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    《遥感原理与应用》孙家抦版知识点总结
    第一章 电磁波及遥感物理基础
    第二章 遥感平台及运行特点
    第三章 遥感传感器及其成像原理
    第四章 遥感图像数字处理的基础知识
    第五章 遥感图像的几何处理
    第六章 遥感图像辐射处理
    第七章 遥感图像判读
    第八章 遥感图像自动识别分类

    第一章 电磁波及遥感物理基础

    1. 遥感

    遥感即遥远感知,是在不与探测目标相接触的情况下,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. 电磁波的波动性

    • 干涉
      两列以上频率相同、震动方向相同、相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时,合成波振幅为各个波的振幅的矢量和,出现某些区域震动加强、某些区域减弱或完全抵消的现场。
      应用:干涉雷达指采用干涉测量技术的合成孔径雷达。
    • 衍射
      光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。
      应用:设计传感器和提高遥感图像几何分辨率
    • 偏振(极化)
      雷达遥感系统常用四种极化方式——HH、VV、HV、VH。
      水平极化(H):电场方向平行于电磁波投射的平面
      垂直极化(V):垂直于水平极化的方向
      HH、VV:同向极化 HV、VH:交叉极化
      应用:合成孔径雷达的四种极化方式(VV、HH:同向极化;VH、HV:交叉极化)

    3. 电磁波谱

    把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列,就形成了电磁波谱。
    在这里插入图片描述

    • 紫外线(UV):0.01-0.4μm,碳酸盐岩分布、水面油污染;
    • 可见光:0.4-0.76μm,鉴别物质特征的主要波段,是遥感最常用的波段;
    • 红外线(IR):0.76-1000μm,近红外又称光红外或反射红外,中红外和远红外又称热红外;
    • 近红外:0.76-3.0μm
    • 中红外:3.0-6.0μm
    • 远红外:6.0-15.0μm
    • 超远红外:15-1000μm
    • 微波:1mm-1m。全天候遥感;有主动与被动之分;具有穿透能力。

    4. 绝对黑体

    对于任何波长的电磁辐射全部吸收的黑体。

    5. 黑体辐射三特性

    • 辐射通量密度随温度的增高而迅速增加
    • 随着温度的增加,辐射通量的峰值对应的波长向短波方向移动
    • 每条曲线互不相交,故温度升高,所有波长上的辐射通量均增大

    6. 大气对辐射的影响

    • 吸收(主要发生在紫外、红外和微波区)
      吸收作用使辐射能量转变为分子的内能,从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减,最后造成遥感影像暗淡
      大气成分的主要吸收带:
      在这里插入图片描述
    • 散射(主要发生在可见光波段
      大气散射不同于吸收作用,只改变传播方向,不能转化为内能;干扰了传感器的吸收,降低了遥感数据的质量,是影像模糊,影响判读。大气散射主要集中在太阳辐射能量最强的可见光区。
      因此,散射是太阳辐射衰减的主要原因。详见11.大气散射
    • 反射
      通过大气时,气体、尘埃反射作用很小,反射现象主要发生在云层顶部,取决于云量和云雾,而且各个波段均受到不同程度的影响,严重地削弱了电磁波强度。因此,如果不是专门研究云层,尽量选择无云的天气接收遥感信号,则不用考虑大气的反射。

    7. 反射辐射

    • 地物的反射率:地物对某一波段的反射能量与入射总能量之比。反射率随入射波长而变化。
    • 影响地物反射率的3个因素:入射电磁波的波长,入射角的大小,地表颜色与粗糙程度。
    • 影响地物光谱反射率变化的因素:太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。

