遙感原理與應用知識點

1、名師精編 優(yōu)秀資料第一章1、遙感的定義：通過不接觸被探測的目標，利用傳感器獲取目標數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行分 析，獲取被探測目標、區(qū)域和現(xiàn)象的有用信息2、廣義的遙感：在不直接接觸的情況下， 對目標物或自然現(xiàn)象遠距離感知的一種探測技術。3、狹義的遙感：指在高空和外層空間的各種平臺上，應用各種傳感器（攝影儀、掃描儀和 雷達等）獲取地表的信息，通過數(shù)據(jù)的傳輸和處理，從而實現(xiàn)研究地面物體形狀、大小、位 置、性質(zhì)以及環(huán)境的相互關系。4、探測依據(jù)：目標物與電磁波的相互作用，構成了目標物的電磁波特性。（信息被探測的 依據(jù)）傳感器能收集地表信息，因為地表任何物體表面都輻射電磁波，同時也反射入照的電磁波。地表任何物

2、體表面，隨其材料、結構、物理 /化學特性，呈現(xiàn)自己的波譜輻射亮度。5、遙感的特點：1）手段多，獲取的信息量大。波段的延長（可見光、紅外、微波）使對地 球的觀測走向了全天候全天時。2） 宏觀性，綜合性。覆蓋范圍大，信息豐富，一景TM影像185X 185km2,可見的，潛在的各類地表景觀信息。3） 時間周期短。重復探測，有利于進行動態(tài)分析6、遙感數(shù)據(jù)處理過程7、遙感系統(tǒng)：1）被探測目標攜帶信息2 ）電磁波輻射信息的獲取3 ）信息的傳輸和記錄4 ）信息的處理和應用第三章 1、電磁波的概念：在真空或物質(zhì)中電場和磁場的相互振蕩以及振動而進行傳輸?shù)哪芰坎ā?、電磁波特征（特征及體現(xiàn)）：1）波動性：電磁輻射

3、以波動的形式在空間中傳播2）粒子性：以電磁波形式傳播出去的能量為輻射能，其傳播也表現(xiàn)為光子組成的粒子流的運動紫外線、X射線、丫射線一一粒子性可見光、紅外線一一波動性、粒子性微波、無線電波一一波動性3、疊加原理：當空間同時存在由兩個或兩個以上的波源產(chǎn)生的波時，每個波并不因其他的 波的存在而改變其傳播規(guī)律，仍保持原有的頻率（或波長）和振動方向，按照自己的傳播方 向繼續(xù)前進，而空間相遇的點的振動的物理量，則等于各個獨立波在該點激起的振動的物理量之和。4、相干性與非相干性：由疊加原理可知，當兩列頻率、振動方向相同，相位相同或相位差恒定的電磁波疊加時，在空間會出現(xiàn)某些地方的振動始終加強，另一些地方的振動

4、始終減弱或完全抵消，這種現(xiàn)象叫電磁波的相干性。沒有固定相位關系的兩列電磁波疊加時，沒有一定的規(guī)律可循，這種現(xiàn)象叫電磁波的非相干性5、輻射能量（W單位：J,電磁輻射的能量6、立體角（Q ）單位：sr, 一個半徑為r的球面，從球心向球面做任何形狀的錐面，錐面與 球面相交的面積與半徑平方之比即為立體角。用來描述輻射亮度的方向性， 通常用極坐標下的天頂角和方位角來表示7、輻射出射度（M）:單位：W/m，輻射源物體表面單位面積的輻射通量8、氣溶膠：懸浮于地球大氣之中具有一定穩(wěn)定性的沉降速度小的，尺寸在100nm10 dm的液態(tài)及固態(tài)粒子9、顆粒大氣散射的影響：1）大氣散射的原因：電磁波與物質(zhì)相互作用后，

