遙感知識要點

遙感復習資料遙感軟件有哪些？遙感平臺：遙感船/車，氣球等→飛機→衛(wèi)星/航天飛機太陽和地球最強輻射所對應的波長是多少微米？太陽輻射能量的絕大部分(99.9%以上)在0.15~4微米波段之間。輻射最強的波長為0.475微米，與地球的輻射相比，太陽輻射的波長短得多，故把太陽輻射稱為短波輻射。地球輻射的輻射源是地球，其波長范圍約為4～120微米，為長波輻射。輻射能量的99%集中在3微米以上的波長范圍內(nèi)。地球輻射的最強波長約為9．7微米。3.遙感的基本概念，遙感系統(tǒng)包括？遙感的概念：“遙感”(Remotesensing)，即“遙遠的感知”通常有廣義和狹義的理解。廣義遙感:遙感泛指一切無接觸的遠距離探測，包括對電磁場、力場、機械波(聲波、地震波)等的探測。狹義遙感:主要是指空對地的遙感。它主要是以電磁波為媒介，包括從紫外—可見光——紅外——微波的范圍。遙感系統(tǒng)：遙感系統(tǒng)分五大部分信息源（即被測目標的信息特征）→信息獲取→信息的記錄和傳輸→信息處理→信息應用1.信息源——目標物的電磁波特性⑴遙感的能源是電磁輻射源發(fā)出的電磁輻射?！嚯姶泡椛淅碚撌沁b感的物理基礎。⑵目標與電磁輻射相互作用后，產(chǎn)生的目標物電磁波特性（反射、發(fā)射等）是遙感的依據(jù)?！鄿y定物體的電磁波特性是遙感的基礎工作。⒉信息的獲?、艂鞲衅鳎ㄟb感器）⑵遙感平臺⑶傳感器和遙感平臺使得遙感成為現(xiàn)實并決定了遙感的距離?！噙b感器和遙感平臺是遙感技術的核心⒊信息的記錄和傳輸⑴記錄⑵傳輸⒋信息的處理⒌信息的應用遙感的類型，遙感的特點？遙感的類型：1.依遙感平臺分①地面遙感：遙感器裝置在地面平臺上，如車載、船載、手提、固定或活動高架平臺。②航空遙感：遙感器裝置在航空上，主要是飛機、氣球等。③航天遙感：遙感器裝置在環(huán)地球的航天器上（平臺對地球作軌道運行），如人造地球衛(wèi)星、航天飛機、空間站、火箭等。④航宇遙感：遙感器裝置在星際飛船上（平臺脫離地球引力場進入空間，指對地月系統(tǒng)外的目標進行遙感）。⒉依傳感器的探測波段分紫外遙感：0.05～0.38μm可見光遙感：0.38～0.76μm紅外遙感：0.76～1000μm微波遙感：1mm～10m多波段遙感：指探測波段在可見光波段和熱紅外波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來探測目標。3.按工作方式分主動遙感和被動遙感4.依獲得資料分非成像遙感和成像遙感5.遙感的應用從大的研究領域可分為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋源售等；以具體應用領域可分為資源遙感、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、工程遙感及災害遙感、軍事遙感等，還可以劃分為更細的研究對象進行各種專題應用。遙感的特點：⒈探測范圍廣。⒉時效性⒊周期性⒋綜合性⒌約束少⒍經(jīng)濟性⒎局限性電磁波譜按波長排列順序，可見光的波段和對應的波長，以及P16表2.1下的第一句話。遙感中較多地使用可見光、紅外和微波波段。何為朗伯面和朗伯源？朗伯源：輻射亮度L與觀察角θ無關的輻射源，稱為朗伯源。朗伯面：光輻射空間分布符合朗伯定律的理想表面。對于朗伯面有M＝πL，M是光出射度；L是光亮度。絕對黑體的概念。絕對黑體：如果一個物體對于任何波長的電磁輻射都全部吸收，則這個物體是絕對黑體。絕對黑體的吸收率α(λ,T)≡1,反射率ρ（λ,T）≡0斯忒藩-玻爾茲曼定律和維恩位移定律的現(xiàn)象，計算和課上例題。斯忒藩-玻爾茲曼定律：

