遥感导论(前四章).doc

1、 遥感的概念广义的遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴，其余属于物探（物理探测）范畴。狭义的遥感遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。2、 遥感系统被测目标物的信息特征、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类。6l 目标物的电磁波特性l 信息的获取l 信息的接收l 信息的处理l 信息的应用3、遥感的类型按遥感平台分l 地面遥感l 航空遥感l 航天遥感l 航宇遥感按传感器的探测波段分l 紫外遥感 0.050.38uml 可见光遥感 0.380.76 uml 红外遥感 0.761000 uml 微波遥感 1-10ml 多波段遥感 (探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标)按工作方式分l 主动遥感和被动遥感：主动遥感由探测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的反射能量。l 成像遥感和成像遥感：前者传感器接收的目标电磁波辐射信号可转换成（数字或模拟）图像；后者传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。按遥感的应用领域分l 从大的研究领域可分为：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等；l 从具体应用领域可分为：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等，还可以划分为更细的研究对象进行各种专题应用。1、 遥感的概念当电磁震荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁震荡在空间传播，这就是电磁波。其方向是由电磁振荡向各个不同方向传播的。2、 电磁波的性质1) 是横波；2) 在真空以光速传播（3108 m/s）；3) 满足：4) 电磁波具有波粒二象性 不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。3、辐射通量：单位时间通过某一面积的辐射能量， ，单位是W；辐射通量是波长的函数，总辐射通量应该是各谱段辐射通量之和或辐射通量的积分值。辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量，4、黑体辐射P19一物体的光谱吸收系数与光谱反射系数之和恒等于1。黑体辐射规律太阳辐射在可见光段最强，而地球在温暖季节的白天 约为9.66um5、太阳辐射概念太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线太阳常数：是指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间黑体所接受的太阳辐射能量：6、大气发生的散射主要有三种：（散射主要发生在可见光区）p29l 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。(特别对可见光)l 米氏散射： 当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。l 非选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。 7、大气窗口由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。8、植物的光谱曲线9、土壤的光谱曲线电磁波谱中，可见光和近红外波段（0.3-2.5um）是地物反射的主要波段1、 遥感平台l 气象卫星l 陆地卫星l 海洋卫星遥感平台是搭载传感器的工具。根据传感器类型，可分为：航天平台 高度在150km以上 36000km的静止卫星，700-900km的Landsat、SPOT、MOS地球观测卫星，300km的航天飞机航空平台 高度在百米至十余千米不等，包括低中高空飞机，以及飞艇、气球等 地面平台 高度均在0-50m的范围内，包括车、船、塔等，高度均在0-50m的范围内气象卫星特点：1. 轨道（分两种，即低轨和高轨）2. 短周期重复观测3. 成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量4. 资料来源连续、实时性强、成本低3、 垂直摄影像片的几何特征l 像片的投影l 像片的比例尺l 像点位移4、中心投影和垂直投影的区别l 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l 正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题；中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同l 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5、像片的比例尺航空像片上某一线段 长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。6、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上的位置移动，这种现象称为像点位移。（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）位移量与像点距离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。7、扫描成像l 光/机扫描成像l 固体自扫描成像l 高光谱成像光谱扫描8、微波遥感的特点（即其应用越来越广泛的原因）1）全天候，全天时成像；2）对某些地物有特殊的波谱特征；如在微波在水中的比辐射率为0.4，而在冰中的比辐射率为0.99；3）对冰，雪，森林，土壤等具有一定的穿透能力；所以对探测隐藏于林下的地形，地质构造，军事目标，以及埋藏于地下的工程，矿藏，地下水等有重要意义;4）对海洋遥感有特殊意义；因海上云雾较多所以微波探测限制不少，此外还可以探测海洋，洋流5）分辨率低，但特性明显9、微波遥感的方式微波遥感分有源（主动）和无源（被动）两大类1）主动微波遥感l 雷达l 侧视雷达l 合成孔径侧视雷达2）被动微波遥感、侧视雷达的分变率分为：距离分辨率Rr（垂直于飞行的方向）和方位分辨率R（平行于飞行方向）1）距离分辨率 是在脉冲发射的方向上，能分辨两个目标的最小距离2）方位分辨率方位分辨率是指相邻的两束脉冲之间，能分辨两个目标的最小距离10、空间图像的特征通过遥感图像获取三个方面的信息1、目标物的大小，形状及空间分布2、目标物的属性特点3、目标物的变化动态特点相应地将遥感图像归纳为三方面的特征：1、几何特征：空间位置空间展布2、物理特征：物质结构3、时间特征：事物的发生、发展这三个特征的表征参数即为：1、（遥感图像）空间分辨率光谱分辨率2、（遥感图像）光谱分辨率3、（遥感图像）辐射分辨率4、（遥感图像）时间分辨率1、 引起辐射畸变有两个原因一是传感器仪器本身产生的误差；二是大气对辐射的影响。2、几何校正（五个点的选取）P103、1074、 数字图像增强l 对比度变换l 空间滤波l 彩色变换l 图像运算l 多光谱变换5、 直方图的意义 P113每一张图像都可以求出其像元亮度值的直方图，观察直方图的形态，可以粗略地分析图像的质量，一般来说，一副包含大量像元的图像，其像元亮度应符合统计分布规律，即假定像元亮度随机分布时，直方图应是正态分布的。实际工作中，若图像的直方图接近正态分布，则说明图像中像元