遥感期末复习重点总结docWord文档格式.docx
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飞机和气球。
可以进行各种遥感实验和校正工作。
特点:
灵活大、图像清晰、分辨率高。
&
航天遥感:
100km以上的平台,平台有:
火箭、卫星、航天飞机。
周期性、不受国界、地理条件的影响。
2)按探测波段划分
4-紫外遥感:
波段在0.05〜0.38“也之间。
可见光遥感:
波段在0.38〜0.76“加之间。
4-红外遥感:
波段在0.76~100011"
2之间。
微波遥感:
波段在lmm~1m之间。
3)按工作方式划分
丄被动遥感:
直接接收与记录目标物反射的太阳辐射或者目标物本身发射的热辐射和微波的遥感。
(辐射计)
4-主动遥感:
使用人工辐射源从平台上先向目标发射电磁辐射,然后接收和记录目标物反射或散射回来的电磁波的遥感。
(雷达)
4)按用途划分
军事遥感:
低高度、短寿命卫星:
150〜350km。
4-地球资源遥感:
中高度、长寿命卫星:
350〜1800km。
包括:
海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、环境遥感等。
4-通信和气象卫星:
高高度、长寿命卫星:
约36000km。
5)按重量划分
巨型卫星:
>3.5吨。
大型卫星:
2-3.5吨。
中型卫星:
1-2吨。
小型卫星:
<1吨。
小型卫星又可细分为小卫星(0.5〜1吨)、超小卫星(0.1〜0.5吨)、微型卫星(10-100公斤)、纳型卫星(小于10公斤)、皮型卫星(小于1公斤)和飞型卫星(小于100克)。
6)按显示形式划分
图像遥感。
非图像遥感。
1.5遥感图像处理软件
美国:
ERDAS、ENVLIDRISI(Taiga);
加拿大:
PCI;
澳大利亚:
ER-Mapper;
中国:
TITANImage□
第一章电磁波及电磁波谱
1)电磁波:
交互变化的电场和磁场在空间的传播。
2)电磁波的特性:
(1)波动性:
①是横波,具有波长、频率(周期)、振幅、相位、角频率等参数。
②电磁波的波动性形成光的干涉、衍射、偏振等现象。
(2)粒子性:
光电效应:
光子作为一种基本粒子,具有能量和动量。
电磁波谱序列:
按波长递增的序列依次为:
Y射线一X射线一紫外线一可见光一红外线一微波一无线电波。
近红外:
0.76-3Pm,中红外:
3-6um,远红外:
6-15Um,超远红外:
15-1000Um。
任何温度高于绝对零度(即-273.15C)的物体都能产生红外辐射,例如太阳、大地、云雾、冰块、建筑物、车辆等,由于其内部分子热运动的结果,都会产生红外辐射。
人眼却无能感知红外辐射。
微波:
波长在lmm-lm的波段范围内。
该范围内可再分为:
毫米波、厘米波、分米波。
用特定的字母表示,如Ka,
K,Ku,X,C,S,L,P„
电磁波传播的基本性质:
1)叠加2)干涉3)衍射
4)极化(偏振)
定义:
横波在垂直于波的传播方向上,电场强度振动矢量偏于某些方向的现象。
在微波技术中称为“极化”。
极化波(偏振波):
电磁波在空间传播时,若电场矢量的方向保持固定或按一定规律旋转,这种电磁波便叫极化波。
极化方向:
极化电磁波的电场方向;
极化面:
极化方向与传播方向所构成的平面。
平面极化(也称线极化):
电磁波的极化方向保持在固定的方向上的极化。
水平极化和垂直极化都是平面极化的特例。
4k*
(LOO1―Oulfin
0.43|im
WMJt,
(L3S—0.76fm
A
0.76—
^(M7—OSIpm
3~6fm
J»
0.50—O56|i»
—Ig
JT0.56—0.6«
|tn
15—lOOOjun
40.(0—0.63|im
flk
1—10mm
A0.C3—0.76(un
1—Ikn
lOan—Im
平面极化方式分为:
(1)垂直(V)极化:
极化面与地面垂直的极化。
(2)水平(H)极化:
极化面与地面平行的极化。
极化的组合类型:
HH极化:
发射波为水平极化,接收回波为水平极化;
VV极化:
发射波为垂直极化,接收回波为垂直极化。
正交极化:
VH极化:
发射波为垂直极化,接收回波为水平极化。
HV极化:
发射波为水平极化,接收回波为垂直极化。
5)多普勒效应
电磁辐射因辐射源或观察者相对于传播介质的运动,而使观察者接收到的频率发生变化的现象,称为多普勒效应。
物体的发射辐射
1)绝对黑体(简称黑体):
对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体。
2)黑体辐射定律:
普朗克定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律
普朗克定律:
在给定温度、
单位时间、面积、波长范围内黑体的辐射通量密度为:
WQ)—分谱辐射通量密度,单位W/(cm2am);
Planck'
sLaw
2Tthc21入一波长,单位是Um;
h—普朗克常数(6.6256X
VV"
'
—X5e%丁一110-34J•s);
C—光速(3X1010cm/s);
k—玻耳兹曼常数
(1.38X10-23J/K);
T—绝对温度(绝对温度=摄氏温度
+273.15),单位是K。
(1)斯忒藩-玻尔兹曼定律
与曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W是随温度T的增加而迅速增加。
总辐射通量密度W可在从零到无穷大的
波长范围内。
25,4
普朗克公式积分,可得到从1CH?
面积的黑体辐射到半球空间里的总辐射通量密度的表达式为:
W=产务7"
=旷o为斯忒藩——玻耳兹曼常数5.6697X10_12w/cm2-K4,T为绝对黑体的绝对温度(K)。
5°
(2)维恩位移定律
分谱辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动。
普朗克公式微分,并求极值。
-2加卜[4卜进侖|]T=_ch_=2897.8
>
L了仁^4.96511
410e*"
_1
遥感辐射源:
辐射源:
凡是能够产生电磁辐射的物体。
4-分为两大类:
人工辐射源(主动遥感)和天然辐射源(被动遥感)。
天然辐射源:
太阳和地球。
太阳辐射的特点:
(1)太阳光谱是连续的。
(2)辐射特性与黑体基本一致。
(3)主要能量集中在0.2-3ym紫外到中红外波段区间。
(4)遥感最常用的波段为:
0.32-1.15ym可见光、红外波段等稳定辐射,占太阳对地面辐射总通量密度的85%以上。
(5)海平面处的太阳辐射照度分布曲线与大气层外的曲线有很大不同,这主要是地球大气层对太阳辐射的吸收和散射造成的。
3大气对太阳辐射的吸收、散射及反作用
在紫外、红外与微波区,电磁波衰减的主要原因是大气吸收,造成遥感影像暗淡
主要成分:
水、臭氧、二氧化碳、氧气
大气对紫外线有很强的吸收作用,遥感中很少用紫外波段。
水蒸气:
对电磁辐射的吸收最显著。
主要吸收峰为1.38pm、1.87ym、2.7ym、6.3jim、15ym-1mm间的超远红夕卜区,以及微波中0.164cm和1.348cm处。
臭氧:
主要吸收带<
0.3um、在9.6um、4.75um和14um处有弱吸收。
二氧化碳:
主要吸收峰为2.7um、4.3um、10.0um、14.4um,以及全在红外区。
氧气:
在<
0.2Pm、0.69Um、0.76Pm、0.253cm和0.5cm处吸收都很弱。
散射的方式:
主要有米氏(Mie)散射、均匀散射、瑞利(Rayleigh)散射等。
散射类型:
介质中不均匀颗粒的直径a与入射波长入同数量级时,发生米氏散射。
介质中不均匀颗粒的直径a>
入射波长X时,发生均匀散射。
介质中不均匀颗粒的直径a小于入射波长X的十分之一时,发生瑞利散射。
(3)大气窗口:
“大气屏障”:
在大气中电磁波透过率很小,甚至完全无法透过电磁波。
“大气窗口”:
电磁辐射通过大气后衰减较小,透过率较高的电磁波段。
可以用作遥感的大气窗口:
0.32-1.15Pm大气窗口:
这个窗口包括全部可见光波段、部分紫外波段和部分近红外波段,是遥感技术应用最主要的窗口之一。
1.3-2.5um大气窗口:
属于近红外波段,主要应用于地质遥感。
3.5-5.0um大气窗口:
属于中红外波段,火灾、火山、核爆炸探测。
8-14um大气窗口:
热红外窗口,透射率为80%左右,属于地物的发射波谱。
1.0mm-1m微波窗口。
反射波谱:
反射波谱:
某物体的反射率(或反射辐射能)随波长变化的规律。
反射波谱特性曲线:
以波长为横坐标,反射率为纵坐标所得的曲线。
物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外,尤其是后两个波段。
地物的反射辐射
典型地物的反射波谱特性曲线(如何出题?
)
1.
城市道路、建筑物的反射波谱特性曲线城市道路、建筑物的光谱反射特性
红外波段较可见光波段反射强石棉瓦、水泥面较其他材料反射强沥青较其他材料反射弱
2.水体的反射波谱特性曲线
水体的光谱反射特性
蓝、绿波段为反射带
近、中红外波段为完全吸收带
水中含泥沙时,可见光波段反射率会增加
蓝移:
营养缺乏或病虫害时,红边向短波方向移动几个-十几个纳米。
红边结构:
红边用一定的曲线表示其结构,数学模型
植被指数:
近红外和红光波段反射率的线性或非线性组合
植被指数主要有:
比值植被指数RVI:
RVI=NIR/RED
归一化植被指数NDVI:
NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED)
差值植被指数DVI:
DVI=NIR-RED
其中,NIR表示近红外波段反射率,RED表示红光波段反射率。
NDVI是目前应用最广泛的一种植被指数。
5.土壤的反射波谱特性曲线
土壤的光谱反射特性
自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值。
土壤的反射波谱特性曲线受:
土壤的机械组成(颗粒的粗细)、颜色、土壤含水量、土壤类型等的影响。
土质越细反射率越高,有机质及含水量越高反射率越低。
在不同光谱段的遥感影像上,土壤的亮度区别不明显。
植被、水体、土壤的反射波谱特性曲线:
第二章遥感平台及运行特点
轨道特征1:
太阳/地球同步轨道
遥感卫星一般有两种绕地球飞行方式:
(1)地球同步卫星:
定点观测
(2)太阳同步卫星:
定期观测(圆形)
地球同步卫星:
卫星的公转角速度和地球自转角速度相等。
运动周期为23小时56分04秒,相对地球静止,可以观测地球表面三分之一的固定区域,在地球赤道上空约36000km,又称为静止卫星,或地球静止卫星。
太阳同步卫星:
指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的交角,不随地球绕太阳公转而改变,使资料获得时具有相似的照明条件。
卫星绕地球南北极运行,又称近极地太阳同步轨道卫星,简称极轨卫星。
轨道特征2:
近圆形轨道
•使在不同地区获取的图像比例尺一致。
•使得卫星的速度也近于匀速。
•便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像,避免造成扫描行之间不衔接的现象。
轨道特征3:
可重复轨道
•卫星每绕地面一圈,卫星进动修正后,地球赤道由西往东旋转了约2866km,即第二条运行轨迹相对前一条运行轨迹在地面上西移2866km。
•一天24小时绕地13.944圈,第14圈时已进入第二天,称为第二天第一条轨道,这一条轨道与前一天第一条轨道之间差0.056圈,在地面上赤道处为159km。
陆地卫星类Landsat(美国)
(1)传感器:
ALandsat-1〜3:
装载MSS多光谱扫描仪(MultiSpectralScanner),返束光导管(RBV:
ReturnBeamVidicon)摄像机。
Vidicon:
光导摄像管。
ALandsat-4:
1982年:
装有MSS,RBV,TM(ThematicMapper:
专题绘图仪)。
4-Landsat-7:
1999年:
装有MSS,RBV,采用ETM+(增强-加型专题绘图仪),增加了全色(pan)波段,分辨率为:
15m。
丄全色(Panchromatic,简写:
Pan):
对可见光范围内所有波长的光都敏觉的。
(2)特点
①轨道:
太阳同步近圆形近极地轨道②平均高度:
705km(Landsat4〜5,7),915km(Landsat1〜3)。
③重访周期:
周期16天(Landsat4〜5,7),18天(Landsat1〜3)。
④扫描宽度:
185km。
⑤分辨率:
30m(TM、ETM+:
1〜5,
7),120m(TM:
6),60m(ETM+:
6),15m(ETM+:
Pan),80m(RBV:
1,2,3;
MSS:
4,5,6,7),40m(RBV:
Pan),240m(MSS:
8)。
⑥轨道特点:
太阳同步近极地、近圆形、可重复
SPOT(法国)
(1)传感器
4-SPOT1~3:
HRV(HighResolutionVisible)高分辨率可见光成像仪;
SPOT4:
HRVIR(HighResolutionVisibleandInfrared)高分辨率红外成像仪和(VEGETATION)植被成像装置。
(也有缩写:
VI,VGT)。
4-SPOT5:
高分辨率几何装置(HRG:
HighResolutionGeometry),(VEGETATION)植被成像装置,HRS(HighResolutionStereoscopic)高分辨率立体成像装置。
太阳同步圆形近极地轨道,②平均高度:
832km左右。
26天。
60km(HRV,HRVIR),117km(HRS),2250km(VI)。
SPOT1〜4:
20m(MS),10m(Pan);
SPOT5:
10m(HRG:
MS,HRS:
立体像对),5m,2.5m(HRG:
Pan),1.15km(VI)。
高光谱类卫星
多光谱(Multispectral):
几个到十几个光谱通道,光谱分辨率在入/10数量级范围OlOnm)。
•高光谱(Hyperspectral):
几十到几百个光谱通道,光谱分辨率在入/100数量级范围(ITOnm)。
•超光谱(Ultraspectral):
光谱分辨率在入/1000数量级范围(<
0.2nm)。
静止轨道气象卫星:
又称为高轨气象卫星,或地球同步轨道气象卫星
极地轨道气象卫星:
又称为低轨气象卫星,或太阳同步轨道气象卫星
小卫星主要特点:
重量轻、体积小研制同期短,成本低(一箭多星)
发射灵活,启用速度快,抗毁性强系统本身和有效载荷性能高
第三章遥感传感器及其成像原理
瞬时视场B:
指在扫描成像过程,一个光敏探测元件通过望远镜系统投影到地面上的直径或边长。
同义词:
空间分辨率。
B=山fB在仪器设计时已经确定。
/d探测器尺寸(直径或宽度);
f扫描仪焦距。
3.成像光谱仪
以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器O
基本上属于多光谱扫描仪,其构造与CCD线阵列推扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同,区别仅在于通道数多,各通道的波段宽度很窄。
3.3.1微波遥感的基础
波段代号
标称波长(cm)
频率(GHz)
波氏范围(cm)
P
65
1-0.3
30-100
L
22
1-2
30-15
S
10
2-4
15-7.5
C
5
4-«
7.5-3.75
\
3
8-12
3.75-2.5
Ku
2
12-18
2.5-1.67
K
1.25
1«
-27
1.67-1.11
在微波遥感中,广泛应用L、C、X波段,有时也用P波段。
3.微波特点
(1)微波能在夜间工作,因此能全天候工作;
(2)对某些地物具有特有的波谱特征。
如:
微波波段冰、水的比辐射率悬殊,分别为0.4和0.99,可以很好区分。
对金属有强烈反射。
(3)微波对某些地物有穿透能力。
如对冰、雪、森林、土壤等,可以探测林中的军事目标、地下古墓等。
