遥感原理与应用重点

1. 狭义的遥感：应用探测仪器，不与探测目相接触，从远处把目标的电磁波特性纪录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。2. 国外航天遥感的发展1957年10月4日，苏联第一颗人造地球卫星发射成功1960年4月1日，美国发射第一颗气象卫星Tiros 1，为真正航天器对地球观测开始。1962年在美国密歇根大学召开的第一次环境遥感国际讨论会上，美国海军研究局首次提出遥感一词。1972年7月23日第一颗陆地卫星ERTS-1，后改名Landsat-1.1982年7月16日，Landsat-4发射，装载MSS，TM传感器，分辨率提高到30米1986年2月，法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器1999年9月24日美国发射IKONOS，空间分辨率全色：1米；多光谱：4米。星下点分辨率0.82 米2000年美国发射MODIS2000年7月15日，第一颗重力卫星CHAMP发射，它是由德国研制,也是世界上首先采用SST技术的卫星。3.中国航天遥感的发展 1970年4月24日发射第一颗人造卫星“东方红1号”通信卫星。1988年9月7日中国发射第一颗气象卫星“风云1号”。1999年10月14日发射第一颗地球资源卫星“中国-巴西地球资源遥感卫星”（(CBERS-1）（China Brazil Earth Resources Satellite），4.遥感的类型1）按遥感平台据地面的高低划分地面遥感：100m以下平台与地面接触，航空遥感：100m-100km以下的平台，航天遥感：100km以上的平台，2）按探测波段划分紫外遥感：波段在0.050.38 m之间。可见光遥感：波段在0.380.76m之间。红外遥感：波段在0.761000 m之间。微波遥感：波段在1m m 1 m之间。（用字母编号的）5 遥感图像处理软件美国：ERDAS、ENVI、IDRISI（Taiga）；加拿大：PCI；澳大利亚：ER-Mapper；中国：TITAN Image。6.电磁波谱：按电磁波的波长的大小，依次排列画成图表，这个图表叫做电磁波谱。7.电磁波谱序列依次为：射线X射线紫外线可见光红外线微波无线电波。8.极化（偏振）：当电磁波在空间传播时，其电场强度矢量振动方向的瞬时取向，这种现象称为极化（偏振）。9.极化的组合类型：HH极化：发射波为水平极化，接收回波为水平极化；VV极化：发射波为垂直极化，接收回波为垂直极化。正交极化：VH极化：发射波为垂直极化，接收回波为水平极化。HV极化：发射波为水平极化，接收回波为垂直极化。10. 绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体。11. 发射率（）：物体辐射通量密度与同温度的黑体辐射通量密度之比。12.根据物体光谱发射率，将物体分为：绝对黑体：=1，总辐射通量密度：M0=T4 灰体：=为常数，01，总辐射通量密度：M=T4选择性辐射体：=f（），为变化值，01，辐射通量密度：M= M0绝对白体（理想反射体）:0，M=0。13. 太阳的电磁辐射主要能量集中在0.2-3m。遥感最常用的波段为：0.32-1.1m，占太阳对地面辐射总通量密度的85%以上。1）大气分层垂直自下而上分为： 对流层：12km。飞机。平流层：在12-80km，在25-30km处为臭氧层。气球、喷气式飞机。电离层：在80-1000 km。150-200km为侦查卫星，800-900km为资源卫星、气象卫星。外大气层：1000km以上 。36000km为通讯卫星和气象卫星。14. 在紫外、红外与微波区，引起电磁波衰减的主要原因是大气吸收。15.散射的方式：瑞利散射、米氏散射、均匀散射瑞利散射：大气中不均匀的颗粒直径远小于入射电磁波波长时，发生的散射。例：天空呈蓝色，蓝色波长短，散射强。米氏散射：大气中不均匀颗粒的直径与入射电磁波波长同数量级时，发生的散射。例：当天气不好或者有大气污染的时候，空气发生米氏散射，这时的天就是灰蒙蒙的。均匀散射 ：大气中不均匀颗粒的直径远大于入射电磁波波长时，发生的散射。16. 大气窗口 ：电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的，透射率较高，对遥感十分有利的波段称为大气窗口。0.30-1.15m大气窗口：包括全部可见光波段、部分紫外波段和部分近红外波段，遥感技术最主要的窗口之一。17. 光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。=E/E18. 反射波谱特性曲线：以波长为横坐标，物体的反射率为纵坐标所得的曲线。19. 红边： 一般为680-750nm波长范围内反射率光谱的一阶微分最大值对应的波长。