遙感導(dǎo)論復(fù)習(xí)

PAGEPAGE16第一章緒論一.遙感（P1）：借助對電磁波敏感的儀器，從遠(yuǎn)處(不與探測目標(biāo)相接觸)記錄目標(biāo)物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，通過分析，揭示目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。二．遙感系統(tǒng)組成（P3）1、信息源—地物目標(biāo)發(fā)射、反射和吸收電磁波2、信息獲取—接收、記錄目標(biāo)物電磁波特征的儀器，即傳感器或遙感器；安放和攜帶傳感器的裝置即遙感平臺(tái)3、信息記錄與傳輸—把傳感器接收到的目標(biāo)物信息記錄在磁介質(zhì)或膠片上；信息傳回地面4、信息處理—對接收到的信息進(jìn)行信息恢復(fù)、輻射校正、飛行器姿態(tài)校正、投影變換等處理并轉(zhuǎn)換成通用格式或模擬信號(hào)5、信息應(yīng)用—信息增強(qiáng)、提取、融合、應(yīng)用三、遙感的分類(P4)1、按遙感平臺(tái)分：近地和地面遙感、航空遙感、航天遙感、航宇遙感。2、按傳感器的探測波段分：紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多波段遙感、高光譜遙感?！嗖ǘ芜b感：指探測波段在可見光波段與紅外波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來探測目標(biāo)。3、按工作方式分：主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感，成像遙感和非成像遙感。4、按遙感的應(yīng)用領(lǐng)域分：從大的研究領(lǐng)域可分為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等；從具體應(yīng)用領(lǐng)域可分為資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、漁業(yè)遙感、地質(zhì)遙感、氣象遙感、水文遙感、城市遙感、工程遙感、災(zāi)害遙感、軍事遙感等。四、遙感的特點(diǎn)(P5)1、大面積的同步探測：進(jìn)行較宏觀的同步觀測，不受地形阻隔等限制；2、時(shí)效性：在短時(shí)間內(nèi)對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測，發(fā)現(xiàn)地球上許多事物的動(dòng)態(tài)變化3、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性：遙感獲取的數(shù)據(jù)綜合地反映了地球上許多自然、人文信息，且數(shù)據(jù)可向下兼容，具有可比性。4、經(jīng)濟(jì)性：與傳統(tǒng)的方法相比具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；5、局限性：信息的提取方法、數(shù)據(jù)的挖掘技術(shù)、思維方式等有待改善。局限性（具體的）：①光譜分辨率——波段利用不充分和受限制；②空間分辨率——空間上離散化；③時(shí)間分辨率——時(shí)間上不連續(xù)；④遙感信息處理技術(shù)不完善；⑤顯示特征不確切——同物異譜和同譜異物；⑥尚離不開地面調(diào)查——基礎(chǔ)調(diào)查不完善。五、遙感發(fā)展簡史（記住標(biāo)志性技術(shù)發(fā)展）(P6)1、無記錄的地面遙感階段（1608-1838）：望遠(yuǎn)鏡2、有記錄的地面遙感階段（1839-1857）：攝影技術(shù)3、空中攝影遙感階段（1858-1956）：氣球、飛機(jī)4、航天遙感階段（1957-）：航天器、傳感器、處理技術(shù)、遙感應(yīng)用六、中國遙感事業(yè)的發(fā)展(P10)發(fā)展階段：20世紀(jì)70年代發(fā)展項(xiàng)目：衛(wèi)星和傳感器、遙感處理軟件、行業(yè)應(yīng)用、科研工作、人才培養(yǎng)教育。第二章電磁輻射與地物光譜特征第一節(jié)電磁波譜與電磁輻射一、電磁波(P15)：電磁振蕩在空間的傳播是電磁波二、電磁波譜(P15)：按電磁波在真空中傳播的波長或頻率，遞增或遞減排列，構(gòu)成電磁波譜。該波譜以頻率從高到低排列，可以分為r射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波。三、遙感常用的電磁波波段的特性（了解）(P15)1、紫外線（UV）：0.01－0.4um，碳酸鹽巖分布、水面油污染等2、可見光：0.4－0.76um，鑒別物質(zhì)特征的主要波段，是遙感最常用的波段3、紅外線（IR）：0.76－1000um。近紅外：0.76－3.0um；中紅外：3.0－6.0um；遠(yuǎn)紅外：6.0－15.0um；超遠(yuǎn)紅外：15－1000um；（近紅外又稱紅外或反射紅外，中紅外和遠(yuǎn)紅外又稱熱紅外），植被感應(yīng)等4、微波：1mm-1m四、與電磁波有關(guān)的重要概念1、電磁波是橫波2、電磁波有偏振現(xiàn)象3、電磁波在真空中以光速傳播(C=3×10^8m4、光波是電磁波的一部分，也是最早研究的電磁波?？