L和P波比K或X波段更有穿透力。
对于森林,C波段波长较短,树冠就反射了,没有穿透力;
但其它较长波段,由于大于树叶不影响传播。
式中:
H穿透深度;
$地物介电常数;
。
地物导电率
(4)微波遥感器可采用多频率、多极化、多视角方式工作,具有多普勒效应,从而获取目标的多种信息。
(5)可以记录目标的相位信息,通过相位差,确定两点间距离的方法。
(6)微波频率很高,在不大的相对带宽下,其可用的频带很宽,其信息容量大。
3.3.2.1真实孔径雷达
❖真实孔径雷达(RAD:
RealApertureRadar):
以实际孔径天线进行工作的侧视雷达。
1.真实孔径雷达分辨率
分辨率:
距离分辨率和方位分辨率。
距离分辨率:
在脉冲发射的方向上,能分辨两个目标的最小距离。
距离分辨率与俯角和脉冲宽度有关。
俯角越小,脉冲宽度越小,距离分辨率越高。
但减小脉冲宽度,将使作用距离减小。
为了保持一定的作用距离,这时需加大发射功率,造成设备庞大,费用昂贵。
目前一般采用脉冲压缩技术来提高距离分辨率。
方位分辨率:
指相邻的两束脉冲之间,能分辨两个目标的最小距离。
公式见PPT重要
合成孔径雷达(SAR:
SyntheticApertureRadar):
利用遥感平台的匀速前进移动,将小孔径的天线以一定的时间间隔发射脉冲信号,天线在不同位置接收回波信号的幅度和相位,起到大孔径天线的作用,提高方位分辨率的雷达。
3.3.2.3侧视雷达图像的几何特点
(1)垂直于飞行方向的比例尺垂直飞行方向(y)由星下点向外的比例尺:
由小变大。
(2)变形——压缩与拉长造成山体前倾,朝向传感器的山坡影像被压缩,而背向传感器的山坡被拉长,
与中心投影相反。
还会出现不同地物点重影现象。
(3)高差产生的投影差高差产生的投影差与中心投影影像投影差位移的方向相反,位移量也不同。
(4)雷达立体图像的构像特点从不同摄站对同一地区获取的雷达图像也能构成立体影像。
相干雷达(INSAR:
InterferenceSyntheticApertureRadar):
利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅(或两幅以上)的单视复数影像来形成干涉,进而得到该地区的三维地表信息。
激光雷达(LASER:
LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation):
工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。
1
n5.3xlQ-3g2
第四章遥感图像数字处理的基础知识_
4.1图像的表示形式
❖遥感图像的表示形式:
遥感传感器记录地物电磁波的形式
❖光学图像:
胶片或其它光学成像载体形式数字图像:
数字形式
3.光学图像与数字图像的转换
❖光学图像变成数字图像
A把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数
空间坐标离散化——采样
幅度(光密度)离散化——量化
A整个过程称为图像数字化
4.2.2存贮格式
♦BSQ(BandSeQuential):
按照波段顺序依次记录各波段的图像
❖BIL(BandInterleavedLine):
逐行按波段次序排列
❖BIP(BandInterleavedbyPixel):
每个像元按波段次序交叉排序
3.1可见光与色彩
2.色彩概念
色调(H:
Hue):
色彩相互区分的特性。
明度(L:
Lightness):
光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉,范围为从黑到白。
亮度(V:
Value或I:
Intensity):
颜色的相对明暗程度,范围为灰色部分,小于明度的范围。
饱和度(S:
Saturation):
彩色浓淡的程度,即渗白程度
4.
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