遥感原理复习资料

电磁波遥感原理：一切物质由于其种类、特征和环境条件的不同 ，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特性。

波的概念：波是振动在空间的传播。

机械波：声波、水波和地震波

电磁波（ElectroMagnetic Spectrum ):由振源发出的电磁振荡在空气中传播。

电磁波是通过电场和磁场之间相互联系

电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。

电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。

可见光：0.38-0.76 μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。

基尔霍夫：良好的吸收体也是良好的辐射体

黑体辐射(Black Body Radiation )：黑体的热辐射称为黑体辐射。

普朗克定律:黑体辐射电磁波的能量和波长由它的温度唯一决定

大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段。

地物波谱:地物波谱是地物各自具有的电磁波特性（发射辐射或者反射辐射）

地物反射率：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。

地球同步轨道：卫星运行与地球自转周期相同，轨道面可与地球赤道面相交，也可重合，若重合，即为地球静止轨道。

地球静止轨道：卫星与地球绕地轴作同步运转，卫星看起来似乎悬在空中不动。24小时绕地球一周，因而其距地约35400-37000公里。

太阳同步轨道 ：卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。

重复周期 :指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地空时所需要的天数。

雷达:是用无线电波探测物体并测定物体距离的仪器

采样：空间坐标数字化

量化：图像灰度的数字化

地球投影：将地表的球面点转换到平面

投影方式：等角投影、等积投影等

遥感图像构像方程： 指地物点在图像上的图像坐标（x，y）和其在地面对应点的大地坐标(X,Y,Z)之间的数学关系

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

图像融合：将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像的过程

直方图均衡:将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图，其实质是对图像进行非线

判读标志：各种地物在图像上的各种特有表现形式，通常包括形状、大小、图形、阴影、位置、纹理、类型等

空间分辨力：传感器瞬时视场内所观察到地面的大小

几何分辨力：能分辨出的最小地物的大小。

时间分辨率：我们把传感器对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔成为遥感图像的时间分辨率。

监督分类： 已知遥感图像上样本区内地物的类属，利用这些样本类别的特征作为依据来识别非样本数据的类别。

遥感： 通过不接触被探测的目标，利用传感器获取目标数据，通过对数据进行分析，获取被探测目标、区域和现象的有用信息的过程

绝对黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。

散射作用：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。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。

散射方式：米氏散射,均匀散射,瑞利散射

反射形式：镜面反射,漫反射,方向反射

波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。

不同波长的电磁波吸收率、反射率和透射率: 吸收率+反射率+透射率=1

1.电磁波的特性:

1)电磁波是横波

2)在真空中以光速传播

3)电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。

2.可见光：

红 0.62-0.76 μm

橙 0.59-0.62 μm

黄 0.56-0.59 μm

绿 0.50-0.56 μm

青 0.47-0.50 μm

蓝 0.43-0.47 μm

紫 0.38-0.47 μm

3.太阳辐射的衰减过程：

被云层反射回；被大气吸收；被大气散射；剩余的到达地面

4.影响地物反射率大小的因素：

1）入射电磁波的波长

2）入射角的大小

3）地表颜色与粗糙度

5.卫星轨道参数 :

1） 升交点赤经Ω

2） 近地点角距ω

3） 轨道倾角 i

4）卫星轨道的长半轴a

5） 卫星轨道的偏心率 （或称扁率） e=c/a

6） 卫星过近地点时刻T

6.卫星姿态角 :

滚动------绕x轴（沿飞行方向）旋转的姿态角

俯仰------绕y轴旋转的姿态角

航偏------绕z轴旋转的姿态角

7.卫星轨道与太阳同步目的：

A 使卫星以同一地方时通过地面上空

B有利于卫星在相近的光照条件下对地面 进行观测

C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度

8.全景畸变的原因：由于像距不变而物距随扫描角度的变化而改变

侧视雷达图像的色调特征

1)与入射角有关

2)与地面粗糙程度有关

3)与地物的电特性有关

4)有较强的穿透能力

5)对与水有关的信息的识别能力更强

6)对松散沉积物的表面结构反映明显

7)对居名点及线性地物的表现尤为明显

9.数字图像:

10.存储格式：

11.遥感图像几何变形的原因：

1 ） 传感器成像方式引起的图像变形

2 ） 遥感平台位置和运动状态变化的影响

3 ） 地形起伏的影响

4 ） 地球表面曲率的影响

5 ） 大气折射的影响

6 ） 地球自转的影响

12.遥感图像的精校正处理

1）根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。

2）根据所采用的数字模型确定纠正公式。

3）根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数，评定精度。

4）对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。

13.配准的方式 ：图像间的匹配；绝对配准

14.配准的步骤：

1)在多源图像上确定分布均匀，足够数量的图像同名点 。

2)通过所选择的图像同名点确定几何变换的多项式系数，从而完成一幅图像对另一幅图像的几何纠正 。

14.镶嵌步骤：

1)图像的几何纠正 （配准）

2)搜索镶嵌边

3)亮度和反差调整

4)平滑边界线

15.传感器接收的能量包括：

（1）太阳经过大气衰减后照射到地面，经过地面反射后，第二次经过大气衰减，进入传感器的能量

（2）大气散射、反射和辐射的能量

（3）地面本身辐射的能量经过大气后进入传感器

16.辐射误差主要包括：

（1）传感器本身性能引起的辐射误差

（2）大气散射和吸收引起的辐射误差

（3）地形影响和光照条件变化引起的辐射误差

17.定标内容：

强度定标：确定传感器的响应值（输出电信号强度与接收到的电磁波辐射功率

光谱定标：测量传感器随入射波长变化的响应（确定遥感传感器每个波段的中心波长和带宽

空间定标：测量传感器的调制传递函数

18.大气校正:

1)基于辐射传输方程的大气校正

2)基于地面场地数据或者辅助数据进行辐射校正

3)利用某些波段不受大气影响或影响较小的特性

19.融合的过程和关键技术问题:

1)图像的配准

2)融合模型的建立与优化

3)融合融合方法的选择

20.景物特征主要有光谱特征、空间特征、时间特征

21.判读的一般过程：

1)发现目标

2)描述目标

3)识别和鉴定目标

4)清绘和评价目标

22.遥感图像的计算机分类，是利用计算机对地表及其环境在遥感图像上的信息进行属性的识别和分类，从而达到识别图像信息所相应的实际地物，提取所需地物信息的目的

23.地物与光谱特征空间的关系

1)同类型地物在光谱空间中对应的光谱特征点并不完全相同

2)但是在光谱特征空间中分布的位置相近，形成点集群

24.常用的特征变换：

1)主分量变换

2)哈达玛变换

3)穗帽变换

4)比值变换

5)生物量指标变换

25.监督分类的主要步骤：

1）确定感兴趣的类别数

2）特征变换和特征选择

3）选择训练样区

4）确定判别函数的判别规则

5）根据判别函数和判别规则对非训练区的图像区域进行分类

26.遥感的过程：

27.讲述一种具体的遥感平台

28.按波长从短到长写出电磁波谱中不同波长对应的电磁波的名字,可见光部分要写出详细的不同颜色的电磁波。

γ射线、X射线、紫外线、紫、蓝、青、绿、黄、橙、红、红外线（近红外、中红外、远红外）、微波、无线电波

29.太阳辐射衰减的原因是什么？

答：太阳辐射通过大气层时，电磁波被大气层反射、吸收和散射以后剩余的太阳辐射才能到达地表。

30.在可见光和近红外波段，大气最主要的散射作用是什么？（哪种类型的散射为主）

答：可见光波长0.4um-0.76um，近红外波长0.76um-3um，气体分子的直径nm级，雨滴直径mm级。瑞利散射，介质的直径远小于波长；均匀散射，介质直径远大于波长；Mie散射，介质直径与波长同数量级。

