遙感原理與應(yīng)用課件

緒論*§1、遙感概述

一、遙感的概念遙感（RemoteSensing)：從遠(yuǎn)處探測(cè)、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過(guò)各種感測(cè)器探測(cè)和接收來(lái)自目標(biāo)物體的資訊，經(jīng)過(guò)資訊的傳輸及其處理分析，來(lái)識(shí)別物體的屬性及其分佈等特徵的綜合技術(shù)。*二、遙感技術(shù)的特點(diǎn)宏觀性、綜合性

*

覆蓋範(fàn)圍大、資訊豐富。一景TM影像為185×185平方公里；影像包含各種地表景觀資訊，有可見(jiàn)的，也有潛在的。二、遙感技術(shù)的特點(diǎn)*多波段性

波段的延長(zhǎng)使對(duì)地球的觀測(cè)走向了全天候。?SpaceImaging?SpaceImagingGreenReflectanceNIRReflectance多波段圖像Hereisanexampleofthreebands,green,redandnearinfra-reddisplayedseparatelyasgrayscalegreenredNear-infrared多波段圖像二、遙感技術(shù)的特點(diǎn)*多時(shí)相性重複探測(cè)，有利於進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。LasVegas,1992LasVegas,1986LasVegas,1972二、遙感技術(shù)的特點(diǎn)*多時(shí)相性重複探測(cè)，有利於進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。198620021992三、遙感的分類(lèi)按照遙感的工作平臺(tái)分類(lèi)：地面遙感、航空遙感、航太遙感。按照探測(cè)電磁波的工作波段分類(lèi)：可見(jiàn)光遙感、紅外遙感、微波遙感等。3、按照遙感應(yīng)用的目的分類(lèi)：環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、地質(zhì)遙感等4、按照資料的記錄方式：成像方式、非成像方式5、按照感測(cè)器工作方式分類(lèi)：主動(dòng)遙感、被動(dòng)遙感*四、遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感技術(shù)系統(tǒng)的組成遙感試驗(yàn)：對(duì)電磁波特性、資訊獲取、傳輸和處理技術(shù)的試驗(yàn)。遙感資訊獲?。褐行墓ぷ?。遙感平臺(tái)和感測(cè)器。遙感資訊處理：處理的原因遙感資訊應(yīng)用：*

遙感技術(shù)系統(tǒng)：是一個(gè)從地面到空中直至空間；從資訊收集、存儲(chǔ)、傳輸處理到分析判讀、應(yīng)用的完整技術(shù)系統(tǒng)。四、遙感技術(shù)系統(tǒng)*衛(wèi)星感測(cè)器資訊接收、處理用戶製圖實(shí)況調(diào)查分析判斷物體四、遙感技術(shù)系統(tǒng)*Theprocessofremotesensing1.EnergySourceorIllumination照度(A)-thefirstrequirementforremotesensingistohaveanenergysourcewhichilluminatesorprovideselectromagneticenergytothetargetofinterest.2.RadiationandtheAtmosphere(B)-astheenergytravelsfromitssourcetothetarget,itwillcomeincontactwithandinteractwiththeatmosphereitpassesthrough.Thisinteractionmaytakeplaceasecondtimeastheenergytravelsfromthetargettothesensor.*Theprocessofremotesensing3.InteractionwiththeTarget(C)-oncetheenergymakesitswaytothetargetthroughtheatmosphere,itinteractswiththetargetdependingonthepropertiesofboththetargetandtheradiation.(與目標(biāo)地物的相互作用）

4.RecordingofEnergybytheSensor(D)-aftertheenergyhasbeenscatteredby,oremittedfromthetarget,werequireasensor(remote-notincontactwiththetarget)tocollectandrecordtheelectromagneticradiation.5.Transmission,Reception,andProcessing(E)-theenergyrecordedbythesensorhastobetransmitted,ofteninelectronicform,toareceivingandprocessingstationwherethedataareprocessedintoanimage(hardcopyand/ordigital).*Theprocessofremotesensing6.InterpretationandAnalysis(F)-theprocessedimageisinterpreted,visuallyand/ordigitallyorelectronically,toextractinformationaboutthetargetwhichwasilluminated.7.Application(G)-thefinalelementoftheremotesensingprocessisachievedwhenweapplytheinformationwehavebeenabletoextractfromtheimageryaboutthetargetinordertobetterunderstandit,revealsomenewinformation,orassistinsolvingaparticularproblem.Thesesevenelementscomprisetheremotesensingprocessfrombeginningtoend.Wewillbecoveringalloftheseinsequentialorder,buildingupontheinformationlearnedaswego.Enjoythejourney!*§2、遙感發(fā)展概況與展望RemoteSensing的提出：美國(guó)學(xué)者布魯伊特於1960年提出，61年正式通過(guò)。遙感發(fā)展的三個(gè)階段：萌芽階段航空遙感階段航太遙感階段*一、遙感發(fā)展概況

萌芽階段1839年，達(dá)格雷發(fā)表第一張空中相片；1858年，法國(guó)人用氣球攜帶照相機(jī)拍攝了巴黎的空中照片。1882年，英國(guó)人用風(fēng)箏拍攝地面照片；*HistoryofaerialphotographyandaerialplatformsJNNiepce(1826,France)Theworld’sfirstphotographicimage

UpperleftofthehousePeartree&apatchofskyshowingAnotherwingofthehouseTheslantingroofofthebarn

GFTournachon(1820-1910),hecallhimselfNadar.Thefirst-knownaerialphotographwasobtainedfromaballoonbyaParisianphotographerin1858nearParis,France.Intrepidballoon,1862TheballoonbeinginflatedbyusingportablehydrogengeneratingsystemduringtheCivilWar.

1906,Kitesfigure“SanFranciscoinruins”,GRLawrence,Aerialphotographof“SanFranciscoinruins”obtainedafterApril18,1906earthquakeusingacaptiveairshipconsistingof17kites.Thekitesachievedataltitudeof2000ftabovesealevel.Pigeons,1903.Asquadronofpigeonsequippedwithlightweight70-mmaerialcameras.Forobviousreasons,pigeonsarenotidealplatform.

航空遙感階段1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)，創(chuàng)造了條件。1909年，義大利人首次利用飛機(jī)拍攝地面照片。一戰(zhàn)中，航空照相技術(shù)用於獲取軍事情報(bào)。一戰(zhàn)後，航空攝影用於地形測(cè)繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查。1930年，美國(guó)開(kāi)始全國(guó)航空攝影測(cè)量。1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片。*

1903，WrightBrothers

發(fā)明了飛機(jī)，使航空攝影測(cè)量成為可能。Engine-poweredflightonDecember17,1903.Itlasted12secondsandcovered120ft.

