遥感原理与应用

1（1）电磁波：电磁振动在空间的传播。（2）电磁波谱：将电磁波按照波长或频率递增或递减顺序排列，称为电磁波谱。（3）太阳常数：在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数。（4）比辐射率：指单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率。（5）瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长，称为瑞利散射，也称为分子散射。（6）米氏散射：引起散射的大气粒子的直径约等于入射波长，称为米氏散射，也称为大颗粒散射。（7）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而毫无反射和透射，则称其为绝对黑体。简称黑体。（8）大气效应：当太阳辐射经过大气层时与大气层中的离子、分子、颗粒、水汽等发生吸收、散射、反射和透射等物理过程，这个过程称为大气效应。（9）光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。（10）光谱反射曲线：将地物的反射波谱特性与波长的关系在直角坐标系中描绘出的曲线。（11）地物光谱特性：不同地物的表面性质和内部结构不同，对入射的电磁辐射能有不同程度的反射、吸收和透射，不同的地物也发射不同波长的电磁波，这就是地物的波谱特性。（12）大气窗口：电磁波辐射在大气传输中透过率较高（≥60%）的波段称为大气窗口。（1）构像方程：是指地物点在图像上的图像坐标（x，y）和其在地面对应点的大地坐标（X，Y，Z）之间的数学关系。（2）几何变形：由于受到传感器成像特性、遥感平台姿态变化、大气折射、地球曲率、地形起伏、地球自转等因素的影响，导致原始遥感图像存在几何变形。（3）几何校正：由于受到传感器成像特性、遥感平台姿态变化、大气折射、地球曲率、地形起伏、地球自转等因素的影响，导致原始遥感图像存在几何变形，消除这些几何变形的过程称为遥感图像的几何校正。（4）多项式纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟，用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。（5）灰度重采样：计算校正后图像的灰度值。2（6）图像配准：实质就是遥感图像的几何纠正，是根据图像的几何畸变特点，采用一种几何变换将图像归化到统一的坐标系中的过程。（7）图像镶嵌：当感兴趣的研究区域在不同的图像文件时，需要将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣区域的图像，这就是图像镶嵌。（1）辐射误差：遥感图像的灰度值不但与地物本身的反射或发射波谱特性有关，还受到传感器的光谱响应特性、大气环境、光照条件、地形起伏等因素的影响，由此产生的灰度偏差称为遥感图像的辐射误差。（2）辐射定标：是将传感器所得的测量值变换为绝对亮度或变换为地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。（3）辐射校正：是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。（4）大气校正：消除大气对辐射影响的校正过程。（5）图像增强：遥感图像增强是为了突出相关的专题信息，提高图像的视觉效果，使分析者更容易地识别图像内容，更可靠地提取更有用的定量化信息。（6）密度分割：将原始图像灰度值分割成等间隔的离散灰度级，对每一层赋予新的灰度值的过程。（7）图像直方图：反应一副图像中灰度级与其出现的概率之间的关系。（8）图像平滑：消除各种干扰噪声，使图像高频成分消退，平滑掉图像的细节，使其反差降低，保存低频成分。（9）图像锐化：增强图像的高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像细节反差。（10）图像融合：是将多源遥感数据在统一地理坐标系中，采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程。（11）对比度拉伸：通过伸展各像元的亮度的取值范围来提高一幅图像的反差，从而改善图象质量。