1、遙感復習總結（米杏當年自己總結的哈，標紅是重點，當年還是很多考到了的，不過重點還是看那份卷子，絕大部分考原題，還有一定一定要重視最后一次實驗，當年最后一道題就是考最后一次實驗，還有復習的時候也把每次的實驗看一下）第一章：緒論一、 遙感的基本概念即遙遠的感知。利用探測儀器，在不直接接觸的情況下，收集目標或自然現象的電磁波信息，對電磁波信息進行處理和分析，從而獲取事物特性的綜合性探測技術。二、 遙感系統包括被測目標的信息特征、信息的獲取（遙感平臺、遙感器）、信息的傳輸與記錄（信息傳輸和接收設備）、信息的處理（圖像處理設備）和信息的應用工作原理：目標地物通過發射、反射（太陽輻射）和回射（雷達）作用發

2、出電磁波信號，裝載在遙感平臺上的遙感器接受和獲取信息源的電磁波信號，記錄在數字磁介質或膠片上，送至地面回收或傳輸給地面的衛星接收站，進行一系列的信息處理（如光學處理、計算機處理、解譯），轉換成可供用戶使用的數據格式。三、 遙感的分類按遙感平臺分類： 近地面遙感、航空遙感、航天遙感。 按傳感器的探測波段分類： 紫外、可見光、紅外、微波。 按工作方式分類： 主動遙感：由探測器主動發射一定電磁波能量并接收目標的反向散射信號。被動遙感：傳感器不向目標發射電磁波，僅被動接收目標物的自身發射和對自然輻射源的反射能量。 按資料記錄形式分類： 成像方式、非成像方式。 按應用領域分類： 陸地遙感、海洋遙感、農業

3、遙感、城市遙感四、 遙感的特點感測范圍大，具有綜合、宏觀的特點。 信息量大，具有手段多，技術先進的特點。 獲取信息快，更新周期短，具有動態監測特點。 遙感還具有用途廣，效益高的特點。五、 遙感技術發展簡況 遙感技術發展趨勢：3 全 （全天候、全天時、全球） 3 高 （高空間、高光譜、高時間分辨率） 3個結合（大-小衛星，航空-航天，技術-應用）六、 遙感技術應用領域：林業、農業、水文與海洋產業、國土資源、氣象、環境監測、測繪、城市、考古、軍事、突發事件等。第二章 遙感的物理基礎第一節 電磁波譜與電磁輻射一、 電磁波及其特性1、電磁波： 由振源發出的電磁振蕩在空氣中傳播。2、電磁輻射:這種電磁能

4、量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。3、電磁波的特性：（1）電磁波是橫波（2）在真空中以光速傳播（3）滿足方程：f =c , E=h f（E為能量、h為普朗克常數、f為頻率、為波長、c為光速）（4）電磁波具有波粒二象性 波動性：電磁波是以波動的形式在空間傳播的，因此具有波動性。 粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實質是光子微粒的有規律的運動。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統計性。二、 電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長（或頻率）按其長短（或高低），依次排列制成的圖表。（在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，其按波長可分為長波、中波、短波和微波；波

5、長最短的是射線。）遙感常用的電磁波段 名稱波長范圍特征應用 紫外線0.01 - 0.38 1.臭氧對紫外線吸收較強；2.能使溴化銀底片感光；1.用于測定碳酸巖的分布2.用于油污的監測 可見光0.38 - 0.76 1.由紅,橙,黃,綠,青,藍,紫光組成；2.人眼對可見光有敏銳的分辨率；1.鑒別物質特性的主要波段2.以光學攝影或掃描方式接收和記錄紅外線近紅外中紅外遠紅外超遠紅外0.76 - 3.0 3.0 - 6.0 6.0 - 15.0 15 - 1000 1.近紅外性質與可見光相似；2.紅外線有較強的熱效應，可以用來紅外加熱，任何物體都在不停的發射紅外線，發射的強度與物體的溫度有關；1.利用