捎蓪?shí)驗(yàn)證明電磁波的性質(zhì)與光波的性質(zhì)相同在近代物理中，電磁波也稱為電磁輻射。輻射能量的強(qiáng)弱可以用一些物理量表征。五、電磁波的性質(zhì)（P16）1、電磁波是橫波2、在真空下以光速傳播3、滿足以下公式：f*λ＝c，E=h*f（E為能量，λ為波長，f為頻率，h為普朗克常數(shù)）4、電磁波具有波粒二象.六、電磁輻射的度量（P16）1、輻射源：溫度高于絕對零度的物體2、輻射度量①輻射能量W：電磁輻射的能量；單位J②輻射通量Φ：單位時(shí)間通過某一面積的輻射能量，Φ=dw/dt，t為時(shí)間；單位W③輻射通量密度E：單位時(shí)間通過單位面積的輻射能量，E=dφ/ds，S為面積；單位W/m2④輻照度I：被輻射物體表面單位面積上的輻射通量，I=dφ/ds；單位W/m2⑤輻射出射度M：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量，M=dφ/ds；單位W/m2⑥輻射亮度L：又稱輻射率，某面輻射源在某一方向單位投影表面，單位立體角內(nèi)的輻射通量。L=Φ/Ω（Acosθ）

單位：W/sr·m2(瓦/球面度·平方米)式中：Ω－輻射方向的立體角(Ω=S/R2,S為與球半徑垂直的上某小面元的面積，R為該面元處的球半徑)，單位是球面度，無量綱；A－擴(kuò)展源的面積；θ－觀察角在成像系統(tǒng)中，成像面上的照度或輸出信號(hào)與物體的輻射亮度成正比。朗伯源：輻射亮度與觀察角無關(guān)的輻射源3、光譜吸收系數(shù)和光譜反射系數(shù)光譜吸收系數(shù)：物體在一定溫度下一定波長范圍內(nèi)吸收能量與入射能量之比。光譜反射系數(shù)：物體在一定溫度下一定波長范圍內(nèi)反射能量與入射能量之比。二者關(guān)系：不透明物體上光譜吸收系數(shù)與光譜反射系數(shù)之和恒等于1七、黑體輻射1、絕對黑體（P19）：在任何溫度下，對各種波長的電磁輻射的吸收系數(shù)恒等于1（即全部吸收）的物體稱為“絕對黑體”，簡稱“黑體”，也稱“普朗克輻射體”。2、黑體輻射規(guī)律(P19)：①斯忒藩－玻耳茲曼定律：絕對黑體的總輻射出射度與溫度的4次方成正比。定律的數(shù)學(xué)式為：M(T)＝σT^4

式中σ為斯忒藩－波爾茲曼常數(shù)，σ＝5.67×10^(-8)（w/(m2·K4）)因此，溫度的微小變化，就會(huì)引起輻射通量密度很大的變化。這是紅外裝置測定溫度的理論基礎(chǔ)。②維恩位移定律：黑體的光譜輻射出射度極值對應(yīng)的波長λmax與溫度T成反比。定律的數(shù)學(xué)式為：λmax·T＝b

式中b為常數(shù)，b＝2.897×10^(-3)（m·K）該定律反映出，隨著黑體溫度的升高（或降低），λmax向短波（或長波）方向偏移。3、實(shí)際物體的輻射（21）：基爾霍夫定律：物體的光譜輻射出射度與吸收系數(shù)之比，和物體本身的性質(zhì)無關(guān)，是波長、溫度的普適函數(shù)。該定律反映在一定溫度下的物體，如它對某一波長的輻射有強(qiáng)吸收，則發(fā)射這一波長輻射的能力亦強(qiáng)；若為弱吸收，則發(fā)射亦弱。由此可知，只要確定物體的溫度和吸收系數(shù)，就可以確定物體的熱輻射強(qiáng)度。M1/α1=M2/α2=M0=Iαi是一定溫度一定波長內(nèi)的吸收系數(shù)，也叫比輻射率或發(fā)射率，記做ε，表示實(shí)際物體與黑體輻射之比。此時(shí)，基爾霍夫定律可寫做M=εM0A在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比，對于任何物體都是一個(gè)常數(shù)，并等于該溫度下同面積黑體輻射通量。B在給定的溫度下，物體的發(fā)射率=吸收率；吸收率越大，發(fā)射率也越大。第二節(jié)太陽輻射及大氣對輻射的影響一、太陽輻射1、太陽常數(shù)（P24）：用以表示太陽總輻射能量。太陽常數(shù)是距離太陽為日地平均距離（＝1天文單位＝1.4960×108km）時(shí)，在大氣上界，垂直于太陽光線的單位面積上，單位時(shí)間從太陽接收到的輻射能量總值，通常此值取為：1.360×10^3W/m22、太陽光譜（P24）：用以表示太陽輻射能量按波長的分布情況。如圖示：①太陽輻射能十分巨大②由于大氣對太陽輻射的吸收，到達(dá)地面的太陽輻射曲線是不連續(xù)的。③太陽光譜集中在可見光、近紅外，皆為被動(dòng)遙感。3、太陽輻射隨高度角變化（P26）：斜射時(shí)輻照度計(jì)算公式I◎—太陽常數(shù)D—日地距離二、大氣吸收1、大氣吸收作用（P28）：與大氣吸收相關(guān)的兩個(gè)因子：大氣的物質(zhì)成分，電磁波波長大氣吸收帶：不能穿過大氣的某些電磁波波長區(qū)間。