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遥感
第一章 绪论
一、遥感的概念
广义：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。
遥感定义：遥感是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，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，判别出目标地物的属性的综合性技术。
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。

二、遥感系统包括：
被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理、信息的应用

三、遥感分类
1、按遥感平台分：
地面遥感：传感器设置在地面平台上
航空遥感：传感器设置在航空器上
航天遥感：传感器设置在环地球的航天器上
航宇遥感：传感器设置在星际飞船上
2、按传感器的探测波段分：
紫外遥感：探测波段在0.05~0.38um
可见光遥感：探测波段在0.38~0.76um
红外遥感：探测波段在0.76~1000um
微波遥感：探测波段在1mm~10m
多波段遥感：探测波段在可见光波段和红外波段范围内，分成若干窄波段来探测目标。
3、按工作方式分
a、主动遥感：不依靠太阳，由探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号
被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量
b、成像方式、非成像方式
4、按照遥感应用的目的分类：
环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等

四、遥感的特点（简答）
1、遥感范围大，可实施大面积的同步观测
遥感观测为地面探测提供了最佳获取信息的方式，并且不受地物阻隔的影响。遥感平台的范围越大，视角越大，可以同步观测的地面信息就越多。
2、时效性：获取信息快、更新周期短，具有动态监测的特点
对于天气预报、火灾和水灾等灾情检测，以及军事行动等具有重要作用。
3、数据的综合性和可比性，具有手段多、技术先进的特点
能够反映许多自然人文信息，能较大程度排除人为干扰。
4、经济性：经济效益高、用途十分广泛
5、局限性：遥感技术所利用的电磁波还很有限，仅是其中的几个波段范围；已被利用的电磁波谱段，对许多地物某些特征不能准确反映。

五、遥感的特性
1、空间特性 2、视域范围大，具有宏观特性
3、光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围
目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。
4、 时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测

第二章 电磁辐射和地物光谱特性
一、黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1的物体。
绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁波都全部吸收，则该物体是绝对黑体
绝对黑体不仅有最大的吸收率，也有最大的发射率，却丝毫不存在反射。

二、黑体辐射定律
1、普朗克公式：普遍适用于绝对黑体辐射的公式

该公式表明了辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。
特点：（1）辐射通量随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值
（2）温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。
（3）随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。
2、斯忒藩-波尔兹曼定律
M=óT4
特点：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。温度微小的变化会引起辐射通量密度变化很大。
3、维恩位移定律
  λ max=b/T

它解释了黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。由定律可以看出，黑体温度越高，其曲线的峰顶越往左移，即往波长短的方向移动。
4、基尔霍夫定律（物体辐射定律）
一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W与吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积的黑体辐射通量。对于实际物体都可以看作辐射源，且物体的吸收本领越大，吸收系数越接近于1，发射本领越大，即越接近黑体辐射。绝对黑体不仅具有最大的吸收率，也具有最大的反射率。

三、太阳辐射
太阳是被动遥感最主要的辐射源，太阳辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过地球大气照射到地面，经过地面物体反射又返回，再经过大气到达传感器。此时传感器探测到的辐射强度受入射和反射后二次经过大气的影响和地物反射的影响。

四、大气对辐射的吸收作用
太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。因此，在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带。
【大气中几种分子对太阳辐射的吸收率：
氧气：小于0.2 μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。
臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。
水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。
二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。】

