遙感概論復習

1、遙感導論復習 第一章：緒論1.什么是遙感？（狹義）名詞解釋 是從遠處探測感知物體，也就是不直接接觸物體，從遠處通過探測儀器接收來自目標地物的電磁波信息，經(jīng)過對信息的處理，判別出目標地物的屬性。 遙感（ Remote Sensing ），即遙遠的感知，利用非接觸傳感器來獲取有關目標的時空信息，不僅著眼于解決傳統(tǒng)目標的幾何定位，更為重要的是對利用外層空間傳感器獲取的影像和非影像信息進行語義和非語義解譯，提取客觀世界中各種目標對象的幾何與物理特征信息。 幾何：由2維影像重建3維模型。物理：由光譜特性確定物質類別?，F(xiàn)在遙感發(fā)展的趨勢與展望1.多分辨率（空間、時間、光譜）多遙感平臺并存2.新型傳感器不斷

2、涌現(xiàn),微波遙感、高光譜遙感迅速發(fā)展3.遙感的綜合應用不斷深化4.商業(yè)遙感時代的到來第二章：遙感電磁輻射基礎8、斯忒藩-玻爾茲曼定律：絕對黑體的總輻射出射度與黑體溫度的四次方成正比。斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)， =5.67×10-8 W·m-2·K-49、維恩位移定律黑體輻射光譜中最強輻射的波長max與黑體絕對溫度T成反比：b常數(shù)幾何意義：在黑體輻射曲線中，黑體溫度越高，其曲線的峰值就越往左移，即往波長短的方向移動（位移）。若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（煙煤燃燒，燃燒越充分，顏色越接近藍色）。恒

3、星、地球、太陽都可看做絕對黑體。10、基爾霍夫定律（計算題）在任何給定溫度下，地物的輻射出射度M與吸收率之比，對任何地物都是一個常數(shù)，并等與該溫度下絕對黑體的M0 。表現(xiàn)了實際物體的輻射出射度與同一溫度、同一波長絕對黑體輻射的關系：僅與波長和溫度有關，與物體本身的性質無關。注意：斯忒藩-玻爾茲曼定律、維恩位移定律只適用于黑體輻射，但在自然界中，黑體輻射是不存在的，一般地物輻射能量總要比黑體輻射能量要小。故使用基爾霍夫定律。12.大氣散射：輻射在傳播過程中，遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個方向散開，即為散射。（了解）瑞利散射、米氏散射、無選擇性散射瑞利：d <<。大氣中的原子和分

4、子，如 O2、N2等分子引起。對可見光，散射強度與波長的四次方成反比。紅外和微波，波長長，基本不受影響。無云的晴空呈現(xiàn)藍色，因為藍光波長短，散射強度大；朝霞和夕陽：太陽高度角小、陽光斜射地面、要穿過厚厚的大氣層、在過長的傳播中，藍光波長最短最容易被散射殆盡、波長次之的綠光也大部分被散射了只剩下波長最長的紅光散射最弱透過大氣層最多。米氏散射：d 由大氣中的微粒，如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠引起。潮濕天氣米氏散射影響大。散射強度與波長的二次方成反比，散射在光線向前方向比向后方向強，方向性比較明顯。非選擇性散射：d >>，散射強度與波長無關。（云霧呈白色，因為云霧中水滴的粒子直徑比波長大得

5、多，對可見光中各個波長的光散射強度相同。）14.地物反射波譜測量理論雙向反射分布函數(shù)：對于表面dA，設入射時照度為 ,在方向上由dIi產(chǎn)生的反射亮度為dLr，隨入射角方向和反射方向的不同，產(chǎn)生一個函數(shù)fr，稱為雙向反射分布函數(shù)（BRDF）：雙向反射比因子R(BRF)：第3章 ：遙感光學基礎顏色的性質：1. 顏色性質：明度、色調、飽和度。（1）明度，是人眼對光源或物體明亮程度的感覺。 在一般情況下，物體反射率越高，明度就越高。所以白色比灰色明度高。對于光源來說，亮度越大，明度越高。（2）色調，是色彩彼此相互區(qū)分的特性。多數(shù)情況下，刺激人眼的光波不是單一波長，而常常是一些波長的組合，對于光源來說，

