遙感原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)題1

1、第1章 電磁波及遙感物理基礎(chǔ)01、遙感的概念廣義：即遙遠(yuǎn)的感知，是在不直接接觸的情況下，對(duì)目標(biāo)或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離探測(cè)和感知的一種技術(shù)。狹義：一般指電磁波遙感，它是利用電磁波獲取物體的信息。02、電磁波變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，以有限的速度由近及遠(yuǎn)在空間內(nèi)傳播的過程稱為電磁波。電磁波具有波粒二象性，即波動(dòng)性與粒子性。03、電磁波譜將各種電磁波在真空中傳播的波長(zhǎng)或頻率遞增或遞減順序排列，就能得到電磁波譜。04、紅外波段超遠(yuǎn)紅外0.76 1000um15 - 1000um遠(yuǎn)紅外6 15um中紅外 3 6um近紅外0.76 - 3um05、絕對(duì)黑體（白體）絕對(duì)黑體：如果一個(gè)物體對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁輻射都全

2、部吸收，則這個(gè)物體是絕對(duì)黑體；絕對(duì)白體：能反射所有的入射光的物體。06、大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)太陽輻射的吸收、散射、反射作用。大氣散射輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開，稱為散射。散射分類：瑞利散射，米氏散射，無選擇性散射。（1）瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)小得多時(shí)，散射率與波長(zhǎng)的四次方成反比。（2）米氏散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長(zhǎng)差不多時(shí)的大氣散射。（3）無選擇性散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)大得多時(shí)所發(fā)生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強(qiáng)度相同。大氣吸收太陽輻射穿過大氣層時(shí)，大氣分子對(duì)電磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使輻射的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿?/p>

3、的內(nèi)能，從而引起這些波段太陽輻射強(qiáng)度的衰減，甚至某些波段的電磁波完全不能通過大氣。影響 在可見光波段，引起電磁波衰減的主要原因是分子散射。在紫外、紅外與微波區(qū)，引起電磁波衰減的主要原因是大氣吸收。07、大氣窗口大氣窗口：通常把電磁波通過大氣層時(shí)，較少被反射、吸收或散射的，透過率較高的波段稱為大氣窗口。0.3 1.15um 大氣窗口：全部可見光波段、部分紫外波段和部分近紅外波段。1.3 2.5um 大氣窗口：近紅外波段。3.5 5.0um 大氣窗口：中紅外波段。8.0 14um 大氣窗口：熱紅外窗口(常溫下地物光譜輻射最大值9.7um)。1.0mm 1m 大氣窗口：微波窗口。08、大氣屏障有些大

4、氣中電磁波透過率很小，甚至完全無法透過電磁波，稱為大氣屏障。09、主動(dòng)遙感與被動(dòng)遙感主動(dòng)遙感：指使用人工輻射源從遙感平臺(tái)上先向目標(biāo)發(fā)射電磁輻射，然后接收和記錄目標(biāo)物反射或散射回來的電磁波的遙感。被動(dòng)遙感：指不利用人工輻射源，而是直接接收與記錄目標(biāo)反射物反射的太陽輻射或者目標(biāo)物本身發(fā)射的熱輻射和微波的遙感。10、灰體 11、灰體的等效溫度實(shí)際測(cè)定物體的光譜輻射通量密度曲線并不像描繪的黑體光譜輻射通量密度曲線那么滑，為了便于分析，常常用一個(gè)最接近灰體輻射曲線的黑體輻射曲線作為參照，這時(shí)的黑體輻射溫度稱為該灰體的等效灰體溫度。12、熱傳導(dǎo)理論在白天的熱紅外圖像上，熱慣量小的物體相對(duì)較亮；而晚上的熱紅

