2022年遥感概论复习提纲 .pdf

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1、1、什么是遥感（Remote Sensing）遥感（Remote Sensing)：从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息，经过信息的传输及其处理分析，来识别物体或事物的属性及其分布等特征的综合技术。2、遥感系统的组成根据遥感的定义，遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。目标物的电磁波特性任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质。信息获取传感器/遥感器遥感平台信息接收地面接收站与数据中继卫星信息处理初步处理 信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等。专题信息提取由

2、用户进一步处理，如水体信息的提取信息应用将所提取的信息应用于各个不同的领域，如计算不同行政区所拥有的水资源量。3、遥感特点大面积同步观测时效性高数据的综合性和可比性强经济与社会效益大局限性：利用的电磁波有限，利用的电磁波段有些地物特征还不能准确反映4、遥感的基础是什么？电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增 或递减排列成条带状，则构成电磁波谱(spectrum)。太阳光谱：太阳的光谱通常指光球产生的光谱，能量 主要集中在可见光波段；紫外中红外(0.315.6m）能量占 97.5%；其它波段特性是随太阳活动变化很大。5、大气对遥感的影响1）大气对电磁波的吸收电磁辐射通过大气，其中有一部

3、分辐射能被大气层中的气体分子、水滴和尘埃等有选择地吸收。吸收的大小与气体成分和不同的电磁辐射波段有关。2）大气对电磁波的散射大气散射集中于太阳辐射能量较强的可见光区，大气对太阳辐射的散射是太阳辐射能量衰减的主要原因之一。3）大气对电磁波的反射大气对电磁辐射的反射对对地遥感的不利影响很大。6、大气窗口对遥感的选择？大气窗口有哪些波段？通常把太阳辐射通过大气时较少地被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段，称为大气透射窗口，简称大气窗口。紫外波段窗口可见光窗口红外窗口近红外窗口中红外窗口热红外窗口微波窗口7、遥感影像的辐射校正？几何校正？辐射校正辐射畸变：传感器获取的地物目标的遥感影像亮度值受太阳辐

4、射强度和地物光谱反射率影响而不同；此外还受到传感器本身、大气辐射等其他因素的影响而发生改变。这种其它因素引起的改变是 需 要 校 正 的，称 为 辐 射 畸 变。辐 射 校 正（Radiometric correction）对辐射畸变进行的校正。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。几何畸变是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲等综合作用的结果。对几何畸变进行的校正称为几何校正。基本思路：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。具体步骤：1）计算校正后每一点所对应原图中的

5、位置；2）计算每一点的亮度值。计算方法：1）建立两图像像元点之间的对应关系；2）求出原图所对应点的亮度：最近邻法、双线性内插法、三次卷积内插法。控制点(GCP)的选取数目的确定:最小数目；6 倍于最小数目。选择的原则易分辨、易定位的特征点：道路的交叉口，水库坝址，河流弯曲点、交叉点等。特征变化大的地区应多选些。尽可能满幅均匀选取。8、图像增强有哪几种方法？总述：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -1 对比度变换2 空间滤波3 彩色变换4 图像运算5 多光谱变换分述：1 对比度变换通过改变像元的亮度值来改变图像像元的对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。1）

6、直方图拉伸（1）线性变换改善图像对比度，必须改边图像像元的亮度值，并且这种改变需要符合一定的数学规律，即在运算过程中有一个变换函数。如果变换函数是线性的或分段线性的，这种变换就是线性变换。线性变换是图像增强最常用的方法。普通线性变换增强前后灰度函数关系符合线性关系式：x=kx+bx 增强后的灰度值,x 增强前的灰度值,b 常数,k斜率分段线性变换（2）非线性变换指数变换、对数变换等2）直方图均衡化（Histogram Equalization）直方图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变