    8. 地物反射类型

    镜面反射、 漫反射、方向反射

    9. 地物反射光谱

    反射光谱是某物体的反射率(或反射辐射能)随波长变化的规律,以波长为横坐标,反射率为纵坐标所得到的曲线即称为该物体的反射波谱曲线。
    水体反射光谱曲线

    水体反射光谱曲线

    植被反射光谱曲线

    植被反射光谱曲线

    10. 大气窗口

    电磁波通过大气后衰减较小,透过率较高,对遥感十分有利,这些波段通常称为“大气窗口”。

          0.3-1.5μm:大气窗口
             {
                   0.3-0.4μm:近紫外窗口,透过率70%
                   0.4-0.7μm:可见光窗口,透过率95%
                   0.7-1.1μm:近红外窗口,透过率80%
             }
                   1.3-2.5μm:近红外波段,透过率60%-95%
                   3.5-4.0μm:中红外波段,透过率60%-70%
                   8.0-1 4μm:热红外波段,透过率80%左右
          1mm-1m:微波窗口
             {
                   1.0-1.8mm:透过率35%-40%
                   2.0-5.0mm:透过率50%-70%
                   8.0-1000mm:透过率100%
             }

    大气窗口的产生原因:太阳辐射到达地面要穿过大气层,大气辐射、反射共同影响衰减强度,剩余部分才为透射部分,不同电磁波衰减程度不一样,透过率高的对遥感有利。

    11. 大气散射

    • 瑞利散射当微粒的直径比辐射波长小得多时发生的散射。
      主要由大气分子对可见光的散射引起的,所以也叫分子散射。当波长大于1微米时,瑞利散射可不予考虑,故红外线和微波可以不考虑瑞利散射的影响。但在可见光中由于波长愈短,瑞利散射的影响愈大,如晴空呈蓝色,由于大气中的气体分子把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。
    • 米氏散射当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。
      主要由大气中的气溶胶所引起的。由于大气中的云、雾等悬浮粒子的大小与0. 76 ~15微米的红外线的波长相近,因此云、雾对红外线的米氏散射有影响。
      瑞利散射和米氏散射都属于选择性散射。即波长越短,散射越强烈。
    • 非选择性散射(均匀散射)当微粒的直径比辐射波长大得多时发生的散射。
      散射强度与波长无关,因此大气中的水滴、雾、烟尘等气溶胶对太阳辐射常常出现这种散射。常见的云或雾均由大水滴组成,对各种波长的可见光散射均相同,呈白色。这种散射将使传感器接收到的数据受到严重影响。

    简答题

    1. 传感器从大气层外探测地面物体时,接收到哪些电磁波能量?

    • 目标反射其表面的辐射照度
    • 目标自身辐射
    • 在遥感观察器观测方向上的大气热辐射。

    2. 植物为什么是绿色?

    植物对绿光的吸收率较低反射率较高,故植物呈现绿色

    3. 天空为什么是蓝色?

    可见光在天空中发生瑞利散射,散射强度与波长的四次方成反比,蓝光波长较小从而散射强度较大,故天空为蓝色。

    4. 微波为什么具有穿云透雾的能力?

    微波在云层中发生瑞利散射,散射强度与波长的四次方成反比,微波波长较大从而散射强度很低,具有穿云透雾的能力。

    5. 植物真彩色为什么是绿色,假彩色为什么是红色?

    假彩色合成:绿波段赋给蓝,红波段赋给绿,近红波段赋给红。
    入射到叶子上的太阳辐射透过上表面皮,蓝、红光辐射能被叶绿素吸收进行光合作用;绿光也吸收了一大部分,但仍反射一部分,所以叶子呈现绿色;
    植物的辐射量差异在近红外波段最敏感。如果将近红外数据赋给红色波段,那植被就会是红色的;
    而水体吸收红外线,在近红外波段的辐射量最低,所以会看到水体是黑色

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  • 遥感应用模型综述课件:04高空间分辨率遥感原理概述.ppt
  • 第七章 遥感图像判读 1. 光谱特征/空间特征/时间特征及其判读标志 光谱特征:书P174(例:植物光谱特征) 空间特征:指景物的各种几何形态。书P175(形状、大小、图形、阴影、位置、纹理、类型) 时间特征:书P175...

