遥感导论考试复习提纲

遥感导论复习提纲绪论1. 遥感的定义，广义遥感、狭义遥感。遥感: 即遥远的感知，是一种不直接接触物体而取得其信息的探测技术。狭义遥感：运用探测仪器，不与目标物相接触，从远距离把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析,揭示出目标物本身的特征、性质及其变化规律的综合性技术广义遥感：泛指一切无接触地远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测。2. 遥感的分类。a.按遥感平台：地面、航空、航天、航宇b.按探测波段：紫外、可见光、红外、微波、多波段c.按工作方式：主动、被动d.按应用领域：环境、大气、资源、海洋、地质、农业、林业遥感e.按传感器：地磁波、高光谱、声波、重力、磁力、地震波f.按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式3. 论述遥感的特点。宏观性、时效性、综合性(概括性)、经济性、局限性一、电磁基础1. 大气散射的几种形式：选择性散射（瑞利散射、米氏散射）、非选择性散射2. 大气窗口答：太阳辐射经过大气时要发生反射、吸收或散射，从而衰减了辐射强度。我们把较少受到大气衰减作用影响的，透射率较高的波段称作大气窗口。大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。3. 地物的反射光谱曲线：下图为雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线。不同地物在不同波段反射率存在差异。 水气吸收带叶绿素吸收带 4. 画出植被的反射光谱曲线及其曲线形态的影像因素所有植被的反射光谱曲线（光谱特征）规律明显，主要可分三段：（1）第一段： 在0.55m附近有一个反射率为1020的小反射峰。在0.45m和0.65m附近有两个明显的吸收谷。它是受叶绿素的影响，因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强而对绿光反射作用强。（2）第二段：在近红外波段（0.70.8m）有一个反射的“陡坡”，反射率急剧增高。0.8-1.3m之间形成一个高的、反射率可达40或更大的反射率。这是由于植物细胞结构的影响而形成的高反射率。（3）第三段：在中红外波段（1.3-2.5m）由于受到绿色植物中含水量的影响，吸收率大增。反射率大大下降，特别是在1.45m, 1.95m, 2.6m-2.7m 处有三个吸收谷。整体而言1.3-2.5m部分为一衰减曲线。5. 影响植物反射率的主要因素A,植物叶子的颜色B,植物叶子的细胞构造C,植物叶子的含水量D,其他因素如植物的疏密程度或植物的覆盖程度等6. 当水中含有其他物质时，水体反射光谱曲线会如何变化。水中的悬浮物主要有两种：一种是无机的沙，另一种是有机的叶绿素。含有泥沙的浑浊水体，其反射波谱曲线整体高于清水，随着悬浮泥沙浓度的增加，差别较大。如果水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率。此时水体呈灰色或灰浅色。如果水体被污染，水体污染物浓度较大且水色显著变黑，变红或变黄，它与背景水色有较大差异，在可见光波段是可能被识别出来的。7. 影响土壤反射光谱曲线的主要因素（1）颜色：颜色浅的土壤具有较高的反射率。颜色较深的土壤反射率较低。（2）结构：主要表现为土壤的粗细。细颗粒的土壤，表面比较平滑，具有较高的反射率，而较粗的颗粒具有相对较低的反射率。（3）有机质含量：有机质含量愈高，反射率愈低。（4）水的含量：土壤中水的含量增加，会使反射率下降。（5）土壤表面的植被覆盖度：如果植被覆盖度15，其反射率与裸土相近，植被覆盖度在1570%时，表现为土壤和植被的混合光谱。植被覆盖度70时，基本上表现为植物的光谱特征。二、常用的遥感平台1. 传感器的主要分辨率及其定义。（1） 光谱分辨率：是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小,分辨率越高。波段数越多，分辨率越高。（2） 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，在遥感图像上表现为每个像元的辐射量化级。（3）时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。（4）空间分辨率：每个像元对应空间的大小。 表征影像分辨地面目标细节能力的指标。2. 不同分辨率遥感数据的用途。（1）波谱分辨率意义：a.提高了对地物的识别程度 b.在图像处理中多光谱信息的利用可以提高分析判断效果。（2）时间分辨率意义：a.进行动态监测和预报 b.进行自然历史变迁和动力学分析 c.更新数据库，形成时态数据3. 什么是元数据？元数据（metadata）：用于描述要素、数据集或数据集系列的内容、覆盖范围、质量、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式等有关的信息。三、遥感数字图像基础知识1. 图像数字化的主要过程。（1）把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数（2）空间坐标离散化采样（3）幅度（光密度）离散化 量化2. 非特殊用途的图像均为：8bit量化，即用0255描述“黑 白”。3. 单波段图像的统计特征 3.1反映像素值平均信息的统计参数（1）均值-像素值的算术平均值。