20. 红边位移用于植被的定量遥感分析长势、估产、病虫害、施肥量、污染程度等。其实质是测叶绿素的含量。21. 植被指数：近红外和红波段反射率的线性或非线性组合。22. 三种色彩：真彩、假彩、伪彩。23. 伪彩图像：单波段黑白遥感图像可按照灰度范围分段对每段赋予不同的色彩，使之成为彩色图像。24. 假彩图像：根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像任意的三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种颜色合成的彩色图像。25. 遥感数据的分辨率分类;空间分辨率：像素所代表的地面范围的大小。波普分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。辐射分辨率：传感器在接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔。26. 遥感图像处理时，常用的色彩空间有：RGB、HLS、HSV。27. HLS到RGB的变换 当,则 当, 目标H的处理 判断各值，如果大于360则减去360，如果小于0则加上360.例：已知H=180，L=0.25,S=1,求RGB(保留三位小数)28. 世界标准格式（LTWG）分为:BSQ(Band Sequential):按波段次序排列的数据格式。BIP（Band Interleaved by Pixel）:每个像素按波段次序交叉排列的数据格式。BIL（Band Interleaved by Line）:按照波段行顺序交叉排列的数据格式。29. 太阳同步卫星：指卫星轨道面与太阳、地球连线之间的在黄道面内的交角，不随地球绕太阳公转而改变，使资料获得时具有相似的照明条件。（简称极轨卫星）30. 地球同步卫星：卫星的公转角速度和地球自转角速度相等。周期23小时56分04秒。又称静止卫星。 分为：同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星、极地轨道同步卫星。31. 地球同步卫星的轨道GSO（Geosynchronous Orbit，地球同步轨道）：轨道平面可与赤道平面成一不为零的夹角。GEO（Geostationary Orbit，地球静止轨道）：轨道平面和赤道平面的夹角为零的圆形地球同步轨道。GTO（Geosynchronous Transfer Orbit /Geostationary Transfer Orbit，地球同步转移轨道）：近地点在1000公里以下、远地点为36000公里的椭圆轨道。是作为地球同步轨道或地球静止轨道的转移轨道。LEO（Low Earth Orbit，低地球轨道）：对地静止卫 星，飞行在高轨道（22000英里）。32. 用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星。33. Landsat-13：装载MSS多光谱扫描仪（MultiSpectral Scanner）Landsat-4之后：装有MSS，RBV，TM（Thematic Mapper：专题绘图仪）。全色（Panchromatic，简写：Pan）：对可见光范围内所有波长的光都敏觉的波段 。LandSat- 8上携带有两个主要载荷：OLI和TIRS。其中OLI（全称：Operational Land Imager ，陆地成像仪）；TIRS（全称：Thermal Infrared Sensor，热红外传感器）。34.Landsat特点轨道：太阳同步近圆形近极地轨道平均高度：705km（Landsat45，7，8），915km（Landsat 13）。重访周期：周期16天（Landsat 45，7，8），18天（Landsat 13）。扫描宽度：185km*185km（Landsat16），185km*170km（landsat78）。分辨率：15m（ETM+：8，OLI：8）， 30m（TM、ETM+：15，7，OLI：15，7，9）， 40m（RBV：Pan），60m（ETM+：6），80m（RBV：1，2，3；MSS：4，5，6，7），100m（TIRS），120m（TM：6），240m（MSS：8）。35.SPOT陆地卫星特点轨道：太阳同步圆形近极地轨道，平均高度：832km左右。重访周期：26天。扫描宽度：60km（HRV，HRVIR），117km（HRS），2250km（VI）。分辨率：1.5m（SPOT6：PA）， 5m，2.5m（SPOT5：PA）， 6m（SPOT6：XS1-4）， 20m （SPOT 14：XS，SPOT5：XS4），10m（ SPOT 14 ：PA；SPOT5：XS1 3，HRS）， 1.15km（ VEGETATION ）。