遥感与地理信息系统知识点整理综合版

遥感技术知识点整理第一章1.遥感的定义（狭义遥感）pptP6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特性记录下来,通过分析处理,揭示出目标物的特征性质及其变化的综合性探测技术。2.现代遥感的特点是什么？pptP32-33（1）大面积同步观测可进行大面积同步观测便于发现和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范围越大）举例：陆地卫星影像3万多平方公里，覆盖我国全部陆地领土需要500多张，而航空照片需要100万张。（2）时效性获取时间快。测图周期大大缩短。举例：英国过去作1次常规调查需要6000人工作6年,而现在采用卫星遥感只需要4人工作9个月。（3）周期性可在短时间内对同一地区进行重复探测，便于动态监测。（4）综合性多层空间、多波段、多时相，从3个空间：地理空间（经纬度、高度）、光谱空间、时间空间提供5维信息，使我们能够更加全面深入地观察和分析问题。3.遥感系统包括哪几个方面pptP34信息源、信息的获取、信息的接收与记录、信息的处理、信息的应用。（每个方面的详细介绍看pptP35-41)第二章1.遥感是如何利用光的波动性的？(干涉、衍射、偏振)pptP8-9干涉：由两个或两个以上频率振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅的矢量和，因此会出现交叠区某些地方振动加强，某些地方震动减弱或完全抵消的现象。微波遥感中的雷达是应用了干涉原理成像的，其影像上会出现颗粒状或斑点状的特征，这是一般非相干的可见光影像所没有的，对微波遥感的判读意义重大。衍射：光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。研究电磁波的衍射现象对设计遥感仪器和提高遥感图像几何分辨率意义重大，数字影像处理中也考虑衍射现象。偏振：电磁波传播的方向性偏振摄影和雷达成像利用偏振现象，入射波与再辐射波的偏振状态在信息传递是起着重要作用，可提供强度，频率等附加信息。2.大气对太阳辐射的影响包括哪些？pptP19大气对太阳辐射具有衰减作用。①大气吸收【ppt21】大气吸收的主要成分是氧气、臭氧、水、二氧化碳等氧气(微波中0.253cm，0.5cm)水(0.70~1.95μm；2.5~3.0μm；4.9~8.7μm；15μm~1mm间的超远红外区)臭氧(0.3μm以下的紫外区)②大气散射【ppt22】太阳辐射电磁波通过大气层时，受到大气中气体分子和其他微粒，而使传播方向发生改变，并向各个方向散开。3.大气对太阳辐射的散射包括哪些种类？各有什么特点？pptP22-25（1）瑞利散射：（发生条件）大气粒子的直径dλ(电磁波波长)时，一般认为（dλ/10），由氮、二氧化碳、臭氧和氧气引起。特点：散射强度与波长四次方成反比。（2）米氏散射：大气粒子的直径d近似等于λ(电磁波波长)时，由烟、尘埃、气溶胶引起。特点：散射强度与波长二次方成反比（3）无选择性散射：（发生条件）大气粒子的直径d远大于λ(电磁波波长)时。特点：散射强度与波长无关。4.为什么微波具有全天候性？pptP25微波波长远大于水汽粒子直径，属于瑞利散射的类型，因此微波波长越长，散射强度就越小。所以微波具有最小散射、最大透射的能力。5.什么是大气窗口？由几个部分组成？pptP26-27大气窗口：为了获得地面信息，必须选择通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段。通常称为“大气窗口”。（1）0.30~1.15μm大气窗口：是遥感技术应用最主要的窗口之一。其中0.3~0.4μm近紫外窗口,透射率为70％。0.4~0.7μm可见光窗口,透射率约为95％。0.7~1.10μm近红外窗口透射率约为80％。（2）1.3~2.5μm大气窗口：属于近红外波段。1.3~1.9μm,窗口透射率为60％~95％。2.0~2.5μm窗口,透射率为80％（3）3.5~5.0μm大气窗口：属于中红外波段，透射率约为60~70％（4）8~14μm热红外窗口：透射率为80%左右（5）1.0mm~1m微波窗口：透射率为35％~100%6.地物的反射包括哪些种类？