5、電磁波偏離原來的傳播方向的一種現(xiàn)象。 實質(zhì)是電磁波在傳輸中遇到大氣微粒而產(chǎn)生的一種衍射現(xiàn)象。2）大氣散射的類型：瑞利散射：微粒直徑小于輻射波長時的散射。米氏散射：微粒直徑與輻射波長差不多時的散射非選擇性散射：微粒直徑比輻射波長大的多時的散射10、反射：1）鏡面反射：光滑物體表面物體的反射滿足反射定律，入射波和反射波在同一 平面內(nèi)，入射角與反射角相等2 。漫反射：非常粗糙的表面。當入射輻照度一定時，從任何角度觀察反射面，其反射輻照亮度是一個常數(shù)，這種反射面又稱為朗伯面3 ）實際物體反射：介于鏡面和朗伯面之間的一種反射，自然界中絕大多數(shù)地物都屬于這種類型。11、環(huán)境對光譜特征的影響因素：1）地物的

6、物理性狀：表面顏色、粗糙度、風化狀況及含水量情況等。2 ）光源的輻射強度：同一地物的反射光譜強度，由于他所處的緯度和海拔高度不同有所差異3 ）季節(jié)：同一地物，在同一地點的反射光譜和強度，由于季節(jié)不同而有差異。4 ）探測時間在：進行定位地物光譜測量中，必須考慮時間要素，以避免由于光照幾何條件的改變而產(chǎn)生差異。5 ）氣象條件：同一地物在不同天氣條件下，其反射光譜曲線也不同典型地物波譜特征水植被土壤，給波段范圍在哪一波段上大氣衰減的類型大氣衰減產(chǎn)生的條件大氣吸收第四章1、三種成像原理：1）攝影成像是通過成像設備獲取物體影像的技術2 ）掃描成像是依靠探測原件和掃描鏡片對目標地物進行以瞬時視場為單位的逐

7、點逐行掃描，進而得到目標地物的電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像3 ）微波遙感是通過微波傳感器獲取從目標地物發(fā)射或反射的微波輻射，進而識別地物并反演其屬性。2、攝影成像類型（垂直 側(cè)斜）：1）垂直攝影：攝影機主光軸垂直于地面或偏離垂線在三3o以內(nèi)，航空攝影測量及制圖大部分都是垂直攝影2）傾斜攝影：攝影機主光軸偏離垂線大于3o,取得的像片稱為傾斜像片，全景攝影成像除鏡頭垂直飛行器下方航帶的中心線，其余狀態(tài)均為傾斜攝影。3、攝影機類型（分幅式全景式）4、三種掃描成像方式：光/機掃描成像，固體自掃描成像，高光譜掃描成像。5、遙感圖像基本特征：空間一一可從多維空間，特別是從宏觀上將地球、各圈層作為整

8、體進行觀測研究。空間分辨率代表地面范圍的大小，也就是掃描儀的瞬間視場，即遙感圖像上能夠分辨的最小單元時間一一可完整、系統(tǒng)的研究各地物在時間序列和時間過程上的變化。時間分辨率代表對同一地物進行反復遙感采樣的時間間隔。光譜一一可大大增加波譜范圍，更進一步擴展對電磁波的利用效率并提高識別能力。光譜分辨率代表傳感器能夠分辨的最小光譜距離，間隔越小，分辨率越高。6、圖像分辨率：光譜分辨率極化分辨率角度分辨率第五章1、顏色三要素（紅綠藍）2、顏色的性質(zhì)：明度：能量輻射亮度的體現(xiàn)。色調(diào)：不同波長的組合。飽和度：彩色的純潔程度一一波段窄一一單色光3、三個顏色模型表達方式：RGB莫型（紅、綠、藍）圖像CMYK模

9、型（青、品、黃、黑）減色法HLS模型（色調(diào)、顏色、飽和度）4、預處理流程：輻射校正一一大氣校正一一幾何校正一一配置一一鑲嵌5、輻射畸變：輻射校正：消除或改正遙感圖像成像過程中附加在傳感器輸出輻射能量中的各種噪聲。體現(xiàn)：隨機壞像元問題、行或列缺失、行或列部分缺失校正過程6、幾何畸變 ：體現(xiàn)：位移、旋轉(zhuǎn)、縮放、彎曲校正過程：準備工作一一輸入原始圖像數(shù)據(jù)一一建立糾正變化函數(shù)一一確定數(shù)據(jù)輸出范圍一一 逐個像素的幾何位置變換一一 像素亮度值重采樣一一 輸出糾正后的圖像。選點規(guī)則：均勻分布，特征明顯，數(shù)量足夠，誤差控制在一像元以內(nèi)。地物交叉點；對角線選取一棋盤式加密；蛇形加密（山區(qū)）7、影像配準：是將統(tǒng)一