36.CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合装置）相机37. 印度遥感卫星（IRS：Indian Remote Sensing Satellite） IRS共有4个系列：IRS-1，IRS-2，IRS-3，IRS-4陆地卫星系列，共发射了5颗；38. 美国从事高分辨率遥感卫星商业化，实力较强的公司有：空间影像公司（SpaceImaging） 39. GSD（Ground Sample Distance）：指地面采样距离。（像素分辨率）CE90（Circular Error at 90% Probability）：指圆点误差，也称为平面精度，指影像中90%置信度的点的水平误差 LE90（Linear Error at 90% Probability ）指线性误差，也称为高程精度，指影像中90%置信度的点的高程误差。 NMAS（National Map Accuracy Standards）（美国）国家地图精度标准。40. 遥感影像按光谱分辨率分类（1）多光谱（Multispectral）：一般只有几个、十几个光谱通道；在波段之间存在间隔。光谱分辨率在/10数量级范围。（2）高光谱（Hyperspectral）：成像光谱仪在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。（3）超光谱（Ultraspectral）：光谱分辨率在/1000数量级范围。41. 中国：2008 年9 月6 日, 环境减灾小卫星,波段范围：0.45-0.95m42. MODIS是搭载在Terra（上午星）（EOS-AM1）、Aqua（下午星）（EOS-PM1）卫星上的传感器。43. 地球静止轨道气象卫星又称为地球同步轨道气象卫星，也称为高轨气象卫星。44. 微波特点（1）微波能够夜间工作，具有穿透云层、雾和小雨的能力，因此微波能全天候，全天时工作； （2）对某些地物具有特有的波谱特征（3）对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力。 （4）对海洋遥感具有特殊的意义。（5）分辨率低，但特性明显。（6）微波遥感器可采用多频率、多极化、多视角方式工作，具有多普勒效应，从而获取目标的多种信息。（7）可以记录目标的相位信息，通过相位差，确定两点间距离的方法。（8）微波频率很高，在不大的相对带宽下，其可用的频带很宽，其信息容量大。45. 微波遥感传感器（1）按成像方式分类：非成像遥感和成像遥感。非成像传感器有微波散射计，雷达高度计，微波辐射计 。成像遥感器分为微波辐射计，真实孔径雷达，合成孔径侧视雷达。（2）按辐射源分类：被动传感器和主动传感器。微波辐射计：主要用于探测土壤温度微波散射计：可以测量海面风速与风向46. 后向散射：沿电磁波入射方向返回的散射；47. 雷达分类（1）按是否成像：成像雷达和非成像雷达。（2）按孔径：成像雷达又分为真实孔径雷达（RAR：Real Aperture Radar）和合成孔径雷达（SAR：Synthetic Aperture Radar）。48. 距离分辨率：在侧视方向上(垂直于航行方向上)，能分辨两个目标的最小距离。方位分辨率：沿航线方向上，能分辨两个目标的最小距离。49. 干涉（测量）合成孔径雷达（ InSAR ： Interferometry Synthetic Aperture Radar）50. 1992年8月10日，美国和法国联合发射TOPEX/Poseidon卫星,海洋测高卫星。51.全景摄影机的投影方式：全景投影，多中心投影。52.测定卫星坐标的方法有卫星星历表解算和全球定位系统测定两种方法。53.遥感图像的精纠正包括两个环节：一是像素坐标的变换，即将图像坐标转变为地图或地面坐标；二是对坐标变换后的像素灰度值进行重采样。54. 像素灰度值进行重采样的方法:最邻近法，双线性内插法，三次卷积法。55. 地面控制点选取原则（1）图像上易分辨，且较精细的特征点。（2）在图像上各部分均有控制点到位。（3）地形变化大的地区应多选控制点。（4）图像边缘部分选取一定控制点，避免外推。56. 直方图特点a 峰值偏向左侧，图像偏暗，地物反射率低；b 峰值偏向右侧，图像偏亮，地物反射率高；c 峰值居中且狭窄，为低反差景物图像；d 峰值居中且值低，为高反差景物的图像；e 图像直方图呈现出多峰，图中有多种地物出现的频率较高；f 图像直方图呈现出双峰，并且高亮度地物出现频率高。57. 图像的卷积：模板像元与图像窗口对应的亮度值相乘再相加。（只有整数）其中为列，j为行。使用均值平滑模板或58. 从信号处理角度：K-L变换，又称从数理统计角度：主成分分析。59. K-T变换又形象地称为“缨帽变换”或“穗帽变换”。