遥感复习资料.docx

1、遥感复习资料遥感复习资料主要内容：1.遥感概念：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过传感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.遥感平台概念：是搭载传感器的工具。3.瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，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。瑞利散射的影响：对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。 在微波波段，一般发生瑞利散射，但强度甚小。（见教材29-30）4.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

2、段的重要依据。常见的大气窗口：0.31.3m 紫外 可见 近红外1.51.8m和2.03.5m 近红外、中红外3.55.5m 中红外814m 远红外0.82.5cm 微波5.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。要区分两个目标，必须要求两个目标间的距离大于一个波束宽度，只有这样才能在图像上记录为两个点。方位分辨率与波瓣角()有关. =/D波瓣的宽度与距离成正比，则方位分辨率 Pa= (/D)R发射波长越短、天线孔径D越大、距目标地物距离R越近、则方位分辨力越高。近射程比远射程上的方位分辨能力强。波谱分辨率：是指传感器在所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置，波长间隔的大小。即

3、选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。6.直接解译标志：是判读目标自身特点在影象上的直接表现形式，根据直接标志，可直接判断地物。形状 (Shape)大小 (Size)色调 (Tone)阴影 (Shadow)图案（样式）(Pattern)布局 (Association)纹理 (Texture)位置 (Site)关键：同物异谱：同一物体或性质相同的物体在不同条件（或相同条件）下具有不同的反射率，而表现出不同色调。同一种植被由于不同环境条件、不同生长期在同一影象上表现处各种色调；同一地物光谱特征的变化；异物同谱：不同地物可能具有相同或相似的光谱特征。间接解译标志：图象

4、上能看出的和直接标志密切联系的地物，辅助判断地物。如：目标地物与其相关指示特性 地物与环境的关系目标地物与成像时间的关系7.遥感图像目视解译步骤：P174-1758.监督分类 ：由经选择的代表性样区数据得到各类别的统计数据,然后据这些统计数据对整个图像分类 .(有有关类别的先验知识) 先学习后分类基本步骤：选择训练样本和提取统计信息选择合适的分类算法分类方法：（1）最小距离分类法-最小距离判别法和最近邻域分类法（2）多级切割分类法（3）特征曲线窗口分类法（4）最大似然比分类法监督分类主要优点：自主确定分类类别控制训练区的选择检测训练区的精度来控制分类精度避免非监督分类中对光谱集群组的重新归类缺

5、点：人为主观因素较强同物异谱造成训练样本的代表性较差训练样本的选取和评价较为费时费力只能识别训练样本定义的类别非监督分类：各类统计特征事先未知,仅据图像数据本身的统计特性及自然点群的分布特征对整个图像分类.(无有关类别的先验知识)。分类方法：（1）分级集群法（2）动态聚类法（ISODATA）主要优点：不需要预先对研究区广泛了解和熟悉人为误差的机会减少独特地、覆盖量小的类别均能被识别缺点：分类后的光谱集群组不一定对应于分析者想要的类别分析者较难对产生的类别进行控制由于同物异谱造成分类后的同一地区不同图像间的对比困难两者区别：根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。监督分类的关键是选择训

6、练场地。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。非监督分类不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。9.黑体辐射的三个特性：辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线是不相交的。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。水分对光体辐射的影响：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。10.遥感系统所包含的部分：遥感信息源空间信息的获取遥感数据传输与接

7、受遥感图像处理遥感信息提取、分析与应用遥感图像变形原因：卫星在运行过程中，由于姿态（航高、航速、俯仰、翻滚、偏航）、地球曲率、地形起伏、地球旋转（地球自转）、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。遥感图像几何校正方法：几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。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。其他内容：1.不同的物体：个体差异规律不同 同一类物体：环境差异规

8、律不同 这就是地物的波谱特性，是遥感采用的基本原理2.遥感技术分类按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感。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。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）按遥感信息获取方式分;成像方式、非成像方式按遥感应用领域分: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3.遥感技术的特点宏观特性：居高俯视，探测范围大多时相性：获取资料速度快、周期短、 能反映动态变化信息丰富进行探测的波段包括

9、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经济性局限性4.遥感技术发展的历史(1) 无记录的地面遥感阶段（1608-1838）；(2) 有记录的地面遥感阶段（1839-1857）；(3) 空中摄影遥感阶段（1858-1956）；(4) 航天遥感阶段（1957- ）；5.遥感探测为电磁波6.电磁辐射:电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。7.电磁波的特性电磁波是横波在真空中以光速传播电磁波具有波粒二象性：在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性。波动性：电磁波是以波动的

