2023年遥感概论复习资料.docx

第一章遥感概述1、遥感：通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体 条件下探测目标地物，获得其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析 与应用的一门科学和技术。2、光谱特性：一切物体，由于其种类和环境条件不同，因而具有反射或辐射不 同波长的电磁波的特性，这种特性叫做光谱特性。3、传感器：接收从目标中反射或辐射来的电磁波的装置叫做传感器。4、遥感平台：搭载传感器的载体成为遥感平台。5、遥感探测的特点：宏观观测，大范围获得数据资料动态监测，快速更新监控范围数据技术手段多样，可获得海量信息应用领域广泛，经济效益高或者大范围监测动态监测技术多种多样，可获得海量信息广泛应用，经济效益高6、遥感的分类（1）依据工作平台的不同，分为地面遥感、航空遥感和航天遥感（2）依据电磁波的工作波段不同，可分为紫外遥感，探测波段在0050.38um之间；可见光遥感，探测波段在0.380.76 um之间；红外遥感，探测波段在0.761000 um之间和微波遥感，探测波段在1mm10m之间。（3）依据传感器工作原理，可分为主动式遥感和被动式遥感；主动遥感：传感器主动放射肯定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。被动遥感：传感器不向目标放射电磁波，仅被动地接收目标物的自身放射和对自然辐射的反射能量。（4）依据遥感资料的获得方式，可分为成像遥感和非成像遥感；成像传感器：摄影传感器、扫描成像传感器、雷达成像传感器；非成像传感器：高度辐射计。（5）依据波段宽度及波普的连续性，可分为高光谱遥感和常规遥感。（6）依据应用领域不同，可分为环境遥感、城市遥感、农业遥感、林业遥感、 海洋遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感等，还可以把它们划分为更细的专题 领域进行探讨。7、现代遥感技术发展的趋势和展望多辨别率多遥感平台并存，空间辨别率、时间辨别率、及光谱辨别率普遍提 局；新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感快速发展；遥感的综合应用不断深化商业遥感时代的到来8、RS可以获得源源不断的对地观测数据，而GIS的空间数据库则通过信息高速 马路实现全国乃至全球的数据交换与共享、分析、成图，GPS依靠远程通讯而实 现高精度的定位和导航。第二章 遥感电磁辐射基础1、遥感技术中较多运用可见光、红外和微波波普区间。太阳光是地球的光源， 可见光部分可以被人眼视察到，所以在遥感探测中运用特别广泛。红外区间探测 不行见的辐射信息，远红外区间可以探测热辐射，扩大了遥感的应用。而微波辐 射的探测更可以成为全天候探测，不受白天黑夜和天气状况的影响，在遥感探讨 中应用前景广泛。2、太阳常数二在距离太阳一个天文单位的区域内垂直于太阳辐射方向上的单位面积和单位时间内的黑体说接受到的太阳辐射能 量1=1.36X103 W/m23、地球自身放射的辐射主要集中在波长较长的6微米以上的热红外区段。地球 自身的辐射接近于300k黑体辐射。4、大气窗口:由于大气层的反射、散射和汲取作用，使得太阳辐射的各波段受 到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰 减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。5、大气的散射是太阳辐射衰减的主要缘由之一。对遥感图像来说，降低了传感 器接收数据的质量，造成图像模糊不清。6、大气发生的散射主要有三种：瑞利散射：d«X瑞利散射可以说明晴朗的天空为什么是蓝色的。因为无云的晴空由于波段较 短的蓝光向四面八方散射，整个天空看起来呈蔚蓝色。米氏散射：d7人非选择性散射：d»X7、雾霾天气大气的颜色怎样？是什么缘由引起的？雾霾天气大气呈白色，这是由于雾中水滴粒子直径比可见光波长大得多，因而对 可见光中各个波长的光呈无选择散射，散射强度相同，所以云雾无论从上到下看 都呈白色。雾霾天气的形成是主要是人为的环境污染，再加上气温低、风小等自 然条件导致污染物不易扩散。8、反射波普：地物的反射波普是探讨地面物体反射率随波长的改变规律。（具体 见课本49页图2.23及相关文字）9、异物同谱（曲线交叉点），须另外综合应用多种判读标记10、同物异谱：同种物体在不同状态下的曲线有所区分，利用这种特点区分地物 不同的状态11、见49页地物反射波普曲线中的植被（重点！）