第一章遙感概述—、遙感概念遙感(RemoteSensing)泛指對(duì)地表事物的遙遠(yuǎn)感知。遙感定義：是從遠(yuǎn)處探測(cè)感知物體，也就是不與目標(biāo)對(duì)象直接接觸的情況下，通過(guò)某種平臺(tái)上裝載的傳感器獲取其特征信息，然后對(duì)所獲取信息進(jìn)行提取、判定、加工處理及解譯應(yīng)用的綜合性技術(shù)。二、 遙感的分類按遙感平臺(tái)分類：近地面遙感；航空遙感；航天遙感。按傳感器的探測(cè)波段分類：紫外0.05-0.38；可見(jiàn)光0.38-0.76；紅外0.76-1000微米；微波1mm-10m；多波段遙感按傳感器工作方式分類：主動(dòng)遙感；被動(dòng)遙感。按遙感資料獲取方式：成像遙感；非成像遙感獲得信號(hào)是曲線、數(shù)據(jù)。按波段寬度及波譜的連續(xù)性：高光譜遙感；常規(guī)遙感。按應(yīng)用領(lǐng)域分類：陸地遙感、海洋遙感；農(nóng)業(yè)遙感；城市遙感……三、 遙感的特點(diǎn)宏觀觀測(cè)，大范圍獲取數(shù)據(jù)(…)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，更新快(…)。技術(shù)手段多樣，信息量大(…)。應(yīng)用領(lǐng)域廣，經(jīng)濟(jì)效益高(…)。局限性(…)。四、 遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域林業(yè)：清查森林資源、監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)和病蟲(chóng)害。農(nóng)業(yè)：作物估產(chǎn)、作物長(zhǎng)勢(shì)及病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)。水文與海洋：水資源調(diào)查、水資源動(dòng)態(tài)研究、冰雪監(jiān)控、海洋漁業(yè)。國(guó)土資源：國(guó)土資源調(diào)查、規(guī)劃和政府決策。氣象：天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)報(bào)、全球氣候演變研究。環(huán)境監(jiān)測(cè)：水污染、海洋油污染、大氣污染、固體垃圾等及其預(yù)報(bào)。測(cè)繪：航空攝影測(cè)量測(cè)繪地形圖、編制各種類型的專題地圖和影像地圖。城市：城市綜合調(diào)查、規(guī)劃及發(fā)展?？脊牛哼z址調(diào)查、預(yù)報(bào)。地理信息系統(tǒng)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)。五、 遙感技術(shù)系統(tǒng)組成1、 遙感平臺(tái)；遙感平臺(tái)(RemotePlatform)是安放遙感儀器的載體，包括氣球、飛機(jī)、人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)以及遙感鐵塔等。按遙感平臺(tái)的高度不同，遙感分為近地遙感(150m以下)、航空遙感(80km以下的平臺(tái)，包括飛機(jī)和氣球)和航天遙感等。2、 遙感器；遙感器或傳感器(RemoteSensor)是接收與記錄地表物體輻射、反射與散射信息的儀器。目前常用的遙感器包括遙感攝影機(jī)、光機(jī)掃描儀、推帚式掃描儀、成像光譜儀和成像雷達(dá)。按其特點(diǎn)，遙感器分為攝影、掃描、雷達(dá)等幾種類型。根據(jù)遙感器的類型不同，遙感分為被動(dòng)遙感與主動(dòng)遙感。被動(dòng)式遙感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波,僅被動(dòng)接收地表物體對(duì)太陽(yáng)光的反射與物體自身輻射的電磁波，如可見(jiàn)光照相機(jī)、紅外照相機(jī)等。主動(dòng)式遙感器主動(dòng)向目標(biāo)物發(fā)射電磁波，然后記錄目標(biāo)物反射信息，如真實(shí)孔徑雷達(dá)與合成孔徑側(cè)視雷達(dá)等。3、 遙感數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)；遙感器接收到地物目標(biāo)的電磁波信息，被記錄在膠片或數(shù)字磁帶上。空間信息的傳輸有直接回收和無(wú)線電傳輸兩種(…)衛(wèi)星地面接收站的主要任務(wù)是接收、處理、存檔和分發(fā)各類地球資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。遙感膠片和衛(wèi)星數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)遙感圖像處理，分別可以形成光學(xué)遙感圖像和數(shù)字遙感圖像。4、遙感數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用系統(tǒng)；遙感影像經(jīng)衛(wèi)星地面站接收和處理后，用戶可以得到遙感影像及其輔助數(shù)據(jù)。由于不同用戶的應(yīng)用目的不同，對(duì)影像輻射量測(cè)精度和幾何量測(cè)精度的要求也不盡相同，為了滿足應(yīng)用要求，經(jīng)常使用一些遙感影像處理軟件對(duì)遙感影像進(jìn)一步處理并制作相應(yīng)產(chǎn)品。