遥感概论复习参考资料.docx
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1、遥感概论复习参考资料()绪论1 .什么是遥感遥感:一种在远离冃标,不与目标直接接触的情况下,通过传感器获取其特 征信息,并对这些信息进行处理、分析和应用的综合性探测技术。遥感过程: 是指遥感信息的获取、传输、处理,以及分析判读和应用的全过程。包括遥感信 息的获 取;遥感信息的处理;遥感信息的应用。遥感技术系统:是指个从地 面到空中、甚至空间的从遥感信息收集、存储、处理、判读分析和应 用的技术 系统。包括:遥感试验系统;遥感信息的获取系统;遥感信息的处理系统;遥感 信息的应用系统2遥感的分类按工作平台:地面遥感、航空遥感、航天遥感按所利用的电磁波的光谱段分:紫外遥感、可见光遥感、反射红外遥感,热
2、红 外遥感、微波遥感按传感器的工作原理分:主动遥感,被动遥感按数据获取方式:成像遥感:非成像遥感按研究对象分:资源遥感、环境遥感、空间遥感、大气遥感、陆地遥感、海 洋遥感按应用空间尺度分:全球遥感、区域遥感和城市遥感按应用领域分:资源、环境、农业、林业、军事等主动遥感:指从传感器系统上的人工辐射源,向冃标物发射一定形式的电磁波, 再由传感器接收和记录其反射波的遥感系统。如主动传感器:雷达被动遥感: 指由传感器从远距离接收和记录冃标物所反射的太阳辐射电磁波及物体自身发 射的电磁波(主要是热辐射)的遥感系统。如各种摄像机、扫描仪、辐射计3.遥感技术的特点:1)感测范围大,具有综合、宏观性。便于发现
3、和研究 宏观现象2)信息量大,手段多、技术先进。可提供丰富的光谱信息,根据应用 目的不同可选用不同功能的传感器和工作波段3)获取信息快,更新周期短, 具有动态监测特点。能用于洪水,土地利用,农作物长势、森林火灾等监测4) 用途广,效益高5)约束少,不受地利、交通、国界等限制(二)电磁辐射与地物光谱特征1电磁波谱、电磁辐射的度量、黑体辐射等基本概念;遥感中常用的电磁波 谱段答:电磁波谱:按照电磁波在真空中传播的波长或频率排列形成的个连续 谱带。可见光:0.38可.7光m红外:近红外(NIR, near-infrared) : 0. 7-3. 0 m近红外(NIR, near-infrared)
4、: 0. 7-1. Im短波红外(SWIR, shortwave IR) : 1. 1-3. 0 m中红外(MWIR, Mid wave IR) : 3. 0-6. 0 m远红外:6. 0-15 m超远红外:6. 0-15 m热红外(TIR, Thermal IR) : 3. 0-15 m微波波段:(lmm-lm,最常用lcm-lm)黑体辐射:指由理想放射物放射出来的辐射,在特定温度及特定波长放射最 大量之辐射。如果个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则该物体是 绝对黑体。遥感中常用的电磁波段:包括可见光,红外和微波波段0. 3-1. 3 u m,即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影
5、成像的最佳 波段,也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。比如,Landsat卫星的TM 的4波段,SPOT卫星的HRV波段等。1.5-1.8U m, 2.0-3.511 m,即近、短波、中红外波段,在白天日照条件好 的时候扫描成像常用这些波段,比如TM的5、7波段等用以探测植物含水量以 及云、雪或用于地质制图等。3. 5-5. 5 P m,即中红外波段,物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体 反射光谱反射太阳辐射外,地面物体也有自身的发射能量。如NOAA卫星的 AVHRR传感器用3. 55-3. 93 u m探测海面温度,获得昼夜云图。8-14U m,即远红外波段。主要来自物体热辐射的能量,适
6、于夜间成像,测 量探测目标的地物温度。0. 8-2. 5cm至更长,即微波波段,由于微波穿云透雾的能力,这一区间可以 全天候工作。而且工作方式为主动遥感。其常用的波段为0.8cm, 3cm, 5cm, 10cm等等,有时也可将该窗口扩展为0. 05cm至300cm波段。2.大气散射的类型;被动遥感的辐射源;太阳辐射和地球辐射的分段性三种散 射类型:瑞利散射、米氏散射、无选择性散射被动遥感的辐射源:除了太阳以 外,遥感探测屮被动遥感的辐射源还有地球太阳辐射和地球辐射的分段性:1)太阳辐射。接近于温度为6000K的黑体辐射,最大辐射的对应波长为 0.47 m,主要集中于波长较短的部分,从紫外、可见
