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1、电子科技大学资源与环境学院20121111 1 遥感应用原理与方法（考试）1 遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息， 经过信息的传输及其处理分析， 来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术。2 遥感的特性 （选三） ：（1）宏观性、综合性：覆盖范围大、信息丰富。一幅影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。（2）光谱分辨率：指传感器所能记录的电磁光谱中，某一特定的波长范围值，波长范围值越宽，光谱分辨率越低。（3）多尺度性（空间）：空间分辨率：遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能够把两个目标作为清
2、晰的实体，记录下两个目标物之间最小的距离，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。四、多时相性：重复探测，有利于进行动态分析。3 遥感的应用 （至少三个）：（1）遥感在资源调查方面的应用：在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测。（2）遥感在地质矿产方面的应用：客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程地质、地震地质、水文地质和灾害地质。（3）在水文、水资源方面的应用水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等。青藏高原水资源调查；夏威夷群岛淡水资源。（4）遥感在环境监测评价等方面的应用：在环境监测方面的应用污染物位置、性质、
3、动态变化及对环境的影响；环境制图长江三峡库区环境本底调查、环境演变分析、动态监测等在对抗自然灾害中的应用，灾害性天气的预报，旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害，森林火灾（5）在区域分析及建设规划方面的应用：区域性是地理学的重要特点腾冲、长春、三北防护林等都是遥感区域分析的典范。城市化和城市遥感的兴起：城市土地利用、环境监测、道路交通分析、环境地质、城市规划等（6）遥感在全球性宏观研究中的应用：全球性问题与全球性研究（Global Study） ，人口问题、资源危机、环境恶化等利用 GPS监测和研究板快的运移；深大断裂活动；全球性气候研究和灾情预报；世界冰川的进退。（7）遥感在其它方面的应用 ：在
4、测绘制图方面的应用；在历史遗迹、考古调查方面的应用；在军事上的应用4 电磁波概念 ：在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的电磁振荡在空间的传播。5 电磁波谱 ： 射线、 射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等都是电磁波，只是波源不同，波长（频率）也各不相同。将各种电磁波在真空中的波长（频率）按其长短，依次排列制成的图表叫做电磁波谱。6 瑞利散射 ： 是由比光波波长还小的气体分子质点引起的散射，反射能力与光波波长的四次方成反比，波长越短，散射越强。7 大气窗口 ：大气层的反射、吸收和散射作用，削弱了大气层对太阳辐射的透明度，我们把
5、太阳辐射名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电子科技大学资源与环境学院20121111 2 通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段范围，称为大气窗口。8 地物反射光谱曲线 ： 按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线（横坐标为波长值， 纵坐标为反射率）称为地物反射光谱曲线。9 中心投影与垂直投影的区别（详细） ：（1）投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受投影距
6、离（遥感平台高度）影响，像片比例尺与平台高度H 和焦距 f 有关。（2）投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，像点相对位置保持不变。 在中心投影的像片上比例关系有显著的变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。（3）地形起伏的影响：垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像片上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。这种误差有一定的规律。10 像点位移 ：当像片倾斜、 地面起伏时， 地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移。11 目视解译要素 （至少
7、三点）：目视解译式指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。颜色：颜色是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。阴影：阴影是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影形状、 大小可判读物体的性质或高度，如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层建筑物等的高度及结构。形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。纹理：纹理也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。大小：遥感图像上目标物的形状、 面积与体积的度量。 它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。位置：指目标地
