遙感導論重要知識點

1、第一章緒論1遙感（俠義）：運用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質及其變化的綜合性探測技術2遙感系統(tǒng)包括：被測目標的信息特征，信息的獲取，信息的傳輸與記錄，信息的處理，信息的應用3遙感的特點大面積的同步觀測時效性數據的綜合性和可比性經濟性局限性第二章 電磁輻射與地物光譜特征1電磁波共性：在真空中都以光速傳播，傳播速度都是相同的遵守同一反射，折射，干涉，衍射及偏振定律電磁波鋪區(qū)段的界限是漸變的5電磁波性質：是橫波在真空以光速傳播滿足 頻率×波長=光速，能量=普朗克常數×頻率電磁波具有波粒二相性（16）2電磁波：由振源發(fā)

2、出的電磁振蕩在空中的傳播，是電磁振蕩在空間傳播，3電磁波譜：按電磁波在真空中傳播的波長或頻率，遞增或遞減排列就構成了。（P15）4可見光波段對遙感有重要意義5輻射通量：單位時間內通過某一面積的輻射能量。輻射通量是波長的函數。總輻射通量是各普段輻射通量之和或輻射輻射通量的積分值6輻射通量密度：單位時間內通過單位面積的輻射能量7輻照度：被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量8輻射出射度：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量9絕對黑體（朗伯源）：如果一個物體對于任何波長的電磁輻射都全部吸收，則這個物體是絕對黑體。10絕對黑體不僅有最大的吸收率，也具有最大的發(fā)射率，卻絲毫不存在反射11黑體輻射規(guī)律：輻射通

3、量密度隨波長變化連續(xù)，每條曲線只有一個最大值溫度越高，輻射通量密度也越大，不同溫度曲線不相交隨著溫度增加，輻射最大值所對應的波長移向短波方向第二節(jié) 太陽輻射及大氣對太陽輻射的影響1太陽常數：指不受大氣影響，在距太陽一個天文單位內，垂直于太陽光輻射方向上，單位面積單位時間黑體所接收的太陽輻射能量。 太陽常數的變化不會超過1%2太陽光譜的特征太陽輻射的光譜是連續(xù)光譜，但是有許多費吸收線輻射特性與絕對黑體的輻射特性基本相同太陽輻射從近紫外到中紅外這一波段區(qū)間能量最集中而且相對來說最穩(wěn)定，太陽強度變化最小3太陽光譜特征對遙感的啟示：（1）被動遙感主要利用可見光，紅外等穩(wěn)定輻射，使太陽活動對遙感的影響降

4、到最小（2）由于大氣的影響，需要對遙感影像進行矯正4散射：輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向發(fā)生改變，并向各個方向散開，5散射使原來傳播方向上的輻射強度減弱，而增加其他方向上的輻射，但通過二次影響增加了信號中的噪聲成分，造成遙感圖像的質量下降6散射現象的實質：電磁波在傳輸過程中遇到大氣微粒而產生的一種衍射現象7常見的大氣散射及其特點（1）瑞麗散射：大氣中粒子的直徑比波長小得多時發(fā)生的散射。主要由大氣中的分子和原子引起特點：輻射強度與波長的四次方成反比，波長越長，散射越弱。解釋：藍天，朝霞，夕陽主要發(fā)生在：可見光和近紅外波段（2）米氏散射：大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當時發(fā)生的散射。 主要

5、由大氣中的微粒引起特點：輻射強度與波長的二次方程反比。云霧對紅外線的散射主要是米氏散射。潮濕天氣米氏散射影響大主要發(fā)生在：近紫外到紅外都有影響（3）無選擇性散射：大氣中的粒子直徑比波長大的多是發(fā)生的散射特點：散射強度與波長無關，即在符合無條件性散射的條件的波段中，任何波長的散射強度都相同解釋：云霧白色主要發(fā)生在：可見光對微博來說，微波屬于瑞麗散射的類型，輻射強度與波長四次方成反比，波長越長散射強度越小。所以，只有微波可能有最小輻射，最大輻射，被稱為具有穿云透霧的能力8折射：電磁波穿過大氣層時出現傳播方向的改變。 大氣的折射率與大氣密度相關，密度越大，折射率越大。離地面越高，空氣越稀薄，折射越小

