遙感地質(zhì)學(xué)(修改版)

遙感：對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，通過(guò)某種平臺(tái)上搭載的傳感器獲取其特征信息，然后進(jìn)行提取、判定、加工處理及應(yīng)用分析的綜合性技術(shù)。遙感平臺(tái)：搭載傳感器的載體稱為遙感平臺(tái)。如地面三角架、遙感車、氣球、飛機(jī)、衛(wèi)星等。遙測(cè)：通過(guò)儀器遠(yuǎn)距離的測(cè)量物體的所需要的參數(shù)。GIS:它是反映現(xiàn)實(shí)世界中的各類空間數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，以一定的格式輸入、存儲(chǔ)、檢索、運(yùn)算、顯示、更新和綜合分析的跨學(xué)科綜合技術(shù)系統(tǒng)。電磁輻射：即電磁波，當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間，變化的磁場(chǎng)激發(fā)了變化的電場(chǎng)，使電磁振蕩在空間傳播，形成電磁波。大氣窗口：通常把電磁波通過(guò)大氣層時(shí)較少被反射、吸收或散射的透過(guò)率較高的波段。電磁波譜：按照輻射在真空中傳播的頻率或波長(zhǎng)排列形成的一個(gè)連續(xù)的譜帶。輻照度：被輻射物體表面單位面積上的輻射通量。輻射通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某一面積的輻射能量。輻射通量密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的輻射能量。反射率：被地物反射的能量占輻射總能量的百分比。黑體：對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁輻射都全部吸收的物體。地物反射波譜：地物反射波譜是研究地面物體反射率隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律。瑞利散射：由粒子直徑比波長(zhǎng)小很多的原子和分子引起的散射。光學(xué)輻射：可見(jiàn)光加上紫外和紅外部分來(lái)自原子和分子的發(fā)光輻射。加色法：通過(guò)紅綠藍(lán)三原色相加可以產(chǎn)生任一種顏色。減色法：讓一束白光先后通過(guò)兩片不同顏色濾光片的過(guò)程。光譜色：從紅到紫可見(jiàn)光譜上存在的顏色，各對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)，為光譜色?？臻g分辨率：遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，是用來(lái)表征影像分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。主光軸：過(guò)投影中心垂直于像片并交于地面的線。按攝影機(jī)主光軸與鉛垂線的關(guān)系，航空攝影可分垂直航空攝影、傾斜航空攝影。像主點(diǎn)：主光軸與像平面垂直的交點(diǎn)。航向重疊：為使相鄰兩像片沒(méi)有航攝漏洞和便于立體觀察而要相鄰兩像片之間重疊的部分。航向重疊的面積與一張相片的總面積之比稱為航向重疊度，一般為60%，不得小于53%。中心投影：空間任意點(diǎn)與固定點(diǎn)連線延長(zhǎng)線被一平面所截，直線與平面交點(diǎn)稱為該空間點(diǎn)的投影。像點(diǎn)位移：地形和地物反映到航片上的像點(diǎn)與其平面位置相比產(chǎn)生的位置的移動(dòng)。投影誤差：指在中心投影的相片上，由于地形的起伏等的影響而引起的平面上像點(diǎn)位置的移動(dòng)，其位移量稱為投影誤差。航空相片的比例尺：航空相片上某一線段長(zhǎng)度與地面相應(yīng)線段長(zhǎng)度之比，稱為相片比例尺。傳感器：獲取地面目標(biāo)電磁輻射信息的裝置，它是遙感技術(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵設(shè)備。微波遙感：指通過(guò)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(guò)判讀處理來(lái)認(rèn)識(shí)地物的技術(shù)。距離分辨率：雷達(dá)圖像在側(cè)視方向上的分辨率稱為距離分辨率。降低脈沖寬度可以提高距離分辨率，一般采用脈沖壓縮。