常用的有美國(guó)ERDAS公司開(kāi)發(fā)的ERDASIMAGINE。常用方法有：目視判讀(解譯)；計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別。六、遙感的發(fā)展簡(jiǎn)況遙感成像初期階段(1839-1909)1839年法國(guó)人達(dá)蓋爾和尼爾普斯發(fā)明了攝影術(shù)，人類第一次記錄下所見(jiàn)的影像，為攝影測(cè)量奠定了基礎(chǔ)；1858年,G?F?陶納喬用系留氣球拍攝了法國(guó)巴黎的“鳥(niǎo)瞰”像片，被認(rèn)為是遙感的萌芽;1909年，W?萊特在意大利的森托塞爾上空用飛機(jī)進(jìn)行了空中攝影。一戰(zhàn)和二戰(zhàn)期間空中攝影廣泛應(yīng)用于偵察。此階段遙感的特點(diǎn)：完善了地面到空中取得像片的手段，開(kāi)始了航空遙感時(shí)代；基本了解影像物理特性，但還沒(méi)有深入研究。航空遙感階段(1909-1956)一戰(zhàn)期間，形成獨(dú)立的航空攝影測(cè)量學(xué)的學(xué)科體系；1924年，彩色膠片的出現(xiàn)，使得航空攝影記錄的地面目標(biāo)信息更為豐富；二次大戰(zhàn)中微波雷達(dá)的出現(xiàn)及紅外技術(shù)的應(yīng)用于軍事偵察，使遙感探測(cè)的電磁波譜段得到了擴(kuò)展；1946-1950年，美國(guó)將攝像機(jī)搭載V-2火箭來(lái)高空成像。該時(shí)期特點(diǎn)：多光譜、彩色遙感、機(jī)載側(cè)視雷達(dá)成像技術(shù)成熟；成像平臺(tái)多樣化(飛機(jī)、氣球、火箭等;)對(duì)相片的幾何、物理特性有了較深刻認(rèn)識(shí)；航空遙感成功用于軍事偵察和地形測(cè)圖，航空遙感技術(shù)已經(jīng)成熟。航天遙感階段(1957-)1957年：前蘇聯(lián)發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星，標(biāo)志著人類從空間觀測(cè)地球和探索宇宙奧秘進(jìn)入了新的紀(jì)元；20世紀(jì)60年代：美國(guó)發(fā)射了TIROS、ESSA等氣象衛(wèi)星和載人宇宙飛船；1960年美國(guó)人EvelynPruitt定義遙感概念；1972年：美國(guó)發(fā)射了地球資源技術(shù)衛(wèi)星ERTS-1(后改名為L(zhǎng)andsat-1),裝有MSS傳感器，分辨率79米，標(biāo)志著遙感進(jìn)入新階段；1986年法國(guó)發(fā)射SPOT-1，分辨率提高到10米；1988年9月7日中國(guó)發(fā)射的第一顆“風(fēng)云1號(hào)”氣象衛(wèi)星，其主要任務(wù)是獲取全球的晝夜云圖資料及進(jìn)行空間海洋水色遙感試驗(yàn)；1995年加拿大發(fā)射了RADARSAT-1雷達(dá)衛(wèi)星，標(biāo)志著衛(wèi)星微波遙感技術(shù)的重大進(jìn)展；1999年10月14日中國(guó)成功發(fā)射中巴地球資源衛(wèi)星1號(hào)；2000年美國(guó)發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米；2006.4-2010.9，中國(guó)發(fā)射了中國(guó)遙感衛(wèi)星1-11號(hào)。該時(shí)期特點(diǎn)：目前已形成現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)，多平臺(tái)、多種傳感器、多系列；光機(jī)掃描、CCD掃描儀成像技術(shù)、星載SAR技術(shù)成熟；成像幅面大、覆蓋廣，基本全球成像；影像獲取速度快；易于重復(fù)觀測(cè)；用于資源勘查、軍事偵察、地形測(cè)圖等多領(lǐng)域；成像波段寬、空間和光譜分辨率高。七、3S結(jié)合RS作為一種獲取和更新空間數(shù)據(jù)庫(kù)的強(qiáng)有力手段，為GIS提供及時(shí)、客觀、準(zhǔn)確的大范圍的可用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的各種資源環(huán)境數(shù)據(jù)；GIS能接收大量的不同來(lái)源的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)用戶的不同需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示；GPS接收機(jī)根據(jù)影像上預(yù)先確定的位置，可獲得精確的位置坐標(biāo)，并自動(dòng)提供幾何校正時(shí)所需的成像信息。第二章遙感電磁輻射基礎(chǔ)一、 電磁波（電磁輻射）：當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間，變化的磁場(chǎng)引起變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)又引起新的變化的磁場(chǎng)，這種變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)交替產(chǎn)生，以有限的速度由近及遠(yuǎn)在空間內(nèi)傳播的過(guò)程稱為電磁波。