林业遥感考试---南京林业大学--复习资料

林业遥感考试---南京林业大学--复习资料1/13第一章1、遥感，就是遥远的感知，不接触被感测事物常用遥感技术的定义：利用飞机、人造卫星或其它飞行器作运载工具，主要以电磁波来检测、度量远距离目标的一种技术手段。目前，主要有两个研究领域：遥感技术研究和遥感应用研究2、遥感技术的4大物质构成要素：1对象（Objects）:被探测、被感知的事物和现象2传感器（Sensor）：能感测事物并能感测的结果传递给使用者的仪器3信息传播媒介（Media）：在目标与传感器之间起信息传递作用的介质4遥感平台（Platform）：搭载传感器并使之正常工作的装置3、遥感的分类A按遥感对象分（1）宇宙遥感，以外太空其它星体为感测对象（2）对地遥感地球表层环境——环境遥感；在环境遥感中若地球表层资源为对象称为资源遥感B按遥感平台分（1）航天遥感平台H80km火箭、人造卫星、飞船、航天飞机等（2）航空遥感平台H80km普通飞机、气球、飞艇等（3）地面遥感遥感车、遥感塔、“远洋测量船”C按遥感媒介分（1）电磁波遥感常用的电磁波波段是紫外、可见光、红外和微波等（2）声波遥感潜水艇的声纳技术、探测珍贵鱼群的回游路线和迁徙规律（3）重力场遥感地质探矿，通过”g”值的变化来推断地层中是否有某种元素富积（4）地震波遥感D按遥感器的工作方式分：（1）被动遥感：遥感本身并不发射任何人工探测信号，只是被动接收来自于目标的信号，从而实现对目标性质、数量、空间位置等特征进行识别的遥感方式。“无源遥感”，如中午拍照。（2）主动遥感，遥感器发射人工探测信号，到达目标后信号反射回来被传感器接收从而对目标性质、数量、空间位置进行识别的遥感方式。如，夜晚拍照通常要在相机上装闪光灯。主要是“微波遥感”E按遥感所获资料的形式分（1）成像方式遥感（能获得目标的图像Image,图形Graphics)a摄影方式b扫描方式（2）非成像方式（不能获得目标物的图像，常是一些曲线，如气象中温度辐射计F按应用领域分地质、农业、林业、草原、水文、测绘、环境、灾害、城市、海洋、大气、军事4、遥感的特性与优势1空间特性距离远、感测范围大因此具有宏观性和直观性；先进传感器也能探知目标的细节。2时间特性运行周期短动态监测3光谱特性使用的谱段多，可选性强，多光谱高光谱4数据量巨大“海量”数据，研究的压缩技术、存贮、处理算法5受地面限制少沙漠腹地、大洋深处、悬崖绝壁人无法到达（可及度低）6经济效益好7用途广8发展速度极快5、遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理分析判读和应用的全过程6、遥感技术应用1资源监测查清资源的数量、质量、分布、动态消长（土地利用类型、森林资源、水、矿产等）2环境监测、灾害损失评价（森林火灾、水灾、病虫害等）3区域分析及建设规划4生物物理建模生物量估算（BiomassEstimation:LAI、NPP、APAR）小麦、水稻、玉米估产、草场承载力评价、近海生产力评价、物理参数反演（Inversion）：水质、大气污染等5军事侦察6气象预报林业遥感考试---南京林业大学--复习资料2/13第二章1电磁波：交变的电场和交变的磁场交替激发，相互套环向远方传播的运动形式，就称为~y=Asin[(wt-kx)+j]描述参数：A—振幅（Amplitude,反映电磁波的能量）w—角频率（Frequency,与周期相应）j—初相位（Phase)V—速度（Velocity)2电磁波谱:按照波长的长短顺序将各种电磁波依次排列而制成的一张图表从左到右按波长增加排列为：宇宙射线—r射线—X射线—紫外线—可见光—红外—微波—无线电波和工业用波.不同性质的电磁波波长不同的原因在于：波源性质不同3大气窗口：是指在大气中传播受到衰减作用较轻因而透射率较高的电磁波段4大气组成：大气对电磁波传输过程的影响包括5个方面：散射（Scattering）、吸收、扰动、折射和偏振，而对于遥感数据而言，最主要的因素是散射和吸收。