1、1遥感的特性:空间特性；光谱特性；时相特性；信息量巨大，数据具可比性；经济性；局限性。遥感研究分为两大部分:遥感技术 (基础)研究：遥感基础理论和图像处理技术、航天技术、传感器、电子技术等的研究。遥感应用研究：利用遥感信息资料进行的专业和专题的应用分析研究。遥感技术：是指从遥感平台（运载工具）上，利用传感器远距离收集目标物（包括背景）反射或发射的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，将其变成易于识别的图像或数据，从而识别目标物的性质、特征及其变化的综合性探测技术。 遥感技术系统是从信息收集、存贮、传输处理到分析判读和应用的完整技术体系。它由遥感平台、传感器、地面控制及应用（遥感信息的传输、接收
2、、处理和解译）部分组成。遥感平台 是装载传感器并使之能有效地工作的装置。能够运动的遥感平台又称运载工具。按照遥感平台所处的工作高度不同，它可以分为三大类: (1)地面平台( ) 工作高度一般050m 。为航空和航天遥感作校准和辅助工作(2)航空平台( ) 悬浮在海拔百米到80km 以下的大气(平流层、对流层)中的运载工具，有飞机、气球(3)航天平台( ) 位于海拔80km高度以上的运载工具，航天平台主要有 4种: 高空探测火箭；宇宙飞船；航天飞机；人造地球卫星。人造地球卫星的类型：低高度、短寿命卫星：150350 km，用于军事。 中高度、长寿命卫星：3501800 km，地球资源。 高高度、
3、长寿命卫星：约 3600 km，通信和气象。 人造地球卫星的轨道： 太阳同步轨道， 地球同步轨道， 极轨轨道。传感器 能感测事物并能将感测的结果传递给使用者的仪器。也就是收集、量测和记录遥远目标电磁波信息的仪器，如摄影机、扫描仪、雷达。它是遥感技术系统的核心，决定了遥感的能力。 探测波段的响应能力；空间和物理分辨率；信息量和可靠程度；成像和非成像方式。 传感器的分类:按是否有人工辐射源:主动式 (有源) 传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计被动式(无源) 传感器:航空摄影机、多光谱扫描仪（ MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪按记录方式成像方式传感器: 摄影方式传感器 : 对影像面扫描
4、的传感器 扫描方式传感器:对目标面扫描的传感器 非成像方式传感器传感器的组成：由信息收集、探测系统、信息处理（信号转化系统）和信息输出（记录系统）4部分组成。地面控制系统是指挥和控制传感器和遥感平台并接收其信息的指挥部。如地面控制中心、地面接收站、数据中心（进行各种予处理，然后提交用户使用）等。 直接回收；无线电传输遥感的分类： 按遥感平台分类 1、航天遥感 2、航空遥感 3、地面遥感 按传感器的工作方式分 1、被动遥感 2，主动遥感按遥感所获资料的形式分 1、成像方式遥感 2、非成像方式遥感传感器的探测波段分 1、紫外遥感 2、可见光遥感 3、红外遥感 4、微波遥感 5、多波段遥感描述电磁波
5、特性的指标： 波长、频率、振幅、位相等。 遥感应用的电磁波波谱段：紫外线：波长范围为0.010.38m； 可见光：波长范围：0.380.76m； 红外线：波长范围为0.761000m ，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。微波：波长范围为1 mm1 m；近红外：0.763.0 m；中红外：3.06.0 m； 远红外：6.015.0 m；超远红外：15.01 000 m 。 大气的结构分层为：对流层：高度在712 km,温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内；2平流层：高度在1250 km，底部为同温层（航空遥感活动层）；电离层：高度在501 000 km；大气外层：80
6、035 000 km；对太阳辐射影响最大的是对流层和平流层。大气成分： 大气主要由气体分子、悬浮的微粒、水蒸气、水滴等组成。 大气对电磁辐射的作用：吸收作用；散射作用；反射作用。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，称散射（大气发生的散射主要有三种类型： 瑞利散射、 米氏散射、 非选择性散射；） 瑞利散射：大气中微粒直径（d） 比光波波长（）小很多（d ）时，发生非选择性散射。太阳辐射与地表的相互作用：太阳辐射到达地表后,一部分反射,一部分吸收,一部分透射,即：到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量反射情况分为三种：镜面反射、漫反射、方向反射地物的反射光谱曲线:
7、反射率随波长变化的曲线 .地物发射率随波长变化的曲线叫发射光谱曲线。地物的发射率与地表粗糙度、颜色和温度有关。表面粗糙、颜色暗，发射率高，反之发射率低。地物的辐射能量与温度的四次方成正比，比热、热惯性大的地物，发射率大。如水体夜晚发射率大，白天就小。 微波：电磁波谱中波长1mm1m范围的波称微波 、微波遥感特性：能全天候、全天时工作；对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力；对某些地物具有特殊的波谱特征对海洋遥感具有特殊意义 ；分辨率较低，但特征明显地物波谱特征 ：1,地球辐射峰值波长是9.66m，分为两部分 地物对太阳辐射的反射和地物自身的热发射。2，波长0.32.5m 的紫外、可见光和近红外
8、波段，主要是地物对太阳辐射的反射，地物自身的热发射几乎可以忽略不记。3,波长6m以上的部分主要是地物自身的热发射，地物对太阳辐射的反射几乎可以忽略不记。4,2.56m的近、中红外既有地表反射太阳辐射，又有地物自身的热发射，二者均不可忽略。5,绝大多数物体对可见光都不具有透射的能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0. 45 0. 56m的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达 1020 m，清澈水体可达100 m的深度。6，对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。植被光谱曲线 土壤光谱曲线 水体光
9、谱曲线（2个） 岩石光谱曲线 植物的光谱曲线比较 常见地物比较光谱曲线描述水、植物的反射波谱特征 植物光谱曲线（第一个）、水体光谱曲线（第3、4个）植物：绿光波段（0.50.6m）的中点0.55m有一个小反射峰，这是植物叶表现绿色的原因； 蓝、红光波段被吸收进行光合作用，其中蓝光波段（0.380.5m）反射率较低，红光波段（0.600.76m）开始反射率很低，在0.65m附近达到一个低谷，随后上升，在0.700.80m（红到近红外的过渡段）反射率急剧上升，曲线很陡，到0.8m附近达到高峰，到0.8m附近达到高峰，在0.81.3m的近红外波段曲线保持一个平顶，形成强的反射峰；到1.3m以后有较快
10、下降，在1.32.5m的中红外波段，以1.45m1.95m和2.7m为中心，是植物所含水分的吸收带，形成低谷。水体：纯净水体的反射率不超过8%-10%，反射主要在可见光中的蓝绿光波段，在可见光其它波段的反射率很低。近红外和中红外纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于0。水中含有泥沙，在可见光波段的反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射率明显抬高。3测定植物反 射光谱应注意的问题：物候情况；叶组织位置；新叶密度和植物密度；林分表面积和垂直结构；林分的树种组成和混交方式；测定时间。测定地物光谱的意义： 传感器工作波段的选择、图像判读、计算机自动分类、相关分析。人眼
11、。感蓝单元:0.40.5m 的蓝光最敏感 ,蓝色色觉；感绿单元:0.5 0.6m的绿光最敏感,绿色色觉；感红单元:0.6 0.7m的红光最敏感，红色色觉。颜色分非彩色和彩色两大类：非彩色的特性：非彩色是白色、深浅不同的灰色和黑色组成的黑白系列，它在视觉上只有明度的变化。由白到黑明度降低。一般明度的变化相当于亮度的变化。彩色的特性：彩色是指黑白系列以外的各种颜色。其特性有明度、色调和饱和度。物体 ：发光体：发出光的光谱成分的组合形成物体的颜色非发光体 选择性吸收体:反射的色光决定其颜色 非选择性吸收体: 表现为黑、灰、白色.加色法：彩色合成仪法、分层爆光法彩色合成效果好坏取决于：方案、时相、波段
12、选择和色调匹配、理论分析、经验结合。减色法：染印法 印刷法 重氮法滤光片是一种染色的透明选择性吸收体，当有光线投射到滤光片上时，透过光线的光谱成分就会发生改变。因此滤光片的作用就是改变透过光线的光谱成分。具有控制在一定波长范围获取遥感影像的功能和减色的功能。感光材料包括感光胶片和像纸结构感光片的种类： 感光片俗称胶片或胶卷。根据增感的光谱范围，分为色盲片、正色片、分色片、全色片、黑白红外片、黑白紫外片、天然彩色片、彩色红外片等。它们的感光范围各不相同。遥感中常用的胶片是全色片、天然彩色片、彩色红外片等。感光材料的性能指标有:曝光量（H ）() 感光片所受到的光照度和曝光时间的乘积。光学密度（D
