遥感技术导论

遥感技术导论第 1 章 绪论1. 简述遥感的基本概念。2. 简述遥感技术系统的组成。3. 遥感有哪几种分类？分类依据是什么？4. 试述当前遥感发展的现状及趋势。5. 简述遥感技术的应用。第 2 章 电磁辐射及物体的波谱特性1. 电磁波谱由哪些不同特性的电磁波组成？它们有哪些不同点， 又 有哪 些共性？宇宙射线，r射线，X射线，紫外线，可见光，红外线、微波、无线电波 电磁波谱中的高频波段， 如宇宙射线到大部分紫外线， 粒子性特征明 显； 低频波段，如大部分红外线、 微波、无线电波， 波动性特征明显； 处于中 间波段的可见光和部分紫外线、 红外线，具有明显的波粒二象 性。2. 电磁辐射是如何产生的？3. 遥感的基本原理是什么？ 遥感的本质是通过探测器接收物体或现象反 射、发射的电磁辐射信 息，进而转变成数据或影像4. 什么是黑体？简述黑体辐射基本定律。5. 遥感辐射源主要有哪些 ?6. 什么是地物波谱特性 ?什么是地物反射波谱特性？7. 简述岩石、 水体、植被和土壤在可见光和红外波段的反射波谱特 性。8. 大气对电磁辐射有何影响 ? 对遥感有何影响？9. 何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因， 常用的大气窗口有哪 些？第 3 章彩色基本原理1. 彩色的三特性是什么？2. 简述相加混色和相减混色的基本原理。3. 孟塞尔颜色系统是如何对颜色进行表示和度量的？4. CIE 标准色度学系统是如何对颜色进行表示和度量的？它与孟 塞尔颜色 系统有何区别？第 5 章 摄影成像1. 简述摄影成像过程及其基本原理。2. 什么是感光特性曲线？简述感光特性曲线的分段特性。3. 比较反差，景物反差，光学影像反差，胶片影像反差的区别。4. 什么是感色性？根据感色性可以把胶片分为那几类 ?5. 什么是多波段遥感？6. 简述彩色影像获得的基本原理。7. 简述彩色胶片负片和正片色彩形成过程并绘图表示。8. 联系色彩合成相关理论分析彩红外影像上的色彩特征第 6 章 扫描成像1. 扫描探测器主要有哪些？2. 简述电子扫描成像的基本过程。3. 简述光机扫描仪的成像过程。4. 简述瞬时视场角、 像点、地面分辨率、 扫描角、总视场角的概念5. 简述固体自扫描成像的基本原理。第 7 章 航空遥感及其航测知识1. 简述航空摄影基本过程。2. 简述航摄质量评定的内容和方法。3. 航空摄影资料主要有哪些？4. 什么是中心投影？简述中心投影的构像规律。5. 航摄像片上的特征点、线有哪些？6. 什么是像点位移？引起像点位移的原因主要有哪些7. 简述投影误差产生原理并分析其误差规律。8. 简述倾斜误差产生原理并分析其误差规律。9. 简述航片立体观察的条件、方法和效应。10简述航摄像片立体两侧的原理与方法。11. 简述航摄像片的纠正与转绘方法。12何谓航空像片的比例尺、 平均比例尺？引起像片比例尺变化的主 要因素有哪些？第 8 章 卫星遥感及其影像1. 卫星遥感技术系统包括哪几个子系统？2. 简述 Landsat 的运行特征。3. 陆地卫星 4/5 数据是目前利用得最多的遥感数据，请简要说明 tm 各波 段的光谱特性及其适用领域。4. 简述 Spot 的成像方式及其光谱特性。5. 简述中巴资源卫星的传感器类型及其特性。6. 论述气象卫星的特点及其应用范围。7. 简述中分辨率成像光谱仪 MODIS 性能及数据特点。第 9 章 高光谱遥感1. 什么是高光谱遥感？2. 简述高光谱遥感的应用。3. 什么是多角度遥感？4. 简述双向反射的概念及双向反射模型的种类。5. 简述微波遥感成像原理。7. 简述雷达图像的几何特性及影像特征。第 10 章 遥感影像的分析解译1. 