遙感原理與應用總結

第一章：

1. 遙感的定義

遙感是指對地觀測，即從不同高度的工作平台上通過感測器，對地球表面目標的電磁波反射或輻射資訊進行探測，並經資訊的記錄、傳輸、處理和解譯分析，對地球的資源與環境進行探測和監測的綜合性技術。

2. 遙感的分類

（1）按遙感平台分類：地面遙感、航空遙感、航天遙感

（2）按工作方式：主動式遙感、被動式遙感

（3）按工作波段：紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多光譜和高光譜遙感

（4）按記錄方式：成像遙感、非成像遙感

（5）按遙感應用領域分類：從大的研究領域：外層空間遙感、大氣遙感、陸地遙感、海洋遙感），從具體應用領域（城市遙感、環境遙感、農業遙感和林業遙感、地質遙感、氣象遙感、軍事遙感）

3. 遙感技術系統的組成部分：資訊獲取、資訊記錄與傳輸、資訊處理、資訊應用

第二章：

1.電磁波譜：將電磁波按波長或頻率遞增或遞減順序排列

紅外波段：0.76-1000um(近紅外 (識別植物型別，分析植物長勢，監測植被的病蟲害) （熱紅外遙感主要使用3-15um的紅外線，探測地下熱源、火山、森林火災、熱島效應）

2.輻射通量：電磁輻射單位時間內通過某一表面的能量

輻射通量密度：通過單位面積的輻射通量

輻射出射度：單位面積發射出的輻射通量

輻射照度（輻照度）：投射到單位面積上的輻射通量

3.絕對黑體：如果乙個物體對任何波長的電磁輻射都全部吸收而毫無反射和透射，則稱這個物體為絕對黑體（黑體輻射與溫度成正相關）

4.（1）太陽輻射的特性：1地球上的能源**於太陽，太陽是被動遙感最主要的輻射源2在距離地球乙個天文單位內，

（2）地球輻射特性：1地球上的能源**於太陽的直射能量與天空漫入射的能量2被地表吸收的太陽輻射能，又重新被地表輻射

（3）比輻射率：單位面積上地物發射的某一波長的輻射通量密度與同溫度下黑體在同一波長上的輻射通量密度之比，又稱發射率

6.電磁輻射能與地表的相互作用有三種基本物理過程：反射、吸收和透射

（1）物體對電磁波的反射可表現的三種形式：

鏡面反射：當入射能量全部或幾乎全部按相反方向反射，且反射角等於入射角

漫反射：當入射能量在所有方向均勻反射，即入射能量以入射點為中心在整個半球空間內向四周各向同性反射能量的現象（即伯朗反射）

乙個完全的漫反射體稱為伯朗體

方向反射：介於伯朗表面和鏡面之間的，其反射方向各不相同，而具有明顯的方向性，即在某些方向上反射最強烈的現象

7.光譜反射率：地物在某波段的反射通量與該波段的入射通量之比

地物的反射波譜特性：地物波譜反射率隨波長變化而改變的特性

8.水體的反射主要在藍綠光波段，在近紅外、中紅外有很強的吸收帶

植物在綠光附近有乙個反射波峰，兩側的藍光和紅光有兩個吸收帶

9.影像地物反射光譜特性的因素：1太陽位置即太陽高度和方位角2感測器位置即觀測角和方位角3不同的地理位置、太陽位置、地理景觀、海拔高度大氣透明度4地物本身性質的變異5時間的變化、季節的變化

