遥感的概念

《遥感的概念》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遥感的概念（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、遥感的概念：从不同高度的平台上，使用各种传感器，接受 来自地球表层各类电磁波的信息，并对这信息进行加工处 理，从而对不同的地物及其特征进行远距离的探测和识别的 一门科学技术。遥感的特点：宏观性、综合性、可比性，多波段性，时效性, 客观性，经济性，局限性（信息的提取方法不能满足遥感快 速发展的要求）遥感的类型:按机理划分：被动遥感（传感器不向目标发射 电磁波，仅被动的接收目标物的自身发射和对自然辐射的反 射能量）主动遥感（传感器主动发射一定电磁波能量并接受 标反射回来的信号）按平台划分：地面遥感：如车载，船载, 手提，固定或活动高架平台等 航空遥感：传感器设置在航 空器上（小于80km），主要为

2、飞机，气球等航天遥感：传感 器设置在航天器上（大于80km），如人造地球卫星、航天飞机, 空间站，火箭等，以卫星为平台的遥感叫做卫星遥感按电磁 波段划分：可见光遥感（电磁波波长范围：0.380.76um） 红外遥感（电磁波波长范围：0.761000um）微波遥感（电 磁波波长范围:1mm10m ）按大的研究领域划分：陆地遥感;大气遥感；海洋遥感。按应用范围划分：资源环境遥感；灾 害遥感；农业遥感；地质遥感；渔业遥感.遥感技术系统的概念：是一个从地面到空中直至空间，从信息的收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统；它能够实现对全球范围的多层次、多视角、多领域的立 体观测，是获取地球资源

3、的现代高科技的重要手段 电磁波谱：按各种电磁波在真空中的波长或频率，递增或递 减排列制成的图表电磁波谱的波段和遥感常用的电磁波波段：按波长由小到大依次为：Y射线一X射线一紫外线一可见光一红外线一微 波一无线电波。常用的是：紫外(0.01-0.38um)可见光(0.38-0.76um )红外(0.76T000um )微波遥感器(1mm-1m) 辐射亮度：辐射亮度L:面辐射源，在某一方向，单位投影 表面、单位立体角内的辐射通量。单位是瓦/ 米2 球面度(W/m2 Sr)黑体辐射的三个特征；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 的曲线不相交；随着温度

4、的升高，辐射最大值所对应的波长 向短波方向移动。发射率和基尔霍夫定律概念：发射率地物的辐射出射度M与 同温下的黑体辐射出射度M黑的比值，又叫比辐射率；在一 定温度下，物体的辐射出射度M和吸收率a之比，对于任何 物体都是一个常数，等于该温度下同面积黑体辐射出射度M 黑称作霍夫定律太阳辐射光谱最基本特征及其能量主要集中在哪几个波段：太阳辐射的光谱是连续的它的辐射特性与绝对黑体的辐射特性基本一致 从近紫外到中红外（03-6 um ）这一波段 区间能量最集中而且相对来说较稳定，被动遥感主要利用可 见光、红外等稳定辐射在X射线、r射线、远紫外及微波波 段，能量小，但变化大 大气层对太阳辐射的反射、吸收

5、和散射。主要分布在可见光（40%）红外（51%）紫外（9%）大气对太阳辐射的影响：大气对辐射的吸收作用（水汽：可 见光、红外和长波辐射；二氧化碳：红外辐射；臭氧：紫外 线）17%大气吸收的影响主要是造成遥感影像暗淡。大气对 辐射的散射作用：电磁辐射在大气中传播时，遇到各种大气 微粒将发生散射，包括瑞利散射，米氏散射，非选择性散射。 大气的散射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22%。大气对辐射的反射：作用主要是 大气中的云层，大的尘埃。云量越多、云层越厚，反射越强。 消弱了电磁波强度30%。大气折射：电磁波穿过大气层时， 会产生传播方向改变，即折射现象。大气密度越大，

6、折射率 越大，离地面高度越大，空气越稀薄，折射率越小。大气透 射：电磁波直接穿透大气层31%。大气散射的类型及特点：瑞利散射（散射强度与波长的四次 方成反比，波长越长，散射越弱）米氏散射（散射强度与波 长的二次方成反比，潮湿的天气米氏散射影响较大）无选择性散射（散射强度与波长无关，任何波长的散射强度相同。普朗克定律口的定义普朗克定律口对于黑体辐射源，其辐射出射度、温度和波长存在 下面的关系：窗严心;c为，射、有向反射、二向性反射。窗口：电磁波在大气中传输过程中较少被反射、吸收和 ，透射率很高的波段 反射的类型 ：镜面反射、漫反 地物射率：是指地物对某一波段能量与入射能量之 比，反射率随入射波长

7、而变化地物的光谱（波谱）特性：任何地物都有自身的电磁辐射规 律，如反射、发射、吸收电磁波的特性，少数还有透射电磁 波的特性，地物的这种特性称为：地物的光谱（波谱）特性。地球辐射特性：在0.32.5um波段（主要在可见光和近红外 波段），地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽 略。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳的短波辐 射对地表进行探测和成像。在2.56.0um波段（主要在中红外波段），地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射均为 被动遥感的辐射源。在6. 0um以上的热红外波段，以地 球自身的热辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽略。（热红外成像） 传感器：收集、量测和记录地物的反射或者

