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遥感技术与应用：复习内容提要
掌握基本概念、原理、方法、实例，
关键：理解
1 绪论
1.1 遥感的概念:
广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。
狭义遥感：遥感的科学定义就是从远处采集信息，即不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，识别地物。
1.3 遥感的分类(从不同的角度)：
工作平台：地面遥感、航空遥感、航天遥感
电磁波工作波段：• 光学遥感 0.4 μm - 2.5 μm
• 热红外遥感 8 μm - 14 μm
• 微波遥感 1 mm – 1 m
传感器（主动遥感与被动遥感，掌握实例）：
主动遥感：传感器从遥感平台主动发射出能源，然后接收目标反射或辐射回来的电磁波，如微波遥感中的侧视雷达。
被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅接收目标地物反射及辐射外部能源的电磁波，如对太阳辐射的反射和地球辐射，如LANDSAT, SPOT, …, 微波辐射计。
1.4 遥感技术系统：
关键系统：传感器、遥感平台、遥感信息的接收和处理以及遥感图像的判读和应用。
遥感平台：指搭载遥感传感器的载体，
遥感平台类型（高度、举例）：
1.地面遥感平台是指用于安置传感器的三脚架、遥感塔、遥感车等，高度在100米以下。
2.航空平台主要是指高度在12km以内的飞机或气球平台。
3.航天平台是指高度在150km以上的人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等。
传感器：是远距离感测和记录地物环境辐射或反射电磁波能量的遥感仪器。
传感器类型：根据记录方式的不同，分为成像方式和非成像方式。
根据工作方式的不同，分为主动式传感器和被动式传感器。
按传感器工作的波段：可见光－近红外传感器（光学传感器）、热红外传感器、微波传感器。
成像原理和所获取图像性质：摄影方式传感器、扫描方式传感器和雷达。

2 遥感电磁辐射基础
2.1 电磁波谱：
电磁波的性质：波长、频率、速度的关系
频率，波长，C光速
电磁波谱：电磁波依据波长轴线的分布。、目前遥感常用的电磁波段
2.2 辐射基本定律：
黑体（Blackbody）：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，又能全部发射，则该物体是绝对黑体。
-----理想的辐射体
吸收系数恒为1（100%），反射率为0，发射率为1，与温度和波长无关；
达到最大的吸收，最大的发射。
黑体辐射：黑体的热辐射。
2.4 太阳辐射与大气的相互作用
大气对太阳辐射的影响作用：吸收、散射
大气的散射作用:瑞利散射、米氏散射、非选择性散射
大气窗口：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。
目前遥感技术选用的大气窗口（表格）：

大气校正：为消除由大气的吸收、散射等引起失真的辐射校正。
2.5 太阳辐射与地面的相互作用
反射作用：镜面反射、漫反射、实际地面反射
反射率：反射能量与总入射能量的百分比。r
反射率大小与物体本身的性质和表面状况、波长、入射角等有关
反射光谱曲线：地物反射率随波长是变化的，我们以波长作为横坐标，反射率作为纵坐标，将地物反射率随波长的变化绘制成曲线，即地物的反射率随波长变化的曲线，

植被、土壤、水体、岩石的光谱曲线、特点
1. 植被光谱曲线

2. 土壤光谱曲线

3. 水体光谱曲线

4. 岩石光谱曲线

2.6 三种遥感模式（工作模式、集中波段）(可参考PPT)
反射、发射、主动（ppt上）
可见光/近红外遥感 、热红外遥感、主动遥感（书本上）

3 传感器

3.1 传感器：概念（重复）、组成、
传感器基本上都由收集器、探测器、处理器、输出器等4部分组成
3.2 传感器的分类（参见PPT）（重复）
分类按照工作方式、工作的波段、记录方式、按成像原理和所获取图像性质
3.3 传感器的性能（参见PPT，掌握概念）：
光谱分辨率：传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔，间隔愈小，分辨率愈高。　
空间分辨率：遥感图象上能够详细区分的最小单元的尺寸，是用来表征图象分辨地面目标细节能力的指标。
瞬间视场角概念：指传感器的张角及瞬时视域，又称角分辨率。
空间分辨率计算方式：
分辨率（像元大小）=平台高度*角分辨率（弧度） D= H * IFOV
如：飞机飞行高度8000米，角分辨率为2.5毫弧度，则地面分辨率为：
8000m*2.5*10-3=20m
辐射分辨率：传感器接收光谱信号时，能分辨的最小辐射差，或最小的辐射变化值。
时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率。
温度分辨率：热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。

