遥感与地理信息系统知识点整理综合版复习过程

遥感与地理信息系统知识点整理综合版
遥感技术知识点整理
第一章
1.遥感的定义（狭义遥感） ppt P6
应用探测仪器,不与探测目标相接触, 从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析处理,揭示出目标物的特征性质及其变化的综合性探测技术。

2.现代遥感的特点是什么？ ppt P32-33
（1）大面积同步观测
可进行大面积同步观测便于发现和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范围越大）
举例：陆地卫星影像3万多平方公里，覆盖我国全部陆地领土需要500多张，而航空照片需要100万张。

（2）时效性
获取时间快。

测图周期大大缩短。

举例：英国过去作1次常规调查需要6000人工作6年,而现在采用卫星遥感只需要4人工作9个月。

（3）周期性
可在短时间内对同一地区进行重复探测，便于动态监测。

（4）综合性
多层空间、多波段、多时相，从3个空间：地理空间（经纬度、高度）、光谱空间、时间空间提供5维信息，使我们能够更加全面深入地观察和分析问题。

3.遥感系统包括哪几个方面 ppt P34
信息源、信息的获取、信息的接收与记录、信息的处理、信息的应用。

（每个方面的详细介绍看ppt P35-41)
第二章
1.遥感是如何利用光的波动性的？(干涉、衍射、偏振) ppt P8-9
干涉：由两个或两个以上频率振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅的矢量和，因此会出现交叠区某些地方振动加强，某些地方震动减弱或完全抵消的现象。

微波遥感中的雷达是应用了干涉原理成像的，其影像上会出现颗粒状或斑点状的特征，这是一般非相干的可见光影像所没有的，对微波遥感的判读意义重大。

衍射：光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。

研究电磁波的衍射现象对设计遥感仪器和提高遥感图像几何分辨率意义重大，数字影像处理中也考虑衍射现象。

偏振：电磁波传播的方向性
偏振摄影和雷达成像利用偏振现象，入射波与再辐射波的偏振状态在信息传递是起着重要作用，可提供强度，频率等附加信息。

2.大气对太阳辐射的影响包括哪些？ ppt P19
大气对太阳辐射具有衰减作用。

①大气吸收【ppt 21】
大气吸收的主要成分是氧气、臭氧、水、二氧化碳等
氧气(微波中0.253cm，0.5cm )
水 (0.70~1.95μm ；2.5~ 3.0μm ；4.9~8.7μm ；15μm~1mm间的超远红外区)
臭氧(0.3μm以下的紫外区)
②大气散射【ppt 22】
太阳辐射电磁波通过大气层时，受到大气中气体分子和其他微粒，而使传播方向发生改变，并向各个方向散开。

3.大气对太阳辐射的散射包括哪些种类？各有什么特点？ ppt P22-25
（1）瑞利散射：（发生条件）大气粒子的直径d <<λ(电磁波波长)时，一般认为（d <λ/10），由氮、二氧化碳、臭氧和氧气引起。

特点：散射强度与波长四次方成反比。

（2）米氏散射：大气粒子的直径d 近似等于λ(电磁波波长)时，由烟、尘埃、气溶胶引起。

特点：散射强度与波长二次方成反比
（3）无选择性散射：（发生条件）大气粒子的直径d 远大于λ(电磁波波长)时。

特点：散射强度与波长无关。

4.为什么微波具有全天候性？ ppt P25
微波波长远大于水汽粒子直径，属于瑞利散射的类型，因此微波波长越长，散射强度就越小。

所以微波具有最小散射、最大透射的能力。

5.什么是大气窗口？由几个部分组成？ ppt P26-27
大气窗口：为了获得地面信息，必须选择通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段。

通常称为“大气窗口”。

（1）0.30 ~ 1.15μm大气窗口：是遥感技术应用最主要的窗口之一。

其中0.3~0.4μm近紫外窗口,透射率为70％。

0.4~0.7μm可见光窗口, 透射率约为95％。

0.7~1.10μm近红外窗口透射率约为80％。

（2）1.3~2.5μm大气窗口：属于近红外波段。

1.3~1.9μm,窗口透射率为60％ ~95％。

2.0~2.5μm窗口,透射率为80％
（3）3.5~5.0μm大气窗口：属于中红外波段，透射率约为60~70％
（4）8~14μm热红外窗口：透射率为80%左右
（5）1.0mm~1m微波窗口：透射率为35％ ~100%
6.地物的反射包括哪些种类？ ppt P30-32
（1）镜面反射：反射波与入射波在同一平面；反射角等于入射角。

