遥感原理与应用

遥感原理与应用遥感原理与应用 一 名词解释一 名词解释 1 1 遥感 遥感 遥感即遥远感知 是在不直接接触的情况下 对目标或自然现象远距离探测和感 知的一种技术 一般指的是电磁波遥感 2 2 电磁波 电磁波 根据麦克斯韦电磁场理论 变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场 这个变 化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场 并在更远的区域内引起新的变化磁场 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内传播的过程称为电磁波 3 3 干涉 干涉 有两个 或以上 频率 震动方向相同 相位相同或相差恒定的电磁波在空间叠 加时合成的波振幅为各个波的振幅矢量和 因此会出现交叉区域某些地方震动加强 某些 地方震动减弱或完全抵消的现象成为干涉 4 4 衍射 衍射 光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象成为光的衍射 5 5 电磁波谱 电磁波谱 不同电磁波由不同波源产生 如果按照电磁波在真空中传播的波长或频率按 递增或递减的顺序就能得到电磁波谱图 6 6 绝对黑体 黑体 绝对黑体 黑体 如果物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收 则这个物体是绝对 黑体 7 7 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 任何物体的单色辐出度和单色吸收之比 等于同一温度绝对黑体的单色 辐出度 8 8 太阳常数 太阳常数 太阳常数指不受大气影响 在距离太阳的一个天文单位内垂直于太阳辐射方 向上 单位面积黑体所接受的太阳辐射能量 9 9 太阳光谱辐照度 太阳光谱辐照度 指投射到单位面积上的太阳辐射通量密度 该值随波长不同而异 10 10 散射 散射 电磁波在传播过程中 遇到小微粒而使传播方向发生改变 并向各个方向散开 称为散射 11 11 米氏 米氏 MieMie 散射 散射 如果介质中不均匀颗粒与入射波长同数量级 发生米氏散射 12 12 瑞利散射 瑞利散射 介质中不均匀颗粒直径 a 远小于电磁波波长 发生瑞利散射 13 13 无选择性散射 均匀散射 无选择性散射 均匀散射 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 14 14 大气屏障 大气屏障 遥感所能使用的电磁波是有限的 有些大气中电磁波通过率很小 甚至完全 无法透过电磁波 称为大气屏障 15 15 大气窗口 大气窗口 有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较小 透过率较高 对遥感十分有利 这些波段通常成为大气窗口 16 16 热惯量 热惯量 热惯量是物体阻碍其自身热量变化的物理量 它在研究地物尤其是土壤时特别 重要 17 17 镜面反射 镜面反射 镜面反射是指物体反射满足反射定律 18 18 漫反射 漫反射 如果入射电磁波长不变 表面粗糙度 h 逐渐增加 直到 h 与 同数量级这是 整个表面均匀反射入射电磁波 入射到此表面的电磁辐射按照朗伯余弦定律反射 19 19 反向反射 反向反射 实际地物由于地形起伏 在某个方向上反射最强烈 这种现象称为方向反射 它是镜面反射与漫反射的结合 20 20 反射率 反射率 物体的反射辐射量与入射辐射量之比 E E 这个反射率是在理想的漫反 射下整个电磁波长的反射率 21 21 光谱反射率 光谱反射率 实际上由于物体的固有的物理特性 对不同波长的电磁波有选择的反射 因此定义光谱反射率为 E E p16 22 22 反射波谱 反射波谱 反射波谱是某物体的反射率 或反射辐射能 随波长变化的规律 23 23 反射波谱特性曲线 反射波谱特性曲线 反射波谱是某物的反射率 或反射辐射能 随波长变化的规律 以 波长为横坐标 反射率为纵坐标 所得的曲线即成为该物体的反射波谱特性曲线 24 24 时间效应 时间效应 地物光谱特性一般随季节时间变化 称为时间效应 25 25 空间效应 空间效应 处于不同地理区域的同种地物具有不同的光谱效应 称为空间效应 26 26 物波谱特性 物波谱特性 地物波谱也成为地物光谱 地物波谱特性是指各种地物各自所具有的电磁 波特性 发射辐射或反射辐射 27 27 遥感平台 遥感平台 遥感中搭载传感器的工具通称为遥感平台 按照距离地面的高度大体上可以 范围三类 地面平台 航空平台 航天平台 28 28 地面遥感平台 地面遥感平台 指用于安置遥感器的三脚架 遥感塔 遥感车等高度在 100 米一下 29 29 航空平台 航空平台 指用于安置遥感器的三脚架 遥感塔 遥感车等高度在 100m 以上 100km 以下 用于资源调查 空中侦察 摄影测量平台 30 30 航天平台 航天平台 指用于安置遥感器的三脚架 遥感塔 遥感车等高度在 240km 以上的航天飞 机和卫星等 其中高度最高的 GMS 所代表的静止卫星 31 31 轨道参数 