林业遥感总复习
第一章概论
1.遥感的概念
遥感广义概念:泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测
科学定义:不直接接触物体本身，从远处通过仪器(传感器)探测和接收来自目标物体的信息(如电场、磁场、电磁波、地震波等信息)，经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。目前，主要有两个研究领域:遥感技术研究和遥感应用研究
2.遥感的特点
, 宏观性、综合性:覆盖范围大、信息丰富。一景TM影像为185×185平方公里;影像包含各种地表景
观信息，有可见的，也有潜在的。
, 多波段性:波段的延长使对地球的观测走向了全天候。
, 多时相性:重复探测，有利于进行动态分析。
6.遥感的分类
按遥感对象分:(1)宇宙遥感，以外太空其它星体为感测对象(2)对地遥感地球表层环境——环境遥感;在环境遥感中若地球表层资源为对象称为资源遥感按遥感平台分:(1)航天遥感平台H>80km 火箭、人造卫星、飞船、航天飞机等(2)航空遥感平台H<80km 普通飞机、气球、飞艇等(3)地面遥感遥感车、遥感塔、“远洋测量船” 按遥感媒介分:(1)电磁波遥感常用的电磁波波段是紫外、可见光、红外和微波等(2)声波遥感潜水艇的声纳技术、探测珍贵鱼群的回游路线和迁
徙规律(3)重力场遥感地质探矿，通过”g”值的变化来推断地层中是否有某种元素富积(4)地震波遥感
)被动遥感:遥感本身并不发射任何人工探测信号，只是被动接收来自于目标按遥感器的工作方式分:(1
的信号，从而实现对目标性质、数量、空间位置等特征进行识别的遥感方式。“无源遥感”，如中午拍照。(2)主动遥感:遥感器发射人工探测信号，到达目标后信号反射回来被传感器接收从而对目标性质、数量、空间位置进行识别的遥感方式。如，夜晚拍照通常要在相机上装闪光灯。主要是“微波遥感”
按遥感所获资料的形式分:(1)成像方式遥感(能获得目标的图像Image,图形Graphics)a 摄影方式b 扫描方式(2)非成像方式(不能获得目标物的图像，常是一些曲线，如气象中温度辐射计)
按应用领域分:地质、农业、林业、草原、水文、测绘、环境、灾害、城市、海洋、大气、军事等
按遥感所利用的电磁波谱段形式分:(1)光学遥感:电磁波的辐射源:太阳和人工光源观测采用的电磁波波长范围:可见光,近红外,短波红外区域，探测目标物的反射与散射特征(2)热红外遥感:电磁波的辐射源:目标物观测采用的电磁波波长范围:热红外，探测目标物的发射特征(温度与发射率)(3)微波遥感:电磁波的辐射源:目标物;观测采用的电磁波波长范围:微波，探测目标物的后向散射特征(主动微波);发射率和温度(被动)
第二章遥感的物理基础
第一节电磁波与电磁波谱
一、电磁波及其特性
3.电磁波(ElectroMagneticSpectrum ):交变的电场和交变的磁场交替激发，相互套环向远方传播的运动形式，就称为电磁波
电磁辐射:电磁能量的传递过程(包括辐射、吸收、反射和透射)称为电磁辐射。 5.电磁波的特性
1)电磁波是横波
2)在真空中以光速传播
3)电磁波具有波粒二象性:电磁波在传播过程中，主要表现为波动性;在与物质相互作用时，主要表现为
粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。
波粒二象性的程度与电磁波的波长有关:波长愈短，辐射的粒子性愈明显;波长愈长，辐射的波动特性愈明显。
二、电磁波谱
1.电磁波谱:将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。从左到右按波长增加排列为:宇宙射线—r射线—X射线—紫外线—可见光—红外—微
波—无线电波和工业用波
2、遥感常用的电磁波波段的特性
1)紫外线(Ultraviolet):波长范围为0.01—0.38μm(远紫外0.01-0.2;中紫外0.2-0.3;近紫外0.3-0.38)
2)可见光(Visible):波长0.38—0.76μm
3)红外线(Infrared):波长范围为0.76—1000μm
为了实际应用方便，又将其划分为:近红外(0.76—3.0μm)，中红外(3.0—
6.0μm)，远红外(6.0—15.0μm)和超远红外(15—1000μm)。
4)微波:波长范围1mm——1m，微波又可分为:毫米波、厘米波和分米波。 2)不同地物在不同波段反射率存在差异:雪、沙漠、湿地、小麦的光谱曲线 , 雪:雪的
反射光谱和太阳光谱很相似，在0.4—0.6μm波段有一个很强的反射峰，反射率几乎接近100%，
因而看上去是白色，随着波长的增加，反射率逐渐降低，进入近红外波段吸收逐渐增强，而变成了吸
收体。雪的这种反射特性在这些地物中是独一无二的。
, 沙漠:在橙光波段0.6μm附近有一个强反射峰，因而呈现出橙黄色，在波长达到0.8μm以上的长波
范围，其反射率比雪还强。
, 湿地:潮湿地在整个波长范围内的反射率均较低，当含水量增加时，其反射率就会下降，尤其在水的
各个吸收带处，反射率下降更为明显。因而，在黑白像片上，其色调常呈深暗色调。
, 绿色植物:其反射光谱曲线主要反映了植物叶子的反射率，在蓝光波段(中心波长为0.45μm)和红光
波段(中心波段为0.65μm)上有两个吸收带，其反射率较低，在两个吸收带之间，即在0.55μm附
近有一个反射峰，这个反射峰的位置正好处于可见光的绿光波段，故而叶子的天然色调呈现绿色。大
约在0.7μm附近，由于绿色叶子很少吸收该波段的辐射能，其反射率骤然上升，至1.1μm近红外波
段范围内反射率达到高峰。小麦反射率的这一特性主要受到叶子内部构造的控制。这种反射光谱曲线
是含有叶绿素植物的共同特点(即叶绿素陡坡反射特征)。二、地物的发射光谱特性
地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准;地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。
1.黑体:在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1(100%)的物体。
2.黑体辐射(Black Body Radiation ):黑体的热辐射称为黑体辐射。 3、黑体辐射定律
(1)普朗克热辐射定律:表示出了黑体辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。
(2)玻耳兹曼定律:即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。
(3)维恩位移定律:随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。 4、地物的发射率和基尔霍夫定律
1)发射率(Emissivity):地物的辐射出射度(单位面积上发出的辐射总通量)W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。它也是遥感探测的基础和出发点。
影响地物发射率的因素:地物的性质、表面状况、温度(比热、热惯量):比热大、热惯量大，以及具有保温作用的地物，一般发射率大，反之发射率就小。
, 按照发射率与波长的关系，把地物分为:
, 黑体或绝对黑体:发射率为1，常数。
, 灰体(grey body):发射率小于1，常数
, 选择性辐射体:发射率小于1，且随波长而变化。
2)基尔霍夫定律:在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量W 黑。
第三节大气和环境对遥感的影响
三种散射作用
1.瑞利散射:当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。无云的晴天，天空为什么呈现蓝色,朝霞和夕阳为什么都偏橘红色,
2.米氏散射:当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。
3.无选择性散射:当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条
件的波段中，任何波段的散射强度相同。水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。云雾为什么通常呈现白色,
四、大气窗口
1、大气窗口:通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段。大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。
第三章航空摄影
第一节航空摄影
一、概念
利用安装在飞机上的航摄仪器，按照预定的计划从空中向地面摄影取得航空像片(Aerial Photos)的全部作业过程(包括飞行摄影、暗室冲洗、质量评定等环节)就称为航空摄影。
4.感光材料的主要性能
