遥感导论重点
第一章
1. 遥感的概念:遥感是应用探测仪器,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,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术
2. 遥感系统的基本构成: 遥感系统包括被测目标的信息特征,、信息的获取,、信息的传输与记录,、信息的处理和信息的应用五大部分 遥感的特点: 1.大面积同步观测:探测范围大,具有综合、宏观的特点,受地面条件 限制少。
2.时效性:获取信息速度快,更新周期短,具有动态监测特点。
3.数据综合性先进性:信息量大,具有手段多,技术先进的特点。
4.经济性:用途广,效益高的特点。
5.局限性:利用的电磁波段有限。
第二章
1.电磁波: 当电磁振荡进入空间,变化的磁场激发了涡旋电场,变化的电场又激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播,就是电磁波
2.电磁波谱: 按电磁波在真空中传播的波长或频率,递增或递减排列,则构成了电磁波谱
3.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
黑体辐射规律:1)绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比
2)黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比
3)黑体温度越高,其曲线的峰顶就越往波长短的方向移动
4.太阳常数:是指不受大气影响在距太阳一个天文单位内,垂直于太阳光辐射方向上,单位面积、单位时间黑体所接收的太阳辐射能量
5.常见的大气散射及其特点
1〉瑞利散射:当大气中粒子的直径比波长小的多时发生的散射。特点是散射强度与波长的四次方成反比,对可见光的影响很大
2〉米氏散射:当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。特点是散射强度与波长的二次方成反比,散射在光线向前方向比向后方向更强,方向性比较明显,潮湿天气对米氏散射影响较大
3〉无选择性散射:当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。特点是散射强度与波长无关
6.大气窗口:通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的,透过率较高的波段称为大气窗口
7.反射率(ρ):地物的反射能量与入射总能量的比,即ρ=(Pρ/ P 0)×100% 物体的反射状况分为三种:镜面反射、漫反射、实际物体反射
第三章
1.主要遥感平台有哪些:航天平台、航空平台和地面平台
2.垂直投影:摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3度以内
倾斜摄影:摄影机主光偏离垂线大于3度
3.中心投影和垂直投影的区别:
①.投影距离影响:垂直投影图像的缩小与放大与投影距离无关,并有统一的比例尺;中心投影焦距固定高度改变,其比例尺也随之改变
②.投影面倾斜的影响:垂直投影影像仅表现为比例尺有所放大,相对位置仍保持不变;中心投影图像比例尺有明显变化,相对位置和各点形状改变
③.地形起伏的影像:垂直投影随地面起伏变化投影点之间的距离与地面实际水平距离比例缩小,相对位置仍保持不变;中心投影地面起伏越大,水平位移就越大,产生投影 误差
4、中心位移的透视规律:
1〉地面物体是一个点,在中心投影上仍然是一个点。如果有几个点同在一投影线上,它的影像便重叠成一个点
2〉与像面平行的直线,在中心投影上仍然是直线,与地面目标的形状基本一致 3〉平面上的曲线,在中心投影的像片上仍为曲线
4〉面状物体的中心投影相对于各种线的投影的组合
5、像点位移: 在中心投影的像片上,地形的起伏除引起像片比例尺变化外,还会引起平面上的点位在像片位置上的移动
6、像点位移规律:1〉位移量与地形高差成正比
2〉位移量与像主点的距离成正比
3〉位移量与摄影高度成反比
7、扫描成像:是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样,以得到目标地物电磁辐射特性信息,形成一定谱段的图像。
8、瞬时视场角: 扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态,此时,接受到的目标地物的电磁波辐射,限制在一个很小的角度之间,这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率
9、总视场角:扫描带的地面宽度称总视场角,从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角,叫做总视场角
10、什么是微波遥感?有何特点?