10.大氣對電磁輻射傳輸作用

大氣對電磁輻射傳輸的作用過程的影響包括：散射、吸收、反射、擾動、折射和偏振，對遙感資料，主要是散射和吸收

（1）大氣吸收：將電磁波輻射能量轉換成分子的熱運動，使能量減少，主要吸收水蒸氣、二氧化碳和臭氧

電磁波輻射在大氣傳輸中透過率較高的波段稱為大氣視窗

（2）大氣散射：電磁波在傳播過程中遇到微粒而使傳播方向發生改變，並向各個方向散開

瑞利散射：引起散射的大氣粒子直徑遠小於入射電磁波波長（藍天）

公尺氏散射約等於

無選擇性散射遠大於。。。。。（雲、霧）

（3）大氣透過率：電磁波在大氣中傳播時，因大氣的吸收和散射作用，使強度減弱即被大氣衰減，由此引起光線強度的衰減叫做消光

第三章：

1.感測器的組成：收集器、探測器、處理器、記錄與輸出裝置

2．感測器的分類：

（1）按工作方式：主動式（合成孔徑雷達、雷射雷達）、被動式（攝影機、多光譜掃瞄器）

（2）按記錄方式：成像類、非成像類

（3）成像方式：攝影型（又分為畫幅式、縫隙式、全景式）、掃瞄型（光機掃瞄器、推帚式掃瞄器）、微波式（真實孔徑雷達、合成空徑雷達）

（4）成像波段：單波段、多波譜、高光譜、超光譜感測器

3．衡量感測器效能的主要指標

（1）空間解析度：遙感影像能區分的最小單元的尺寸或大小，是表徵感測器分辨空間目標細節能力的指標

地面解析度：遙感影像能分辨的最小地面尺寸

（2）波譜解析度：感測器接收目標輻射的波譜時能區分的最小波段間隔，或乙個成像波段的波長範圍。波段範圍越窄，波長間隔越小，解析度越高

（3）輻射解析度：感測器能區分的最小輻射量之差，取決於感測器能輸出的地物電磁波輻射量的動態範圍，及記錄時將該動態範圍量化為有效的灰度等級數。範圍越大，灰度級越多，解析度越高

（4）時間解析度：對同一目標相鄰兩次探測的時間間隔，也稱為重訪週期（對動態監測意義重大）

（5）視場角（fov）：感測器對地掃瞄或成像的總角度，決定了一副影象對地面的覆蓋範圍。視場角越大，覆蓋範圍越廣

4.光機掃瞄器的組成：收集器、分光器、探測器、處理器和記錄和輸出裝備。

5.側視雷達的優點：

（1）微波能穿透雲霧和雨，有全天候工作能力，適用於實時動態監測

（2）微波對地面有一定的穿透能力

（3）sar（合成孔徑雷達）影象不僅包含了地物對微波的反射或散射的強弱，還包含回波的相位資訊，從而利用雷達干涉測量確定目標的高度

（4）sar影象的地面距離解析度與平台高度無關

6.合成孔徑雷達（sar）

（1）合成孔徑的基本原理：用乙個小天線沿飛行方向作直線運動，在移動中相隔一段距離發射一束微波，並接受地面目標對該發射位置的回波訊號

（2）sar的方位向解析度的特點：

1.與探測角無關2與探測波長無關3與平台高度無關4理論上天線孔徑越小，方位向解析度越高

（3）sar的成像原理：採用脈衝壓縮技術和都卜勒效應來實現成像的。脈衝寬度越窄，探測能力越低，提高距離向解析度，應採用寬頻脈衝訊號；方位向上由於雷達平台相對地面運動，天線接受頻率必然不同於發射頻率，這就是都卜勒頻移

7.成像光譜儀的技術效能引數

（1）光譜範圍（2）波段數（3）波段寬度（4）光譜解析度（5）瞬時視場角（6）總視場角

第四章：

1.遙感平台分類

用於搭載感測器的工具統稱為遙感平台

按平台高度可分為：

地面平台：高度在100m以下，如三腳架、遙感塔、遙感車，主要用於近距離測量地物波譜和獲取供試驗研究用的地表引數資訊，為航空和航天遙感定標、校正和資訊提取提供基礎資料