五、大气散射（类型、影响、结果、实质、分类）
影响：太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称散射。散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他方向的辐射。大气散射主要集中在太阳辐射能量最强的可见光区。太阳辐射在照到地面又反射到传感器的过程中，二次通过大气，在照射地物时，由于散射增加了漫入射的成分，是反射的辐射成分有所改变。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。
散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象。因此，这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。
大气散射的分类：
1、瑞利散射
概念：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。它主要是由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳等引起的，特别是对可见光而言，瑞利散射现象特别明显。
特点：散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。
影响：对可见光影响大。对红外辐射影响很小，队未必辐射影响可不计。
2、米氏散射
概念：当大气中粒子的直径与辐射的波长差不多时发生的散射。
特点：云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射。因此，潮湿天气米氏散射影响较大
3、无选择性散射
概念：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。
特点：散射强度与波长无关，在符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。
【如云雾粒子直径虽然与红外线波长相近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。】
4、 P45 第六题 大气的散射现象有几种类型？根据不同的散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云透雾的能力而可见光不能。
答：散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的规律与波长密切相关。而太阳的电磁波辐射几乎包括电磁辐射的各个波段。因此，在大气状况相同时，同时会出现各种类型的散射。对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响，当波长进入红外波段后，米氏散射的影响超过瑞利散射。大气云层中，小雨滴的直径相对于其它微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，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，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长的四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。

六、大气窗口
概念：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大气窗口。（ppt）
通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的的波段称为大气窗口。（课本）
大气窗口的光谱段：（看看）
大气窗口
光谱波段
紫外、可见光、近红外波段
0.3～1.3 μm
近红外
1.5～1.8 μm
近-中红外
2.0～3.5 μm
中红外
3.5～5.5 μm
远红外
8～14 μm
微波
0.8～2.5cm

七、太阳辐射与地表的相互作用
地球辐射的分段特性
波段名称
可见光与近红外
中红外
远红外
波长
0.3-2.5um
2.5-6um
>6um
辐射特性
地表反射太阳辐射为主
地表反射太阳辐射和自身热辐射
地表自身热辐射为主

八、地物反射波谱曲线
【反射波谱：地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。】
概念：以二维直角坐标系表示反射波谱的曲线，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。地物反射波普曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现(反射率)也不同。

1）植被的反射光谱曲线（特征及影响因素）

特征：植被的反射波谱曲线（光谱特征）规律性明显而独特有两个反射峰、五个吸收谷。
l 在可见光波段（0.4-0.76μm）形成绿反射峰（0.55μm处）及其两侧的蓝（0.45 μm ）、红（0.67 μm ）两个吸收谷。
l 近红外0.74-1.3 μm处形成高反射区
在0.7-0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在0.8-1.3之间形成一个高的，反射率可达40%或更大的反射峰。
l 中红外1.3-2.5 μm处，吸收率大增，反射率大大下降形成分别以1.45 μm、1.95 μm和2.6~2.7 μm为中心的三个水吸收谷。

影响因素：1）影响植物光谱的因素有植物本身的结构特征，也有外界的影响，但外界的影响总是通过植物本身生长发育特点在有机体的结构特征中表现出来。

2）控制植物反射率的主要因素有：植物叶子的颜色、叶子的细胞构造和植物的水分等；植物的生长发育、植物的不同种类、灌溉、施肥、气候、土壤、地形等因素都对植物的光谱特征产生影响。

2）土壤的光谱曲线

• 土质越细反射率越高
• 有机质含量越高反射率越低
• 含水量越高反射率越低
• 因土类和肥力状况的不同而不同
• 不同波谱段的遥感影像上区别不明显

3）水体的光谱曲线

• 水体的反射主要在蓝绿光波段,其他波段吸收很强，特别是在近红外波段更强。
所以，在近红外遥感影像上，水体呈黑色。
• 水中含泥沙时，由于泥沙的散射，可见光波段的反射率增加，峰值出现在黄红区。
• 水中含叶绿素时，近红外波段明显被抬升。

4）岩石的光谱曲线

岩石的反射波普曲线无统一的特征，矿物成分、矿物含量、风化程度、含水量、颗粒大小、表面光滑度、色泽等都会对其产生影响。

第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
一、气象卫星特点
1、 轨道特点
气象卫星的轨道分为两种低轨和高轨。
低轨：就是近极低太阳同步轨道，简称极地轨道，轨道高度为800-1600km，近南北向绕地球运转，与太阳同步，使卫星每天在固定时间（地方时）经过每个地点的上空。（风云一号）
高轨：是指地球同步轨道，轨道高度36000km。绕地球一周需24小时。由于地球公转w和地球自转w相等，相对于地球似乎固定于高空某一点（风云二号，地球同步静止气象卫星）
2、短周期重复观测：
静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。
气象卫星时间分辨率高，有助于地面快速的动态监测。
3、成像面积达，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量
4、资料来源连续，实时性强，成本低

