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遥感应用

1、遥感定义:遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,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、遥感信息系统包括:①被测目标的信息特征;②信息获取;③信息的传输与记录;④信息处理;⑤信息的应用。

3、遥感的类型:①按平台分:地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感。

②按传感器的探测波段:紫外遥感--探测波段在0.3~0.38um之间;可见光遥感--探测波段在0.38~0.76um 之间;红外遥感--探测波段在0.76~1000um之间;微波遥感:探测波段在1mm~1m之间;多波段遥感:指探测波段在可见光波段和红外波段范围内,再分成若干窄波段来探测目标。

③按传感器的工作方式分:主动遥感、被动遥感数据。

④按遥感的应用领域分:大的研究领域—外层空间遥感,大气层遥感,陆地遥感,海洋遥感等;具体应用领域—资源遥感,环境遥感,气象遥感,农业遥感,水文遥感等。

4、遥感的特点:大面积的同步观测;时效性;数据的综合性和可比性;经济性;局限性。

5、电磁波或电磁辐射的定义:当电磁振荡进入空间,变化的磁场能激发涡旋电场,变化的电场又激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播。

6、电磁波谱:按电磁波在真空传播的波长或频率,递增或递减的规律排列,构成了电磁波谱。

7、绝对黑体:如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部性吸收的物体。

(黑色的烟煤被认为是最接近绝对黑体的自然物质。

)8、太阳辐射:(1)太阳常数:不受大气影响,在距离太阳一个天文单位(日地平均距离)的区域内,垂直于太阳辐射方向上单位面积和单位时间黑体所接收到的太阳辐射能量。

(2)太阳光谱:是连续的,且辐射特性与绝对黑体辐射特性基本一致。

9、大气层次:对流层;平流层;电离层。

10、大气散射的类型:瑞利散射;米氏散射;非选择性散射。

11、大气窗口:把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段。

12、太阳辐射与地表的相互作用:①太阳电磁辐射:太阳辐射近似于温度为6000K的黑体辐射,主要集中在0.3-2.5μm的紫外、可见光到近红外区段。

—就短波而言,地表反射的太阳辐射是地表的主要辐射来源。

②地球自身辐射:地球近似于温度为300K的黑体辐射,集中在6.0μm以上的热红外区段。

—就长波段而言,太阳辐射的影响几乎可以忽略不计,只考虑地表自身的热辐射。

13、典型的地物反射光谱特征:1.植物:a.在可见光的0.55μm(绿)附近有一个小反射峰,在0.45μm(蓝)和0.67μm(红)附近有两个明显的吸收带。

b.在0.7~0.8μm是一个陡坡,反射率急剧增高,在近红外波段0.8~1.3μm之间形成一个高的,形成反射峰。

c.以1.45μm、1.95μm和2.7μm为中心是水的吸收带。

2.土壤:没有明显的波峰波谷,土质越细反射率越高,有机质含量越高含水量越高,反射率越低。

3.水体:反射主要在蓝绿波段,其它波段吸收都很强,近红外吸收更强。

水中含泥沙时,可见光波段反射率会增加,峰值出现在黄红区。

水中含叶绿素时,近红外波段明显抬升。

4.岩石:形态各异,没有统一的变化规律。

岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等影响。

14、遥感平台:①地面平台:车、船、塔等,0-50m。

②航空平台:低、中、高空飞机,飞艇,气球等,百米-万米。

③航天平台:150km以上,静止卫星(赤道上空,36000km),地球观测卫星(Landsat、SPOT等,700-900km),航天飞机(300km左右)。

15、卫星有关基本概念:①卫星轨道高度:卫星在空间轨道运行距离地面的高度。

★低轨卫星:150-200km,寿命1~3年,多数是军事卫星。

★中轨卫星:300-1500km,寿命1年以上,如陆地卫星、极轨气象卫星、海洋卫星等。

★高轨卫星:35800km,寿命很长,如静止气象卫星、通信卫星、GPS卫星(22000km)等。

②卫星轨道倾角:卫星轨道平面与赤道面之间的夹角。

③轨道倾角的度量:卫星经过升交点方向的轨道面,顺时针转到赤道面的夹角。

④极轨卫星与近极轨卫星:极轨卫星:轨道倾角=90°;近极轨卫星:轨道倾角接近90°轨道倾角越大,覆盖地球表面的面积越大,一般的资源卫星都是近极轨卫星。

⑤卫星运行周期:卫星绕地球运行一周所需要的时间,称为卫星周期(T)。

卫星覆盖周期:卫星覆盖全球一次的天数,对遥感动态监测非常重要。

Landsat 16天 SPOT 26天 NOVA 12天16、气象卫星系列:①气象卫星概述美国的“泰诺斯”(TIROS)卫星系列:第一代实验气象卫星。

美国的雨云(Nimbus)卫星系列。

美国的艾萨(ESSA)卫星系列。

美国的NOOA卫星系列。

♦1974年,美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星(GOES)。

♦中国也先后成功地发射了6颗气象卫星(3颗风云-1和3颗风云-2)。

♦风云-1是一种极地轨道气象卫星。

风云-2是一种静止气象卫星。

②气象卫星特点♦轨道:低轨:800km ~1600km ,太阳同步(极轨);高轨:36000km ,地球同步(静止)♦短周期重复观测:静止卫星0.5小时/次极轨卫星约0.5~1天/次♦成像面积大,有利于获得宏观同步信息,减少数据处理容量♦资料来源连续、实时性强、成本低③气象卫星的应用天气分析和气象预报、气候研究和气候变迁的研究、资源环境其他领域17、陆地卫星系列(1)Landsat 系列:目前Landsat-5和Landsat-7仍在运转工作。

