西科大遥感原理考试总结

1、遥感原理与应用 一绪论1.遥感，即遥远的感知，从广义上说是泛指从远处探测，感知物体或事物的技术2.狭义的遥感是指对地观测，即从空中和地面的不同工作平台上通过传感器，对地球表面地物的电磁波反射或发射信息进行探测，并经传输、处理和判读分析，3.与广义遥感相比，狭义遥感概念强调对地物反射、发射和散射电磁波特性的记录、表达和应用。4.遥感的分类：a:遥感平台（地面遥感、航空遥感、航天遥感）b:探测器工作波段（紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感）c:应用领域（外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等）d:遥感资料记录方式（成像遥感、非成像遥感）e:传感器工作方式（主动式遥感、被动

2、式遥感）5.遥感探测特点：a:宏观观测、大范围获取数据资料。b:动态监测、快速更新监测范围数据。c:技术手段多样、可获得海量信息。d:应用领域广泛，经济效益高。6：遥感系统组成：被测地物的信息源、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。二.遥感物理基础1：电磁波谱;按电磁波在真空中波长或频率依顺序划分成波段并排列成谱。 波长：紫外线0.01-0.4m 蓝光0.43-0.49m 绿光0.50-0.56m 红光0.62-0.76m 近红外0.76-3.0m 中红外3-5m微波：1mm-1m 2：电磁辐射的度量：辐射能量（Q），辐射通量（=dQ/dt）辐射通量密度（E=d/dS）辐照度

3、（I= d/dS、被辐射物体表面，地面接收电磁波）辐射出射度（M= d/dS、辐射源物体表面，地面上辐射电磁波）辐射亮度（L）3：斯蒂芬-玻尔兹曼定律：绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能与绝对温度四次方成正比。4：维恩位移定律：黑体（对任何波长的电磁波都全部吸收）的绝对温度升高时，它的最大辐射峰值向短波方向位移。-若知道了莫物体的温度，就可以推算出它所辐射峰值波段，遥感技术上，常用这种方法选择传感器和确定对目标地物进行热红外遥感的最佳波段。5：由于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低。定义地物光谱发射率 为实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射通量密度之比。6：依

4、据光谱发射率随波长的变化形式，将地物分为两类：一类是选择性辐射体，地物的光谱发射率在各波长处不同。另一类是灰体，地物的光谱发射率在各波长处基本不变。绝对黑体 =1 灰体0< =<1 选择性辐射体： =f() 理想反射体 =07：地物光谱反射率随波长变化而改变的特性称之为地物反射光谱特性。 依据光谱反射特性曲线形状把地物大致分为两类：光谱反射率基本不随波长变化而变化的地物灰体，如灰白大理石，湿粘土等；光谱反射率随波长变化而变化的地物选择性反射体，如针叶林，红砂岩等。8：大气对电磁波传输过程的影响包括五个方面：散射、吸收、扰动、折射和偏振。对于遥感数据来说，主要的影响因素是散射和吸收。

5、9：大气吸收的影响：主要是造成遥感影像暗淡。 大气散射的影响：a:电磁波在传播过程中遇到微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。 b:大气散射的三种情况：瑞利散射：大气中粒子直径远小于波长。米氏散射：大气中粒子直径和辐射波长相当。无选择性散射：大气中粒子直径比波长大得多。 c:微波具有穿云透雾的能力：大气云层中，小雨滴的直径相对于其他微粒最大，对可见光只有无选择性散射，云层越厚，散射越强。而对于微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射类型，散射强度与波长四次方成正比，波长越长散射强度越小，所以微波具有最小散射。10：大气窗口：有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较少，

6、透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常称为大气窗口。11：太阳辐射与地球辐射谁占主导的波段划分：近红外光谱区：0.76-3.0m，能量主要来自太阳辐射中红外光谱区：3-5m，既有太阳辐射又有地物辐射热红外光谱区：8-14m，主要是地物本身的热辐射远红外光谱区：15-30m，地热辐射能量较大。三。遥感传感器与信息获取 1.传感器由收集器、探测器、处理器、输出器四部分组成。 2.摄影式遥感传感器，遥感中常见的摄影机有：单镜头框幅式摄影机、缝隙式摄影机、全景式摄影机、多光谱摄影机。3.扫描型遥感传感器扫描型传感器形式包括对物面扫描的成像仪（特点是对地面直接扫描成像）和对像面扫描的成像仪（特点是瞬间

7、在像面形成的一条线图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像）4.微波遥感特点：全天候，全天时、对某些地物有特殊波普特征、穿透能力、分辨率低，特征明显、对海洋遥感有特殊意义。雷达成像仪：按成像机理分为真实孔径侧视雷达（SLAD）和合成孔径雷达（SAR）5.遥感探测器在成像系统相面上几种分布形式：面阵（常用相机）线阵（spot-HRV）点阵（MSS,TM,ETM）6,。遥感图像特征：遥感图像的空间分辨率：像素所代表的的地面范围大小。遥感图像的波谱分辨率：传感器接受目标辐射的波谱能分辨的最小波长间隔。遥感图像的辐射分辨率：传感器接受波谱信号时能分辨的最小辐射度差。遥感图像的时间分辨率：采样的

8、时间频率，在动态监测中尤为重要。7：遥感图像可用于目标地物识别的特征：色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型，相关布局。8：遥感影像目视解译方法：直接判读法，对比分析法、信息复合法，综合推断法、地理相关分析法9：遥感图像储存格式：BSQ(波段顺序)格式、BIP（波段按像元交叉）格式、BIL(波段按行交叉)格式。10：遥感数字图像的基本统计分析量图像灰度均值，图像灰度中值，图像灰度峰值，图像灰度方差和标准差（信息量）,图像灰度值域（变化程度），图像灰度反差。11：图像直方图：确定图像像元灰度值范围，以适当的灰度间隔为单位将其划分为若干等级，以横轴表示灰度级，纵轴表示每一灰度级具有的像元个

9、数和该像元占总像元的比例值，做出的条形统计图。12：直方图性质：反映图像中灰度分布规律，描述了每个灰度级具有的像元个数，但不包含像元在图像中位置信息。任何一幅特定的图像都有唯一的直方图与之对应，但不同的图像可以有相同的直方图。一幅图像有两个或以上不相连的区域组成，且每个区域直方图已知，则整幅图像直方图是该两个区域直方图之和。五.遥感数字图像的预处理1：几何畸变：图像在获取过程中，因传感器、遥感平台以及地球本身等方面原因导致原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与参照系统中表达不一致时，就产生几何图像变形，称为几何畸变。2：遥感图像几何畸变来源：传感器成像方式、传感器外方位元素变化、

10、地形起伏、地球表面曲率、大气折射、地球自转。3：系统畸变：几何粗校正一般由遥感地面接收站处理。 随机畸变：几何精校正可以由遥感数据接受部门完成。4：遥感数字图像校正目的是消除原始图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像过程。a.数字图像几何校正主要处理过程：准备工作、输入原始数字影像、建立校正变换函数、确定输出影像范围、像元几何位置变换、像元的灰度重采样、输出校正数字影像。b.主要工作内容：图像像元的空间位置的转换，即将图像坐标转变为地图或地面坐标。对坐标变换后的像元亮度值进行重采样。c.几何校正的步骤：选择控制点，建立整体映射函数，校正模型求解，像元亮度值重采样5.灰

11、度值重采样过程确定校正后图像上每点的亮度值，只要求出其原图所对应点的亮度通常有三种方法：最近邻法、双向线性内插法和三次卷积内插法。 6.图像增强与变换：目标是突出相关专题信息，提高图像的视觉效果，使分析者更容易识别图像内容，从图像中提取更有用的定量化信息。 图像增强与变换 空间域增强 点运算线性变换非线性变换直方图均衡化直方图规定化邻域运算图像平滑图像锐化 频率域增强图像平滑图像锐化同态滤波增强 彩色增强伪彩色增强假彩色增强彩色变换 多图像代数运算差值法比值法混合运算法分辨率融合 多光谱图像变换主成分变换*帽变换典型成分变换7.空间域滤波增强：平滑也叫低通滤波，消除图像中各种干扰噪声，使图像中

12、高频成分消退a.均值平滑：将每个像元在其为中心的区域取平均值代替像元值，达到去掉尖锐噪声和平滑目的。b.将邻域中像素按灰度级排序，取其中间值为输出像素。一般来说，图像灰度为阶梯状变化时，取均值平滑比取中指滤波明显得多。而对于突出亮点的噪声干扰，中值滤波要优于均值滤波。锐化也叫高通滤波，主要增强图像中高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像的细节反差，也叫边缘增强。梯度锐化法、Roberts梯度、Prewitt和Sobel梯度、Laplace梯度、定向检测。8.彩色变换（包含伪彩色密度分割、假彩色合成、HIS变换）a.真彩色增强处理（R-R/G-G/B-B）b.伪彩色密度分割：连续灰度值转换为少量

13、的灰度区间，并用不同的颜色表示。只要掌握地物光谱特点就能获得较好的地物类别图像。c.假彩色合成（N-R/R-G/G-B）在假彩色合成图像上，植被由于在近红外的光谱反射率远远高于它在可见光波段的光谱反射，呈现出不同程度的品红到红色，易于识别。水在近红外波段的光谱反射率很低，表现为蓝色到青色。9.图像运算：差值运算：突出两波段插值大的地物，研究同一地物在不同时间变化乘运算：遮掉图像中某些部分比值运算：消除乘法噪音植被指数：植被光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被特征、提取植被类别或估算绿色生物量，把能提取植被信息的算法称为植被指数。10.特征提取：需要从原始图像数据中求出有益于分析和判读标

14、志及统计量等各种参数，把图像所具有的的性质进行定量化的处理过程叫特征提取。a.光谱特征的提取：给予光谱特征可提取颜色及灰度或者波段间的亮度比等目标物的光谱特征。b.空间特征的提取：常采用地物边界跟踪方法。指把目标物的形状、大小、或者边缘、线性构造的几何特征提取出来。c.纹理特征的提取六。遥感图像分类1.遥感图像分类就是对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行识别和分类，从而达到识别图像信息所对应的实际地物，提取所需地物信息为目的。2.特征变换作用：a.减少特征之间的相关性，使得用尽可能少的特征来最大限度的包含所有原始数据信息.b.使得待分类之间的差异在变换后的特征中更明显，从而改善分类效果。3

15、.遥感图像分类方式：a.监督分类：是一种有先验类别标准的分类方法。从欲分类的图像区域选定一些训练样区（样区中地物类别已知）建立分类标准计算机按同样标准对整个图像进行识别分类。是一种由已知样本外推未知区域类别方法，采用这种方法需事先知道图像中包含哪几种地物类别。最小距离分类法、平行多面体分类法、最大似然分类法b.非监督分类：是一种无先验类别标准的分类方法。利用图像数据本能在特征测量空间中聚集成群的特点 ，先形成各个数据集，然后再核对对这些数据集所代表的物体类别。聚类分析技术、k-均值聚类法、ISODATA分类法。 c.监督分类和非监督分类的比较：两者根本区别是在于利用训练场地获取先验的类别知识，监督分类根据训练场提供的样本选择特征参数，建立判别函数，对待像元点进行分类。非监督分类不需要更多先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类。因此，非监督分类方法简单，且分类具有一定的精度，与监督分类相比，非监督分类不需要对被研究的地区有事先了解，对分类结果与精度要求相同的条件下，在时间，成本上较为节省，但事实上，非监督分类不如监督分类精度高，所以监督分类使用更广泛。4.遥