2022年遥感原理与应用复习题 .pdf
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1、第一章1. 遥感 : 广义:泛指从远处探测、感知物体或地物的技术。狭义:指从空中和地面的不同工作平台上,通过传感器,对地球表面地物的电磁波反射或发射信息进行探测,并经传输、处理和判读分析,对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。2. 遥感分类 :按平台:地面遥感航空遥感航天遥感按波段:紫外遥感可见光遥感红外遥感微波遥感多光谱(高光谱)遥感按工作方式:主动式遥感被动式遥感3. 遥感探测的特点:1)宏观观测,大范围获取数据资料。2)动态监测,快速更新监控范围数据。3)技术手段多样,可获取海量信息。4)应用领域广泛,经济效益高。4. 遥感技术在测绘中的应用:制作卫星影像地图;修测地形图;地形测
2、绘;制作专题图5. 电磁波 :在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。(电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的。根据麦克斯韦电磁场理论,空间任何一处只要存在着场,也就存在着能量,变化着的电场能够在它的周围激起磁场,而变化的磁场又会在它的周围感应出变化的电场。这样,交变的电场和磁场相互激发并向外传播,闭合的电力线和磁力线就象链条一样,一个接一个地套连着,在空间传播开来,形成了电磁波。)6. 电磁波的特性 :(1)电磁波具有波粒二象性,即波动性和粒子性。(2)光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象(3)电磁波是一种横波,电场和磁场的振动方向是相互垂直的,且垂直于波的传播方向。(4)
3、电磁波的波长(wavelength) 和频率 f( frequency) 及波速 v(velocity)之间的关系:vf (5)电磁波在真空中以光速c(=2.998 108m/s)传播,不需要媒质也能传播,与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等,并遵循同一规律。7. 电磁波谱 :将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱。射线 X射线紫外线可见光红外线微波无线电波。8. 遥感常的电磁波波谱段:(1)紫外线:波长范围为0.01 0.38 m ,太阳光谱中,只有0.3 0.38 m波长的光到达地面,且能量很小。主要用于探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测。(2)可
4、见光:波长范围:0.38 0.76 m ,人眼对可见光有敏锐的感觉,是遥感技术应用中的重要波段。(3)红外线:波长范围为0.76 1000 m ,根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射(如热污染、火山、森林火灾等),所以不仅白天可以进行,夜间也可进行,能进行全天时遥感。(4)微波:波长范围为1 mm 1 m ,穿透性好,不受云雾的影响,所以能进行全天时全天候的遥感探测。另外,微波对某些物质具有一定的穿透能力,能直接透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物。8. 黑体 :入射的全部电磁波被完全吸收,既无反射也没有透射的物体。自然界中,黑体是不存在的。9.
5、 基尔霍夫辐射定律:一定温度下的物体,对某一波长的电磁波辐射的吸收能力和发射能力相对应。吸收能力越强,发射能力也越强。10. 地物发射波谱 :地物的发射率随波长变化的规律,称为地物的发射光谱。11. 地物发射波谱曲线:同种地物,因发射的电磁波波长不同,发射率也不同。某物体电磁波的发射率随波长而变化的曲线,称为该物体的发射波谱曲线。12. 地物发射光谱特征的特点:(1)任何温度大于AZ的物体,都能发射红外线和微波,高温物体,还能发射可见光;(2)T 恒定时,物体吸收和发射的电磁波波长一致;(3)任何物体发射红外线的强度与温度有关,而发射微波的差别与物体性质有关;(4)不同性质的物体具有不同的发射
6、波谱曲线;(5) 一般而言,粗糙的物体发射系数较大。13. 地物对电磁波的反射有三种形式:镜面反射漫反射方向反射14. 地物反射光谱曲线:将地物光谱反射率与波长的关系在直角坐标系中描绘出的曲线称为地物反射光谱曲线(以波长为横坐标,反射率为纵坐标)。影响地物反射率变化的因素:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - (1)太阳位置:太阳高度角和方位角;(2)传感器位置:传感器的观测角和方位角;(3)地理位置:太阳高度角和方位