1)曝光量(H，Exposure Amount):感光片所受到的光照度和曝光时间的乘积，光照度由相机(Camera、Lens、Focus)的光圈(Aperture)控制暴光时间由快门(Shutter)调节 2)阻光率(Q):感光片上某点的入射光通量与透射光通量的比值 3)透光率:阻光率的倒数
4)光学密度(D，Optical Density):感光片上某一点的阻光率的常用对数值，指感光片经过感光显影后，影像表现出的深浅程度。光学密度越大，点越黑，越不透明
5)感光特征曲线(Feature Curve)是表征感光材料感光后变黑的程度与暴光量关系的曲线。对于同一种感光材料，在同一种标准光源下，同一距离作不同时间的曝光，经过相同条件的摄影处理，用仪器测定感光片的光学密度值，感光片的光学密度D与其所受到的曝光量对数的函数关系可表示为一根曲线，即为感光特征曲线。
黑白感光材料的特性曲线
对特性曲线的理解
1 A0至A“灰雾密度“(密度不受曝光量的影响)生产或存贮过程有轻微暴光所致，对摄影的影响不大;
2 A 初感点
3 A至B“趾部”暴光不足部分，密度增加与lgH的增加不成正比，即影像的黑白比例与景物的明暗差别不相一致
4 B至C“直线部分”感光材料唯一能正确记录景物明暗差异部分越长，表明该感光材料对景物明暗差异的记录能力越强
5 C至D“肩部”暴光过度部分，表达地物较亮部分间的差异能力强
6 超过
D“反转部分”,暴光量继续增加而光学密度反而降低 6)感光度(片速):感光材料对
光的灵敏程度的定量表达，表明感光材料感光的快慢程度，是确定摄影曝光时间的主要参数。在摄影环境相同条件下，感光材料感光度愈大，曝光时间则愈短。
7)反差性:感光片上记录的景物影像的明暗差异与被摄景物实际明暗差异之比，即:表达的是特性曲线的直线部分的斜率，称为反差系数。
8)宽容度(Exposure Latitude):是指感光材料按比例记录被摄景物明暗范围的大小。范围越大，能正确记录景物明暗层次越丰富。就是特性曲线中ΔlgH的宽度。
9)颗粒度(Grain Size ):是指感光乳剂层中AgBr微粒直径的大小，越小生成影像越细腻。
10)分辨率(Resolution)与清晰度(Definition):分辨率反映感光材料对景物细微结构清晰记录的能力影响航空像片分辨率的因素有:A 相机镜头分辨率B 感光材料中银盐颗粒D的大小C 冲洗水平。三者综合作用后的分辨率即为航片分辨率。
感光材料分辨率的大小通常用一毫米宽度内能够清楚地识别出黑、白相间的平行线对数来表示。
11)感色性感光材料对色光的敏感范围和敏感程度
12)保存性(Quality of Preservation)是指感光材料的主要性能不发生明显变化所经历的一定时间和所需要的一定条件。时间越短，条件越苛刻，则这种感光材料的保存性越差。航空摄影时需要选择感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。以获得影像清晰、层次丰富的高质量航空像片。
彩色红外片成色原理
从上述成色原理看出:彩红外片上成像色彩与景物的颜色不一致，因此称为“假彩色”
分析:1 健康的绿色植被在彩红外片上呈什么色调,
2 感病初期的绿色植被在此片种上呈什么色调,
3 濒临死亡的植被在此片种上呈什么色调,
1 健康植被反射绿光在负片上形成黄色染料，到正片后为蓝色(黄色的补色);同时健康植被强烈反射红外，在负片上形成青色染料，在正片上为红色(青的补色)。因此，正片上就是红+蓝=品红，但由于健康植被反射红外的能力是反射绿光能力的3—5倍，因此正片上应是红占优势，所以，健康的绿色植被在彩红外片上应是红品红
2 感病初期绿色植被从肉眼看还呈现绿色，但此时其光谱特性已经有了明显的变化，其反射绿光和红外的
能力迅速下降，并且由于细胞结构的病变其反射红外的能力与绿光的能力基本一致，所以理论上正片应该是品红色调，但品红变淡，就是俗称“暗红”色调。
3 濒临死亡的植被，肉眼检测呈现黄色并不再反射红外，因此在负片上为红色，到正片后“青”色。
6. 彩色原理
色彩分为消色和彩色两种:消色指黑、白以及界于两者间灰色;彩色根据人眼视觉特征区分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，时粗分为红、绿、蓝三色。
色彩三要素:
1 色调(Hue,色相或色别)决定于彩色光的光谱成分，反映色光在“质”方面的差异
2 饱和度(Saturation)决定于色光中混入白光的数量，“类似与溶液的稀释效应”，混入白光越多则饱和度越低，它是色光“纯度”的表达
3 亮度(Intensity)决定于色光的能量，反映色光在“量”方面的特征注意:光谱成分决定了光的颜色，但某种颜色的光与光谱成分不是一对一的关系。四、航空摄影的种类
第二节航片的几何特性
二、航空像片的投影性质
1投影种类
中心投影(Focus Projection):所有的投影光线都交于一点所形成的投影垂直投影(Perpendicular Projection):所有投影光线相互平行且垂直于投影面航空像片属于中心投影,
航空摄影时地面上每一物点所反射的光线，通过镜头中心后，都会聚在焦平面上，同时，每一物点所反射的许多光线中，有一条通过镜头中心而不改变方向，这条光线称为中心光线，所以每一物点在像面上的像，可以视为中心光线与底片的交点，这样在底片上就构成负像，经过接触晒印所获得的航空像片称为正像。
2 中心投影特征
(1)空间点在投影面上的中心投影仍为一个点
(2)空间直线在投影面上的中心投影一般为直线，但通过投影中心的空间直线其中心投影为一个点
(3)空间曲线在投影面上的投影一般仍为曲线，但若空间曲线在一个平面上，而该平面又通过投影中心，其投影仍为直线
航空像片是地面物体在摄影胶片(或相纸)上中心投影后的构像，航片中心投影带来三大误差，分别是比例尺误差、倾斜误差和投影误差，因此使用前往往需要正射校正(Orthogonal Rectification)
3.两种投影的比较
条件垂直投影中心投影当投影距离发生改变时比例尺保持不变比例尺发生改变当投影面倾斜时同一张照片内比例同一张照片内比例尺发生尺保持不变;相对改变，且发生像点位移
于未倾斜的投影面，
此时比例尺变大了
当地形起伏不平时同一张照片内比例同一张照片内比例尺发生尺保持不变且不发改变，且发生像点位移
生像点位移
1) 投影距离的影响
2) 投影面倾斜的影响
3) 地形起伏的影响
四、像点位移—地面点在航片上的像点与其在理想状态下应有像点的差异 (一)因地形起伏引起的像点位移——投影差
(推导公式无法复制)
结论:
(1)投影差的大小与像点到像主点的距离成正比，即距像主点越远，投影差越大，像片中心部分投影差小，
像底点无投影差。
(2)投影差的大小与高差成正比，高差为正时投影差为正，影像离开中心点向
外移动;高差为负时，投影
差为负，影像向着中心点移动。
(3)投影差位于以像主点为中心的辐射线上
(4)投影差与航高成反比，即航高越高则投影差越小讨论:根据该投影规律，单株林木的投影具有以下规律: (1)所有树木的影像树根朝向中心，树顶朝向四周，呈辐射状 (2)林木影像的投影差与树高和辐射距离成正比 (3)计算树高(或有一定高度的地物)公式: 要注意公式中各符号的含义及其量测方法
第四章航天遥感及其遥感资料
第一节航天遥感概述
6、资源卫星勘测和研究地球自然资源的卫星
第二节美国Landsat
二、Lansat轨道特征
“中等高度，近圆形，近极地，与太阳同步”轨道高度在700-900km，卫星经过极地时轨道高度略低，轨
道面与地心-日心连线的夹角保持恒定，因此称为同步轨道。三、Landsat传感器
.RBV——Return Beam Vidicon(反束光导管摄像机) .MSS——Multi-Spectral Scanner(多光谱扫描仪) .TM——Thematic Mapper(主题成图仪) .ETM+——Enhanced Thematic MapperPlus(增强型主题成图仪+)
第三节法国SPOT卫星
一、概述
.轨道特征
, 轨道高度:822km
, 轨道倾角:98.7度
, 旋转周期:101.46分
, 回归周期:26天
二、Spot上的传感器
1 HRV:高分辨率可见光扫描仪——High Resolution Visible
2 HRVIR:高分辨率可见光中红外扫描仪——High Resolution Visible and Middle Infrared
3 Vegetation:植被成像仪
4 HRG:高分辨率几何成像仪——High Resolution Geometry
5 HRS:高分辨率立体成像装置——High Resolution Stereo
第五节气象卫星
第六节高分辨率商业卫星
1. GeoEye-1
2. IKONOS
3. QyickBird
第十三节遥感影像的质量评价与选择
一、空间分辨率(Spatial Resolution)
是指遥感影像上一个像元所对应的地面实际面积的大小，通常有3 种表示方法: 1像元(Pixel):指单个像元所对应的地面面积的大小，以m或Km为单位。如Quickbir的0.61米，Landsat-TM的30米，NOAA-AVHRR的1.1Km等，像元是扫描
