遥感导论复习要点

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复习要点

第一章 遥感概述

遥感定义:遥远的感知。通过遥感器(传感器)这类对电磁波敏感的仪器,在远

离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物,获取其反射、辐射或散射的电磁波信息,进行处理、分析和应用的一门科学和技术。

主动遥感:传感器主动发射一定电磁波能量,并接受目标的后向散射信号。 被动遥感:传感器不向目标发射电磁波,仅被动的接受目标物体的自身发射和对

自然辐射的反射能量。

按遥感平台分:地面遥感、航空遥感、航天遥感、宇航遥感等。

按探测波段分:

紫外遥感:0.05-0.38µm

可见光遥感:0.38-0.76µm

红外遥感:0.76-1000µm

微波遥感:1mm-1000mm

遥感技术系统:遥感信息源信息获取、遥感数据传输与接收、信息处理、信息应用。

遥感特点:5个小标题:

大面积同步观测

时效性强

数据的综合性和可比性好

较高的经济与社会效益

一定的局限性

第二章 电磁辐射与地物光谱特征

2.1 电磁波谱与电磁辐射

横波:在真空中以光速传播。

满足方程:

f λ = c

电磁辐射的度量:辐射能量,辐射通量,辐射通量密度,辐射照度,辐射出射度 绝对黑体:对任何波长的电磁辐射全部吸收

吸收率(,)1T αλ≡,反射率(,)0T ρλ≡,与波长与温度无关。

恒星和太阳的辐射可近似看作黑体辐射。

斯忒藩-玻尔滋蔓定律:p20

绝对黑体的辐射出射度与其温度的4次方成比例:4M T σ= 其中 0()T M M d λλ∞

=⎰

维恩位移定律:p20,注意p20图2.7和p21表2.2

最强辐射的波长 max λ 与其温度T 成反比:max T b λ∙=

基尔霍夫定律:p21-22。公式,0M M ε=

某实际物体与同一温度、同一波长绝对黑体的辐射出射度之间存在关系:0M M α= 其中,α为实际物体的吸收系数, 0M 为绝对黑体的辐射出射度,α也称为比辐射率或发射率,记作0M

M ε=。

2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响

太阳辐射: 太阳是遥感主要的辐射源,又叫太阳光。

大气吸收: 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 。

大气散射

•不同于吸收作用,只改变传播方向,不能转变为内能。

•大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。

•对遥感图像来说,降低了传感器接收数据的质量,造成图像模糊不清。 •散射主要发生在可见光区。

大气发生的散射主要有三种:(p29-30)

瑞利散射:d <<λ,分子为主,无方向性,可见光,4I λ-∝

米氏散射:d ≈λ,微粒,强度有明显方向性,红外,2I

λ-∝ 非选择性散射:d >>λ ,强度与波长无关。

大气折射:传播方向发生改变。折射虽只改变电磁波的方向,不改变强度,但会

导致传感器接收的地物信号发生形状和比例尺的改变。

大气反射:大气反射主要发生在云层顶部,取决于云量,各波段均会受其影响。 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。

这些波段是被动遥感的工作波段。

2.3 地球辐射及地物波谱

地球辐射:0.3-2.5微米波段(主要在可见光与近红外波段),地表以反射太阳辐射为主,地球自身的辐射可以忽略;2.5-6.0微米波段(主要在中红外波段),地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源;6.0微米以上的热红外波段,地球自身的热辐射为主,地表反射太阳辐射可以忽略不计(p34图)。将此现象与维恩位移定律联系起来。

反射率:反射的辐射能量与总入射能量的比值(p37)。

不同电磁波段中地物波谱特性:可见光和近红外波段(0.3~2.5μm)表现为反射与吸收;远红外波段(>6 μm)表现为地物热辐射。

常见地物的波谱特征:了解植被、水体、土壤的波谱曲线的大致形状(p38-40)。第三章遥感成像与影像特征

3.1 摄影成像

垂直摄影相片的几何特征:中心投影。性质:(1)像片比例尺与航度和焦距有关;