電磁波是隨著電磁振蕩向各個(gè)不同方向傳播的。電磁波的性質(zhì)：橫波；在真空中以光速傳播；波長(zhǎng)與頻率成反比，c=/入，兩者的乘積為光速；具有波粒二象性；不需要媒質(zhì)也能傳播，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，如氣體、固體、液體介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生反射、吸收、透射、折射等現(xiàn)象。根據(jù)能量守恒定律，全部反射、吸收、透射、折射的能量之和應(yīng)該與入射的總能量相等。二、 電磁波譜按電磁波在真空中傳播的波長(zhǎng)或頻率，遞增或遞減排列，則構(gòu)成電磁波譜。以頻率從高到低或波長(zhǎng)從短到長(zhǎng)排列可以劃分為：Y射線一X射線一紫外線一可見(jiàn)光一紅外線一微波一無(wú)線電波。遙感需要研究的輻射類型：1、黑體輻射2、太陽(yáng)輻射3、地球輻射4、大氣輻射地物的電磁波發(fā)射能力主要與其溫度有關(guān)。為了衡量電磁波發(fā)射能力的大小，常以黑體輻射作為度量的標(biāo)準(zhǔn)。三、 黑體輻射（一） 黑體也稱絕對(duì)黑體，是指全部吸收外來(lái)電磁輻射而毫無(wú)反射和透射能力的理想物體。恒星和太陽(yáng)的輻射接近黑體輻射。（二） 黑體輻射規(guī)律1、斯忒藩-玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzman）某個(gè)溫度時(shí)黑體的輻射（發(fā)射）能量——輻射出射度（M）,隨物體溫度的升高以4次方的比例增大。M=pT4p:斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)，p=5.67X10-8W/（m2?K4）應(yīng)用：對(duì)于一般物體來(lái)講，傳感器檢測(cè)到它的輻射能后就可以用此公式概略推算出物體的總輻射能量或絕對(duì)溫度。熱紅外遙感就是利用這一原理探測(cè)和識(shí)別目標(biāo)物的。2、維恩位移定律（Wein）黑體輻射光譜中最強(qiáng)的輻射波長(zhǎng)Amax與黑體絕對(duì)溫度T成反比。入max?T=bb為常數(shù),b=2.898X10-3m?K表明：黑體的絕對(duì)溫度增高時(shí)，它的輻射最大值向短波方向位移。若知道了某物體溫度，就可以推算出它所輻射的波段。在遙感技術(shù)上，常用這種方法選擇遙感器和確定對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行熱紅外遙感的最佳波段。四、 地物反射波譜自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射，吸收外來(lái)的紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和微波的某些波段的特性；它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性，這種特性稱為地物的光譜特性。不同地物對(duì)入射電磁波的反射能力是不一樣的，地物反射率的大小，與入射電磁波的波長(zhǎng)、入射角的大小以及地物表面顏色和粗糙度等有關(guān)。一般地說(shuō)，當(dāng)入射電磁波波長(zhǎng)一定時(shí)，反射能力強(qiáng)的地物，反射率大，在黑白遙感圖像上呈現(xiàn)的色調(diào)就淺。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遙感圖像上呈現(xiàn)的色調(diào)就深。在遙感圖像上色調(diào)的差異是判讀遙感圖像的重要標(biāo)志。反射類型鏡面反射；漫反射；方向反射；實(shí)際物體反射。地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化的規(guī)律，叫做地物反射光譜。不同地物由于物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)不同具有不同的反射光譜特性。因而可以根據(jù)遙感傳感器所接收到的電磁波光譜特征的差異來(lái)識(shí)別不同的地物，這就是遙感的基本出發(fā)點(diǎn)。五、 地物波譜的特征：（1）大部分地物的波譜值具有一定的變幅，它們的波譜特征不是一條曲線，而是具有一定寬度的曲帶；（2）某些不同屬性（類型）地物的波譜值的相同性與差異性并存，或可分性與不可分性并存現(xiàn)象的普遍性。六、太陽(yáng)輻射和地球輻射1、太陽(yáng)輻射（太陽(yáng)光）太陽(yáng)是被動(dòng)遙感最主要的輻射源太陽(yáng)輻射（太陽(yáng)光譜）的主要特征（1） 太陽(yáng)輻射的能量大部分集中在可見(jiàn)光波段。（2） 太陽(yáng)輻射的光譜是連續(xù)光譜，且輻射特性與絕對(duì)黑體輻射特性基本一致。