实验一植被覆盖度反演 一、实验目的 植被覆盖度是指植被（包括叶、茎、枝）在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。通常林冠称郁闭度，灌草等植被称覆盖度。它是衡量地表植被覆盖的一个最重要的指标，被覆盖度及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示，对水文、生态、全球变化等都具有重要意义。目前已有许多利用遥感技术测量植被覆盖度的方法，其中应用最广泛的方法是利用植被指数近似估算植被覆盖度，常用的植被指数为NDVI，本次实验完成植被覆盖度反演。 二、实验数据 实验选取两景覆盖北京市的Landsat8 OLI影像、土地覆盖类型图以及北京行政边界矢量数据为数据源。其中，土地覆盖类型图是作为掩膜文件使用，其目的是为了便于植被覆盖度的估算；北京行政边界矢量数据是裁剪出北京市行政区内的范围。Landsat8 OLI影像是从地理空间数据云网站上下载得到的，其成像时间为2013年10月份。与Landsat7的ETM+成像仪相比，OLI成像仪获取的遥感图像辐射分辨率达到12比特，图像的几何精度和数据的信噪比也更高。OLI成像仪包括9个短波谱段（波段1～波段9），幅宽185km，其中全色波段地面分辨率为15m，其他谱段地面分辨率为30m。 三、实验方法 本文反演植被覆盖度所采用的是像元二分模型方法，像元二分模型是一种简单实用的遥感估算模型，它假设一个像元的地表由有植被覆盖部分与无植被覆盖部分组成，而遥感传感器观测到的光谱信息(S)也由这2个组分因子线性加权合成，各因子的权重是各自的面积在像元中所占的比率，如其中植被覆盖度可以看作是植被的权重。因此，像元二分模型的原理如下：VFC = (S - Ssoil)/ ( Sveg - Ssoil) S为遥感信息，其中Ssoil 为纯土壤像元的信息, Sveg 为纯植被像元的信息。 改进的像元二分法——遥感信息选择为NDVI VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil) 两个参数的求解公式 NDVIsoil=(VFCmax*NDVImin- VFCmin*NDVImax)/( VFCmax- VFCmin) NDVIveg=((1-VFCmin)*NDVImax- (1-VFCmax)*NDVImin)/( VFCmax- VFCmin) 当区域内可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0% VFC = (NDVI - NDVImin)/ ( NDVImax - NDVImin) 当区域内不可以近似取VFCmax=100%，VFCmin=0%，当有实测数据的情况下，取实测数据中的植被覆盖度的最大值和最小值；当没有实测数据的情况下，植被覆盖度的最大值和最小值根据经验估算。 其中, NDVIsoil 为裸土或无植被覆盖区域的NDVI值, 即无植被像元的NDVI 值；而NDVIveg 则代表完全被植被所覆盖的像元的NDVI 值, 即纯植被像元的NDVI 值。 四、实验处理步骤 1、实验处理流程如下图所示
第1章绪论 一、遥感地学分析 遥感地学分析是以地学规律为基础对遥感信息进行的分析处理过程。 地学分析方法与遥感图像处理方法有机地结合起来，一方面可扩大地学研究本身的视域，提高对区域的认识水平；另一方面可改善遥感分析、处理、识别目标的精度。 二、遥感的分类 1、以探测平台划分；（地面、航空、航天、航宇） 2、按探测的电磁波段划分； 3、按电磁辐射源划分；（被动、主动） 4、按应用目的划分。（地质、农业、林业、水利、海洋等） 二、按探测的电磁波段划分 1、可见光遥感 2、红外遥感 3、微波遥感 4、多光谱遥感 5、紫外遥感 6、高光谱遥感 三、遥感信息定量化的定义 遥感信息定量化是指通过实验或物理模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学或大气等测量目标参量。 四、遥感信息的定量化两重含义 1、遥感信息在电磁波不同波段内给出的地标物质定量的物理量和准确的空间位置。 2、从定量的遥感信息中，通过实验或物理模型将遥感信息与地学参量联系起来，定量地反演或推算某些地学或生物学的参量。 3、定量化模型：分析模型、经验模型、半经验模型。 第2章地物光谱特征与遥感数字图像信息提取 一、地物的反射光谱特性 反射率——用来表示不同地物对入射电磁波的反射能力的不一样。 反射——当电磁辐射到达两种不同介质的分界面时，入射能力的一部分或全部返回原介质的现象。 光谱反射率——Ρ(λ)=E R（λ）/E I(λ) ↓↓↓ 反射率反射能入射能 一般地说，当入射电磁波长一定时，反射能力强的地物，反射率大，在黑白遥感图像上呈现的色调就浅。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遥感图像上呈现的色调就深。 判读遥感图像的重要标志——在遥感图像上色调的差异。
成像光谱技术研究动态 王立平刘洪博 1 引言 地物的反射辐射光谱特征是遥感的主要物理基础，是开展地球表层物质的物性和空间结构分析，进而加以识别的主要依据。成像光谱技术具有高光谱分辨率、超多波段和图谱合一的特点，在大尺度范围内探测地表物质连续光谱特性的同时，还获取了地物的空间形态和状态信息。成像光谱仪的光谱分辨率越高，所反映地物光谱特征就越精细，甚至可获取与实验室或地面实测光谱类似的曲线，为地物或地物成份的遥感识别奠定了基础。 2 成像光谱技术的发展与现状 成像光谱遥感所用的仪器是成像光谱仪。从世界范围来看，美国的成像技术发展较早，也最具代表性。从20世纪80年代到现在，美国已经研制了三代成像光谱仪。 第一代成像光谱仪的代表是航空成像光谱仪AIS。它由美国国家航空和航天管理局NASA所属的喷气推进实验室JPL设计，已于1984-1986年装在NASA的C-130飞机上飞行。这是一台装有二维、近红外阵列探测器的实验仪器，128个通道，光谱覆盖范围从1.2~2.4μm，并在内华达Cuprite地区的应用中取得很好的效果。 第二代成像光谱仪的代表是机载可见光/近红外成像光谱仪AVIRIS，它有224个通道，使用光谱范围为0.41~2.45μm，每个通道的波段宽约为10nm。曾放在改装后的高空U2飞机上使用．为目前最常用的航空光谱仪之一。 基于NASA仪器的成功应用，也基于采矿工业及石油工业的需求，在AVIRIS之后，地球物理环境研究公司GER又研制了l台64通道的高光谱分辨率扫描仪GERIS。其中63个通道为高光谱分辨率扫描仪，第64通道是用来存储航空陀螺信息。该仪器由3个单独的线性阵列探测器的光栅分光计组成。它与其他仪器的区别是在不同的光谱范围区内，通道的光谱宽度是不同的。