AerialphotographyinWorldwarIFigureClose-up(特寫(xiě)鏡頭)viewofaworldwarIFigureVerticalphotographyofWorldWarItrenches(戰(zhàn)壕)inEurope.AerialphotographyinWorldwarIIFigureVerticalaerialphotographofaV2rocketlaunchingfacilityaPeenemundeinWorldWarII.

航太遙感階段1957年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星；意義重大。70年代美國(guó)的陸地衛(wèi)星法國(guó)的Spot衛(wèi)星發(fā)展中國(guó)家的情況：中國(guó)，印度，巴西等。*二、我國(guó)遙感發(fā)展概況50年代航空攝影和應(yīng)用工作。60年代，航空攝影工作初具規(guī)模，應(yīng)用範(fàn)圍不斷擴(kuò)大。70年代，騰沖遙感實(shí)驗(yàn)獲得巨大成功。70.4.24發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。80年代是大發(fā)展階段。目前，某些方面已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)水準(zhǔn)行列。*二、我國(guó)遙感發(fā)展概況

我國(guó)遙感發(fā)展的特點(diǎn)*國(guó)家的重視和支持，為遙感的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。集中人力、物力重點(diǎn)公關(guān)，重點(diǎn)突破。全國(guó)性、大區(qū)域遙感工程的完成，充分顯示了我國(guó)遙感的特色和水準(zhǔn)。三、當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點(diǎn)與展望多國(guó)發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成高解析度小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速雷達(dá)衛(wèi)星遙感日益受到青睞星載主動(dòng)式遙感的發(fā)展，使探測(cè)手段更趨多樣化。高光譜解析度感測(cè)器是未來(lái)空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容。高光譜解析度感測(cè)器是指既能對(duì)目標(biāo)物成像又可以測(cè)量目標(biāo)物波譜特性的光學(xué)感測(cè)器。遙感應(yīng)用不斷深化*三、當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點(diǎn)與展望地理資訊系統(tǒng)的發(fā)展與支持是遙感發(fā)展的又一進(jìn)展和動(dòng)向。遙感手段獲得的豐富資訊GIS的科學(xué)管理遙感應(yīng)用有賴於GIS提供多種資訊源進(jìn)行資訊複合及其綜合分析。因此，GIS是遙感的進(jìn)一步發(fā)展和延伸，成為遙感發(fā)展的一個(gè)新動(dòng)向。*§3、遙感在地理資訊學(xué)中的作用一、遙感已成為地理資訊學(xué)研究的重要資訊源遙感資訊的準(zhǔn)確性、客觀性遙感資訊的即時(shí)性與及時(shí)性遙感資訊的週期性：動(dòng)態(tài)研究遙感資訊的多樣性：多波段資訊；圖像資訊與數(shù)位化資訊；二維平面資訊與三維空間資訊；從而使獲得的資訊形成多層次、多方式、多側(cè)面全方位，拓寬了地理資訊學(xué)研究的深度和廣度。*§3、遙感在地理資訊學(xué)中的作用二、遙感已成為地理資訊研究的重要手段和方法遙感方法為地理資訊分析提供了基礎(chǔ)，也為地理資訊分析從定性到定量，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)創(chuàng)造了條件。遙感與地理資訊系統(tǒng)的結(jié)合，為地理資訊研究提供了廣闊的發(fā)展前景。*§4、遙感的應(yīng)用

遙感應(yīng)用從內(nèi)容上可以概括為資源調(diào)查與應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、區(qū)域分析規(guī)劃及全球宏觀研究四大領(lǐng)域。*一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應(yīng)用：農(nóng)、林土地資源調(diào)查、病蟲(chóng)害、土壤乾旱、鹽化沙化的調(diào)查及監(jiān)測(cè)。土地利用類(lèi)型調(diào)查精細(xì)農(nóng)業(yè)作物估產(chǎn)“三北”防護(hù)林遙感綜合調(diào)查*一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用遙感在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應(yīng)用客觀真實(shí)地反映各種地質(zhì)現(xiàn)象，形象地反映區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造,地質(zhì)找礦工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、水文地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)*一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用在水文、水資源方面的應(yīng)用水資源調(diào)查、流域規(guī)劃、水土流失調(diào)查、海洋調(diào)查等。青藏高原水資源調(diào)查夏威夷群島淡水資源*二、遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用污染物位置、性質(zhì)、動(dòng)態(tài)變化及對(duì)環(huán)境的影響；環(huán)境製圖長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)環(huán)境本底調(diào)查、環(huán)境演變分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等在對(duì)抗自然災(zāi)害中的應(yīng)用災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)旱情、洪水、滑坡、泥石流和病蟲(chóng)害森林火災(zāi)*二、遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用*三、在區(qū)域分析及建設(shè)規(guī)劃方面的應(yīng)用騰沖、長(zhǎng)春、三北防護(hù)林等都是遙感區(qū)域分析的典範(fàn)。城市化和城市遙感的興起：城市土地利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)、道路交通分析、環(huán)境地質(zhì)、城市規(guī)劃等*四、遙感在全球性宏觀研究中的應(yīng)用全球性問(wèn)題與全球性研究（GlobalStudy）人口問(wèn)題、資源危機(jī)、環(huán)境惡化等利用GPS監(jiān)測(cè)和研究板塊的運(yùn)移；深大斷裂活動(dòng)；全球性氣候研究和災(zāi)情預(yù)報(bào)；世界冰川的進(jìn)退。*五、遙感在其他方面的應(yīng)用在測(cè)繪製圖方面的應(yīng)用衛(wèi)星遙感可以覆蓋全球的每一個(gè)角落，不再有資料的空白區(qū)重複探測(cè)，為動(dòng)態(tài)製圖和利用地圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析提供了資訊保障可以縮短成圖週期，降低製圖成本數(shù)字衛(wèi)星遙感資訊可直接進(jìn)入電腦進(jìn)行處理，省去了圖像掃描數(shù)位化的過(guò)程改變了傳統(tǒng)的從大比例尺逐級(jí)縮編小比例尺地圖的邏輯程式在歷史遺跡、考古調(diào)查方面的應(yīng)用在軍事上的應(yīng)用*思考題1、遙感的基本概念是什麼？2、遙感探測(cè)系統(tǒng)包括哪幾部分？3、作為對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，遙感與常規(guī)手段相比有什麼特點(diǎn)？4、中國(guó)遙感事業(yè)的成就表現(xiàn)在哪些方面，有何特點(diǎn)？**

遙感的物理基礎(chǔ)第一節(jié)電磁波與電磁波譜電磁波及其特性電磁波譜電磁輻射源*一、電磁波及其特性波的概念：波是振動(dòng)在空間的傳播。*機(jī)械波：聲波、水波和地震波電磁波（ElectroMagneticSpectrum)

