遥感复习.docx
《遥感复习.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《遥感复习.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
遥感复习
第一章绪论
1、遥感的概念:
⏹广义遥感:
泛指一切无接触的远距离探测,包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。
狭义遥感:
是从远处探测感知物体,也就是不直接接触物体,从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息,经过对信息的处理,判别出目标地物的属性。
2、遥感的特性
⏹空间特性:
宏观性,大尺度观测
⏹时相特性:
周期成像,动态监测
⏹波谱特性:
波谱段广,观测范围大
3遥感的分类
主要按6个方面分类
⏹按遥感探测对象
⏹按遥感平台
⏹按遥感获取的数据形式
⏹按传感器工作方式
⏹按遥感探测的电磁波
⏹按遥感应用
4遥感技术系统
⏹遥感平台
⏹传感器
⏹遥感信息的接收和处理
⏹遥感图像判读和应用
Ø遥感平台
✓地面平台:
主要指用于安置传感器的三脚架、遥感塔、遥感车等,高度在100米以下。
✓航空平台:
指高度在12千米以内的飞机和气球。
✓航天平台:
指高度在150千米以上的人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等
Ø传感器:
也称遥感器或者探测器,是远距离感测和记录地物环境辐射或反射电磁能量的遥感仪器。
根据记录方式不同,主要分为成像方式和非成像方式两类。
✓传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。
6遥感的发展历程
⏹摄影术阶段
⏹空中气球摄影阶段
⏹飞机摄影阶段
⏹航空遥感阶段
⏹卫星遥感阶段
8遥感的应用
⏹农林方面的应用
⏹地质、矿产方面的应用
⏹水文、海洋方面的应用
⏹环境保护方面的应用
⏹测绘方面的应用
⏹地理学方面的应用
第二章遥感电磁辐射基础
1电磁波谱
按电磁波波长的长短,依次排列制成的图表叫电磁波谱。
依次为:
r射线—x射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。
各电磁波段主要特性
紫外线:
波长范围为0.01~0.38μm,太阳光谱中,只有0.3~0.38μm波长的光到达地面,对油污染敏感,但探测高度在2000m以下。
可见光:
波长范围:
0.38~0.76μm,人眼对可见光有敏锐的感觉,是遥感技术应用中的重要波段。
红外线:
波长范围为0.76~1000μm,根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。
近红外:
0.76~3.0µm,与可见光相似。
中红外:
3.0~6.0µm,地面常温下的辐射波长,有热感,又叫热红外。
远红外:
6.0~15.0µm,地面常温下的辐射波长,有热感,又叫热红外。
超远红外:
15.0~1000µm,多被大气吸收,遥感探测器一般无法探测。
微波:
波长范围为1mm~1m,穿透性好,不受云雾的影响。
无线电波:
波长范围10-3~104m之间,主要用于广播、通信等方面。
2辐射基本定律
⏹黑体是绝对黑体的简称,指在任何温度下,对各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1(100%)的物体。
黑体的热辐射称为黑体辐射。
3太阳辐射
⏹在大气上界测得的太阳辐射光谱曲线为平滑的连续的光谱曲线,它近似于6000K的黑体辐射曲线。
太阳光谱曲线
⏹太阳光谱相当于6000K的黑体辐射;
⏹太阳辐射的能量主要集中在可见光,其中0.38~0.76µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%,最大辐射强度位于波长0.47µm左右;