6、紅外遙感可以夜間工作。2.紅外線不易為天空微粒所散射，這點比可見光優越。 微 波1 - 1000 1.反射（金屬材料）2.穿透（絕緣體）3.吸收（熱輻射效應）：水、酸1.具有穿透云霧不受天氣影響，可進行全天候全天時的遙感探測；2.對植被、冰雪、土壤等表層覆蓋物有一定的穿透能力。可采取主動或被動方式遙感，具有較大發展潛力的遙感波段。（常用于軍事全天候探測）三、 電磁輻射的度量輻射通量密度（E）:單位時間內通過單位面積的輻射能量,單位: W / m2四、 黑體輻射1、相關概念n 絕對黑體(簡稱黑體）：對于任何波長 的電磁輻射都全部吸收的物體。n 絕對黑體的特性： （，T）1 ; （，T） 0n 任

7、何物體： （，T）+ （，T） 1n 絕對白體： （，T）0 （，T） 1 （，T） ：光譜吸收系數（吸收率） （，T） ：光譜反射系數（反射率） 2、黑體輻射定律（只和波長和溫度有關）v 普朗克熱輻射定律：普遍適用于絕對黑體的輻射，公式表示出了黑體輻射出射度與溫度的關系以及按波長分布的規律。（1） 玻耳茲曼定律：表示出黑體總輻射出射度（通量密度）隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。（2） 維恩位移定律：隨著溫度的升高，輻射通量密度最大值對應的波長向短波方向移動。3、黑體輻射的三個特性v 輻射通量密度隨波長連續變化，與溫度四次方成正比，每條曲線只有一個最大值。v 黑體溫度不同，其輻

8、射通量密度曲線不同；溫度越高，輻射通量密度越大。v 隨著溫度的升高，輻射輻射通量密度最大值所對應的波長向短波方向移動。4、實際物體的發射輻射基爾霍夫定律：在一定溫度下，任何物體的輻射出射度M和吸收率之比，都是一個常數，并等于該溫度下黑體輻射出射度M 黑。 發射率：地物的輻射出射度M與同溫下的黑體輻射出射度M黑的比值。它也是遙感探測的基礎和出發點。在給定的溫度下，物體的發射率=吸收率（同一波長）；吸收率越大，發射率也越大。按照發射率與波長的關系，把實際物體分為：v 黑體或絕對黑體：發射率為1，常數 v 灰體(grey body)：發射率大于0小于1，常數 v 選擇性輻射體：發射率小于1，且隨波長

9、而變化。v 理想反射體（絕對白體）：發射率為0第二節 太陽輻射及大氣對其輻射的影響一、 太陽輻射v 是可見光和近紅外的主要輻射源；v 常用6000的絕對黑體輻射來模擬太陽輻射；v 輻射波長范圍極大，包含整個電磁波范圍；v 輻射能量集中0.2-3m間。v 經過大氣層的太陽輻射有很大的衰減，且各波段的衰減是不均衡的 。二、 大氣對輻射的影響v 大氣物質與太陽輻射相互作用，是太陽輻射衰減的重要原因。v 大氣層的結構：對流層：航空遙感主要在該層內。平流層：底層是航空遙感活動層電離層：陸地衛星活動空間。大氣外層：對衛星基本上沒有影響。1、 大氣的吸收作用：大氣中的各種成分對太陽輻射有選擇性吸收，形成太陽

10、輻射的大氣吸收帶。2、 大氣的散射作用：散射：輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個方向散開的物理現象，稱為散射。散射作用：使原傳播方向上的輻射強度減弱，增加其他各個方向的輻射。波長越長，散射越弱。散射作用的結果是降低了遙感數據的質量、使影像模糊，從而影響判讀。（1） 瑞利散射：當微粒的直徑比輻射波長小得多時的大氣散射， d 相關現象：云霧為什么通常呈現白色？ 答：雖然云、霧離子直徑與紅外線波長相近，但相比可見光波段，云霧中水滴的離子直徑就比波長大得多，因而對可見光中各個波長的光散射強度相同，所以人們看到的云霧呈白色。3、 大氣的反射作用：大氣反射主要發生在云層頂部，并與云量密切