由振源發(fā)出的電磁振盪在空氣中傳播。電磁波是通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間相互聯(lián)繫傳播的：原理電磁輻射:電磁能量的傳遞過(guò)程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。*電磁波的特性電磁波是橫波在真空中以光速傳播電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過(guò)程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；在與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。波動(dòng)性：電磁波是以波動(dòng)的形式在空間傳播的，因此具有波動(dòng)性粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實(shí)質(zhì)是光子微粒的有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性*波粒二象性的程度與電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)：波長(zhǎng)愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，輻射的波動(dòng)特性愈明顯。*二、電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)按其長(zhǎng)短，依次排列製成的圖表。

在電磁波譜中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是無(wú)線電波，其按波長(zhǎng)可分為長(zhǎng)波、中波、短波和微波。波長(zhǎng)最短的是γ射線

電磁波的波長(zhǎng)不同，是因?yàn)楫a(chǎn)生它的波源不同。2、遙感常用的電磁波波段的特性*TheElectromagneticSpectrumMorethanmeetstheeye!*WavelengthThedistancefromonewavecresttothenextRadiowaveshavelongestwavelengthandGammarayshaveshortest!*WavelengthUnitsMetersmicronMorecommonlyinnanometers(1nm=10-9

meters)*LanguageoftheEnergyCycle:

TheElectromagneticSpectrumSpeedoflight=wavelength(l)xfrequency

=3x108m/sinvacuumWavenumers=1/wavelength(cm-1)FrequencyinGHz(1Hz=sec–1)*EnergyWavelengthl*SolarSpectrum=Shortwavespectrum=visiblespectrum:

Sunat6000K;peakemissionat0.5mmTerrestrial(陸地)Spectrum=LongwaveSpectrum=InfraredSpectrum=Thermal(熱)Spectrum:

SaharaDesertonNimbus(大型氣象實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星)4Satellite*CO2H2OO3TheoreticalPlanck(普朗克)curves:Earth~300K,peakemission~15mmEarthSpectrum*IncomingfromSun:Highenergy,shortwavelengthOutgoingfromEarthLowenergyLongwavelength0.5mm10mm20mmElectromagneticSpectrum*HighenergyShortwavelength/highfrequencyEmittedathighTSunEarth*2、遙感常用的電磁波波段的特性紫外線(UV)：0.01-0.38μm，碳酸鹽巖分佈、水面油污染?？梢?jiàn)光：0.38-0.76μm，鑒別物質(zhì)特徵的主要波段；是遙感最常用的波段。紅外線(IR)

：0.76-1000μm。近紅外0.76-3.0μm，中紅外3.0-6.0μm；遠(yuǎn)紅外6.0-15.0μm；超遠(yuǎn)紅外15-1000μm。（近紅外又稱光紅外或反射紅外；中紅外和遠(yuǎn)紅外又稱熱紅外。微波：1mm-1m。全天候遙感；有主動(dòng)與被動(dòng)之分；具有穿透能力；發(fā)展?jié)摿Υ蟆?三、電磁輻射源自然輻射源太陽(yáng)輻射：是可見(jiàn)光和近紅外的主要輻射源；常用5900K的黑體輻射來(lái)模擬；其輻射波長(zhǎng)範(fàn)圍極大；輻射能量集中-短波輻射。大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和散射。地球的電磁輻射：小於3μm的波長(zhǎng)主要是太陽(yáng)輻射的能量；大於6μm的波長(zhǎng)，主要是地物本身的熱輻射；3-6μm之間，太陽(yáng)和地球的熱輻射都要考慮。*太陽(yáng)輻射照度分佈曲線**太陽(yáng)與地球輻射的電磁波譜人工輻射源：主動(dòng)式遙感的輻射源。雷達(dá)探測(cè)。分為微波雷達(dá)和鐳射雷達(dá)。微波輻射源：0.8-30cm鐳射輻射源：鐳射雷達(dá)—測(cè)定衛(wèi)星的位置、高度、速度、測(cè)量地形等。*第二節(jié)地物的光譜特性

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：地物的光譜特性。*地物的反射率、吸收率和透射率對(duì)於某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即為弱輻射體；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。*一、地物的反射光譜特性地物的反射率（反射係數(shù)或亮度係數(shù)）：地物對(duì)某一波段的反射能量與入射能量之比。反射率隨入射波長(zhǎng)而變化。影響地物反射率大小的因素：入射電磁波的波長(zhǎng)入射角的大小地表顏色與粗糙度*地物的反射光譜：地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化的規(guī)律。地物反射光譜曲線：根據(jù)地物反射率與波長(zhǎng)之間的關(guān)係而繪成的曲線。地物電磁波光譜特徵的差異是遙感識(shí)別地物性質(zhì)的基本原理。不同地物在不同波段反射率存在差異：雪、沙漠、濕地、小麥的光譜曲線**感測(cè)器探測(cè)波段的設(shè)計(jì)，是通過(guò)分析比較地物光譜數(shù)據(jù)而確定的。多光譜掃描器（MSS）的波段設(shè)計(jì)：

MSS1(0.5-0.6μm)MSS2(0.6-0.7μm)MSS3(0.7-0.8μm)MSS4(0.8-1.1μm)*同類(lèi)地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。不同植物；植物病蟲(chóng)害地物的光譜特性具有時(shí)間特性和空間特性。時(shí)間特性空間特性**不同植物光譜曲線比較*植被的病蟲(chóng)害*時(shí)間特徵

地物發(fā)射電磁波的能力以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)；地物的發(fā)射率是以黑體輻射作為參照標(biāo)準(zhǔn)。黑體：在任何溫度下，對(duì)各種波長(zhǎng)的電磁輻射的吸收係數(shù)等於1（100%）的物體。黑體輻射(BlackBodyRadiation)：黑體的熱輻射稱為黑體輻射。*二、地物的發(fā)射光譜特性1.