整個電磁波譜的總輻射出射度M,為某一單位波長的輻射出射度M入,對波長λ做0到無窮大的積分,即

M=

∫

M入(入)d入

用普朗克公式對波長積分，便導出斯忒藩-玻爾茲曼定律，即絕對黑體的總輻射出射度與黑體溫度的四次方成正比。

M=σT4

σ為斯忒藩玻爾茲曼常數(shù),σ=5.67×10-8w.m一2

K一4

由圖2.7可以看出每條曲線下面所圍面積為積分值，即該溫度時絕對黑體的總輻射出射度M。維恩位移定律：利用普朗克公式還可導出另一定律，黑體輻射光譜中最強輻射的波長λmax與黑體絕對溫度T成反比，且是一個定值。λmaxT=b=2897.8（b為常數(shù)，b=2.898×10-3mk,,這就是維恩位移定律。從圖2.7也可以看出，黑體溫度越高，其曲線的峰頂就越往左移，即往波長短的方向移動,這就是位移的含義。如果輻射最大值落在可見光波段，物體的顏色會隨著溫度的升高而變化，波長逐漸變短顏色由紅外到紅色再逐漸變藍變紫（表2.2)感中有重要作用（此句為補充圖中殘缺內(nèi)容）。（ppt內(nèi)容)解釋現(xiàn)象：藍光比紅光溫度高；太陽的最強輻射對應的波長在0.47um，在藍青之間，太陽光球?qū)拥臏囟群偷厍虮砻娴臏囟?。太陽常?shù)的概念和具體值。太陽常數(shù)的概念：是指不受大氣影響，在距太陽一個天文單位內(nèi)，垂直于太陽光輻射方向上，單位面積單位時間黑體所接收的太陽輻射能量。I⊙=1.360×103W/m2大氣吸收的定義，大氣散射的定義和類型，大氣窗口的概念。大氣吸收：是指\t"/item/%E5%A4%A7%E6%B0%94%E5%90%B8%E6%94%B6/_blank"大氣中各種成分，對\t"/item/%E5%A4%A7%E6%B0%94%E5%90%B8%E6%94%B6/_blank"電磁波輻射在其中傳播時的吸收作用。（百度）大氣散射：輻射在傳播過程中遇到小微粒而使出傳播方向改變，并向各個方向散開，稱散射。類型：（1）瑞利散射；當大氣中粒子的直徑比波長小得多時發(fā)生的散射。米氏散射；當大氣中粒子的直徑大于波長1/10到與輻射的波長相當時發(fā)生的散射（PPT）。無選擇性散射；當大氣中粒子的直徑比波長大得多時發(fā)生的散射，這種散射的特點就是散射強度與波長無關。大氣窗口：通常把電磁波通過大氣層時較少被反射、吸收或散射的，透過率較高的波段稱為大氣窗口。大氣散射三種情況的條件和結論，以及現(xiàn)象。（1）瑞利散射；這種散射主要由大氣中的原子和分子，如氮、二氧化碳,臭氧和氧分子等引起。無云的晴空呈現(xiàn)藍色，就是因為藍光波長短,散射強度較大，因此藍光向四面八方散射，使整個天空蔚藍，使太陽輻射傳播方向的藍光被大大削弱。這種現(xiàn)象在日出和日落時更為明顯，因為這時太陽高度角小，陽光斜射向地面，通過的大氣層比陽光直射時要厚得多。在過長的傳播中，藍光波長最短，幾乎被散射殆盡，波長次短的綠光散射強度也居其次，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。瑞利散射對于紅外和微波,由于波長更長，散射強度更弱，可以認為幾乎不受影響。（2）米氏散射；這種散射主要由大氣中的微粒，如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。（3）無選擇性散射；在符合無選擇性散射的條件的波段中，任何波長的散射強度相同。如云、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很多，因而對可見光中各個波長的光散射強度相同，所以人們看到云霧呈白色，并且無論從云下還是乘飛機從云層上面看，都是白色。由以上分析可知，散射造成太陽輻射的衰減，但是散射強度遵循的規(guī)律與波長密切相關。而太陽的電磁波輻射幾乎包括電磁輻射的各個波段。因此，在大氣狀況相同時,同時會出現(xiàn)各種類型的散射。地物波譜概念，常見地物反射波普特征曲線的判讀（植被，土壤，水體，巖石）概念：地物的反射、吸收、發(fā)射電磁波的特征是隨波長而變化的。因此人們往往以波譜曲線的形式表示，簡稱地物波譜。常見地物波譜：氣象衛(wèi)星特點。軌道；氣象衛(wèi)星的軌道分為兩種，既低軌高軌。低軌就是近極地太陽同步軌道，簡稱極地軌道，軌道高度800~1600km；高軌是指地球同步軌道，軌道高度36000km左右；短周期重復觀測；成像面積大，有利于獲得宏觀同步信息，減少數(shù)據(jù)處理容量；資料來源連續(xù)、實時性強、成本低。陸地衛(wèi)星（landsat）介紹P51傳感器ETM影像多光譜分辨率30m，俯瞰范圍185，增強型分辨率15m。海洋遙感的特點需要高空和空間的搖桿平臺，以進行大面積同步覆蓋的觀測；以微波為主；電磁波與激光、聲波的結合是擴大海洋遙感探測手段的一條新路；海面實測資料的矯正。垂直攝影、傾斜攝影、像片的投影。垂直投影：攝像機主光軸垂直于地面或偏離垂直線在3°以內(nèi)。