整理的遥感 1解析.docx

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整理的遥感1解析

第一章

1.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。

（名词解释）

2、遥感的组成部分：

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。

（填空）

A：

电磁波源，提供电磁波

B：

电磁波辐射与大气（往、返）

C：

电磁波与目标相互作用

D：

传感器记录从目标反射或辐射的电磁波

E：

数据传输、接收与处理

F：

遥感数据的解译分析

G：

遥感应用

3、传感器（遥感器）：

接收，探测，记录目标电磁波特征的仪器，如扫描仪，雷达，摄影机，摄像机，辐射计。

（名词解释，填空）

传感器的组成:

收集器，探测器，处理器，输出。

（第三章）

4、遥感平台：

装载传感器的平台，主要有地面平台（遥感车），空中平台（飞机），空间平台（火箭，人造卫星）

5、遥感的类型：

按平台分：

地面遥感、航空遥感、航天遥感，航宇遥感。

按电磁波段分：

可见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感，多波段遥感等。

按传感器的工作方式分：

主动遥感、被动遥感，成像遥感和非成像遥感

按应用领域：

外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感。

主动遥感：

由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。

（侧视雷达、激光雷达、微波散射计、雷达高度计。

）

6、被动遥感：

传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。

（航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM（1,2））、HRV、红外扫描仪、微波辐射计等）

7、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。

（填空）

第二章

1、电磁波是横波

2、电磁波谱的概念：

电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，依次排列制成的图表叫电磁波谱。

（名词解释）

3、波长从低到高依次为：

γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。

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。

微波：

波长范围为1mm～1m，穿透性好，不受云雾的影响。

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。

5、可见光的范围：

波段

波长（微米）

可

见

光

红

0.38

-——

0.76

0.62-0.76

橙

0.59-0.62

黄

0.56-0.59

绿

0.50-0.56

青

0.47-0.50

蓝

0.43-0.47

紫

0.38-0.43

6、电磁辐射的度量

A、辐射能量：

电磁辐射的能量

B、辐射通量：

单位时间内通过某一面积的辐射能量

C、辐射通量密度：

单位时间内通过单位面积的辐射能量

辐照度：

被辐射物体表面单位面积的辐射通量。

辐射出射度：

辐射源物体表面单位面积上的辐射通量。

D、辐射亮度：

辐射源在某一方向，单位投影面积，单位立体角内的辐射通量

7、黑体：

吸收比为1或能完全吸收入射辐射的物质。

简称黑体。

（名词解释）

灰体：

没有显著的选择吸收，吸收率虽然小于1，但基本不随波长变化，这种物体叫灰体。

（名词解释）

8、Stefan—Boltzmann定律斯忒藩--玻尔兹曼定律（选择题）

M（T）=σT4（）

9、Wien维恩位移定律——随黑体温度升高单色辐出度与波长关系曲线的峰值所对应的波长λ向短波方向移动。

λmT=b（）

例题：

1、温度为室温（20摄氏度）的黑体，单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？

辐出度是多少？

10、

11、基尔霍夫定律：

假定有一恒温的封闭真空空腔，腔内有五个物体B0、B1、B2、B3、B4，B0为黑体，其余都不是黑体，腔内能量传递只能以辐射方式完成，每个物体向外辐射和吸收的能量必然相等，即

B0M0=α0I（α0＝1）

B1M1=α1IB2M2=α2I

B3M3=α3IB4M4=α4I

Mi是辐射出射度，αi是吸收比，I是辐照度。

得出：

I＝M1/a1＝M2/a2＝M3/a3＝M4/a4＝M0/a0=M0

这就是基尔霍夫定律

定义：

发射率ε＝Mi/M0，则有

ε＝α它表明强发射体必然是强吸收体。

发射率:

指地物的辐射出射度，mi与同温度的黑体辐射出射度mo的比值

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。

13、大气结构：

平流层:

