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1、第一章1.遥感概念：广义遥感：利用仪器设备从远处获得被测物体的电磁波辐射特征、力场特征、和机械波特征据此识别物体的技术。狭义遥感：应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的探测技术。2.遥感技术系统的组成：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。3.遥感的类型（1）按遥感平台分为地面遥感、航空遥感、航天遥感；（2）按工作方式分为主动遥感和被动遥感。又可分为成像遥感 （接受到的电磁辐射信号可转换成数字或模拟图像）与非成像遥感（接受到的信号不能形成图像）；（3）按探测波段分为紫外遥感（0.3-0.4 ）
2、可见光（ 0.4-0.7 ）红外 (0.7-14mm) 微波 (0.1-100cm) 4.遥感技术的特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性、局限。第二章1.电磁波的主要参数：波长、周期、频率（指单位时间内，完成振动或振荡的次数或周期）、振幅（表示电场振动的强度。它被定义为振动物理量偏离平衡位置的最大位移）注： 一般可用波长或频率来描述或定义电磁波谱的范围。在可见光红外遥感中多用波长，在微波遥感中多用频率。电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。地物波谱：地物的反射、发射、透射电磁波的特征是随波长而变化的，即是波长的函数。因此人们往往以波谱曲线的形
3、式表示，简称地物波谱满足关系式： E=h*f f*a=c (a 指波长 ) 2.常用电磁波波段特性1）紫外线 (UV) ：0.01-0.4 m，碳酸盐岩分布、水面油污染。2）可见光： 0.4-0.76 m ，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页3）红外线 (IR) ：0.76-1000 m。近红外 0.76-3.0 m中红外 3.0-6.0 m ；远红外 6.0-15.0 m ；超远红外 15-1000 m 。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。）4）微
4、波： 1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力。3.电磁波的特性（1）电磁波是横波；（2）在真空中以光速传播；（3）电磁波具有波粒二象性。4.电磁辐射度量1）电磁辐射源：（1）自然辐射源：太阳辐射（是可见光和近红外的主要辐射源）地球电磁辐射（小于 3 m 的波长主要是太阳辐射的能量；大于6 m 的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6 m 之间，太阳和地球的热辐射都要考虑）（2）人工辐射源：主动式遥感的辐射源。注：遥感探测实质上是辐射能量的测定。2）辐射度量：（ 1）辐射通量 ：单位时间内通过某一面的辐射能量。（2）辐射通量密度E：单位时间内通过单位面积的辐射能量。（3）辐照度I
5、：单位面积上所接收的辐射通量。（4）辐射出射度M ：单位面积上辐射出的辐射通量。（5）立体角W：为锥体所拦截的球面积 与半径 r 的平方之比。（ 6）辐射亮度 L：辐射源在某一方向的单位投影表面在单位立体角内的辐射通量注： 辐射源向外辐射电磁波时，L 往往随方向的变化而变化，也就是说，从不同的角度观察辐射源时，亮度值是不一样的。我们把L 与方向无关的辐射源称为朗伯源，严格讲，只有黑体才是朗伯源。5.电磁辐射相关定理1）黑体概念：对任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体。（黑体的热辐射称为黑体辐射）2）黑体辐射规律： （1）（波尔兹曼定律）黑体总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。（2）（维恩位移定
6、律）随着温度的升高，辐射最大值往波长短的方向移动3）实际物体辐射：（1）基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W 和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量。（2）发射率（比辐射率）：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）与同温下的黑体辐射出射度黑的比值。注： （1）由上面两个定义可以发现，在给定的温度下，物体的发射率=吸收率（同一波段）。（2）地物的热辐射强度与温度的四次方成正比，所以，地物微小的温度差异就会引起红外辐射能量的明显变化。这种特征构成了红外遥感的理论基础精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
