遥感原理与应用复习资料

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资源描述

1.遥感的分类:按遥感平台分类:地面遥感·航空遥感·航天遥感·航宇遥感按传感器的探测波段分类:紫外遥感·可见光遥感·红外遥感·微波遥感按传感器工作方式分类:主动遥感·被动遥感按遥感资料的记录方式分类:成像遥感·非成像遥感2.遥感的特点(1)感测范围大,具有综合、宏观的特点;(2)信息量大,具有手段多、技术先进的特点(3)获取信息快,更新周期短,具有动态监测的特点;(4)具有获取信息受条件限制少的特点。3.遥感技术系统包括:被测目标信息特征、信息的获取、信息的传输和记录、信息的处理、信息的应用。4.遥感传感器也叫遥感器,是获取遥感数据的关键设备。组成:收集器、探测器、处理器和输出器。5.电磁波在真空中传播时,按波长递增或频率递减的顺序可划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、微波和无线电波,称之为电磁波谱6.红外线中近红外和短波红外主要源于太阳辐射,中红外主要源于太阳辐射及地物热辐射,而远红外主要源于地物热辐射。7.电磁辐射的度量(1)辐射能量Q(单位:J)电磁辐射的能量。(2)辐射通量(单位:W)单位时间内通过某一面积的辐射能量(3)辐射通量密度(单位:W/m2)单位时间内通过单位面积的辐射通量(4)辐照度I(单位:W/m2):被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。(5)辐射出射度M(单位:W/m2)辐射源的物体表面单位面积上的辐射通量(6)辐射亮度L(W/Sr/m2)辐射源在某一方向的单位投影表面、单位立体角内的辐射通量8.斯蒂芬-波耳兹曼定律绝对黑体表面上,单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。M=σ·T49.维恩位移定律黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比λmax·T=b黑体温度越高,其辐射曲线的峰值就越向左移,即往波长短的方向移动。10.实际物体的比辐射率(发射率):物体的辐射出射度与相同温度相同波长下绝对黑体的辐射出射度的比值ε11.由图可以看出:1、太阳辐射相当于6000K的黑体辐射;2、太阳辐射的能量主要集中在可见光,其中0.38~0.76μm的可见光能量占太阳辐射总能量的43.5%。最大辐射强度位于0.47μm附近。3、太阳辐射能量主要集中在0.2~3.0μm波段,包括近紫外、可见光、近红外和中红外。3.太阳辐射光谱是连续的。4.辐射特性与黑体基本一致。5.近紫外到中红外波段区间能量集中、稳定。γ射线、X射线、远紫外和微波波段能量小但变化大5.被动遥感主要利用可见光、红外波段等稳定辐射,因而太阳的活动对遥感的影响没有太大影响可以忽略。6.海平面处的太阳辐射照度分布曲线与大气层外的曲线有很大不同,这主要是地球大气层对太阳辐射的吸收和散射造成的。12.什么是米氏散射与瑞利散射?两者的主要差异是什么?瑞利散射(分子散射):当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射;主要由大气中的原子和分子引起。散射能力与波长的四次方成反比。(大气颗粒对可见光,距离地面9-10km,电磁波长小于1um)米氏散射:当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射;主要由大气中的烟尘、小水滴和气溶胶引起。散射强度与波长的二次方成反比。米氏散射在光线前进方向比向后方的散射更强。(云雾对红外的散射、潮湿天气;距地面0-5km,电磁波长集中在0.76-15um)差异:瑞利散射主要发生在紫外、可见光和近红外波段;米氏散射发生在近紫外-红外波段,但在红外波段米氏散射的影响超过瑞利散射。13.为什么晴朗的天空是蓝色?清晨的太阳是红色?微波为什么有穿云透雾的作用?朝霞和夕阳为什么都偏橘红色1).由于蓝光波长比红光短,因而蓝光散射比较强,而红光散射比较弱。晴朗的天空可见光中的蓝光受散射影响最大,所以天空成蓝色。2).清晨太阳光通过比较厚的大气层,直射光中红光成分大于蓝光成分,因而太阳呈现红色。3).大气中的瑞利散射对可见光影响较大,而红外的影响很小,对微波基本没有影响,因为微波波长比较长1mm-1m,所以可以穿云透雾。4).