13、） () 感光片上某一点的阻光率的常用对数。感光特性曲线：感光片的光学密度与其所受到的曝光量对数lgH的函数关系可以表示为一条曲线，这就是、宽容度() 指胶片能正确容纳景物亮度反差的范围。反差、反差数()() 感光材料特性曲线直线段的斜率。 4感光度() 指底片对光线作用的敏感程度，感光的快慢程度。分辨率() 对景物细微部分的表现能力，用线对数(mm)表示。清晰度() 影像的清晰程度，它除了要求分辨出线条间的区别外，还要求衡量线条边缘轮廓是否清晰。保存性()胶片性能在一定时期内的稳定程度。一般感光度高的底片保存性差。光学增强处理：改变对比度、显示动态变化、边缘增强、密度分层、专题提取模片：不同
14、密度或不同反差的正、负片。航空摄影：平台飞机；电磁波段紫外、可见光、近红外, 波长0.31.4m ；传感器摄影机；记录感光胶片使用的摄影机有三种类型：多镜头组合型、多相机组合型和单镜头光束分离型。（数码摄影机）航空摄影的种类：（2）垂直航空摄影：摄影机光轴垂直于地面或偏离地面垂线在3以内的航空摄影航摄倾角3的航空摄影。倾斜航空摄影：摄影机光轴偏离地面垂线在3以上的航空摄影，即航摄倾角 3的航空摄影。按摄影实施方式分类： (1)面状航空摄影 (2)带状航空摄影 (3)点状（局部）航空摄影 按感光片和所用波段分：1)普通黑白摄影 2)黑白红外摄影 3)天然彩色摄影 4)彩色红外摄影5) 多波段摄影
15、(多光谱摄影)按比例尺分类(1)大比例尺航空摄影(2)中比例尺航空摄影(3)小比例尺航空摄影(4) 超小比例尺航空摄影比例尺像片的特性取决于：地物反射率、相机性能和感光材料的性能。 航空像片：由地物反射的光线进入摄影机镜头，使感光材料产生光化学反应而形成。中心投影的特点：点的像还是点；线的像线；面的像仍是面。 倾斜误差：倾斜像片上各像点的位置和水平像片上同名点的位置不一致，这种由于倾斜引起的像点位移称为倾斜误差倾斜误差的发生规律：1、倾斜误差的大小:与r的平方、sin、cos成正比，与f成反比。当=0，即像点位于主纵线上倾斜误差最大， Max=r2sin/f. 如果f=70mm,r=85mm,
16、=3, Max=5.3mm 2、倾斜误差发生在等角点的方向线上;3、等比线上的各点无像片倾斜引起的像点移位 ;4、等比线以上（像主点侧）误差为 “-”；以下（像底点侧）误差为“+”。比例尺的影响因素：1) 比例尺受平台高度的影响 2) 比例尺受焦距的影响 3) 地形起伏的影响4) 投影面倾斜的影响立体观察：用肉眼或借助光学仪器（立体镜），对有一定重叠率的像对进行观察，可以获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察。眼基线:两眼水晶体中间的距离。变范围 是 5572mm ，平均为65mm。双眼观察产生立体感觉，双眼观察能分清远近观察点的生理视差的最小值立体观察的分辨率。观察点时为0.002
17、5mm。立体观察感觉的视角差一般是2030 （1 ），即两点的视角差超过此值时，就可以分辨远近和空间位置。立体视觉的形成过程为:空间物体 交向角差生理视差空间物体立体视觉像对立体效果的形成过程：空间物体空间物体的左右像对生理视差产生立体感觉恢复空间物体的立体模型。像片基线：像片中心点与转刺中心点的连线。 基线定向：使像对的同名基线位于一条直线上。立体观察时，眼睛看到的立体模型和实际地物不一致，称为立体模型变形。立体模型的垂直比例尺：立体模型高与实际地物高之比。变形系数：立体模型的垂直比例尺与水平比例尺之比立体量测 的量测工具:视差杆和视差楔 其他测高方法：投影差法、阴影法样地点位转刺标定：原理
18、：像片中心点（等角点）的辐射线无角度误差，辐射线的立体交会可以确定像点的平面位置。 方法：透明膜片标平行尺标定转绘仪标定透明膜片标定样地点位的步骤：51后方交会像片中心点于地形图:确定像片中心点。选点并绘制辐射线膜片。 中心点交会2后方交会样点于航片: 在地形图上得到基线、膜片上标定中心点和基线并引样点辐射线、膜片配准于像片、立体观察 高光谱分辨率遥感：是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据。它的基础是测谱学。黑白像片上某点的黑白程度，也可以叫做灰度，它用深、浅、黑、白、灰等词来描述。灰阶就是灰度(色调) 的等级。一般将色调划分为7级或10级灰阶。7级是:白、灰白、浅灰、灰、暗
