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《遥感导论》考试大纲题目类型：概念5、填空20、简答5、分析22:45-4:455B703遥感的概念:广义：遥远的感知。狭义：利用探测仪器，在不直接接触的情况下，收集目标或自然现象的电磁波信息，对电磁波信息进行处理和分析，从而获取事物特征的综合性探测技术。遥感系统的组成:遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备等。遥感的分类：(1)按照遥感平台分类：近地面遥感、航空遥感、航天遥感。(2)按照传感器的探测波段分类：紫外、可见光、红外、微波。(4)按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式（5按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感遥感的特点：感测范围大，具有综合、宏观的特点。信息量大，具有手段多、技术先进的特点。获取信息快，更新周期短，具有动态监测特点。遥感还具有用途广，效益高的特点。电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部性吸收的物体。黑体辐射定律：斯蒂芬-波尔兹曼定律：即黑体总辐射出射度随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。维恩位移定律：随着温度的升高，辐射通量密度最大值对应的波长向短波方向移动（即黑体的峰值波长与温度成反比）。基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量密度M和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量密度M黑。黑体辐射的三个特性：辐射通量密度随波长连续变化，与温度四次方成正比，每条曲线只有一个最大值。黑体温度不同，其辐射通量密度曲线不同；温度越高，辐射通量密度越大。随着温度的升高，辐射辐射通量密度最大值所对应的波长向短波方向移动。大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段。大气散射的类型及其特点（1）瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。dλ。其散射强度与波长的4次方成反比。波长越短、散射越强。主要发生在可见光和近红外。（2）米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。d≈λ。散射强度与波长的二次方成反比，并且散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显。（3）无选择散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。dλ。散射强度与波长无光，在符合无选择散射的条件波段中，任何波长的散射强度相同。地球的电磁辐射特性：(1)3μm的波长主要是太阳辐射的能量；(2)6μm的波长，主要是地物本身的热辐射；(3)3-6μm之间，太阳和地球的辐射都要考虑。TM波段：（1）TM10.45-0.52um,蓝波段,对水体穿透强,对叶绿素与叶色素反映敏感,有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等.（2）TM20.52-0.60um,绿波段,对健康茂盛植物的反射敏感,对力的穿透力强,用于探测健康植物绿色反射率,按绿峰反射评价植物的生活状况,区分林型,树种和反映水下特征.（3）TM30.63-0.69UM,红波段,叶绿素的主要吸收波段,反映不同植物叶绿素吸收,植物健康状况,用于区分植物种类与植物覆盖率,其信息量大多为可见光最佳波段,广泛用于地貌,岩性,土壤,植被,水中泥沙等方面.（4）TM40.76-0.96UM近红外波段,对绿色植物类别差异最敏感,为植物通用波段,用于牧师调查,作物长势测量,水域测量.（5）TM51.55-1.75UM,中红外波段,处于水的吸收波段,一般1.4-1.9UM内反映含水量,用于土壤湿度植物含水量调查,水分善研究,作物长势分析,从而提高了区分不同作用长势的能力.易于反映云与雪.（6）TM61.04-1.25UM热红外波段,可以根据辐射响应的差别,区分农林覆盖长势,差别表层湿度,水体岩石,以及监测与人类活动有关的热特征,进行热制图.（7）TM72.08-3.35UM,中红外波段,为地质学家追加波段,处于水的强吸收带,水体呈黑色,可用于区分主要岩石类型,岩石的热蚀度,探测与交代岩石有关的粘土矿物.植被、水体及土壤反射波谱的特征（以PPT为准）植被的反射波谱特性：1.可见光波段：在0.45微米附近区间有一个吸收谷，在0.55微米附近区间有一个反射峰，在0.67微米附近区间有一个吸收谷。2.近红外波段：从0.76微米处反射率迅速增大，形成一个爬升的“陡坡”，至1.1微米附近有一峰值，反射率最大可达50%，形成植被的独有特征。3.中红外波段：在1.5-1.9微米光谱区反射率增大，在1.45微米，在1.95微米和2.7微米为中心的附近区间受到绿色植物含水量的影响，是水的吸收带，反射率下降，形成低谷。土壤的反射波谱特性：1.自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质含量越高和含水量越高反射率越低，此外土类和肥力也会对反射率产生影响。2.由于土壤反射波谱曲线呈比较平滑的特征，所以在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。水体的反射波谱特性：1.纯净水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，可见光其他波段反射率很低。2.近红外和中红外波段纯净的自然水体反射率很低，几乎趋近于零。3.水中含有泥沙，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。4.水中含有水生植物叶绿素时近红外波段反射明显抬高。遥感卫星系列：气象卫星系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列。遥感姿态角：滚动、俯仰、航偏。高轨和低轨（极轨）卫星的概念：（1）高轨卫星:卫星公转角速度与地球自转角速度相等的卫星。相对于地球似乎固定于高空某一点，故也叫地球同步卫星或静止气象卫星。（2）低轨（极轨）卫星：处于近极地太阳同步轨道的卫星。