2022年遥感期末复习重点总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 遥感重点章节1.3.5.8 名师精编优秀资料绪论1.1 遥感的概念 狭义的遥感：应用探测仪器,不与探测目相接触,从远处把目标的电磁波特性纪录下来,通过分析,揭示出物 体的特点性质及其变化的综合性探测技术；广义的遥感：泛指一切无接触的远距离探测,包括对电磁波、机械波（声波、地震波）、重力场、地磁场等的 探测；遥感探测的基本过程、1.2 遥感进展简史辐射源：目标的电磁辐射能量（自身发射,散射、反射）无记录的地面遥感阶段（1608-1838 年）记录设备（传感器,或有效载荷）:扫描仪（多光谱扫描有记录的地面遥感阶段（1839-1857 年）仪）,相机

2、（ CCD 相机、全景相机、高辨论率相机等）空中摄影遥感阶段（1858-1956 年）雷达、辐射计、散射计等；航天遥感阶段（1957-）储备设备：胶片、磁带、磁盘 传送系统：人造卫星的信号是地面发送到卫星的,在卫星中经过放大、变频转发到地面,由地面接收站接收；分析解译（人工解译、运算机解译）1）国外航天遥感的进展 第一代 1G 1957年10月4日,苏联第一颗人造地球卫星发射胜利1960年4月1日,美国发射第一颗气象卫星Tiros 1,为真正航天器对地球观测开头；1960年Evelyn L. Pruitt 提出 “遥感 ”一词； 1962年在美国密歇根高校召开的第一次环境遥感国际争论会上,美国

3、海军争论局的 Eretyn Pruitt （伊 普鲁伊特）首次提出“Remote Sensing” 一词,会后被普遍采纳至今；1972年7月23日第一颗陆地卫星 ERTS-1（Earth Resources Technology Satellite 1 ）发射（后改名为 Landsat-1）,装有 MSS传感器,辨论率为 79米； 1975年 1月22日, Landsat-2发射, 1978年3月5日, Landsat-3发射；1978年6月,美国发射了第一颗载有 SAR （Synthetic Aperture Radar ,合成孔径雷达）卫星的 Seasat,以后不同国家间续发射载有 SAR

4、的卫星；1982年7月16日, Landsat-4反射,装载 MSS,TM 传感器,辨论率提高到30米； 1985年3月1日, Landsat-5发射, 1993年10月, Landsat-6发射失败, 1999年4月15日, Landsat-7发射,装载 ETM+ ,辨论率提高到 15米；1986年2月,法国发射 SPOT-1,装有 PAN和 XS遥感器, 辨论率提高到 10米多光谱波段, SPOT-5全色波段辨论率达到 5m,2.5m；2000年初美国发射 MODIS 是 Terra（EOS-AM1 ）卫星的主要探测仪器,地面辨论率较低 （星下点离间辨论率为250米,500米,1000米等

5、）；2000年7月15日,第一颗重力卫星CHAMP 发射胜利,它是由德国GFZ独自研制的 ,也是世界上第一采纳SST技术的卫星；2002年,重力卫星 GRACE 发射,它是美国 2）中国航天遥感的进展NASA 和德国 GFZ 共同开发研制的；1970 年 4 月 24 日发射第一颗人造卫星“东方红 1 号” 通信卫星；1988 年 9 月 7 日中国发射第一颗气象卫星“风云 1 号”；1999 年 10 月 14 日发射第一颗地球资源卫星“中国 -巴西地球资源遥感卫星”（CBERS-1）（China Brazil Earth Resources Satellite）,最高空间辨论率：19.5

6、米；3）小卫星重量在 1000 公斤以下的卫星称为小卫星；小卫星质量小于500kg,占卫星总量的70%；1.3 遥感的类型1）按遥感平台据地面的高低划分地面遥感： 100m 以下平台与地面接触,平台有：汽车、船舰、三角架、塔等；为航空和航天遥感作校准和辅助工作；航空遥感： 100m-100km 以下的平台,平台有：飞机和气球；可以进行各种遥感试验和校正工作；特点：敏捷大、图像清楚、辨论率高；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料航天遥感： 100km 以上的平台,平台有：火箭、卫星、航天飞机；特点：周