5、外圖像上，熱慣量大的物體相對(duì)較亮。13、物體對(duì)電磁波的反射形式 鏡面反射、漫反射、方向反射。14、反射率 反射率是物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比，=E/E15、反射波普及反射波譜特性曲線反射波普是某物體的反射率隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律。以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲線。同一地物的反射波譜特性 地物的光譜特性一般隨時(shí)間季節(jié)變化，這稱為時(shí)間效應(yīng)。植物的反射波譜特性 植物都進(jìn)行光合作用，所以各類綠色植物具有很相似的反射波譜特性。在可見光波段0.55um綠光附近有反射率為10% 20%的一個(gè)波峰，兩側(cè)0.45um（藍(lán)）和0.67um（紅）則有兩個(gè)吸收帶。在近紅外波段

6、0.8 1.0um間有一個(gè)反射的陡坡，至1.1um附近有一峰值，形成植被的獨(dú)有特性。近紅外波段（1.3 2.5um）受到綠色植物含水量的影響，吸收率大增，反射率大大下降，特別是以1.45um、1.95um和2.7um為中心是水的吸收帶，形成低谷。16、地物的波譜特性指各種地物各自具有的電磁波特性（發(fā)射輻射和反射）。地物的反射波譜特性曲線的作用（1）它是選擇遙感波譜段、設(shè)計(jì)遙感儀器的依據(jù)。（2）在外業(yè)測(cè)量中，它是選擇合適的飛行時(shí)間的基礎(chǔ)資料。（3）它是有效的進(jìn)行遙感圖像數(shù)字處理的前提之一，是用戶判讀、識(shí)別、分析遙感影像的基礎(chǔ)。第2章 遙感平臺(tái)及運(yùn)行特點(diǎn)01、遙感平臺(tái)遙感中搭載傳感器的工具統(tǒng)稱為遙

7、感平臺(tái)。按平臺(tái)距離地面的高度分類：地面平臺(tái)、航空平臺(tái)、航天平臺(tái)。02、衛(wèi)星軌道參數(shù)（1）升交點(diǎn)赤經(jīng) （2）近地點(diǎn)角距 （3）軌道傾角i （4）衛(wèi)星軌道場(chǎng)半軸a（5）衛(wèi)星軌道偏心率（或稱扁率）e （6）衛(wèi)星過近地點(diǎn)時(shí)刻T六個(gè)軌道參數(shù)中、i和T決定了衛(wèi)星軌道面與赤道面的相對(duì)位置，a和e決定了衛(wèi)星軌道的形狀。03、衛(wèi)星姿態(tài)角定義：衛(wèi)星質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿軌道前進(jìn)的切線方向?yàn)閤軸，垂直軌道面的切線方向?yàn)閥軸，垂直xy平面的為z軸。滾動(dòng)：繞X軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角。俯仰：繞y軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角。航偏：繞z軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角。04、衛(wèi)星運(yùn)行周期衛(wèi)星運(yùn)行周期是指衛(wèi)星繞地球一圈所需要的時(shí)間，即從升交點(diǎn)開始運(yùn)行到下次過升交點(diǎn)時(shí)的

8、時(shí)間間隔。05、重復(fù)周期重復(fù)周期是指衛(wèi)星從某地上空開始運(yùn)行，經(jīng)過若干時(shí)間的運(yùn)行后，回到該點(diǎn)上空時(shí)所需要的天數(shù)。06、Landsant系列衛(wèi)星Landsat衛(wèi)星的軌道參數(shù)：特點(diǎn)：（1）近圓形軌道：圖像比例尺一致衛(wèi)星勻速，避免掃描行之間不銜接。 （2）近極地軌道：有利于增大衛(wèi)星對(duì)地面總的觀測(cè)范圍。 （3）太陽同步軌道：有利于衛(wèi)星在相近的光照條件下對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)；有利于衛(wèi)星在固定的時(shí)間飛臨接收站上空，并使衛(wèi)星上的太陽電池得到穩(wěn)定的太陽照度。（4）可重復(fù)軌道：有利于地面或自然現(xiàn)象的變化作動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。07、Spot系列衛(wèi)星Spot衛(wèi)星的軌道參數(shù)：08、SAR類衛(wèi)星合成孔徑雷達(dá)是一種高分辨率，二維成像雷達(dá)，

