遥感概论复习资料.docx

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遥感概论复习资料

第1章遥感概述

1、遥感：

通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。

2、光谱特性：

一切物体，由于其种类和环境条件不同，因而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性，这种特性叫做光谱特性。

3、传感器：

接收从目标中反射或辐射来的电磁波的装置叫做传感器。

4、遥感平台：

搭载传感器的载体成为遥感平台。

5、遥感探测的特点：

Ø宏观观测，大范围获取数据资料

Ø动态监测，快速更新监控范围数据

Ø技术手段多样，可获取海量信息

Ø应用领域广泛，经济效益高

或者

Ø大范围监测

Ø动态监测

Ø技术多种多样，可获取海量信息

Ø广泛应用，经济效益高

6、遥感的分类

（1）根据工作平台的不同，分为地面遥感、航空遥感和航天遥感

（2）根据电磁波的工作波段不同，可分为紫外

遥感，探测波段在0.05—0.38μm之间；

可见光遥感，探测波段在0.38—0.76μm之间；

红外遥感，探测波段在0.76—1000μm之间

和微波遥感，探测波段在1mm—10m之间。

（3）根据传感器工作原理，可分为主动式遥感

和被动式遥感；

主动遥感：

传感器主动发射一定电磁波能量并接

收目标的后向散射信号。

被动遥感：

传感器不向目标发射电磁波，仅被动

地接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量。

（4）根据遥感资料的获取方式，

可分为成像遥感和非成像遥感；

成像传感器：

摄影传感器、扫描成像传感器、雷达成像传感器；

非成像传感器：

高度辐射计。

（5）根据波段宽度及波普的连续性，可分为高光谱遥感和常规遥感。

（6）根据应用领域不同，可分为环境遥感、城市遥感、农业遥感、林业遥感、海洋遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感等，还可以把它们划分为更细的专题领域进行研究。

7、现代遥感技术发展的趋势和展望

Ø多分辨率多遥感平台并存，空间分辨率、时间分辨率、及光谱分辨率普遍提高；

Ø新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感迅速发展；

Ø遥感的综合应用不断深化

Ø商业遥感时代的到来

8、RS可以获得源源不断的对地观测数据，而GIS的空间数据库则通过信息高速公路实现全国乃至全球的数据交换与共享、分析、成图，GPS依靠远程通讯而实现高精度的定位和导航。

第2章遥感电磁辐射基础

1、遥感技术中较多使用可见光、红外和微波波普区间。

太阳光是地球的光源，可见光部分可以被人眼观察到，所以在遥感探测中使用非常广泛。

红外区间探测不可见的辐射信息，远红外区间可以探测热辐射，扩大了遥感的应用。

而微波辐射的探测更可以成为全天候探测，不受白天黑夜和天气状况的影响，在遥感研究中应用前景广泛。

2、太阳常数=在距离太阳一个天文单位的区域内

垂直于太阳辐射方向上的单位面积和单位时间内的黑体说接受到的太阳辐射能量

I=1.36X103W/m2

3、地球自身发射的辐射主要集中在波长较长的6微米以上的热红外区段。

地球自身的辐射接近于300k黑体辐射。

4、大气窗口：

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。

5、大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因之一。

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。

6、大气发生的散射主要有三种：

1　瑞利散射：

d<<λ

瑞利散射可以解释晴朗的天空为什么是蓝色的。

因为无云的晴空由于波段较短的蓝光向四面八方散射，整个天空看起来呈蔚蓝色。

2　米氏散射：

d≈λ

3　非选择性散射：

d>>λ

7、雾霾天气大气的颜色怎样？

是什么原因引起的？

雾霾天气大气呈白色，这是由于雾中水滴粒子直径比可见光波长大得多，因而对可见光中各个波长的光呈无选择散射，散射强度相同，所以云雾无论从上到下看都呈白色。

雾霾天气的形成是主要是人为的环境污染，再加上气温低、风小等自然条件导致污染物不易扩散。

8、反射波普：

地物的反射波普是研究地面物体反射率随波长的变化规律。

（具体见课本49页图2.23及相关文字）

9、异物同谱（曲线交叉点），须另外综合应用多种判读标志

10、同物异谱：

同种物体在不同状态下的曲线有所区别，利用这种特点区分地物不同的状态

11、见49页地物反射波普曲线中的植被（重点！

！

）和岩石、土壤、水体部分。

第三章遥感光学基础

色光的三颜色：

红绿蓝

第四章传感器

1、传感器的类型

1）按数据记录方式可分为：

成像传感器和非成像传感器

2）根据工作波段可分为:

可见光遥感、红外遥感和微波遥感

3）根据工作方式分:

