遥感概论总结

1、遥感概论总结第一章1、遥感的概念 p1遥感（ Remote Sensing ），即遥远的感知，是在空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，它利用非接触传感器来获取有关目标的时空信息，不仅着眼于解决传统目标的几何定位，更为重要的是对利用外层空间传感器获取的影像和非影像信息进行语义和非语义解译，提取客观世界中各种目标对象的几何与物理特征信息。几何：由2维影像重建3维模型。物理：由光谱特性确定物质类别。第二章1、黑体辐射的概念以及三大定律p30定义一：黑体发出的地磁辐射，它比同温度下任何其他物体发出的电磁辐射都强定义二：研究实际物体吸

2、收和发射辐射能量的性能时的一种理想化的比较标准三大定律1）斯忒藩玻尔兹曼定律对普朗克定律在全波段内积分，得到斯忒潘玻尔兹曼定律。辐射通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的4次方成正比。: 斯蒂藩玻尔兹曼常数，5.6697×108Wm-2K4 T：绝对黑体的绝对温度（K）2）维恩位移定律黑体辐射光谱最强的波长与黑体绝对温度T成反比： 黑体温度越高，曲线的顶峰就越往左移，即往波长短的方向移动。高温物体发射较短的电磁波，低温物体发射较长的电磁波。3）基尔霍夫定律 给定温度下，黑体向外的辐射出射度和吸收的能量必然相等，任何地物的辐射出射度与吸收率之比是常数。基尔霍夫证明下式之比仅与波长和温度

3、有关。 黑体：最大的吸收率 最大的发射率 没有反射 实体：吸收本领大、发射本领也大2、太阳常数概念 太阳常数：是指不受大气影响，在距离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。太阳常数可以认为是大气顶端接收的太阳能量，所以没有大气的影响。太阳常数值基本稳定，即使有变化也不会超过1%。太阳常数对遥感探测和进一步应用于气象、农业、环境等领域也很重要。3、大气散射类型P42 散射：辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称散射。 散射的实质：电磁波在传输中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象。大气散射有三种情况（瑞利散射、米氏散射、无选择

4、性散射）。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。1)瑞利散射散射强度与波长的四次方成反比。瑞利散射对可见光的影响很大，大气中的气体分子在 晴朗的天空为蓝色；出现蓝色蒙雾，紫外区不适于进行遥感 。 用瑞利散射解释自然现象：晴朗的天空为什么是蓝色，傍晚天空为什么是红色等。2）米氏散射散射强度与波长的平方成反比。主要是大其中的气溶胶引起的散射。云、雾等的悬浮粒子的直径和0.7615 m之间的红外线波长差不多，需要注意。用米氏散射解释自然现象：云雾对红外线的散射3）无

5、选择性散射 发生条件：当质点直径大于电磁波波长时（d >）, 散射率与波长没有关系。 散射特点：散射强度与波长无关，散射强度相同用无选择性散射解释自然现象：云雾呈白色 散射对可见光波段的影响：无云的晴空以瑞利散射为主，有云时以无选择散射为主 散射对微波的影响：瑞利散射为主4、大气窗口概念P44电磁波在大气中传输过程中反射、吸收和散射很小，透射率很高的波段称之为大气窗口。 要获得地面的信息，必须在大气窗口中选择遥感波段。大气窗口的主要波段： 1）0.31.3m： 以可见光为主体的窗口，是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。摄影和扫描成像的方式在白天感测和记录目标电磁波

6、辐射信息。 2）1.5m： 近、中红外窗口，6095，扫描成像，白天记录 3）3.55.5m： 中红外窗口，6070，白天夜间，扫描成像记录 4）814 m： 远红外窗口，超过80， 白天夜间，扫描记录 5）0.82.5cm：微波窗口，白天夜间，扫描记录。5、双向反射比因子P52朗伯反射面即漫反射面 P48第三章1、明度，亮度，饱和度的概念P59（1）明度，是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。 在一般情况下，物体反射率越高，明度就越高。所以白色比灰色明度高。对于光源来说，亮度越大，明度越高。（2）色调，是色彩彼此相互区分的特性。 多数情况下，刺激人眼的光波不是单一波长，而常常是一些波长的组合，对