绪论 根据遥感信息的利用方式和效应，可以把遥感技术的发展划分为四个阶段： 1.瞬时信息的定性分析 2.空间信息的定位分析 3.时间信息的趋势分析 4.环境信息的综合分 析，即多种来源信息的复合分析 第一章遥感信息的地学评价 （一）遥感信息的属性 1.遥感信息的多源性（平台、载体的多层次，波段不同，视场不同，时间不同） 2.遥感信息的物理属性（不同的空间分辨率、波普分辨率、时间分辨率） （二）遥感研究对象的地学属性 1.空间分布 2.波谱反射和辐射特征 3.时相变化 二、遥感信息地学评价的标准 （一）空间分辨率 空间分辨率又可称为地面分辨率，指一个影像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小。空间分辨率有三种表示形式： （1）象元，每个象元的大小在地面上对应的范围，即在地表与一个象元大小相当的尺寸，用米表示。 （2）象解率，指胶片上1毫米间隔内包含的线对数，用线对/毫米来表示。 （3）视场角，指电子传感器的瞬时视域，用豪弧度表示。视场角小，得到的光通量小，空间分辨率低；反之，空间分辨率高。 （二）波谱分辨率 波普分辨率指传感器所用的波段数目、波段波长以及波段宽度。也就是选择的通道数、每个通道的波长、带宽，这三个因素决定波普分辨率。 对于传感器波谱分辨率的选择，有两种情况。在实验过程中，分析波谱特征时，光谱波段分得愈多愈细、频带宽度愈窄，所包含的信息量就愈大，针对性愈强，则易于鉴别细微差异，因而在实验室研究中多光谱波段往往可以发展到十几、甚至几十个波段.但是在实际应用中，便要对之进行综合归纳。因为波段分得愈细，各波段数据间的相关性就愈大，增加了信息的冗余度，未必能达到预期识别效果。同时波段愈多，数据量愈大，给数据传输、数据处理和鉴别带来困难。 （三）时间分辨率 时间分辨率指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。 第二节陆地卫星系列的地学评价 (三)火箭遥感的特点 1. 火箭可以选择最有利的时机 2.火箭资料有快速、大面积同步覆盖的特点 3.火箭灵活、方便，发射简单，准备时间短，发射架小，可以移动 4.成本较低，并可根据用户的需要来设计 5.摄影处理设备简单 二、航空遥感的特点 航空遥感作为遥感立体观测系统中不可缺少的一部分，有其明显的特点。 1.航空遥感空间分辨率高、信息容量大，主要服务于较大比例尺的区域资源与环 境详查，以及解决工程技术上的具体问题，其经济与社会效益明显。 2，航空遥感灵活、方便，适用于专题遥感研究。它可以根据用户的需求，灵活选择具有一定空间分辨率、波谱分辨率、时间分辨率的遥感信息，设计航空遥惑飞行的方案和路线等。获得图象较为方便，成本不高。
题型： 1、简答题：地表温度反演20分；简答10分。 2、判断题：2 x 10 = 20分； 3、填空题：2 x 10 = 20分； 4、选择题：2 x 5 = 10分； 5、名词解释：4 x 5 = 20分。 名词解释： 1、植被指数：多光谱遥感数据经分析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式），产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。 2、红边：反射光谱的一阶微分最大值所对应的光谱位置，对应红光区外叶绿素吸收减少部位到近红外高反射肩之间，健康植物的光谱响应陡然增加的（量度增加约10倍）的这一窄条区。通常位于0.68~0.75μm之间。 3、遥感地学分析：建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理手段、数学方法和地学分析等综合型应用技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论方法。 4、叶面积指数LAI：单位土地面积上的柱体内全部植物叶子面积（仅叶片向上半面）之和。 5、叶倾角：叶子向上半面某一点上的法线方向与Z轴（垂直于水平面指向天空）的交角，称为叶子在该点的倾角。 6、光合有效辐射：植物光合作用是植物叶片的叶绿素吸收光能和转化光能的过程。植物光合作用所能利用的仅仅是太阳光的可见光部分（0.4~0.7um），这个波长范围的太阳辐射也称为光合有效辐射 7、劈窗算法：是利用相邻两个热红外通道来进行地表温度反演的方法，是目前为止发展最为成熟的地表温度反演算法。 8、水体富营养化：当大量的营养盐进入水体后，在一定条件下引起藻类的大量繁殖，而后在藻类死亡分解过程中消耗大量溶解氧，从而导致鱼类和贝类的死亡。这一过程称为水体的富营养化。 填空题： 1、水体的反射光谱特性三方面的贡献：包含水表面反射、水体底部物质反射及水中悬浮物质的反射3方面的贡献。 2、1.3um以外植物含水量的三个吸收波段：1.4、1.9和2.7um。 3、Landsat TM缨帽变换为6维空间，前三维分量有意义，包括： 亮度，反映总体亮度变换 绿度GVI，反映地面植物的绿度 湿度 4、对水体的反射波谱影响最大的4个组分：纯水、浮游植物、悬浮物、黄色物质。 5、维恩位移定律：地面物体的温度在300k 时，辐射峰值波长在9.7um 附近。