8、发射的电磁波能 量的装置。遥感成像原理：1摄影成像传统摄影依靠光学镜头及放置 在焦平面的感光胶片在记录物体影像；数字摄影通过放置在 焦平面的光敏元件，经光、电转换，以数字信号来记录物体 的影像（类型 分幅式摄影机 全景式摄影机 多光谱摄影机 数码摄影集）2扫描成像 探测元件把接收到的电磁波能量转换成电信号，在磁介质上记录或再经电、光转换成为光能量, 在设置于焦平面的胶片上成影像（光机扫描成像 固体自扫 描成像高光谱成像）3微波遥感与成像通过微波传感器获 取从目标地物发射或反射的微波辐射，经判读处理来识别地 物的技术（主动微波遥感 被动微波遥感） 像点位移概念及其原因：在中心投影的像片上，地形的

9、起伏 除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上 的位置移动，这种现象称为像点位移。遥感数字图像的类型：模拟图像（光学图像）：是指空间坐 标和明暗程度都连续变化的、计算机无法直接处理的图像, 属于可见图像 数字图像：指被计算机存储、处理和使用的 图像，是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数学表示 的图像，不可见图像 图像数字化包含那两个特征及其格式：各波段的二维图像数 据按波段顺序排列BSQ；按像素顺序记录图像数据，在一行 中按每个像素的波段顺序排列0,属各波段数据间交叉记录 方式BIP。遥感数字化图像直方图：定义以每个像元为单位，表示图像 中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分

10、布图；作用： 直观地了解图像的亮度值分布范围，峰值的位置，均值及亮 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；特点：正态分布：亮度分布均匀，层次丰富，质量高- 偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差 颜色性质描述：所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对 其他波长吸收的结果明度(lightness)：指人眼对光源或物体明亮程 度的感觉，与物体的反射率有关 色调 (hue):颜色的类别，是色彩彼此相互区分的特性，取决于 入射光的光谱饱和度(saturation):指色彩纯洁的程度辐射畸变(失真)：遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能 量时，由于电磁波在大气层中传输和传感器测量过程

11、中受到 传感器本身特性、地物光照条件(地形影响和太阳高度角影 响)以及大气作用等的影响，使遥感器得到的测量值与目标 物实际光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量不一致而失真， 消除这些失真的过程就是辐射校正。遥感图像的辐射校正流程：原始数字信号-遥感器校正-传感 器入瞳辐射值-大气校正-地表反射辐射值-太阳及地形校正 -修正真实反射率值辐射定标概念：建立遥感器每个探测器输出值(DN)与探测器 对应的实际地物反射或辐射能量(辐射亮度)之间的定量关系三种定标方式的比较疋标方式实验室定标星上定标地面定标优点操作简单稳 定、适合于 航空遥感器 的定标或星 载仪器发射 前定标实时、连续定标常用于定标精度的检验

12、缺点卫星发射后 无法进行太阳辐射特 性无法确切 得知，定标 系统不够稳 定需同步测量、操作复杂、代价高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）从而改善图像质量方法：直方图最小值去除法 回归分析法 基于地面定标点的经验 线性法几何畸变：遥感图像的几何位置上发生变化，产生诸如行列 不均匀，像元的大小与地面大小对应不准确，地物形状不规 则的变化等变形遥感影像变形的原因：传感器成像方式引起的图像变形遥 感平台位置和运动状态变化的影响地形起伏的影响 地球表面曲率的影响 大气折射的影响 地球自转的影响 图像增强：通过增加图像中各特征在外观上的反差性能，突 出相关的专

13、题信息，从而提高图像的视觉效果，以利于目视 解译和提取定量化信息图像增强的分类：辐射增强：对遥感图像上单个象元值进行 处理不考虑其他周围象元值对它的影响-直方图拉伸、均衡 化、匹配；亮度值反转等 空间增强：考虑周围象元值的 影响-图像平滑、图像锐化等 光谱增强：需要多个波段进行 联合运算-主成分分析、缨帽变换、各种指标提取等 其 他：彩色增强目标判读定义和分类：直接判读标志和间接判读标志目视解译步骤：目视解译准备工作阶段；初步解译与判读区 的野外考察；室内详细判读；野外验证与补判；目视解译成果的转绘与制图；计算机解译监督分类：基本思想：选择具有代表性的典型实 验区或训练区，用训练区中已知地面各

14、类地物样本的光谱特 性来“训练”计算机，获得识别各类地物的判别函数或模 式，并以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归入到已 知的类别中；分类过程-选择样区：根据已知样本类别和先 验知识-学习或训练：利用一定数量的已知类别，求解待定 参数-确定一类的判别函数和相应的判别准则-计算未知 类别的样本观测值在每一类函数值-判别：按一定准则对该 样本作出判定；优点：根据研究目的，可充分利用对分类地 区的先验知识，预先确定分类的类别可控制训练样本的选 择，并可通过反复检验训练样本，以提高分类精度可避免非监督分类中对光谱集群组的重新归类。缺点：人 为主观因素较强训练样本的选取和评估需花费较多的人 力、物力和时间只能识别训练样本中所定义的类别，对于 因训练者不知或因数量太少未被定义的类别，监督分类不能 识别