航空遥感电离层：

卫星遥感大气外层：

航宇遥感

14、大气成分：

大气主要由气体分子、悬浮的微粒、水蒸汽、水滴等组成。

气体：

N2，O2，CO2，CO，CH4，O3

水汽：

H2O

悬浮微粒：

尘埃、盐粒、烟粒、水滴、气溶胶

15、大气的吸收作用

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

16、大气发生的散射主要有三种：

p30

瑞利散射：

（云雾对微波）波长越长，散射越弱。

无云的晴空呈现蓝色，就是因为蓝光波长短，散射强度较大。

米氏散射：

（云雾对红外线）潮湿天气米氏散射影响较大。

非选择性散射：

（云雾对可见光）散射与波长无关。

A.太阳辐射的衰减主要是由散射为主。

B.瑞利散射主要发生可见光和近红外波段，波长大于1um，可忽略瑞利散射。

C.在红外波段，米氏散射超过瑞利散射的影响。

D.在微波波段具有最小散射，最大穿透率，因而具备穿透云雾的能力。

由于微波的波长较长，因而散射相对较小，在大气中衰减少，对云层、雨区的穿透能力较强，基本不受烟、云、雨的限制。

对于热带雨林地区更有意义。

17、大气窗口的概念：

电磁波通过大气层时较少被反射、散射和吸收的，透射率较高的波段叫大气窗口。

（名词解释）

✓18、

大气窗口

波段

紫外可见光

近红外

0.3～1.3μm

近红外

1.5～1.8μm

近-中红外

2.0～3.5μm

中红外

3.5～5.5μm

远红外

8～14μm

微波

0.8～2.5cm

19、太阳辐射：

20、反射率：

地物的反射能量与入射总能量的比

21、反射波谱：

指地物反射率随波长的变化的规律。

22、地物反射光谱曲线：

按地物反射率与波长之间的关系绘成的曲线、

不同的地物的反射光谱曲线不同，从曲线图可以看出0.4~0.5um波段的相片可以把雪和其他地物区分开来；0.5~0.6um波段的相片可以把沙漠与小麦，湿地区分开；0.7~0.9um波段的相片可以把小麦与湿地区分开；因此可以根据遥感传感器所接收到的电磁波谱特征的差异来识别不同地物，这就是遥感的基本出发点。

植被

主要分为三段：

可见光波段（0.4~O.76um）有一个小的反射峰，位置在0.55um（绿）处，两侧0.45um（蓝）和0.67um（红）则有两个吸收带，这个特征是因为叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光的吸收的作用强，而对绿光的反射作用强。

在近红外波段（0.7~0.8um）有一个反射陡坡,至1.1um有一个峰值，形成植被独有的特征，只是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成高的反射率。

在中红外波段（1.3~2.5um）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增反射率大大下降，特别以1.45um，1.95um和2.7um为中心是水的吸收带形成低谷。

土壤

水体

可见光波段反射特征：

水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。

可见光波段反射特征：

水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。

近红外和中红外波段：

水几乎吸收了其全部的能量，在1.1~2.5波段较纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。

水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段的吸收都很强。

特别是到了近红外波段吸收就更强，正因如此在遥感影像上，特别是近红外影像上水体呈黑色。

22、地物的反射波谱特征：

指地物对太阳辐射的反射能力随波长而变的规律。

（名词解释）决定于①物体的表面粗糙度。

②视角

23、亮度温度：

由于一般地物不是黑体，所以习惯上测量地物热辐射量常用亮度温度Tb来表示地物的特征。

所谓亮度温度是由辐射计把所接收到的来自地物的辐射能量转换而来。

（名词解释）

第三章

气象卫星的概述卫星是最早发展起来的环境卫星。

世界第一颗气象卫星：

TIROS-1。

中国第一颗环境遥感卫星：

风云一号（FY-1）。

气象卫星的特点：

1、轨道（近极地太阳同步轨道、地球同步轨道）

2、短周期重复观测，气象卫星时间分辨率较高，有助于对地面快速变化的动态监测。

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、卫星资料来源均匀、连续、实时性强、成本低

5、不受地理条件限制

6、存在问题。

气象卫星资料的应用领域：

1、天气分析和气象预报

2、气候研究和气候变迁

3、资源环境其他领域

陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，斯波特卫星（spot），中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（cbers）