7、 - - - -第 2 页，共 11 页6.大气的相关概念1）大气成分：多种气体、固态和液态悬浮的微粒2）大气结构（大气的垂直分层）对流层、平流层、中气层、热层和大气外层7.大气对太阳辐射的影响1）大气的吸收：（1）氧气，高空遥感很少使用紫外波段的原因。（2）水，吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响2）散射作用：太阳辐射在传波过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。（1）瑞利散射：当微粒
8、的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。无云的天空呈蓝色是因为蓝光波长短，散射强度大，因此蓝光向四面八方散射，使整个空中蔚蓝。日出日落时，太阳高度较低，在过长的传播中蓝光几乎被散射殆尽，绿光次之，最后剩了红光和少量的绿光，构成橘红色。注：瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。（2）米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。（3）无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性
9、散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。云雾中水滴粒子直径比波长大的多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以云雾呈白色。注： 微波具有极强的穿透云层本领的原因：微波波长比粒子的直径大得多，属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波散射较小。综上可看出，在可见光和近红外波段，大气最主要的散射作用是瑞利散射。8.大气窗口1）含义：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段。2）意义：大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。3）特性：大气窗口波段透射率 /% 应用举例（看书）。9.地球辐射精选
10、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页在可见光和近红外波段地球辐射以地表反射太阳辐射为主，在中红外波段两者共同作用，在远红外波段以地球自身热辐射为主。10. 地物反射波谱特征1 ）地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反照率(albedo) ：以太阳光作为入射光的反射率，即自然物体的反射率。（物体的光谱反射率随波长变化的曲线称为光谱反射率曲线，它的形状反映了地物的波谱特征）2）物体的反射可分为镜面反射、漫反射和实际物体反射。影响地物反射率大小的因素：入射电磁波的波长、入射角的大小、地物
11、表面颜色与粗糙度。3）几种典型地物的光谱特性（1）植被：可见光波段有一个小反射峰，位于绿光处（0.55 ），两侧 0.45 （蓝）和 0.67 （红）则有两个吸收带。这一特征是由于叶绿素的影响（叶绿素对蓝光和红光吸收作用很强，对绿光反射作用很强）在近红外（ 0.7-0.8 ）有一反射“陡坡”，至1.1 有一峰值，形成植被独有的特征。在中红外（1.3-2.5 ）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，形成低谷。（2）土壤： 自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，呈比较平滑的特征，一般土质越细反射率越高、有机质含量越高和含水量越高反射率越低。影响土壤光谱的主要因素: 1 土壤中的原生矿物和
12、次生矿物 2 土壤水分，当土壤的含水量增加时，土壤的反射率就会下降，在水的各个吸收带处（1.4，1.9 和 2.7um ），反射率的下降尤为明显。对于植物和土壤，造成这种现象显然是同一种原因，即入射辐射在水的特定吸收带处被水强烈吸收所致 3 土壤有机质：土壤有机质是指土壤中那些生物来源（主要是植物和微生物）的物质，其中腐殖质是土壤有机质的主体，有机质的影响主要是在可见光和近红外波段，而影响最大的是在0.60.8um 之间，不仅有机质的含量影响土壤光谱反射特性，而且其不同的组成也同样有显著的影响。 4 铁：铁的影响主要也在可见光和近红外波段。 5 土壤质地：一是影响土壤持水能力，进而影响土壤光谱