10、地區(qū)不同特性的相關遙感影像（如傳感器不同、獲取時間不同、波段不同、空間分辨率不同等）在幾何上進行互相匹配，從而實現(xiàn)影像與影像之間，地理坐標及像元空間分辨率的統(tǒng)一。相對配準：選擇某一衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)作為參考圖像，將其它衛(wèi)星數(shù)據(jù)與之配準 （圖像-圖像）絕對配準：將所有圖像分別校正在地圖坐標系下（圖像-地形圖；圖像-實際精度測量點）8、鑲嵌方案：（先鑲嵌再校正）相鄰圖像重疊區(qū)選擇控制點一一相對配準一一相鄰圖 像鑲嵌一一工作區(qū)所有圖像鑲嵌一一選取控制點一一鑲嵌圖幾何精校正一一生成帶地理坐標的鑲嵌圖省時省力，一般用于重疊度較大，相對幾何精度較高的圖像鑲嵌工作，平原地圖遙感影像。（先校正再鑲嵌）各景影像分別進

11、行幾何精校正一一帶地圖坐標的鑲嵌圖。對相鄰圖像的重疊度要求不高，避免局部地區(qū)精度不高對整體精度造成的影響，一般適用于山區(qū)遙感影像鑲嵌。9、對比度變換（對圖進行識別）通過改變圖像像元的亮度值來改變圖像像元對比度，從而 改變圖像質(zhì)量的圖像處理方式10、線性非線性：為了改善圖像的對比度，必須改變圖像像元的亮度值，而且這種改變需符合一定的數(shù)學規(guī)律，即在運算過程中有一個變換函數(shù)。線性變換變化函數(shù)是線性的或分段線性的。非線性變換變化函數(shù)是非線性的。如對數(shù)變換和指數(shù)變換。對數(shù)變換主要用于增強暗部分指數(shù)變換，主要用于增強亮部分。11、直方圖均衡化（哥指對）：為了增強對比度改善目視效果，有時也用拉伸擴展中區(qū)壓縮

12、 兩頭的方法，也就是產(chǎn)生一幅灰度值，均勻的圖像，直方圖均衡，就是把已知灰度概率分布的圖像，經(jīng)過一種變換，使之演變成一幅具有均勻灰度概率分布的新圖像。12、彩色變換：將紅、綠、藍圖像變換到一個特定的彩色空間，并且能夠從所選彩色空間變 換回RGB兩次變換之間，通過對比度拉伸，可以生成一個色彩增強的彩色合成影像。HLS色調(diào)、亮度、飽和度HSV色調(diào)、飽和度、顏色亮度值。13、HLS變換概念：H:用角度表示，反應該顏色最接近什么樣的光譜波長，0o紅色，1200綠色，2400藍色。L:表示光照強度或亮度，確定像素的整體亮度，最亮值為1。S:表示飽和度，飽和度參數(shù)用從色環(huán)的原點到彩色點的半徑長度表示。在環(huán)的

13、周圍是飽和的顏色， 其值為1,在中心是中性影調(diào)，其飽和度為 0。14、多光譜變換概念：通過函數(shù)變換，達到保留主要信息，降低數(shù)據(jù)量，增強或提取有用信 息的目的。其變化本質(zhì)，對遙感圖像實行線性變換，使多光譜空間的坐標系按一定規(guī)律進行旋轉(zhuǎn)。15、主成分分析（K-L變換）特點：主分量空間與多光譜空間坐標系旋轉(zhuǎn)了一個角度，新坐標系的坐標軸一定指向數(shù)據(jù)信息量較大的方向，第一主分量集中了最大的信息量，常常占80%以上，后面的分量的信息量依次遞減，最后的幾個分量幾乎全是噪聲，這所以這種變換又可分離出噪聲。16、主成分分析（K-L變換）目的：1）數(shù)據(jù)壓縮。進行 K-L變換后，TM數(shù)據(jù)前三個分量， 已包含絕大多數(shù)

