遙感復(fù)習(xí)總結(jié)

1、遙感復(fù)習(xí)總結(jié)（米杏當(dāng)年自己總結(jié)的哈，標(biāo)紅是重點(diǎn)，當(dāng)年還是很多考到了的，不過(guò)重點(diǎn)還是看那份卷子，絕大部分考原題，還有一定一定要重視最后一次實(shí)驗(yàn)，當(dāng)年最后一道題就是考最后一次實(shí)驗(yàn)，還有復(fù)習(xí)的時(shí)候也把每次的實(shí)驗(yàn)看一下）第一章：緒論一、 遙感的基本概念即遙遠(yuǎn)的感知。利用探測(cè)儀器，在不直接接觸的情況下，收集目標(biāo)或自然現(xiàn)象的電磁波信息，對(duì)電磁波信息進(jìn)行處理和分析，從而獲取事物特性的綜合性探測(cè)技術(shù)。二、 遙感系統(tǒng)包括被測(cè)目標(biāo)的信息特征、信息的獲?。ㄟb感平臺(tái)、遙感器）、信息的傳輸與記錄（信息傳輸和接收設(shè)備）、信息的處理（圖像處理設(shè)備）和信息的應(yīng)用工作原理：目標(biāo)地物通過(guò)發(fā)射、反射（太陽(yáng)輻射）和回射（雷達(dá)）作用發(fā)

2、出電磁波信號(hào)，裝載在遙感平臺(tái)上的遙感器接受和獲取信息源的電磁波信號(hào)，記錄在數(shù)字磁介質(zhì)或膠片上，送至地面回收或傳輸給地面的衛(wèi)星接收站，進(jìn)行一系列的信息處理（如光學(xué)處理、計(jì)算機(jī)處理、解譯），轉(zhuǎn)換成可供用戶使用的數(shù)據(jù)格式。三、 遙感的分類按遙感平臺(tái)分類： 近地面遙感、航空遙感、航天遙感。 按傳感器的探測(cè)波段分類： 紫外、可見光、紅外、微波。 按工作方式分類： 主動(dòng)遙感：由探測(cè)器主動(dòng)發(fā)射一定電磁波能量并接收目標(biāo)的反向散射信號(hào)。被動(dòng)遙感：傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動(dòng)接收目標(biāo)物的自身發(fā)射和對(duì)自然輻射源的反射能量。 按資料記錄形式分類： 成像方式、非成像方式。 按應(yīng)用領(lǐng)域分類： 陸地遙感、海洋遙感、農(nóng)業(yè)

3、遙感、城市遙感四、 遙感的特點(diǎn)感測(cè)范圍大，具有綜合、宏觀的特點(diǎn)。 信息量大，具有手段多，技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)。 獲取信息快，更新周期短，具有動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)特點(diǎn)。 遙感還具有用途廣，效益高的特點(diǎn)。五、 遙感技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)況 遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：3 全 （全天候、全天時(shí)、全球） 3 高 （高空間、高光譜、高時(shí)間分辨率） 3個(gè)結(jié)合（大-小衛(wèi)星，航空-航天，技術(shù)-應(yīng)用）六、 遙感技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水文與海洋產(chǎn)業(yè)、國(guó)土資源、氣象、環(huán)境監(jiān)測(cè)、測(cè)繪、城市、考古、軍事、突發(fā)事件等。第二章 遙感的物理基礎(chǔ)第一節(jié) 電磁波譜與電磁輻射一、 電磁波及其特性1、電磁波： 由振源發(fā)出的電磁振蕩在空氣中傳播。2、電磁輻射:這種電磁能

4、量的傳遞過(guò)程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。3、電磁波的特性：（1）電磁波是橫波（2）在真空中以光速傳播（3）滿足方程：f =c , E=h f（E為能量、h為普朗克常數(shù)、f為頻率、為波長(zhǎng)、c為光速）（4）電磁波具有波粒二象性 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。二、 電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)（或頻率）按其長(zhǎng)短（或高低），依次排列制成的圖表。（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

