《遥感原理》期末复习资料

《遥感原理》期末复习资料
1、遥感的定义
广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电厂、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。

侠义：是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把电磁波的特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。

2、遥感按平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感
3、遥感探测的特点：大面积的同步观测（遥感平台越高视角越宽广，可以同步探测到的地面范围就越广）、时效性（获得资料的速度快，周期短，时效性强）、数据的综合性和可比性获取的数据综合反映了地球上许多自然、人文信息，且数据来源连续，具有可比性）、经济性（与传统方法相比具有更高的经济效益和社会效益）、局限性（许多电磁波有待开发，还需发展高光谱遥感以及其他手段相配合）
第二章：
1.反射率：地物的反射能量与入射总能量的比
2.电磁辐射：电磁波向空中发射或泄漏的现象
3.辐射出射度：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量
4.比辐射率：物体表面单位面积上辐射出的辐通量与同温度下黑体辐射出的辐通量的比值
5.黑体辐射特性：
（1）在给定温度下，黑体的光谱辐射能力随波长而变化；
（2）温度越高，辐射通量密度越大，即光谱辐射能力；
（3）随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。

6.太阳辐射及大气对辐射的影响：大气吸收，影响主要是造成遥感影像暗淡；大气散射增强了信号中的噪声部分，造成遥感影像质量的下降；大气窗口：电磁波在大气传输中吸收和散射很小，透过率很高
7.植被光谱反射特性: (1)蓝红波段为吸收带（2）绿波段为弱反射带（3）近红外波段有强反射，但含水量造成反射吸收。

水体光谱反射特性:@蓝、绿波段反射带 @近、中红外波段为完全吸收。

城市道路、建筑物 : @红外波段较可见光波段反射强 @石棉瓦较其他材料反射强 @沥青较其他材料反射网弱 @自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值或谷值
第三章：
8.遥感成像原理：
（1）摄影成像原理，利用安装在飞机上的航摄仪器，按照预定的计划从空中向地面摄影取得航空相片的全部作业过程
（2）扫描成像原理，是传感器将收集到的电磁波能量通过仪器内的光敏或者热敏软件转变成电能后再记录下来
9.微波遥感的特点：全天候工作，对某些题目有特殊光谱特征，对冰雪，森林，土壤具有一定穿透能力，对海洋遥感具有特殊意义。

分辨率较低，但特征明显
10.垂直投影、中心投影的特点：
11.遥感图像的特征：
图像的空间分辨率:像素所代表的地面范围的大小及扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

波谱分辨率:传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。

间隔越小，分辨率越高
辐射分辨率:传感器接收波普信号时，能分辨的最小辐射度差。

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。

第四章：
12.光学图像：在二维坐标系中连续变化的图像与图像，即图像的特点是无限稠密的，同时具有灰度值，有同普通相等的灰度级颜色连续变化的影像
数字图像：把模拟影像分割成同样形状的的小单元，以各个单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为改单元的亮度值进行数字化的影像
13.辐射校正：通过调整遥感感影像的亮度值消除依附在辐射亮度中的各种失真的过程。

辐射校正是对在光学遥感数据获取过程中产生的一切与辐射有关的误差的校正，包括辐射定标和大气校正两个过程。

辐射定标的目的是消除传感器本身产生的误差，而大气校正则消除大气散射、吸收等引起的误差
辐射定标：指传感器探测值得标定过程，用以确定传感器入口处的准确辐射值，即将DN 值转化为大气顶层反射率的过程。

大气叫校正：指大气散射校正即消除大气散射对辐射失真的影响，包括大气的吸收和辐射，天空光照射、路径辐射。

14.几何校正就是要校正成像过程所造成的各种几何畸变几何校正分为两种: 几何
粗校正和几何精校正。

几何畸变：传感器本身引起的畸变、外部因素引起的畸变、处理过程中引起的畸变。

几何校正思路：准备工作→输入原始图像→建立纠正函数→确定输出突刺昂的范围→逐个像元进行几何变化→灰度的重采样→输出纠正后的图像→效果评价
15.重采样方法：最邻近法、双线性内插法、三次卷积内插法（几何畸变校正）
16.地面控制点的选取：控制点数目的最低限是按未知系数的多少来确定的。

求二次
多项式有12个系数，需要12个方程（6个控制点），以此类推，n次多项式，控制点的最少数目为（n+1）（n+2）/2。

实际工作中，在条件允许的情况下，控制点的选取都要大于最低数很多。

17.控制点的选择原则：①表征空间位置的可靠性，道路交叉点，标志物，水域的边界，山顶，小岛中心，机场等；②同名控制点要在图像上均匀分布；③清楚辨认；④数量应当超过多项式系数的个数，越多越好
15.数字图像增强：图像增强处理目的：增强目视效果、提高图像质量和突出所需信息、有利于分析判读或作进一步的处理。

