遥感原理与应用重点

1、第一章遥感物理基础1遥感：使用某种传感器，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一 般是电磁波的反射或者发射辐射），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信 息的过程。2电磁波谱：把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱。3绝对黑体：指能够全部吸收而没有反射电磁波的理想物体。4灰体：在各种波长处的发射率相等的实际物体。5色温：在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时，常常用一个最接近灰体辐 射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。6大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高、对 遥感有利的波段。7发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件

2、下的辐射功率之比。8光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。9波粒二象性：电磁波具有波动性和粒子性。10光谱反射特性曲线：反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律，以波 长为横轴，反射率为纵轴的曲线。11方向反射：实际地物表面由于地形起伏，在某个方向上反射最强烈的现象。12漫反射：如果入射电磁波波长入不变，表面粗糙度h逐渐增加，知道h和入 同数量级，这时整个表面均匀反射入射光电磁波，入射到此表面的电磁辐射按照 朗伯余弦定律反射。13波谱特性：是指各种地物各自具有的电磁波特性（发射辐射或反射辐射）。二、问答题1黑体辐射遵循哪些规律？（1由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐

3、射通量密度W随温度T的增加而 迅速增加。（2绝对黑体表面上，单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。（玻尔兹曼公式）（3黑体的绝对温度升高时，它的辐射峰值向短波方向移动。（维恩位移定律）（4好的辐射体一定是好的吸收体。（基尔霍夫）（5在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。（瑞利金斯公式）2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所用的电磁波段主要有哪些？包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等微波、红外波、可见光3物体的辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值波长是多少？（1与光谱反射率，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光谱透射率，光度计视场

4、角，光度 计有效接受面积。（2. b 为常数 2897.84叙述沙土、植物、和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。1）沙土：自然状态下，土壤表面反射曲线呈比较平滑的特征，没有明显的峰值和谷值。干 燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物和土壤有机质有关。土壤含水量增加，土壤的反 射率就会下降2）植物：在可见光波段绿光附近有一个波峰，两侧蓝、红光部分各有一个吸收带，近红外 波段（0.8-1.0um）有一个有一个反射陡坡，至1.1um附近有一峰值。近红外波段（1.3-2.5um） 吸收率大增反射率下降。3）水：水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，近红外和中红外波段纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋

5、近于零。水中含有泥沙，可见光波段反射率会增加，含有水生植物时， 近红外波段反射增强。5地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？答：太阳位置，传感器位置，地理位置，地形，季节气候变化，地面温度变化，地物本身的 变异，大气状况。6何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因。答：大气窗口：有些波段的电磁波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。原因：太阳辐射到达地面要穿过大气层，大气辐射反射、吸收、散射共同影响衰减强度，剩 余部分才为透射部分，不同电磁波衰减程度不一样，透过率高的对遥感有利。7传感器从大气层外探测地面物体时，接收到哪些电磁波能量？答：（1）太阳辐射透过大气并被地表反射进入传

6、感器的能量（2）太阳辐射被大气散射后被 地表反射进入传感器的能量（3）太阳辐射被大气散射后直接进入传感器的能量（4）太阳辐 射被大气反射后进入传感器的能量（5）被视场以外地物反射进入视场的交叉辐射项（6）目标 自身辐射的能量。8什么是地物波谱特性，分别分析地物波谱特性和研究地物波谱特性的遥感意义？答：波谱特性是指各种地物各自具有的电磁波特性（发射辐射或反射辐射）。遥感图像中灰度和色调的变化是遥感图像所对应的地面范围内电磁波谱特性的反映。对于遥 感图像的三大信息内容（波谱信息、空间信息、时间信息），波谱信息用的最多。测量地物反射波谱特性曲线三个作用：是选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据；在外业测

7、 量中，是选择合适的飞行时间的基础资料；是有效地进行遥感数字图像处理的前提之一，是 用户判读、识别、分析遥感图像的基础。第二章 遥感平台及运行特点1遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称遥感平台。2遥感传感器：测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，是遥感技术的重要 组成部分。3卫星轨道参数：确定卫星轨道在空间的具体形状位置。由升交点赤经，近地点 角距，轨道倾角，卫星轨道长半轴，卫星轨道偏心率，卫星近地点时刻组成。Z _卫兰近地点道平而to过近地点时刻3近地点角距春分点史道倾角 嘉升交点春分点轨道桶e轨道偏心率4升交点赤经：卫星轨道升交点与春分点间的角距。5近地点角距：卫星轨道的近地点与升交点之

8、间的角距。6轨道倾角：卫星轨道面和地球赤道面之间的两面角。7近极地轨道：轨道倾角i约等于90度时轨道面接近地轴，称为近极地轨道。8春分点：黄道对赤道的升交点9卫星姿态角：以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为x轴，垂直轨 道面的方向为Y轴，垂直xy平面的方向为z轴，卫星姿态角有三种：绕x轴旋 转的姿态角为滚动：绕y轴旋转的姿态角为俯仰；绕z轴旋转的为偏航。10与太阳同步轨道：卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角不变， 不随地球绕太阳公转而改变LandSat：美国陆地观侧卫星系统。SPOT：法国空间研究中心研制的一种地球观测卫星系统。13重复周期：是指卫星从地面上空开始运行，经过若