发生了瑞利散射,其散射强度与波长的四次方成反比,日出与日落时,太阳高度角小,阳光斜射向地面,通过大气层比阳光直射时要厚很多,在过长的传播过程中,蓝光波长最短,几乎被散射殆尽,波长短的绿光散射强度其次,大部分被散射掉。只剩下红光,散射最弱,因此透过大气最多。加上剩下的少量绿光,最后合成橘红色。云雾均为白色?如云、雾粒子直径与红外线波长接近,所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射。因此,潮湿天气米氏散射影响较大。但相比可见光波段,云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多,符合无选择性散射,散射强度与波长无关。因而对可见光中各个波长的光散射强度都相同,混合为白色,所以人们看到云雾呈白色,并且无论从云下还是乘飞机从云层上面看,都是白色。10.大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射而透过率较高的波段称为大气窗口11.植被反射光谱曲线和影响因素:光谱曲线:①植被的反射光谱曲线参照上图小麦曲线。②第一段:在0.55μm附近有一个反射率为10%-20%的小反射峰。在0.45μm和0.65μm附近有两个明显的吸收谷。它是受叶绿素的影响,因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强而对绿光反射作用强。第二段:在近红外波段(0.7-0.8μm)有一个反射的“陡坡”,反射率急剧增高。0.8-1.3μm之间形成一个高的、反射率可达40%或更大的反射率。这是由于植物细胞结构的影响而形成的高反射率。第三段:在中红外波段(1.3-2.5μm)由于受到绿色植物中含水量的影响,吸收率大增。影响因素:植物叶子的颜色、植物叶子的细胞构造、植物叶子的含水量、其他因素(植物的疏密程度或植物的覆盖程度)水体反射光谱曲线和影响因素:a.含有泥沙的浑浊水体,其反射波谱曲线整体高于清水,随着悬浮泥沙浓度的增加,差别较大如果水面叶绿素和浮游生物浓度高时,近红外波段仍存在一定的反射率。此时水体呈灰色或浅灰色。c.如果水体污染,水体污染物浓度较大且水体显著变黑,变红或变黄,它与背景水色有较大差异,在可见光波段是可能被识别出来的土壤反射光谱曲线和影响因素:颜色、结构、有机质含量、水的含量、土壤表面的植被覆盖度12.当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时,地面上的物体就会对太阳辐射进行反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性不同,因此它们对不同波长的入射光的反射率也不同。遥感探测是将传感器接收到的目标物电磁波信息与物体的反射或发射光谱相比较,从而对地面的物体进行识别和分类。这就是遥感的基本原理13.大气衰减是指电磁波在大气中传播时发生的能量衰减现象。大气衰减的原因主要是吸收、散射和反射。14.电磁波谱中,可见光和近红外波段(0.3—2.5μm)是地表反射的主要波段,多数传感器使用这一区间,其地物波谱特征测量作用有三方面:①传感器波段选择、验证、评价的依据;②建立地面、航空和航天遥感数据的关系;③将地物光谱数据直接与地物特征进行相关分析并建立应用模型。15.双向反射比因子R(BRF)在给定的立体角锥体所限制的方向内,在一定辐照度和观测条件下,目标的反射辐射通量与处于同一辐照度和观测条件下的标准参考面的反射辐射通量之比。而这一标准参考面即为朗伯反射面114.微波遥感有以下特点:1.微波遥感可以全天候、全天时工作。可见光和近红外是利用太阳辐射,只能白天成像;而热红外影像可以在夜间可成像,但受天气雨云的影响,若天气不好,则成像效果较差,微波因为波长较长,具有穿云透雾的能力,可不受天气影响,同时多为主动遥感,夜间亦可成像。2.微波对冰、雪、森林、土壤等有一定的穿透能力,而可见光和红外几乎不具备穿透能力。15.微波遥感分主动和被动两大类。被动式微波遥感: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。主动式微波遥感:通过向目标地物发射微波并接受其后向散射信号来实现对地观测的遥感方式,主要传感器是雷达。此外,还有微波高度计和微波散射计。雷达意为无线电测距和定位。16.为什么用侧视雷达:侧视雷达所使用天线为真实孔径天线,工作原理和过程如下:1.通过天线不断发出强脉冲波,间隔为微秒。2.