6、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，也就是光譜中波長是否窄，頻率是否單一的表示。對于光源，發(fā)出的若是單色光就是最飽和的彩色。對于物體顏色，如果物體對光譜反射有很高的選擇性，只反射很窄的波段則飽和度高。如果光源或物體反射光在某種波長中混有許多其他波長的光或混有白光，則飽和度低2. 加色法和減色法原理及應用：加色法：用紅、綠、藍三原色光按不同比例相加而取得其他色彩的一種方法。顏色相加原理:互補色：若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色就成為互補色。（如黃和藍、紅和青、綠和品紅）三原色：若三種顏色，其中的

7、任一種都不能由其余兩種顏色混合相加產(chǎn)生，這三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調的顏色，稱為三原色。（紅、綠、藍）混合后的顏色只是一種視覺效果上的顏色，完全失去了顏色的光譜意義。白光是由相同數(shù)量的紅、綠、藍三原色組成，紅=綠=藍=1/3，紅+綠+藍=1顏色相減原理：減色法：是從白光中按不同比例減去原色來實現(xiàn)色彩再現(xiàn)的一種方法。通俗地說，減色法就是運用青、品紅、黃三種補色重疊起來合成色彩的一種方法。每一種顏色是從白光中減去與它互成補色的顏色。 當白光先后通過兩塊濾光片的過程就是顏色的減法過程。減法三原色：指加法三原色的補色，即黃、品紅和青色。一般用于顏料的配制、彩色印刷、彩色相片的染印等。黃

8、白藍 紅綠；青 白紅 藍綠加色法主要是用三個原色光相加再現(xiàn)色彩，而減色法則是用三個補色的透明色素相疊或染料相混合再現(xiàn)色彩，這就是它們的根本區(qū)別。3.彩色合成 根據(jù)加色法原理或減色法原理，選用不同波段的正片或負片組合，進行彩色合成。 真彩色合成：如果所采用的濾光系統(tǒng)與波段一一對應，稱為真彩色合成，彩色與原物體或景觀的色彩一樣。 假彩色合成：選擇遙感影像的某三個波段，分別賦予紅、綠、藍三種原色，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，這種合成叫做假彩色合成.。標準假彩色合成：在彩色合成時，選擇4、3、2波段，分別賦予紅、綠、藍時，即綠波波段賦予藍、紅波

9、波段賦予綠，紅外波段賦予紅時，這一合成方案被稱為標準假彩色合成。第4章 傳感器1. 遙感圖像特征：（掌握4個分辨率的定義）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。溫度分辨率：熱紅外傳感器分辨地表熱輻射最小差異的能力光譜分辨率：傳感器所能記錄的電磁波譜中，某一特定的波長范圍值。時間分辨率：對同一目標進行重復探測，相鄰兩次探測的時間間隔。2.掃描成像類型的傳感器是逐點逐行地以時序方式獲取二維圖像，有兩種主要的形式， 一是對物面掃描的成像儀，它的特點是對地面直接掃描成像，這類儀器如紅外掃描儀、多光譜掃描儀、成像光譜儀、自旋和步進式成像儀及多頻段頻譜儀

10、等；二是瞬間在像面上先形成一條線圖像，甚至是一幅二維影像，然后對影像進行掃描成像，這類儀器有線陣列CCD推掃式成像儀，電視攝像機等。3.攝影類型的傳感器（1）框幅式攝影機：曝光一次獲得目標物的一幅完整影像。投影性質：單中心投影。（2）推掃式攝影機：即縫隙式攝影機，又稱航帶攝影機，工作方式是通過焦平面前方設置的與飛行方向垂直的狹縫快門獲取橫向的狹帶影像。這是由于在攝影機焦平面前方放置一開縫的擋板，將縫隙外的影像全擋去的緣故。投影性質：多中心投影，一幅影像是由若條縫隙影像拼接而成的，不同縫隙對應的中心投影是不同的。（3）面陣CCD傳感器獲取圖像的方式與框幅式攝影機相似，某一瞬間獲得一幅完整的影像，