7、光到近红外区域,即 0. 3-2. 5 m,在这一波段地球的辐 射主要是反射太阳的辐射。2)地球辐射。接近于温度为300K的黑体辐射,最大辐射对应波长为9. 66 m,自身发出的辐射主要集中在波长较长的部分,即6 m以上的热红外区 段。3)在2.5-6 m的中红外波段,地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的 热辐射均不能忽略3大气窗口的概念和意义大气窗口:通常把电磁波通过大 气层时较少被反射、吸收或散射,透过率较高的波段成3.为大气窗口的概念 和意义大气窗口:通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射,透过率较 高的波段称为大气窗口。常用的大气窗口: 1) 0. 3-1.3U m,即紫外、可
8、见光、近红外波段。这一波段是 摄影成像的最佳波段,也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。比如,Landsat 卫星的TM的1-4波段,SPOT卫星的HRV波段等。2) 1.5-1.8U m, 2. 0-3. 5 u m,即近、短波、中红外波段,在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段, 比如TM的5、7波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等3) 3. 5-5. 5 U m,即中红外波段,物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体反射 光谱反射太阳辐射外,地面物体也有自身的发射能量。如NOAA卫星的AVHRR 传感器用3. 55-3. 93 u m探测海面温度,获得昼夜云图4) 8-1
9、4 u m,即远红 外波段。主要来自物体热辐射的能量,适于夜间成像,测量探测冃标的地物温度 5) 0. 8-2. 5cm至更长,即微波波段,由于微波穿云透雾的能力,这一区间可以 全天候工作。而且工作方式为主动遥感。其常用的波段为0. 8cm, 3cm, 5cm, 10cm等等,有时也可将该窗口扩展为0. 05cm至300cm波段。4地物反射波谱特征、反射波谱曲线,同物同谱、异物异谱的概念:主要地物的 反射波谱特征地物的波谱特征:地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化 的规律,称为地物波谱,地物波谱随波长而变的特性叫做地物波谱特性,是遥 感识别地物的基础。反射波普曲线:通常指用于表示地物的反射
10、率随波长的变化同物异谱:同类地物具有不同的光谱特征 同谱异物:不同的地物可能具有相似的光谱特征。主要地物的波谱反射特征:1 .植被的光谱曲线可分为三段:1) 0.4-0. 76 m:有一个小的反射峰,位于绿色波段(0.55 m ),两边 (蓝、红)为吸收带2) 0. 76-1.3 m:高反射,在0. 7 m处反射率迅速增大,至L1处有 峰值3) 1.3-2. 5 m:受植物含水量影响,吸收率增加,反射率下降,形成几个 低谷2 .岩石:形态各异,没有统一的变化规律3 .土壤:没有明显的波峰波谷。土质越细,反射率越高,有机质含量越高、 含水量越高,反射率越低4 .水体:反射主要在蓝绿波段,其它波段
11、吸收都很强,近红外吸收更强。 与含沙量、叶绿素含量等有关;含沙量越高、反射率越高5颜色的性质;HSV模型颜色的性质包括:明度、色调、饱和度1)明度 (Lightness, Value, Intensity):人眼对明亮程度的感觉。物体反射率越高, 明度就越高。2)色调(Hue):色彩彼此间相互区分的特性。3)饱和度 (Saturation):彩色纯洁的程度,即光谱中波长段是否窄,频率是否单的表示。 HSV模型:H:色调用角度量表示范围从0到360度红绿蓝分别相隔120 度互补色分别相差180度S:饱和度表示所选颜色纯度和该颜色最大纯度之 比范围从0到1 S=0时,只有灰度V:明度范围从0到1。
12、6 真彩色(true color);假彩色(false color);伪彩色(pseudo color) 真彩色:红绿蓝三波段合成假彩色:真彩色之外的其它彩色合成方案伪彩色:将不同的灰度值赋予不同的颜色显示(三)遥感成像原理与遥感图像特征1传感器、遥感平台、成象光谱仪、高光谱遥感的概念;高光谱遥感的特点 传感器:是获取地面冃标电磁辐射信息的装置,是遥感技术系统中数据获取 的关键设备。遥感平台:搭载传感器的工具。主要包括:航天遥感平台、航空遥感平台、 地面遥感平台。成像光谱仪:能为每个象元提供数十至数百个窄波段(通常波段宽度为 10nm)光谱信息,能产生一条完整而连续的光谱曲线的仪器高光谱遥感:
13、在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域,获取许多 非常窄且光谱连续的图象数据的遥感技术高光谱遥感的特点:1)能探测到在宽波段遥感中难以探测的物质特征;2)光谱分辨率高,波段宽 度小于10nm,而宽波段遥感达100-200nm或更宽;3)能获得连续光谱,区分 出具有诊断性光谱特征的物质;4)图谱合一,在获取大量目标窄波段连续光谱 图象的同时,获得几乎连续的光谱数据2扫描方式的传感器:光机扫描仪;推帚式扫描仪光机扫描仪:是对地表的辐射分光后进行观测的机械扫描型辐射计。把搭载 扫描仪的飞行平台的移动与利用旋转镜或摆动镜在平台移动的直角方向进行扫 描结合起来,从而得到二维信息的遥感器。推帚式扫描
14、仪:通过光学系统一次获得一条线的图象,然后由多个固体光电 转换元件进行电扫描。将探测器搭载于飞行平台上,通过和探测器成正交方向的3传感器的性能指标和图像的特征:光谱分辨率(spectral resolution); 空间分辨率(spatial resolution):辐射分辨率(radiometric resolution); 时间分辨率(temporal resolution):温度分辨率(temperature resolution)光谱分辨率:传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔空间 分辨率:遥感图象上能够详细区分的最小单元的尺寸,是用来表征图象分辨地面 目标细节能力的指标辐
15、射分辨率:传感器接收光谱信号时,能分辨的最小辐射差。在遥感图象上 表现为每像元的辐射量化级(D)时间分辨率:重访周期,对同一冃标进行重复探测时,相邻两次探测的时间 间隔温度分辨率:热红外传感器分辨地表热辐射(温度)最小差异的能力4航空遥感、航天遥感、像点位移、投影误差的概念;航空摄影方式:航空 遥感的优点航空遥感:以中低空航空遥感平台为基础进行的遥感方式航天遥 感:是利用搭载在人造地球卫星、探测火箭、宇宙飞船和航天飞机等航天平台上 的传感器对地表进行的遥感像点位移:指在中心投影的相片上,由于地形的起 伏等的影响而引起的平面上像点位置的移动投影误差:在中心投影的相片上, 由于地形的起伏等的影响而
16、引起的平面上像点位置的移动,其位移量称为“投 影误差”。航空摄影的方式:单片摄影:为特定目标或小块地区进行的摄影, 单张、不连续单航线摄影:航向重叠度:一般为60%,不小于53%多航线 摄影:旁向重叠度:一般为15%-30%。航空遥感的优点:航空遥感空间分辨 率高、信息容量大航空遥感灵活,适用于一些专题遥感研究信息获取方便 6遥感卫星的分类气象卫星:地球资源卫星:陆地卫星:海洋卫星7气象卫星 的分类、特点:主要气象卫星:FYT,N0AA: FY-2,G0ES,GMS。答:气象卫星的分 类:分极轨道和地球同步轨道两个系列特点:L重访周期短,数据更新快: 2.成像面积达,便于同步监测3.资料来源连
17、续,实时性强,成本低 4/108主要陆地卫星:陆地卫星的轨道特征:TM (ETM+)影像各波段的特点及应用: 高分辨率卫星:QuickBird. IKONOS的分辨率和波段主要陆地卫星:LANDSAT 系列陆地卫星的轨道特征:中等高度、近圆形、近极地、太阳同步、可重复轨 道TM/ ETM+主要波段及其特点波段 1 2 3 4 5 6 7 8 波长(n m) 0. 45-0. 52 0. 52. 60 0. 63-0. 69 0. 76-0. 90 1. 55-1. 75 10. 4-12. 5 2. 08-2. 35 0. 50-0. 90波段名称 蓝光 绿光 红光 近红外 短波红外热红外短波
18、红外全色地面分辨率30 30 30 30 30 120/60 30 15 波段特点水体透视深度大,对叶绿素和水体含沙量敏感水体透视深度较大,对 健康茂盛植物敏感绿色植物强吸收波段,可见光最佳波段水吸收带,绿色植物 强反射波段。茂密植物呈浅色调处于水的强吸收带,对土壤湿度、植物含水量 敏感地面分辨率低:对热异常敏感水的强吸收带,水体深色调:与5波段相 关性较强高分辨率卫星:IKONOS:全色:空间分辨率1米(波段:0.45-0.90微米): 多光谱:空间分辨率 4 米,波段:(0.45-0.53) (0.52-0.61) (0.64-0. 72)(0. 77-0.88) 蓝绿红 近红 QUICK
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