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遙感原理與應用複習重點整理

緒論

1、遙感的概念:在不直接接觸的情況下,在地面,高空和外層空間的各種平台上,運用各種傳感器擷取各種資料,通過傳輸,變換和處理,提取有用的資訊,實作研究地物空間形狀、位置、性質、變化及其與環境的關系的一門現代應用技術學科。

遙感概念:在不直接接觸的情況下,對目标或自然現象遠距離探測和感覺的一種技術。

2、遙感的分類:按照遙感的工作平台分類:地面遙感、航空遙感、航天遙感。

按照探測電磁波的工作波段分類:可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多光譜遙感等。

按照遙感應用的目的分類:環境遙感、農業遙感、林業遙感、地質遙感等。

按照資料的記錄方式:成像方式、非成像方式。

按照傳感器工作方式分類:主動遙感、被動遙感。

3、遙感起源于航空攝影、攝影測量等。

第一章

1、電磁波:通過變化電場周圍産生變化的磁場,而變化的磁場又産生變化的電場之間的互相聯系傳播的過程。電磁波的特性:具有二象性,即波動性(幹涉、衍射、偏振現象)和粒子性。

2、波長最長的是無線電波,最短的是γ射線。

3、電磁波譜圖: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制成的圖案。

4、地物的反射率概念:地物對某一波段的反射能量與入射能量之比。反射率随入射波長變化而變化。反射類型:漫反射、鏡面反射、方向反射。

5、影響地物反射率的3個因素:入射電磁波的波長,入射角的大小,地表顔色與粗糙程度。

附:影響地物光譜反射率變化的因素:

a太陽的高度角和方位角。B傳感器的觀測角和方位角c不同的地理位置d地物本身的變異e時間、季節的變化

6、地物反射光譜曲線:根據地物反射率與波長之間的關系而繪成的曲線。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。不同植物;植物病蟲害3. 地物的光譜特性具有時間特性和空間特性。(同物異譜,同譜異物)。

7、地物發射電磁波的能力以發射率作為衡量标準;地物的發射率是以黑體輻射作為參照标準。

8、絕對黑體:對任何波長的電磁波輻射都全部吸收的物體。(灰體發射率小于1)。

9、黑體輻射的三個特性:a.輻射通量密度随波長連續變化,每條曲線隻有一個最大值。b.溫度越高,輻射通量密度越大,不同溫度的曲線不同。(絕對黑體表面,機關面積發出的總輻射能與絕對溫度的四次方成正比)c.随着溫度的升高,輻射最大值所對應的波長向短波方向移動。(維恩位移定律)

10、大氣的垂直分層:對流層(航空遙感活動區)、平流層、電離層和外大氣層。在可見光波段,引起電磁波衰減的主要原因是分子散射。在紫外、紅外與微波區,引起衰減的主要原因是大氣吸收。引起大氣吸收的主要成分是:氧氣、水(0.7~1.95)、臭氧(0.3以下)、二氧化碳(2.6~2.8)。

11、散射作用:太陽輻射在長波過程中遇到小微粒而使傳播方向改變,并向各個方向散開。改變了電磁波的傳播方向;幹擾傳感器的接收;降低了遙感資料的品質、影像模糊,影響判讀。

12、三種散射方式:米氏散射:當微粒的直徑與輻射波長差不多時的大氣散射。

均勻散射:當微粒的直徑比輻射波長大得多時發生的散射。

瑞利散射:當微粒的直徑比輻射波長小得多時發生的散射。

13、大氣視窗的概念:通過大氣而較少被反射、吸收或散射,衰減程度較小,透過率較高的電磁輻射波段。

第二章

1、遙感平台的概念與分類

遙感平台:遙感中搭載傳感器的工具。有:地面平台、航空平台、航天平台。

2、全球定位系統GPS的組成有:地面控制部分(主要站、地面天線。監測站和通信輔助系統組成)空間部分(21顆工作衛星,3顆備用衛星組成),使用者部分(天線、接收機、微處理機和輸入輸出裝置組成)。