11、因而是一個單中心投影，其構像關系可直接使用框幅式中心投影的航空像片的構像關系式。（4）線陣列傳感器獲取圖像的方式與推掃式攝影機相似，即線陣列方向與飛行方向垂直，在某一瞬間得到的是一條線影像，一幅影像由若干條線影像拼接而成，所以又稱為推掃式掃描成像。這種成像方式在幾何關系上與縫隙攝影機相同。第5章 航空遙感1.地面起伏的影響：垂直投影時，隨地面起伏變化，投影點之間的距離和地面實際水平距離成比例縮小，相對位置不變。中心投影時，地面起伏較大，像上投影點水平位置的位移量就越大，產(chǎn)生投影誤差。（書P108）計算題2.左右視差（見書本P115）計算題第六章：航天遙感1.衛(wèi)星的姿態(tài)(1)三軸傾斜：遙感衛(wèi)星在

12、飛行過程中發(fā)生的滾動、俯仰與偏航現(xiàn)象。(2)振動：指遙感衛(wèi)星運行過程中除滾動、俯仰與偏航以外的非系統(tǒng)性的不穩(wěn)定振動。遙感衛(wèi)星運行中的姿態(tài)變化對其所獲取的數(shù)據(jù)有很大影響，所以在使用數(shù)據(jù)前需做幾何校正。2. 遙感衛(wèi)星的軌道類型：（老師只是提到了軌道類型，具體沒說清楚）人造地球衛(wèi)星軌道按離地面的高度，可分為低軌道、中軌道和高軌道；按形狀分可分為圓軌道和橢圓軌道；按飛行方向分可分為順行軌道(與地球自轉方向相同)、逆行軌道(與地球自轉方向相反)、赤道軌道(在赤道上空繞地球飛行)和極軌道(經(jīng)過地球南北極上空)。人造地球衛(wèi)星還有以下幾種特殊軌道地球同步軌道：衛(wèi)星在順行軌道上繞地球運行時，其運行周期(繞地球一

13、圈的時間)與地球的自轉周期相同。這種衛(wèi)星軌道叫地球同步軌道。 地球靜止衛(wèi)星軌道：如果地球同步軌道衛(wèi)星正好在地球赤道上空離地面35786千米的軌道上繞地球運行，由于它繞地球運行的角速度與地球自轉的角速度相同，從地面上看去它好像是靜止的，這種衛(wèi)星軌道叫地球靜止衛(wèi)星軌道。地球靜止衛(wèi)星軌道是地球同步軌道的特例，它只有一條。 太陽同步軌道：由于地球扁率(地球不是圓球形，而是在赤道部分隆起)，衛(wèi)星軌道平面繞地球自轉軸旋轉。如果衛(wèi)星軌道平面繞地球自轉軸的旋轉方向和角速度與地球繞太陽公轉的方向和平均角速度相同，則這種衛(wèi)星軌道叫太陽同步軌道。3、陸地衛(wèi)星Landsat系列陸地衛(wèi)星指地球資源衛(wèi)星，陸地衛(wèi)星在重復成

14、像的基礎上，產(chǎn)生世界范圍的圖像，同時提供數(shù)字化的多波段的圖像數(shù)據(jù)。Landsat衛(wèi)星的傳感器：(1) MSS：多光譜掃描儀，5個波段。(2) TM ：主題繪圖儀，7個波段。(3) ETM+：增強主題繪圖儀，8個波段。4、氣象衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星是廣泛應用于國民經(jīng)濟領域和軍事領域的一種衛(wèi)星，是太空中的自動化高級氣象站。它能連續(xù)、快速、大面積地探測全球大氣變化情況。氣象衛(wèi)星是最早發(fā)展起來的環(huán)境衛(wèi)星。NOAA衛(wèi)星 數(shù)據(jù)來源：美國氣象衛(wèi)星。 近圓形太陽同步軌道。GMS氣象衛(wèi)星 數(shù)據(jù)來源：日本葵花氣象衛(wèi)星。 地球衛(wèi)星同步軌道中國風云氣象衛(wèi)星 近極地太陽同步軌道。第7章 微波遙感1.極化：電波的振動僅在單一平