取得的像片稱水平像片或垂直像片；傾斜攝影：攝像機主光軸偏離垂直線大于3°，取得的像片稱傾斜像片；像片的投影： 常用的大比例尺地形圖屬于垂直投影或近垂直投影，而攝影像片卻屬于中心投影。垂直投影的物體影像是通過互相平行的光線投影到與光線垂直的平面上的，因此像片(或地圖)比例尺處處一致,而且與投影距離無關。攝影像片是地面物體的中心投影像。物體通過物鏡中心投射到承影面上，形成透視影像。根據(jù)透鏡成像原理，物體的反射光通過攝影機的物鏡中心，在底片上構成的像為負像,經(jīng)過接觸曬印所獲得的像片，其影像與地面物體一致。中心投影與垂直投影的區(qū)別。投影距離的影響：垂直投影圖像的縮小和放大與投影距離無關，并有統(tǒng)一的比例尺。中心投影則受投影距離（遙感平臺高度）影響，像片比例尺與平臺高度和焦距有關。（2）見圖（3）地形起伏的影響:垂直投影時，隨地面起伏變化，投影點之間的距離與地面實際水平距離成比例縮小，相對位置不變。中心投影時，地面起伏越大，像上投影點水平位置的位移量就越大，產(chǎn)生投影誤差。這種誤差有一定的規(guī)律。18.因為地層起伏所導致的像元位移所產(chǎn)生的誤差？（1）（h為地面高差）位移量與像主點的距離r（像點到像主點的距離）成正比，即距主點越遠的像點位移量越大，像片中心部分位移量較小。像主點處r=0,無位移。位移量與攝影高度（航高）成反比。即攝影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。19.感光特征曲線的概念，根據(jù)反差系數(shù)將膠片分為？感光特征曲線:橫坐標為曝光量的對數(shù)值,縱坐標為膠片的光學密度。光學密度D:指膠片經(jīng)感光顯影后，影像表現(xiàn)出的深淺程度。以阻光率0的對數(shù)值來表示,即在航空遙感中，根據(jù)反差系數(shù)將膠片分為:γ=0.7~1.0，軟性片;γ=1.1~1.5,中性片;γ=1.6~2.0，硬性片;γ=2.1~3.0，特硬片。20.真彩色與假彩色的定義，微波遙感的特點？彩色膠片:可分為天然彩色片和紅外彩色片。天然彩色片:分兩層乳劑和三層乳劑兩種，均能較真實地還原出被攝物的自然色彩，亦稱真彩色片。紅外彩色片:三層乳劑,其中一層對紅外敏感。由于紅外光對眼睛沒有!感，故賦子紅外敏感區(qū)的顏色是假彩色，所以紅外彩色片是假彩色片。微波遙感的特點能全天候、全天時工作對某些地物具有特殊的波普特征對冰、雪、森林、土壤具有一定的穿透能力對海洋遙感具有特殊意義分辨率較低但特性明顯21.遙感圖像的空間分辨率、波譜分辨率、輻射分辨率、時間分辨率各自的定義和意義？圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場.或地面物體能分辨的最小單元。波譜分辨率是指傳感器在接收目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高。輻射分辨率是指傳感器接收波譜信號時，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。時間分辨率指對同一地點進行遙感采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期。時間分辨率對動態(tài)監(jiān)測尤為重要,天氣預報、災害監(jiān)測等需要短周期的時間分辨率,故常以“小時”為單位。植物、作物的長勢監(jiān)測、估產(chǎn)等需要用“旬”或“日”為單位。而城市擴展、河道變遷、土地利用變化等多以“年”為單位?？傊?，可根據(jù)不同的遙感采用不同時間分辨率。22.顏色的性質(zhì)顏色的性質(zhì)由明度、色調(diào)、飽和度來描述。(1)明度,是人眼對光源或物體明亮程度的感覺。與電磁波輻射亮度的概念不同,明度受視覺感受性和經(jīng)驗影響。一般來說，物體反射率越高，明度就越高。所以白色-定比灰色明度高。黃色比紅色明度高因為黃色反射率高，對光源而言,亮度越大，明度越高。(2)色調(diào),是色彩彼此相互區(qū)分的特性。可見光譜段的不同波長刺激人眼產(chǎn)生了紅橙黃綠青蘭紫等彩色的感覺。多數(shù)情況，刺激人眼的光波不是單一.波長，而常常是一些波長的組合,對于光源，則是不同波長的亮度組合,對于反射物體是不同反射率的不同波長組合,共同刺激人眼產(chǎn)生組合后的顏色感覺。(3)飽和度，是彩色純潔的程度，也就是光譜中波長段是否窄，頻率是否單一的表示。23.三原色，加色法與減色法，以及三原色的互補色？互補色:若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色就稱為互補色。如黃和藍,紅和青，綠和品紅均為互補色。假如做一個圓盤，左邊是黃色,右邊是藍色，讓圓盤快速旋盤，使兩種顏色混合，人眼就只能看出白色或灰色。