7、于光源来说，则是不同波长的亮度组合，对于反射物体是不同反射率的不同波长组合，共同刺激人眼产生组合后的颜色感觉。（3）饱和度，是彩色纯洁的程度，也就是光谱中波长是否窄，频率是否单一的表示。 对于光源，发出的若是单色光就是最饱和的彩色。对于物体颜色，如果物体对光谱反射有很高的选择性，只反射很窄的波段则饱和度高。如果光源或物体反射光在某种波长中混有许多其他波长的光或混有白光，则饱和度低。相关：颜色视觉:（1） 亮度对比：是视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比。（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。灰度和灰度级：灰度表示图像像素明暗程度的数值灰度级图像灰度级的级数。 图

8、像数据的灰度级越多，图像视觉效果越好对比度对比度表示一副图像中灰度反差的大小对比度=最大灰度值/最小灰度值2、什么是加色法p621）颜色相加原理 所谓加色法，就是用红、绿、蓝三原色光按不同比例相加而取得其他色彩的一种方法。相关：互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。如黄和蓝，红和青，绿和品红均为互补色。三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝是最优的三原色。三原色是三种相互独立的颜色，其中任一色均不能由其它二色混合产生。所有其它颜色都可以由三基色按不同的比例组合而得到。

9、两种原色按照等量叠加得到一种补色。三原色等量叠加得到白光。如果两种色光叠加后得到 白光（黑光），则称这两种色为互补色。非互补色不等量叠加得到两者之间的中间色。红（多） 绿（少） 橙色红（少） 绿（多） 黄绿色3、什么是减色法p64所谓减色法，是从白光中按不同比例减去原色，来实现色彩再现的一种方法，通俗地说，减色法就是运用青、品红、黄三种补色重叠起来合成色彩的一种方法。每一种颜色是从白光中减去与它互成补色的颜色。所以，加色法主要是用三个原色光相加再现色彩，而减色法则是用三个补色的透明色素相叠或染料相混合再现色彩，这就是它们的根本区别。相关：减法三原色：指加法三原色的补色，即黄、品红和青色。一般用

10、于颜料的配制、彩色印刷、彩色相片的染印等。 颜料的颜色是由于染料选择性吸收了白光中的某些波长，反射出白光中未被吸收的色光而产生。黄 白蓝 红绿 黄青 白红 蓝绿 青 三种颜料等量混合，白光中的红、绿、蓝 全部被吸收，所以呈现黑色4、假彩色合成（用于解释某些地物颜色）p70假彩色合成：选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，这种合成叫做假彩色合成. 标准假彩色合成：在彩色合成时，选择4、3、2波段，分别赋予红、绿、蓝时，即绿波波段赋予蓝、红波波段赋予绿，红外波段赋予红时，这一合成方案被称为标准假彩

11、色合成。是一种最常用的方案。相关：真彩色合成：如果所采用的滤光系统与波段一一对应，称为真彩色合成，彩色与原物体或景观的色彩一样。 第四章1、传感器性能（四种分辨率）以及在土地动态监测如何利用这几种分辨率p81-p831）空间分辨率（Spatial resolution）又可称地面分辨率（Ground resolution）。前者是针对传感器或图像而言的，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小 后者是针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小； 从地面信息到遥感信息，经历一定的处理过程，它损失了一部分信息，必然产生一种概括能力。如同制图综合一样。遥感信息的概括能力是随分辨率的降

12、低而增大的。 空间分辨率与尺度：不同的自然现象有不同的最空间分辨率和尺度，并不一定是空间分辨率越大越好，观测越细微越好这并不是否定系统的高精度的实地观测，而是说明需要适当的距离和空间分辨率，才能有效、完整地观察。2）光谱分辨率遥感的多波段特性，多用光谱分辨率来描述。是指传感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小（带宽） 光谱分辨率在遥感中的意义： 1）开拓遥感应用领域 2）专题研究中波段选择针对性 3）图像处理中多波段的应用提高判识效果光谱分辨率越高，专题研究的针对性越强，对物体的识别精度越高，遥感应用分析的效果也就越好。但是，面对大量多波段信息以及它所提供的这些微小的差