二、陆地卫星轨道
特点：
近极地：轨道面与赤道面的倾角为98.2°
近圆形：轨道周期为98.9min
太阳同步：与太阳同时到达，经过某一地点时间固定
中高度：705km
长寿命
原因：轨道特征为近极地圆形轨道，保证北半球中纬地区获得中等太阳高度角的影像，且卫星通过某一地点的地方是相同。

三、传统摄影成像与扫描图像的比较
1、传统摄影成像的原理：通过成像设备获取物体影像的技术。
传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。
数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。
2、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，形成一定谱段地图像。其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微波波段，成像方式有光/机扫描成像、固体自扫描、高光谱成像光谱扫描。

【遥感扫描影像特征：1）宏观综合概括性强：空间分辨率越低，对地面景观概括性越强，对景物细节的表现力越差。2）信息量丰富：遥感扫描影像采用多波段记录地物的电磁波信息，每个波段都提供了丰富的信息。3）动态观测：资源卫星进入太空，就一刻不停地绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并及时向地面发送最新所获扫描影像。】
3、 高光谱成像光谱仪是遥感进展中的新技术，其图像是由多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式或推帚式，可以收集200或200以上波段的数据。使得图像中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像光谱仪在波段之间存在间隔。

四、中心投影与垂直投影的区别
1） 航片是中心投影，即摄影光线交于同一点。
地图是正射投影，即摄影光线平行且垂直投影面。
2） 投影距离的影响
垂直投影:比例尺（图像的缩小和放大）与投影距离无关。
中心投影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变。
3） 投影面倾斜的影响
垂直投影：影像仅表现为比例尺有所放大，相点相对位置保持不变。
中心投影：影像比例关系显著变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。
4） 地形起伏的影响
垂直投影：随地面起伏变化，投影点之间距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。
中心投影：地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。

五、像点位移
概念：在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。
规律：（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。（2）位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。R=0像主点无位移。（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。

六、光/机扫描成像与固体自扫描成像的区别
1、光/机扫描成：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描，探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电/光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像。
工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的 探测元件上。
2、固体自扫描成像：是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。【目前常用的探测元件是电荷藕合器件CCD，它是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。】
扫描方式上具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描

七、高光谱成像光谱扫描
这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。
概念：高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称。它是在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围外，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。
比较：高光谱遥感与一般遥感的主要区别？
1、1高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息。
2）每个波段宽度仅小于10nm。
3）所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线。
4）光谱的覆盖范围：从可见光到热红外的全部电磁辐射波普范围。
2、一般的遥感不具备这些特点
1）常规遥感的传感器多数只有几个，十几个波段。
2）每个波段宽度大于100nm。
3）这些波段在电磁波谱上不连续。
4）所有波段加起来也不可能覆盖可见光到热红外的整个波段范围。

八、微波遥感的特点
1、能全天候、全天时工作
按瑞利散射的原理，散射的强度与波长的四次方呈反比。由于微波波长比红外波长得多，因而散射要小得多。所以，与红外波相比，在大气中衰减的较少，对云区、雨区的穿透能力较强，基本不受烟、云、雨、雾的限制。
2、对某些地物具有特殊的波谱特征
许多地物间，微波辐射能力差别较大。因而较容易的分辨出可见光和红外遥感所不能区别的某些目标物的特征。
3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力
该特征可用来探测隐藏于林下的地形、地质构造，军事目标，以及埋藏于地下的工程、矿藏、地下水等
4、对海洋遥感具有特殊意义，具有独特的探测能力
微波对海水特别敏感。，其波长很适于海面动态情况（海面风、海浪等）的监测。
5、 分辨率较低，但特征明显

