1、遥感的基本概念：
应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。也是一门科学。
2、遥感系统的组成部分：
1）被测目标的信息特征(目标物电磁波特性) 2）信息的获取 3）信息的传输与接收
3、传感器的概念：接收、记录目标物电磁波特征的一起，陈伟传感器或遥感器。
4、遥感的类型：
按遥感平台分：地面遥感 、航空遥感 、航天遥感、航宇遥感 按传感器的探测波段分：
5、紫外遥感：探测波段在0.05～0.38µm之间； 可见光遥感：探测波段在0.38～0.76µm之间； 红外遥感：探测波段在0.76～1000µm之间； 微波遥感：探测波段在1mm～10m之间；
6、多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。 按工作方式分：
（1）主动遥感和被动遥感：
7、主动遥感由探测器主动发射一定的电磁波能量并接收目标的后向散射信号；
8、被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。 （2）成像遥感与非成像遥感。 按遥感的应用领域
（1）从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感和海洋遥感等。 （2）从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、军事遥感等。。。。。
4、遥感的特点：1）大面积的同步观测2）时效性3）数据的综合性和可比性4）经济性5）局限性
第二章电磁波谱与电磁辐射
10、电磁波谱：（频率从高到低排列）γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中波和超长波等）在真空中按照波长或频率递增或递减排列，则构成了电磁波谱。
2、目前，遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间
3、辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外辐射。电磁波的传播实际上就是电磁能量的传递。 4、辐射测量度量：
辐射能量：电磁辐射的能量。
辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量。 辐射通量密度：单位时间内通过单位时间的辐射能量。 辐照度：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。
4）信息的处理 5）遥感信息的应用
辐射出射度：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量。
辐射亮度：假定有一辐射源成面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同则辐射量度定义为辐射源在某一方向，单位投影表面。单位立体角内的辐射通量。
朗伯源：辐射量度与观察角无关的辐射源称为朗伯源。一些粗糙的表面近似看做朗伯源。涂有氧化镁的表面也可以近似看做朗伯源。
5、绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收。也是完全辐射体，是朗伯源，理想的辐射体。 6、黑体辐射规律 普朗克公式
c：真空中的光速 k：玻尔兹曼常数， K=1.38×10-23J/K h:普朗克常数,h=6.63×10-34Js Mλ(λ,T):辐射出射度
斯忒藩–玻耳兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。 ρ：斯忒藩-玻尔兹曼常数， ρ =5.67×10-8W·m-2·K-4
维恩位移定律 ：黑体辐射光谱中最强辐射的波长λmax与黑体绝对温度T成反比 λmax·T= b
b为常数，b＝2.898×10－3 m·K T/K (um)
实际物体的辐射－基尔霍夫定律(Kirchhoff’s Law )
把实际物体看作是辐射源，研究其辐射特性，将其与绝对黑体进行比较。 表示实际物体辐射与黑体辐射之比: M=εM0
该定律揭示了物体的光谱辐射出射度Mi与同一温度、同一波长绝对黑体辐射出射度的关系，ai为此条件下的吸收系数（率），有时也称为比辐射率或发射率记作ε。
P22表2.3为常温下，λ为8－14 um自然物体的的比辐射率（或发射率）。
发射率 ε（比辐射率）的概念：物体（地物）的辐射出射度与同温度下黑体的辐射出射度之比。 物体的发射率等于该物体的吸收率： αλ=ελ 一般情况下,物体的发射率: 0＜ ελ ＜1
物体的发射率是温度和波长的函数。物体的发射率与自身的性质、物理状况（如粗糙度、颜色等）有关；物体的表面温度受自身的比热、热惯量、热导率、热扩散率等影响较大。 黑体的ελ = ε=1； 灰体的ελ =ε=常数<1;
选择性辐射体的ελ <1,且随波长而变。 7、太阳光谱：指光球产生的光谱。 从太阳光谱曲线可以看出：
太阳光谱相当于5800K的黑体辐射，太阳辐射的光谱是连续的光谱；
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43.5％，最大辐射强度位于波长0.47 µm左右；
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； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减，其差异是由于地球大气引起的； 各波段的衰减是不均衡的。