15、面水平極化：電場振動方向平行于水平面（“H”極化）垂直極化：電場振動方向垂直于水平面（“V”極化）同極化圖像HH/VV：發(fā)射和接收的電磁波同為水平/垂直極化方式。交叉極化圖像HV：發(fā)射為水平極化H，接收為垂直極化V，或相反。 與地表發(fā)生作用后，極化狀態(tài)可能改變。背向散射通常為兩種極化的混合。傳感器可以設計成只探測H或V極化的背向散射。依據(jù)發(fā)射的及接收的極化的差別，可以有四種組合：HH、VV、HV、VH。2.合成孔徑雷達（計算）3.側視雷達：其天線不是安裝在遙感平臺的正下方，而是與遙感平臺的運動方向形成角度，朝向一側或兩側傾斜安裝，向側下方發(fā)射微波，接受回波信號。 距離分辨率是指沿距離方向可分辨

16、的兩點間的最小距離。脈沖寬度是決定距離分辨率大小的關鍵。目標在距離上的位置是由脈沖回波從目標至雷達天線間傳播的時間決定的，要區(qū)分兩個目標則必須是目標反射的各部分能量能在不同時間內到達天線。 方位分辨率指沿一條航向線可以分辨的兩點間的最小距離。 真實孔徑側視雷達：以實際孔徑天線進行工作的側視雷達。提高方位分辨力的途徑Pa= (/D)R。發(fā)射波長、天線孔徑D、距目標地物距離R。4.側視雷達圖像的幾何特征 1、垂直飛行方向（y）的比例尺由小變大，見圖所示。地面上有A、B、C三段距離相等，投影至雷達圖像上為a、b、c。由于c>b>a，因此: 2、山體前傾，朝向傳感器的山坡影像被壓縮，而背向

17、傳感器的山坡被拉長，與中心投影相反，還會出現(xiàn)不同地物點重影現(xiàn)象。如圖所示，地物點AC之間的山坡在雷達圖像上被壓縮，在中心投影像片上是拉伸，CD之間的山坡出現(xiàn)的現(xiàn)象正好相反。地物點A和B在雷達圖像上出現(xiàn)重影，在中心投影像片中不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 3、高差產(chǎn)生的投影差亦與中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不同； 4、雷達立體圖像的構像特點：雷達疊掩：對同側獲取的雷達圖像立體對，由于高差引起的投影差與中心投影片方向相反，如果按攝影位置放置像片進行立體觀測，看到的將是反立體圖像。雷達陰影：有地形起伏時，背向雷達的斜坡往往照不到，產(chǎn)生陰影。透視收縮:有地形起伏時，面向雷達一側的斜坡在圖像上被壓縮，

18、而另一側則延長。由于透視收縮，導致前坡的能量集中，顯得比后坡亮。第八章 圖像校正與增強1.圖像輻射校正定義與方法 P189（1）系統(tǒng)輻射校正光學攝影機內部輻射誤差校正 光電掃描儀內部輻射誤差校正 ( 2 ) 大氣校正 就是指消除由大氣散射引起的輻射誤差的處理過程 。公式法與衛(wèi)星掃描同步進行野外波譜測試，將地面測量結果與衛(wèi)星影像對應像元亮度值進行回歸分析?；貧w分析用長波數(shù)據(jù)來校正短波數(shù)。作法：在不受大氣影響的波段（如TM5）和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標，將每一目標的兩個待比較的波段灰度值提取出來進行回歸分析。直方圖校正：通過灰度直方圖對比找出校正量。如果在某一像場中存在