10、形式在空间传播的粒子性：使电磁辐射的能量具有统计性波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。8.电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长(或频率)按其长短，依次排列制成的图表。常用波段特性：紫外线：0.01-0.38m，碳酸盐岩分布、水面油污染。可见光：0.38-0.76 m，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。红外线(IR) ：0.76-1000 m。近红外0.76-3.0 m;中红外3.0-6.0 m；远红外6.0-15.0 m；超远红外15-1000 m。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。）微波：1mm-1

11、m。全天时、全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。9.自然辐射源：太阳辐射：太阳是被动遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。太阳辐射的能量主要集中在可见光和近红外，其中0.38 - 0.76 m的可见光能量占太阳辐射总能量的43.5%，最大辐射强度位于波长0.47 m左右；到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 -3.0 m波段，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。地球的电磁辐射：小于2.5m的波长主要是太阳辐射的能量；大于6m的波长，主要是地物本身的热辐射；2.5-6m之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。10.地物的反射

12、率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素：入射电磁波的波长入射角的大小地表颜色与粗糙度地物的反射率总是小于等于1植被、 土壤、水体、岩石的光谱曲线（见教材38-41）近红外波段：水体反射率最低11.地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。辐射出射度：辐射源物体表面在单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量12.透射光谱特性：透射率：入射光透射过地物的能量与入射总能量的百分比。透射率随着电磁波的波长和地物的性质而不同。可见光、红外、微波的透射能力13.大气的传输特性：大气对电磁波的吸

13、收、散射和透射的特性。这种特性与电磁波波长、大气的成分和环境的变化有关。大气物质与太阳辐射相互作用，是太阳辐射衰减的重要原因。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。（教材30，云雾为什么呈现白色与微波为何穿云透雾）14.传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。是遥感技术的核心部分。15.按工作方式分为：主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描

14、仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪等。仪等。传感器按照记录方式非成像方式：探测到地物辐射强度，以数字或者曲线图形表示。如：辐射计、雷达高度计、散射计、激光高度计等。成像方式： 地物辐射（反射、发射或两个兼有）能量的强度用图象方式表示。如：摄影机、扫描仪、成像雷达。16.主光轴：通过物镜中心并与主平面（或焦平面）垂直的直线称为主光轴。像主点：主光轴与感光片的交点称为像主点。航摄倾角：主光轴与主垂线的夹角a17.中心投影与垂直投影：航片是中心投影：摄影光线交于同一点地图是正射投影：即摄影光线平行且垂直投影面。a.中心投影和垂直投影的区别投影距离的影响正射投影:比例尺和投影距离无关中心投

15、影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变（计算题教材60-61与63像点位移）b.中心投影和垂直投影的区别投影面倾斜的影响正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同c.中心投影和垂直投影的区别地形起伏的影响地形起伏对正射投影无影响对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同像点位移：位移量与地形高差成正比。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。位移量与像点距离像主点的距离成正比。即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因

16、地表起伏的位移量越小。18.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。近射程比远射程距离上的分辨能力差脉冲持续时间越小，分辨能力越强19.雷达回波强度可简单理解为雷达图像上各种地物的灰度值，雷达回波强度与后向散射系数直接相关，而后向散射系数受到雷达遥感系统参数和地表特性的影响。俯角是雷达波束与飞行平面间的夹角。其与后向散射强度密切相关，俯角大，雷达回波强。雷达波束在其距离方向上对应于一定的俯角范围，在这一范围内，雷达波束照射的地面宽度为照射带宽度。图像的近距点对应波束的俯角大，回波强；远距点对应于波束的俯角小，回波强度小。物体的复介电常数反映物体本身

17、的电学性质，它是由物质组成及温度决定的。复介电常数直接影响了物体对电磁能量的反射，其值越大，雷达回波强度越大。比如金属或含水量高的物体复介电常数大，回波强度大；而干木头则反之。地形坡度影响雷达波束的入射角，从而影响回波强度 物体粗糙度远小于入射电磁波波长，表面光滑物体粗糙度远大于入射电磁波波长，表面粗糙20.空间分辨率又称地面分辨率，前者针对传感器或图像而言，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量；后者针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。地物目标的识别，其依据是探测目标和特征的亮度差异，其前提条件有两个：一是地物本身必