2、地球的電磁波輻射進(jìn)行遙感探測(cè)時(shí)：接收到波長(zhǎng)小于3微米的電磁波，主要是地物反射的太陽(yáng)輻射能量接收到波長(zhǎng)大于6微米的電磁波，主要是地物本身發(fā)射的熱輻射能量接收到波長(zhǎng)3-6pm之間，太陽(yáng)和地球的熱輻射都要考慮地球輻射分段特征：疲段名稱可見(jiàn)光與近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外03—2-5『in2.5—6piu>6呼輻射恃性地袤反射丈陽(yáng)輻射為主地表反射太陽(yáng)輻射和自身的熱輻射地表物休自身熱輻射為主七、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響（折射、反射、吸收和散射）太陽(yáng)輻射進(jìn)入地球之前必然通過(guò)大氣層，太陽(yáng)輻射與大氣相互作用的結(jié)果，是使能量不斷減弱。約有30%被云層和其它大氣成分反射回宇宙空間；約有17%被大氣吸收，約有22%被大氣散射；而僅有31%的太陽(yáng)輻射輻射到地面。其中反射作用影響最大，由于云層的反射對(duì)電磁波各波段均有強(qiáng)烈影響，造成對(duì)遙感信息接受的嚴(yán)重障礙。因此，被動(dòng)遙感應(yīng)盡量選擇無(wú)云的天氣接收遙感信號(hào)。目前在大多數(shù)遙感方式中，都只考慮無(wú)云天氣情況下的大氣吸收、散射的衰減作用。1、 大氣的吸收作用：大氣中的各種成分對(duì)太陽(yáng)輻射有選擇性吸收，形成太陽(yáng)輻射的大氣吸收帶。主要在紫外、紅外與微波區(qū)，引起電磁波衰減。引起大氣吸收的主要成分是氧氣、臭氧、水、二氧化碳等。大氣吸收的影響主要是造成遙感影像暗淡，由于大氣對(duì)紫外線有很強(qiáng)的吸收作用，因此,現(xiàn)階段遙感中很少用到紫外線波段。遙感器一般都設(shè)在大氣透過(guò)率較高的區(qū)間，即盡量避開(kāi)大氣吸收作用能力強(qiáng)的區(qū)間。2、 大氣的散射作用：大氣中各種成分對(duì)太陽(yáng)輻射吸收的明顯特點(diǎn)，是吸收帶主要位于太陽(yáng)輻射的紫外和紅外區(qū),而對(duì)可見(jiàn)光區(qū)基本上是透明的。但當(dāng)大氣中含有大量云、霧、小水滴時(shí)，由于大氣散射使得可見(jiàn)光區(qū)也變成不透明了。對(duì)遙感圖像來(lái)說(shuō)，增加了信號(hào)中的噪聲成分，降低了傳感器接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量，造成圖像模糊不清。大氣發(fā)生的散射主要有三種：瑞利散射：dvv入(?)米氏散射：d"入(?)非選擇性散射：d>>入(?)八、 大氣窗口由于大氣層的反射、散射和吸收作用，使得太陽(yáng)輻射的各波段受到衰減的作用輕重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我們就把受到大氣衰減作用較輕、透射率較高的波段叫大氣窗口。九、 典型地物波譜曲線舉例及其特征植被的反射波譜曲線共性：物體的反射波譜限于紫外、可見(jiàn)光和近紅外，尤其是后兩個(gè)波段。a可見(jiàn)光波段形成綠反射峰(0.55pm)及其兩側(cè)的藍(lán)(0.45|Jm)、紅(0.67|Jm)兩個(gè)吸收帶b近紅外0.74-1.3Jm處形成高反射區(qū)c近紅外1.35-2.5Jm處形成分別以1.45Jm、1.95Jm和2.7Jm為中心的三個(gè)水吸收帶土壤的反射波譜曲線自然狀態(tài)下土壤表面的反射率沒(méi)有明顯的峰值和谷值，一般來(lái)說(shuō)：土質(zhì)越細(xì)反射率越高有機(jī)質(zhì)含量越高反射率越低含水量越高反射率越低因土類和肥力狀況的不同而不同不同波譜段的遙感影像上區(qū)別不明顯影響土壤光譜反射率的因子主要是腐殖質(zhì)、氧化鐵含量、機(jī)械組成、礦物和鹽分含量、表土結(jié)構(gòu)(砂質(zhì)土、壤土、粘土)、濕度等。（三）水體的反射波譜曲線水體的反射主要在藍(lán)綠波段，其他波段吸收很強(qiáng)，特別是在近紅外波段更強(qiáng)。正因?yàn)槿绱嗽谟跋笊咸貏e是近紅外影象水體呈黑色。水中含泥沙時(shí)，由于泥沙的散射，可見(jiàn)光波段的反射率增加，峰值出現(xiàn)在黃紅區(qū)。水中含葉綠素時(shí)，近紅外波段明顯被抬升，成為分析影象的重要依據(jù)。水體反射：水面的反射+水底的反射+水中物質(zhì)反射影響水體反射光譜的因素有水的雜質(zhì)含量、水的懸浮物、水生植物的葉綠素含量等。第三章遙感光學(xué)基礎(chǔ)一、顏色的概念及其性質(zhì)可見(jiàn)光譜：電磁波譜中可以被正常人眼看見(jiàn)的0.38微米至0.76微米的這一波段。1、顏色是光作用于人眼后所引起的一種除位置、形態(tài)以外的視覺(jué)反應(yīng)，光源、物體、眼睛與大腦是顏色視覺(jué)產(chǎn)生的四大要素。2、顏色的性質(zhì)：顏色的三屬性：色調(diào)、明度、飽和度為了定性和定量地描述顏色，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定了鑒別心理顏色的三個(gè)特征量即明度、色調(diào)和飽和度。每一特定的顏色，都同時(shí)具備這三個(gè)特征。明度：人眼對(duì)光源或物體明亮程度的感覺(jué)。色調(diào)（色相）：色彩相互彼此區(qū)分的特性。飽和度：彩色純潔的程度。（1） 明度a、 同一顏色不同明度b、 各種顏色不同明度明度（Luminance）： 色彩的明暗、深淺程度?？拷锥藶楦呙鞫壬拷诙藶榈兔鞫壬?，中間為中明度色；彩色加白提高明度，加黑降低明度。物體色明度主要決定于物體反射率的高低。