微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射,经过判读处理来识别地物的技术。 特点是: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 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 5〉分辨率较低,但特性明显
11、雷达:由发射机通过天线在很短时间内,像目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲,即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此,雷达也被称为“无线电定位”。利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
12、遥感图像的特征包括哪些内容?简述其含义
遥感图像特征:几何特征、物理特征、时间特征
几何特征是 指目标地物的大小、形状及空间分布特点。
物理特征是 指目标地物的属性特点。
时间特征是 指目标地物的变化动态特点
13、遥感图像的空间分辨率:图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视场,或地面物体能分辨的最小单元。
波谱分辨率:波谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的波谱时能够分辨的最小波长间隔。
辐射分辨率: 辐射分辨率是指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。
时间分辨率:时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔,即采样的时间频率,也称重访周期。
第四章
1、何为辐射畸变,辐射畸变产生的原因
在实际测量时,辐射强度值受到其他因素的影响而发生改变,这一改变的部分就是需要矫正的部分,故称之为辐射畸变。
辐射畸变产生的原因:一是传感器仪器本身产生的误差;二是大气对辐射的影响
2、引起遥感影像变形的原因
1〉遥感平台位置和运动状态变化的影响 2〉地形起伏的影响 3〉地球表面曲率的影响 4〉大气折射的影响 5〉地球自转的影响
3、几何矫正的基本思路:校正前的图像,图像中象元点间所对应的地面距离并不相等,校正后的图像以地面为标准,符合某种投影的均匀分布,图像中格网的交点可以看作是象元的中心。 具体步骤:1〉找到一种树关系,建立变换前图像坐标与变换后图像坐标的关系
2〉计算每一点的亮度值 矫正后亮度值的计算方法:最近邻法,双向线性内插法和三次卷积内插法
优缺点:最近邻法简单易用,计算量小,但处理后图像的亮度具有不连续性,影响了精确度;双线性内插法精度明显提高,但会对图像起到平滑作用,使对比度明显的分界线变得模糊;三次卷积内插法图像质量很好,细节表现清楚,但计算量很大 控制点选取的基本原则:1〉控制点的选择要以配准对象为依据 2〉控制点应选取图像上易分辨且较精细的特争点 3〉特征变化大的地区应多选点 4〉尽可能满幅均匀选取
4、数字图像增强处理的主要方法:对比度扩展、空间滤波、图像运算和多光谱变换
5、空间滤波是以重点突出图像上的某些特征为目的,通过象元与其周围相邻象元的关系,采用空间域中的邻域处理方法。 主要方法:1〉图像卷积运算:是在空间域上对图像作局部检测的运算,以实现平滑和锐化的目的 2〉平滑:采用平滑的方法可以减小变化,使亮度值平缓或去掉不必要的噪声点。具体方法有均值平滑和中值滤波 3〉锐化:为了突出图像的边缘、现状目标或某些亮度变化率大的部分,可采用锐化的方法。具体方法有罗伯特梯度、索伯尔梯度和拉普拉斯算法和定向检测
6、数字图像彩色变换的主要方法;多波度彩色变换,假彩色合成,标准假彩色合成 主要方法:单波段彩色变换、多波段彩色变换和HLS变换
多波段彩色变换:根据加色法彩色合成原理,选择遥感影像的某三个波段,分别赋予红绿蓝三种原色,就可以合成彩色影像
7、K—L变换的特点及作用
基本原理是对遥感图像实行线性变换,使多光谱空间的坐标系按一定规律进行旋转 多光谱变换的主要方法是K—L变换和K—T变换
K—L变换的特点:从几何意义来看,变换后的主分量空间坐标系与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度,而且新坐标系的坐标轴一定指向数据信息量较大的方向;就变换后的新波段主分量而言,他们所包含的信息量不同,称逐渐减少趋势 K—L变换的作用:实现数据压缩和图像增强
K-T变换,也称缨帽变换,变换之后的三个量:亮度、绿度、湿度。
第五章
1、遥感图像目视解译的概念:专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图
像上获取特定目标地物信息的过程。是指根据遥感影像目视解译标志和解译经验,识别目标地物的办法与技巧
2、目视解译方法:1)直接判读法(2)对比分析法(3)信息复合法(4)综合推理法(5)地理相关分析法
3、目视解译的基本步骤 (1)准备工作阶段 (2)初步解译与判读区的野外考察 (3)室内详细判读 (4)野外验证与补判 (5)目视解译成果的转绘与制图
2.遥感图像计算机解译:以计算机系统为支撑环境,利用模式识别技术与人工智能技术相结合,根据遥感图像中目标地物的各种影像特征,结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理,实现对遥感图像的理解,完成对遥感图像的解译
3.遥感图像目标地物识别特征:色调,颜色,阴影,形状,纹理,大小,位置,图型,相关布局
4.遥感摄影相片的种类:可见光黑白全色像片、黑白红外像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片和热红外摄影像片
5.判读标志,直接判读标志和间接解译标志的概念