方位分辨率：雷達(dá)圖像在沿航線方向的分辨率稱為方位分辨率。加大天線孔徑，縮短探測(cè)距離和工作波長(zhǎng)可以提高方位分辨率。合成孔徑雷達(dá)：由若干個(gè)側(cè)視雷達(dá)真實(shí)孔徑天線組合成合成孔徑天線從不同位置接收同一地物信號(hào)的雷達(dá)。透視收縮：面向雷達(dá)方向由于坡度較小使得圖像上顯示的坡長(zhǎng)比實(shí)際要小很多的現(xiàn)象。32.數(shù)字圖像：能在計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)、運(yùn)算、顯示和輸出的圖像。簡(jiǎn)述數(shù)字化過(guò)程：數(shù)字化過(guò)程是專用的甚至普通的數(shù)字化設(shè)備，如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、掃描儀??…完成的。圖像的數(shù)字化包含兩方面的內(nèi)容：一是圖像空間位置的數(shù)字化，即指圖像的空間取樣。通過(guò)行與列方向上的等間距采樣后把一幅完整的圖像分割成為眾多離散像元組成的陣列。二是圖像灰度的數(shù)字化，即指從圖像灰度的連續(xù)變化中進(jìn)行離散的采樣，目前經(jīng)常使用的灰度量度有2級(jí)、64級(jí)、128級(jí)和256級(jí)?；叶戎狈綀D：以灰度級(jí)為橫軸，某灰度級(jí)像元個(gè)數(shù)占像元總數(shù)百分比為縱軸所描繪的統(tǒng)計(jì)直方圖。通過(guò)灰度直方圖可以直觀地了解圖像特性，以確定圖像增強(qiáng)的方案并了解圖像增強(qiáng)的效果。大氣校正：指消除主要由大氣散射引起的輻射誤差的處理過(guò)程。如何需要進(jìn)行大氣校正？定量信息提?。徊煌瑫r(shí)相同的定量比較；不同波段間的運(yùn)算?？臻g濾波：一種采用濾波處理的影像增強(qiáng)方法。其理論基礎(chǔ)是空間卷積。目的是改善影像質(zhì)量，包括去除高頻噪聲與干擾，及影像邊緣增強(qiáng)、線性增強(qiáng)以及去模糊等。假彩色密度分割：把一幅圖像看成二維強(qiáng)度函數(shù)，用多個(gè)平行于圖像的坐標(biāo)平面平行分割，得到不同級(jí)別的灰度段，對(duì)其規(guī)定為不同的彩色，得到彩色圖像。遙感分類及分類依據(jù)：根據(jù)工作平臺(tái)：地面遙感、航空遙感、航天遙感根據(jù)工作波段：紫外遙感、紅外遙感、可見(jiàn)光遙感根據(jù)工作原理：主動(dòng)式遙感、被動(dòng)式遙感根據(jù)資料獲取方式：成像遙感、非成像遙感根據(jù)波段寬度及波譜連續(xù)性：高光譜遙感、常規(guī)遙感根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域：環(huán)境遙感、城市遙感、農(nóng)業(yè)林業(yè)漁業(yè)遙感、地質(zhì)遙感、氣象遙感、軍事遙感等。遙感探測(cè)特點(diǎn)：宏觀觀測(cè)，大范圍獲取數(shù)據(jù)資料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，快速更新監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)技術(shù)手段多樣，可獲取海量信息應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，經(jīng)濟(jì)效益高地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)。具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息(空間信息)的能力。以地理研究和規(guī)劃決策為目的，以模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的分析方法。GIS的組成部件：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理人員。GIS的類型：專題信息系統(tǒng)即具有專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)及操作功能為某一特定專業(yè)任務(wù)服務(wù)。