19、灰、浅黑、黑。10级是: 白、灰白、淡灰、浅灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、浅黑、黑。彩 色片上则表现为不同的色彩。影响影像色调的因素:地物表面结构 、地物本身反光能力、湿度对色调的影响、摄影季节常用的判读方法有5种:直接判识、比较判识（对比分析）、推理判识、量测、验证目视判读的一般程序：准备阶段、建立判读标志阶段、初步判读阶段、野外验证阶段、详细判读成图和编写报告阶段典型地物的影像特征：1）居民地和道路的判读市居民地的判读特点：房屋稠密，面积较大，建筑物排列整齐，能判读建筑物的形状、高度和周边环境。农村居民地的判读特点：小而分散，有农田包围，能判读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。道路的判读特
20、点：线状分布，色调较亮。实习：居民地和道路的判读。2）水体的判读河流判读：界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。湖泊的判读：轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形状、面积。海域的判读：能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、低潮位置。3）地貌的判读利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌、火山地貌等。4）植被的判读判读标志为：色调/色彩和纹理结构。纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。地物的性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性质。以判读植物群落为主。航空像片调绘：将航片上没有反应出的内容，通过判读和实测，按
21、规定符号绘注在航片上的工作。调绘方法：直接调、交会法、截距法、极点法调绘内容：各种区划界限、地理名称、像片失真（未表现或 改变的地物）航空像片转绘：将航空像片上各种地物的轮廓线转换为正射投影的轮廓线的过程。转绘底图：像片平面图 地形图 控制点位图转绘方法：交会法 透视格法 辐射线网格法 转绘仪器陆地卫星的运行特征：1）近极地、近圆形的轨道2）轨道高度为700900 km；3）轨道与太阳同步空中轨道(简称轨道) 陆地卫星在天空中所走过的路线星下点(天底点) 卫星正下方的地面点星下点轨迹(地面轨迹或地面轨道 ) 星下点的集合降交点（）在向阳面，卫星从北向南运行，此时卫星处于白天，星下点轨迹与赤道的
22、交点叫降交点升交点（）在背阳面，卫星从南向北运行，此时卫星处于夜晚，星下点轨迹与赤道的交点叫升交点卫星从某地上空开始运行直到又回到该地上空所经历的天数叫做回归周期或覆盖周期。卫星通过降交点时的地方太阳时的平均值叫做降交点时刻，一般在上午9点10点之间或稍前稍后一些。扫描带宽度是指卫星沿一条轨道运行时其传感器所感测的地面带的横向(舷向) 宽度。空间分辨率：是指陆地卫星成像时的地面采样大小， 在图像上就称为像元，是图像的最小成像单元。 6波段增加,波带窄,分辨率高;生物学和地学等应用针对性更强。 陆地卫星图像的特征：1）光谱特性：由于各种地物组成的物质成分、结构、理化性质的差异，导致不同的地物对电
23、磁波的反射存在着差异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。反映在图像上为：相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同，这叫做地物的光谱效应。2）几何特性：具有地理坐标。投影性质：多中心投影。重叠：航向无重叠，旁向重叠取决于纬度。卫星图像资料：黑白图像和彩色图象 磁带资料 光盘资料 磁盘资料陆地卫呈图像的符号和注记：(1)像幅重叠符号(+) (2)纵向重叠符号(一，T) (3)坐标注记 (4)灰标 成像日期(日、月、年)。如24MAY75表示成像日期为1975年5月24日 如CN40-10/El15-51表示图像中心点在北纬4010，东经11
