遙感原理與應(yīng)用

1、（1）電磁波：電磁振動(dòng)在空間的傳播。（2）電磁波譜：將電磁波按照波長或頻率遞增或遞減順序排列，稱為電磁波譜。（3）太陽常數(shù)：在距離地球一個(gè)天文單位內(nèi)，太陽輻射在大氣上界處的垂直入射的輻射通量密度稱為太陽常數(shù)。（4）比輻射率：指單位面積上地物發(fā)射的某一波長的輻射通量密度與同溫度下黑體在同一波長上的輻射通量密度之比，又稱發(fā)射率。（5）瑞利散射：引起散射的大氣粒子直徑遠(yuǎn)小于入射電磁波波長，稱為瑞利散射，也稱為分子散射。（6）米氏散射：引起散射的大氣粒子的直徑約等于入射波長，稱為米氏散射，也稱為大顆粒散射。（7）絕對(duì)黑體：如果一個(gè)物體對(duì)于任何波長的電磁輻射都全部吸收而毫無反射和透射，則稱其為絕對(duì)黑體。

2、簡稱黑體。（8）大氣效應(yīng)：當(dāng)太陽輻射經(jīng)過大氣層時(shí)與大氣層中的離子、分子、顆粒、水汽等發(fā)生吸收、散射、反射和透射等物理過程，這個(gè)過程稱為大氣效應(yīng)。（9）光譜反射率：地物在某波段的反射通量與該波段的入射通量之比。（10）光譜反射曲線：將地物的反射波譜特性與波長的關(guān)系在直角坐標(biāo)系中描繪出的曲線。（11）地物光譜特性：不同地物的表面性質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，對(duì)入射的電磁輻射能有不同程度的反射、吸收和透射，不同的地物也發(fā)射不同波長的電磁波，這就是地物的波譜特性。（12）大氣窗口：電磁波輻射在大氣傳輸中透過率較高（60%）的波段稱為大氣窗口。（1）構(gòu)像方程：是指地物點(diǎn)在圖像上的圖像坐標(biāo)（x，y）和其在地面對(duì)應(yīng)點(diǎn)

3、的大地坐標(biāo)（X，Y，Z）之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。（2）幾何變形：由于受到傳感器成像特性、遙感平臺(tái)姿態(tài)變化、大氣折射、地球曲率、地形起伏、地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，導(dǎo)致原始遙感圖像存在幾何變形。（3）幾何校正：由于受到傳感器成像特性、遙感平臺(tái)姿態(tài)變化、大氣折射、地球曲率、地形起伏、地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，導(dǎo)致原始遙感圖像存在幾何變形，消除這些幾何變形的過程稱為遙感圖像的幾何校正。（4）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，用一個(gè)適當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式來描述糾正前后圖像相應(yīng)點(diǎn)之間的坐標(biāo)關(guān)系。（5）灰度重采樣：計(jì)算校正后圖像的灰度值。（6）圖像配準(zhǔn)：實(shí)質(zhì)就是遙感圖像的幾何糾正，是根據(jù)圖像的幾

4、何畸變特點(diǎn)，采用一種幾何變換將圖像歸化到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中的過程。（7）圖像鑲嵌：當(dāng)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在一起形成一幅完整的包含感興趣區(qū)域的圖像，這就是圖像鑲嵌。（1）輻射誤差：遙感圖像的灰度值不但與地物本身的反射或發(fā)射波譜特性有關(guān)，還受到傳感器的光譜響應(yīng)特性、大氣環(huán)境、光照條件、地形起伏等因素的影響，由此產(chǎn)生的灰度偏差稱為遙感圖像的輻射誤差。（2）輻射定標(biāo)：是將傳感器所得的測量值變換為絕對(duì)亮度或變換為地表反射率、表面溫度等物理量有關(guān)的相對(duì)值的處理過程。（3）輻射校正：是指對(duì)由于外界因素，數(shù)據(jù)獲取和傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)的、隨機(jī)的輻射失真或畸變進(jìn)行的校正，消除或改