反映图像中地物的平均反射强度（2）中值-图像所有灰度级中处于中间的值。当图像的灰度级为偶数时，则取中间两灰度级的平均值。（3）众数-图像中出现次数最多的灰度级。反映了图像中分布较广的地物的反射能量 3.2反映像素值变化信息的统计参数（1） 方差-像素值与平均值差异的平方和，反映像素值的离散程度。（2） 变差-像素最大值与最小值的差。反映图像灰度值的变化程度（3） 反差-又称为对比度，反映图像的显示效果和可分辨率4. 多波段图像的统计特征协方差和相关系数是两个基本的统计量，其值越高，表明两个波段图像之间的协变性越强。5. 直方图、累计直方图的定义直方图：根据图像像素的灰度范围，以适当的灰度间隔为单位划分为若干等级；横轴表示灰度级；纵轴表示每一灰度级具有的像素数或该像素数占总像素数的比例值；灰度值概率密度函数的离散化图形。累计直方图：以横轴表示灰度级，纵轴表示每一个灰度级及其以下灰度级所具有的像素数或此像素占总像素的比值，做出的直方图。累积直方图可以看作是累积离散概率分布四、遥感数字图像的几何校正1. 几何变形误差的分类 a 静态误差：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； b 动态误差：动态误差主要是由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。 c 内部误差：由于传感器自身的性能、技术指标偏离标称数值所造成的。 d 外部误差：指的是传感器本身处在正常工作的条件下，由传感器以外的各因素所造成的误差。2. 几何校正定义：是指从具有几何畸变的图像中消除畸变，从而建立图像上的像元坐标与目标物的地理坐标间的对应关系，并使其符合地图投影系统的过程。几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。 几何精校正：把不同传感器具有几何精度的图像、地图或数据中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起的过程。 3. 相对校正与绝对校正若基础数据集是图像，该过程叫相对校正，即以一景图像作为基础，是图像图像校正；若以地图为基础校正其他图像，则叫绝对校正，是图像地图校正，常用于GIS中。4. 几何精校正的具体步骤（1） 输如原始数据影像；（2）选择地面控制点 （3）选择地图投影 （4）匹配地面控制点与象元位置 （5）选择校正函数与相关参数 （6）象元灰度重采样 （7）输出纠正数字影像5. 几何精校正GCP的选取原则（1） 控制点的特点：容易分辨，相对稳定，特征明显的位置（2） 控制点的数量：K阶多项式控制点的最少数目为（k+1）（k+2）/2，实际工作表面，控制点数的选取都要大于最低数很多（有时为6倍）。一般而言，多选取20-30个控制点。（3） 控制点的分布：要均匀遍布工作区域在图像上，控制点应该在容易分辨、相对稳定、特征明显的位置，变化不明显的大面积区域（如沙漠），控制点可以少一些6. 几何精校正时，灰度重采样的主要三种方法及对比7. 图像镶嵌的定义将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣区域图像。遥感图像辐射校正1. 辐射校正、辐射误差、大气校正、程辐射定义消除遥感图像数据中依附在辐亮度中的各种失真的过程称为辐射量校正（Radiometric Correction),简称辐射校正。传感器所得到的目标测量值与目标的光谱反射率或光谱辐亮度等物理量之间的差值 2. 太阳高度角与太阳辐射强度的关系太阳高度角小，受热面积大，光热分散，获得太阳辐射能量少，因此太阳强度小太阳高度角大，受热面积小，光热集中，获得太阳辐射能量多，因此太阳强度大3. 大气校正的方法统计学方法：将野外实地光谱测试获得的无大气影响的辐射值与卫星传感器同步观测结果进行回归分析，确定校正量。辐射传递方程计算法：测量大气参数，按理论公式求大气干扰辐射量波段对比法:利用某些不受大气影响或影响很小的波段校正其他波段。图像拉伸1. 非线性拉伸2. 图像均衡化的定义与具体步骤对原始图像的像素灰度做某种映射变换，使变换后图像直方图的概率密度呈均匀分布，即变换后图像的灰度级均匀分布。图像滤波1. 椒盐噪声与高斯噪声，采用中值滤波还是均值滤波效果好，主要原因 2. 主要的图像锐化算子Prewitt算子，Sobl算子，Roberts算子，Laplacian算子图像变换1. 傅立叶变换适用情况与物理含义傅立叶变换的物理意义:是将图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数，傅立叶逆变换是将图像的频率分布函数变换为灰度分布函数。2. 主成份变换（KL）的定义、性质与特点主成分变换是基于变量之间的相关关系，在尽量不丢失信息的前提下的一种变换方法。在遥感软件中常被称为K-L变换。3. 缨帽变换（KT）的定义、适用范围、变换后的分量含义、优缺点 缨帽变换旋转坐标空间，旋转后的坐标轴指向与地物有密切关系，特别是与植物生长过程和土壤有关的方向,缨帽变换可以实现信息压缩，帮助解译分析农作物特征,缨帽变换主要用于MSS和TM数据.4. 主要的植被指数比值植被指数、归一化植被指数、差值植被指数遥感图像分类1. 图像分类定义不同类的地物之间存在差异。根据这种差异，将图像中的所有像素按其性质分为若干个类别（Class）的过程。2. 计算机分类的基本方法(1)根据有无先验知识可以分为：监督分类法,非监督分类(2)根据分类使用的统计数学方法：随机统计方法,模糊统计方法(3)根据像