第二章：地物光谱特征与遥感数字图像信息提取 1.地物的光谱特性： 自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射、吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性;它们又都具有发射某些红外线、微波的特性;少数地物还具有透射电磁波的特性，这种特性被称为地物的光谱特性。 2.电磁辐射能量入射到地物表面上的三个过程： 当电磁辐射能量入射到地物表面上，将会出现三种过程：一部分入射能量被地物反射;一部分入射能量地物吸收，成为地物本身内能或部分再发射出来，一部分人射能量被物透射。 3.物体对电磁波的反射形式 1. 镜面反射:当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角，称为镜面反射。若表面相对于入射波长是光滑的，则出现镜面反射。对可见光而言，在镜面、光滑金属表面、平静水体表面均可发生镜面反射;而对微波而言，由于波长较长，故马路面也符合镜面反射规律。 2. 漫反射:当人射能量在所有方向均匀反射，即人射能量以人射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象，称为漫反射。若表面相对于入射波长是粗糙的，即当入射波长比地表高度小或比地表组成物质粒度小时，则表面发生漫反射。如对可见光而言，土石路面、均一的草地表面均属漫射体。漫射体保留了反射表面的光谱信息(颜色或亮度)，因而在遥感领域被广泛应用。 3. 方向反射:朗伯体表面实际上是一个理想化的表面，它被假定为介质是均匀的、各向同性的，并在遥感中多用以作为近似的自然表面。 4.地物发射电磁辐射能力以发射率为基准，地物发射率以发射光谱为基准 5.根据发射率与波长的关系，将地物分为三种类型 1.黑体：发射率＝1，即黑体发射率对所有波长都是一个常熟 2.灰体：其发射率等于常数＜1，即灰体的发射率始终小于1，发射率不 随波长变化
《遥感地学分析》课程教学大纲 一、课程基本情况 二、课程性质与作用 遥感地学分析课程是遥感科学与技术专业一门重要的专业基础课，同时也是地理信息系统专业推广地理信息系统工具应用的一门重要的选修课。遥感技术是当今国际上异常活跃，发展日新月异的高新科技领域，是构筑“数字地球”不可或缺的强大核心技术，现已发展到推广应用阶段,在众多的专业领域得到广泛应用,已成为地学领域相关科学研究的全新技术方法。在我国也深入到国民经济和社会发展的众多领域，在国家资源环境调查、重大自然灾害监测、城市规划与管理、海洋勘察、国家安全等方面发挥着越来越重要的作用。《遥感地学分析》是遥感与地学交叉的边缘科学，是一门以传播图像科技知识为主的专业课程，具有明显的应用技术学科特点，是地学类各专业的技术方法课。该课程是应用遥感的理论、方法和技术，应用遥感数据源，实现复杂地学问题的快捷、方便、省时和省力的解决。 三、培养目标与标准 本课程需在学习了测量学等课程后再深入学习本课程。本课程具体完成培养方案如下：
信息渠道获得知识，侧重知识的获取，没有实训要求。T：讲授，指教、学活动中由教师引导开展的基础测试或练习，匹配有课程讨论、课后研讨等环节。U：运用，指以学生为主导，通过实练而形成的对完成某种任务所必须的活动方式，匹配有课程的三级项目或其它实践环节。 四、理论教学内容与学时分配
五、实践（实验、上机）教学内容与学时分配 高光谱与高空间分辨率遥感实验紧密结合大纲要求，在前所学课程基础上，深入应用ENVI软件对高光谱与高空间分辨率遥感图像进行验证和综合分析，是对理论知识的深入消化与理解。 六、学业考核 本课程的作业规范：每章结束后布置适量作业，学生独立完成，以便加深对本课程的理解。每个月布置一个中型的项目，学生撰写项目书，并完成整个流程，上交项目报告！
遥感地学分析复习题Revised on November 25, 2020
遥感地学分析复习题 一、名词解释： 1、大气窗口：电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。考虑各种气体吸收的综合影响，仅有某些波段大气的吸收作用相对较弱，透射率较高。这些能使能量较易通过的波段。 2、图像镶嵌：当研究区超出单幅遥感图像所覆盖的范围时，通常需要将两幅或多幅图像拼接成一幅后一系列覆盖全区的较大图像的过程。 3、光谱分辨率：是指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度(band width)。光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度。 4、遥感地学分析：遥感地学分析是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，是综合物理手段、数学方法和地学分析等综合性应用技术和理论，或者能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息理论方法。 5、水体富营养化：是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。 6、植被指数：根据地物光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被的特征、提取植被类别或估算绿色生物量，通常把能够提取植被的算法称为植被指数。 7、几何纠正：就是纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变形，从而使之实现与标准图像或地图的几何整合。 二、问答题： 1、辐射分辨率与空间分辨率的关系 瞬间视场IFOV越大，最小可分像素越大，空间分辨率越低。但是 I FO V越大，通光率即瞬时获得的入射能量越大，辐射测量 越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则辐射分辨率 越高。因此，空间分辨率的增大，伴之以辐射分辨率降 低。 2、在定量遥感中，比较经验模型、物理模型、半经验模型的优缺点。 经验模型优点：简单、实用性强
