遥感原理与应用期末复习题

1.广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测2.狭义遥感：在高空或者外层空间的各种平台上，通过各种传感器获得地面电磁波辐射信息，通过数据的传输和处理揭示地面物体的特征、性质及其变化的综合性探测技术。3.传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪器，是遥感技术系统的核心。传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。4.遥感平台是装载传感器的运载工具5.主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。如：雷达。被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动地接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量。太阳是被动遥感最主要的辐射源多波段遥感：在可见光和红外波段间，再细分成若干窄波段，以此来探测目标。6.遥感分类：按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感等。按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等.按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式（如：雷达辐射计等）按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感7.遥感的特点：大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性、局限性。1.电磁波：由振源发出的电磁振荡在空气中传播。2.电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。3.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。4.地球辐射的分段特性：一、内容：1、0.3~2.5μm（可见光与近红外）：地表以反射太阳辐射为主，地球自身热辐射可忽略不计。2、2.5~6μm（中红外）：地表以反射太阳辐射、地球自身热辐射均为被动RS辐射源。3、6μm以上（远红外）：以地球自身热辐射为主，地表以反射太阳辐射可忽略不计。二、意义：1、可见光和近红外RS影像上的信息来自地物反射特性。2、中红外波段遥感影像上信息既有地表反射太阳辐射的信息，也有地球自身热辐射信息。3、热红外波段遥感影像上的信息来自地物本身的辐射特性。5.绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。绝对黑体则是吸收率≡1，反射率≡0，与物体的温度和电磁波波长无关。6.黑体辐射规律：普5.图2.11太阳辐照度分布曲线分析：太阳光谱相当于5800K的黑体辐射；据高分辨率光谱仪观察，太阳光谱连续的光谱线的明亮背景上有许多离散的明暗线，称为弗朗和费吸收线，据此可以探测太阳光球中的元素及其在太阳大气中的比例；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38～0.76µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47µm左右；到达地面的太阳辐射主要集中在0.3～3.0µm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外。这一波段区间能量集中，且相对稳定，是被动遥感主要的辐射源；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减，衰减最大的区间便是大气分子吸收最强的波段；各波段的衰减是不均衡的。6.大气散射：太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，传播方向改变，并向各个方向散开；7.瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。(大气中的原子和分子，氮、氧、二氧化碳等分子)。特点：散射率与波长的四次方成反比，波长越长，散射越弱；影响：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。问题：多波段遥感中一般不使用蓝紫光的原因？无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？蓝紫光波长短，散射强度较大，红光，红外，微波波长较长，散射强度弱。8.米氏散射：当微粒的直径与辐射光的波长差不多时（即d≈λ）称为米氏散射（烟、尘埃、水滴及气溶胶等）。为何红外遥感探测时要避免使用云雾天气所成的影像？云雾的粒子大小和红外线的波长接近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射，红外遥感不可穿云透雾9.无选择性散射：当微粒的直径比波长大得多时（即d＞λ）所发生的散射称为无选择性散射。为何云雾呈白色？空气中存在较多的尘埃或雾粒，一定范围的长短波都被同样的散射，使天空呈灰白色的。问题：1、太阳光为何是可见的？2、蓝色火焰为何比红色火焰高？6、微波为何能穿云透雾？10.大气窗口：通常将这些吸收率和散射率都很小，而透射率高的电磁辐射波段称为大气窗口。11.典型地物的反射波谱曲线分析：（1）植被反射波谱曲线：规律性明显而独特。可见光波段（0.38～0.76μm）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。在近红外波段（0.7～0.8μrn）有一反射的“陡坡”，至1.lμm附近有一峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。在中红外波段（1.3～2.5μm）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是在水的吸收带形成低谷。（2）土壤反射波谱曲线：自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲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，此外土类和肥力也会对反射率产生影响。由于土壤反射波谱曲线呈比较平滑的特征，所以在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。（3）水体反射波谱曲线：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强，所以水体在近红外影像上常呈黑色。但当水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时，由于泥沙散射，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升，这些都成为影像分析的重要依据。