key-考研-遙感知識總結(jié)

1、遙感知識總結(jié)遙感概論遙感定義通過某種傳感器裝置，在不直接接觸研究對象的情況下，獲取其特征信息，并對這些信息進(jìn)行提取、加工、表達(dá)和應(yīng)用的一門技術(shù)。遙感基本原理地球上任何物體都在不停吸收、發(fā)射和反射信息和能量（電磁波），不同物體的電磁波特性是不同的，遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來探測地表物體對電磁波的反射和自身發(fā)射的電磁波，來提取這些物體的信息，完成遠(yuǎn)距離識別物體。遙感的特點(diǎn)大面積同步觀測時(shí)效性強(qiáng)數(shù)據(jù)的綜合性和可比性好較高的經(jīng)濟(jì)和社會效益一定的局限性遙感圖像的分辨率空間分辨率：單個(gè)像素對應(yīng)地面的大小波譜分辨率：波段數(shù)和波段寬度輻射分辨率：量化等級數(shù)時(shí)間分辨率：地面重復(fù)觀測周期遙感和GIS的關(guān)系遙感作為一種

2、獲取和更新空間數(shù)據(jù)的強(qiáng)有力手段，能及時(shí)地提供準(zhǔn)確、綜合和大范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測的各種資源與環(huán)境數(shù)據(jù)，因此遙感信息就成為地理信息系統(tǒng)十分重要的信息源。GIS有助于提高遙感數(shù)據(jù)自動(dòng)分類的精度，為遙感應(yīng)用分析提供一個(gè)良好的環(huán)境，從而大大提高遙感信息識別的精度和效率。遙感基本原理黑體電磁波譜按電磁波在真空中傳播的波長或頻率遞增或遞減順序排列，就得到電磁波譜。黑體定義如果一個(gè)物體對于任何波長的電磁輻射都全部吸收，則這個(gè)物體是絕對黑體。黑體是對外界輻射量完全吸收的理想物體，自然界并不存在。自然界存在著灰體，即一部分能量吸收，一部分能量反射。灰體輻射的規(guī)律接近黑體。（吸收a+反射b=1，對于黑體a=1并且b=

3、0）普遍適用的黑體輻射規(guī)律普朗克公式：黑體的輻射出射度與波長和溫度有關(guān)。由普朗克公式可以推導(dǎo)出2個(gè)定律：波爾茲曼定律：絕對黑體的總輻射出射度與溫度的4次方成正比。維恩位移定律：黑體輻射光譜中最強(qiáng)輻射對應(yīng)的波長與黑體絕對溫度成反比。隨著溫度的升高，輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動(dòng)。實(shí)際物體的輻射規(guī)律基爾霍夫定律：M=a*M0，實(shí)際物體的輻射出射度是同一溫度、同一波長絕對黑體的輻射出射度的a倍（a是物體對輻射的吸收率）。實(shí)際物體的吸收率a越大，物體的發(fā)射能力也越強(qiáng)。地球的輻射源被動(dòng)遙感的輻射源太陽輻射：近似6000K的黑體輻射，能量集中在0.32.5um波段之間。（可見光和近紅外）地球自身熱

4、輻射：近似300K的黑體輻射，能量集中在6.0um以上的波段。（熱紅外）地球輻射的分段特性在0.32.5um波段（主要在可見光和近紅外波段），地表以反射太陽輻射為主，地球自身的輻射可以忽略 。即在該波段范圍內(nèi)，對地觀測遙感主要以太陽的短波輻射對地表進(jìn)行探測和成像。在2.56.0um波段（主要在中紅外波段），地表反射太陽輻射和地球自身的熱輻射均為被動(dòng)遙感的輻射源。在6.0um以上的熱紅外波段，以地球自身的熱輻射為主，地表反射太陽輻射可以忽略。（熱紅外成像） 地球輻射分段特性的意義可見光和近紅外波段遙感圖像上的信息來自地物反射特性（地物反射）。中紅外波段遙感圖像上，既有地表反射太陽輻射的信息，也有

5、地球自身的熱輻射的信息（地物反射+地物發(fā)射）。熱紅外波段遙感圖像上的信息來自地球自身的熱輻射特性（地物發(fā)射）。大氣的垂直分層大氣厚度約為1000km，從地面到大氣上界，可垂直分為4層：對流層：高度在712 km,溫度隨高度而降低，空氣明顯垂直對流，天氣變化頻繁，航空遙感主要在該層內(nèi)。上界隨緯度和季節(jié)而變化。平流層：高度在1250 km，沒有對流和天氣現(xiàn)象。底部為同溫層（航空遙感活動(dòng)層），同溫層以上為暖層，溫度由于臭氧層對紫外線的強(qiáng)吸收而逐漸升高。電離層：高度在501 000 km，大氣中的O2、N2受紫外線照射而電離，對遙感波段是透明的，是陸地衛(wèi)星活動(dòng)空間。大氣外層：80035 000 km