简述遥感影像的解译原理2. 遥感资料的种类有哪些？3. 简述遥感影像的几何分辨率。4. 简述遥感数字图像的概念及特点。5. 多波段数字图像常用的数据格式有哪三种？6. 简述遥感影像的解译标志并说明解译标志的可变性及其应对方法。7. 简述目视解译的原则和方法。8. 简述目视解译的程序。遥感在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备，接收、 记录物 体或现象反射或发射的电磁波信息， 经过对信息的传输、 加工 处理及分析 与解译，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的 理论与技术 遥感技术系统现代遥感技术系统一般由四部分组成： 遥感平台、 传感器、遥感 数据 接收与处理系统、 遥感资料分析解译系统。 其中遥感平台、 传感 器、遥感 数据接收与处理系统是决定遥感技术应用成败的三个主要技 术因素遥感平台在遥感中搭载遥感仪器的工具成为平台或载体， 它既是遥感仪器 赖以工作的场所，又是遥感中“遥”字的具体表现传感器在遥感中， 收集、记录和传送遥感信息的装置成为传感器， 它是 遥感 的核心，“感”字的体现像元遥感数字图像最基本的单位是像元，像元是成像过程的采样点， 也是计 算机图像处理的最小单元。像元具有空间特性和属性特性。一个像元内只包含一种地物的像元称为正像元（如水体） ，像元 内包 括两种或两种以上地物的称为混合像元 （如出苗不久的麦田， 包 含麦苗和 土壤的光谱特性）多波段数字图像三种数据格式：BSQ：按波段顺序依次排列BIP：每个像元按波段次序交叉排列BIL：逐行按波段次序排列彩色三要素彩色三要素：色别，饱和度，明度 色别也叫色调，指彩色的类别，是彩色彼此相互区分的特性饱和度是指彩色的纯洁性，它表示一种彩色的浓淡程度 明度是指颜色的 明暗程度， 它决定于发光体的辐射强度和物体表 面对光反射率的高低 反射电磁辐射与物体作用后产生的次级波返回原来的介质， 这种现象 就称 为反射。镜面反射，漫反射，混合反射反射波谱物体对不同波长的电磁辐射反射能力的变化， 亦即物体的反射系 数 （率）随入射波长的变化规律叫做该物体的反射波谱散射散射是指电磁辐射与结构不均匀的物体作用后， 产生的次级辐射 无干 涉抵消，而是向各个方向传播的现象， 它实质是反射、 折射和衍 射的综合 反映大气散射散射是指电磁辐射与结构不均匀的物体作用后， 产生的次级辐射 无干 涉抵消，而是向各个方向传播的现象， 它实质是反射、 折射和衍 射的综合 反映瑞利散射当rvv九时，发生的散射称为瑞利散射，它的散射强度与入射辐射的 波长的四次方成反比米氏散射当r=九是，发生的散射称为米氏散射，其散射程度约与波长的二次方 成反比粗粒散射当几vr时，发生的散射称为粗粒散射，其散射强度与波长无关，是 非选择性散射大气透射透射是指电磁辐射与介质作用后， 产生的次级辐射和部分原入射 辐射 穿过该介质，到达另一种介质的现象或过程大气窗口大气窗口是指大气对电磁辐射的吸收和散射都很小， 而透射率很 高的 波段灰度分辨率 灰度分辨率是表征传感器所能探测到的最小辐射功率的指标， 指 影像记录的灰度值的最小差值 地面分辨率地面分辨率是用来表征传感器获得的影像反映地表景物细节能力的指标， 亦称空间分辨率， 定义为影像上能够详细区分的最小单元 所代 表的地面距离的大小频谱分辨率波谱分辨率指传感器所用波段数、 波长及波段宽度， 也就是选择 的通道数、每个通道的波长和带宽电磁波谱为了便于比较电磁辐射的内部差异和描述， 按照它们的波长 （或 频率）大小，一次排列画成图表，这个图表就叫做电磁波谱主动遥感是指使用人工辐射源从平台上先向目标发射电磁辐射， 然后接收 和记录目标物反射或散射回来的电磁波的遥感被动遥感指不利用人工辐射源， 而是直接接收与记录目标物反射的太阳辐 射或 者目标物本身发射的热辐射和微波遥感 图像方式遥感图像方式遥感是把目标物发射或反射的电磁波能量分布以图像 色调深浅来表示非图像方式遥感非图像方式遥感是记录目标物发射或反射的电磁辐射的各种物 理参数， 最后资料为数据或曲线图监督分类首先需要从研究区域选取有代表性的训练场地作为样本。 