九、侧视雷达的分辨力及影响因素
概念：侧视雷达的天线不是安装在遥感平台的正下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射微波，接收回波信号（包括振幅、相位、极化等）的雷达。
侧视雷达的分辨力可分为：
1、距离分辨力（垂直于飞行的方向）：俯角越大，距离分辨力越低；俯角越小，距离分辨力越大。
2、方位分辨力（平行于飞行方向）：发射波长越短、天线孔径越大、距离目标的物越近，则方位分辨率越高。

十、合成孔径侧视雷达（SAR）
概念：合成孔径侧视雷达是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。
它的方位分辨力与距离无关，只与天线的孔径有关。所以，可用于高轨卫星。天线越小，方位分辨力越高。
十一、 遥感图像特征：
遥感图像归纳为三方面特性，即几何特性、物理特性和时间特性。这三方面特征的表现参数即为时间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。
1、遥感图像的空间分辨率：图像的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，或地面物体能分辨的最小单元。【对于摄影成像的图像来说，地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。】
2、遥感图象的波谱分辨率：波谱分辨率指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。【传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值，感测人体应选择8—12；探测森林火灾等应选择3—5。】
3、遥感图象的辐射分辨率：辐射分辨率指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。【①某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率（以像元数n表示）、辐射分辨率（以灰度量化级D表示）有关。②在多波段遥感中，遥感图像总信息量还取决于波段数k。】
4、遥感图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。【时间分辨率对动态监测很重要。】

十二、根据感光材料对光谱的感受能力，常用的遥感摄影胶片可分为：黑白片、天然彩色片和红外彩色片。

第四章 遥感图像处理
一、数字图象（了解）
能够被计算机存储、处理和使用的图像。遥感数据的表示既有光学图像又有数字图像。光学图像又称模拟量，数字图像又称数字量，它们之间的转换称为模/数转换，记作A/D转换，或反之称数/模转换，记作D/A转换。数字图象与光学图像的区别：光学图像又称作模拟量，数字图像又称作数字量，其本质区别在于模拟量是连续变量而数字量是离散变量。

二、辐射校正的原因（看补充）
原因：1、传感器仪器本身产生的误差：由于多个检测器之间存在差异，以及仪器系统工作时产生的误差，导致了接受图像的不均匀，产生条纹和“噪声”。
2、大气对于辐射的影响：地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量外，散射的部分辐射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。
3、光照条件的影响：光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。
4、其它生态环境因子：形成“同物异谱，异物同谱”现象，图象不能全部真实地反映不同地物地特征，影响了数字图象的质量。

三、辐射畸变
概念：进入传感器的辐射强度反映在图像上是亮度值（灰度值）。辐射强度越大，亮度值越大。该两个值受两个物理量的影响：1）太阳辐射照射到地面的辐射强度2）地物的光谱反射率。当太阳辐射相同时，图像上的像元亮度值直接反映了地物目标光谱反射率差异地物目标光谱反射率在实际测量时。辐射强度除受太阳辐射强度及地物的光谱反射率的影响外，还受到传感器本身、大气辐射等的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，故称为辐射畸变。
原因：一是传感器仪器本身产生的误差
导致接受的图像不均匀，产生条纹和“噪声”。
二是大气对于电磁辐射的影响
减少了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增加了因子，图像质量下降

