遥感导论 梅安新 复习资料.docx

1、遥感导论 梅安新 复习资料第一章1、什么就是遥感？有何特点？如何分类？有何应用？遥感:就是一种远离目标,在不与目标对象直接接触得情况下,通过某种平台上装载得传感器获取其特征信息,然后对所获信息进行提取、判定、加工处理及应用分析得综合性技术。分类: 按遥感平台分类: 近地面遥感; 航空遥感; 航天遥感等。按传感器得探测波段分类: 紫外遥感: 0、05 0、38 可见光遥感: 0、38 0、76 红外遥感: 0、76 1000 微波遥感: 1 mm 10 m 多波段遥感:传感器由若干个窄波段组成 按工作方式分类: 主动遥感; 被动遥感 按应用领域分类:陆地遥感、 海洋遥感; 农业遥感、 城市遥感

2、特点:1、大面积得同步观测 2、时效性 3、数据得综合性与可比性 4、经济性 5、局限性应用: A、土地资源、土地利用及其动态监测B、农作物得遥感估产C、重要自然灾害得遥感监测与评估D、城市发展得遥感监测E、天气与海洋F、其她领域如军事、突发事件2、什么就是光谱特性？指地球上每种物质其反射、吸收、透射及辐射电磁波得固有特质,这种对电磁波固有得波长特性。3、遥感技术系统包括哪些内容？ 1)被测目标得信息特征、2)信息得获取、3)信息得传输与纪录、4)信息得处理、5)信息得应用第二章1、电磁波及电磁波谱？电磁波:指电磁振源产生得电磁振荡在空间得传播电磁波谱:按电磁波在真空中传播得波长或频率,递增或

3、递减排列成得图表2、紫外线、可见光、红外线得波谱范围及特征 (遥25页)3、大气成份与大气结构 大气成份: 大气中主要包括N2、O2、H2O、CO、CO2、 N2O、CH4、O3等 * 微粒有尘埃、冰晶、水滴等形成得气溶胶、云、雾等 * 以地表为起点,在80KM以下得大气中,除H2O、O3等少数可变气体外,各种气体均匀混合、比例不变,故称均匀层,在该层中大气物质与太阳辐射相互作用,就是太阳辐射衰减得主要原因。 大气结构:大气层没有明显得界线,一般取1000KM。 1) 对流层:经常发生气象变化,就是RS活动得主要区域,就是空气作垂直运动而形成对流得一层,在离地面7-19KM之间变化,厚度随纬度

4、降低而增加。2)平流层:没有明显对流,几乎没天气变化。因有O3层对太阳紫外线得强吸收,温度由下部向上升高。3)电离层:由下向上分为中间层、热层与散逸层。中间层得气温随高度增加而减少 ,热层(增温层得气温随高度增加而急剧递增。电离层对可见光、红外甚至微波都影响较小,基本上就是透明得,层中大气十分稀薄,处于电离状态。4) 大气外层:4、大气对太阳辐射得影响 (遥2432页):1)大气吸收;2)大气散射;3)大气反射;4)大气折射5、大气窗口: 通过大气层而较少被吸收、反射或散射得,透射率较高得波段,即大气窗口。6、地物反射光谱特征及反射光谱曲线？ 7、环境对地物光谱特征得影响。 1、与地物得物理性

5、质有关; 2、与光源得辐射强度有关; 3、与季节有关 ;4、与探测时间有关; 5、与气象条件有关第三章1、遥感有哪些平台？ 1、航天平台(300km36000km); 2、航空平台(100m10km) ;3、地面平台(0m50m)2、Landsat有哪些传感器？各有何特点及光谱范围？ 在landsat1-3上得传感器就是反束光导管摄像机(RBV)与多光谱扫描仪(MSS) 在landsat45上除MSS外还有专题制图仪(TM) 在landsat7上装有增强型专题制图仪(ETM )3、SPOT卫星得特点及特征？特点:轨道高度: 约830公里; 卫星覆盖周期: 26天;扫描宽度:(6060 ) 公里