PowerSource:BlackbodyRadiation

*Planck’sLaw:TheamountandspectrumofradiationemittedbyablackbodyisuniquelydeterminedbyitstemperatureMaxPlanck(1858–1947)NobelPrize1918Emissionfromwarmbodiespeakatshortwavelengthswavelength620K380K3、黑體輻射定律(1)普朗克熱輻射定律表示出了黑體輻射通量密度與溫度的關(guān)係以及按波長(zhǎng)分佈的規(guī)律。黑體輻射的三個(gè)特性輻射通量密度隨波長(zhǎng)連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)最大值。溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不同。隨著溫度的升高，輻射最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。*(2)玻耳茲曼定律

Stefan-Boltzmann'slaw

即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會(huì)引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測(cè)定溫度的理論基礎(chǔ)。溫度3005001000200030004000500060007000波長(zhǎng)9。665。802。901。450。970。720。580。480。41(3)維恩位移定律：Wien'sdisplacementlaw

隨著溫度的升高，輻射最大值對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。4、地物的發(fā)射率和基爾霍夫定律發(fā)射率(Emissivity)：地物的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）W與同溫下的黑體輻射出射度W黑的比值。它也是遙感探測(cè)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。影響地物發(fā)射率的因素：

地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物，一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。按照發(fā)射率與波長(zhǎng)的關(guān)係，把地物分為：黑體或絕對(duì)黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)?；殷w(greybody)：發(fā)射率小於1，常數(shù)選擇性輻射體：發(fā)射率小於1，且隨波長(zhǎng)而變化。*基爾霍夫定律：在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比，對(duì)於任何物體都是一個(gè)常數(shù)，並等於該溫度下同面積黑體輻射通量W黑。在給定的溫度下，物體的發(fā)射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發(fā)射率也越大。地物的熱輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會(huì)引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特徵構(gòu)成了紅外遙感的理論基礎(chǔ)。5、黑體的微波輻射

任何物體在一定的溫度下，不僅向外發(fā)射紅外輻射，也發(fā)射微波輻射。二者基本相似。但微波是地物低溫狀態(tài)下的重要輻射特性，溫度越低，微波輻射越明顯。微波輻射比紅外輻射弱得多，但技術(shù)上可以經(jīng)過(guò)處理來(lái)接收。*6、地物的發(fā)射光譜發(fā)射光譜：地物的發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律。發(fā)射光譜曲線：按照發(fā)射率和波長(zhǎng)之間的關(guān)係繪成的曲線。巖石的發(fā)射光譜分析（圖2-9石英）*第三節(jié)大氣和環(huán)境對(duì)遙感的影響大氣的成分大氣的結(jié)構(gòu)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響大氣窗口環(huán)境對(duì)地物光譜特性的影響*一、大氣的成分大氣的傳輸特性：大氣對(duì)電磁波的吸收、散射和透射的特性。這種特性與波長(zhǎng)和大氣的成分有關(guān)。大氣的成分：多種氣體、固態(tài)和液態(tài)懸浮的微?；旌辖M成的。大氣物質(zhì)與太陽(yáng)輻射相互作用，是太陽(yáng)輻射衰減的重要原因。*二、大氣的結(jié)構(gòu)大氣的垂直分層：對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和大氣外層。對(duì)流層：航空遙感活動(dòng)區(qū)。遙感側(cè)重研究電磁波在該層內(nèi)的傳輸特性。平流層：較為微弱。中間層：溫度隨高度增加而遞減。熱層：增溫層。電離層。衛(wèi)星的運(yùn)行空間。大氣外層：1000公里以外的星際空間。*三、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響太陽(yáng)輻射的衰減過(guò)程：___%被雲(yún)層反射回；___%被大氣吸收；___%被大氣散射；___%到達(dá)地面。（下頁(yè)圖）大氣的透射率公式：透射率與路程、大氣的吸收、散射有關(guān)。***（一）大氣的吸收作用(P28)氧氣：小於0.2

μm；0.155為峰值。高空遙感很少使用紫外波段的原因。臭氧：數(shù)量極少，但吸收很強(qiáng)。兩個(gè)吸收帶；對(duì)航空遙感影響不大。水：吸收太陽(yáng)輻射能量最強(qiáng)的介質(zhì)。到處都是吸收帶。主要的吸收帶處在紅外和可見(jiàn)光的紅光部分。因此，水對(duì)紅外遙感有極大的影響。二氧化碳：量少；吸收作用主要在紅外區(qū)內(nèi)?？梢院雎圆挥?jì)。*AbsorptionIncontrasttoscatter,atmosphericabsorptionresultsintheeffectivelossofenergytoatmosphericconstituents.Thisnormallyinvolvesabsorptionofenergyatagivenwavelength.Themostefficientabsorbersofsolarradiationinthisregardare:WaterVapourCarbonDioxideOzone96AbsorptionofEMenergybytheatmosphere（二）大氣的散射作用

散射作用：太陽(yáng)輻射在傳波過(guò)程中遇到小微粒而使傳播方向改變，並向各個(gè)方向散開(kāi)。改變了電磁波的傳播方向；干擾感測(cè)器的接收；降低了遙感數(shù)據(jù)的品質(zhì)、影像模糊，影響判讀。大氣散射集中在太陽(yáng)輻射能量最強(qiáng)的可見(jiàn)光區(qū)。因此，散射是太陽(yáng)輻射衰減的主要原因。*ScatteringAtmosphericscatteringistheunpredictablediffusionofradiationbyparticlesintheatmosphere.Threetypesofscatteringcanbedistinguished,dependingontherelationshipbetweenthediameterofthescatteringparticle(a)andthewavelengthoftheradiation(

).ScatteringofEMenergybytheatmosphereRayleighScatter(瑞利散射)a<

Rayleighscatteriscommonwhenradiationinteractswithatmosphericmolecules(gasmolecules)andothertinyparticles(aerosols)thataremuchsmallerindiameterthatthewavelengthoftheinteractingradiation.TheeffectofRayleighscatterisinverselyproportionaltothefourthpowerofthewavelength.Asaresult,shortwavelengthsaremorelikelytobescatteredthanlongwavelengths.Rayleighscatterisoneoftheprincipalcausesofhazeinimagery.Visuallyhaze(霾)diminishesthecrispness(脆)orcontrastofanimage.101RelationshipbetweenpathlengthofEMradiationandthelevelofatmosphericscatterMie(米氏)Scattera=

Miescatterexistswhentheatmosphericparticlediameterisessentiallyequaltotheenergywavelengthsbeingsensed.WatervapouranddustparticlesaremajorcausesofMiescatter.ThistypeofscattertendstoinfluencelongerwavelengthsthanRayleighscatter.AlthoughRayleighscattertendstodominateundermostatmosphericconditions,Mie

scatterissignificantinslightlyovercastones.Non-selectivescattera>

Non-selectivescatterismoreofaproblem,andoccurswhenthediameteroftheparticlescausingscatteraremuchlargerthanthewavelengthsbeingsensed.Waterdroplets,thatcommonlyhavediametersofbetween5and100mm,cancausesuchscatter,andcanaffectallvisibleandnear-to-mid-IRwavelengthsequally.Consequently,thisscatteringis“non-selective”withrespecttowavelength.Inthevisiblewavelengths,equalquantitiesofbluegreenandredlightarescattered.Non-SelectivescatterofEMradiationbyacloud三種散射作用瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)小得多時(shí)，此時(shí)的散射稱為瑞利散射。散射率與波長(zhǎng)的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長(zhǎng)變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍(lán)光是4微米紅外線散射的1萬(wàn)倍。瑞利散射對(duì)可見(jiàn)光的影響較大，對(duì)紅外輻射的影響很小，對(duì)微波的影響可以不計(jì)。多波段中不使用藍(lán)紫光的原因：**顏色紅橙黃黃綠青蘭紫紫外線波長(zhǎng)0.70.620.570.530.470.40.3散射率11.62.23.34.95.430.0無(wú)雲(yún)的晴天，天空為什麼呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽(yáng)為什麼都偏橘紅色？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。雲(yún)、霧的粒子大小與紅外線的波長(zhǎng)接近，所以雲(yún)霧對(duì)對(duì)紅外線的米氏散射不可忽視。無(wú)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(wú)選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強(qiáng)度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產(chǎn)生非選擇性散射。雲(yún)霧為什麼通常呈現(xiàn)白色？*結(jié)論

