遥感原理与应用
1、遥感的特点
宏观性、时效性、可比性、经济性、光谱性、地域性、真实性、局限性 动态：3W （When, Where,What）
宏观：3全（全天候、全天时、全球） 准确：3高（高空间、高光谱、高时相） 系统: 3组合（星座、地空、技用） 2、遥感的构成（遥感系统）
◇目标地物的电磁波特性、 ◇信息的采集与获取、 ◇信息的传输和接收 ◇地面定标及实况调查、 ◇信息的处理和加工、 ◇信息的分析与应用 3、全天侯遥感：
在云雨天气时，在云层中，小雨滴的直径相对其他微粒为最大。对可见光只有非选择性散射发生。云层越厚，散射越强。而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射类型，散射强度与波长四次方成方比，波长越长散射强度越小，因此微波相对于可见光和红外波段，具有较小的散射和较大的透射，具有穿云透雾能力。这就是全天候遥感。 4、可见光和近红外地物反射光谱测试的作用：
①传感器波段的选择、验证、评价的依据； ②建立地面、航空和航天遥感数据的定量关系；
③将地物光谱数据直接与地物特征进行相关分析并建立应用模型 5、气象卫星和海洋遥感的特点
气象卫星的特点：
◇ 高时间分辨率（短周期） ◇ 扫描范围广、探测面积大
◇ 数据连续、实时性强 ◇ 成本低廉
海洋遥感的特点：
◇需高空平台，以便大面积同步覆盖观测； ◇以微波为主，实现全天候全天时实时观测； ◇海面实测资料校正，协同发挥作用 。 6、微波遥感的特点
◇能全天后全天时工作
◇对某些地物具有特殊的波谱特征
◇对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力 ◇对海洋遥感具有特殊意义 ◇分辨率较低，但特征明显 7、遥感图像变形的原因：
◇遥感平台与运动状态的影响：航高、航速、俯仰、翻滚、偏航 ◇地形起伏影响：投影差 ◇地表曲率的影响、 大气折射的影响、 地球自转影响
遥感原理与应用
8、遥感图像增强的主要内容：
对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换
I．对比度变换
含义：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，所以也称之为辐射增强。（对图像偏暗、偏亮等的调整）
常用的方法：线性变换（含分段线性变换）和非线性变换。（根据变换函数的不同） II、空间滤波
含义：通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域的邻域处理方法（开窗卷积运算），以重点突出图像上某些特征的图像处理方法
常用算法：平滑、锐化。平滑的效果：去除尖锐“噪声”、平缓图像亮度。 锐化的效果：突出边缘和线状目标
III．彩色变换
含义：按一定的变换方法，使得黑白图像变换成为彩色图像，或通过改变色彩模式的变换方法，提高图像的目视效果的图像处理方法
常见的三种变换方法：
（1）单波段彩色变换：密度分割法
（2）多波段色彩变换：彩色合成（波段赋色）
（3）HLS（IHS）变换：RGB色彩模式 HLS色彩模式 IV．图像运算
含义：两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的的图像处理方法
常见运算：
（1）差值运算：目标与背景反差较小的信息提取、同一地区不同时相的动态变化、突出边缘的几何增强
（2）比值运算：突出不同波段间的地物光谱差异，去除地形影像，隐伏构造信息有关的信息特征增强
V．多光谱变换
含义：通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息目的的图像处理方法。
常见算法：
主成分变换（K-L变换）：消除波段信息的相关性，获取主要信息的几个特征分量；数据的降维压缩
缨帽变换（K-T变换）：与植物生长过程和土壤有关，帮助解译分析农业特征 9、遥感与非遥感信息的复合主要步骤：
（1）地理数据网格化 （2）最优遥感数据的选择 （3）配准复合
栅格与栅格（彩色合成、数学运算） 栅格与矢量（不同数据层的叠合显示） 10、遥感图像目视解译方法
（1）直接判读法:利用遥感影像解译标志和解译者的经验,直接确定目标地物属性的方法。 （2）对比分析法:通过对比由已知推未知的方法，包括同类地物对比分类法、空间对比分析法、时相动态对比分析法。
（3）信息复合法:利用地理信息系统,将辅助地理信息与遥感影像进行融合或复合,根据专
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业信息与地理空间的诸多信息综合识别遥感图像的各类目标地物的方法。
（4）综合分析法:综合考虑遥感图像的多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。
（5）地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断出某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。 11、遥感图像目视解译流程
◇目视解译准备工作阶段（室内）
◇初步解译与判读区的野外考察（室内、室外） ◇详细判读阶段（室内） ◇验证与补判阶段（室外）
◇成果的转绘与制图阶段（室内） 12、遥感影像地图特征
丰富的信息量， 直观形象性，
具有一定的数学基础， 现势性强。
13、计算机辅助遥感制图流程
几何校正 遥感图象变换增强 解译标志建立与影像解译 地理信息提取 基础资料的选取数据处理分析地理信息系统遥感专题图与底图匹配注记、整饰、出图 14、遥感数字图像计算机分类的基本流程
I.根据应用目的选像、制定分类规程
II.根据研究区域，全面收集地面参考资料 III.遥感数字图像的分类前预处理工作
IV.确定分类系统、选择分类方法、选定统计特征 V.选定实验样区，调整确定用于分类的统计特征 VI.根据选定的方法，对遥感数字图像像元归类 VII.根据分类规程，进行分类后处理
IIX.对照相关资料，进行定性、定量精度检查
基础地理底图数字化扫描 专题要素提取 分类系统的确定 遥感原理与应用
15、遥感数字图像计算机分类方法
分类思路：利用遥感图像进行分类是按一定的方法和规则，区分出图像中所含的多个目标物，并对对每个像元或比较匀质的像元组别给出对应其特征的名称。在分类中常采用的是各像元的灰度、纹理等特征。
监督分类 非监督分类 ◇监督分类