遥感地学分析总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第一章 遥感：指空对地的遥感，即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。 地学分析是以地学规律为基础对信息进行的分析处理过程。 地学分析方法主要有地理相关分析法、主导因素法、环境本底法、交叉分析法、信息复合等。 遥感的目的： 建立模型，从简单到复杂地分析图像，从少到多地利用图像，从遥感数据中获取需要的遥感信息。 人们通过对遥感信息的处理、分析、复原和反演来揭示地表各种现象和过程的规律。 遥感地学分析是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理手段、数学方法和地学分析等综合型应用技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论方法。 遥感信息源的综合特征 （1）多源性多平台多波段多视场 （2）空间宏观性遥感影像覆盖范围大、视野广，具有概括性 （3）遥感信息的时间性瞬时特征时效性重返周期与多时相 （4）综合性、复合性多种地理要素的综合反映多分辨率遥感信息的综合（5）波谱、辐射量化性地物波谱反射、辐射的定量化记录 （6）遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性 地面信息是多维的、无限的（时间和空间的），而遥感信息是简化的二维信息遥感信息的复杂性和不确定性主要表现在：同物异谱、异物同谱；混合象元；时相变化；信息传输中的衰减和增益（辐射失真和几何畸变） 遥感数据介绍 1）高分辨率遥感数据 2）中分辨率遥感数据 3）低分辨率遥感数据 高分辨率（高清晰度）遥感卫星像片空间分辨率一般为5m-10m 左右，卫星一般在距地600km（千米）左右的太阳同步轨道上运行。 应用范围： 精度相对较高的城市内部的绿化、交通、污染、建筑密度、土地、地籍等的现状调查、规划、测绘地图；大型工程选址、勘察、测图和已有工程受损监测等；还可应用于农业、林业、灾害等领域内的详细调查和监测。 中等分辨率（高清晰度）遥感卫星数据空间分辨率一般为80m-10m 左右，卫星一般在距地700km-900km的近极地太阳同步轨道上运行。重复覆盖同一地区的时间间隔为几天至几十天 应用范围： 资源调查、环境和灾害监测、农业、林业、水利、地质矿产和城建规划等近50 个行业和领域。 低分辨率遥感数据
遥感地学分析方法 南京地区植被指数提取与分析： 采用的遥感数据：Landsat TM （120－38南京地区）。植被指数提取方法：
植被主要通过绿色植物叶子和植被冠层的光谱特性及其差异、变化而反映的，不同光谱通道所获得的植被信息可与植被的不同要素有相关性，所以我们往往选用多光谱遥感数据经分析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式），产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。用一种简单有效的形式来实现对植物状态信息的表达，以定性和定量地评价植被覆盖、生长活力及生物量等。在植被指数中，通常选用对绿色植物（叶绿素引起的）强吸收的可见光红波段和对绿色植物（叶内组织引起的）高反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱中的最典型的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应截然相反，故它们的多种组合对增强或揭示隐含信息将是有利的。 1、提取归一化植被指数 归一化指数（NDVI）被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差和这两个波段数值之和的比值。 公式：NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3）
2、提取绿度植被指数GVI GVI=-0.2848*TM1-0.2435*TM2-0.5436*TM3+0.7243*TM4+0.084*TM5-0.1800*TM7 在ENVY3.2的主菜单basic tools下，运行band math子菜单，输入上述公式，得到图像 3、提取比值植被指数RVI 比值值被指数（RVI）由于可见光红波段（R）与近红外波段（NIR）对绿色植物的光谱响应十分不同，且具倒转关系。两者简单的数值比能充分表达两反射率之间的差异。 公式：RVI= TM4/TM3 在ENVY3.2的主菜单basic tools下，运行band math子菜单，输入上述公式，得到图像
遥感地学分析实验心得 遥感是综合利用物理手段、数学方法，依据地学规律来研究地球表层的资源与环境问题的技术手段。遥感地学分析，就是遥感与地学各学科——遥感应用对象的一个接口。遥感地学分析既是遥感应用基础研究的重点，也是遥感技术发展的前沿。因此，学习并逐步深入了解遥感地学分析相关知识很有必要！ 遥感地学分析这门学科对学生的综合素质要求比较高，想要学好，不仅要把理论知识掌握牢固，更要具备较强的动手实践能力，此次实验就是对学生很好的一次锻炼。在此，我想谈谈实验后自己心里所得到的一点看法。 首先，即是数据源的选取。由于我们才初步涉及到遥感，对遥感影像图的目视解译、监督分类等太缺乏必备的专业知识，所以，选取的区域最好是地块比较集中，地物较为单一的数据。比如：北方的平原地区，西北的高原地区等。第一次做实验，并不知道要如何选择数据，就随便找了江西省及其周边的部分区域的遥感影像图，结果在把分类后处理好的文件导入arcmap中制作专题地图时就花费了很多时间，因为地物较杂，碎斑太多了，处理起来虽然不难，但是工作量很大，较为繁琐。 其次，就是对软件的选择，因为软件的选择将决定你的工作量及做事效率。此次实验可以有很多类软件供我们选择，比如：ENVI、Erdas、Arcgis、mapgis等。因为之前做地图学课程设计时运用的是arcmap软件，所以理所当然的选择了arcmap来制作专题地图。而对遥感影像图目视解译则选择的是ENVI，据说这个软件比较好用。但于我这又是一款完全陌生的软件，而且还是全英文版的，所以在使用当中遇到了不少问题，不过同学们都很热心，在大家的帮助及查阅各类资料的情况下，一个个的难题终于都迎刃而解了。老师在我们做实验之前就再三的提起软件选择的事，实验后发现，选择自己熟悉的软件来完成的确是最为明智的做法。 第三，就是对碎斑的处理，不同的方法处理的精度是不一样的。
