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5、数据可满足多用途监测,可比性强;
6、效益高,精度高,提高工作效率。
第二章
一般而言,RS指的是电磁波遥感。
遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。
任何物体本身都会具有发射、吸收和反射电磁波的能力,这是物体的基本特征。
电磁波:
是在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输能量的波,也称为电磁辐射。
电磁波的性质:
电磁辐射在传播过程中主要表现为波动性,而电磁辐射与物质相互作用时主要表现为粒子性,称为电磁波的波粒二象性。
电磁波谱:
将各种电磁波在真空中传播的波长,按其长短,递增或递减排列成图标叫做电磁波谱。
太阳常数:
不受大气影响,在距离太阳一个天文单位(日地平均距离,1.496×
108m)的区域内,垂直于太阳辐射方向上单位面积和单位时间黑体所接收到的太阳辐射能量。
太阳辐射与地球辐射:
太阳辐射接近于温度为6000K的黑体辐射,主要集中于波长较短的部分;
地球辐射是指地表自身热辐射,接近于温度为300K的黑体辐射,主要集中在波长较长的部分。
地物波谱(地物光谱):
各种地物具有的电磁波特性(反射率、发射率、透射率同波长的变化规律)。
到达地面的太阳辐射能量(I)可分为三部分:
反射(R)、吸收(A)、透射(T)。
I=R+A+T
三种反射状况:
镜面反射、漫反射、方向反射。
地物的反射波谱曲线反应地物反射率随波长变化的规律不同。
识别地物。
◇不同的地物具有不同的波谱特征
◇根据区分的地物不同选择不同波段的遥感影像
◇卫星监测数据的波谱曲线是地物分类的基础
◇地面地物反射波谱曲线的测定是遥感数据分类的基础
◇地物波谱数据库的建设
◇地物波谱曲线测量是遥感的重要内容
不同地物的反射光谱曲线特征
植被
分为三段:
0.4-0.76mm:
有一个小的反射峰,位于绿色波段(0.55mm),两边(蓝、红)为吸收带(凹谷)。
0.76-1.3mm:
高反射,在0.7mm处反射率迅速增大,至1.1处有峰值。
1.3-2.5mm:
受植物含水量影响,吸收率增加,反射率下降,形成几个低谷。
水体:
反射主要在蓝绿波段,其它波段吸收都很强,近红外吸收更强。
土壤:
没有明显的波峰波谷
土质越细反射率越高,有机质含量越高含水量越高,反射率越低。
大气对太阳辐射的影响
大气的反射作用
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。
大气的吸收作用
严重影响传感器对电磁辐射的探测,导致太阳辐射强度衰减;
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。
主要吸收带:
水、二氧化碳、臭氧、氧气
大气的散射作用
由于粒子的散射作用使电磁波在原传播方向上的辐射强度减弱,增加了向其它各方向的辐射。
三种散射类型:
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。
大气窗口的意义
折射改变了太阳辐射的方向,并不改变太阳辐射的强度;
太阳辐射经过大气传输后,主要是反射、吸收和散射的共同影响衰减了辐射强度,剩余部分即为透过部分;
遥感传感器只能选择透过率较高的波段才有意义。
主要的大气窗口光谱段(5个):
0.3-1.3μm,即紫外、可见光、近红外波段;
1.5-1.8μm,2.0-3.5μm,即近、短波、中红外波段;
3.5-5.5μm,即中红外波段,物体的热辐射较强;
8-14μm,即远红外波段;
0.8-2.5cm至更长,即微波波段,由于微波穿云透雾的能力,这一区间可以全天候工作。
第三章
遥感平台:
遥感中搭载遥感器工具的统称
按平台距地面的高度大体上可分为三类:
地面平台(100m)、航空平台(30km)、航天平台(150km)。
卫星轨道的种类:
地球同步轨道和太阳同步轨道
遥感卫星一般有两种绕地球飞行方式:
静止轨道和近极地轨道。
静止轨道可以定点观测,而极地轨道(圆形)则可定期观测。
Landsat系列—4,5(TM7个波段的特征和作用)
气象卫星(按轨道分):
地球静止轨道气象卫星和太阳同步轨道气象卫星。
第四章
传感器类型分类:
按电磁波辐射来源不同分为主动式和被动式;
按成像原理和图像性质不同分为摄像机、扫描仪、雷达;
按记录电磁波方式不同分为成像方式传感器和非成像方式传感器。
传感器组成:
收集器、探测器、处理器、输出器。
第五章
数据格式包括,BSQ数据格式、BIP数据格式、BIL数据格式
数字图像:
能够被计算机存储、处理和使用的图像。
数字图像特征:
空间分辨率(像素所代表的地面范围的大小);
时间分辨率(对同一地点进行时间采样的时间间隔,即采样频率、重访周期);
波普分辨率(传感器在接受目标辐射的波普时能分辨的最小波长间隔。
间隔越小,分辨率越高);
辐射分辨率(传感器接受波普信号时,能分辨的最小辐射度差)
第六章
颜色的性质:
明度、色调、饱和度
彩色合成方法:
加色法、减色法
假彩色合成:
多波段遥感所选的三个波段中,如果存在一个或多个波段,其光谱响应区间与合成时所赋予的颜色不相对应,则地物在合成图像上的颜色与实际真实的颜色不相对应,叫做假彩色合成。
TM432:
TM4、TM3、TM5三个波段合成时,分别赋予红、绿、蓝颜色。
TM图像的这种合成可以突出图像上地物色调特征的色彩差别,被称为标准假彩色合成。
辐射畸变:
地物目标的光谱反射率的差异在实际测量时,受到传感器本身、大气辐射等其他因素影响而发生的改变。
影响辐射畸变的因素:
传感器本身的影响,会导致图像不均匀,产生条纹和噪音;
大气对辐射的影响
大气影响的粗略校正:
直方图最小值去除法,回归分析法
几何畸变:
遥感图像的几何位置上发生变化,产生诸如行列不均匀,像元大小与地面大小对应不准确,地物形状不规则变化等变形。
几何畸变是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲等作用的结果。
几何畸变产生的原因:
遥感平台位置和运动状态变化的影响;
地形起伏的影响;
地球表面曲率的影响;
大气折射的影响;
地球自转的影响
几何畸变校正
基本思路:
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。
具体步骤1)计算校正后每一点所对应原图中的位置;
2)计算每一点的亮度值。
计算方法1)建立两图像像元点之间的对应关系;
2)求出原图所对应点的亮度:
最近邻法、双线性内插法、三次卷积内插法。
控制点的选取原则
易分辨、易定位的特征点:
道路的交叉口,水库坝址,河流弯曲点等。
特征变化大的地区应多选些。
尽可能满幅均匀选取。
第七章
目视解译:
指专业人员通过直接观察或借助解译仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。
遥感图像目视解译的标志
直接标志:
大小、形状色调和颜色、阴影、位置、纹理、图型
间接标志:
水系、地貌、土质类、植被、气候、人类活动
第八章
非监督分类:
是在没有先验类别知识(训练场地)的情况下,根据图像本身的统计特征及自然点群的分布情况来划分地物类别的分类处理,也叫做“边学习边分类法”
监督分类:
监督分类又称训练场地法或先学习后分类法。
它是先选择具有代表性的典型试验区或训练区,用训练区已知地面样本的光谱特征来“训练”计算机,获得识别各类地物的判别模式或判别函数,并依此模式或判别函数,对未知地区的像元进行处理分类,分别归入到已知的类别中,达到自动分类识别的目的。
监督分类步骤:
建立模板(训练样本)
评价模板
确定初步分类结果
检验分类结果
分类后处理
分类统计特征
栅格矢量转换
统计分析
非监督分类与监督分类方法比较
非监督分类主要优点:
不需要预先对所要分类的区域有广泛的了解和熟悉,而监督分类则需要分析者对所研究区域有很好的了解从而才能选择训练样本。
但是在非监督分类中分析者仍需要一定的知识来解释非监督分类得到的集群组;
人为误差的机会减少,即使分析者对分类图像有很强的看法偏差,也不会对分类结果有很大影响。
因此非监督分类产生的类别比监督分类所产生的更均质;
独持的、覆盖量小的类别均能够被识别,而不会像监督分类那样被分析者的失误所丢失
非监督分类主要缺点——来自于对其“自然”的依赖性
非监督分类产生的光谱集群组并不一定对应于分析者想要的类别,因此分析者面临着如何将它们和想要的类别相匹配的问题,实际上几乎很少有一对一的对应关系;
分析者较难对产生的类别进行控制,因此其产生的类别也许并不能让分析者满意;
图像中各类别的光谱特征会随时间、地形等变化,不同图像以及不同时段的图像之间的光谱集群组无法保持其连续性,从而使其不同图像之间的对比变得困难
监督分类的主要优点
可根据应用目的和区域,有选择地决定分类类别,避免出现一些不必要的类;
可控制训练样本的选择;
可通过检查训练样本来决定训练样本是否被精确分类;
避免了非监督分类中对光谱集群组的重新归类。
监督分类的缺点
1、分类系统的确定、训练样本的选择,均人为主观因素较强,分析者定义的类别也许并不是图像中存在的自然类别,导致多维数据空间中各类别间并非独一无二,而是有重叠;
分析者所选择的训练样本也可能并不代表图像中的真实情形
2、由于图像中同一类别的光谱差异,造成训练样本并没有很好的代表性
3、训练样本的选取和评估需花费较多的人力、时间
4、只能识别训练样本中所定义的类别,若某类别由于训练者不知道或者其数量太少未被定义,则不能识别
第九章
影响植物光谱的因素:
叶绿素、叶子的组织构造、叶子的含水量、植物覆盖度
植被指数:
是遥感领域中用来表征地表植被覆盖,生长状况的一个简单,有效的度量参数。
归一化植被指数NDVI:
是简单比值植被指数RVI,经非线性的归一化处理后,使所得的比值,限定在[-1,1]范围内。
NDVI介于-1和1之间,负值表示地面覆盖为云、水、雪等,对可见光高反射;
0表示岩石或裸土等,NIR和R近似相等;
正值表示有植被覆盖,且随覆盖度增大而增大。
NDVI更适用于植被发育中期或中等覆盖度植被检测。
GIS
信息:
是现实世界在人们头脑中的反映。
它以文字、数字、符号、语言、图象等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,从而向人们提供关于现实世界新的事实和知识,是生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
地理信息:
有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识,它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
地理信息特征:
空间分布性、数据量大、信息载体的多样性
地理信息系统构成:
从计算机的角度看,GIS是由软件、硬件、数据和用户、应用模型组成
地球空间模型描述,分为四类:
第一类是地球的自然表面;
第二类是相对抽象的面,即大地水准面;
第三类是模型,就是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型(克拉索夫斯基椭球体参数);
第四类是数学模型
地理空间的实体分为点、线、面三种要素
栅格数据结构:
计算机对地
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