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科学及综合性探测技术。
2、遥感的分类:根据遥感平台分类:①地面遥感:将传感器设置在地面平台之上,常用的遥感平台有车载、船载、手提、固定和高架的活动平台,包括汽车、舰船、高塔、三角架等。
地面遥感是遥感的基础阶段。
②航空遥感:将传感器设置在飞机、飞艇、气球上面,从空中对地面目标进行遥感。
主要遥感平台包括飞机、气球等。
航空遥感是航天遥感的进一步发展阶段。
③航天遥感:将传感器设置在人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机、空间站、火箭上面,从外层空间对地物目标进行遥感。
航天遥感和航空遥感一起构成了目前遥感技术的主体。
④航宇遥感:将星际飞船作为传感器的运载工具,从外太空对地-月系统之外的目标进行遥感探测。
主要传感平台包括星际飞船等。
根据工作方式分类:①主动遥感:传感器主动发射一定电磁能量并接受目标地物的后向散射信号的遥感方式,常用传感器包括侧视雷达、微波散射计、雷达高度计、激光雷达等。
②被动遥感:指传感器不向目标地物发射电磁波,仅被动接受目标地物自身辐射和对自然辐射源的反射能量,因此被动遥感也被称为他动遥感、无源遥感。
3、光谱曲线4、几个分辨率①空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视场,或是地面物体能分辨的最小单元.②光谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔.间隔越小,分辨率越高.③时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔,集采样的时间频率.也称重访周期.5、大气对太阳辐射的影响A太阳辐射、B地面吸收、C大气反射、D地面反射E大气吸收、F大气散射、G大气逆辐射、H大气辐射、I地面辐射、J大气吸收、K地面辐射到宇宙中的部分①大气的反射:主要发生在云层顶部,取决于云量和云雾,且波段不同大气影响不同,削弱了电磁波强度。
无选择性,云层越厚,反射作用越强,在夏季多云的白天,气温不是很高。
②大气的吸收:地球大气选择性地吸收电磁辐射,严重影响传感器对电磁辐射的探测,导致电磁辐射强度衰减;吸收作用越强的波段,辐射强度衰减越大,甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。
在太阳辐射到达地面时,形成了电磁波的某些吸收带。
③主要吸收带:水:0.94 μm ,1.38 μm ,1.86 μm ,2.5-3.0 μm ,3.24 μm ,5-7 μm ,7.13 μm ,24 μm-1mm;二氧化碳:2.8 μm ,4.3 μm臭氧:0.2-0.32 μm ,0.6 μm ,9.6 μm氧气:0.2 μm ,0.6 μm ,0.76 μm具有选择性,水汽和二氧化碳吸收红外线,臭氧吸收紫外线,对可见光部分吸收较少。
④大气的散射:散射类型与以下因素有关:入射电磁波的波长,气体分子、颗粒和水滴的大小。
粒子与波长:小于(瑞利)、等于(米氏)、大于(无选择性)瑞利散射:也称分子散射,由大气中原子、分子,如氮、二氧化碳、臭氧和氧分子等引起,粒子直径比波长小很多,散射强度与波长的四次方成反比,即I ∝λ-4,波长越长,散射越弱;在紫外和蓝色波长区最强。
米氏散射(Mie scattering):大气中的微粒如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等(大颗粒)引起的散射,粒子直径与辐射的波长相当。
这种散射的强度受气候影响大。
(直径在0.001~100μm之间)在低层大气更常见米氏散射的散射强度与波长的二次方成反比,即I∝λ-2云雾对红外线(0.76-15 μm )的散射主要是米氏散射微波与地表雪的作用无选择性散射(Non-selective scattering):发生在大气粒子的直径比波长大得多时。
散射的特点时散射强度与波长无关,任何波长的散射强度相同尘埃、云和雾云和雾:白色,(对所有可见光波长同等散射)⑤大气窗口地球的大气层对太阳辐射的反射、吸收与散射作用共同造成了太阳辐射的衰减、剩余部分即为太阳辐射能够透过的部分。
通常把电磁波通过大气层时,较少被反射、吸收或散射,透过率较高的电磁辐射波段成为大气窗口。
6、遥感平台分类与高度:地面遥感平台:100m以下、航空平台:30km以内、航天平台:150km以上。
航空平台的优缺点:优点:飞行高度较低、获取影像分辨率高、机动灵活、不受地面条件限制、调查周期短,资料回收方便。
不足:扫描范围小,只适合小范围作业、成本较高(无人机平台逐渐改变现状)、资料处理困难。
航天平台的优缺点:优点:(1)成本低、实时更新快、(2)扫描范围大缺点:(1)受云等影响大、(2)空间分辨率达不到航空遥感的获取能力。
7、遥感平台的姿态——三轴倾斜三轴倾斜是指遥感平台在飞行过程中发生的滚动(Rolling)、俯仰(Pitching)和偏航(Yawing)现象。
(a) 侧滚(x) (b) 俯仰(y) (c)偏移(z)8、遥感卫星轨道及其类型9、主要遥感传感器的优缺点:光机扫描仪的优缺点优点:能取得较宽的观测幅度,采光部分视角小,波长见位置偏差小,分辨率高信噪比方面较推帚式扫描仪好。
缺点:装置庞杂,高速运动使其可靠性差在成像机理上,存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。
推帚式扫描仪的优缺点优点:结构上可靠性高,因为没有光机扫描仪的机械部分。
具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻等优点,并可制成集成度很高的组合件。