三原色:若三種顏色，其中的任一種都不能由其余二種顏色混合相加產(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。實驗證明，紅、綠、藍三種顏色是最優(yōu)的三原色。可以最方便地產(chǎn)生其他顏色。當然，混合后的顏色只是一種視覺效果上的顏色,已完全失去了顏色的光譜意義。加色法：在白屏幕三束光重疊的部位看到白光。在只有紅光和綠光重疊的部位產(chǎn)生黃光，在只有綠光和藍光重疊的部位產(chǎn)生青色光，在只有藍光和紅光重疊的部分產(chǎn)生品紅色光。不斷地調(diào)節(jié)各光源的強度,白屏幕上還會出現(xiàn)各種中間顏色。由此得出各種顏色都可以由紅綠藍這三原色產(chǎn)生的結論。下圖供理解減色法：減法三原色:指加法三原色的補色，即黃、品紅和青色(圖4.7)。用白光由紅、綠、藍三色組成這種理想模型來理解，可以認為當使用黃色濾光片時,是將黃色波長附近的紅、綠段透過而將遠端的藍色光吸收，從而形成減藍色即黃色。這種濾光片控制了藍色。同樣地，減綠濾色片吸收綠色光生成品紅色,減紅濾色片吸收紅色光生成青色(圖4.8)。這樣黃、品紅、青便是減色法的三原色。將彩色涂料的三色疊加時，由于光線依次通過減紅、減綠、減藍層就成黑色。只有當涂料濃度不夠，減色不徹底時才會出現(xiàn)灰白色,但這仍是減色法而不是加色法。24.輻射校正進人傳感器的輻射強度反映在圖像上就是亮度值(灰度值)。輻射強度籮大,亮度值(灰度值)越大。該值主要受兩個物理量影響:一是太陽輻射照射到地面的輻射強度,二是地物的光譜反射率。當太陽輻射相同時，圖像上像元亮度值的差異直接反映了地物目標光譜反射率的差異。但實際測量時，輻射強度值還受到其他因素的影響而發(fā)生改變。這一改變的部分就是需要校正的部分，故稱為輻射畸變。25.粗略校正，直方圖最小值去除法嚴格地說，去除大氣影響是將(4.2)式中的附加項和附加因子求出，最終求出地物反射率R.從而恢復遙感影像中地面目標的真實面目。直方圖最小值去除法直方圖以統(tǒng)計圖的形式表示圖像亮度值與像元數(shù)之間的關系。在二維坐標系中，橫坐標代表圖像中像元的亮度值，縱坐標代表每一亮度或亮度間隔的像元數(shù)占總像元數(shù)的百分比。如圖4.18,上圖是一幅8行8列的小數(shù)字圖像,亮度值范圍僅從0到15,0代表黑,15代表白(最亮),中間數(shù)字代表過渡亮度,下圖是直方圖，橫坐標表示亮度值，縱坐標可以是像元數(shù)，也可以作歸一化,按百分比設值。因此，從直方圖統(tǒng)計中可以找到一幅圖像中的最小亮度值。26.幾何校正，遙感影像變形的原因？當遙感圖像在幾何位置上發(fā)生了變化,產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變時，即說明遙感影像發(fā)生了幾何畸變。遙感影像的總體變形(相對于地面真實形態(tài)而言)是平移、縮放、旋轉、倘扭、彎曲及其他變形綜合作用的結果。產(chǎn)生畸變的圖像給定量分析及位置配準造成困難,因此遙感數(shù)據(jù)接收后，首先由接收部門進行校正，這種校正往往根據(jù)遙感平臺、地球、傳感器的各種參數(shù)進行處理。而用戶拿到這種產(chǎn)品后，由于使用目的不同或投影及比例尺的不同，仍舊需要作進一-步的幾何校正，在此僅討論被動式遙感的情況。遙感影像變形的原因遙盛平臺位置和運動狀態(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的影響幾何校正控制點的選取，選取的原則？