2022年遥感导论复习重点 .pdf

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1、第一章遥感概述1-1 遥感的基本概念及其特点遥感概念遥感（ Remote Sensing）是 20 世纪 60 年代发展起来对地观测综合性技术。有广义和狭义之分。1、广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测（对电磁场、力场、机械波等）2、狭义遥感：即是应用探测仪器，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测控技术。遥感是一种以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用技术物理手段 传感器、平台及信息传输数学方法 计算机图像处理、数理统计、建模地学分析 以地学规律为基础的地学处理过程（Geo-Processing) 遥感的特点1.大面积同步

2、观测：探测范围大，具有综合、宏观的特点，受地面条件限制少。2.时效性： 获取信息速度快，更新周期短，具有动态监测特点。3.数据综合性先进性：信息量大，具有手段多，技术先进的特点。4.经济性： 用途广，效益高的特点。5.局限性： 利用的电磁波段有限。遥感系统组成信息源 : 目标物发射、反射的电磁波信息获取：遥感平台( 地面、空中、空间) ，遥感器 (传感器 ) 信息接收：模拟信息人工回收，数字信息卫星接收站接收信息处理：信息的恢复、校正、增强、分类、统计等信息应用：专业应用、综合应用有六种不同的分类方法：1. 按平台（载体）分：地面、航空、航天和航宇遥感 2.按电磁波段分：紫外、可见光、红外、微

3、波遥感3. 按传感器工作方式分：主动式和被动式遥感 4.按资料获取方式分：成像和非成像遥感5. 按应用范围分：外层空间、大气层、陆地、海洋遥感6. 按应用领域分：农业、林业、水利、地质、环境、资源、海洋遥感等遥感信息源的综合特征1、多源性2、空间宏观性3、遥感信息的时间性4、综合性、复合性5、波谱、辐射量化性6、遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性一、遥感过程的实现光谱特性 ：一切物体固有的对电磁波反射、透射、吸收的能力。由于环境不同，物体的反射、辐射电磁波是不同的。遥感是一个接收、传送、处理和分析遥感信息，并最后识别目标的复杂技术过程。1-4 遥感的发展简史从以下四个阶段了解遥感发展过程无记

4、录的地面遥感阶段（1608-1838）有记录的地面遥感阶段（1839-1857）空中摄影遥感阶段（1858-1956）航天遥感阶段（1957-）第二章遥感的物理基础 电磁辐射理论2-1 电磁波谱与电磁辐射电磁波 是电磁振荡在空间的传播。1. 电磁波的性质：电磁波的波动性：电磁波的粒子性：电磁波的波粒二象性：的程度与电磁波的波长有关：2. 电磁波谱： 按电磁波在真空中传播的波长（或频率）以递增或递减的顺序排列，制成的图表称电磁波谱。二、电磁辐射的度量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

5、- - 第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - 1. 辐射源： 任何地物都有向周围空间辐射红外线和微波的能力。辐射能量（ W） ：以辐射形式发射、转移，或接收的能量。辐射通量（） ：单位时间内通过某一面积的各种波长辐射的辐射能量。辐射通量密度（E） ：指单位时间内，单位面积上所接受的辐射能量。辐照度（ I） ：在某一指定表面上单位面积上所接受的辐射能量。辐射出射度（M ） ：从辐射源表面单位面积发射出的辐射通量。辐射亮度（ L ） ：表示面辐射源上某点在一定方向上的辐射强弱的物理量1.黑体辐射 完全的辐射体绝对黑体： 对于任何波长的电磁波都全部吸收的物体称为绝对黑体。黑体

6、能够在热力学定律所允许的范围内最大限度地把热能转变成辐射能，所以说黑体是一个完全的吸收体和完全的发射体。太阳，恒星，无色的烟煤的辐射都可近似看作是黑体辐射源。2. 黑体的热辐射规律：普郎克辐射定律：斯忒藩 波尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann ） ：M= T4 其中 =5.6710-8W m-2 K-4 维恩位移定律（Wiens displacement law ） ：反射： 当电磁辐射能到达两种不同介质的分界面时，入射能量的一部分或全部返回原介质的现象，称之为反射。发射率： 地物发射电磁辐射的能力，以黑体辐射作为基准，即m /m 。其中 M指单位面积上观测地物发射的某一波长的辐射通

