遥感读书报告.

遥感读书报告专业：测绘工程学生姓名：胡惠卿指导教师：戚浩平完成时间：2013年12月30日目录第一部分：各知识点的内涵与联系第二部分：学习的重难点第三部分：公式的推导第四部分：感兴趣的内容第五部分：学习感悟第一部分：各知识点的内涵与联系一、电磁波、电磁波普、电磁辐射黑体辐射、太阳辐射、大气对辐射的影响、物体的发射辐射地物反射辐射、地物波普电磁波电磁波普的概念、分类，电磁波的性质（P15）电磁波普发射辐射：辐射源、辐射测量电磁辐射辐射测量：辐射能量W，辐射通量密度E、辐照度I、辐射亮度L黑体辐射黑体定义：绝对黑体太阳辐射黑体辐射规律：普朗克公式、斯忒潘玻尔兹曼定律、维恩位移定大气辐射的影响太阳常数：I◎=1.360*10^3W/m^2实际物体的辐射太阳光谱：是连续的光谱大气的层次：外大气层、电离层、平流层、对流层真正对太阳辐射影响最大的是对流层和平流层大气吸收作用：使某些波段的太阳辐射强度递减，甚至消失形成大气吸收光谱大气散射：瑞利散射当大气中粒子比波长小得多对可见光和红外波段特别明显波长越长，散射越弱米式散射当大气中粒子和波长相当对红外波段特别明显散射强度和波长的二次方成反比无选择性散射当大气中粒子比波长大得多散射强度与波长无关大气折射：密度越大，折射率越大；天顶距为90°时，折射值最大大气反射：主要发生在云层顶部大气窗口的定义、大气窗口的主要光谱段：紫外、可见光、近红外波段、中红外、远红外、微波波段大气透射的总透射率T：)*(0meIIT影响因素波长、温度、构成物体的材料、表面状况等发射率：ww'根据光谱发射率随波长的变化形式，将物体分为两类：选择性辐射体：在各个波长处光谱发射率不同灰体：在各个波长处光谱发射率相同光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比地物反射辐射同一地物的反射波普特性：具有时间效应和空间效应地物波普同地物的发射波普特性：城市道路建筑物、水体、土壤、植物、影响因素：太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化等地物波普的概念地物光谱的测定原理：用光谱测定仪器测定地物和标准板的反射率变化地物光谱测试的作用：三个方面地物反射波普测量理论：BRDF、BRF地物光谱的测量方法：样品的实验室测量，应用不够广泛野外测量，采用比较法，分为垂直测量和非垂直测量二、遥感平台、遥感传感器、遥感成像根据距地面的高度：地面平台100m以下，可测定地物的波普特性遥感平台遥感平台的种类航空平台100m以上，100km一下，用于资源调查航天平台240km以上的航天飞机和卫星载人的根据重量：非载人的小行星其他卫星气象卫星陆地卫星海洋卫星特点：1.轨道分为低轨和高轨特点：1.需要空间进行大面积观测2.短周期重复观测2.以微波为主3.成像面积大，有利于减少数据处理3.未来以电磁波与激光声波4.资料来源连续，实时性强，成本低结合星历表法：1.计算卫星在地心直角坐标系中的坐标2.计算卫星在大地地心直角坐标系的坐标3.计算卫星的地理坐标用GPS测定坐标：伪距测量1.测定GPS信号发射时间和接收时间卫星轨道及运行特点解算卫星坐标2.存在改正数V，列方程3.求V，共五项卫星的各个参数轨道参数姿态角：绕X轴旋转，称为滚动；绕Y轴旋转，称为俯仰；绕Z轴升交点赤经旋转，称为航偏近地点角距卫星速度轨道倾角卫星运行周期卫星轨道的长半轴卫星高度卫星过近地点的时刻同一天相邻轨道间在赤道处的距离每天卫星绕地圈数、重复周期高光谱类卫星用于大气、海洋和陆地探测SAR类卫星适用于大面积的地表成像特点：分辨率高陆地卫星及轨道特征高空间分辨率陆地卫星用处：用于军事侦察Landsat系列卫星小卫星1.重量轻，体积小2.研制周期短，成本低Landsat系列卫星：美国3.发射灵活，启用速度快，抗毁性强SPOT系列卫星：法国4.技术性能高IRS系列卫星：印度中国资源一号卫星遥感传感器的构象方程遥感图像几何处理遥感传感器组成：收集器、探测器、处理器、输出器分类：摄影类型扫描成像雷达成像非图像类型1.