13、反射率；二是土壤颗粒大小本身也对土壤的反射率有很大影响第四章1.光学原理1）颜色性质描述参数（1）亮度对比：对象相对于背景的明亮程度。（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。（3）明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉，物体反射率越高，明度就越高。（4）色调：是色彩彼此相互区分的特性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页（5）饱和度：是色彩纯洁的程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。2）颜色立体（颜色的表示）（描述颜色特性之间的关系），颜色立体、孟赛尔颜色立体3）颜色相加原理（1
14、）三原色：红、绿、蓝，若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。（2）互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。（3）色度图：可以直观地表现颜色相加的原理,更准确地表现颜色混合的规律。4）颜色相减原理：当两块滤光片组合产生颜色混合时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最后通过的光是经过多次减法的结果。减法三原色:黄、品红、青。2.数字图像概念数字图像是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和量化3.遥感数字图像的特点：便于计算机处理与分析、
15、图像信息损失低、抽象性强。4.遥感数字图像可分几种类型：二值数字图像、单波段数字图像、彩色数字图像、多波段数字图像5.数字图像的表示方法（三种数据格式）：BSQ（按波段顺序依次排列的数据格式）、BIP（每个像元按波段次序交叉排列）、BIL（是逐行按波段次序排列的格式）。6.数字图像直方图：1）概念：以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图2）直方图的作用： 直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值的位置、 均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的曲线可以反映图像的质量差异。7.辐射校正1）引起辐射畸变的原因：传感器仪器本身的误差、大气对辐射的影响2）大气对辐射的影响：
16、大气的主要影响是减少了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增加了因子，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页图像质量下降。大气影响的粗略校正：通过简单的方法去掉程辐射度（散射光直接进入传感器的那部分），从而改善图像质量。包括直方图最小值去除法和回归分析法。3）直方图最小值去除法：基本思路：每幅图像上都有辐射亮度或反射亮度应为0 的地区，而事实上并不等于0，说明亮度最小值必定是这一地区大气影响的程辐射度增值。校正方法：将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从而提高了图像
17、质量。4）回归分析法： 原理：根据波段间的相关性，由一已知波段的程辐射推断其余波段程辐射8.几何校正1 ）遥感影像变形的原因：遥感平台位置和运动状态变化的影响、地形起伏的影响（产生像点位移）、地球表面曲率的影响（一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长）、大气折射的影响（产生像点位移）、地球自转的影响（产生影像偏离）2）基本思路： 把存在几何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。注： 此方法适合于地面平坦，不需考虑高程信息，或地面起伏较大而无高程信息，以及传感器的位置和姿态参数无法获取时应用。3 ）具体步骤：（
18、1）选取控制点；（2）找到一种数学关系，建立变换前后的函数关系，计算校正后每一点所对应原图中的位置；（3）计算每一点的亮度值。4）计算方法：（ 1）建立两图像像元点之间的对应关系；（2）求出原图所对应点的亮度（内插方法：最近邻法、双线性内插法、三次卷积内插法）。5）控制点 (GCP)的选取（1）数目的确定 :最小数目； 6 倍于最小数目。（2）选择的原则在几何校正中， GCP 点的选择是最重要，也是工作量最大的，对于一个精确的校正必须使用精确的地面控制点，图像中所有其它点的校正坐标均由地面控制点外推所得。被定位的地面控制点必须散布在整幅图像上，GCP 点分布越均匀，数量越多，校正的可靠性越高。
19、9.对比度变换1）概念：是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。 将图像中过于集中的像元分布区域（亮度值分布范围）拉开扩展，扩大图像反差的对比度，增强图像表现的层次性。又叫辐射增强。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页2）方法：对比度线性变换和非线性变换。在改善图像对比度时，如果采用线性或分段线性的函数关系，那么这种变换就是线性变换。变换函数为非线性函数时，即为非线性变换，如指数变换，它的意义在于将亮度值较高的部分拉伸，亮度值较低的部分压缩。10. 空间滤波1）概念：以突出