9、特別適于大面積的地表成像。第三章 遙感傳感器及其成像原理01、遙感傳感器定義：收集，探測(cè)并記錄地物電磁波輻射信息的儀器。分類：攝影類型的傳感器；掃描成像類型的傳感器；雷達(dá)成像類型的傳感器；非圖像類型的傳感器。組成：收集器：收集地物輻射來的能量。探測(cè)器：將收集的地物輻射能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或電能。處理器：對(duì)收集的信號(hào)進(jìn)行處理。輸出器：輸出獲取的數(shù)據(jù)。02、掃描成像類傳感器掃描成像類型的傳感器是（逐點(diǎn)逐行）地以時(shí)序方式獲取的二維圖像，有兩種主要的形式：一是對(duì)物面掃描成像儀，它的特點(diǎn)是對(duì)地面直接掃描成像。二是瞬間在像面上先形成一條線圖像，甚至一幅二維影像，然后對(duì)影像進(jìn)行掃描成像。03、MSS多光譜掃描儀掃

10、描反射鏡：掃描鏡的作用是獲取垂直方向兩邊共185km范圍內(nèi)的來自景物的輻射能量。成像板：成像板上排列有24+2個(gè)玻璃纖維單元。按波段列成四列，每列有6個(gè)纖維單元，每個(gè)纖維單元為掃描儀的瞬時(shí)視場(chǎng)的構(gòu)像范圍，由于瞬時(shí)視場(chǎng)為86urad，而衛(wèi)星高度為915km，因此它觀察到地面上的面積為79m79m。04、真實(shí)孔徑雷達(dá) 真實(shí)孔徑雷達(dá)的分辨率包括距離分辨率和方位分辨率兩種。距離分辨率是在脈沖發(fā)射方向上，能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離，它與脈沖寬度有關(guān)。提高方法：脈沖壓縮技術(shù)。方位分辨率：在雷達(dá)飛行方向上，能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離。提高方法：使用合成孔徑側(cè)視雷達(dá)。（合成孔徑雷達(dá)的方位分辨率與距離無關(guān)，只與實(shí)際

11、使用的天線孔徑有關(guān)。此外由于雙程相移，方位分辨率還可以提高一倍，即Rs = D/2。）05、側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征垂直飛行方向的比例尺由小變大；造成山體前傾，朝向傳感器方向被壓縮，背向傳感器方向被拉長(zhǎng)，與中心投影相反，還會(huì)出現(xiàn)不同地物點(diǎn)重影現(xiàn)象；高差產(chǎn)生的投影差亦與中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不同，出現(xiàn)反立體。06、相干雷達(dá)（INSAR）利用SAR在平行軌道上對(duì)同一地區(qū)獲取兩幅（兩幅以上）的單視復(fù)數(shù)影像形成干涉，進(jìn)而得到該地區(qū)的三維地表信息。第4章 遙感圖像數(shù)字處理的基礎(chǔ)知識(shí)01、圖像的表達(dá)形式 從空間域來說，圖像的表示形式主要由光學(xué)圖像和數(shù)字圖像兩種形式。光學(xué)圖像：一個(gè)二維的連

12、續(xù)的光密度（或透過率）函數(shù)。數(shù)字圖像：一個(gè)二維的離散的光密度（或亮度）函數(shù)。02、光學(xué)圖像與數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換方法：把一個(gè)連續(xù)的光密度函數(shù)變成一個(gè)離散的光密度函數(shù)，經(jīng)過圖像數(shù)字化，圖像采樣，灰度級(jí)量化過程處理。采樣：空間坐標(biāo)數(shù)字化稱為采樣。量化：圖像灰度的數(shù)字化稱為量化。03、遙感數(shù)字圖像存儲(chǔ)格式BSQ格式：即按波段記載數(shù)據(jù)文件。BIL格式：一種按照波段順序交叉排列的遙感數(shù)據(jù)格式。 GeoTIFF：支持三種坐標(biāo)空間：柵格空間、設(shè)備空間和模型空間。第5章 遙感圖像的幾何處理01、遙感圖像通用構(gòu)像方程為建立圖像點(diǎn)和對(duì)應(yīng)地面點(diǎn)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，需要在像方和物方空聞建立坐標(biāo)系。則主要的坐標(biāo)系有圖像坐標(biāo)系，地