由于与太阳同步，使卫星每天在固定时间（地方时）经过每个地点的上空，使资料获得时具有相同的时间照明。主动与被动遥感的概念：（1）主动遥感：通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。（2）被动遥感：通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。遥感影像特征：空间分辨率：指遥感图像上能够详细区分的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。波谱分辨率：是指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：是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。时间分辨率：指对同一地点进行重复观测的最小时间间隔，即重访周期。明度、色度及饱和度：（1）明度（亮度）：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。通常用反光率表示明度大小。（2）色相：又称色调，是色彩彼此相互区分的特性。（3）饱和度：是色彩纯洁的程度。也就是光谱中波长段是否窄、频率是否单一的表示。三原色与互补色：（1）三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红绿蓝。（2）互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。黄、品红、青。土地利用现状调查：运用遥感技术进行土地利用现状调查，以摸清土地的数量及分布状况，是遥感应用中最早、研究最多的一项基础性工作。土地利用现状调查方法步骤：1)遥感数据及辅助资料的收集2)遥感图像的预处理3)解译标志的建立4)室内遥感图象判读5)野外查证与调绘6)土地利用现状图绘制7)地类面积量算8)成果总结遥感应用：植被遥感、水体遥感、土地遥感、地质遥感、土壤遥感一、辐射校正1、为什么进行辐射校正？由于辐射畸变，即由遥感检测系统、大气散射和吸收等原因引起的图像模糊失真、分辩率和对比度下降等辐射失真。2、引起辐射畸变的原因是什么？遥感图像的辐射畸变三个主要因素：大气对辐射的影响。光照条件的影响。传感器仪器本身的误差。3、如何进行辐射校正（校正的方法、原理、步骤）？直方图法基本思想（原理）：一幅图像中总可以找到某种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0，实测表明，这些位置上的像元亮度不为零，这个值就应该是大气散射导致的程辐射度值。前提：图像中必须存在反射值为零的区域，如高山阴影区或面积大且水体深的水域。步骤：通过视窗viewer的图标，查找最小灰度值，利用空间建模工具Modeler→ModelMaker建立模型，图像象元灰度值减去该最小灰度值即可。线性回归分析法原理：大气散射主要影响短波部分，波长较长的波段几乎不受影响，因此用长波数据来校正短波数。步骤PPT：在不受大气影响的波段（如TM5或7）和待校正的某一波段图像中，选择由最亮至最暗的一系列目标，将每个目标的两个待比较的波段灰度值提取出来进行回归分析，建立线性回归方程。实验报告步骤：在视窗viewer打开要校正的图像，Raster→ProfileTools利用SpectralProfile中的图标选取一系列由暗到亮的目标地物点，在对话框中得到地物点在各个波段的的光谱曲线，通过SpectralProfile对话框viewer→TabularData查看地物点在各个波段的的具体光谱灰度值。利用一系列目标地物点的灰度值建立线性回归分析，求出线性方程的常数项，该值即为大气影响值，在空间建模工具中，图像灰度值减去该值即可消除大气散射对图像影响。二、遥感图像的几何校正原理：利用实地测量的地物的真实坐标值，寻找实测值与畸变之后的图像之间的函数关系，从而改正原始影像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。基本环节：一是建立纠正变换函数；二是像元灰度值重采样。控制点的选取原则：（1）控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，这很容易通过目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、湖泊边缘等。（2）特征变化大的地区应多选些点。（3）图像边缘部分一定要选取控制点。（4）应尽可能满幅均匀选取。三种内插方法比较方法优点缺点最近邻法简单易用，计算量小处理后的影像亮度具有不连续性，影响精确度双线性内插法精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。计算量增加，且对影像起到平滑作用，从而使对比度明显的分界线变得模糊。三次卷积内插法更好的影像质量，细节表现更为清楚。工作量很大。三、图像增强K-L变换（主成分变换）的特征及目的主成分变换的特征:(1)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。(2)就变换后的新波段主分量而言，它们所包括的信息量不同，呈逐渐减少趋势。主成分变换的应用（目的）:(1)数据压缩(2)图像增强四、遥感图像的目视解释（非实验）目视解译，又称目视判读:指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。目视解译原理——目标地物特征色：目标地物的颜色、色调、阴影。形：形状、大小、图型、纹理（局部地域范围内的图形结构）位：目标地物分布的空间位置与相关布局。遥感影像解译标志：色调、颜色（色彩）、阴影、形状、大小、纹理、图型、空间位置、相关布局。解译步骤过程：（1）目视解译准备工作阶段（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）目视解译成果转绘与制图五、遥感图像计算机解译监督分类基本过程：（1）确定感兴趣的类别数。（2）特征变换和特征选择。（3）确定判决函数和判决规则。（4）选择训练样区。（5）根据判决函数和判决规则对非训练样区的图像区域进行分类。监督分类与非监督分类方法比较:1)根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。2)监督分类的关键是选择训练场地。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。3)非监督分类不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。