特点：

1.近极地，近圆形轨道。

2.轨道高度700--900km。

3，每16-18天覆盖地球一次（重复覆盖周期），图像的覆盖范围为185*185平方千米

2002年5月15日9，中国第一颗海洋卫星（“海洋一号A”）在太原卫星发射中心由长征火箭发射升空，结束了中国没有海洋卫星的历史。

海洋遥感的特点：

1、需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测。

2、以微波为主。

3、电磁波与激光，声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路。

4、海面实测资料的校正。

中心投影：

所谓中心投影，就是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。

7、中心投影和垂直投影的区别：

A、投影距离的影响。

B、投影面倾斜的影响。

C、地形起伏的影响

航片是中心投影，地形图是垂直投影。

8、像点位移：

在垂直摄影的航片上，高出或低于起始面的地面点在像片上的像点位置，和在平面图上的位置比较，产生了移动，称为像点位移。

（名词解释）

微波遥感的特点：

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，但特征明显。

微波遥感的方式：

主动微波遥感，被动微波遥感。

主动微波遥感：

雷达

侧视雷达：

它的分辨率可分为距离分辨力（垂直于飞行的方向）和方位分辨力（平行于飞行的方向）

俯角越大距离分辨力越低，俯角小其距离分辨力高。

发射波长越短，天线孔径越大，距离目标地物越近，则方位分辨力越高。

遥感图像的特征：

空间分辨率：

像素所代表的地面范围的大小

波谱分辨率：

传感器能分辨的最小波长间隔。

间隔越小，波谱分辨率越高。

辐射分辨率：

指传感器接收波谱信号时能分辨的最小辐射度差。

时间分辨率：

指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率，也称重访周期。

9、ETM多了全色波段

Landsat--45Landsat--7

TM1

0.45~0.52μm

ETM1

0.45~0.52μm

蓝色

TM2

0.52~0.60μm

ETM2

0.52~0.60μm

绿色

TM3

0.63~0.69μm

ETM3

0.63~0.69μm

红色

TM4

0.76~0.90μm

ETM4

0.76~0.90μm

近红外

TM5

1.55~1.75μm

ETM5

1.55~1.75μm

短波红外

TM6

10.4~12.5μm

ETM6

10.4~12.5μm

波红外

TM7

2.08~2.35μm

ETM7

2.08~2.35μm

短波红外

ETM8（PAN）

0.52~0.90μm

可见光—近红外

（全色波段）

第四章

1、多波段彩色合成处理是依照彩色合成的原理，将同一地区或同一副彩色图像不同波段的分光黑白图像，分别通过不同的滤光系统，并准确套准，生成彩色图像的技术.彩色合成分为真彩色合成和假彩色合成。

2、在进行彩色合成时，要保持分解和还原过程中所采用的滤光系统波段的一一对应关系，此时还原得到彩色与原物体和景观的色彩一样称为真彩色合成。

（红，绿，蓝）利用数字技术合成真彩色图像时，是把红色波段的影像作为合成图像中的红色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。

3如果还原合成的破坏了滤光系统的对应关系，合成的彩色则与原物体的景观色彩不一致，称为假彩色合成。

它是在彩色合成时，把近红外波段的影像作为合成图像中的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。

4标准假彩色合成是指将遥感图像的4,3,2波段分别赋予红（R），绿（G），蓝（B）3种色彩，即绿波段赋予蓝，红波段赋予绿，红外波段赋予红时，这个方案是假彩色合成方法中的一种。