(2)投影面倾斜会改变地物各部分的比例;(3)因地形起伏会引起投影点水平位置的位移。

像片的比例尺:(1)已知焦距f和航高H,则比例尺1/m=f/H;(2)已知实地A、B两点间的距离为AB,像片上的距离为ab,则比例尺1/m= ab/ AB。计算比例尺时应将分子化为1。

像点位移及其计算公式(p61-63)。像点位移是有正负的。

3.2 扫描成像

扫描成像:依靠探测元件和扫描境对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样,形成一定谱段的图像。

3.3 微波遥感成像

微波遥感:采用波长在1mm-1m之间的遥感称为微波遥感。微波遥感分主动遥感和被动遥感。一般来说,主动遥感多指微波波段的遥感。而对微波波段的遥感来说,一般指主动遥感。

微波遥感特点:(1)全天候、全天时:能穿透云雾,可在夜间、雨天进行;(2)对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力。侧视雷达的分辨率分为距离分辨率和方位分辨率。

合成孔径雷达:与真实孔径雷达相比,其方位分辨率得到提高。

3.4 遥感数据

地球资源卫星数据:以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星,以这些卫星为平台获取的遥感数据称为地球资源卫星数据,如美国陆地卫星(Landsat)数据,法国陆地观测卫星(SPOT)数据,美国IKONOS数据、美国QUICKBIRD 数据、中巴CBERS数据等。

海洋卫星数据:以探测海洋资源为目的的卫星数据,如美国S E A S A T数据、日本MOS数据等。以微波遥感为主。

气象卫星数据:时间分辨率高,空间分辨率低。如NOAA卫星系列(美国)、GMS 气象卫星系列(日本)、FY气象卫星系列(中国)等。

3.5 遥感图像特征

空间分辨率:对于扫描图像,空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小,通常对于方形像素,简略地以其边长代替,如30m、79m等。对于摄影图像,分辨率常以“线对/m”表示,即地面宽度为1m时,图像上所能分辨出的线对数。一线对等于两条线。如某图像的分辨率为1线对/m,则它的的地面分辨率为0.5m。(见p80)

时间分辨率:对同一地点进行重复观测的时间间隔。

波谱分辨率:传感器在接收目标地物辐射时,能分辨的最小波长间隔。

辐射(亮度)分辨率:传感器能分辨的最小辐射度差(最小亮度差)。在遥感图像上表现为像素的辐射量化等级。常见的如256个等级,还有64、1024等。第四章遥感图像处理

4.1 颜色基础颜色性质(p85):(1)明度:人眼对光源和物体明亮程度的感觉;

(2)色调:色调与混合光谱中主要光波长相联系;(3)饱和度:颜色纯洁的程度,也就是光谱中波长范围是否窄,越窄饱和度越高。

三基色(三原色):若三种颜色,其中的任一种都不能由其余两种颜色混合相加产生,这三种颜色按一定比例混合,可以形成任何色调的颜色,则称之为三基色,或称三原色。实验证明,红、绿、蓝三种颜色是最优的三基色,可以最方便地产生其他颜色。

颜色加法原理:由红、绿、蓝三基色按不同比例相加,可以产生任何一种颜色。

4.2 数字图像校正

光学图像:是模拟图像,即它是一种模拟量。模拟量是连续变量,即空间和亮度值都是连续的。

数字图像:是用数字量表示的图像。数字量是离散变量,即空间和亮度值都是离散的。数字图像实际是一个矩阵,矩阵的每个数字都代表了图像中一定空间位置的亮度值。

将模拟图像转换成数字图像:包括空间坐标的离散化和亮度值的离散化两个过程。

辐射畸变:进入传感器的辐射强度反映在图像上就是亮度值。该值主要受两个物理量的影响:一是太阳辐射照射到地面的辐射强度,二是地物的光谱反射率。

当太阳辐射相同时,图像上像元亮度值的差异直接反映了地物光谱反射率的差异。但实际测量时,辐射亮度值还受到其他因素的影响而发生改变。这种