和岩石、土壤、水体部分。第三章遥感光学基础色光的三颜色：红绿蓝第四章传感器1、传感器的类型1）按数据记录方式可分为：成像传感器和非成像传感器2）依据工作波段可分为：可见光遥感、红外遥感和微波遥感3）依据工作方式分：主动传感器和被动传感器,主动传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。/ 被动传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM（L2）、HRV、红 外扫描仪等/最常见的传感器：成像被动式传感器2、传感器性能指标包括有：空间辨别率、时间辨别率、光谱辨别率和温度辨别 率1）空间辨别率是指遥感图像上能够具体区分的最小单元的尺寸或者大小，是用 来表征影像辨别地面目标细微环节实力的指标。通常用像元大小、像解率或 视场角来表示。2）光谱辨别率指的是传感器所能记录电磁波波段的波长范围值。波长范围越窄, 光谱辨别率越高。3）时间辨别率是指对同一目标能重复探测时，相邻两次探测时间的时间间隔。4）温度辨别率是指热红外传感器辨别地表热辐射（温度）最小差异的实力。3、光电类型的传感器与前面所讲的光学摄影类型的传感器的差别很大。1）光学摄影类型的传感器是将收集到的地物反射光在感光胶片上干脆曝光 成像；2）光电成像类型的传感器是将传感器收集到电磁波能量，通过仪器内光敏 或热敏元件转化为电能记录下来。光电成像类型的传感器比光学摄影类型的传感器更加好用，其优点为：1）探测的波段范围扩大2）便于数据的存储和输出光电成像类型的传感器广泛运用于卫星遥感领域，多为多光谱扫描仪。4、光电成像的传感器依据扫描运动方式的不同可分主要有2种：光学机械型和 推帚型。光学机械型多用于Landsat卫星；推帚型多用于SPOT卫星。第五章航空遥感1、垂直航空摄影是指航摄倾角a二3。的航空摄影，这种摄影得到的是近似水平 的航空影片。垂直摄影得到的航空影片是编制及制作地形图、地质图和其他专题图的主要资料。对于地面平坦的垂直摄影的影像，与地物顶部形态基本相像。2、为什么要航向重叠？答：相邻两像片之间有一部分相互重叠，这重叠的部分叫航向重叠。它一方面可 以使相邻两像片之间没有航摄漏洞，保持像片的完整性；另一方面为了可以做立 体视察。航向重叠与旁向重叠3、航空相片属于中心投影。（航空像片是地面的中心投影）4、航空像片上某一线段长度和地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。用VM 表示。其中f为物镜焦距，H为飞行器的相对航高。当焦距固定，H越高，比例尺就越 小。 影响比例尺改变的因素：1）相片倾斜2）地形起伏只有位于同一水平面上的线段在像片上才具有相同的比例尺。5、像点位移：比较地物在航空相片上与其在平面图上位置，像点位置产生的移 动就叫做像点位移。产生的缘由：相片倾斜，地面点相对于基准面的高差和其他物理因素（材 料变形，压平误差，物镜畸变等）6、人造立体视觉必需符合自然界立体视察的四个条件：1）两张像片必需是在两个不同位置对同一景物摄影的立体像对；2）两只眼睛必需只能分别视察像对的一张像对3）两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行；4）两像片的比例尺相近（差别=15%）第六章航天遥感1、航天遥感和航空遥感的比较：1）航天遥感视野开阔，视察地面范围大，可以发觉地表大面积宏观特征。2）航天遥感的测量时间短，3）航天遥感价格较低，耗费少。4）航天遥感可以对地球进行周期性的，重复视察，利于动态监测。5）航天遥感的辨别率不如航空遥感。2、遥感卫星的姿态改变可以从三轴倾斜和振动两个方面。3、遥感卫星的轨道参数：开普勒六参数包括轨道长半轴a、轨道偏心率e、轨 道倾角i、升交点赤经、近地点焦距和过近地点的时刻。1）轨道长半轴：卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离。2）轨道偏心率：椭圆轨道焦距与长半轴之比，又称为扁率3）轨道倾角：轨道面与赤道面的交角，即从升交点一侧的轨道量至赤道面4）升交点赤经：轨道上由南向北自春分点到升交点的弧长4、其他一些常用遥感卫星参数：卫星高度、运行周期、重复周期、降交点时刻 和扫描带的宽度。5、遥感卫星轨道的类型：地球同步轨道（静止卫星）和太阳同步轨道。6、地球同步轨道（静止卫星）1）地球同步轨道其运行周期等于地球自转周期（86164.lsec）2）从地球地面各地方看过去，卫星在赤道的一点是静止不动的，所以又称为静 止轨道卫星。