14、的地物信息，足夠分析使用，數(shù)據(jù)量可減少到43%另外還可作為分類前的特征選擇。2）圖像增強。前幾個分量信噪比大，噪聲相對小，因此突出了主要信息，達到增強圖像的目的。17、穗帽變換概念：（K-T變換）指在多維光譜空間中，通過線性變換、多維空間的旋轉(zhuǎn)，將植物、土壤信息投影到多維空間的一個平面上，在這個平面上使植被生長狀況的時間軌跡（光譜圖形）和土壤亮度軸相互垂直目的：通過坐標變換是植物與植被的光譜特征分離。特點： 分量（四個）18、圖像運算：兩幅或多幅單波段圖像，完成空間配準后，通過一系列運算，可以實現(xiàn)圖像 增強，達到提取某種某些信息或去掉某些不必要信息的目的。差值運算用途：土地利用變化監(jiān)測，海岸線

15、變化，邊緣增強比值運算用途：用于突出遙感影像中植被特征、提取植被類別和估算植被生物量一一植 被指數(shù)，去除地形影響，增強隱伏信息、微小變化信息等。19、空間濾波概念：對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對比度進行強調(diào)或尖銳化，以便于 顯示、觀察或進一步的分析與處理。 是增強圖像數(shù)據(jù)中的相關信息，它將增加所選擇特征的動態(tài)范圍，從而使這些特征檢測或識別更加容易。20、均值濾波：將每個像元在以其為中心的區(qū)域內(nèi)，取平均值來代替該像元值，已達到去掉 尖銳“噪聲”和平滑圖象的目的。21、中值濾波：將每個像元在以其為中心的的鄰域內(nèi)取中間亮度值來代替該像元值，以達到去尖銳“噪聲”和平滑圖象的目的，具體計算方法與模板

16、卷積方法，類似。22、圖像銳化：1）圖像銳化的目的是增強圖像中景物的邊緣或輪廓2）邊緣和輪廓通常位于灰度突變或不連續(xù)的地方，具有一階微分最大值和二階微分為零的 特點3）邊緣檢測算子具有各向同性 （對于各向異性的算子， 與檢測算子方向相同的邊緣和輪廓不 能被檢測）22、卷積運算：選定一卷積函數(shù)，在空間域上對圖像做局部檢測的運算，以實現(xiàn)平滑和銳化 的目的。23、融合：概念：將同一區(qū)域的多源遙感圖像，按統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，通過空間配準和內(nèi)容復 合，生成一幅比單一信息源更準確、更安全、更可靠的新圖像的技術方法。目的：一方面可有針對性地去除無用信息，消除冗余，大幅度減少數(shù)據(jù)處理量， 提高數(shù)據(jù)處理的效率；另一

17、方面又能將海量多源數(shù)據(jù)中的有用信息集中起來，融合在一起，便于各種信息特征互補，發(fā)揮各自優(yōu)勢獲得更多的有用信息，減少識別目標的模糊性和不準確性，從而為快捷、準確地識別和提取信息奠定基礎。過程：結果及評價指標：通過目視判讀可比較和分析評判融合圖像的質(zhì)量， 多種遙感圖像數(shù)據(jù)融合， 因涉及到不同數(shù)據(jù)源，其數(shù)據(jù)獲取方式、圖像融合方法不同，最終的融合效果可以差異很大， 因而需要對融合效果進行定量評價。一般通過多種數(shù)學方法，來評判融合圖像的質(zhì)量數(shù)理統(tǒng)計分析方法一一均值、標準差、嫡、聯(lián)合嫡、相關系數(shù)、平均梯度、偏差指數(shù)。如用“嫡與聯(lián)合嫡”來評定其信息量的大小用“梯度和平均梯度”來判定融合圖像的清晰度，用“圖像

18、偏移、逼真度、影像的方差和相關等”來評定融合圖像的質(zhì)量。23、目視解譯：概念：專業(yè)人員通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目 標地物信息的過程24、計算機解譯：概念：以計算機系統(tǒng)為支撐環(huán)境，利用模式識別技術與人工智能技術相結合，根據(jù)遙感圖像中目標地物的各種影像特征， 結合專家知識庫中目標地物的解譯經(jīng)驗和成 像規(guī)律等知識進行分析和推理，實現(xiàn)對遙感圖像的理解完成對遙感圖像的解譯。25、圖像分類原理：分類基本原理：同類的物具有相同或相似的光譜特征，不同的物具有不同的光譜特征。遙感圖像分類：每個像素按照亮度接近程度給出現(xiàn)對應類別，以達到大致區(qū)分遙感圖像中多種地物的目的。分類方法過程26、