（4）岩石反射波谱曲线：岩石的反射波谱曲线无统一的特征，矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等都会对曲线形态产生影响1.遥感平台：遥感过程中，搭载传感器（成像设备）的工具2.近极轨道：指卫星轨道面倾角在９０度附近的轨道3.太阳同步轨道:卫星轨道面与太阳地球连线之间的夹角不随地球绕太阳公转而变化的轨道4星下点:卫星在轨道上成像时，卫星与地心的连线在地表上的交点。5遥感为什么要使用近极轨道？答：近极轨道可以获取包括南、北极在内的全球遥感图像，其轨道覆盖范围大，可以较大范围地观测地球。另外，考虑到光照条件等因素对遥感摄影的影响。故遥感要使用近极轨道。6遥感为什么要使用太阳同步轨道？答：使用太阳同步轨道可保证卫星在相同太阳高度角对同一地区成像，便于图像间对比分析。7陆地卫星轨道特点（重点）近圆形的轨道:保证获取相同比例尺影像近极地轨道:较大范围对地观测轨道与太阳同步:保证在相同日照条件下对同一地区成像，便于不同时间影像的对比分析可重复轨道:可周期性获取同一地点的遥感影像，体现遥感多时相性，便于动态监测8扫描成像：利用扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行逐点逐行收集电磁波能量，再通过探测元件（光敏/热敏）把接收到的电磁波能量转换成电信号，在磁介质上记录或再经过电/光装置转换为光能，在设置于焦平面的胶片上形成影像。探测波段：可包括紫外、红外、可见光和微波波段。优点（相对于光学摄影遥感）：一是扩大了探测的波段范围；二是便于数据的存储与传输，航天遥感多用这类传感器。9垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂直线在3°以内。取得的像片称为水平像片或垂直像片。航空摄影测量和制图大都是这种像片。10倾斜摄影：摄影机主光轴偏离垂线大于3º，取得的像片称倾斜像片。11中心投影与垂直投影的区别投影距离对比例尺的影响：垂直投影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离（遥感平台的高度）的影响，像片比例尺与平台的高度H和焦距f有关。投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅比例尺有所放大（图3.13a）,像点ao，bo的相对位置保持不变。在中心投影像片上（见图3.13b），ao，bo的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，地面上AO=BO而像片上3.地形起伏的影响：垂直投影时，随起伏变化，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，像上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。（像点位移12成像光谱仪原理简介:成像光谱仪基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推动式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄。由于高光谱数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质，而这是传统宽波段遥感数据所不能达到的，由此可见，高光谱数据在遥感地物定量分析上具有极大的应用前景。13微波遥感的特点:全天候、全天时、对某些地物具有特殊光谱特征、对地表有一定穿透能力（冰、雪、森林、土壤等）、对海洋遥感具有特殊意义、分辨率较低，但特性明显14遥感图像特征--空间分辨率：是指图像上能够分辨的最小单元所对应地面尺寸。空间分辨率主要与传感器的瞬时视场角、观测高度有关。在正视情况下，瞬时视场角所对应的地面单元的尺寸等于瞬时视场角乘以传感器的高度。光谱分辨率：反映了传感器的光谱探测能力。它包括传感器探测的波谱宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。光谱分辨率与传感器特性有关：取决传感器对光谱成份的敏感度。辐射分辨率：反映了传感器对电磁波探测的灵敏度。时间分辨率：是相邻两次对地面同一区域进行观测的时间间隔。1模拟图像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的图像。数字图像：是以数字形式表示的遥感影像。包括把模拟图像分割成同样形状的小单元，以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值进行数字化的图像。把前一部分的空间离散化处理叫采样，而后一部分的亮度值的离散化处理叫量化，采样、量化结合起来叫图像的数字化）。数字量与模拟量的本质区别在于：模拟量是连续变量，而数字量是离散变量2辐射校正：消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程就是辐射较正。辐射校正的结果，会改变图像的色调和色彩。3几何校正：图像校正是指从具有畸变的图像中消除畸变的处理过程，消除几何畸变的叫几何校正4遥感影像变形的原因a遥感平台位置和运动状态变化的影响-----航高：航速：俯仰：翻滚：偏航：b地形起伏的影响c地球表面曲率的影响--------像点位移、像元对应地面宽度不等d大气折射的影响e地球自转的影响5几何校正的步骤①选择控制点：在遥感图像和地形图上分别选择同名控制点，以建立图像与地图之间的投影关系，这些控制点应该选在能明显定位的地方，如河流交叉点等。②建立整体映射函数：根据图像的几何畸变性质及地面控制点的多少来确定校正数学模型，建立起图像与地图之间的空间变换关系，如多项式方法、仿射变换方法等。3重采样内插：为了使校正后的输出图像像元与输入的未校正图像相对应,根据确定的校正公式，对输入图像的数据重新排列。在重采样中，由于所计算的对应位置的坐标不是整数值，必须通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。6.对比度变换的方法：线型变换、非线性变换、直方图调整7．空间滤波:通过像元与其周围的相邻像元的关系，采用空间域中的邻域处理方法，叫做空间滤波，属于空间增强。主要包括平滑和锐化。8.彩色变换1、单波段彩色变换---伪彩色变换。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。这种方法又叫密度分割，即按图像的密度进行分层，每一层所包含亮度值范围可以不同。2、多波段彩色变换---真彩色or假彩色变换。根据加色法彩色合成原理，选择遥感图像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。如果原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，这种合成叫做假彩色合成。反之，则为真彩色变换。3、HLS变换IHS代表亮度、色调和饱和度的色彩模式。这种模式可以用近似的颜色立体曲线锥形改成上下两个六面金字塔状。9图像运算: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。1)差值运算三个应用a差值运算应用