7、角;地理景观;海拔高度;大气透明度等都不同;(4)地物本身的变异:如植物病害;(5)地物的含水量(6)时间的变化(7)植物生长期的变化(8)各种随机因素的影响15. 大气窗口 :通常我们把太阳辐射通过大气层时较少被反射、吸收和散射的那些透射率较高的波段,称为大气窗口。常用的大气窗口:(1)0.3 1.15m 主要是反映地物对太阳光的反射。这个窗口对电磁波的透射率达90% 以上。通常采用摄影或扫描的方式在白天感测、收集目标信息成像。(2)1.3 2.5m 它们的透射率都近80% 。大气窗口白天夜间都可应用,是以扫描的成像方式感测、收集目标信息,主要应用于地质遥感。(3)3.5 5.0m 这个波段
8、属于中红外波段。通过这个窗口的可以是地物反射光谱,也可以是地物发射光谱,属于混合光谱范围。中红外窗口应用很少,用来探测高温目标。目前只能用扫描方式。(4)8 14 m这个窗口属于地物的发射波谱。是常温下热辐射能量最集中的波段,所以对遥感地质有用。目前主要是利用扫描仪和热辐射计来获得地物发射的电磁波信息。(5)1.0mm 1m 微波窗口,属于发射光谱范围。遥感中常采用被动式遥感(微波辐射测量)和主动式遥感,前者主要测量地物热辐射,后者是用雷达发射一系列脉冲,然后记录分析地物的回波信号。16. 大气的吸收大气对太阳辐射的吸收作用主要是臭氧、二氧化碳和水蒸气造成的。大气吸收的影响主要是造成遥感影像暗
9、淡。17. 大气的散射 :电磁波在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变,并向各个方向散开。18. 遥感的过程:第三章:主要卫星遥感系统:陆地卫星类高分辨率陆地卫星高光谱卫星合成孔径雷达一、 陆地卫星系列:航天遥感中应用最广、最深入的就是陆地卫星,其应用几乎涉及地学和国民经济的各个领域。陆地卫星:用于陆地资源和环境探测的卫星。陆地卫星系列:美国的Landsat 系列。法国的SPOT 卫星。印度IRS 系列卫星。中国资源二号卫星。日本陆地观测卫星 ALOS 特点: 多波段扫描,地面分辨率为530m。在现阶段,这类卫星仍然是陆地卫星的主体。1、美国 Landsat 系列卫星传感器:MSS:多光谱
10、扫描仪,5 个波段。TM :主题绘图仪,7 个波段。ETM+ :增强主题绘图仪,8 个波段。空间分辨率30m。Landsat 系列卫星的运行特点是近圆形、近极地、与太阳同步、可重复轨道等。Landsat 5 卫星参数: 轨道高度: 705 公里;运行周期:98.9 分钟;24 小时绕地球 : 15 圈;图像幅宽 :185km;重复周期 : 16 天。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - 2、法国 SPOT 系列卫星:由
11、瑞典、比利时等国参加,由法国国家空间研究中心设计制造。传感器:高分辨率可见光扫描仪HRV(high resolution visible ) , HRVIR (high resolution visible and infrared ) 植被测量仪VI 高分辨力立体仪器HRS 成像方式线阵列传感器采用推扫式扫描成像可以立体成像SPOT 系列卫星的轨道是太阳同步圆形近极地轨道,可重复轨道。卫星参数:轨道高度832km、运行周期101.4min 、轨道倾角98.7 、图像幅宽60km、重复周期26 天。包括 4 个波段,全色图像分辨率2.5m,多光谱图像分辨率10 米。3、印度 IRS 系列卫星1
12、988 年 3 月发射了第一颗IRS-1A 系统。 1991 年发射第二个IRS-1B。第二代卫星1995 年 IRS-1C,1997 年 IRS-1D 。2005 年 5 月 5 日发射 IRS-P5,空间分辨率2.5m 4、中国资源二号卫星主要用于国土资源勘查、环境监测与保护、城市规划、农作物估产、防灾减灾和空间科学试验等领域。2000 年 9 月首次发射, 2002 年 10 月和 2004 年 11 月分别发射成功02、03 号星。目前只提供3m 全色影像,景幅为30km。周期 94.45 分,倾角 94.41,重访周期,中国大陆2 次/天,轨道高度,近地484km,远地 500km。
13、5、日本陆地观测卫星ALOS 2006 年 1 月 24 日发射采用了先进的陆地观测技术,能够获取全球高分辨率陆地观测数据,定位精度1m 主要应用目标为测绘、区域环境观测、灾害监测、资源调查等领域。二、高分辨率陆地卫星:特点:地面分辨率高。美国的 IKONOS 卫星美国的 QuickBird 卫星美国的 GeoEye-1 卫星1、美国 QuickBird 卫星QuickBird 卫星(美国, “ 快鸟 ” )于 2001 年 10 月发射,全色图像分辨率0.61m,多光谱图像分辨率2.44m。Quickbird 传感器为推扫式成像扫描仪。卫星轨道高度450 km,倾角 98,图像幅宽: 16.