幾何校正的第一步便是位置計算，首先是對所選取的二元多項式求系數(shù)。這時必須已知一組控制點坐標。(2)選取原則控制點的選擇要以配準對象為依據(jù)。以地面坐標為匹配標準的，叫做地面控制點(記作GCP)。有時也用地圖作地面控制點標準，或用遙感圖像(如用航空像片)作為控制點標準。無論用哪一種坐標系，關鍵在于建立待匹配的兩種坐標系的對應點關系。一般來說，控制點應選取圖像上易分辨且較精細的特征點，這很容易通過目視方法辨別，如道路交叉點、河流彎曲或分叉處、海岸線彎曲處、湖泊邊緣、飛機場、城廓邊緣等。特征變化大的地區(qū)應多選些。圖像邊緣部分一定要選取控制點,以避免外推。此外,盡可能滿幅均勻選取，特征實在不明顯的大面積區(qū)域(如沙漠)，可用求延長線交點的辦法來彌補，但應盡可能避免這樣做，以避免造成人為的誤差。空間濾波的定義空間濾波是以重點突出圖像上的某些特征為目的的，如突出邊緣或紋理等，因此通過像元與其周圍相鄰像元的關系,采用空間域中的鄰域處理方法，也叫做“空間濾波”。他仍屬于一種幾何增強處理，主要包括平滑和銳化。卷積計算，平滑，銳化，(備注：第一模板要學會計算）。（一）卷積計算（二）平滑1.均值平滑（三）銳化1.羅伯特梯度2.索伯爾梯度3.拉普拉斯算法4.定向檢測多光譜變換：K-L變換，變換的特點；K-T變換，前三個分量是？本質(zhì)是對遙感圖像實行線性交換，使多光譜空間的坐標系按一定規(guī)律進行旋轉。（一）K-L變換1.K-L變換原理如果當n=3時或者L變換實際是作了一個旋轉變換K-L變換分析根據(jù)以上的分橋可將K—L變換的應用歸納如下:數(shù)據(jù)壓縮(2)圖像增強(3)分類前預處理（二）K-T變換變換公式為:三個分量y1亮度——TM六個波段亮度值的加權和，反映了總體的亮度變化;y2綠度;y3濕度。以美國landsat衛(wèi)星的TM圖像波段為例，分別說明遙感圖像的真彩色合成與假彩色合成，與真彩色圖像相比，假彩色圖像在地物識別方面有什么優(yōu)越性？真彩色合成:在彩色合成中選擇的波段的波長與紅綠藍的波長相同或近似，得到的圖像的顏色與真彩色近似，這種合成方式稱為真彩色合成。使用真彩色合成的優(yōu)點是合成后圖像的顏色更接近于自然色。例如，LandsatTM影像中，TM3為紅波段，對其賦予紅色(R)，TM2為綠波段賦予綠色(G),TMI為藍波段賦子藍色(B),合成賦子的顏色與原波段的顏色相同，合成后的彩色影像上地物色彩與實際地物色彩接近或者一致。假彩色合成:由于三原色波段的選擇是根據(jù)增強目的確定的，與原來波段的真實顏色不同，所合成的彩色圖像并不表示地物真實的顏色，這種合成方法稱假彩色合成。例如，LandsatTM影像的標準假彩色合成方案中，對TM4近紅外波段賦予紅色(R)，TM3紅波段賦予綠色(G)，TM2綠波段賦予藍色(B),合成賦子的顏色比原波段的顏色短一個波段，合成后的彩色影像上地物色彩與實際地物色彩不一致。彩色合成的目的在于彩色真強而不是彩色復原，比真彩色圖像更能體現(xiàn)地物之間差別。目標地物特征，目標地物識別特征1.目標地物特征遙感圖像中目標地物特征是地物電磁輻射差異在遙感影像上的典型反映。按其表現(xiàn)形式的不同，目標地物特征可以概括分為“色、形、位”三大類:色:指目標地物在遙感影像上的顏色，這里包括目標地物的色調(diào)、顏色和陰影等;形:指目標地物在遙感影像上的形狀,這里包括目標地物的形狀、紋理、大小、圖形等;位:指目標地物在遙感影像上的空間位置,這里包括目標地物