影像的基本单位，由行、列号及对应的亮度值描述。
2线对数(Line Pairs)3瞬时视场(IFOV, Instantaneous Field of View)
第五章遥感图像处理
第一节基本概念
二、模拟图像Analog Image与数字图像Digital Image
1 模拟图像:是人眼或光学相机(Optical Camera)所探测到的灰度或色彩连续
变化的景象，因此连续(continuity)是其基本特点，计算机无法直接读取和处理。
2 数字图像:是将连续的模拟图像沿x、y方向分别以Δx、Δy的间隔进行分割(离散化采样，Discrete Sampling)得到同样大小的栅格(称为像元-Pixel)，然后对每一像元点进行亮度赋值(量化，Quantification)，这样就得到了一幅离散的数字图像，计算机就能方便的读取并进行处理。完成上述模数转换(A/D)的硬件常用的是扫描仪(Scanner)、数码相机(Digital Camera)等，其核心部件就是物理元件CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)。从本质上看，数字图像就是一个二维的数字矩阵，记录每个像元的行号、列号和属性值。
遥感图像处理主要的内容包括:
1 图像变换 FFT、Harr、Discrete Cosine、Wavelet 等
2 图像校正辐射校正、几何校正
3 图像增强
4 多源信息融合 Fusion 多平台、多时相遥感数据融合，遥感数据与非遥感数据融合技术要点:数据之间的精确配准;融合模型和方法的选择;融合后效果评价。
5 遥感图像的计算机分类分类后各类型地物的提取。
五、遥感图像处理种类
目前的遥感图像处理主要是指—计算机图像处理(数字图像处理) 第二节遥感图像预处理(Preprocessing)
遥感图像从其成像机理和成像过程来看，其在几何位置上存在畸变(Distortion)，在辐射亮度值上也存在失真(Fuzzy)现象，因此不能直接使用购买来的遥感影像，需要对其进行几何校正(Geometric Correction)和辐射校正(Radiometric Correction)。
一、遥感图像的几何校正
3、有关几何校正的几个基本术语:
(1)图像配准(Registration) 同一区域里一幅图像(基准图像)对另一幅图像的校准，以使两幅图像中的同名像元配准。如GIS中扫描地形图的配准、用配准后的地形图配遥感影像等。 (2)图像纠正(Rectification) 借助于一组地面控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。这一过程又被称为地理参照(Geo-referencing)
4、几何校正的概念
是指采用特定的数学变换方程消除图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像的技术过程，就称为图像的几何校正。
5、几何校正的两个重要环节
一是实现像元的坐标变换(Transform of Coordinates)，即将畸变图像坐标转换成标准图像空间(主要是地图空间)坐标，难点在于“转换模型”如何确定与求解。
二是坐标变换后实现像元值的重采样(Resampling)，主要讨论重采样的算法:
最邻近点法(Nearest Neighbor);双向线性插值(Bilinear interpolation);三次卷积法(Cubic convolution) 二、遥感图像的辐射校正
1、辐射校正的原因
由遥感成像过程的复杂性可知，传感器接收到的电磁波能量包含3部分: a 太阳辐射经大气衰减后照射到地表，经地面反射后又经大气第二衰减进入传感器的能量
b 地面本身辐射的能量经大气后进入传感器的能量
c 大气散射、反射和辐射的能量
传感器输出的能量还与传感器的光谱响应系数有关，因此遥感图像的辐射误差主要包括:
a 传感器本身的性能引起的辐射误差
b 地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差
c 大气的散射和吸收引起的辐射误差
3、遥感图像辐射校正的方法
(1)光学镜头的非均匀性引起的边缘减光现象的改正
在使用透镜的光学系统中，由于镜头光学特性的非均匀性，使其成像平面上存在着边缘部分比中间部分暗的现象，称为“边缘减光”，原理如下图所示:
如果光线以平行于主光轴的方向通过透镜到达像平面O点的光强是E0，以与主光轴夹α角的方向通过镜头到达像平面P点的光强度为Ep，则
利用这一性质进行边缘减光现象造成的辐射畸变校正。
(2)光电变换系统的特性引起的辐射误差校正
传感器的光谱响应特性和传感器的输出有直接的关系。
在扫描方式的传感器中，传感器接收系统收集到的电磁波信号需经光电转换系统变成电信号记录下来，这个过程也会引起辐射量的误差。由于这种光电变换系统的灵敏度特性通常有很高的重复性，所以定期地在地面测量其特性，根据测量值可以对其进行辐射畸变校正。
(3)太阳高度引起的辐射误差校正
太阳方位角(Azimuth):是指太阳入射地表某点的光线在正切平面上的投影与正北方向的夹角φS
传感器方位角(Azimuth):是指传感器接受地表某点的光线在正切平面上的投影与正北方向的夹角φv
太阳高度角引起的畸变正是将太阳光线倾斜照射时获取图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。太阳高度角θ可根据成像时间、季节和地理位置来确定: (194页)
式中:φ是图像对应区域的地理纬度，δ是太阳赤纬(成像时太阳直射点的地理纬度)t为时角(图像对应地区纬度与成像时太阳直射点纬度的经差) 太阳以高度角θ斜射时获得的图像g(x，y)与直射时获得的图像f(x，y)有如下关系:
(194页)
太阳方位角引起的图像辐射值误差通常只对图像细节特征产生影响，采用与高度角类似的方法进行校正处理
(4)地形坡度引起的辐射误差校正
太阳光线和地表作用后再反射到传感器的太阳光的辐射亮度和地面的倾斜程度有关。假定垂直入射水平地表的光照强度为I0，则光线垂直入射时倾斜角为α的坡面上入射点的光强度I为:(195页)
因此若处在坡度为α的倾斜面上的地物影像为g(x，y)，则校正后的图像
f(x， y)为:(195页)
从校正的公式看出:做地形校正需要有研究区域的DEM数据才能进行
当然此项校正也可采用图像比值的方法来消除地形坡度所产生的辐射量误差
第三节遥感图像增强
一、图像增强的概念
图像增强(Enhancement)，是指对一幅图像进行试探性的加工、改造，使人们感兴趣的目标(地物、现象)信息突出，易于识别的技术过程
图像复原(Restoration)，是指对已知降质(Degradation)原因的图像采用确定的模型和方法，恢复图像本来面目的技术过程
二、反差增强(Contrast Enhancement)——点操作(Point Operation) 只有当图像中的目标和背景之间的亮度差异达到一定的界限后人眼才能区分他们，因此加大像元间的差异对于正确识别图像中的目标非常必要
1、灰度直方图(Histogram)
概念:以图像中像元灰度值为x轴，以各灰度值像元出现的频率为y轴而制成的图表性质:a 直方图可以反映一幅图像或亮或暗的整体概貌
b 直方图可以相加运算
c 直方图并不反映像元的空间分布，因此从图像到直方图是一对一的关系，而从直方图到图像则存在一对多的关系(由一直方图可以生成多幅图像)
2、线性拉伸变换(Scale、Linear Stretching)
是将原始图像像元亮度值的变动范围按线性关系扩展到指定范围的技术过程设原始图像的像元亮度值为Z，其变动范围为[a，b]，而扩展后的像元亮度为Z’，其变动范围为[Z1，Z2]，若Z1
(202页)
该公式可以实现像元间亮度值间差异的扩展，同时也可以实现亮度值差异的压缩分段线性拉伸(Piecewise Linear Stretching)
3、对数变换(Logarithm Transform)
(203页)
式中:A、B、C为3个试探参数
(203页图)
4、指数变换(Exponent Transform)
(204页)
式中:A、B、C为3个试探参数
5、高斯变换(Gaussian Transform)
(205页)
式中:—是图像像元亮度值的平均值
—是图像像元亮度值的标准差
