2023年《遙感導論》考研復習

2023_最_遙感導論_考研復習必備一、遙感的根本概念1、遙感的概念：廣義：即“遙遠的感知”，泛指一切無接觸的遠距離探測。狹義：不直接接觸物體本身，從遠處通過各種傳感器探測和接收來自目標物體的信息，經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，來識別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術(shù)。2、遙感系統(tǒng)的組成：目標物的電磁波特性〔放射、反射、吸取〕、遙感信息獵取〔中心工作。遙感平臺和傳感器〕、遙感信息接收、遙感信息處理、遙感信息應(yīng)用.3、遙感的類型 依據(jù)遙感的工作平臺分類：地面遙感、航空遙感、航天遙感。依據(jù)探測電磁波的工作波段分類：可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。

依據(jù)爭論對象分類：資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)、林、漁、水??依據(jù)資料的記錄方式：成像方式、非成像方式依據(jù)傳感器工作方式分類：主動遙感、被動遙感二、電磁輻射與地物光譜〔一〕根本概念：電磁波譜X射線；波長最短的是γ射線。電磁波的波長不同，是由于產(chǎn)生它的波源不同。輻照度：教導輻射源在單位立體角、單位時間內(nèi)，向某一方向發(fā)出的輻射能量，即點輻射源(O)在某一方向上()單位立體角(d/(wsr-1Id/d輻射出射度：輻射源物體外表單位面積上的輻射通量Φ/A確定黑體：一個物體對于任何波長的電磁波輻射都全部吸取，則它是確定黑體。黑體輻射的特征：①輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個最大值②溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不同③隨著溫度的上升，輻射最大值所對應(yīng)的波長向短波方向移動。斯蒂芬-波爾茲曼定律;即黑體總輻射出射度隨溫度的增加而快速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論根底。維恩位移定律:隨著溫度的上升，輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動〔即黑體的峰值波長與溫度成反比〕。比輻射率：地物的輻射出射度〔單位面積上發(fā)出的輻射總通量與同溫下的黑體M太陽常數(shù)：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時間黑體所接收的太陽輻射能量。I⊙=1.360X103W/m2通常把通過大氣層時較少被反射、吸取或散射的，透射率較高的電磁輻射波段稱為大氣窗口，是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。地物對某一波段的反射能量與入射能量之比。它是波長的函數(shù)，又稱為光譜反射率，被定義為： E〔〕

反射能

以百分數(shù)表示,其值在0—1之間，為無量綱的()

RE()I

入射能反射波譜:指地物反射率隨波長的變化規(guī)律.〔二〕根本問題：1、大氣散射的類型及其特點瑞利散射:當dλO2、N2屬此類。其散射強度與波長的4次方成反比。波長越短、散射越強。當波長>1μm〔紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍光是41〕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。它多在9—10km(“蘭天”正是瑞利散射的一種表現(xiàn))米氏散射:d≈λ時消滅。主要是由大氣中的氣溶膠引起。對近紫外～紅外波段的影響都存在。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米氏散射不行無視。米氏散射多在大氣低層0—5km，其強度受氣候影響較大。它疊加于瑞利散射之上，使天空變得陰暗。散射系數(shù)與波長的負二次方成正比無選擇性散射dλ時，消滅無選擇性散射，其散射強度與波長無關(guān)。大氣中云、霧、水滴、塵埃(一般直徑5—100μm)的散射屬此類。它大約同等的散射全部可見光、近紅外波段。