7、量密度。M 指与观测地物同温度下黑体的辐射通量密度。透射： 当电磁波入射到两种介质的分界面时，部份入射能穿越两介质的分界面的现象。透射的能量穿越介质时，往往部分被介质吸收并转换成热能再发射。透射率： 介定透射能量的能力，用透射率来表示。透射率就是入射光透射过地物的能量与入射总能量的百分比。地物的透射率随着电磁波的波长和地物的性质而不同。目视解译的认知：自上向下过程：特征匹配，提出假设，图像辨识自下向上过程：图像信息获取，特征提取识别，证据选取解译的方法：1 直判法：根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。2 对比分析法： 对比分析法包括同类地物对比分析法、空间对比分

8、析法和时相动态对比法。不仅是同一遥感影像3 图进行对比，而且要借助不同时相的遥感影像图之间进行对比。4 综合推理法：综合考虑遥感图像多种解译特征，分析、推理某种目标地物的方法。5 信息复合法： 利用专题图和地形图等信息与遥感影像图重合，根据这些辅助信息识别遥感影像图上目标地物的方法。6 地理相关分析法：根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析和推理某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。2-3 太阳辐射和地球辐射一、太阳辐射（太阳光）2.太阳光谱特征太阳的光谱是连续光谱，且辐射特性与绝对黑体辐射特性基本一致。太阳的辐射能量分布范围广，各个波段所占比例不同。

9、大气对太阳辐射产生了衰减作用（通过大气层上下太阳辐照度曲线比较知）二、地球辐射地球是被动遥感的另一辐射源，地球又是地学遥感探测的对象，因此探测地球作为辐射源的辐射特性和作为太阳辐射接收的反射特性，以及不同地物反射率与波长关系，在地学遥感中有十分重要意义。发射波谱曲线：某种地物的比辐射率（发射率）随波长的变化曲线，称该物体的发射波谱曲线。2-4 地球大气及其对太阳辐射的影响太阳光 大气地物 大气 传感器，二次经过大气产生了较大变化。一、大气组成1.大气分层：按热力结构：对，平，中间，热，逸散层。化学成分：均质与非均质层。电磁特性：电离层和磁层。2.大气组成：干洁大气，水汽，大气气溶胶，其他。名师

10、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - 大气的传输特性：大气对电磁波的吸收、散射和透射的特性。这种特性与波长和大气的成分有关。二、大气折射：使电磁波方向改变，但不影响辐射强度。三、大气反射：主要发生在云层顶部，强度取决于云量。削弱了电磁波到达地面的强度。四、大气吸收：吸收电磁辐射是物质的普通性质，是指电磁辐射与物体作用后，转化为物体的内能。非选择性吸收。选择吸收。氧气： 小于 0.2 m；0.155 为峰值。高空遥感很少使

11、用紫外波段的原因。臭氧： 数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。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，水对红外遥感有极大的影响。二氧化碳： 量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。五、大气散射散射：辐射在传播过程中遇到小微粒而改变传播方向，并向各个方向散开的现象。实质是电磁波在传播过程中遇微粒而产生的衍射现象。散射种类：1. 瑞利散射（ Rayleigh ）条件： 当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射，主要由大气中的原子和分子引起，如N ，CO2 ， O3 ， O2 等特点： 1、散射强度与波长的四次方成反比；2

12、、波长越短散射越强，而且前向散射与后向散射相同；3、对可见光影响大2. 米氏散射（ Mie）条件： 当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射；主要由大气中的微粒、烟、尘埃、小水滴和气溶胶等引起。特点： 1、散射强度与波长的二次方成反比；2、米氏散射在光线前进方向比向后方的散射更强；3、云雾对红外线（0.76 15 ）散射影响较大。3. 非选择性散射：条件： 当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射；特点： 散射强度与波长无关。大气窗口： 将电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有：(P32) 0.31.3 ,紫外近红外，摄影成像最佳波段