18、须有充足的对比度；二是传感器必须有能力记录下这个对比度。辐射分辨率是指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度-遥感器感测元件在接受光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。瞬时视场IFOV越大，空间分辨率越低；但是，IF0V越大，辐射分辨率高。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。时间分辨率由飞行器的轨道高度、轨道倾角、运行周期、轨道间隔、偏移系数等参数所决定。几种卫星特点侧重空间分辨率与波段情况（见PPT第三章74-95）21.加色法和减色法原理：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

19、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.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.加色法与减色法的区别:减法三原色:黄、品红、青22.图像的光学增强处理方法具有精度高， 反映目标地物更真实，图像目视效果好等优点，是遥感图像处理的重要方法之一。计算机图像

20、处理的优点在于速度快、操作简单、效率高等优点，有逐步取代光学方法的趋势。23.加色法彩色合成：合成仪法、分层曝光法减色法彩色合成：染印法、印刷法、重氮法光学增强方法：相关掩膜处理方法、改变对比度、显示动态变化、边缘突出图像的相加和相减（光栅滤波法）：两个图像所发出的光波在空间重叠并且同位相，则图像相加。如果两列光波在空间重叠且反相，则图像相减。24.数字图像：遥感数据有光学图像和数字图像之分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和量化。通常是以像元的亮度值表示。数字量和模拟量的本质区别：离散变量，连续变量。数字图像的表示：矩阵函数数字

21、图像直方图：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。25.直方图的作用：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。26.辐射校正的含义：消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程称为辐射校正。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27.两种辐射校正方法：直方图最小值去除法（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。）和回归分析法28.大气辐射校正的目的是将卫星遥感数据转换为地物真实信息的表面

22、反射率,便于更有效地利用遥感数据29.条纹误差的校正： 常用方法：平均值法、直方图法，垂直于扫描线方向上的最近邻点法、三次立方法30.高光谱图像的校准和归一化：残差图像法（真正意义上的辐射校正）、内部平均相对反射法(IARR)、实用线性方法、平场法31.几何校正步骤：步骤一：选取控制点（ (1)地面控制点在图像上有明显的、清晰的定位识别标志，如道路交叉点、河流叉口、建筑边界等。(2)地面控制点上的地物不随时间而变化）步骤二：数据的空间变换（二元多项式近似的基本原理、向前映射法（直接法）向后映射法，实际应用中经常采用（间接法）步骤三：像元灰度插值（插值方法：最近邻插值、双线性插值（一阶插值）、三

23、次内插法（高阶插值）32.内插方法的选择除了考虑图像的显示要求及计算量，还要考虑内插结果对分类的影响当纹理信息为主要信息时，最邻近采样将严重改变原图像的纹理信息但当灰度信息为主要信息时，双线性内插及三次内插法将减少图像异质性，增加图像同质性，其中，双线性内插方法使这种变化更为明显33.数字影像镶嵌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。数字图像镶嵌的关键是：1.如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起。因为在不同时间用相同的传感器以及在不同时间用不同的传感器获得的图像，其几何变形是不同的。2.如何保

24、证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显的接缝。34.接缝的消除：数字图像镶嵌接缝消除过程如下：1.图像的几何纠正；2.搜索镶嵌边。先取图像重叠区的1/2为镶嵌边；然后搜索最佳镶嵌边，即该边为左右图像上亮度值最接近的连线,相对左右图像有 Il - Ir= Imin搜索最佳镶嵌边的步骤为：选择K列N行的重叠区；确定一维模板，其宽度为W，从T开始（即模板中心在左右图像的像元号T）自左至右移动模板进行搜索，按一定的算法相关系数，确定该行的镶嵌点，逐行进行搜索镶嵌点可以得到镶嵌边。所用算法有差分法、相关系数法等3.亮度和反差调整求接缝点左右图像平均亮度值Lave,Rave； 对右图像，按下式改变整幅

25、图像基色： R=R+(Lave-Rave)R为右图像原始亮度值，R为右图像改变后的亮度值 求出接缝点中的极值，即Lmax,Lmin,Rmax,Rmin。对整幅右图像作反差拉伸：R=AR+BB=-ARmin+Lmin，A=(Lmax-Lmin)/(Rmax-Rmin)4.平滑边界线经过上述调整，两幅图像色调和反差已趋近，但仍有拼缝，必须进行边界线平滑。35.图像增强的方法： 对比度变换 空间滤波 彩色变换 图像运算 多光谱变换 a图像直方图靠近低灰度区，该图像属于低反射率景物图像；b图像为高反射率景物图像；c图像直方图标准差偏小，为低反差景物图像；d图像直方图的标准差较大，为高反差景物的图像；e