（2） 色調(diào)（色相）色調(diào)（hue，簡(jiǎn)寫為H）：色別、顏色的相貌，是色與色之間相區(qū)別的最主要的特征。女口：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色調(diào)決定于刺激人眼的光譜組成（3） 飽和度（純度）飽和度（Saturation）：色彩的純潔程度，表示顏色中所含有色成分的比例?？梢?jiàn)光譜的各種單色光是最純的顏色。一、三原色三原色一一也稱三基色，就是指這三種色中的任何一色都不能由另外兩種原色混合產(chǎn)生，而其它色可由這三色按一定的比例混合出來(lái)，色彩學(xué)上稱這三個(gè)獨(dú)立的色為三原色或三基色。原則：a、 能夠混合產(chǎn)生的顏色應(yīng)該盡可能的多；b、 三種原色必須互相獨(dú)立，即不能用其中的任何兩色混合得到第三者。色光三原色：紅、綠、藍(lán)。色料三原色：青、品紅、黃。三、彩色影像片生成原理

遙感影像的合成分兩步：1傳感器分波段接收地物信息，每一個(gè)波段相當(dāng)于一個(gè)彩色的光譜段。地面接收站接收衛(wèi)星發(fā)回的信號(hào)恢復(fù)后是顯示在屏幕上的黑白圖像或輸出生成黑白底片。2可以利用三個(gè)不同波段加色合成彩色影像。合成的影像和地物完全一致稱為真彩色合成影像。與地物真實(shí)色彩不一樣的稱為假彩色合成影像。在假彩色影像里，綠色植被變成紅色色調(diào)（?…），灰色城鎮(zhèn)村落變成偏藍(lán)色。標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成：將綠波段賦予藍(lán)色，紅波段賦予綠色，近紅外波段賦予紅色的彩色合成。真彩色合成影像示意圖負(fù)片wri；正片傭口白出止片（黑m紅就光片假彩色合成示意圖貴片幡創(chuàng)第四章傳感器一、傳感器及其組成真彩色合成影像示意圖負(fù)片wri；正片傭口白出止片（黑m紅就光片假彩色合成示意圖貴片幡創(chuàng)第四章傳感器一、傳感器及其組成正屮鼎曰正片儂曲傳感器是收集、探測(cè)、記錄地物電磁波輻射信息的工具。它遙感技術(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵設(shè)備。遙感傳感器由四個(gè)基本部件組成：收集器。如透鏡組、反射鏡組、天線、棱鏡。探測(cè)器。如感光膠片、光電管、光敏和熱敏探測(cè)元件。處理器。如攝影處理裝置和電子處理裝置。輸出器。如掃描曬像儀、陰極攝像管、電視顯像管等。膠片和磁帶。二、 傳感器的性能指標(biāo)（一） 空間分辨率指遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，是像素所代表的地面范圍的大小，或地面物體能分辨的最小單元，用來(lái)表征分辨目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。通常用像元（像素）大小、像解率或視場(chǎng)角表示。像元（pixel）,單位：米，越小空間分辨率越高；像解率，對(duì)于光學(xué)影像像片，單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行細(xì)線的條數(shù)來(lái)表示,單位：線/毫米，越大空間分辨率越高；瞬時(shí)視場(chǎng)是指在掃描成像過(guò)程，一個(gè)光敏探測(cè)元件通過(guò)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)投影到地面上的直徑或邊長(zhǎng)。（二） 光譜分辨率（波譜分辨率）波譜分辨率是指遙感器在接收目標(biāo)輻射的波譜時(shí)能分辨的最小波長(zhǎng)間隔。間隔愈小，波譜分辨率愈高，反之則低。一般認(rèn)為，當(dāng)最小波長(zhǎng)間隔在不同量級(jí)變化時(shí),其遙感類型命名也不同。光譜分辨率變化幅度與遙感類型的關(guān)系傳感器的波段數(shù)越多，波段寬度越窄，地物的信息越容易區(qū)分和識(shí)別，針對(duì)性越強(qiáng)。但也會(huì)造成信息量太大，反而不利于識(shí)別地物信息。所以，要根據(jù)實(shí)際需要，恰當(dāng)?shù)剡x擇波段。（三） 時(shí)間分辨率對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測(cè)時(shí)，相鄰兩次探測(cè)的時(shí)間間隔，稱為遙感圖像的時(shí)間分辨率。根據(jù)回歸周期的長(zhǎng)短，時(shí)間分辨率可分為三種類型：超短（短）周期時(shí)間分辨率，以小時(shí)為單位，如氣象衛(wèi)星；中周期時(shí)間分辨率，以天為單位；長(zhǎng)周期時(shí)間分辨率，以年為單位。例如，陸地資源衛(wèi)星landsat16天一次，靜止氣象衛(wèi)星（地球同步氣象衛(wèi)星）：1次/0.5小時(shí)；太陽(yáng)同步氣象衛(wèi)星：2次/天（四） 溫度分辨率指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最小差異的能力。如TM6圖像的溫度分辨率可達(dá)到0.5K。三、 光學(xué)成像（攝影）類型傳感器與光電成像1、 用于遙感的光學(xué)相機(jī)有以下幾種類型：框幅式攝影機(jī)（分幅式攝影機(jī)）；縫隙式攝影機(jī)（又稱航帶攝影機(jī)）；全景攝影機(jī)（又稱掃描攝影機(jī)）；多光譜攝影機(jī)。