对地物扫描成像仪：红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、自旋和步进式成像仪、多频段频谱仪扫描成像传感器特点：对地面直接扫描成像2.对相面扫描的成像仪瞬间在相面上形成一条线图像，然后对影像进行扫描对物面扫描的成像仪成像CCD推扫式成像仪、电视摄影机红外扫描仪MSS多光谱扫描仪地面分辨率只与航高有关扫描仪的结构、成像过程、地面接收及产品地面分辨率随扫描角发生变化为全景畸变产品种类：粗加工产品（辐射校准、几何校正、热红外扫描仪的色调与温度的四次方成正比分幅注记）、精加工产品（对地面点去除误差）、特殊处理产品TM专题制图仪ETM增强型专题制图仪有更高的空间分辨率和准确度1.增加了PAN波段，分辨率为15m，数据速率增加增加了扫描改正器2.远红外波段分辨率提高到60m，增加了数据率探测器共100个，分7个波段3.辐射校正提高了精度对像面扫描的成像仪HRV线阵列推扫式扫描仪成像光谱仪1.多光谱的，分三个普段1.面阵探测器加推扫式扫描仪2.全色的HRV2.线阵列探测器加光机扫描仪3.可进行立体观测真实孔径雷达雷达成像仪合成孔径雷达：分辨率与天线孔径有关侧视雷达的几何图像特征：Y的比例尺由小变大，出现地物点重影，反立体图像，高差产生的投影位移相反相干雷达图像的表现形式光学图像数字图像可以看做是二维的连续函数是二维离散的光密度函数其值市非负和有限用二维矩阵表示互相转化：采样、量化和编码通过显示终端或打印出来球面坐标遥感图像的坐标系统平面坐标地理坐标系投影坐标系球面坐标系，以经纬度为存储单位讲椭球面上的地理坐标化为平面直角坐标大地基准面：每个地方有不同的大地基准面分为等角投影，等积投影，任意投影例如北京54坐标系、西安80坐标系椭球地和大地基准面是一对多的关系遥感数字图像的存储存储介质磁带：顺序存储介质，数据处理比较慢，通常作为数据存储只用磁盘：随机存储介质，硬盘访问速度快，软盘访问速度慢光盘：随机存储介质，优点是具有抗磁性存储格式BSQ格式：按波段记载数据文件，每一个文件记载的是某一波段的图像数据BIL格式：按照波段顺序交叉排列的遥感数据格式GEOTIFF格式：支持多种彩色系统和压缩算法目前支持三种坐标空间：栅格空间，设备空间，模型空间模型空间用来描述相应的地理位置硬件系统遥感数字图像处理系统软件系统输入设备：磁带机、磁盘机、扫描仪遥感图像处理的软件：析像器、数字化仪，完成遥感数据输ERDASImagineImagineEssentials入计算机的功能，上述统称为数字化ImagineAdventage器平台式数字化器：几何精度高，辐ImagineProfessional射分辨率高，速度较低ENVI1.影像显示处理和分析功能滚动式图像数字化器：采样速度高，2.多光谱影像处理功能几何精度低，可处理大幅遥感影像3.集成栅格和矢量处理功能固态阵列数字化器：采样速度快，几4.集成雷达分析工具何精度高，辐射测试性不好5.地形分析工具飞点扫描器、摄像管数字化器适用于PCI小幅影像输出设备：磁带机、磁盘机、显示器Ecognition电子计算机：决定了处理速度和效果其他设备三、遥感图像的几何处理、辐射处理、判读、自动识别分类、目视解译①遥感图像通用构象方程：地面坐标系和传感器坐标系建立的转换关系②中心投影构象方程：图像坐标和传感器坐标系统的关系，利用共线方程③全景摄影机的构象方程：由一条曝光缝隙沿旁向扫描而成，其几何关系等效于中心投影沿旁向倾斜一个扫描角θ后，以中心线成像的情遥感传感器的构象方程况④推扫式传感器的构象方程：行扫描动态，再进行倾斜扫描，左后做前后式成像⑤扫描式传感器的构象方程：获得的图像是中心投影，每个象元都有自己的投影中心，随着扫面镜的旋转和平台的前进来实现整幅图像的成像⑥侧视雷达图像的构象方程：分为平面扫描和圆锥扫描基于多项式的传感器模型传感器模型基于有理函数的传感器模型静态误差遥感图像变形误差动态误差全景投影变形传感器成像方式引起的图像变形斜距投影变形传感器外方位元素变化的影响dkrdrdXHrdsxsincoscosssdZHrdYHrdysincos遥感图像变形地形起伏引起的像点位移0xdrymhdcos*地球曲率引起的图像变形大气折射引起的图像变形地球自转的影响1.