11、相關，被動遙感應盡量選擇無云的天氣接收遙感信號。云層厚時反射作用強，通過光少，形成烏云。4、 大氣的折射：大氣的折射率與大氣密度有關，密度越大折射率越大。因而，電磁波（太陽輻射）在大氣中的傳播軌跡是一條曲線。（不是造成太陽輻射衰減的原因，其改變光線的傳播方向。）三、大氣窗口：電磁輻射通過大氣后衰減較少，透過率較高的電磁波段。 （大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據。）第三節 地球輻射與地物波普 一、 地球表面的輻射特征 相當于溫度為300K的黑體，其電磁輻射的波長范圍是：2.550。 地球表面的發射輻射能量集中于近紅外波段和熱紅外波段； 地球表面的熱輻射（能量）與自身的發射率、波長、溫度有關：

12、 M（，T）= （ ，T） M0（ ，T）二、地球的電磁輻射特性：(1) 6 m的波長，主要是地物本身的熱輻射；(3) 3-6 m之間，太陽和地球的輻射都要考慮。三、地物的光譜特性根據能量守恒定律，入射到地表的輻射功率E等于吸收功率E吸、透射功率E透、反射功率E反三個分量之和。即： E=E吸+ E透+ E反由上式得到： 1=+ 式中吸收率，透射率，反射率對于不透射電磁波的物體： 1=+ 即有：= 1- 由第一節的基爾霍夫定律推導得到：由于有：1=+得到： 所以各種地物的電磁波特性都可以通過間接測試各種地物反射輻射電磁波的特性得到。= 1- 四、地物的反射特性太陽光通過大氣層射到地球表面，地物會

13、發生反射作用。物體對電磁波譜的反射能力用反射率表示。鏡面反射：反射滿足反射定律漫反射：整個表面均勻反射入射電磁波方向反射：整個表面反射入射電磁波，但某方向反射特別強烈平原地區：漫反射地形起伏大和地物結構復雜地區：方向反射1、地物的波譜反射率（反射系數或亮度系數）：地物對某一波段的反射能量與入射能量之比。 =E /E 同一地物不同波長的反射率不同，原因是地物對某些特定波長的波有選擇的吸收。2、地物的反射波譜：地物的反射率隨入射波長變化的規律。地物反射波譜曲線：根據地物反射率與波長之間的關系而繪成的曲線。 地物電磁波光譜特征的差異是遙感識別地物性質的基本原理（1） 植被反射波譜曲線（2） 土壤反射

14、波譜曲線自然狀態下土壤表面的反射率沒有明顯的峰值和谷值，一般來講土質越細反射率越高，有機質含量越高和含水量越高反射率越低，此外土類和肥力也會對反射率產生影響。由于土壤反射波譜曲線呈比較平滑的特征，所以在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區別不明顯。 （3） 水體反射波譜曲線水體的反射主要在藍綠光波段，其他波段吸收都很強，特別到了近紅外波段，吸收就更強，所以水體在遙感影像上常呈黑色。但當水中含有其他物質時，反射光譜曲線會發生變化。水中含泥沙時，由于泥沙散射，可見光波段反射率會增加，峰值出現在黃紅區。水中含葉綠素時，近紅外波段明顯抬升，這些都成為影像分析的重要依據。 （4） 巖石反射波譜曲線：巖石

15、的反射波譜曲線無統一的特征，礦物成分、礦物含量、風化程度、含水狀況、顆粒大小、表面光滑程度、色澤等都會對曲線形態產生影響。五、地物的波普特性（1）不同地物在不同波段反射率存在差異（2）同類地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。（3）地物的光譜特性具有時間特性和空間特性第三章： 遙感平臺及與運行特點第一節 遙感平臺的種類：1、 航天平臺： 150km衛星（氣象衛星系列、海洋衛星系列、陸地衛星系列）、火箭、航天飛機、宇宙飛船2、航空平臺：30km以內，各類飛機、飛艇、氣球等3、地面平臺：0, 像點背離像主點方向移位； h 0, 像點朝向像主點方向移位 3、 dh與航高 H 成反比。三、掃描成像原

