遙感的定義：

遙感是指利用飛機、衛(wèi)星或其他飛行器等運載工具(平臺)上

安裝的某種裝置(傳感器)，探測目標的特征信息(電磁波的

反射或發(fā)射輻射)，經(jīng)過傳輸、處理，從中提取感興趣信息的過

程

遙感類型：按平臺分為地面遙感、航空遙感、航天遙感、宇航

遙感

遙感信息特點：

(1)真實性、客觀性

(2)探測范圍大

(3)資料新穎且能迅速反應動態(tài)變化

(4)成圖迅速

(5)收集資料方便

遙感系統(tǒng)的組成：

1、目標的信息特性

2、目標信息的傳輸

3、空間信息的采集

4、地面接收與預處理

5、信息處理

6、信息分析與應用

四、遙感技術系統(tǒng)

第二章遙感平臺及其特點

第三章遙感傳感器及成像原理

太陽傳感器空間信息采集第五章遙感圖像幾何處理

平臺第六章遙感圖像輻射處理

信息處理信息分析與應用

大地面接

示信息的俵輸＞信息處理》分析應用

收站

地面接收與預處理第七章遙感圖像判讀

地物第八章自動識別分類

第九章遙感技術應用

目標的信息特性

電磁波：交互變化的電磁場在空間的傳播。

(1)電磁波與電磁波譜紅外劃分

※紫外線：波長范圍為0.01?0.38um,太陽光譜中只有0.3?

0.38um波長的光到達地面，對油污染敏感，但探測高度在2000m

以下。

※可見光：波長范圍0.38?0.76um,人眼對可見光有敏銳的感

覺，是遙感技術應用中的重要波段。

※紅外線:波長范圍為0.76?lOOOum,根據(jù)性質可分為近紅外、

中紅外、遠紅外和超遠紅外。

※微波：波長范圍為1mm?1m,穿透性好，不受云霧的影響。

紅外劃分：

※近紅外：0.76?3.Oum,與可見光相似。

※中紅外：3.0?6.Oum,地面常溫下的輻射波長，有熱感，又

叫熱紅外。

※遠紅外：6.0?15.Oum,地面常溫下的輻射波長，有熱感，又

叫熱紅外。

※超遠紅外：15.0?lOOOum,多被大氣吸收，遙感探測器一般

無法探測。

偏振：指橫波的振動矢量偏于某些方向的現(xiàn)象或振動方向對于

傳播方向的不對稱性。

黑體：在任何溫度下，對各種波長的電磁輻射的吸收系數(shù)等于1

（100%）的物體。

※黑體輻射：黑體的熱輻射稱為黑體輻射。

黑體輻射定律:包括普朗克定律,玻爾茲曼定律,維恩位移定律，

瑞里一金斯公式（注：基爾霍夫定律是一般物體發(fā)射定律。）

發(fā)射率概念：地物的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）

W與同溫度下的黑體輻射出射度W黑的比值。

按照發(fā)射率與波長的關系，把地物分為：

黑體或絕對黑體：發(fā)射率為1,常數(shù)

灰體：發(fā)射率小于1,常數(shù)

選擇性輻射體：反射率小于1,且隨波長而變化。

物體的發(fā)射輻射一基爾霍夫定律：在一定溫度下，地物單位面積

上的輻射通量w和吸收率之比，對于任何物體都是一個常數(shù),

并等于該溫度下同面積黑體輻射通量w黑。在給定的溫度下，

物體的發(fā)射率;吸收率（同一波段）；吸收率越大，發(fā)射率也越

大。

微波輻射的特點：

①任何物體在一定的溫度下，不僅向外發(fā)射紅外輻射，也發(fā)射

微波輻射。二者基本相似。但微波是地物低溫狀態(tài)下的重要

輻射特性，溫度越低，微波輻射越明顯。

②微波輻射比紅外輻射弱得多，但技術上可以經(jīng)過處理來接收。

亮度溫度：它是衡量地物輻射特征的重要指標。指物體的輻射功

率等于某一黑體的輻射功率時，該黑體的絕對溫度即為亮度溫度。

等效溫度：為分析物體的輻射能力，常用最接近灰體輻射曲線的

黑體輻射曲線來表達，這時黑體輻射溫度稱為該物體的等效輻

射溫度。

太陽輻射：近似6000K的黑體輻射,能量集中在0.3?2.5um波

段之間。（可見光和近紅外）

地球自身熱輻射：近似300k的黑體輻射，能量集中在6.0um以

上的波段。（熱紅外）

地球輻射：地球表面和大氣電磁輻射的總稱。地球輻射是被動

遙感中傳遞地物信息的載體。

地球輻射特性（分段特性）：重點

1、在0.3?2.5um波段（主要在可見光和近紅外波段），地

表以反射太陽輻射為主，地球自身的輻射可以忽略。即在該波段

范圍內，對地觀測遙感主要以太陽的短波輻射對地表進行探測

和成像。

2、在2.5?6.Oum波段（主要在中紅外波段），地表反射太

陽輻射和地球自身的熱輻射均為被動遙感的輻射源。

3、在6.Oum以上的熱紅外波段，以地球自身的熱輻射為主，

地表反射太陽輻射可以忽略。（熱紅外成像）

地物反射波譜：是研究可見光至近紅外波段上地物反射率隨波

長的變化規(guī)律。

植被波譜特征：

可見光波段

在0.45um附近（藍色波段）有一個吸收谷；

在0.55um附近（綠色波段）有一個反射峰；

在0.67所附近（紅色波段）有一個吸收谷。

在近紅外波段從0.76um處反射率迅速增大，形成一個爬升的

“陡坡”，至1.lum附近有一個峰值，反射率最大可達50%,形

成植被的獨有特征。1.5-1.9um光譜區(qū)反射率增大；以1.45um,

1.95um,2.70um為中心是水的吸收帶，其附近區(qū)間受到綠色植

物含水量的影響，反射率下降，形成低谷。

植被波譜特征的主要影響因素：（顏色、組織結構、水量、覆蓋

度）植物類型；植物生長季節(jié)；病蟲害影響等

植被波譜特征大同小異，根據(jù)這些差異可以區(qū)分植被類型、生

長狀態(tài)等。

水體的光譜特征：水體的反射主要在藍綠光波段，其它波段吸收

率很強，特別在近紅外、中紅外波段有很強的吸收帶，反射率

幾乎為零。

傳感器的定義：傳感器是收集、探測、記錄地物電磁波信息的

工具，是遙感技術的核心部分。

航空攝影機成像原理：由于地物各部分反射的光線強度不同，使

感光材料上感光程度不同，形成各部分的色調不同所致。

框幅式攝影機成像原理：在某一攝影瞬間獲得一張完整的像片，

這張像片上所有像點共用一個攝影中心和同一個像片面。亦即

共用一組外方位元素。

全景式攝影機成像原理：在物鏡焦平面上平行于飛行方向設置

一狹縫，并隨物鏡做垂直航線方向掃描，得到一幅掃描成的影

像圖，所以稱為掃描像機。它能將航線兩邊的地平線內的影像

都攝入底片，又稱為全景攝影機。

縫隙式攝影機成像原理：在飛機或衛(wèi)星上，攝影瞬間所獲取的

影像，是與航向垂直，且與縫隙對應的一條地面影像。當飛機

或衛(wèi)星向前飛行時，攝影機連續(xù)曝光，攝影機內的膠片也不斷

地進行繞卷，且其速度與地面在縫隙中的影像移動速度相同，

就能得到連續(xù)的條帶狀的航帶攝影負片。

正射投影：投射線都垂自于投射平面的投影,如大比例尺地形圖。

中心投影：投射線會聚于一點的投影方式。

中心投影與正射投影的區(qū)別：

(1)正射投影比例尺和投影距離無關。中心投影焦距固定，航

高改變，其比例尺也隨之改變。

（2）正射投影各點相對位置與形狀保持不變。中心投影各點相

對位置與形狀發(fā)生變化。

（3）地形起伏對正射投影無影響。對中心投影引起投影差航片

各部分的比例尺不同

中心投影的成像特點：

a.點的像還是點;直線的像還是直線;空間曲線的像仍為曲線.

b.水平面投影仍為一平面;垂直面（位于投影中心時）的投影呈

一直線，位于其它位置時，頂部投影為一直線，側面投影成不

規(guī)則的梯形。特例：直線（垂直的）的延長線通過投影中心時，

該直線的像是一個點；若直線延長線不通過投影中心，仍然是

直線，但該垂直線狀目標的長度和變形情況取決于目標在像片

中的位置?？臻g曲線在一個平面，而該平面又通過投影中心時，

它的像則成為直線。

攝影像片的幾何特征：像片上兩點之間的距離（ab）與地面相

應兩點之間的距離（AB）之比。用1/m表示

1/m-f/H-ab/AB

f：物鏡的焦距；H：飛行器的相對航高f可在像片的邊緣獲相

應的影像資料（航攝報告、設計）中找到；H由攝影部門提供；

航高、地形起伏會影響比例尺中心投影像片比例尺在中心和邊

緣是不同的。

像點位移：根據(jù)中心投影的原理，略有起伏狀態(tài)的地形，或高出

平面的物體，反映到航空像片上的像點與其平面位置相比，

般都會產(chǎn)生位置的移動，叫像點位移。

A點高程h,其在像片上的構像為a；A在基準面上的投影為A0,

A0在像片上的構像為aO；aaO為由地形引起的像點位移，也稱

像片上的投影差5h；h地面上的投影差。

根據(jù)三角形相似原理，可得像點位移的計算公式：8h=r*h/H

r:像點a到像主點的距離；H為攝影航高；h為地面高差。

(圖見書)

像點位移規(guī)律：

(1)位移量與像主點的距離r成正比。r=0時，6h=0,像

主點無移位。

(2)5h與h成正比，h>0,像點背離像主點方向移位；h<0,

像點朝向像主點方向移位

(3)5h與航高H成反比。

極化方式：

雷達波束其偈版性,又稱極化.

若雷達波的偏振方向垂至于人射面稱為水平極化，用H裊示；

若雷達波的偏振方向平行于入針面稱為垂直極化，用V表示；

常用四種極化方式：

水平發(fā)機水平接收(HH)，同向極化

垂直發(fā)射、垂直接收(VV)J

水平受機垂鹵接收(HV)1

垂直發(fā)機水平接收(VH)J只乂次化

由同向極化到交叉極化的轉換過程叫做去極化.

方位分辨力

相鄰的兩束脈沖之間，能分辨兩個目標的

最小距離

RB=BR=入R/D

合成孔徑雷達計算：

2合成孔徑雷達的分辨力

方位分辨力為Rs=xR/LS

Ls=R6=入R/D

Rs=D

雙程相移Rs=D/2

方位分辨力只與實際使用的天線孔徑有關

遙感影像的特征：

幾何特征：目標地物的大小、形狀及空間分布特點

時間特征：目標地物的變化動態(tài)特點

物理特征：目標地物的屬性特點

遙感影像的四個分辨率：

空間分辨率；時間分辨率；波譜分辨率；輻射分辨率

空間分辨率：指影像中像元所代表的地面范圍的大小或可以識別

的最小地面距離或最小目標物的大小。

像元：指單個像元所對應的地面面積的大小

時間分辨率：是指對同一地點進行遙感采樣的時間間隔，即采樣

的時間頻率，也稱重訪周期。

波譜分辨率：傳感器能分辨的最小波長間隔。間隔越小，波譜分

辨率越高。

遙感器所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長位置以及波長間

隔的大小。光譜分辨率與傳感器特性有關：取決傳感器對光譜成

份的敏感度。

輻射分辨率：是指傳感器對光譜信號強弱的敏感程度、區(qū)分能力。

即探測器的靈敏度-遙感器感測元件在接受光譜信號時能分辨

的最小輻射度差，或指對兩個不同輻射源的輻射量的分辨能力

傳感器的波段選擇必須考慮目標的光譜特征值。

什么是標準假彩色合成圖像？：凈紅，紅，綠。

遙感數(shù)字圖像矯正：

數(shù)字圖像：遙感數(shù)據(jù)有光學圖像和數(shù)字圖像之分。數(shù)字圖像是能

被計算機存儲、處理和使用的用數(shù)字表示的圖像是離散的。

數(shù)字直方圖：以每個像元為單位，表示圖像中各亮度值或亮度值

區(qū)間像元出現(xiàn)的頻率的分布圖。

存儲格式：BSQ、BIP和BIL

為什么要幾何校正：

(1)遙感影像是對被觀測目標——地球的表示，通過研究遙感

影像來分析地球的特征，提取信息，進行對地觀測。

(2)遙感影像必須盡可能精確的代表地球的特性：幾何空間特

征光譜輻射特性

(3)受傳感器成像系統(tǒng)、地球形狀、地形等多方面的影響，使

遙感影像發(fā)生幾何位置的偏差、幾何形狀的畸變，使得遙感影

像與實際的地物無法準確的匹配。

產(chǎn)生幾何變形的原因？

(1)遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響。

(2)大氣折射的影響

(3)地形起伏的影響

(4)地球表面曲率的影響

(5)地球自轉的影響

怎樣進行幾何校正：

粗糾正：利用有效載荷校正數(shù)據(jù)(PayloadCorrectionData,

PCD；包括衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)、軌道參數(shù)、時間數(shù)據(jù)、角位移數(shù)據(jù)和

有效載荷狀態(tài)等數(shù)據(jù))糾正。

精校正：利用地面控制點進行的幾何校正

選取控制點有哪些要求呢？

(1)地面控制點在圖像上有明顯的、清晰的定位識別標志，如

道路交叉點、河流叉口、建筑邊界等。

(2)地面控制點上的地物不隨時間而變化

(3)地面控制點應當均勻地分布在整幅圖像內，且要有一定的

數(shù)量保證

影像鑲嵌：影像鑲嵌是將兩幅或多幅影像拼在一起，構成一幅整

體影像的技術過程。

輻射校正：消除或改正成像過程中附加在傳感器輸出的輻射能量

中的各種噪聲的過程。

輻射定標：是指建立遙感傳感器的數(shù)字量化輸出值DN與其所對

應視場中輻射亮度值之間的定量關系。

大氣校正：

定義：消除大氣影響的校正過程稱為大氣校正

方法：

(1)基于輻射傳輸方程的大氣校正

(2)基于地面場地數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)進行輻射校正

(3)利用特殊波段進行大氣校正

絕對大氣校正：將遙感系統(tǒng)記錄的亮度值轉換為地表反射率。

相對大氣校正：歸一化單時相遙感影像不同波段的強度。

為什么要進行圖像增強處理？

1.目視效果不太好

2.有用的信息不突出

目的：

1.提高圖像質量

2.突出所需信息有利于分析判讀或作進一步處理

大氣校正方法：主要通過改變圖像灰度分布態(tài)勢，擴展灰度分布

區(qū)間，達到增強反差的目的。

怎樣進行對比度變換？

直方圖均衡：直方圖均衡就是把一已知灰度概率分布的圖像，

經(jīng)過一種變換，使之演變成一幅具有均勻灰度概率分布的新圖

象。

效果：增強了峰值處的對比度，兩端（最亮和最暗）的對比度減

弱了。

1、把原圖像的直方圖變換為某種指定形狀的直方圖或某一參考

圖像的直方圖，然后按照已知的指定形態(tài)的直方圖調整原圖像各

象元的灰級，最后得到一個直方圖匹配的圖像

2、主要應用于有一幅很好的圖像作為標準的情況下，對另一圖

像進行匹配，以改善被處理圖像的質量

3、應用于數(shù)字鑲嵌

非線性的增強方法：

將每個灰度區(qū)間等概率分布，代替了原來的隨機分布，即增強后

的每個灰度級內有大致相同的象元數(shù)；通過改變灰度區(qū)間來實

現(xiàn)；

根據(jù)灰度值的出現(xiàn)頻率來分配它們的亮度顯示范圍，頻率高的部

分被增強了，頻率低的部分被壓縮。減少灰度等級換取對比度

的增大。

空間濾波圖像卷積計算：

數(shù)字圖像的局部掩模

圖像運算：對應像元做加減乘除

信息融合：遙感圖像信息融合是將多源遙感數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理

坐標系中，采用一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過

程。

遙感圖像解譯：從遙感圖像上獲取目標地物信息的過程。

目視解譯：就是通過人眼對目標地物識別特征的認知，得出遙

感圖像中有哪些地物、它們分布在哪里,對其數(shù)量和特征進行粗

略的估算。

計算機解譯:遙感圖像理解，以計算機系統(tǒng)為支撐環(huán)境，利用模

式識別技術與人工智能技術相結合，根據(jù)各種影像特征，結合

解譯經(jīng)驗和成像規(guī)律等知識進行分析和推理，實現(xiàn)遙感信息的

提取。

目視解譯與計算機解譯的異同：

目視解譯與計算機解譯的異同

目視判讀計算機自動分類

處理對象多個像元的組合單個像元

面積的估算粗略的精確的

波段最多3個波段沒有限制

分別灰階的能力大約十幾個灰階能夠充分利用所有灰階

地物形狀可以利用存在限制，依賴于算法

空間信息可以利用存在限制

非遙感信息可以利用（圖像融合可以利用，程度不夠

處理時間慢快

結果重現(xiàn)差好

目標地物特征：地物電磁波輻射差異在遙感影像上的典型反映。

按照其表現(xiàn)形式的不同，可分為：

色：指目標地物在遙感圖像上的顏色或灰度，包括目標地物的

色調、顏色和陰影等。

形：指目標地物在遙感圖像上的形狀，包括目標地物的形狀、紋

理、大小、圖形等。

位：指目標地物在遙感圖像上的空間位置，包括目標地物分布

的空間位置、相關布局等。

直接解譯標志：是地物本身屬性在圖像上的反映，即憑借圖像

特征能直接確定地物的屬性。

直接解譯標志：顏色和色調形狀大小陰影位置圖案紋理布

局

間接解譯標志：它是通過與之有聯(lián)系的其他地物在圖像上反映出

來的特征，推斷地物的類別屬性。水系可作為地質地貌解譯的間

接標志

輻射型水系向心型水系長方格子狀

（火山附近）（盆地）水系（斷層）

圖像解譯的基本方法：

1.直接解譯法：直接應用解譯標志，對像片影像作出較有把

握的解譯。

2.對比法：利用典型樣片或多時相、多光譜的像片和彩色像

片，進行對比分析判讀。通過與典型樣片圖像的分析對比，

能夠得到新的啟發(fā)，而使不易解譯的地物，得到正確的答

案。

3.綜合解譯法：也就是利用間接解譯標志作出類比推理。依

據(jù)地物之間的相關性和依存關系作出綜合分析和解譯。如

建筑物與道路等級之間的關系，水系與道路之間的關系，

都是綜合推理辨認地物的重要依據(jù)。

4.歷史比較法：這是動態(tài)研究時所采用的最好方法。

目視解譯步驟：目視解譯一般包括5個步驟：

1.資料準備階段；

2.建立解譯標志階段

3.初步解譯階段；

4.野外驗證階段；

5.詳細解譯成圖和編寫報告階段。

遙感圖像分類原理：

1.同類地物具有相同或相似的光譜特征，不同的地物具有不

同的光譜特征。

2.每個像素按照亮度接近程度給出對應類別，以達到大致區(qū)

分遙感圖像中多種地物的目的。

非監(jiān)督分類：在沒有先驗類別作為樣本的條件下，根據(jù)像元間

相似度大小進行計算機自動判別歸類，無須人為干預，分類后

需確定地面類別。

非監(jiān)督分類的優(yōu)缺點：

主要優(yōu)點：

不需要預先對研究區(qū)廣泛了解和熟悉

人為誤差的機會減少

獨特地、覆蓋量小的類別均能被識別

主要缺點：

分類后的光譜集群組不一定對應于分析者想要的類別

分析者較難對產(chǎn)生的類別進行控制

由于同物異譜造成分類后的同一地區(qū)不同圖像間的對比困難

監(jiān)督分類：首先選取有代表性的訓練區(qū)作為樣本，通過選擇特

征參數(shù)（如像元亮度均值、方差等），確定判別函數(shù)，據(jù)此

進行分類。

監(jiān)督分類一