遥感重点

▲遥感：不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息处理，判别出目标地物的属性的技术。 ★遥感的类型： （1）按遥感平台分 地面遥感：车载、手提 航空遥感：飞机、气球 航天遥感：卫星、航天飞机、空间站 航宇遥感：星际飞船 （2）按传感器探测波段分 紫外遥感： 0.05～0.38um 可见光遥感： 0.38～0.76um红外遥感： 0.76～1000um 微波遥感： 1mm～10m 多光谱遥感： 可见光和近红外，多个波段 （3）按传感器工作方式 主动遥感： 被动遥感： （4）按遥感大的应用领域 ：大气遥感、陆地遥感、海洋遥感 （5）按应用：资源遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、气象遥感、城市遥感 ★遥感系统组成： (1)目标物的电磁波特性（任何地物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质、不同地物发射、反射和吸收电磁波的能力不同） (2)信息的获取 （仪器 传感器：接收记录电磁波特征仪器。如：扫描仪、摄影机） 遥感平台——装载传感器的平台 如：飞机、卫星、航天飞机等） (3)信息的接收 （存储：胶片、数字磁介质 接收：地面接收站） (4)信息的处理 （目的：消除误差、方便应用 方法：信息恢复、误差校正、投影变换、信息分类、信息的融合） (5)信息的应用（制图；地质应用；水资源、土地资源调查；军事应用等） ★遥感的特点：（1）大面积同步观测（2）时效性（3）数据的综合性和可比性 （4）经济性（5）多波段性 ▲遥感数据：太阳辐射与地面发生作用后被反射到传感器，传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据。 ▲多波段图像：是用多波段传感器对同一目标一次同步摄影或扫描获得的若干幅不同波段的影像。 ▲主动遥感：传感器自己发射自己接收。如雷达。 ★遥感数据的应用领域：军事领域 地学领域 环境领域 测绘领域 农林领域 1.在军事方面：遥感技术最先从军事上发展起来，现在军方在遥感领域处于领先地位。主要是进行立体侦察，获取敌方情报。 2.在地学方面：遥感为地质、地理、环境科学等方面的勘测提供了新的手段和最新资料，为地球宏观规律的研究，地球环境的监测和评价，自然资源的开发和利用创造了有利的条件。 3.在环境方面： 1监测水污染2大气污染监测。利用红外遥感、微波等，可获得大气的成分、温度、密度资料。 4.在测绘方面： 1制作地形图2更新地形图3编制各种类型的专题地图和影像地图 5.在农林方面：1资源调查2资源动态监测3作物估产4病虫害、火灾监测预报5生产管理。 ★遥感的发展的主要表现： 1）遥感平台: 1地面、航空和航天多层次的遥感平台2平台稳定性不断提高，轨道参数更精确 2）传感器方面: 1探测的波段范围不断延伸，波段分割越来越细;2 三维实时成像成为可能。激光测距与遥感成像的结合3 空间分辨率不断提高 （ikonos，quickbird）4光谱分辨率不断提高5多种探测技术集成。 3）遥感信息的处理方面:1数字图像处理软件不断丰富，ERDAS,ENVI,PCI2新方法不断引入。如分形理论、小波变换、神经网络等方法引入遥感模式识别。3更重视多源数据的融合。 4）遥感应用方面：1监测全球变化。如全球气候变暖、厄尔尼诺现象、全球沙漠化及海洋冰山漂流等2海洋渔业与海上交通的研究，遥感起了重要作用3矿产、土地、森林资源等的调查及农作物估产。4解决环境变化如城市化、沙漠化、土地退化、盐渍化等方面。5灾害监测如水灾、火灾、农作物病虫害等预测预报。6近十几年的国际重大军事行动。 ★常用的遥感软件：ERDAS、ENVI、PCI。 ▲电磁波：电磁振荡在空间传播，就是电磁波。 ★电磁波的性质： （1）描述电磁波特性的指标： 波长、频率、振幅、位相等（2）电磁波的性质①横波；②光速传播；满足f·λ=c；③波粒二象性；④与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等 ▲电磁波谱：按电磁波波长，依次排列制成的图表叫电磁波谱。γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电 ★常用的电磁波谱段： 紫外线0.01～0.38μm○可见光0.38～0.76μm○红外线0.76～1000μm○微波1 mm～1 m ▲大气散射：太阳辐射在传播过程中由于大气微粒而使传播方向改变，向各个方向散开，称为大气散射。 ★大气发生的散射主要有三种：瑞利散射、米氏散射、非选择性散射 1、瑞利散射d <瑞利散射的强度与波长的四次方成反比。 波长越长，散射越小。对可见光，瑞利散射非常明显。而红外和微波可认为几乎不受瑞利散射影响。 2、米氏散射：d ≈λ：发生条件：d ≈λ，主要由于大气中的微粒如烟，尘埃，小水滴和气溶胶引起。米氏散射与波长的二次方成反比，且散射向前比向后强。主要发生在红外波段。 3、非选择性散射：d >>λ：大气中的微粒直径远大于辐射波长 d >>λ，如云雾。散射强度与波长无关，即任何波长的反射强度相同。 ▲大气窗口：太阳辐射通过大气时，受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。 ▲地物的反射率：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/ P 0)×100%。 ★地物反射有哪几种形式。镜面反射、漫反射、实际地物反射 ★地物反射光谱？试画出植被的反射光谱曲线，并做简要说明？ 地物的反射光谱指反射率随波长的变化曲线。通常用平面坐标表示，横轴代表波长， 纵轴代表反射率。 ①在可见光波段绿光（0.55um）附近有反射率波峰，两侧蓝光（0.45um）和红光（0.67um）则有两个吸收带。这一特征是由于叶绿素的影响造成的，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿色反射作用强。 ②在近红外波段有一反射的“陡坡”，至 1.lμm附近有一峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。 ③1.3～2.5um，受含水量的影响，反射率降低，尤其是1.45,1.95和2.7um附近是水的吸收带。 ▲传感器：是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。 ★传感器分类：◇按工作方式分： 主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达 被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、HRV、红外扫描仪等 ◇按成像方式分： 摄影型传感器：分幅摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机 扫描型传感器：光机扫描仪、固体自扫描仪、高光谱扫描仪 微波传感：○主动微波遥感—雷达；侧视雷达；合成孔径侧视雷达○被动微波遥感 ★摄影型传感器主要类型？扫描型传感器主要类型？ 摄影：分幅式摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机。 扫描：（1）光/机扫描成像（2）固体自扫描成像（3）高光谱成像光谱扫描 ★雷达为何设计为侧视：1）波瓣角相同时，侧视可以覆盖更大的地面面积 2）回波来自同一侧，避免回波混淆。 ★合成孔径雷达影响有良好分辨率，在距离向采用脉冲压缩技术方位向采用合成孔径技术。 ★微波遥感特性： (1)能全天候、全天时工作； (2)对某些地物具有特殊的波谱特征； (3)对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力 (4)对海洋遥感具有特殊意义(5)分辨率较低，但特征明显 ★遥感数据空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。 波普分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。 辐射分辨率：传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。 时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔。 ★航空摄影的分类：1、按照航摄倾角分类 垂直航空摄影 （<3°）、倾斜航空摄影 （>3°） 2、按摄影实施方式分类 单片摄影、航线摄影（航向重叠一般大于60%）、面积摄影（旁向重叠一般应为15-30%） 3、按感光片和所用波段分类(„)：全色黑白摄影（全色黑白感光材料，对可见光感光）黑白红外摄影（红外黑白感光材料，对可见光、近红外波段感光）天然彩色摄影（天然彩色感光片，可见光）彩色红外摄影（彩色红外感光片，可见光、近红外） 4、按比例尺分类(„)大比例尺航空摄影：（比例尺>1／1万） 中比例尺：(1／1万～1／3万) 小比例尺：( 1／3万～1／l0万) 超小比例尺：(1／10万～1／25万) ★航空摄影像片的种类？ 