3）静止轨道卫星能够长期视察特定的地区，卫星高度高，能将大范围区域同时 收入视野，因此广泛适用于气象卫星，通信卫星。如：日本GMS气象卫星。7、太阳同步轨道是指卫星的轨道面以与地球的公转轨道方向相同方向而同时 旋转的近圆形轨道。卫星轨道面恒久与当时的地心一日心连线保持恒定角度。因此，太阳的入射角几 乎是固定的。这对于利用太阳反射光的被动式传感器来说，具有很大的优点，使 得卫星在不同时相对同一地区遥感时，太阳高度角大致相等。8、陆地卫星的轨道特征是：1）中等高度。若飞行太低，卫星受稠密大气摩擦，损耗增大，降低卫星工作寿 命，且运行周期延长；若飞行过高，辨别率又难以达到要求。所以中等高度 是最相宜的。2）近圆形。陆地卫星运行轨道偏心率不大，接近于圆形，轨道趋于圆形的主要 目的是使在不同地区获得的图像比例尺基本一样。止匕外，近圆形轨道使得卫 星的运行速度近于匀速，便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像，避开 造成扫描行之间不连接现象。3）近极地。卫星轨道距两极上空较近，使得卫星轨道与赤道轨道基本垂直，保 证尽可能覆盖整个地球表面，视野广袤。4）太阳同步。当陆地卫星先后穿过同一纬度、不同经度的若干个地面点上空时, 各个地面点的地方时大致相同。5）可重复轨道。陆地卫星轨道时可重复轨道。第七章微波遥感1、微波遥感探测波段：1mm1m。2、与可见光和红外波段相比，微波具有如下优点：1）微波具有穿透云雾，冰雹，灰尘的实力，不简单受到大气散射影响，特殊适 合探测热带地区，极地地区。2）微波可以全天候工作，主要为主动探测。3）微波对地表面的穿透实力强（地表，森林，雪，冰）4）微波还具有对某些地物具有特殊的波谱特征5）精确探测的实力对海洋，气象探测有特殊意义 土壤湿度越大，微波的穿透性越大。3、微波传感器的类型：成像传感器和非成像传感器。1）成像传感器包括微波散射计（主动）和雷达高度计（主动）2）非成像传感器微波辐射计（被动）、侧视雷达（主动）和合成孔径雷达（主 动）4、侧视雷达的工作原理：雷达通过天线在短时间内放射一束能量很强的脉冲波，当遇到地面物体时，被反 射回来的信号（简称回波）被接收器接受。,由于系统与地物距离不同，同时发出的脉冲，接收的时间不同。/地物的距离差异和反射辐射强弱差异被记录下来，产生了雷达图像.侧视雷达是在飞机或卫星平台上传感器向与飞行方向垂直的侧面，放射一个窄的 波束，覆盖地面上这一侧面的一个条带,然后接收在这一条带上的地物的反射波, 从而形成一个图像带。随着飞行器前进，不断地放射这种脉冲波束，又不断地接 受回波，从而形成一幅一幅的雷达影像。5、侧视雷达图像的几何特征（具体见书本167-170页）1）透视收缩：原来的山坡坡长为L,在图像上则显示为AR,由于存在视角，则 R<L,这种现象叫做透视收缩。透视收缩是指山上面对雷达的一面在图像 上被压缩，这一部分往往表现为较高的亮度。2）叠掩：当面对雷达时，出现山顶比山底更接近雷达的状况，因此在图像的距 离方向，山顶与山底的相对位置出现颠倒。这种现象叫做雷达叠掩。此时坡 底的收缩度变小，坡顶的收缩度变大。3）雷达阴影：当后坡坡度角较大时，雷达波速不能到达后坡坡面上，这时没有 回波信号，在图像上这一位置出现暗区，称为雷达阴影。（一般来说，当山 坡后坡的坡度与视角之和大于90度时产生阴影）6、角反射：入射波速没有从地物表面发生后向散射，但由于建筑物或高出地面 的某些物体接受反射信号后的二次反射使接收天线接收到回波，这种反射叫角反 射。第八章图像校正与增加1、数字图像：能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像，称为数字图像。2、灰度直方图：用平面直角坐标系表示一幅灰度范围为0-n地数字图像像元灰 度分布状况，横轴表示灰度级，纵轴表示灰度级为当像元个数%占像元总数M 的百分比。第九章目视判读原理（书本221页）1、目视判读的干脆判读标记是色调（Tone）、阴影（Shadow）、形态（Shape）、大小(Size)> 位置(Site)、布局(Association)、图案(Pattern)和纹理(Texture)。1)色调是最重要的判读标记，体现了地物的光谱特性.不同地物反射/辐射电磁 波的实力不同，表现出来就是色调不同，或者颜色的不同.2)阴影经常供应地物的侧影,相对高度信息，使得判别更加简单经常在立体视 察中，起到加强立体效果的作用，有利于确认地形。3)形态地物外轮廓，有利于区分大块地物边界，如城市的边界.