因而，云、霧呈白色、灰白色。2、地球輻射的分段特征:0.3～2.5μm〔主要在可見光與近紅外波段，短波輻射〕輻射為主，地球自身的熱輻射可無視不計；2.5～6μm〔中紅外輻射〕---地表反射太陽輻射和地球自身的熱輻射均是被動遙感的信息源，不能無視。6μm〔長波輻射〕---只考慮地表物體自身的熱輻射，而地表反射太陽輻射的影響微小。3、植被、水體及土壤反射波譜的特征P39三、遙感平臺與遙感成像1、高軌和低軌衛(wèi)星:低軌〔極軌〕：就是近極地太陽同步軌道，簡稱極地軌道軌800km～1600km，南北向繞地球運轉(zhuǎn)〔極軌衛(wèi)星〕高軌：指地球同步軌道，軌道高度為36000km左右，繞地球一圈需24小時。〔地球同步衛(wèi)星或靜止氣象衛(wèi)星〕2、垂直攝影像片中垂直投影與中心投影的區(qū)分:中心投影，攝影光線交于同一點;正射投影，攝影/垂直光線平行且垂直投影面。正射投影中心投影的影響比例尺和投影距離無關(guān)焦距固定，航高轉(zhuǎn)變，其比例尺也隨之轉(zhuǎn)變影像僅表現(xiàn)為比例尺有所放大，斜的影響像點相對位置保持不變例尺不同的影響地形起伏對正射投影無影響對中心投影引起投影差航片各局部的比例尺不同3、高光譜遙感的概念：成像光譜儀：既能成像又能獵取目標光譜曲線的“譜像合一”的技術(shù)，稱為成像光譜技術(shù)。按該原理制成的掃描儀稱為成像光譜儀。特點：高光譜成像儀是遙感進展的技術(shù)，其圖象是多達數(shù)百個波段的格外窄的連續(xù)的光譜波段組成，光譜波段掩蓋了可見光、近紅外、中紅外和熱紅外區(qū)域全部光譜帶。光譜儀成像時多承受掃描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的收據(jù)數(shù)據(jù)。使圖象中的每一像元均得到連續(xù)的反射率曲線，而不像其他一般傳統(tǒng)的成像譜光儀在波段之間存在間隔。4、微波遙感的特點：能全天候、全天時工作 穿透力量對某些地物具有特別的波譜特征 4.對海洋遙感具有特別意義對冰、雪、森林、土壤等具有肯定 5.區(qū)分率較低，但特性明顯5、主動與被動遙感的概念：主動是指通過向目標地物放射微波并承受其后向輻射信號來實現(xiàn)對地觀測的遙感方式。主要傳感器為雷達，此外還有微波高度計和微波散射計被動是指通過傳感器，承受來自目標地物放射的微波，而到達探測目的的遙感方式。被動承受目標地物微波輻射的傳感器為微波輻射計，被動探測目標地物微波散射特性的傳感器為微波散射計。這兩種傳感器均不成像。6、側(cè)視雷達的距離區(qū)分力與方位區(qū)分力的概念：距離區(qū)分力〔垂直于飛行方向〕和方位區(qū)分力〔平行于飛行方向〕距離區(qū)分力由脈沖寬度和波束俯角所打算，要提高距離區(qū)分力，則必需減小脈沖寬度和削減俯角。但脈沖寬度過低則反射功率下降，實際應(yīng)用承受脈沖壓縮的方法。方位向區(qū)分力：在方位向上，假設(shè)兩個目標能被區(qū)分，則該兩目標就不能在同距離。方位向區(qū)分力與波長和觀測距離成正比，與天線孔徑成反比，放射波長越短、天線孔徑越大、距離目標地物越近，則方位區(qū)分力越高。7、圖像的空間區(qū)分率指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場，或地面物體能區(qū)分的最小單元。波譜區(qū)分率是指傳感器在接收目標輻射的波譜時能區(qū)分的最小波長間隔。輻射區(qū)分率是指傳感器接收波譜信號時，能區(qū)分的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。時間區(qū)分率指對同一地點進展遙感采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期四、遙感圖像處理 1、根本概念：明度：色調(diào)：是顏色彼此相互區(qū)分的特性。飽和度：是顏色純潔的程度，即光譜中波長段是否窄，頻率是否單一的表示。三原色：假設(shè)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，這三種顏色按肯定比例混合，可以形成各種色調(diào)的顏色，則稱之為三原色。如：紅、綠、藍?；パa色：假設(shè)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。