2、主要大氣吸收帶（P28）：水的吸收帶：2.5-3.0、5-7、0.94、1.13、1.38、1.86、3.24、24以上二氧化碳的吸收峰：2.8、4.3臭氧：0.2-0.32、0.6、9.6氧氣：小于0.2、0.6、0.76三、大氣的散射1、大氣的散射（P29）：大氣散射指電磁輻射在大氣中傳輸時(shí)偏離其初始方向，并向各個(gè)方向散開的現(xiàn)象。大氣散射的影響：①改變了電磁波的傳播方向，干擾傳感器的接收；②降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、影像模糊，影響判讀；③大氣散射集中在太陽輻射能量最強(qiáng)的可見光區(qū)，因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。散射元：指大氣分子密度差異、大氣中懸浮的微小水滴、固體微塵。2、大氣散射的三種情況(P29)：①瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長小得多時(shí)發(fā)生的散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長變短而迅速增大。瑞利散射對可見光的影響較大，對紅外輻射的影響很小，對微波的影響可以不計(jì)。②米氏散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長差不多時(shí)發(fā)生的散射，主要由大氣中的微粒（塵埃、小水滴等）引起。云霧的粒子大小與紅外線的波長接近，所以云霧對紅外線的散射主要為米氏散射。方向性明顯，向前的散射更強(qiáng)。③無選擇性散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長大得多時(shí)發(fā)生的散射，其強(qiáng)度與波長無關(guān)，云霧呈白色?？偨Y(jié)A大氣分子、原子——瑞利散射——可見光、近紅外，可見光最強(qiáng)B大氣微?！资仙⑸洹贤庵良t外，近紅外最強(qiáng)C云層中的小雨滴——對微波是瑞利散射但能量很小故微波可穿云透霧；對可見光是無選擇性散射且云層越厚散射越強(qiáng)3、幾種天氣現(xiàn)象的原因(P29)：①無云的天空呈現(xiàn)藍(lán)色：因?yàn)樗{(lán)光波長短，散射強(qiáng)度較大，因此藍(lán)光向四面八方散射，使整個(gè)天空蔚藍(lán)，使太陽輻射傳播方向的藍(lán)光被大大削弱。（瑞利散射）②日出日落時(shí)天空呈橘紅色：因?yàn)檫@時(shí)太陽高度角小，陽光斜射向地面，通過的大氣層比陽光直射時(shí)要厚得多。在過長的傳播中，藍(lán)光幾乎被散射殆盡，波長次短的綠光散射強(qiáng)度也居其次，大部分被散射掉了。只剩下波長最長的紅光，散射最弱，因此透過大氣最多。加上剩余的極少量綠光，最后合成呈現(xiàn)橘紅色。所以朝霞和夕陽都偏橘紅色。（瑞利散射）③云霧呈白色的原因：云霧粒子直徑雖然與紅外線波長接近，但相比可見光波段，云霧中水滴的粒子直徑就比波長大得多，因此對可見光中各個(gè)波長的光散射強(qiáng)度相同，所以人們看到云霧呈現(xiàn)白色，并且無論從云下還是乘飛機(jī)從云層上面看，都是白色的。（無選擇性散射）四、大氣反射作用(P31)反射過程主要發(fā)生在云層頂部，反射程度取決于云量大小和云層厚度。如果不是為了研究云層，一般會(huì)避開有云的天氣以消除大氣反射的影響。五、大氣輻射作用溫度高于絕對零度的物體都會(huì)向外輻射能量，大氣也不例外。大氣自身輻射主要為波長約10μm的熱紅外輻射。如果研究的是該波長信息，則要考慮遙感信息中是否疊加了大氣輻射的影像。六、大氣折射作用也稱“大氣折光作用”。因?yàn)榇髿鈱用芏入S高度增加而逐漸減小，光線經(jīng)過這種密度漸變的介質(zhì)時(shí)，會(huì)由于折射作用而發(fā)生彎曲。在航空攝影中，表現(xiàn)為使記錄在感光介質(zhì)上的像點(diǎn)發(fā)生遠(yuǎn)離中心點(diǎn)方向的偏移。七、大氣窗口及透射分析大氣窗口：也叫“大氣透射帶”，指能透過大氣的電磁波連續(xù)區(qū)。遙感中的常用大氣窗口如下：①0.3-1.3μm，可見光、部分紫外和近紅外；②1.5-1.8和2.0-2.5μm，部分近紅外；③3.5-5.5μm，中紅外；④8-14μm，遠(yuǎn)紅外；⑤>0.05cm的微波；常用波段有0.8-2.5、3、5、10cm。八、總結(jié)1、作為地物信息載體的電磁波：到達(dá)傳感器的地物反射太陽輻射、到達(dá)傳感器的地面輻射、到達(dá)傳感器的地物回波。涉及具體地物和具體電磁波信息時(shí)，情況非常復(fù)雜，需分析傳感器接收到的電磁波由哪幾部分組成，估算各分量的算法等。2、對地物信息起干擾作用的電磁波：到達(dá)傳感器的大氣散射、大氣反射、大氣輻射，其中大氣散射是最主要的干擾。涉及具體地物和具體電磁波信息時(shí)，情況同樣非常復(fù)雜，需分析傳感器接收到的干擾電磁波由哪幾部分組成，確定估算各分量的算法等。第三節(jié)地球的輻射與地物波譜一、太陽輻射與地表輻射的相互作用(P34)區(qū)別：①能量大?。禾柲芰慷啵厍蚰芰肯鄬^?