7、成“均匀”分布直方图分布。3）直方图匹配(histogram matching)把原图象的直方图变换为某种指定形状的直方图或某一参考图象的直方图，然后按照已知的指定形态的直方图调整原图象各象元的灰级，最后得到一个直方图匹配的图象。2 空间滤波空间滤波（邻域增强）：中心像元与周围相邻像元间的运算，用于去噪声、图像平滑、锐化和相关运算。1）图像卷积运算作用：抑制噪声，增强地物的某些特征平滑：均值、中值滤波锐化：罗伯特梯度、索伯尔梯度、拉普拉斯法、定向检测等。2）平滑图像中某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（噪声）时，采用平滑的方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉“噪声”点。均值平滑（滤波）：

8、每个像元在以其为中心的邻域内取平均值来代替该像元值。中值滤波：每个像元在以其为中心的邻域内取中间亮度值来代替该像元值。3）锐化为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法。锐化后的图像不再具有原图像的特征，成为边缘图像。（1）罗伯特(Roberts)梯度意义在于用交叉的方法检测出像元与其邻域在上下之间或左右之间或斜方向之间的差异（2）索伯尔(Sobel)梯度（3）Laplace 算法算法意义是检测亮度变化率的变化率，相当于二阶微分。（4）定向检测3 彩色变换1）单波段彩色变换又称密度分割：将连续的灰度值转换为少量的灰度区间，并用不同的颜色表示增强了图像的目视解译效果伪彩

9、色(pseudocolor):单波段灰度图像的彩色表示或显示2）多波段彩色变换根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。3、HLS 变换明度、色调、饱和度变换4 图像运算两幅或多幅单波段图像，空间配准后可进行算术运算，实现图像的增强。1）差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度（灰度）值相减。差值图像提供了不同波段或不同时相图像间的差异信息。2）比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度（灰度）值相除（除数不为0）。比值图像，像元的亮度反映了两个波段光谱比值的差异，常用来检测植被，消除“同物异谱”现象。5 多光谱变换1）n

10、维多光谱空间2）K-L 变换 离散（Karhunen-Loeve）变换 是离散变换的简 称，又 称 主 成 分 变 换（PCA,Principal Component Analysis）基本原理：求出一个变换矩阵，经变换形成一组新的主分量波段，公式为：Y=AX 其中，Y 为变换后的主分量空间像元矢量，如主分量 1，2，3X 为变换前的多光谱空间像元矢量，如TM1，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -TM2，.A 为变换矩阵。是X 空间协方差矩阵x 的特征向量矩阵的转置矩阵。步骤：计算原始图象的协方差矩阵；计算的特征值和特征向量；生成主成分变换意义：1、数据压

11、缩2、图像增强3）K-T 变换（Kauth-Thomas）变换 是一种线性变换，使坐标轴发生旋转，旋转之后坐标轴的方向与地物，特别是和植被生长及土壤有密切的关系。Y=BX 9、计算机解译遥感图像解译是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。1）目视解译（目视判读）（目视判译）指通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程，是遥感地学研究的基本技能之一。遥感图像的主要判译过程1.遥感图像解译准备工作明确任务；准备资料；分析遥感图像性质、来源、成像情况；分析图像的几何和辐射特性；并做相应处理；了解图像反映地区的背景资料。2.结合专业知识在室内预判；根据预判结果，选择合理路线野外调绘

12、；3.室内全面综合地详细判读解译；4.野外验证与补判；5.解译成果描绘（转绘）制图。不同遥感图像的解译基础包括：1）遥感摄影像片的判读可见光黑白像片解译黑白红外像片解译彩色像片解译彩红外像片解译热红外像片解译2）遥感扫描影像的判读3）微波影像的判读2）遥感图像计算机解译遥感数字图像计算机解译以遥感数字图像为研究对象，在计算机系统支持下，综合运用地学分析、遥感图像处理、地理信息系统、模式识别与人工智能技术，实现地学专题信息的智能化获取。遥感图像分类监督分类P195 从研究区选取有代表性的训练场地作为样本,通过选择特征参数（如像素亮度值、方差等）,建立判别函数,依据样本类别的特征来识别非样本的像元