數(shù)字圖像：是以數(shù)字形式表示的遙感影像。包括把模擬圖像分割成同樣外形的小單元，以各個小單元的平均亮度值或中心局部的亮度值作為該單元的亮度值進展數(shù)字化的圖像。輻射校正：消退圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種失真的過程程輻射:散射光直接進入傳感器的那局部幾何校正:遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應(yīng)不準確，地物外形不規(guī)章變化等變形.遙感影像的總體變形是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲及其他變形綜合作用的結(jié)果.依據(jù)產(chǎn)生畸變的緣由，利用計算公式和取得的關(guān)心數(shù)據(jù)可以進展系統(tǒng)校正，這種校正往往依據(jù)遙感平臺、地球、傳感器的各種參數(shù)進展處理。包括幾何粗校正和幾何精校正。以重點突出圖像上的某些特征為目的的，如突出邊線或紋理等，因此通過像元與其四周相鄰像元的關(guān)系，承受空間域中的鄰域處理方法。它仍屬于一種幾何增加處理，主要包括平滑和銳化。邊緣增加：為了突出圖像的邊緣、線狀目標或某些亮度變化率大的局部，可承受銳化方法。有時可通過銳化，直接提取出需要的信息。銳化后的圖像已不再具有原遙感圖像的特征而成為邊緣圖像。銳化常用方法：羅伯特梯度、索伯爾梯度、拉普拉斯算法、走向檢測標準假彩：依據(jù)加色法彩色合成原理，選擇遙感影像的某三個波段，分別賜予紅、綠、藍三種原色，就可以合成彩色影像。由于原色的選擇與原來遙感波段所代表的真實顏色不同，因此生成的合成色不是地物真實的顏色，因此這種合成叫做假彩色合成。當綠波段賦藍，紅波段賦綠，紅外波段賦紅時，這一合成方案被稱為標準假彩色合成，是一種最常用的合成方案。多源信息復合：是將多種遙感平臺，多時相遙感數(shù)據(jù)之間以及遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)之間的信息組合匹配的技術(shù)。2、直方圖形態(tài)的含義：以每個像元為單位，表示圖像中各亮度值或亮度值區(qū)間像元消滅的頻率的分布圖，是描述圖像質(zhì)量的可視化圖表。在圖像處理中，可以通過調(diào)整圖像直方圖的形態(tài)，改善圖像顯示的質(zhì)量，以到達圖像增加的目的。作用：直觀地了解圖像的亮度值分布范圍、峰值的位置、均值以及亮度值分布的離散程度。直方圖的曲線可以反映圖像的質(zhì)量差異。正態(tài)分布：反差適中，亮度分布均勻，層次豐富，圖像質(zhì)量高。 布：圖像偏亮或偏暗，層次少，質(zhì)量較差。3、主成分變換的特征及目的特點：〔1〕從幾何意義看，變換后的主重量空間坐標系與變換前的多光譜空間坐標系相比旋轉(zhuǎn)了一個角度。而且坐標系的坐標軸肯定指向數(shù)據(jù)信息量較大的方向(2〕就變換后的波段主重量而言，它們所包括的信息量不同，呈漸漸削減趨勢目的：數(shù)據(jù)壓縮〔實現(xiàn)了數(shù)據(jù)壓縮，也可作為分類前的特征選擇〕、圖像增加4什么是計算機圖像處理？它包含那些內(nèi)容？如何運用計算機圖像處理方法來提高遙感圖像的解譯效果？利用計算機對遙感圖像及其資料進展的各種技術(shù)處理。采樣〔空間離散化處理〕、量化〔亮度值的離散化處理〕、以上兩種過程結(jié)合起來叫圖像的數(shù)字化圖像復原：輻射校正〔直方圖最小值去除法、回歸分析法〕、幾何校正〔最近鄰法、雙向線性內(nèi)插法、三次卷積內(nèi)插法〕圖像增加：①比照度變換〔線性變換〔轉(zhuǎn)變圖像像元的亮度值〕和非線性變換〔指數(shù)變換和對數(shù)變換〔〔單波段彩色變換(偽彩色合成、多波段顏色變換〔假彩色合成、HLS像運算〔差值運算、比值運算、⑤多光譜變換〔K-L變換〔主成分變換、K-T變換〔纓帽變換〕圖像分類：監(jiān)視分類非監(jiān)視分類五、遙感圖像的目視解釋1、遙感影像中目標地物的表現(xiàn)形式？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：指目標地物在遙感影像上的顏色，包括色調(diào)、顏色和陰影。形：指目標地物在遙感影像上的外形，包括外形、紋理、大小、圖形等。