（2）漫反射：不论光线从何方向入射、在任何一个方向接收的反射电磁波强度都一样。

（3）各向异性反射：地物反射的电磁波强度和入射光线方位、传感器观测方位均有关。

7.什么是地物光谱曲线？ ppt P33
将地物在每个波段的反射率/反射能量按照波长的变化组合起来，构成地物的反射波谱曲线。

网络答案：根据地物的反射光谱所绘制的曲线。

不同地物对各单色波段的反射率作为纵坐标，以相对应的波长为横坐标。

8.掌握水、绿色植被、冰和土壤的标准光谱曲线的形状。

ppt P34-38 冰见
P37
植物的光谱曲线（有明显的波峰波谷）土壤的光谱曲线（没有明显的波峰波谷）
海水的光谱曲线（水体反射率很低）
第三章
1. 遥感平台的定义是什么？按照平台高度可以分为哪几类？(PPT chart-03-01 P2，7)
遥感平台：安放遥感传感器的装置、设备和工作站
（平台的要求：稳定、尽可能少受外界环境干扰；从宏观、全局的角度考虑，视野够大，能进行大范围的观测；平台运行周期较长，能提供长期稳定的数据。

目前最多采用的遥感平台：航空飞机和卫星）
按高度分：
（1）分类方法1
空间平台：火箭，人造卫星，宇宙飞船，航天飞机，空间实验室等
空中平台：飞机，飞艇，气球，风筝，其他航空器（运载工具）等
地面平台：遥感车、船、塔、地面观测站等
（2）分类方法2 ppt上的
低轨卫星：150—200KM，寿命1～3周，举例：多数是军事卫星
中轨卫星：300～1500KM，寿命1年以上，举例：陆地卫星、气象卫星、海洋卫星
高轨卫星：35800KM,寿命很长，举例：通信卫星；GPS卫星：22000KM
（ppt上没有的：
高空：10000-20000M，航摄飞机中空：5000-10000M 低空：<5000M）
2.什么是GPS系统？GPS定位卫星的基本原理是什么？（PPT chart-03-01
P10）
GPS系统：GPS系统由24颗卫星组成其均匀分布在6个轨道平面上，即每个轨道面上有4颗卫星。

卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角为55°，各轨道平面的升交点的赤经相差6 0°，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前30°。

这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻至少可以观测到4颗卫星。

基本原理：在某一瞬间利用GPS接收机至少测定四颗卫星的信息，根据已知的GPS卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法即可求得接收机的二维坐标和时钟改正数。

3. 什么是太阳同步卫星？什么是地球同步卫星？它们各自的轨道有什么特点？
（PPT chart-03-01 P16-17）
太阳同步卫星：卫星轨道面相对于地球的进动等于地球轨道面相对于太阳的进动。

轨道特点：卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。

（相同的纬度，所有点具有相同的太阳时）
地球同步卫星：卫星绕地球运行的速度等于地球自转的速度，Φ=0°或180°时，卫星轨道面与地球赤道面重合，卫星在赤道上空运行。

（百度百科：地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，卫星距离地球的高度约为36000 km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4秒，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度。

在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。

）
轨道特点：始终覆盖着地球表面的同一地区。

4. 什么是传感器？传感器分几个组成部分？（PPT chart-03-02 P2, 4）
传感器：接收、记录目标物电磁波特性的仪器。

4个组成部分：
收集器：收集地物辐射来的能量。

例如：透镜组、反射镜组、天线等
探测器：将收集的辐射能转换为化学能或电能。

举例：CCD、摄影感光胶片
处理器：对收集的信号进行处理。

类型：摄影处理、装置、电子处理装置
输出器：输出获取的数据。

举例：磁带记录仪、扫描晒像仪等
5.主动和被动式传感器有什么区别？（PPT chart-03-02 P2）
（1）主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收从目标地物反射回来的能量。

如：侧视雷达、激光雷达、微波散射计等
（2）被动式：接收自然界地物所辐射的能量。

如：摄影机、多波段扫描仪、微波辐射计、红外辐射计等
6. 高光谱传感器分为哪几类？（PPT chart-03-02 P11）
（1）掸扫式（光/机）：主要用于航空遥感中，较慢的飞行速度是空间分辨率的提高成为可能。