由于大气分子和气溶胶粒子的影响，太阳辐射的电磁波在大气层传输时一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分穿过大气层到达地面；地物反射或本身辐射的电磁波部分被吸收，部分被散射，部分到达传感器的接收系统；大气本身的反射或辐射同时也进入传感器。所以，传感器接收的电磁波辐射既有地物的辐射又有大气的辐射——“综合辐射”，其中地物辐射是所需要的“信号-Signal”，大气辐射是遥感过程应当尽量减弱其效应的“噪声-Noise”，由于综合辐射，就会降低遥感图像的“信噪比”，表现为图像模糊。气态成分：N2、O2、H2O、CO、CO2、CH4、O3等固态成分：尘埃、冰晶、盐晶、气溶胶等5什么是大气的选择性吸收大气对不同波段辐射的吸收作用也不同。这种性质称为大气对辐射能的选择吸收...氧（O2）吸收带：主要吸收波长小于0.2um的太阳辐射，其中0.155um吸收最强，0.6um和0.76um附近有一窄吸收带，吸收能力较弱。臭氧（O3）吸收带：一个是波长0.2—0.36um的强吸收带，另一个是0.6um处对太阳的最强吸收。臭氧主要分布在30km高度附近，因此对高度小于10km的航空遥感影响较小，主要对航天遥感有影响。水汽（H2O)吸收带：主要吸收处于红外和可见光中的红光波段，其中红外部分是强烈吸收，所以大气中水汽对红外遥感影响最大。二氧化碳（CO2）吸收带：吸收作用主要在红外区。如1.35-2.85um有3个宽弱吸收带，另外在2.7、4.3和14.5um为强吸收带。“监测城市大气中二氧化碳的分布与浓度”尘埃它对太阳辐射有一定的吸收作用，但吸收量很少，当有沙暴、烟雾和火山爆发时，大气中尘挨急剧增加，这时其吸收作用才比较明显。林业遥感考试---南京林业大学--复习资料3/136、大气的散射（简答条件效应）吸收作用是将电磁波能量转换为分子热运动的热能，散射只是改变电磁波的传播方向，并没有能量转换。（1）瑞利（Rayleigh）散射——分子散射发生条件：当微粒直径D电磁波波长λ散射效应（规律）：散射系数γ∝（1/λ4）短波强于长波应用：解释为何晴朗的天空呈蓝色？日出或日落时天空呈现红色？（2）米氏（Mie）散射主要大气中固态微粒引起发生条件：当微粒直径D≈电磁波波长λ散射效应（规律）：散射系数γ∝（1/λ2）（3）无选择性散射发生条件：当微粒直径D电磁波波长λ散射效应（规律）：散射系数γ与波长无关应用：解释为何雨天的天空灰蒙蒙的？7、地物波普的定义内涵及重要性定义：是指地物发射、反射和吸收电磁波的能力随波长的变化规律内涵：a发射、反射和吸收之间的比例不同地物间差异很大，主要取决于地物的类型和性质。b地物发射、反射和吸收电磁波的能力是波长的函数，即同类地物其发射、反射和吸收在不同波长处差异很大。重要性：a是选择传感器工作波段的基础b是分析、判读遥感图像的基础c是遥感图像计算机自动分类的基础d可以反映地物的时空差异性8、同谱异物？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？第三章1、航空摄影：利用安装在飞机上的航摄仪器，按照预定的计划从空中向地面摄影取得航空像片的全部作业过程（包括飞行摄影、暗室冲洗、质量评定等环节）就称为航空摄影。2、航空摄影质量评定A像片倾斜角若在摄影瞬间透镜的主光轴垂直于地面（或与当地铅垂线重合），则称为垂直摄影；实际上，摄影瞬间透镜主光轴往往会与铅垂线夹一个很小的角度，这种摄影方式称为倾斜摄影。要求：像片倾斜角α不大于2º：最大不超过3°B摄影比例尺由摄影机的焦距和航高决定，即：在同一高度上摄影，所得像片的比例尺基本是一致的。但由于气流或其他因素的影响，会使飞机上升或下降，因而摄影比例尺发生变化。要求：像片比例尺分母的相对误差一般不超过5%C摄影航高摄影航高是指摄影飞机在摄影瞬间相对于某一所取基准面的高度。根据基准面的不同，航高可分为相对航高和绝对航高。相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，通常称为摄影航高，它是相对于被摄区域内地面平均高程基准面的设计航高。H=M*F绝对航高是指摄影机物镜相对于大地水准面的高度，是指摄影瞬间的真实海拔高度。