根据已 知训 练区提供的样本， 通过选择特征参数（如像元亮度均值、 方差等）， 建立 判别函数， 据此对样本像元进行分类， 依据样本类别的特征来识 别非样本 像元的归属类别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 （将相似度 达的像 元归为一类）的方法像片重叠度像片重叠是指相邻像片相同影响的重叠。 其中同一航线上两相邻像片的重叠称航向重叠， 相邻航线之间两相邻像片的重叠称旁向重叠几何校正遥感成像时，由于飞行器姿态（侧滚、俯仰、偏航） 、高度、速 度，地球自转等因素而造成图像相对于地面目标而发生几何畸变， 畸 变表现为像 元相对于地面目标实际位置发生挤压、 扭曲、伸展和偏移 等，针对几何畸变 进行的误差校正称几何校正图像几何校正一般包括两个方面：一是图像像元空间位置的变 换，另一 个是像元灰度值的内插。 故遥感图像几何纠正分为两步， 第 一步作空间变 换，第二步作像元灰度值内插大气校正大气会引起太阳光的吸收、 散射，也会引起来自目标物的反射及 散射 光的吸收、 散射，入射到传感器的除目标物的反射光外， 还有大 气引起的 散射光（光路辐射） ，消除并校正这些影响的处理过程叫大 气校正 本影本影是地物本身电磁辐射较弱而形成的阴影。在可见光影像上， 就是地 物背光面的影像， 它与地物受光面的色调有显著差别， 本影的 特点表现在 受光面向背光面过渡及两者所占的比例关系落影 在可见光影像上落影是指地物投落在地面上的阴影所成的影像， 它的特 点是可显示地面物体纵断面形状， 根据落影长度测定地物的高 度 消色物体消色物体也称非彩色物体， 它对入射的白光没有分解能力， 呈无 选择 吸收和反射， 当吸收少， 反射多时呈白色， 吸收多反射少时呈黑 色，中间 状态时为各种灰色遥感图像解译 遥感图像解译就是根据图像的几何特征和物理性质， 进行综合 分 析，从而揭示出物体或现象的质量和数量特征， 以及它们之间的相互 关 系，进而研究其发生发展过程和分布规律， 也就是说根据图像特征 来识别它 们所代表的物体或现象的性质黑体所谓黑体是指一个完全的辐射吸收和辐射发射体， 即在任何温度 下， 对所有波长的电磁辐射都能够完全吸收， 同时能够在热力学定律 所允许的范 围内最大限度地把热能变成辐射能的理想辐射体伪彩色合成把单波段灰度图像中的不同灰度级按特定的函数关系变换为彩 色，然后 进行彩色图像显示的方法，主要通过密度分割方法来实现假彩色摄影一些多波段摄影， 所得到的影像彩色与原景物彩色不同， 被称为 假彩 色摄影和假彩色像片假彩色影像产生的原因主要是彩色分解和合成过程中使用的滤 色镜不配套，或者是胶片感光层中感光乳剂的感光性与成色剂不是互 补关系假彩色合成 根据加色法彩色合成原理，选择三个波段的图像，分别赋予红(R)，绿(6),蓝(B)三种原色，就可以合成彩色影像，常用红绿蓝(RGB)颜色系统表达，由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同， 生成的合成色往往不是地物真实的颜色， 因此这种合 成也叫做假彩色合成正射投影当一束通过空间点的平行光线垂直相交于一平面时， 其交点成为 空间 点的正射投影，或者垂直投影，该平面称投影面中心投影若空间任意点与某一固定点连成的直线或其延长线被一平面所 截，则直线与平面的交点称为空间点的中心投影目视解译的原则1. 