6、,空氣極稀薄，對衛(wèi)星基本上沒有影響。遙感應(yīng)用的電磁波波譜段紫外線：波長范圍為0.010.38m，太陽光譜中，只有0.30.38m波長的光到達(dá)地面，對油污染敏感，但探測高度在2000 m以下?？梢姽猓翰ㄩL范圍：0.380.76m，人眼對可見光有敏銳的感覺，是遙感技術(shù)應(yīng)用中的重要波段。紅外線：波長范圍為0.761000m，根據(jù)性質(zhì)分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外。微波：波長范圍為1 mm1 m，穿透性好，不受云霧的影響。大氣散射輻射在傳播過程中遇到小微粒會使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開，稱為散射。大氣散射有3種情況（粒子直徑與波長關(guān)系）：瑞利散射 當(dāng)大氣中粒子的直徑比波長小很多時(shí)發(fā)生的散射，

7、稱瑞利散射。這種散射主要由大氣中原子和分子引起。條件為微粒半徑 r 波長，這種散射的特點(diǎn)是散射強(qiáng)度與波長無關(guān)，也就是說在符合無選擇性散射的條件的波段中，任何波長的散射強(qiáng)度相同?，F(xiàn)象解釋：云霧粒子直徑雖然與紅外線波長接近，但相比可見光波段，云霧中水滴的粒子直徑就比可見光波長大很多，因而對可見光中各個(gè)波長的光散射強(qiáng)度相同，所以才使我們看到云霧呈白色，并且無論從云下還是乘飛機(jī)至云層上面看，都是白色。大氣窗口大氣折射與反射折射現(xiàn)象：電磁波傳過大氣層時(shí)出現(xiàn)傳播方向的改變，大氣密度越大，折射率越大。反射現(xiàn)象：電磁波在傳播過程中，通過兩種介質(zhì)的交界面時(shí)會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，反射現(xiàn)象出要出現(xiàn)在云頂（云造成的噪聲）。

8、大氣窗口太陽輻射經(jīng)過大氣傳輸時(shí)，反射、吸收和散射共同衰減了輻射強(qiáng)度，剩余部分即為透過的部分。由于大氣層的反射、吸收和散射作用，使得太陽輻射的各波段受到衰減的作用輕重不同，因而各波段的透射率也各不相同。電磁波通過大氣層時(shí)較少被反射、吸收和散射的，透射率較高的波段稱為大氣窗口。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。地物波譜地物波譜定義任何地物都有自身的電磁輻射規(guī)律，如反射、發(fā)射、吸收電磁波的特性。少數(shù)還有透射電磁波的特性。地物的這種特性稱為：地物的波譜特性。地物的電磁波響應(yīng)特性隨電磁波長改變而變化的規(guī)律，稱為地表物體波譜，簡稱地物波譜。地物波譜特性是電磁輻射與地物相互作用的一種表現(xiàn)。地物波譜的作用

9、不同類型的地物，其電磁波響應(yīng)的特性不同，因此地物波譜特征是遙感識別地物的基礎(chǔ)。地物反射波譜特征太陽輻射到達(dá)地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即：到達(dá)地面的太陽輻射能量反射能量吸收能量透射能量。地表反射的太陽輻射成為遙感記錄的主要輻射能量。 地物反射波譜曲線地物波譜曲線形態(tài)，反映出該地物類型在不同波段的反射率，通過測量該地物在不同波段的反射率，并以此與遙感傳感器所獲得的數(shù)據(jù)相對照，可以識別遙感影像中的同類地物。遙感圖像處理遙感圖像的數(shù)字化圖像（image）：對一個(gè)事物或者對象的表達(dá)、類比、模仿，或者形象的描述。遙感數(shù)字圖像（Digital Image）：以數(shù)字形式表述的遙感圖像?；窘M

10、成單元：像素或象元（pixel），取值大小代表灰度高低。圖像類型二值圖像（binary image）：即圖像上的每一個(gè)像素只有兩種可能的取值或灰度等級狀態(tài)，人們經(jīng)常用黑白、B&W、單色圖像表示二值圖像。 灰度圖像（gray image）：是每個(gè)像素只有一個(gè)采樣顏色的圖像。彩色圖像：每個(gè)像素通常是由紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三個(gè)分量來表示的，分量介于（0，255）。遙感圖像的數(shù)字化遙感圖像的數(shù)字化：圖像數(shù)字化的過程，就是把一幅遙感模擬圖像劃分成規(guī)整的格網(wǎng)單元或像素，并賦予每一像素一整數(shù)值，以表征其灰度值的大小。數(shù)字化過程：采樣、量化。采樣：連續(xù)圖像的離散化，采樣間隔對圖像質(zhì)量的影響。量化：以有

