遥感基础与运用
遥感基础与运用
一 绪论
1．遥感技术是从不同高度的平台上，使用各种传感器，接受来自地球表层各类地物的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同地物及其特性进行远距离的探测和识别的综合技术。
2．遥感技术的特点：
a) 宏观性综合性强
b) 综合效益高
c) 信息量大，技术先进，准确性高
d) 获取信息块，更新周期短，动态信息丰富
e) 应用领域广泛
3．按传感器工作方式分为：主动式遥感和被动式遥感
4．主动式遥感：传感器带有能发射讯号的辐射源，工作时向目标物发射，同时接受目标物反射或散射回来的电磁波，以此进行探测。
5．被动式遥感：利用传感器直接接受来自地物反射自然辐射源的电磁辐射或自身发出的电磁辐射而进行的探测。
6．传感器是记录地物反射或发射电磁波能量的装置。
二 遥感物理基础
1.电磁波：交变的电磁场在空间由近及远的传播过程
2.电磁波谱：将各种电磁波按波长的大小依次排成的图表
3.电磁波按波长递增可划分为紫外线，可见光，红外线，微波
电磁波
波长
特征
应用
紫外线
0.01-0.38um
1对紫外线吸收较强；
2.能使溴化银底片感光；
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1.用于测定碳酸岩的分布
2.用于油污的监测
可见光
0.38-0.76um
1.由红,橙,黄,绿,青,蓝,紫光组成；
2.人眼对可见光有敏锐的分辨率；
1.鉴别物质特性的主要波段
2.以光学摄影或扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征
红外线
0..76-1000um
1.近红外性质与可见光相似
2.中红外，远红外和超远红外为热红外
1.利用红外遥感可以再夜间工作
2.红外线不易为天空微粒所散射，这点比可见光优越
微波
1mm-1m
1.微波辐射属热辐射性质
2.具有穿透云雾不受天气影响，进行全天侯全天时的遥感探测
3.对植被，冰雪，土壤等表层覆盖物具有一定的穿透能力
1.可以采用主动或被动的方式呈像，是具有发展潜力的遥感波段
4.电磁辐射源：
a. 自然辐射源（太阳辐射，地球的电磁辐射）
b. 人工辐射（微波辐射，激光辐射）
5.地物反射光谱曲线：
定义：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线
作用：是遥感识别地物性质的基本原理。
6.黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1的物体。
7.黑体辐射的三个特性
a. 辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。
b. 温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。
c. 随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动
8.发射光谱：地物的发射率随波长变化的规律。
发射光谱曲线：按照发射率和波长之间的关系绘成的曲线。历史古迹
9.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
第3章 航空遥感与航测成图
1.航空遥感：是指利用各种飞机、飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的遥感技术，是由航空摄影侦察发展而来的一种多功能综合性探测技术
2.感光材料的主要特性：
感光度：感光材料对光的敏感程度，即感光速度。
反差系数(r)：景物中最亮部分与最暗部分的亮度之比。
宽容度：感光材料按比例记录景物亮度的曝光量范围。
3.竖直航空摄影可分为面积航空摄影，带状航空摄影，独立地块航空摄影。
4.质量要求
a. 相片倾斜角α≤2°，αmax≤3°
b. 实际飞行航高与预定航高之差不应大于5%
c. 同一航线上摄站（指摄影瞬间航摄仪的位置）航高之差不应超过30m
d. 同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于50m，航线的弯曲度一般不应大于3%
e. 一般情况下要求航向重叠保持在60%～65%，个别最大不得大于75%，最小不得小于56%。旁向重叠度保持在15%～30%，个别不能小于13%。
f. 航片旋偏角<6°，最大不超过8°。 
g. 航向重叠度为60%-65%，最小不得小于56%，个别不得大于75%。旁向为15%-30%，个别最小不得小于15%。
h. 压平线一般要求弯曲不得大于0.05-0.1mm。
5.航摄技术的拟定P63.