24、551。 传感器和通道号 MSS4（5、6、7），TM1（2、3、4、5、6、7）NASA ERTS E-2 表示美国国家航空航天局研发射的地球资源技术卫星。2表示地球资源技术卫星计划中的第2颗卫星 地球观测实验卫星(SPOT) 的 传感器：成像系统：高分辨率可见光扫描仪（HRV）；高分辨率几何装置(HRG) ；高分辨率立体成像装置(HRS) HRV系统两台HRV组成,有两种观测模式：垂直观测模式( 天底点视野模式) ；倾斜观测模式(离开天底点视野模式 ) SPOT产品包括磁带产品和图像产品两种: （l ）、CCT磁带 （2）、图像产品：胶片、像片 SPOT图像数据按处理质量标准分为四级五等，
25、即lA，lB，2，3，4。其中lA处理精度最低，4级处理精度最高。中巴地球资源卫星的轨道特征：采用太阳同步极轨道 三台成像传感器：CCD 高分辨率CCD像机 红外多谱段扫描仪(IR-MSS) 广角成像仪(WFI) 气象卫星按轨道的不同分为两类：太阳同步气象卫星（中轨）轨道高度一般在400km 1800km之间，可进行全球观测，每天定时飞经同一地区上空两次，可获两次观测资料。地球同步气象卫星（静止卫星，高轨 ）轨道高度约36000km，圆形，定位于赤道上空，能连续观测，每20多分钟就可获得一次观测资料。 辐射计:可见光通道(0.551.05m)获得白天云和地表反射阳光的信息；热红外通道(10.5
26、12.5m)获得昼夜云和地表发射的热红外信息； 水汽通道(0.620.76m)得到对流层中 上部水汽分布信息。瞬时视场：是扫描成像过程中在一个探测元件经过望远镜系统的放大，投射到地面的边长或直径。其计算式为:IFOV=H*s/f 式中:s 为探测元件的边长,H 为遥感平台的高度 , f为望远镜系统的焦距。瞬时视场代表扫描仪探测元件每次在地面上取样的地面覆盖宽度,其值越小,扫描图像的地面分辨率越高。 解译信息提取的方法有：目视判读法，回归分析校正法1、水体的判读() 了解 水体在卫星图像上较其他地物容易判读。 在近红外波段的影像上，水体为黑色(对近红外强烈吸收) ，与周围地物的界限很清楚。 湖、
27、河、海以其外部形态，很容易区别。 水中的泥沙含量等状况，在可见光短波影像上有显示。一般水浅或含沙量大色调 浅。 水体明显易判的特点，常作为其他地物定 点定位的标志。 2、地貌的判读() 地貌在卫星图像判读时是较为直观的要素。7 卫星图像的比例尺小，能反映大的地貌形态特征，如平原、山地、丘陵。 图像上一般能判读主要的地貌类型及范围，如风沙地貌、黄土地貌、冰川地貌、火山地貌、流水地貌等。3、植被的判读卫星图像上，植被是群体的特征，不能反映个体形态，只能判读出植被的类型、生长状况、分布范围。植被类型的判读依据纹理结构和色调，并要有该地植物群落组成和分类图等资料，要经过实地调查和验证。植被的判读一般要
28、用多波段合成的图像，如标准假彩色合成图像（植被为红 色）。4、城镇与道路的判读城镇的光谱是建筑物和水泥下垫面的综合反映，与周围环境的反差较大，能判读出城镇的外形和面积。城镇的内部结构的判读，取决于图像的分辨率。道路呈长条状，故提高了分辨率，一般能判读出形态和长度，区分道路的等级。5、土地利用的判读图像反映出来的是地表覆盖状况，该状况的类型根据土地分类标准而定。我国土地分类：一级大类统一，二级各地确定。一级类型：耕地林地草地园地居住用地工矿用地交通用地水域特殊用地难利用地。普通像片是灰度和颜色连续变化的图像，叫做模拟图像。采样：模拟图像按纵横两方向分割为若干个同样形状、大小的小单元（像元）。以每
29、个像元的平均灰度或中心部分的灰度作为该像元的灰度值的处理过程叫做量化。各像元位置由像元号和行号确定。图像增强的基本内容：遥感数据的校正（数据的预处理）：一、辐射校正1）遥感图像的辐射误差2）镜头辐射畸变的校正3）光电变换的辐射误差校正4）大气散射校正5）太阳高度角的辐射误差校正6）地形坡度辐射误差校正 二、几何校正 1）几何粗校正2）几何精校正 三、遥感数据的 镶嵌处理 1） 数字影像镶嵌 2）消除拼接缝遥感图像增强处理主要有：彩色合成、灰度变换、直方图变换、密度分割、灰度颠倒、图像间运算、邻域增强处理、主成分分析、KT变换、信息融合。遥感图像的辐射误差由：传感器的光电变换、大气的影响、光照条
30、件 影响光电变换的扫描仪，辐射误差主要有两类： (1)光电转换误差； (2)探测器增益变化引起的误差。 遥感图像的几何变形有两层含义（）： 一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。 几何变形的校正： 1）几何粗校正：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、太阳高度角对图像的几何畸变进行了粗校正。 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。 卫星运行和成像过程中引起的几何畸变的因素有：卫星姿