包括：对比度变换、空间滤波、图像运算、多光谱变换。

对比度变换：通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量。

因为亮度值是辐射强度的反映，所以也称为辐射增强。

常用的方法有对比度线性变换和非线性变换。

空间滤波：以重点突出图像上的某些特征为目的的，如突出边线或纹理等，因此通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域中的邻域处理方法主要包括平滑和锐化。

平滑：（1）均值平滑：将每个像元在以其为中心的区域内取平均值来代替该像元值。

（2）中值平滑：将每个像元在以其为中心的邻域内取中间亮度值来代替该像元值。

具体计算方法与模板卷积方法类似，仍采用活动窗口的扫描方法，将窗口内所有像元按亮度值的大小排列，取中间值作为中间像元的值。

所以M*N取奇数为好。

多光谱变换：
对多光谱数据进行函数变换，达到保留主要信息，降低数据量:增强或提取有用信息的目的。

其本质是对遥感图像实行线性变换，使多光谱空间的坐标系按一定规律进行旋转。

16.光学增强处理：掩膜处理、动态变化、对比度改变、边缘突出、二值化分层、专题提取
第五章：
4、目视解译的基本步骤（网上搜的）：
①目视解译的准备工作②初步解译和判读取得野外考察③室内详细判读④野外验证和补判⑤目视解译成果的转绘和制图
18.目视解译的概念：目视解译又称目视判读或目视判译，它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

17.遥感图像目视解译的一般原则
总体观察:从整体到局部对遥感图像进行观察
综合分析:应用航空和卫星图像、地形图及数理统计等综合手段,参考前人调查资料，结合地面实况调查和地学相关分析法进行图像解译标志的综合，达到去粗取精、去伪存真的目的;
对比分析:采用不同平台、不同比例尺、不同时相、不同太阳高度角以及不同波段或不同方式组合的图像进行对比研究;
观察方法正确:需要进行宏观观察的地方尽量采用卫星图像，需要细部观察的地方尽量采用具有细部影像的航空像片，以解决图像上“见而不识”的问题:
尊重图像的客观实际:图像解详标志虽然具有地域性和可变性，但图像解译标志间的相关性却是存在的，因此，应依据影像特征作解译;
解译耐心认真:不能单纯依据图像上几种解译标志草率下结论，而应该耐心认真地观察图像上各种微小变异;
重点分析:有重要意义的地段，要抽取若干典型区进行详细的测量调查，达到“从点到面”及印证解译结果的目的。

18.遥感图像目视解译的一般顺序：从已知到未知、先易后难、先山区后平原先地表后深部、先整体后局部、先宏观后微观、先图形后线形
19.建立影像解译标志：遥感图像判读包括识别、区分、辨别、分类、评定评桥及对某些特殊重要现象的探测与鉴别。

其轮廓的勾绘及其属性的赋予是要有依据。

依据就是判读
标志。

也就是说，在遥感图像上研究地表地物的种种特征的总和就叫判读遥感图像标志。

在数据预处理准备之后，要根据数据源情况、解译如表目标等信息确立解译标志，编写
成表格文档形式
20.遥感图像目视解译方法：
直接判读法:根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。

对比分析法:包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。

同类地物对比分析法:在同一景遥感影像上，由已知地物推出未知目标地物的方法。

空间对比分析法:由已知熟悉影像区域为依据判读未知区域影像的一种方法。

时相动态对比法:利用同一地区不同时间成像的遥感影像加以对比分析，了解同一目标地物动态变化。

信息覆合法:利用透明专题图或者地形图与遥感图像重合根据专题图或者地形图提供的
多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。

综合推理法:它是借助各种地物或自然现象之间的内在联系用逻辑推理方法，间接判断某一地物或自然现象的存在和属性。

第六章：
21.遥感图像计算机分类方法：
监督分类法:选择具有代表性的典型实验区或训练区，用训练区中已知地面各类地物样本的光谱特性来“训练”计算机，获得识别各类地物的判别函数或模式并以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归入到已知的类别中。

监督分类判别方法：最小距离分类(距离判别函数)、线性判别分析分类逐步判别分析分类、平行多面体分类(很少用)、最大似然比分类(最常用)。

非监督分类:是在没有先验类别(训练区)作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并(即相似度的像元归为一类)的方法。

22.决策树分类步骤：专家知识决策树分类的步骤大体上可分为四步:知识(规则) 定义、规则输入、决策树运行和分类后处理。

难点是规则的获取，可以来自经验总结，如坡度小于20度是缓坡等!也可以通过统计的方法从样本中获取规则，如C4.5算法、CART算法、S-PLUS算法等。

23.面向对象分类：高分辨率
面向对象分类技术集合临近像元为对象用来识别感兴趣的光谱要素，充分利用高分辨率的全色和多光谱数据的空间，纹理，和光谱信息来分割和分类的特点，以高精度的分类结果或者矢量输出。