6、9大氣窗口：通常把電磁波通過大氣層時較少被反射、吸收或散射的，透過率較高的波段稱為大氣窗口10地球輻射的分段特性波段名稱 可見光與近紅外 中紅外 遠紅外波長 0.32.5um 2.66um >6um輻射特性 地表反射太陽輻射為主 地表輻射太陽輻 地表物體自身輻射為 射和自身的熱輻射11發(fā)射波譜曲線：溫度一定時，物體的比輻射率隨波長變化。表示這種變化的曲線稱物體的發(fā)射波譜曲線12地物的反射波譜：地物反射率隨波長的變化規(guī)律，地物反射波普曲線：地物反射波普曲線除隨不同地物（反射率）不同外，同種地物在不同內部結構和外部條件下形態(tài)表現（反射率）不同。13影響太陽光譜變化的主要因素1太陽位置2傳感器

7、位置3地理位置4地物本身變異5時間和季節(jié)的變化第三章 遙感成像原理與遙感圖像特征1遙感平臺：是搭載傳感器的工具，根據運載工具的類型可分為 航天平臺（高度在150KM之上），航空平臺（百米至十余千米不等），地面平臺（050米的范圍內）2氣象衛(wèi)星特點（1）軌道，氣象衛(wèi)星的軌道分為兩種 低軌和高軌，低軌就是近極低太陽同步軌道，簡稱極地軌道。南北向繞極地運轉。與太陽同步。 高軌是指地球同步軌道，衛(wèi)星公轉角速度和地球自轉角速度相等。稱作地球同步衛(wèi)星或靜止氣象衛(wèi)星（2短周期重復觀測（3）成像面積大，有利于獲得宏觀同步信息，減少數據處理容量（4資料來源連續(xù)，時效性強，成本低3氣象衛(wèi)星的應用（1）天氣分析和氣

8、象預報（2）氣候研究和氣候變遷的研究（3）資源環(huán)境其他領域3.2攝影成像1數字攝影根據探測波長的不同可以分為近紫外攝影，可我見光攝影，紅外攝影，多光譜攝影2攝影機分為:分幅式和全景式3掃描成像：是依靠探測原件和掃描鏡對目標地物以瞬時視場為單位，進行的逐點逐行取樣，以得到目標地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。 探測波段包括：紫外，紅外，可見光，微波。成像方式（1）光/機掃描成像（2）固體掃描成像（3）高光譜成像光譜掃描4微波遙感：通過微波傳感器獲取從目標地物發(fā)射或反射的微波輻射，經過判讀處理來識別地物的技術5微波遙感的特點（1）能全天候，全天時工作（2）對某些地物具有特殊的波段特征（3）

9、對冰雪森林土壤有一定穿透力（4）對海洋遙感有特殊意義：海綿動態(tài)變化的觀測（5）分辨率較低，但特征明顯6中心投影的透視規(guī)律（1）地面物體是一個點，在中心投影上仍是一個點。如果有幾個點同在同一投影線上，他的影像便重疊成一個點（2）與相面平行的直線，在中心投影上仍是一條直線，與地面目標的形狀基本一樣。平面上的曲線在地圖投影上仍是一個曲線（3水平面上的一個投影仍是一平面，垂直面的投影位于投影中心時呈一直線，在其他位置時，其側面投影呈不規(guī)則的梯形7中心投影的像點位移：在中心投影的膠片上，地形的起伏，除引起膠片比例尺變化外，還會引起平面上的點位在相片位置上的移動，這種現象稱為像點位移中心投影的像點位移規(guī)律

10、：位移量與地形高差h成正比，即高差越大引起的像點位移量也越大位移量與像主點的距離r成正比。即距主點越遠的像點位移量越大。像片中心部分位移量較小，位移量與攝影高度成反比，即攝影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小8遙感圖像的特征：幾何特征。物理特征，時間特征9遙感圖像的分辨率分為：（1）空間分辨率：指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場，或地面物體能分辨的最小單位。（2）光譜分辨率：指傳感器在接收目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。時隔越小，分辨率越高（3）輻射分辨率：指傳感器接收波譜信號時，能分辨的最小輻射度差。（4）時間分辨率：指對同一地點進行遙感采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率