基于决策树的林业遥感影像分类Classification of RS Image based on Decision Tree Classifier 一、实习目的与要求 林业遥感是遥感技术在林业经营中具体应用的实用性强的专业课，旨在培养学生利用遥感手段进行森林资源监测和管理的基本技能，实习的主要目的是培养学生使用GPS进行野外地形参数的手工测量，内业计算机遥感图像的几何精校正和探索学习决策树分类方法对林业遥感影像进行分类研究的动手能力。通过实习，加深遥感技术在森林资源监测和管理中的应用和理解。 二、实习内容 1)GPS采集地面控制点坐标（经纬度或平面直角坐标）以及地形参数（坡度，坡向） 2)野外训练区的地面调查 3)内业遥感图像的几何精校正 4)ENVI图像处理软件决策树分类器建立逐级决策规则 5)决策规则的修改与添加（与实地调查进行比较分析） 6)利用建立的决策规则对林业遥感图像进行分类 7)保存分类规则与分类图像 三、实习中涉及的理论知识 1．决策树分类简介 与其它分类方法相比，决策树分类具有如下特点：1）决策树分类是非参数分类，因此其独立于训练区像元亮度值的统计分布模式；2）决策树分类时模型的输入既可以是连续的光谱波段值，也可以是离散的数值，甚至是定名变量；3）分类结束后可以生成易于解译的分类判别准则文件；4）样本训练的速度快，分类精度通常高于其它的分类器 2．决策树分类原理 决策树分类实质是利用输入分类器的多元特征参数，从多角度挖掘出蕴藏在其中的模式类别间的差异，并建立起“特征识别矩阵”（类似于判读检索表），其外在表现为多个“If Then, else if then”的连用，就如同数学上的多个集合求交集运算，从而将满足交集条件的模式与不满足交集条件的模式区分开来，实现不同模式类别的自动识别。具体地讲，决策树可以像分类过程一样被定义，依据某种规则将窨数据集一级级往下细分以定义决策树的各个分支。决策树由一个根结点，一系列内部结点及终极结点组成，每一个结点只有一个父结点和两个或多个子结点。根据决策树的构成思想，以选定的样本数据为对象逐级找到分类树的结点，并且在每个结点上记录所选的空间数据图层的编号以及相应的判别函数参数，从而有可能反过来从树根到叶按照生成的判别规则，逐级地在每个结点上对样本数据以外的待分类数据进行分类 3．本实习决策树分类规则描述 类1(class 1)：NDVI值大于0.3，坡度大于或等于20度 类2(class 2)：NDVI值大于0.3，坡度小于20度，阴坡 类3(class 3)：NDVI值大于0.3，坡度小于20度，阳坡 类4(class 4)：NDVI值小于或等于0.3，波段4的值大于或等于20
林业遥感 1、遥感技术：把不同高度的平台使用传感器收集地物的电磁波谱信息，并将这些信息传输到地面并加以处理，从而达到对地物的识别与监测的全过程。 2、remote sensor（遥感器）：接收从目标中反射或辐射来的电磁波的装置叫做传感器（Remote sensor）。 3、大气窗口：在遥感技术中，通常把电磁波通过大气时，透过滤较高的波段称为大气窗口。 4、加色法：三基色中的两种或两种以上的颜色叠加生成新的颜色，即为加色法。 5、减色法：白光中减去一种或两种以上的色光生成新的颜色，即为减色法。 6、投影误差：指地形起伏引起的像点位移。 7、中心投影：就是有一个固定点S和任意点A的连线被一个平面P所截，直线在平面上的截点a为A点的中心投影。 8、升交点：人造地球卫星绕地球运行，当它从地球南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点叫升交点。 9、降交点：一颗极轨卫星在其由北向南运行时与赤道平面的交点叫降交点。 10、扫描带宽度：扫描带宽度是指当卫星沿着一条轨道运行时其传感器所观测的地面带的横向（舷向）宽度。 11、卫星重复周期：卫星重复周期是指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空所需的时间。 12、高光谱遥感：高光谱遥感就是指具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，它的基础是测普学。 13、图像数字化：高光谱遥感就是指具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，它的基础是测普学。 14、空间分辨率：影像上能显示地面最小地物的尺寸。15、时间分辨率：遥感重复成像时间的间隔。 16、波普分辨率：指传感器探测器件接收电磁波辐射所能区分的最小波长范围。波段的波长范围越小，波谱分辨率越高。也指传感器在其工作波长范围内所能划分的波段的量度。波段越多，波谱分辨率越高。17、我国第一颗地球资源遥感卫星：1999年10月14日，我国第一颗地球资源遥感卫星（又称资源一号卫星）在太原卫星发射中心成功发射。P70. 太阳同步近极地轨道，轨道高度778KM；卫星的重访周期是26天，设计寿命2年；其携带的传感器的最高空间分辨率是19.5M；2002年我国又发射了中巴资源卫星02A。2007年中巴资源卫星02B发射成功。 18、立体观察：用光学仪器或肉眼对有一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察。 19、立体观察的条件：1. 必须是由不同的摄影站向同一地区所摄取的两张像片； 2. 两张像片的比例尺相差不得超过16%； 3. 两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像； 4. 像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行。 工具：立体观察镜方法：将像片对置于立体镜下面，左手食指放在左像片上一个大而明显地物边，用食指移动像片，直至从左目镜视野中清晰地看到手指及像片影像时为止，再将右手食指放在右像片的同名地物边，用右手食指移动像片直至从右边目镜视场中也能清晰看到手指及其地物影像，此时用双眼观察，移动像片将看到立体影像。 20、立体效应：1. 正立体效应：与现实世界一样的立体模型。2. 反立体效应：
第一章 1、遥感，就是遥远的感知，不接触被感测事物 常用遥感技术的定义：利用飞机、人造卫星或其它飞行器作运载工具，主要以电磁波来检测、度量远距离目标的一种技术手段。目前，主要有两个研究领域：遥感技术研究和遥感应用研究 2、遥感技术的4大物质构成要素： 1对象（Objects）:被探测、被感知的事物和现象 2传感器（Sensor）：能感测事物并能感测的结果传递给使用者的仪器 3信息传播媒介（Media）：在目标与传感器之间起信息传递作用的介质 4遥感平台（Platform）：搭载传感器并使之正常工作的装置 3、遥感的分类 A按遥感对象分（1）宇宙遥感，以外太空其它星体为感测对象（2）对地遥感地球表层环境——环境遥感；在环境遥感中若地球表层资源为对象称为资源遥感 B按遥感平台分（1）航天遥感平台H>80km火箭、人造卫星、飞船、航天飞机等（2）航空遥感平台H<80km普通飞机、气球、飞艇等（3）地面遥感遥感车、遥感塔、“远洋测量船” C按遥感媒介分（1）电磁波遥感常用的电磁波波段是紫外、可见光、红外和微波等 （2）声波遥感潜水艇的声纳技术、探测珍贵鱼群的回游路线和迁徙规律（3）重力场遥感地质探矿，通过”g”值的变化来推断地层中是否有某种元素富积（4）地震波遥感 D按遥感器的工作方式分：（1）被动遥感：遥感本身并不发射任何人工探测信号，只是被动接收来自于目标的信号，从而实现对目标性质、数量、空间位置等特征进行识别的遥感方式。“无源遥感”，如中午拍照。（2）主动遥感，遥感器发射人工探测信号，到达目标后信号反射回来被传感器接收从而对目标性质、数量、空间位置进行识别的遥感方式。如，夜晚拍照通常要在相机上装闪光灯。主要是“微波遥感” E按遥感所获资料的形式分（1）成像方式遥感（能获得目标的图像Image,图形Graphics) a摄影方式b扫描方式（2）非成像方式（不能获得目标物的图像，常是一些曲线，如气象中温度辐射计F按应用领域分地质、农业、林业、草原、水文、测绘、环境、灾害、城市、海洋、大气、军事4、遥感的特性与优势 1空间特性距离远、感测范围大因此具有宏观性和直观性；先进传感器也能探知目标的细节。 2 时间特性运行周期短动态监测 3 光谱特性使用的谱段多，可选性强，多光谱高光谱 4 数据量巨大“海量”数据，研究的压缩技术、存贮、处理算法 5 受地面限制少沙漠腹地、大洋深处、悬崖绝壁人无法到达（可及度低） 6 经济效益好 7 用途广 8 发展速度极快 5、遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理分析判读和应用的全过程 6、遥感技术应用 1 资源监测查清资源的数量、质量、分布、动态消长（土地利用类型、森林资源、水、矿产等） 2 环境监测、灾害损失评价（森林火灾、水灾、病虫害等） 3 区域分析及建设规划 4 生物物理建模生物量估算（Biomass Estimation: LAI、NPP、APAR ）小麦、水稻、玉米 估产、草场承载力评价、近海生产力评价、物理参数反演（Inversion）：水质、大气污染等 5 军事侦察 6 气象预报