轨道参数 卫星在空间的具体形状位置 可由六个轨道参数来确定 32 32 地心直角坐标系 地心直角坐标系 地心直角坐标系是以地心为原点 X 轴由地心指向春分点 Y 轴在赤 道面内就拥有与 X 轴垂直 Z 轴垂直于赤道面 33 33 卫星运行周期 卫星运行周期 卫星运行周期是指卫星绕地一周所需要的时间 即从升交点开始运行到 下次过升交点时的时间间隔 34 34 卫星重复周期 卫星重复周期 卫星重复周期是指卫星从某地上空开始运行 经过若干运行时间后 回 到该地上空所需要的天数 35 35 陆地卫星 陆地卫星 用于陆地资源和环境探测的卫星成为陆地卫星 36 36 合成孔径雷达 合成孔径雷达 SARSAR SAR 是一种高分辨率二维成像雷达 特别是与大面积地表成像 37 37 小卫星 小卫星 指目前设计小于 500kg 的小型近地轨道卫星 38 38 全景畸变 全景畸变 由于地面分辨率随扫描角发生变化而使红外扫描影像发生畸变 这种畸变通 常称为全景畸变 39 39 成像光谱仪 成像光谱仪 目前国际上正迅速发展的一种新型传感器 它是以多路 联系并且具有高 光谱分辨率方式获取图像的仪器 40 40 采样 采样 空间坐标数字化称为采样 41 41 量化 量化 图像灰度的数字化称为量化 42 BSQ42 BSQ BSQ 格式按照波段记载数据文件 在这种格式的 CCT 磁带中 每一个文件记载的 是某一个波段的图像数据 43 BIL43 BIL BIL 格式是一种按照波段顺序交叉排列的遥感数据格式 BIL 格式与 BSQ 格式相似 44 TIFF44 TIFF 标签化文件格式 TIFF 是 Aldus 公司与微软公司合作开发的一个多用途可扩展 的用于存储栅格图像的文件格式 TIFF 不仅能很多好地处理黑白灰度 彩色图像 而且还 支持对图像像素值的许多数据压缩方案 45 45 BMPBMP 基于 Windows 操作系统的图片格式 Windows 作为图片的标准格式 并且内含了 一套支持 BMP 图像处理的 APT 函数 46 46 图像文件管理 图像文件管理 图像文件管理包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入 输出 存储 以及图像文件管理等功能 47 47 ERDASERDAS ERDAS 是美国 ERDAS 公司开发的专业遥感图像处理与地理信息软件 48 48 PCIPCI PCI 软件是加拿大 PCI 公司开发的用于图像处理 GIS 雷达数据分析以及资源 管理和环境监测的软件系统 49 49 遥感图像的构想方程 遥感图像的构想方程 指地物点在图像行的图形坐标 x y 和其它地面对应点的大地 坐标 X Y Z 之间的数学管理 50 50 传感器坐标系 传感器坐标系 S UVW S 为传感器投影中心 作为传感器坐标系的坐标原点 U 轴的方 向为遥感平台的飞行方向 V 轴垂直于 U W 轴则垂直于 U V 平面 该坐标系描述了像点 在空间的位置 51 51 地面坐标系地面坐标系 O XYZO XYZ 主要采用地心坐标系统 当传感器对地成像时 Z 轴与原点方向一 致 XY 平面垂直于 Z 轴 52 52 图像 像点 坐标系 图像 像点 坐标系 o xyf x y 为像点在图像上的平面坐标 f 为传感器成像时 的等效焦距 其方向于 S UVW 方向一致 53 53 全景摄影机影像 全景摄影机影像 全景摄影机影像是由一条曝光隙沿旁向扫描而成 对沿旁向倾斜一个 扫描角 后 以中心线成像的情况 54 54 推扫式传感器 推扫式传感器 是行扫描动态传感器 55 55 扫描式传感器 扫描式传感器 扫描式传感器获得的图像属于多中心投影 每个像元都有自己的投影中 心 随扫描镜的旋转和平台的前进来实现整幅图像的成像 56 56 侧视雷达 侧视雷达 侧视雷达是主动式传感器 其侧面的图像坐标取决于雷达波往返于天线和相 应地物点之间的传播时间 即天线至地物点的空间距离 R 所以侧视雷达具有斜距投影的 性质 其工作方式为平面扫描和圆锥扫描 57 57 遥感图像几何变形 遥感图像几何变形 指原始图像上各地物的集合位置 形状 尺寸 方位等特征在参照 系统的表达要求不一致时产生的变形 58 58 静态误差 静态误差 再成像过程中 传感器相对于地球表面呈静止状态是所具有的各种变形误差 59 59 动态误差 动态误差 动态误差是在成像过程中传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种 变形误差 60 60 内部误差 内部误差 主要是由于传感器自身的性能和技术指标偏移标称数值所造成的误差 61 61 外部误差 外部误差 外部误差是传感器本身所处在正常工作的条件下由传感器以外的各种因素所 造成的误差 62 62 全景面 全景面 全景投影的影像面不是一个平面而是一个柱面 相对于全景投影的投影面 称 之为全景面 63 63 传感器的外方为元素 传感器的外方为元素 是指传感器成像时的位置 Xs Ys Zs 和姿态角 k 64 64 投影误差 投影误差 投影误差是由地面起伏的像点位移 当地形有起伏时对于高于或低于某一基 准面上垂直投影点在像片上的构象点之间的位移 65 65 