13、，如TM1 4 1.51.8 和 2.03.5 ,近中红外 ,日照充足时扫描成像常用波段，如 TM5，7 等，探测植物含水量以及云、雪，或地质制图3.55.5 ,中红外，除反射外，还有地物自身热辐射814 ,远红外，主要是来自地物的热辐射能量0.82.5c,微波，有穿云透雾能力，是主动遥感，如侧视雷达I（到达地面的太阳辐射总能量）=R（反射能量） +A （吸收能量）+T（透射能量）一、地物的反射1.反射率： 物体反射的辐射能量R 占入射总能量I 的百分比，称为反射率。=R/I*100%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，物体本身的性质：地表颜色与粗糙度利用反射率可以判断物

14、体的性质。2.物体的反射 分类：镜面反射 （specular reflection ）:当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角，称为镜面反射。漫反射（ diffuse reflection ） ：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象，称为漫反射。方向反射（ directional reflection ） ：自然界大多数地表既不完全是粗糙朗伯漫反射表面，也不完全是光滑的镜面，而是介于两者之间的非朗伯表面。其反射并非各向同性，而具有明显的方向性，即方向反射。镜面反射也可认为是方向反射的一个特例。名师资料总结 -

15、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - 二、地物的反射波谱曲线1.反射波谱： 是指地物反射率随波长的变化规律。地物反射光谱曲线：按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线称为地物反射光谱曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。不同地物在不同波段反射率存在差异：利用反射率随波长的变化规律可以识别和区分物体。1.同一物体的波谱曲线反映了物体在不同波段的反射率，将此与传感器的对应波段接收的辐射数据相对照，可以得到遥感数据与对应

16、地物的识别规律。2.不同地物有不同的反射波谱曲线3.同种地物在不同内部结构和外部条件下，其反射波谱曲线也有差异。根据这一点，可以识别不同的地物及同一地物的不同表现形式。4.同一地物不同时间的反射光谱曲线不同。三、地物波谱特性的测量地物波谱特性测量的目的1、传感器波段选择、验证、评价的依据；2、建立地面、航空和航天遥感数据的关系；3、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；（一）地物反射波谱测量理论：双向反射分布函数（BRDF ）双向反射比因子R（BRF ） ：第三章遥感的探测基础3-1 传感器传感器 是直接获得目标物信息的仪器，用以测量和记录目标物的电磁辐射强度和特性，是遥感技

17、术系统的重要组成部分。一、传感器组成传感器通常由收集器、探测器、信号处理器和输出设备组成。二、 传感器的分类按工作方式分：主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪。按工作波段分：紫外、可见光、红外、微波、多波段传感器等按数据记录方式分：成像式、非成像式传感器按成像原理分：摄影方式、扫描方式传感器1.摄影方式传感器：快门打开瞬间收集目标信息。（P54）摄影方式传感器主要是摄影机。如框幅摄影机、缝隙摄影机、全景摄影机（缝隙式、镜头转动式）、多光谱摄影机等2.扫描方式传感器：逐点逐行收集

18、目标信息。（P67）分为对目标面扫描的传感器，对影像面扫描的传感器3-2 传感器的性能传感器的性能指标表现在很多方面，其中最具有实用意义的指标是传感器的分辨率。一、空间分辨率：遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。即像素所代表的地面范围的大小，扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。通常用像元大小、像解率和视场角表征。像元（ pixel ）瞬时视域所对应的地面面积象元(pixe1)，即与一个象元大小相当的地面尺寸，单位：米(m)。像解率： 单位为线 /毫米或 线对 /毫米 。一个线对为一对能分辨的明暗相间的线。视场角（ FOV ） ：指传感

19、器的张角，即传感器的瞬时视域。对于扫描影像：瞬时视场角（IFOV ） （毫弧度），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。地面分辨率：空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - 二、时间分辨率类型：1.超短周期时间分辨率：2.中周期时间分辨率：3.长周期时间分辨率：意义： 动态监测与预报；自然历史变迁和动力学分析；利用时间差提高遥感的成像率和解像率；更新数据库三、光谱分辨率

20、光谱分辩率 是指传感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。意义： 开拓遥感应用领域，专题研究中波段选择针对性，图像处理中多波段的应用提高判识效果一般来说，传感器的波段数越多，波段越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强。四、辐射分辨率辐射分辨率 是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图象上表现为每一个像元的辐射量化级。遥感图像的信息量取决于 空间分辨率P、波谱分辨率K 和辐射分辨率D 的大小。五、温度分辨率指热红外传感器地表热辐射（温度）最小差异的能力。第四章航空遥感简介4-1 航空遥感系统：航空遥感是以中低空遥感平台为基础进行进行摄影或扫描成像