四、几何校正（重要）
多项式几何校正最常用的是一种通用的精校正方法，适合与在地面平坦，不需要考虑高程信息，以及传感器的位置和姿态参数无法获取的情况时使用。
1、 遥感影像变形的原因
遥感平台位置和运动状态变化的影响（飞行姿势的变化）（航高——地面分辨率不均匀；航速——航向位移；俯仰——旁向位移；翻滚——扭曲变形；偏航——倾斜畸变）
地形起伏的影响——产生像点位移；
地球表面曲率的影响——产生全景畸变；
大气折射的影响——产生像点位移；
地球自转的影响——产生影像变形
2、几何畸变校正是指对遥感图像上目标的空间分布进行地面实况的校正。
3、基本思路：校正前的图像看起来是由行列整齐的等间距像元点组成的，实际上，由于某种几何畸变，图像中像元点间所对应的地面距离并不相等。校正后的图像是由等间距的网格点组成的，且以地面为标准，符合某种投影的均匀分布，格网的交点可看作像元的中心。校正的目的是确定校正后图像的行列数值，然后找到新图像中每一像元的亮度值。（把存在几何畸变的图像纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。）
4、基本步骤：
（1）找到一种数学关系，建立变换前图像坐标与变换后图像坐标的关系，通过每一个变换后图像像元的中心位置计算出变换前对应的图像坐标点。
（2）计算每一点的亮度值。
5、计算方法：
（1）建立两图像像元点之间的对应关系。
（2）为了确定校正后图像上每一点的亮度值只要求出其原图所对应点的亮度。通常有三种方法：最近邻法、双向线性内插法和三次卷积内插法。
6、 控制点的选取：
（1）数目确定：控制点数目的最低限是按未知系数的多少来确定的。N次多项式，控制点的最少数目为（n+1）(n+2)/2。实际工作中，选取控制点的最少数目来校正图像，效果往往不好，在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于最低数目很多。
（2）选取原则：控制点的选择要以配准对象为依据；一般来说控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点；特征变化大的区域应多取些，图像边缘部分一定要选取控制点，以免外推；尽可能满幅均匀选取，特征是在不明显得大面积区域（沙漠）可用求延长线交点的办法来弥补但易造成人为的误差。

五、 直方图最小值去除法
直方图以统计图的形式表示图像亮度值与像元数之间的关系。在二维坐标系中，横坐标代表图像中像元的亮度值，纵坐标代表每一亮度或亮度间隔的像元数占总像元数的百分比。
最小值去除法的基本思想在于一幅图像中总可以找到某种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0。
具体校正方法，首先确定条件满足，即该图像上确有辐射亮度或反射亮度应为零的地区，则亮度最小值必定是这一地区大气影响的程辐射度增值。校正时，将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从而提高了图像质量。

六、 回归分析法

七、空间滤波（目的）
概念：空间滤波以重点突出图像上的某些特征为目的，如突出边缘或纹理等，通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域中的邻域处理方法，叫做空间滤波。它属于一种几何增强处理，包括平滑和润化。
过程：
1、图像卷积运算：在空间域上对图像做局部检测的运算，以实现平滑和锐化的目的。
2、平滑运算：图像中出现某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”）时，通过均值平滑和中值滤波实现平滑的目的，减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的亮度点。
3、锐化:目的是为了突出图像的边缘、现状目标或某些亮度变化率大的部分。有时可通过锐化，直接提取出需要的信息。

八、多波段色彩变换
1、假彩色合成：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、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成。
2、标准假彩色合成：在TM影像的七个波段中，第二个波段是绿色波段(0.52—0.6um),第四波段是近红外波段（0.76—0.9um），当四、三、二波段被分别赋予红、绿、蓝色时，即绿波段赋蓝，红波段赋绿，红外波段赋红时，这一合成方案被称为标准假彩色合成。

九、图像运算及应用
1、 差值运算：
概念：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。
应用：差值运算有利于目标与背景反差较小的信息提取；常用于研究同一地区不同时相的动态变换，如监测森林火灾发生前后的变化，也可起到几何增强的作用。【可突现出两波段差值大的地物，如红外-红，可突现植被信息。
2、 比值运算：
概念：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为0）就是比值运算。
应用：①可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征，提取植被类别或估算植被生物量，这种算法的结果被称为植被指数。【计算方法：近红外波段/红外波段或者（近红外—红）/（近红外+红）】②比值运算对于去除地形影响也非常有效。③比值处理也用于研究浅海区的水下地形。【常用于计算植被指数、消除地形阴影等。】（P133解释比值运算突出植被的原因？）

十、 多光谱变换方法可通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息的目的。（多光谱变换的优点）
十一、多种信息源复合
多种信息源复合是指将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。该方法更好地发挥了不同遥感数据的优势互补，弥补了某一种遥感数据的不足之处，提高了遥感数据的可应用型，更加综合的、深入的分析遥感数据。