（2）推扫式：有多少个波段就有多少个探测元件。

由于像元的摄影时间长，系统的灵敏度和空间分辨率的提高完全可以实现。

7. 遥感影像与普通影像相比，具有什么独特性？包含哪些独特的信息？（PPT chart-03-02 P39-41）
普通影像包含像素亮度值、像素坐标和图像的通道（波段）信息。

而遥感影像除了这三点外，还包括：
（1）遥感影像包含了地理坐标和空间尺寸信息。

（2）每个像素的空间坐标，与亮度值结合形成像素的辐射亮度值，表征像素的反射率。

将每个像素各个波段的幅度亮度值按照波段进行排列，就形成了该像素对应地物的波谱曲线。

（3）比数字图像有更多的波段，包含4-200个波段。

在可视化时，可以任意选择三个波段进行显示，生成假彩色图像。

（4）具有四个要素，分别为
空间分辨率：图像像素所能分辨的地物最小单元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。

光谱分辨率：传感器接收目标辐射的波谱时能最小分辨的最小波长间隔。

间隔越小、分辨率越大。

同时，波段越多，光谱信息越丰富。

时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔。

时间分辨率是由卫星的访问周期决定的。

辐射分辨率：传感器接收辐射能量差异的分辨能力，在遥感图像上表现为每个像元的辐射量化级。

遥感影像包含的信息：
在哪里？遥感图像包含地理坐标信息
是什么？遥感图像各波段像素值表示地物的反射波谱特性
怎么样？遥感图像像素的大小对应实地的空间距离
变化了？可获得同一地区不同时间的影像
为什么？地物反射波谱特性揭示了地物变化的机理机制
8. 雷达传感器与光学传感器相比有什么不同？(采用的波段，主动/被动，成像的原理，影像的差异等) （PPT chart-03-02 P9，56, 57）采用的波段：
雷达：
波段波长λ(cm) 频率ν=c/λ[MHz]
Ka 0.8 ~ 1.1 40000 ~ 26500
K 1.1 ~ 1.7 26500 ~ 18000
Ku 1.7 ~ 2.4 18000 ~ 12500
X 2.4 ~ 3.8 12500 ~ 8000
C 3.8 ~7.5 8000 ~ 4000
S 7.5 ~ 15 4000 ~ 2000
L 15 ~ 30 2000 ~ 1000
P 30 ~ 100 1000 ~ 300
光学：将可见光和红外波段分割成若干波段，主要工作在可见光波段。

通道波长μm 特征
TM1 蓝 0.45-0.52 清洁水、针叶林
TM2 绿 0.52-0.60 植物
TM3 红 0.63-0.69 土壤、地质边界
TM4 红外0.70-0.9 植物
TM5 红外1.55-1.75 干旱、NDVI
TM6 热红外10.4-12.6 植物、热惯量
TM7红外2.08-2.35 植物、地质
主动/被动：
雷达：属于主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收从目标地物反射回来的能量。

光学：被动式：接收自然界地物所辐射的能量。

成像的原理：
雷达：天线装载遥感平台的一侧或者两侧，能够斜视航线的外部地面。

记录地物的回波强度（振幅、相位和偏振），形成明暗不同的线条。

光学：扫描成像。

在扫描仪前方安装光学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，形成对目标地物的逐点逐行扫描。

【雷达：发射机通过天线在短时间内向目标发射大功率电子脉冲，然后利用同一天线接收地物的回波信号。

利用发射和接收的时间差，测定地物的距离。

光学：由物镜收集电磁波，并聚焦到感光胶片上，通过感光材料的探测与记录，在感光胶片上留下目标的潜像，然后经过摄影处理，得到可见影像。

】
影像的差异：
雷达影像中，探测器离星下点越近，时间差越小，则距离差小，越靠近星下点影像被压缩的越厉害，分辨率越低。

光学遥感的成像原理是扫描成像，星下点分辨率越高，越往外分辨率越低。

【雷达：
1）雷达影像的色调差异主要取决于回波的强弱
2）一般来说，距离近的物体回波强，距离远的物体回波较弱
3）在雷达影响上，线状地物一般比较清晰
4）雷达影像的立体感较强】
第四章
1.地图的投影方式分为哪些？ ppt P6-7 或书P73(书更详细）
按投影面与椭球体的相对位置分类：
1)正轴投影（重合）：投影面的中心线与地轴一致
2)斜轴投影（斜交）：投影面的中心线与地轴斜交
3)横轴投影（垂直）：投影面的中心线与地轴垂直
按投影面分类
1）圆锥投影，用一个圆锥面相切或相割于地面的纬度圈，圆锥轴与地轴重合，然后以球心为视点，将地面上的经、纬线投影到圆锥面上，再沿圆锥母线切开展成平面。