20、图像上的某些特征为目的，通过像元与周围相邻像元的关系，采取空间域中的邻域处理方法进行图像增强方法。注： 对比度扩展是通过单个像元的运算从整体上改善图像的质量，空间滤波则是以重点突出图像上某些特征为目的的。2 ）平滑： 图像中出现某些亮度值过大的区域，或出现不该有的亮点时，采用平滑方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的亮点。（1）均值平滑：将每个像元在以其为中心的区域内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。（2）中值滤波3 ）锐化： 突出图像的边缘、线性目标或某些亮度变化率大的部分。有罗伯特梯度、索伯尔梯度、拉普拉斯算法、定向检测等锐化方法。11. 彩色变换1）概
21、念：把数字图像组合转换成彩色图形，或者把各种增强或分类图像组合叠加，以彩色图像显示出来。2）方法：（1）单波段彩色变换（假彩色密度分割）概念：单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像。（2）多波段色彩变换： 选择遥感影像中的三个波段，分别赋予红、 绿、蓝三种原色， 根据加色法合成原理，合成彩色影像。合成方案：彩色合成图像分为真彩色图像和假彩色图像。选取波段原则：合成后信息量最大，波段之间相关性最小。（3）HLS 变换：即色调、明度、饱和度的色彩模式，可用近似的颜色立体来量化。12. 图像运算1）概念：两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实
22、现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。2）原理：地物不同波段的光谱差异。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页3）比值运算：对应像元的亮度值相除（除数不为0）。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植被指数。常用算法：近红外波段/ 红波段；或（近红外- 红）/（近红外 + 红）。对于区分和增强光谱亮度值虽不明显，而不同波段的比值差异较大的地物有明显效果。另外还可以去除地形影响。4）差值运算：对应像元的亮度值相减。有利于目标与背景反差较小的信息的提取，研究
23、同一地区不同时相的动态变化。注： 两种运算都要求图像行、列数相等。13. 多光谱变换1）概念：针对多光谱影象存在的一定程度上的相关性以及数据冗余现象，通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量,增强或提取有用信息目的的方法。2）变换的本质：对遥感图像实行线性变换，使光谱空间的坐标按一定规律进行旋转。K-L 变换作用：数据压缩和图像增。K-T 变换作用：扩大陆地卫星TM 影像数据在农业方面的应用。注： 上面宗教的对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换都是数字增强的处理方法。24. 多源信息的复合1）概念：将多种遥感平台， 多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配
24、的技术。2）意义：发挥不同遥感数据源的优势，弥补某种遥感数据的不足,提高遥感数据的应用性；还有利于综合分析和深入理解遥感数据。3）复合内容：一、遥感信息的复合（1）不同传感器的遥感数据复合（2）不同时相的遥感数据复合。二、遥感与非遥感信息的复合第五章1.目视解译意义它充分利用了判读者的知识、经验，经综合推理、分析来识别目标，这要比计算机的内存和判断更为高明，因而目视解译是遥感图象解译最基本的方法，是遥感应用分析必不可少的研究手段。2.遥感图象日常的观察的不同1）遥感图象通常为顶视，而不同于平日里的透视。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
25、 8 页，共 11 页2）遥感图象常用可见光以外的电磁波谱段，而大多数我们所熟悉的特征在可见光内外谱段，可以表现得十分不同。3）是遥感图象常以一种不熟悉或变化的比例和分辨率描述地球表面。3.解译标志（指识别目标所依据的影象特征）：色调（特指全色图像中的灰度）、颜色（彩色图像目标地物识别的基本标志）、阴影（可判读物体的性质或高度）、形状（外部轮廓）、纹理（内部结构，区别地物属性的重要依据）、大小（目标物的形状、面积和体积的度量，地物最重要的数量特征之一）、位置、图型（地物有规律排列而成的图形结构）、相关布局（多个目标物间的空间配置关系）。注：解译标志可分为直接解译标志和间接解译标志。直接解译标志