8、物分布的地点。 目标地物与其周围地理环境总是存在着一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约。12 遥感图像目视解译方法（至少三点）：（一）直接判读法：是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。（二）对比分析法：此方法包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。a.同类地物对比分析法是在同一景遥感影像上，由已知地物推出未知目标地物的方法。b.空间对比分析法是根据待判读区域的特点， 判读者选择另一个熟悉的与遥感图像区域特征类似的影像，将两个影像相互对比分析，由已知影像为依据判读未知影像的一种方法。c.时相动态对比法 :是利用同一地区不同时间成像的遥感影像加
9、以对比分析，了解同一目标地物动态变化的一种解译方法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电子科技大学资源与环境学院20121111 3 （三）信息复合法 :利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。（四）综合推理法：综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。（五）地理相关分析法：根据地理环境中各种地理要素之间的相互
10、依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。13 地学相关分析： 就是充分认识地物之间以及地物与遥感信息的相关性，并借助这些相关性，在图像上寻找目标识别所需的相关因子，通过提取相关因子来识别目标。14 地学相关分析三个方法 ：（1）主导因子相关分析法 ：a.地形因子相关分析法：地形主导因子相关分析方法的目的是根据地形因子影响某些地物类型光谱变异的先验知识，建立相关分析模型，提高识别地物目标的能力和精度b.地貌类型相关分析：普通地貌类型应按形态与成因相结合的原则划分，目前尚没有一个完全统一的分类方案，一般采用形态分类和成因分类相结合的分类方法。（2）多因
11、子相关分析法 ：在遥感图像分析过程中，难以确认相对于影像特征较明显的主导因子，为此采用多因子数理统计分析方法，从多因子中选取有明显效果的相关变量，再通过相关变量分析， 达到识别目标对象的目的。（3）指示标志分析法 ：地球表面环境体现出一定的规律性特点（环境本底），当规律被破坏的时候，会引起一系列生物地球化学异常现象出现，在遥感应用于异常现象监测中， 主要研究各环境要素的相关性，在图像上寻找相关因子与异常标志。15 分层分类法： 面对地表景物的复杂多变性特征，不可能用一个统一的分类模式来描述或进行区域景物的识别和分类。 根据景物的复杂性， 建立分类树， 根据分类树的结构逐级分层次地把研究的目标区
12、分、识别出来，就是分层分类法。16 分层分类法的特点 ：（1）用逐级逻辑判别的方式，使人的知识及判别思维能力与图像处理有机地结合起来，避免出现逻辑上的分类错误；（2）运用分层分类法，把复杂景物或现象按一定原则作层层分解后，关系被简单化了；（3）根据不同目的要求进行层层深化，相互关系明确，局部细节描述得更加清楚，避免数据冗余；（4）用逐级逻辑判别的方式，使人的知识及判别思维能力与图像处理有机地结合起来，避免出现逻辑上的分类错误；（5）运用分层分类法，把复杂景物或现象按一定原则作层层分解后，关系被简单化了；（6）根据不同目的要求进行层层深化，相互关系明确，局部细节描述得更加清楚，避免数据冗余；17
13、 变化检测 ：变化检测就是利用不同时期的遥感图像，定量地分析和确定地表变化的特征与过程。18 变化检测三方法 ：（一） 光谱类型特征分析 方法有：（1） 多时相图像叠合方法 ： 在图像处理系统中将不同时相遥感图像的各波段数据分别以R(红)、 G(绿)、B(蓝)图像存储，从而对相对变化的区域进行显示增强与识别。（2）图像代数变化检测算法 ：差值、比值：图像代数算法是一种较简单的变化区域及变化量识别方法，包括图像差值与图像比值运算。（3）多时相图像主成分变化检测：对经过几何配准的不同时相送感图像进行主成分分析，生成新的互不相关的多时相主成分分量的合成图像并直接对各主成分波段信息进行对比，检测变化。
14、（4）分类后对比检测 ：对经过几何配准的两个（或多个）不同时相遥感图像分别作分类处理后，获得两个 (或多个 )分类图像，并逐个像元进行比较，生成变化图像。根据变化检测矩阵确定各变化像元的变化类型（二）光谱变化向量分析 ：对两个不同时间的遥感图像，进行图像的光谱量测，每个像元可以生成一个具有变化方向和变化强度 （大小）两个特征的变化向量。 变化强度通过空间中两个数据点之间的距名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电子科技
15、大学资源与环境学院20121111 4 离。（三）时间序列分析 ：对一个区域进行一定时间的连续遥感观测，提取图像有关特征，分析其变化过程与发展规律。包括变化特征的确定和变化分析。19 叶片的光谱特征 （两个反射峰和五个吸收谷） ：（1）当植物受到某种抑制，阻止正常生长发育，导致叶绿素含量降低，叶绿素在蓝红波段的吸收减少反射增强，特别是红反射率升高以至于植物转为黄色（2）当植物衰老，叶绿素逐渐消失，叶黄素和叶红素在叶子的光谱响应起主导作用，因而秋天树叶变黄或枫叶变红。20 影响植物叶片光谱的因素：（1）叶绿素 ：植物叶子中含有多种色素，如叶青素、叶红素、叶绿素等。在可见光范围内，其反射峰值落在相