遥感图像的精纠正 遥感图像的精纠正 指消除图像中的集合变形 产生一幅符合某种地图投影或图像图形 坐标与地面坐标严格数学变换的基础上 是对成像空间集合形态的集合描述 66 66 共线方程纠正 共线方程纠正 共线方程纠正是建立在图像坐标与地面坐标严格数学变换关系基础上的 是对成像空间集合形态的直接描述 67 67 地图投影 地图投影 所谓地图投影就是把地球参考椭球提取面按一定的规律投影转化为地图平面 68 68 雷达图像集合纠正 雷达图像集合纠正 在粗校正图像的基础上 消除由地形引起的集合位置的误差 生成 地理编码的正摄图像 69 69 图像间的匹配 图像间的匹配 即以选择某个地图坐标系 将多源图像变换到这个地图坐标系以后来实 现坐标系的统一 70 70 绝对配准 绝对配准 即选择某个地图坐标系 将多源图像变换到这个地图坐标系以后来实现坐标 系的统一 71 71 图像的镶嵌 图像的镶嵌 当感兴趣的研究区域在不同的图像文件时 需要将不同的图像文件合在一 起形成一幅完成包含感兴趣的图像 这就是图像的镶嵌 72 72 偏置量 偏置量 偏置量是从向上定标源直接测量得到的 通常是指每个扫描行扫描结束时所测 量得到的探测元件暗电力 73 73 大气校正 大气校正 大气的影响是指大气对阳光和来自目标辐射产生吸收和散射 消除大气的影 响是非常重要的 消除大气影响的校正过程成为大气校正 74 74 回归分析法 回归分析法 在不受大气影响的波段图形和待校正的某一波段图像中 选择从最暗到最 亮的一系列目标 对每一个目标的两个波段亮度值进行回归分析 75 75 图像增强 图像增强 是为特定目的 突出遥感图像中某些信息削弱或去除某些不需要的信息 使 图像更易判读 76 76 灰度直方图 灰度直方图 反映了一幅图像中灰度级与其出现概率之间的关系 77 77 线性变换 线性变换 简单线性变换是按比例拉伸原始图像灰度等级范围 充分利用显示设备的 显示范围 使输出直方图的两端达到饱和 78 78 直方图均衡 直方图均衡 直方图均衡是将随机变换的图像直方图改成均匀分布的直方图 79 79 直方图正态化 直方图正态化 将随机分布的原图像直方图修改呈高斯分布的直方图 80 80 直方图匹配 直方图匹配 通过非线性变换 使得一个图像的直方图与另一个图像的直方图类似 81 81 密度分割 密度分割 密度分割与直方图类似 是将原始图像的灰度值分成等间隔的离散灰度值 82 82 灰度反转 灰度反转 灰度反转是指图像灰度范围进行线性或非线性取反 产生一幅与输入图像灰 度相反的图像 83 83 图像平滑 图像平滑 图像平滑的目的在于消除各种干扰噪声 是图像中高频成分消退 平滑掉图 像的细节 是其反差降低 保存低频部分 84 84 领域平均法 领域平均法 领域平均法属于空间域处理方法 其思想是利用图像点 x y 即其领域 若干像素的灰度平均值来代替点 x y 的灰度值 结果是对亮点产生了 平滑 的效果 85 85 低通滤波法 低通滤波法 用滤波方法将频率域中一定范围的高频成分滤掉 而保留其低频成分 以 达到平滑图像的目的 86 86 图像锐化 图像锐化 锐化是指增强图像中高频成分 突出图像边缘信息 提高图像细节反差 也 称边缘增强 其结果与平滑相反 87 87 高通滤波 高通滤波 锐化在频率域中的处理称高通滤波它与低通滤波相反 保留频率域中的高频 成分 而让那个低频成分滤掉 加强了图像中边缘和灰度变化的突出部分 以达到图像锐 化的目的 88 88 图像融合 图像融合 图像融合是指多源遥感图像按照一定的算法 在规定的坐标系中 生成新的 图像的过程 89 89 判读 判读 是对遥感图像上的各种特征进行综合分析 比较推理和判断 最后提取处感兴趣 的信息 90 90 判读标志 判读标志 各种地物的各种特征都以各自的形式表现在图像上 各种地图在图像上的各 种特有的表现形式成为判读标志 91 91 辐射分辨率 辐射分辨率 指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力 92 92 时间分辨率 时间分辨率 时间分辨率是指对同以地区重复获取图像所需的时间间隔 93 93 最佳探测波段 最佳探测波段 指这些波段中探测各种目标之间与目标背景之间 最好的反差 或波谱 响应特性的差别 94 94 模式 模式 所谓模式是指具有空间或集合特征的东西 95 95 特征变换 特征变换 特征变换是将原始图像通过一定的数学变换生成一组新的特征图像 这一组 新的图像信息集中在少数几个特征图像上 96 96 主分量变换主分量变换 K L K L 变换变换 主分量变换也成为 K L 变换 是一种线性变换 是就均方误差 最小来说的最佳正交变换 是在统计特征基础上的现行变换 97 97 哈达玛变换 哈达玛变换 哈达玛变换是利用哈达玛矩阵作为变换矩阵新实施的遥感多光谱变换 98 98 穗帽变换 穗帽变换 K TK T 变换 变换 穗帽变换又称为 K T 变换 由 Kauth 和 Tomas 研究后提出的 是一种线性特征变换 99 99 特征选择 特征选择 我们总是希望用最少影像数据进行最好的分类 这样就需要在这些特征影像 中 选择一组最佳的特征影线进行分类 这就称为特征选择 100 100 