贵州师范大学地理与环境科学学院2015年《遥感导论》复习大纲

贵州师范大学地理与环境科学学院2015年《遥感导论》复习大纲
狭义遥感：在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输、变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状位置性质及其相互关系的现代应用科学。

主动遥感：由探测器发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号，如雷达，照相机。

被动遥感：它的传感器不向目标地物发射电磁波仅被动吸收目标物的自身发射的和对自然辐射波的反射信号。

遥感的特点：大面积同步观测；时效性；经济性；数据的综合性和可比性；局限性。

遥感系统的工作原理（★★★）
太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器，传感器将这部分能量记录下来传回地面。

地面接收到数据后进行一系列的辐射校正和几何校正等处理，将信息转换为用户可以使用的通用格式，用户将这些数据应用到具体的工作中去。

电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列。

波长由短到长依次为：γ射线----->x射线----->紫外线----->可见光----->红外线----->微波----->无线电波
电磁波的性质：
①电磁波是横波；
②在真空中以光速传播；
③满足{fλ=c,E=hf }(h:普朗克系数)；
④具有波粒二象性。

辐照度：被辐射物体表面单位时间内通过单位面积的辐射能量。

黑体辐射的三个性质：
①物体温度不同，辐射出射度曲线不同，虽然形状相似却都不相交。

②绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。

③黑体温度越高，其曲线峰值就越向波长短的方向移动。

被动遥感最主要的辐射源：太阳
太阳光谱通常是指：光球产生的光谱。

太阳辐照度分布曲线解读P25:
①太阳光谱是连续光谱，相当于6000k的黑体辐射。

②太阳辐射能量大部分集中于可见光波段。

③由于大气中水、氧、O3、CO2等分子对太阳辐射的吸收作用，加之大气的散射，使得经过大气层的太阳辐射有很大的衰减。

④各波段的衰减是不均衡的。

⑤到达地面的太阳辐射主要集中在0.3~3.0μm波段，包括近紫外、可见光、近红外、中红外。

⑥到达地面的辐射强度与太阳高度角有关。

大气散射的三种情况：瑞利散射，米氏散射，无选择性散射。

大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。

传感器接受的主要信息包括P34：
①地物目标反射出来的辐射能量
②地物的反射光谱能量
③大气散射的辐射能量
地物的反射波谱曲线：是指地物反射率随波长变化的规律，即以波长λ为横坐标，反射率为ρ的纵坐标的曲线图，从中可以得到遥感数据与对应地物的识别规律。

地物反射波谱曲线特征：P38--41
静止卫星位于赤道上空36000km的高度。

地球同步卫星（静止卫星）：卫星公转角速度和地球自转角速度相等，相对于地球似乎固定于高空某一点，轨道高度36000km左右，绕地球一周需24小时。

太阳同步卫星（极轨卫星）：卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角不变，使卫星每天在固定时间（地方时）经过每个地点上空，是资料获得时具有相同的照明条件。

轨道高度800~1600km。

风云1号：属于极轨卫星
风云2号：属于静止卫星
遥感平台：搭载传感器的工具
陆地卫星系列：
①Landsat：美国
②SPOT：法国
中巴地球资源卫星：CBERS
高空间分辨率陆地卫星，也叫小卫星：
①IKONOS-2：美国
②快鸟Quickbird ：美国
传感器的组成：
①收集器：收集来自地物目标镜、天线
②探测器：将收集的辐射能转化成化学能或电能
③处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。

④输出器：将获取的数据输出。

中心投影透视规律：
①在中心投影的像片上，各种物体的形状不同及其所处的位置不同，其变形的情况也各不相同。

②中心投影像片的比例尺在中心和边缘不同。

时间分辨率：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为重访周期。

空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

光谱分辨率：传感器在接受目标辐射的波谱事能分辨的最小波长间隔。

辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时能分辨的最小辐射度差。

重复周期：
重访周期：
飞行周期：
气象卫星特点：
①短周期重复观测
②成像面积大
③资料来源连续，实时性强，成本低。

陆地卫星landsat轨道特点：
①近圆形轨道：使在不同地区获取的图像比例尺一致使得卫星的速度近于匀速，避免在成像的时候扫描行之间不衔接现象。

②近极地轨道：有利于增大卫星对地面总的观测范围。

③太阳同步轨道：有利于卫星在相近光照条件下对地观测。

④可重复轨道：有利于对地物变化做动态观测。

传感器分类
按原理：摄影成像类型传感器、扫描成像类型传感器、微波成像传感器
、非图像类型传感器
扫描成像传感器类型：
①光机扫描仪：飞行方向垂直于扫描方向（landsat系列）
②推帚扫描仪：飞行方向与扫描方向一致
③高光谱扫描仪（多中心投影）
如何从影像上区分光机扫描仪、推帚扫描仪：光机的噪声水平。

推帚的噪声竖直。

数字图像：是以数字形式采集、存储、运算、表达、传输的遥感影像（二维空间离散的光密度函数），如卫星像片
光学图像：二维空间连续的光密度函数，如航空像片。

遥感光谱图像：
引起辐射畸变的两个原因：传感器仪器的本身误差、大气对辐射的影响
光学图像转换为数字图像：把一个连续的光密度函数变成离散的光密度函数，一方面空间坐标（x，y）需要离散化，称为图像采样；另一方面，光密度也需要数字化，称为灰度级量化。