2、 光電成像：傳感器將收集到的電磁波能量，通過(guò)儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件（探測(cè)器）轉(zhuǎn)變成電能后再來(lái)記錄下來(lái)的成像方式。優(yōu)點(diǎn)為：擴(kuò)大了探測(cè)的波段范圍；便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸該類型傳感器：電視攝像機(jī)、掃描儀和電荷耦合器件CCD,其中以多光譜掃描儀和CCD應(yīng)用最為廣泛。掃描成像是指依靠探測(cè)元件和掃描鏡對(duì)目標(biāo)物以瞬間視場(chǎng)為單位進(jìn)行的逐點(diǎn)、逐行取樣，以得到目標(biāo)地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。（CCD傳感器（ChargeCoupledDevice淋電荷耦合器件，是一種用電荷量表示信號(hào)大小，用耦合方式傳輸信號(hào)的探測(cè)元件。若干個(gè)CCD器件排在一個(gè)矩形中，可構(gòu)成面陣列傳感器，面陣一次得到一個(gè)2維數(shù)字方陣，某一瞬間獲得一幅完整的影像。與框幅式攝影相似）第五章航空遙感一、 遙感器與遙感平臺(tái)關(guān)系1平臺(tái)的運(yùn)行高度影響著遙感影像的空間分辨率。首先，平臺(tái)的高度影響著電磁波在大氣中的傳播路徑，即影響著大氣對(duì)電磁波的削弱程度。第二，在固定的瞬間視場(chǎng)角的前提下，平臺(tái)的高度決定著瞬間視場(chǎng)的大小，即決定著遙感影像的空間分辨率。2平臺(tái)的運(yùn)行周期決定著遙感影像的時(shí)間分辨率。3平臺(tái)的運(yùn)行時(shí)刻（或衛(wèi)星星下點(diǎn)的地方時(shí)）決定著探測(cè)區(qū)域的太陽(yáng)高度，從而間接決定著遙感影像的色調(diào)及陰影。4平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定狀況決定著所獲取遙感影像的質(zhì)量。5特殊的遙感任務(wù)對(duì)遙感平臺(tái)有特殊的要求。例如執(zhí)行紫外波段的遙感任務(wù)，必須避開(kāi)臭氧層的干擾，需要采用低于2000m的遙感平臺(tái)。二、 遙感平臺(tái)的類型遙感平臺(tái)按高度及載體的不同可分為地面平臺(tái)、航空平臺(tái)、航天平臺(tái)三種。地面遙感平臺(tái)指用于安置遙感器的三腳架、遙感塔、遙感車等，高度在100m以下?？梢詼y(cè)定各類地物波譜。航空遙感是以中低空遙感平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行攝影或掃描成像的遙感方式。高度一般在80千米以下。適用于各種地面調(diào)查、攝影測(cè)量、軍事偵察及其它高分辨率遙感等。通過(guò)航空遙感可以獲得較高分辨率或高分辨率的掃描圖像或者航空照片。航天遙感一般指高度在80km以上的航天飛機(jī)和衛(wèi)星等航天器。三、 航空攝影的主要方式攝影前準(zhǔn)備工作。將較大區(qū)域劃分為若干分區(qū)，編輯航空攝影設(shè)計(jì)書（確定比例尺，選擇攝影機(jī)，航高、航向和旁向重疊的計(jì)算，攝影基線和航線間距的確定等工作。計(jì)算曝光時(shí)間等）二是空中攝影的實(shí)施。按航空攝影設(shè)計(jì)書進(jìn)行。1按攝影機(jī)主光軸與鉛垂線的關(guān)系：垂直航空攝影（一般凡傾斜角小于3°的稱垂直攝影）和傾斜航空攝影；2按攝影所用的波段：普通黑白攝影（采用全色黑白感光材料進(jìn)行的攝影。它對(duì)可見(jiàn)光波段（0.4—0.76》m）內(nèi)的各種色光都能感光，是目前應(yīng)用廣，又易收集到的航空遙感資料之一）、天然彩色攝影、黑白紅外攝影（采用黑白紅外感光材料進(jìn)行的攝影。它能對(duì)可見(jiàn)光、近紅外光（0.4—1.3pm）波段感光，尤其對(duì)水體植被反應(yīng)靈敏，所攝像片具有較高的反差和分辨率。）、彩色紅外攝影、多光譜攝影、機(jī)載側(cè)視雷達(dá)3按攝影實(shí)施方式：?jiǎn)纹瑪z影、單航線攝影（航向重疊度一般為60%）、多航線攝影（旁向重疊度一般為30%）實(shí)施面積攝影時(shí)，通常要求航線與緯線平行，即按東西方向飛行。但有時(shí)也按照設(shè)計(jì)航線飛行。由于在飛行中難免出現(xiàn)一定的偏差，故需要限制航線長(zhǎng)度。一般為60—120km，以保證不偏航，而產(chǎn)生漏攝。4按航攝比例尺：大比例尺航空攝影-像片比例尺大于1/10000；中比例尺-1/10000?1/30000；小比例尺-1/30000?1/l00000；超小比例尺-1/100000?1/250000。四、 航空像片的幾何特性投影性質(zhì)：航片屬于中心投影。成像特征：中心投影上，點(diǎn)的像還是點(diǎn)，線的像還是線，面的像還是面。比例尺：航片的比例尺隨航高而改變。像點(diǎn)位移：地形的起伏和投影面的傾斜會(huì)引起航片上像點(diǎn)的位置的變化，叫像點(diǎn)位移。