5、正因輻射誤差而引起影像畸變的過程。（4）大氣校正：消除大氣對(duì)輻射影響的校正過程。（5）圖像增強(qiáng)：遙感圖像增強(qiáng)是為了突出相關(guān)的專題信息，提高圖像的視覺效果，使分析者更容易地識(shí)別圖像內(nèi)容，更可靠地提取更有用的定量化信息。（6）密度分割：將原始圖像灰度值分割成等間隔的離散灰度級(jí)，對(duì)每一層賦予新的灰度值的過程。（7）圖像直方圖：反應(yīng)一副圖像中灰度級(jí)與其出現(xiàn)的概率之間的關(guān)系。（8）圖像平滑：消除各種干擾噪聲，使圖像高頻成分消退，平滑掉圖像的細(xì)節(jié)，使其反差降低，保存低頻成分。（9）圖像銳化：增強(qiáng)圖像的高頻成分，突出圖像的邊緣信息，提高圖像細(xì)節(jié)反差。（10）圖像融合：是將多源遙感數(shù)據(jù)在統(tǒng)一地理坐標(biāo)系中，采用

6、一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過程。（11）對(duì)比度拉伸：通過伸展各像元的亮度的取值范圍來提高一幅圖像的反差，從而改善圖象質(zhì)量。（12）HIS變換：將圖像常用的RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HIS空間。（13）K-L 變換：是去除相關(guān)、進(jìn)行特征提取和數(shù)據(jù)壓縮的有效方法。（14）K-T 變換：根據(jù)多光譜遙感中土壤、植被等信息在多維光譜空間中信息分布結(jié)構(gòu)對(duì)圖像做的經(jīng)驗(yàn)性線性正交變換。它使坐標(biāo)空間發(fā)生旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)軸不是指向主成分方向，而是指向另外的方向，這些方向與地面景物有密切的關(guān)系，特別是與植物生長過程和土壤有關(guān)?？梢詫?shí)現(xiàn)信息壓縮。（15）植被指數(shù)：主要反映植被在可見光、近紅外波段反射與土壤背

7、景之間差異的指標(biāo)，各個(gè)植被指數(shù)在一定條件下能用來定量說明植被的生長狀況。（1）判讀(解譯)：根據(jù)地物的成像規(guī)律和波譜特征，在遙感影像上識(shí)別出它的性質(zhì)和數(shù)量指標(biāo)的過程（2）地物特征：地物在圖像上以灰度變化的形式表現(xiàn)出來特征，主要有光譜特征、空間特征和時(shí)間特征。（3）判讀(解譯)標(biāo)志：我們將地物在圖像上反映出的形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、位置布局和活動(dòng)痕跡等影像特征統(tǒng)稱為圖像解譯標(biāo)志或判讀特征。（4）空間分辨率：是指傳感器瞬時(shí)視場內(nèi)所觀察到的地面場元的寬度。（5）時(shí)間分辨率：是指對(duì)同一地區(qū)重復(fù)獲取圖像所需的時(shí)間間隔。（6）輻射分辨率：是指傳感器能區(qū)分兩種輻射強(qiáng)度最小差別的能力。（7）光譜分辨率：

8、探測光譜輻射能量的最小波長間隔。 （1）模式別識(shí)：（模式指具有空間或幾何特征的東西）一個(gè)模式識(shí)別系統(tǒng)對(duì)所識(shí)別的模式做一系列的測量，然后將測量結(jié)果與模式字典中一組典型的測量值比較。若和字典中某一詞目的比較結(jié)果吻合或比較吻合，則我們就可以得出分類結(jié)果，這一過程稱為模式識(shí)別。（2）監(jiān)督分類：如果已知樣本區(qū)類別的信息，對(duì)非樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的方法稱為監(jiān)督分類。（3）非監(jiān)督分類：是指人們事先對(duì)分類過程不施加任何任何的先驗(yàn)知識(shí)，而僅憑地物光譜特征的分布規(guī)律，即自然聚類特性進(jìn)行“盲目”分類，也稱為聚類分類。（4）地物波譜特征：不同的地物在同一波段圖像上表現(xiàn)的亮度一般互不相同；同時(shí)不同的地物在多個(gè)波段圖像上亮度

9、的呈現(xiàn)規(guī)律也不同。（5）地物空間特征：遙感數(shù)字圖像中兩個(gè)地物或多個(gè)地物之間在空間上的相互聯(lián)系，這種聯(lián)系由地物的空間位置所決定。1.遙感的定義？遙感是指從空中和地面的不同工作平臺(tái)上，通過傳感器，對(duì)地球表面地物的電磁波反射或發(fā)射信息進(jìn)行探測，并經(jīng)傳輸、處理和判讀分析，對(duì)地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測和監(jiān)測的綜合性技術(shù)。2.遙感系統(tǒng)有哪幾部分組成？信息獲取、信息傳輸和接收、信息處理、信息應(yīng)用3.遙感有哪幾種分類方法及哪些分類？（1）按探測波段分：紫外、可見光、紅外和微波遙感（2）按遙感平臺(tái)分：地面、航空、航天和航宇遙感（3）按工作方式劃分：主動(dòng)式和被動(dòng)式遙感（4）按資料獲取方式分：成像和非成像遙感（5）按