5、長(zhǎng)最短的是射線。）遙感常用的電磁波段 名稱波長(zhǎng)范圍特征應(yīng)用 紫外線0.01 - 0.38 1.臭氧對(duì)紫外線吸收較強(qiáng)；2.能使溴化銀底片感光；1.用于測(cè)定碳酸巖的分布2.用于油污的監(jiān)測(cè) 可見光0.38 - 0.76 1.由紅,橙,黃,綠,青,藍(lán),紫光組成；2.人眼對(duì)可見光有敏銳的分辨率；1.鑒別物質(zhì)特性的主要波段2.以光學(xué)攝影或掃描方式接收和記錄紅外線近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外超遠(yuǎn)紅外0.76 - 3.0 3.0 - 6.0 6.0 - 15.0 15 - 1000 1.近紅外性質(zhì)與可見光相似；2.紅外線有較強(qiáng)的熱效應(yīng)，可以用來(lái)紅外加熱，任何物體都在不停的發(fā)射紅外線，發(fā)射的強(qiáng)度與物體的溫度有關(guān)；1.利用

6、紅外遙感可以夜間工作。2.紅外線不易為天空微粒所散射，這點(diǎn)比可見光優(yōu)越。 微 波1 - 1000 1.反射（金屬材料）2.穿透（絕緣體）3.吸收（熱輻射效應(yīng)）：水、酸1.具有穿透云霧不受天氣影響，可進(jìn)行全天候全天時(shí)的遙感探測(cè)；2.對(duì)植被、冰雪、土壤等表層覆蓋物有一定的穿透能力。可采取主動(dòng)或被動(dòng)方式遙感，具有較大發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段。（常用于軍事全天候探測(cè)）三、 電磁輻射的度量輻射通量密度（E）:單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的輻射能量,單位: W / m2四、 黑體輻射1、相關(guān)概念n 絕對(duì)黑體(簡(jiǎn)稱黑體）：對(duì)于任何波長(zhǎng) 的電磁輻射都全部吸收的物體。n 絕對(duì)黑體的特性： （，T）1 ; （，T） 0n 任

7、何物體： （，T）+ （，T） 1n 絕對(duì)白體： （，T）0 （，T） 1 （，T） ：光譜吸收系數(shù)（吸收率） （，T） ：光譜反射系數(shù)（反射率） 2、黑體輻射定律（只和波長(zhǎng)和溫度有關(guān)）v 普朗克熱輻射定律：普遍適用于絕對(duì)黑體的輻射，公式表示出了黑體輻射出射度與溫度的關(guān)系以及按波長(zhǎng)分布的規(guī)律。（1） 玻耳茲曼定律：表示出黑體總輻射出射度（通量密度）隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。（2） 維恩位移定律：隨著溫度的升高，輻射通量密度最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。3、黑體輻射的三個(gè)特性v 輻射通量密度隨波長(zhǎng)連續(xù)變化，與溫度四次方成正比，每條曲線只有一個(gè)最大值。v 黑體溫度不同，其輻

8、射通量密度曲線不同；溫度越高，輻射通量密度越大。v 隨著溫度的升高，輻射輻射通量密度最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。4、實(shí)際物體的發(fā)射輻射基爾霍夫定律：在一定溫度下，任何物體的輻射出射度M和吸收率之比，都是一個(gè)常數(shù)，并等于該溫度下黑體輻射出射度M 黑。 發(fā)射率：地物的輻射出射度M與同溫下的黑體輻射出射度M黑的比值。它也是遙感探測(cè)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。在給定的溫度下，物體的發(fā)射率=吸收率（同一波長(zhǎng)）；吸收率越大，發(fā)射率也越大。按照發(fā)射率與波長(zhǎng)的關(guān)系，把實(shí)際物體分為：v 黑體或絕對(duì)黑體：發(fā)射率為1，常數(shù) v 灰體(grey body)：發(fā)射率大于0小于1，常數(shù) v 選擇性輻射體：發(fā)射率小于1，且隨波長(zhǎng)