1-遥感是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础，探测、分析和研究地球资源与环境，揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术。 2,遥感信息: 利用安装在遥感平台上的各种电子和光学遥感器, 在高空或远距离处接收到的, 来自地面或地面以下一定深度的地物反射或发射的电磁波信息 3, 遥感系统的核心是将遥感数据变成信息4、遥感过程：是一个从地面到空中直至空间；从信息获取、传输处理与分析判读、应用的 完整技术系统。 5,遥感过程的组成能源,大气中传输，遥感信息获取：，遥感信息处理分析：遥感信息应用：多数据用户 6，地学遥感的特点：1、宏观概略性（客观真实）:按比例缩小的立体模型,真实综合.多级观察。。2、直观可视信息丰富（多波段性）。3、定时定位观测（多时相性、快速性）。7，多级遥感，多光谱遥感，多时相遥感 8遥感设计包括: 来解决问题的潜力作出评价; 确定适合于该任务的清楚定义所提出的问题; 对利用遥感技术获取遥感数据的方法; 决定使用的数据解译和需要的参考数据; 确定评判所收集信息的质量标准. 9,波粒二象性：电磁辐射与物质相互作用中，既反映波动性（充分表现在光的干涉衍射偏振等现象中），又反映出粒子性（光电效应，黑体辐射）。 10，散射对低层大气（约低于3km）尤为重要。 11,二向性反射率分布函数BRDF是描述表面反射特性空间分布的基本参数。 BRDF只取决于地物本身【波普特征ρ（λ），空间结构s】，两个方向的变量（i , r）以及入射辐射通量空间分布函数。 地表反照率：以太阳光作为入射光的地球表面反射率 17，绿色植物的光谱反射率受以1.4um 1.9 2.7为中心的水吸收带的控制 18,健康绿色植物的波谱特征主要取决于它的叶子。在可见光谱段内，植物的光谱特征主要受叶的各种色素的支配，其中叶绿素起着最重要的作用。由于色素的强烈吸收，叶的反射和透射很低。在以0.45um为中心的蓝波段及以0.67um为中心的红波段叶绿素强烈吸收辐射能（>90%）而呈吸收谷。在这两个吸收谷之间（0.54um附近）吸收相对减少，形成绿色反射峰（10%~20%）而呈现绿色植物。 19比辐射率即物体在温度T，波长λ处的辐射出射度与同温度，同波长下的黑体辐射出射度的比值。 20 通常热红外遥感的波段选择在3~5um和8~14um两个区间内。 因为在热红外区间内，存在着3~5um和8~14um两个大气窗口。 21色调与色差是温度与温差的显示与反映。22红边是指红光区外叶绿素吸收减少部位（约<0.7um）到近红外高反射肩（>0.7um）之间，健康植物的光谱响应陡然增加（亮度增加约10倍）的这一窄条带区。 作物快成熟时，其叶绿素吸收边（即红边）向长波方向移动，即“红移”。 红移重要原因是由于作物成熟叶绿素a打量增加（即叶黄素代替叶绿素）所致。 23 解译标志：是指在遥感图像上能具体反映和判别地物或现象的影像特征。直接解译标志，间接… 直接解译标志指图像上可以直接反映出来的影像标志。 间接解译标志指运用某些直接解译标志，根据地物的相关属性等地学知识，间接推断出的影像标志。 24分类树的建立方法：1、确定分类系统2、训练区光谱特征的统计分析和可行性分析3、设计最佳逻辑决策树4、决策树结构的描述5、分层分类 25变化检测：就是从不同时期的遥感数据中，定量地分析和确定地表变化的特征与过程。 26变化检测的方法： 一、光谱类型特征分析方法1、多时相图像叠合方法2、图像代数变化检测算法3、多时相图像主成分变化检测4、分类后对比检
遥感地学分析复习题 一、名词解释： 1、大气窗口：电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。考虑各种气体吸收的综合影响，仅有某些波段大气的吸收作用相对较弱，透射率较高。这些能使能量较易通过的波段。 2、图像镶嵌：当研究区超出单幅遥感图像所覆盖的范围时，通常需要将两幅或多幅图像拼接成一幅后一系列覆盖全区的较大图像的过程。 3、光谱分辨率：是指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度(band width)。光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度。 4、遥感地学分析：遥感地学分析是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，是综合物理手段、数学方法和地学分析等综合性应用技术和理论，或者能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息理论方法。 5、水体富营养化：是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。 6、植被指数：根据地物光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被的特征、提取植被类别或估算绿色生物量，通常把能够提取植被的算法称为植被指数。 7、几何纠正：就是纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变形，从而使之实现与标准图像或地图的几何整合。 二、问答题： 1、辐射分辨率与空间分辨率的关系？ 瞬间视场IFOV越大，最小可分像素越大，空间分辨率越 低。但是IFOV越大，通光率即瞬时获得的入射能量越大， 辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则 辐射分辨率越高。因此，空间分辨率的增大，伴之以辐 射分辨率降低。