區(qū)域信息系統(tǒng)指以區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行系統(tǒng)研究、規(guī)劃管理的信息系統(tǒng)工具型地理信息系統(tǒng)這類系統(tǒng)一般沒(méi)有具體的應(yīng)用目標(biāo)，提供GIS的基本功能和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。地理空間數(shù)據(jù)有三個(gè)基本特征：空間性、屬性和時(shí)間性?？臻g性反映現(xiàn)象的空間位置及空間位置的關(guān)系，通常以坐標(biāo)數(shù)據(jù)的形式來(lái)表達(dá)空間位置，用空間拓?fù)湫畔?lái)表達(dá)空間位置關(guān)系。屬性用以描述現(xiàn)象的特征，如空間實(shí)體的類別等。例如土壤類型可以包括草甸土、沼澤土、石質(zhì)土等。屬性數(shù)據(jù)本身屬于非空間數(shù)據(jù)，但它與空間數(shù)據(jù)結(jié)合，用來(lái)表達(dá)空間實(shí)體的全貌。時(shí)間性是指空間數(shù)據(jù)的空間特征和屬性特征隨時(shí)間變化而變化，它們可以同時(shí)隨時(shí)間變化，也可以分別獨(dú)立隨時(shí)間變化。如氣壓圖，某點(diǎn)的氣壓隨時(shí)間而變化，因而氣壓圖也隨時(shí)間而改變。GPS由空間星座、地面控制系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)三部分組成。8?電磁波的性質(zhì)：1)橫波2)真空中以光速傳播3)滿足f?九二c.4)具有波粒二象性。太陽(yáng)輻射與地球輻射的分段特性：太陽(yáng)的電磁輻射主要集中在波長(zhǎng)較短的部分，從紫外、可見(jiàn)光到近紅外區(qū)段。即0.3—2.5um,在這一波段地球的輻射主要是反射太陽(yáng)的輻射。地球自身發(fā)出的輻射主要集中在波長(zhǎng)較長(zhǎng)的部分即6um以上的熱紅外區(qū)段。在2.5um至6um這一中紅外波段地球?qū)μ?yáng)輻射的反射和地表物體自身熱輻射均不能忽略。大氣散射類型：瑞利散射：由直徑比波長(zhǎng)小很多的原子分子等粒子引起的大氣散射。米氏散射：由直徑較大,與輻射波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奈⒘Ｒ鸬纳⑸洹o(wú)選擇性散射：粒子的直徑比波長(zhǎng)大很多時(shí)發(fā)生的散射。綠色植物反射波譜特點(diǎn)：反射波譜曲線可分為三段?？梢?jiàn)光波段有一個(gè)小的反射峰,位置大約在綠色波段,兩邊藍(lán)波段和紅波段有兩個(gè)吸收帶,在曲線上為凹谷。在近紅外波段,因?yàn)橹脖蝗~子除了吸收和透視的部分,葉內(nèi)細(xì)胞壁和胞間層的多重反射形成高反射率,表現(xiàn)在反射曲線上從0.7um處反射率迅速增大，至l.lum附近有一峰值。在中紅外波段，受到綠色植物含水量的影響,吸收率大大增加,反射率大大下降,形成幾個(gè)低谷。在遙感影像生成過(guò)程中，真彩色片與假彩色片的不同：傳感器主要的組成部件：收集器：負(fù)責(zé)收集地面目標(biāo)輻射的電磁波能量。探測(cè)器：將收到的電磁輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能或電能。處理器：對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行各種處理。輸出器：輸出信息的裝置。傳感器的類型：按數(shù)據(jù)記錄方式：成像方式傳感器、非成像方式傳感器按工作波段：可見(jiàn)光傳感器、紅外傳感器、微波傳感器按工作方式：主動(dòng)傳感器、被動(dòng)傳感器。其中，主動(dòng)傳感器又有側(cè)視雷達(dá)和全景雷達(dá)；被動(dòng)傳感器有光學(xué)攝影類型、光電成像類型和成像光譜儀。傳感器的性能指標(biāo)：傳感器最具有實(shí)用意義的性能指標(biāo)是分辨率。包括：空間分辨率：遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小光譜分辨率：傳感器所能記錄的電磁波譜中，某一特定的波長(zhǎng)范圍值時(shí)間分辨率：對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，相鄰兩次探測(cè)的時(shí)間間隔。溫度分辨率：熱紅外傳感器分辨地表熱輻射最小差異的能力。