7、期性、不受国界、地理条件的影 响；2）按探测波段划分紫外遥感：波段在0.050.38 m 之间；可见光遥感：波段在0.380.76 m 之间；红外遥感：波段在0.761000 m 之间；微波遥感：波段在1m m 1 m 之间；3）按工作方式划分 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）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：150 350 km；地球资源遥感：中高度、长寿命卫星：水利遥感、环境遥感等；3501800 km

8、；包括：海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感、通信和气象卫星：高高度、长寿命卫星：约 36000 km；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（0.51吨）、超小卫星（ 0.10.5 吨）、微型卫星（ 10100 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 、ENVI 、IDRISI （Taiga）；加拿大： PCI；澳大利亚： ER-Mapper ；中国： TITAN

9、 Image ；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：是横波,具有波长、频率（周期）衍射、偏振等现象；、振幅、相位、角频率等参数；电磁波的波动性形成光的干涉、（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： 射线 X 射线 紫外线 可见光 红外线 微波 无线电波；近红外： 0.76-3 m,中红外： 3-6 m,远红外： 6-15 m,超远红外： 15-1000 m；任何温度高于肯定零度 即 -273.15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,

10、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 1mm-1m 的波段范畴内；该范畴内可再分为：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,如电场矢量的方向保持固定或按肯定规律旋转,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

11、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；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；化；（2）水平（ H）极化：极化面与地面平行的极极化的组合类型：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：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料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看者相对于传播介

12、质的运动,而使观看者 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）肯定黑体 （简称黑体） ：对于任何波长的电磁辐射都全部吸取的物体；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、波长范畴内黑体的辐射通量密度为：W 分谱辐射通量密度, 单位 W（cm2 m）； 波长,单位是 m ； h 普朗克常数 6.625610-34Js；c光速 3 1010cm/s；k玻耳兹曼常数1.38 10-23JK；T肯定温度 （肯定温度 =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

13、度W 是随温度 T 的增加而快速增加； 总辐射通量密度W 可在从零到无穷大的T4波长范畴内；1cm2 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：W25k4T4普朗克公式积分,可得到从15 c2h3 为斯忒藩 玻耳兹曼常数5.6697 10-12 w/cm2K4,T 为肯定黑体的肯定温度（K）；（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；遥感辐射源 ：辐射源：凡是能够产生电磁辐射的物体；分为两大类：人工辐射源（主动遥感）和自然辐射源（被动遥感）；自然辐射源：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

14、基本一样；（ 3）主要能量集中在 0.2-3 m紫外到中红外波段区间；（4）遥感最常用的波段为：0.32-1.15 m可见光、 红外波段等稳固辐射,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,射造成的；3 大气对太阳辐射的吸取、散射及反作用这主要是地球大气层对太阳辐射的吸取和散在紫外、红外与微波区,电磁波衰减的主要缘由是大气吸取,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取作用,遥感中很少用紫外波段；水蒸气：对电磁辐射的吸取最显著；主要吸取峰为 区,以及微波中 0.164 cm 和 1.348 cm

15、 处；1.38 m、1.87 m、2.7 m、6.3 m、15 m-1 mm 间的超远红外臭氧：主要吸取带 0.3 m、在 9.6 m、4.75 m 和 14 m 处有弱吸取；二氧化碳：主要吸取峰为 2.7 m、4.3 m、10.0 m、14.4 m,以及全在红外区；氧气：在 入射波长 时,发生匀称散射；介质中不匀称颗粒的直径a 小于入射波长 的非常之一时,发生瑞利散射；名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料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

16、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 - 1.15 m 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；1.3-2.5 m 大气窗口：属于近红外波段,主要应用于地质遥感；3.5-5.0 m 大气窗口：属于中红外波段,火灾、火山、核爆炸探测；8-14 m 大气窗口：热红外窗口,透射率为 1.0 mm-1 m 微波窗口；反射波谱：80%左右,属于地物的发射波谱；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,特

