河南大學(xué)遙感期末復(fù)習(xí)資料.docx

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第一講作業(yè)： 1. 遙感的概念以及狹義遙感的特點(diǎn) 廣義的遙感：即遙遠(yuǎn)的感知，泛指一切無(wú)接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)，包括對(duì)電磁場(chǎng)、力場(chǎng)、機(jī)械波等的探測(cè)。 狹義的遙感：運(yùn)用探測(cè)儀器，不與探測(cè)目標(biāo)相接觸，從遠(yuǎn)處記錄目標(biāo)的電磁波特性，通過(guò)分析，揭示物體的物理特性及變化的綜合性探測(cè)技術(shù)。 狹義的遙感具有以下三個(gè)特點(diǎn)： 1. 運(yùn)用探測(cè)儀器進(jìn)行探測(cè) 2. 僅記錄物體的電磁波特性 3. 揭示物體的物理特性及變化 2. 遙感系統(tǒng)的組成 總的來(lái)說(shuō)，遙感系統(tǒng)的組成可以分為四個(gè)部分。 1. 信息源。信息源是指遙感需要對(duì)其探測(cè)的目標(biāo)物。 2. 信息獲取。信息獲取是指運(yùn)用遙感技術(shù)裝備接受、記錄目標(biāo)物電磁波特性的探測(cè)過(guò)程。 3. 信息處理。信息處理是指運(yùn)用光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)所獲取的遙感信息進(jìn)行校正、分析和解譯處理的技術(shù)過(guò)程。 4. 信息應(yīng)用。信息應(yīng)用是根據(jù)不同的目的將遙感信息應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的過(guò)程。 3. 遙感的工作波段以及它們具有的特性 遙感中較多地使用可見(jiàn)光、紅外、微波波段以及紫外線的一部分。 特性：1.可見(jiàn)光：鑒別物質(zhì)特征的主要波段，以光學(xué)攝影或掃描方式接收和記錄反射特征。 2. 紅外線：近紅外的性質(zhì)與可見(jiàn)光相似，紅外遙感主要采用熱感應(yīng)方式探測(cè)地物本身的輻射，可以全天時(shí)遙感。 3. 微波：分為毫米波、厘米波、分米波，具有熱輻射性質(zhì)，可以全天候全天時(shí)遙感探測(cè)，可采用主動(dòng)和被動(dòng)方式成像，具有一定的穿透能力。 4. 紫外線：用于探測(cè)碳酸鹽分布和油污染的監(jiān)測(cè)，一般高空遙感不宜采用。 4. 遙感平臺(tái)的種類(lèi) 地面遙感平臺(tái)、航空遙感平臺(tái)以及航天遙感平臺(tái)。 5. 遙感器的成像方式 遙感器：搭載在遙感平臺(tái)上，接收、記錄目標(biāo)物電磁波特性的儀器，包括照相機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)等。 遙感器成像方式： 攝影成像類(lèi)型（光學(xué)/電成像類(lèi)型） 掃描成像類(lèi)型（光電成像類(lèi)型） 微波成像類(lèi)型（雷達(dá)成像類(lèi)型） 6. 遙感的技術(shù)特點(diǎn) 1. 大面積同步觀測(cè) 2. 時(shí)效性強(qiáng) 3. 數(shù)據(jù)的綜合性與可比性 4. 較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 7. 遙感信息科學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容 研究對(duì)象： 1.在光學(xué)遙感中，主要探測(cè)目標(biāo)物的反射與散射。 2.在熱紅外遙感中，主要探測(cè)目標(biāo)物的輻射特性（發(fā)射率和溫度）。 3.在微波遙感中，被動(dòng)遙感主要探測(cè)目標(biāo)物的發(fā)射率和溫度；主動(dòng)遙感主要探測(cè)目標(biāo)物的后向散射系數(shù)特征。 研究?jī)?nèi)容： 遙感信息科學(xué)主要研究遙感信息形成的波譜、空間、時(shí)間及地學(xué)規(guī)律，研究遙感信息在地球表層的傳輸和再現(xiàn)規(guī)律。 1、波譜特性研究 研究地物對(duì)可見(jiàn)光、近紅外、短波紅外的反射特性、熱紅外的輻射特性、微波的輻射特性、介電特性、后向散射特性和穿透特性等。 2、空間特性研究 包括：遙感信息形成的幾何機(jī)理和模型、方法等。 3、時(shí)間特性研究：不同時(shí)相地物所表現(xiàn)的波譜和空間特性的差異。 4、地學(xué)規(guī)律研究 如利用遙感來(lái)監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及其變化。利用紅外譜段的亮度溫度來(lái)應(yīng)用于物理海洋學(xué)研究。利用微波輻射計(jì)、散射計(jì)、雷達(dá)來(lái)提取土壤水份信息等等。 第二講作業(yè)： 8. 遙感影像的成像過(guò)程 遙感器接收到地物發(fā)射或反射的電磁波，記錄下來(lái)，傳送到地面站，用專(zhuān)用的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理并儲(chǔ)存下來(lái)。 9. 遙感影像的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式有哪些 （1）BSQ方式：各波段的二維影像數(shù)據(jù)按波段順序排列。 (2)BIL方式：對(duì)每一行中代表一個(gè)波段的光譜值進(jìn)行排列，然后按波段順序排列該行，最后對(duì)各行進(jìn)行重復(fù)。 (3)BIP方式：在一行中，每個(gè)像元按光譜波段次序進(jìn)行排列，然后對(duì)該行的全部像元進(jìn)行這種波段次序排列，最后對(duì)各行進(jìn)行重復(fù)。 10. 遙感影像的幾種分辨率 （1）光譜分辨率： 光譜分辨率指成像的波段范圍，分得愈細(xì)，波段愈多，光譜分辨率就愈高，反之光譜分辨率越粗糙。 （2）空間分辨率 是指遙感器所能分辨的最小的目標(biāo)大小，或指影像中一個(gè)像元點(diǎn)所表示的地面面積?？臻g分辨率越高，則目標(biāo)和面積值越小。 （3）輻射分辨率 又稱(chēng)亮度閾值，是指在一個(gè)波段中所記錄的代表地物反射電磁波的強(qiáng)度(表現(xiàn)為亮度或灰度)的所有可能的數(shù)值。在影像中表現(xiàn)為影像的灰度級(jí)。 （4）時(shí)間分辨率 是指對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)觀察的頻率。 例如，是每16天還是每3天重復(fù)一次。 11. 遙感影像的信息內(nèi)容 1.遙感影像的波譜信息 遙感影像中每個(gè)像元的亮度值代表的是該像元中地物的輻射值，隨地物的成分、紋理、狀態(tài)、表面特征及所使用電磁波段的不同而變化的，這種特征稱(chēng)為地物的波譜特征。 不同地物之間的亮度值差異以及同一地物在不同波段上的亮度值差異構(gòu)成了地物的波譜信息。 2.遙感影像的空間信息 包括空間頻率信息、邊緣和線性信息、結(jié)構(gòu)或紋理信息以及幾何信息等。 影響遙感影像空間信息的主要因素有成像遙感器的空間分辨率、影像投影性質(zhì)、比例尺、幾何畸變等。 3.遙感影像的時(shí)間信息 是指不同時(shí)相遙感影像的光譜信息與空間信息的差異。是研究對(duì)象所處的時(shí)態(tài)，所以要充分利用多時(shí)相影像，不能以一個(gè)瞬時(shí)信息來(lái)包羅它的整個(gè)發(fā)展過(guò)程。 12. 影像單波段統(tǒng)計(jì)內(nèi)容 （1）影像灰度均值 均值指的是一幅影像中所有像元灰度值的算術(shù)平均值，它反映的是影像中地物的平均反射強(qiáng)度，大小由一級(jí)波譜信息決定。 （2）影像灰度中值 指影像所有灰度級(jí)中處于中間的值。當(dāng)灰度級(jí)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，則取中間兩灰度值的平均值。由于一般遙感影像的灰度級(jí)都是連續(xù)變化的，因而中間值可通過(guò)最大灰度值和最小灰度值獲得。 （3）影像灰度眾數(shù) 眾數(shù)是影像中出現(xiàn)最多次數(shù)的灰度值。它是一幅影像中分布較廣的地物類(lèi)型反射能量的反映。 （4）影像灰度方差 方差反映各像元灰度值與影像平均灰度值的總的離散程度。它是衡量一幅影像信息量大小的重要度量，是影像統(tǒng)計(jì)分析中的最重要的統(tǒng)計(jì)量。 （5）影像灰度數(shù)值域 它是影像最大灰度值和最小灰度值的差值，它反映了影像灰度值的變化程度，從而間接地反映了影像的信息量。 （6）影像灰度反差 反差可以反映影像的顯示效果和可分辨性。上述三種形式的反差定義中，C3最合理，其它兩種定義受極端情況的影響較大。 （7）影像的直方圖 直方圖是指影像中所有灰度值的概率分布。橫坐標(biāo)表示影像的灰度級(jí)變化，縱坐標(biāo)表示影像中各個(gè)灰度級(jí)像元數(shù)占整幅影像像元數(shù)的百分比。遙感影像數(shù)據(jù)常常服從或接近于正態(tài)分布。 （8）直方圖的描述量 事實(shí)上，遙感影像數(shù)據(jù)并不能完全服從正態(tài)分布，往往存在直方圖的偏斜。其具體表現(xiàn)為影像灰度均值與眾數(shù)和中值的明顯不一致。 13. 影像多波段統(tǒng)計(jì)內(nèi)容 1.協(xié)方差 設(shè)f（i，j）和g（i，j）是大小為MN的兩幅影像，則它們之間的協(xié)方差計(jì)算公式為： 將N個(gè)波段相互間的協(xié)方差排列在一起所組成的矩陣稱(chēng)為協(xié)方差矩陣 （2）相關(guān)系數(shù) 相關(guān)系數(shù)是描述波段影像間的相關(guān)程度的統(tǒng)計(jì)量，反映了兩個(gè)波段影像所包含信息的重疊程度。即 （2）相關(guān)矩陣 將N個(gè)波段相互間的相關(guān)系數(shù)排列在一起所組成的矩陣稱(chēng)為相關(guān)矩陣 14. 卷積的概念 第四講作業(yè)： 15. 遙感影像輻射量校正包括的內(nèi)容 包括由遙感器的靈敏度特性引起畸變的校正、由太陽(yáng)高度及地形等引起畸變的校正和大氣校正。 16. 遙感影像幾何精校正的步驟 1. 建立原始影像與校正后影像的坐標(biāo)系。對(duì)于校正后的影像要確立坐標(biāo)原點(diǎn)(起始行和列)、像元的大小以及影像的大小(行數(shù)和列數(shù))。 2. 確定GCP，即在原始畸變影像空間與標(biāo)準(zhǔn)空間尋找控制點(diǎn)對(duì)。 幾何精校正是利用地面控制點(diǎn)對(duì)由各種因素引起的遙感影像的幾何畸變的校正。GCP必須比較精確，它直接影響幾何精校正的精度。 3. 選擇畸變數(shù)學(xué)模型，并利用GCP數(shù)據(jù)求出畸變模型的未知參數(shù)，然后利用此畸變模型對(duì)原始畸變影像進(jìn)行幾何精校正。 4. 重采樣。為了確定校正后圖像上每點(diǎn)的亮度值，需要對(duì)畸變圖像進(jìn)行重采樣。通常采用三種方法：最鄰近重采樣、雙線性?xún)?nèi)插重采樣、三次卷積重采樣。 5. 輸出糾正圖像。將圖像數(shù)據(jù)按需要的格式寫(xiě)入到新的圖像文件中。 6. 幾何精校正的精度分析。GCP選擇不精確、數(shù)目過(guò)少、分布不合理以及畸變數(shù)學(xué)模型不能很好地反映幾何畸變過(guò)程，會(huì)造成幾何精校正的精度下降，必須找出原因，并改進(jìn)，直到滿(mǎn)足精度要求為止。 （遙感影像的幾何校正補(bǔ)充： 1.遙感影像畸變的實(shí)質(zhì)： 影像上各像元的位置坐標(biāo)與地圖坐標(biāo)系中的目標(biāo)地物坐標(biāo)存在差異 2.影像畸變的原因： 遙感器的內(nèi)部畸變、遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化、地形起伏的影響、地球表面曲率、大氣影響、地球自轉(zhuǎn)。 3.幾何精校正方法：直接成圖法、重采樣成圖法、重采樣后的內(nèi)插方法。 17. 遙感影像數(shù)字鑲嵌的步驟 1) 準(zhǔn)備工作：首先要根據(jù)研究對(duì)象和專(zhuān)業(yè)要求，挑選數(shù)據(jù)合適的遙感影像CCT。 2) 預(yù)處理工作：主要包括輻射校正、去條帶和斑點(diǎn)、幾何校正 3) 確定實(shí)施方案：首先應(yīng)確定標(biāo)準(zhǔn)像幅，標(biāo)準(zhǔn)像幅往往選擇處于研究區(qū)中央的影像；其次確定鑲嵌的順序，即以標(biāo)準(zhǔn)像幅為中心，由中央向四周逐步進(jìn)行。 4) 重疊區(qū)選定：遙感影像的鑲嵌工作主要是基于相鄰影像的重疊區(qū)，重疊區(qū)確定的是否準(zhǔn)確直接影響到鑲嵌的效果。 5) 色調(diào)調(diào)整：色調(diào)調(diào)整是遙感影像數(shù)字鑲嵌技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 6) 影像鑲嵌：所謂鑲嵌，就是在相鄰兩幅待鑲嵌影像的重疊區(qū)內(nèi)找到一條接縫線，接縫線的質(zhì)量直接影響鑲嵌影像的效果。 第五講作業(yè)： 18. 影像增強(qiáng)的方法有哪些 19. 線性變換增強(qiáng) 20. 直方圖均衡化如何實(shí)現(xiàn) 直方圖均衡化計(jì)算步驟： 21. 彩色變換增強(qiáng) 目前，在影像處理中采用的彩色變換處理技術(shù)主要有真彩色增強(qiáng)技術(shù)、偽彩色增強(qiáng)技術(shù)、假彩色增強(qiáng)技術(shù)和IHS變換增強(qiáng)。 22. 空間濾波的內(nèi)容并舉例 23. 影像間代數(shù)運(yùn)算的內(nèi)容 基本思路： 是對(duì)兩幅(或兩幅以上)輸入影像的對(duì)應(yīng)像元逐個(gè)地進(jìn)行和、差、積、商的四則運(yùn)算，以產(chǎn)生有增強(qiáng)效果的影像。 （1）加組合 實(shí)際上是象元點(diǎn)上的輻射能量之和。 疊加運(yùn)算使亮度值之間出現(xiàn)“填平補(bǔ)齊”現(xiàn)象，可擴(kuò)展每一波段影像的視覺(jué)效果。 （2）減運(yùn)算 主要用于提取多時(shí)相影像中隨時(shí)間而變化的信息。 要進(jìn)行預(yù)處理：太陽(yáng)高度角、地形起伏幾何配準(zhǔn)、平均亮度調(diào)整。 （3）相除運(yùn)算 又稱(chēng)比值處理，可消除或減弱地形陰影、云影影響和植被干擾等。 比值處理包括：簡(jiǎn)單比值、組合比值 組合比值有：和差組合比值、交叉組合比值、標(biāo)準(zhǔn)化比值等。 （4）乘運(yùn)算 常應(yīng)用于影像亮度值的縮、擴(kuò)改及回歸運(yùn)算中 第七章作業(yè)： 1.頻率域處理基本流程 2.高通濾波器的作用及其實(shí)現(xiàn) 3.低通濾波器的作用及其實(shí)現(xiàn) 5. 同態(tài)濾波器的作用及其實(shí)現(xiàn) 第八章作業(yè)： 1.遙感影像融合的概念 遙感影像融合是信息融合技術(shù)的一種，它根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用目的，通過(guò)高級(jí)影像處理技術(shù)對(duì)多源影像進(jìn)行復(fù)合，從而生成新的影像的過(guò)程。 遙感影像融合的目的： 1.消除冗余數(shù)據(jù)，突出有用的專(zhuān)題數(shù)據(jù)。 2.利用多源數(shù)據(jù)間的信息互補(bǔ)性，對(duì)各種遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)的不足，提高分析的精度，并擴(kuò)大數(shù)據(jù)的使用范圍。 3.提高信息的協(xié)調(diào)能力，融合并非是幾種數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單疊加，它可以得到原來(lái)幾種單個(gè)數(shù)據(jù)不能提供的新數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足地學(xué)分析及各種專(zhuān)題研究的需求 2.像素級(jí)融合的內(nèi)容 3.像素級(jí)融合的流程 4.遙感影像融合的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其意義 第九章作業(yè)： 1.遙感影像分類(lèi)的概念 遙感影像分類(lèi)是指通過(guò)對(duì)遙感影像中各類(lèi)地物的光譜信息和空間信息的分析來(lái)選擇特征，并將特征空間劃分為互不重疊的子空間，將影像中各像元?jiǎng)潥w到各子空間的過(guò)程。 2.兩種非監(jiān)督分類(lèi)的原理及流程 K-mean原理: 通過(guò)迭代,移動(dòng)各個(gè)基準(zhǔn)類(lèi)別的中心,直至得到最好的聚類(lèi)結(jié)果為止。 步驟： ISODATA分類(lèi)原理： 在初始狀態(tài)給出圖像粗糙的分類(lèi)，然后基于一定原則在類(lèi)別間重新組合樣本，直到分類(lèi)比較合理為止。 主要步驟： 1.按照某個(gè)原則選擇一些初始類(lèi)聚類(lèi)中心。 2.計(jì)算像素與初始類(lèi)別中心的距離，把該像素分配到最近的類(lèi)別中。 3.計(jì)算并改正重新組合的類(lèi)別中心 3.兩種監(jiān)督分類(lèi)的原理及流程 最小距離分類(lèi)法要求遙感圖像中每一個(gè)類(lèi)別選擇一個(gè)代表意義的特征統(tǒng)計(jì)量，首先計(jì)算待分像元與已知類(lèi)別之間的距離，然后將其歸屬于距離最小的一類(lèi) 最大似然分類(lèi)又稱(chēng)為貝葉斯(Bayes)分類(lèi)，它通過(guò)計(jì)算標(biāo)本(像元)屬于各組(類(lèi))的概率(或稱(chēng)歸屬概率)，將該標(biāo)本歸屬于概率最大的一組 5. 遙感影像分類(lèi)處理中的幾個(gè)問(wèn)題 1) 訓(xùn)練場(chǎng)地和訓(xùn)練樣本的選擇問(wèn)題 2) 地形因素影響 3) 混合像元問(wèn)題 4) 特征變量的選擇問(wèn)題 5) 空間信息在分類(lèi)中的應(yīng)用問(wèn)題 6) 影像分類(lèi)的后期處理問(wèn)題 一般情況下，每類(lèi)至少有10—100個(gè)訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)。 確定訓(xùn)練場(chǎng)地和訓(xùn)練樣本應(yīng)注意：①時(shí)間；②空間。 解決由于地形因素造成的“同物異譜”現(xiàn)象的一種有效的方法是采用“同類(lèi)多組法”來(lái)選取訓(xùn)練樣本。 監(jiān)督分類(lèi)和非監(jiān)督分類(lèi)的概念：