可见光黑白像片；黑白红外像片；彩色像片；彩红外像片；多波段摄影像片 ★航空像片的特性：1） 航片属于中心投影。（比例尺与f和H有关，航片的比例尺：1／M=f/H） 2）地形的起伏和投影面的倾斜会引起像点位移。 ★彩红外像片上，植被为什么呈现不同程度的红到品红色？ 因为其近红外段的光谱反射率远远高于可见光波段。 ★常用陆地资源卫星数据？海洋卫星数据？ 陆地：Landsat数据、SPOT数据、IKONOS数据、QUICKBIRD数据、CBERS数据、JERS数据、IRS数据 海洋：SEASAT数据、MOS数据 、 ERS 数据 、RADARSAT数据 ★ETM影像共分为几个波段？波段名称及各波段分辨率？ ★Quickbird分辨率0.61m，ikonos分辨率1m，spot分辨率5m。 ▲三原色：若三种颜色任何一种都不能由其它两种混合产生，这三种颜色按一定比例混合，可形成各种颜色，则称之为三原色。 ▲互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。绿是品红的补色，蓝是黄的补色 ▲加色法：采用红、绿、蓝三种色光为基色，按比例混合叠加产生其它色彩的方法。 ▲颜色的性质：颜色的性质由明度L、色调S、饱和度来描述H ▲数字图像：将某一特定波长范围内地物的发射或反射能量做等间隔的量化，形成的一幅以数字形式表示每个像元明暗特征的图像。 ★多光谱图像最初分发时采用哪3种数据存储格式？ BSQ 、BIP、 BIL数据格式。 ★遥感图像辐射畸变原因： 1 大气的吸收和散射，减弱了原信号的强度。2 散射光直接进入传感器——程辐射度。3 散射光经地物反射后进入传感器。 ★红外波段直方图最小值去除法：在红外波段，洁净水体和地物阴影的反射率为零，影像像元值应为零，若不为零，则是程辐射度的影响。认为程辐射度对整幅影像的影响相同，因此图像上每个像元都减去这个数值即可消除程辐射度的影响。 ★遥感影像几何变形的原因：(1)遥感平台位置和运动状态变化的影响 （①航高 ②航速 ③俯仰 ④翻滚 ⑤偏航）(2)地形起伏引起的影响 (3)地球表面曲率的影响 (4)大气折光引起的影响 (5)地球自转引起的影响 ★遥感图像多项式几何纠正步骤： ①建立变换前后两图像像元坐标之间的关系 ②选择控制点 ③利用最小二乘法求解方程组④逐行计算纠正后图像中每个像素所对应原图中位置 ⑤图像重采样 ★遥感图像几何校正控制点选取原则？ （1）控制点应在图像上均匀分布 （2）控制点在图像上应能精确定位 （3）特征变化较大的区域应多选些（4）图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推 ★为什么要进行数字图像增强？ 改善图像质量： 提高对比度 图像平滑 图像增强 消除噪音 提高数字图像的目视解译效果： 图像彩色合成 图像融合 检测特殊的空间信息： 森林或田地的边界 电力线 飞机场跑道 ★遥感图像数字增强主要有哪些方法？1 对比度变换：线性变换、非线性变换 2 空间滤波：图像卷积运算、平滑、锐化 3 彩色变换：单波段彩色变换、多波段彩色变换、HLS变换 4图像运算：差值运算、比值运算 5多光谱变换：K-L变换、K-T ★给你一个模板，怎样求卷积以后图像的数值？ 从图像左上角开始开一与模板同样大小的活动窗口，图像窗口与模板像元的亮度值对应相乘再相加。假定模板大小为M*N窗口为Φ(m,n)，模板为t(m，n)，则模板运算为: r（i,j）=∑∑Φ(m,n) t(m，n)将计算结果r（i，j）放在窗口中心的像元位置，成为新像元的灰度值。然后活动窗口向右移动一个像元，再按公式做同样的运算，仍旧把计算结果放在移动后的窗口中心位置上，依次进行，逐行扫描，直到全幅图像扫描一遍结束，则新图像生成。 ★比值运算应用：常用于计算植被指数、消除地形阴影 ▲对比度变换：是一种通过改变图象像元的亮度值来改变图象像元对比度，从而改善图象质量的图象处理方法 ★多光谱变换：保留主要信息，降低数据量,减小数据冗余。实质是通过线性变换，使多光谱空间的坐标系按一定规律进行旋转。①主成分变换（ K-L变换）②缨帽变换（K-T变换） ★主成分变换（ K-L变换）：①变换前后坐标系发生了旋转，新坐标系的坐标轴指向信息量