2017年春季学期遥感地学分析期末考试试卷 （考后整理版答案） 一、名词解释（20分） 1、时间分辨率:对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，即为时间分辨率。 2、瞬时视场角:扫描镜在一瞬间可视为静止状态，此时接收到地物电磁波限制在一个很小角度范围内，这个角度即为瞬时视场角(指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度(mrad)。IFOV越小，最小可分辨单元(可分像素)越小，空间分辨率越高。一个瞬时视场内的信息，表示一个象元。) 3、遥感反演:反演是遥感的本质，基于模型知识的基础上，依据可测参数值去反推目标的状态参数； 4、NDVI:归一化植被指数，植物生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子，与植被分布密切相环。对土壤背景的变化较为敏感。 二、填空题（10分） 1、遥感分为紫外遥感红外遥感可见光遥感微波遥感 2、植物的光谱主要受叶子的各种色素的吸收作用分配，其中以叶绿素起主导作用，两个强烈的吸收带出现在0.45um和0.65um，在0.55um附近吸收相对较少，形成绿色反射峰。 3、影响遥感探测水深的主要包括波长和水体浑浊度（水中浮游物，浑浊城都） 4、大气遥感应用包括气溶胶检测和城市热岛检测。 三、简答题（40分） 遥感信息的综合特征是什么 1、多源性（多平台，多波段，多视场） 2、空间宏观性（遥感覆盖范围大，视野广，具有概括性） 3、遥感信息的时间性（瞬时特征，时效性，重返周期多时相） 4、综合性、复合性（多种地理要素的综合反映、多分辨率遥感信息的综合） 5、波普、辐射量化性（地物的波普反射、辐射的定量化记录） 6、遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性，地面信息是多维的、无限的，而遥感信息是简化的二维信息 土壤波谱特征及其变化规律 反射率从可见光短波段起，随波长的的增长而提高，一般没有峰值和谷值，土壤颗粒越细，反射率越高；有机质和含水量越高，其反射率越低。 简述地球辐射分段的特性的遥感意义
1. 定量遥感反演中的若干数学问题定量遥感的本质在于反演,而反演问题通常却是病态的. 一方面,地球表面的多变性导致反演模型复杂,求解困难, 另一方面,目前遥感获取技术的限制,遥感反演中的信息量远远不足.因此,解决病态反演问题的关键在于引入新的知识源-先验知识,增加反演所要求的信息量,保证反演结果的稳定和可靠. 基于先验知识的定量遥感反演的框架只是一个新的理论的雏形,其完善完美还有许多工作要 做. 简而言之,有这样三类问题需要解决: 信息的表达与度量,不均衡分布信息的分析与利用,反演过程的信息变迁. 定量遥感反演策略与算法的几个问题前向建模和基于模型的反演一直是定量遥感研究的两个主要方面。反演理论研究的不足是制约定量遥感发展的一个主要原因，遥感反演的根本问题在于用少量观测数据来估计非常复杂的地表系统的当前状态，因而遥感反演在本质上是病态的。 制订合适的反演策略、运用合理的反演算法对解决这一病态问题是至关重要的。 指出定量遥感的四个研究方向: 第一,在像元尺度上对基本物理定律进行检验及修正,开展尺度转换研究,提高定量遥感精度. 第二,开展遥感与非遥感信息数据融合的模拟试验,探索地表时空多变要素的尺度转换规律. 第三,进行多角度、多时相、多光谱相结合的混合像元分解和亚像元信息提取;运用多阶段的 反演策略,提高反演的精度. 第四,基础研究和应用示范相结合,估算高难度的地表时空多变要素,推动相关学科的发展. 2. 遥感监测雾霾雾霾，雾和霾的统称，是雾和霾的混合物。雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小 水滴或冰晶组成的气溶胶系统，它本身也是一种污染物，但是二者都能使空气能见度降低，视野模糊，主要区别在于空气湿度的不同。一般相对湿度小于80%时的大气混浊导致视野模糊能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊导致视野模糊能见度恶化是雾造成的。 雾霾的主要组成是二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是，而其中造成雾霾的罪魁祸首是细颗粒物(主要是PM2.5和PM10),雾霾中的组成成分对人体都会形成一定的危害。 目前，国内外现存的利用图像变换法来监测雾霾的方法主要有TC法和HOT法两种。 1) TC是一种经验性的多光谱图像正交变换，又称为KT变换。 TC 变换后使植被生长状况的时间轨迹和土壤亮度轴相互垂直, 通过变换使植被与土壤特征 分离，从而排除了土壤背景值对植物光谱或植被指数的影响。Crist 通过TC 变换的3个特征值，对有雾霾影响的LandsatMSS数据作归一化处理，通过分析发现气溶 胶散射量的变化会使MSS数据朝“黄度”方向有预期地转变。用空间滤波消除其他噪声的 影响，发现“黄度”信息可以作为揭示大气雾霾污染程度的一个因子，雾霾程度越严重， MSS数据向“黄度”转变越多。 2) HOT 法 通过辐射传输模型模拟及LandsatTM 数据分析，晴朗天气TM 的蓝色波段与红色波段DN 值(灰度值)高度相关。因此，在蓝色与红色波段散点图上，任何地物的像元点均集中分布在 一条直线上，该直线称为“晴空线” 3. 热红外遥感( infrared remote sensing )是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。探测 波段一般在0.76-1000 微米之间。是应用红外遥感器(如红外摄影机、红外扫描仪)探测远距离外