19、亮度值為零的目標地物，地物是平靜清潔的水面或地形陰影區(qū)，則任一波段亮度值都應為零。所以只要對選擇區(qū)域內波段的圖像進行灰度統(tǒng)計給出其直方圖，則直方圖上頻率最小的灰度值就是大氣改正值。大氣校正就是移動直方圖的最小值至零值位置。2.幾何校正：數(shù)字圖像幾何校正也稱圖像糾正，其目的是改正原始影像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像。 基本環(huán)節(jié)有兩個：選取控制點：數(shù)目、分布、精度 一是像素坐標變換；二是像素亮度重采樣。3.數(shù)字圖像幾何校正方法：多項式糾正法和共線方程糾正法。 采用多項式糾正法需要注意以下幾點：1）精度與GCP的精度、分布、數(shù)量及糾正范圍有關；2）GCP盡可能在整幅圖像

20、內均勻分布；4.數(shù)字圖像增強處理目前常用的遙感圖像增強處理主要有：彩色合成、灰度變換、直方圖變換、密度分割、灰度顛倒、圖像間運算、鄰域增強處理、主成分分析、KT變換、信息融合。（1）圖像平滑 圖像平滑：圖像中出現(xiàn)某些亮度變化過大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點（“噪聲”）時，采用平滑的方法可以減小變化，使亮度平緩或去掉不必要的噪聲點。圖像的平滑是使圖像中高頻成分消退，即平滑圖像的細節(jié)，使其反差降低，保存低頻成分，在頻域中稱為低通濾波。 方法：均值平滑、中值濾波。均值平滑：將每個像元在以其為中心的區(qū)域內取平均值代替該像元值，以達到去掉尖銳“噪聲”或平滑圖像的目的。中值濾波：將每個像元在以其為中心的領域

21、內取中間亮度值來代替該像元值，以達到去掉尖銳“噪聲”或平滑圖像的目的。（2）邊緣增強（又稱銳化） 掌握梯度法 為了突出圖像的邊緣、線狀目標或某些亮度變化率大的部分；有時可以通過銳化，直接提取出需要的信息。銳化是增強圖像中的高頻成分，在頻域處理中稱為高通濾波，也就是使圖像細節(jié)的反差提高，也稱邊緣增強。（3）.其他增強方法（定義+原理+運用+方法）彩色變換（貌似不是重點）亮度值的變化可以改善圖像的質量，但就人眼對圖像的觀察能力而言，一般正常人眼只能分辨20級左右的亮度值，而對彩色的分辨力則可達100多種。為了充分利用色彩在遙感圖像判讀和信息提取中的優(yōu)勢，常常利用彩色合成的方法對多光譜圖像進行處理，

22、以得到彩色圖像。K-L變換：離散變換的簡稱，又稱主成分變換。它是對某一多光譜圖像X.利用K-L變換矩陣A進行線性組合,而產(chǎn)生一組新的多光譜圖像Y。變換后的主分量空間與變換前的多光譜空間坐標系相比旋轉了一個角度。新坐標系的坐標軸一定指向信息量較大的方向。可實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮和圖像增強。 K-T變換：也稱纓帽變換.是一種坐標空間發(fā)生旋轉的線性變換，旋轉后的坐標軸指向與地面景物有密切關系的方向。這種變換著眼點在于農作物生長過程而區(qū)別于其他植被覆蓋，力爭抓住地面景物在多光譜空間中的特征。這種變換既可以實現(xiàn)信息壓縮，又可以幫助解譯分析農業(yè)特征，因此有很大的實際應用意義。第九章 遙感圖像目視判讀（綜合題）第十章 計算機信息提取1.監(jiān)督分類方法和非監(jiān)督分類方法(定義和優(yōu)缺點，方法)（1）定義:如果是通過選擇代表各類的已知樣本（訓練區(qū)）的像元光譜特征事先取得各類別的參數(shù)，確定判別函