21、的遥感方式。特点： 1.图像空间分辨率高且具有较大的灵活性。2.平台的高度和航线可在一定范围内变化，而且便于资料回收以及设备的检修更换。3.航空遥感的摄影费用昂贵，不可能在短期内对同一区域反复摄影成像，因而限制了它在监测方面的应用。航空遥感成像：航空摄影成像；航空扫描成像；航空微波雷达成像一、航空遥感平台1.气球2.飞机 :飞机平台在高度和速度上可以控制，也可以根据需要在特定的地区、时间飞行，它可以携带多种传感器，信息回收方便，而且仪器可以及时得到维修。分类：低空飞机、中空飞机和高空飞机三种。三、航空遥感特点1.空间分辨率高，信息量大。2.灵活，适用于一些专题遥感研究。3.实验技术系统，是各种

22、星载遥感仪器的先行检验者。4.信息获取方便。5.缺点 :受天气等条件的限制大；观测范围受到限制；数据的周期性和连续性不如航天遥感。一、航空像片属于中心投影中心投影： 空间任意直线均通过一固定点（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透视关系。（二）中心投影成像特征1.点的像还是点。2.直线的像一般仍是直线，但如果直线的延长线通过投影中心时，则该直线的像就是一个点。3.空间曲线的像一般仍为曲线。但若空间曲线在一个平面上，而该平面又通过投影中心时，它的像则成为直线。（三）中心投影和垂直投影的区别两类投影的区别主要表现在三个方面：1.投影距离的影响。2.投影面倾斜的影响。3.地形起伏的影响。航

23、空像片是中心投影，地形图是垂直投影。（四）航空像片的主要点和线像主点（ o） ：航空摄影机主光轴SO 与像面的交点，称为像主点。像底点（ n） ：通过镜头中心S 的地面铅垂线（主垂线）与像面的交点，称为像底点。等角点（ c） ：主光轴与主垂线的夹角是像片倾斜角，像片倾角的分角线与像面的交点称为等角点。当地面平坦时，只有以等角点为顶点的方向角，才是地面与像片上对应相等的角度。主纵线与主横线：包括主垂线与主光轴的平面称为主垂面，主垂面与像面的交线VV 称为主纵线，它在像片上是通过像主点和像底点的直线。与主纵线垂直且通过像主点的h0h0 称为主横线。主纵线与主横线构成像片上的直角坐标轴。等比线：通过

24、等角点且垂直于主纵线的直线hch0 称为等比线。在等比线上比例尺不变。在水平像片上，像主点、像底点和等角点重合，主横线和等比线重合。像点位移： 在中心投影的相片上，地形起伏除引起相片比例尺的变化外，还会引起平面上的点在相片位置上的移动，称像点位移。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - 投影差因地形起伏引起的像点位移1.投影差大小与像点距离像主点的距离成正比，即距离像主点愈远，投影差愈大。像片中心部分投影差小，像主点是

25、唯一不因高差而产生投影差的点。2.投影差大小与高差成正比，高差愈大，投影差也愈大。高差为正时，投影差为正即像点离像点向外移动；高差为负时（即低于起始面），投影差为负，即像点向着中心点移动。3.投影差与航高成反比，即航高愈高，投影差愈小。倾斜误差因像片倾斜引起的像点位移特点： 1.倾斜误差的方向是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。第五章航天遥感简介5-1 航天遥感及特点与航空遥感相比具有以下特点1. 平台高度高，观察的地面范围大，可以发现地表大面积内宏观的、整体的特征；2.造地球卫星等航天平台发送上天后，自动运转，不需供给燃料和其他物资，取得同样的资料，费用比航

26、空遥感低廉。3.遥感可以对地球进行周期性的、重复的观察，有利于对地球表面的资源、环境、灾害等实行动态监测。4.航天平台远高于航空平台，通常航天遥感的分辨率小于航空遥感，但是随着新一代高分辨率的传感器的研制，航天遥感的分辨率将有很大的提高。如Quikbird 的分辨率达到了几米。遥感卫星的轨道类型：太阳同步轨道：特点:每天同一时间通过地面某一固定点。8001500km 地球同步轨道：特点:卫星公转角速度和地球自传角速度相同，相对于地面静止于空中某一点。36000km5-2 航天遥感分类按照航天遥感平台的服务内容可以分为：陆地卫星系列、气象卫星系列和海洋卫星系列。1、气象卫星简介气象卫星是广泛应用