航空平台：高度在100m-100km，如飛機、氣球、氣艇，用於區域性地質資源調查、軍事偵察、環境與火災監測、測繪

航天平台：高度在240km以上，如太空梭、人造衛星、空間站，用於全球環境資源調查、軍事動態監測、地形圖測製

2.遙感平台的姿態：平台座標系相對於地面座標系的傾斜程度，用三角軸的旋轉角度來表示

定義衛星質心為座標原點，沿軌道前進的切線方向為x軸，垂直與軌道面的方向為y軸，垂直xy平面的為z軸；繞x軸的旋轉角稱滾動或側滾；繞y軸的旋轉角稱俯仰；繞z軸旋轉的姿態角稱為偏航

3.衛星軌道的引數

（1）軌道傾角：軌道面與地球赤道面的夾角

（2）公升交點赤經：衛星由南向北執行時與赤道平面相交處稱為公升交點

（3）近地點幅角：地心與公升交點連線和地心與近地點連線之間的夾角

（4）長半軸：近地點與遠地點連線長度的一半

（5）扁率：橢圓軌道的兩個焦點間距離之半與半長軸的比值

（6）近地點時刻：衛星通過近地點的時間

衛星軌道的其他引數：衛星執行速度、執行週期、衛星高度、每天繞地圈數、重複週期、軌道間隔

4.衛星軌道的型別

（1）地球同步軌道：衛星執行週期與地球自轉週期相同的軌道（用於氣象和通訊領域）

（2）太陽同步軌道：指衛星軌道面與日地連線在黃道面內的夾角保持不變的軌道，多指對地觀測衛星

第五章：

1.數字影象：乙個離散的數字矩陣或陣列，矩陣中的每個元素代表乙個像元，其行號和列號代表像元的位置，其值的大小則代表對應地物的輻射電磁波的強弱

2.將影象由空間域變換為頻率域，採用傅利葉變換來實現；由頻率域變換為空間域，由傅利葉逆變換來實現。

3. 數字影象的儲存介質：磁帶、磁碟、光碟、半導體儲存介質

4.數字影象的儲存格式

（1）逐像元按波段次序（bip）記錄格式是逐像元將n個波段的灰度值按波段順序排列在資料集中

（2）逐行按波段次序（bil）記錄格式的檔案將每行像元的n個波段灰度值按順序放置到資料檔案中

（3）按波段次序（bsq）記錄格式是將每個波段全部像元放在乙個單獨的檔案中

（4）其他檔案格式：hdf格式 tiff格式 bmp格式 jpeg格式

5.遙感影象特徵

（1）空間解析度：影象上能區分的地面最小單元的尺寸和大小，或指感測器區分兩個目標的最小角度或線性距離的度量

表示方法：像元解析度（單個像元對應地面面積的大小）、線對數、瞬時視場

（2）光譜解析度：遙感器所選用的波段數量的多少、各波段的波長位置，以及波長的時間間隔的大小

（3）輻射解析度：遙感器對光譜訊號強弱的敏感程度、區分能力，即探測器的靈敏度，一般用灰度的量化級數來表示

空間解析度增大，輻射解析度和光譜解析度降低

（4）時間解析度：對同一目標相鄰兩次探測的時間間隔

6.數字影象的直方圖

灰度值方圖是灰度級的函式，表示影象中每個灰度級像元的個數，反映影象中每種灰度出現的頻率

7.遙感數字影象的一元統計分析

（1）影象的灰度均值（2）影象灰度的中值（3）影象灰度眾數（4）影象灰度方差（5）影象灰度數值域（6）影象灰度值反差8.三原色是指紅色、綠色、藍色

描述色彩從三個方面的特性：色調、明度、飽和度

9.遙感影像處理軟體的基本功能

（1）影象檔案管理（2）圖象顯示（3）影象校正處理（4）影象查詢與統計分析（5）影象增強（6）影象代數運算與變換處理（7）影象融合（8）影象資訊提取（9）遙感專題圖的製作（10）gis集成分（11）整合的其他模組

第六章1遙感影象的輻射校正

遙感影象的灰度不但與地物本身的反射或發射波譜的特性有關，還受到感測器的光譜響應特性、大氣環境、光照條件、地形起伏等因素的影響，由此產生的偏差稱為遙感影象的輻射誤差。

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遙感基礎與應用

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