11、，也稱重訪周期第四章 遙感圖像處理10.380,76um波段能夠引起人的視覺2嚴格來講，只有能夠被眼睛感覺到的，并產生視覺現象的輻射才是可見光輻射或可見光，簡稱光3亮度對比：視場中對象與背景的亮度差與背景亮度之比4顏色對比：在視場中，相鄰區(qū)域的不用顏色的相互影響5白色光源亮度很高時看到的是白色，亮度很低看到的是發(fā)暗發(fā)灰，無亮度則看到黑色6顏色的性質由明度，色調，飽和度來描述。明度是人眼對光源或物體明亮程度的感覺；色調，是色彩彼此相互區(qū)分的特征；飽和度，是色彩純潔的程度7黑白色只用明度來描述，不用色調，飽和度描述8互補色：兩種顏色混合產生白色或灰色，這兩種顏色就稱為互補色。如黃和藍，紅和青，綠和

12、品紅9三原色：若三種顏色其中的任一種都不能由其余兩種顏色混合相加產生，這三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調的顏色，則稱之為三原色。 加法三原色.，紅綠藍10顏色的減法原則：白色光線先后通過兩塊濾光片的過程就是11減法三原色，即加法三原色的補色，即黃，品紅，青色。顏色相加相減原理？第二節(jié) 數字圖像的校正1數字圖像：能夠被計算器存儲，處理和使用的圖像。數字圖像常用數組和矩陣來表示2光學圖像又稱作模擬量，模擬圖像又稱作數字量，他們之間的轉換稱模/數轉換，記作A/D轉換，反之稱為數模轉換，記作轉換。 數字量與模擬量的本質區(qū)別在于模擬量是連續(xù)變量而數字量是離散變量3矩陣中的每一元素代表圖像中的一個

13、像元4數字圖像中的像元值可以是整型，實型和字節(jié)型。字節(jié)最常用5輻射強度在圖像上就是亮度值（灰度值），該值主要受兩個物理量影響1太陽輻射照射到地面的輻射強度2地物的光譜反射率。6輻射畸變：當太陽輻射相同時，圖像上像元亮度值的差異直接反應地物目標光譜反射率的差異。實際測量時，輻射強度值受到影響發(fā)生改變，這一改變的部分就是需要矯正的地方，即為6引起輻射畸變有兩個原因1傳感器儀器本身產生的誤差2大氣對輻射的影響7直方圖最小值去除法：首先確定圖像上確實有輻射量度或反射亮度應為零的地區(qū)，校正時將每一波段，每個像元的亮度都減去本波段的最小值。使圖像亮度動態(tài)范圍得到改善，對比度增強，從而提高了圖像質量7直方圖

14、的特點：1一副圖像只能對應一個直方圖，一副直方圖可對應多幅圖像2可強有力的變現圖像反差與反射率8直方圖的作用：每一幅影像都可以求出其像元亮度值的直方圖。觀察直方圖的形態(tài)可以粗略的分析影像的質量9當遙感圖像在幾何位置上發(fā)生了變化，產生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變時，說明遙感影像發(fā)生了幾何畸變10遙感影像畸變的原因1遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響2地勢起伏的影響3地球表面曲率的影響4大氣折射的影響5地球自轉的影響11為了確定矯正后圖像上每點的亮度值，有三種方法：最近鄰法，雙向線性內插法，三次卷積內插法最近鄰法優(yōu)點：簡單易用計算量小，在幾何位置上精度為0.

15、5像元：缺點：處理后圖像的亮度具有不連續(xù)性，從而影響精度雙向線性內插法優(yōu)點：與最近鄰法相比精度明顯提高，缺點：計算量增加，會對圖像起平滑作用，從而使對比度明顯的分界線變得模糊三次卷積內插法優(yōu)點：計算較簡單，有一定的亮度采樣精度：缺點：圖像略變模糊第三節(jié) 數字圖像增強1圖像增強處理的主要方法：對比度擴展，空間濾波，圖像運算，多光譜變換1對比度變化的方法：線性變換（為了改善圖像的對比度，在運算過程中有一個變換函數。如果變換函數是線性的或分段線性的，這種變換就是）分段線性變換：為了更好的調節(jié)圖像的對比度，需要在一些亮度的段拉伸，而在另一些亮度段壓縮，這種變換稱為非線性變換（當變換函數是非線性時。常用