1、大气窗口,在遥感技术中，通常把电磁波通过大气时，较少被反射，吸收或散射，透过率较高的波段 2、加色法,红绿蓝三基色中的2种以上色光按一定比例混合，产生其他色彩的方法。 3、像主点：过s点做像平面的垂线，该垂线与像平面的交点称为像主点。 4、投影差; 5 6、遥感具有的特性;空间特性、时相特性、光谱特性 7、遥感技术系统:实现遥感目的的方法论,设备和技术的总称,现已发展成一个地面到高空的多维,多层次的立体化观测系统. 主要由遥感平台，传感器和遥感信息的接受和处理装置3部分组成。 8、电磁波谱按按波长从长到短的顺序可分为无线电波、（长波、中波、短波、超短波）微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、r射线七类。 9、三基色:红色、绿色、蓝色、航空像片上的误差;比例尺误差、倾斜误差和投影误差 10、资源卫星的特点; 近极地近圆形的轨道、一定的运行周期、轨道与太阳同步 11、主要卫星遥感数据的分辨率; MSS影像空间分辨力为80 米和240米；TM影像的空间分辨力为30米和120米两种；ETM+影像的空间分辨力为15米，30米和60米；IKONOS影像的空间分辨率为：4米和1米；QUICKBIRD 影像的空间分辨率为： 0.61米和2.44米。.MODIS分辨率（250m 500m 1km 。OrbView-3影像的空间分辨率为1 米和4 米，GeoEye-1（OrbView-5）影像的空间分辨率为0.41 米和1.65 米，Worldview-1影像的空间分辨率为0.5 米和1.8 米，Worldview-2影像的空间分辨率为0.5 米和1.8 米，ALOS空间分辨率2.5m, 10m。KOMPSAT-2（阿里郎）卫星空间分辨率：1m 和 4m。HyMap光谱分辨率：13, 15, 17nm。AVIRIS分辨率20m。 12、遥感图像直接判读因子有哪些:色调/颜色，形状，阴影，纹理，大小，图案，位置，布局组合。 13、由我国自主发射的卫星有那些: CBERS, 14、Lansat7相对于其他陆地资源卫星来说，在那些方面有了显著的改进： 热红外波段的分辨率提高到60米；首次采用了分辨率为15米的全色波段；改进后的太阳定标器使卫星的辐射定标误差小于5％,精度比Landsat5约提高一倍。 15、黑体是理解热辐射的基础，什么是黑体,黑体有什么样的特点 黑体是能够全部吸收任何波长的电磁辐射的理想化物体.①黑体对于任何波长的电磁辐射，可全部吸收，吸收率α为1，反射率ρ为0，与物体的温度无关。②黑体吸收与重新发射的能量相等。③黑体被定义为完全的吸收体和发射体。④自然界并不存在黑体，恒星和太阳也被看做是接近黑体辐射的辐射源。 16、什么是监督分类方法,有什么特性 监督分类是指用被确认类别的样本像元去识别其他未知类别像元的过程。特性:1根据应用目的和区域，有选择的决定分类类别，避免出现一些不必要的区别；2可以控制训练样本的选择；3可以通过检查训练样本来决定训练样本是否被精确分类，从而避免很累的严重错误，分类精度高；4，避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类；5，分类速度快 17、航空像片进行立体观察的条件是什么 1.必须是不同的摄影站向同一地区所摄取的两张像片 2.两张像片的比例尺相差不得超过16％ 3.两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像； 4.像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行； 18、简述遥感图像判读的方法及遥感图像判读的原则 判读方法：1. 直接判定法：特征比较明显的地物，如河流、公路； 2. 对比分析法：将待解译的影像与其他已知样片进行对照，从而确定地物的属性； 3. 逻辑推论法：利用地物彼此之间或地物与环境之间的内在联系，间接确定地物的属性。 遥感图像判读的原则 1. 总体观察、综合分析：对图像整体、局部进行细致观察，结合各种资料进行初步分析； 2. 尊重客观实际； 3. 先易后难、从已知到未知。 19、图像拉伸计算方法
浅谈林业资源调查中遥感影像的判读技术 发表时间：2016-01-14T10:21:06.633Z 来源：《基层建设》2015年14期供稿作者：崔鹏1 董振勇2 [导读] 1.广西兴桂林农业科技有限公司；2.广西金桂林业有限公司遥感技术的应用，使得林业资源的勘查工作变得简单易行。而目视判读技术是整个遥感勘查工作的重要基础。 崔鹏1 董振勇2 1.广西兴桂林农业科技有限公司； 2.广西金桂林业有限公司 摘要：随着计算机技术发展，遥感技术已广泛应用于林业资源调查中，遥感影像的判读也成为至关重要的一部分。本文从遥感技术的一般方法出发，结合某林区的具体情况针对相关林区进行了具体探讨，并对结果进行了分析。 关键词：林业资源；遥感影像；判读技术 林业资源与我们的生活息息相关，实施林业资源调查可系统地对林业资源进行统计、监测等，以达到合理利用以及保护规划林地目的。将有效的技术手段应用于大型而复杂的林业资源调查，对林地的保护利用规划具有重要的意义。要求先要对林业资源进行系统的勘查，传统的勘查手段费时费力，而且勘查的精度也比较低，尤其是对于一些地形复杂的地区更加如此。遥感技术的应用，使得林业资源的勘查工作变得简单易行。而目视判读技术是整个遥感勘查工作的重要基础。 一、概念及分类 （一）遥感影像的慨念 科技的发展使得卫星及航空遥感图像分辨率大幅度提高了，从而使人们可以根据遥感图像获得有用的数据及信息、另外遥感图像拥有特定的比例尺，它是地表物体独有的电磁辐射 的记录与反映，它主要表现在最通过遥感探测仪获得一种遥感信息。 （二）影像分类方法 遥感影像分类主要有有监督与非监督两种分类法。其中监督分类法主要包括：最大似然法、最小距离法和平行六面体法等。非监督分类法包括两种具体方法，即：K-means法与ISODATA法。同时根据性质的不同，要干检测还可以被分成分类比较法、直接提取法以及目视解译法和GIS的分类等多种方法。 二、林业遥感判读的准备工作 （一）对影像数据的整理 5POT5影像拥有宏观性强、视角广、分辨率高、多时相、信息量大、数字传递等特点，其在空间分辨率上，多光谱波段能够达到10m 以上，但在全色波段中只能达到2.5m左右。在影响采集工作结束后，要经过波段组合，正射矫正和融合处理等技术进行处理。 （二）资料的收集 在判读工作之前，首先要对调查地区的基本情况进行了解。主要了解该地区的地理特征、气候条件、大型建筑、植被类型等信息。其次，对影像图框外信息进行了解。 〔三）建立解译标志 在判读之前要建立解译标志 （1）将景幅、图幅作为单位，在每景幅内选择十五条勘查路线，确保勘查路线能偶覆盖全区域。 （2）实地和卫星影像进行对照征.将个图像的色调、纹理、形状、大小、位置等信息记录下来，并拍摄实际地面照片。 （3）依据野外勘查与室内分析的结果，建立解译标志。 三、判读方法 影像判读的方法有很多种，一般来说要遵循下面几条原则： （一）多方法相结合 在进行遥感影像判读工作的时候，可以利用其他工具，如该区域的地形图与Google截图，这样可以提高解译的精度如下图； 图1某村的Google截图 （二）先易后难 判定工作要从简单的易识别物品进行判定，比如：公路、河流、居民区等，这些都是叫明显的地物，这对于判定工作的技术要求不高
林业遥感课程要点及复习题 第一章绪论 要点：遥感的基本概念；遥感系统；遥感分类；目前遥感技术发展的特点；林业遥感技术的发展现状和未来 习题： 1．什么是遥感？什么是遥感技术系统？ 2．简述遥感分类的内容。 3．试述遥感技术发展的现状和未来。 4．试述林业遥感发展的现状及特点。 5．简述遥感图像的光谱分辨率、空间分辨率和时间分辨概念。 第二章遥感的物理学基础 要点：电磁波；电磁波谱；太阳与大气影响；大气窗口；地物反射波谱特征；地物反射波谱测量； 习题： 1．什么是电磁波和电磁波谱？ 2．什么是大气窗口？简述大气窗口的类型？研究大气窗口的意义是什么？ 3．什么是地物反射光谱曲线？植被反射光谱曲线的特点是什么？ 4．简述研究地物的反射光谱特性的意义。 第三章航空遥感 要点：航空遥感系统；航空像片的几何特片与物理特性；像片视差和立体观测；高光谱航空遥感； 习题： 1．什么是航空遥感？它有什么特点？ 2．航空像片立体观测的条件是什么？ 第四章航天遥感 要点：遥感卫星的姿态与轨道参数；我国遥感卫星地面站；美国Landsat卫星及其影像特征；法国SPOT 卫星及其影像特征；气象卫星及其影像特征；中巴资源卫星及其影响像特征；其它卫星及其影像特征； 习题： 1．什么是航天遥感？它有什么特点？ 2．什么是太阳同步轨道卫星？什么是地球同步轨道卫星？ 3．Landsat卫星和SPOT卫星的特点是什么？ 4．简述我国资源卫星的特点和应用情况。 5．解释TM、ETM+、SPOT、AVHRR、SAR、Quickbird的含义。 第五章遥感数字图像处理 要点：遥感数字图像处理的基础知识，介绍遥感数字图像几何纠正、图像增强的基本原理和方法、图像分类等。
中南大学 本科生遥感实习报告 实习题目：遥感在森林火灾监测中的应用 ----以2002年大兴安岭重大森林火灾为例实习时间：2013年6月24日-7月5日