（12）HIS变换：将图像常用的RGB彩色空间转换到HIS空间。（13）K-L变换：是去除相关、进行特征提取和数据压缩的有效方法。（14）K-T变换：根据多光谱遥感中土壤、植被等信息在多维光谱空间中信息分布结构对图像做的经验性线性正交变换。它使坐标空间发生旋转，但旋转后的坐标轴不是指向主成分方向，而是指向另外的方向，这些方向与地面景物有密切的关系，特别是与植物生长过程和土壤有关。可以实现信息压缩。3（15）植被指数：主要反映植被在可见光、近红外波段反射与土壤背景之间差异的指标，各个植被指数在一定条件下能用来定量说明植被的生长状况。（1）判读(解译)：根据地物的成像规律和波谱特征，在遥感影像上识别出它的性质和数量指标的过程（2）地物特征：地物在图像上以灰度变化的形式表现出来特征，主要有光谱特征、空间特征和时间特征。（3）判读(解译)标志：我们将地物在图像上反映出的形状、大小、色调、阴影、纹理、位置布局和活动痕迹等影像特征统称为图像解译标志或判读特征。（4）空间分辨率：是指传感器瞬时视场内所观察到的地面场元的宽度。（5）时间分辨率：是指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。（6）辐射分辨率：是指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。（7）光谱分辨率：探测光谱辐射能量的最小波长间隔。（1）模式别识：（模式指具有空间或几何特征的东西）一个模式识别系统对所识别的模式做一系列的测量，然后将测量结果与模式字典中一组典型的测量值比较。若和字典中某一词目的比较结果吻合或比较吻合，则我们就可以得出分类结果，这一过程称为模式识别。（2）监督分类：如果已知样本区类别的信息，对非样本数据进行分类的方法称为监督分类。（3）非监督分类：是指人们事先对分类过程不施加任何任何的先验知识，而仅凭地物光谱特征的分布规律，即自然聚类特性进行“盲目”分类，也称为聚类分类。（4）地物波谱特征：不同的地物在同一波段图像上表现的亮度一般互不相同；同时不同的地物在多个波段图像上亮度的呈现规律也不同。（5）地物空间特征：遥感数字图像中两个地物或多个地物之间在空间上的相互联系，这种联系由地物的空间位置所决定。1.遥感的定义？遥感是指从空中和地面的不同工作平台上，通过传感器，对地球表面地物的电磁波反射或发射信息进行探测，并经传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。2.遥感系统有哪几部分组成？信息获取、信息传输和接收、信息处理、信息应用43.遥感有哪几种分类方法及哪些分类？（1）按探测波段分：紫外、可见光、红外和微波遥感（2）按遥感平台分：地面、航空、航天和航宇遥感（3）按工作方式划分：主动式和被动式遥感（4）按资料获取方式分：成像和非成像遥感（5）按应用领域分:外层空间、大气层、陆地和海洋遥感（6）按具体应用领域分：资源、环境、农业、工程、灾害和军事遥感。4.遥感的特点？（1）宏观性、综合性（2）多波段性（3）时效性、动态性（4）经济性2.电磁波谱、波长范围电磁波谱：按电磁波波长或频率递增或递减顺序排列的叫电磁波谱。依次为：γ射线--X射线--紫外线--可见光--红外线--微波--无线电波波长范围：3.电磁辐射、辐射源、辐射度量辐射源：凡是能产生或发射电磁辐射的物体都叫做辐射源。任何物体都是辐射源。辐射度量：辐射能量（W）—单位：J，电磁辐射的能量。辐射通量（Φ）—单位：W(=J/s)，单位时间内通过某一表面的辐射能量。辐射通量密度（E）—单位：W/m2，单位时间内通过单位面积的辐射能量。E=dΦ5/dS，S为面积。辐射出射度（M）：—单位：W/m2，辐射源物体表面单位面积发射出的辐射通量。M=dΦ/dS，S为面积。辐照度（I）—单位：W/m2，投到单位面积上的辐射通量。I=dΦ/dS，S为面积。（物体接收的辐射）4.辐射源是如何分类的？举例说明。辐射源分为天然辐射源：地球、太阳等；人工辐射源如雷达、闪关灯等。5.大气效应（吸收、散射、反射和透射），瑞利散射、米氏散射、均匀散射。（1）大气吸收：如臭氧吸收紫外线（2）大气散射：瑞利散射（粒子直径波长），如蓝色天空、红色晚霞；米氏散射（粒子直径=波长），红外线；均匀散射（无选择散射）（粒子直径波长）（3）大气反射:两种介质的交界面，如云层顶部。