13、异，要直接地将它们与地物特征联系起来，综合解译是比较困难的。而多波段的数据分析，可以改善识别和提取信息特征的概率和精度。3）时间分辨率 （temporal resolution)对同一地区遥感影像重复覆盖的频率，是指重复观测的最小时间间隔。它是由飞行器的轨道高度、轨道倾角、运行周期、轨道间隔、偏移系数等参数决定的。 时间分辨率的意义： 1）动态监测与预报； 2）自然历史变迁和动力学分析； 3）利用时间差提高遥感的成像率和解像率； 4）更新数据库 4）辐射分辨率（Radiant resolution） 辐射分辨率指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。遥感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最

14、小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力，一般用灰度的分级数来表示，即最暗最亮灰度值(亮度值)间分级的数目量化级数 有效量化的级数，一般是由动态范围和信噪比SN所确定 动态范围传感器可测量的最大信号与最小信号之比。所谓最大信号指在此值以外无论输入的信号多强，响应也无变化的饱和区：所谓最小信号指在此值以外，对输入的弱信号无响应的无感应区；而仅在动态范围内，输入与输出信号几乎呈线性关系。 注：信噪比（S/N）有效信号(signal)与噪声(noise)之比。即信号功率与噪声功率之比。而为了实用方便，信噪比常定义为信号均方根电压和噪声均方根电压之比，单位均为分贝(dB) 遥感系统的信息容量

15、取决于它的空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率、辐射分辨率的大小。2、光电扫描仪和CCD传感器的概念和区别p90 光电的优点：1）扩大了探测的波段范围2）便于数据的存储于传输，航天遥感探测多用这类传感器。注：自己总结第五章1、像点位移 p107 计算题 p109 例题以及公式推导过程 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位置上的移动，这种现象称为像点位移。其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的“投影误差”。像点位移计算公式：相关：中心投影与垂直投影的区别第一，投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中

16、心投影受投影距离的影响，像片比例尺与平台高度H和焦距f有关第二，投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，在中心投影的像片上，比例关系有显著的变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。第三，地形起伏的影像：垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量越大，产生投影误差。2、航空像片的立体测量p115 计算题 （空间点的几何成像关系共线方程）外方位线元素：描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的位置(Xs、Ys、Zs)外方位角元素：描述像片在摄影瞬间的空间姿态共线条件共线

17、条件方程了解：高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（Hyperspectral Remote Sensing）的简称。它是在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术（Lillesand & Kiefer 2000）。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。第六章1、卫星的姿态p124 （三种情况）遥感卫星的姿态三轴倾斜 振动是指遥感卫星运行过程中除滚动、俯仰与偏航以外的非系统性的不稳定振动。2、陆地卫星的概念以及轨道特征p126-p128陆地卫星指地球资源卫星，陆地卫星在重复成像的基础上，产生世界范围的图像，同时提供数字化的多波段的

18、图像数据。包括Landsat系列（美）、SPOT系列（法）、IRS（1P）（印度）、ALOS系列（日）、RESURSO1系列（俄）等。这类卫星的特点是多波段扫描、地面分辨率为530m，在现阶段，这类卫星仍然是陆地卫星的主体。陆地卫星的轨道特征可归纳为：中等高度、近圆形、近极地、太阳同步、可重复轨道3、气象卫星的概念以及轨道特征p138气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。注：特征自行总结第七章1、极化的概念p159极化：电波的振动仅在单一平面水平极化：电场振动方向平行于水平面（“H”极化）垂直极化：电场振

19、动方向垂直于水平面（“V”极化）与地表发生作用后，极化状态可能改变。背向散射通常为两种极化的混合。传感器可以设计成只探测H或V极化的背向散射。依据发射的及接收的极化的差别，可以有四种组合：HH、VV、HV、VH2、微波传感器有哪些？p161微波传感器 非成像传感器1）微波散射计2）雷达高度计 成像传感器1）微波辐射计2）侧视雷达3）合成孔径雷达3、地形畸变要注意哪些？相关：侧视雷达图像的几何特征1、垂直飞行方向（y）的比例尺由小变大2、山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象。3、高差产生的投影差亦与中心投影影像投影差位移的方向