31、态不稳、地球自转、地球曲率、地形起伏、大气折射等。整个大气层不是一个均匀的介质，因此电磁波在大气层中传播时的折射率也随高度的变化而变化，使电磁波传播的路径不是一条直线而变成了曲线，从而引起像点的位移，这种像点移位就是大气折光差。数字影像镶嵌是将两幅或多幅数字影像(它们有可能是在不同的摄影条件下获取的) 拼在一起，构成一幅整体图像的技术过程。 8影像镶嵌的原理是：先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。 彩色图像可以分为真彩色图像和假彩色图像。真彩色图像上影像的颜色与地物颜色基本一致。 假彩色图像
32、是指图像上影像的色调与实际地物色调不一致的图像。灰度颠倒在光学处理中为负片印制成正片，或反之。灰度变换数字处理是将图像的灰度范围先拉伸到显示设备的动态范围(如0255)成饱和状态，然后进行颠倒。这样的运算，可使正像和负像互换。直方图：统计每幅图像的各亮度的像元数而得到的随机分布图，即为该幅图像的直方图。图像密度分割原理可以按如下步骤进行：（1）求图像的极大值d max和极小值d min；（2）求图像的密度区间D = dmax-dmin + 1；（3）求分割层的密度差d =Dn ，其中n为需分割的层数；（4）求各层的密度区间；（5）定出各密度层灰度值或颜色。图像的平滑是使图像中高频成分消退，即平
33、滑图像的细节，使其反差降低，保存低频成分，在频域中称为低通滤波。锐化是增强图像中的高频成分，在频域处理中称为高通滤波，也就是使图像细节的反差提高，也称边缘增强。 遥感数据的计算机分类 ：分类的核心是确定判别函数和相应的判别准则。分类的依据是地物的光谱特征。分类的方法有监督分类和非监督分类。监督分类法：在研究区域选有代表性的训练场地作为样本，通过选择特征参数（如亮度的均值、方差等），建立判别函数，对样本进行分类，依据样本的分类特征来识别样本像元的归属类别的方法。非监督分类法：没有先验的样本类别，根据像元间的相似度大小进行归类，将相似度大的归为一类的方法。不同地物波谱反射曲线描述：1 植被遥感植被
34、判读的原理是植物的光谱特性。不同的植物由于结构和叶绿素含量不同，具有不同的光谱特征，特别是近红外波段有较大的差别。利用植物的物候差异也可区分植物类型，如冬季落叶树和常绿树很好区别。利用植物的生态条件区别植物类型。如地形上的阴坡和阳坡，不同高度的地形部位，都分布着不同的植物类型。受病虫害的植物，结构和叶绿素含量发生很大的变化，尤其是近红外波段与健康植物区别最为明显。作物的长势主要用植被指数来监测。2 水体遥感水体是地表重要的覆盖类型，遥感可获得水体的分布、泥沙、有机质、水深、水温等。水体的反射率很低，特别是红外波段，色调为均匀的暗色，加之水体的特殊形状，在图像上很好识别。水体的水面性质、悬浮物的
35、性质和含量、水深、水温能影响水体的反射光谱特性，所形成的光谱差异，成为遥感探测水体性状的基础。随着悬浮泥沙浓度的加大，水体的反射能力加强，而透射能力减弱，遥感图像上的色调就浅。蓝波段对水体有较大的透射能力，因此该波段的色调可反映水深和浅水区的水下地形。水体的热容量大，在热红外波段的昼夜图像上有明显的色调差异。根据该波段传感器的温度标定，可推算出水温。遥感探测水体的污染很有效，污染物改变了水体的性质，图像上的光谱特性会有很大的差异，而易于区别。3 地质地貌遥感遥感图像上可判读出地貌类型、大型的地质构造、岩石性质。TM5，TM7为区分岩石性质最好波段，各种岩石的光谱差异最明显。地貌类型的外形差异在
36、影像上很好区别，如流水地貌的冲积平原、风沙地貌的沙丘、火山地貌的火山锥、冰川地貌的冰川和角峰等。遥感图像上可识别构造的类型和岩层倾向，分析构造的运动。不同土壤类型之间的光谱差异不明显，而且土壤的性状主要表现在剖面，而光谱反映的是表面，因此直接判读困难。一般用间接判读法，根据其上生长的植被类型、地区的气候条件等分析，推断出土壤的类型。4 土壤遥感不同土壤类型之间的光谱差异不明显，而且土壤的性状主要表现在剖面，而光谱反映的是表面，因此直接判读困难。一般用间接判读法，根据其上生长的植被类型、地区的气候条件等分析，推断出土壤的类型。遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographi
37、c Information System）与全球定位系统（Global Position System） 9“3S”技术地理信息：是指与空间地理分布有关的信息，它是表示物体和环境固有的数据、质量、分布特征、联系和规律的数学、文字、图形、图像等的总称。地理信息属于空间信息，它与一般信息的区别在天它具有区域性、多维性和动态性。 1）区域性：是指地理信息的定位特征，且这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的，如地形图上用经纬或公里坐标识别位置，或持续了特立区域。 2）多维性：一个坐标位置上有多个专题和属性信息，如，一个地面点上，可以有高程，污染，植被，土壤等多种信息。 3）动态性：地理信息的动态变化
38、特征，如原为农田变化林地，要求及时更新，随着现代科学技术的发展，特别是借助的近代数学，空间科学和计标科学，面对研究的客观世界，人们已经能够讯速采集到地理空间的几何信息，物理信息和人文信息，并适时适地识别，转换，存储，显示，并应用这些信息为人类服务。 地理信息系统的功能：地理数据采集功能、地理数据管理功能、空间分析和属性分析功能、地理信息的可视化表现 全球定位系统：GPS是以卫星为基础的无线电测时、定位、导航系统，可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的空间定位数据。目前GPS定位采用的基本观测测量主要有两种：码相位测量和载波相位测量。GPS的组成： GPS卫星 、面监控系统: 5个
39、监控站（数据自动采集中心，主要为主控站提供各种观测数据），3个注入站（将主控站推算的卫星星历、针差），1个主控站（系统管理和数据处理中心）、户设备系统: 包括GPS接收机、天线、计算设备和相关软件。常用航空航天遥感信息源及其主要特点：航空：黑白全色片地面分辨率高； 天然彩色片影像色彩丰富；彩红外片植物突出为明显的红色.航天： MSS影像更宏观； TM 和ETM影像光谱分辨率高； HRV影像空间分辨率高，可获立体像对； CCD影像介于TM和HRV 之间，空间分辨率高于TM，在全色波段低于HRV；光谱分辨率高于HRV 。遥感资料的选购：选购原则与技术问题：1、明确应用遥感资料的目的和任务 2、因地
40、制宜： 3、横向协作，共同开发： 4、当代科技发展的特点之一是互相交叉、互相渗透，从国情出发，横向协作，可以发挥各专业的技术优势，扬长补短（如设备、技术等），争取得到较高的经济效益和社会效益。数据的概念：通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据，数据本身没有意义。信息的概念：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。数据处理与解释： 1、把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式; 2、把数据加工成对正确管理和决策有用的数据； 3、把
41、数据编辑后储存起来，以供后续使用;信息的特点： 1、信息客观性 2、信息的实用性3、信息的传输性 4、信息的共享性地理信息的特征：空间特征： 属性特征： 时序特征：地理信息系统的基本构成：五个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型1、系统硬件：1.数据处理设备（GIS主机：工作站、大型机、微机、服务器和个人计算机即PC机等）2.数据输入设备（ GIS 外部设备：遥感影像接收机、扫描仪、数字化仪、GPS等）3.数据输出设备（ GIS外部设备：绘图仪、打印机、大屏幕等）4. GIS网络设备：布线系统、网桥、路由器和交换机等。2、系统软件：1. GIS专业软件（ GIS 功能软件
42、）主要核心模块：（1）数据输入和编辑 支持数字化仪、扫描仪、矢量化输入，并对空间数据提供修改 和更新等数据编辑操作。（2）空间数据管理 10具有对分布式、多用户的空间数据库进行有效的存储、检索、查询、更新和维护等功能。（3）数据处理和分析 具有相互转换各种矢量格式和栅格格式的空间数据，完成地图投影转换，支持各类空间分析和建立应用模型等功能。（4）数据输出 提供各种图、表制作和打印输出等功能。（5） 用户界面 屏幕显示窗口、菜单、图标、光标等图形元素，为用户提供友好界面，和友好的软件操作环境。（6）系统二次开发能力 利用系统提供的具有地理信息系统功能的应用程序开发语言，可以开发各种应用型GIS软