通过相对航高H与摄影地区地面平均高度A地计算得到：H地=H+A地要求：同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于30m，摄影区内实际航高与设计航高之差不得大于50mD像片重叠度像片重叠度是立体观察和像片连接所必需的条件要求：航向重叠度保持在60%~65%，最小不得小于56%旁向重叠度（LateralOverlap）保持在15%~30%，最小不得小于13%E航偏角相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向之间的夹角就是航偏角。要求：航偏角一般不得大于6°，最大不得超过8°F航线弯曲度航线弯曲最大值δ与航线全长L之比要求：航线弯曲度不得大于3%林业遥感考试---南京林业大学--复习资料4/133、航空像片的投影性质1投影种类中心投影：所有的投影光线都交于一点所形成的投影垂直投影：所有投影光线相互平行且垂直于投影面中心投影有以下3个特点：（1）空间点在投影面上的中心投影仍为一个点（2）空间直线在投影面上的中心投影一般为直线，但通过投影中心的空间直线其中心投影为一个点（3）空间曲线在投影面上的投影一般仍为曲线，但若空间曲线在一个平面上，而该平面又通过投影中心，其投影仍为直线2航空像片是地面物体在摄影胶片（或相纸）上中心投影后的构像，航片中心投影带来三大误差，分别是比例尺误差、倾斜误差和投影误差，因此使用前往往需要正射校正3两种投影的比较林业遥感考试---南京林业大学--复习资料5/13自补图7-9林业遥感考试---南京林业大学--复习资料6/13比例尺误差航片上某一线段的长度与其对应的地面实际长度之比，称为航片比例尺式中：f是摄影机的焦距，H是飞行器的相对航高，ab是像片上某地物的长度AB是对应的地物在地面上的实际长度1平坦地区比例尺的计算（a）用定义式，f由像片边缘或相应的影像资料（遥感摄影报告、设计书等）中找到H由摄影部门提供，从而算得像片比例尺（b）用航测地区地形图或实测计算比例尺地形图求出地面点位间的距离；用测量学的相关手段测得地面点位间的距离；用GPS测得地面点位间的距离；共测n对数据算平均数2山区比例尺的计算—“平均比例尺”对于起伏不平的地面各点而言，各点的航高不同，因此各点的比例尺也不同，只能求出各点的比例尺，称为“局部比例尺”，由此算出一个该地区的平均比例尺第四章航天遥感1、航天遥感的特点1、观察范围大航天器飞行高度远远大于航空飞机，新航天器的视野要开阔得多（站得高、看得远，可以发现大面积的、宏观的、整体特征）。2、效率高在相同的时间内，探测的地域面积更大。3、成本低对于取得同样面积的地面资料而言，你只需花钱购买卫星数据即可，而不必组织航空飞行4、实施动态监测具有周期性、可重复观察5、空间分辨力不及航空遥感总体上看，航天遥感对地物细部的特征表现力较差，但对整体、宏观的轮廓表现力较好，但也有对地物细节表达能力强的传感器。2、遥感影像的质量评价与选择一、空间分辨率是指遥感影像上一个像元所对应的地面实际面积的，通常有3种表示方法：1像元：指单个像元所对应的地面面积的大小，以m或Km为单位。如Quickbird的0.61米，Landsat-TM的30米，NOAA-AVHRR的1.1Km等，像元是扫描影像的基本单位，由行、列号及对应的亮度值描述。2线对数（LinePairs）：对于摄影系统而言，影像最小单元通过1mm间隔内包含的线对数确定，单位为线对/mm。3瞬时视场：指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度，IFOV越小，空间分辨率越高。IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小，一个IFOV内往往包含不止一种地物覆盖类型，这就是“混合像元”，其中包含的每一种类型称“纯”的“终端单元”。通常情况下，空间分辨率越高，识别地物的能力越强。但实际上每一目标在图像上的可分辨程度，不完全由空间分辨率决定，还与目标的形状、大小以及它周围的亮度、结构的差异有关。利用空间分辨率来选择遥感数据时，主要考虑：1需要识别的地物的最小尺寸2考虑大数据量对