它主要分成两部分过程:影像对象构建和对象的分类
24.分类后的处理:计算机分类得到的是初步结果，一般难于达到最终目的因此，对获取的分类结果需要再进行一些处理，以达到最终理想的分类结果，这些过程通常称为分类后处理.包括：众数分析、少数分析、类聚块、类过滤、类合并、类统计
25.精度评价的方法：常用的精度评价的方法有两种:一是混淆矩阵;二是ROC曲线。

其中，比较常用的为混淆矩阵，ROC曲线可以用图形的方式表达分类精度，比较形象。

第七章：
26.遥感技术在土地利用方面的应用：
土地利用，主要研究各种土地的利用现状及地球表面的社会利用状态
土地覆盖，所以要把技术发展而出现的一个新概念，它是指地球表面当前所具有的自然和人为影响所形成的覆盖物
土地资源评价，以土地质量评价为核心，以土地类型和土地利用现状为基础，主要借助于土地的性状与利用类型对土地条件的要求来鉴定各种土地的质量等级。

土地退化的遥感动态监测，包括土地贫瘠化，盐碱化，沙漠化，沼泽化，石漠化。

利用遥感手段提取有关评价因子的参数值或指标值，并按定量评价的方法进行综合评价，分析。

27.水体遥感的任务:获得水体的分布，水体中泥沙、有机质含量状况，以及水深和水温
等要素信息。

28.水体的光谱特征:①水体的总体反射率比较低，低于10%;
②随波长增大而逐渐降低;
③水体在可见光波段是低反射体，在近红外波段近似为吸收体。

黑色区分水路界限;
④在微波1mm~30cm范围内水体的反射率较低。

对于平坦的水面，其后向散射很弱。

光谱图:
29.水体指数:
GREEN为绿光波段，SWIR为短波红外波段。

30.健康植被的反射光谱特征⚫在绿光0.55um左右，具有10-20%小反射峰⚫在蓝光
0.45um和红光0.65um处具有明显的吸收谷⚫在0.7-0.8um之间出现一个反射陡坡。

⚫近红外波段0.8-1.3um处，是一个高达 40%的反射峰⚫在1.45、1.95、2.6-2.7具有三个吸收谷。

植物光谱曲线:
31.植被指数:比值植被指数(Ratio VI) RVI=NIR/R
归一化植被指数NDVI=(NIR–IR)/(NIR+R)
差值植被指数DVI=NIR-R
土壤修正植被指数
或
改进型土壤大气修正植被指数
正交植被指数PVI=1.6225(NIR)-2.2978(R)+11.0656(NOAA)
PVI=0.939(NIR)-0.344(R)+0.09(Landsat)
(NIR为近红外波段，R为可见光红波段)
32.土壤的光谱特征：⚫植被稀少时,土壤的反射曲线与其机械组成、颜色等密切相关。

⚫颜色：浅—–反射率高；深—–反射率低黄壤>红壤>褐色土>黑土⚫颗粒：细—–平滑，高反射；粗—–低反射⚫有机质：含量高—–反射率低⚫含水量：大—–反射率低⚫植被覆盖度： <15%———裸土光谱;15%~70%—土壤与植被混合光
谱 ;>70%———植被光谱。

土壤遥感的任务：识别和划分土壤类型，制作土壤图，分析土壤的分布，监测土壤水分。

土壤特征反映地形、母质、气候、植被和时间等自然因子及人为作用的结果，土壤的影像特征差异并不明显，必须通过遥感综合分析进行判读。

土壤的光谱特征：⚫植被稀少时,土壤的反射曲线与其机械组成、颜色等密切相关。

⚫颜色：浅—反射率高；深—反射率低黄壤>红壤>褐色土>黑土⚫颗粒：细—平滑，高反射；粗—低反射⚫有机质：含量高—反射率低⚫含水量：大—反射率低⚫植被覆盖度： <15%———裸土光谱 15%~70%—土壤与植被混合光谱 >70%——植被光谱
❖土地遥感是研究土地及其变化的最重要的手段之一。

•土地利用（Land use）•土地覆盖（Land cover）•土地资源评价（Land resource assessment）•土地退化动态监测（Land degrade monitoring）
土地利用：主要研究各种土地的利用现状（包括人为和天然状况），即地球表面的社会利用状态。

遥感在土地利用研究中的应用：•土地利用现状调查与制图•土地利用变化分
33.高光谱遥感:是高光谱分辨率遥感的简称，是利用成像光谱仪获得感兴趣的物体很窄
的(通常波段宽度＜10nm)、完整而连续的光谱数据。

34.GIS基本功能:①地理数据采集功能（计算机键盘数据采集、手扶跟踪数字化方法、地
图扫描数字化、实测地图数据的输入、GPS数据采集);②地理数据管理功能（地理属性数据管理、空间数据的管理）③空间分析与属性分析功能④地理信息的可视化表现
35.全球定位系统GPS在3s作用：①精确的定位能力②准确定时及测速能力
36.遥感技术在3s作用：①GIS数据库的数据源②利用遥感数字影像获取地面高程，更
新GIS中高程数据
37.计算机辅助制图的步骤。