pptP30-32（1）镜面反射：反射波与入射波在同一平面；反射角等于入射角。（2）漫反射：不论光线从何方向入射、在任何一个方向接收的反射电磁波强度都一样。（3）各向异性反射：地物反射的电磁波强度和入射光线方位、传感器观测方位均有关。7.什么是地物光谱曲线？pptP33将地物在每个波段的反射率/反射能量按照波长的变化组合起来，构成地物的反射波谱曲线。网络答案：根据地物的反射光谱所绘制的曲线。不同地物对各单色波段的反射率作为纵坐标，以相对应的波长为横坐标。8.掌握水、绿色植被、冰和土壤的标准光谱曲线的形状。pptP34-38冰见P37植物的光谱曲线（有明显的波峰波谷）土壤的光谱曲线（没有明显的波峰波谷）海水的光谱曲线（水体反射率很低）第三章1.遥感平台的定义是什么？按照平台高度可以分为哪几类？(PPTchart-03-01P2，7)遥感平台：安放遥感传感器的装置、设备和工作站（平台的要求：稳定、尽可能少受外界环境干扰；从宏观、全局的角度考虑，视野够大，能进行大范围的观测；平台运行周期较长，能提供长期稳定的数据。目前最多采用的遥感平台：航空飞机和卫星）按高度分：（1）分类方法1空间平台：火箭，人造卫星，宇宙飞船，航天飞机，空间实验室等空中平台：飞机，飞艇，气球，风筝，其他航空器（运载工具）等地面平台：遥感车、船、塔、地面观测站等（2）分类方法2ppt上的低轨卫星：150—200KM，寿命1～3周，举例：多数是军事卫星中轨卫星：300～1500KM，寿命1年以上，举例：陆地卫星、气象卫星、海洋卫星高轨卫星：35800KM,寿命很长，举例：通信卫星；GPS卫星：22000KM（ppt上没有的：高空：10000-20000M，航摄飞机中空：5000-10000M低空：5000M）2.什么是GPS系统？GPS定位卫星的基本原理是什么？（PPTchart-03-01P10）GPS系统：GPS系统由24颗卫星组成其均匀分布在6个轨道平面上，即每个轨道面上有4颗卫星。卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角为55°，各轨道平面的升交点的赤经相差60°，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前30°。这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻至少可以观测到4颗卫星。基本原理：在某一瞬间利用GPS接收机至少测定四颗卫星的信息，根据已知的GPS卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法即可求得接收机的二维坐标和时钟改正数。3.什么是太阳同步卫星？什么是地球同步卫星？它们各自的轨道有什么特点？（PPTchart-03-01P16-17）太阳同步卫星：卫星轨道面相对于地球的进动等于地球轨道面相对于太阳的进动。轨道特点：卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。（相同的纬度，所有点具有相同的太阳时）地球同步卫星：卫星绕地球运行的速度等于地球自转的速度，Φ=0°或180°时，卫星轨道面与地球赤道面重合，卫星在赤道上空运行。（百度百科：地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，卫星距离地球的高度约为36000km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4秒，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度。在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。）轨道特点：始终覆盖着地球表面的同一地区。4.什么是传感器？传感器分几个组成部分？（PPTchart-03-02P2,4）传感器：接收、记录目标物电磁波特性的仪器。4个组成部分：收集器：收集地物辐射来的能量。例如：透镜组、反射镜组、天线等探测器：将收集的辐射能转换为化学能或电能。举例：CCD、摄影感光胶片处理器：对收集的信号进行处理。类型：摄影处理、装置、电子处理装置输出器：输出获取的数据。