遥感原理期末复习资料(知识点)

遥感的定义：

遥感是指利用飞机、卫星或其他飞行器等运载工具(平台)上

安装的某种装置(传感器)，探测目标的特征信息(电磁波的

反射或发射辐射)，经过传输、处理，从中提取感兴趣信息的过

程

遥感类型：按平台分为地面遥感、航空遥感、航天遥感、宇航

遥感

遥感信息特点：

(1)真实性、客观性

(2)探测范围大

(3)资料新颖且能迅速反应动态变化

(4)成图迅速

(5)收集资料方便

遥感系统的组成：

1、目标的信息特性

2、目标信息的传输

3、空间信息的采集

4、地面接收与预处理

5、信息处理

6、信息分析与应用

四、遥感技术系统

第二章遥感平台及其特点

第三章遥感传感器及成像原理

太阳传感器空间信息采集第五章遥感图像几何处理

平台第六章遥感图像辐射处理

信息处理信息分析与应用

大地面接

示信息的俵输＞信息处理》分析应用

收站

地面接收与预处理第七章遥感图像判读

地物第八章自动识别分类

第九章遥感技术应用

目标的信息特性

电磁波：交互变化的电磁场在空间的传播。

(1)电磁波与电磁波谱红外划分

※紫外线：波长范围为0.01〜0.38um,太阳光谱中只有0.3〜

0.38um波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m

以下。

※可见光：波长范围0.38〜0.76um,人眼对可见光有敏锐的感

觉，是遥感技术应用中的重要波段。

※红外线:波长范围为0.76〜lOOOum,根据性质可分为近红外、

中红外、远红外和超远红外。

※微波：波长范围为1mm〜1m,穿透性好，不受云雾的影响。

红外划分：

※近红外：0.76〜3.Oum,与可见光相似。

※中红外：3.0〜6.Oum,地面常温下的辐射波长，有热感，又

叫热红外。

※远红外：6.0〜15.Oum,地面常温下的辐射波长，有热感，又

叫热红外。

※超远红外：15.0〜lOOOum,多被大气吸收，遥感探测器一般

无法探测。

偏振：指横波的振动矢量偏于某些方向的现象或振动方向对于

传播方向的不对称性。

黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1

（100%）的物体。

※黑体辐射：黑体的热辐射称为黑体辐射。

黑体辐射定律:包括普朗克定律,玻尔兹曼定律,维恩位移定律，

瑞里一金斯公式（注：基尔霍夫定律是一般物体发射定律。）

发射率概念：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）

W与同温度下的黑体辐射出射度W黑的比值。

按照发射率与波长的关系，把地物分为：

黑体或绝对黑体：发射率为1,常数

灰体：发射率小于1,常数

选择性辐射体：反射率小于1,且随波长而变化。

物体的发射辐射一基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积

上的辐射通量w和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数,

并等于该温度下同面积黑体辐射通量w黑。在给定的温度下，

物体的发射率;吸收率（同一波段）；吸收率越大，发射率也越

大。

微波辐射的特点：

①任何物体在一定的温度下，不仅向外发射红外辐射，也发射

微波辐射。二者基本相似。但微波是地物低温状态下的重要

辐射特性，温度越低，微波辐射越明显。

②微波辐射比红外辐射弱得多，但技术上可以经过处理来接收。

亮度温度：它是衡量地物辐射特征的重要指标。指物体的辐射功

率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为亮度温度。

等效温度：为分析物体的辐射能力，常用最接近灰体辐射曲线的

黑体辐射曲线来表达，这时黑体辐射温度称为该物体的等效辐

射温度。

太阳辐射：近似6000K的黑体辐射,能量集中在0.3〜2.5um波

段之间。（可见光和近红外）

地球自身热辐射：近似300k的黑体辐射，能量集中在6.0um以

上的波段。（热红外）

地球辐射：地球表面和大气电磁辐射的总称。地球辐射是被动

遥感中传递地物信息的载体。

地球辐射特性（分段特性）：重点

1、在0.3〜2.5um波段（主要在可见光和近红外波段），地

表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽略。即在该波段

范围内，对地观测遥感主要以太阳的短波辐射对地表进行探测

和成像。

2、在2.5〜6.Oum波段（主要在中红外波段），地表反射太

阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源。

3、在6.Oum以上的热红外波段，以地球自身的热辐射为主，

地表反射太阳辐射可以忽略。（热红外成像）

地物反射波谱：是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波

长的变化规律。

植被波谱特征：

可见光波段

在0.45um附近（蓝色波段）有一个吸收谷；

在0.55um附近（绿色波段）有一个反射峰；

在0.67所附近（红色波段）有一个吸收谷。

在近红外波段从0.76um处反射率迅速增大，形成一个爬升的

“陡坡”，至1.lum附近有一个峰值，反射率最大可达50%,形

成植被的独有特征。1.5-1.9um光谱区反射率增大；以1.45um,

1.95um,2.70um为中心是水的吸收带，其附近区间受到绿色植

物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。

植被波谱特征的主要影响因素：（颜色、组织结构、水量、覆盖

度）植物类型；植物生长季节；病虫害影响等

植被波谱特征大同小异，根据这些差异可以区分植被类型、生

长状态等。

水体的光谱特征：水体的反射主要在蓝绿光波段，其它波段吸收

率很强，特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带，反射率

几乎为零。

传感器的定义：传感器是收集、探测、记录地物电磁波信息的

工具，是遥感技术的核心部分。

航空摄影机成像原理：由于地物各部分反射的光线强度不同，使

感光材料上感光程度不同，形成各部分的色调不同所致。

框幅式摄影机成像原理：在某一摄影瞬间获得一张完整的像片，

这张像片上所有像点共用一个摄影中心和同一个像片面。亦即

共用一组外方位元素。

全景式摄影机成像原理：在物镜焦平面上平行于飞行方向设置

一狭缝，并随物镜做垂直航线方向扫描，得到一幅扫描成的影

像图，所以称为扫描像机。它能将航线两边的地平线内的影像

都摄入底片，又称为全景摄影机。

缝隙式摄影机成像原理：在飞机或卫星上，摄影瞬间所获取的

影像，是与航向垂直，且与缝隙对应的一条地面影像。当飞机

或卫星向前飞行时，摄影机连续曝光，摄影机内的胶片也不断

地进行绕卷，且其速度与地面在缝隙中的影像移动速度相同，

就能得到连续的条带状的航带摄影负片。

正射投影：投射线都垂自于投射平面的投影,如大比例尺地形图。

中心投影：投射线会聚于一点的投影方式。

中心投影与正射投影的区别：

(1)正射投影比例尺和投影距离无关。中心投影焦距固定，航

高改变，其比例尺也随之改变。

（2）正射投影各点相对位置与形状保持不变。中心投影各点相

对位置与形状发生变化。

（3）地形起伏对正射投影无影响。对中心投影引起投影差航片

各部分的比例尺不同

中心投影的成像特点：

a.点的像还是点;直线的像还是直线;空间曲线的像仍为曲线.

b.水平面投影仍为一平面;垂直面（位于投影中心时）的投影呈

一直线，位于其它位置时，顶部投影为一直线，侧面投影成不

规则的梯形。特例：直线（垂直的）的延长线通过投影中心时，

该直线的像是一个点；若直线延长线不通过投影中心，仍然是

直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况取决于目标在像片

中的位置。空间曲线在一个平面，而该平面又通过投影中心时，

它的像则成为直线。

摄影像片的几何特征：像片上两点之间的距离（ab）与地面相

应两点之间的距离（AB）之比。用1/m表示

1/m-f/H-ab/AB

f：物镜的焦距；H：飞行器的相对航高f可在像片的边缘获相

应的影像资料（航摄报告、设计）中找到；H由摄影部门提供；

航高、地形起伏会影响比例尺中心投影像片比例尺在中心和边

缘是不同的。

像点位移：根据中心投影的原理，略有起伏状态的地形，或高出

平面的物体，反映到航空像片上的像点与其平面位置相比，

般都会产生位置的移动，叫像点位移。

A点高程h,其在像片上的构像为a；A在基准面上的投影为A0,

A0在像片上的构像为aO；aaO为由地形引起的像点位移，也称

像片上的投影差5h；h地面上的投影差。

根据三角形相似原理，可得像点位移的计算公式：8h=r*h/H

r:像点a到像主点的距离；H为摄影航高；h为地面高差。

(图见书)

像点位移规律：

(1)位移量与像主点的距离r成正比。r=0时，6h=0,像

主点无移位。

(2)5h与h成正比，h>0,像点背离像主点方向移位；h<0,

像点朝向像主点方向移位

(3)5h与航高H成反比。

极化方式：

雷达波束其偈版性,又称极化.