9、干时间的运行后，回到该 地面上空时所需要的天数。14星下点：地球中心与天体的连线在地球表面上的交点。15静止轨道：如果地球同步轨道卫星正好在地球赤道上空离地面35786千米的 轨道上绕地球运行，由于它绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相同，从地 面上看去它好像是静止的，这种卫星轨道叫地球静止卫星轨道。地球静止卫星轨 道是地球同步轨道的特例，它只有一条。又称“地球同步轨道”。地球同步轨道 中倾角为0时的一种特殊轨道。1、遥感卫星轨道的四大特点是什么？这些特点有什么好处？答：（1）近圆形轨道：使在不同地区获得的图像比例尺一致。便于扫描仪用固定扫描频率 对地面扫描成像，避免造成扫描行之间不衔接现象

10、。（2）近极地轨道：有利于增大卫星对 地面总的观测范围（南北纬度的极限）。（3）与太阳同步轨道：有利于卫星在相近的光照 条件下对地面进行观测；有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，使卫星上的太阳 电池得到稳定的太阳照度。（4）可重复轨道：有利于对地面地物或自然现象的变化做动态 监测。第三章遥感传感器遥感传感器：测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具获取遥感数据的关键设 备。包括：摄影类型传感器、扫描成像类型传感器、雷达成像类型传感器、 非图像类型传感器。收集器：收集地物辐射来的衡量。探测器：将收集的辐射能变为化学能或电磁能的元件。处理器：对收集的信号进行处理。输出器：输出获取的数据。空间分

11、辨率：表示按地物几何特征（尺寸和形状）和空间分布,即在形态学基础上识 别目标的能力。（两种含义：遥感器的技术鉴别能力即能把两相邻目标作为 两个清晰实体记录下来的两目标间的最小距离；遥感器观察地面特征所需 要的有效探测和分析的分辨率）光谱分辨率：指遥感器在接收目标辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔，即遥 感器的工作波段数目、波长及波长间隔（波带宽度）。辐射分辨率：辐射分辨率指遥感器探测元件在接收波谱辐射信号时，能分辨的最 小辐射度差。时间分辨率：为分析、识别目标所必须具有的最小时间间隔，称时间分辨率。温度分辨率：指热红外传感器分辨地表热辐射最小差异的能力。地面分辨率：指遥感影像上能分辨的地物间的

12、最小距离。距离分辨率：脉冲发射的方向上，能分辨两个目标的最小距离。方位分辨率：雷达飞行方向上，能分辨两个目标的最小距离。摄影方式遥感器：指经过透镜（组），按几何光学的原理聚焦构像，用感光材料， 通过光化学反应直接感测和记录目标物反射的可见光和摄影红外波段电磁 辐射能，在胶片或像纸上形成目标物固化影像的遥感器。（优点：空间分辨 率高、成本低、易操作、信息量大；缺点：局限性大、0.31.3m、影像 畸变较严重、成像受气侯、光照和大气效应的限制、须回收胶片影像形、 成周期长无法实时观测）。红外扫描仪：利用红外进行扫描成像的成像。多光谱扫描仪：利用光线机械扫描方式测量景物辐射的遥感仪器。推扫式成像仪：

13、一种瞬间在像面上先形成一条图像甚至一副二维影像，以推扫描 的方式获取沿轨道的连续图像条带，然后对影像景象进行扫描成像的成像仪。成像光谱仪：以多路，连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。瞬时视场：形成多个像元的视场，决定地面分辨率。视场：指望远镜或双筒望远镜所能看到的天空范围，代表着摄像头能够观察到的 最大范围。脉冲：一个物理量在短持续时间内突变后迅速回到其初始状态的过程。波瓣角：主瓣峰值场强的一半处作垂线交主瓣边于两点，两点与顶点连线的夹角。MSS多光谱扫描仪：是一种多光谱扫描仪，由扫描反射镜、校正器、聚光系统、 旋转快门、成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。成像板上排列 24+2

14、个玻璃纤维单元，每列6个纤维单元。每个纤维单元瞬时视场为86 微弧。每个像元地面分辨率79x79m（ MSS4-7）、240 x240m（ MSS8），扫 描一次每个波段获6条扫描线，地面范围474x185km，在扫描一次的时间 里卫星往前正好移动474m，扫描线恰好衔接。成像过程：从左至右，垂直飞行方向逐点扫描，得到一条相应于地面的图像线； 卫星向前运动，第二次扫描得到第二条扫描线。MSS影像特征：存在全景变形,空间分辨率为79m （几何特征）Landsat1-3有 五个波段MSS4（绿）、MSS5（红）、MSS6 （红外）、MSS7 （红外）、 MSS8（热红外）（波谱特征）。TM专题制图