监督分类 监督分类 监督分类是基于我们对遥感图像上样板区内地物的类别为已知 于是可以 利用这些样本类别的特征作为依据来识别非样本数据的类别 101 101 贝叶斯判别规则 贝叶斯判别规则 我们可以把某特征矢量 X 落入某类集群 wi 的条件概率 P 当成分类 别判别函数 把 X 落入某集群条件概率最大的类为 X 的类别 这种判别规则就是贝叶斯判 别规则 102 102 训练样区 训练样区 训练样区指的是图像上那些一致其类别树形可以用来统计其类别参数的区 域 103 103 非监督分类 非监督分类 非监督分类是指人们事先对分类过程不施任何先验知识 仅凭遥感影像 地物的光谱特征的分类规律 即自然聚类特征进行 盲目 分类 二 简答题二 简答题 1 1 遥感主要采用的波段有哪一些 波长主要分布的范围 遥感主要采用的波段有哪一些 波长主要分布的范围 答 由电磁波谱图可见 电磁波的长度范围非常宽 从波长最短的 射线到最长的无线电 波 他们的长度之比高达 1022 倍以上 遥感采用的电磁波段可以从紫外一直到微波波段 主要采用的波段为紫外到红外波段 波长范围为 10 3 3 8 10 1 m 的紫外波段到 0 7 1000 m 的红外波段之间 2 2 遥感技术上采用审美观方法选择遥感器和确定对目标进行热红外遥感的最佳波段 遥感技术上采用审美观方法选择遥感器和确定对目标进行热红外遥感的最佳波段 答 维恩位移定律表明 黑体的绝对温度增高时 它的辐射峰值波长向短波方向唯一 若 知道了某物体问题就可以推算处它的辐射峰值波长 3 3 简述大气对辐射的影响简述大气对辐射的影响 答 大气对太阳辐射具有吸收 散射 和反射的做用 4 4 用散射原理分析一些问题用散射原理分析一些问题 答 又由于蓝光波长比红光短 因而蓝光散射较强 而红色散射较弱 晴朗的天空 可见 光中的蓝光受到散射影响最大 所以天空呈现蓝色 清晨太阳通过较厚的大气层 直射光 中红光成分大于蓝光成分 因而太阳呈现红色 大气中的瑞利散射对可见光影响较大 而 对红外影响很小 对微波基本上没有什么影响 对同一物质来讲 电磁波的波长不同 表 现的性质也不同 例如在晴好的天气可见光通过大气是发生瑞利散射 蓝光波红光散射的 多 当天空由云层或雨层时 满足均匀反射的条件 各个波长的可见散射强度仙童 因而 云呈现白色 此时散射较大 可见光难以通过云层 这就是阴天不利于用可见光进行遥感 探测地物的原因 对于微波来讲 微波波长比粒子的直径大的多 则由属于瑞利散射类型 散射强度与波长四次房呈反比 波长越长散强度越小 所以微波才可能有最小散射 最大 投射 而被成为具有穿云透雾的能力 5 5 简述大气窗口的概念以及常用的大气窗口有哪些 简述大气窗口的概念以及常用的大气窗口有哪些 答 有些波段的电磁辐射通过大气候衰减较小 透过率较高 对遥感十分有利 这些波段 通常成为大气窗口 目前所知 可以做遥感的大气窗口大体有如下几个 1 0 3 1 15 m 大气窗口 包括全部可见光波段 部分紫外波段和部分近红外波段 是 遥感技术应用最主要的窗口之一 2 1 3 2 5 m 大气窗口属于近红外波段 3 3 5 5 0 m 大气窗口属于中红外波段 4 8 14 m 热红外窗口 5 1 0mm 1m 微波窗口 分为毫米波 厘米博 分米波 6 6 热红外波段在遥感器入瞳处的辐射亮度包括那几个方面热红外波段在遥感器入瞳处的辐射亮度包括那几个方面 答 1 目标反射其表面的辐射照度 包括直射太阳辐射 半球天空向下漫射辐射和大气 向下热辐射 2 目标自身辐射 其能量的大小取决于地面目标的比辐射率和大气头过滤 经大气草率 见后到达遥感器入瞳处 3 在遥感其观测方向上的大气热辐射 热红外光谱范围内 7 7 简述一般物体的发射辐射 简述一般物体的发射辐射 答 黑体热辐射由普朗克定律藐视 它仅依赖于波长和温度 然而 自然界中实际物体的 发射和吸收的辐射量都比相同条件下绝对黑体的纸 而且 实际物体的辐射不仅依赖于波 长和温度 还与构成物体的材料 表面状况等因素有关 我们用发射率 来表示他们之间 的关系 W W 即发射率 就是实际无题于同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比 8 8 简述地物的反射辐射类型简述地物的反射辐射类型 答 地物的反射辐射类型有三种类型 1 镜面反射 是指物体的反射满足反射定律 当发生镜面反射是 对于不透明的物体 其反射能量等于入射能量减去物体吸收能量 2 漫反射 如果入射电磁波波长 不变 表面粗糙度 h 逐渐增加 知道 h 与 同数量 级 这是整个标间均匀反射入射电磁波 入射到比表面的电磁波会按郎伯余弦定律反射 3 方向反射 实际物体标间由于地形起伏 在某个方向上反射最强烈 这种现象成为方 向反射 方向反射是镜面反射和漫反射的结合 它发生在地物粗糙度继续增大的情况下 这种反射没有规律可寻 9 9 简述不同地物的反射波谱特性 简述不同地物的反射波谱特性 答 1 土壤反射波谱特性 自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值 一般来讲 土壤的光谱特性曲线与一下一些因素有关 即土壤类别 含水量 有机质含量 砂 土壤 