    《遥感原理与应用》孙家抦版知识点总结
    第一章 电磁波及遥感物理基础
    第二章 遥感平台及运行特点
    第三章 遥感传感器及其成像原理
    第四章 遥感图像数字处理的基础知识
    第五章 遥感图像的几何处理
    第六章 遥感图像辐射处理
    第七章 遥感图像判读
    第八章 遥感图像自动识别分类

    第七章 遥感图像判读

    1. 光谱特征/空间特征/时间特征及其判读标志

    • 光谱特征:书P174(例:植物光谱特征)
    • 空间特征:指景物的各种几何形态。书P175(形状、大小、图形、阴影、位置、纹理、类型)
    • 时间特征:书P175(在图像上以光谱特征及空间特征的变化表现出来)

    2. 影响景物特征及其判读标志

    • 地物本身的复杂性
    • 传感器特性的影响
    • 目视能力的影响

    3. 时间分辨率

    是指在同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。对轨道卫星,亦称覆盖周期。时间间隔大,时间分辨率低,反之时间分辨率高。

    4. 几何分辨率

    假定像元的宽度为a,地物宽度在3a或至少2倍更a时,能被分辨出来,这个大小叫几何分辨率。

    5. 辐射分辨率

    传感器能区分两种强度最小分别的能力。

    6. 光谱分辨率

    探测光谱辐射能力的最小波长间隔,确切说是光谱探测能力。

    7. 波谱相应曲线

    用密度或亮度值与波段的关系表示的曲线。

    8. 地物光谱特征

    地物在多波段图像上特有的这种光谱响应。

    9. 地物空间特征

    景物的几何形态。

    10. 地物时间特征

    同一地区景物在不同时间地面覆盖类型不同景观不同。

    简答题

    1. 遥感图像判读主要应用景物的哪些特征?

    答:光谱特征,空间特征,时间特征,微波波段有偏振特征

    2. 叙述地物的光谱特性曲线与波谱相应曲线的关系和不同点。

    答:地物的光谱响应曲线与关平特性曲线变换趋势是一致的。地物在多个波段图像上有特的这种波普响应就是地物的光谱特征的判读标志。不同地物波普的响应曲线是不同的,光谱的判读标志就不同。

    3. 为什么多光谱图像比单波段图像能判读出更多的信息?

    答:多光谱相片显示景物的光谱特征比单波普强得多,它能显示出景物在不同波普反射率的变化。

    4. 谈谈你对遥感影像解译标志的理解。

    答:(光谱特征:光谱特性曲线,波普响应曲线:空间特征:形状大小图形阴影位置纹理类型:时间:以光谱特征和空间特征表现)

    5. 遥感技术识别地物的原理。

    答:利用已有资料,对描述的目标特征,结合判读员的经验,通过推理分析将目标识别。

    几何分辨率和空间分辨率の辨析点:

    空间分辨率IFOV(即 地面采样距离GSD)是每个像元对应地面的大小。
    几何分辨率是影像上确保能识别出地物时,该地物对应的最小地面尺寸,可以画画图进行分析,几何分辨率的值是空间分辨率的(2√2)倍

    参见关泽群、刘继林《遥感图像解译》P38-39页

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  • 南京大学王凤敏的热红外遥感原理应用课件,对实习热红外遥感有一定的参考价值。
  • 遥感应用模型综述课件:08LIDAR原理概述.ppt
  • 遥感应用模型综述课件:06SAR原理概述.ppt
  • 遥感原理课件

    2013-09-14 19:34:49
    遥感应用技术包含矢量文件,栅格文件已经相应模型。
  • 遥感热红外波段应用原理介绍方法研究,结合实例说明热红外波段的优势。
  • 李小文定量遥感课件

    2013-07-13 14:21:28
    李小文定量遥感课件,有空大家可以看一下!
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    2019-03-28 22:14:45
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  • 第六章遥感影像计算机解译 1信息提取的原理和方法 2航空像片的信息提取 3卫星像片的信息提取 4遥感影像地图 下一章 本章提要 主要介绍了遥感数据的信息提取的原理和方法 其中以航空像片和陆地卫星像片的信息提取为主...