10、應(yīng)用領(lǐng)域分:外層空間、大氣層、陸地和海洋遙感（6）按具體應(yīng)用領(lǐng)域分：資源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工程、災(zāi)害和軍事遙感。4.遙感的特點(diǎn)？（1）宏觀性、綜合性（2）多波段性（3）時(shí)效性、動(dòng)態(tài)性（4）經(jīng)濟(jì)性2.電磁波譜、波長范圍電磁波譜：按電磁波波長或頻率遞增或遞減順序排列的叫電磁波譜。依次為：射線-X射線-紫外線-可見光-紅外線-微波-無線電波波長范圍：3.電磁輻射、輻射源、輻射度量輻射源：凡是能產(chǎn)生或發(fā)射電磁輻射的物體都叫做輻射源。任何物體都是輻射源。輻射度量：輻射能量（W）單位：J，電磁輻射的能量。輻射通量（）單位：W(=J/s)，單位時(shí)間內(nèi)通過某一表面的輻射能量。輻射通量密度（E）單位：W/m2，單位

11、時(shí)間內(nèi)通過單位面積的輻射能量。E=d/dS，S為面積。輻射出射度（M）：單位：W/m2，輻射源物體表面單位面積發(fā)射出的輻射通量。M=d/dS，S為面積。輻照度（I）單位：W/m2，投到單位面積上的輻射通量。I=d/dS，S為面積。（物體接收的輻射）4.輻射源是如何分類的？舉例說明。輻射源分為天然輻射源：地球、太陽等；人工輻射源如雷達(dá)、閃關(guān)燈等。5.大氣效應(yīng)（吸收、散射、反射和透射），瑞利散射、米氏散射、均勻散射。（1）大氣吸收：如臭氧吸收紫外線（2）大氣散射：瑞利散射（粒子直徑<波長），如藍(lán)色天空、紅色晚霞；米氏散射（粒子直徑=波長），紅外線；均勻散射（無選擇散射）（粒子直徑>波長

12、）（3）大氣反射:兩種介質(zhì)的交界面，如云層頂部。（4）大氣透射：吸收、散射、反射后的透射，如可見光6.遙感常用大氣窗口有哪些？波長范圍和透射率多少？序號(hào)窗口名稱波長范圍透射率1遠(yuǎn)紫外窗口0.15-0.12µm70%2可見光窗口0.30-1.30µm98%3近紅外窗口11.40-1.90µm60-95%4近紅外窗口22.05-3.00µm80%5中紅外窗口3.50-5.50µm60-70%6遠(yuǎn)紅外窗口8.00-14.0µm80%7微波窗口>1.5cm100%7. 地物波譜特性的定義、研究意義？地物波譜特性：是指各種地物各自所具有的

13、電磁波特性。研究意義：（1）它是選擇遙感探測波段、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)傳感器的重要依據(jù)。（2）為遙感數(shù)據(jù)大氣校正提供參考標(biāo)準(zhǔn)。（3）建立地物的標(biāo)準(zhǔn)反射波譜數(shù)據(jù)，為計(jì)算機(jī)圖像自動(dòng)分類和分析提供光譜數(shù)據(jù)，為圖像解譯提供依據(jù)。8.幾類典型地物的反射特性， 重點(diǎn)掌握綠色植物反射特性及光譜反射曲線的特點(diǎn)及曲線圖。綠色植物反射光譜特性（1）在可見光的0.55m（綠光）附近有一個(gè)反射率為1020的小反射峰，在0.45m（藍(lán)光）和0.65m（紅光）附近有兩個(gè)明顯的吸收谷。（2）在0.70.8m是一個(gè)陡坡，反射率急劇增高，在近紅外波段1.1m處形成一個(gè)高的，反射率可達(dá)40或更大的反射峰。（3）在1.45m，1.95m和2