26、图像直方图呈现出多峰，图中有多种地物出现的频率较高；f图像直方图呈现出双峰，并且高亮度地物（如云、白背景等）出现频率高。36.非线性的增强方法；将每个灰度区间等概率分布，代替了原来的随机分布，即增强后的每个灰度级内有大致相同的象元数；通过改变灰度区间来实现；根据灰度值的出现频率来分配它们的亮度显示范围，频率高的部分被增强了，频率低的部分被压缩。减少灰度等级换取对比度的增大.37.直方图匹配：把原图像的直方图变换为某种指定形状的直方图或某一参考图像的直方图，然后按照已知的指定形态的直方图调整原图像各象元的灰级，最后得到一个直方图匹配的图像主要应用：（1）主要应用于有一幅很好的图像作为标准的情况下

27、，对另一图像进行匹配，以改善被处理图像的质量（2）应用于数字镶嵌条件：原始图像和参考图像两个图像的直方图的总体形态应相似图像中相对亮和暗的特征应相同图像中的地物类型的相对分布应相同，无论两幅图像是否覆盖同一地区。如一幅有云，另一幅没有云，应先将云去掉（覆盖），然后再进行直方图匹配38.空间滤波1.卷积运算：2.平滑（去除噪声） 均值平滑 中值滤波平滑 中值 :一组数的中间值 3.锐化 Robert 梯度 Sobel算子 Laplacian算子39.彩色波换 1 单波段彩色变换，也称伪彩色变换，将连续的灰度值转换为少量的灰度区间，并用不同的颜色表示，增强图像的目视解译效果。 2 多波段彩色变换

28、标准假彩色合成方案MSS: 4=B 5=G 7=RTM: 2=B 3=G 4=R40.图像运算：两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。1.差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。2.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。波段比值在矿物调查及植被调查中被广泛利用。一般亮度高的波段用做分子，亮度低的用做分母以加大反差以突出某种指定地物。TM4/TM3用于植被调查；TM3/TM1用于识别铁氧化带;TM5/TM7用于识别黏土矿消除山影、云影、显示潜伏构造

29、多光谱图像四则运算 混合运算归一化植被指数（植被覆盖状况好的地区所对应的像元，其NDVI值较高；反之则较低。）41.多光谱变换：针对多光谱影象存在的一定程度上的相关性以及数据冗余现象，通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量,增强或提取有用信息目的的方法。1.K-L变换：离散变换的简称，又称主成分变换。它是对某一多光谱图像X.利用K-L变换矩阵A进行线性组合,而产生一组新的多光谱图像Y.K-L变换的特点:变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。新坐标系的坐标轴一定指向信息量较大的方向。可实现数据压缩和图像增强。2.K-T变换：也称缨帽变换.是一种坐标空间发生旋转的线性

30、变换，旋转后的坐标轴指向与地面景物有密切关系的方向K-T变换的应用:主要针对TM图像数据和MSS数据.对于扩大陆地卫星TM影像数据分析在农业方面的应用有重要意义. 42.遥感图像信息融合(Fusion)是将多源遥感数据在统一的地理坐标系中，采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程。1.遥感信息复合2.遥感与非遥感数据复合3.加权融合（SPOT全色图像与多光谱图像的融合，多光谱中的绿、红波段与全色波段相关性较强，而与红外波段相关性较小，可以采用全色波段图像与多光谱波段图像的相关系数来融合。）4.基于变换的图像融合 5.比值变换融合 （ Brovey 变换）6.乘积变换融合7.基于主成分变换的图像融合（KL变换法）基于变换融合和比值变换融合只能用三个波段的多光谱图像和全色图像融合，而其它方法不受波段数限制。8.基于特征的图像融合（所用方法：1对两个不同特性的图像作边缘增强，然后加权融合；2对其中一个图像作边缘提取，然后融合到另一个图像上；）9.基于分类的图像融合43.目视解译是遥感成像的逆过程44.目视解译一般原则:总体观察；综合分析；对比分析；观察方法正确；尊重影象客观实际；解译图象耐心认真；