16、的有指數變換和對數變換）指數變換的意義：在亮度值較高的部分擴大亮度間隔，屬于拉伸，在亮度值較低的部分縮小亮度間隔，屬于壓縮。 對數變換的意義：在亮度值較低的部分拉伸，在亮度值較高的部分壓縮。2空間濾波：是以實現重點突出圖像上的某些特征為目的，如邊緣，紋理等通過像元與其周圍相鄰像元的關系，采用空間域中的鄰域處理方法。屬于一種幾何增強處理，包括平滑和銳化3圖像卷積運算：是在空間域上對圖像做局部檢測的運算，以實現平滑和銳化的目的。 二維的卷積運算是在圖像中使用模版來實現運算的4平滑：圖像中出現某些亮度變化過大的區(qū)域，或出現不該有的亮點時采用平滑的方法可以減小變化，使亮度平緩或去掉不必要的“噪聲”點。

17、有均值平滑和中值平滑兩種5銳化作用：突出圖像的邊緣，線狀目標或某些亮度變化率大的部分通過銳化直接提取出需要的信息6數字圖像彩色變換的方法：單波段色彩變換，多波段色彩變換，HLS變換7假彩色合成：根據加發(fā)彩色合成原理，選擇遙感影像的某三個波段，分別賦予紅綠藍三種顏色，就可以合成彩色影像。由于原色的選擇與原來遙感波段代表的真實顏色不同，因此生成的合成色不是地物真實的顏色，這種合成即為8標準假彩色合成：綠波段賦藍，紅波段賦綠，紅外波段賦紅的合成方案9圖像運算差值運算作用：1有利于目標與背景反差較小的信息提取2常用于研究同一地區(qū)不同時相的動態(tài)變化3突出邊緣或線狀地物10比值運算作用：1可以檢測波段的斜

18、率信息并加以擴展，以突出不同波段間地物光譜的差異，提高對比度2去除地形影響3還有其他多方面的作用，比如研究淺海區(qū)的水下地形，土地富水性差異，等第五章 遙感圖像目視解譯與制圖1遙感圖象目視解譯的概念：專業(yè)人員，通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標地物信息的過程2遙感圖像計算機解譯的概念：以計算機系統(tǒng)為支撐環(huán)境，利用模式識別技術或與人工智能技術相結合，根據遙感圖像中目標地物的各種影像特征，結合專家知識庫中目標地物的解譯經驗和成像規(guī)律等知識進行分析和推理，實現對遙感圖像的理解，完成對遙感圖像的解譯3（TK）遙感圖像目標地物識別特征：色調，顏色，陰影，形狀，紋理，大小，位置，圖型，相

19、關布局4（TK）遙感圖像攝影像片的種類：可見光黑白全色像片，黑白紅外像片，彩色像片，彩紅外像片，多波段攝影像片，熱紅外攝影像片5直接判讀標志：能夠直接反映和表現目標地物信息的遙感圖像的各種特征簡介解譯標志：能夠間接反映和表現目標地物信息的遙感圖像的各種特征，借助它可以推斷與某地屬性相關的其他現象6水體和植被在彩虹外和黑白紅外即近紅外波段像片上的色調特征：？7遙感掃描影像特征：1宏觀綜合概括性強2信息量豐富。遙感影像采用多波段記錄地表各種地物的電磁波信息，含有多波段，且每個波段都提供了豐富的信息3動態(tài)觀測，時效性強8遙感影像的主要解譯方法：遙感影像的判讀要遵守“先圖外，后圖內，先整體，后局部，勤

20、對比，多分析”的原則1“先圖外，后圖內”是指遙感掃描影像判讀時，首先要了解影像圖框外提供的信息，然后再對影像判讀2判讀時遵循“先集體，后局部”的原則，做整體的觀察，了解各種地理要素在空間上的練習，綜合分析目標地物與周圍環(huán)境的關系3由于多光譜掃描影像可以同時獲取多個波段的掃描圖像，因此，要“勤對比，多分析”。多個波段對比，不同時相對比，不同地物對比9微波影像的應用：1海洋環(huán)境調查2地質制圖和非金屬礦產資源調查3洪水動態(tài)監(jiān)測與評估4地貌研究和地圖測繪5軍事偵查10微波影像的判讀方法：1由已知到未知的方法2對微波影像進行投影糾正3對微波影像進行立體觀察，獲取不同地形或高差11目標解譯方法1直接判讀法

