1、第一章：绪论遥感的概念（狭义）遥感概念（狭义）：遥感是应用探测仪器，不与探测目标接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感概念（广义）：泛指一切无接触的远距离探测，只有电磁波探测属于遥感的范畴。遥感系统的组成 被测目标的信息特征：遥感的信息源信息的获取：传感器（地面平台），空中平台，空间平台信息的传输与记录：记录在数字磁介质或胶片上信息的处理：信息的应用：遥感的分类（按平台、波段、工作方式）按遥感平台分：地面遥感（车载，手提），航空遥感（飞机，气球），航天遥感（地球卫星，航天飞机），航宇遥感（星际飞船）按传感器的探测波段分：紫外遥感:探
2、测波段在 0.05 一 0.38m 之间;可见光遥感:探测波段在 0.38 一 0.76m 之间;红外遥感:探测波段在 0.76 一 1000m 之间;微波遥感:探测波段在 1mm 一 1m 之间;多波段遥感:指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。按工作方式分：主动遥感和被动遥感：有探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号；传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。成像遥感与非成像遥感：前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成(数字或模拟) 图像;后者传感器接收的目标电磁辐射信号转换成模拟信号或数字化输出。遥感的特点
3、（1）遥感范围大，可实施大面积的同步观测（2）获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点（时效性）（3）数据的综合性和可比性（4）经济效益高，用途十分广泛（5）遥感技术的局限性遥感的发展国外有纪录的遥感始于摄影术；航天遥感阶段：第一颗人造卫星（苏联，1957.10.4）、第一颗对地长期观测卫星（1960，美国 TIROS-l 和 NOAA-1 太阳同步气象卫星）、第一颗地球资源卫星的发射（1972，美国 Landsat-1），本阶段遥感发展的体现（平台、传感器、信息处理、应用等方面）。遥感平台方面:除航空遥感已成业务化外，航天平台也已成系列，不同高度、不同用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多度
4、角、多周期观测。传感器方面:探测的波段范围不断延伸，波段的分割愈来愈精细，向多频率、多角度、多极化、多分辨率的方向发展。我国：系统的航空摄影始于 20 世纪 50 年代，现已进入业务化阶段；航天：第一颗人造卫星。主要遥感卫星（风云系列，中巴资源卫星）的发射。第二章：电磁辐射与地物光谱特征电磁波、电磁波谱的概念、排列、数量级。可见光各色光的波长电磁波：当电磁震荡进入空间，变化的磁场激发了漩涡电场，变化的电场又激发了漩涡磁场，使电磁震荡在空间传播，这就是电磁波。电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依次排列制成的图表称为电磁波谱。可见光各色光的波长：辐射通量与辐射通量密度的概念辐
5、射通量（）：单位时间内通过某一面积的辐射能量；辐射通量密度（）：单位时间内通过单位面积的辐射能量单位m2黑体的概念；斯忒藩-伯尔兹曼定律，维恩位移定律的内容，应用。黑体绝对黑体的简称，是能全部吸收外来电磁波辐射而毫无反射和透射的理想物体，而且在发射电磁波的能力方面，比同温度的任何其他物体为强。（1）玻尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。温度愈高，辐射通量密度也愈大，不同温度的曲线不相交; M0=T4（2）维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长 max 与黑体绝对温度 T 成反比。随着温度升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。maxT=b太阳光谱曲线特点，大气层次
6、及对太阳辐射的影响程度太阳光谱曲线特点：三种散射的特点，造成的影响。（1）瑞利散射（无云的晴空呈蓝色）（2）米氏散射（云雾对红外线的散射，潮湿天气）（3）非选择性散射（云雾呈白色）大气窗口的概念，主要光谱段。大气窗口：通常把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称为大气窗口。主要光谱段：0.321.3m（全部可见光及部分紫外、近红外波段） 反射光谱区1.32.5m近红外反射光谱区3.54.2m（中红外）包括地物的反射光谱和发射光谱814m（远红外）主要为地物的反射光谱微波大气窗口 0.8cm 3cm 5cm 8cm主动遥感辐射到达地物表面后的三个过程:反射、吸收、透射，到达
7、地面的太阳辐射能量=反射能量+吸收能量+透射能量。反射率、反射波谱的概念。几种典型地物（植物、土壤、雪、水体）的反射波谱特征。反射率概念：物体反射的辐射能量 P 占总入射能量 P 的百分比，称为反射率反射波谱的概念：地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律第三章：遥感成像原理与遥感图像特征极轨轨道（太阳同步轨道）的特点，静止轨道（地球同步轨道）的特点极轨轨道（太阳同步轨道）的特点：轨度高度为 800-1600km，南北向绕地球运转，对东西宽约 2800km 的带状地域进行观测。卫星每天在固定时间（地方时）经过每个地点的上空，使资料获得时具有相同的照明条件。静止轨道（地球同步轨道）的特点：轨度