3、衛星姿态角定義:定義衛星質心為坐标原點,沿軌道前進的切線方向為x軸,垂直軌道的方向為y軸,垂直xy平面的為z軸,則衛星的姿态角有三種情況:繞x軸旋轉的姿态角為滾動角,繞y軸旋轉的姿态角為俯仰角,繞z軸旋轉的姿态角為航偏角。用姿态測量儀測定:紅外姿态測量儀、星相機、陀螺儀。

4、衛星運作周期:指衛星繞地一圈所需要時間,即從升交點開始運作到下次過升交點時的時間間隔。重複周期:指衛星從某地上空開始運作,經過若幹時間的運作後,回到該地上空時所需要的天數。

5、陸地衛星的種類:高分辨陸地衛星,高光譜陸地衛星,合成孔徑雷達,小衛星。

6、Landsat衛星的特點:近圓形,近極地,與太陽同步(衛星軌道面與太陽地球連線之間在黃道面内的夾角,不随地球繞太陽公轉而改變),可重複的軌道。

7、landsat-7(美)傳感器改型為ETM+、spot衛星(法)、IRS系列衛星(印度)、中國資源一号衛星系列(中國與巴西),合成孔徑雷達型:SAR類衛星,Radarsat系列衛星(加拿大),ERS系列(歐洲),ENVISAT衛星,ALOS衛星(日),Terrasar-x衛星(德)。小衛星:a重量輕,體積小b研制周期短,成本低c發射靈活,啟動速度快,抗毀性強d技術性能高。

8、什麼是TM影像:指美國陸地衛星4~5号專題制圖儀(thematic mapper)所擷取的多波段掃描影像。分為7個波段。主要特點為具較高空間分辨率、波譜分辨率、極為豐富的資訊量和較高定位精度。

多光譜掃描器(MSS)、反速光導管錄影機(RBV)、增強型專題制圖儀(ETM+)

第三章

1、遙感傳感器可分為四類:

(1)、攝影類型的傳感器。(2)、掃描成像類型的傳感器。(3)、雷達成像型的傳感器。(4)、非圖像類型的傳感器。

2、掃描成像類傳感器是逐點逐行以時序方式擷取的二維圖像,有兩種,一對物面掃描的成像儀(如:紅外掃描器、MSS多光譜掃描器、成像光譜儀等)。二對像面掃描的成像儀(如:線陣列CCD推掃式成像儀、電視錄影機等)。

3、TM是一個進階的多波段掃描型的地球資源敏感儀器,與多波段掃描器MSS性能相比,它具有更高的空間分辨率,更好的頻譜選擇性,更好的幾何保真度,更高的輻射準确度和分辨率。Tm增加了一個掃描改正器。

4、ETM+是一台8譜段的多光譜掃描輻射計。HRV是一種線陣列推掃式掃描器。

5、成像光譜概念:是以多路、連續并具有高光譜分辨率方式擷取圖像資訊的儀器,基本上屬于多光譜掃描器。

6、真實孔徑側視雷達的分辨率包括距離分辨率和方位分辨率。

距離分辨率指在脈沖發射方向上,能分辨兩個目标的最小距離,與脈沖寬度有關,與距離無關。(采用脈沖壓縮技術來提高)。

方位分辨率指:在雷達飛行方向上,能分辨兩個目标的最小距離。(采用波長較短的電磁波,加大天線孔徑,縮短觀測距離來提高)。

7、INSAR資料處理的步驟:影像配準,幹涉圖生成,噪聲濾除,基線估算,平地效應消除,相位解纏,高程計算和糾正等。

第四章

1、圖像的表示形式:光學圖像和數字圖像。

光學圖像:是一個二維的連續的光密度函數。數字圖像:是一個二維的離散的光密度函數。

光學圖像轉化為數字圖像指:把一個連續的光密度函數轉化為一個離散的光密度函數。

2、貯存的格式有三種:BSQ格式即按波段記載資料檔案,BIL格式即按照波段順序交叉排列的遙感資料格式,GeoTIFF格式是一種通用的圖像格式。

3、主流遙感圖像處理系統主要有:envi,pci,erdas imagine等。

第五章

1、遙感圖像的幾何變形

(1)、傳感器成像方式引起的圖像變形。

(2)、傳感器外方位元素變化的影響。

(3)、地形起伏引起的像點位移。

(4)、地球曲率引起的圖像變形。

(5)、大氣折射引起的圖像變形。

(6)、地球自轉的影響。

2、遙感影像的幾何處理

(1)粗加工處理即做系統誤差的改正。

(2)精糾正處理。(消除圖像中的幾何變形,産生一副符合某種地圖投影要求的新圖像)