14、5km;卫星重访周期16 d(与纬度有关) 。2、美国 GeoEye-1 卫星GeoEye 卫星(美国, “ 地球之眼 1” )于 2008 年 9 月 6 日发射,全色图像分辨率0.41m,多光谱图像分辨率 1.65m,成为目前世界上分辨率最高的商用卫星。太阳同步极地轨道,卫星轨道高度684 km,周期 98 min,每天绕地球12 或 13 圈,卫星重访周期Less than 3 days 。三、高光谱类卫星:美国的 EOS-AM1 系列卫星。背景:多光谱的波段有限,难以真实反映地物表面物质的光谱反射辐射特性的细微差异,无法用光谱的空间信息来直接识别地物的类别。特点: 采用高分辨率成像光谱
15、仪,波段数36256 个,光谱分辨率510nm,这类卫星主要用于大气、海洋和陆地探测。12、EOS-AM1 系列卫星MODIS 是 EOS-AM1 系列卫星的中分辨率成像光谱仪,其波段数 36 个,波谱范围宽, 从 0.4 m (可见光)到 14.4 m (热红外)全光谱覆盖,最大空间分辨率250m 轨道高度 705km,每 12 天可覆盖全球一遍。四、合成孔径雷达:加拿大的Radarsat 系列卫星。欧洲空间局的ERS 系列卫星小卫星特点: SAR 是一种高分辨率、二维成像雷达,特别适于大面积的地表成像,主要用于海洋和陆地探测。1、欧洲空间局的ERS 系列卫星圆形极地太阳同步轨道。ERS-1
16、 与 ERS-2 分别于 91 年和 94 年发射。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - 雷达地面分辨率可达30 m。主要用于海洋、极地冰层、陆地生态、地质学、森林学、大气物理、气象学等。五、 遥感图像的特征:获取的信息包括目标地物的大小、形状及空间分布特点,目标的属性特点,目标的运动变化特点。这些特点分为三个方面:几何,物理和时间特征。这三个方面特征的表现为:遥感图像的空间分辨力;遥感图像的光谱分辨力;遥感图像的辐射
17、分辨力;遥感图像的时间分辨力1、 遥感图像的空间分辨力:指像素所代表的地面范围的大小,或地面物体能分辨的最小单元。2、 遥感图像的光谱分辨率:指传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小,光谱分辨率越高。3、遥感图像的辐射分辨力:指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。即遥感器能分辨的目标反射或辐射的电磁辐射强度的最小变化量。4、 遥感图像的时间分辨力:指像素是指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔第四章一、遥感图像目视解译目的 :遥感从遥感图像中获取需要的地学专题信息,它需要解决的问题是判读出遥感图像中有哪些地物,它们分布在哪里,并对其数量特征给予粗略的估计。遥感图像目标地物识别特征:遥感图像中
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