8、高度为 36000km 左右，绕地球一周需 24 小时，卫星公转角速度和地球自转角速度相等，相对于地球似乎固定于某一点。主要的气象卫星：美（泰罗斯、诺阿），中（风云系列）采用什么轨道？气象卫星的特点。气象卫星的特点：1、轨道：低轨和高轨。2、成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。3、短周期重复观测：静止气象卫星 30 分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。4、资料来源连续、实时性强、成本低。陆地卫星（地球资源卫星）：陆地卫星系列、spot 系列、中巴地球资源卫星、IKNOS 的轨道特点，传感器波段，空间分辨率。航空摄影：航空像片的几何特征（什么是垂直摄影倾斜摄影？中心投影与
9、垂直投影的区别，中心投影的透视规律。像片比例尺计算）像点位移的概念、特点。通过像点位移计算地面高差（或已知地面高差计算像点位移）。垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在 3以内，取得的橡片称水平橡片或者垂直橡片。倾斜摄影：摄影机主光轴偏离垂线大于 3，取得的橡片称倾斜橡片。区别：1.投影距离的影响 2.投影面倾斜的影响 3.地面起伏的影响中心投影的透视规律：橡片比例尺计算：1/m=f/H=ab/AB像点位移的概念：在中心投影的橡片上，地面的起伏除引起橡片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在橡片位置上的移动，这种现象称为像点位移。特点：1.位移量与地形高差 h 成正比，即高差越大引起的像点
10、位移量也越大；2.位移量与像主点的距离 r 成正比，即距主点越远的像点位移量越大，橡片中心部分位移量较小。3.位移量与摄影高度（航高）成反比微波遥感的特点遥感图像空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率的含义空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。波谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率俞高。辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。时间分辨率：指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。第四章：遥感图像处理颜色性质（明度、色调、饱和度的含义），颜色立体示意模
11、型（图 4.1）明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。色调：是色彩彼此相互区分的特征。饱和度：是色彩的纯洁程度，也就是光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。互补色、三原色的概念，加色法、减色法的适用范围，加色法、减色法的的三原色及各自的互补色。互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品红。三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝。减法三原色:黄、品红、青数字图像的概念。数字图像直方图的含义（纵、横座标轴的含义，不同形态的直方图所代表的图像质量图 4
12、.31）数字图像：遥感数据有光学图像和数据图像之分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。程辐射的含义，如何校正？程辐射：相当部分的散射光向上通过大气直接进入传感器，这部分辐射成为程辐射。遥感图像几何变形的原因。几何粗校正和几何精校正。几何校正的方法（控制点校正的步骤，最少控制点数的计算，控制点选取的原则）遥感图像几何变形的原因：1.遥感平台位置和运动状态变化的影响： 航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。2.地形起伏的影响：产生像点位移。3.地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于
13、地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。4.大气折射的影响：产生像点位移。5.地球自转的影响：产生影像偏离。几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。 几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。具体步骤 （处理过程） 1）计算校正后每一点所对应原图中的位置（空间坐标变换）；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：二元 n 次多项式（常用二元二次多项式，n 越大控制点越多）；2）求出原图