就遥感而言被动遥感主要利用可见光、红外等稳定辐射，是太阳活动对遥感的影响降至最小。
8、大气主要成分可分为二类：气体分子（主要有氮气和氧气约占99%，其余的1%的是臭氧、二氧化碳、水汽等）和其他微粒（烟、尘埃、雾霭、小水滴及气溶胶。
大气吸收作用：太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用，吸收作用使辐射能量
300 500 1000
2000 3000 4000 5000 6000 7000 1.45 0.97 0.72 0.58 0.48 0.41
λ max 9.66 5.80 2.90
变成分子的内能，引起这些波段的太阳辐射强度衰减。 大气的吸收谱(见图) 大气的吸收谱
从中可看出：
H2O吸收带主要有2.5～3.0 um，5～7 um，0.94 um，1.13 um，1.38 um，1.86 um，3.24 um以及CO2吸收峰主要：2.8 um，4.3 um；
O3在10～40公里高度对0.2～0.32 um有很强的吸收带，0.6 um，0.96 um； O2主要吸收小于0.2 um的辐射，0.6 um，0.76 um也有窄的吸收带。 此外大气中的其他微粒虽也有吸收作用，但不起主导作用。
24 um以上对微波的强吸收带；
9、大气散射：
大气散射作用：太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开的物理现象。 散射现象的实质是电磁波传输中遇到大气微粒产生的一种衍射现象，因此这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。 大气散射有以下三种情况：
瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小的多时发生的散射。其特点：散射强度与波长的四次方成反比 。如无云晴空呈蓝色 ；朝霞和夕阳呈橘红色。瑞利散射对于红外和微波，由于波长更长。散射强度更弱，可以认为几乎不受影响。
米氏散射：当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射。其特点：该种散射的强度与波长的2次方成反比。散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显。如云雾的直径与红外线（0.76～15 um）的波长接近，所以云雾对红外线主要是米氏散射。因此潮湿天气米氏散射影响较大。
无选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大的多的时发生的散射。其特点：这种散射的特点是散射强度与波长无关，任何波长的散射强度相同，因此称为无选择性散射。云雾对于可见光来说直径大的多，所以发生无选择散射。所以我们看到的云雾是白色的。 重点阅读课本30页大气散射最后一段。
10、大气窗口：概念：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫大气窗口。 大气窗口的波谱段： 大气窗口 紫外可见光 近红外 近红外 近-中红外 中红外 远红外 微波 波段 0.3～1.3μm 1.5～1.8μm 2.0～3.5μm 3.5～5.5μm 8～14μm 0.8～2.5cm 透射率/% ＞90 80 80 60～70 100 应用举例 TM1-4、SPOT的HRV TM5 TM7 NOAA的AVHRR TM6 Radarsat 11、大气透射的定量分析：太阳辐射通过大气时，就可见光和近红外而言，被云层或其他粒子反射回去的比例最大约占30%，散射占22%吸收占17%，透过大气到达地面的能量仅占入射总能量的31%。 12、地球辐射的分段特征：
13、反射波谱曲线：地物 反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。地物反射波谱曲线除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现（反射率）也不同。 14、
植物的光谱曲线
从植物典型的波谱曲线来看，控制植物反射率的主要因素有植物叶子的颜色、叶子的细胞构造和植物的水
分等。植物的生长发育、植物的不同种类、灌溉、施肥、气候、土壤、地形等因素都对植物的光谱特征发生影响，使其光谱曲线的形态发生变化。 土壤的光谱曲线
土壤光谱曲线与土壤本身的颜色、质地的粗细、有机质和含水量等因素影响。 水体的光谱曲线
清水在可见光范围：水体的反射率总体是比较低。不超过10％，一般为4～5％，并随波长的增加而不断减低，到了0.6um处大约为2～3％。过了0.75um，水体几何成全吸收体。
在近红外波段清澈的水：为全吸收体，色调深，与地物有明显的界线，可以区分水陆界线； 热红外晚间成像水体呈浅色调；根据热红外传感器的温度定标，可在热红外影像上反演出水体的温度。水体在微波1mm～30cm范围内的发射率较低，约为0.4％。平坦的水面，后向散射很弱，因此侧视雷
所以夜间的热红外影像可用于寻找泉水，特别是温泉。
达影像上。水体呈黑色。雷达影像是确定洪水淹没范围的有效手段。 岩石的光谱曲线
岩石的反射光谱特征与矿物成分、颜色、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒的大小、表面的光滑程度等因素有关。
常见地物的光谱曲线比较 常见地物的光谱曲线比较
15、电磁波谱中：可见光和近红外波段（0.3-2.5um）是地表反射的主要波段，多数传感器使用这一区间，其他地物光谱的测试有三方面的作用：