、诟采w波段：太陽輻射主要集中在0.3~2.5μm，在紫外、可見光到近紅外區(qū)段；地球自身輻射主要集中在長波，即6μm以上的熱紅外區(qū)段。兩峰交叉之處是兩種輻射共同起作用的部分，兩者均不能忽略。③高溫物體以短波為主，低溫物體以長波為主。二、地物自身熱輻射(P35)M0黑體輻射出射度M實(shí)際物體輻射出射度T為地表溫度，λ為波長三、地物反射波譜特征(P36)到達(dá)地面的太陽輻射=反射能量+吸收能量+透射能量反射率與反射波譜①反射率：物體反射的輻射能量占總?cè)肷淠芰康陌俜直龋Q為反射率。②物體的反射：鏡面反射與漫反射③反射波譜：地物反射率隨波長的變化規(guī)律（傳感器獲取的某波段地物反射數(shù)據(jù)與地物波譜曲線對比以便判斷地物）2、地物反射波譜曲線應(yīng)用①選波段（區(qū)別大的）②讀取具體數(shù)據(jù)③將數(shù)據(jù)與曲線對比四、地物波譜特性的測量(P41)作用：①傳感器波段選擇、驗(yàn)證、評價(jià)的依據(jù)②建立地面、航空和航天遙感數(shù)據(jù)的關(guān)系③將地物光譜數(shù)據(jù)直接與地物特征進(jìn)行相關(guān)分析并建立應(yīng)用模型五、總結(jié):根據(jù)地物波譜特征識(shí)別地物1、地物自身輻射（發(fā)射）或?qū)ν鈦磔椛涞姆瓷浜屯干涮攸c(diǎn)和規(guī)律即該地物的波譜特征，可用輻射或反射波譜曲線來直觀地表示。2、從曲線可看出，不同地物在有些波段上輻射或反射值相同或相近，但在另外一些波段上可以區(qū)分開，區(qū)分地物時(shí)應(yīng)盡量選擇特征差別較大的波段。3、地物波譜特征一般用光譜儀進(jìn)行實(shí)地測量得到。若沒有實(shí)地測量的光譜數(shù)據(jù)，可通過對影像的分析得到較粗略的光譜特征。第三章遙感成像原理與遙感圖像特征第一節(jié)遙感平臺(tái)氣象：NOAA,風(fēng)云一號(hào)陸地：陸地衛(wèi)星（Landsat）,中巴地球資源衛(wèi)星第二節(jié)攝影成像一、攝影成像（P54）二、遙感常用攝影機(jī)工作原理（了解）（P54）1、分幅式攝影機(jī)（框幅式攝影機(jī)）：一次曝光，一個(gè)潛像，共同的投影中心，同一像平面，可縱向重疊成立體像對。2、縫隙式攝影機(jī)（推掃式攝影機(jī)、航帶攝影機(jī)）：推掃式攝影機(jī)或航帶攝影機(jī)，從縫隙取景（縫隙垂直于航線）平臺(tái)與膠片同步移動(dòng)，連續(xù)曝光，多中心投影。3、全景攝影機(jī)（掃描攝影機(jī)、搖頭攝影機(jī)）：搖頭攝影機(jī)或掃描攝影機(jī)，從縫隙取景（縫隙平行于航線），物鏡垂直于航線擺動(dòng)（掃描）、視場角大、多中心投影、全景畸變。4、多光譜攝影機(jī)（多相機(jī)型、多鏡頭型、光束分離型）：多光譜攝影機(jī)同一地區(qū)同一瞬間拍攝多個(gè)光譜的影像，利用地物在不同波段上的不同反射特性區(qū)分地物。5、數(shù)碼攝影機(jī)：成像原理與一般攝影相同，結(jié)構(gòu)也類似，所不同的是其記錄介質(zhì)不是感光膠片而是光敏電子器件。三、攝影像片的幾何特征（P57）1、垂直攝影：攝影機(jī)主光軸垂直于地面或偏離垂線在3度以內(nèi)，取得的像片稱水平像片2、傾斜攝影：攝影機(jī)主光軸偏離垂線3度以外，取得的像片為傾斜像片。傾斜越大，像片變形越大3、中心投影：凡空間任意點(diǎn)A（物點(diǎn)）與一固定點(diǎn)S（投影中心）連成的直線或其延長線（即中心光線）被一個(gè)平面（像平面）所截，則此直線與平面的交點(diǎn)a（像點(diǎn)）稱為A點(diǎn)的中心投影。4、垂直投影：經(jīng)過空間任意點(diǎn)A與像平面垂直的直線與像平面的交點(diǎn)a為A在平面的垂直投影。5、垂直投影與中心投影區(qū)別——投影的變形①投影距離的影響②像片傾斜的影響③地形起伏的影響6、中心投影的透視規(guī)律①點(diǎn)—點(diǎn)②直線—直線，點(diǎn)③曲線—曲線，直線④平面—平面，直線⑤立體—不同的側(cè)面四、像片的比例尺（P60）像片的比例尺=1/M=f/H影響比例尺的因素：物鏡焦距航高地形起伏底片傾角五、像點(diǎn)位移（P61）1、概念：在中心投影的像片上，地形起伏引起平面上的點(diǎn)位在像片上的位置與垂直投影相比發(fā)生的位置移動(dòng)。2、產(chǎn)生原因：像片傾斜、地形起伏3、投影差：由于地形起伏引起的中心投影像片上像點(diǎn)位移量大小。4、地形起伏引起的像點(diǎn)位移中投影差分布規(guī)律①高差相等投影差也相等②投影差與高度成正比，高處投影差為正，低處投影差為負(fù)③位移量與到像主點(diǎn)的距離成正比④投影差與航高成反比第三節(jié)微波遙感與成像（P71）1.微波遙感的特點(diǎn)①能全天候、全天時(shí)工作②對某些地物具有特殊的波譜特征③對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力④對海洋遙感具有特殊意義⑤分辨率較低但特性明顯第五節(jié)遙感圖像的特征一、空間分辨率（P80）1、含義：像素所代表的地面范圍大小2、評價(jià)：并不是越高越好，要根據(jù)觀測對像的大小和空間分布、變化特點(diǎn)選擇合適的空間分辨率影像。