14、所对应点的亮度：a.最近邻法:简单易用，计算量小。但处理后图像亮度不连续，影响精确度；b.双线性内插法：计算量较大，精确度提高，但会对图像起平滑作用（分界线变模糊）；-常用c.三次卷积内插法：计算量很大，精确度提高，细节清楚，要求前期校正过程非常准确控制点的选取数目的确定:最小数目：n 次多项式，控制点的最小数目为（n+1）（n+2）/2；用最少控制点数来校正图像效果不好，易变形。因此控制点数应远多于最小数，一般要求3 倍于最小数目，有时 6 倍于最小数目。选择的原则1.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。2.特征变化大的地区应多选些。3.尽可能满幅均匀选取。数字图像
15、增强的方法：对比度变换、彩色变换、中值滤波、均值平滑、罗伯特梯度、索伯尔梯度、定向检测的效果。彩色变换用 TM 图像合成真彩色图像、标准假彩色图像的方案。差值运算、比值运算的作用。卷积运算的计算方法。差值运算的作用：1.提取多时相图像中随时间变化的信息（如水体、植被、土壤湿度的变化）；2.不同波段图像间的差别也可用差值运算增强。比值运算的作用：1.扩大不同地区的光谱差异2.消除或减弱地形阴影、云影的影响3.突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植被指数。什么是植被指数？列出 TM 图像两种植被指数的算法。植被指数：植被指数多为红波段和近红外波段组合。其定量测
16、量可表明植被活力，而且植被指数比单波段用来探测生物量有更好的敏感性和抗干扰性。植被指数常用算法：比值植被指数（RVI） ：近红外波段 /红波段归一化植被指数（NDVI）：（近红外- 红）/ （近红外+红）K-L 变换的作用。1.数据压缩：较少的波段包含了更多波段的信息2.信息融合：不同分辨率的图像融合3.图像增强：消除噪声第五章：遥感图像目视解释与制图遥感图像目视解译概念。目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。目标地物的识别特征。色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。阴影：是图像上光束被
17、地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度。形状：目标地物在 遥感图像上呈现的外部轮廓。纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。位置：指目标地物分布的地点。图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。遥感摄影像片的判读方法：可见光黑白相片和黑白红外像片的解译（主要地物（水、植物、土壤、道路、建筑物）在这两种像片上的识别特征*）；（1）可见光黑白像片和黑白红外像片解译可见光黑白全色像片感光范围为 0.36-0.72m，与人眼对光的敏感范围相近；像片的明暗色调与真实
18、景物色调近似；多为航空像片，分辨率高，目标地物容易判读。色调规律：可见光范围内反射率高的地物呈淡白色调，反射率低的地物，呈暗灰色调（如水泥路面呈灰白色，湖泊中的水体深暗色，茂密植被暗灰色）； 黑白红外像片感光敏感波段为蓝、紫、红和近红外；色调与真实景物色调不同，是地物在近红外波段反射率强弱的反映；植被在近红外波段有较高的反射率，容易判读，经红色滤光片对红外像片曝光后可增加不同植被之间的反差。色调规律：物体在近红外波段的反射率高低决定了在黑白红外像片上影像色调的深浅（如水体对近红外强吸收，呈深灰或灰黑色，植物对近红外强发射，呈浅灰色；土壤含水量多色调深，反之则浅）。彩色像片与彩色红外像片的解译（
19、主要地物在这两种像片上的识别特征）；（2）彩色像片与彩红外像片解译彩色像片感光敏感波段为蓝、绿、红；色调与真实景物色调接近；目标地物容易判读。 彩色像片提供了比可见光黑白像片更多的信息，从而较黑白像片更容易判读航空遥感中常使用彩红外摄影，以减小大气对信息的损失量，感光敏感波段为绿、红、近红外；色调与真实景物色调不同，绿色地物为蓝色，红色地物为绿色，反射红外线的地物为红色。 彩红外摄影常用于森林调查、农作物病虫害监测、识别伪装和水体监测等植被生长期-不同时期红色的深浅不一植被病虫害-正常呈红色，初期呈暗红色，严重呈青色伪装-植物枝叶呈紫红色，披盖绿色呈蓝色水体-清洁浅水呈青蓝色，清洁较深水体呈深
20、蓝- 暗黑色，含泥 沙水体呈青- 浅蓝色，富营养化水体呈棕褐-暗红色热红外像片的解读影响热红外像片色调的因素1 地物的温度2.地物的热辐射能力 3.天气和气象状况决定地物在热红外像片上识别难易程度的因素：地物与周围背景的温差夜间的热红外像片的解译效果比白天的好，黎明前的最好遥感扫描影像的解读：Mss 影像各波段序号，名称，应用范围；TM 影像各波段序号，名称，分辨率、应用范围；SPOT 影像各波段序号，名称，分辨率、应用范围第六章：遥感数字图像计算机解释监督分类与非监督分类的概念。非监督分类：定义 1：以不同影像地物在特征空间中类别特征的差别为依据的一种无先验类别标准的图像分类。 应用学科：测
21、绘学（一级学科）；摄影测量与遥感学（二级学科） 定义 2：在遥感影像的计算机分类过程中，无需采用训练样板的分类技术，或没有先验知识的分类方法。 应用学科：地理学（一级学科）；遥感应用（二级学科） 非监督分类：是以不同影像地物在特征空间中类别特征的差别为依据的一种无先验（已知）类别标准的图像分类，是以集群为理论基础，通过计算机对图像进行集聚统计分析的方法。根据待分类样本特征参数的统计特征，建立决策规则来进行分类。而不需事先知道类别特征。把各样本的空间分布按其相似性分割或合并成一群集，每一群集代表的地物类别，需经实地调查或与已知类型的地物加以比较才能确定。是模式识别的一种方法。一般算法有：回归分析、趋势分析、等混合距离法、集群分析、主成分分析和图形识别等。