3、遙感影像精糾正處理的過程:

(1)像素坐标的變換,即将圖像坐标轉變為地圖或地面坐标。

(2)對坐标變換後的像素亮度值進行重采樣。

具體如下:

(1)根據圖像的成像方式确定圖像坐标和地面坐标之間的數學模型。

(2)根據地面控制點和對應像點坐标進行平差計算變換參數,評定精度。

(3)對原始圖像進行幾何變換計算,像素亮度值重采樣。

4、糾正方法有:基于多項式的遙感圖像糾正,基于共線方程的遙感圖像糾正,基于有理函數的遙感圖像糾正。

5、直接法與間接法糾正的概念。

答:直接法方案是從原始圖像陣列出發,按行列的順序依次對每個原始像素點位求其地面坐标系中的正确位置。間接法方案是從空白的輸出圖像陣列出發,按行列的順序依次對每個輸出像素點位反求原始圖像坐标的位置。

6、雷達圖像幾何糾正是在粗校正圖像的基礎上,消除由地形引起的幾何位置的誤差,生成地理編碼的正射圖像。

7、圖像間的自動配準是以spot影像為基準,TM影像為配準的。

第6章

1、為什麼要進行輻射糾正?

答:傳感器輸出的能量包含了由于太陽位置和角度條件、大氣條件、地形影響和傳感器本身的性能等所引起的各種失真,這些失真不是地面目标本身的輻射,對圖像的使用和了解造成影像,必須加以校正和消除。

2、 輻射定标和輻射校正是遙感資料定量化的最基本環節。

3、輻射誤差來源:

答:1)傳感器本身的性能引起的輻射誤差;2)大氣的散射和吸收引起的輻射誤差。

3)地形影響和光照條件的變化引起的輻射誤差;

4、傳感器的輻射定标:建立傳感器每個探測元所輸出的信号的數值量化值與該探測器對應像元内的實際地物輻射亮度值之間的定量關系。

5、遙感圖像的輻射增強的實質是增強感興趣目标和周圍背景圖像間的反差。

6、圖像增強技術可分為兩大類:空間域處理和頻率域處理。空間域處理是指直接對圖像進行各種運算以得到需要的增強效果。頻率域處理指将空間域圖像變換成頻率域圖像,然後在頻率域中對圖像的頻譜進行處理,已達到增強圖像的目的。

7、圖像融合的概念:将多源遙感圖像按照一定的算法,在規定的地理坐标系,生成新的圖像的過程。

第7章

1、景物特征主要有:光譜特征、空間特征和時間特征。

2、空間特征指景物的各種幾何形态。判讀标志是:形狀、大小、圖形、陰影、位置、紋理、類型等。

3、影響景物判讀的因素:地物本身的複雜性,傳感器特性的影響,目視能力的影響。

第8章

1、遙感圖像的計算機分類概念?

答:就是利用計算機對地球表面及其環境在遙感圖像上的資訊進行屬性識别和分類,以達到識别圖像資訊所對應的實際地物,提取所需地物資訊的目的。

2、遙感圖像自動分類常用的特征變換有:主分量變換、哈達瑪變換、生物量名額變換、比值變換和恵帽變換等。

3、計算機分類主要有:監督分類和非監督分類。監督分類是基于我們對遙感圖像上樣本區内地物的類别已知,利用這些樣本類别的特征作為識别非樣本資料類别的依據。而非監督分類是人們事先對分類過程不施加任何的先驗知識。僅憑遙感影像的光譜特征的分布規律進行“盲目”的分類過程。其結果隻是區分不同的類不能确定類别的屬性特征。