攝影類型傳感器和掃描類型傳感器工作原理的異同：光學(xué)攝影類型的傳感器是將收集到的地物反射光在感光膠片上直接曝光成像，而掃描類型的傳感器是將收集到的電磁波能量通過(guò)儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件轉(zhuǎn)變成電能后記錄下來(lái)。它們的成像方式成像原理都基本相似。何謂高光譜遙感：高光譜遙感是指利用很多很窄的電磁波段從感興趣的物體上獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，它的基礎(chǔ)是測(cè)譜學(xué)。它是在電磁波譜的紫外線、可見(jiàn)光、近紅外和中紅外區(qū)域，獲取許多非常窄且光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)的技術(shù)。航空遙感的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：航空遙感空間分辨率高、信息容量大；且具有較大的靈活性，適合比較微觀的空間結(jié)構(gòu)的研究分析；信息獲取方便。缺點(diǎn)：航空遙感受天氣等條件限制大；航空遙感的觀測(cè)范圍受到限制；航空遙感數(shù)據(jù)的周期性和連續(xù)性不如航天遙感。費(fèi)用十分昂貴；不可能在短期內(nèi)對(duì)同一區(qū)域反復(fù)攝影成像。航空遙感平臺(tái)主要有：1） 氣球：發(fā)送到對(duì)流層的叫做低空氣球；發(fā)送到平流層的叫做高空氣球。2）飛機(jī)：低空飛機(jī)（飛行高度空中2km以下）；中空飛機(jī)（2-6km）；高空飛機(jī)（12-30km）航空相片的投影原理：屬于中心投影原理。航空攝影時(shí)地面上每一物點(diǎn)所反射的光線，通過(guò)鏡頭中心在安裝在焦平面上的感光膠片上成像。其中有一條光線為中心光線，所以每一物點(diǎn)在像面上的像可視為中心光線與底片的交點(diǎn)，在底片上構(gòu)成負(fù)像，經(jīng)過(guò)接觸曬印得到正像航空像片。航空像片視差產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生視差（像點(diǎn)位移/投影差）產(chǎn)生原因主要有像片傾斜、地面點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的高差和物理因素（如攝影材料變形、壓平誤差、攝影物鏡畸變、大氣折光等）。引起像點(diǎn)位移的主要原因：1） 像片傾斜：設(shè)地面一點(diǎn)在傾斜像片構(gòu)像為a,在水平像片構(gòu)像a',將傾斜像片繞等比線旋轉(zhuǎn)和水平像片重合，疊合圖中兩向徑會(huì)因像片傾斜而長(zhǎng)度不等。2） 地形起伏：設(shè)像片水平,地面點(diǎn)距基準(zhǔn)面有高差,它在像片上的構(gòu)像與它在基準(zhǔn)面上投影點(diǎn)在像片上的構(gòu)像之間的距離即為因地形起伏引起的像點(diǎn)位移。在垂直投影的航空像片上像點(diǎn)位移的規(guī)律：1） 對(duì)于相對(duì)高差相等的點(diǎn)，投影差也相等；像點(diǎn)到像主點(diǎn)的距離為0時(shí)，投影差為0,像主點(diǎn)無(wú)像點(diǎn)位移。2） 投影差§h與地面離差h成正比。h>0,像點(diǎn)背離像主點(diǎn)方向移位，§h>0；h<0,像點(diǎn)朝像主點(diǎn)方向移位，5h<0。3） §h與航高成反比。遙感衛(wèi)星軌道參數(shù)：1） 軌道長(zhǎng)半軸：衛(wèi)星軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)到橢圓軌道中心的距離2） 軌道偏心率：橢圓軌道焦距與長(zhǎng)半軸之比，又稱扁率3） 軌道傾角：軌道面與赤道面的交角4） 升交點(diǎn)赤經(jīng)：軌道上由南向北自春分點(diǎn)到升交點(diǎn)的弧長(zhǎng)5） 近地點(diǎn)角距：軌道面內(nèi)近地點(diǎn)與升交點(diǎn)之間的地心角6） 過(guò)近地點(diǎn)時(shí)刻：以近地點(diǎn)為基準(zhǔn)表示軌道面內(nèi)衛(wèi)星位置的量航天遙感與航空遙感相比有什么特點(diǎn)？1） 航天遙感的視野比航空遙感開(kāi)闊，觀察的地面范圍大2） 航天遙感的效率比航空遙感要高得多對(duì)于獲取同樣數(shù)量的遙感資料來(lái)說(shuō)，航天遙感的費(fèi)用要比航空遙感低廉航天遙感可以對(duì)地球進(jìn)行周期性的、重復(fù)的觀察航天遙感的地面分辨率通常小于航空遙感微波遙感有什么優(yōu)缺點(diǎn)？