15、仪：是MSS的改进，是一个高级的多波段扫描型的地球资源敏感仪 器，与多波段扫描仪MSS性能相比，它具有更高的空间分辨率，更好的频 谱选择性，更好的几何保真度，更高的辐射准确度和分辨率。TM探测器共 有100个，分七个波段呈错开排列。TM15及TM7的探测器有16个，每个 的瞬时视场在地面上为30X30廿。TM6的探测器有4个，每个的瞬时视场 在地面上为120X120廿。HRV高分辨率可见光遥感器：是一种线阵列推扫描仪，由于使用CCD元件做探 测器，在瞬间能同时得到垂直航向的一天图像线，不需要用摆动的扫描镜， 以推扫方式获得沿轨迹的连续图像条带。SAR合成孔径雷达，用一个小天线做为单个辐射单元，

16、沿直线不断移动，并不 断发射信号，来提高雷达方位分辨率的一种技术。INSAR相干雷达：利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（两幅以上）的单 视复数影像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信息。CCD：称电荷耦合器件，是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激 发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路时序输出信号。CCD是一种用电荷量表示信号强弱，用耦合方式传递信号的全固体化半导体表面 器件。其三种主要功能:光电转换、电荷积累、电荷转移。真实孔径侧视雷达：天线装在飞机侧面，发射机向侧向面内发射一束脉冲，被地 物反射后，由天线接收，回波信号经电子处理器处理后形成的图象线被记录

17、。全景畸变：全景摄影机的像距不变，物距随扫描角增大而增大，由此所产生影像 由中心到两边比例尺逐渐缩小的畸变。合成孔径侧视雷达：是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，在移动中选择若干个位置，在每个位置上发生一个信号，接收相应发生 位置的回波信号储存记录下来。斜距投影：侧试雷达图像在垂直方向的像点位置是靠飞机的目标的斜距来确定。 多中心投影：用以表示具有多个投影中心的遥感图像的几何特性的一种投影方式。1、侧视雷达影像的分辨率、比例尺、投影性质和投影差与中心投影航空或航天 像片影像有何不同？答：侧视雷达影像的分辨率与距离无关，只与脉冲宽度有关。1垂直飞行方向的 比例尺由小变大。2

18、造成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 差与中心投影影像差位移的方向相反，位移量不同。2、简述INSAR测量高程的基本原理。答：用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（两幅以上）的单视复数影像来形 成干涉，进而得到该地区的三维地表信息。通过两幅天线同时观测，或两次平行 的观测，获得同一区域的的重复观测数据。综合起来形成干涉，得到相应的相位 差，结合观测平台的轨道参数提取高程信息。3、LANDSAT系列卫星上具有全色波段的是哪一颗？其空间分辨率怎样？答：landsat-7， 15 米。4、利用合成孔径技术能提高

19、侧视雷达的何种分辨率？答：方位分辨率5、实现扫描线衔接应满足的条件是什么？答由因为和t为常数，所以只要W,H之比为常数即可6、叙述侧视雷达图像的影像特征答：1垂直飞行方向的比例尺由小变大。2造成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高差产生的投影差与中心投影影像差位移的方向相反，位移量不同4斜 据投影7、物面扫描的成像仪为何会产生全景畸变？答：像距不变，物距随扫描角增大而增大，当观测视线倾斜时，地面分辨率随扫 描角发生变化，而使扫描影像产生畸变8、TM专题制图仪与MSS多光谱扫描仪有何不同？答：TM是MSS的改进，增加了扫描

20、改正器使扫描行垂直于飞行轨道，往返方向 都对地面扫描，具有更高的空间分辨率，更高的频谱选择性，更好的几何真度， 更高的辐射准确度和分辨率9、SPOT卫星上的HRV推扫式扫描仪与TM专题制图仪有何不同？答：HRV推扫式扫描仪是对像面扫描成像，其上装有CCD元件，能瞬间同时得 到垂直于航线的一条扫描线，以推扫方式获取沿轨道连续图像；TM是多光谱扫 描仪对物面扫描成像，它是靠扫描镜来回扫描获取垂直于轨道的图像线第五章遥感图像几何处理1构像方程：地物点在图像坐标（x，y）和其在地面对应点的大地坐标（x，y， z）之间的数学关系。2通用构像方程：在地面坐标系与传感器坐标系之间建立的转换关系3几何变形：指

21、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 系统中的表达要求不一致时产生的变形。4遥感图像的几何变形:是指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标 系等参考坐标系统中的对应坐标之间的差异。5几何校正：指消除或改正遥感影像几何误差的过程。6粗加工处理：也叫粗纠正，仅做系统误差改正。7精加工处理：正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。8多项式纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟9直接法纠正：从原始图形阵列出发，按行列的顺序依次对每个输出像素点位求 其地面坐标系中的位置，再把该像素的亮度值填到输出图像相应位置去。1