目录 0 引言-------------------------------------------------------------------------1 1 研究区概况----------------------------------------------------------------1 2 火点类型介绍-------------------------------------------------------------1 3 遥感火险监测原理-------------------------------------------------------2 3.1火灾点的识别和定位------------------------------------------------------------2 3.2过火面积的估算------------------------------------------------------------------2 4 数据简介及研究方法----------------------------------------------------3 4.1 数据来源--------------------------------------------------------------3 4.2 Landsat-7数据格式--------------------------------------------------3 4.3 本课题使用的数据--------------------------------------------------3 4.3.1火灾点定位使用的数据---------------------------------------------------------------4 4.3.2火灾前后植被覆盖对比使用的数据------------------------------------------------4 4.4 研究方法--------------------------------------------------------------4 4.5 数据处理--------------------------------------------------------------5 4.5.1着火点定位------------------------------------------------------------------------------5 4.5.2火灾前后研究区归一化植被指数NDVI计算比较------------------------------8 5 总结-------------------------------------------------------------------------9 6 实习心得-------------------------------------------------------------------9 参考文献------------------------------------------------------------------------10 有关文献摘要------------------------------------------------------------------10
高光谱遥感技术在林业研究中的应用现状与展望 高光谱遥感技术（Hyperspectral Remote Sensing）已经成为当前遥感领域的前沿技术，高分辨率遥感是指在电磁波谱的可见光、近红外光和热红外波段范围内，获取大量非常窄的光谱连续影像数据的技术，其基础是测谱学。 经过从20世纪80年代的兴起与90年代至现在的发展，一系列高光谱成像技术已在国际上研制成功并在航空平台上获得广泛应用，在实验、研究以及信息商业化方面发挥着重要作用。 高光谱遥感具有不同于传统遥感的特点，主要表现在以下几个方面： (1)波段多，能够为每个像元提供几十、数百甚至上千个波段； (2)光谱宽度窄，其波段宽度一般小于10nm； (3)波段连续，某些传感器可以提供太阳光谱350~2500nm范围内几乎连续的地物光谱； (4)数据量大，随波段数增加，数据量呈指数倍增加； (5)信息冗余，由于相邻波段高度相关，冗余信息也较多。 监于以上特征，高光谱遥感在林业定量监测及分析方面具有很大的潜力。在林业遥感应用上，高光谱遥感数据凭借大量的光谱信息在森林树种分类、森林病虫害监测与评估、火灾监测、森林资源变化信息提取等方面得到了广泛地应用，为森林经营与管理提供了一种实时
而科学的新技术手段，目前主要用于以下几个方面： （1）森林树种高光谱的分类与识别 根据植被光谱的特征，我们可以通过分析植被的反射光谱，对森林树种进行分类与识别。但是由于高光谱存在信息量大、数据冗余的问题，如何既高效地利用高光谱数据信息又能较快地处理高光谱数据，是高光谱遥感的研究热点及未来发展方向。其中，光谱特征的选择和提取的研究是一个重要方向。鉴于此，近20年来，学者们以传统算法为基础开发了许多用于高光谱遥感的识别算法，主要有基于光谱特征、基于光谱匹配和基于统计分析方法等。 （2）森林树种主要生化参数模型估算 森林树种的主要生化参数包括色素含量、含水量、可溶性糖和可溶性酶含量等方面，而植物的光谱特征主要受色素含量以及含水量的影响。目前，应用最为广泛的研究领域为：光谱曲线的模型与色素含量及含水量的估算。 （3）森林监测与高光谱遥感技术 目前，高光谱遥感技术已在森林病虫害监测以及火灾监测等方面得到广泛应用。高光谱遥感属于无损伤测试技术，植物生长发育阶段、健康状况（是否病虫害等）都影响着植物高光谱效应，因此我们可以利用高光谱遥感技术监测植物病虫害的发生及发展状况。此外，我们还可以通过高光谱遥感对森林进行周期性的大范围监测，可以为森林
遥感技术在林业中的应用 在林业工作中，应用遥感技术最早和最广泛的是森林资源调查工作。自航空摄影为军事采用后，很快就被引入林业勘测工作中来，遥感集市可用于林业，农业,特别是林业监测工作。 20世纪20年代开始试用航空目视调查和空中摄影；30年代采用常规的航空摄影编制森林分布图；40年代航空像片的林业判读技术得到发展，开始编制航空像片蓄积量表；50年代发展了航空像片结合地面的抽样调查技术；60年代中期，红外彩色片的应用促进了林业判读技术的进步，特别是树种判读和森林虫害探测；70年代初，林业航空摄影比例尺向超小和特大两极分化，提高了工作效率，与此同时，陆地卫星图像在林业中开始应用，并在一定程度上代替了高空摄影；70年代后期，陆地卫星数据自动分类技术引入林业，多种传感器也用于林业遥感试验；80年代，卫星不断提高空间分辨率，图像处理技术日趋完善，伴随而来的是地理信息，森林资源和遥感图像数据库的建立。 遥感集市云平台上的信息产品的引入能及时、准确地评估森林灾害所造成的损失。在1987年大兴安岭特大火灾的损失评价中,利用卫星资料统计出的过火面积为124万公顷,其中重度、轻度、居民点、道路的过火面积分别为万公顷、万公顷、万公顷、万公顷,其精度为96% 。1986年我国吉林省长白山自然保护区原始森林遭受特大飓风侵袭。由于此地区交通不便,地面调查困难,所以利用卫星遥感资料进行了损失评估,有效地支持了灾后建设。 我国林业遥感面临的任务是很艰巨的，主要有： (1) 现阶段林业遥感技术在生产上应用仍以航空像片为主，以目视判读为主，以常规仪器为主，以技术生产为主，当然航空遥感也有研究提高的问题； (2) 随着遥感资料的分辨率迅速提高，林业遥感要从定性走向定量，要从静态估算到动态监测，逐渐从试验走向实际生产应用； (3) 采用新的遥感资料，如ETM图像、IKONOS图像、SPOT图像、国土卫星影像、雷达图像和多光谱航空像片的同时，要进行多种信息复合，建立各种图像数据库； (4) 既要注意应用研究、也要注意理论问题的研究； (5) 要利用多种资源和多种处理方法，最大限度的利用遥感资料信息，解决生产实际问题； (6) 挖掘通用计算机的潜力，注意计算机处理的汉字化、微机化； (7) 扩大林业遥感研究内容：除资源调查外，还应当包括立地评价、区划、灾害监测、环境污染监测、经营活动分析、建筑、绿化、人口监测等； (8) 提高与普及相结合，使研究成果尽快变成生产力； (9) 沟通信息，加强合作，力促林业遥感更快发展。 在林业工作中，应用遥感技术最早和最广泛的是森林资源调查工作。自航空摄影为军事采用后，很快就被引入林业勘测工作中来。 从国际上看，遥感技术用于林业，特别是林业勘测工作的历史大致可概括为：20世纪20年代开始试用航空目视调查和空中摄影；30年代采用常规的航空摄影编制森林分布图；40年代航空像片的林业判读技术得到发展，开始编制航空像片蓄积量表；50年代发展了航空像片结合地面的抽样调查技术；60年代中期，红外彩色片的应用促进了林业判读技术的进步，特别是树种判读和森林虫害探测；70年代初，林业航空摄影比例尺向超小和特大两极分化，提高了工作效率，与此同时，陆地卫星图像在林业中开始应用，并在一定程度上代替了高空摄影；70年代后期，陆地卫星数据自动分类技术引入林业，多种传感器也用于林业遥感试验；80年代，卫星不断提高空间分辨率，图像处理技术日趋完善，伴随而来的是地理信息，森林资源和遥感图像数据库的建立。