十二、 遥感信息的复合
1、 不同传感器的遥感数据复合：配准——复合
2、 不同时相的遥感数据复合：配准——直方图调整——复合
3、 遥感数据和非遥感数据的复合：地理数据的网格化（网格数据生成—与遥感数据配准）——最优遥感数据的选取——配准复合（栅格数据与栅格数据—栅格数据与矢量数据）

第五章 遥感图像目视解译与制图

一、 可见光黑白全色像片：采用的胶片乳剂感光范围在0.36~0.72um之间，它与人眼对光的敏感范围0.4~0.7um接近，像片上的明暗色调与人们日常生活熟悉的真实景物明暗色调近似，与真实景物相比，像片上反差稍低，加上黑白像片多为航空像片，具有高分辨率，像片上的各种目标地物与现象很容易为人们判读。
彩色像片：采用的胶片乳剂对蓝色、绿色和红色敏感，彩色胶片上记录的影像信息，经过显影洗印后获得到的像片能够达到或接近天然彩色。它与人们日常熟悉的真实景物色彩非常相似，因此利用彩色像片解译要比黑白全色像片更加容易。
彩红外像片：采用的胶片乳剂分别对绿色、红色和近红外光敏感，经过显影洗印后获得的彩红外像片上各种地物颜色与人们日常熟悉的真实景物不同。原来的绿色被赋予蓝色，原来的红色被赋予绿色，反射红外线的地物被赋予红色

二、 摄影像片的解译标志：又称为判读标志，它指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征，这些特征能帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。
1、直接判读标志——形状、大小、色调与颜色阴影、纹理、图型、位置。
直接判读标志是指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，它包括遥感摄影像片上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图形等，解译者利用直接解译标志可以直观识别遥感像片上的目标地物。
2、 间接解译标志——目标地物与其相关指示特征、地物及与环境的关系、目标地物与成像时间的关系
间接解译标志是指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可以推断与某地物属性相关的其他现象。

三、彩色像片与彩红外像片解译
1、遥感彩色像片基本反映了地物的天然色彩，地物类型间的细微差异可以通过色彩的变化表现出来。
2、由于受大气散射与吸收的影响，在航空摄影高度相同的条件下，彩色摄影信息损失量远大于彩红外摄影，并且随着航摄高度增加，其损失的信息量也在增大，因此航空遥感中广泛使用彩色红外摄影，彩红外像片可以应用在许多领域，彩红外摄影为假彩色。
3、彩色红外像片可用来调查森林植被、农作物遭受病虫害的情况。
4、彩色红外像片在识别伪装方面也有突出的功用，如根据植物光谱特征，容易分辨出正常植物和用植物伪装的目标地物。

四、热红外像片的解译（直接解译）
地物具有反射、透射和发射电磁波的能力。在3.5~5.5um和8~14um的热红外区间上，有两个重要的大气窗口。遥感器透过大气窗口可以探测目标地物表面发射的电磁波辐射。热红外像片记录了地物发射热红外线的强度。
热红外像片的直接解译标志包括：
1、色调：是地物亮度温度的构像。判读热红外像片，关键是要细致区分影像色调差异。影像的不同灰度代表了不同的辐射特征。影像正片上深色调代表地物热辐射能力弱，浅色调地物热辐射能力强。
2、形状与大小：热红外探测器检测到物体温度与背景温度存在差异时，就能在影像上构成物体的“热分布”形状。
3、地物大小：地物的形状和热辐射特性影响物体在热红外像片上的尺寸。
4、阴影：热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间辐射差异造成的,分为冷阴影和暖阴影。