二、波譜分辨率（P81）1、含義：傳感器能分辯的最小波長間隔。2、評價(jià)：波譜分辨率越高包含的信息越多，有利于從多角度研究地物，但并不是每個(gè)波段都起作用。三、輻射分辨率（P82）含義：傳感器接收信號(hào)時(shí)能分辨的最小輻射度差。四、時(shí)間分辨率（P83）1、含義：同一地點(diǎn)重復(fù)采樣的時(shí)間間隔2、評價(jià)：時(shí)間分辨率高可更好地探測變化的過程，但要根據(jù)觀測對像發(fā)展變化的時(shí)間尺度大小選擇合適的時(shí)間分辨率。無謂的追求高時(shí)間分辨率也會(huì)造成處理工作量、購買費(fèi)用等方面的浪費(fèi)。第四章遙感圖像處理第一節(jié)光學(xué)原理與光學(xué)處理一、顏色視覺（P84）1、亮度對比：視場中對象與背景的亮度差與背景亮度之比。C=ΔL/L目標(biāo)2、顏色對比：在視場中，相鄰區(qū)域的不同顏色的相互影響。3、顏色性質(zhì)：①色調(diào)(色相)：色彩彼此相互區(qū)分的特性。②明度：指人眼對光源或物體明亮程度的感覺。③飽和度(色覺濃度)：彩色純潔的程度。4、顏色立體：①顏色立體②孟賽爾顏色立體二、加色法與減色法（P87）1、顏色相加原理①互補(bǔ)色：兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色，則二者互稱互補(bǔ)色。黃與藍(lán)，紅與青，綠與品②三原色：三種顏色，其中任何一種不能由其它二種混合產(chǎn)生，這三種顏色按一定比例混合可以形成各種色調(diào)的顏色，則稱之為三原色。紅，綠，藍(lán)是最優(yōu)的三原色。③顏色加法：是以紅、綠、藍(lán)三原色的兩種或三種色光按一定比例混合，產(chǎn)生其他色彩的方法④加色法有幾個(gè)規(guī)律：A、兩種基色光等量混合疊加，產(chǎn)生一種補(bǔ)色光。紅+綠=黃，紅+藍(lán)=品紅，藍(lán)+綠=青B、紅、綠、藍(lán)三種基色光等量相加為白光。紅+綠+藍(lán)=白當(dāng)兩種色光相加成為白色或灰色，稱為互補(bǔ)色。黃與藍(lán)，品與綠，青與紅2、色度圖基本原理①每一種波長的光可由紅綠藍(lán)三原色相加產(chǎn)生②任何顏色的光用等能光譜匹配時(shí)都能推算出紅綠藍(lán)三原色的數(shù)值③白光由等比的紅綠藍(lán)三原色組成，且紅=綠=藍(lán)=1/3白，紅+綠+藍(lán)=13、顏色相減原理：白色光線先后通過兩塊濾光片的過程就是顏色的減法過程。黃、品紅、青是減色法的三原色。三、光學(xué)增強(qiáng)（P91）1、光學(xué)增強(qiáng)處理：相關(guān)掩膜處理方法、改變對比度、顯示動(dòng)態(tài)變化、邊緣突出。2、光學(xué)信息處理：圖像的相加和相減、遙感黑白影像的彩色編碼。第二節(jié)數(shù)字圖像的校正一、數(shù)字圖像（P95）1、模擬圖像：用光學(xué)方法處理形成的圖像是模擬圖像，也叫模擬量。2、數(shù)字圖像：能夠用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的圖像是數(shù)字圖像，也叫數(shù)字量。3、模數(shù)轉(zhuǎn)換：把模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。4、數(shù)模轉(zhuǎn)換：把數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為模擬圖像。5、模擬量和數(shù)字量的本質(zhì)區(qū)別：模擬量是連續(xù)的，數(shù)字量是離散的。二、輻射校正（P98）1、輻射畸變：傳感器接收到的輻射能量中引起地物輻射值失真的部分。①遙感儀器引起的輻射畸變②大氣作用引起的輻射畸變2、輻射校正：校正或改善輻射畸變引起圖像灰度值失真的技術(shù)稱為輻射校正。3、大氣影響的粗略校正(P100)：①直方圖最小值去除法：A、找到反射率接近0的地物B、找到該地物處的實(shí)測值（最小值）C、各波段像元亮度減去本波段最小值②回歸分析法（其它需校正的波段按此處理）：A、取某紅外波段a和需校正的某波段bB、以二者相應(yīng)像元的亮度值為軸的坐標(biāo)系C、用眾多像元值形成的散點(diǎn)圖建立回歸方程D、用回歸方程計(jì)算b波段的新圖像（建模）三、幾何校正（P103）1、幾何畸變：①概念：遙感圖像在幾何位置上發(fā)生了變化，如行列不均、大小、形狀變化等。②主要表現(xiàn)：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲等③原因：遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的影響、地形起伏的影響、地球表面曲率的影響、大氣折射的影響、地球自轉(zhuǎn)的影響。2、幾何校正①實(shí)質(zhì)：按實(shí)際位置和投影狀況確定校正后影像的行列并為每個(gè)新像元賦予合適的亮度值。