4 航空遥感
航空遥感：以中低空遥感平台为基础进行摄影（或扫描）成像的遥感方式。
4.1 航空遥感平台：航空遥感平台一般在海拔12km以下的大气（平流层、对流层），主要包括气球和飞机两种。（飞机：低空、中空、高空飞机）
4.2 航空摄影方式分类：
l 按航摄倾角分类
主光轴：通过物镜中心并与像平面垂直的直线；
像主点：主光轴与感光片的交点；
垂直摄影：航摄倾角≤3°，获得近水平的航空像片，是航空遥感图象的主要获取方法。
倾斜摄影：航摄倾角>3°，获得倾斜航空像片，一般用于科学研究。
l 按摄影实施方式分 单片摄影、单航线摄影、多航线摄影；
l 按摄影所用波段分 普通黑白摄影：城市航空摄影测量使用的基本资料
天然彩色摄影：蓝、绿、红三种感光乳剂
黑白红外摄影：对可见光、近红外波段感光
彩色红外摄影：绿、红、红外波段感光（主要类型）
多光谱摄影：多个波段航空像片
机载侧视雷达
l 按比例尺分大比例尺航空摄影：像片比例尺大于1：1万
中比例尺航空摄影：1：1万-1：3万
小比例尺航空摄影：1：3万-1：10万
超小比例尺航空摄影：1：10万-1：25万
5 航天遥感（地球资源卫星数据）
5.1 航天遥感概念及轨道分类(见PPT)
航天遥感：是利用搭载在人造地球卫星、探测火箭、宇宙飞船和航天飞机等航天平台的传感器对地表进行的遥感。
卫星参数的几个基本概念（见PPT）：
l 运行周期：卫星绕地球一圈所需的时间。
l 重复周期(重访周期)：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需的天数。
l 星下点：卫星正下方的地面点。
遥感卫星的轨道类型（掌握概念见PPT）：
l 地球同步轨道：卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的轨道称为地球同步卫星轨道(Geosynchronous satellite orbit)(简称同步轨道);
l 太阳同步轨道
l ：如果卫星的轨道平面绕地球自转轴的旋转方向、角速度与地球绕太阳公转的方向和角速度相同，称为太阳同步轨道。
l

5.2 LANDSAT
传感器缩写词：
MSS: Multispectral Scanner (多光谱扫描仪)
TM: Thematic Mapper （专题制图仪）
ETM+: Enhanced Thematic Mapper plus
M: multipsectral
P: panchromatic
搞清楚，Landsat4、5、7分别搭载哪种传感器
主要波段1-5，7，6 （大致的光谱范围）、分辨率
TM1~7波段的光谱效应：光谱范围、主要应用领域
如何利用TM波段数据进行水体、植被、城镇的判读
6. 遥感图像基础
6.1 数字图记录格式：
数字图记录格式：BSQ：按照波段顺序依次记录各波段的图像
BIL：逐行按波段次序排列
BIP：每个像元按波段次序交叉排序

BIP
R G B R G B R G B
R G B R G B R G B
R G B R G B R G B
R G B R G B R G B
R G B R G B R G B
R G B R G B R G B
BIL
R R R R R R R R R
G G G G G G G G G
B B B B B B B B B
R R R R R R R R R
G G G G G G G G G
B B B B B B B B B

BSQ
R R R R R R R R R
R R R R R R R R R
R R R R R R R R R
G G G G G G G G G
G G G G G G G G G
G G G G G G G G G
B B B B B B B B B
B B B B B B B B B
B B B B B B B B B

（看PPT P32、33、34，要会分辨）

6.2 图像直方图概念、统计特征（图9.2）
7. 图像预处理（按PPT复习）
重点：概念、原理及简单的计算方法
7.2 几何校正：
遥感图像几何校正：
都包括两个方面（基本环节）：
（1） 像元坐标变换；
通过控制点的选择建立两幅图像的坐标关系
地面控制点：GCP，Ground Control Point
（2）像元灰度值重采样
三种重采样方法：最邻近法、双线性法、三次卷积法
7.3 图像的镶嵌（P54~55）
图像镶嵌：将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣区域图像。
基本步骤：图像的几何纠正(前提）、搜索镶嵌边、亮度和反差调整（直方图匹配）、
平滑边界线。
8图像增强
8.1 彩色合成：
彩色图像：真彩色图像、假彩色图像
真彩色图像：R——红色波段、G——绿色波段、B——蓝色波段，eg:TM321
假彩色图像：最常见为彩色红外合成图像，R——近红外波段、G——红色波段、B——绿色波段， EG:TM432
8.2. 直方图对比度调整：
反差增强：又称对比度增强（拉伸，stretch），是一种通过改变像元的亮度值来改变图像像元的对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。
原理：主要通过改变图像灰度分布态势，扩展灰度分布区间，达到增强反差的目的。
线性变换概念，简单计算、非线性变换概念
直方图均衡 、密度分割和灰度颠倒概念
8.3 领域法增强处理：
图像平滑：目的、均值滤波、中位数滤波计算方法（PPT）
图像锐化：目的
8.4 图像变换
算术运算：
矩阵加减乘除，混合运算
植被指数：植被指数是基于植被叶绿素在红色波段的强烈吸收以及在近红外波段的强烈反射，通过红和近红外波段的比值或线性组合实现对植被信息状态的表达
掌握植被指数NDVI的计算公式
图像融合（PPT）：
图像融合，采用一定的方法将不同类型的数据“融合”成一幅图像，可以同时达到高的光谱分辨率和空间分辨率。
9遥感图像目视解译方法（PPT）
9.1 遥感图像目视解译：概念、意义（P4、5）
遥感图像目视解译：运用专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理、验证检查把遥感图像中所包含的地物信息提取和解析出来的过程。
意义：1.基本技术和方法（技能）；
2.识别地物、提取信息(如土地利用变化)；
3.进行分析；
4.辅助定量、数字图像处理；
---人工智能的计算机图像分析系统。

9.2 遥感图像解译标志：
直接解译标志：8个（P8~21）
色调(Tone)
形状(Shape)
大小(Size)
阴影(Shadow)
图案（样式）(Pattern)
布局(Association)
纹理(Texture)
位置(Site)

9.4 常用的解译方法(P44、51、52)
¨直判法
¨对比法
¨邻比法
¨动态对比法
¨逻辑推理法
10 图像分类
光谱类和信息类
监督分类
非监督分类
分类方法：ISODATA，步骤
8个题：
1、何为电磁波谱，目前常用遥感中的波段有哪些？
2、什么是遥感图像的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率？
3、什么是地物的反射光谱和反射光谱曲线？分析植被、水体的反射波谱特性
4、TM图像各波段的特征、应用领域
5、简述监督、非监督分类方法定义，分析各自的优缺点
6、遥感图像解译标志（判读标志）有哪些？结合实例说明它们如何在图像解译中的应用
7、根据Landsat TM和SPOT卫星全色影像的光谱空间特征,分析将TM和SPOT影像融合的优越性,并简述融合处理的过程
8、下图为一个3x3的图像窗口，试问分别经过中位数滤波(Median Filter)、均值滤波后，该窗口中心像元的值分别是多少，并写出计算过程。
124
126
127
120
150
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期末闭卷考试70分：
形式：填空（10分）、选择（单，2*5）、名词解释（3*5）、简答题（8*5）、论述题（10+15=25）
实验报告+平时作业、表现：30分