太陽(yáng)輻射衰減的原因是什麼？在可見(jiàn)光和近紅外波段，大氣最主要的散射作用是什麼？無(wú)雲(yún)的晴天，天空為什麼呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽(yáng)為什麼都偏橘紅色？微波為什麼具有極強(qiáng)的穿透雲(yún)層的作用？為什麼在選擇遙感工作波段時(shí)，要考慮大氣層的散射和吸收作用？*四、大氣窗口1、大氣窗口：通過(guò)大氣而較少被反射、吸收或散射的投射率較高的電磁輻射波段。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。常見(jiàn)的大氣窗口：*AtmosphericWindowsSomesensors,especiallythoseonmeteorologicalsatellites,seektodirectlymeasureabsorptionphenomenasuchasthoseassociatedwithCO2andothergaseousmolecules.Notethattheatmosphereisnearlyopaque(不透明)toEM(Electromagnetic)radiationinthemidandfarIR.Inthemicrowaveregion,bycontrast,mostoftheEMradiationmovesthroughunimpeded(未受到阻礙)-sothatradaratcommonlyusedwavelengthswillnearlyallreachtheEarthsurfaceunimpeded-althoughspecificwavelengthsarescatteredbyraindrops.五、環(huán)境對(duì)地物光譜特性的影響地物的物理性狀光源的輻射強(qiáng)度：緯度與海拔高度季節(jié)：太陽(yáng)高度不同探測(cè)時(shí)間：時(shí)間不同，反射率不同。氣象條件**鹹寧市衛(wèi)星影像*荊州市(老江陵縣和沙市市)衛(wèi)星影像*鄂州市航片*1998年武漢及周邊衛(wèi)星影像*不同地物的遙感影像波譜曲線4、地物波譜特徵的測(cè)量測(cè)量的目的

1、感測(cè)器波段選擇、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)的依據(jù)；

2、建立地面、航空和航太遙感數(shù)據(jù)的關(guān)係；

3、將地物光譜數(shù)據(jù)直接與地物特徵進(jìn)行相關(guān)分析並建立應(yīng)用模型；地物反射波譜測(cè)量理論1、雙向反射比因數(shù)其定義是：在給定的立體角錐體所限制的方向內(nèi)，在一定輻照度和觀測(cè)條件下，目標(biāo)的反射輻射通量與處?kù)锻惠椪斩群陀^測(cè)條件下的標(biāo)準(zhǔn)參考面的反射輻射通量之比。式(2.12)*測(cè)量的方法

1、樣品實(shí)驗(yàn)室測(cè)量；可採(cǎi)用分光光度計(jì)。

2、野外測(cè)量；可採(cǎi)用地物光譜輻射計(jì)。*野外測(cè)量方法(P42)*1、垂直測(cè)量方法野外測(cè)量方法(P42)2、非垂直測(cè)量**測(cè)量步驟：1、先測(cè)K2和K1。地面上平放標(biāo)準(zhǔn)板，用光譜輻射計(jì)垂直測(cè)量:1)自然光照射時(shí)測(cè)量一次，相當(dāng)於I值；2）用檔板遮住太陽(yáng)光使陰影蓋過(guò)標(biāo)準(zhǔn)板，再測(cè)一次相當(dāng)於Id,；3）求出兩者比值K2＝Id/I;

4）再求出K1=1-K22、再測(cè)自然光下的反射比因數(shù)選擇太陽(yáng)方向和觀測(cè)角，在同一地面位置分別迅速測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)板反射和地物反射的輻射值，計(jì)算比值R。3、用黑擋板遮住太陽(yáng)直射光，在只散射時(shí)分別迅速測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)板和地物的輻射值，計(jì)算得到定向反射比因數(shù)4、由式(2.16)計(jì)算出雙向反射比因數(shù)。測(cè)量時(shí)可以保持太陽(yáng)方位角始終為0度。*作業(yè)：1、P44第1題2、P44第4題3、P44第5題4、P44第6題5、P44第7題實(shí)習(xí)一地物光譜反射率的測(cè)定一、實(shí)習(xí)目的1、學(xué)習(xí)地物光譜的測(cè)定方法2、認(rèn)識(shí)地物光譜反射率規(guī)律二、實(shí)習(xí)儀器1、可見(jiàn)紅外光譜輻射計(jì)，波長(zhǎng)0.4~1.1um。2、標(biāo)準(zhǔn)參考板（白板或灰板）三、實(shí)習(xí)步驟1、測(cè)量目標(biāo)和條件的選擇*環(huán)境：無(wú)嚴(yán)重污染，光照穩(wěn)定，無(wú)卷雲(yún)，風(fēng)力小於3級(jí)，避開(kāi)陰影和強(qiáng)反射體影響（測(cè)量者不穿白衣）。時(shí)間：9:30-14:30取樣：選擇自然狀態(tài)地表面作為觀測(cè)面，取樣面積大於地物自然表面起伏和不均勻的尺度，被測(cè)目標(biāo)面要充滿視場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)板：標(biāo)準(zhǔn)板表面與被測(cè)地物的表面相平行，與觀測(cè)儀器等距，並充滿儀器視場(chǎng)。2、記錄測(cè)量目標(biāo)基本資訊：土壤、植被、水體、人工目標(biāo)、巖礦等3、記錄4、安裝儀器並開(kāi)始測(cè)量環(huán)境參數(shù)：如地點(diǎn)和天氣狀況（風(fēng)力、雲(yún)量）等*採(cǎi)用垂直測(cè)量，接近衛(wèi)星感測(cè)器狀況，步驟如下：1）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)板，讀取數(shù)據(jù)Vs。2）移開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)板對(duì)地物，讀取數(shù)據(jù)Vg。3）重複步驟1）2），測(cè)量5－9次，記錄數(shù)據(jù)並計(jì)算平均值。4）更換目標(biāo)，做好資訊記錄，重複1~3步驟。5）整理數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計(jì)算反射率。*儀器安裝注意事項(xiàng)如下：1）測(cè)量高度：儀器保持水準(zhǔn)，與被測(cè)表面不小於1m。2）幾何關(guān)係：儀器軸線與天頂?shù)膬A斜角＜2度，標(biāo)準(zhǔn)面水準(zhǔn)放置。5、分析實(shí)測(cè)結(jié)果要求如下：1）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，準(zhǔn)確繪出光譜反射率曲線圖（每一目標(biāo)一圖）2）根據(jù)所繪曲線比較不同地物光譜特徵3）分析實(shí)習(xí)過(guò)程中可能引起誤差的因素。6、完成實(shí)習(xí)報(bào)告：內(nèi)容同上。*