17、殊是后两个波段；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取带 水中含泥沙时,可见光波段反射率会增加3.植被的反射波谱特性曲线 植被的光谱反射特性 蓝、红波段为吸取带（叶绿素吸取）绿波段为弱反射带近红外波段有强反射带,但含水量造成反射吸取（细胞散射）叶绿素：引起 0.45 m、0.67 m为吸取带, 0.55 m反 射峰；植物含水量：引起 1

18、.45 m、1.95 m、2.7 m吸取带；4.植被的反射波谱特性曲线 红边：一般为 680-750 nm 波长范畴内反射率光谱的一阶微分最大值对应的波长；红边位移用于长势、产量和灾难程度等猜测红移：植株生长旺盛时,红边向长波方向移动几个-十几个纳米；蓝移：养分缺乏或病虫害时,红边向短波方向移动几个-十几个纳米；红边结构：红边用肯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

19、其中, NIR 表示近红外波段反射率,NDVI 是目前应用最广泛的一种植被指数；RED 表示红光波段反射率；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料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,土壤的亮度区分不明显；植被、水体、土壤的反射波谱特性曲线：其次章 遥感平台及运行特点轨道特点 1：

20、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转变,使资料获得时具有相像的照明条件；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；轨道特点 2：近圆形轨道.使在不同地区猎取的图像比例尺一样；.使得卫星的速度也近于匀

21、速；.便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像,防止造成扫描行之间不连接的现象；轨道特点 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 迹在地面上西移 2866km ；2866km,即其次条运行轨迹相对前一条运行轨. 一天 24 小时绕地 13.944 圈,第 14 圈时已进入其次天,称为其次天第一条轨道,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：Landsat-13：装载 MSS 多光谱扫描仪（MultiSpectral Scanner ）,返束光导管（RBV ：Ret

22、urn Beam Vidicon ）摄像机； Vidicon ：光导摄像管；Landsat-4：1982 年：装有 MSS,RBV , TM （Thematic Mapper ：专题绘图仪） ；Landsat-7：1999 年：装有MSS,RBV ,采纳 ETM+ （增强 -加型专题绘图仪） ,增加了全色（pan）波段,分辨率为： 15m；全色（ Panchromatic,简写： Pan）：对可见光范畴内全部波长的光都敏觉的；（2）特点轨道：太阳同步近圆形近极地轨道平均高度：705km（Landsat4 5,7）, 915km（Landsat 13）；重访周期：周期 16 天（ Landsat

23、 45,7）,18 天（ Landsat 13）；扫描宽度：185km；辨论率： 30m（TM 、ETM+ ：15,7）,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）名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料（1）传感器SPOT 13：HRV （High Resolution Visible ）高辨论率

24、可见光成像仪；SPOT4：HRVIR （ High Resolution Visible and Infrared）高辨论率红外成像仪和（VEGETA TION ）植被成像装置；（也有缩写： VI ,VGT ）；SPOT5：高辨论率几何装置（HRG：High Resolution Geometry ）,（VEGETATION ）植被成像装置, HRS（High Resolution Stereoscopic ）高辨论率立体成像装置；（2）特点轨道：太阳同步圆形近极地轨道,平均高度： 832km 左右；重访周期： 26 天；扫描宽度： 60km（HRV ,HRVIR ）,117km（HRS）,2

25、250km（VI ）；辨论率： SPOT 14：20m（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,光谱辨论率在 /10 数量级范畴（ 10nm）；. 高光谱（ Hyperspectral）： 几十到几百个光谱通道,光谱辨论率在 /100 数量级范畴（ 1-10nm）；. 超光谱（ Ultraspectral）： 光谱辨论率在 /1000 数量级范畴（ HI S ；5. 将 HI S 逆变换 到 RGB空间,即得到融合图像；第七章 遥感图像判读2. 传感器特性的影响几何辨论率辐射辨论率光谱辨论率时间辨论率名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料几何辨论率空间辨论率 ：传感器瞬时视场（像元）内所