遥感基础知识笔记

遥感基础知识学习笔记

`

---

一、遥感概念

遥感的直观理解: Remote Sensing,遥远感知。遥感是指在不直接接触的情况下,对目标物或者自然现象远距离感知的一门探测技术。
个人理解这里的不直接接触不是指不能接触到,而是指在不接触到的角度上或者说借助远程观测的技术,来探测目标对象。
卫星遥感的规范定义具体地讲，是指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输，变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互,关系的一-门现代应用技术科学。
遥感技术系统是从地面到空中甚至空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应用的完整技术体系。就是遥感过程所涉及的软硬件及相关技术、方法组成的系统。由四部分组成:
●遥感平台( RS platform )
●传感器( Senor )
●遥感数据接收与预处理系统(Reception&pre-process system )
●遥感数据分析与解译系统( Analyzing &interpretation system )
1.传感器(Sensor)收集、量测和记录从目标反射或辐射来的电磁波的仪器，是遥感技术系统的核心。传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。
2.遥感平台(Remote Platform)搭载传感器的工具系统。如地面三角架、遥感车、气球、飞艇、飞机、航天飞机、人造地球卫星。
3和4就顾名思义了。

二、为什么需要遥感技术

遥感可以在不接触和不干扰自然和人工目标的情况下记录它们反射或辐射的电磁波能量，以达到探测和识别它们的目的。
遥感仪器(传感器)可以被编程控制，以便系统地获取数据。
目前，遥感可有效地为各种自然(如水、植被、土壤、地质)和社会发展(如土地利用变化、城市扩展、城市污染、大型土木工程建设)的建模与分析提供关键的基本观测信息。
另外我认为遥感是一个独特的技术，与之前人们的探测技术有明确的区别，提供了一个新鲜的、独特的、高效的视角去观察目标事物。

三、分类

根据不同的标准，遥感可分为不同的类型。
1.根据遥感平台的分类:
(1)地面遥感:平台与地面接触，对地面、地”下或水下进行探测，常用平台如汽车、船舰、塔等。
(2)航空遥感:平台为飞机或气球，从空中对地面目标进行探测，其历史悠久。
(3)航天遥感:以卫星、航天飞机为平台，从外层空间对地球目标物进行探测，是20世纪70年代发展起来的现代遥感技术。

2.根据电磁波谱分类:
(1)可见光遥感:只收集与记录目标反射的可见光辐射能量，所使用的传感器有摄影机、扫描仪、和摄像仪。
(2)红外遥感:收集与记录目标发射(irradiation)或反射(reflection)的红外辐射能量，所使用的传感器有摄影机、扫描仪等。
(3)微波遥感:收集与记录目标发射或反射的微波能量，所使用的传感器有扫描仪、微波辐射计、雷达等。

3、根据电磁辐射源分类：
(1)被动遥感:不利用人工辐射源，而是直接接收与记录目标物反射的太阳辐射或目标本身发射的热辐射和微波辐射。
(2)主动遥感:使用人工,辐射源从平台上先向目标发射电磁辐射然后接收和记录目标物反射或散射回来的电磁波。

四、发展

●遥感技术的形成与传感器技术、航天技术、通讯技术和电子计算机技术的发展相联系，与军事侦察、环境监测、资源开发，利用、和全球变化监测的需求相适应。
●1960年，美国学者Evelyn L. Pruitt提 出“遥感”这一术语，1962年在美国密执安大学召开的《国际环境科学遥感讨论会》上，这一名词被正式通过，从此标志，着遥感这门新学科的形成。
●遥感发展的三个阶段:萌芽阶段、航空、航天
不难看出遥感技术起步晚，但是发展十分的迅速，和其同时代的计算机网络技术一样，广泛的进入了各行各业之中。