21、。根據遙感影像目視判讀直接標志直接確定目標地物屬性與范圍2對比分析法。此方法包括同類地物對比分析法，空間對比分析法，時相動態(tài)對比法3信息復合法。利用透明專題圖或者透明地形圖與遙感圖像重合，根據專題圖或地形圖提供的多種輔助信息，識別圖像上目標地物4綜合推理法。綜合考慮遙感圖像多種解譯特征，結核生活常識，分析推斷目標地物5地理相關分析法。借助專業(yè)知識分析推斷12遙感圖象目視解譯步驟1目視解譯準備工作階段。明確任務，搜集資料2初步解譯與判讀區(qū)的野外考察3室內詳細判讀4野外驗證與補判5目視解譯成果的轉繪與制圖13遙感影像地圖的概念：是一種以遙感影像和一定的地圖符號來表現制圖對象地理空間分布和環(huán)境狀況的

22、地圖 （與普通地圖相比的特點一豐富的地面信息二內容層次分明三圖面清晰易讀）14遙感影像制圖的特點：一豐富的信息量二直觀形象性三具有一定數學基礎四現勢性強15計算機輔助遙感制圖：在計算機系統(tǒng)支持下，根據地圖制圖原理，應用數字圖像處理技術和數字地圖編輯加工技術，實現遙感圖像地圖制作和成果表現的技術方法一般過程：1遙感影像信息選取與數字化2地理基礎底圖的選取與數字化3遙感影像幾何糾正與圖像處理4遙感影像鑲嵌與地理基礎底圖拼接5地理基礎地圖與遙感影像復合6符號注記圖層生成7影像地圖圖面配置8遙感影像地圖制作與印刷第六章 遙感數字圖像計算機解譯1遙感圖像計算機解譯：以遙感數字圖像為研究對象，在密計算機系

23、統(tǒng)支持下，綜合運用地學分析，遙感圖像處理，地理信息系統(tǒng)，模式識別與人工智能技術，實現地學專題信息的智能化獲取2遙感圖像計算機解譯的難度：一遙感圖像從遙遠的高空成像，成像過程受干擾較大二遙感影像信息量豐富，與一般圖像相比，內容非常擁擠，三遙感圖像的地域性，季節(jié)性和不同成像方式更增加了計算機對遙感圖像進行解譯的難度3在遙感圖像分類過程中，常使用距離系數和相關系數來衡量相似度。 度量空間中的距離常用以下方法1絕對值距離2歐氏距離3馬克距離4均值向量的混合距離（TK）4監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的區(qū)別：1根本區(qū)別：是否利用訓練場地來獲取先驗的類別知識，訓練場地的選擇是監(jiān)督分類的關鍵2非監(jiān)督分類不需要跟多的先

24、驗知識，它根據地物的光譜統(tǒng)計特性進行分類（非監(jiān)督分類方法簡單，且分類具有一定的精度。當光譜特征分類能夠和唯一的地物類型相一致時，可取得較好的分類效果。當兩個地物類型對應的光譜特征類差異很小時，非監(jiān)督分類效果不如監(jiān)督分類好）5監(jiān)督分類的基本思想：根據訓練場地提供的樣本選擇特征參數，建立判別函數，對待分類點進行分類6監(jiān)督分類的常用方法：一最小距離分類法二多級切割分類法三特征曲線窗口法四最大似然比分類發(fā)（TK）7分級集群法的分類過程：一確定評價各樣本相似程度所采用的指標，二初定分類總數n 三計算樣本間的距離：根據距離最近的原則判定樣本歸并到不同類別。四歸并后的類別作為新類，與剩余的類別重新組合，然后再計算并更正其距離8遙感圖像解譯專家系統(tǒng)：是模式識別與人工智能技術相結合的產物。它用于模式識別方法獲取地物多種特征，為專家系統(tǒng)解譯遙感圖像提供證據，同時應用人工智能技術，運用遙感圖像解譯專家的經驗和方法，模擬遙感圖像目視解譯的思維過程，進行遙感圖像解譯 系統(tǒng)組成：第一部分：圖像處理與特征提取子系統(tǒng)。（功能：遙感圖像濾波，增強大氣矯正，幾何精校正，正射糾正。每個目標地物的位置數據和屬性特征數據通過系統(tǒng)接口存儲在遙感數據庫內）第二部分：遙感圖像解譯知識獲取系統(tǒng)（功能