第4章 人造卫星及航天遥感
1.人造卫星按用途分为：科学卫星，技术卫星，应用卫星。
2.Landsats]参数
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编号
扫描宽度km
重复周期
波段
传感器
1
185
18
4
MSS  RBV
2
185
18
4
MSS  RBV
3
185
18
4
MSS （含热红外）    RBV(2台，波段不同）
4
185
16
7
MSS  TM
5
185
16
7
MSS  TM
6
185
16
8
ETM
7
184
16
8
ETM+
3传感器参数
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代号
波段
分辨率
反束光导管摄影（ＲＶＢ）
３
126
多光谱扫描仪（ＭＳＳ）
４
80
专题制图仪（ＴＭ）
７
30，热红外为120
改进型增强专题制图仪（ＥＴＭ＋）
８
30，热红外为60，全为15
4.法国 SPOT 卫星系列（1---5）
a. 轨道高度: 约830公里
b. 卫星覆盖周期:  26天
c. 扫描宽度:  60 ×60 公里
d. 空间分辨率:  全波段---10米; 多光谱波段--- 20米
5.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
6.数字图像直方图的概念：表示灰度值出现频率的图形，横坐标是灰度值，纵坐标是像元的个数或者像元的百分比
7.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？几何校正的步骤是什么？如果不作几何校正，遥感影像有什么问题？如果作了几何校正，又会产生什么新的问题？
答：几何畸变：遥感图像在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地物大小对应不正确，地物形状不规则变化等畸变，称几何畸变，即图像上像元在图像坐标系中的坐标与在地图坐标系等参考系统中的坐标之间的差异。
遥感影像变形的原因:①遥感平台位置和运动状态变化的影响： 航高、航速、俯仰、翻滚、
偏航。②地形起伏的影响：产生像点位移。③地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。④大气折射的影响：产生像点位移。⑤地球自转的影响：产生影像偏离。
几何校正的一般过程：
图像几何校正是从具有几何变形的图像中消除变形的过程。一般步骤如下：
（1）确定校正方法：根据遥感图像几何畸变的性质和可用于校正的数据确定校正方法。
（2）确定校正公式：确定原始图像上的像点和几何校正后图像上的像点之间的变换公式，并根据控制点等数据确定变换公式中的位置参数。
（3）验证校正方法、校正公式的有效性。
（4）对原始输入图像进行重采样，得到修熬出几何畸变的图像。
如果不作几何校正，遥感图像则有在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过
一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影响相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。
B在作几何较正时，控制点的选取很重要。若图像一角没有任何控制点，估计几何校正后这一角的位置畸变将缩小还是增大？为什么？
位置畸变增大。在图象边缘处，在地面特征变化大的地区，如河流拐弯处等，由于没有控制点，而靠计算推出对应点，会使图像变形。图象一角若没有任何控制点，则会出现外推现
8.监督分类与非监督分类的主要区别，比较监督分类与非监督分类的优缺点。
监督分类指根据已知样本区类别信息对非样本区数据进行分类的方法。其基本思想是：根据已知样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，然后将未知类别的样本和观测值代入判别函数，再根据判别准则判定该样本的所属类别。非监督分类指事先对分类过程不施加任何先验知识，仅凭遥感影像地物的光谱特征的分布规律进行分类，即按自然聚类的特性进行“盲目”分类。
比较监督分类与非监督分类的优缺点。根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。监督分类的关键是选择训练场地。监督分类法优点是：简单实用，运算量小。缺点是：受训练场地个数和训练场典型性的影响较大。受环境影响较大，随机性大。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。非监督分类优点是：事先不需要对研究区了解，减少人为因素影响，减少时间，降低成本。不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。缺点是：运算量大。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。
9 遥感图像的数据格式：BSQ，BIL，BIP
7.遥感影像变形的原因
a. 遥感平台位置和运动状态变化的影响
b. 地形起伏的影响
c. 地球表面曲率的影响
d. 大气折射的影响
e. 地球自转的影响
9.图像增强的目的
a) 改善图像的视觉效果，提高清晰度。
b) 将图像转换成一种更适合于人或机器分析处理的形式
10.空间滤波：以突出图像上的某些特征为目的，通过像元与周围相邻像元的关系，采取空间域中的邻域处理方法进行图像增强方法。
11.图像卷积运算：在图像的左上角开一个与模板同样大小的活动窗口，图像窗口与模板像元的亮度值相乘再相加，得到新像元的灰度值。
第七章  土地资源遥感调查及土地资源动态监测
1.土地遥感调查：运用遥感技术，对一定区域内的土地资源的数量，质量，分布，和利用状况及变化规律的调查。
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2,土地资源动态监测的遥感图像预处理方法
a. 波段最佳组合
b. 图像的增强处理
c. 图像几何精度校正
d. 不同时，不同分辨率图像的配准
e. 多光谱TM图像与Spot全图像的融合
3.土地资源变化提取方法
a. 变化信息直接提取法：图形差值法，图像比值法，植被指数法
b. 计算机自动识别分类比较法
c. 目视解译法
4，如何开展土地遥感调查
第一，准备工作，主要包括组织准备，资料准备，物质准备，技术培训和试点工作
第二，野外概查，包括最佳路线的确定，按国家标准确定调查工作分类系统，建立影像解译标志。
第三，室内预判，在室内根据遥感图像成象规律与建立的解译标志及相关资料，确定各土地资源类型，位置，和范围。
第四，外业调绘，主要包括地类，线状地物，境界与土地权属界的调绘，认可书和原由书的填写，地物补测绘图，净耕地系数测算
第五，内业转绘，同一比例尺，纠正遥感图像误差
第六，土地面积量算，在转绘好的以地形图为基础的专业图上，本着以图幅为基本控制，分幅进行量算，自上而下逐级进行汇总的原则，量算地类面积。
第七，成果整理，清绘出满足出版社要求的出版原图和编写调查报告
第八，成果验收，对照技术规程和精度要求验收外业调绘和补测的地物，内业：转绘，面积量算精度，成图，报告质量。
第8章 土壤遥感调查
1.土壤遥感调查：利用遥感技术对成土因素﹑土壤景观进行调查，分析研究成土过程﹑土壤分布规律和动态变化规律，确定土壤类型及其特征特性，并测绘土壤分布图和进行面积量算的整个过程。
2.土壤遥感调查的特点
✓ 遥感影像能直接反应地面特征
✓ 调查与制图的速度快
✓ 调查与制图的费用低
✓ 制图精度高
✓ 动态监测效果好
✓ 地面分辨率差异大
✓ 遥感影像有变形误差
3.如何进行土壤遥感调查
第一，准备工作，主要包括组织准备，资料准备，物质准备，技术培训和试点工作
第二，感图像的土壤解译，遥土壤遥感概查确定路线拟定调查区的土壤工作分类系统；建立土壤遥感解译标志。

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