9、而變化。v 理想反射體（絕對(duì)白體）：發(fā)射率為0第二節(jié) 太陽(yáng)輻射及大氣對(duì)其輻射的影響一、 太陽(yáng)輻射v 是可見光和近紅外的主要輻射源；v 常用6000的絕對(duì)黑體輻射來(lái)模擬太陽(yáng)輻射；v 輻射波長(zhǎng)范圍極大，包含整個(gè)電磁波范圍；v 輻射能量集中0.2-3m間。v 經(jīng)過(guò)大氣層的太陽(yáng)輻射有很大的衰減，且各波段的衰減是不均衡的 。二、 大氣對(duì)輻射的影響v 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。v 大氣層的結(jié)構(gòu)：對(duì)流層：航空遙感主要在該層內(nèi)。平流層：底層是航空遙感活動(dòng)層電離層：陸地衛(wèi)星活動(dòng)空間。大氣外層：對(duì)衛(wèi)星基本上沒有影響。1、 大氣的吸收作用：大氣中的各種成分對(duì)太陽(yáng)輻射有選擇性吸收，形成太陽(yáng)

10、輻射的大氣吸收帶。2、 大氣的散射作用：散射：輻射在傳播過(guò)程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開的物理現(xiàn)象，稱為散射。散射作用：使原傳播方向上的輻射強(qiáng)度減弱，增加其他各個(gè)方向的輻射。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，散射越弱。散射作用的結(jié)果是降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、使影像模糊，從而影響判讀。（1） 瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)小得多時(shí)的大氣散射， d 相關(guān)現(xiàn)象：云霧為什么通常呈現(xiàn)白色？ 答：雖然云、霧離子直徑與紅外線波長(zhǎng)相近，但相比可見光波段，云霧中水滴的離子直徑就比波長(zhǎng)大得多，因而對(duì)可見光中各個(gè)波長(zhǎng)的光散射強(qiáng)度相同，所以人們看到的云霧呈白色。3、 大氣的反射作用：大氣反射主要發(fā)生在云層頂部，并與云量密切

11、相關(guān)，被動(dòng)遙感應(yīng)盡量選擇無(wú)云的天氣接收遙感信號(hào)。云層厚時(shí)反射作用強(qiáng)，通過(guò)光少，形成烏云。4、 大氣的折射：大氣的折射率與大氣密度有關(guān)，密度越大折射率越大。因而，電磁波（太陽(yáng)輻射）在大氣中的傳播軌跡是一條曲線。（不是造成太陽(yáng)輻射衰減的原因，其改變光線的傳播方向。）三、大氣窗口：電磁輻射通過(guò)大氣后衰減較少，透過(guò)率較高的電磁波段。 （大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。）第三節(jié) 地球輻射與地物波普 一、 地球表面的輻射特征 相當(dāng)于溫度為300K的黑體，其電磁輻射的波長(zhǎng)范圍是：2.550。 地球表面的發(fā)射輻射能量集中于近紅外波段和熱紅外波段； 地球表面的熱輻射（能量）與自身的發(fā)射率、波長(zhǎng)、溫度有關(guān)：

12、 M（，T）= （ ，T） M0（ ，T）二、地球的電磁輻射特性：(1) 6 m的波長(zhǎng)，主要是地物本身的熱輻射；(3) 3-6 m之間，太陽(yáng)和地球的輻射都要考慮。三、地物的光譜特性根據(jù)能量守恒定律，入射到地表的輻射功率E等于吸收功率E吸、透射功率E透、反射功率E反三個(gè)分量之和。即： E=E吸+ E透+ E反由上式得到： 1=+ 式中吸收率，透射率，反射率對(duì)于不透射電磁波的物體： 1=+ 即有：= 1- 由第一節(jié)的基爾霍夫定律推導(dǎo)得到：由于有：1=+得到： 所以各種地物的電磁波特性都可以通過(guò)間接測(cè)試各種地物反射輻射電磁波的特性得到。= 1- 四、地物的反射特性太陽(yáng)光通過(guò)大氣層射到地球表面，地物會(huì)