第一章 2、遥感技术的4大物质构成要素： 1对象（Objects）:被探测、被感知的事物和现象 2传感器（Sensor）：能感测事物并能感测的结果传递给使用者的仪器 3信息传播媒介（Media）：在目标与传感器之间起信息传递作用的介质 4遥感平台（Platform）：搭载传感器并使之正常工作的装置 3、遥感的分类 A按遥感对象分（1）宇宙遥感，以外太空其它星体为感测对象（2）对地遥感地球表层环境——环境遥感；在环境遥感中若地球表层资源为对象称为资源遥感 B按遥感平台分（1）航天遥感平台H>80km火箭、人造卫星、飞船、航天飞机等（2）航空遥感平台H<80km普通飞机、气球、飞艇等（3）地面遥感遥感车、遥感塔、“远洋测量船”C按遥感媒介分（1）电磁波遥感常用的电磁波波段是紫外可见光红外和微波等（2）声波遥感潜水艇的声纳技术、探测珍贵鱼群的回游路线和迁徙规律（3）重力场遥感地质探矿，通过”g”值的变化来推断地层中是否有某种元素富积（4）地震波遥感D按遥感器的工作方式分：（1）被动遥感：遥感本身并不发射任何人工探测信号，只是被动接收来自于目标的信号，从而实现对目标性质、数量、空间位置等特征进行识别的遥感方式。“无源遥感”，如中午拍照。（2）主动遥感，遥感器发射人工探测信号，到达目标后信号反射回来被传感器接收从而对目标性质、数量、空间位置进行识别的遥感方式。E按遥感所获资料的形式分（1）成像方式遥感a摄影方式b扫描方式（2）非成像方式F按应用领域分地质、农业、林业、草原、水文、测绘、环境、灾害、城市、海洋、4、遥感的特性与优势 特性；1空间特性距离远、感测范围大因此具有宏观性和直观性；先进传感器也能探知目标的细节。2 时间特性运行周期短动态监测 3 光谱特性使用的谱段多，可选性强，多光谱高光谱 优势：4 数据量巨大“海量”数据，研究的压缩技术、存贮、处理算法5 受地面限制少沙漠腹地、大洋深处、悬崖绝壁人无法到 6 经济效益好7 用途广8 发展速度极快 遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理分析判读和应用的全过程 遥感技术应用 1 资源监测查清资源的数量、质量、分布、动态消长（土地利用类型、森林资源、水、矿产等） 2 环境监测、灾害损失评价（森林火灾、水灾、病虫害等） 3 区域分析及建设规划 4 生物物理建模生物量估算小麦、水稻、玉米估产、草场承载力评价、近海生产力评价、物理参数反演，水质、大气污染等5 军事侦察6 气象预报 电磁波：交变的电场和交变的磁场交替激发，相互套环向远方传播的运动形式，就称为电磁y=Asin[(wt-kx)+j] 电磁波谱:按照波长的长短顺序将各种电磁波依次排列而制成的一张图表 从左到右按波长增加排列为：宇宙射线—r射线—X射线—紫外线—可见光—红外—微波—无线电波和工业用波. 不同性质的电磁波波长不同的原因在于：波源性质不同 大气窗口：是指在大气中传播受到衰减作用较轻因而透射率较高的电磁波段
贵州大学 遥感原理实验报告 专业：林学 班级： 学号： 姓名： 教师： 中国﹒贵州﹒贵阳 2013年5月
实验一、ERDAS视窗的基本操作 实验目的：初步了解目前主流的遥感图象处理软件ERDAS的主要功能模块，在此基础上，掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图像的几何校正等后续实习奠定基础。 实验内容：视窗功能介绍；文件菜单操作；实用菜单操作；显示菜单操作；矢量和删格菜单操作等。 视窗操作是ERDAS软件操作的基础, ERDAS所有模块都涉及到视窗操作。本实验要求掌握视窗的基本功能，熟练掌握图像显示操作和矢量菜单操作，从而为深入理解和学习ERDAS软件打好基础。 1、视窗功能简介 二维视窗是显示删格图像、矢量图形、注记文件、AOI等数据层的主要窗口。通过实际操作，掌握视窗菜单的主要功能、视窗工具功能。 重点掌握ERDAS图表面板菜单条；ERDAS图表面板工具条；掌握视窗菜单功能和视窗工具功能等基本操作。 2、图像显示操作（Display an Image） 第一步：启动程序（Start Program） 视窗菜单条：File→open→ RasterLayer→Select Layer To Add对话框。第二步：确定文件（Determine File） 在Select Layer To Add对话框中有File和Raster Option两个选择项，其中File就是用于确定图像文件的，具体内容和操作实例如表。 表1-1 图像文件确定参数 第三步：设置参数（Raster option）
第四步：打开图像（Open Raster Layer） 3、实用菜单操作 了解光标查询功能；量测功能；数据叠加功能；文件信息操作；三维图像操作等。 4、显示菜单操作 掌握文件显示顺序；显示比例；显示变换操作等。 5、矢量菜单操作 矢量菜单操作功能是ERDAS软件将遥感与地理信息系统相结合的一个体现。主要介绍矢量操作的有关命令，这是本次实验的重点掌握内容。 指导学生掌握适量工具面板功能，在此基础上重点掌握矢量文件的生成与编辑。 矢量文件的生成与编辑： 第一步：打开图像文件 第二步：创建图形文件 第三步：绘制图形要素 第四步：保存矢量文件 在此基础上，指导学生掌握：改变矢量要素形状；调整矢量要素特征；编辑矢量属性数据等有关矢量操作。 实验二、遥感图像的几何校正 实验目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。 实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。 几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。 1、图像几何校正的途径 ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。
遥感技术在林业中的应用现状与展望 经济的高速发展带动科技的进步，最近几年，我们国家的林业发展速度非常快，这主要得益于先进的科学技术，比如遥感技术。该技术的优点非常多，比如它的综合性非常强，而且具有实时性特征，因此被大量的应用到林业工作之中。文章从林业资源以及火灾和病虫害应对等几个层面分析了遥感技术在林业中的运用情况。 标签：林业；遥感；森林资源 引言 作为一种较为先进的技术，遥感技术出现于上个世纪的中后期，它集多种科学为一体。它的优点非常明显，比如其综合性非常强，而且能实时监测。对于林业来讲，其指的是借助卫星等设备对林业资源开展动态的监测活动，进而获取工作所需的各种信息，并对其合理处理为我所用。该技术在我们国家已经有20多年的历史了，其应用效果非常好。 1 遥感技术在林业中的应用现状 1.1 林业遥感数据源 1.1.1 高空间分辨率遥感数据 林业遥感应用的主要数据源是光学遥感数据，如TM和SPOT等。TM数据的优点非常多，比如它的信息量很大，而且所需的费用较低，因此被作为林业遥感最常用的信息员，不过它也有缺陷，即精确性不是很高。在开展宏观资源监测的时候，常采用NOAA等中低分辨率数据，主要是因为其所需处理的信息不多，而且成本低，最主要的是来源稳定，不过其精确性方面还有待提高。高分辨率卫星数据的出现，使得遥感监测工作开展的时候更加精确，目前多用以IKONOS 为代表的高分辨率的卫星影像展开对监测森林资源、工程造林质量、退耕还林效益等方面的研究。 1.1.2 高光谱遥感数据 它可以探测到那些有着较小的光谱差别的物体，能够很好的识别植被，精确度较高。借助该方法，我们可以有效提取森林的郁闭度，进而反馈出它在空间的布局，便于我们掌握林业环境，更好的开展林业管理工作。同时，其光谱信息的量非常大，对于我们开展森林分类，获取林业资源，监测火情等都有非常显著的作用。 1.1.3 雷达遥感数据
中南林业科技大学课程考试卷（Ａ卷） 课程名称：林业遥感；试卷编号：A；考试时间：120分钟班级姓名： 题号一二三四五六七八九十总分 应得分100 实得分评分 评卷人 一选择题（20分） 1Lansat7相对于其他陆地资源卫星来说，在那些方面有了显著的改进：（）A热红外波段的分辨率提高到60米； B首次采用了分辨率为2.5米的全色波段； C改进后的太阳定标器使卫星的辐射定标误差小于5％,精度比Landsat5约提高了一倍； D改进后的太阳定标器使卫星的辐射定标误差小于2％。 2对Landsat7ETM+各传感器地面分辨率描述正确的是：（） A30米B15米C60米D80米 3下列那些卫星是由美国发射的（） A IKONOS B QuickBird C SPOT D JERS 4由我国自主发射的卫星有那些（） A Landsat B CBERS C SPOT D ERS 5在图像处理中，下列那些波段对植被有明显的影响：（） A紫外光B近红外C可见光D无线电波 6卫星数据的购买通常以景幅为单位，下面对各种卫星数据每景图的范围描述正确的有那些：（） A Landsat7每景图的扫描宽度为185km*185km B SPOT5每景图的扫描宽度为60km*60km C IKONOS每景图的扫描宽度为11km*11km D QUICKBIRD每景图的扫描宽度为16.5km*16.5km 7图像与灰度直方图间的对应关系是：()