16、理（了解）MSS工作原理（08年考過）MSS的成像板上有24+2個探測元，按波段排列成四列，每列由六個探測元，每個探測元的地面觀察面積為79m79m。另外兩個探測元為熱紅外通道，分辨力為240 m240 m 。掃描儀成像時，每個波段由六個相同大小的探測元與飛行方向平行排列，這樣在瞬間看到的地面大小為679m79m，又由于掃描總視場為11.56度，地面寬度為185km，因此掃描一次每個波段獲取六條掃描圖像，其地面范圍為474m185km。又因衛星速度為6.5km/s，在掃描一次的時間里衛星正好往前移動474m，因此掃描線恰好銜接。空間分辨率瞬時視場角第四節 微波遙感與成像一、特點：1、能全天候、

17、全天時工作2、對某些物體具有特殊的波譜特征3、對冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力4、對海洋遙感具有特殊意義5、分辨率較低，但特性明顯二、分類：主動式微波遙感（雷達），被動式微波遙感側視雷達工作原理：側視雷達工作時，發射機通過發射天線發出一束電磁波，接收天線接收回波，經過處理器處理后，這種地物對雷達波的響應就可以作為我們辨別各種地物的依據。（思考：側視雷達的成像方式和其他傳感器成像方式相比有什么不同？答：側視雷達屬于距離成像原理，其他屬于中心成像方式）三、雷達遙感的信息特征 (1) 雷達影像的色調差異主要取決于回波的強弱 (2) 一般來說距離近的物體回波強，距離遠的物體回波較弱 (3) 金

18、屬物體往往都有較強的回波 (4) 平行于航向的物體回波較強 (5) 受地形起伏的影響，雷達波不能到達之處，形成雷達陰影 (6) 受天線角度影響，地面鏡面目標無回波 (7) 在雷達影像上，線狀地物一般比較清晰 (8) 雷達影像的立體感較強第五章 遙感圖像處理第一節 遙感圖像處理基礎遙感圖像的表示形式：光學圖像：一個光學圖像可以看成是一個二維的連續的光密度（或透過率）函數，用函數f(x,y)來表示 。 f(x,y)是一個連續變化的函數。 0f(x,y) 數字圖像：二維的離散的光密度（或亮度）函數第二節：輻射校正1、 為什么進行輻射校正？ 由于遙感檢測系統、大氣散射和吸收等原因引起的圖像模糊失真、分

19、辯率和對比度下降等輻射失真，即形成輻射畸變。2、 引起輻射畸變的原因是什么？ （1）大氣對輻射的影響 （2）光照條件的影響（3）傳感器儀器本身的誤差3、 如何進行輻射校正（校正的方法、原理、步驟）？（1） 直方圖法A基本思想（原理）：一幅圖像中總可以找到某種或某幾種地物，其輻射亮度或反射率接近0，實測表明，這些位置上的像元亮度不為零，這個值就應該是大氣散射導致的程輻射度值。B前提：圖像中必須存在反射值為零的區域，如高山陰影區或面積大且水體深的水域。C校正步驟：首先確定條件滿足，將該波段中每個像元的亮度值都減去本波段的最小值。（2） 回歸分析法A原理：大氣散射主要影響短波部分，波長較長的波段幾乎

20、不受影響，因此用長波數據來校正短波數。B步驟：在不受大氣影響的波段（如TM5或7）和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標，將每個目標的兩個待比較的波段灰度值提取出來進行回歸分析，建立線性回歸方程：由最小二乘法，作直線按擬合，得到： 其中 ， 分別為a，b波段的平均值。可以認為，a是波段b的程輻射度。校正方法，將波段b中每個像元的亮度值減去a，來改善圖像，去掉程輻射。第三節：幾何校正（論述）一、遙感圖像幾何變形的原因1、傳感器外方位元素變化的影響：遙感平臺運動位置和狀態變化（旁向位移、速度變化即航向位移、高度變化（地面分辨率不均勻）俯仰變化、翻滾變化、偏航變化）2、地形起伏的影響3、地球曲率（類似于地形起伏引起的像點位移）4、地球自轉的影響：地球自轉對于瞬時光學成像遙感方式沒有影響，對于掃描成像則造成圖像平行錯動。5、大氣折射：大氣折光差二、遙感圖像的幾何校正1、校正原理利用實地測量的地物的真實坐標值，尋找實測值與存在畸變的圖像坐標之間的函數關系，從而改正原始影像的幾何變形，產生一幅符合某種地圖投影或圖