五、立體觀測(cè)原理人用雙眼觀察景物可判斷其遠(yuǎn)近，得到景物的立體效應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為人眼的立體視覺(jué)。人眼能產(chǎn)生立體視覺(jué)和觀察景物遠(yuǎn)近的原因一一眼睛的生理視差存在。但實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)交會(huì)角小于30秒時(shí)，人眼就無(wú)法感覺(jué)出物體的遠(yuǎn)近和立體形態(tài)。立體觀察的原理是建立人造立體視覺(jué)。得到人造立體視覺(jué)須具備3個(gè)條件:①由兩個(gè)不同位置（一條基線的兩端）拍攝同一景物的兩張像片（稱為立體像對(duì)或像對(duì)）；②兩只眼睛分別觀察像對(duì)中的一張像片；③觀察時(shí)像對(duì)上各同名像點(diǎn)的連線要同人的眼睛基線大致平行，而且同名點(diǎn)間的距離一般要小于眼基線（或擴(kuò)大后的眼基距）。第六章航天遙感一、 航天遙感特點(diǎn)與航空遙感相比，具有以下特點(diǎn)：視野較為開(kāi)闊；效率較高；費(fèi)用較為低廉；可以進(jìn)行周期性、重復(fù)性觀測(cè)；地面分辨率較小。二、 常見(jiàn)遙感衛(wèi)星姿態(tài)與軌道參數(shù)遙感衛(wèi)星的姿態(tài)姿態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量有影響，必須測(cè)量、記錄。（一）三軸傾斜（二）振動(dòng)振動(dòng)是指遙感衛(wèi)星運(yùn)行過(guò)程中除流動(dòng)、俯仰與偏航以外的非系統(tǒng)的不穩(wěn)定振動(dòng)。軌道參數(shù)：表示遙感衛(wèi)星軌道特征的數(shù)值組稱為軌道參數(shù)。三、 常見(jiàn)航天遙感系統(tǒng)軌道特點(diǎn)及主要傳感器波段特點(diǎn)（一） 陸地衛(wèi)星Landsat系列ETM+各波段主要作用Band1藍(lán)綠波段0.45-0.52,用于水體穿透，分辨土壤植被Band2綠色波段0.52-0.60，植被Band3紅色波段0.63-0.69，處于葉綠素吸收區(qū)域，用于觀測(cè)道路/裸露土壤/植被種類效果很好Band4近紅外0.76-0.90,用于估算生物數(shù)量，盡管這個(gè)波段可以從植被中區(qū)分出水體，分辨潮濕土壤，但是對(duì)于道路辨認(rèn)效果不如TM3Band5中紅外1.55-1.75,用于分辨道路/裸露土壤冰，它還能在不同植被之間有好的對(duì)比度并且有較好的穿透大氣、云霧的能力。Band6熱紅外10.40-12.50,感應(yīng)發(fā)出熱輻射的目標(biāo)。Band7中紅外2.09-2.35,對(duì)于巖石/礦物的分辨很有用，也可用于辨識(shí)植被覆蓋和濕潤(rùn)土壤。Band8微米全色0.52-0.90,得到的是黑白圖象分辨率為15m，用于增強(qiáng)分辨率，提供分辨能力。（二） SPOT系列第七章微波遙感微波是指波長(zhǎng)1mm—lm（即頻率300MHz?30GHz）的電磁波。微波遙感也稱雷達(dá)遙感，利用微波探測(cè)獲得的圖像也稱雷達(dá)圖像。雷達(dá)（Radar）意為無(wú)線電測(cè)距和定位。雷達(dá)是由發(fā)射機(jī)通過(guò)天線在很短的時(shí)間內(nèi)，向目標(biāo)地物發(fā)射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標(biāo)地物反射的回波信號(hào)而進(jìn)行顯示的一種傳感器。一、微波遙感特點(diǎn)全天候、全天時(shí)工作能力。不受云、雨、霧的影響?？稍谝归g工作。對(duì)物體的穿透能力強(qiáng)。對(duì)于冰雪、土壤、混凝土、巖石和植物都有不同程度的穿透，最深可有20?30個(gè)波長(zhǎng)。對(duì)某些地物具有特殊的波譜特征。在微波波段，水的比輻射率為0.4,冰的比輻射率為0.99；而在紅外波段，水的比輻射率為0.96，冰的比輻射率為0.92。具有某些獨(dú)特的探測(cè)能力。廣泛應(yīng)用于海洋研究、陸地資源調(diào)查和地圖制圖。二、微波傳感器分類（一） 非成像傳感器微波散射計(jì)：測(cè)量地物散射或反射特性。雷達(dá)高度計(jì)：測(cè)量目標(biāo)物與遙感平臺(tái)的距離。（二） 成像微波傳感器微波輻射計(jì)：主要用于探測(cè)地面各點(diǎn)的亮度溫度并生成亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的能力，其發(fā)射強(qiáng)度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過(guò)掃描接收這些信號(hào)并換算成對(duì)應(yīng)的亮度溫度圖，對(duì)地面物體狀況的探測(cè)很有意義。側(cè)視雷達(dá)是在飛機(jī)或衛(wèi)星平臺(tái)上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面，發(fā)射一個(gè)窄的波束，覆蓋地面上這一側(cè)面的一個(gè)條帶，然后接收在這一條帶上地物的反射波，從而形成一個(gè)圖像帶。隨著飛行器前進(jìn)，不斷地發(fā)射這種脈沖波束，又不斷地接收回波，從而形成一幅一幅的雷達(dá)圖像。