14、.62.7m處是水的吸收帶，三個(gè)吸收谷。（4）葉綠素對(duì)紫外線和紫色光的吸收率極高，對(duì)藍(lán)色光和紅色光也有很強(qiáng)吸收，以進(jìn)行光合作用。對(duì)綠色光部分則部分吸收，部分反射，所以葉子呈綠色，并形成在0.55m附近的一個(gè)小反射峰值，而在0.330.45m（紫光）及0.65m （紅）附近有兩個(gè)吸收谷。（5）葉子的多孔薄壁細(xì)胞組織（海綿組織）對(duì)0.81.3m的近紅外光強(qiáng)烈地反射，形成光譜曲線上的最高峰區(qū)。9.傳感器接收的水體輻射包括哪幾類？包括水面反射光、懸浮物反射光、水底反射光和天空散射光。1.什么是遙感平臺(tái)？按高度不同遙感平臺(tái)分為幾類？ 用于搭載傳感器的工具統(tǒng)稱為遙感平臺(tái)，也稱為載體。按平臺(tái)距地面的高度可分

15、為地面平臺(tái)、航空平臺(tái)和航天平臺(tái)。2.衛(wèi)星軌道基本參數(shù)有哪些？ （6個(gè)）軌道傾角i、升交點(diǎn)赤經(jīng)、近地點(diǎn)角距長半軸a、軌道偏心率e、近地點(diǎn)時(shí)刻T 3.什么是太陽同步軌道和地球同步軌道？ 太陽同步軌道：是指衛(wèi)星軌道面與日地連線在黃道面內(nèi)的夾角保持不變的軌道。地球同步軌道:衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同的軌道稱為地球同步軌道，簡稱同步軌道。4.比較LANDSAT5 與的 LANDSAT7 的區(qū)別。衛(wèi)星LANDSAT5LANDSAT7軌道類型太陽同步太陽同步軌道高度708km705km軌道傾角98.22°98.2°長半軸7083.465km7083.465km運(yùn)行周期98.9min9

16、9min重復(fù)周期16d（233圈）16d（233圈）赤道上相鄰軌道距離172km172km圖像幅寬185km185km相鄰軌道間赤道處重疊度13km(7%)13km(7%)遙感器MSS、TMETM、ETM+波段7個(gè)8個(gè)分辨率30m15、30、60m5.解釋陸地衛(wèi)星的影像的重疊特征和覆蓋特征。重疊特征： （1）其航向重疊一般固定為10%（2）所以其旁向重疊隨緯度的增高而增高。 1.成像傳感器是如何分類的？ （1）攝影成像：細(xì)分為畫幅式、縫隙式、全景式、多光譜式。（2）掃描成像：撣掃式掃描儀、推掃式掃描儀。（3）微波成像：真實(shí)孔徑雷達(dá)（RAR）、合成孔徑雷達(dá)（SAR）、激光雷達(dá)（LIDAR）2.評(píng)

17、價(jià)傳感器性能的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？ 空間分辨率、波譜分辨率、輻射分辨率、時(shí)間分辨率和視場角3.微波遙感的特點(diǎn)有哪些？ （展開敘述）（1）能全天候、全天時(shí)工作。（2）對(duì)某些地物具有特殊的波譜特征：在微波波段，水的比輻射率為0.4，冰的比輻射率為0.99；而在紅外波段，水的比輻射率為0.96，冰的比輻射率為0.92。（3）對(duì)冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。（4）對(duì)海洋遙感具有特殊意義：適合海面動(dòng)態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪等）的觀測（5）分辨率較低，但特性明顯。 1.什么是色的三要素？ 色調(diào)、明度、飽和度2.為什么說紅綠藍(lán)是三原色？ 由紅、綠、藍(lán)三種顏色以不同的比例可以配得自然界中任何一種顏色。反之

18、，任何一種顏色也可分解為紅、綠、藍(lán)三種單色。但紅、綠、藍(lán)三色相互獨(dú)立，其中一種不能由其它兩種配得，所以稱紅、綠、藍(lán)為三原色。3.偽彩色，假彩色指什么，假彩色的標(biāo)準(zhǔn)方案？偽彩圖像：單波段黑白遙感圖像可按照灰度范圍分段，對(duì)每段賦予不同的色彩，使之成為彩色圖像。假彩圖像：根據(jù)加色法彩色合成原理選擇遙感影像任意的三個(gè)波段，分別賦予紅、綠、藍(lán)三種顏色，合成的彩色圖像。假彩色標(biāo)準(zhǔn)方案：方案1：R：4，G：3，B：2（彩紅外CIR）；方案2 ：R：4，G：5，B：3。4.說明BSQ、BIL和 BIP 數(shù)據(jù)格式的排列方式。BSQ：逐波段順序依次記錄各波段的圖像BIL：逐行按波段次序記錄BIP：每個(gè)像元按波段次