1）传感器波段选择、验证、评价的证据；2）建立地面、航空和航天遥感数据的关系3）将地物光谱数据直接与地物特征进行相关分析并建立应用模型。 16、地物反射波普测量理论：课本P41-44 第三章遥感成像原理与遥感图像特征 1、气象卫星的特点：
1）气象卫星耳朵轨道分为两种即低轨和高轨。低轨就是近极低太阳同步轨道简称极地轨道。高轨就是指地球同步轨道。
2）短周期重复观测。3）成像面积达，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。 4）资料来源连续、实时性强、成本低。 2、气象卫星资料的应用领域：
1）天气分析和天气预报2）气候研究和气候变迁的研究3）资源环境其他领域。 3、陆地卫星运行特点：
近极地、近圆形的轨道(长短半轴只差13公里)； 轨道高度为700～900 km，中等高度；
可重复轨道。重复周期为16天（4.5.7号）、18天（1.2.3号卫星） 轨道与太阳同步（光照角都是37.5°）。
4、摄影相片的几何特征：
1）相片的投影：属于中心投影；常用大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影 。 2）相片的比例尺：像片上两点之间的距离与地面上相应两点的实际距离之比。
3）像点位移：像点位移：在中心投影的像片上，由于地形的起伏（除引起像片比例尺变化外，）引起平面上的点位在像片位置上的移动，其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的“投影误差” 5、垂直投影相片的几何特征：
摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂直线在3°以内。取得的像片称为水平像片或垂直像片。航空摄影测量和制图大都是这种像片。
垂直摄影影像是通过互相平行的光线投影到与光线垂直的平面上，因此像片或地图的比例尺处处一致，而
与投影距离无关；摄影像片是地面物体的中心投影像，物体通过物镜中心投射到承影面上，形成透视影像。满足透镜成像原理。
6、中心投影与垂直投影的区别：
1）投影距离的影响：垂直投影的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离（遥感平台的高度）的影响，像片比例尺与平台的高度H和焦距f有关。
2）投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅比例尺有所放大。在中心投影的像片上（图3.13a）像点ao，bo的相对位置保持不变。在中心投影像片上（见图3.13b），ao，bo的比例关系有显著的变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子，地面上AO=BO而像片上的ao>bo。
3）地形起伏的影响：垂直投影起伏变化大，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量就越大（见图3.14）产生投影误差。这种误差为有一定的规律。
7、像点位移：在中心投影的像片上，由于地形的起伏（除引起像片比例尺变化外，）引起平面上的点位在像片位置上的移动，其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的“投影误差” 8、
如图所示：a0a或b0b即为位移量δ（或称投影误差）。 a0a＝δ 根据摄影比例尺得：
1/m＝a0a/ A0 A0′＝δ/ A0 A0′ δ＝A0 A0′/m （3.2） 又因 ΔAA0′A0≈ΔSao 设 oa＝r，os＝ｆ，AA0＝h
A0′A0/ AA0＝oa/ os＝A0′A0/ h＝r/ｆ A0′A0＝r h /ｆ （3.3） 将式（3.3）代入（3.2）得 δ＝r h/ mｆ 又因mｆ＝H 所以 δ＝r h/ H （3.4） 由式（3.4）可以看出：
v 位移量与地形高差成正比 ； v 位移量与像主点的距离r成正比； v 位移量与摄影高度（航高）成反比 。
9、光/机扫描成像：光学/机械扫描成像系统：一般在扫描仪的前方安装可转动的光学镜头，并依靠机械传动装置使镜头摆动，形成对地面目标的逐点逐行扫描。 光机扫描的几何特征取决因素：
瞬时视场角（IFOV）：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，接收到的目标地物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度内，这个角度称为瞬时视场角，即扫描仪的空间分辨率
总视场（FOV）：扫描带的地面宽度称总视场，从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，叫总视场角，也叫总扫描角。扫描带对应的地面宽度L, L=2H0tanΦ 式中H为遥感平台高度，2Φ为总的视场角。航空遥感中总的视场角取70°～120°。 10、固体自扫描成像优点：
与框幅式摄影机相似，某一瞬间获得一幅完整影像，一个中心投影。
在某一瞬间得到的是一条线影像，一幅影像是由若干条线影像拼接而成，因此又称为推帚式扫描成像。成像方式在几何关系上同缝隙式摄影机情况相同。 11、高光谱成像光谱扫描：
成像光谱仪把可见光、红外波谱分割成几十个到几百个波段，每个波段都可以取得目标图像，取样点的波
谱特征随波段数越多越接近于连续波谱曲线。既能成像又能获取目标光谱曲线达到“谱像合一”。具有代表性的面阵推帚型机载成像光谱仪是加拿大的CASI系统，中国研制的成像光谱仪PHI。 12、微波遥感的特点：