27、于国民经济领域和军事领域的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。2、气象卫星的特点（见P48）轨道：低轨和高轨。低轨即近极地太阳同步轨道，高轨即地球同步轨道。成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。短周期重复观测：静止气象卫星30 分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。资料来源连续、实时性强、成本低。气象卫星观测的优势和特点1.空间覆盖优势：时间取样优势：资料一致性优势： 综合参数观测优势：3、应用领域：天气分析与气象预报；气候研究与气候变迁的研究；海洋研究、森林火灾、水污染二、陆地卫星系列1、美国 Landsat 系列陆地卫星L

28、andsat，1972 年发射第一颗，已连续42 年为人类提供陆地卫星图像，共发射了8 颗，产品主要有 MSS,TM,ETM ，OLI ，属于中高度、长寿命的卫星。特点 1 近极地、近圆形的轨道；2 轨道高度为700900 km；3 运行周期为99103 min/圈； 4 轨道与太阳同步。2、法国 SPOT 1978 年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统” (SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。中等高度（ 832 km)圆形近极地太阳同步轨道。主要成像系统 :高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG） ，VEGETATION ，HRS

29、。3、中巴地球资源卫星CBERS 特点数据来源：中巴地球资源卫星。太阳同步极地轨道。传感器： CBERS 具有三台成像传感器：高分辨率CCD 像机、红外多谱段扫描仪(IR-MSS) 、广角成像仪(WFI) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - 4、IKONOS1999 年 9 月 24 日空间成像公司率先将IKONOS-2 高分辨率 (全色 1m，多光谱4m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。5、Quikbir

30、d ?美国 Digital Globe 公司的高分辨率商业卫星，于20XX 年 10 月 18 日在美国发射成功。?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 图像，空间分辨率为0.61 m，幅宽 16.5 km。?应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。?Quick bird 传感器为推扫式成像扫描仪。6、JERS 数据?数据来源：日本地球资源卫星。?近圆形、近极地、太阳同步、中等高度轨道。?是一颗将光学传感器和合成孔径雷达系统置于同一平台上的卫星，观测地球陆域，进行地学研究等。?共有 3 台遥感器：可见光近红外辐射计（VNR ）

31、 、短波红外辐射（SWIR） 、合成孔径雷达（SAR）7、IRS 数据及特点1 印度遥感卫星1 号。 2 太阳同步极地轨道。3 卫星载有三种传感器：全色像机（PAN）线性成像自扫描仪（LISS）广域传感器（WiFS）三、海洋卫星系列：2. 海洋卫星探测的特点（1）全天候全天时探测（2）半球或全球探测（3）长期不间断监测（4）定性定量探测（5）轨道定位精度高（ 6）海洋水色探测器接收的是离水辐射率（7）探测海洋水色要素，需要细分波段，即波段多而狭窄（8）探测器配套性好3. 卫星海洋探测的发展阶段（1）探索试验阶段（19701978）(2 ) 试验研究阶段（19781985）(3 ) 应用研究阶段

32、（1985）第六章微波遥感1.微波遥感概念:电磁波中波长在1mm1m 的波段范围称微波波段。微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。微波遥感两种方式: 主动方式 ，如合成孔径雷达、微波散射计、雷达高度计等。被动方式 ，即观测地表目标的辐射方式，如微波辐射计等。微波特性： 频率特性与极化特性微波散射计：向有起伏的物体表面发射微波，然后对其反射信号接受。微波辐射计：被动接受来自地面的辐射。2、微波遥感特点（1）穿透云层能力强，能全天时、全天候工作（2）对目标的鉴别能力强，对某些地物具有特殊的波谱特性。（3）对物体的穿透能力强。（4）获得信息不同。