一、颜色视觉

1、亮度对比和颜色对比是色调；颜色历代中央轴的水平距离代表饱和度的变化。

二、色光加色法

1.三原色：

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。

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。

色光三原色：

红、绿、蓝

色光加色法：

两种或两种以上的色光相混合时，会同时或者在极短的时间内连续刺激人的视觉器官,使人产生一种新的色彩感觉。

红+绿+蓝=白红+蓝=品红

红+绿=黄绿+蓝=青

2.色光加法的基本规律

①将三原色光等能量相加，就可以得到包含一切色光的白光

②非等量相加，颜色偏向比例大的一方。

③将三原色光中任意两色光等量相加，就可分别得出青、品红、黄。

④原色光混合后的亮度高于原有色光的亮度。

三色料减色法

光经过颜色滤色版或其它光吸收介质组合而产生不同于原来的颜色的方法。

1、色料三原色品红黄青

色料减色法：

品红+黄+青=黑

品红+青=蓝

品红+黄=红

黄+青=绿

Y+M+C=BK=W-R-G-B

Y+M=R=W-G-B再现红

M+C=B=W-R-G再现蓝

Y+C=G=W-R=B再现绿

混合后能量降低，颜色变得更加暗淡。

一．遥感数据有光学图像和数字图像之分。

光学图像:

又称模拟图像，空间坐标和明暗程度都连续变化的，计算机无法直接处理的图像。

数字图像：

能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。

1、数字量和模拟量的本质区别：

连续变量，离散变量。

2、数字图像的特点

①便于计算机处理与分析②图像信息损失低

③抽象性强④保存方便

数字图像的类型

∙按灰度值可分为：

二值数字图像和多值数字图像

∙按波段数可分为：

单波段、彩色、多波段数字图像

3、光学图象变为数字图象（图象数字化）数字化：

将连续的图像变化，作等间距的采样和量化。

通常是以像元的亮度值矩阵表示。

∙采样：

空间坐标数字化。

∙量化：

图象灰度的数字化。

二．辐射校正:

消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程。

遥感图像的辐射误差主要有两个因素：

传感器的影响和大气的影响

大气校正（概念）：

大气的主要影响是减少了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增加了因子，图像质量下降。

大气校正就是指消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程。

（名词解释）

大气校正的方法:

1、野外现场波谱测试

2、.利用辐射传递方程进行大气校正

3、波段对比分析（回归分析法、直方图法）。

大气影响的粗略校正：

通过简单的方法去掉程辐射度（散射光直接进入传感器的那部分），从而改善图像质量。

1.回归分析法

2.直方图最小值去除法

直方图最小值去除法

✓基本思路:

每幅图像上都有辐射亮度或反射亮度应为0的地区，而事实上并不等于0,说明亮度最小值必定是这一地区大气影响的程辐射度增值。

✓校正方法:

将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。

使图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从而提高了图像质量。

数字影像镶嵌（Mosaicing）是将两幅或多幅数字影像（它们有可能是在不同的摄影条件下获取的）拼在一起，构成一幅整体图像的技术过程。

在遥感应用中，影像镶嵌有着重要的应用。

影像镶嵌的原理：

如何将多幅影像从几何上拼接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。

三．遥感影像几何变形的原因：

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。

几何校正的基本思路：

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

（具体步骤）基本环节1）像素坐标变换:

计算校正后每一点所对应原图中的位置；

2）像素亮度重采样:

计算每一点的亮度值。

几何精校正：

利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。

7、重采样的方法有两种：

（1）对输入图像的各个像元在变换后的输出图像坐标系上的相应位置进行计算，把各个像元的数据投影到该位置上。

（2）对输出图像的各个像元在输入图像坐标系的相应位置进行逆运算，求出该位置上的像元数据。

该方法是通常采用的方法。

8、重采样的具体计算方法：

p109

（1）最近邻法

（2）双线性内插法

（3）三次卷积内插法

9、*控制点的选取

数目的确定:

最小数目（n+1）（n+2）/2

实际中往往取6倍于最小数目。

选择的原则:

易分辨、易定位的特征点：

道路的交叉口，水库坝址，河流弯曲点等。

特征变化大的地区应多选些。

尽可能满幅均匀选取

数字图像增强

数字图像处理方法主要有对比度变换，空间滤波，图像运算，多光谱变换，彩色变换，其共同目的是提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判读或做进一步的处理。

对比度：

常用来描述一副图像亮度值差异的程度。

对比度值大，反应图像的亮度变化范围也大，目标被识别的可能性也大。

反之对比度越小目标变得与背景难以区分甚至完全淹没。

直方图：

以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。

（名词解释）

4、直方图的作用：

直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。

直方图的曲线可以反映图像的质量差异。

∙正态分布：

反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图像质量高。

∙偏态分布：

图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。

∙图像直方图是描述图像质量的可视化图表。

在图像处理中，可以通过调整图像直方图的形态，改善图像显示的质量，以达到图像增强的目的。

对比度的常用方法线性变换和非线性变换

线性变换：

在改善图像对比度时，如果采用线性或分段线性的函数关系，那么这种变换就是线性变换

空间滤波：

以突出图像上的某些特征为目的，通过像元与周围相邻像元的关系，采取空间域中的邻域处理方法进行图像增强方法。

邻区法增强处理是在被处理像元周围的像元参与下进行的运算处理。

邻域处理又叫滤波处理，邻域的范围取决于滤波器（模板）的大小，如3×3或5×5等。

用于去噪声、图像平滑、锐化和相关运算。

图像的平滑是使图像中高频成分消退，即平滑图像的细节，使其反差降低，保存低频成分，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。

1.均值平滑：

将每个像元在以其为中心的区域内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。

2.中值滤波：

将每个像元在以其为中心的邻域内，取中间亮度值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。

均值平滑

中值滤波

锐化是增强图像中的高频成分，在频域处理中称为高通滤波，也就是使图像细节的反差提高，突出图像边缘，线状目标或亮度变化率大的部分，也称边缘增强。

罗伯特梯度

索伯尔梯度

拉普拉斯算法

定向检测

彩色变换

1单波段彩色变换:

单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像。

这种方法又叫密度分割.

2多波段彩色合成；处理是依照彩色合成的原理，将同一地区或同一副彩色图像不同波段的分光黑白图像，分别通过不同的滤光系统，并准确套准，生成彩色图像的技术.彩色合成分为真彩色合成和假彩色合成。

在进行彩色合成时，要保持分解和还原过程中所采用的滤光系统波段的一一对应关系，此时还原得到彩色与原物体和景观的色彩一样称为真彩色合成。

（红，绿，蓝）利用数字技术合成真彩色图像时，是把红色波段的影像作为合成图像中的红色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。

如果还原合成的破坏了滤光系统的对应关系，合成的彩色则与原物体的景观色彩不一致，称为假彩色合成。

它是在彩色合成时，把近红外波段的影像作为合成图像中的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。

标准假彩色合成是指将遥感图像的4,3,2波段分别赋予红（R），绿（G），蓝（B）3种色彩，即绿波段赋予蓝，红波段赋予绿，红外波段赋予红时，这个方案是假彩色合成方法中的一种。

HLS变换

H——hue（色调），是色彩彼此相互区分的特性。

L——light（明度），是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。

一般来说，物体反射率越高，明度就越高。

S——saturation（饱和度），是彩色纯洁的程度。

对于光源，发出的若是单色光就是最饱和的彩色。

黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述。

图像运算

植被指数：

就是由多光谱数据，经线性和非线性组合构成的对植被有一定意义的各种数值。

标准植被指数：

NDVI=（近红外-红）/（近红外+红）

比值运算：

两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为0）就是比值运算。

该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植被指数。

比值运算也用于消除地形阴影等。

差值运算：

两幅同