6、;最高空间分辨率: 全色波段-2、5米, 多光谱波段- 10米;其扫描方向与飞行方向相同。特征:卫星搭载得传感器具有倾斜(侧视)能力,可以获取相邻轨道得地表 信息,使重叠率达到 60,构成“立体像对”。4、摄影成像及其分类？摄影成像含义:通过成像设备获取物体影像得技术,通过光学系统采用感光材料直接记录地物得反射或发射光谱能量。分类:按记录方式分: 传统摄影成像、数字摄影成像 按探测波长分: 紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影 按顷斜角分:垂直摄影:主光轴与地表得夹角小于3度 ;顷斜摄影:大于3度 按实施方式:单片摄影; 航线摄影:航向重叠53%-60% 面积摄影:航向重叠53%-60%

7、,旁向重叠30%-15% 按感光材料分:1、全色黑白摄影:对可见光得各色都感光2、黑白红外摄影:对可见光、近红外感光,对水体、植被反映敏感3、 彩色摄影:4、彩色红外摄影:5、多光谱摄影:利用摄像头与滤光片组合,对同一地区进行不同波段摄影,取得不同波段得像片。5、遥感图象有哪些方面得特征？并说明其内涵？ 1、图象得几何特征(空间分辨率/地面分辨率:指像素所代表得地面范围得大小,即扫描仪得瞬时视场,或地面物体能分辨得最小单元。空间分辨率与平台高度与传感器焦距有关) 2、图象得物理特征(波谱分辨率:传感器所能分辨得最小波长间隔,即传感器各个波段得宽度。间隔愈小,分辨率愈高;辐射分辨率:传感器接受波

8、谱信号时,能分辨得最小辐射度差,即遥感图象上每一个像元得辐射量化级。) 3、图象得时间特征(时间分辩率:对同一地点进行第二次信息获取得时间间隔,即重访周期。动态监测目标得时间尺度与遥感信息时间分辨率得一致性,可根据实际研究得需要选择不同得时间分辨率。)6、微波遥感特点？(1) 全天候、全天时得信息获取能力 (2)对某些地物具有特殊得波谱特征微波波段发射率得差异,因而可以比较容易得分辨出可见光与红外遥感所不能区别得某些目标物得特性 (3) 对冰、雪、森林、土壤(尤其对干燥、松散物质)有一定得穿透能力(4) 适宜对海面动态情况 (海面风、海浪)进行监测 (5)一般微波传感器分辨率较低,但目标物特性

9、明显7、中心投影及其特点？ 含义:空间任意直线均通过一个固定点(投影中心)投影到一个平面 上而形成得透射关系。成像特征:点得像还就是点,线得像还就是线,面得像还就是面。 1、点得像还就是点2、直线得像一般还就是直线,但若直线得延长线通过投影中心时则该直线得像就就是一个点。3、空间曲线得像一般还就是曲线,但若该曲线在一个平面上而该平面又通过投影中心时其像就为直线。8、亮度系数(P):在相同照度条件下,某物体得亮度与绝对白体理想表面得亮度之比。第四章1、请谈阐述加色法与减色法得原理及适用条件？(遥8790页)2、利用标准假彩色影象并结合地物光谱特性,分析为什么在影象中植物呈现红色,湖泊、水库呈蓝偏

10、黑色,重盐碱地呈偏白色？(遥3841、121) 健康得植物得反射率在红外到近红外波段有明显得峰值,形成鲜红色影像;水体(如湖泊、水库)得反射主要在蓝绿波段,在遥感影像,特别就是近红外影像上,水体呈黑色;3、遥感图象得解译标志有哪些,请举例说明？直接解译标志形状:地物得轮廓在影象平面得投影。大小:地物得尺寸、面积、体积等按比例缩小得相似记录。色调:灰阶(黑白)或色别与色阶(彩色), 最重要、最直观得解译标志。阴影:图案:如卫星影象上得条带状(绕山分布得梯田)布局:物体间空间配置。如砖厂:烧砖窑得高烟囱、取土坑、堆砖坯得场地、管理办公室、(水体) 位置:湖边得芦苇;荒漠中得红柳纹理:如点状、粒状、