43、件系统。2. 基础支撑软件（系统库软件和数据库软件）主要支持复杂空间数据管理和非空间属性数据管理，二次开发等。3.操作系统软件（系统管理软件） 是计算机支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件。3、空间数据 ：地理信息系统的操作对象是地理数据，他描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。矢量表示法 ： 如果采用一个没有大小的点(坐标) 来表达基本点元素时。栅格表示法：如果采用一个有固定大小的点(面元) 来表达基本点元素时。矢量与栅格数据结构的比较矢量数据结构:1. 优点 : a. 便于面向现象（土壤类、土地利用单元等）的数据表示。b.数据结构紧凑、冗余度低c.有利于网络分析 d.图形显
44、示质量好、精度高 2. 缺点 : a.数据结构复杂 b.软件与硬件的技术要求比较高c.多边形叠合分析比较困难d.显示与绘图成本比较高 栅格数据结构 :1. 优点 : a. 数据结构简单 b. 空间分析和地理现象的模拟均比较容易 c. 有利于遥感数据的匹配应用和分析d. 输出方法快速，成本比较低廉 2. 缺点 : a. 图形数据量大 b. 投影转换比较困难c. 栅格地图的图形质量比较低些 d. 现象识别的效果不如矢量方法 空间数据的基本特征：它传递的基本信息包括：(1)三条呈不同分布状态的交通线。一条近乎直线，一条呈“S”形，另一条为环状，表示它们在地球表面上呈不同分布状态的交通线，称为定位信息
45、。(2)三条分别具有不同等级的交通线。近乎直线的为主干道，呈“S”形的为次干道，成环状的为支路，称为属性信息。(3)三条互相具有关联关系的交通线。主干道与次干道在结点N ：处相联接，主干道的结点N1和N2相邻接，结点N2分别与三条路段C1、C2、和C3相关联等等，称为拓扑信息。拓扑关系：在地理信息系统中，对于凡具有网状结构特征的地理要素，例如自然与行政的分区、各种资源类型的空间分布以及交通网等，都存在结点、弧段和多边形之间的拓扑结构。拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在地理信息系统中，它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。空间数据的拓扑关系包括
46、：（1）拓扑邻接：指存在于空间图形的同元素之间的拓扑关系。(2) 拓扑关联：指存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系，(3)拓扑包含：指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系。包含关系分简单包含、多层包含和等价包含三种形式。空间数据与 属性数据 之间如何实现密切联系，两者之间的连接、查询和管理GIS是如何解决这个重要问题。数据：是关于客观或抽象的事物或现象的定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像等形式。具有的特点：格式依赖计算机系统，可以转换形式，是荷载信息的物理符号，本身并无意义。任何形式的数据在计算机内最终为 0，1空间数据：记录空间实体位置，拓扑关系，和几
47、何特征的数据。是关于地理实体和现象的几何特征和位置关系的描述11属性数据：描述地理实体或现象性质的数据。空间信息：空间数据与属性数据的结合,即数据与对象的结合数据采集：GIS中使用的地图信息需转化为数字形式即计算机能够认识的形式。数据采集的方法与技术：手扶跟踪数字化仪；自动化扫描输入；屏幕 数字化；遥感数据集成。数据处理：数据格式化、转换、概括。数据的格式化：不同数据结构的数据间变换，耗时、易错、需要大量计算量的工作数据转换：数据格式转化、数据比例尺的变化等。数据格式的转换：矢量到栅格的转换数据比例尺的变换：缩放、平移、旋转等方面，其中最为重要的是投影变换；数据存储与组织：建立地理信息系统数据
48、库的关键步骤：如何进行空间数据和属性数据的组织。GIS数据模型：存储方式：目前大多数系统都是将二者分开存储，通过公共项（一般定义为地物标识码）来连接。空间数据：图层文件属性数据：关系数据库缺点：数据的定义与数据操作相分离，无法有效记录地物在时间域上的变化属性 空间查询与分析地理对象具有可计算性空间查询GIS最基本的分析功能：SQL，空间工具空间分析：GIS的核心功能，区别于其它的计算机系统。模型集成分析：在GIS环境中的功能扩展，实现领域决策支持的关键。图形与交互显示：可视化地理数据表现的工具：屏幕显示；报告、表格、地图等硬拷贝图件地理信息系统的地图输出功能地理信息系统的类型 ：专题地理信息系统 、区域信息系统、地理信息系统工具或地理信息系统外壳 领域广泛：政府决策城市规划、智能交通 精准农业企业与市场管理预警与风险安全保卫 教育。
