遥感导论知识要点

《遥感导论知识要点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遥感导论知识要点（55页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、广义：泛指一切无接触的远距离探测。11狭义：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。遥感的系统组成：信息源（被测目标的信息特征）信息的获取 信息的记录和传输信息的处理信息的应用遥感的分类：按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感。 按传感器的探测波段分:紫外遥感、可见 光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感。 . 按工作方式分：主动遥感与被动遥感， 成像遥感与非成像遥感。 . 按遥感的应用领域分 遥感的发展简史：AATWWWWWVWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWV

2、WWVWWVWWVWWWA-W*(16081838无记录的地面遥感阶段 年）(18391857(18581956年）空中摄影遥感阶段年）航天遥感阶段（1957年至今）电磁波谱：波长从小到大：射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波可见光波谱在0.38076ym,紫色：0.380.43m ；蓝色:0.430.47ym ；青色：0.470.50ym；绿色：0500.56/m ；黄色：056059m；橙色：0.59062ym；红色：0.620.76oA：紬1*可丸户;tUK x肘蠟 i輩并戟iq30JO JJ 呻IT3X10X； 也丸扑 中虹卅加担才趙鼻紅卄 fi I.m I TT-r !1-

3、5.2 J 5 *泗独厲短配中派？ 长 液pelt lin *O.Pih 3 ii GkA 云雾对可见光的散 射.思考题：1、无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？ 这是由于散射原理，因为无云的晴天，天 空是由气体原子和分子组成，它比可见光 的波长小得多，发生了瑞利散射。散射强 度与波长的四次方成反比，所以波长较短 的可见光，蓝光和紫光先散射出来，所以 天空呈现蓝色。2、朝霞和夕阳为什么都是橘红色？ 这是由于散射原理，天空是由气体原子和分子组成，它比可见光的波长小得多，发 生了瑞利散射。散射强度与波长的四次方11成反比，由于朝霞和夕阳穿过大气层的距 离比白天的长，所以波长较短的可见光都 被散射殆尽，

4、只剩下波长长的橘红色和红 色散射出来，所以是橘红色。3、云雾为什么通常呈现白色？因为是散射原理，云雾粒子的直径比可见光波长相比要大得多，因此产生非选择性散射，对可见光各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾是白色的。4、微波为什么可以穿透云层？因为是散射原理，可见光的波长较短发生非选择性散射，微波的波长很长，发生瑞利散射。散射强度与波长的四次方成反比，所以几乎不被散射，故可以穿透云层。大气窗口：波段的电磁辐射通过大气后衰减 较少，透过率较高，对遥感十分有利的波段。大气折射：特点：大气的折射率与大气密度相关，密$22222222小度越大折射率越大。折射只改变辐射的方向，不改变辐射的强度。与天顶

5、距的关系：大气的折射值随天顶距 增大而增大。 地球辐射的分段性：地球作为遥感的对象， 辐射源来自地球和太 阳。由于有太阳和地球 的相互作用，在电磁波的不同波段，具有不同 特性。波段名可见光中红远红外称与近红外外2 56 1-6波长U.3 厶5辐射特反射太反射-自身热性阳辐射太阳辐射为为主辐射主和自身热辐射亮温：当物体辐射功率等于某一黑体辐射的功率时，该黑体的绝对温度就是物体的亮温。特点：亮温总是低于实际温度。大气程辐射：太阳辐射经大气分子或气溶胶粒子散射直接到达传感器的 向上的辐射。它增加了目标背 景的辐射亮度,降低了遥感图 像的对比度。植被的反射波谱曲线：规律性：受各因素影响OJ O.ti

6、O S 1.0 1.2 L4 L4 112.0 2.1 2.4 2.6 泊牧和pm叶绿素：可见光波段(0.4076p m)有 一个小的反射峰，位置在0.55p m (绿光)，两侧045p m (蓝 光)和067p m (红光)则有两 个吸收带。叶细胞结构：在近红外波段(0708p m) 有一反射的“陡坡”，在1.1M m 附近有一峰值，这是植被的独有 特征。植物含水量：在中红外波段(1325p m) ，反射率大大下降，195p m和27p m为中心是水的吸收带，形成低谷。特点:水体叶绿素浓度增加, 蓝光波段反射率下降, 绿光波段反射率增加, 近红外反射率增高A水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波

7、段吸收都很强，特别到了近红 外波段，吸收更强。A但当水中含有泥沙时，可见光波段反射率增加，峰值出现在黄红区， 水中含有叶绿素时，近红外波段反 射率增加几个分辨率:空间分辨率：遥感图像上能够详细区分的最 小单元的尺寸或大小。像元所代表地面范围的大小，像元越小空间分辨率越大。） 波谱分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱 时能分辨的最小波长间隔。（间隔越小，分辨率越高。） 辐射分辨率：传感器接收波谱信号时，能分 辨的最小辐射度差。是传感器灵敏度的时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时 间间隔，即采样的时间频率， 也称重访周期。时间分辨率对 动态监测尤为重要。温度分辨率：热红外传感器分辨地表热辐射温度）