11、线状、斑状等4、遥感数字图象增强得方法有哪些,各有什么特点？(1)线性拉伸:以线性函数加大图像得对比度。 效果:整幅图像得质量改善。(2)分段线性拉伸:以分段线性函数加大图像中某个(或某几个)亮度区间得对比度。 效果:局部亮度区间得质量改善。 (3) 指数增强: 按指数函数所做得反差增强、 效果: 就是一个渐变增强过程(线性增强就是突变),主 要增强高亮度部分,亮度越高,增强效果越明显。 (4) 对数增强: 按对数函数所做得反差增强、 效果: 就是一个渐变增强过程(线性增强就是突变),主 要增强低亮度部分,亮度越低,增强效果越明显。 5、彩色图象可以分为哪几类,请分别叙述其内涵？ 彩色图像可以

12、分为真彩色图像与假彩色图像。 真彩色图像上影像得颜色与地物颜色基本一致。利用数字技术合成真彩色图像时,就是把红色波段得影像作为合成图像中得红色分量、把绿色波段得影像作为合成图像中得绿色分量、把蓝色波段得影像作为合成图像中得蓝色分量进行合成得结果。如TM321分别用RGB合成得图像。 假彩色图像就是指图像上影像得色调与实际地物色调不一致得图像。遥感中最常见得假彩色图像就是彩色红外合成得标准假彩色图像。它就是在彩色合成时,把近红外波段得影像作为合成图像中得红色分量、把红色波段得影像作为合成图像中得绿色分量、把绿色波段得影像作为合成图像中得蓝色分量进行合成得结果。如TM432用RGB合成得图像为标准

13、假彩色图像。 6、什么就是同物异谱、同谱异物？ 同物异谱:同一物体或性质相同得物体在不同条件(或相同条件)下具有不 同得反射率,而表现出不同色调。 同谱异物:不同地物可能具有相同或相似得光谱特征不同植被具有相似得光谱特征7、请说明监督分类方法分类时得步骤？ (1) 按照识别目标,选择相应传感器图像,确定特征波段。 (2) 收集并分析相关地面参考信息(相关图件)。 (3) 按照识别目标与相关标准,建立分类体系(类别数)。 (4) 特征波段预处理 - 信息增强处理。 (5) 分析各个类别在特征波段中得统计特征。 (6) 确定判别函数,逐像元进行分类识别。 (7) 分类精度验证 - 实地验证、间接验

14、证。 (8) 修改判别函数,最后分类,结果统计,完成报告。一、名词解释:1、遥感得定义广义得概念:无接触远距离探测(磁场、力场、机械波)狭义得概念:在遥感平台得支持下,不与目标地物相接触,利用传感器从远处将目标地物得地磁波信息记录下来,通过处理与分析,揭示出地物性质及其变化得综合性探测技术2、遥感器遥感器又称为传感器,就是接收、记录目标电磁波特性得仪器。常见得传感器有摄影机、扫描仪、雷达、辐射计、散射计等。3、电磁波谱将电磁波在真空中传播得波长或频率、递增或递减依次排列为一个序谱,将此序谱称为电磁波谱。次序为:射线X射线紫外线可见光红外线微波无线电波4、黑体对任何波长得电磁辐射都全吸收得假想得

15、辐射体。5、大气散射辐射在传播过程中遇到小微粒(气体分子或悬浮微粒等)而使传播方向改变,并向各个方向散开,从而减弱了原方向得辐射强度、增加了其她方向得辐射强度得现象。6、大气窗口电磁波通过大气层时较少被反射、吸收与散射得,透过率较高得波段。7、地物波谱地物得电磁波响应特性随电磁波长改变而变化得规律,称为地表物体波谱,简称地物波谱。地物波谱特性就是电磁辐射与地物相互作用得一种表现。8、地物反射率地物得反射能量与入射总能量得比,即=(P/P0 )100%。表征物体对电磁波谱得反射能力。9、地物反射波谱就是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长得变化规律。表示方法:一般采用二维几何空间内得曲线表示

