遥感原理与应用第3章

遥感原理与应用作业18地6118078607宋雨龙第一章绪论 (1)第二章电磁辐射与地物光谱特征 (3)第三章遥感成像原理与图像特征 (4)第四章卫星遥感平台 (5)第五章遥感数字图像处理基础 (6)第六章遥感数字图像处理 (7)第七章多源遥感信息融合 (9)第八章遥感图像分类 (9)第九章遥感技术应用 (10)第一章绪论1.阐述遥感的基本概念。

答：遥感（RS），即遥远的感知。

是指应用探测仪器，不与被测目标直接接触，在高空或远距离处，接收目标辐射或反射的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理与分析，揭示出目标的特征性质及其运动状态的综合性探测技术。

2.遥感的主要特点表现在哪几方面？举例说明。

答：①感测范围大，具有综合、宏观的特点：遥感从飞机上或人造地球卫星上获取的航空或卫星影像，比在地面上观察视域范围大得多。

例如：一幅陆地卫星TM影像可反映出185km×185km的景观实况，我国全境仅需500余张这种影像就可拼接成全国卫星影像图。

②信息量大，具有手段多、技术先进的特点：根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和传感器来获取信息。

③获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点：卫星围绕地球运转，能及时获取所经地区的最新资料，例如：Landsat-5/7陆地卫星每16天即可对全球陆地表面成像一次。

④具有获取信息受条件限制少的特点：自然条件恶劣，人类难以到达的地方，如沙漠、沼泽、高山峻岭等都可以使用遥感进行观测。

⑤应用领域广，具有用途大、效益高的特点：遥感已广泛应用于环境监测、资源勘测、农林水利、地质勘探、环境保护、气象、地理、测绘、海洋研究和军事侦察等领域，且应用领域在不断扩展。

遥感在众多领域的广泛应用产生了十分可观的经济效应和卓有成效的社会效应。

3.遥感有哪几种主要分类？其分类依据是什么？4.当前遥感发展的现状和特点如何？答：当今，遥感技术已经发生了根本的变化，主要表现在遥感平台、传感器、遥感的基础研究和应用领域等方面。

第一章：1. 遥感的定义遥感是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息的记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。

2. 遥感的分类（1）按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感（2）按工作方式：主动式遥感、被动式遥感（3）按工作波段：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱和高光谱遥感（4）按记录方式：成像遥感、非成像遥感（5）按遥感应用领域分类：从大的研究领域：外层空间遥感、大气遥感、陆地遥感、海洋遥感），从具体应用领域（城市遥感、环境遥感、农业遥感和林业遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感）3. 遥感技术系统的组成部分：信息获取、信息记录与传输、信息处理、信息应用第二章：1.电磁波谱：将电磁波按波长或频率递增或递减顺序排列红外波段：0.76-1000um(近红外(识别植物类型，分析植物长势，监测植被的病虫害) （热红外遥感主要使用3-15um的红外线，探测地下热源、火山、森林火灾、热岛效应）2.辐射通量：电磁辐射单位时间内通过某一表面的能量辐射通量密度：通过单位面积的辐射通量辐射出射度：单位面积发射出的辐射通量辐射照度（辐照度）：投射到单位面积上的辐射通量3.绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁辐射都全部吸收而毫无反射和透射，则称这个物体为绝对黑体（黑体辐射与温度成正相关）4.（1）太阳辐射的特性：1地球上的能源来源于太阳，太阳是被动遥感最主要的辐射源2在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数3地球大气层以外的太阳光谱辐照度曲线为平滑的连续曲线（2）地球辐射特性：1地球上的能源来源于太阳的直射能量与天空漫入射的能量2被地表吸收的太阳辐射能，又重新被地表辐射（3）比辐射率：单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率6.电磁辐射能与地表的相互作用有三种基本物理过程：反射、吸收和透射（1）物体对电磁波的反射可表现的三种形式：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漫反射：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心在整个半球空间内向四周各向同性反射能量的现象（即伯朗反射）一个完全的漫反射体称为伯朗体方向反射：介于伯朗表面和镜面之间的，其反射方向各不相同，而具有明显的方向性，即在某些方向上反射最强烈的现象7.光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比地物的反射波谱特性：地物波谱反射率随波长变化而改变的特性8.水体的反射主要在蓝绿光波段，在近红外、中红外有很强的吸收带植物在绿光附近有一个反射波峰，两侧的蓝光和红光有两个吸收带9.影像地物反射光谱特性的因素：1太阳位置即太阳高度和方位角2传感器位置即观测角和方位角3不同的地理位置、太阳位置、地理景观、海拔高度大气透明度4地物本身性质的变异5时间的变化、季节的变化10.大气对电磁辐射传输作用大气对电磁辐射传输的作用过程的影响包括：散射、吸收、反射、扰动、折射和偏振，对遥感数据，主要是散射和吸收（1）大气吸收：将电磁波辐射能量转换成分子的热运动，使能量减少，主要吸收水蒸气、二氧化碳和臭氧电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口（2）大气散射：电磁波在传播过程中遇到微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长（蓝天）米氏散射：。

遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1 遥感：在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。

2遥感技术：遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术.3电磁波：电磁波（又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。

电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4电磁波谱:把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱5绝对黑体：能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体：在各种波长处的发射率相等的实际物体.7绝对温度：热力学温度，又叫热力学温标,符号T，单位K（开尔文，简称开)8色温：在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时，常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温.9大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段称。

10发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比.11光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。

12波粒二象性：电磁波具有波动性和粒子性.13光谱反射特性曲线：反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。

问答题1黑体辐射遵循哪些规律？(1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。

(2 绝对黑体表面上,单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。

（3 黑体的绝对温度升高时,它的辐射峰值向短波方向移动。

(4 好的辐射体一定是好的吸收体.(5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。

2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所用的电磁波段主要有哪些？a。

包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等 b。

遥感原理与应用的课后答案第一章：遥感基础知识1.1 遥感概述•遥感是利用空间传感器获取地球表面信息的科学与技术。

•遥感技术的特点包括遥感性质、遥感对象、遥感方法等。

1.2 遥感的分类•根据遥感方式，可将遥感分为主动遥感和被动遥感两种。

•主动遥感指人工发射电磁波，通过接收返回信号得到目标的信息。

•被动遥感则是通过接收自然环境中辐射的信息。

1.3 遥感系统的组成•遥感系统由人工卫星、航空平台、地面站三个部分组成。

•人工卫星是指搭载遥感装置的卫星，用于对地观测。

•航空平台一般指飞机或无人机等载人或无人飞行器。

•地面站则用于接收、处理和存储遥感数据。

第二章：遥感图像的获取与处理2.1 遥感图像获取•遥感图像的获取方式包括主动遥感和被动遥感。

•被动遥感图像的获取主要依赖于地球表面辐射的能量。

•主动遥感图像则是通过人工发射的电磁波测量返回信号得到。

2.2 遥感图像处理步骤•遥感图像处理步骤包括预处理、增强、分类和解译等。

•预处理主要针对图像的去噪、几何校正等。

•增强则是对图像的对比度、亮度等进行调整。

•分类是指将图像中的不同特征划分为不同类别。

•解译则是对分类结果进行分析和理解。

2.3 遥感图像的分类•遥感图像的分类主要有无监督分类和有监督分类两种方法。

•无监督分类是指根据图像中像素的相似性进行自动分类。

•有监督分类则需要根据预先标记好的样本进行分类。

第三章：遥感在环境监测中的应用3.1 遥感在气象监测中的应用•遥感可以用于获取气象元素，如温度、湿度、风速等。

•通过遥感技术可以实现大范围、高分辨率的气象监测。

3.2 遥感在水资源监测中的应用•遥感可以用于获取地表水体的面积、水质等信息。

•借助遥感技术可以实现对广大水域的高效监测。

3.3 遥感在土地利用监测中的应用•利用遥感图像可以获取土地利用类型、变化等信息。

•遥感技术可以为土地规划和管理提供重要支持。

3.4 遥感在灾害监测中的应用•遥感图像可以用于监测地震、洪水、火灾等灾害。

第一章绪论◇遥感的基本概念掌握遥感的概念、特点和分类。

1，概念：字面含义：遥远地感知。

广义的含义：泛指从远处探测、感知物体或地物的技术。

狭义的含义：指从空中和地面的不同工作平台上，通过传感器，对地球表面地物的电磁波反射或发射信息进行探测，并经传输、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。

2，特点：（1）宏观观测，大范围获取数据资料。

（2）动态监测，快速更新监控范围数据（3）技术手段多样，可获取海量信息（4）应用领域广泛，经济效益高3，分类：（1）按平台：地面遥感，航空遥感，航天遥感（2）按波段：紫外遥感，可见光遥感，红外遥感，微波遥感，多光谱（高光谱）遥感（3）按工作方式：主动式遥感，被动式遥感（4）按记录方式：成像遥感，非成像遥感（5）按应用领域：外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感◇遥感的应用熟悉遥感技术在测绘和汶川抗震救灾中的应用。