主动传感器和被动传感器

✓主动传感器：

侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。

✓被动传感器：

航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM（1,2）、HRV、红外扫描仪等

✓最常见的传感器：

成像被动式传感器

2、传感器性能指标包括有：

空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率

1）空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或者大小,是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。

通常用像元大小、像解率或视场角来表示。

2）光谱分辨率指的是传感器所能记录电磁波波段的波长范围值。

波长范围越窄,光谱分辨率越高。

3）时间分辨率是指对同一目标能重复探测时，相邻两次探测时间的时间间隔。

4）温度分辨率是指热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。

3、光电类型的传感器与前面所讲的光学摄影类型的传感器的差别很大。

1）光学摄影类型的传感器是将收集到的地物反射光在感光胶片上直接曝光成像；

2）光电成像类型的传感器是将传感器收集到电磁波能量，通过仪器内光敏或热敏元件转化为电能记录下来。

●光电成像类型的传感器比光学摄影类型的传感器更加实用，其优点为：

1）探测的波段范围扩大

2）便于数据的存储和输出

●光电成像类型的传感器广泛使用于卫星遥感领域,多为多光谱扫描仪。

4、光电成像的传感器按照扫描运动方式的不同可分主要有2种：

光学机械型和推帚型。

光学机械型多用于Landsat卫星；推帚型多用于SPOT卫星。

第五章航空遥感

1、垂直航空摄影是指航摄倾角α<=30的航空摄影，这种摄影得到的是近似水平的航空影片。

垂直摄影得到的航空影片是编制及制作地形图、地质图和其他专题图的主要资料。

对于地面平坦的垂直摄影的影像，与地物顶部形状基本相似。

2、为什么要航向重叠？

答：

相邻两像片之间有一部分相互重叠，这重叠的部分叫航向重叠。

它一方面可以使相邻两像片之间没有航摄漏洞，保持像片的完整性；另一方面为了可以做立体观察。

航向重叠与旁向重叠

3、航空相片属于中心投影。

（航空像片是地面的中心投影）

4、航空像片上某一线段长度和地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。

用1/M表示。

H

其中f为物镜焦距，H为飞行器的相对航高。

当焦距固定，H越高，比例尺就越小。

●影响比例尺变化的因素：

1）相片倾斜

2）地形起伏

●只有位于同一水平面上的线段在像片上才具有相同的比例尺。

5、像点位移：

比较地物在航空相片上与其在平面图上位置，像点位置产生的移动就叫做像点位移。

●产生的原因：

相片倾斜，地面点相对于基准面的高差和其他物理因素（材料变形，压平误差，物镜畸变等）

6、人造立体视觉必须符合自然界立体观察的四个条件：

1）两张像片必须是在两个不同位置对同一景物摄影的立体像对；

2）两只眼睛必须只能分别观察像对的一张像对

3）两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行；

4）两像片的比例尺相近（差别<=15%）

第六章航天遥感

1、航天遥感和航空遥感的比较：

1）航天遥感视野开阔，观察地面范围大，可以发现地表大面积宏观特征。

2）航天遥感的测量时间短，

3）航天遥感价格较低，耗费少。

4）航天遥感可以对地球进行周期性的，重复观察，利于动态监测。

5）航天遥感的分辨率不如航空遥感。

2、遥感卫星的姿态变化可以从三轴倾斜和振动两个方面。

3、遥感卫星的轨道参数：

开普勒六参数包括轨道长半轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经、近地点焦距和过近地点的时刻。