遙感圖像處理第一節(jié)光學(xué)原理與光學(xué)處理一、顏色視覺(jué)1、亮度對(duì)比和顏色對(duì)比（1）亮度對(duì)比：對(duì)象相對(duì)於背景的明亮程度。改變對(duì)比度，可以提高圖象的視覺(jué)效果。（2）顏色對(duì)比：在視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的不同顏色的相互影響叫做顏色對(duì)比。兩種顏色相互影響的結(jié)果，使每種顏色會(huì)向其影響色的補(bǔ)色變化。在兩種顏色的邊界，對(duì)比現(xiàn)象更為明顯。因此，顏色的對(duì)比會(huì)產(chǎn)生不同的視覺(jué)效果。

3、顏色立體（1）顏色立體：中間垂直軸代表明度；中間水平面的圓周代表色調(diào)；圓周上的半徑大小代表飽和度。圖4.1（2）孟賽爾顏色立體：中軸代表無(wú)色彩的明度等級(jí)；在顏色立體的水準(zhǔn)剖面上是色調(diào)；顏色立體中央軸的水準(zhǔn)距離代表飽和度的變化。圖4.2新遙感精品\多媒體課件\yanseliti.swf二、加色法與減色法顏色相加原理三原色：若三種顏色，其中的任一種都不能由其餘二種顏色混合相加產(chǎn)生，這三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調(diào)的顏色，則稱之為三原色。紅、綠、藍(lán)?；パa(bǔ)色：若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色就稱為互補(bǔ)色。黃和藍(lán)、紅和青、綠和品紅。色度圖：可以直觀地表現(xiàn)顏色相加的原理,更準(zhǔn)確地表現(xiàn)顏色混合的規(guī)律.圖4.53、顏色相減原理減色過(guò)程:白色光線先後通過(guò)兩塊濾光片的過(guò)程.顏色相減原理:當(dāng)兩塊濾光片組合產(chǎn)生顏色混合時(shí),入射光通過(guò)每一濾光片時(shí)都減掉一部分輻射，最後通過(guò)的光是經(jīng)過(guò)多次減法的結(jié)果.加色法與減色法的區(qū)別:減法三原色:黃、品紅、青三、光學(xué)增強(qiáng)處理圖像的光學(xué)增強(qiáng)處理方法具有精度高，反映目標(biāo)地物更真實(shí)，圖像目視效果好等優(yōu)點(diǎn)，是遙感圖像處理的重要方法之一。電腦圖像處理的優(yōu)點(diǎn)在於速度快、操作簡(jiǎn)單、效率高等優(yōu)點(diǎn)，有逐步取代光學(xué)方法的趨勢(shì)。

三、光學(xué)增強(qiáng)處理彩色合成加色法彩色合成減色法彩色合成光學(xué)增強(qiáng)處理光學(xué)資訊的處理圖像的相加和相減遙感黑白影象的假彩色編碼加色法彩色合成合成儀法：是將不同波段的黑白透明片分別放入有紅、綠、藍(lán)濾光片的光學(xué)投影通道中精確配準(zhǔn)和重疊，生成彩色影像的過(guò)程。

分層曝光法：指利用彩色膠片具有的三層乳劑，使每一層乳劑依次曝光的方法。

HOME減色法彩色合成染印法：是一種使用特別浮雕片、接受紙和沖顯染印藥製作彩色合成影像的方法。印刷法：利用普通膠印設(shè)備，直接使用不同波段的遙感底片和黃、品紅、青三種油墨，經(jīng)分色、加網(wǎng)、製版，套印成彩色合成圖像。重氮法：利用重氮鹽的化學(xué)反應(yīng)處理彩色單波段影像透明片的方法。HOME光學(xué)增強(qiáng)處理相關(guān)掩膜處理方法：把幾何位置完全配準(zhǔn)的原片，製成不同密度、不同反差的正片或負(fù)片，通過(guò)它們的各種不同疊加方案改變?cè)杏跋竦娘@示效果，達(dá)到資訊增強(qiáng)目的的方法。改變對(duì)比度：使用兩張同波段同地區(qū)的負(fù)片（或正片）進(jìn)行合成，一張反差適中，另一張反差較小，合成後反差一般加大，從而提高了對(duì)比度；顯示動(dòng)態(tài)變化：不同時(shí)相同一地區(qū)的正負(fù)片影像疊合掩膜，當(dāng)被疊合影像反差相同時(shí)，凡密度發(fā)生變化的部分就是動(dòng)態(tài)變化的位置。邊緣突出：先將兩張反差相同的正片和負(fù)片疊合，疊合配準(zhǔn)後，再沿希望突出的線形特徵的垂直方向錯(cuò)位。目的在於突出線形特徵。HOME圖像的相加和相減

（光柵濾波法）

兩個(gè)圖像所發(fā)出的光波在空間重疊並且同位相，則圖像相加。如果兩列光波在空間重疊且反相，則圖像相減。HOME遙感黑白影象的假彩色編碼將黑白圖像經(jīng)過(guò)光柵進(jìn)行依次編碼處理，將振幅型編碼圖像轉(zhuǎn)換成位相型編碼圖像。將位相介質(zhì)片放入非相干光資訊處理系統(tǒng)的輸入平面，經(jīng)過(guò)白光照射，在輸出平面上獲得等密度的假彩色圖像。假彩色編碼處理衛(wèi)星圖像可以使單波段影像彩色化，實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)效果。HOME新遙感精品\多媒體課件\caisehecheng.swf第二節(jié)數(shù)字圖像的校正遙感數(shù)字圖像處理：利用電腦對(duì)遙感圖像及其資料進(jìn)行的各種技術(shù)處理。數(shù)字圖像處理的優(yōu)點(diǎn)快捷、準(zhǔn)確、客觀地提取遙感資訊適應(yīng)地理資訊系統(tǒng)的發(fā)展一、數(shù)字圖像及其直方圖數(shù)字圖像：遙感數(shù)據(jù)有光學(xué)圖像和數(shù)字圖像之分。數(shù)字圖像是能被電腦存儲(chǔ)、處理和使用的用數(shù)字表示的圖像。數(shù)位化：將連續(xù)的圖像變化，作等間距的抽樣和量化。通常是以像元的亮度值表示。數(shù)字量和模擬量的本質(zhì)區(qū)別：連續(xù)變數(shù)，離散變數(shù)。數(shù)字圖像的表示：矩陣函數(shù)數(shù)字圖象HOME數(shù)字圖像直方圖：以每個(gè)像元為單位，表示圖像中各亮度值或亮度值區(qū)間像元出現(xiàn)的頻率的分佈圖。直方圖的作用：直觀地瞭解圖像的亮度值分佈範(fàn)圍、峰值的位置、均值以及亮度值分佈的離散程度。直方圖的曲線可以反映圖像的品質(zhì)差異。正態(tài)分佈：反差適中，亮度分佈均勻，層次豐富，圖像品質(zhì)高。偏態(tài)分佈：圖像偏亮或偏暗，層次少，品質(zhì)較差。小結(jié)