19、非監(jiān)督分類：在沒有驗類別作為樣本的條件下，根據(jù)像元間相似度大小進行計算機自動判別歸類，無需人為干預，分類后需確定地面類別。優(yōu)缺點：主要優(yōu)點，無需對分類區(qū)域有廣泛的了解，僅需一定的知識來解釋分類出的集群組； 人為誤差的機會減少，需輸入的初始參數(shù)較少，（往往僅需給出所要分出的集群數(shù)量、計算迭代次數(shù)，分類誤差的閾值）；可以形成范圍很小，但具有獨特光譜特 征的集群。主要缺點，對其結果需進行大量的分析及后處理，才能得到可靠的分類結果；分類出的集群與地類間， 或?qū)虿粚?，加上普遍存在的同物異譜和異物同 譜現(xiàn)象，使集群組與類別匹配難度大。27、監(jiān)督分類：首先選取有代表性的訓練區(qū)作為樣本，通過選擇特征參數(shù)

20、（如像元亮度均值、方差等）確定判別函數(shù)，據(jù)此進行分類。優(yōu)缺點：主要優(yōu)點：可充份利用分類地區(qū)的先驗知識， 預先確定分類的類別; 可控制訓練樣本的選擇， 并可通過反復檢驗訓練樣本， 以提高分類精度（避免分類中的嚴重 錯誤）；可避免非監(jiān)督分類中對光譜集群組重新歸類主要缺點：人為主觀因素較強；訓練樣本的選取和評估需花費較多的人力，時間；只能識別訓練樣本中所定義的類別，對于因訓練者不知或因數(shù)量太少未被定義的類別，監(jiān)督分類不能識別，從而影響分類結果。密度分割概念真彩色概念假彩色概念波段配比321 432 453 742 743TM 波段圖像特點色彩技術數(shù)字運算圖像變換鑲嵌配準第八早1、紅外遙感：概念：是指

21、傳感器工作波段位于紅外波段范圍（0.76到1000um）之內(nèi)的，通過探測目標反射或輻射紅外能量獲取目標有關信息的遙感手段，以確定地面物體性質(zhì)、 狀態(tài)和變化規(guī)律。2、熱紅外遙感構成：（分類 波段構成）波段介于 0.76-2.5um之間的紅外遙感稱之為近紅 外遙感。波段介于2.56-6.0um 之間的紅外遙感稱之為中紅外遙感。波段介于6.0um-1mm之間的紅外遙感稱之為遠 （或 熱）紅外遙感。3、熱紅外特點：近紅外遙感：近紅外波段上，傳感器接收到的主要是地表反射太陽光的能量中紅外遙感：白天的遙感信號中既包含有目標自身的輻射，又包含有目標對太陽中紅外輻射的反射輻射，兩者數(shù)量級相當，而清除太陽輻射的

22、干擾又非常困難。夜間遙感信號為地表本身的熱輻射。中紅外遙感對高溫物體敏感，但對常溫目標的靈敏度不如熱紅外遙感。某些地物在某些波段的中紅外輻射具有穿透性。熱紅外遙感：傳感器接收地表自身熱輻射。熱紅外遙感的大氣影響更為復雜，他的大氣效應除了有大氣吸收、 散射外還有大氣自身的發(fā)射。 熱紅外信息，除受大氣干 擾外，還受地表狀況與環(huán)境條件的影響。 地物本身的熱過程是復雜的。溫度與比輻射率的分 離非常困難。熱紅外遙感圖像的混合像元（非同溫像元）問題突出。4、溫度的概念：1）分子運動溫度：分子運動溫度為動力學溫度，又稱為真實溫度。它是物 質(zhì)內(nèi)部分子的平均熱能，是組成物體的分子平均傳遞能量的內(nèi)部體現(xiàn)形式。2 ）輻射溫度：又稱為表征溫度。物體的輻射能量是物體能量狀態(tài)的一種外部表現(xiàn)形式。并可用熱傳感器來探測3 ）亮度溫度：當一個物體的輻射亮度與某一