脉冲遇到地面物体,一部分被吸收,一部分被反射回来,反射方向与入射方向与180度。3.随距离天线远近,脉冲返回的时候不同,天线按接收脉冲的时间来记录电信号的强弱,记录下距离和强度。天线发射和接收雷达脉冲交替进行。17.真实孔径侧视雷达在距离方向和方位方向的地面分辨率是不一样的。真实孔径侧视雷达的地面分辨率包括距离分辨率和方位分辨率两种。18.遥感图像的空间分辨率是指遥感图像上能够分辨地物的最小尺寸,或地面物体能分辨的最小单元。19.光谱分辨率也叫波普分辨率。是指传感器在接收目标辐射的波普时能分辨的最小波长间隔,也指每个波段的探测器件所能探测到的光谱宽度,宽度愈窄,分辨率愈高。20.辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时能分辨的最小辐射度差。21.时间分辨率是指传感器对同一目标进行重复探测时,相邻两次探测的时间间隔。22.遥感图像的特征归纳为三个方面几何特征、物理特征和时间特征。三个方面的表现参数为空间分辨率、波普分辨率、时间分辨率、辐射分辨率和温度分辨率。1.图像的表示形式主要有模拟图像和数字图像两种形式。数字图像是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。模拟图像是空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接处理的图像,也成光学图像。2.采样:图像空间位置的离散化,及空间坐标数字化。量化:图像像元灰度的数字化叫做量化,即指从图像灰度的连续变化中进行离散采样。量化的简单的做法是:以各个小单元的平均灰度值或中心部分的灰度值作为该单元的灰度值。3.遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。按其表现形式的不同,目标地物特征可以概括分为“色、形、位”三大类(颜色形状空间位置)4.直接判读标志:色调,颜色,阴影,形状,纹理,大小,位置,图形,布局九种。5.目前在国内外普遍常用的遥感数字图像处理系统有美国的ENVI软件、美国的ERDAS软件和加拿大的PCI软件等。6.利用标准假彩色影像并结合地物光谱特性,说明为什么植被呈现红色,湖泊、水库呈偏黑色,重盐碱地呈偏白色(1)首先解释一下假彩色合成: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、蓝三种颜色,就可以合成彩色影像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同,因此生成的合成色不是地物的真是颜色,因此这种合成叫做假彩色合成。(2)以陆地卫星Landsat的TM影像为例,TM的7个波段中,第二波段是绿色波段,第四波段是近红外波段,当4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色时,即绿波段赋蓝,红波段赋绿,红外波段赋红时,这一合成被称为标准假彩色合成。(3)植被在可见光波段(0.4--0.76um)有一个小的反射峰,位置在0.55um(绿)处,在近红外波段(0.7--0.8um)有一个反射的“陡坡”,至1.1um附近有一个峰值。根据标准假彩色的合成原理,绿波段被赋予蓝,红外波段被赋予红,绿色与红色相加为品红,但红多绿少,因此品红偏红,so植被在影像中大致呈红色。(4)水体的反射主要在蓝绿光波段,其他波段吸收都很强,特别到了近红外波段,吸收就更强。根据标准假彩色合成原理,绿波段被赋蓝,因此水库呈蓝偏黑。(5)重盐碱地呈现白色,说明它对红、绿、蓝及红外等个波段的光均有较高的反射率。根据标准假彩色合成原理,绿波段赋蓝,红波段赋绿,红外波段赋红,红绿蓝三色等比例混合便成白色,因此在遥感影像中重盐碱地呈现白色。7.直方图靠近低灰度区,说明图像偏暗,靠近高灰度区说明图像偏亮;标准差小说明图像反差小,标准差大说明地物反差大。23.太阳同步卫星轨道:轨道倾角大于90度且在两极附近通过,所以也为近极轨卫星,它的轨道面与太阳的取向一致,所以叫太阳同步卫星。每天向东移动0.9865度,(地球围绕太阳公转一圈约需3365.25天)这个角度正好是地球绕太阳公转每天东移的角度。24.地球同步卫星轨道:卫星轨道倾角为0°,赤道平面与轨道平面重合,则卫星在轨道上空,且卫星在轨道上运行的周期与地球自转的周期相同,旋转方向相同,这种轨道称为“...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