A一一对应B多对一C一对多D都不对 8下列算法中属于局部处理的是：() A灰度线性变换B二值化C傅立叶变换D中值滤波 9下列算法中属于点处理的是：() A梯度锐化B二值化C傅立叶变换D中值滤波 10下列算法中属于图像平滑处理的是：() A梯度锐化B直方图均衡C中值滤波D Laplacian增强 二名词解释（15分） 大气窗口： 加色法： 中心投影： 投影差： 空间分辩率： 三填空（每空0.5分，20分） 1、遥感具有,,特性。 2、遥感技术系统主要由，和等几个部分组成。 3、电磁波谱按波长从长到短的顺序可分为七类。 4、三基色是,,。 5、立体观察时，立体效就有三种效应。 6、航空像片上的主要误差有。 7、资源卫星一般具有特点。 8、MSS影像空间分辨力为米和米；TM影像的空间分辨力为米
林业遥感 名词解释： 1. 遥感：广义：在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一种探测技术。 狭义：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。 2. 电磁波谱：电磁波信号是遥感研究的重点，区分电磁波特性的主要因子之一是波长（频率），电磁波依据波长轴线的分布称为电磁波谱。 3. 空间分辨率：反映了对两个非常接近的目标物的识别、区分能力。通常采用像元、瞬时视场角(IFOV, Instantaneous Field Of View)表达。 4. 光谱分辨率：指遥感器所选用的波段数量多少、各波段的波长位置及波段间隔的大小，即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽三个要素共同决定光谱分辨率。 5. 时间分辨率：反映了遥感器重复采集数据的周期。 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，即探测器的灵敏度，反映了遥感器探测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。一般用灰度的分级数来表示。 7. 中心投影：地物的影像是光线通过固定点（投影中心）投射到投影面上，形成影像。地面通常存在起伏，地物多有高度，且像片往往存在倾斜（近似垂直、倾角小于3°），引起像点位移、图像变形。 8. 垂直投影：地物的影像通过相互平行的光线投射到与光线垂直的平面上，形成影像，垂直投影无变形。 9. 辐射能量Q：指物体以电磁波形式向外传送的能量，单位为焦耳（J） 10. 辐射通量Φ：在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通量Φ = dQ / dt 辐射通量（Φ）的单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S） 11. 辐射出射度M：面辐射源在单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量，即物体单位面积上发出的辐射通量，又称为辐射通量密度，单位为瓦/米2（W/m2）。M = dΦ / dA 12. 辐射照度E：面辐射源在单位时间内，从单位面积上接收的辐射能量，即照射到物体单位面积上的辐射通量。 E = dΦ / dA 13. 辐射强度I：是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量，单位为瓦/球面度（W/sr）I = dΦ / dΩ 14. 辐射亮度L：面辐射源在单位立体角、单位时间内，在某一垂直于辐射方向单位面积（法向面积）上辐射出的辐射能量，即辐射源在单位投影面积上、单位立体角内的辐射通量，单位为瓦/ 米2?微米?球面度（W/m2? sr）L=d2Φ / dA dΩ 15. 散射：电磁波在非均匀介质或各向异性介质中传播时，改变原来传播方向的现象称为散射。大气散射是电磁辐射能受到大气中微粒影响而改变传播方向的现象。其散射强度依赖于微粒的大小、微粒的含量、辐射波长和能量传播穿过大气的厚度等。 16. 瑞利(Rayleigh)散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射 17. 米氏(Mie)散射：当微粒的直径约等于辐射波长时，出现米氏散射。霾、水滴、尘埃、烟尘、花粉等气溶胶属于此类散射 18. 无选择性散射：引起散射的大气粒子直径远大于入射波长时，出现无选择性散射，散射强度与波长无关，大气中的云、雾散射属于此类
1、遥感技术：把不同高度的平台使用传感器收集地物的电磁波谱信息，并将这些信息传输到地面并加以处理，从而达到对地物的识别与监测的全过程。 2、remote sensor（遥感器）：接收从目标中反射或辐射来的电磁波的装置叫做传感器（Remote sensor）。 3、大气窗口：在遥感技术中，通常把电磁波通过大气时，透过滤较高的波段称为大气窗口。 4、加色法：三基色中的两种或两种以上的颜色叠加生成新的颜色，即为加色法。 5、减色法：白光中减去一种或两种以上的色光生成新的颜色，即为减色法。 6、投影误差：指地形起伏引起的像点位移。 7、中心投影：就是有一个固定点S和任意点A的连线被一个平面P所截，直线在平面上的截点a为A点的中心投影。 8、升交点：人造地球卫星绕地球运行，当它从地球南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点叫升交点。 9、降交点：一颗极轨卫星在其由北向南运行时与赤道平面的交点叫降交点。 10、扫描带宽度：扫描带宽度是指当卫星沿着一条轨道运行时其传感器所观测的地面带的横向（舷向）宽度。 11、卫星重复周期：卫星重复周期是指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空所需的时间。 12、高光谱遥感：高光谱遥感就是指具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，它的基础是测普学。 13、图像数字化：高光谱遥感就是指具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，它的基础是测普学。 14、空间分辨率：影像上能显示地面最小地物的尺寸。 15、时间分辨率：遥感重复成像时间的间隔。 16、波普分辨率：指传感器探测器件接收电磁波辐射所能区分的最小波长范围。波段的波长范围越小，波谱分辨率越高。也指传感器在其工作波长范围内所能划分的波段的量度。波段越多，波谱分辨率越高。17、我国第一颗地球资源遥感卫星：1999年10月14日，我国第一颗地球资源遥感卫星（又称资源一号卫星）在太原卫星发射中心成功发射。P70. 太阳同步近极地轨道，轨道高度778KM；卫星的重访周期是26天，设计寿命2年；其携带的传感器的最高空间分辨率是19.5M；2002年我国又发射了中巴资源卫星02A。2007年中巴资源卫星02B发射成功。18、立体观察：用光学仪器或肉眼对有一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察。 19、立体观察的条件：1. 必须是由不同的摄影站向同一地区所摄取的两张像片；2. 两张像片的比例尺相差不得超过16%；3. 两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像；4. 像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行。 工具：立体观察镜 方法：将像片对置于立体镜下面，左手食指放在左像片上一个大而明显地物边，用食指移动像片，直至从左目镜视野中清晰地看到手指及像片影像时为止，再将右手食指放在右像片的同名地物边，用右手食指移动像片直至从右边目镜视场中也能清晰看到手指及其地物影像，此时用双眼观察，移动像片将看到立体影像。 20、立体效应：1. 正立体效应：与现实世界一样的立体模型。2. 反立体效应：与现实世界相反的立体模型，如山脊线变成了山谷线，洼地成了山头。3. 零立体效应：无立体感。 21、常用影像的空间分辨力及每景图的覆盖面积：MSS影像空间分辨力为80 米和240 米；TM影像的空间分辨力为30米和120 米两种；ETM+影像的空间分辨力为15 米，30 米和60 米；IKONOS影像的空间分辨率为：1 米和4 米；QUICKBIRD影像的空间分辨率为：0.61 米和2.44 米；SPOT影像的空间分辨力为10 米和20米。TM：85km*185km、spot：60km*60km、ikonos：11km*11km、quickbird：16.5km*165km。 22、遥感技术系统的构成分为那几个部分：遥感技术系统主要由遥感平台，传感器和遥感信息的接受和处理装置等几个部分组成。P10。