合成孔徑雷達(dá)（SAR,syntheticapertureradar）：合成孔徑雷達(dá)與側(cè)視雷達(dá)類似，也是在飛機(jī)或衛(wèi)星平臺(tái)上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號(hào)。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多小單元，每一單元發(fā)射和接收信號(hào)的時(shí)刻不同。由于天線位置不同，記錄的回波相位和強(qiáng)度都不同。第八章圖像校正與增強(qiáng)&第十章計(jì)算機(jī)信息提取一、數(shù)字圖像和圖像數(shù)字化（一） 數(shù)字圖像的概念早期的遙感技術(shù)通過(guò)攝影成像方法得到的像片稱之為光學(xué)圖像。

能在計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)、運(yùn)算、顯示和輸出的圖像稱為數(shù)字圖像。（二） 圖像數(shù)字化一幅光學(xué)圖像經(jīng)過(guò)上述離散取樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過(guò)程即圖像數(shù)字化。圖像的數(shù)字化內(nèi)容：（1） 圖像空間位置的數(shù)字化，即圖像的空間取樣。（2） 圖像灰度的數(shù)字化，即指從圖像灰度的連續(xù)變化中進(jìn)行離散的采樣，目前經(jīng)常使用的灰度量度有2級(jí)，64級(jí)，128級(jí)，256級(jí)。遙感圖像計(jì)算機(jī)處理的主要內(nèi)容1?圖像校正：輻射校正、幾何校正等；2?增強(qiáng)處理：彩色增強(qiáng)、直方圖增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、多信息融合等；3?圖像變換：消除干擾、濾掉噪聲、提高圖像的質(zhì)量，如K-L變換等；4?計(jì)算機(jī)信息提?。悍潜O(jiān)督分類、監(jiān)督分類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類、模糊分類、空間信息撮等。數(shù)字圖像直方圖是以每個(gè)像元為統(tǒng)計(jì)單元，表示圖像中各亮度值或亮度值區(qū)間像元出現(xiàn)頻率的分布圖。二、圖像校正基本內(nèi)容（一） 圖像輻射校正由于傳感器響應(yīng)特性和大氣的吸收、散射及其它隨機(jī)因素影響，導(dǎo)致圖像模糊失真，造成圖像分辨率和對(duì)比度相對(duì)下降。這些都需要通過(guò)輻射校正復(fù)原。包括：系統(tǒng)輻射校正、大氣校正1、 系統(tǒng)輻射校正（1） 光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差校正光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差主要是由鏡頭中心和邊緣的透射光的強(qiáng)度不一致造成的，它使得在圖像上不同位置的同一類地物有不同的灰度值。設(shè)原始圖像灰度值g，校正的圖像灰度g'，則有g(shù)'=g/cos0e為像點(diǎn)成像時(shí)光線與主光軸夾角。（2） 光電掃描儀內(nèi)部輻射誤差的校正兩類誤差：a、 光電轉(zhuǎn)換誤差；b、 探測(cè)器增益變化引起的誤差。消除方法：楔校準(zhǔn)處理模型；增益校準(zhǔn)模型。大氣的影響主要是減少了圖像的對(duì)比度，使原始信號(hào)和背景信號(hào)都增加了因子。2、 大氣校正定義：指消除主要由大氣散射引起的輻射誤差的處理過(guò)程。（1） 公式法與衛(wèi)星掃描同步進(jìn)行野外波譜測(cè)試，將地面測(cè)量結(jié)果與衛(wèi)星影像對(duì)應(yīng)像元亮度值進(jìn)行回歸分析，回歸方程為：, 了CL=a+bRAi i式中，LAi為衛(wèi)星觀測(cè)值；Ri為地面反射率；a和b為回歸系數(shù)；（2） 回歸分析法由于大氣散射主要影響短波部分，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波段幾乎不受影響，因此可用長(zhǎng)波數(shù)據(jù)來(lái)校正短波數(shù)據(jù)。作法：在不受大氣影響的波段（如TM5）和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標(biāo)，將每一目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段灰度值提取出來(lái)進(jìn)行回歸分析，建立線性回歸方程。（二） 幾何校正的原理與方法幾何畸變:遙感圖像在獲取過(guò)程中由于多種原因?qū)е戮拔镏心繕?biāo)物相對(duì)位置的坐標(biāo)關(guān)系在圖像中發(fā)生變化。幾何校正的思想是：一是分析幾何畸變的過(guò)程，建立幾何畸變的數(shù)學(xué)模型，然后對(duì)此數(shù)學(xué)模型求逆函數(shù)，用此逆函數(shù)求得遙感圖像畸變前的圖像。二是利用實(shí)地測(cè)量的地物的真實(shí)坐標(biāo)值，尋找實(shí)測(cè)值與畸變之后的圖像之間的函數(shù)關(guān)系，從而得到幾何校正的方法。實(shí)際工作中常