33、 （5）分辨率低，但特性明显；（ 6）对海洋遥感具有特殊意义。二、微波辐射特征微波属于电磁波，具有电磁波的基本特征，包括反射、吸收、散射、透射等规律。叠加：相干性：衍射：极化：当电磁波在空间传播时，其电场强度矢量的方向具有固定的规律，这种现象称为电磁波的极化。极化方式是卫星电视信号的电磁场振动方向的变化方式。极化方式分为垂直极化和水平极化。三、微波传感器1、非成像传感器微波遥感应用的非成像传感器主要有微波散射计和雷达高度计。微波散射计：主要用来测量地物的散射和反射特性。通过变换发射雷达波束的入射角，或变换极化特征以及变换波长，研究在不同条件下对目标物散射特性的影响。雷达高度计：测量目标与遥感平

34、台的距离，从而可以准确得知地表高度的变化，海浪高度等参数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - 2、成像传感器主动遥感如侧视雷达、合成孔径雷达；被动遥感如微波辐射计；微波辐射计：主要用于探测地面各点的亮度温度并生成亮度温度图象。地面物体发射微波强度与自身的亮度温度有关。侧视雷达： 是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面发射一个窄的脉冲，覆盖地面上这一侧的一个条带，然后接收在这一条带上地物的反射波，从而形成

35、一个图像带。随着飞行器前进，不断地发射这种脉冲波束，又不断接收回波，从而形成一副一副的图象。合成孔径雷达：与侧视雷达类似，在平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收天线分成许多小的单元，每一单元发射和接收信号的时刻不同。由于天线位置不同，记录的回波相位和强度都不同。优点是提高了图象在飞行方向上的分辨率。天线的孔径越小，分辨率越高。6-2 侧视雷达的工作原理一、雷达概述基本任务：是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方向、速度等状态参数。由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。多普勒效应: (P74) 二、侧视雷达工作原理雷达遥感的信息特征(1)

36、 雷达影像的色调差异主要取决于回波的强弱(2) 一般来说 ,距离近的物体回波强,距离远的物体回波较弱 (3) 金属物体往往都有较强的回波(4) 平行于航向的物体回波较强(5) 受地形起伏的影响,雷达波不能到达之处,形成雷达阴影(6) 受天线角度影响,地面镜面目标无回波(7) 在雷达影像上,线状地物一般比较清晰(8) 雷达影像的立体感较强第七章遥感光学图像及其处理一、颜色性质亮度对比（反差） ：观察对象的明暗程度，是视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比。C =|L对象-L背景| /L背景颜色对比（色差） ：视场中相邻区域的不同颜色相互影响称颜色对比。人眼对颜色（分辨100 多种颜色）的敏感度高

37、于对亮度的，所以彩色图像可以表现更为丰富的信息量。明度： 是人眼对光源或物体明亮程度的感觉(与物体的反射率成正比)。明度受视觉感受性和经验的影响。色调：指色彩彼此相互区分的特性（色彩的差异）。与视觉接收到的波长有关，通常是一定波长的组合饱和度 : 指色彩纯洁的程度，在波谱中指波段是否窄（与波长成反比），频率是否单一。对于黑白色只用明度，不用色调和饱和度表示。一、加色法加色法适用于色光的叠加混合，采用红、绿、蓝三种色光为基色，按一定比例混合叠加产生其它色彩。1.两种基色光等量混合叠加，产生一种补色光。即红+绿黄；红 +蓝品红；蓝 +绿青；黄、品红、青称为补色（光）。2.红、绿、蓝三种基色光等量相

38、加为白光（自然光）。即红 +绿+蓝白（光）。互补色： 若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。如红与青，黄与蓝，绿与品红。3.非互补色（光）不等量相加混合，产生不同的中间色（光）二、减色法 ：是从自然光（白光）中，减去一种或二种基色光而生成色彩的方法。减色法三原色指加色法三原色（红绿蓝）的补色（青品黄）遥感中通常采用减色法（如在镜头前加滤光片）黄原色 减蓝色品红色 减绿色青原色 减红色二、彩色像片生成原理（一）彩色合成的原理2、真彩色合成与假彩色合成真彩色合成 : 据彩色合成原理，可选择同一目标的单个多光谱数据合成一幅彩色图像，当合成图像的红绿蓝三色与三个多光谱段相吻合，这幅图像就