表面的粗糙度 粉砂相对百分含量等 此外费力也对反射率有一定影响 2 植物的反射波谱特性 由于植物均进行光合做用 所以各类绿色职务具有很相似的反 射波谱特性 其特点是 在可见光波段 0 55 m 绿光 有反射率为 10 20 的一个波峰 两侧 0 45 m 蓝 和 0 67 m 红 则有两个吸收带 这一特征是有于叶绿素的影响造成 的 叶绿素对蓝光和共光吸收强 而对绿色反射作用强 在近红外波段 0 8 1 0 m 间有一 个反射的陡坡 致 1 1 m 附近有一个峰值 形成职务的独有特征 这是由于植被页的细胞 构成的影响 处了吸收和投射的部分 形成发哦反射率 在近红外波段 1 3 2 5 m 受 到绿色植物含水量的影响 特别是 1 45 m 1 95 m 和 2 7 m 为中心是水的吸收带 形 成低估 职务波谱在上述基本特征下仍有细部差别 这种差别于植物类 季节 病虫害影 响 含水量多少有关 城市道路 建筑物的波谱特性 岩石波谱特性参见教材 18 20 页 10 10 影响地物光谱反射率变化的因素有哪些 影响地物光谱反射率变化的因素有哪些 答 很多因素会引起反射率变化 如太阳位置 传感器位置 地理位置 地形 季节 气 候变化 地面湿度变化 地物本身变异 大气状况等 11 11 测定地物反射波谱特性曲线的主要作用 测定地物反射波谱特性曲线的主要作用 答 1 它是选择遥感波普段 设计遥感仪器的依据 2 在外业测量中 它是选择合适的飞行时间的基础资料 3 它是有效进行遥感图像数字处理的前提之一 是用户判读 识别 分析遥感影像的基 础 12 12 地物波谱特性测定的步骤地物波谱特性测定的步骤 答 地物波谱特性的测定 通常按以下步骤进行 1 架好光谱仪 接通电源并进行预热 2 安置波长位置 调好光线进入仪器的狭缝宽度 3 按照准器分别照准地物和标准板 并测量和记录地物 标准板在波长 1 2 n 处的观测值 I 和 I0 4 计算 1 2 n 处的 5 根据测量结果 以 为纵坐标轴 为横坐标画出地物反射波谱特性曲线 13 13 遥感平台的分类 遥感平台的分类 答 遥感中搭载传感器的工具通称为遥感平台 按照平台距地面的高度大体上可以分为三 类 地面平台 航空平台 航天平台 1 地面遥感平台指用于安置遥感器的三脚架 遥感塔 遥感车等高度在 100m 以下 在 地面上放置地物波谱仪 辐射计 分光光度计等 可以测定各类地物的波谱特性 2 航空平台指高度在 100m 以上 100km 一下 用于各种资源调查 空中侦察 摄影测 量的平台 3 航天平台一般指高度在 240km 一上的航天飞机和卫星等 其中高度最高的要数气象卫 星 GMS 所代表的静止卫星 它位于赤道上空 36000km 的高度上 landsat spot MOS 等地 球卫星高度也在 700 900km 之间 14 14 小卫星的主要特点 小卫星的主要特点 答 1 重量轻 体积小 2 研制周期短 成本低 3 发射灵活 启动速度快 抗毁坏性强 4 技术性能高 15 15 传感器分类 传感器分类 答 传感器种类繁多 就其基本结构原来来看 目前遥感中使用的传感器大体上可以分为 如下一些类型 1 摄影类型的传感器 2 扫描成像类型的传感器 3 雷达成像类型的传感器 4 非图像类型的传感器 16 16 传感器主要构造 传感器主要构造 答 无论那种类型的传感器它都有如下基本组成部分 1 收集器 收集地物辐射来的能量 2 探测器 将收集的辐射能转变呈化学能或电能 3 处理器 对收集的信号进行处理 4 输出其 输出获取的数据 17 17 光学图像与数字图像的转换 光学图像与数字图像的转换 答 1 光学图像转换为数字图像 光学图像转变成数字图像就是把一个连续的光密度函 数变成一个离散的光密度函数 图像函数 f x y 不仅在空间坐标上并且在幅度 光密 度 上都要离散化 其离散后的每个像元的值用数字表示 整个过程叫做图像数字化 2 数字图像转换为光学图像 数字图像转换为光学图像一般有量化总方式 一种是通过 显示终端设备显示出来 这些设备包括显示器 电子束或激光束成像记录仪等 这些设备 输出光学图像的基本原理是通过数模转换设备将数字信号以模拟方式表现 入显示器就是 将数字信号以蓝 绿 红三色不同强度通过电子束搭载荧光屏上表现出来 电子束或激光 束成像记录仪工作原理与显示器基本相似 另一种是通过照相或打印的方式输出 入早期 的遥感图像处理设备中包含的屏幕照相设备和目前的彩色喷墨打印机 18 18 遥感图像存储介质的比较 遥感图像存储介质的比较 答 1 磁带 磁带是一种顺序存储戒指 要读取磁带上特定位置的记录需要通过该点以 前的全部记录数据 数据处理起来较慢 所以通常只将它作为数据存储只用处理时将其存 储的数据读入磁盘或内存中进行处理 2 磁盘 磁盘是随机存储戒指 因此一个完整的图像行是作为一个完整的记录存储在磁 盘的一个位置上 而组成一幅完整的图像记录必须是邻接的 磁盘又有硬盘和软盘之分 硬盘盘片一般是金属制成 存储密度答 随机访问速度快 软盘的盘片为熟料制品 存储 容量较小 访问速度相对硬盘较慢 磁盘相对磁带来说 读取或存储速度较快 可以快速 的随机在磁盘上地位一个记录 而不必像磁带 必须顺序绕过该记录以前的数据 3 光盘 