判读标志:指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征,这些特征能够帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象
直接判读标志:指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征 间接解译标志:指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征
6.摄影相片的判读标志,直接解译标志有哪些
直接判读标志:形状,大小,色调与色彩,阴影,纹理,图型等
直接解译标志:1〉目标地物与其相关指示特征 2〉地物及与环境的关系 3〉目标地物与成像时间的关系
7、微波影像的应用:1〉海洋环境调查 2〉地质制图和非金属矿产资源调查 3〉洪水动态检测与评估 4〉地貌研究和地图测绘 5〉军事侦察
8、遥感影像地图:是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图 遥感影像地图与影像图和普通地图相比的优点:遥感影像地图具有丰富的地面信息,内容层次分明,图面清晰易读,充分表现出影像与地图的双重优势
9、遥感影像地图的特点:1〉丰富的信息量 2〉直观形象性 3〉具有一定的数学基础 4〉现势性强
10、计算机辅助遥感制图概念,一般过程
计算机辅助遥感制图是在计算机系统支持下,根据地图制图原理,应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术,实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法
第六章
1.摇感影像计算机解译:以遥感数字图像为研究对象,在计算机系统的支持下,综合运用地学分析、遥感图像处理、地理信息系统、模式识别与人工智能技术,实现地学专题信息的智能化获取
2.摇感图形计算机分类中相似性的度量方法:
遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度。相似度是两类模式之间的相似程度。在遥感影像分类过程中,常使用距离和相关系数来衡量相似度。度量特征空间中的距离经常采用以下几种算法:1〉绝对值距离 2〉欧式距离 3〉马式距离 4〉相元到类均值得混合距离 5〉相关系数
3、监督分类:从研究区域选取有代表性的训练场地作为样本,根据已知试验样本即根据已知训练区提供的样本,通过选择特征参数,求出特征参数作为决策规则,建立判别函数以对各待分类影像进行的图像分类,是模式识别的一种方法。要求训练区域具有典型性和代表性。
4、监督分类方法 (1) 最小距离法:以特征空间中的距离作为像素分类的依据。 特点:原理简单,分类精度不很高,但计算速度快,它可以在快速浏览分类概况中使用。
(2) 分级切割分类法:是根据设定在各轴上的值域分割多维特征空间的分类方法。 (3) 特征曲线窗口法:分类的依据是相同的地物在相同的地域环境及成像条件下,其特征曲线是相同或相近的,而不同地物的特征曲线差别明显。(特征曲线窗口法分类的效果取决于特征参数的选择和窗口大小。) (4) 最大似然法:通过求出每个像素对于各类别的归属概率,把该像素分到归属概率最大的类别中去的方法。
5、非监督分类:非监督分类方法是在没有先验类别(训练区)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(将相似度大的像元归为一类)的方法。
主要方法 (1)分级集群法 (2)动态聚类法
用分级集群法进行非监督分类的一般过程
1> 确定评价各样本相似程度所采用的指标 2>初步分类总数 3〉计算样本间的距离。根据距离最近的原则判定样本归并到不同类别 4〉归并后的类别作为新类,与剩余的类别重新组合,然后再计算并改正其距离。在达到所要分类的最终类别数以前,重复样本间相似度的评价和归并,这样直到所有像素都归入到各类别中去
6、监督分类和非监督分类的区别
监督分类和非监督分类的根本区别点在于是否利用训练场地获取先验的类别知识,监督分类根据训练场提供的样本选择特性参数,建立判别函数,对待分类电进行分类.因此,训练场地的选择是监督分类的关键.由于训练场地要求有代表性,训练样本的选择要考虑到地物光谱特征,样本数目要能满足分类的要求,有时这些还不宜做到,这是监督分类的不足之处.
非监督分类不需要更多的先验知识,她根据地物的光谱统计特性进行分类.因此,非 监督分类方法简单,且分类具有一定的精度.当光谱特征类能够和唯一的地物类型相对应时,非监督分类可取的较好的分类效果.当两个地物类型对应的光谱特征类差异很小时,非监督分类效果不如监督分类效果好
7、遥感图像解译专家系统构成及各部分的作用
1〉图像处理与特征提取子系统 2〉遥感图像解译知识获取系统 3〉狭义的遥感图像解译专家系统 ◇高光谱遥感:是高光谱分辨率遥感的简称,是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。 特点:波段多(数百个以上);波段宽度窄,小于10纳米;光谱覆盖范围宽,从可见光道热红外的全部电磁辐射波普范围;能形成一条连续完整的光谱曲线。
应用:地质方面;农作物方面;城乡规划方面;大气环境方面;其他,如水体污染检测,探月计划等。 区别:1〉高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接受信息 2〉每个波段宽度仅小于10纳米 3〉所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线 4〉光谱的覆盖范围从可见光到热红外的全部电磁辐射波谱范围
◇3S技术在精细农业中的作用:全球定位系统的优势是精确定位,地理信息系统的优势是管理和分析,遥感的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信
息;GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的依据;GIS和RS结合提供了多种数据源,为建立农田基础数据库奠定了基础,农田基础数据库是农业生产辅助决策支持系统的重要科学依据。