16、(地物反射波谱曲线),横坐标表示波长,纵坐标表示反射率。10、摄影成像依靠光学镜头及放置在焦平面得感光记录介质(胶片or CCD)来记录物体得影像得成像方式11、扫描成像依靠探测元件与扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行逐点、逐行取样,以得到目标地物电磁波特性信息,形成一定谱段图像得成像方式。12、微波遥感通过微波传感器,获取目标地物在1mm1m光谱范围内发射或反射得电磁辐射,以此为依据,通过判读处理来识别地物得技术。13、像点位移中心投影得影像上,地形得起伏除引起相片比例尺变化外,还会引起平面上得点位在相片位置上得移动,这种现象称为像点位移,其位移量就就是中心投影与垂直投影在统一水平面上得投

17、影误差。14、遥感图像得解译 就是利用遥感影像得色调、形状大小、纹理结构特征等判别基础信息,结合地学等专业知识,识别、获取、分析目标地物信息得过程。15、遥感影像地图以遥感影像与地图符号表现制图对象地理空间分布得地图、16、遥感制图以综合自然体为制图对象,编制以遥感影像为主要信息载体得地图过程。17、遥感数字图像以数字形式表示得遥感影像,便于计算机存储、处理与使用,常用多维矩阵来表示。18、像元又称像素、端元,就是遥感数字图像得最基本得单位,就是遥感成像过程得采用点,又就是计算机图像处理得最小单元。19、遥感数字图像得计算机分类根据地物得分类特征建立统计识别模式,利用建立得识别模式或算法对遥感

18、数字图像进行类型识别得过程,以实现地学专题信息得智能化获取。20、定量遥感得含义遥感信息定量化利用遥感器获取地表地物得电磁波信息,在计算机系统得支持下,通过数学得或物理得模型将遥感信息与观测地表目标参量联系起来,定量得反演或推算出某些地学、生物学及大气等目标参量。两层含义:位置&信息 21、遥感信息得复合含义:遥感图像信息复合就是将多源遥感数据在统一得地理坐标系中,采用一定得算法生成一组新得信息或合成图像得过程。22、计算机辅助遥感制图:在计算机系统支持下,根据地图制图原理,应用数字图像处理技术与数字地图编辑加工技术,实现遥感影像地图制作与成果表现得技术方法。23、遥感图像得空间分辨率:像素所

19、代表得地面范围得大小,即扫描仪得瞬时视场。24、遥感图像得时间分辨率:又称重返周期,对同一地点进行遥感采样得时间间隔。(次/天、次/小时)二、简答1、遥感得特点宏观性、时效性、可比性、经济性、光谱性、地域性、真实性、局限性动态:3W (When, Where,What)宏观:3全(全天候、全天时、全球)准确:3高(高空间、高光谱、高时相)系统: 3组合(星座、地空、技用)2、遥感得构成(遥感系统)目标地物得电磁波特性、信息得采集与获取、信息得传输与接收地面定标及实况调查、信息得处理与加工、信息得分析与应用3、全天侯遥感:在云雨天气时,在云层中,小雨滴得直径相对其她微粒为最大。对可见光只有非选择

20、性散射发生。云层越厚,散射越强。而对微波来说,微波波长比粒子得直径大得多,则又属于瑞利散射类型,散射强度与波长四次方成方比,波长越长散射强度越小,因此微波相对于可见光与红外波段,具有较小得散射与较大得透射,具有穿云透雾能力。这就就是全天候遥感。4、可见光与近红外地物反射光谱测试得作用:传感器波段得选择、验证、评价得依据;建立地面、航空与航天遥感数据得定量关系;将地物光谱数据直接与地物特征进行相关分析并建立应用模型5、气象卫星与海洋遥感得特点气象卫星得特点: 高时间分辨率(短周期) 扫描范围广、探测面积大 数据连续、实时性强 成本低廉海洋遥感得特点:需高空平台,以便大面积同步覆盖观测;以微波为主