常用方法：扫描
数字图像转换为光学图像：通过显示终端显示或打印输出。

地理坐标系：球面坐标系中的坐标，以经纬度为存储单位。

包括地球椭球体和大地基准面两个重要指标。

投影坐标系：将地球椭球面上的地理坐标转化为平面坐标系而建立的坐标系。

大气影响粗略矫正的两种方法：直方图最小值去除法；回归分析法
实际到达传感器的辐射亮度由哪几部分构成？它们分别造成了什么影响？导致什么结果？
①太阳辐射经过大气削弱到达地面，再经过大气层到达传感器部分（需要这一部分，但是已被削弱）
②散射光经过地物反射到达传感器部分
③散射光直接进入传感器部分
(②③增加了信号，增加了噪声，减少了图像对比度，图像质量下降）
几何畸变：一是指卫星在运行过程中由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射以及传感器成像方式而引起的几何位置形状尺寸方位等特征的偏差。

二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。

引起几何畸变的原因：传感器成像技术、地形起伏、地球表面曲率、大气折射、地球自转几何畸变纠正两个步骤：坐标变换、亮度重采样
亮度重采样的方法有哪些?分别需要几个相邻点进行计算？
①最近邻法：4个点
②双线性内插法：4个点
③三次卷积内插法：16个点
数字图像增强的目的：提高图像质量，突出所需信息，有利于分析判读或作进一步的处理。

数字图像增强的方法和举例：
①对比度变换（线性变换、非线性变换）
②空间滤波（图像卷积运算、平滑）
③彩色变换（单波段彩色变换、多波段彩色变换）
④ 图像运算（差值运算、比值运算）
⑤ 多光谱变换（K-C 变换、K-T 变换）
几何校正控制点的选取：
1) 数目确定：多项式的项数（即系数个数）N 与其阶数n 存在固定的关系：
()()212
1++=n n N
2) 选取原则：
① 控制点应选取图像上易于分辨且较为精细的特征点
② 特征变化大的地区应多选点
③ 在图像上均匀分布
④ 数量要足够
能通过模板判断模板的作用（平滑、锐化、监测）并计算变换后亮度值P133，10、11
真彩色：图像上影像的颜色与地物颜色基本一致。

密度分割（单波段彩色变换）：单波段黑色遥感影像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像。

假彩色：
伪彩色：
差值植被指数、比值植被指数、归一化植被指数的计算公式：
主成分变换有何特点及其作用：
1)
① 从几何意义来看，变换后的主分量是空间坐标系与变换前的相同多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。

② 就变换后的新波段主分量而言，他们所包括的信息量不同，呈逐渐减少趋势。

2) 作用：实现数据压缩和图像增强。

多元信息复合：将多种遥感平台多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。

目标地物的识别特征包括哪几个方面，各方面有哪些特征：色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型、相关布局
遥感影像目视解译标志分为哪几类：
1)直接判读标志
2)间接判读标志：
①目标地物与其相关指示特征
②地物及其与环境的关系
③目标地物与成像时间的关系
影响地物特征及其判读的因素：
在卫星影像中如何判断水体、城镇和道路？
遥感目视解译的步骤：
①目视解译准备工作阶段（明确解译任务要求，收集与分析有关资料，选择合适波段与恰当时相的遥感影像）
②初步解译与判读区域的野外考察
③室内详细判读
④野外验证与补判
⑤目视解译成果的转绘与制图
计算机解译：以遥感数字图像为研究对象在计算机系统支持下，综合运用地学分析、遥感影像处理、地理信息系统、模式识别与人工智能技术，实现地学专题信息智能化获取。

计算机辅助遥感制图的基本过程：
①遥感影像信息选取与数字化
②地理基础地图选取与数字化
③遥感影像几何纠正与图像处理
④遥感影像镶嵌与地理基础地图拼接
⑤地理基础地图与遥感影像复合
⑥符号注记图层生成
⑦影像地图图面配置
⑧遥感影像地图制作与印刷
遥感影像镶嵌原则：
①注意使镶嵌的影像投影相同，比例尺一致
②图像的时相应保持基本一致，季节差异不宜过大
③多幅图像镶嵌时应以最中间的一幅图像为基准，进行几何拼接和灰度平衡，以减少累计误差
④镶嵌结果在整体质量满足要求但局部的几何灰度误差不符合要求时，应对局部区域进行二次几何校正和灰度调整。

监督分类：用已知类别的样本对未知类别的像元进行分类的过程
监督分类的优缺点
优点：
①分析人员可以控制适用于研究需要和区域地理特征的信息类别
②可以控制训练样区和训练样本的选择
③不必担心光谱类别和信息类别的匹配问题
④通过检验训练样本数据可确定分类是否正确，估算监督分类和标准
⑤避免了非监督分类中对光谱集群类别的重新归类
缺点：
①分类体系和训练样区的选择有主观因素的影响
②训练样区的代表性问题
③有时训练样区的选择很困难
④只能识别训练样本所定义的类别，对于某些未被分析人员定义的类别则不能识别，容易造成类别的遗漏
非监督分类：在多光谱影像中搜寻和定义自然光谱集群组的过程。

非监督分类特点：
优点：
①不需要预先对所要分类的区域有广泛的了解
②人为误差几率很小
③面积很小的独立地物均能被识别
缺点：
①形成的光谱类别不一定与信息类别对应
②分析人员很难控制分类产生的类别并进行识别
③光谱类别的解译识别工作量大而复杂
遥感图像分类的依据是：地物的光谱特性
计算机分类的依据是：遥感图像像素的相似度，常用距离和相关数来衡量
遥感图像计算机分类的基本过程：
①遥感图像的选择
②分类预处理
③分类方法和算法选择
④特征选取
⑤分类
⑥分类后处理
⑦精度评价
⑧主题图制作。