⏹到达地面的太阳辐射主要集中在0.3~3.0µm波段,包括近紫外、可见光、近红外和中红外;
⏹经过大气层的太阳辐射有很大的衰减;
⏹各波段的衰减是不均衡的。
4太阳辐射与大气的相互作用
⏹大气主要由气体分子、悬浮的微粒、水蒸气、水滴等组成。
大气的吸收作用:
大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收,形成太阳辐射的大气吸收带。
O2吸收带
<0.2μm,0.155μm最强
O3吸收带
0.2~0.36μm,0.6μm
H2O吸收带
0.5~0.9μm,0.95~2.85μm,6.25μm
CO2吸收带
1.35~2.85μm,2.7μm,4.3μm,14.5μm
尘埃
吸收量很小
大气的散射作用
⏹不同于吸收作用,只改变传播方向,不能转变为内能。
⏹大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。
⏹对遥感图像来说,降低了传感器接收数据的质量,造成图像模糊不清。
⏹散射主要发生在可见光区。
⏹大气发生的散射主要有三种:
瑞利散射:
d<<λ
米氏散射:
d≈λ
非选择性散射:
d>>λ
大气窗口
⏹概念:
由于大气层的反射、散射和吸收作用,使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同,因而各波段的透射率也各不相同。
我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。
主要大气窗口与遥感应用
大气窗口
波段
透射率/%
应用举例
紫外可见光近红外
0.3~1.3μm
大于90
TM1-4、SPOT的HRV
近红外
1.5~1.8μm
80
TM5
近-中红外
2.0~3.5μm
80
TM7
中红外
3.5~5.5μm
—
NOAA的AVHRR
远红外(热红外)
8~14μm
60~70
TM6
微波
0.8~2.5cm
100
Radarsat
5太阳辐射与地面的相互作用
反射率(ρ):
地物的反射能量与入射总
能量的比,即ρ=(Pρ/P0)×100%
⏹地物在不同波段的反射率是不同的。
⏹反射率是可以测定的。
⏹反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。
⏹地物的反射光谱曲线:
反射率随波长变化的曲线。
反射光谱曲线
⏹地物反射率随波长是变化的,我们以波长作为横坐标,反射率作为纵坐标,将地物反射率随波长的变化绘制成曲线,即地物的反射率随波长变化的曲线,叫地物的反射光谱曲线。
不同地物的该曲线是不同的。
植物光谱曲线特征(双峰双谷的特点)P37
⏹
⏹绿光波段有一反射峰,其两侧蓝、红光波段有两个植物叶绿素的吸收带,这是人眼看到绿色的原因。
⏹近红外波段出现强反射峰。
⏹中红外波段反射率快速下降,且形成三个水的吸收带。
⏹
⏹不论植物种类,或是同一种植物的不同生产阶段或长势状况,植物光谱基本形态特征是一致的,只是其反射峰和吸收谷的值有高低差异。
⏹水体光谱曲线(了解)
⏹
⏹土壤光谱曲线(了解)
⏹
⏹岩石光谱曲线(了解)
吸收作用
⏹太阳辐射到达地面,一部分能量被地物吸收并且转换成热能,使地表具有一定温度再发射,被称为“热辐射”。
⏹发射率是地物的辐射能量与相同温度下黑体辐射能量之比,又叫比辐射率。
⏹温度一定时,地物的发射率随波长变化的曲线,叫地物的发射光谱曲线。
透射作用
⏹太阳辐射到达地面时,能穿透地面一定深度,这种现象叫透射。
⏹自然界绝大多数地物对可见光没有透射能力。
⏹红外线只对具有半导体特性的地物,才有一定的透射能力。
⏹微波对地物具有明显的透射能力,其透射深度由入射微波的波长决定。
⏹水体对可见光波段的电磁波透射能力较强。
6三种遥感模式
依据传感器探测能量的波长和研究需要,一般有三种基本的遥感模式:
⏹可见光/近红外遥感
⏹热红外遥感
⏹主动遥感
第三章传感器
1传感器的组成
⏹传感器基本上都由收集器、探测器、处理器、输出器等4部分组成
Ø收集器:
收集来自目标地物的电磁波能量。