一．基础知识 1.一些概念性的东西： （1）反射类型：镜面反射、漫反射、方向反射 （2）遥感概念：广义与狭义 （3）遥感技术系统：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析处理系统 （4）遥感分类：平台分；探测的电磁波分；电磁辐射源分；应用领域分。 （5）遥感的特点：大面积同步观测；时效性；经济性；局限性 （6）遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性： 地面信息室多维的、无限的（时空），而遥感信息是简化的二维信息； 遥感信息的复杂性与不确定性：同物异谱，异物同谱；混合像元；时相变化；信息传输中的衰减与增益（辐射失真与几何畸变） （7）空间分辨率，时间分辨率，光谱分辨率，辐射分辨率 （8）不同应用的卫星遥感系统：如陆地资源卫星系列；气象卫星系列、海洋卫星系列、地球观测系统计划、环境遥感卫星 2.识别土壤，植被，岩石，水体，地物的光谱反射特征 3.黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射都完全吸收的理想辐射体 4.目视解译的标志：色调、颜色、图型、阴影、形状、纹理、大小。 5.目视解译的方法与步骤： （1）自上而下的过程：特征匹配、提出假设、图像辨识； （2）自下而上的过程：图像信息的获取、特征提取的识别、证据的选取 6.目视解译的步骤：
7.遥感图像校正 （1）辐射校正：消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程。包含遥感器校正、大气校正、地形辐射校正、地物反射模型校正； （2）几何校正：控制点的选择 （3）大气校正：消除大气反射的影响 8.图像处理 1. 图像显示合成 （1）目的：综合不同波段的特征，突出显示对象的差异。原则信息量最大，相关性最小，差异最大。 （2）主要方法： 密度分割（将灰度按照指定的间隔分为不同的级别，对新的密度级别分别赋予不同的颜色） 彩色合成：任选3个波段作为RGB进行彩色合成，产生彩色图像。 反差增强/对比度增强：灰度拉伸、直方图均衡化、直方图匹配 2.图像变换 （1）目的：将图像从空间域转换到频率域的过程，简化图像处理的过程。 （2）作用：更易于进行特征抽取 （3）主要方法 傅里叶变换：进行数据压缩、图像增强、特征提取 K-T变换：分离和消除干扰信息突出研究的专题信息 K-L变换：减少波段之间的相关性，去除多余信息，减少图像的数据量 代数运算：突出地物差异，压抑噪声 HSI彩色变换：将显示的彩色从RGB空间转换到HSI空间 3.图像滤波 （1）图像平滑：领域滤波、中值滤波、梯度倒数加权、高斯低通滤波去噪，突出主体（2）图像锐化：罗伯特算法、sobel算子、拉普拉斯算子强化边缘信息 （3）频率域图像增强：高通滤波（锐化）、低通滤波（平滑）、带通滤波（突出地物）、同态滤波（改善图像质量） 4.图像融合：在同一坐标系中将对同一目标的多幅遥感图像数据采用一定的算法，生成一
湖南师范大学研究生课程论文 论文题目基于专家知识的决策树遥感影像分类 课程名称遥感地学分析 姓名乔方毅学号 201202131079 专业人文地理学年级 2012级 学院资源与环境科学学院日期 2012-03-05 研究生课程论文评价标准 湖南师范大学研究生处制
基于专家知识的决策树遥感影像分类摘要：决策树分类作为一种基于空间数据挖掘和知识发现的监督分类方法在遥感影像分类中应用广泛。本文首先回顾了基于决策树的遥感影像分类的基本概念、主要算法以及应用特点。在此基础上，以Landsat TM数据和DEM数据构成多源数据进行在ENVI软件中进行试验，探讨基于专家知识的决策树分类方法的主要应用特点。 关键词：遥感影像分类；决策树；专家知识；C4.5算法 1 引言 随着计算机技术的快速发展，遥感影像的计算机分类已经成为遥感影像信息提取和分类的主要手段。传统的基于统计模式识别的遥感影像分类(如最大似然法分类等)、人工神经网络分类、模糊聚类分类等在遥感影像分类中获得了广泛地应用。但这些分类方法都是以影像的光谱特征为基础，由于遥感影像“同物异谱”和“异物同谱”现象的大量存在，导致分类结果出现较多的错分、漏分情况，致使分类精度降低。众多研究表明，结合影像光谱信息以及其它辅助信息，则可以大大提高遥感影像的分类精度[1]。而决策树分类作为一种基于空间数据挖掘和知识发现的监督分类方法，突破了以往分类仅仅依靠影像光谱信息，不需要满足正态分类，可以充分利用GIS数据库中的地学知识辅助分类，大大提高了分类精度[2]。 2 决策树分类 2.1 概念[3] 决策树(Decision Tree)，顾名思义就是一个类似于流程图的树形结构。一个决策树由一个根节点(Root nodes)、一系列内部节点(Internal nodes)组成，每个内部节点只有一个父节点和两个或多个子节点，节点和子节点之间形成分支。其中，每个分支代表测试的一个结果，不同属性值形成不同的分支；而每个叶节点就代表一个类别，即图像的分类结果。树的最高节点称为根节点，是整个决策树的开始。图1就是一棵用于遥感影像分类的二叉树决策树分类器的简单示意图。 决策树是一种直观的知识表示方法，同时也是高效的分类器。它以信息论为基础，将复杂的决策形成过程抽象成为易于理解和表达的规则或判断。此方法利用信息论中的信息增益寻找示例数据库中具有最大信息量的属性字段，形成一条规则以此建立决策树的一个节点，依据这条规则对指定遥感影像图像进行运算，所产生的逻辑值(真或假)派