大气分之直径远小于大部分波长的电磁波，对它们的散射属于瑞利（Rayleigh）散射，散射强度与波长的4次方成反比，主要影响可见光和近红外波段。在晴好天气大气在可见光和近红外波段的散射主要表现为瑞利散射。

大气微粒引起的米氏（Mie）散射从近紫外到红外波段都有但对于可见光和近红外波段不是主要散射方式。

均匀散射针对各个波长的电磁波。在云雨天气，可见光和近红外波段的散射主要表现为均匀散射。

31.微波为什么具有极强的穿透云层的作用？

答：微波的波长范围为1mm-1m远远大过大部分的大气介质成分。所以大气散射主要表现为瑞利散射，在瑞利散射中，散射强度与波长的4次方成反比，所以大气对微波的散射作用非常微弱。

32.为什么在选择遥感工作波段时，要考虑大气层的散射和吸收作用？

答：大气层的散射和吸收导致只有部分太阳辐射的电磁波 穿透大气层到达地表。某些波段的电磁波被严重衰弱，甚至完全屏蔽。某些波段的电磁波对于大气具有良好的穿透性。

33.画出植被的特征光谱曲线

34.为什么植被呈现绿色

人眼可以观察到的波谱范围是可见光波段，吸收大部分蓝光和红光和一部分绿光，绿光波段的反射率较高

35.海水为什么是蓝色的？黄河为什么是黄颜色的 ？

海水在可见光波段的反射率高峰在蓝光波段

黄河水体中含有大量的泥沙，在可见光波段反射率高峰偏黄红波段

36.雪、冰和水的波谱特性相同吗？

它们的物质成分虽然相同，但是物质的形态和结构不同，所以具有截然不同的波谱特性。

37.分别写出Landsat 系列卫星的重复周期

答：

Landsat 1-3 18天

Landsat 4-8 16天

38.Landsat系列卫星是地球同步轨道还是太阳同步轨道卫星？为什么这样设计？

答： Landsat系列卫星是太阳同步轨道卫星。卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。

1）太阳同步轨道上的卫星和太阳的夹角是固定的，其可以满足卫星每次以相同太阳时和高度经过地面上的同一点，保证遥感器每次对地观测时地物具有相同的太阳辐射（不考虑季节的因素）。

2）有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站

3）使得卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度

39.地球的哪些地方Landsat卫星无法覆盖到？

答：南北极

Landsat1-3轨道倾角99.125，所以可以观测南纬到北纬

180- 99.125=81

Landsat 4-8的轨道倾角是98.22，所以可以观测南纬到北纬

180- 98.22 =82

40.分别写出Landsat系列卫星搭载的传感器？（提示：MSS、TM、ETM+、OLI、TIRS）

答：

Landsat 1-3: MSS

Landsat 4-5: MSS和TM

Landsat 6: ETM (发射失败)

Landsat 7: ETM+

Landsat 8:OLI和TIRS

40.分别用最近邻插值法和双线性插值法进行采样

41.地形起伏如何造成遥感影像的几何变形？

地形有起伏时，高于或者低于某一个基准面的点存在像点位移

42.两幅遥感影像镶嵌的步骤。

图像的几何纠正 （配准）

搜索镶嵌边

亮度和反差调整

平滑边界线

43.下面的遥感过程中，传感器接收到的电磁波的辐射能量包括哪3个部分？

1）太阳发射的电磁波经过大气衰减后照射到地面，反射后，又经过第二次衰减进入传感器

2）大气散射、反射和辐射的能量

3）地面本身辐射的能量通过大气后进入传感器

44.画出下面数字图像的直方图（纵坐标单位%）

45.对于TM影像，如何计算NDVI? 对于MSS影像，如何计算NDVI?

答：

TM:NDVI=(B4-B3)/(B4+B3)

MSS:NDVI=(B7-B5)/(B7+B5)

46.仿照植被指数的提取方法，设计一种水体指数，并说明为什么要这样设计。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/8d8a69d9534de518964bcf84b9d528ea81c72fda.html