性质：地图上纬线为同心圆弧，经线为相交于地极的直线。

2）圆柱投影，用一圆柱筒套在地球上，圆柱轴通过球心，并与地球表面相切或相割将地面上的经线、纬线均匀的投影到圆柱筒上，然后沿着圆柱母线切开展平，即成为圆柱投影图网。

3）平面投影，又称方位投影，将地球表面上的经、纬线投影到与球面相切或相割的平面上去的投影方法；平面投影大都是透视投影，即以某一点为视点，将球面上的图象直接投影到投影面上去。

按照投影后的几何变形分类：
1)等角投影：地面上任意两直线的夹角投影前后保持不变。

2)等面积投影：地表上一块面积投影到地图上，面积保持不变。

3)等距离投影：投影前后两点距离保持不变。

几何投影中根据投影面与地球表面的关系：
1)相切投影 2）相割投影
2.什么是大地坐标系？ ppt P14
大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。

大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。

一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。

参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。

3.什么是几何校正？什么是辐射校正？ ppt P26、48
几何校正定义：遥感图像的几何纠正就是将含有畸变的图像纳入到某种地图投影。

对地面覆盖范围不大的单幅图像，一般以正射投影方式使其改正到地球切平面上。

辐射校正定义：辐射校正是指消除或改正遥感图像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。

4.什么是辐射定标？ ppt P49
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。

定标的手段是测定传感器对一个已知辐射目标的响应。

5.什么是大气校正？基于图像的校正方法主要有哪些？ ppt P62
大气散射和大气衰减会造成影像像素辐射亮度的误差，消除遥感图像中由大气散射引起的辐射误差的处理过程就是大气校正。

方法：回归分析法、直方图最小值去除法。

（课堂小测验那次的题目)
6.遥感目前常用的波段是哪些？为何要采用这些波段 ppt chart-02 P3-4，11-13
遥感常用的波段：
可见光波段：0.4~0.76um
红外波段： 0.76~15um
微波波段： 1nm~1m
1、采用可见光可以通过摄影或者扫描的方式成像；
2、人眼虽然无法看到红外线，但任何物体都发射红外线，根据不同
地物红外的辐射率可以区分不同地貌和地物的差别，从而通过遥感成
像；
3、微波波长更长，具有很好的穿透性，特别是云层，因此在全天候
遥感中具有重要作用。

8、微波雷达遥感与光学遥感有什么区别？（传感器方式，采用波段，成像原理，图像特征，空间分辨率等方面）
9、遥感影像为什么要做几何校正？几何校正为何要采用间接纠正法？纠正的具体步骤是什么？ ppt P26、38-39
几何校正的重要性：【加ppt P17】
1、各种专题图的生产,要求改正影像的几何变形
2、处理、分析和综合利用多尺度的遥感数据、多源遥感信息的表示、融合及混合像元的分解时，必须保证各不同数据源之间几何的一致性。

3、利用遥感数据进行地图测图或更新。

采用间接纠正法的原因：
间接纠正法内插灰度较为容易，因为间接纠正法师利用反解变换公式，从新图像的每个像元出发，根据变换函数f(X)找到它在原始图像中的位置并将图像的灰度值赋予新的像元，具有双向性，优于直接法
具体步骤：(ppt 38-39)
(1) 纠正后数字图像的边界范围的确定。

纠正后图像的边界范围，指的是在计算机存贮器中为输出图像所开出的贮存空间大小，以及该空间边界（首行，首列，末行和末列）的地图（或地面）坐标定义值。

(2) 根据精度要求定义输出像素的地面尺寸△X和△Y 图像总的行列数M 和N由下式确定： M=(Y2-Y1)/ΔY+1
N=(X2-X1)/ΔX+1
(3) 根据多项式确定新图像每个点在原始图像中的坐标
(4) 根据原始图像的坐标，在原始图像中对像素灰度值进行重采样，放入到新图像中。

GIS地理信息系统整理
GIS第一章---地理信息系统简介
第一节，地理信息系统的基本概念
1，数据与信息
两者在词义上的差别：数据是信息的表达，信息则是数据的内容；
数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；
信息是当代社会发展的一项重要任务。