目视解译要基于影像特征2. 解译专业的分类要基于影像解译的可能性3. 充分利用影像的信息特征和处理技术4. 严格遵循目视解译程序目视解译的方法1. 直判法2. 邻比法3. 对比法4. 逻辑推理法5. 历史对比法目视解译的程序1. 准备工作 准备工作包括资料收集、分析、整理和处理2. 初步解译、建立解译标志 初步解译阶段的工作包括路线踏勘，制订解译对 象的专业分类系 统和建立解译标志3. 室内解译严格遵循一定的解译原则和步骤，充分运用各种解译方法，依据 建立的解 译标志，在遥感影像上按专业目的和精度要求进行具体 细致的解译4. 野外验证 野外验证包括解译结果校核检查，样品采集和调绘补测5. 成果整理 成果整理包括编绘成图，资料整理和文字总结遥感图像处理 遥感图像处理的内容包括：图像复原、图像增强和图像分类 图 像复原。 图像复原是指借助某些方法， 改正成像过程中因仪器 性能弱点和 大气干扰等因素所导致的误差， 并期望使图像失真缩小到 最低程度，图像复 原主要进行几何校正、大气校正、辐射校正、扫描 线脱落和错位校正图像增强。 图像增强是指利用光学仪器或电子计算机等手段， 改 变图像的表现形式和影像特征， 使图像变得更加清晰可判， 目标物更 加突出易 辨。图像增强包括： 线性变换，分段线性变换，非线性变换， 直方图修改 图像分类。图像分类则是指通过电子计算机对遥感图像上的目标 进行自 动识别和类型划分，直接得到解译结果 微波遥感的特点1. 全天时工作，不受时间限制，即使在夜间也能工作。2. 全天候工作，不受云、雾和小雨的影响。3. 对某些地物有一定的穿透能力， 可在一定程度上获取隐伏的信息。4. 微波遥感器的天线方向可调整，这样可增多所获地表特征。5. 微波传感器接收到的微波信息与物质组成、结构有关，能反映出 被探测物 体在微波波段表现的特征，这是同在可见光、红外、紫 外波段所表现的特 征完全不同的。6. 微波传感器可采用多种频率、多种极化方式、多个视角进行工作， 来获取 目标的空间关系、形状尺寸、表面粗糙度、对称性和复介 电特性等方面的 信息。弱点：1. 不能记录与颜色有关的信息，人们解译识别较为困难2. 设备大二复杂，价格昂贵，相应的微波遥感资料高品化程度低， 获取较为 困难3. 图像有特有的畸变，校正过程复杂，技术难度高与传统对地观测手段比较，遥感有什么特点？（1）空间特性：宏观观测，大范围获取数据（范围广）（2）时相特性：动态监测，更新快（动态性）（3）光谱特性：技术手段多样，信息量大（信息量大）（4）应用特性: 应用领域广，经济效益高（领域多）在遥感影像生成过程中，真彩色片和假彩色片有什么不同？真彩色片： 由自然景物反射来的彩色光分别通过红、 绿、蓝三个滤光 片成 为单光色， 分别使曝光， 产生黑白负片。 由负片在产生黑白透明 正片，影 像上的灰度变化分别反映了景物的红、 绿、蓝光谱辐射强弱 变化。 假彩色片：只是滤光片更换成绿、红、近红外滤光片，投射出的分光 辐射经 过光学处理形成四幅黑白负片。 负片上灰度的变化反映了这一 波段辐射的强 弱变化，光强处密度低，透过率高，发白；光弱处密度 高，透过率低，发 黑。摄影类型传感器与扫描类型传感器工作原理有何差异？ 摄影类型的传感器原 理：有物镜收集电磁波，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，得到可见的影 像。扫描类型传感器原理： 将收集到的电磁波能量通过仪器内的光敏或热 敏原件探测器）转变成电能后再记录下来。