8、最小差异的能力。全景摄影机所得像片，从中心到边缘比例尺逐渐缩小。航空摄影的种类： 按像片倾斜角分：垂直摄影、倾斜摄影 按摄影波段分：普通黑白摄影、天然彩色摄 影、黑白红外摄影、彩色红外摄影、多光谱 摄影 按摄影实施方式分：单片摄影、单航线摄影、 多航线摄影（面积摄影）按航摄比例尺分：大比例尺（ 1: 1万）、中比例尺（1 : 1万 1 : 3万）、小比例尺（ 1: 3 万 1:10万）、超小比例尺（1 ： 10万 1 ： 25 万）航空遥感的特点： 空间分辨率高，信息容量大。 航空遥感灵活，适用于专题研究。 航空遥感作为实验性技术系统，是各种 星载遥感仪器的先行检验者。 . 信息获取方便。 .

9、 不足：受天气等条件限制大；观测范围 受到限制；数据的周期性和连续性不如航天 遥感。亮度系数：在相同照度下，某物体表面亮度 与绝对白色的理想物体表面亮度之比。亮度系数的特点：（） p ; I1范围很大,不同物体亮度系数的差别很大；2 同类物体，干燥物体亮度系数比潮湿物体亮度系数大；3 表面光滑的物体亮度系数比表面粗糙的物体亮度系大；4 物体的亮度系数与颜色有关。白黑，亮度系数从 1 逐渐下降到 0。像点位移1、投影误差:由地形起伏引起的像点位移。5 =-r规律：1）投影误差的大小与像点到像主点的距离11成正比，像片中心部分投影误差小，像主点是唯一不因高差而引起投影误差的 点；2）投影误差的大小

10、与高差成正比，高差愈大，投影差愈大。高差为正时，投影差 为负时，投影差为负，影像向着中心点 移动；为正，影像离开中心点向外移动，高差113）投影误差与航高成反比，航高愈高，投 影差愈小。2、倾斜误差：因像片倾斜而导致的像点位2移。规律：iVnWVWVWVWVWWVWWV-1）倾斜误差的方向在像点与等角点的连线上；2) 倾斜误差与像点距等角点距离的平方成正比；3) 在等比线上的像点不因像片倾斜而产生位移；4) 主纵线上像点倾斜误差最大；5) 对称于等比线的像点，倾斜误差大小 相等，方向相反；6) 水平像片上的矩形图形，在倾斜像片 上变为梯形，以等比线为界，包含像主 点的部分变小，包含像底点的部分

11、变大航天遥感特点 1.视野开阔，观测范围大；2.效率高；3. 费用低廉；4. 可进行周期性重复观察，便于动 态监测；5. 空间分辨率小于航空遥感；6. 细部表现力弱于航空遥感。 遥感卫星的轨道类型 太阳同步轨道：卫星的轨道面以与地球的公 转方向相同方向而同时旋转的近圆形轨道。特点：卫星轨道倾角很大（大于 90o）；在太阳同步轨道上，卫星于同一纬度的地点，每天在同一地方时 同一方向通过。 地球同步轨道：卫星运行周期与地球自转周期相同的轨道。特点：1.在地球同步轨道上运行的 卫星，相对地球固定于某一点，又称静止卫星；2.能观测 1/4 地球面积，0.5h/ 次。34 颗卫星形成空间及 监测网，对全

12、中低纬地区 进行监测； 3.具有较高的时间分辨率，只有风云二号是地球同步轨道卫星，其他卫 星（如SPOT、Landsat）均为太阳同步轨 道卫星。首颗Landsat卫星带有哪些传感器?多光谱扫描仪【MSS】、专题制图仪【TM】、 反束光导摄像机【RBV】。TM影像的七个波段：TM10.45 0.52pm蓝绿波段TM20.52-0.60|im绿红波段TM3tk630.69pm红波段TM40.76 090pm近红外波段TM51.551.75pm近红外波段TM610,4-12,5|im热红外波段TM72山8 2.35pm近红外波段各个波段的主要应用：波段序号波段主要应用领域1蓝色对水体有透射能力，能