v 1.能全天候全天时的工作。
v 2.对某些地物具有特殊的波谱特征。 v 3.对冰,雪,森林,土壤具有一定的穿透能力。 v 4.对海洋遥感具有特殊的意义。 v 5.分辨率较低,但特性明显。 13、微波遥感的方式：
1）主动微波遥感：是指通过向目标地物发射微波并接受其后向散射信号来实现对地物观测遥感方式。主要传感器是雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。
2）被动微波遥感：通过传感器接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。 14、遥感的图形特征：
空间分辨率 ：指遥感图像上像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。通常用像素大小、像解率或瞬时视场来表示 波谱分辨率：是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率愈高。 .辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级
时间分辨率：是指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间分辨率，也叫重访周期。 第四章遥感图像处理 1、颜色视觉的相关概念
亮度对比：是视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比。记作：C＝|L对象－L背景|∕ L背景 颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。
明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。与电磁波辐射亮度的概念不同，明度受视觉感受性和经验性的影响。一般来说，物体的反射率越高，明度就越高。对光源而言，亮度越大，明度越高。
色调：是色彩彼此相互区分的特性。可见光谱段的不同波长刺激人眼产生了红橙黄绿青蓝紫等彩色的感觉。 饱和度：是彩色纯洁的程度。即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。
2、三原色：分析各种颜色可以找到三种颜色，其中的任一颜色都不能由其余颜色（两种）混合相加产生，这三种颜色可以按一定的比例混合形成各种色调的颜色。则称之为三原色。实验证明：红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色。混合后的颜色只是视觉上效果上的颜色，已完全失去了颜色的光谱意义。 3、数字图像：是指能够被计算机存储、处理和使用的图像。
光学图像称为模拟量，而数字图像又称作数字量。他们之间的转换称模∕数（数/模)转换，记作A/D或D/A。 数字量和模拟量的本质区别在于模拟量是连续变量而数字量是离散变量。
灰度：观察一幅黑白照片，其黑白的程度称为灰度，对于光学图像黑白变化是逐渐变化的没有阶梯状的 图像数字化：一幅光学图像经过扫描仪或数字摄影机等外部设备送入到计算机时，就是对图像的位置变量进行离散化和灰度值进行量化的过程。
数字图像中像元值可以是正型、实型和字符型。为了节省存储空间字节型最常用，即每个像元记录为一个字节，8未。彩色3×8=24位。 4、引起辐射畸变的原因： 1） 遥感器仪器本身产生的误差
①光学摄影机内部辐射误差；②光电扫描仪内部辐射误差，有光电转换误差和探测器增益变化引起的误差。 2）大气对辐射的影响 3）地形的影响
5、大气影响的粗略矫正
1）直方图最小值去除法
基本思想：在于一幅图像中总可以找到某种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0，例如，地形起伏地区的山的阴影处，反射率极低的深海水体处等，这时图像中对应的亮度值应为0。实测表明这些位置的的像元亮度不为0。这个值应该是大气散射导致的程辐射值。一般来说，由于程辐射主要来自米氏散射，其散射强度随波长的增大而减小，到红外波段也有可能接近0。
校正方法：首先确定条件满足，校正时将每一波段中的每个像元的亮度值都减去该波段的最小值。使图像亮度的动态范围得到改善，对比度增强，从而提高影像的质量。 2）回归分析法：
基本思想：假定某红外波段，存在程辐射为主的大气影响，且亮度增值最小。接近于0。设为波段a。现需要找到其他波段对应的最小值，这个值一定比a波段的值大一些，设为b波段，分别以a、b波段的像元亮度值为坐标，作为二维光谱空间，两个波段中对应像元在坐标系内用一个点来表示（见图4.20）。由于波段之间的相关性，通过回归分析在众多点中一定能找到一条直线与波段b的亮度Lb轴相交，且满足如下公式：
式中a是波段a中的亮度为零处在波段b所具有的亮度。可以认为a就是波段b的程辐射度
3、遥感影像变形的原因：
(1)遥感器的内部畸变：由于遥感器结构、性能等引起的畸变，如成像几何形态的影响。
(2)遥感平台位置和运行状态变化的影响：包括由于平台的高度变化、速度变化 及姿态变化引起的图像畸变
(3)地球本身对遥感图像的影响：包括地形起伏、地球曲率、地球的自转等引起的图像畸 （4）大气折射的影响 4、几何畸变校正的具体步骤
第一步：像元坐标变换是构建一个模拟几何畸变的数学模型，以建立原始畸变图像空间与标准图像空间的某种对应关系，实现不同图像空间中像元位置的变换；
第二步：像元灰度值的重新计算（重采样）是利用这种对应关系把原始畸变图像空间中全部像素变换到标准图像空间中的对应位置上，完成标准图像空间中每一像元亮度值的计算。