五、TM影像的主要应用范围（Landsat—4、5和7上TM技术参数）
波段序号
波长范围/μm
波段名称
地面分辨率/m
应用范围

1

0.45~0.52

蓝色

30
对水体有透射能力，能够反射浅水水下特征，可区分土壤和植被、编制森林类型图、区分人造地物类型。

2

0.52~0.60

绿色

30
探测健康植被绿色反射率、可区分植被类型和评估作物长势，区分人造地物类型，对水体有一定透射能力。

3

0.63~0.69

红色

30
可测量植物绿色素吸收率，并依次进行植物分类，可区分人造地物类型。

4

0.76~0.90

近红外波

30
测定生物量和作物长势，区分植被类型，绘制水体边界、探测水中生物的含量和土壤湿度。
5
1.55~1.75
短波红外
30
用于探测植物含水量及土壤湿度，区别云与雪。

6

10.4~12.5

热红外

120（60）
探测地球表面不同物质的自身热辐射的主要波段，可用于热分布制图，岩石识别和地质探矿等方面。
7
2.08~2.35
短波红外
30
推测高温辐射源，如监测森林火灾、火山活动等，区分人造地物类型。
PAN（L7）
0.50~0.90
全色波段
（15）

六、 遥感扫描影像特征与解译方法
1、遥感扫描影像特征
1）宏观综合概括性强：空间分辨率越低，对地面景观概括性越强，对景物细节的表现力越差。2）信息量丰富：遥感扫描影像采用多波段记录地物的电磁波信息，每个波段都提供了丰富的信息。3）动态观测：资源卫星进入太空，就一刻不停地绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并及时向地面发送最新所获扫描影像。
2、遥感影像主要解译方法
1） 先图外后图内：先了解影像图框外提供的各种信息。
2） 先整体后局部：先整体观察，综合分析目标地物与周围环境的关系。
3） 勤对比，多分析：多个波段对比；不同时相对比；不同地物对比。

七、 影像解译标志及地物影响特征
色调、阴影、形状、纹理、图型

八、 极化方式，极化表示电磁辐射电场向量的振动方向，或者电场向量随时间变化时的空间取向。
微波雷达中，通常采用线极化。
电场向量与地面平行的，称为水平极化；电场向量与地面垂直的，称为垂直极化。
发射微波与接收雷达回波均为水平极化或者垂直极化，也可以是发射微波为垂直极化而接收雷达回波为水平极化，或者是发射微波为水平极化而接收雷达回波为垂直极化，后两者又称为“正交极化”。

九、微波影像的特点
微波影像是指侧视影像雷达获得的影像，它具有成像速度快，覆盖区域面积大，地面目标清晰可辨的特点。

微波影像
航空相片
投影方式
非中心投影
中心投影
分辨率
由脉冲的延迟时间和波速宽度来控制
随着高度和距离增加而变低
比例尺
比例尺在横向上产生畸变
随着飞行高度和距离变化
地形起伏移位
总是想着飞行航迹线
总是偏离中心投影点

十、微波影像的判读
1、微波与目标地物相互作用规律（简答）
1）地物表面粗糙度是影响雷达回波的主要因素，也是确定影像色调的主要因素之一。
①同一地物表面起伏高差，在不同波段上有着不同的地面粗糙度。不同雷达波长下，统一目标地物的雷达影像不一样。
②微波影像能很好的显示地面粗糙度。随着地面由平滑表面像粗糙表面过度，后向反射逐渐增强，微波影像上的色调则逐渐由深变浅。
2）目标地物几何特征对微波影像的构像具有重要影响。
①人造目标地物一般具有规则的几何特征，它们在微波影像上的构像随着成像雷达视向的变化而不同。
②自然目标地物一般具有不规则的几何特征，地形的高低起伏会改变雷达波速入射角，这对微波成像具有重要影响。
③阴影给微波带来很强的反差和立体感。
3）复介电常数是描述物体表面电性能的复数常数。
①地物的微波散射率是复介电常数的幅度函数，是物体对电磁能量的反射率和电导率指标。
②在自然环境里，电导率大的物体散射率大，在微波影像上为明晰的浅色调影像；电导率小的物体散射率校小，在微波影像上为深色调。
2、微波影像判读方法（了解）
①采用由已知到未知的方法；②对微波影像进行投影纠正；③对微波影像