1）轨道长半轴：

卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离。

2）轨道偏心率：

椭圆轨道焦距与长半轴之比，又称为扁率

3）轨道倾角：

轨道面与赤道面的交角，即从升交点一侧的轨道量至赤道面

4）升交点赤经：

轨道上由南向北自春分点到升交点的弧长

4、其他一些常用遥感卫星参数：

卫星高度、运行周期、重复周期、降交点时刻和扫描带的宽度。

5、遥感卫星轨道的类型：

地球同步轨道（静止卫星）和太阳同步轨道。

6、地球同步轨道（静止卫星）

1）地球同步轨道其运行周期等于地球自转周期（86164.1sec）

2）从地球地面各地方看过去，卫星在赤道的一点是静止不动的，所以又称为静止轨道卫星。

3）静止轨道卫星能够长期观察特定的地区，卫星高度高，能将大范围区域同时收入视野，因此广泛适用于气象卫星，通信卫星。

如：

日本GMS气象卫星。

7、太阳同步轨道是指卫星的轨道面以与地球的公转轨道方向相同方向而同时旋转的近圆形轨道。

卫星轨道面永远与当时的地心—日心连线保持恒定角度。

因此，太阳的入射角几乎是固定的。

这对于利用太阳反射光的被动式传感器来说，具有很大的优点，使得卫星在不同时相对同一地区遥感时，太阳高度角大致相等。

8、陆地卫星的轨道特征是：

1）中等高度。

若飞行太低，卫星受稠密大气摩擦，损耗增大，降低卫星工作寿命，且运行周期延长；若飞行过高，分辨率又难以达到要求。

所以中等高度是最适宜的。

2）近圆形。

陆地卫星运行轨道偏心率不大，接近于圆形，轨道趋于圆形的主要目的是使在不同地区获取的图像比例尺基本一致。

此外，近圆形轨道使得卫星的运行速度近于匀速，便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像，避免造成扫描行之间不衔接现象。

3）近极地。

卫星轨道距两极上空较近，使得卫星轨道与赤道轨道基本垂直，保证尽可能覆盖整个地球表面，视野广阔。

4）太阳同步。

当陆地卫星先后穿过同一纬度、不同经度的若干个地面点上空时，各个地面点的地方时大致相同。

5）可重复轨道。

陆地卫星轨道时可重复轨道。

第七章微波遥感

1、微波遥感探测波段：

1mm～1m。

2、与可见光和红外波段相比，微波具有如下优点：

1）微波具有穿透云雾，冰雹，灰尘的能力，不容易受到大气散射影响，特别适合探测热带地区，极地地区。

2）微波可以全天候工作，主要为主动探测。

3）微波对地表面的穿透能力强（地表，森林，雪，冰）

4）微波还具有对某些地物具有特殊的波谱特征

5）精确探测的能力对海洋，气象探测有特殊意义

●土壤湿度越大，微波的穿透性越大。

3、微波传感器的类型：

成像传感器和非成像传感器。

1）成像传感器包括微波散射计（主动）和雷达高度计（主动）

2）非成像传感器微波辐射计（被动）、侧视雷达（主动）和合成孔径雷达（主动）

4、侧视雷达的工作原理：

雷达通过天线在短时间内发射一束能量很强的脉冲波，当遇到地面物体时，被反射回来的信号（简称回波）被接收器接受。

✓由于系统与地物距离不同，同时发出的脉冲，接收的时间不同。

✓地物的距离差异和反射辐射强弱差异被记录下来，产生了雷达图像.

侧视雷达是在飞机或卫星平台上传感器向与飞行方向垂直的侧面，发射一个窄的波束，覆盖地面上这一侧面的一个条带，然后接收在这一条带上的地物的反射波，从而形成一个图像带。

随着飞行器前进，不断地发射这种脉冲波束，又不断地接受回波，从而形成一幅一幅的雷达影像。

5、侧视雷达图像的几何特征（具体见书本167-170页）

1）透视收缩：

原来的山坡坡长为L，在图像上则显示为△R，由于存在视角，则△R

透视收缩是指山上面向雷达的一面在图像上被压缩，这一部分往往表现为较高的亮度。

2）叠掩：

当面向雷达时，出现山顶比山底更接近雷达的情况，因此在图像的距离方向，山顶与山底的相对位置出现颠倒。

这种现象叫做雷达叠掩。

此时坡底的收缩度变小，坡顶的收缩度变大。

3）雷达阴影：

当后坡坡度角较大时，雷达波速不能到达后坡坡面上，这时没有回波信号，在图像上这一位置出现暗区，称为雷达阴影。

（一般来说，当山坡后坡的坡度与视角之和大于90度时产生阴影）

6、角反射：

入射波速没有从地物表面发生后向散射，但由于建筑物或高出地面的某些物体接受反射信号后的二次反射使接收天线接收到回波，这种反射叫角反射。

第八章图像校正与增强

1、数字图像：

能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像，称为数字图像。

2、灰度直方图：

用平面直角坐标系表示一幅灰度范围为0-n地数字图像像元灰度分布状况，横轴表示灰度级，纵轴表示灰度级为gi像元个数mi占像元总数M的百分比。

第九章目视判读原理（书本221页）

1、目视判读的直接判读标志是色调（Tone）、阴影（Shadow）、形状（Shape）、大小（Size）、位置（Site）、布局（Association）、图案（Pattern）和纹理（Texture）。

1）色调是最重要的判读标志,体现了地物的光谱特性.不同地物反射/辐射电磁波的能力不同,表现出来就是色调不同,或者颜色的不同.

2）阴影常常提供地物的侧影,相对高度信息,使得判别更加容易。

常常在立体观察中,起到加强立体效果的作用,有利于确认地形。

3）形状地物外轮廓,有利于区分大块地物边界,如城市的边界.