13、輪反映浅水水下特征，可区分土壤利植 被，编制淼林类型图，区分人造地物类型2绿色探测健康植被绿色反射率，区分植被类型和评估作物长势，区 分人造地物类型，对水体有一定的透射能力3红色测量植物録色素吸收率，进行植物分类.区分人造地物类型4近红外测定生物量和作物长势，区分植被类型，绘制水体边界，探测 水中生物含量和土壤湿度5短波红外探测植物含水量及土壤湿度，区别云和雪6热红外探测地球表面不同物质的自身热辐射，用于热分布制图，岩石 识别和地质探矿7短綾红外探测高温輻射源，如监测森林火灾、火山活动等，区分人造地 物类型区别云和雪：在155165“m之间雪的反射率达到最小，冰雪在这些波 段上对太阳辐射的吸收

14、比较 强，而云在这些波段仍然保持 较高的反射辐射。SPOT （法国陆地观测卫星）波段序号波长（微米）波段名称地面分辨率（米）10.500.59绿色2020.610.68红色2030.790.89近红外2041.51.75短波近红外20全色0.510.73全色10SPOT 两种观察模式：垂直观测模式和倾斜观测模式。SPOT所携带的传感器：HRV 高分辨率 可见光成像系统HRV 的观测模式：垂直观测模式、倾斜 观测模式。优点： 1.使得地面上一个特定地区的观测次数大大增加，大大缩短了观测周期，便于更迅速掌握地面的动 态变化。2可以对同一地区从不同方向摄取几幅图像，组成一个或多个立体像对进行立 体观

15、察。SPOT 图像的两个突出特点：1、多光谱传感 器的波谱分辨率高；2、全色传感器 的地面（空间）分辨率高。Quick Bird （目前是世界上分辨率最高的遥感数据） 基本数据:卫星轨道高度450 km,倾角98 , 卫星重访周期16 d （与纬度有关）。Quick Bird 卫星影像分辨率为0.61 m,幅宽 16.5 km。IKNOS：辐射分辨率高，具有2048级灰度级CEBERS （中巴地球资源卫星） 轨道特征：轨道倾角98. 5o,高度778km,地面相邻轨道间隔时间 3天，属 于太阳同步轨道，回归周期 26 天，卫星设计寿命为 2 年。所携带的传感器：CCD相机，广角成像仪（WFI）

16、,红外光谱段扫描仪（IRMSS）。（CCD 和 WFI 具有侧摆能力，能倾 斜观测） 颜色的三个基本性质： 明度：人眼对光源或物体明亮程度的感觉。受人的视觉感受性和经验影响。在黑 白图像中，常把明度称为灰度，或量 化后称为灰阶。色调：色彩彼此相互区分的特性。颜色环上是可见光谱上存在的颜色，每种颜色对应一个波长值，是光谱色。有时刺 激人眼的光波不是单一波长，而是一 些波长的组合，也可以构成颜色，但 他们找不到对应的波长值，不是光谱 色。饱和度：彩色纯洁程度。是光谱中波长段是 否窄，频率是否单一的标志。激光 和各种光谱色都是饱和色。表示颜色的两种模式三原色：红、绿、蓝概念：有这样三种颜色，其中任一

17、种颜色都不能由其余两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，这三种颜色称为 三原色。互补色：青、品、黄（依次对应红、绿、蓝）概念：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。加色法：减色法红蓝世|tl 3.4加色法示总图图玄&减色达示盘图像元遥感数字图像的基本单位1 =2 A像元的两个特征：空间特征：每个像素含有特定的地理位置的信息,并代表一定的面积。 一个像素所代表的实际面积 是由传感器的瞬时视场角决定的，它也表示图像的空间分辨率。不同传感器瞬时视场角不同，所获取图像的空间分辨 率也不同。属性特征：像素的属性特征用亮度值表达这个亮度值是由传感器所

18、探测到的地面目标物的电磁辐射强度决定的。在不同波段，相同地点的亮度值可能不同。BSQ：像元按照波段顺序，依次排列;Band sequential)BIP：像元按照波段顺序，交叉排列;Band interleaved by pixel)BIL：像元逐行按照波段次序排列。Band interleaved by line)遥感数据图像的两种表示方式：光学图像：又称“模拟量”，连续变量。数字图像：又称“数字量”，离散变量。11航空像片的数字化：步骤： 1.空间采样2. 属性量化遥感影像变形的原因：1. 遥感平台位置和运动状态变化的影响（航高、航速、俯仰、翻滚、偏航）2. 地形起伏的影响3. 地球表面曲

19、率的影响4. 大气折射的影响5. 地球自转的影响控制点的选取：数目:(n + 1)(n + 2)/2原则：1.图像上易分辨且较精细的特征点;2. 特征变化大的地方应多选；3. 图像边缘部分要选控制点；4. 尽可能满幅均匀选取。空间滤波： 定义：以突出图像某些特征为目的而采取 的一种空间邻域处理方法。 主要通过卷积运算来实现。包括平滑 和锐化锐化罗伯特梯度平滑中值平滑均值平索伯尔梯度拉普拉斯算法图像运算：差值运算：Z、22f、224224224224224224224定义：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。应用：两个波段执行差值运算后，亮度差别大的地物突出出来。如用红 外