光盘的特性于磁盘相似 但其存储原理于磁盘不同 磁盘在盘片的表面上涂有 一层磁性材料 存储是 按照数据的不同对磁盘表面的磁性物质惊醒不同程度的磁化 读 取是 根据磁化程度不同的数据进行表达 这样完成了存储和读取数据的工作 而光盘表 面涂上一层反光材料 利用此光束对反光材料进行 蚀刻 数据不同 蚀刻 的程度也 不一样 达到记录数据的目的 相反就可以进行数据的读取 光盘也是随机存储介质 范 文数据的速度较快 另外它具有抗磁性 这一点比磁盘好 19 19 遥感图像存储格式有那些 遥感图像存储格式有那些 答 1 BSQ 格式 所谓 BSQ 格式即按波段记录数据文件 陆地卫星 4 5 好 CCT 格式就 是 BSQ 格式 这种格式的 CCT 磁带中 每一个文件记载的是某一个波段的图像数据 其第 一个波段数据文件之前都有一个图像属性文件 后面又有一个尾部文件 2 BIL 格式 BIL 格式是一种按照波段顺序交叉排列的遥感数据格式 BIL 格式于 BSQ 格式相似 3 TIFF 格式 标签化文件格式 TIFF 是 Aldus 公司和微软公司合作开发的一个多用途 可扩展的用于存储栅格图像的文件格式 TIFF 不仅能很好地处理黑白 灰度 彩色图像 而且还支持对图像橡树的许多数据压缩方案 4 BMP 格式 现在很多的遥感图像处理系统是基于 Windows 操作系统的 而 Windows 把 BMP 作为其图像的标准格式 并且内涵了一台支持 BMP 图像处理的 APT 函数 BMP 格式一般 由两大部分组成 文件头和实际图像信息 20 20 遥感图像处理系统软件的功能 遥感图像处理系统软件的功能 答 1 图像文件管理 2 图像处理 3 图像校正 4 多影像处理 5 图像信息获取 6 图像分类 7 遥感专题图制作 8 与 GIS 系统的接口 21 21 遥感图像几何变形的内容 遥感图像几何变形的内容 答 遥感图像成图时由于各种因素的影响 图像本身的几何图像与其对应的地物形状往往 是不一致的 遥感图像的几何变形是指原始图像上各地物的集合位置 形状 方位 等特 征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形 遥感图像变形误差可以分为静态误差和动态误差两大类 静态误差是在成像过程 中 传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差 动态误差主要是在成像 过程中由于地球的旋转等因素造成的图像变形误差 变形误差又可以分为内部误差和外部 误差两类 内务误差主要是由于传感器自身的性能技术在地面同坐检校的方式的顶 其误 差值不大 外部变形误差是在传感器本身处于正常工作的条件下 有传感器以外的各种因 素所造成的误差 22 22 外部误差对图像变形的影响有 外部误差对图像变形的影响有 答 1 传感器成像方式引起的图像变形 2 传感器外方位元素变化的影响 3 地形起伏引起的像点位移 4 地球曲率引起的图形变形 5 大气折射引起的图像变形 6 地球自转的影响 23 23 遥感影像的集合处理 遥感影像的集合处理 答 遥感影像的集合处理包括两个层次 第一是遥感图像的粗加工处理 第二是遥感图像 的精加工处理 遥感图像的粗加工也成为粗纠正 它仅作系统误差改正 当已知图像的构 象方程时 就可以把与传感器有关的测定的校正数据进行几何校正 遥感图像精纠正是指 消除图像中的几何变形 产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像的过程 24 24 遥感影像的粗加工处理步骤 遥感影像的粗加工处理步骤 答 1 投影中心坐标的测定和计算 2 卫星姿态角的测定 3 扫描角 的测定 25 25 遥感图像精处理的步骤 遥感图像精处理的步骤 答 1 根据图像的成图方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型 2 根据所采用的数学模型确定纠正公式 3 根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数 评定精度 4 对原始影响进行集合变换计算 像素亮度值重采样 26 26 遥感图像精纠正方法有哪些 遥感图像精纠正方法有哪些 答 1 遥感图像的多项式纠正 2 遥感图像的共线方程纠正 3 SPORT 图像共线方程纠正 4 加入高差改正的 CCD 线阵影响的多项式纠正 27 27 多项式纠正方法步骤 多项式纠正方法步骤 答 1 利用已知地面控制点求解多项式系数 2 遥感图像的纠正变换 3 数字图像亮度 或灰度 值的从采样 28 28 数字图像处理的相关过程 数字图像处理的相关过程 答 1 首先在参考图像上选取以目标点为中心 大小为 mn 的区域作为目标区域 T1 并确保 目标点在区域的中间 然后确定搜索图像的搜索区 S1 其大小为 JK 显然 J m K n S1 的 位置和大小选择必须合理 使得 S1 中能完整地包含一个模板 T1 其位置的确定可以是大 致估计或者根据粗加工处理以后坐标的相对误差来确定 2 将模板 T1 放入搜索区 S1 内搜索同名点 从左致右 从上到下 逐像素的移动搜索区 来计算目标区和搜索区之间的相关系数 