名词解释1，大气窗口：考虑各种气体吸收的综合影响，仅有某些波段大气的吸收作用相对较弱，透射率较高。这些能使能量较易通过的波段。 2，二向反射因子：在一定的辐照和观测条件下，目标的反射辐射通量与处于同一辐照和观测条件的标准参考面的反射辐射通量之比。 3，瞬时视场：指遥感器内单个探测器元件的受光角度或观测视野。 4，亮度温度：是指辐射出与观测无题相等的辐射能量的黑体温度。 5，散射截面：是指散射波的全功率与入射功率密度之比，可以理解为雷达的全反射率，用有效散射面积表示。 6，辐射分辨率：指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。 7，数据关联：指各类数据变换成统一的数据表示形式，以保证融合数据的一致性，从而客观地表达同一目标、同一现象。 8，图像镶嵌：当研究区超出单幅遥感图像所覆盖的范围时，通常需要将两幅或多幅图像拼接成一幅后一系列覆盖全区的较大图像的过程。 9，遥感反演：是从测量到的现象推求未知的原因或参数。 10，混合象元：若该像元包含不止一个土地覆盖类型，它记录的是所对应的不止一种土地覆盖类型光谱响应特征的综合。 11，大气衰减：电磁波在大气中传播时，因大气的吸收和散射作用，使强度减弱，即被大气衰减。 12，辐射强度：指点辐射源在单位立体角、单位时间内，向某一方向发出的辐射能量。 13，瑞利散射：当引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长时，出现瑞利
散射。 14，辐射定标：建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系。 15，光谱分辨率：指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小.。 16，BSQ格式：按照波段顺序记录图像数据，便于用户使用。 17，比辐射率：物体表面温度T、波长处的辐射出射度与同温度、同波长下的黑体辐射出射度的比值。 18，散射系数：指单位面积上雷达的反射率或单位照射面积上的雷达散射截面。 它是入射电磁波与地面目标相互作用结果的度量。 19，BIL :按扫描行顺序记录图像数据，属各波段数据间交叉记录方式。 20，米氏散射：当引起散射的大气粒子直径约等于入射电磁波波长时，出现米氏散射。 21，彩色红外像片：彩红外胶片的三层感光乳胶层中，以感红外光层代替了天然彩色胶片的感蓝光层，片基以上依次为感红层，感绿层，感红外层。 22，辐射分辨率：指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。 23，趋肤深度：是指雷达信号功率从介质表面衰减到1/e倍时的深度。 24，几何纠正：就是纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变形，从而使之实现与标准图像或地图的几何整合。 25，辐射照度：指面辐射源在单位时间内，从单位面积上接收的辐射能量。 遥感地学分析简答 1，“遥感图像上只能识别出大于空间分辨率的地物”正确吗，为什么 答：不正确。因为每一目标在图像的可分辨程度，不完全取决于空间分辨率的具
1.遥感的概念： 广义的遥感： 广义的角度来理解遥感，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震）等的探测。 狭义的遥感： 狭义的角度来理解遥感，指应用探测仪器，不与探测目标接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 遥感是一种以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用技术 2.遥感技术系统一般由四部分组成：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析处理系统。 3.遥感的特点： 大面积的同步观测 遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围越大，从而可观测地物的空间分布规律。 时效性 遥感技术可以在短时间内对同一地区进行重复探测。 数据的综合性和可比性 遥感技术获取的数据反映地表的综合特性，包括自然、人文等方面。 经济性 可节省大量的人力、物力和财力。 局限性 波谱的有限性、电磁波段的准确性、空间分辨率低等 4.遥感信息源的综合特征 1、多源性 多平台 多波段 多视场 2、空间宏观性 遥感影像覆盖范围大、视野广，具有概括性 3、遥感信息的时间性 瞬时特征 时效性 重返周期与多时相 4、综合性、复合性 多种地理要素的综合反映 多分辨率遥感信息的综合 5、波谱、辐射量化性 地物波谱反射、辐射的定量化记录
1空间分辨率（Spatial resolution） 像元大小（pixel size）：针对传感器或图像而言，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小 地面分辨率（Ground resolution）：针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小 2、光谱分辨率 传感器记录的电磁光谱中特定波长的范围和数量。 传感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小（带宽）光谱分辨率在遥感中的意义 –开拓遥感应用领域 –专题研究中波段选择针对性 –图像处理中多波段的应用提高判识效果 3、时间分辨率 对同一地区遥感影像进行重复探测，相邻两次探测的时间间隔 时间分辨率的意义 –动态监测与预报； –自然历史变迁和动力学分析； –利用时间差提高遥感的成像率和解像率； –更新数据库 4、辐射分辨率（Radiant resolution） 辐射分辨率指传感器对光谱信号（电磁辐射）强弱的敏感程度、区分能力。 5.传感器： 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。 6.航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪器，它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。 7.常用遥感系统：卫星遥感系统（陆地资源卫星系列气象卫星系列海洋卫星系列地球观测系统（EOS）计划环境遥感卫星）航空遥感系统地面遥感数据采集系统 遥感技术研究热点 –遥感数字图像处理技术 –定量化遥感技术 –数字摄影测量技术 –多源数据的融合技术 –高光谱数据信息提技术