20、波段减红波段，能够突出植被的 信息。. 差值运算还用在研究同一地区 不同时相的动态变化。如监测灾害 发生前后的变化，计算受灾面积。比值运算：（可去除陆地影响）定义：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。应用：突出遥感影像的植被特征，提取植被类别或估算生物量，这种算法称为植被 指数。归一化差值植被指数：NDVI =(NIR-R)/(NIR+R)多光谱变换：对遥感图像实行线性变换， 使多光谱空间按一定规律旋转，达到保留主 要信息，降低数据量，增强或提取有用信息 的目的。多光谱空间：定义：多光谱空间就是一个 n 维坐标系 每个坐标轴代表一个波段，遥感数据的波段

21、数就是光谱空间的维数。坐标系内每一个点代表一个像元， 像元在坐标系中可以表示成一个n维向量。每个分量就是对应波段的亮度值。多光谱空间只表示各波段光谱之间的关系，不表示像元在图 像中的位置信息，没有空间的意义。KL 变换（主成分变换）：表达式：Y=AX各字母含义： X 变换前多光谱空间的像元 矢量；Y 变换后主分量空间的像元矢量；A 变换矩阵。KT 变换（缨帽变换）： 概念：也是坐标空间发生旋转的线性变换，旋转后的坐标轴不是指向主成分方向，而是指向与地面景物有密切关 系的方向。表达式：Y=BX 各字母含义： X 变换前多光谱空间的像元矢量；Y 变换后新坐标空间的像元矢量B 变换矩阵多源信息复合：

22、遥感信息复合不同传感器复合不同时相数据复合非遥感信息复合地形、气象、水文行政区划、人口、经济遥感与非遥感信息的复合：要求：地理数据必须按照一定的地理网格 地理数据网格化：采用局部拟合法。遥感影像计算机分类方法：监督分类法;rtfWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWVWVWWVWWVWWVWWWVWVWWVWWWWWVWWVWWVWWVWWW非监督分类法非监督监督分类法： 分类法：级集群法 多级切割分类法动态聚类法特征曲线窗口法最大似然比分类法 监督分类法和非监督分类法的区别：1. 监督分类法需要利用训练场地来获取 特征参数，建立判别函数。训练场地的 选取要有代表性，要

23、考虑地物光谱特征， 样本的数目要满足分类要求，这些不易 办到，这是监督分类的不足。2. 非监督分类不需要训练场地，分类方法 简单，分类具有一定的精度。分类效果 需要经过实际调查检验。两类地物光谱 特征差异很小时，非监督分类效果不如 监督分类效果好。例题：什么叫监督分类法，什么叫非监督 分类法，它们有什么区别。根据已知训练区提供的样本，通过选择 特征参数，建立判别函数，把图像中各 个像元点归化到给定类中的分类处理， 叫做监督分类。根据图像数据本身的统计特征及点群的分布情况，从纯统计学的角度对图像数 据进行类别划分的分类处理，叫做非监督分类。与监督分类相比，非监督分类的优势在 于：不需要人工的选取

24、训练区，操作更为简便；不需要分析者具备相关的先验知识，对 分析者的要求较低；其数据的内在结 构由算法决定，而不受外界知识的约束, 也较少受人工主观因素的影像。用哪两个参数衡量相似度？距离和相关系数。水体遥感作用：1确定水体界限2确定水中悬浮物质3.探测水温4.探测水体污染5. 探测水深大面积农作物遥感估产的内容： 农作物识别，种植面积估算，长势监测 和估产模式建立。如何建立估产模式：估产模型： y = a + bx 该地区某农作物的总产量： w = yA 式中各字母含义：y为某一作物的单产，a、 b为常数，x为NDVI值。W为该地区某农作物的总 产量，A为播种面积。3S 集成RS 遥感 Remote sensingGIS 地理信息系统 GeographicInformation SystemGPS 全球定位系统 GlobalPositioning System地理信息系统：在计算机硬件和软件支持下, 运用地理信息科学和系统 工程理论，科学管理和综合分析地理数据，提供管理、 模拟、规划、预测和预报等 任务所需要的各种地理信 息的技术系统。基本功能（作用）：1. 地理数据采集功能析功能2. 地理数据管理功能3. 空间分析与属性分4. 地理信息的可视化表现3S集成应用：海洋渔业资源开发、精细农 业发展、车辆导航与车辆监控系统