22、0间接法纠正：从空白的输出图像阵列出发，按行列的顺序依次对每个输出点 位反求其原始图像坐标，再进行亮度值重采样并填到空白图像相应点上去。11灰度重采样：但输出图像阵列中的任一像素在原始图像中投影点的坐标不为 整数时，采用适当的方法把该点周围邻近整数点位上亮度值对该点贡献累积起来， 构成该点新亮度值的方法。12图像配准：实质是遥感图像纠正，根据图像的几何畸变的特点，采用一种几 何变换将图像规划到同一的坐标系中。13图像镶嵌：将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣的区域的 图像。14直方图规定化：统计出两待镶嵌图像的直方图；其中一幅图的直方图不变， 另一图的直方图以不变的为参照作直方图规

23、定化致。15基于多项式的传感器模型思想：回避成像的空间几何过程，用一个适当的多 项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。其定向精度与地面控制点的精度、 分布和数量及实际地形有关。16基于有理函数的传感器模型：是Space Imaging公司提供的一种广义的新型传 感器成像模型，能够获得与严格成像模型近似一致精度的、形式简单的概括模型。17大气折射引起的图像变形：大气层不是一个均匀的介质，使得电磁波的传播 路径不是一条直线而变成了曲线，从而引起像点的位移。18地球自转的影响：当卫星由北向南运行的同时，地球表面也在由西向东自转， 由于卫星图像每条扫描线的成像时间不同，因而造成扫描线在地面上的投

24、影依次 向西平移，最终使得图像发生扭曲。19共线方程法：当地形起伏较大，且多项式纠正的精度不能满足要求时，要用 共线方程进行纠正。20基于小面元的微分纠正：图像特征提取与基于松弛法的整体图像匹配，全自 动地获取密集同名点；密集同名点对构成密集三角网（小面元）；利用小三角形 面元进行微分纠正，实现图像精确配准。特点：快速匹配出密集、均匀分布的数 万个乃至数十万个同名点；通过小面元微分纠正，检测中误差一般不超过1.5个 像素；解决山区、丘陵地区图像的配准。21基于小面元的微分纠正算法：图象特征点提取:将目标图像中的明显点提取出来作为配准的控制点。这些 点特征的提取是利用兴趣算子提取的。预处理:人工

25、选取几对同名点的概略位置，根据这些同名点解算图像间概略 的平移、旋转与缩放等预处理参数。粗匹配:以特征点为中心，取一矩形窗口作为目标窗口。根据先验知识的预 测，从图像中取一较大的矩形窗口作为搜索窗口。将目标窗口的灰度矩阵和搜索 窗口中等大的子窗口灰度矩阵进行比较。其中最相似的子窗口的中心为该特征点 的同名点。几何条件约束的整体松弛匹配:a几何条件约束的整体松弛匹配：以两相邻的特征作为左右两边构成窗 口b几何约束条件：第一：目标点的顺序与其同名点的顺序应相当，不应 当有逆序；第二:同名点的左右横坐标差不应由突变；第三:同名点的左右横坐标 应当相差不大c整体松弛匹配：传统的图像匹配是孤立的单点匹配

26、，它不考虑周围点 的匹配结果的一致性。同名点的判定必须借助其临近的点，且它们的影响是相互 的。小面元微分纠正：将提取的数成千上万同名点，构成相互对应的小三角网。 在小三角网中完成多项式纠正（一次项）22数字图像纠正主要处理过程：根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。根据所采用的数字模型确定纠正方案及公式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。对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。22.纠正具体步骤：纠正后数字图像的边界范围的确定直接法或间接法纠正重采样问答题：1、叙述最近邻法、双线性内插法和双三次卷积重采样原理和优缺点。.答：1最邻近像元采样法：取

27、距离被采样点最近的已知像元素的亮度I作为采样 亮度。优点：简单，辐射保真度较好缺点：几何精度较其他两种方法差2双线 性内插法:取被采样点P周围4个已知像素的亮度值用三角形线性函数计算其亮 度值的方法优点：简单，具有一定的亮度采样精度缺点：图像模糊3双三次 卷积采样：取被采样点P周围16个已知像素的亮度值用三维采样函数计算其亮 度值的方法 优点：精度高 缺点：计算量大2、图像之间配准的两种方式指什么？答：相对配准：以多源图像中的一幅图像为参考图像，其他图像与之配准，其坐标系是任意的。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。3、两幅影像进行数字镶嵌应