含义:从研究区域选取有代表性的训练场地（训练区）作为样本，根据样本，通过选择特征变量或参数，建立判别函数，据此对样本像元进行分类、学习，依据样本类别的特征来识别其它像元的归属类别的遥感数字图像分类方法。
监督分类中常见的方法：最小距离分类法、多级切割分类法、特征曲线窗口法、最大似然比分类法。
◇非监督分类
含义:在没有训练样本的情况下，直接根据像元之间距离和相关系数的大小进行合并归类的遥感数字图像处理方法
非监督分类中常见的方法：分级集群法、动态聚类法 比较P201
16、遥感图像解译专家系统
含义：遥感图像解译专家系统是模式识别与人工智能技术相结合的产物。它用模式识别方法获取地物多种特征，为专家系统解译遥感图像提供证据，同时应用人工智能技术，运用遥感图像解译专家的经验和方法，模拟遥感图像目视解译的具体思维过程，进行遥感图像解译。利用遥感图像专家系统，可以实现遥感图像的智能化解译和信息获取，逐步实现遥感图像的理解。
◇遥感图像解译专家系统的组成 （1）图像处理与特征提取子系统 （2）遥感解译和特征获取子系统 （3）狭义的遥感图像解译专家系统 17、地质，水体，植被，土壤遥感的任务：
◇地质遥感的任务：通过遥感影像的解译确定一个地区的岩石性质和地质构造，分析构造运动状况，为地质制图、矿产资源的探索、工程地质和水文地质调查等服务。
◇水体遥感的任务：通过对遥感影像的分析，获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而为一个地区的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。
◇植被遥感的任务：通过对遥感影像的分析，确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被生物量作出估算，为环境监测、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息服务。
◇土壤遥感的任务：通过遥感影像的解译，识别和划分出土壤类型，制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改良土壤、合理利用土壤服务。 18、水体的光谱特征： 水面性质、
水体中悬浮物的性质和含量、 水深水底的性质
遥感原理与应用
一、遥感名词解释
1． 遥感平台 遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台，常见的有气球、飞机、人 造地球卫星和载人航天器。
2． 微波遥感 指利用某种传感器接收地面各种地物发射或者反射的微波信号，籍以识别、分析地物，提取所需的信息。常用有SAR和INSAR两种方式。
3． 辐射亮度 假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向不同而不同。则辐射亮度定义为辐射源在某一方向单位投影表面单位立体角内的辐射通量。观察者以不同的观测角观察辐射源时，辐射亮度不同。 4． 光谱反射率 物体对光谱中某个波段的电磁波的反射辐射通量与入射辐射通量之比。 用式子表示为：P＝E反/E入*100％。
5． 合成孔径雷达 指利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨力的雷达。SAR的方位分辨力与距离无关，只与天线的孔径有关。天线孔径愈小，方位分辨力愈高。
6． 假彩色遥感图像 根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、篮三种原色合成彩色图像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因而生成的合成色不是地物真实的颜色，通常把这种方式合成的影像叫做假彩色遥感影像。常见的彩红外图像即为假彩色合成图像。
7． 大气窗口 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫做大气窗口。
8． 立体观察 用肉眼或者借助光学仪器(立体眼镜)，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，称为像片的立体观测。 9． 图像空间分辨率 指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或者地面物体能分辨的最小单元。常见得TM5波段的空间分辨率为28.5m*28.5m。
10．NDVI 即归一化差分植被指数：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或两个波段反射率的计算。 主要用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。 二． 简述题
1、近红外遥感机理与在植被监测中的应用。 答: (1)近红外遥感机理：在近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：
到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量 传感器主要接收经过衰减后的反射能量成像。
(2)在植被监测中的应用： 植被的反射波谱曲线在近红外波段(0.7μm—0.8μm)有一反射的”陡坡”,至1.1μm附近有一峰值,形成植被的独有特征。利用此特征可用于植物监测和植物生物量评估。通常利用各种植被指数作为监测指标,即近红外波段与红外波段的各种组合运算: ①比值：RVI= 近红外/红 如TM4/TM2
②归一化：RVI=（近红外-红）/（近红外+红） ③差值：DVI= 近红外-红
④正交植被指数（对NOAA数据和LANDSAT数据分别为）： NOAA数据：PVI=1.622 5（NIR）-2.297 8（R）+11.065 6 LANDSAT数据： PVI=0.939（NIR）-0.344（R）+0.09
2、近极地太阳同步准回归轨道卫星的特点及其在对地观测中的作用。 答: (1) 近极地太阳同步准回归轨道卫星的特点:
①卫星轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向,卫星轨道的倾角接近90°，卫星几乎在同一地方时经过各地上空。轨道平面随地球公转的同时，为了保持与太阳的固定取向，每天要自西向东作大约1°的转动。 ②轨道近似为圆形，轨道预告，资料接收和资料定位都方便；可以观测全球，尤其可以观测两地极地区，观