遥感技术在测绘中的应用：制作卫星影像地图修测地形图地形测绘制作专题图在汶川地震中的应用：迅速了解灾情、科学指挥救灾遥感搜救直升机遥感关注堰塞湖灾后重建规划第二章遥感物理基础◇电磁波基础电磁波及其特性、电磁波谱、遥感应用的电磁波波谱段电磁波（Electromagnetic Wave)：在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。

将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱◇物体的发射辐射黑体、基尔霍夫辐射定律、地物发射光谱特征的特点黑体：入射的全部电磁波被完全吸收，既无反射也没有透射的物体。

基尔霍夫辐射定律：一定温度下的物体，对某一波长的电磁波辐射的吸收能力和发射能力相对应。

吸收能力越强，发射能力也越强。

地物发射光谱特征的特点：⏹任何温度大于AZ的物体，都能发射红外线和微波，高温物体，还能发射可见光；⏹T恒定时，物体吸收和发射的电磁波波长一致；⏹任何物体发射红外线的强度与温度有关，而发射微波的差别与物体性质有关；⏹不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线；⏹一般而言，粗糙的物体发射系数较大。

2014——2015年度《遥感原理与应用》考试复习题（命题：2011级土管系）第一章绪论主要内容：①遥感信息科学的研究对象、研究内容、应用领域②电磁波及遥感的物理基础③遥感平台和传感器第二章遥感图像处理的基础知识主要内容：1.图像的表示形式2.遥感数字图像的存储3.数字图像处理的数据4.数字图像处理的系统考题：第一二章（A卷）1.电磁波谱中（A）能够监测油污扩散情况，（D）可以穿透云层、冰层。

（2分）A．紫外电磁波（）B．可见光红外电磁波 0μm)C．微波电磁波(1mm-1m)2.遥感按遥感平台可分为地面遥感、航空遥感、航天遥感。

（2分）3.遥感数字图像的存储格式包括BS、BIL、GeoTIFF。

（1分）4.遥感传感器由收集器、探测器、处理器、输出器几部分组成。

（2分）5.地图数据有哪些类型？（3分）答：DEM 数字高程模型DOM 数字正射影像图DLG 数字线划图DRG 数字栅格图6.何谓遥感？遥感具有哪些特点？（5分）答：遥感，即遥远的感知，是在不直接接触的情况下，使用传感器，接收记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，并对信息进行传输加工处理及分析与解译，对物体现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。

特点：①感测范围大，具有综合、宏观的特点②信息量大，具有手段多，技术先进的特点③获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点④其他特点：用途广，效益高，资料性、全天候、全方位等.B卷1.绿色植物在光谱反应曲线可见光部分中的反射峰值波长是（ B ）。

（1分）A μmB μmC μmD μm2.遥感数字图像处理的数据源包括多光谱数据源、高光谱数据源、全色波段数据源和SAR数据源。

（3分）3.数字化影像的最小单元是像元，它具有位置和灰度两个属性。

（2分）4.函数I=f（x，y，z，λ，t）表示的是一幅三维彩色动态图。

（1分）5.遥感在实际中的应用有哪些方面？（4分）答：资源调查应用环境监测评价区域分析及建设规划全球性宏观研究。

第三章遥感传感器一、名词解释遥感传感器、探测器、推扫式成像仪、成像光谱仪、瞬时视场、MSS TM 、HRV 、SAR 、INSAR、CCD 、真实孔径侧视雷达、全景畸变、合成孔径侧视雷达、距离分辨率、方位分辨率、多中心投影、斜距投影1、遥感传感器：是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，是遥感技术系统的重要组成部分。

获取遥感数据的关键设备。

（收集器，探测器，处理器，输出器）。

2、探测器：将收集的辐射能转化为化学能或者电能的设备。

具体的元器件如感光胶片、光电管等。

3、推扫式成像仪：瞬间在像面上先形成一条线图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像的成像仪。

4、成像光谱仪：以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器，通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机的结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。

5、瞬时视场：传感器成像瞬间形成的单个像元的视场，决定地面分辨率。

6、MSS：Multispectral Scanner多光谱扫描仪。

成像板上排列有24+2各玻璃纤维单元，每列有6个纤维单元，每个探测器的视场为86urad，每个像元的地面分辨率为79x79m，扫描一次每个弊端获得6条扫描线图像，其地面范围为474x185KM。