20、相反，位移量也不同。4、雷达立体图像的构像特点：从不同摄站对同一地区获取的雷达图像也能构成立体影像。由于是侧视，所以同一侧或异侧都能获取和构成立体像对。对同侧获取的雷达图像立体对，由于高差引起的投影差与中心投影片方向相反，如果按摄影位置放置像片进行立体观测，看到的将是反立体图像(雷达叠掩layover)。5、尽可能的详细描述你所知雷达类型（自我总结）侧视雷达p162 侧视雷达成像与航空摄影不同，航空摄影利用太阳光作为照明源，而侧视雷达利用发射的电磁波作为照射源。它与普通脉冲式雷达的结构大体上相近。图为脉冲式雷达的一般组成格式。它由一个发射机，一个接收机，一个转换开关和一根天线等构成。雷达接收到

21、的回波中，含有多种信息。如雷达到目标的距离、方位、雷达与目标的相对速度（即作相对运动时产生的多普勒频移），目标的反射特性等 方位分辨率与天线大小、波长、距离有关，要提高方位分辨率，需采用波长较短的电磁波，加大天线孔径和缩短观测距离。这几项措施无论在飞机上或卫星上使用时都受到限制。目前是利用合成孔径侧视雷达来提高侧视雷达的方位分辨率。合成孔径雷达p165合成孔径技术的基本思想，是用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动。 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar - SAR)的方位分辨力与距离无关，只与实际使用的天线孔径有关。激光雷达：p1836、合成孔径雷达

22、相关计算题 p166例题第八章1、大气校正的概念 大气校正就是指消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程 。公式法 回归分析法 直方图校正法2、双线内插法 p197三种重采样方法比较Ø 最邻近像元法最简单，计算速度快,且能不破坏原始影像的灰度信息,Ø 双三次卷积法较费时.Ø 双线性插值法较宜。3、直方图均衡化概念以及与线性增强的区别p2044、平滑和边缘滤波（掌握梯度法）的计算p208-p2095、归一化植被指数p2126、K-L变换和K-T变换的概念以及应用p212-p214主成分分析 在遥感图像分类中，常常利用主成分分析算法来消除特征向量中各特征之间的相关性，并

23、进行特征选择。 主成分分析算法还可以用来进行高光谱图像(Hyper-spectral images)数据的压缩和信息融合。Kauth-Thomas变换（)，简称K-T变换，又形象地称为“缨帽（穗帽）变换”。这种变换着眼点在于农作物生长过程而区别于其他植被覆盖，力争抓住地面景物在多光谱空间中的特征。 目前对这个变换的研究主要集中在MSS与TM两种遥感数据的应用分析方面。 1976年，Kauth和Thomas发现了一种线性变换，它使坐标空间发生旋转，但旋转后的坐标轴不是指向主成分的方向，而是指向另外的方向，这些方向与地面景物有密切的关系，特别是与植物生长过程和土壤有关。这种变换既可以实现信息压缩，

24、又可以帮助解译分析农业特征，因此有很大的实际应用意义。 第九章目视判读的概念遥感图像是探测目标地物综合信息的最直观、最丰富的载体，人们运用丰富的专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理、验证检查把这些信息提取和解析出来的过程叫目视判读。第十章1、计算机分类的一般步骤（整个步骤）p257 1）分类预处理：对原始影像做辐射校正 2）特征选择：选择适当的特征波段 3）分类： 非监督分类 监督分类 4）分类后处理：“平滑滤波”去“类别噪声” 5）专题图制作2、ISO聚类分析法步骤p2613、监督分类的优缺点优点：根据应用目的和区域，有选择的决定分类类别，避免出现一些不必要的类别； 可以控制训练样本的选择 可以通过检查训练样本来决定训练样本是否被精确分类，从而避免分类中的严重错误,分类精度高 避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类 分类速度快缺点 主观性； 由于图象中间类别的光谱差异，使得训练样本没有很好的代表性； 训练样本的获取和评估花费较多人力时间； 只能识别训练中定义的类别。与监督分类相比，非监督分类具有下列优点：不需要对