（4）大气透射：吸收、散射、反射后的透射，如可见光6.遥感常用大气窗口有哪些？波长范围和透射率多少？序号窗口名称波长范围透射率1远紫外窗口0.15-0.12µm70%2可见光窗口0.30-1.30µm98%3近红外窗口11.40-1.90µm60-95%4近红外窗口22.05-3.00µm80%5中红外窗口3.50-5.50µm60-70%6远红外窗口8.00-14.0µm80%7微波窗口1.5cm100%7.地物波谱特性的定义、研究意义？地物波谱特性：是指各种地物各自所具有的电磁波特性。研究意义：（1）它是选择遥感探测波段、验证和设计传感器的重要依据。（2）为遥感数据大气校正提供参考标准。（3）建立地物的标准反射波谱数据，为计算机图像自动分类和分析提供光谱数据，为图像解译提供依据。68.几类典型地物的反射特性，重点掌握绿色植物反射特性及光谱反射曲线的特点及曲线图。绿色植物反射光谱特性（1）在可见光的0.55μm（绿光）附近有一个反射率为10％～20％的小反射峰，在0.45μm（蓝光）和0.65μm（红光）附近有两个明显的吸收谷。（2）在0.7～0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段1.1μm处形成一个高的，反射率可达40％或更大的反射峰。（3）在1.45μm，1.95μm和2.6～2.7μm处是水的吸收带，三个吸收谷。（4）叶绿素对紫外线和紫色光的吸收率极高，对蓝色光和红色光也有很强吸收，以进行光合作用。对绿色光部分则部分吸收，部分反射，所以叶子呈绿色，并形成在0.55μm附近的一个小反射峰值，而在0.33～0.45μm（紫光）及0.65μm（红）附近有两个吸收谷。（5）叶子的多孔薄壁细胞组织（海绵组织）对0.8～1.3μm的近红外光强烈地反射，形成光谱曲线上的最高峰区。9.传感器接收的水体辐射包括哪几类？包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光。71.什么是遥感平台？按高度不同遥感平台分为几类？用于搭载传感器的工具统称为遥感平台，也称为载体。按平台距地面的高度可分为地面平台、航空平台和航天平台。2.卫星轨道基本参数有哪些？（6个）轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点角距ω长半轴a、轨道偏心率e、近地点时刻T3.什么是太阳同步轨道和地球同步轨道？太阳同步轨道：是指卫星轨道面与日地连线在黄道面内的夹角保持不变的轨道。地球同步轨道:卫星运行周期与地球自转周期相同的轨道称为地球同步轨道，简称同步轨道。4.比较LANDSAT－5与的LANDSAT－7的区别。卫星LANDSAT－5LANDSAT－7轨道类型太阳同步太阳同步轨道高度708km705km轨道倾角98.22°98.2°长半轴7083.465km7083.465km运行周期98.9min99min重复周期16d（233圈）16d（233圈）赤道上相邻轨道距离172km172km图像幅宽185km185km相邻轨道间赤道处重叠度13km(7%)13km(7%)遥感器MSS、TMETM、ETM+波段7个8个分辨率30m15、30、60m5.解释陆地卫星的影像的重叠特征和覆盖特征。重叠特征：（1）其航向重叠一般固定为10%（2）所以其旁向重叠随纬度的增高而增高。1.成像传感器是如何分类的？（1）摄影成像：细分为画幅式、缝隙式、全景式、多光谱式。8（2）扫描成像：掸扫式扫描仪、推扫式扫描仪。（3）微波成像：真实孔径雷达（RAR）、合成孔径雷达（SAR）、激光雷达（LIDAR）2.评价传感器性能的主要技术指标有哪些？空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率和视场角3.微波遥感的特点有哪些？（展开叙述）（1）能全天候、全天时工作。（2）对某些地物具有特殊的波谱特征：在微波波段，水的比辐射率为0.4，冰的比辐射率为0.99；而在红外波段，水的比辐射率为0.96，冰的比辐射率为0.92。（3）对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。（4）对海洋遥感具有特殊意义：适合海面动态情况（海面风、海浪等）的观测（