28、解决哪些关键问题？简述数字镶嵌的过程。答：第一如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起第二如何保证拼接后的图像 反差一致，色调相近，没有明显接缝。过程：1图像几何纠正2镶嵌边搜索3 亮度和反差调整4边界线平滑4、叙述多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤。答：遥感图像几何变形有多种因素引起，变化规律复杂，用一适当多项式来描述 纠正前后图像相应点的坐标关系。利用已知点地面控制点求解多项式系数（1） 列误差方程式（2）构成法方程（3）计算多项式系数（4）精度评定5、多项式拟合法纠正选用一次项、二次项和三次项，各纠正遥感图像中的哪 些变形误差？答：当选用一次项纠正时，可以纠正图像因平移旋转比例尺变化和仿

29、射变形等引 起的线性变形：当选用二次时，则在改正一次项各种变形的基础上改正二次非线 性变形而三次项纠正则改正更高次的非线性变形第六章遥感图像的辐射定标与校正辐射校正：消除或改正成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的 过程。辐射定标：是指建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应视场中辐射亮 度值之间的定量关系。遥感图像的辐射误差主要包括：传感器本身的性能引起的辐射误差；一地形和光照条件变化引起的辐射误差；大气的散射和吸收引起的辐射误差。传感器定标：建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应象元内的实际 地物辐射亮度值之间的定量关系绝对定标：通过各种标准辐射源，在不同

30、波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐 射亮度值与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系相对定标：确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱之间以及不同时间测 得的辐射量的相对值。图像融合：将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系生产新的图像 过程。实验室定标：在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、空间定位等的 定标，将仪器的输出值转换为辐射值。有的仪器内有内定定标系统。但是在仪器 运行之后，还需要定期定标，以监测仪器性能的变化，相应调整定标参数。机上和星上定标：机上定标用来经常性的检查飞行中的遥感器定标情况，一般采 用内定标的方法，即辐射定标源、定标光学系统都在飞行器上，在大气

31、层外，太 阳的辐照度可以认为是一个常数，因此也可以选择太阳作为基准光源，通过太阳 定标系统对星载成像光谱仪器进行绝对定标。场地定标：指的是遥感器处于正常运行条件下，选择辐射定标场地，通过地面同 步测量对遥感器的定标，场地定标可以实现全孔径、全视场、全动态范围的定标， 并考虑到了大气传输和环境的影响。原理：在遥感器飞越辐射定标场地上空时，在定标场地选择偌十个像元区， 测量成像光谱仪对应的地物的各波段光谱反射率和大气光谱等参量，并利用大气 辐射传输模型等手段给出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后确定它与 成像光谱仪对应输出的数字量化值的数量关系，求解定标系数，并估算定标不确 定性。基本技术流

32、程:获取空中、地面及大气环境数据，计算大气气溶胶光学厚度， 计算大气中水和臭氧含量，分析和处理定标场地及训练区地物光谱等数据，获取 定标场地数据时的几何参量和时间，将获取和计算的各种参数带入大气辐射传输 模型，求取遥感器入瞳时的辐射亮度，计算定标系数，进行误差分析，讨论误差 原因。辐射校正流程：(1)从遥感图像得到的DN值(2)传感器校正(3)经传感器校 正的辐射值(4)大气校正(5)地表辐射值(6)太阳以及地形校正(7)地物反 射率遥感图像增强是为特定目的，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，使图像更易判读。图像增强的实质是增强感兴趣目标和周围背景图像间的反差。数字图像：

33、是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。数字化：将连续的图像变化作等间距的抽样和量化。通常是以像元的亮度值表示。数字图像的表示：矩阵函数数字图像直方图:以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出 现的频率的分布图。正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图像质量高。偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像处理中，可以通过调整图 像直方图的形态，改善图像显示的质量，以达到图像增强的目的。灰度变换是一种简单而实用的方法。它可使图像动态范围增大，图像对比度扩展， 图像变清晰，特征明显，它是图像增强的重要手段之一。直方图均衡是将随

34、机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图，其实质是对图 像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致 相等。直方图均衡特点各灰度级所占图像的面积近似相等原图像上频率小的灰度级被合并如果输出数据分段级较小，则会产生一个初步分类的视觉效果。增强图像上大面积地物与周围地物的反差，同时也增加图像的可视粒度.具体增强效果不易控制，只能全局均衡直方图正态化是将随机分布的原图像直方图修改成高斯分布，修改直方图的方法 与直方图均衡类似，采用累加方法直方图匹配:为了使图像直方图匹配获得好的结果，两幅图像应有相似的特性：图像直方图总体形状应类似；图像中黑与亮特征应相同；对某些应用，图像的

35、空间分辨率应相同；图像上地物分布应相同，尤其是不同地区的图像匹配。如果一幅图像里有 云，而另一幅没有云，那么在直方图匹配前，应将其中一幅里的云去掉。用于：图像匹配、图像镶嵌、变化检测亮度反转处理：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，其结果是原来亮度的地方变暗，原来暗的地方变亮。彩色变换：把数字图像组合转换成彩色图形，或者把各种增强或分类图像组合叠 加，以彩色图像显示出来。（彩色的视觉分辨能力比黑白高）假彩色合成：根据加色法或减色法，将多波段单色影像合成为假彩色影像的彩色 增强技术。真彩色合成：根据加色法或减色法，将多波段单色图像合成真彩色影像的彩色增 强技术