Ø探测器:
将收集的辐射能转变成化学能或电能。
Ø处理器:
将探测后的化学能或电能等信号进行处理
Ø输出器:
输出获得的图像、数据。
2传感器的分类
⏹按传感器工作方式:
主动式传感器和被动式传感器
⏹按传感器记录方式:
成像方式的传感器和非成像方式的传感器
⏹按成像原理和所获取图像性质:
摄影方式传感器、扫描方式传感器和雷达
3摄影型传感器
Ø遥感中常见的摄影机有单镜头框幅式摄影机、缝隙式摄影机、全景式摄影机、多光谱摄影机。
4扫描方式的传感器
⏹光机扫描仪
⏹推帚式扫描仪(CCD固体扫描仪)
⏹高光谱传感器
⏹侧视雷达传感器
5传感器的发展趋势
⏹更高分辨率传感器
⏹更精细的光谱分辨率传感器
⏹多波段、多极化、多模式合成孔径卫星雷达传感器
⏹可进行立体观测和测量的传感器
第四章航空遥感数据
1航空遥感平台
⏹航空遥感平台一般在海拔12km以下的大气(平流层、对流层),主要包括气球和飞机两种。
3航空像片
航空像片的物理特性是指航空像片的色调或色彩、灰阶、亮度系数等,主要由地物的反射特性和感光材料的感光特性决定的。
⏹航空像片的物理特性
Ø地物反射特性
Ø航空像片上物体的色调,主要取决于摄影时的照度和物体对入射光的反射率。
摄影时照度越大,地物反射率越高,地物亮度就越大,像片的色调就越浅。
⏹航空像片的几何特性
Ø航空像片属于中心投影
✓中心投影:
空间任意直线均通过一固定点(投影中心)投射到一平面(投影平面)上而形成的透视关系。
Ø像点位移
✓地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点位置的变化,叫像点位移。
✓因地形起伏引起的像点位移,又称投影差;因像片倾斜引起的像点位移,又称倾斜误差。
✓投影差
Ø航片的比例尺
✓航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比,称为像片比例尺。
✓在平坦地区,像片的比例尺处处一致,像片比例尺等于焦距(f)与航高(H)之比,即1/M=f/H。
✓由于实际地形起伏不平,水平像片比例尺的一般公式应为:
1/M=f/(H0±h)(h为地面点与基准面的高差)。
航空像片的目视判读
⏹判读标志:
形状大小色调/色彩阴影组合图案
✓地物的阴影可分为本身阴影和投落阴影两部分。
本身阴影(简称本影)是地物本身未被阳光直接照射到的阴暗部分的影像;投落阴影(简称落影)是在地物背光方向上地物投射到地面的阴影在像片上的构像。
第五章地球资源卫星数据
Landsat(陆地)卫星轨道
⏹地球资源卫星在天空中所走过的路线叫做它的空中轨道(简称轨道)。
⏹Landsat(陆地)卫星的运行特征:
(1)近极地、近圆形轨道
(2)运行周期:
Landsat1~3的重复周期为18天,Landsat4~7为16天。
(3)轨道高度为700~900km
(4)轨道运行与太阳同步
法国地球资源卫星数据(SPOT)
✓1978年起,以法国为主,联合比利时、瑞典等欧共体国家,设计、研制了名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星,也叫做“地球观测实验卫星”,迄今已经发射了5颗卫星。
轨道特点
⏹近极地轨道
⏹近圆形轨道
⏹与太阳同步轨道
⏹可重复轨道
第六章微波遥感数据
雷达图像的特点
⏹雷达图像的亮度:
亮度变化主要依赖于地形目标的后向散射特征,地物后向散射截面产生的强回波在影像正片呈白色调,弱回波信号在影像上呈灰暗色调。
⏹雷达图像的穿透力:
微波辐射具有很强的地表穿透能力,除了能穿云破雾以外,对一些地物(介质),如岩石、土壤、松散沉积物、植被、冰层等,有穿透一定深度的能力。
第七章热红外遥感数据
1热红外遥感原理
⏹地物热特性
Ø所有地物只要温度在绝对零度之上就会产生热辐射,地物热辐射遵循黑体辐射定律。
2热红外遥感图像与解译
热红外扫描图像的特点
✓昼夜都可成像
✓记录的是地物热辐射强度
✓影像分辨率较低
✓热红外扫描图像具有不规则性
热红外图像的成像时间
⏹热红外图像的成像时间非常重要。
根据研究的目的