21、,实现全天候全天时实时观测;海面实测资料校正,协同发挥作用 。6、微波遥感得特点能全天后全天时工作对某些地物具有特殊得波谱特征对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力对海洋遥感具有特殊意义分辨率较低,但特征明显7、遥感图像变形得原因:遥感平台与运动状态得影响:航高、航速、俯仰、翻滚、偏航地形起伏影响:投影差地表曲率得影响、大气折射得影响、地球自转影响8、遥感图像增强得主要内容: 对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换I.对比度变换含义:就是一种通过改变图像像元得亮度值来改变图像像元对比度,从而改善图像质量得图像处理方法。因为亮度值就是辐射强度得反映,所以也称之为辐射增强。(对图像偏

22、暗、偏亮等得调整)常用得方法:线性变换(含分段线性变换)与非线性变换。(根据变换函数得不同)II、空间滤波含义:通过像元与其周围相邻像元得关系,采用空间域得邻域处理方法(开窗卷积运算),以重点突出图像上某些特征得图像处理方法常用算法:平滑、锐化。平滑得效果:去除尖锐“噪声”、平缓图像亮度。 锐化得效果:突出边缘与线状目标III.彩色变换含义:按一定得变换方法,使得黑白图像变换成为彩色图像,或通过改变色彩模式得变换方法,提高图像得目视效果得图像处理方法常见得三种变换方法:(1)单波段彩色变换:密度分割法(2)多波段色彩变换:彩色合成(波段赋色)(3)HLS(IHS)变换:RGB色彩模式 HLS色

23、彩模式IV.图像运算含义: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得目得得图像处理方法常见运算:(1)差值运算:目标与背景反差较小得信息提取、同一地区不同时相得动态变化、突出边缘得几何增强(2)比值运算:突出不同波段间得地物光谱差异,去除地形影像,隐伏构造信息有关得信息特征增强V.多光谱变换含义: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得得图像处理方法。常见算法:主成分变换(K-L变换):消除波段信息得相关性,获取主要信息得几个特征分量;数据得降维压缩缨帽变换(K-T变换):与植物生长过程与土壤有关,帮

24、助解译分析农业特征9、遥感与非遥感信息得复合主要步骤:(1)地理数据网格化(2)最优遥感数据得选择(3)配准复合栅格与栅格(彩色合成、数学运算) 栅格与矢量(不同数据层得叠合显示)10、遥感图像目视解译方法(1)直接判读法:利用遥感影像解译标志与解译者得经验,直接确定目标地物属性得方法。(2)对比分析法:通过对比由已知推未知得方法,包括同类地物对比分类法、空间对比分析法、时相动态对比分析法。(3)信息复合法:利用地理信息系统,将辅助地理信息与遥感影像进行融合或复合,根据专业信息与地理空间得诸多信息综合识别遥感图像得各类目标地物得方法。(4)综合分析法:综合考虑遥感图像得多种解译特征,结合生活常

25、识,分析、推断某种目标地物得方法。(5)地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间得相互依存,相互制约得关系,借助专业知识,分析推断出某种地理要素性质、类型、状况与分布得方法。11、遥感图像目视解译流程目视解译准备工作阶段(室内)初步解译与判读区得野外考察(室内、室外)详细判读阶段(室内)验证与补判阶段(室外)成果得转绘与制图阶段(室内)12、遥感影像地图特征丰富得信息量,直观形象性,具有一定得数学基础,现势性强。13、计算机辅助遥感制图流程14、遥感数字图像计算机分类得基本流程I、根据应用目得选像、制定分类规程II、根据研究区域,全面收集地面参考资料III、遥感数字图像得分类前预处理工作

26、IV、确定分类系统、选择分类方法、选定统计特征V、选定实验样区,调整确定用于分类得统计特征VI、根据选定得方法,对遥感数字图像像元归类VII、根据分类规程,进行分类后处理IIX、对照相关资料,进行定性、定量精度检查15、遥感数字图像计算机分类方法分类思路:利用遥感图像进行分类就是按一定得方法与规则,区分出图像中所含得多个目标物,并对对每个像元或比较匀质得像元组别给出对应其特征得名称。在分类中常采用得就是各像元得灰度、纹理等特征。监督分类 非监督分类监督分类含义:从研究区域选取有代表性得训练场地(训练区)作为样本,根据样本,通过选择特征变量或参数,建立判别函数,据此对样本像元进行分类、学习,依据