7、TM：是相对MSS的改进，其中增加了一个扫描改正器，是扫描行垂直于飞行轨道，并使往返双向都对地面扫描。

一个高级的所波段扫描仪共有探测器100个，分7个波段，一次扫描成像为地面的480x185km。

8、HRV：是一种线阵列推扫式扫描仪。

仪器中有一个平面反射镜，将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组，然后聚焦在CCD线阵列元件上，CCD的输出端以一路时序视频信号输出。

由于使用线阵列的CCD元件作探测器，在瞬间能同时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的扫描镜，以“推扫”方式获取沿轨道的连续图像条带。

9、SAR：合成孔径雷达,是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。

可见光与热红外遥感原理与应用第一章遥感基本原理1.1电磁波及电磁波谱电磁波根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场能够在它周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的地方引起新的变化磁场。

这种变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间传播的过程称为电磁波。

电磁波的传播过程也就是能量的传递过程。

电磁波遥感：一切物体，由于种类、特征和环境条件不同，而具有完全不同的电磁波的反射或者发射特征。

遥感技术是建立在物体反射或发射电磁波的原理上。

电磁波的存在是获取遥感图像的物理前提。

电磁波在真空中传播的波长或者频率，按照递增或递减顺序排列成谱，就得到了电磁波谱。

电磁波谱的范围表示方法：波长/频率电磁波谱黑体辐射黑体（基尔霍夫1806年）是指在任何温度下，对所有波长的电磁辐射都能够完全吸收，同时能够在热力学定律所允许的范围内最大限度地把热能变成辐射能的理想辐射体。

它是作为研究物体发射的计量标准。

（黑色烟煤）电磁辐射的度量电磁辐射是具有能量的。

辐射能量（Q）的单位是焦耳（J）辐射通量：在单位时间内通过的辐射能量，单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S）辐射出射度（辐射通量密度）: 单位面积上的辐射通量,单位是瓦/米²（W/m²）物理定律电磁波发射遵循三个物理定律：普朗克定律、斯特潘-波尔曼定律、维恩位移定律。

普朗克辐射（plank）定律对于黑体辐射源，普朗克成功给出了辐射通量密度Wλ与温度T、波长λ的关系：式中：W λ为辐射出射度（辐射通量密度），λ是以m为单位的波长，Ｔ绝对温度(Ｋ)，h为普朗克常数，k为波尔兹曼常数，c是光速。

✓在给定温度下，黑体的光谱辐射能力随波长而变化。

✓温度愈高，Wλ愈大，即光谱辐射能力越强。

斯特潘-玻尔曼（Stefan-boltzmann）定律将普朗克公式从零到无穷大的波长范围内积分，得到从单位面积的黑体上辐射到半球空间里的总辐射出射度w。

遥感原理与应用孙家炳《遥感原理与应用》课件_图文导读：就爱阅读网友为您分享以下“孙家炳《遥感原理与应用》课件_图文”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!A和B为常数，A和B可以根据需要来确定：（6－27）（6－28）式中：—增强后图像的最大灰度值和最小灰度值；—为原始图像中最大和最小灰度值。

将A和B代入（6－26）式，有（6－29）线性变换过程可用图6－8来表示。

图6－8灰度变换的三种情况在实际计算时，一般先建立一个查找表，即建立原始图像灰度和变换后图像灰度之间对应值，在变换时只需使用查找表进行变换即可（如表6－1），这样计算速度将极大提高。

图像灰度变换查找表表6－1由于遥感图像的复杂性，线性变换往往难以满足要求，因此在实际应用中更多地采用分段线性变换（图6－8b），可以拉伸感兴趣目标与其他目标之间的反差。

6.2.3直方图均衡直方图均衡是将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图（图6－9），其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。

图6－9直方图均衡图中(a)为原始图像直方图，可用一维数组P（A）表示，有：图中b为均衡后的图像直方图，也用数组表示，有：其中：m为均衡后的直方图灰度级。

因此直方图均衡需知道图像均衡后的灰度级m。

由直方图可知：（6－30）为了达到均衡直方图的目的，可用累加的方法来实现，即：当时，原图像上的灰度为d0, d1 ,d2,?dk的像元都合并成均衡后的灰度dˊ0，同理：当时dk,+1 , dk+2,?dL合并为dˊ1，依次类推直到时dR,dR+1 ,?dn－1合并为dˊm－1。

可以用累积值直方图来图解解求，均衡直方图在原灰度轴上的区间，如图6－10所示，在P轴上等分m份，通过累积值曲线，投影到G轴上，则G轴上交出的各点就为均衡所取的原直方图灰度轴上的区间值。

一般先求出区间阈值，列成查找表，然后对整幅图像每个像元查找它们变换后的灰度值。