微波具有穿云透霧能力；可以全天候工作；對(duì)地面的穿透能力較強(qiáng)；還具有某些獨(dú)特的探測(cè)能力。但微波對(duì)金屬及其他良導(dǎo)體幾乎沒(méi)有穿透性，其空間分辨率正在逐漸提高。舉例說(shuō)明根據(jù)直方圖形狀如何分析圖像特點(diǎn)？直方圖均值靠近低值區(qū)表示地物反射率低的像元多，圖像較暗；均值靠近高值區(qū)表示地物反射率高的像元多，圖像較亮；直方圖在某一灰度附近集中，表示低反差圖像；直方圖各灰度分布均勻表示高反差圖像?；貧w分析與直方圖校正原理：1)回歸分析原理：在不受大氣影響的波段和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標(biāo)，將每一目標(biāo)的兩個(gè)待比較波段灰度值提取出來(lái)回歸分析。各波段回歸分析截距即為校正量。2)直方圖校正：若影像范圍內(nèi)存在灰度為0的地物，其灰度直方圖從原點(diǎn)開(kāi)始，而其他波段灰度直方圖離原點(diǎn)有一段距離，這段距離即為大氣散射引起的灰度直方圖漂移值，以此為改正量進(jìn)行校正。幾何校正中為何要像元灰度重采樣？幾種方法有何劣勢(shì)？因?yàn)閹缀涡Ｕ^(guò)程中由于校正前后圖像的分辨率可能變化、像元點(diǎn)位置相對(duì)變化等原因，不能簡(jiǎn)單地用原圖像像元灰度值代替輸出圖像像元灰度值。最近鄰法：這種方法簡(jiǎn)單、省時(shí)，但精度較差，圖斑邊緣會(huì)出現(xiàn)“鋸齒”現(xiàn)象。30?幾何校正對(duì)GCP有何要求？①多項(xiàng)式糾正法的精度與地面控制點(diǎn)(GCP)的精度、分布、數(shù)量及糾正范圍有關(guān)。GCP的位置精度越高，則幾何校正精度越高。對(duì)于一般齊次多項(xiàng)式，GCP的個(gè)數(shù)至少不得低于多項(xiàng)式的系數(shù)個(gè)數(shù)。適當(dāng)增加GCP的數(shù)量，可以提高幾何校正的精度，但過(guò)多的增加GCP的數(shù)量，不僅不會(huì)顯著提高糾正精度，而且會(huì)增大選擇GCP的工作量，有時(shí)甚至難以選出大量的GCP；②GCP應(yīng)盡可能在整幅圖像內(nèi)均勻分布，否則會(huì)在GCP密集區(qū)幾何校正精度較高，而在GCP分布稀疏區(qū)將出現(xiàn)較大的擬合誤差。31?遙感圖像中“巖層三角面”的概念是什么？有什么特殊意義？地質(zhì)界線與地形等高線相交，并受地形影響發(fā)生轉(zhuǎn)折，或通過(guò)山脊溝谷，出現(xiàn)巖層三角面。利用巖層三角面可分析甚至量測(cè)巖石產(chǎn)狀。32?影響巖層三角面形狀的因素：巖層產(chǎn)狀、地形33?遙感圖像目視判讀的直接標(biāo)志一般包括哪些？色調(diào)：在黑白像片上表現(xiàn)為灰階，彩色像片上表現(xiàn)為色別與色階陰影：一部分地面的反射或發(fā)射信息被地物自身或物體之間相互遮擋而不能達(dá)到傳感器的影像特征形狀：地物輪廓在影像平面上的投影大?。旱匚锏某叽?、面積、體積等在影像上按比例縮小的相似記錄位置：地物之間彼此相互關(guān)聯(lián)關(guān)系在影像上的反映布局：景觀各要素之間反映在影像上形成規(guī)律性的展布圖案：景觀地物幾何特征隨影像比例尺變化在影響上的模型系列紋理或質(zhì)地：地物影像輪廓內(nèi)的色調(diào)變化頻率34?選擇遙感數(shù)據(jù)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？35?簡(jiǎn)述遙感目視判讀具體方法：1)直接判定法：根據(jù)地物色調(diào)、圖形、大小等直接標(biāo)志判定2)對(duì)比分析法：對(duì)不同遙感影像、衛(wèi)星圖像不同波段、不同時(shí)相的圖像進(jìn)行對(duì)比分析，以及與其他已知資料、方法獲得的結(jié)果或?qū)嵉剡M(jìn)行對(duì)比分析邏輯推理法：應(yīng)用地學(xué)規(guī)律和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析各種地物和自然現(xiàn)象間內(nèi)在了解，結(jié)合圖像上表現(xiàn)出的特征，判定某一地物和現(xiàn)象的存在及其屬性36.如何區(qū)分遙感影像上的向斜