5、为了确定校正后图像上每点的亮度值，只要求出其原图对应点（x，у）的亮度值。通常采用的方法有三种：I.最近邻法，II.双向线性内插法和III.三次卷积内插法。 6、控制点的选取： v 控制点数目确定
控制点数目的最低限是按未知系数的多少来确定。如一次多项式6个系数，需要3个控制点。二次多项式12个系数需要6个点。三次多项式至少需要10个控制点，n次多项式需要最少数目是（n＋1）（n＋2）/2。在条件允许的情况下。控制点数目要大于最低限很多（甚至6倍） 选取的原则
控制点的选取要以配准对象为依据。无论用哪一种坐标系，关键在于建立待匹配的两种坐标系的对应点关系。
①控制点应选取在图像上易分辨且较精细的特征点上，很容易通过目视法辨别（如道路交叉点、河流弯曲和分叉点、海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场城廓边缘等）。②特征变化大的地区应多选。③图廓边缘部分一定要选取控制点，以避免外推。④尽可能满幅均匀选取，特别是实在不明显的大面积区域（如沙漠），可用求延长线交点的办法来弥补。但应尽可能的避免这样做，以避免造成人为误差。 7、数字图像增强：
1）对比度变换：该法是一种通过改变图像像元亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。因为亮度值是辐射强度的反映，所以也称之为辐射增强。常用的方法有对比度线性变换和非线性变换
2）空间滤波
空间滤波是以重点突出图像上的某些特征为目的的，如突出边缘或纹理等，因此通过像元与周围相邻像元的关系，采用空间域的邻处理方法，属于一种几何增强处理，空域滤波增强是基于邻域处理的增强方法。 主要包括平滑和锐化。
（1） 图像卷积运算：是在区域上对图像做局部检测的运算，以实现平滑和锐化的目的， （2） 平滑：图像中某些变化过大的区域，或出现不该有的亮点（噪声）时，采用平滑的方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。具体的方法有均值平滑和中值平滑
均值平滑：是将每个像元在以其为中心的区域内取平均值来代替改像元值已达到去掉尖锐噪声和平滑图像的目的，
中值滤波：是将每个像元以其为中心的临域内取中间亮度值来代替该像元值。
（3） 锐化：突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，锐化后的图像已不再具有原遥感图像的特征而成为边缘图像。 罗伯特梯度：
该算法意义：在于用交叉的方法检测出像元与其邻域在上下、左右或斜方向之间的差异，最终产生一个梯度影象，达到提取边缘信息的目的。 索伯尔梯度 拉普拉斯算法
与前两种方法不同，它不检测均匀的亮度变化，而是检测变化率的变化率，相当于二阶微分。计算出的图像更加突出亮度值突变的位置
有时也用原图像减去模板运算结果的整倍数。这样的计算结果保留了原图像作为背景，边缘之处加大了对比度，更突出了边界位置。 8、彩色变化
1）单波段彩色变化：
密度变化：单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像，这种方法又叫密度分割，即按照图像的密度进行分层每一层所包含的亮度值范围可以不同。
2）多波段彩色变换：根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。
3）HLS变换：HLS代表色调，明度和饱和度的色彩模式。这种模式可以用近似的颜色立体来定量化。 9、图像运算
1）差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。 意义：（1）相减后的值反映了同一地物光谱反射率之间的差。 （2）差值运算还常用语研究同一地区不同时相的动态变化。
（3）有时为了突出边缘，也用差值法将两幅图像的行、列各移一位，再与原图像相减，也可以起到几何增强的作用。
2）比值运算：两幅同样行、列的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为零）就是比值运算。
意义：（1）比值运算可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度，。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类别或估算生物量，这种算法的结果称为植被指数。
（2）比值运算对于去除地形影响也非常有效。 （3）比值处理还有其他多方面的应用。 10、多光谱变换：
方法：可以通过函数变换、达到保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用的信息的目的。 本质：是对遥感图像实行线性变换，使多光谱空间的坐标按一定规律进行旋转。
多光谱空间：就是一个n维坐标系，没一个坐标轴代表一个波段，坐标值为亮度值，坐标系内的每一个点
代表一个像元。
1）K-L变换：是离散变换的简称又被称作主成分变换它是对某一多光谱图像X利用K-L变换矩阵A进行线性组合，而产生一组新的多光谱图像Y
K-L（主成分PCA变换）表达式： Y=AX 式中，X为变换前的多光谱 空间的像元矢量Y为变换后的主分量空间的像元矢量；A为转换矩阵。其作用是给多波段的像元亮度家权系数，实现线性转换。输出的图像Y的个分量yⅰ之间将具有最小的相关性。 *第一主分量集中了最大的信息量，常常占80%以上。 运用K-L变换作数据分析前的预处理可以实现： （1） 数据压缩（2）图像增强