11、限的整數(shù)值表示圖像的灰度和灰階數(shù)。圖像數(shù)據(jù)量：行數(shù)（M）列數(shù)（N）灰階數(shù)（G）波段數(shù)（D)彩色合成包括：偽彩色合成:真彩色合成：RGB假彩色合成:模擬真彩色:遙感圖像的格式存儲格式 ：BSQ（Band SeQuential）：按照波段順序依次記錄各波段的圖像BIP（Band Interleaved by Pixel）：每個(gè)像元按波段次序交叉排序BIL（Band Interleaved by Line）：逐行按波段次序排列影像格式：TIF、BMP、IMG、PIX、HDF常見衛(wèi)星傳感器：LandSat、IKONOS、SPOT、QuickBird、WorldView、GeoEye三種圖像表示模型RG

12、B模式 (相加混色模型，用于發(fā)光物體)彩色圖像：通常真彩色用三字節(jié)的R，G，B來表示，即8:8:8=24位。R、G、B （三基色波長（CIE）Blue: 435.8nm, Green: 546.1nm,Red: 700nm）CMYK模式（相減混色模型，用于不發(fā)光物體）三次色（青色Cyan，洋紅Magenta和黃色Yellow）。K為真正黑色。HSB模型基于人類對顏色的感覺，HSB模型描述顏色的三個(gè)基本特征。又稱為HSI空間。色度（Hue）：是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在 0 到 360 度的標(biāo)準(zhǔn)色輪上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由顏色名稱標(biāo)識的，比如紅、橙或綠色。 飽和度

13、（Saturation）：有時(shí)也稱色品，是指顏色的強(qiáng)度或純度。飽和度表示色相中灰成分所占的比例，用從 0%（灰色）到 100%（完全飽和）的百分比來度量。在標(biāo)準(zhǔn)色輪上，從中心向邊緣飽和度是遞增的。 亮度（Brightness）：是顏色的相對明暗程度，通常用從 0%（黑）到 100%（白）的百分比來度量。圖像校正圖像畸變輻射畸變：指遙感傳感器在接收來自地物的電磁波輻射能時(shí)，電磁波在大氣層中傳輸和傳感器測量中受到遙感傳感器本身特性、地物光照條件（地形影響和太陽高度角影響）以及大氣作用等影響，而導(dǎo)致的遙感傳感器測量值與地物實(shí)際的光譜輻射率的不一致。 幾何畸變：當(dāng)原始圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸

14、、方位等特征與在參照系統(tǒng)中的表達(dá)要求不一致時(shí)，就產(chǎn)生幾何畸變。 輻射畸變的主要原因傳感器本身的性能引起的輻射誤差地形影響和光照條件變化引起的輻射誤差大氣散射和吸收引起的輻射誤差輻射校正直方圖校正方法原理：假設(shè)水體（或陰影）等物體的灰度值為0，而實(shí)際上大氣散射導(dǎo)致圖像上這些物體的灰度值不為0（設(shè)為LP）。這個(gè)數(shù)值就是大氣散射導(dǎo)致的程輻射度值。方法：從圖像像元亮度值中減去一個(gè)輻射偏置量（LP），輻射偏置量等于圖像直方圖中最小的輻射亮度值。回歸分析法原理：在遙感圖像上大山的陰影區(qū)或深大水體區(qū)域，各個(gè)波段的反射為零。同時(shí)，大氣散射主要影響短波部分，波長較長的波段幾乎不受影響，因此可用長波波段校正其短波

15、波段數(shù)據(jù)。方法：在不受大氣影響的波段（如TM5或7）和待校正的某一波段圖像中，選擇一系列目標(biāo)，將每個(gè)目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段灰度值提取出來進(jìn)行回歸分析，建立線性回歸方程。（，Y：待校正波段的圖像亮度值X：不受大氣影響波段的圖像亮度值）幾何校正垂直投影與中心投影垂直投影與中心投影的定義垂直投影：將物體通過平行的光線投影到與光線垂直的投影平面上的投影叫垂直投影。中心投影：凡空間任意點(diǎn)A（物點(diǎn)）與一固定點(diǎn)S（投影中心）連成的直線或延長線（即中心光線）被一個(gè)平面（像平面）所截，則此直線與平面的交點(diǎn)a（像點(diǎn)）稱為A點(diǎn)的中心投影。垂直投影與中心投影的區(qū)別投影距離的影響中心投影：投影距離不同或焦距不同則像片的

16、比例尺也不同。垂直投影：投影距離不同與像片比例尺無關(guān)。（不存在焦距）投影傾斜面的影響中心投影：投影面的傾斜造成同一個(gè)像片不同部位比例尺的差異。垂直投影：不存在投影面的傾斜。地形起伏的影響中心投影：地形起伏造成像點(diǎn)位移。垂直投影：不存在像點(diǎn)位移。幾何校正的步驟幾何校正步驟選擇控制點(diǎn)建立整體映射函數(shù)重采樣內(nèi)插重采樣某點(diǎn)的灰度值取決于周圍列陣點(diǎn)上像元的灰度值對其所作的貢獻(xiàn)，這就是灰度值重采樣。重采樣方法最近鄰法：用距離投影點(diǎn)最近像元灰度值代替輸出像元灰度值。雙線性內(nèi)插法：投影點(diǎn)周圍4個(gè)相鄰像元灰度值，并根據(jù)各自權(quán)重計(jì)算輸出像元灰度值雙三次卷積法：獲取與投影點(diǎn)鄰近的16個(gè)像元灰度值計(jì)算輸出像元灰度值控