39、再现了地物的彩色原理假彩色合成 : 假彩色合成又称彩色合成。根据加色法或减色法，将多波段单色影像合成为假彩色影像的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - 一种彩色增强技术。合成彩色影像常与天然色彩不同，且可任意变换，故称假彩色影像。标准假彩色合成图像：由 landsat 的 TM4 、3、2（或 MSS4、2、1）波段的黑白透明正片分别通过红、绿、蓝滤光系统合成的多波段彩色合成图像。第八章 遥感数字图像及校正8-1 遥

40、感数字图像及直方图图像、数字图像图像和数字图像都是物理世界中客观对象的一种表示。数字图像：客体或可见图像的数字表述。它实际上是具有某种数值的一些点按行和列排成的二维矩阵。模拟图像：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。遥感数字图像指以遥感方式获得的以数字形式表述的遥感影像。遥感数字图像最基本的单位是像素。像素的属性特征常用灰度值来表示，即该像素位置上亮暗程度的整数值。数字图像基本单元 像元数字图像特征(1) 数字图像是将传感器接受到的电磁辐射强度转化为以数字（亮度级）表示的图像。(2) 电磁辐射强度的量化等级通常为27，即 0 127；数字图像处理的亮度范围是28，即 0

41、 255。两者之间存在差异是为了给图像处理留出必要的“ 空间 ” 。(3) 数字图像每个像元代表的地面范围取决于传感器的空间分辨率。(4) 每景数字图像的行数、每行的像元个数与传感器（及其空间分辨率）有关（见P160，表 5.8） 。(5) 数字图像多个波段的几何位置经过精确配准。二、数字图像直方图：以每个像元为统计单元，表示图像中各亮度值或亮度区间出现频率的分布图。性质：数字图像直方图既表示出一幅（一景）图像亮度的整体特征，也表示出这幅图像中地物的类别特征。通常横坐标表示图象中像元的亮度值，纵坐标表示每一亮度值或亮度间隔的像元数（或占总像元数的百分比）。8-2 遥感数字图像的辐射校正遥感图像

42、的辐射校正是指对图像辐射失真和辐射畸变而进行的校正。影响亮度的主要因素：太阳辐射照射到地面的辐射强度，地物的光谱反射率。产生辐射畸变的原因：1.传感器仪器本身的误差2.大气对辐射的影响大气影响的粗略校正（数字图像的辐射校正）目的： 消除程辐射的影响，提高改善图象的质量。基本原理： 在可见光波段同一幅图象的面积内，程辐射度是一近于常数的附加值，其值的大小只与波段有关。方法： 直方图最小值去除法、回归分析法8-3 遥感数字图像的几何校正几何畸变： 遥感图像的几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等变形。几何畸变种类：平移、旋转、缩放、偏扭、弯曲产生

43、几何畸变原因：遥感平台或传感器姿态、地形起伏、地球曲率、大气折射、地球自转等（1）遥感平台位置和运动状态变化的影响航高变化的影响 地面分辨率不均匀航速变化的影响 航向位移俯仰 变化的影响 旁向位移翻滚变化的影响 扭曲变形偏航变化的影响 倾斜畸变（2）地形起伏的影响产生像点位移（3）大气折射的影响产生像点位移（4）地球曲率的影响产生全景畸变（ 5）地球自转的影响影像变形二、几何畸变校正：指对遥感图象上目标的空间分布进行地面实况的校正。基本思想： 把存在几何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

44、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - 密度分割：将灰度按照指定的间隔分割为不同的级，对新的密度分级分别赋予不同的颜色。彩色合成：任选三个波段作为（R,G,B）的输入进行彩色合成，产生彩色图像。第九章遥感数字图像的增强9-1 数字图像的增强增强目的：改善图象的显示质量，以利于信息的提取和识别；从方法上讲就是设法摒弃一些认为不必要或干扰的信息，而将所需要的信息得以突出出来。主要方法：对比度变换、空间滤波，图象变换等。图象增强是对视觉效果或识别效果而言的，是针对应用领域中的被识别目标而言