    第六章遥感影像计算机解译 1信息提取的原理和方法 2航空像片的信息提取 3卫星像片的信息提取 4遥感影像地图 下一章 本章提要 主要介绍了遥感数据的信息提取的原理和方法 其中以航空像片和陆地卫星像片的信息提取为主 同时介绍了新型的影像地图的概念 返回 1信息提取的原理和方法 遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映 依据遥感图像上的地物特征 识别地物类型 性质 空间位置 形状 大小等属性的过程叫信息提取 信息提取的方法有 目视判读法 是目前常用的方法 计算机分类法 有监督分类 非监督分类 模式识别 神经网络分类 分形分类 模糊分类 人工智能等数据挖掘技术方法 Tobecontinued 目视判读的标志 色调 色彩 判读前通过反差调整和彩色增强后 成为目视判读的重要标志 形状 是目视判读最直观的标志 大小 根据地物间的相对大小 区分地物 阴影 可判读地物的高度 但也遮挡部分地物信息 组合图案 当地物较小时 在影像上表现为纹理 即某种地物类型有规律的重复出现 如农田 森林 Tobecontinued 目视判读的方法 直接判读法 依据判读标志 直接识别地物属性 对比分析法 与该地区已知的资料对比 或与实地对比而识别地物属性 或通过对遥感图像不同波段 不同时相的对比分析 识别地物的性质和发展变化规律 逻辑推理法 根据地学规律 分析地物之间的内在必然分布规律 由某种地物推断出另一种地物的存在及属性 如由植被类型可推断出土壤的类型 根据建筑密度可判断人口规模等 返回 本节结束 2航空像片的信息提取 航空像片一般用摄影的方法获得 航高在10km以内的对流层 目前常用的航空像片类型为彩色红外像片 航空像片的比例尺大 分辨率高 常用直接判读法和对比分析法 一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性 航空像片主要应用在城市遥感中 Tobecontinued 一 判读标志航片判读 根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征 并研究其分布和发生发展的规律 判读的标志 形状 大小 色调 颜色 影阴 组合图案 纹理结构 Tobecontinued 2航空像片的信息提取 内容 按判读标志解译所给的航片 区分出居民地 农田类型 河流 流向 道路等地表覆盖类型 理解判读标志的含义 初步掌握图像识别的方法 Tobecontinued 实习一判读所提供的航片 二 居民地和道路的判读城市居民地的判读特点 房屋稠密 面积较大 建筑物排列整齐 能判读建筑物的形状 高度和周边环境 农村居民地的判读特点 小而分散 有农田包围 能判读居民地的外形和面积及通向居民地的道路 道路的判读特点 线状分布 色调较亮 实习 居民地和道路的判读 Tobecontinued 2航空像片的信息提取 三 水体的判读河流判读 界线明显 弯曲自然 宽窄不一的条带状 能判读流向 河宽 流速 桥梁 码头等附属物 湖泊的判读 轮廓明显的形状 色调较暗 能判读其形状 面积 海域的判读 能清晰地判读出海岸线 潮侵地带 高潮 低潮位置 Tobecontinued 2航空像片的信息提取 四 地貌的判读利用航片能判读地貌的类型 形态 如流水地貌 冰川地貌 风沙地貌 黄土地貌 火山地貌等 Tobecontinued 2航空像片的信息提取 五 植被的判读判读标志为 色调 色彩和纹理结构 纹理结构 细小地物在影像上构成的组合图案 地物的性质不同 组合图案也不同 以此来判读地物群体的性质 以判读植物群落为主 Tobecontinued 2航空像片的信息提取 六 航空像片的立体观察立体观察的原理 什么是立体观察 用肉眼或借助光学仪器 立体镜 对有一定重叠率的像对进行观察 可以获得地物和地形的光学立体模型 称为像片的立体观察 眼睛观察立体的原理 1 眼睛的结构 相当于一架能自动调节焦距和光圈的摄像机 2 立体的形成 取决于双眼观察 Tobecontinued 2航空像片的信息提取 3卫星图像的信息提取 卫星遥感以多波段为主 判读前先进行彩色增强处理 提高目视判读的分辨率 判读方法主要是对比分析和地物纹理特征 高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后 与航空像片的判读方法类似 如IKONOS QuickBird Tobecontinued Landsat卫星图像特征光谱特性 由于各种地物组成的物质成分 结构 理化性质的差异 导致不同的地物对电磁波的反射存在着差异 并且致使地物的热辐射性质也不完全相同 同一地物在不同的波谱段 其反射的电磁波与热辐射也有差异 反映在图像上为 