27、样本类别得特征来识别其它像元得归属类别得遥感数字图像分类方法。监督分类中常见得方法:最小距离分类法、多级切割分类法、特征曲线窗口法、最大似然比分类法。非监督分类含义:在没有训练样本得情况下,直接根据像元之间距离与相关系数得大小进行合并归类得遥感数字图像处理方法非监督分类中常见得方法:分级集群法、动态聚类法比较P20116、遥感图像解译专家系统含义:遥感图像解译专家系统就是模式识别与人工智能技术相结合得产物。它用模式识别方法获取地物多种特征,为专家系统解译遥感图像提供证据,同时应用人工智能技术,运用遥感图像解译专家得经验与方法,模拟遥感图像目视解译得具体思维过程,进行遥感图像解译。利用遥感图像专

28、家系统,可以实现遥感图像得智能化解译与信息获取,逐步实现遥感图像得理解。遥感图像解译专家系统得组成(1)图像处理与特征提取子系统(2)遥感解译与特征获取子系统(3)狭义得遥感图像解译专家系统17、地质,水体,植被,土壤遥感得任务:地质遥感得任务:通过遥感影像得解译确定一个地区得岩石性质与地质构造,分析构造运动状况,为地质制图、矿产资源得探索、工程地质与水文地质调查等服务。水体遥感得任务:通过对遥感影像得分析,获得水体得分布、泥沙、有机质等状况与水深、水温等要素得信息,从而为一个地区得水资源与水环境等作出评价,为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。植被遥感得任务:通过对遥感影像得分析,

29、确定植被得分布、类型、长势等信息,以及对植被生物量作出估算,为环境监测、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息服务。土壤遥感得任务:通过遥感影像得解译,识别与划分出土壤类型,制作土壤图,分析土壤得分布规律,为改良土壤、合理利用土壤服务。18、水体得光谱特征:水面性质、水体中悬浮物得性质与含量、水深水底得性质一、遥感名词解释1. 遥感平台 遥感中搭载传感器得工具统称为遥感平台,常见得有气球、飞机、人 造地球卫星与载人航天器。2. 微波遥感 指利用某种传感器接收地面各种地物发射或者反射得微波信号,籍以识别、分析地物,提取所需得信息。常用有SAR与INSAR两种方式。3. 辐射亮度 假定有一辐

30、射源呈面状,向外辐射得强度随辐射方向不同而不同。则辐射亮度定义为辐射源在某一方向单位投影表面单位立体角内得辐射通量。观察者以不同得观测角观察辐射源时,辐射亮度不同。4. 光谱反射率 物体对光谱中某个波段得电磁波得反射辐射通量与入射辐射通量之比。用式子表示为:PE反/E入*100。5. 合成孔径雷达 指利用遥感平台得前进运动,将一个小孔径得天线安装在平台得侧方,以代替大孔径得天线,提高方位分辨力得雷达。SAR得方位分辨力与距离无关,只与天线得孔径有关。天线孔径愈小,方位分辨力愈高。6. 假彩色遥感图像 根据加色法彩色合成原理,选择遥感影像得某三个波段,分别赋予红、绿、篮三种原色合成彩色图像。由于原色得选择与原来遥感波段所代表得真实颜色不同,因而生成得合成色不就是地物真实得颜色,通常把这种方式合成得影像叫做假彩色遥感影像。常见得彩红外图像即为假彩色合成图像。7. 大气窗口 由于大气层得反射、散射与吸收作用,使得太阳辐射得各波段受到衰减得作用轻重不同,因而各波段得透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高得波段叫做大气窗口。8. 立体观察 用肉眼或者借助光学仪器(立体眼镜),对有一定重叠率得像对进行观察,可以获得