26、 指图象上可以直接反映出来的影象标志；间接解译标志 指运用某些直接解译标志，根据地物的相关属性等地学知识，间接推断出的影象标志。4.影像目视解译的影响因素（1）分辨率（空间分辨率；时间分辨率；光谱分辨率）、（2）季相影响（植被差异；太阳高度角；水分影响）、（3）图像显示（真彩色合成，假彩色合成，伪彩色）。5.目视解译原则： 先图外后图内、先整体后局部、先宏观后微观、从已知到未知、勤对比，多分析。6.典型地物目视解译1）水体：在标准假彩色图像上，深而清澈的水体呈黑或蓝黑色；水浅者多为浅蓝色；含泥沙者颜色更浅，含沙量过高则呈乳白色；有水生植物者呈红色斑点。水系：树枝状水系主要分布在冲积平原、侵蚀平
27、原等基岩软弱地区。放射状水系主要分布在火山，孤山或穹形隆起地区。2）植被：在标准假彩色图像，植被为红色。3）城镇：在多波段黑白图像上，城镇多呈深暗色调；在标准假彩色图像上，中心色调深暗、边缘略浅的灰蓝或蓝灰色。4）铁路：由于铁路路基材料与周围土地的光谱差异较大，在卫星图像上呈色调深暗，较为清晰的线状影像。31. 遥感图像目视解译步骤1）目视解译准备工作阶段；2）初步解译与判读区的野外考察；3）室内详细判度；4）野外验证与补判；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页5）目视解译成果的转绘与制图。32. 遥感目视解译方法1
28、）直接判读法2）对比分析法3）信息复合法4）综合推理法5）地理相关分析法33. 遥感影像地图1）概念：遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。2）分类：按照内容分为普通遥感影像地图与专题遥感影像地图。按照传感器不同，分为航空摄影影象地图 .扫描影象地图和雷达影象地图3）遥感影像地图的特点：丰富的信息量、直观形象性、具有一定的数学基础、现势性强。4）遥感影像地图的发展趋势：电子影像地图、多媒体影像地图：直观、形象的影像信息再配以生动的声音解说等、立体全息影像地图：是利用从不同角度摄影获取的区域重叠的两张影像，构成像对。第六章1.遥感数字图像的特点1
29、）便于计算机处理与分析2）图像信息损失少3）抽象性强2.航空像片的数字化1）空间采样： 将航空像片具有的连续灰度信息转化为每行有m 个单元， 每列有 n 个单元的像素组合。2）属性量化：可得到每个像元的数字模拟量，与航空像片中对应位置上的灰度相对应。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页3.计算机分类原理遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度。常使用距离和相关系数来衡量相似度。可采用距离衡量相似度时，距离越小相似度越大；采用相关系数衡量相似度时，相关程度越大，相似度越大。注： 基本依据是地物的光谱特征，即原始
30、测量值或运算处理值。4.遥感图像计算机分类方法1 ）监督分类法： 选择具有代表性的典型实验区或训练区，用训练区中已知地面各类地物样本的光谱特性来“训练”计算机，获得识别各类地物的判别函数或模式，并以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归入到已知的类别中。包括（1）最小距离分类法、（2）多级切割分类法（把空间分成对应不同类别的子空间）、（ 3）特征曲线窗口分类法（以特征曲线为中心，取一个条带）、（4）最大似然比分类法（把像素分到归属概率最大的类别中去）2 ）非监督分类： 是在没有先验类别（训练场地）作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并（即相似度的像元归为
31、一类）的方法。包括（1）分级集群法（2）动态聚类法：在初始状态给出图像粗糙的分类，然后基于一定原则在类别间重新组合样本，直到分类比较合理为止。3 ）比较： 根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。（1）监督分类的关键是选择训练场地。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。（2）非监督分类不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。4 ）分类中存在的问题（1）未充分利用遥感图像提供的多种信息（2）提高遥感图像分类精度受到限制制约遥感图像分类精度的客观因素：大气状况的影响、下垫面的影响、其他因素的影响。如：云朵覆盖；不同时相的光照条件不同，同一地物的电磁辐射能量不同；地物边界的多样性。5.专家系统： 把某一特定领域的专家知识与经验形式化后输入到计算机中，由计算机模仿专家思考问题与解决问题，是代替专家解决专业问题的技术系统。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页