13、面坐標(biāo)系，傳感器坐標(biāo)系。通用構(gòu)想方程：在地面坐標(biāo)系與傳感坐標(biāo)系之間建立的轉(zhuǎn)換關(guān)系。地面點(diǎn)P在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（X,Y,Z）p，P在傳感器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（U,V,W）p，傳感器投影中心S在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（X,Y,Z）s，A為傳感器坐標(biāo)系相對(duì)地面坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣。02、推掃式傳感器推掃式傳感器是行掃描動(dòng)態(tài)傳感器。03、側(cè)視雷達(dá)圖像傳感器 側(cè)視雷達(dá)是主動(dòng)式傳感器。04、圖像變形 分類：遙感圖像的變形誤差可分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩大類。也可分為內(nèi)部誤差和外部誤差。原因：傳感器成像方式引起的圖像變形；傳感器外方位元素變化的影像；地形起伏引起的像點(diǎn)位移；地球曲率引起的圖像變形；大氣折射引起的圖

14、像變形；地球自轉(zhuǎn)的影響。05、遙感圖像幾何處理遙感圖像的幾何處理包括兩個(gè)層次：遙感圖像的粗加工處理；遙感圖像的精加工處理。粗加工處理：也稱為粗糾正，它僅做系統(tǒng)誤差的改正。精加工處理：消除圖像中的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達(dá)要求的新圖像的過程。步驟：（1）根據(jù)圖像的成像方式確定影像坐標(biāo)和地面坐標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型。（2）根據(jù)模型確定糾正公式。（3）根據(jù)地面控制點(diǎn)和對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平差計(jì)算變換參數(shù)，評(píng)定精度。（4）對(duì)原始圖像進(jìn)行幾何變換計(jì)算，亮度重采樣。06、多項(xiàng)式糾正回避成像的空間幾何過程，直接對(duì)圖像變形的本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬。多項(xiàng)式糾正用二項(xiàng)式是必須最少有6個(gè)控制點(diǎn)。07、直接法糾正從

15、原始圖形陣列出發(fā)，按行列的順序依次對(duì)每個(gè)輸出像素點(diǎn)位求其地面坐標(biāo)系中的位置，再把該像素的亮度值填到輸出圖像相應(yīng)位置去。08、間接法糾正從空白的輸出圖像陣列出發(fā)，按行列的順序依次對(duì)每個(gè)輸出點(diǎn)位反求其原始圖像坐標(biāo)，再進(jìn)行亮度值重采樣并填到空白圖像相應(yīng)點(diǎn)上去。09、灰度重采樣：但輸出圖像陣列中的任一像素在原始圖像中投影點(diǎn)的坐標(biāo)不為整數(shù)時(shí)，采用適當(dāng)?shù)姆椒ò言擖c(diǎn)周圍鄰近整數(shù)點(diǎn)位上亮度值對(duì)該點(diǎn)貢獻(xiàn)累積起來，構(gòu)成該點(diǎn)新亮度值的方法。10、雙線性內(nèi)插法解答：（25-10）/（30-10）=0.7560+0.75*（80-60）=7540+0.75*（100-40）=85（20-10）/（30-10）=0.57