Landsat-7发射标志着一个时代:即大型、昂贵的Landsat系列地球观测卫星时代即将结束,NASA的下一步将发展较小、较便宜、研制周期较短的地球观测卫星。

(2)斯波特卫星(SPOT)系列:其最大优势是最高空间分辨率达10米,并且 SPOT卫星的传感器带有可定向的发射镜,可获得垂直和倾斜的影像。

(3)中巴地球资源卫星(CBERS)系列:1999年10月14日,我国第一颗地球资源遥感卫星(又称资源一号卫星)在太原卫星发射中心成功发射。

18、摄影成像:①垂直摄影:取得的像片称水平像片或垂直像片。

②倾斜摄影:取得的像片称倾斜像片。

19、扫描成像:是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样,以得到目标地物电磁辐射特性信息,形成一定谱段的图像。

20、扫描成像方式有三种:光/机扫描成像,固体自扫描成像,高光谱成像。

21、微波遥感的特点:①能全天候、全天时工作;②对某些地物具有特殊的波谱特征;③对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力;④对海洋遥感具有特殊意义;⑤分辨率较低,但特性明显。

22、微波传感器:主要传感器是雷达。

此外,还有微波高度计和微波散射计。

按照工作波段可分为微波雷达、红外雷达、激光雷达等。

按照雷达的工作方式可分为成像雷达和非成像雷达,其中成像雷达又可以分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。

23、遥感图像的特征:遥感图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率。

24、颜色视觉:①亮度对比和颜色对比;②颜色的性质;③颜色立体。

25、加色法与减色法:①三原色:若三种颜色,其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生,这三种颜色按一定比例混合,可以形成各种色调的颜色,则称之为三原色。

红、绿、蓝。

②互补色:若两种颜色混合产生白色或灰色,这两种颜色就称为互补色。

黄和蓝、红和青、绿和品红。

26、数字图像:指能够被计算机存储、处理和使用的图像。

27、辐射校正:粗略校正:去掉程辐射度,从而改善图像质量。

(降低对比度)。

程辐射:相当部分的散射光向上通过大气直接进入传感器的那部分。

方法:直方图最小值去除法。

28、几何校正控制点的选取:①数目的确定:最小数目;6倍于最小数目。

②选择的原则:易分辨、易定位的特征点:道路的交叉口,水库坝址,河流弯曲点等。

特征变化大的地区应多选些。

尽可能满幅均匀选取。

29、图像增强方法:⑴对比度变换:是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度,从而改善图像质量的图像处理方法。

因为亮度值是辐射强度的反映,又叫辐射增强。

⑵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。

⑶彩色变换:方法:①单波段彩色变换(假彩色密度分割);②多波段色彩变换:4,3,2被赋予红绿蓝时为标准假彩色合成。

TM3,2,1为真彩色。

③HLS变换。

⑷图像运算:实际就是像元亮度值计算。

⑸多光谱变换30、多源信息复合类型:㈠遥感信息的复合:不同传感器的遥感数据复合;不同时相的遥感数据复合;㈡遥感与非遥感信息的复合。

31、目视解译:又称目视判读,或目视判译,指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

32、遥感图像目标地物识别特征:目标地物特征可以概括为“色、形、位”三大类。

色指目标地物在遥感图像上的颜色或灰度,包括目标地物的色调、颜色和阴影等。

形指目标地物在遥感图像上的形状,包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等。

位指目标地物在遥感图像上的空间位置,包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。

33、遥感摄影像片的种类:(1)可见光黑白全色像片;(2)黑白红外像片;(3)彩色像片;(4)彩红外像片;(5)多波段摄影像片。

34、热红外影像中常见地物解译方法:①水体与道路:在白天热红外影像上,由于水体具有良好的传热性,一般呈暗色调。

相比之下,道路在影像上呈浅灰色至白色,这因为构成道路的水泥、沥青等建筑材料,白天接受了大量太阳能,又很快转换为热辐射的缘故。

午夜以后获取的热红外像片,河流、湖泊等水体在影像上呈浅灰色至灰白色,而道路呈现暗黑色调,这因为水体热容量大,散热墁,而道路在夜间散热快。

在无法知道热红外像片是在白天或夜间拍摄时,可以凭借水体与道路的色调和形状来判断。

白天热红外像片中,道路呈现亮色调,并可以看到道路两侧比较平直,有时还可以看到道路上奔驰的车辆。

夜晚热红外像片中,河流呈亮色调,并可以看到水体具有不规则的弯曲边界。

②树林与草地:白天的热红外影像上,树林呈暗灰至灰黑色。

这是因为在白天,树叶表面存在水汽蒸腾,降低了树叶表面温度,使树叶的温度比裸露地面的温度低。

夜晚,树木在热红外影像上多呈浅色调,有时呈灰白色,这是因为树林覆盖下的地面热辐射使树冠增温。

草地在夜晚热红外影像上呈黑色或暗灰色调,这是因为夜间草类很快地散发热量而冷却的缘故。

③土壤与岩石:热红外影像上土壤含水量不同,其色调也不同。

在午夜后拍摄的热红外影像中,土壤含水量高,呈现灰色或灰白色调,土壤含水量低呈现暗灰色或深灰色,这因为水体的热容量大,在夜间热红外辐射也强。

一般裸露的岩石,白日受到太阳曝晒,在夜间的热红外像片上呈淡灰色,例如玄武岩往往呈灰色至灰白色,花岗岩呈灰色至暗灰色,这是由于岩石的热容量较大,夜晚有较高的热红外辐射能力所致。

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