13、發(fā)生反射作用。物體對(duì)電磁波譜的反射能力用反射率表示。鏡面反射：反射滿足反射定律漫反射：整個(gè)表面均勻反射入射電磁波方向反射：整個(gè)表面反射入射電磁波，但某方向反射特別強(qiáng)烈平原地區(qū)：漫反射地形起伏大和地物結(jié)構(gòu)復(fù)雜地區(qū)：方向反射1、地物的波譜反射率（反射系數(shù)或亮度系數(shù)）：地物對(duì)某一波段的反射能量與入射能量之比。 =E /E 同一地物不同波長(zhǎng)的反射率不同，原因是地物對(duì)某些特定波長(zhǎng)的波有選擇的吸收。2、地物的反射波譜：地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化的規(guī)律。地物反射波譜曲線：根據(jù)地物反射率與波長(zhǎng)之間的關(guān)系而繪成的曲線。 地物電磁波光譜特征的差異是遙感識(shí)別地物性質(zhì)的基本原理（1） 植被反射波譜曲線（2） 土壤反射

14、波譜曲線自然狀態(tài)下土壤表面的反射率沒有明顯的峰值和谷值，一般來(lái)講土質(zhì)越細(xì)反射率越高，有機(jī)質(zhì)含量越高和含水量越高反射率越低，此外土類和肥力也會(huì)對(duì)反射率產(chǎn)生影響。由于土壤反射波譜曲線呈比較平滑的特征，所以在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區(qū)別不明顯。 （3） 水體反射波譜曲線水體的反射主要在藍(lán)綠光波段，其他波段吸收都很強(qiáng)，特別到了近紅外波段，吸收就更強(qiáng)，所以水體在遙感影像上常呈黑色。但當(dāng)水中含有其他物質(zhì)時(shí)，反射光譜曲線會(huì)發(fā)生變化。水中含泥沙時(shí)，由于泥沙散射，可見光波段反射率會(huì)增加，峰值出現(xiàn)在黃紅區(qū)。水中含葉綠素時(shí)，近紅外波段明顯抬升，這些都成為影像分析的重要依據(jù)。 （4） 巖石反射波譜曲線：巖石

15、的反射波譜曲線無(wú)統(tǒng)一的特征，礦物成分、礦物含量、風(fēng)化程度、含水狀況、顆粒大小、表面光滑程度、色澤等都會(huì)對(duì)曲線形態(tài)產(chǎn)生影響。五、地物的波普特性（1）不同地物在不同波段反射率存在差異（2）同類地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。（3）地物的光譜特性具有時(shí)間特性和空間特性第三章： 遙感平臺(tái)及與運(yùn)行特點(diǎn)第一節(jié) 遙感平臺(tái)的種類：1、 航天平臺(tái)： 150km衛(wèi)星（氣象衛(wèi)星系列、海洋衛(wèi)星系列、陸地衛(wèi)星系列）、火箭、航天飛機(jī)、宇宙飛船2、航空平臺(tái)：30km以內(nèi)，各類飛機(jī)、飛艇、氣球等3、地面平臺(tái)：0, 像點(diǎn)背離像主點(diǎn)方向移位； h 0, 像點(diǎn)朝向像主點(diǎn)方向移位 3、 dh與航高 H 成反比。三、掃描成像原

16、理（了解）MSS工作原理（08年考過(guò)）MSS的成像板上有24+2個(gè)探測(cè)元，按波段排列成四列，每列由六個(gè)探測(cè)元，每個(gè)探測(cè)元的地面觀察面積為79m79m。另外兩個(gè)探測(cè)元為熱紅外通道，分辨力為240 m240 m 。掃描儀成像時(shí)，每個(gè)波段由六個(gè)相同大小的探測(cè)元與飛行方向平行排列，這樣在瞬間看到的地面大小為679m79m，又由于掃描總視場(chǎng)為11.56度，地面寬度為185km，因此掃描一次每個(gè)波段獲取六條掃描圖像，其地面范圍為474m185km。又因衛(wèi)星速度為6.5km/s，在掃描一次的時(shí)間里衛(wèi)星正好往前移動(dòng)474m，因此掃描線恰好銜接?？臻g分辨率瞬時(shí)視場(chǎng)角第四節(jié) 微波遙感與成像一、特點(diǎn)：1、能全天候、