17、制點(diǎn)的選取數(shù)目確定一般選擇控制點(diǎn)的數(shù)量最少為： (n為多項(xiàng)式次數(shù))選取原則選取易分辨且較精細(xì)的特征點(diǎn)，可以通過目視方法判別（道路交叉點(diǎn)、河流分岔口）特征變化大的地區(qū)應(yīng)多選圖像邊緣一定要選取控制點(diǎn)，以免外推盡可能滿幅均勻選取圖像配準(zhǔn)與鑲嵌圖像配準(zhǔn)將同一地區(qū)的不同特性的相關(guān)影像(如不同傳感器，不同日期，不同波段或傳感器在不同位置獲取的同一地區(qū)地物)在幾何上互相匹配，即實(shí)現(xiàn)影像與影像間地理坐標(biāo)及像元空間分辨率上的統(tǒng)一。圖像配準(zhǔn)可分為：相對配準(zhǔn)：選擇某一衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為參考圖象，將其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)與之配準(zhǔn)，簡稱圖像對圖像的配準(zhǔn)。絕對配準(zhǔn)：將所有的圖像分別校正到地圖坐標(biāo)系下。圖像鑲嵌 (Mosaicking)

18、是指將兩幅或多幅數(shù)字影像（有可能是在不同的攝影條件下獲得的）拼在一起，構(gòu)成一幅整體圖像的技術(shù)過程。特征提取是指分別提取兩幅圖像中共有的圖像特征。這種特征是出現(xiàn)在兩幅圖像中對比例、旋轉(zhuǎn)、平移等變換保持一致性的特征，如線交叉點(diǎn)、物體邊緣角點(diǎn)、虛圓閉區(qū)域的中心等可提取的特征。特征包括：點(diǎn)、線和面三類。特征匹配是指建立兩幅圖像中特征點(diǎn)之間對應(yīng)關(guān)系的過程。用數(shù)學(xué)語言可以描述為兩幅圖像A 和B中分別有m 和n 個(gè)特征點(diǎn)(m 和n 常常是不相等的) 其中有k 對點(diǎn)是兩幅圖像中共同擁有的，則如何確定兩幅圖像中k 對相對應(yīng)的點(diǎn)對即為特征匹配要解決的問題。變換模型是指根據(jù)待配準(zhǔn)圖像與參考圖像之間幾何畸變的情況，所

19、選擇的能最佳擬合兩幅圖像之間變化的幾何變換模型?？刹捎玫淖儞Q模型有如下幾種：仿射變換、透視變換、投影變換和多項(xiàng)式變換，其中最常用的是仿射變換和多項(xiàng)式變換。圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對比度進(jìn)行強(qiáng)調(diào)或尖銳化，以便于顯示、觀察或進(jìn)一步地分析與處理。對比度變換 通過改變圖像像元的亮度值來改變圖像像元的對比度，從而改善圖像質(zhì)量的處理方法。因?yàn)榱炼戎凳禽椛鋸?qiáng)度的反映，所以也稱之為輻射增強(qiáng)。 常用的方法是：線性變換和非線性變換?？臻g濾波對比度擴(kuò)展的輻射增強(qiáng)：通過單個(gè)像元的運(yùn)算從整體上改善圖像的質(zhì)量?？臻g濾波：以重點(diǎn)突出圖像上的某些特征為目地的采用空間域中的鄰域處理方法。屬于幾何增強(qiáng)處理

20、，主要包括平滑和銳化。圖像平滑圖像中某些亮度變化過大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點(diǎn)（“噪聲”），采用平滑的方法減小變化，使亮度平緩或去掉不必要的“噪聲”點(diǎn)。具體方法有：均值平滑：將每個(gè)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，以達(dá)到去掉尖銳“噪聲”和平滑圖像的目地。中值濾波：將每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)取中間亮度值來代替該像元值，以達(dá)到去尖銳“噪聲”和平滑圖像目的的。圖像銳化為了突出邊緣和輪廓、線狀目標(biāo)信息，可以采用銳化的方法。銳化可使圖像上邊緣與線性目標(biāo)的反差提高，因此也稱為邊緣增強(qiáng)。銳化后的圖像已不再具有原遙感圖像的特征而成為邊緣圖像。圖象銳化常用方法有：羅伯特梯度（Roberts）索

21、伯爾梯度（Sobel）拉普拉斯算法（Laplace）定向檢測圖像運(yùn)算兩幅或多幅單波段影像，完成空間配準(zhǔn)后，通過一系列運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，提取某些信息或去掉某些不必要信息。差值運(yùn)算即兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對應(yīng)像元的亮度值相減。兩個(gè)波段相減，反射率差值大的被突出來。圖像的差值運(yùn)算有利于目標(biāo)與背景反差較小的信息提取，如冰雪覆蓋區(qū)，海岸帶的潮汐線等。比值運(yùn)算兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對應(yīng)像元的亮度值相除（除數(shù)不為0）。多光譜變換多光譜變換通過函數(shù)變換，達(dá)到保留主要信息，降低數(shù)據(jù)量；增強(qiáng)或提取有用信息的目的。其變換的本質(zhì)：對遙感圖像實(shí)行線性變換，使多光譜空間的坐標(biāo)系按一定規(guī)律進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。K-L變換也叫