举例：磁带记录仪、扫描晒像仪等5.主动和被动式传感器有什么区别？（PPTchart-03-02P2）（1）主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收从目标地物反射回来的能量。如：侧视雷达、激光雷达、微波散射计等（2）被动式：接收自然界地物所辐射的能量。如：摄影机、多波段扫描仪、微波辐射计、红外辐射计等6.高光谱传感器分为哪几类？（PPTchart-03-02P11）（1）掸扫式（光/机）：主要用于航空遥感中，较慢的飞行速度是空间分辨率的提高成为可能。（2）推扫式：有多少个波段就有多少个探测元件。由于像元的摄影时间长，系统的灵敏度和空间分辨率的提高完全可以实现。7.遥感影像与普通影像相比，具有什么独特性？包含哪些独特的信息？（PPTchart-03-02P39-41）普通影像包含像素亮度值、像素坐标和图像的通道（波段）信息。而遥感影像除了这三点外，还包括：（1）遥感影像包含了地理坐标和空间尺寸信息。（2）每个像素的空间坐标，与亮度值结合形成像素的辐射亮度值，表征像素的反射率。将每个像素各个波段的幅度亮度值按照波段进行排列，就形成了该像素对应地物的波谱曲线。（3）比数字图像有更多的波段，包含4-200个波段。在可视化时，可以任意选择三个波段进行显示，生成假彩色图像。（4）具有四个要素，分别为空间分辨率：图像像素所能分辨的地物最小单元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。光谱分辨率：传感器接收目标辐射的波谱时能最小分辨的最小波长间隔。间隔越小、分辨率越大。同时，波段越多，光谱信息越丰富。时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔。时间分辨率是由卫星的访问周期决定的。辐射分辨率：传感器接收辐射能量差异的分辨能力，在遥感图像上表现为每个像元的辐射量化级。遥感影像包含的信息：在哪里？遥感图像包含地理坐标信息是什么？遥感图像各波段像素值表示地物的反射波谱特性怎么样？遥感图像像素的大小对应实地的空间距离变化了？可获得同一地区不同时间的影像为什么？地物反射波谱特性揭示了地物变化的机理机制8.雷达传感器与光学传感器相比有什么不同？(采用的波段，主动/被动，成像的原理，影像的差异等)（PPTchart-03-02P9，56,57）采用的波段：雷达：波段波长λ(cm)频率ν=c/λ[MHz]Ka0.8~1.140000~26500K1.1~1.726500~18000Ku1.7~2.418000~12500X2.4~3.812500~8000C3.8~7.58000~4000S7.5~154000~2000L15~302000~1000P30~1001000~300光学：将可见光和红外波段分割成若干波段，主要工作在可见光波段。通道波长μm特征TM1蓝0.45-0.52清洁水、针叶林TM2绿0.52-0.60植物TM3红0.63-0.69土壤、地质边界TM4红外0.70-0.9植物TM5红外1.55-1.75干旱、NDVITM6热红外10.4-12.6植物、热惯量TM7红外2.08-2.35植物、地质主动/被动：雷达：属于主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收从目标地物反射回来的能量。光学：被动式：接收自然界地物所辐射的能量。成像的原理：雷达：天线装载遥感平台的一侧或者两侧，能够斜视航线的外部地面。记录地物的回波强度（振幅、相位和偏振），形成明暗不同的线条。光学：扫描成像。在扫描仪前方安装光学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，形成对目标地物的逐点逐行扫描。【雷达：发射机通过天线在短时间内向目标发射大功率电子脉冲，然后利用同一天线接收地物的回波信号。利用发射和接收的时间差，测定地物的距离。光学：由物镜收集电磁波，并聚焦到感光胶片上，通过感光材料的探测与记录，在感光胶片上留下目标的潜像，然后经过摄影处理，得到可见影像。】影像的差异：雷达影像中，探测器离星下点越近，时间差越小，则距离差小，越靠近星下点影像被压缩的越厉害，分辨率越低。光学遥感的成像原理是扫描成像，星下点分辨