缺点:由于使用了多个原件把光同时转换成电信号,因此感光元件间存在灵敏度差,会产生带状噪声。
幅宽收到元器件多少限制。
微波传感器特殊的性能(1)全天候、全天时工作(2)微波对地物有一定穿透能力 (3)对地物具有特殊的波谱特征 在微波波段中,水的比辐射率为0.4,而冰的比辐射率为0.99,其亮度温差相差100K ,很容易进行区分;而在红外波段,水的比辐射率为0.96,冰的比辐射率为0.92,两者相差甚微,难以甑别。
(4)雷达遥感图像中包含相位信息和极化信息(5)微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某些信息10、彩色图像分类真彩色(true color):(三波段组合)与真实物体相同的颜色假彩色(false color):(三波段组合)图像上物体所具有的颜色,并非它本身的颜色。
伪彩色 (pseudo color) :灰度图象的彩色表示或显示11、航空摄影的类型:按摄影倾斜角分类:垂直摄影:像片倾斜角小于3º的摄影称为垂直摄影,获得的像片称为水平像片或垂直像片,航空摄影测量和制图大都是这类像片。
倾斜摄影 :像片倾斜角大于3º的摄影称为倾斜摄影,获得的像片称为倾斜像片。
倾斜摄影时,像片倾斜角越大,影像畸变越大,图像纠正困难,不利于制图。
但有时为了获取较好的立体效果且对制图精度要求不高时,也采用倾斜摄影。
12、投影类型:①正射投影:当一束通过空间点的平行光线垂直相交于一平面时,其交点称为空间点的正射投影,或者垂直投影。
②中心投影:若空间任意点与某一固定点连成的直线或者延长线被一平面所截,则直线与平面的交点称为空间点的中心投影。
按摄影实施方式分类:单片摄影:为特定目标或小区域进行的摄影,一般获得一张或数张不连续的像片。
单航线摄影:沿一条航线,对地面狭长地区或沿线状地物(如铁路、公路、河流等)进行的连续摄影。
多航线摄影(面积摄影、区域摄影)沿数条航线对较大区域进行连续摄影。
△点线面中心投影成像的特点:点——点直线——直线、点曲线——空间曲线、直线面——面、直线13、陆地卫星及其影像特征(1)TM1:0.45~0.52μm,蓝光波段。
对水体穿透力强,对叶绿素与叶色素浓度反映敏感,有助于判别水深、水中叶绿素的分布、沿岸水和进行近海水域制图等。
TM2:0.52~0.60μm,绿光波段。
位于健康植物的绿色反射峰值区域,对健康茂盛植物绿反射敏感,按“绿峰”反射评价植物生活力。
TM3:0.63~0.69μm,红光波段。
为叶绿素的主要吸收波段,反映不同植物的叶绿素吸收、植物健康状况,用于区分植物种类与植物覆盖度。
TM4:0.76~0.90μm,近红外光波段。
对绿色植物类别差异最敏感,为植物遥感识别通用波段,常用于生物量调查、作物长势测定、农作物估产等。
TM5:1.55~1.75μm,短波红外波段。
处于水的吸收带(1.4~1.9μm)内,对地物含水量很敏感,常用于土壤湿度、植物含水量调查、水分状况研究、作物长势分析等,具有区分不同作物类型的能力。
此外,该波段也易于区分云和雪。
TM6:10.40~12.50μm,热红外波段。
主要记录来自地物表面发射的热辐射能力,可以根据辐射影响的差别,进行热测量与制图。
TM7:2.08~2.35μm,短波红外波段。
为地质学研究追加的波段,它处于水的强吸收带,水体呈黑色,主要用于城市土地利用与制图,区分主要岩石类型、岩石的热蚀变,地质探矿与地质制图等。
(2)美国的陆地卫星7(Landsat-7)Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) 与Landsat-5的最主要差别有:增加了分辨率为15米的全色波段(PAN波段);波段6的数据分低增益和高增益数据,分辨率从120米提高到60米。
辐射定标误差率小于5%,比Landsat-5提高了1倍。
(3)Landsat-8除了具有Landsat-7所有光谱波段外,新增一些特点:第一,在原蓝光波段外新增了1个深蓝(Deep Blue,band 1)波段,用于监测近岸水体和大气中的气溶胶,因此,也称为海岸/气溶胶(Coastal/Aerosol)波段;第二,新增了1个卷云(Cirrus ,band 9 )波段,用于卷云检测;第三,将原热红外波段的光谱范围一分为二,设置了两个热红外波段;第四,收窄了原近红外波段的范围,以便去除0.825 μm处水汽吸收影响;(4)LandSat产品分级:Level 0:原始产品数据Level 1:辐射校正产品,计算卫星的衰减程度进行校正Level 2:系统几何校正产品,几何粗校正Level 3:几何精校正产品Level 4:高程校正产品,地形纠正(5)环境减灾卫星(HJ-1A/1B)A星轨道种类:太阳同步高度:649km倾角:98.00降交点地方时10:30周期:97.6min B星轨道种类:太阳同步高度:649km倾角:98.00降交点地方时:10:30重访周期:4天重访周期:4天CCD相机:CCD相机:探测谱段范围:兰、绿、红、近红外探测谱段:4个,兰、绿、红、近红外分辨率:30m分辨率:30m幅宽:711km幅宽:711km高光谱成像仪:红外探成像仪:谱段数量:115个测谱段范围:近/短波/中波/长波红外分辨率:100m谱段数量:4个幅宽:51km分辨率:近/短波/中波红外150m侧视能力:30°长波红外:300m探测谱段范围:可见光、近红外幅宽:740km平均谱段宽度:5nm卫星设计寿命:3年卫星设计寿命:3年14、数字图像基本特点和优点:指能够被计算机存储、处理和使用的图像;“离散化”;二维矩阵(1)便于计算机处理与分析;(2)图像信息损失低;(3)抽象性强15、灰度直方图定义:表示数字图像中每一灰度出现频率的统计关系。