22、做主成分分析或主分量分析，是在統(tǒng)計(jì)特征基礎(chǔ)上的多維（如多波段）正交線性變換。K-L變換的目的就是把原來多波段圖像中的有用信息集中到數(shù)目盡可能少的新的主成分圖像中，并使這些主成分圖像之間互不相關(guān)，也就是說各個(gè)主成分包含的信息內(nèi)容是不重疊的，從而大大減少總的數(shù)據(jù)量并使圖像信息得到增強(qiáng)。一般的線性變換Y=TX，如果變換矩陣T是正交矩陣，并且它是由原始圖像數(shù)據(jù)矩陣X的斜方差矩陣S的特征向量所組成，則此式的變換稱為K-L變換。K-T變換又稱纓帽變換，是一種經(jīng)驗(yàn)性的多波段圖像的線性變換。MSS四個(gè)波段組成的四維空間中，植被的光譜數(shù)據(jù)點(diǎn)呈規(guī)律性分布，像纓帽狀。圖像分類分類方法主要包括以下三大類：監(jiān)督分類法非

23、監(jiān)督分類法新的探索：模糊分類法、面向?qū)ο蠓诸惙ǖ缺O(jiān)督分類監(jiān)督分類是通過選擇具有代表已知地面覆蓋類型的訓(xùn)練樣本區(qū)，用訓(xùn)練樣本區(qū)中已知地面各類地物樣本的光譜特性來“訓(xùn)練”計(jì)算機(jī)，獲得識別各類地物的判別函數(shù)或模式（如均值、方差、判別域等），并以此對未知地區(qū)的像元進(jìn)行分類處理，分別歸入到已知具有最大相似度的類別中。最大似然比分類法（maximum likelihood classifier）是應(yīng)用非常廣泛的監(jiān)督分類之一。主要是利用概率密度函數(shù)，求出每個(gè)像素對于各類別的似然度（likelihood），把該像元分到似然度最大的類別中去的方法。非監(jiān)督分類非監(jiān)督分裂指在沒有先驗(yàn)類別（訓(xùn)練場地）作為樣本的條件下

24、，即事先不知道類別特征，主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)性判別準(zhǔn)則，以像元間相似度的大小進(jìn)行歸類合并（即相似度的像元?dú)w為一類）的方法。它的目的是使得屬于同一類別的像素之間的距離盡可能的小而不同類別上的像素間的距離盡可能的大。監(jiān)督和非監(jiān)督分類方法比較根本區(qū)別點(diǎn)在于是否利用訓(xùn)練樣區(qū)來獲取先驗(yàn)的類別知識監(jiān)督分類根據(jù)訓(xùn)練樣區(qū)提供的樣本選擇特征參數(shù)，建立判別函數(shù)，對待分類點(diǎn)進(jìn)行分類。因此，訓(xùn)練場地選擇是監(jiān)督分類的關(guān)鍵。對于不熟悉區(qū)域情況的人來說，選擇足夠數(shù)量的訓(xùn)練樣區(qū)帶來很大的工作量，操作者需要將相同比例尺的數(shù)字地形圖疊在遙感圖像上，根據(jù)地形圖上的已知地物類型圈定分類用的訓(xùn)練樣區(qū)。由于訓(xùn)練樣區(qū)要求有代表性，訓(xùn)練樣本的選擇要

25、考慮到地物光譜特征，樣本數(shù)目要能滿足分類的要求，有時(shí)這些還不易做到，這是監(jiān)督分類不足之處。非監(jiān)督分類不需要更多的先驗(yàn)知識，它根據(jù)地物的光譜統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行分類。因此，非監(jiān)督分類方法簡單，且分類具有一定的精度。嚴(yán)格說來，分類效果的好壞需要經(jīng)過實(shí)際調(diào)查來檢驗(yàn)。當(dāng)光譜特征類能夠和唯一的地物類型（通常指水體、不同植被類型、土地利用類型、土壤類型等）相對應(yīng)時(shí)，非監(jiān)督分類可取得較好分類效果。當(dāng)兩個(gè)地物類型對應(yīng)的光譜特征類差異很小時(shí)，非監(jiān)督分類效果不如監(jiān)督分類效果好。變化檢測變化檢測指在不同時(shí)間觀測物體或現(xiàn)象的狀態(tài)，并確認(rèn)其差異的過程。簡單而言，變化檢測是我們對世界變化的認(rèn)識。變化檢測可包含三個(gè)過程：檢測過程，