投影中心坐标的测定和解算遥感图像的粗加工2.传感器姿态角的测定3.扫描角θ的确定遥感图像的精纠正处理像素坐标的变换对像素亮度值进行重采样多项式法共线方程法对各个类型的遥感图像都适用，通常有一般多项式，计算量大，需要有数字高程信息，精了让德多项式，双变量分区插值多项式度低可表示为线性方程，共线方程只1.利用地面控制点解求多项式系数适用于所确定的一个具有一定间距1.列误差方程式的具有一定间距的格网上的点，而不2.构成法方程是针对每一个点；切平面坐标系朝北3.计算多项式系数方向为X正方向，朝东方向为Y正方4.精度评定像，将坐标单位换位毫米2.遥感图像的纠正变换3.数字图像亮度的重采样4.纠正结果评价有理函数法自动配准的小面元微分纠正1.最小二乘法求解RFM参数算法1.图像特征点提取2.与地形无关的最小二乘法求解RFC2.预处理3.与地形有关的方案最小二乘法求解RFC3.粗匹配4.利用RFM进行卫星遥感影像的几何纠正4.几何条件约束的整体松弛匹配加入改正高差的CCD线阵影像的多项式侧视雷达图像的纠正1.高差引起的投影差计算LEBERL构象模型2.倾斜角α较大时的改进KONECNY模型由常规共线方程转化美国研究的模型前苏联的模型视为CCD扫描图像根据SAR本身构象特点纠正实质市遥感图像的几何纠正图像间的匹配：以多源图像中的一幅图像为参考图像，其他图像与之图像间的自动配准配准，其坐标系是任意的绝对配准：选择某个地图坐标系，将多源图像变换到这个地图坐标系以后来实现坐标系的统一多项式纠正法1.在多源图像上确定分布均匀，足够数量的图像同名点2.通过所选择的图像同名点解算几何变换的多项式系数，通过纠正变换完成一幅图像对另一幅图像的几何配准通过图像相关自动获取同名点：1,数字图像相关过程2.图像匹配的一些算法数字图像的镶嵌基于小波变换的图像镶嵌如何消除接缝：1.图像几何纠正2.镶嵌边搜索3.亮度和反差调整4.边界线B=1/M*(B1+B2+B3......)通过加法运算可以加宽波段多光谱图像的四则运算加法运算乘法运算除法运算减法运算与加法运算类似BYBXB能够压抑因RIRYXBBVIBBB地形坡度和方向引起上面是不同波段的两个图像或者的辐射量变化，消除不同时相同一波段图像，可以增地形起伏的影响，增加不同地物间光谱反射率及反差强地物的反差，比值当用红外波段与红外波段相减时运算是自动分类的预即为植被指数。处理方法之一混合运算5757BBBBNDVI上述称为生物量指标变化，可使植物从水和土中分离出来5656BBBBNDVI可以消除部分大气影响混合运算可根据具体需要进行处理1.传感器本身的性能引起的辐射误差辐射误差2.大气的散射和吸收引起的辐射误差3.地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差辐射处理传感器辐射定标是指建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应象元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系辐射误差校正定标的内容包括：1.大气校正1.强度定标：确定传感器的响应值6S模型、LOWTRAN模型、MORTARN2.光谱定标：测量传感器随入射波长变化的响应模型、ATCOR模型3.空间定标：测量传感器的调值传递函数2.太阳高度角、日地距离校正和地形影响引起的校正200dSINEE辐射定标分为绝对定标和相对定标绝对定标要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系绝对定标的方法有：传感器实验室定标遥感器星上内定标遥感器场地外定标相对辐射定标空间域处理：直接对图像进行各种运算以得到需要的增强效果辐射增强频率域处理：将空间域图像换为频率域，在频率域中对图像的频谱处理反映了一幅图像中灰度级与其出现概率之间的关系，可以看做是随图像灰度直方图机分布的密度函数