遥感导论 复习

1 遥感导论

第一章

一、 遥感系统的组成

遥感系统包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。

二、 遥感的类型（主动遥感与被动遥感）

按传感器工作方式分为主动遥感与被动遥感

1. 主动遥感：由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号

2. 被动遥感：被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源反射能量

第二章

一、辐射测量

1.辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I=dØ/dS,单位是 ，S是面积。

2.辐射出射度(M)：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，dØ/dS,单位 ，S为面积。

副照度辐射出射度都是辐射通量密度的概念，不过,I为物体接收的辐射，M为物体发出的辐射，它们都与波长λ有关。

二、黑体辐射规律 P20

1.斯蒂芬-波尔兹曼定律

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。

Stefan-Boltzmann常数

2.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。

4001/1522TdkTchehcWbTmax 2 三、物体反射三类型

1.镜面反射：是指物体的反射满足反射定律。入射波和反射波在同一平面内，入射角与反射角相等。

2.漫反射：是指不论入射方向如何，虽然反射率ρ与镜面反射一样，但反射方向却是“四面八方”

3.实际物体反射：多数都处于这两种理想模型之间，即介于镜面和漫反射面之间。实际物体表面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。

四、大气散射的类型及其特点（大气瑞利散射与散射波长的关系）P29

1.瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。

特点：散射强度与波长的四次方成正比，即波长越长，散射越弱。

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。

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。

特点：这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。散射强度与波长的二次方成反比，并且散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显。

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。潮湿天空米氏散射影响较大。

3.无选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。

特点：散射强度与波长无关，也就是说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。

五、 试述大气对太阳辐射的衰减作用。

太阳辐射的衰减过程： 4%被地表反射，20%被云层反射回；19%被大气吸收；6%被大气散射；51%到达地面。

1.大气的吸收作用：

大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带，吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。书p28

O2吸收带 <0.2μm，0.155 μm最强高空遥感很少使用紫外波段的原因。

O3吸收带 0.2～0.36 μm，0.6 μm数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。

H2O吸收带 0.5～0.9 μm , 0.95～2.85 μm，6.25 μm吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。

CO2吸收带 1.35～2.85 μm, 2.7 μm,4.3 μm,14.5 μm量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。 3 尘埃 吸收量很小

2. 散射作用：太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。

大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。

大气发生的散射主要有三种：

瑞利散射：d <>λ

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。

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。潮湿天空米氏散射影响较大。

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。

第三章

一、垂直摄影像片中垂直投影与中心投影的区别

1.投影距离的影响：正射投影比例尺和投影距离无关，中心投影焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变

2.投影面倾斜的影响：正射投影表现为比例尺的放大，中心投影若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同

3.地形起伏的影响：地形起伏对正射投影无影响，对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同

二、像点位移与投影误差的概念及性质

1.像点位移：在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片位置上的移动，这种现象称为像点位移。

2.投影误差：像点位移的位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的“投影误差”

像点位移性质：

（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。

（2）位移量与像点距像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。

（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小

4 三、侧视雷达的距离分辨率与方位分辨率的概念

1.距离分辨率：（垂直于飞行的方向）脉冲发射方向上，能够分辨两个目标的最小距离。

2.方位分辨率（平行于飞行方向）：相邻两束脉冲之间，能够分辨两个目标的最小距离。

第四章

一、平滑与锐化

1、平滑--图像中出现某些亮度值过大的区域，或出现不该有的亮点时，采用平滑方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的亮点

2、锐化—突出图像的边缘、线性目标或某些亮度变化率大的部分。

二、试述遥感数字图像增强的主要方法

（一）对比度变换：是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。

方法：对比度线性变换和非线性变换

1.线性变换：在改善图像对比度时，如果采用线性或分段线性的函数关系，那么这种变换就是线性变换。

 调整线性参数，改变变换效果

 分段式线性变换

2.非线性变换：变换函数为非线性函数时，即为非线性变换。常用非线性函数如对数函数、指数函数等.

（二）空间滤波

以重点突出图像上某些特征为目的，如凸出边缘或纹理等，因此通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域中的领域处理方法，也叫做空间滤波。它仍属于一种几何增强处理，主要包括平滑和锐化。

（三）彩色变换

把数字图像组合转换成彩色图形，或者把各种增强或分类图像组合叠加，以彩色图像显示出来。（人眼对彩色的视觉分辨能力比黑白高）

方法：单波段彩色变换（假彩色密度分割） 多波段色彩变换 HLS变换

（四）图像运算

概念：两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。

原理：地物不同波段的光谱差异。

（五）多光谱变换

多光谱变换:针对多光谱影象存在的一定程度上的相关性以及数据冗余现象，通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量,增强或提取有用信息目的的方法。

其变换的本质:对遥感图像实行线性变换，使光谱空间的坐标按一定规律进行旋转。

三、 数字图像和模拟图像有什么区别？ 5

1、数字图像又称作数字量，模拟图像又称作模拟量。数字量与模拟量的本质区别在于模拟量是连续变量而数字量是离散变量。

2、模拟图像是通过某种物理量的强弱变化来表现图像上各点的颜色信息，画稿、电视上的图像、相片、印刷品图像都是模拟图像。 模拟图像是依赖于颜色媒体的，离开颜色媒体就不能表现图像。因此，模拟图像不易保存，可能会因图像的保存时间过长而损失质量，使图像失真，如相片的颜色会因长时间保存而退色。

3、数字图像是指把图像分解成被称作像素(PiXel)的若干小离散点，并将各像素的颜色值用量化的离散值，即整数值来表示的图像。数字图像完全是用数字的形式来表示图像上各个点的颜色信息的，依赖于计算机。数字图像要用具体的颜色媒体才能显示和表现，即数字图像最终还是要通过模拟图像来表现。数字图像可以长时间保存而不会失真。另外，数字图像是离散的，在颜色浓淡变化方面是连续的。 但是，数字图像是利用人眼视觉系统基于光的刺激，将模拟图像经过数字化过程转变而成的。

第五章

一、“色、形、位”分别包括那些内容

1.色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。

2.形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图型等。

3.位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等

二、热红外的概念（暖阴影、冷阴影）

热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间的辐射差异造成阴影。可分为热阴影与冷阴影。例如，在烈日下飞机停放在飞机场，飞机遮挡了阳光直射，飞机下面被遮挡的地面与阳光直射的停机场接受的太阳辐射不同，他们发射的热辐射强度不同。当飞机发动机发动时，高温热气流冲出，在地面留下很强的热辐射。飞机起飞后对机场进行热红外摄影，可以在像片上看到飞机喷气尾流在地面形成的喷雾状白色调阴影（热阴影），以及飞机在地面上留下的黯黑色轮廓（冷阴影）。

三、微波影像色调与地表粗糙度的关系P169

地物表面粗糙度是影响雷达回波的主要因素，也是确定影像色调的主要因素之一。当雷达波长固定时，目标地物表面的粗糙程度与雷达回波的的强度具有以下对应关系：目标地物表面粗糙，后向散射强，微波影像呈现灰白或浅色调，当目标地物表面粗糙度为中等时，后向散射变弱，微波影像呈现暗灰色调，当地物表面为平滑表面时，后向散射很弱，微波影像呈现暗黑色调。一般说来，平滑表面容易产生镜面反射，它使得入射的微波能量几乎全部被反射调。随着地面由平滑