的曲线。c随温度的升高。辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。11.
4、斯忒藩-玻耳兹曼定律:M=T4绝对黑体的总辐射出射度与黑体的温度的四次方成正比。所以，温度的微小变化就会引起辐射通量密度很大的变化。12.维恩位移定律：随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。13.辐照度I单位W/m2被辐射的物体表面单位面积的辐射通量 辐射出射度M单位W/m2辐射源物体表面单位面积的辐射通量 辐射亮度L辐射源在某一方向的单位投影面积在单位立体角内的辐射通量 单位W/(sr*m2)。 辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量。 总辐射通量：各波段辐射通量之和或辐射通量的积分值。14.大气和环境对遥感的影响1）大气的吸收作用：A. 氧气：小于0.2 m；0.15
5、5为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。B. 臭氧：数量极少，但吸收很强。对航空遥感影响不大。0.2-0.36 m, 0.6 mC. 水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水气对红外遥感有极大的影响。D. 二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。2）散射作用：太阳辐射在长波过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。 a瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得
6、多时，此时的散射称为瑞利散射。散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。 b米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。 c无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。 d大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段。大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。15.几类常见地物反射波谱特性.1植物：a.在可见光的0.55m（绿）附近有一个小反射峰，在0.45m（蓝）和0.67m（红）附近有两个明显的吸收带。b.在0.70.8m是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段0.
7、81.3m之间形成一个高的，形成反射峰。c.以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水的吸收带。2.土壤：没有明显的波峰波谷，土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低3. 水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，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。4. 岩石：形态各异，没有统一的变化规律。岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等影响16.扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间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
8、一定谱段的图象。17.遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小。地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。18.图象的光谱分辨率：波谱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。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。18.辐射分辨率：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。某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率、辐射分辨率有关。19.图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。时间分辨率对动态
9、监测很重要。20.扫描方式的传感器 1）光/机扫描成像：中心投影，行扫描，每条扫描线均有一个投影中心。 2）固体自扫描成像：固体自扫描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。扫描方式上具有刷式扫描成像特点。 3）高光谱成像光谱扫描：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。21. 颜色视觉1）颜色的性质：颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。2）颜色立体：中间垂直轴代表明度 ；中间水平面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。3）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度等级；在颜色立体的水平剖面上是色
10、调；颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度的变化。22.加色法与减色法1）颜色相加原理：三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二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。红、绿、蓝。互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品红。色度图：可以直观地表现颜色相加的原理，更准确地表现颜色混合的规律。2）颜色相减原理：减色过程：白色光线先后通过两块滤光片的过程。颜色相减原理：当两块滤光片组合产生颜色混合时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最后通过的光是经过多次减法的结果。减法三原色：黄、品红、青。3）光学增
11、强处理：彩色合成：加色法彩色合成，减色法彩色合成；23.微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物,提取地物所需的信息。 24.微波遥感特性 1） 全天候、全天时：波长较长，散射较小，再打其中衰减较少 2）对某些地物有特殊的波谱特性：探测林下地形，地质构造等以及埋藏在地下的工程和矿藏等 3） 对冰雪、森林、土壤有穿透能力 4）对海洋遥感有特殊的意义：微博对海水特别敏感，波长适合海面动态情况的观测 5）分辨率较低，但特性明显：分辨率低，精度和取样速度往往不能协调25.微波遥感及成像 1）雷达：按工作方式可分为：成
12、像雷达：真实孔径雷达、合成孔径雷达、非成像雷达。 2）侧视雷达：侧视雷达，其天线不是安装在遥感平台的正下方，而是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，向侧下方发射微波，接受回波信号。 距离分辨率是指沿距离方向可分辨的两点间的最小距离。脉冲宽度是决定距离分辨率大小的关键。目标在距离上的位置是由脉冲回波从目标至雷达天线间传播的时间决定的，要区分两个目标则必须是目标反射的各部分能量能在不同时间内到达天线。 方位分辨率指沿一条航向线可以分辨的两点间的最小距离。 真实孔径侧视雷达(RAR-real aperture radar) 以实际孔径天线进行工作的侧视雷达。提高方位分辨力的途径Pa
13、= (/D)R。发射波长、天线孔径D、距目标地物距离R。 3）合成孔径侧视雷达：遥感平台匀速前进,以一定时间间隔发射脉冲信号,天线在不同位置接收同一目标的回波信号,将之合成处理后得到真实影像。26.图像的空间分辨率-遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。 图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。27. CIE色度图（chromaticity diagram，CIE）： 用CIE色度坐标x和y绘出的两维图。x为水平轴，y为垂直轴。可见光的外边界是由光谱所在点所定义的，拱形的曲线由纯的380到770nm的光谱色所组成。色度图通过描绘和比较光
14、源和显示器白点的关系来定义彩色设备的呈色域。 28. 辐射校正 由于传感器响应特性和大气的吸收，散射以及其他随机因素的一项导致图象模糊失真，早晨图像分辨率和对比度下降。方法;系统辐射矫正，大气矫正。29.遥感图像的辐射误差主要有三个因素传感器的光电变换，大气的影响，光照条件。30.几何校正 1）遥感影像变形的原因：遥感平台运动状态变化的影响，包括航高、航速、俯仰、翻滚、偏航；地形起伏的影响；地球曲率的影响；大气折射的影响；地球自转的影响。 2）基本思路：把存在几何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。 3）几何校正的一般过程：图像几何校正是从具有几何变形的
15、图像中消除变形的过程。一般步骤如下：（1）选取控制点；（2）数据的空间变换：空间坐标的计算问题：向前映射法（直接法）g(x,y)=f(a(x,y),b(x,y)；向后映射法（间接法）f(a(x,y),b(x,y) = g(x,y) 。（3）像元灰度插值：a最近邻插值：在待求像素的四个邻近像素中，输出像素的灰度等于离它所映射位置最近的输入象素的灰度值。b双线性插值：利用待求像素四个邻近像素的灰度在两个方向作线性内插。c三次内插法（高阶插值）：利用待插值点周围的16个邻点像素值。 如果不作几何校正，遥感图像则有在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影响相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。31.控制点如何选择以及最少数目如何确定： 树木的确定：数目的最低限是按未知数的多少来确定的，N次多项式，控