16、5+0.5*（85-75）=80P點(diǎn)亮度為8511、圖像間的自動(dòng)配準(zhǔn)圖像配準(zhǔn)定義實(shí)質(zhì)是遙感圖像糾正，根據(jù)圖像的幾何畸變的特點(diǎn)，采用一種幾何變換將圖像規(guī)劃到同一的坐標(biāo)系中。分為：(1)圖像間的匹配：以多源圖像中的一幅圖像為參考圖像，其他圖像與之配準(zhǔn)，其坐標(biāo)是任意的。（2）絕對(duì)配準(zhǔn)：選擇某個(gè)地圖坐標(biāo)系，將多源圖像變換到這個(gè)地圖坐標(biāo)系以后來實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的統(tǒng)一。12、圖像鑲嵌感興趣的研究區(qū)域在不同的圖像文件時(shí)需要將不同的圖像文件合并在一起形成一幅完整的包含感興趣區(qū)域的圖像。第6章 遙感圖像輻射處理01、圖像的校正 包括輻射校正和幾何校正02、輻射校正指消除或改正遙感圖像成像過程中附加在傳感器輸出的輻射能

17、量中的各種噪聲的過程。目的：盡可能恢復(fù)圖像的本來目的。為遙感圖像的識(shí)別、分類和解釋等后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。03、輻射定標(biāo)指建立傳感器每個(gè)探測(cè)元所輸出信號(hào)的數(shù)值量化值與該探測(cè)器對(duì)應(yīng)像元內(nèi)的實(shí)際地物輻射亮度值之間的定量關(guān)系。內(nèi)容：強(qiáng)度定標(biāo)：確定傳感器的響應(yīng)值；光譜定標(biāo)：測(cè)量傳感器隨入射波長(zhǎng)變化的響應(yīng)；空間定標(biāo)：測(cè)量傳感器的調(diào)制傳遞函數(shù)。04、大氣校正消除大氣影響的校正過程?；貧w分析法:05、地面輻射校正場(chǎng)使用地面輻射校正場(chǎng)提高輻射定標(biāo)和校正的意義：建立地面輻射校正場(chǎng)符合遙感數(shù)據(jù)定量化的需要；建立地面輻射校正場(chǎng)可以彌補(bǔ)星上定標(biāo)的不足；滿足多傳感器和多時(shí)相遙感資料的應(yīng)用需要。06、遙感圖像輻射增強(qiáng)突出遙感

18、圖像中的某些信息，消弱或除去某些不需要的信息，使圖像更易判讀。它不能增加原始圖像的信息，有時(shí)反而會(huì)損失一些信息。目前常用的圖像增強(qiáng)處理技術(shù)可分為兩大類：空間域和頻率域的處理。07、圖像灰度直方圖圖像直方圖：反映一副圖像中灰度級(jí)與其出現(xiàn)概率之間的關(guān)系的圖像。直方圖的均衡：是將隨機(jī)分布的圖像直方圖修改成均勻分布的直方圖。直方圖的均衡實(shí)質(zhì)：對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，使一定灰度范圍內(nèi)的像元的數(shù)量大致相等。直方圖的均衡效果：（1）各灰度級(jí)所占圖像的面積近似相等，因?yàn)槟承┗叶燃?jí)出現(xiàn)高的像素不可能被分割；（2）原圖像上頻率小的灰度級(jí)被合并，頻率高的灰度級(jí)被保留，因此可以增強(qiáng)圖像上大面積地物與周圍地物的反差。（3）如果輸出數(shù)據(jù)分段級(jí)較小，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)初步分類的視覺效果。08、圖像融合定義：是指將多源遙感圖像按照一定算法，在規(guī)定的地理坐標(biāo)中生成新圖像的過程。目的：提高空間分辨率提高空間分辨率；改善配準(zhǔn)精度；增強(qiáng)特征；改善分類；對(duì)多時(shí)相圖像用于變化監(jiān)測(cè)；替代或修補(bǔ)圖像的缺陷。種類：圖像融合包括像素級(jí)、特征級(jí)融合、決策級(jí)融合三個(gè)等級(jí)。第7章 遙感圖像判讀01、景物特征和判讀標(biāo)志 景物特征主要有光譜特征、空間特征和時(shí)間特征。 空間特征：景物的各種幾何姿態(tài)，判讀標(biāo)志：形狀，大小，圖形，陰影，位置，紋理，類型。02、傳感器分辨率空間分辨率：傳感器瞬時(shí)視場(chǎng)所觀察到地面場(chǎng)元的寬度