19、序交叉排序 BSQ BIL BIPR R R R R R R R R R R R R R R R R R R G B R G B R G BR R R R R R R R R G G G G G G G G G R G B R G B R G BG G G G G G G G G B B B B B B B B B R G B R G B R G BG G G G G G G G G R R R R R R R R R R G B R G B R G BB B B B B B B B B G G G G G G G G G R G B R G B R G BB B B B B B B B B

20、B B B B B B B B B R G B R G B R G B 2.產(chǎn)生幾何變形的原因有哪些？ （1）傳感器成像方式引起的幾何變形 （2）傳感器外方位元素引起的幾何變形 （3）地形起伏引起的圖像變形 （4）地球曲率引起的圖像變形 （5）大氣折光引起的圖像變形 （6）地球自轉(zhuǎn)引起的圖像變形3.敘述最近鄰法.雙線性內(nèi)插法和雙三次卷積重采樣原理和優(yōu)缺點(diǎn)。（1）最近鄰法：用距離采樣點(diǎn)最近像元亮度值代替輸出像元亮度值。優(yōu)點(diǎn)：簡單，輻射保真度較好 缺點(diǎn)：造成像點(diǎn)在一個(gè)像素范圍內(nèi)的位移，幾何精度較其他兩種方法差。（2）雙線性內(nèi)插法：取周圍4個(gè)相鄰像元亮度值，內(nèi)插計(jì)算輸出像元亮度值。優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡單，具

21、有一定的亮度采樣精度 缺點(diǎn)：圖像模糊（3）雙三次卷積法：獲取與采樣點(diǎn)鄰近的16個(gè)像元亮度值計(jì)算輸出像元這度值。優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)插精度高；對(duì)灰度不連續(xù)現(xiàn)象或線狀特征的塊狀化有明顯的改善，對(duì)圖像起到平滑作用。 缺點(diǎn)：計(jì)算量大；使對(duì)比度明顯的分界線變得模糊。4.幾何校正的過程和主要方法。 過程：（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)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；（3）對(duì)原始影像進(jìn)行幾何變換計(jì)算像素亮度值重采樣。方法：多項(xiàng)式法、共線方程法、有理函數(shù)法、小面元糾正5.多項(xiàng)式校正衛(wèi)星遙感圖像的原理和步驟。原理：利用地面控制點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和其同名點(diǎn)的地面坐標(biāo)

22、通過平差原理計(jì)算多項(xiàng)式中的系數(shù)，然后用該多項(xiàng)式對(duì)圖像進(jìn)行糾正。步驟：利用已知控制點(diǎn)求解多項(xiàng)式系數(shù)；遙感圖象的糾正變換；灰度重采樣；糾正結(jié)果評(píng)價(jià)6.圖像之間配準(zhǔn)和數(shù)字鑲嵌的過程。圖像之間配準(zhǔn)：（1）在多源圖像上確定分布均勻，足夠數(shù)量的圖像同名點(diǎn)；（2）通過所選擇的圖像同名點(diǎn)確定幾何變換的多項(xiàng)式系數(shù)，從而完成一幅圖像對(duì)另一幅圖像的幾何糾正。數(shù)字鑲嵌：圖像的幾何糾正搜索鑲嵌邊亮度和反差調(diào)整平滑邊界線。 2.傳感器接收的電磁波能量包含哪幾部分？（1）太陽經(jīng)大氣衰減后照射到地面，經(jīng)地面反射后，又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量；（2）地面本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器的能量；（3）大氣散射、反射和輻射

23、的能量。3.遙感圖像增強(qiáng)的目的和意義。突出用戶感興趣的相關(guān)信息，提高圖像的視覺效果，消除原始圖像中的各種噪聲，使分析者更容易地識(shí)別圖像內(nèi)容，更可靠地提取更有用的定量化信息。4.圖象增強(qiáng)有哪幾個(gè)方面？分別有幾種方法？（1）直方圖增強(qiáng)：直方圖正態(tài)化、直方圖均衡化、直方圖匹配（2）對(duì)比度增強(qiáng)：線性變換、分段線性變換、非線性變換（3）彩色增強(qiáng)：單波段彩色變換、多波段彩色合成、多波段彩色合成（4）空間濾波增強(qiáng)：圖像卷積運(yùn)算、平滑、銳化5.常用植被指數(shù)有哪些，如何利用遙感影像進(jìn)行計(jì)算? 其意義是什么？意義：比值植被指數(shù)：綠色健康植被覆蓋地區(qū)的RVI遠(yuǎn)大于1，而無植被覆蓋的地面（裸土、人工建筑、水體、植被枯死或嚴(yán)重蟲害）的RVI在1附近。植被RVI通常大于2。比值植被指數(shù)：-1