区最大者为同名区域 其中心为同名点 3 选取下一个目标去 重复 1 2 以得到其在搜索区的同名点 29 29 数字图像镶嵌的关键是数字图像镶嵌的关键是 答 第一 如何在集合上将多幅不同的图像文件合在一起 因为在不同时间用相同的传感器以 及在不同时间用不同的传感器获得的图像 其几何位置和变形是不同的 解决几何链接的 是指就是集合纠正 按照集合纠正方法将所有参加镶嵌的图像纠正到统一的坐标系统 去 掉重叠部分后将多幅图像拼接起来形成一幅更大幅面的图像 第二 如何保证拼接后的图像反差一致 色调接近 没有明显的接缝 就要考虑接缝消除 的问题 接缝消除的过程如下 a 图像几何纠正 b 镶嵌边搜索 c 亮度和反差调整 d 街边线平滑 30 30 传感器接收电磁波能量包括那些部分 传感器接收电磁波能量包括那些部分 答 1 太阳经大气衰减后照射到地面 经地面反射后 又经大气第二次衰减进入传感器的能 量 2 地面本身辐射的能量经过大气后进入传感器的能量 3 大气散射 反射和辐射的能量 31 31 传感器辐射误差包括那些 传感器辐射误差包括那些 答 1 传感器本身的性能引起的辐射误差 2 地形影响和光照条件变化引起的辐射误差 3 大气的散射和吸收引起的辐射误差 32 32 辐射校正包括那几方面辐射校正包括那几方面 答 1 影像辐射校正 2 太阳高度角和地形影响引起的辐射误差校正 3 大气校正 33 33 对于红外波段 为获得传感器如后处的辐射亮度的步骤是 对于红外波段 为获得传感器如后处的辐射亮度的步骤是 答 1 选择一处温度均匀 稳定的大面积表面作为测量区 2 同步测量水面的温度和比辐射率 有普朗克方程计算出等效黑体光谱辐射亮度 3 同步测量当时大气条件下的大气光学厚度和水气含量 利用探空测量垂直线上的压 强 温度即相对湿度 4 利用辐射传输模型 根据上面同步测量的数据 计算处传感器入口处的光谱辐射亮度 5 通过图像处理定位处目标区 读取传感器输出的亮度值 6 根据传感器入口处的光谱辐射亮度 传感器输出亮度值球的绝对辐射定标系数 34 34 利用图像本来求反射率的方法有哪些 利用图像本来求反射率的方法有哪些 答 1 内部平均法 以图像某一波段的灰度值除以该波段的平均值得到相对发射率 该方法 要求地物具有多种类型 整幅图像的平均值光谱曲线没有明显的强吸收特征 2 平均域法 在图像中找一块亮度高 光谱相应变化小和地形起伏小的区域 用图像灰 度值除以该区域的光谱相应值 该方法能减少大气影响和一起引入的残留效应等 3 对数残差法 该方法考虑了大气效应和地形影响 35 35 大气校正 大气校正 答 辐射校正必须考虑大气的影响 需要进行大气校正 大气的影响是指大气对阳关和来 自目标的辐射产生吸收和散射 消除大气的影响是非常重要的 消除大气影响的校正过程 成为大气校正 大气校正包括 1 基于地面场数据或辅助数据进行辐射校正 2 利用不断的特性进行的大气校正 36 36 地面场辐射校正的意义 地面场辐射校正的意义 答 1 建立地面辐射校正场符合遥感数据定量化的需要 2 建立地面辐射较正常可以弥补星上定标的不足 3 满足多种传感器和多时向遥感资料的应用需要 37 37 图像增强的目的是什么 图像增强的目的是什么 答 图像增强是数字图像处理的基本内容 遥感图像增前是为特定目的 突出遥感图像中 的某些信息 削弱或除去某些不需要的信息 是图像更易判读 图像增强的是指是增强感 情徐的目标和周围背景图像间的反差 它不增加原来图像的信息 有时反而会损失一些信 息 38 38 图像增强处理常用的技术 图像增强处理常用的技术 答 目前常用的图像增强处理技术可以分为两大类 空间域和频率域的处理 空间域处理 是指直接对图像进行各种运算得到需要的增强结果 频率域处理是指先将空间域图像变换 成频率域图像 然后在频率与中对图像的频谱进行处理 以达到图像增强的目的 39 39 图像均衡化的效果是什么 图像均衡化的效果是什么 答 1 各灰度级所占图像的面积近似相等 因为某些灰度级出现的像素不可能被分割 2 原图像上频率小的灰度级被合并 频率高的灰度级被保留因此可以增强图像上大面积 地物与周围地物的反差 3 如果输出数据分段级较少 则会产生一些大类地物的近似轮廓 40 40 图像反差调整的方式有那些 图像反差调整的方式有那些 答 1 线性变换 2 直方图均衡 3 直方图正态化 4 直方图匹配 5 密度分割 6 其它非现行变换 7 图像灰度反转 41 41 图像平滑的目的 方法 图像平滑的目的 方法 答 图像平滑的目的在于消除各种干扰噪声 是图像中高频成分消退 平滑掉图像的细节 是其反差降低 保存低频成分 图像平滑包括空间域处理和频率域处理两大类 图像平滑的方法有 1 领域平均法 2 低通滤波法 42 42 图像锐化的目的 方法 图像锐化的目的 方法 答 锐化是增强图像中的高频成分 突出图像的边缘信息 提高图像细节反差 也称为边 缘增强 其结果与平滑相反 图像锐化处理有空间域处理和频率域处理两种 43 43 图像融合的目的 方法 图像融合的目的 方法 答 图像融合是指多源遥感图像按照一定的算法 在规定的地理坐标系 生成新的图像的 过程 图像融合的算法很多 主要有 1 加权融合 2 基于 HIS 