②幾何校正步驟：逐點(diǎn)計(jì)算變換后的新坐標(biāo)，計(jì)算新坐標(biāo)中每點(diǎn)的亮度值③計(jì)算方法：A、通過解二元n次方程確定關(guān)系式參數(shù)B、用不同方法確定各像元亮度值（最近鄰法、雙線性內(nèi)插法、三次卷積內(nèi)插法）3、控制點(diǎn)的選?、倏刂泣c(diǎn)選取數(shù)量：理論上最少控制點(diǎn)數(shù)N=(n+1)(n+2)/2實(shí)際最少控制點(diǎn)數(shù)N×6②控制點(diǎn)選取原則：位置準(zhǔn)確：找到準(zhǔn)確的地物點(diǎn)以保證精度容易分辨：地物點(diǎn)容易找到并準(zhǔn)確定位變形較大：變形較大處要有控制點(diǎn)分布均勻：控制點(diǎn)在整個(gè)影像中均勻分布，不要漏掉任何區(qū)域③可作為控制點(diǎn)的地物舉例：建筑物的角點(diǎn)、水庫堤壩、道路交叉點(diǎn)、山區(qū)小河流匯合點(diǎn)、特殊固定形狀的地物。第三節(jié)數(shù)字圖像增強(qiáng)（P112）一、對比度變換（輻射增強(qiáng)）：是通過改變圖像像元的亮度值來改變圖像像元的對比度，從而改善圖像質(zhì)量的圖像處理方法。方法：線性變換與非線性變換二、空間濾波：以重點(diǎn)突出圖像上的某些特征為目的，通過像元與其周圍相鄰像元的關(guān)系，采用空間域中的鄰域處理方法屬于幾何增強(qiáng)處理，主要包括平滑和銳化。圖像卷積運(yùn)算：選定一卷積函數(shù)——模板，對圖像作局部檢測移動(dòng)模板，對每個(gè)像元進(jìn)行模板運(yùn)算1、平滑：去除不該有的亮點(diǎn)（噪聲）。①均值平滑：每個(gè)像元值用以其為中心的模板均值代替。②中值濾波：模板內(nèi)像元亮度中間值代替中心像元值。兩種平滑方式對比：圖像亮度為階梯狀變化時(shí)，取均值效果顯著；若想盡量保留原圖像亮度值，取中值效果更好2、銳化①目的：突出圖像中的邊緣、線狀目標(biāo)、亮度突變區(qū)域②方法：羅伯特梯度：實(shí)際上是用2*2模板檢測邊緣拉普拉斯算法：上下左右4像元值相加再減去該像元值的4倍，檢測亮度變化率的變化率。三、圖像運(yùn)算（P122）1、圖像運(yùn)算：以一幅或幾幅圖像的像元值為基礎(chǔ)通過線性或非線性計(jì)算得到新的像元值（差值運(yùn)算、比值運(yùn)算等）。①差值運(yùn)算：兩幅同樣行列數(shù)的影像，對應(yīng)像元的亮度值相減就是差值運(yùn)算。差值運(yùn)算的作用：A、有利于目標(biāo)與背景反差較小的信息提取B、有利于同一研究區(qū)的時(shí)相變化C、行列各移一位后與原圖像相減突出邊緣②比值運(yùn)算：兩幅同樣行列數(shù)的圖像，對應(yīng)像元的亮度值相除（除數(shù)不為0），就是比值運(yùn)算。2、圖像重采樣：改變像元大小，進(jìn)而改變圖像特征。按新的像元大小形成新的矩陣計(jì)算每個(gè)新像元的亮度值（平均值法、最大值法、最小值法、中值法、及其它線性非線性方程算法）四、彩色變換（P120）1、單波段彩色變換—密度分割通過分割和將不同的亮度值賦予不同的色彩，可以將亮度清晰地分層顯示?？紤]地物光譜特性，合理取分割點(diǎn)，可直接對地物進(jìn)行分類2、多波段彩色變換——彩色合成彩色合成就是把同一遙感圖像的若干個(gè)波段分別賦予不同的基色，再混合組成一幅彩色圖像的過程。彩色合成的作用在于綜合利用各波段圖像的信息。通過彩色合成，可以制成標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，模擬天然彩色圖像，以及以突出感興趣目標(biāo)為目的的任意合成圖像。3、HLS變換五、多光譜變換（P123）1、K-L變換—離散變換—主成份變換K-L變換幾何意義—坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，且新坐標(biāo)軸指向數(shù)據(jù)信息量較大的方向。K-L變換結(jié)果—數(shù)據(jù)壓縮、圖像增強(qiáng)2、K-T變換—纓帽變換Y=BX實(shí)質(zhì)：坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)軸指向地物Y1—亮度Y2—綠度Y3—濕度植被視面—Y1-Y2土壤視面—Y3-Y1過渡區(qū)視面—Y3-Y2第四節(jié)多源信息復(fù)合一、遙感信息的復(fù)合（P128）1、不同傳感器的數(shù)據(jù)復(fù)合：根據(jù)應(yīng)用目的選取不同的遙感信息步驟：①配準(zhǔn)—分辨率調(diào)整、空間匹配②復(fù)合—生成用于假彩色合成的新圖像方法：方法一：所有圖像逐點(diǎn)運(yùn)算方法二：權(quán)函數(shù)運(yùn)算方法三：代換主成分變換—替換第一主成份—主成分反變換HLS變換—替換明度—HLS反變換2、不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合：選擇合適