45、的。（被识别目标本身必须存在差异）一、对比度变换（辐射增强）概念：对比度变换是一种通过改变图象像元的亮度值来改变图象像元对比度，从而改善图象质量的图象处理方法（将图像中过于集中的像元分布区域（亮度值分布范围）拉开扩展，扩大图像反差的对比度，增强图像表现的层次性）因为亮度值是辐射强度的反映，所以也称辐射增强。每幅图象的像元亮度值的直方图形态应接近正态分布（大量的像元亮度值应符合统计分布规律），如果直方图的峰值偏向一方，说明图象偏亮或偏暗；峰值提升过陡、过窄说明图象亮度值过于集中等，这些都说明图象的对比度较小，图象质量较差。对比度变换的方法常用的主要有线性变换和非线性变换（P113） ：线性拉伸：

46、 以线性函数加大图像的对比度。效果:整幅图像的质量改善。分段线性拉伸：以分段线性函数加大图像中某个（或某几个）亮度区间的对比度。效果 :局部亮度区间的质量改善。非线性变换指数增强 : 按指数函数所做的反差增强.效果 : 是一个渐变增强过程（线性增强是突变）,主要增强高亮度部分，亮度越高，增强效果越明显。对数增强 : 按对数函数所做的反差增强. 效果 : 是一个渐变增强过程（线性增强是突变）,主要增强低亮度部分，亮度越低，增强效果越明显。二、空间滤波（spatial filtering）- 图像的平滑与锐化任何一幅图象都是顺序的数字“ 点阵” 构成的，点阵中的每一行（扫描行）包括相同的若干个像元

47、点。如果以每一行的像元点位置为横坐标，以像元点的亮度值为纵坐标，这样每一行都可绘制成一波形曲线。滤波增强处理从数学上可知，任何一条复杂的波形曲线都可分解成具有不同频率的数条简单波形曲线的叠加。空间滤波原理： 根据需要， 舍弃不需要的频率曲线，选择适宜和需要的频率波形曲线，重新构成新的图像，使一些地物或现象得到突出显示。滤波器的波形曲线的频率（或波长）高低，可分为高通滤波、中通滤波和低通滤波。高通滤波： 把低频滤掉，突出高频，突出图象细节，使图象锐化。节理、裂隙及小型地质构造的分布具有较高的空间频率，波长以几米至几十米，可采用高通滤波得到增强。低通滤波： 把高频滤掉，突出低频，平滑掉原图象细节，

48、使图象粗化。对于大规模的地形在图象上的形迹具有较低的空间频率，可用低通滤波得到突出。中通滤波： 突出图像中等频率的信息，抑制高频和低频信息。对于一般的背斜、向斜构造，具有中等规模的空间频率特征，可用中通滤波增强去突出。空间滤波滤波处理的方法一般通过像元与周围相邻像元的关系，采用空间邻域的处理方法，因此也称空间滤波。空间滤波概念三、彩色变换彩色的数字表达：RGB 与 HLS 彩色变换（彩色技术） ：采用不同的彩色坐标系统把不同传感器的数据或不同性质的数据融合起来，产生彩色合成图像的过程。1. 单波段彩色变换（P120）假彩色密度分割： 假彩色等密度分割名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

49、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - 2. 多波段色彩变换（P120）RGB 彩色空间： 以加色法彩色合成原理，选择遥感图像的某三个波段，分别赋以红、 绿、蓝进行彩色合成，所构成的彩色空间。加色法彩色合成：根据信息识别的目的和传感器的光谱效应，从多个波段中选取三个波段，分别赋以红、绿、蓝，得到一幅彩色图像的方法。模拟真彩色合成：TM3+TM2+TM1 （R、G、B）标准假彩色合成：TM4+TM3+TM2 （R、G、B）3.彩色空间变换（P121）HLS 彩色

50、空间的概念：以色调、明度、饱和度构成的彩色空间。原理 : 对色调增强，使色调变化更多，层次缤纷; 对亮度 L 增强，使亮度“ 间距” 加大 ; 对饱和度增强，便颜色饱合程度更大,提高色彩的纯度,加大了相邻色彩的差异。IHS 色度变换，先把颜色表示成I(强度)、H(色度 )、饱和度 (S)。模型变换公式：四、图象运算两幅或多幅单波段影象，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图象的增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要的信息目的。1. 差值运算 (Difference) : 两幅或多幅经空间配准的图像（通常是指同一景图像的不同波段），对应像元亮度值之间的减法运算，运算结果生成一幅差值影像。同一