五、遥感平台

遥感平台:用于安置各种遥感仪器，使其从一定高度或距离对地面目标进行探测，并为其提供技术保障和工作条件的运载工具。

地面平台:高度在0~100m范围内，包括车、船、塔、支架等。主要目的:在较理想条件下获得地面真值、地物光谱性质等，服务于主要目的:在较理想条件下获得地面真值、地物光谱性质等，服务于遥感模型方法的发展和检验。
航空平台:距离地面高度在百米至十多公里，包括运行在不同高度的飞机，以及飞艇、气球等。优势:空间分辨率高，适用于一- 些专题遥感研究;作为实验性技术系统，是各种星载遥感器的先行检验者;信息获取方便。不足:易受天气等不可控因素限制;观测范围有限;数据的周期性和连续性较差。
航天平台:传感器搭载在环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等。一般距离地面高度在240km以上。卫星:低轨:150-300km;中轨:700~1000km;高轨:36000km。航天飞机: 240~ 350 km。

六、遥感数据

遥感数据分为图像数据和非图像数据,图像数据中又包括数字图像和光学图像.
数字图像:以数字方式在计算机中存储、运算、输出的图像。数字图像结构:数字图像以二维数组(矩阵)表示。数组中每一个元素代表一个像素(或称像元)，像素的坐标位置隐含，由这个元素在数组中的行列位置决定。像素灰度值表示传感器探测到像素对应，地面面积上目标物的电磁辐射强度。其他描述图像的数据(如成像参数数据)，又称元数据，通常放置于头文件或参数文件中。
光学图像与数字图像的转换:光学图像转换成数字图像把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数空间坐标离散化:采样,网格大小确定Row*Col 幅度(光密度)离散化:量化，即函数值的离散化2N整个过程称为图像数字化。
遥感图像的彩色合成：
真彩色合成:是指从多波段图像中选择其中三幅影像在显示屏上合成一一幅图像，该三幅影像的波段范围与自然界中的红绿蓝光的波长范围大致一致。
假彩色合成:将一~幅自然彩色图像或者是同一-景物的多光谱图像通过映射函数变换成新的三基色分量进行彩色合成，使增强图像中呈现出与原图像中不同的彩色。

七、分辨率

空间分辨率:是指图像上能够分辨的最小单元所对应的地面尺寸。
影响空间分辨率的因素:感光胶片分辨率、摄影镜头分辨率所构成的系统分辨率:摄影机焦距:扫描探测器的分辨率:探测器与探测目标之间的距离(或航高)
图像的空间分辨率越高，对地面目标的几何分辨率能力越强:图像的空间分辨率越低，对地面目标的几何分辨率越弱。
对于数字图像而言，如图像的空间分辨率为20m,则表示该图像在该分辨率显示时，每个像元所对应的地面尺寸为20m。
光谱分辨率:反映了传感器的光谱探测能力。它包括传感器探测的波谱宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。若传感器所探测的波段数愈多，每个波段的波长范围愈小，波段间的间隔愈小，则它的光谱分辨率愈高。传感器的光谱分辨率越高，它获取的图像就越能反映出地物的光谱特性，不同地物间的差别在图像上就能更好地体现出来。
辐射分辨率:指传感器区分地物反射、发射的电磁波信号强弱差异的敏感程度。般用灰度(亮度)的分级数来表示，即最暗一一最亮灰度值间分级的数目-一灰度级别。辐射分辨率表示探测器的灵敏度，反映传感器对不同辐射量差异的分辨能力。


一般瞬时视场IFOV越大，最小可分像元越大,空间分辨率越低;但是，IFOV越大，光通量即瞬时获得的入射能量越大，辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则辐射分辨率越高。因此，空间分辨率越高，将伴之以辐射分辨率的降低。所以一般来说单一传感器无法兼具高空间分辨率和高辐射分辨率的。
时间分辨率：时间分辨率:对同一成像区，进行重复观测的时间间隔。周期性的对地观测中，时间分辨率越高，对地面动态目标的监视、变化检测、运动规律分析越有利。