36、。伪彩色图像：把黑白图像的各不同灰度级按照线性或非线性的映射变换函数变换 成不同的彩色，得到一幅彩色图像。密度分割：单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成 为一幅彩色图像。这种方法又叫密度分割。伪彩色增强过程：输入图像一显示直方图一确定分割的等级数，并计算分割的间 距f像元亮度值转换一为像元新值赋色I明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。物体反射率越高，明度就越高。H色调：是色彩彼此相互区分的特性。S饱和度：是色彩纯洁的程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。 RGB模式与IHS模式在IHS模型上增强：通过色调进行处理，通过亮度进行处理，通过颜色饱和度进 行处理

37、多光谱图像四则运算：减法运算：Bm=BXBY当为两个不同波段的图像时，通过减法运算可以增加 不同地物间光谱反射率以及在两个波段上变化趋势相反时的反 差。而当为两个不同时相同一波段图像相减时，可以提取波段间的变 化信息。加法运算：B二！*及通过加法运算可以加宽波段。乘法运算：B=（nBi）1/m乘法运算结果与加法运算结果类似除法运算：B=Bx /By通过比值运算能压抑因地形坡度和方向引起的辐射量 变化，消除地形起伏的影响；也可以增强某些地物之间的反差， 加以区分。比值运算是自动分类的预处理方法之一。NDVI （归一化差分植被指数）：多光谱图像混合运算，也称为生物量指标变化， 可使植被从水和土中分

38、离出来。NDVI=（红外-红）/（红外+红）K-L变换:它是对某一多光谱图像X.利用K-L变换矩阵A进行线性组合，而产生一组 新的多光谱图像Y. Y=AX特点：变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角 度。新坐标系的坐标轴一定指向数据量较大的方向。几何意义：把原始特征空间的特征轴旋转到平行于混合集群结构轴的方向上。 达到数据压缩、提高信噪比、提取相关信息、降维处理和提取原图像特征信息的 目的。K-T变换：是kauth-Thomas变换的简称，也称穗帽变换.是一种坐标空间发生旋转 的线性变换，旋转后的坐标轴指向与地面景物有密切关系的方向。主要针对TM 图像数据和MSS数据。图

39、像融合：将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不同传感 器获取的遥感影像中所提供的各种信息进行综合，生成新的图像的过程。融合目的：提高对影像进行分析的能力(通过融合既提高多光谱图像空间分辨率， 又保留其多光谱特性)。多源遥感图像信息融合的关键：对多源遥感数据作出合理的选择波谱信息相关性：有用信息的增加，噪声误差的增加影像精确配准解决遥感影像的几何畸变问题，使各种遥感影像在空间位置上能精确配准选择合理的融合算法最大限度的利用多种遥感数据中的有用信息图像融合层次1像素级融合将各图像的像元的物理量进行处理，该值对应为同一坐标上新图像的像元值。2特征级融合对不同图像进行特征提取，按照各自

40、图像上相同类型的特征进行融合处理。3决策级融合决策级融合是高水平的融合。其按照应用的要求首先对图像进行分类,确定各个 类别中的特征影像,然后进行融合处理。融合方法1加权融合2基于IHS变换的图像融合将图像处理常用的RGB彩色空间变换到IHS空间。图像融合只在强度通道上进 行，图像的色调和饱和度保持不变。通过变换、替代、逆变换获得的融合图像既 具有全色图像高分辨的优点，又保持了多光谱图像的色调和饱和度。基于IHS变换的融合过程如下：待融合的全色图像和多光谱图像进行几何配准，并将多光谱图像重采样与全 色分辨率相同；将多光谱图像变换转换到IHS空间。对全色图像I和IHS空间中的亮度分量I进行直方图匹

41、配。用全色图像I代替IHS空间的亮度分量，艮阳IS-I HS。将I HS逆变换到RGB空间，即得到融合图像。3基于主分量变换的图像融合对多光谱图像的多个波段进行主分量变换，变换后第一主分量含有变换前各 波段的相同信息然后将高分辨率图像和主成分第一分量进行直方图匹配，使高分辨率图像与 主成分第一分量图像有相近的均值和方差。最后，用直方图匹配后的高分辨率图像代替主成份的第一分量进行主分量逆 变换。4基于小波变换的图像融合对一幅数字图像，分解后可以形成四幅子图像小波变换的图像融合步骤如下：对高分辨率全色图像和多光谱图像进行几何配准，并且对多光谱图像重采样与 全色图像分辨率相同；对全色图像和多光谱图像