2，信息的特点（详见PPT第8页）
客观性，适用性，传输性，共享性
3，地理信息
地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；
4，地图与地理信息的关系
1. 地图是地理信息载体
2. 地图是地理信息的传统数据源
3. 地图是GIS的查询与分析结果的表示方法
5，地理信息的三大基本特征（详见PPT第10页）
空间特征（区域性），属性特征，时序特征
6，地理信息系统与地图的关系
1. 地图是地理信息载体
2. 地图是地理信息的传统数据源
3. 地图是GIS的查询与分析结果的表示方法
7，地理系统与地理信息系统的关系
地理系统是地理信息系统的科学依据；
地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。

8，GIS的科学定义，基本概念
（定义）地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

（基本概念） 1，一种计算机化的技术系统
2，操作的对象是地理数据（空间数据）
3，操作地理数据的目的是获取地理信息
4，为了从地理数据中获取地理信息，需要对地理数据进行采集、存储、管理、分析和可视化表达
第二节，GIS构成（见书P6）
9，基本构成一般包括以下5个部分：系统硬件（主机，输入设备（扫描仪、数字化仪、键盘），输出设备（绘图仪、打印机、显示器）），系统软件，空间数据，应用人员和应用模型。

10，数据组成：地图，多媒体，数字数据，统计数据，定位测量，遥感和航空影像数据
11，人员组成：开发，组织，管理，更新，维护
第三节，GIS功能简介
（PPT）采集，存储，查询，分析，显示，输出
（总复习）采集、存储、管理、分析地理数据，可视化表达地理信息并辅助决策的计算机系统（GIS的基本功能）。

思考题：
1、地图与地理信息的关系
答：[PPT 11] [书本p 4]
1. 地图是地理信息载体
2. 地图是地理信息的传统数据源
3. 地图是GIS的查询与分析结果的表示方法
2、地理信息区别于其它类型信息的特点
答： [PPT 10]
1.空间特征（区域性）是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；
2.属性特征：地理信息具有属性特征，多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；
3.时序特征：地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变化）等。

主要区别在于它能够处理空间定位数据，具有空间分析功能
3、地理信息系统的基本概念及构成概念的话应该是书P4-5，下面的是定义吧？构成P6
答：[PPT 12][可以参见书本P8，P9]
地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。

其技术系统由计算机硬件、软件和
相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

基本概念： 1，一种计算机化的技术系统
2，操作的对象是地理数据（空间数据）
3，地理信息系统的优势在于它的空间数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力产生地理信息、快速的空间定位搜索和复杂的空间查询功能、强大的图形生成和可视化手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能。

4，与地理学和测绘学有着密切关系。

地理学提供空间分析基本观点和方法，测绘学对地理数据进行采集、存储、管理、分析和可视化表达。

构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型
4、地理信息系统的基本特点
答：##网上查的[可以参见书本p5 的3]
GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，该系统又有若干个相互关联的子系统构成。

GIS的操作对象是地理实体或空间数据。

GIS的技术优势在于数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法难以得到的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持。

GIS与测绘学和地理学密切相关。

5、地理信息系统与地理系统的关系
答：[PPT 13][书本p7]
地理系统是地理信息系统的科学依据；地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。

GIS第七章---地理信息系统的数据结构
1、什么是地理空间？根据几何特征可以将地理空间的地理对象抽象为哪几种基本类型？
[ppt P4]
地理空间：一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。

是地球圈层相互作用区域，也是宇宙过程对地球影响最大的区域。

物理、化学、生物过程就发生在地理空间之中。

（书P43）
根据几何特征分类，GIS中的空间数据可以分为以下几类：
(1)点：点是对0维空间实体的抽象数据，如测量用的三角点、电视塔等。

(2)线：线是对1维线性的空间实体的抽象数据，如河流、道路等。

(3)面：面是对2维平面的空间实体的抽象数据，如湖泊、行政区等。

(4)曲面：曲面是对在面上连续分布的空间实体的抽象数据，常被称为 2.5维数据，如地形、气温等。

(5)体：体式对3维空间实体的抽象数据，如地质构造、矿产等。

（简述：根据几何特征可以将地理空间的地理对象抽象为点、线、面（曲面）、体四种基本类型。

）
2、GIS空间数据结构有哪两大类型？简述它们各自表达现实世界的方法。

(书P42）。