若雷达波的偏振方向垂至于人射面称为水平极化，用H袅示；

若雷达波的偏振方向平行于入针面称为垂直极化，用V表示；

常用四种极化方式：

水平发机水平接收(HH)，同向极化

垂直发射、垂直接收(VV)J

水平受机垂卤接收(HV)1

垂直发机水平接收(VH)J只乂次化

由同向极化到交叉极化的转换过程叫做去极化.

方位分辨力

相邻的两束脉冲之间，能分辨两个目标的

最小距离

RB=BR=入R/D

合成孔径雷达计算：

2合成孔径雷达的分辨力

方位分辨力为Rs=xR/LS

Ls=R6=入R/D

Rs=D

双程相移Rs=D/2

方位分辨力只与实际使用的天线孔径有关

遥感影像的特征：

几何特征：目标地物的大小、形状及空间分布特点

时间特征：目标地物的变化动态特点

物理特征：目标地物的属性特点

遥感影像的四个分辨率：

空间分辨率；时间分辨率；波谱分辨率；辐射分辨率

空间分辨率：指影像中像元所代表的地面范围的大小或可以识别

的最小地面距离或最小目标物的大小。

像元：指单个像元所对应的地面面积的大小

时间分辨率：是指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。

波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分

辨率越高。

遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置以及波长间

隔的大小。光谱分辨率与传感器特性有关：取决传感器对光谱成

份的敏感度。

辐射分辨率：是指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。

即探测器的灵敏度-遥感器感测元件在接受光谱信号时能分辨

的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力

传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。

什么是标准假彩色合成图像？：净红，红，绿。

遥感数字图像矫正：

数字图像：遥感数据有光学图像和数字图像之分。数字图像是能

被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像是离散的。

数字直方图：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。

存储格式：BSQ、BIP和BIL

为什么要几何校正：

(1)遥感影像是对被观测目标——地球的表示，通过研究遥感

影像来分析地球的特征，提取信息，进行对地观测。

(2)遥感影像必须尽可能精确的代表地球的特性：几何空间特

征光谱辐射特性

(3)受传感器成像系统、地球形状、地形等多方面的影响，使

遥感影像发生几何位置的偏差、几何形状的畸变，使得遥感影

像与实际的地物无法准确的匹配。

产生几何变形的原因？

(1)遥感平台位置和运动状态变化的影响。

(2)大气折射的影响

(3)地形起伏的影响

(4)地球表面曲率的影响

(5)地球自转的影响

怎样进行几何校正：

粗纠正：利用有效载荷校正数据(PayloadCorrectionData,

PCD；包括卫星姿态数据、轨道参数、时间数据、角位移数据和

有效载荷状态等数据)纠正。

精校正：利用地面控制点进行的几何校正

选取控制点有哪些要求呢？

(1)地面控制点在图像上有明显的、清晰的定位识别标志，如

道路交叉点、河流叉口、建筑边界等。

(2)地面控制点上的地物不随时间而变化

(3)地面控制点应当均匀地分布在整幅图像内，且要有一定的

数量保证

影像镶嵌：影像镶嵌是将两幅或多幅影像拼在一起，构成一幅整

体影像的技术过程。

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。

大气校正：

定义：消除大气影响的校正过程称为大气校正

方法：

(1)基于辐射传输方程的大气校正

(2)基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正

(3)利用特殊波段进行大气校正

绝对大气校正：将遥感系统记录的亮度值转换为地表反射率。

相对大气校正：归一化单时相遥感影像不同波段的强度。

为什么要进行图像增强处理？

1.目视效果不太好

2.有用的信息不突出

目的：

1.提高图像质量

2.突出所需信息有利于分析判读或作进一步处理

大气校正方法：主要通过改变图像灰度分布态势，扩展灰度分布

区间，达到增强反差的目的。

怎样进行对比度变换？

直方图均衡：直方图均衡就是把一已知灰度概率分布的图像，

经过一种变换，使之演变成一幅具有均匀灰度概率分布的新图

象。

效果：增强了峰值处的对比度，两端（最亮和最暗）的对比度减

弱了。

1、把原图像的直方图变换为某种指定形状的直方图或某一参考

图像的直方图，然后按照已知的指定形态的直方图调整原图像各

象元的灰级，最后得到一个直方图匹配的图像

2、主要应用于有一幅很好的图像作为标准的情况下，对另一图

像进行匹配，以改善被处理图像的质量

3、应用于数字镶嵌

非线性的增强方法：

将每个灰度区间等概率分布，代替了原来的随机分布，即增强后

的每个灰度级内有大致相同的象元数；通过改变灰度区间来实

现；

根据灰度值的出现频率来分配它们的亮度显示范围，频率高的部

分被增强了，频率低的部分被压缩。减少灰度等级换取对比度

的增大。

空间滤波图像卷积计算：

数字图像的局部掩模

图像运算：对应像元做加减乘除

信息融合：遥感图像信息融合是将多源遥感数据在统一的地理

坐标系中，采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过

程。

遥感图像解译：从遥感图像上获取目标地物信息的过程。

目视解译：就是通过人眼对目标地物识别特征的认知，得出遥

感图像中有哪些地物、它们分布在哪里,对其数量和特征进行粗

略的估算。

计算机解译:遥感图像理解，以计算机系统为支撑环境，利用模

式识别技术与人工智能技术相结合，根据各种影像特征，结合

解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现遥感信息的

提取。

目视解译与计算机解译的异同：

目视解译与计算机解译的异同

目视判读计算机自动分类

处理对象多个像元的组合单个像元

面积的估算粗略的精确的

波段最多3个波段没有限制

分别灰阶的能力大约十几个灰阶能够充分利用所有灰阶

地物形状可以利用存在限制，依赖于算法

空间信息可以利用存在限制

非遥感信息可以利用（图像融合可以利用，程度不够

处理时间慢快

结果重现差好

目标地物特征：地物电磁波辐射差异在遥感影像上的典型反映。

按照其表现形式的不同，可分为：

色：指目标地物在遥感图像上的颜色或灰度，包括目标地物的

色调、颜色和阴影等。

形：指目标地物在遥感图像上的形状，包括目标地物的形状、纹

理、大小、图形等。

位：指目标地物在遥感图像上的空间位置，包括目标地物分布

的空间位置、相关布局等。

直接解译标志：是地物本身属性在图像上的反映，即凭借图像

特征能直接确定地物的属性。

直接解译标志：颜色和色调形状大小阴影位置图案纹理布

局

间接解译标志：它是通过与之有联系的其他地物在图像上反映出

来的特征，推断地物的类别属性。水系可作为地质地貌解译的间

接标志

辐射型水系向心型水系长方格子状

（火山附近）（盆地）水系（断层）

图像解译的基本方法：

1.直接解译法：直接应用解译标志，对像片影像作出较有把

握的解译。

2.对比法：利用典型样片或多时相、多光谱的像片和彩色像

片，进行对比分析判读。通过与典型样片图像的分析对比，

能够得到新的启发，而使不易解译的地物，得到正确的答

案。

3.综合解译法：也就是利用间接解译标志作出类比推理。依

据地物之间的相关性和依存关系作出综合分析和解译。如

建筑物与道路等级之间的关系，水系与道路之间的关系，

都是综合推理辨认地物的重要依据。

4.历史比较法：这是动态研究时所采用的最好方法。

目视解译步骤：目视解译一般包括5个步骤：

1.资料准备阶段；

2.建立解译标志阶段

3.初步解译阶段；

4.野外验证阶段；

5.详细解译成图和编写报告阶段。

遥感图像分类原理：

1.同类地物具有相同或相似的光谱特征，不同的地物具有不

同的光谱特征。

2.每个像素按照亮度接近程度给出对应类别，以达到大致区

分遥感图像中多种地物的目的。

非监督分类：在没有先验类别作为样本的条件下，根据像元间

相似度大小进行计算机自动判别归类，无须人为干预，分类后

需确定地面类别。

非监督分类的优缺点：

主要优点：

不需要预先对研究区广泛了解和熟悉

人为误差的机会减少

独特地、覆盖量小的类别均能被识别

主要缺点：

分类后的光谱集群组不一定对应于分析者想要的类别

分析者较难对产生的类别进行控制

由于同物异谱造成分类后的同一地区不同图像间的对比困难

监督分类：首先选取有代表性的训练区作为样本，通过选择特

征参数（如像元亮度均值、方差等），确定判别函数，据此

进行分类。

监督分类一