42、进行直方图匹配；对全色高分辨图像进行分解，分解成LL(低频部分)，HL(水平高频)，LH (垂直高频)，HH (对角高频)；对多光谱图进行分解成四部份LL，LH，HL，HH；根据需要或保持多光谱色调的程度由，中的LL重新组合成新的LL；根据需要由，中的LH，HL，HH重新组合成新的LH，HL，HH；由，所得的新的LL，HL，LH，HH反变换重建影像；其它波段融合重复步骤一。5比值变换融合比值变换融合可以增加图像两端的对比度6乘积变换融合乘积变换融合算法按下式进行：D*Bi二DBi通过乘积变换融合得到的融合图像其亮度成分得到增加。7基于特征的图像融合有以下几种方法：对两个不同特性的图像作边缘增强

43、，然后加权融合；对其中一个图像作边缘提取，然后融合到另一个图像上；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。8基于分类的图像融合先要对图像分类，在分类的基础上进行融合。对图像中的不同类别用不同波段或不同图像融合以达到增加空间特性和光谱特性；对不同时相的图像进行分类后融合，可以达到提取图像内变化信息的目的图像融合的效果评价定性评价主要以目视判读为主优点：简单、直接缺点：是因人而已，具有主观性定量评价从融合图像包含的信息量和分类精度这两方面进行评价。从融合图像包含的信息量和分类精度这两方面进行评价，可以弥补定性评价

44、的不足。平均梯度：反映图像中微小细节反差和纹理变化的特征，表达图像的清晰度；G越大则图像层次越多，图像越清晰。熵与联合熵：嫡越大则图像包含的信息越丰富。图像融合前后差异:交叉熵：交叉嫡或称相对嫡，可以用来度量两幅图像间的差异, 交叉嫡越小，表示图像间的差异越小。光谱信息的继承:偏差度：用偏差指数(Differencelndex)l来反映融合后图像与 原始图像在光谱信息上的匹配程度。多源遥感数据融合的问题(1)缺乏统一的数据融合模型各种模型都存在优点和缺点，使用范围都比较狭窄，模型之间的相互转换比较困难。缺乏对数据融合结果的有效评价手段数据融合的评价往往依赖于融合的目的,不同的应用目的则需要不同

45、的评价标 准。信息量大，处理困难传统的多源数据关联和融合算法,不仅需要较多的先验知识，而且当融合源增加 以及传感器或被观测地物目标数目增多时，表现出难以克服的计算组合爆炸现象。时空配准影响融合效果多源信息的时空配准和误差补偿已成为影响遥感信息融合性能的主要问题之一。1、简述遥感数字图像增强处理的目的，以一种增强处理方法为例，说明其原理。 答：目的：突出遥感图像中的某些信息，消弱或除去某些不需要的信息，使图像 更易判读。原理:如线性变换：dij=Adij+B,dij与dij分别为变换后图像与 原始图像像元灰度值，而 A=dmax -dmax / dmax-dmax，B=-Admin+dmin，d

46、max， dmin，dmax，dmin，分别为原始图像和输出图像最大最小灰度值，这样可以拉 伸感兴趣目标之间的反差。2、什么是遥感图像大气校正？为什么要进行遥感图像大气校正？答：1)消除大气影响的校正过程；2)由于电磁波透过大气层时，大气不仅改变 光线的方向，也会影响遥感图像的辐射特征，故消除大气影响非常重要3、图像频率域增强处理的一般步骤是什么？将空间域图像变换成频率域图像，然后在频率域中对图像的频谱进行处理。4、两幅图像运算或融合的基本前提是什么？答：首先要求多源图像精确。配准，分辨率不一致的要求重采样后保持一致5、与真彩色合成图像相比，假彩色合成图像在地物识别上有何优越性？彩色合成的目的

47、在于彩色增强而不是彩色复原，比真彩色图像更能体现地物之间 差别6、图像融合的三个层次指什么？图像融合的方法有哪些？答：像素级，特征机，决策级。方法：加权融合，基于HIS变换，主分量变换， 比值变换，乘积变换融合，小波变换。基于特征融合，基于分类融合。7、叙述对ETM影像分辨率为30米的5、4、3波段与分辨率为15米的全色波段 影像进行融合处理的“基于HIS变换”的方法的原理和步骤。答：过程：1待融合的全色图像和多光谱图像进行几何配准，并将多光谱图像重 采样与全色分辨率相同。2将多光谱图像变换到IHS空间。3对全色图像I和 IHS空间中的亮度分量I进行直方图匹配，4用全色图像I代替IHS空间分量

48、， 5将I HS逆变换到RGB空间的到融合图像。原理：吧图像的亮度色调饱和度分 开，图像融合只在亮度通道上进行，图像色调饱和度不变。8、如何评价遥感图像融合的效果？答：融合评价方法分为两种：定性评价和定量评价。定性评价以目视判读为主， 目视判读是一种简单直接的评价方法，可以根据图像融合前后对比做出定性评价。 缺点是因人而异，具有主观性。定量评价从融合图像的信息量和分类精度两方面 进行，可以弥补定性评价的不足。第七章自动识别分类判读对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取出 所感兴趣的信息。景物特征：光谱特征、空间特征、时间特征光谱特性曲线用反射率与波长的关系表示响应曲线用