26、定位過程與識別過程。變化檢測方法圖像差值法圖像比值法植被指數(shù)檢測法主成分分析法基于HIS變換的分類檢測法變化矢量分析圖像分類比較法圖像回歸法目視解譯法遙感應(yīng)用微波遙感微波遙感定義在電磁波譜中，波長在1mm1m的波段范圍稱微波。微波遙感是指通過微波傳感器獲取從目標(biāo)地物發(fā)射或反射的微波輻射，經(jīng)過判讀處理來識別地物的技術(shù)。微波遙感特點(diǎn)微波具有穿云透霧能力，可以全天時(shí)、全天候工作；對某些地物具有特殊的波譜特征；對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力；對海洋遙感具有特殊意義，適合于海面動(dòng)態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪等）的觀測；分辨率低，但特性明顯；微波遙感方式和傳感器主動(dòng)微波遙感指通過向目標(biāo)地物發(fā)射微波并接受其

27、后向散射信號來實(shí)現(xiàn)對地觀測遙感方式。主要傳感器是雷達(dá)。按照雷達(dá)工作方式可分為成像雷達(dá)和非成像雷達(dá)，成像雷達(dá)又分為真實(shí)孔徑雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)。雷達(dá)工作原理雷達(dá)意為無線電測距和定位。其工作波段大都是微波范圍。雷達(dá)是由發(fā)射機(jī)通過天線在很短時(shí)間內(nèi)，向目標(biāo)地物發(fā)射一簇很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接受目標(biāo)地物反射的回波信號而進(jìn)行顯示的一種傳感器。不同物體，回波信號的振幅、相位不同，故接收處理后，可測出目標(biāo)地物的方向、距離等數(shù)據(jù)。合成孔徑雷達(dá)用一個(gè)小天線沿一條直線方向移動(dòng)，在移動(dòng)中的每個(gè)位置上發(fā)射一個(gè)信號，接受相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號，并同時(shí)存儲信號的振幅和相位。合成孔徑雷達(dá)和真實(shí)孔徑雷達(dá)的差別在于

28、：合成孔徑雷達(dá)是在不同的位置接受同一地物的信號，真實(shí)孔徑雷達(dá)是在同一位置接受目標(biāo)的信號。被動(dòng)微波遙感指通過傳感器，接收來自目標(biāo)地物發(fā)射的微波，而達(dá)到探測目地的遙感方式。遙感圖像的特征空間分辨率（幾何特征）：圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍的大小波譜分辨率：指傳感器在接收目標(biāo)輻射的波譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。輻射分辨率（物理特征）：指傳感器接收波譜信號時(shí)，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。時(shí)間分辨率（時(shí)間特征）：衛(wèi)星的覆蓋周期、重訪周期。熱紅外遙感熱紅外遙感定義紅外遙感包括近紅外、中紅外和熱紅外遙感。熱紅外遙感就是利用傳感器收集、記錄地物的熱紅外信息，并利用其來

29、識別地物和反演地表參數(shù)（溫度、濕度、熱慣量等）的技術(shù)系統(tǒng)。熱紅外遙感基本原理物體溫度高于絕對零度都會發(fā)射紅外能量。熱輻射能量強(qiáng)度和波譜分布由物質(zhì)類型和溫度決定。熱紅外遙感的實(shí)質(zhì)是對地球熱輻射場的研究。熱紅外遙感基本概念黑體普朗克定律波爾茲曼定律維恩位移定律基爾霍夫定律比輻射率植被遙感植被指數(shù)定義根據(jù)地物光譜反射率的差異作比值運(yùn)算可以突出圖像中植被的特征、提取植被類別或估算綠色生物量，通常把能夠提取植被的算法稱為植被指數(shù)（Vegetation Index，VI）。常用植被指數(shù)比值植被指數(shù)：RVI=NIR/R差值植被指數(shù)：DVI=NIR-R歸一化差值植被指數(shù)：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R

30、)垂直植被指數(shù)：PVI=a*NIR+b*R+c其中，NIR近紅外波段反射值，R紅外波段反射值問題集錦當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點(diǎn)與展望多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成；高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速；雷達(dá)衛(wèi)星遙感日益受到青睞；高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容；遙感應(yīng)用不斷深化；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展與支持是遙感發(fā)展的又一進(jìn)展和動(dòng)向。什么是遙感圖像，遙感模擬圖像與遙感數(shù)字圖像的區(qū)別。圖像（image）是對客觀對象的一種相似性的描述或?qū)懻?，它包含了被描述或?qū)懻鎸ο蟮男畔ⅲ侨藗冏钪饕男畔⒃?。遙感數(shù)字圖像（digita image）是指以數(shù)字形式表述的遙感影像. 按圖像的明暗程度和空間坐標(biāo)的連續(xù)性劃分，