位：指目標地物在遙感影像上的空間位置，包括目標地物分布的空間位置、相關(guān)布局等。2、彩紅外攝影的特點及應(yīng)用，原來的紅色地物被賜予綠色，反射紅外線的地物被賜予紅色。別偽裝等3、熱紅外的概念：3.5—5.58—14探測地物外表放射的電磁波輻射。熱紅外像片記錄了地物放射熱紅外線的強度。地物本身具有熱輻射特性，各種地物熱輻射強度不同，在像片上具有不同的色調(diào)和外形構(gòu)像，這是識別熱紅外像片地物類型的重要標志。4、TM第1波段是藍色波段〔0．45～0．52 μm)μm〕 第5波段是短波紅外波5～第2波段是綠色波段〔0．52～0．60 μm〕μm〕 第6波段是熱紅外波段〔10.4～12.5第3波段是紅色波段〔0．63～0．69 μm〕μm〕 第7波段是短波紅外波〔2.08～2.35第4段波段是近紅外波〔076～090 μm〕5、微波影像的應(yīng)用，①海洋環(huán)境調(diào)查〔海冰、石油污染、淺海地形地貌及水深、海浪〕②地質(zhì)制圖和非金屬礦產(chǎn)資源調(diào)查③洪水動態(tài)監(jiān)測與評估④地貌爭論與地圖測繪⑤軍事偵察。6、微波與目標地物相互作用的規(guī)律不同雷達波長下，同一目標地物的雷達影像不一樣。微波影像能很好地顯示地表的粗糙度。隨著地面由平滑外表對粗糙外表過渡，后向反射漸漸微波影像呈現(xiàn)灰白或淺色調(diào)；當目標地物外表粗糙度為中等時，后向散射變?nèi)?，微波影像呈現(xiàn)暗灰色調(diào)；當?shù)匚锿獗頌槠交獗頃r，后向散射很弱，微波影像呈現(xiàn)暗黑色調(diào)。目標地物幾何特征對微波影像的構(gòu)像具有重要影響。人造目標地物一般具有規(guī)章的幾何特征，它們在影像上的構(gòu)像隨成像雷達視向的變化而不同。自然目標地物一般具有不規(guī)章的幾何特征，地形的凹凸起伏會轉(zhuǎn)變雷達當坡度沿轉(zhuǎn)變時有兩種狀況：①當?shù)匦纹孪蛎鎸走_時，有效入射角隨坡度角增大而減小，此時回波增加；②當?shù)匦纹孪虮诚蚶走_時，有效入射角隨坡度角增大而增大，此時回波減弱。陰影給微波帶來很強的反差和立體感。復介電常數(shù)是描述物體外表電性能的。電導率大的物體散射率也大，在微波影像上為明晰的淺色調(diào)影像。電導率小的物體，散射率也小，微波影像上呈深色調(diào)。7、遙感解譯標志〔判讀標志〕有那些？直接判讀標志：外形：人造地物具有規(guī)章的幾何外形和清楚的邊界(如道路、樓房〕，自然地物具有不規(guī)章的外形和規(guī)章的邊界陰影：本影：是地物未被太陽照耀到的局部在像片上的構(gòu)像。有助于獲得地物的立體感。落影：是陽光直接照耀物體時，物體投在地面上的影子在像片上的構(gòu)像〔可以顯示物體的側(cè)面外形〕色調(diào)與顏色：是地物波譜在像片上的表現(xiàn)〔承受不同波段和使用不同感光膠片，其色調(diào)反映的意義不同紋理：通過色調(diào)或顏色變化表現(xiàn)的細紋或細小的圖案。圖型：是目標地物以肯定規(guī)律排列而成的圖型構(gòu)造。提醒了不同地物間的內(nèi)在聯(lián)系。位置：指目標地物在空間分布的地點。目標地物的位置與它的環(huán)境親熱相關(guān)，據(jù)此可以識別一些目標地物或現(xiàn)象。間接解譯標志目標地物與其相關(guān)指示特征 地物及與環(huán)境的關(guān)系目標地物與成像時間的關(guān)系六、遙感數(shù)字圖像計算機解釋1、遙感數(shù)字圖像的特點：便于計算機處理與分析、圖像信息損失少、抽象性強2多波段遙感圖像最初分發(fā)時通常承受哪三種數(shù)據(jù)存貯格式？ BSQ格式、BIP格式、BIL格式3、遙感圖像計算機分類的根本過程：〔1〕分類預(yù)處理：大氣校正、幾何校正與配準〔2〕特征提取/選取〔3〕分類：監(jiān)視分類訓練區(qū)的選擇〔4〕分類后處理，包括精度評價〔5〕專題圖制作4、遙感圖像監(jiān)視分類與非監(jiān)視分類的概念、過程及其優(yōu)缺點監(jiān)視分類法：①選擇具有代表性的典型試驗區(qū)或訓練區(qū)，用訓練區(qū)中地面各類地物樣本的光譜特性來“訓練”計算機，獲得識別各類地物的判別函數(shù)或模式，并以此對未知地區(qū)的像元進展分類處理，分別歸入到的類