相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同 这叫做地物的光谱效应 MSS的光谱效应 MSS4 0 5 0 6 m 对水体有一定的透视能力 能判读出水下地形 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 MSS5 0 6 0 7 m 对水体有一定的透视能力 对海水中的泥沙流 河流中的悬浮物有明显的反映 能区分死树和活树 活树色调较深 MSS6 0 7 0 8 m 水体为暗色 对地物的湿度有明显反映 能反映植物的健康状况 MSS7 0 8 1 1 m 与MSS6相似 但水体更黑 湿地色调更黑 能明显区分植物的健康状况 MSS8 10 4 12 6 m 反映地物的热辐射性质 地表温度高 热辐射就强 色调就浅 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 TM的光谱效应 TM1对水体有较强的透视能力 TM2 TM4与MSS4 MSS6相似 TM5 TM7属于近红外波段 对岩石有明显的区分能力 对植物也有明显的反映 属于反射峰值 TM6与MSS8相同 Tobecontinued ETM 的光谱特性 除PAN波段外 其余与TM相同 Tobecontinued 空间分辨率 空间分辨率 是指陆地卫星成像时的地面采样大小 在图像上就称为像元 是图像的最小成像单元 MSS4 MSS779mMSS8240mTM1 TM5 TM730mTM6120mETM660mPAN15m Tobecontinued 几何特性 具有地理坐标 投影性质 多中心投影 重叠 航向无重叠 旁向重叠取决于纬度 如 纬度 01020304050607080重叠 141519263445577085编号 图像注记或图像参考文件 说明成像的时间 条件 波段等 Tobecontinued 卫星数据的产品类型 卫星图像资料磁带资料光盘资料磁盘资料 Tobecontinued 二 水体判读水体在卫星图像上要较其他地物容易判读 尤其在近红外波段的影像上 由于水体对近红外的强烈吸收 水体为黑色 与周围地物的界限很清楚 湖 河 海以其外部形态 很容易区别 水中的泥沙含量等状况 在可见光短波影像上有显示 一般水浅或含沙量大的色调浅 水体明显易判的特点 常作为其他地物定点定位的标志 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 三 地貌的判读地貌在卫星图像判读时是较为直观的要素 卫星图像的比例尺小 能反映大的地貌形态特征 如平原 山地 丘陵 能判读主要的地貌类型及范围 如风沙地貌 黄土地貌 冰川地貌 火山地貌 流水地貌等 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 四 植被的判读卫星图像上 植被是群体的特征 不能反映个体的形态 只能判读出植被的类型 生长状况 分布范围 植被类型的判读要依据纹理结构和色调 并要有该地植物群落组成和植被分类图等资料 要经过实地调查和验证 植被的判读一般要用多波段合成的图像 如标准假彩色合成图像 在该图像上植被为红色 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 五 城镇与道路的判读城镇的光谱是建筑物和水泥下垫面的综合反映 与周围环境的反差较大 能判读出城镇的外形和面积 城镇的内部结构的判读 取决于图像的分辨率 道路呈长条状 故提高了分辨率 一般能判读出形态和长度 区分道路的等级 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 六 土地覆盖与土地利用的判读土地覆盖与土地利用的含义大同小异 图像反映出来的是地表覆盖状况 该状况的类型根据土地分类标准而定 我国土地分类 一级大类统一 二级各地确定 一级类型 耕地 林地 草地 园地 居住用地 工矿用地 交通用地 水域 特殊用地 难利用地 Tobecontinued 3卫星像片的信息提取 实习四卫星图像判读实习 内容 判读一幅当地TM彩色合成图像 判读出水体 城镇居民地 道路等 用ERDAS软件分层解译出各地物类型 对比地区的地图 判读出水体 城镇 道路等的名称和属性 绘出该图幅的经纬线及地理坐标值 编写简单的解译报告 说明图幅的简单状况 返回 本节结束 4遥感影像地图 概念 以遥感影像和一定的地图符号来表示制图区域地理空间信息的地图 影像地图有 普通影像地图 专题影像地图 特点 信息丰富 直观形象 现势性强 应用 城市影像地图 中国影像地图以及各种应用的影像地图等 本节结束本章结束 下一章 返回

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