31、圖像可分為數(shù)字圖像和模擬圖像。數(shù)字圖像是指被計(jì)算機(jī)存儲、處理和使用的圖像，是一種空間坐標(biāo)和灰度均不連續(xù)的、用離散數(shù)學(xué)表示的圖像，它屬于不可見圖像。模擬圖像（光學(xué)圖像）是指空間坐標(biāo)和明暗程度都連續(xù)變化的、計(jì)算機(jī)無法直接處理的圖像，它屬于可見圖像。怎樣獲取遙感圖像? 目前遙感數(shù)字圖像的獲取，根據(jù)遙感傳感器基本構(gòu)造和成像原理不同，大致可以分為：攝影成像：鹵化銀物質(zhì)在光照下會發(fā)生分解，地物明暗變化導(dǎo)致攝影圖像上鹵化銀物質(zhì)光化分解程度的差異和金屬銀沉淀密度大小的差異；影像明暗變化和差異與地物反射或發(fā)射電磁波強(qiáng)弱有密切關(guān)系。掃描成像：通過探測器將掃描獲得的地物電磁波輻射轉(zhuǎn)變成電能，再由處理器對電能信號（視

32、頻信號）進(jìn)行放大、變換、校正、編輯等處理，再經(jīng)過電-光變換記錄在膠片上形成模擬圖像，或經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、采樣、量化、編碼處理，記錄在磁帶上，形成數(shù)字圖像。雷達(dá)成像：雷達(dá)發(fā)射機(jī)對地發(fā)射微波脈沖，接收機(jī)接收由地物反射回來的微波脈沖信號，并記錄在膠片或磁帶上即形成雷達(dá)對地觀測圖像。什么是遙感數(shù)字圖像處理?它包括哪些內(nèi)容?對遙感圖像進(jìn)行一系列的操作，以求達(dá)到預(yù)期目的的技術(shù)稱作遙感圖像處理。遙感圖像處理可分為兩類：一是利用光學(xué)、照相和電子學(xué)的方法對遙感模擬圖像（照片、底片）進(jìn)行處理，簡稱為光學(xué)處理；二是利用計(jì)算機(jī)對遙感數(shù)字圖像進(jìn)行一系列操作，從而獲得某種預(yù)期結(jié)果的技術(shù)，稱為遙感數(shù)字圖像處理。遙感數(shù)字圖像處

33、理，根據(jù)抽象程度不同可分為三個(gè)層次：狹義的圖像處理、圖像分析和圖像解譯。狹義的圖像處理著重強(qiáng)調(diào)在圖像之間進(jìn)行變換。圖像分析主要是對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測和量測，從而建立對圖像的描述。圖像解譯是進(jìn)一步研究圖像中各目標(biāo)物的性質(zhì)、特征和它們之間的相互關(guān)系，并得出對圖像內(nèi)容的理解以及對原來地面客觀地物、場景的解譯，從而為生產(chǎn)、科研提供真實(shí)的、全面的客觀世界方面的信息。圖像理解是借助知識、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行遙感圖像解譯的過程。遙感數(shù)字圖像處理大致可分為以下幾種：圖像轉(zhuǎn)換、數(shù)字圖像校正、數(shù)字圖像增強(qiáng)、多源信息復(fù)合、遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯處理。試述多項(xiàng)式糾正法糾正衛(wèi)星圖像的原理和步驟。 遙感圖像多項(xiàng)式糾正法的基本

34、思想是回避成像的空間幾何過程，而直接對影像變形的本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，認(rèn)為圖像變形規(guī)律可以看做為平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭和彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用結(jié)果。這種方法糾正的基本過程是利用有限個(gè)地面控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)，解求多項(xiàng)式的系數(shù)，然后將各像元的坐標(biāo)代入多項(xiàng)式進(jìn)行計(jì)算，從而求得糾正后的坐標(biāo)。多項(xiàng)式糾正法必須首先選擇控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)在整幅圖像中應(yīng)均勻分布，點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)超過多項(xiàng)式系數(shù)的個(gè)數(shù)。說明陸地衛(wèi)星TM圖像和SPOT全色波段圖像融合的優(yōu)越性。Landsat的TM有7個(gè)波段，有豐富的光譜信息，其空間分辨率為28.5m（重采樣后為30m）；SPOT的全色波段（0.510.73m）是一個(gè)單波段圖

35、像，但它的空間分辨率大大提高，可達(dá)到10m。將這兩種圖像復(fù)合，產(chǎn)生的具有l(wèi)0m分辨率的7個(gè)波段的新圖像具有以上兩種圖像的優(yōu)點(diǎn)，既提高了圖像的空間分辨率，又保留了TM豐富的光譜信息。因此，圖像復(fù)合的方法可以綜合不同傳感器圖像的優(yōu)點(diǎn)，大大提高圖像的應(yīng)用精度。什么是多光譜空間?什么是主成分變換？主成分變換的應(yīng)用意義是什么?多光譜空間是一個(gè)n維坐標(biāo)系，每一個(gè)坐標(biāo)軸代表多波段圖像的一個(gè)波段，坐標(biāo)值表示該波段像元的灰度值，圖像中的每個(gè)像元對應(yīng)于坐標(biāo)空間中的一個(gè)點(diǎn)。K-L變換又稱為主成分變換（principal component analysis）或霍特林（Hotelling）變換。其表達(dá)式為Y=AX (