圖像直方圖是描述圖像品質(zhì)的可視化圖表。在圖像處理中，可以通過(guò)調(diào)整圖像直方圖的形態(tài)，改善圖像顯示的品質(zhì)，以達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。直方圖TheImageHistogramInrawimagery,theusefuldataoftenpopulatesonlyasmallportionoftheavailablerangeofdigitalvalues(commonly8bitsor256levels).Contrastenhancementinvolveschangingtheoriginalvaluessothatmoreoftheavailablerangeisused,therebyincreasingthecontrastbetweentargetsandtheirbackgrounds.ThekeytounderstandingcontrastenhancementsistounderstandtheconceptofanimagehistogramAhistogramisagraphicalrepresentationofthebrightnessvaluesthatcompriseanimage.Thebrightnessvalues(i.e.0-255)aredisplayedalongthex-axisofthegraph.Thefrequencyofoccurrenceofeachofthesevaluesintheimageisshownonthey-axis.

HOME二、輻射校正（Radiometriccorrection）輻射畸變：地物目標(biāo)的光譜反射率的差異在實(shí)際測(cè)量時(shí)，受到感測(cè)器本身、大氣輻射等其他因素的影響而發(fā)生改變。這種改變稱為輻射畸變。影響輻射畸變的因素(P98)感測(cè)器本身的影響：導(dǎo)致圖像不均勻，產(chǎn)生條紋和噪音。大氣對(duì)輻射的影響StripingwascommoninearlyLandsatMSSdataduetovariationsanddrift

intheresponseovertimeofthesixMSSdetectors.The'drift'wasdifferentforeachofthesixdetectors,causingthesamebrightnesstoberepresenteddifferentlybyeachdetector.ThecorrectiveprocessmadearelativecorrectionamongthesixsensorstobringtheirapparentvaluesinlinewitheachotherDroppedlinesoccurwhentherearesystemserrorswhichresultinmissingordefectivedataalongascanline.Droppedlinesarenormally'corrected'byreplacingthelinewiththepixelvaluesinthelineaboveorbelow,orwiththeaverageofthetwo.大氣影響的定量分析：大氣的主要影響是減少了圖像的對(duì)比度，使原始信號(hào)和背景信號(hào)都增加了因數(shù)，圖像品質(zhì)下降。大氣影響的粗略校正：通過(guò)簡(jiǎn)單的方法去掉程輻射度（散射光直接進(jìn)入感測(cè)器的那部分），從而改善圖像品質(zhì)。直方圖最小值去除法回歸分析法:校正的方法是將波段b中每個(gè)像元的亮度值減去a，來(lái)改善圖像，去掉程輻射。

直方圖最小值去除法基本思路:每幅圖像上都有輻射亮度或反射亮度應(yīng)為0的地區(qū)，而事實(shí)上並不等於0,說(shuō)明亮度最小值必定是這一地區(qū)大氣影響的程輻射度增值。校正方法:將每一波段中每個(gè)像元的亮度值都減去本波段的最小值。使圖像亮度動(dòng)態(tài)範(fàn)圍得到改善，對(duì)比度增強(qiáng)，從而提高了圖像品質(zhì)。HOME三、幾何校正幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對(duì)應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等變形。P103幾何畸變是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲等作用的結(jié)果。GeometricCorrectionAllremotesensingimageryareinherentlysubjecttogeometricdistortions.Thesedistortionsmaybeduetoseveralfactors,including:theperspectiveofthesensoroptics;themotionofthescanningsystem;themotionoftheplatform;theplatformaltitude,andvelocity;theterrainrelief;and,thecurvatureandrotationoftheEarth.

Geometriccorrectionsareintendedtocompensateforthesedistortionssothatthegeometricrepresentationoftheimagerywillbeascloseaspossibletotherealworld.

Thegeometricregistrationprocessinvolvesidentifyingtheimagecoordinates(i.e.row,column)ofseveralclearlydiscerniblepoints,calledgroundcontrolpoints(orGCPs),inthedistortedimage(A-A1toA4),andmatchingthemtotheirtruepositionsingroundcoordinates(e.g.latitude,longitude).Thetruegroundcoordinatesaretypicallymeasuredfromamap(B-B1toB4),eitherinpaperordigitalformat.1、遙感影像變形的原因遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的影響：航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。P104地形起伏的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。地球表面曲率的影響：一是像點(diǎn)位置的移動(dòng)；二是像元對(duì)應(yīng)於地面寬度不等，距星下點(diǎn)愈遠(yuǎn)畸變愈大，對(duì)應(yīng)地面長(zhǎng)度越長(zhǎng)。大氣折射的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。地球自轉(zhuǎn)的影響：產(chǎn)生影像偏離。2、幾何畸變校正(P107)基本思路：把存在幾何畸變的圖像，糾正成符合某種地圖投影的圖像，且要找到新圖像中每一像元的亮度值。具體步驟1）計(jì)算校正後每一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)原圖中的位置；