变换的图像融合 3 基于主分变换的图像通和 K L 变换法 4 基于小波变换的图像融合 5 比值变换融合 6 基于特征图像融合 7 基于分类的图像融合 44 44 基于特征的图像的融合有那些方法 基于特征的图像的融合有那些方法 答 1 对两个不同特征的图像做边缘增强 然后加权融合 2 对其中一个图像做边缘提取 然后融合到另一个图像上 3 对两个图像经小波变换后形成基带图像和子带图像 对基带图像加权融合方法 而 对子带图像采用选择子带中特征信息丰富的图像进行融合 45 45 基于基于 HISHIS 变换的融合过程 变换的融合过程 答 1 待融合的全色图像和多光谱图像和多光谱图像进行集合配准 并将多光谱图像重采样 与全色分辨率相同 2 将多光谱图像变换转换到 HIS 空间 3 将全色图像 I 和 HIS 空间的亮度分量 I 进行直方图匹配 4 对全色图像 I 代替 HIS 空间亮度分量 即 HIS I1HS 5 将 I HS 逆变换到 RGB 空间 即得到融合图像 46 46 基于正交二进制小波变换的图像融合步骤 基于正交二进制小波变换的图像融合步骤 答 1 对高分辨率全色图像和多光谱图像进行集合配准 并且对过光谱图像采样与全色图像 分辨率相同 2 对全色图像和多光谱图像进全色匹配 3 对全色高分辨率图像进行分解 分解成 LL 低频部分 HL 水平方向的小波系数 LH 垂直方向小波系数 HH 对焦方向小波系数 4 对过光谱图像进行分解呈四部分 LL LH HL HH 5 根据需要或保持多光秃色调的程度由 3 4 中的 LL 重新组成新的 LL 6 根据需要由 3 4 中的 LH HL HH 重新组合成新的 LH HL HH 7 有 5 6 所得到的新的 LL HL LH HH 反变换重建影响 8 其它波段融合重复步骤 3 7 47 47 基于特征的图像融合几种方法 基于特征的图像融合几种方法 答 1 对两个不同特性的图像做边缘增强 然后加权融合 2 对其中一个图像做边缘提取 然后融合到另一个图像上 3 对两个图像经小波变换后形成基带图像和子带图像 对基带图像用加权融合方法 而 对子带图像采用选择子带中特征信息丰富的图像进行融合 48 48 影响景物特征及其判读的因素有那些 影响景物特征及其判读的因素有那些 答 1 地物本身的复杂性 2 传感器特性的影响 3 目视能力的影响 49 49 传感器特性影响的因素 传感器特性影响的因素 1 几何分辨率 2 辐射分辨率 3 光谱分辨率 4 时间分辨率 50 50 目视判读的一般过程和方法目视判读的一般过程和方法 答 判读前的准备 1 判读员的训练 2 搜集充足的资料 3 了解图像的来源 性质和质量 4 判读仪器和设备 判读的一般过程 1 发现目标 2 描述目标 3 识别和鉴定目标 4 清绘和评价目标 51 51 侧视雷达图像上的色调与那些特性有关 侧视雷达图像上的色调与那些特性有关 答 1 与入射角有关 2 与地面粗糙程度有关 3 与地面的电特性有关 52 52 什么是特征变换 特征变换的作用有那些 什么是特征变换 特征变换的作用有那些 答 为了设计处效果好的分类器 一般需要对原始图像进行数据分析处理 特征变换是将 原有的 m 测量值集合并通过某种变换 产生 n n 2 m 4 选择前 n 各特征值对应的 n 各特征向量构造变换矩阵 n 5 根据 Y nX 进行变换 得到的新特征影响就是变换的结果 X 为多光谱图像的一个 光谱特征矢量 54 54 主分量变换具有那些优良性质 主分量变换具有那些优良性质 答 1 变换后的矢量 Y 的协方差矩阵是对角阵 对角矩阵表明新特征矢量之间彼此不相关 2 经过主分量变换后得到几个变量 可以证明此时具有的军方茶在所有正交变换中是 最小的 由于 n m 这样就用比较少的变量代替了原来的几个变量 实现了数据的压缩 55 55 常用的特征变换有那些 常用的特征变换有那些 答 1 主分量变换 2 哈达玛变换 3 穗帽变换 56 56 什么是监督分类 监督分类的思想是什么 什么是监督分类 监督分类的思想是什么 答 监督分类是基于我们对遥感图像上样本区内地物类别一致 于是可以利用这些样本类 别的特征作为依据来识别非样本数据的类别 监督分类的思想是 首先根据一致的样本类别和类别的先验知识 确定判别函数和相应的 判别准则 其中利用一定数量的已知类别的样本的观测值求解待定参数的过程称之为学习 或训练 然后将位置类别的样本的观测值带入到判别函数 在依据判别准则对样本的所属 类别做出判定 然后计算每一类别对应的判别函数总各个参数 监督分类意味着对类别已 有一定的先验知识 57 57 监督分类的主要步骤是什么 监督分类的主要步骤是什么 答 1 确定感兴趣的类别数 2 特征变换和特征选择 3 选择训练样区 4 确定判别函数和判别规则 5 根据判别函数和判别规则对训练样区的图像区域进行分类 58 58 监督分类和非监督分类的结合操作步骤 监督分类和非监督分类的结合操作步骤 答 第一步 选择一些有代表性的区域进行非监督分类 第二步 获得多个聚类别的先验知识 第三步 特征选择 第四步 使用监督法对整个影像进行分类 第五步 输出标记图像 59 59 简述高程信息在遥感图像分类中的应用 简述高程信息在遥感图像分类