17、全天時(shí)工作2、對(duì)某些物體具有特殊的波譜特征3、對(duì)冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力4、對(duì)海洋遙感具有特殊意義5、分辨率較低，但特性明顯二、分類：主動(dòng)式微波遙感（雷達(dá)），被動(dòng)式微波遙感側(cè)視雷達(dá)工作原理：側(cè)視雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射天線發(fā)出一束電磁波，接收天線接收回波，經(jīng)過(guò)處理器處理后，這種地物對(duì)雷達(dá)波的響應(yīng)就可以作為我們辨別各種地物的依據(jù)。（思考：側(cè)視雷達(dá)的成像方式和其他傳感器成像方式相比有什么不同？答：側(cè)視雷達(dá)屬于距離成像原理，其他屬于中心成像方式）三、雷達(dá)遙感的信息特征 (1) 雷達(dá)影像的色調(diào)差異主要取決于回波的強(qiáng)弱 (2) 一般來(lái)說(shuō)距離近的物體回波強(qiáng)，距離遠(yuǎn)的物體回波較弱 (3) 金

18、屬物體往往都有較強(qiáng)的回波 (4) 平行于航向的物體回波較強(qiáng) (5) 受地形起伏的影響，雷達(dá)波不能到達(dá)之處，形成雷達(dá)陰影 (6) 受天線角度影響，地面鏡面目標(biāo)無(wú)回波 (7) 在雷達(dá)影像上，線狀地物一般比較清晰 (8) 雷達(dá)影像的立體感較強(qiáng)第五章 遙感圖像處理第一節(jié) 遙感圖像處理基礎(chǔ)遙感圖像的表示形式：光學(xué)圖像：一個(gè)光學(xué)圖像可以看成是一個(gè)二維的連續(xù)的光密度（或透過(guò)率）函數(shù)，用函數(shù)f(x,y)來(lái)表示 。 f(x,y)是一個(gè)連續(xù)變化的函數(shù)。 0f(x,y) 數(shù)字圖像：二維的離散的光密度（或亮度）函數(shù)第二節(jié)：輻射校正1、 為什么進(jìn)行輻射校正？ 由于遙感檢測(cè)系統(tǒng)、大氣散射和吸收等原因引起的圖像模糊失真、分

19、辯率和對(duì)比度下降等輻射失真，即形成輻射畸變。2、 引起輻射畸變的原因是什么？ （1）大氣對(duì)輻射的影響 （2）光照條件的影響（3）傳感器儀器本身的誤差3、 如何進(jìn)行輻射校正（校正的方法、原理、步驟）？（1） 直方圖法A基本思想（原理）：一幅圖像中總可以找到某種或某幾種地物，其輻射亮度或反射率接近0，實(shí)測(cè)表明，這些位置上的像元亮度不為零，這個(gè)值就應(yīng)該是大氣散射導(dǎo)致的程輻射度值。B前提：圖像中必須存在反射值為零的區(qū)域，如高山陰影區(qū)或面積大且水體深的水域。C校正步驟：首先確定條件滿足，將該波段中每個(gè)像元的亮度值都減去本波段的最小值。（2） 回歸分析法A原理：大氣散射主要影響短波部分，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波段幾乎

20、不受影響，因此用長(zhǎng)波數(shù)據(jù)來(lái)校正短波數(shù)。B步驟：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，選擇由最亮至最暗的一系列目標(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(lái)進(jìn)行回歸分析，建立線性回歸方程：由最小二乘法，作直線按擬合，得到： 其中 ， 分別為a，b波段的平均值。可以認(rèn)為，a是波段b的程輻射度。校正方法，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。第三節(jié)：幾何校正（論述）一、遙感圖像幾何變形的原因1、傳感器外方位元素變化的影響：遙感平臺(tái)運(yùn)動(dòng)位置和狀態(tài)變化（旁向位移、速度變化即航向位移、高度變化（地面分辨率不均勻）俯仰變化、翻滾變化、偏航變化）2、地形起伏的影響3、地球曲率（類似于地形起伏引起的像點(diǎn)位移）4、地球自轉(zhuǎn)的影響：地球自轉(zhuǎn)對(duì)于瞬時(shí)光學(xué)成像遙感方式?jīng)]有影響，對(duì)于掃描成像則造成圖像平行錯(cuò)動(dòng)。5、大氣折射：大氣折光差二、遙感圖像的幾何校正1、校正原理利用實(shí)地測(cè)量的地物的真實(shí)坐標(biāo)值，尋找實(shí)測(cè)值與存在畸變的圖像坐標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系，從而改正原始影像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