2）K-T变换：也称缨帽变换，该变换是一种经验性的多波段图像的线性变换，旋转后的坐标轴不是指向主成分方向，而是指向与地面景物有密切关系的方向。主要应用是针对TM与MSS数据。 缨帽变换(Tasseled cap)的数学形式如下：Y=BX 式中，X为变换前的多光谱空间的像元矢量； Y为变换后的主分量空间的像元矢量；
B为转换矩阵。其作用是给多波段的像元亮度加权系数，实现线性转换。输出的图像Y的个分量yⅰ之间将具有最小的相关性。
11、多源信息的复合：是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。
目的：复合后的图像数据将更有利于综合分析该方法更好的发挥了不同遥感数据源的优势互补，弥补了某一数据的不足之处，提高了遥感数据的可应用性。 1） 不同传感器的遥感数据复合： 来自不同传感器的信息源有不同的特点：
TM影像有七个波段，光谱信息丰富，特别是5和7波段。SPOT数据分辨率高，全色波段可达十米，比TM的30米和SPOT多光谱传感器的20米都高。两者复合既可以提高新图像的空间分辨率又可以保持较丰富的光谱信息。
步骤：（1）配准（2）复合 例题P129 2） 不同时相的遥感数据复合步骤：
（1）配准：利用几何校正的方法作位置匹配。
（2）直方图调整：将配准后的图像尽可能调整成一致的直方图，使图像亮度值趋于协调，以便于比较。 （3）复合：
不同时相的图像复合主要是用来研究时间变化所引起的各种动态变化。 采用复合的方法与增强方法相同：
① 彩色合成方法，通过颜色对比表现变化；
②差值方法。差值后设定适当的阈值。获得只有0与1的二值图像，以突出变化（变化部分为1，非变化部分为0，或相反）。
③比值方法，也可设定阈值，类别不变的地物一定接近于1，同样可利用二值图像突出变化。 12、遥感数据与非遥感数据的复合步骤： （1）地理数据的网格化
①网格数据生成 ②与遥感数据配准
（2） 最优遥感数据的选取 （3） 配准复合
①栅格数据与栅格数据 ②栅格数据与矢量数据
第五章遥感图像目视解译与制图 1、摄影相片的解译标志
v 直接解译标志：也称判读要素，它是遥感图像上能直接反映和判别地物信息的影像特征，包括色调、颜色、形状、大小、阴影、纹理、图型、位置和相关布局。色调、颜色是最基本标志。
v 间接解译标志：通过已识别出的地物或现象，进行相互关系的推理分析，进一步弄清楚其它不易在遥感影像上直接解译的目标，（课本定义：是指间接反应和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可以推断与某地物属性相关的其他现象）例如根据植被、地貌与土壤的关系，识别土壤的类型和分布等。 常用的间接解译标志：
1） 目标地物与其相关指示特征2）地物及与环境的关系3）目标地物与成像时间的关系。 2、遥感摄影相片的判读方法： 2）
热辐射的强弱和地物温度 还受天气状况的影响。
热红外相片解译： 3、TM光谱效应
v TM1（0.45～0.52 um ）属蓝绿光波段对水体穿透力强，对叶绿素浓度敏感。植被、水体、土壤在此波段的反射率差别明显。有助于判别水质、水深、水中叶绿素分布、沿岸水流、泥沙情况和近海水域制图，可用于土壤和植被分类。影像色调植被最暗，水体其次，新鲜雪最浅。
v TM2 （0.52～0.60 um ）类同MSS4（0.5-0.6 um ）属蓝绿光波段。对水体具有较强的透射能力，水体色调较浅，可反映一定深度（大于10米）的水下地形，有利于识别水体浑浊度、沿岸流、沙洲等；叶绿素在此波段有一次反射峰称绿峰，健康的植物色调浅，可以按绿峰反射评价植物的生活力，区分林型、树种。蓝、绿、黄色地物影像一般呈浅色调，随着红色成分的增加而变暗。浮在水面的油污和金属化合物因防碍绿光的透过也所显示。陆地上颜色较浅的岩石地层和第四系松散沉积物、城镇、采石场呈浅色调。受散射光影响，此波段图像反差小，地物边界轮廓有些模糊。
v TM3 （0.63～0.69 um ）与MSS5（0.6～0.7 um ）属橙红光波段。对水体有一定的透射能力（约2米），可反映水中泥沙含量、水下地貌和泥沙流。为叶绿素的主要吸收波段，健康的植物影像色调较深，病虫害植物，伪装的枯树等则呈浅色调。可反映不同植物的叶绿素吸收和健康状况，用于区分植物种类和覆盖度。橙红色地物影像一般呈浅色调，绿色地物则为深色调。裸露的地表、植被、土壤、水系、岩石、地层、地貌等的影像清晰，色调层次多，信息量丰富。常用来根据宏观和微观地貌特征和色调差别、进行岩性和地质构造解译。用于地貌特征研究效果较好。
v TM4（0.76～0.90 um ）与MSS7(0.8 ～ 1.1 um)属于摄影近红外波段。属于水的强吸收和植物的强反射波段。对水体和湿地反映特别清楚，水系和水体轮廓在该波段的影像清晰，呈黑色调；浅层地下水丰富、土壤湿度大的地方，有较深的色调。植被在此波段有较高的反射率，图像上呈明亮的浅色调，病树反射率低，为较暗的色调。阔叶树色调浅，针叶树色调相对深。通过与TM2,3影像色调对比研究和纹理的分析，易于圈定植被分布范围，区分植物是树林、农作物还是草地，调查植物量和测定作物长势。对含水藻和不含水藻的水团容易区分。通过植物与水分的相关性，可在图像上研究某些植被掩盖的岩石、地层或隐伏构造。大断层在该波段图像呈深色的不连续的线段。隐伏构造，常有明显的轮廓及色调显示。 v TM5（1.55～1.75 um ）属于近红外波段。属于水的强吸收（1.4～1.9 um）波段。对地物含水量反映敏感，可用于土壤湿度、植物含水量调查、水份状况的研究、作物长势分析等。牧草同阔叶林、花岗岩与裸土的差异得到了增强，并大大提高了区分不同类型作物的能力。经过处理的TM5图像可区分裸露的、被草覆盖的及有树覆盖的表生矿。