36、式中：X為變換前多光譜空間的像元矢量；Y為變換后多光譜空間的像元矢量；A為一個(gè)nn的線性變換矩陣。)根據(jù)以上的分析可將K-L變換的應(yīng)用歸納如下：數(shù)據(jù)壓縮。經(jīng)過主成分變換，多光譜圖像變成了新的主成分圖像，像元的亮度值不再表示地物原來的光譜值。但變換后的前幾個(gè)主分量包含了絕大部分的地物信息，在一些情況下幾乎是100%，因此可以只取前幾個(gè)主分量，既獲得了絕大部分的地物信息，又減少了數(shù)據(jù)量，如TM圖像，經(jīng)主成分變換后可只取前3個(gè)主分量，波段數(shù)由7個(gè)減少到3個(gè)，數(shù)據(jù)量減少到43%，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)壓縮。圖像增強(qiáng)。主成分變換的前幾個(gè)主分量包含了主要的地物信息，噪聲相對較少；而隨著信息量的逐漸減少，最后的主分量幾

37、乎全部是噪聲信息（如MSS數(shù)據(jù)中的條紋）。因此，主成分變換突出了主要信息，抑制了噪聲，達(dá)到了圖像的目的。分類前預(yù)處理。多波段圖像的每個(gè)波段并不都是分類最好的信息源，因而分類前的一項(xiàng)重要工作就是特征選擇，即減少分類的波段數(shù)并提高分類效果。主成變換即是特征選擇最常用的方法。什么是監(jiān)督分類，什么是非監(jiān)督分類？簡述監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類的異同。監(jiān)督分類是基于對于遙感圖像上樣本區(qū)內(nèi)的地物的類屬已有先驗(yàn)的知識，即已經(jīng)知道它所對應(yīng)的地物類別，于是可以利用這些樣本類別的特征作為依據(jù)來判斷非樣本數(shù)據(jù)的類別。非監(jiān)督分類是遙感圖像地物的屬性不具有先驗(yàn)知識，純粹依靠不同光譜數(shù)據(jù)組合在統(tǒng)計(jì)上的差別來進(jìn)行“盲目分類”，事后

38、再對已分出各類的地物屬性進(jìn)行確認(rèn)的過程。異：監(jiān)督分類對于遙感圖像上樣本區(qū)內(nèi)的地物的類屬已有先驗(yàn)的知識，即已經(jīng)知道它所對應(yīng)的地物類別；非監(jiān)督分類對于遙感圖像地物的屬性不具有先驗(yàn)知識。監(jiān)督分類以樣本類別的特征作為依據(jù)可直接判斷判斷非樣本數(shù)據(jù)的類別；非監(jiān)督分類僅憑據(jù)遙感影像地物的光譜特征的分布規(guī)律，隨其自然地進(jìn)行盲目的分類，并不確定類別的屬性，其屬性是通過事后對各類的光譜響應(yīng)曲線進(jìn)行分析，以及與實(shí)地調(diào)查相比較后確定的。同：都是依據(jù)地物的光譜特性的點(diǎn)獨(dú)立原則來分類的，且都采用的是統(tǒng)計(jì)方法。簡述遙感圖像計(jì)算機(jī)分類的一般原理。遙感圖像分類就是把圖像中的每個(gè)像元或區(qū)域劃歸為若干類別中的一種，即通過對各類地物

39、的光譜特征分析來選擇特征參數(shù)，將特征空間劃分為互不重疊的子空間，然后將影像內(nèi)各個(gè)像元?jiǎng)澐值礁鱾€(gè)子空間中去，從而實(shí)現(xiàn)分類。簡述遙感圖像計(jì)算機(jī)分類的一般流程。遙感圖像計(jì)算機(jī)分類處理的基本過程，包括原始圖像的預(yù)處理、訓(xùn)練區(qū)的選擇、特征選擇和特征提取、分類、分類后處理、檢驗(yàn)結(jié)果以及成果輸出等。遙感圖像分類流程如下：預(yù)處理：包括確定工作范圍、多源圖像的幾何配準(zhǔn)、噪聲處理、輻射校正、幾何精校正、多圖像融合等。特征選?。喊ㄌ卣鬟x擇和特征提取。特征選擇是從眾多特征中挑選出可以參加分類運(yùn)算的若干個(gè)特征；特征提取是在特征選擇以后，利用特征提取算法（如主成分分析算法）從原始特征中求出最能反映地物類別性質(zhì)的一組新特征。分類：根據(jù)特征與分類對象的實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)姆诸惙椒ā７诸惡筇幚恚河捎诜诸愡^程是按像素逐個(gè)進(jìn)行的，分類結(jié)果圖像中成片的地物類別分布區(qū)往往會出現(xiàn)零星的異類像素，其中許多是不合理的。因此，要根據(jù)分類的要求進(jìn)行后處理工作。結(jié)果檢驗(yàn): 對分類的