13、。分类方法：多级切割分类法将多维特征空间划分成分别对应不同类别的互不重叠的特征子空间的分类方法最小距离分类法计算待分类像元与已知类别中心的距离，并将其归入距离最小的一类特征曲线窗口法以特征曲线为中心取一个条带，构造一个窗口，凡是落在此窗口范围内的地物归并为一类最大似然比分类法求出每个像素对于各类别的归属概率，把该像素分到归属概率最大的类别中去非监督分类P195 是在没有先验类别（训练场地）作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并的方法。非监督分类的依据是遥感图像像素的相似度，即两类模式之间的相似程度。遥感图像分类中，常使用距离和相关系数来衡量这种相似程度。

14、分类方法：分级集群法（Hierarchical clustering)动态聚类法迭代自组织数据分析技术。过程：确定初始类聚类中心；计算像元特征向量与各类中心的距离；选与中心距离最短的类别作为像元类别计算新的类别均值向量；比较新的类别中心与原中心的变化或者类中像元类别变化的百分比，确定是否继续迭代。继续步骤 2、3，或者结束动态聚类过程。监督分类和非监督分类的方法比较两者的根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识；监督分类要求训练场具有一定的代表性，样本数目要满足分类要求。非监督分类方法简单，但对光谱特征差异小的不同地物分类效果不好。10、遥感的主要应用领域及其发展趋势遥感应用从内容上可

15、以概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究四大领域。在资源调查方面的应用在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测土地利用类型调查精细农业与作物估产防护林遥感综合调查在环境监测评价等方面的应用在环境监测方面的应用名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -污染物位置、性质、动态变化及对环境的影响；环境制图环境演变分析、动态监测等（长江三峡库区环境演变）在对抗自然灾害中的应用灾害性天气的预报旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害森林火灾在区域分析及建设规划方面的应用区域性是地理学的重要特点腾冲、长春、三北防护林等

16、都是遥感区域分析的典范。城市化和城市遥感的兴起：城市土地利用、环境监测、道路交通分析、环境地质、城市规划等在全球性宏观研究中的应用全球性问题与全球性研究（Global Study）遥感海洋、海岸检测；深大断裂活动；全球性气候研究和灾情预报；世界冰川的进退人口问题、资源危机、环境恶化等在其它方面的应用在测绘制图方面的应用卫星遥感可以覆盖全球的每一个角落，不再有资料的空白区重复探测，为动态制图和利用地图进行动态分析提供了信息保障可以缩短成图周期，降低制图成本数字卫星遥感信息可直接进入计算机进行处理，省去了图像扫描数字化的过程改变了传统的从大比例尺逐级缩编小比例尺地图的逻辑程序在历史遗迹、考古调查方

17、面的应用在军事上的应用遥感的发展趋势高分辨率遥感的发展高光谱遥感微波遥感11、根据所学的专业设计一套遥感处理过程12、3S 之间具有怎样的关系，遥感在其中的地位如何？三者之间的关系：地理信息技术范畴的GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）和GPS 三者集成应用，构成了整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了 GIS 的应用效率。在“3S”技术集成中，GIS 是核心，RS 和 GPS为 GIS 提供快捷高效的数据源。三者之间的相互作用形成了一个大脑，两只眼睛的框架。GPS主要是实时、快速的提供目标的空间位置，RS 用于实时、快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化，GIS 则是多种来源时空数据的综合处理和应用分析的平台。他们既可以是三种技术的集成，也可以是其中两种技术的集成 3S 集成可形成4 种模式：GPS GIS、GPSRS、GISRS、GPS GIS RS。RS 的地位：1.GIS 数据库的数据源；2.利用遥感数字影像获取地面高程，更新GIS 中高程数据名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -