2022年遥感复习知识点.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章:绪论1遥感概念:遥远的感知 广义:遥感泛指一切无接触的远距离探测,包括对电磁场、力场、机械波等的探测;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,揭示出物体的特点性质及其变化的综合性探测技术;2遥感系统:目标物的电磁波谱特性:信息源 信息的猎取:传感器、遥感平台 信息的接收:传输与记录 信息的处理:信息复原、辐射校正、图像变换 信息的应用:信息猎取的目的3遥感分类 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(0.05-0.38 )可见光遥感(0.3
2、8-0.76)红外遥感(0.76-1000 )微波遥感 (1mm-10m )多波段遥感 (波段在可见光和红外波段内的窄波段)按工作方式分:主动遥感和被动遥感、成像遥感和非成像遥感 按遥感的应用领域分:外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等资源遥感、环境遥感、气象遥感、农业、林业、渔业、水质、水文遥感 4遥感的特点 大面积的同步观测:遥感平台越高,视角越宽广,观测范畴越广;不受地势阻隔 时效性:短时间内对同一地区进行重复探测、对天气预报、水灾火灾、军事作用 数据的综合性和可比性:红外遥感昼夜均可探测、微波遥感全天探测,由于探测波段、成 像方式、成像时间、数据记录可依据要求设计,使其获得的
3、数据具有同一性、相像 性,加上传感器都可兼容,所以数据具有可比性 经济性:与传统方法相比,大大削减人力、物力、财力和时间 局限性:目前遥感技术所利用的电磁波仍有限,仅是其中几个波段范畴;对很多地物的某 些特点不能精确反映;信息的提取方法、挖掘技术不够完善其次章:电磁辐射基础1电磁波谱与电磁辐射 电磁波谱:电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减排列波谱以频率从高到低排列可划分为 射线、 X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波;紫外线: 波长范畴为 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,对油污染敏锐,但探测高度在 2000 m 以下;可见光: 波
4、长范畴: 0.380.76 m,人眼对可见光有敏捷的感觉,是遥感技术应用中的重 要波段;红外线: 波长范畴为 0.76 1000 m,依据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外;近红外: 0.763.0 m,与可见光相像;中红外: 3.0 6.0 m,地面常温下的辐射波长,有热感,又叫热红外;远红外: 6.0 15.0 m,地面常温下的辐射波长,有热感,又叫热红外;超远红外: 15.01000 m,多被大气吸取,遥感探测器一般无法探测;名师归纳总结 微波: 波长范畴为1 mm 1 m,穿透性好,不受云雾的影响;第 1 页,共 10 页无线电波: 波长范畴 10-3 104m 之间,主要用于广
5、播、通信等方面;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 黑体辐射:黑体是肯定黑体的简称,指在任何温度下,对各种波长的电磁辐射的吸取系数恒等于 1(100%)的物体;黑体的热辐射称为黑体辐射;普朗克辐射定律:普朗克定义了一个常数 h,给出了黑体辐射的能量(Q)与频率( )之间的关系:Q=h斯特潘 -玻尔兹曼定律: 对普朗克定律在全波段内积分,得到斯蒂芬玻尔兹曼定律;辐射通量密度随温度增加而快速增加,与温度的4 次方成正比; W= T4 维恩位移定律:黑体辐射的峰值波长 max 与肯定温度T 的乘积是常量,即: T=b 基尔霍夫定律:给定温度下,任何地物的辐射通
6、量密度W 与吸取率 之比是常数,即等于同温度下黑体的辐射通量密度; = ( ,T)=M ( ,T)/Mb ( ,T)太阳辐射:太阳光谱相当于 6000 K 的黑体辐射;太阳辐射的能量主要集中在可见 光,其中 0.38 0.76 m的可见 光 能 量 占 太 阳 辐 射 总 能 量 的46%,最大辐射强度位于波长 0.47 m左右;到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 3.0 m波段,包括近紫外、可见光、近红外和中红外;经过大气层的太阳辐射有很大的衰减; 各波段的衰减是不均衡的;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 波长
7、/ m 波段名称能量比例 /% 小于 103 X、 射线0.02 1030.2 远紫外1.95 0.20 0.31 中紫外近紫外5.32 0.31 0.38 可见光43.50 0.380.76 0.761.5 近红外36.80 1.5 5.6 中红外12.00 5.61000 远红外0.41 大于 1000 微波大气概况:从地面大气上界,大气的结构分为对流层、平流层、电离层、大气外层大气的吸取作用:大气中的各种成分对太阳辐射挑选性吸取,形成太阳辐射的大气吸取带大气的散射作用:大气散射主要有三种瑞利散射:d ,散射主要发生在可见光区大气窗口:由于大气层的反射、散射和吸取作用,使得太阳辐射的各波段
8、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;透射率较高的波段叫大气窗口 主要大气窗口与遥感应用:我们就把受到大气衰减作用较轻、大气窗口波段透射率 /% 应用举例紫外可见光近红外031.3 m 大于 90 TM1-4、SPOT的 HRV 近红外1.51.8 m 80 TM5 近中红外2.03.5 m 80 TM7 中红外3.55.5 m 80 NOAA 的 AVHRR 远红外(热红外)6070 814 m TM6 微波Radarsat 0.82.5cm 100 三种基本遥感模式:可见光 / 近红外遥感:传感器记录地球表面反射太阳辐射的能量,此类遥感主要集中在可 见光和近红外波段 热红
9、外遥感:传感器记录地表自身所发射的辐射能量,此类遥感主要集中在热红外波段 主动遥感:传感器自身发射出能量,然后探测并记录地表对该能量的反射(被动遥感:探测仪直接接收外界辐射源的辐射信息)太阳辐射与地表的相互作用:到达地面的太阳辐射能量反射能量吸取能量透射能量 地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量;一般而言,绝大多数物体对可见光都名师归纳总结 不具备透射才能,而有些物体如水,对肯定波长的电磁波就透射才能较强,特殊是0. 45 第 3 页,共 10 页0.56 m的蓝绿光波段;一般水体的透射深度可达1020 m,清亮水体可达100 m 的深度;地表吸取太阳辐射后具有约300 K 的温度,从
10、而形成自身的热辐射,其峰值波长为9.66 m,主要集中在长波,即6 m 以上的热红外区段;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 地表自身热辐射:温度肯定时,物体的热辐射遵循基尔霍夫定律;地物的发射率与地表的粗糙度、颜色和温度有关;表面粗糙、颜色暗,发射率高,反之发射率低;地物的辐射能量与温度的四次方成正比,比热、热惯性大的地物,发射率大;如水体夜晚 发射率大,白天就小;探测地物的热辐射特性的热红外遥感在夜间和白天进行的结果是不同的;热红外遥感探测的地物热辐射量用亮度温度表示,它不同于地面温度,是接收的热辐射能 量的转换值,图像上表示为亮度;地物反射波谱特点
11、:物体的反射有镜面反射、漫反射、实际物体反射地物反射波谱曲线:反射率随波长变化的曲线-植被、土壤、水体、岩石名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章:遥感成像原理与遥感图像特点 遥感图像三方面特点,几何、物理和时间特点,分别对应空间、光谱、辐射和时间辨论率 空间辨论率:图像的空间辨论率指像素所代表的地面范畴的大小,即扫描仪的瞬时视场,或地面物体能辨论的最小单元;波谱辨论率:是指传感器在接收目标辐射的波谱时能辨论的最小波长间隔;间隔愈小,分 辨率愈高;不同波谱辨论率的传感器对同一地物探测成效有很大区分;成像光 谱仪在
12、可见光至红外波段范畴内,被分割成几百个窄波段,具有很高的光谱分 可以辨论出不同物体光谱特点的微小差异,辨率,从其近乎连续的光谱曲线上,有利于识别更多的目标,甚至有些矿物成分也可被辨论;传感器的波段挑选必 须考虑目标的光谱特点值,才能取得好成效;辐射辨论率:传感器接收波谱信号时,能辨论的最小辐射度差;在遥感图像上表现为每一 像元的辐射量化级;某个波段遥感图像的总信息量 Im 由空间辨论率(以像元数 n 表示)与辐射分 辨率(以灰度量化级 D 表示)有关,以 bit 为单位,可表达为 Im nlog2D 在多波段遥感中,遥感图像总信息量仍取决于波段数 k;k 个波段的遥感图像的总信息量为 A:图像
13、对应的地 面面积; P:图像的空间辨论率时间辨论率: 指对同一地点进行遥感来样的时间间隔,即采样的时间频率,也称重访周期;遥感的时间辨论率范畴较大;以卫星遥感来说,静止气象卫星(地球同步气象卫星) 的时间辨论率为1 次/0.5 小时; 太阳同步气象卫星的时间辨论率2 次天; Landsat 为 1 次 16 天;中巴(西)合作的 更长周期甚至不定周期的;CBERS为 1 次 26 天等;仍有传感器:是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具;它的性能打算遥感的才能,即传感器对电磁波段的响应才能、传感器的空间辨论率及图像的几何特点、传感器猎取地物信息量的大小和牢靠程度;传感器组成:基本上都由收集
14、器、探测器、处理器、输出器等4 部分组成,收集器:收集来自目标地物的电磁波能量;探测器:将收集的辐射能转变成化学能或电能;处理器: 将探测后的化学能或电能等信号进行处理;数据;输出器: 输出获得的图像、传感器的分类:工作方式分为主动式和被动式传感器;记录方式分为成像方式和非成像方式传感器; 成像原理分为摄影方式、扫描方式传感器和雷达;主动方式传感器:侧视雷达、激光雷达、微波辐射计;被动方式传感器:描仪( MSS)、TM、ETM、 HRV、红外扫描仪等航空摄影机、多光谱扫遥感平台:是搭载传感器的工具;依据运载工具的类型,可分为航天平台、航空平台和地 面平台;航天遥感平台目前进展最快,应用最广;依
15、据航天遥感平台的服务内 容,可以将其分为气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系列;虽然不同的 卫星系列所获得的遥感信息经常对应于不同的应用领域,但在进行监测讨论时,经常依据不同卫星资料的特点,挑选多种平台资料;气象卫星: 1 低轨为太阳同步轨道,一日两次扫描同一地点数据;高轨为地球同步轨道,静止卫星,每半小时猎取一次数据;2 短周期重复观测,0.5h/ 次和 0.5-1 天/ 次;3 成像面积大, 有利于获得宏观同步信息,削减数据处理容量; 4 资料来源连续、实时性强、成本低;运用于天气分析和预报、气候讨论和气候变迁的讨论、资 源环境等领域;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,
16、共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 陆地卫星: landsat、SPOT、中国资源一号卫星-中巴地球资源卫星CBERS、其他( HCMM)海洋卫星:海洋具有面积大、反射性强、透亮性差异 海洋遥感特点:需要高空和空间的平台,已进行大面积同步掩盖的观测、以微波为主、电磁波与激光声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路、海面实测资料的校正;海洋卫星主要有:seasat1、雨云七号卫星、日本海洋观测卫星 达卫星 RADARSAT MOS1、欧空局 ERS、加拿大雷高光谱遥感:指利用很多很窄的电磁波波段获得观测目标的相关信息;高光谱遥感基于许 多很窄的光谱通道进行对地观测 微
17、波遥感与成像:在电磁波谱中,波长在 1mm1m 的波段范畴称微波;该范畴内又可再分为毫米波、厘米 波和分米波; 在微波技术上, 仍可将厘米波分成更窄的波段范畴,并用特定的字母表示 微 波遥感是指通过微波传感器猎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;微波遥感的特点:1、 能全天候、全天时工作:可见光遥感只能在 白天工作,红外遥感虽可克服夜障,但不能 穿透云雾;2、 对某些地物具有特殊的波谱特点:很多地物 间,微波辐射才能差别较大,因而可以较容 易地辨论出可见光和红外遥感所不能区分的 某些目标物的特性;3、 对冰、雪、森林、土壤等具有肯定穿透才能 4、 对海洋遥感具有特
18、殊意义,对海水敏锐 5、 辨论率较低,但特性明显:微波传感器的分 辨率一般都比较低,这是由于其波长较长,衍射现象显著的缘故;要提高辨论率必需加 大天线尺寸;微波遥感分类:1、 主动微波遥感:是指通过向目标地物发射微波并接收其后向散射信号来实现对地观测 的遥感方式;主要传感器是雷达;此外,仍有微波高度计和微波散射计;雷达(成像 与非成像)、俯视雷达、合成孔径侧视雷达;2、 被动微波遥感:通过传感器,接收来自目标地物发射的微波,而达到探测目的的遥感 方式,称被动微波遥感;被动接收目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计;被动探 测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计,这两种传感器均不成像;第四章:
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