2）計(jì)算每一點(diǎn)的亮度值。計(jì)算方法1）建立兩圖像像元點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)係；2）求出原圖所對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度：最近鄰法、雙線性內(nèi)插法、三次卷積內(nèi)插法。2、幾何畸變校正控制點(diǎn)的選取(P111)數(shù)目的確定:最小數(shù)目；6倍於最小數(shù)目。選擇的原則易分辨、易定位的特徵點(diǎn)：道路的交叉口，水庫(kù)壩址，河流彎曲點(diǎn)等。特徵變化大的地區(qū)應(yīng)多選些。盡可能滿幅均勻選取。SpatialFeatureEnhancementImageEnhancementEnhancementsareusedtomakeiteasierforvisualinterpretationandunderstandingofimagery.TheadvantageofdigitalimageryisthatitallowsustomanipulatethedigitalpixelvaluesinanimageTherearethreemaintypesofimageenhancement:ContrastenhancementSpatialfeatureenhancementMulti-imageenhancement第三節(jié)遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)一、彩色變換把數(shù)字圖像組合轉(zhuǎn)換成彩色圖形，或者把各種增強(qiáng)或分類(lèi)圖像組合疊加，以彩色圖像顯示出來(lái)。（彩色的視覺(jué)分辨能力比黑白高）方法：假彩色密度分割；彩色合成概念：?jiǎn)尾ǘ魏诎走b感圖像可按亮度分層，對(duì)每層賦予不同的色彩，使之成為一幅彩色圖像。這種方法又叫密度分割。分層方案的確定：分層方案與地物光譜差異對(duì)應(yīng)合適，可以較好地區(qū)分地物類(lèi)別。處理過(guò)程效果分析1、單波段彩色變換（假彩色密度分割）處理過(guò)程輸入圖像顯示直方圖確定分割的等級(jí)數(shù)，並計(jì)算分割的間距像元亮度值轉(zhuǎn)換為像元新值賦色HOME以不同的色彩表示圖像的色調(diào)變化，增強(qiáng)了圖像的顯示能力同一地物或現(xiàn)象可能被分割成兩種不同密度並以不同的顏色顯示出來(lái)，或同一色彩卻表示兩種以上不同的地物，造成判讀錯(cuò)誤。HOME效果分析2、多波段色彩變換概念：利用電腦將同一地區(qū)不同波段的圖像存放在不同通道的記憶體中，並依照彩色合成原理，分別對(duì)各通道的圖像進(jìn)行單基色變換，在彩色螢?zāi)簧线M(jìn)行疊置，從而構(gòu)成彩色合成圖像。合成方案：彩色合成圖像分為真彩色圖像和假彩色圖像。方法演示ColourCompositesColourCompositesAcolourcompositeisacolourimageproducedthroughopticalcombinationofmultibandimagesbyprojectionthroughfilters.TrueColourComposite:Acolourimagingprocesswherebythecolouroftheimageisthesameasthecolouroftheobjectimaged.FalseColourComposite:Acolourimagingprocesswhichproducesanimageofacolourthatdoesnotcorrespondtothetruecolourofthescene(asseenbyoureyes).TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7LandsatTM5sub-sceneshowingtheregionaroundtheAlpinforschungszentrumRudolfshütteTM7,4,1TM5,7,2TM5,4,3TM4,3,2ERDAS彩色合成演示3、HLS變換RGB模式與HLS模式將RGB模式轉(zhuǎn)換成HLS模式，對(duì)於定量地表示色彩特性，以及在應(yīng)用程式中實(shí)現(xiàn)兩種表達(dá)方式的轉(zhuǎn)換具有重要意義。二、對(duì)比度變換直方圖與圖像的品質(zhì)概念：是一種通過(guò)改變圖像像元的亮度值來(lái)改變圖像像元對(duì)比度，從而改善圖像品質(zhì)的圖像處理方法。將圖像中過(guò)於集中的像元分佈區(qū)域（亮度值分佈範(fàn)圍）拉開(kāi)擴(kuò)展，擴(kuò)大圖像反差的對(duì)比度，增強(qiáng)圖像表現(xiàn)的層次性。又叫輻射增強(qiáng)。方法：對(duì)比度線性變換和非線性變換。二、對(duì)比度變換線性變換：在改善圖像對(duì)比度時(shí)，如果採(cǎi)用線性或分段線性的函數(shù)關(guān)係，那麼這種變換就是線性變換。調(diào)整線性參數(shù)，改變變換效果分段式線性變換非線性變換：變換函數(shù)為非線性函數(shù)時(shí)，即為非線性變換。Alinearstretchinvolvesidentifyinglowerandupperboundsfromthehistogram(usuallytheminimumandmaximumbrightnessvaluesintheimage)andapplyingatransformationtostretchthisrangetofillthefullrange.

Thisgraphicillustratestheincreaseincontrastinanimagebefore(left)andafter(right)alinearcontraststretch.Iftheinputrangeisnotuniformlydistributed.Inthiscase,ahistogram-equalisedstretchmaybebetter.Thisstretchassignsmoredisplayvalues(range)tothefrequentlyoccurringportionsofthehistogram.Inthisway,thedetailintheseareaswillbebetterenhancedrelativetothoseareasoftheoriginalhistogramwherevaluesoccurlessfrequentlyThisgraphicillustratestheratherunevenincreaseincontrastinanimagebefore(left)andafter(right)ahistogramequalisedstretch.三、空間濾波以重點(diǎn)突出圖像上某些特徵為目的。濾波增強(qiáng)的原理:任何一個(gè)複雜的波形曲線都可以分解成具有不同頻率（波長(zhǎng)）的較為簡(jiǎn)單的波形曲線。概念:根據(jù)需要，捨棄不需要的頻率曲線，選擇適宜和需要的頻率波形曲線，重新構(gòu)成新的圖像，使一些地物或現(xiàn)象得到突出顯示。三、空間濾波空間濾波：以突出圖像上的某些特徵為目的，通過(guò)像元與周?chē)噜徬裨年P(guān)係，採(cǎi)取空間域中的鄰域處理方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)方法。圖像卷積運(yùn)算：在圖像的左上角開(kāi)一個(gè)與範(fàn)本同樣大小的活動(dòng)窗口，圖像窗口與範(fàn)本像元的亮度值相乘再相加，得到新像元的灰度值。SpatialFilteringSpatialfilteringencompassesanothersetofdigitalprocessingfunctionswhichareusedtoenhancetheappearanceofanimage.Spatialfiltersaredesignedtohighlightorsuppress（抑制）specificfeaturesinanimagebasedontheirspatialfrequency.Spatialfrequencyisrelatedtotheconceptofimagetexture,andreferstothefrequencyofthevariationsintonethatappearinanimageAcommonfilteringinvolvesmovinga‘window’（活動(dòng)窗口）ofafewpixelsindimension(e.g.3x3,5x5,etc.)overeachpixelintheimage,applyingamathematicalcalculationusingthepixelvaluesunderthatwindow,andreplacingthecentralpixelwiththenewvalue.ImageofCHURNFarmDaedalus1268ATMChannel3Alow-passfilter（低通濾波）

isdesignedtoemphasiselarger,homogeneousareasofsimilartoneandreducethesmallerdetailinanimage.Thus,low-passfiltersgenerallyservetosmooth（平滑）

theappearanceofanimage.

A

high-passfilter

（高通濾波）doestheopposite,andservestosharpentheappearanceoffinedetailinanimage.

Directionaloredgedetectingfiltershighlightlinearfeatures,suchasroadsorfieldboundaries.Verticaledges（垂直邊緣）HorizontaledgesDirectionalEdgefilterscanalsobedesignedtoenhancefeatureswhichareorientedinspecificdirectionsandareusefulinapplicationssuchasgeology,forthedetectionoflineargeologicstructures.

1、平滑--圖像中出