的遙感數(shù)據(jù)步驟：①配準(zhǔn)②直方圖調(diào)整—使亮度趨于一致以便比較③復(fù)合：彩色合成法、差值方法、比值方法二、遙感與非遙感信息的復(fù)合（P130）步驟：1、地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化①網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成②與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)2、最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選取3、配準(zhǔn)復(fù)合①柵格數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)：非遙感數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)組成3個(gè)波段、兩種數(shù)據(jù)直接疊加②柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)三、多波段圖像的彩色合成及應(yīng)用1、取同一景影像三個(gè)波段的圖像分別用RGB三原色顯示，利用加色法合成彩色圖像2、因地物性質(zhì)（光譜特征）造成同一像元在不同波段有不同值，形成了該像元RGB三原色的混合比例3、RGB三色在不同地物像元上有不同比例，造成不同地物像元不同顏色4、利用不同顏色區(qū)分地物第五章遙感圖像目視解譯與利用一、遙感圖像目視解譯（P134）：指專業(yè)人員通過直接觀察或借助判讀儀器獲取特定目標(biāo)地物信息的過程。二、遙感圖像視覺的形成顏色或色調(diào)的差異及其產(chǎn)生的形狀、紋理和陰影①像元以不同的顏色或色調(diào)相區(qū)別②相同顏色或色調(diào)的相鄰像元組成一個(gè)圖案③這個(gè)圖案內(nèi)部會(huì)有些有規(guī)律的變化即紋理④在物體背光處會(huì)留下一定大小的陰影以此為基礎(chǔ)形成了其它判讀標(biāo)志三、遙感影像的解譯標(biāo)志分類：1、直接解譯標(biāo)志（P135）：三個(gè)方面——色、形、位①色指目標(biāo)地物在遙感影像上的顏色包括，色調(diào)、顏色和陰影。②形指目標(biāo)地物在遙感影像上的形狀，包括形狀、紋理、大小、圖型。③位指目標(biāo)地物在遙感影像上的空間位置，包括位置和相關(guān)布局。2、間接解譯標(biāo)志（了解）：指能夠間接反映和表現(xiàn)地物信息的遙感圖像的各種特征，借助它可推斷與某地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象：①目標(biāo)地物與其相關(guān)指示特征②地物及與環(huán)境的關(guān)系③目標(biāo)地物與成像時(shí)間的關(guān)系四、目視解譯的8要素：1、色調(diào)/顏色：全色圖像上表現(xiàn)為圖像的相對明暗程度。在彩色圖像上，色調(diào)表現(xiàn)為顏色。2、陰影：是圖像上光束被地物遮擋而產(chǎn)生的地物的影子。據(jù)此可判讀物體性質(zhì)或高度。3、形狀：目標(biāo)地物在遙感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓。4、紋理：也叫內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指遙感圖像中目標(biāo)地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化造成的影像結(jié)構(gòu)。5、大小：指遙感圖像上目標(biāo)物的形狀、面積與體積的度量。6、位置：指目標(biāo)地物分布的地點(diǎn)。7、圖型：目標(biāo)地物有規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。8、相關(guān)布局：多個(gè)目標(biāo)地物之間的空間配置關(guān)系。第六章遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯一、遙感圖像計(jì)算機(jī)分類（P193）基本原理—統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別技術(shù)，主要依據(jù)—地物光譜特征分類的直接依據(jù)—相似度分類方法—監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類圖像分類的不足—只考慮像元灰度值，未利用地物位置、形狀、紋理、關(guān)系等信息遙感圖像多種特征的提?。ǖ匚镞吔纭⒌匚镄螤?、地物空間關(guān)系）二、遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類的兩種方法(P196)1、概念①監(jiān)督分類：又稱為“訓(xùn)練場地法”。該方法的基本原理是：選擇一定的有代表性的試驗(yàn)區(qū)，測定試驗(yàn)區(qū)內(nèi)目標(biāo)物的波譜特征，并以這些特征數(shù)據(jù)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)，使它能夠據(jù)此外推其它物體的類別。具體分類方法：A、最小距離分類法B、多級切割分類法C、特征曲線窗口法D、最大似然比分類法②非監(jiān)督分類：又稱為“空間集群法”或“聚類分析法”等。該方法的基本原理是：根據(jù)某些判據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)將待分類圖像中的像素分為若干點(diǎn)群，然后將這些點(diǎn)群的光譜數(shù)據(jù)與典型標(biāo)志的光譜數(shù)據(jù)相比較，而給出各點(diǎn)群的類別屬性。常用的非監(jiān)督分類算法A、分級集群法B、動(dòng)態(tài)聚類法2、監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類法的比較二者區(qū)別：是否有訓(xùn)練樣區(qū)①有足夠多且典型的訓(xùn)練樣區(qū)時(shí)，監(jiān)督分類效果很好；對實(shí)地情況了解不夠時(shí)，往往會(huì)降低監(jiān)督分類精度；監(jiān)督分類操作過程相對復(fù)雜②非監(jiān)督分類操作簡單，當(dāng)?shù)匚锕庾V特征較簡單時(shí)能達(dá)到一定精度；當(dāng)兩類地物光譜特征差異較小時(shí)分類精度不如監(jiān)督分類3、圖像分類的不足①未充分利用圖像提供的多種信息（相鄰像素、形狀特征、空間位置）②提高分類精度受到如下限制A、大氣狀況的影響B(tài)、下墊面的影響（混合像元、地形起伏）C、其它因素的影響（云量、不同時(shí)相的成像條件、地物邊界類型的復(fù)雜性）4、遙感圖像多種特征的提?、俚匚镞吔纰诘匚镄螤睿ㄖ荛L、面積、線狀地物的曲率、面狀地物的形狀系數(shù)）③地物空間關(guān)系（方位、包含、相鄰、相交、相貫）④地物邊界跟蹤法A、點(diǎn)狀地物與面狀地物的邊界跟蹤B、線狀地物信息檢測與跟蹤⑤地物形狀特征描述與提?、薜匚锟臻g關(guān)系特征描述與提取遙感應(yīng)用基本工作流程一、明確任務(wù)主要包括任務(wù)來源、區(qū)域范圍、判讀內(nèi)容、成果精度、區(qū)域特點(diǎn)、成果形式、應(yīng)用方向二、確定工作細(xì)節(jié)地圖投影、比例尺、精度要求、經(jīng)費(fèi)預(yù)算三、選購遙感數(shù)據(jù)最佳分辨率、性價(jià)比最高、處理難度最小的遙感數(shù)據(jù)四、收集非遙感資料了解該領(lǐng)域和該區(qū)域知識(shí)五、選擇合適的技術(shù)路線、確定技術(shù)指標(biāo)六、組織合適的隊(duì)伍七、開始遙感應(yīng)用具體工作思考題1．遙感的基本概念。2．結(jié)合P2圖，闡述遙感系統(tǒng)的組成。3．按遙感平臺(tái)、探測波段、傳感器的工作方式來分，遙感可分成哪幾種類型。4．闡述遙感的特點(diǎn)。5．地物輻射和反射電磁波的特點(diǎn)有哪些。6．什么叫電磁波譜。7.目前遙感所使用的電磁波有哪些波段（其波長范圍、特點(diǎn)、應(yīng)用）。8.大氣對太陽輻射的影響有哪些。9.為什么海平面上太陽輻射曲線與大氣上界太陽輻射曲線有較大的差異?(看課本P25圖)。10.太陽輻射與地球輻射有何不同。11.大氣對太陽輻射的吸收帶主要位于哪幾個(gè)波段?

12.什么叫瑞利散射、米氏散射和非選擇性散射，三者有何區(qū)別。13.根據(jù)不同散射類型的特點(diǎn)分析可見光遙感與微波遙感的差別,說明為什么微波具有穿云透霧能力而可見光不能。14.什么叫大氣窗口，目前遙感技術(shù)選擇的大氣窗口包括哪幾個(gè)部分（波長范圍、特點(diǎn)）。15.什么叫地物波譜特性。16.什么叫地物的反射率、反射光譜、反射光譜曲線？地物反射率的大小與哪些因素有關(guān)，地物反射率與黑白遙感圖像上的色調(diào)有何關(guān)系。17.植被、水體等地物的反射光譜曲線有何規(guī)律？怎樣利用規(guī)律進(jìn)行遙感影像判讀。18.什么叫地物的光譜發(fā)射率、發(fā)射光譜曲線，地物的光譜發(fā)射率與哪些因素有關(guān)。19.斯忒藩—玻爾茲曼定律、維恩位移定律公式中的符號(hào)意義、應(yīng)用范圍。20.基爾霍夫定律含義是什么。21.靜止氣象衛(wèi)星與極軌氣象衛(wèi)星有何區(qū)別。NOAA、FY-1、FY-2分別屬哪一類型氣象衛(wèi)星。22.氣象衛(wèi)星的特點(diǎn)。23.主要的陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星系列有哪些，它們各有什么特點(diǎn)。24.

遙感技術(shù)中常用的攝影機(jī)有哪種類型。25.攝影方式傳感器與掃描方式傳感器有何異同點(diǎn)。26.攝影成像的圖像有什么幾何特征。27.什么叫中心投影，中心投影