49、密度或亮度值与波段的关系表示本影:地物未被阳光直接照射部分的图像落影:目标投落在地面的影子的图像直接判读标志：直接反映和表现目标地物信息的各种特征。包括遥感摄影像片上目标地物大小、形状、阴影、色调、纹理、图型和位置及与 周围的关系等。间接标志：间接反映和表现目标地物信息的遥感影像的各种特征影响景物特征及其判读的因素：（1）地物本身的复杂性：地物种类的繁多；同 一大的类别中有许多亚类、子亚类；各种内在或外部因素的影响；同物异谱与 同谱异物（2）传感器特性的影响：a.空间分辨力：瞬时视场内所观察到的地面 的大小称空间分辨力（即每个像元在地面的大小）b.几何分辨力：假定像元的宽度为a，则地物宽度在3

50、a（海拉瓦）或至少在茶a（康内斯尼）时，能被分辨 出来，这个大小称为图像的几何分辨力c.辐射分辨力：（传感器的探测能力）辐 射分辨力是指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。d.光谱分辨力： 为光谱探测能力，它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范 围和间隔。e.时间分辨力：指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。（3）目 视能力的影响：人眼目视能力包括空间分辨能力、灰阶分辨能力、色别与色阶 分辨能力。光谱分辨率在遥感中的意义:（1）多波段光谱信息的利用大大开拓了遥感应用的 领域；（2）多波段光谱信息的利用使专题研究中波谱段的选择针对性越来越强；（3）在图像处理中，多波段光谱信

51、息的的利用可以提高分析判读效果。目视判读的一般过程和方法:一判读前的准备：1、判读员的训练：判读员的训练包括判读知识、专业知识的学习和实践训练两 个方面。训练包括：多阅读别人已判读过的遥感图像以及遥感图像与实 地对照参与一些典型试验区的判读和分类2、搜集充足的资料：需收集的 资料包括历史资料、统计资料、各种地图及专题图，以及实况测定资料和其它辅 助资料等等。集中精力对变化的地区和原来资料上没有记载的地区进行判读。3 了解图像的来源、性质和质量：什么传感器获取的？什么日期和地点？哪个 波段？比例尺、航高、投影性质?等等。大多卫星遥感像片上印有各种注记，能 说明图像的来源、性质等。4判读仪器和设备

52、：放大镜和各种立体镜及计算机屏幕二判读的一般过程1、发现目标：先大后小，由易入难，由已知到未知，先反差大的目标后反差小 的目标，先宏观观察后微观分析等，并结合专业判读的目的去发现目标。2、描述目标：将描述的标准目标特征，分门别类地列记下来，形成一览表，即 建立判读标志，作为判读的依据。3、识别和鉴定目标：识别：利用已有的资料、对描述的目标特征，结合判读员 的经验，通过推理分析（包括必要的统计分析）将目标识别出来（对比分析、 综合分析、参数分析）。4、清绘和评价目标：图上各种目标识别并确认后应清绘成各种专题图。对清绘 出的专题图可量算各类地物的面积，估算作物产量和清查资源等，经评价后提出 管理、

53、开发、规划等方面的方案。单波段像片的判读:对于单波段的可见光、近红外像片，从其色调特征和空间特征来分析判读。1. 黑白像片可结合空间特性来分析2.采用图像增强方法3.密度分割并用伪彩色 技术来增强热红外像片的判读:与温度和发射率的大小有直接的关系。热红外像片除了关心色调特征和空间特征 外，特别要注意其时间特征多光谱像片的判读:1彩色（假彩色）合成2地物的光谱响应曲线侧视雷达像片的判读:侧视雷达图像的色调与地物特性的关系：1）与入射角有关2）与地面粗糙程度有关3）与地物的电特性有关多时域图像的判读:在遥感中利用遥感影像判读和监测地面的动态变化是十分有效的。利用这种动态 变化还可以进一步识别地面物体的性质和作定量分析。第八章遥感图像自动分类1模式识别：一个模式识别系统对识别的模式作一系列的测量，然后对测量结果 与模式字典中一组典型的测量值比较。若和字典中某一词目的比较结果吻合或比 较吻合，则我们就可以得出分类结果这一过程。2统计模式识别：对模式的统计分类方法，即把模式类看成是用某个随机向量实 现的集合3遥感图像自动分类：按照决策理论方法，需从被识别的模式中，提取一组反映 模式属性的测量值，并把模式特征定义在一个特征空间中，进而用决策的原理对 特征空间进行划分。4光谱特征向量：同名地物点在不同波段图像中亮度观测量将构成一个多维的随 机向量