16、应的波长范围内。（2）叶子的组织构造 ：绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和多孔薄壁细胞组织（海绵组织）构成。不同组织对不同波段的光的吸收各不相同。（3）叶子的含水量 ：叶子在 1.45m ，1.95m 和 2.62.7m 处各有一个吸收谷，这主要有由叶子的细胞液、细胞膜及吸收水分所形成。植物叶子含水量的增加，将使整个光谱反射率降低，反射光谱曲线的波状形态变得更为明显，特别是在近红外波段，几个谷更为突出。（4）植物覆盖度 ：植物覆盖程度越大，光谱特征形态受背景下垫面影响愈小。21 植被指数 ：运用多光谱遥感数据经分析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式）产生某些对植被长势
17、、生物量等有一定指示意义的数值称为植被指数。（一）归一化植被指数 (NDVI) ：针对浓密植被的红光反射很小，其RVI值将无界增长， Deering(1978)首次提出将简单的比值植被指数RVI ， 经非线性归一化处理得 “ 归一化差值植被指数 ”NDVI 使其比值，限定在 -1，1范围内。归一化植被指数 (NDVI)被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差和这两个波段数值之和的比值。(A)NDVI优势：NDVI是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子。许多研究表明 NDVI与 LAI、绿色生物量、植被覆盖度、光合作用等植被参数有关。如NDVI 与光合有效吸收辐射 (FAPAR) 近线性关系，
18、与 LAI呈非线性相关， NDVI被认为是 监测地区或全球植被和生态环境变化的有效指标。NDVI经比值处理，可以部分消除与太阳高度角、卫星观测角、地形、云阴影和大气条件有关的辐照度条件变化(大气辐射 )等的影响。 比值消除噪声的程度取决于噪声的相关性和地面接近朗伯体的程度。同时 NDVI的归一化处理，使因遥感器标定衰退，并使由地表二向反射和大气效应造成的角度影响减小，NDVI增强了对植被的响应能力。几种典型的地面覆盖类型在大尺度NDVI图像上区分鲜明，植被得到有效的突出。因此，它 特别适用于全球或各大陆等大尺度的植被动态监测。(B)NDVI 局限性 :NDVI 增强了近红外与红色通道反射率的对
19、比度，它是近红外和红色比值的非线性拉伸，其 结果是增强了低值部分，抑制了高值部分。如比值从 5 增至 10 再增至 15，NDVI从 0.67 增至0.82(增加 20)、再增至 0.87(增加 6)。结果 导致对高植被区较低的敏感性。22 叶面积指数（ LAI） ：指单位地表面积上叶面面积（或者叶面面积与其对应地表面积之比）。23 叶面积指数获取方法 ：（1）实测方法：长宽法、称重法这些方法均需要消耗一定的人力进行实物测量。借助有关测量工具例如 LAI-2000、LAI-2200 、LI-3100C 、LI-3000、AccuPAR 等，此方法仍需实地进行测量。（2）遥感反演方法：由于遥感数
20、据具有覆盖范围广、时间与空间分辨率高、花费相对较少等优点。（3）作物生长模型模拟LAI。24 植被覆盖度 ：植被覆盖度通常定义为植被（包括叶、茎、枝）在地面的垂直投影面积占统计总面积的百分比、它是刻画地表植被水平方向上的覆盖程度的一个重要参数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电子科技大学资源与环境学院20121111 5 25 土地覆盖 ：是指地球表面当前所具有的自然和人为影响所形成的覆盖物，如地表植被、土壤、冰
21、川、湖泊、沼泽湿地及道路等。虽然土地覆盖也侧重于土地本身属性的研究但它不仅仅被看作单一的土地和植被类型，而是以土地类型为主体，并具有的一系列自然属性和特征的综合体。26 土地利用调查与制图 ：（1）遥感数据及辅助资料的采集（2）遥感图像的预处理（3）解译标志的建立（4）室内遥感图像判读成图（5）地类面积量算（6）成果总结27 土地利用 动态遥感监测技术流程 ：（1）多源数据的选取（2）资料预处理（3）变化信息提取及变化类型确定（4）外业核查（5）变化信息后处理（6）面积量算与统计（7）监测精度评定28 水体光谱特性影像因素：水体光谱特性主要决定于水中的：悬浮泥沙颗粒大小和含量（混浊度大小） 、
22、浮游生物含量（叶绿素浓度） 、营养盐含量（黄色物质、溶解有机质等）、水深、水温等，由此所形成的光谱差异成为遥感探测水体的理论基础。（1）水体光谱特征与悬浮泥沙含量的关系：随水中悬浮泥沙浓度的增加，水体在整个可见光谱段的反射亮度增加， 水体由暗变得越来越亮。 同时反射峰值波长向长波方向移动，即从蓝 (B)-绿(G)-更长波段(600nm 以上)移动，而且反射峰值本身形态变得更宽。（2）水体光谱特征与叶绿素含量的关系：当叶绿素浓度增加，可见光的蓝光部分的光谱反射率明显下降，但绿光部分的反射率则上升。另外，随着海水中悬浮物质浓度的增加，在520nm 附近的叶绿素光谱 “ 节点” 会向长波方向移动。名
23、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电子科技大学资源与环境学院20121111 6 （3） 水体光谱特征与水深的关系： 光线透入清水的光谱特性， 在近水面的曲线形态近似于太阳辐射，随水深增加（ 0-0.2-2-20m） ，水体对光谱组成的影响增大。（4）水体热特征与水温的关系：遥感器所探测的热红外辐射强度而得到的水体温度是水体的亮度温度（辐射温度），水体的真实温度（物理温度）需考虑比辐射率。但，由于水的比辐射率接近于1
24、（近似于黑体），所以，常用亮度温度表示水体温度。29 海洋遥感应用 ：（1）海洋浮游植物浓度监测：制作主要水色要素叶绿素、悬浮物质、黄色物质和污染物质等时空分布图，为海洋渔业、海水养殖业、近海油气勘探开发生产、海岸工程、海洋环境监测与评价提供服务（2）悬浮物质监测：（3）海面温度：制作海面温度场图，为海洋渔业保护、鱼情预报、海水养殖、海洋动力要素等提供服务（4）溢油监测：（5）海冰监测：我国渤海每年冬季都要有三个月左右的结冰期，冰情状况对海上生产活动造成较大影响。HY-1A卫星具有较强的监测海冰能力， 利用 HY-1A卫星资料，可反演出海冰厚度、 海冰外缘线、海冰密集度和海冰温度等信息。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -