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遥感卫星影像原理
来源:本站   发布时间: 2020-04-29   浏览:3227次  
第一章

1、遥感:一种远离目标,在不与目标对象直接接触的情况下,通过某种平台上装载的传感器获得其特征信息,然后对所获得的信息进行提取、判定、加工及应用分析的综合性技术。

2、地物光谱特性:地球上任一物质都会反射、吸收、透射及辐射电磁波,物体的这种对电磁波固有的波长特性就叫地物的光谱特性。

3、遥感过程:指遥感信息的获取、传输、处理及其判读分析和应用的全过程。

4、遥感平台:搭载传感器的载体。

5、遥感的分类:

n          按工作平台的不同可分为:地面遥感、航空遥感和航天遥感。

n          按电磁波的探测工作波段可分为:紫外遥感(0.05~0.38µm)、可见光遥感(0.38~0.76µm)、红外遥感(0.76~1mm)和微波遥感(1mm~10µm)。

n          按传感器工作原理可分为:主动式遥感和被动式遥感。

n          按遥感资料的获取方式可分为:成像遥感和非成像遥感。

n          按波段宽度及波谱的连续性可分为:高光谱遥感和常规遥感。

6、遥感探测的特点:

²           宏观观测,大范围获取数据资料(大范围感测)。

²           动态观测,快速更新监控范围数据。

²           技术手段多样,可获取海量信息。

²           应用领域广泛,经济效益高。

7、遥感技术的发展趋势:

Ø       多分辨率遥感平台并存,多种分辨率普遍提高。

Ø       新型传感器不断涌现,微波遥感、高光谱遥感迅速发展。

Ø       遥感的综合应用不断深化。

Ø       商业遥感时代的到来。

8、同物异谱:同类地物具有不同的光谱特征。(例如同一种植物再骑不同的生长阶段在同一影像上表现出不同的色调)

9、同谱异物:不同的地物可能具有相似的光谱特征。(例如许多绿色植物具有十分相似的光谱特征)

10、地理信息数据的特征:空间性、属性和时间性。

11、GPS的组成:空间星座、地面控制系统和用户系统。

 

第二章

1、遥感经常会用到的谱段是?可见光, 红外波段, 微波

2、大气窗口:电磁波通过大气层是较少被反射、吸收或散射的;透过率较高的波段成为大气窗口。

3、常用的大气窗口光谱段有哪些?

可见光、红外和微波波普区间。具体波段有:0.3~1.3µm(紫外、可见光、近红外波段),1.5~1.8µm、2.0~3.5µm(近、中红外),3.5~5.5µm(中红外),8~14µm(远红外波段),0.8~2.5cm(微波波段)。

4、为什么不选择5.0~8.0微米波段作为大气窗口?(水汽吸收率大

5、黑体:一种会吸收所有落在它身上电磁波的理想物体。即:无透射,无反射,只有吸收。

6、从太阳光谱曲线可以看出:

è      太阳光谱相当于6000 K的黑体辐射;

è      太阳辐射的能量主要集中在可见光,其中0.38 0.76 µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%,最大辐射强度位于波长0.47 µm左右;

è      到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 3.0 µm波段,包括近紫外、可见光、近红外和中红外;

è      经过大气层的太阳辐射有很大的衰减;

è      各波段的衰减是不均衡的。

7、地球自身的辐射接近于300k黑体辐射

8、地物反射光(波)谱:

研究地面物体反射率随波长的变化规律。(研究地面物体反射率随着波长变化的规律,是一个函数。换句话,对应一定波长的电磁波,地物有着一定的反射率。)

9、地表常见几种地物的反射波谱(植物、土壤、水体、岩石、雪

10、电磁波谱:电磁波在真空中传播的频率或波长排列可以形成一个连续的谱带。具体分段看课本。

 

第四章

1、地球辐射的分段特性

在可见光与近红外波段(0.3—2.5微米),地表以反射太阳辐射为主,地球自身辐射可以略。

在中红外波段(2.5—6微米),地表反射太阳辐射和地球自身热辐射都是被动遥感的辐射源。

在热红外波段(6微米以上),以记录地球自身热辐射为主,地表反射太阳辐射可以忽略计。

2、传感器的一般组成

收集器、探测器、处理器、输出器。

3、传感器的分类:

u         按照数据记录方式分:成像(摄影成像、扫描成像)、非成像

u         按照传感器工作的波段分:可见光传感器、红外线传感器、微波传感器

u         按照工作方式来分:主动传感器(侧视雷达、激光雷达、微波辐射计)、被动传感器(航空摄影机、多光谱扫描仪、红外扫描仪)

最常见的传感器: 成像被动式传感器。

4、传感器的性能:表现传感器性能的指标是传感器分辨率。(空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率)。空间分辨率:像元越小空间分辨率越大。

最常见的传感器: 成像被动式传感器

5、扫描仪:

u         光机型扫描仪:把卫星的飞行方向与利用旋转镜式摆动镜对垂直飞行方向的扫描结合起来,从而收到二维信号。是对地面直接扫描成像。

u          推扫型扫描仪:采用线列或面阵探测器作为敏感元件,线列探测器在光学焦面上垂直于飞行方向作横向排列,当飞行器向前飞行完成纵向扫描时,排列的探测器就好象刷子扫地一样扫出一条带状轨迹,从而得到目标物的二维信息。瞬间在像面上先形成一条线图像,一幅图像由若干条线影像拼接而成。

 

第五章

1、航空摄影种类:

u         按照像片倾角(航摄倾角)分:垂直摄影(a<3度)、倾斜摄影(a>=3度)。

u         按照摄影实施方式分:单片摄影、单航线摄影、多航线摄影 。

2、像片倾角(航摄倾角):主光轴和相机铅垂线的夹角也可说成像片面与水平面的夹角

3、相对:从不同角对对同一地物拍摄的两张的相片。

4、航线重叠度:为了保证无航摄漏洞和立体观察,在同一航线上相邻两张相片重叠度要达到53%以上

5、旁向重叠度:相邻航线间相邻相片的重叠度。一般为15%~30%。

6、中心投影:空间任意物点A与投影中心连成的直线或其延长线被像平面所截,则此直线与像平面的交点a就称为A点的中心投影。(类似于凸透镜成像,所有的投影线都经过投影中心)

7、中心投影的成像特征:

l        在中心投影上,点的像还是点。

l        直线的像一般仍是直线,但如果直线的延长线通过投影中心时,则该直线的像就是一个点。

l        空间曲线的像一般仍为曲线。但若空间曲线在同一个平面上,而该平面又通过投影中心时,它的像则成为直线。

8、像点位移:比较地物在航空相片上与其在平面图上位置,位置产生的移动。产生的原因: 相片倾斜,地形起伏和其他物理因素(材料变形,压平误差,物镜畸变等)

9、航空像片的比例尺(主比例尺)K航片上某段长度和地面相应线段的长度比。K=f/H

f为物镜焦距,H为飞行高度。当焦距固定,H越高,比例尺就越小。

影响因素:相片倾斜,地形起伏。只有位于同一水平面上的线段在像片上才具有相同的比例尺。

10、投影差$因为地形起伏,导致航片上的像点与垂直相片像点的差别。

特点:地点高程越高,投影差越大;航高越大,投影差越小;像点距离像主点越近,投影差越小(根据$=r*h/H)

 

第六章

1、航天遥感:是以人造地球卫星,航天飞机或宇宙飞船以及运行在太空的飞行器作为遥感平台的遥感。

2、航天遥感和航空遥感的比较:

u         航天遥感视野开阔,观察地面范围大,可以发表地表大面积宏观特征。

u         航天遥感的测量时间短,

u         航天遥感价格较低,耗费少。

u         航天遥感可以对地球进行周期性的,重复观察,利于动态监测。

u         航天遥感的分辨率不如航空遥感。

3、遥感卫星的轨道参数:

-       开普勒六参数:轨道长半轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经、近地点焦距、过近地点的时刻(t0)

-       其他参数:卫星高度、运行周期、重复周期、降交点时刻、扫描带的宽度。

4、遥感卫星轨道的类型:地球同步轨道(高轨静止卫星)、太阳同步轨道(极轨卫星)。

5、太阳同步轨道卫星:卫星轨道面与太阳地球连线在黄道面的夹角,不随着地球绕太阳公转而改变。(卫星轨道面和当时的日心-地心连线保持恒定的角度)

-       卫星总是在相同的地方时经过同一位置。

-       同纬度地区,卫星经过的地方时相近。

6、陆地卫星Landsat系列轨道特征:中等高度,近圆形,近极地,太阳同步,可重复轨道。

7、扫描成像的原理:利用光感或者热敏元件,进行光电成像。

以光电耦合器CCD为例子, CCD元件受着不同强弱光线照射,经过A/D(模数转换),将电信号转换为大小不同的数字信号. 易于数据的计算和修正、存储。

8、扫描图像和摄影图像的区别:

Ø       扫描图像:是收集地面反射电磁波(近红外、可见光)通过中心投影的方式,在感光材料上一次过直接曝光,是光学成像,摄影图像的结果是模拟图像, 图像用连续的色彩变化表达。摄影图像需要图像数字化,才能在计算机里处理。

Ø       摄影图像:用光感器具,逐点或者逐行或者逐面地进行像点能量的记录,得到的是数字图像。图像用离散的像点来表达对应地物的反射能量。

 
 

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