v TM6（10.4～12.5 um)与MSS8(10.4~12.6 um)属于热红外波段，根据地物发射辐射差别，可在影像上区分草本植物和木本植物，识别大面积沙漠化。可用于研究区域岩浆活动和与人类有关的地表热流变
化。夜间热红外影像可区分岩性差异。由于近地表水通常集中在断层面与节理面，故其温度比周围低，因此可查明断裂构造。可用来观测水域表面温度的变化。
v TM7（2.08～2.35um ）属于近红外波段。为地质研究追加波段。位于水的强吸收带，土壤的反射特征与可见光波段差不多，水体呈黑色调，其它地物影像和可见光波段相近。此波段是绝大多数造岩矿物反射波谱的高峰段，而含氢氧基矿物（粘土）和碳酸盐矿物（如方解石）具有判别性的特征波谱吸收带，在影像上呈暗色调，所以该波段图像对直接出露地表的粘土与碳酸岩矿物较敏感。该波段与TM2－5图像综合利用，可以探测热液蚀变标志的含铁粘土矿物，填绘碳酸岩地层的岩相变化图及干旱半干旱区的热液蚀变分布图。
4、遥感影像主要解译方法：
v 遵循“先图外、后图内，先整体、后局部，勤对比，多分析”的原则。
“先图外，后图内”是指首先要了解影像图框外提供的各种信息，即：图像覆盖的区域及其所处的地理位置；图像比例尺；影像重叠符号；影像注记；影像灰阶。
“先整体，后局部”是指作整体的观察，了解各种地理环境要素在空间上的联系，综合分析目标地物与周围环境的关系。
“勤对比，多分析”是指在判读过程中进行多个波段对比、不同时相对比、不同地物对比。 v 解译标志和航空摄影像片相似，但要注意卫星遥感影像要比航空影像的比例尺小。 5、目视解译方法与基本步骤 1）方法：
v 直接判读法：根据遥感影像目视解译直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。 v 对比分析法：包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。同类地物对比分析法是在同一景遥感影像图上，由已知地物推出未知目标地物的方法。
v 信息复合法：利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。例如TM影像图，覆盖的区域大，影像上土壤特征表现不明显，为了提高土壤类型解译精度，可以使用信息复合法，利用植被类型图增加辅助信息。
v 综合推理法：综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。 v 地理相关分析法：根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。 2）基本步骤：
1.目视解译准备工作阶段
准备工作包括以下方面：明确解译任务与要求、搜集与分析有关资料、选择合适波段与恰当时相的遥感影像。
2.初步解译与判读区的野外考察 3.室内详细判读 4.野外验证与补判
5.目视解译成果的转绘与制图 6、遥感影像地图：
概念：遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。 主要特征：具有丰富的信息量；直观形象性；具有一定数学基础；现势性强。 7、计算机辅助遥感制图的基本过程和方法：
第六章遥感数字图像计算机解译
1、遥感数字图像计算机解译以遥感数字图像为研究对象，在计算机系统支持下，综合运用地学分析、遥感图像处理、地理信息系统、模式识别与人工智能技术，实现地学专题信息的智能化获取。
2、像素：是成像过程的采样点，也是计算机图像处理的最小单元。像素的属性采用亮度值来表示。 正像素：我们把一个像素内只包含一种地物称为正像素。
混合像素：像素内包含两种或两种以上的地物称为混合像素。 3、遥感数字图像的特点：
1）便于计算机处理与分析2）图像信息损失低3）抽象性强，便于建模。 4、遥感数字图像以二维数组来表示 按波段数量数字遥感图像分类：
二值数字图像：图像中每个像素由0和1组成，在计算机上表示为黑白图像 单波段数字图像：指在某一波段范围内工作的传感器获取的遥感数字图像。 彩色数字图像：是由红绿蓝三个数字层构成的图像。 多波段数字图像：是传感器从多个波段获取的遥感数字图像。 多波段数字图像的贮存的分发通常采用三种格式：课本P190-191 BSQ(Band sequential) BIP(Band interleaved by pixel) BIL(Band interleaved by line)
4、遥感数字图像计算机解译的主要目的是将遥感图像的滴血信息获取发展为计算机支持下的遥感图像智能化识别，其最终目的是实现遥感图像理解。其基础工作是遥感数字图像的计算机分类。 5、计算机遥感图像分类是统（计模式识别技术）在遥感领域中的应用 遥感图像分类的主要依据是（地物的光谱特征）。
6、遥感图像计算机分类的依据是（遥感图像像素的相似度）。相似度是两类模式之间的相似度。在遥感图像分类过程中常使用（距离）和（相关系数）来衡量相似度 7、遥感图像的计算机分类方法：
1）监督分类（1）包括利用训练区样本建立判别函数的“学习”过程（2）.把待分像元代入判别函数进行判别过程。
2）非监督分类是在没有先验类别(训练场地)作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并（将相似度大的像元归为一类）的方法。采用的聚类分析的方法。 8、监督分类和非监督分类方法比较 根本区别点:
在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识，监督分类根据训练场提供的样本选择特征参数、建立判别函数，对待分类点进行分类。非监督分类不需要更多的先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类。因此，非监督分类方法简单，且分类具有一定的精度。
9、结构模式识别：也叫句法模式识别，利用该方法利益提取地物的形状特征和空间关系特征，在此基础上识别遥感图像上的目标地物、
10、推理机：是遥感图像解译专家系统的核心，其作用是提出假设利用地物多种特征为证据、进行推理验证、实现遥感图像解译。
11、计算机解译的主要技术发展趋势
1）抽取遥感图像多种特征并综合利用这些特征进行识别
2）逐步完成GIS各种专题数据库的建设，减少自动解译的不确定性 （1）对遥感图像进行辐射校正，消除或降低地形差异的影像 （2）作为解译的直接证据，增回家遥感图像的信息量 （3）作为解译的辅助证据，减少自动解译中的不确定性 （4）作为介意结果检验数据，降低误判率
3）建立适用于遥感自动解译的专家系统，提高自动解译的灵活性 （1）建立介意知识库和背景知识库
（2）根据遥感图像解译的特点来构造专家系统 4）模式识别与专家系统相结合
5）计算机解译新方法的应用：人工神经网络、小波分析、分形技术。 第七章遥感应用：
1、地质遥感其中地质构造的识别是遥感地质解译的基础。 2、褶皱及其类型的识别 3、断层及其类型的识别
4、水体遥感的目的：课本P237-239
⑴ 水体界线的确定，获得水体分布信息 ⑵ 水体悬浮物质的确定⑶ 水温的探测 ⑷ 水体污染的探测 ⑸ 水深的探测
水体界线的确定
清水在可见光范围：水体的反射率总体是比较低。不超过10％，一般为4～5％，并随波长的增加而不断减低，到了0.6um处大约为2～3％。过了0.75um，水体几何成全吸收体。
在近红外波段清澈的水：为全吸收体，色调深，与地物有明显的界线，可以区分水陆界线； 热红外晚间成像水体呈浅色调；根据热红外传感器的温度定标，可在热红外影像上反演出水体的温度。所以夜间的热红外影像可用于寻找泉水，特别是温泉。
水体在微波1mm～30cm范围内的发射率较低，约为0.4％。平坦的水面，后向散射很弱，因此侧视雷达影像上。水体呈黑色。雷达影像是确定洪水淹没范围的有效手段。 5、植被遥感光谱特征P240 6、不同植物类型额区分
1）不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同具有不同的光谱特征 2）利用植物的物候期差异来区分植物也是植被遥感的重要方法之一。 3）根据植物生态条件区别植物类型。
7、植物生长状况的解译 健康绿色植物具有典型的光谱特征。当生长状况发生变化时，其波谱曲线的形态也会随之改变。通过受损植物与健康植物的光谱曲线的比较，可以确定植物受伤害的程度。 8、大面积农作物遥感估产：
1）可以根据作物的色调、图形结构等差异最大的物候期（时相）的遥感影像和特定的地理位置等特征，将其与其它植被区别开来
2）利用高时相分辨率的卫星影像对作物生长的全过程进行动态监测。
*监测作物长势水平的有效方法是利用卫星多光谱通道影像的反射值得到植被指数。 常用的被指数：比值植被指数、归一化植被指数、差值植被指数、正交植被指数等 9、比值植被指数：RVI=NIP/R
式中NIR为遥感影像中近红外波段的反射值。R为遥感影像中的红光波段的反射值。 10、土壤的光谱特征：
11、高光谱遥感：是高光谱分辨率遥感的简称。它是在电磁波谱的可见光、近红外，中红外和热红外范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据技术。其其光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。 高光谱遥感与一般遥感的主要区别
1）高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来收集信息； 2）每个波段宽度仅小于10nm ；
3）所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线； 4）光谱的覆盖范围从可见光到热红外的全部电磁波辐射波普范围。 12、高光谱遥感在植被研究中的应用
1）高光谱成像光谱仪对波段的精细划分，能够记录这些光谱特征的差异，而一般的遥感宽波段数据时不可能做到的
2）在植被遥感研究中，较多的研究有植被类型的识别与分类、植被制图、土地覆盖利用变化的探测，生物
生理和生物化学参数的提取和估计等
3）在植物生态学研究中可以研究叶面积指数的估计，植物群落和种类识别，冠层各种状态的评价，并进而研究生物量和植物长势。
第八章遥感、地理信息系统和全球定位系统综合应用概述 1、地理信息系统额基本功能
1）地理数据采集功能 2）地理数据管理功能 3）空间分析与属性分析功能 4）地理信息的可视化表现
概括以上功能，可以说地理信息系统在3S技术中具有采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球上与空间和地理分布有关的数据的重要作用。 2、全球定位系统在3S技术中的作用 空间定位系统的作用
1） 全球定位系统2）全球轨道导航卫星系统3）双星导航定位系统 全球定位系统的作用：1）精确地定位能力2）准确定时及测速能力
3、遥感技术在3S技术中的作用：1）GIS数据库的数据源2）利用遥感数字影像获取地面高程，更新GIS中高程数据。 【附加：《实习教程P115》】
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