遥感原理与应用_第4章_2 遥感影像处理-遥感影像几何处理
遥感原理与应用习题
遥感原理与应⽤习题遥感原理与应⽤习题第⼀章电磁波及遥感物理基础名词解释：1、遥感2、遥感技术3、电磁波4、电磁波谱5、绝对⿊体6、绝对⽩体7、灰体 8、绝对温度 9、辐射温度 10、光谱辐射通量密度 11、⼤⽓窗⼝12、发射率13、热惯量 14、热容量 15、光谱反射率16、光谱反射特性曲线填空题：1、电磁波谱按频率由⾼到低排列主要由、、、、、、等组成。
2、绝对⿊体辐射通量密度是和的函数。
3、⼀般物体的总辐射通量密度与和成正⽐关系。
4、维恩位移定律表明绝对⿊体的乘是常数2897.8。
当绝对⿊体的温度增⾼时，它的辐射峰值波长向⽅向移动。
5、⼤⽓层顶上太阳的辐射峰值波长为µm选择题：(单项或多项选择)1、绝对⿊体的①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。
2、物体的总辐射功率与以下那⼏项成正⽐关系①反射率②发射率③物体温度⼀次⽅④物体温度⼆次⽅⑤物体温度三次⽅⑥物体温度四次⽅。
3、⼤⽓窗⼝是指①没有云的天空区域②电磁波能穿过⼤⽓层的局部天空区域③电磁波能穿过⼤⽓的电磁波谱段④没有障碍物阻挡的天空区域。
4、⼤⽓瑞利散射①与波长的⼀次⽅成正⽐关系②与波长的⼀次⽅成反⽐关系③与波长的⼆次⽅成正⽐关系④与波长的⼆次⽅成反⽐关系⑤与波长的四次⽅成正⽐关系⑥与波长的四次⽅成反⽐关系⑦与波长⽆关。
5、⼤⽓⽶⽒散射①与波长的⼀次⽅成正⽐关系②与波长的⼀次⽅成反⽐关系③与波长⽆关。
问答题：1、电磁波谱由哪些不同特性的电磁波组成？它们有哪些不同点，⼜有哪些共性？2、物体辐射通量密度与哪些因素有关？常温下⿊体的辐射峰值波长是多少？3、叙述沙⼟、植物和⽔的光谱反射率随波长变化的⼀般规律。
4、地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？5、何为⼤⽓窗⼝？分析形成⼤⽓窗⼝的原因，并列出⽤于从空间对地⾯遥感的⼤⽓窗⼝的波长范围。
6、传感器从⼤⽓层外探测地⾯物体时，接收到哪些电磁波能量？第⼆章遥感平台及运⾏特点名词解释：1、遥感平台2、遥感传感器3、卫星轨道参数4、升交点⾚经5、轨道倾⾓6、近地点⾓距7、地⼼直⾓坐标系8、⼤地地⼼直⾓坐标系9、卫星姿态⾓10、开普勒第三定理 11、重复周期 12、近圆形轨道 13、与太阳同步轨道14、近极地轨道 15、偏移系数 16、GPS 17、ERTS_1 18、LANDSAT_1 19、SPOT 20、IRS 21、CBERS 22、ZY_1 23、Space Shuttle 24、MODIS 25、IKONOS 26、Quick Bird 27、Radarsat 28、ERS 29、⼩卫星填空题：1、遥感卫星轨道的四⼤特点。
《遥感原理与应用》试题答案及要点
《遥感原理》试题及答案重点 (3-12)《遥感原理》试题三答案重点一、名词解说（ 20 分）1、多波段遥感：探测波段在可见光与近红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。
2、维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体的绝对温度成反比。
黑体的温度越高，其曲线的峰顶就越往左移，即往短波方向挪动。
3、瑞利散射与米氏散射：前者是指当大气中的粒子直径比波长小得多的时候所发生的大气散射现象。
后者是指气中的粒子直径与波长相当时发生的散射现象。
4、大气窗口；太阳辐射经过大气时，要发生反射、散射、汲取，进而使辐射强度发生衰减。
对传感器而言，某些波段里大气的投射率高，成为遥感的重要探测波段，这些波段就是大气窗口。
5、多源信息复合：遥感信息图遥感信息，以及遥感信息与非遥感信息的复合。
6、空间分辨率与波谱分辨率：像元多代表的地面范围的大小。
后者是传感器在接收目标地物辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。
7、辐射畸变与辐射校订：图像像元上的亮度直接反应了目标地物的光谱反射率的差异，但也遇到其余严肃的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校订的部分，称为辐射畸变。
经过简易的方法，去掉程辐射，使图像的质量获得改良，称为辐射校订。
8、光滑与锐化；图像中某些亮度变化过大的地区，或出现不应有的亮点时，采取的一种减小变化，使亮度缓和或去掉不用要的“燥声”点，有均值光滑和中值滤波两种。
锐化是为了突出图像的边沿、线状目标或某些亮度变化大的部分。
9、多光谱变换；经过函数变换，达到保存主要信息，降低数据量；加强或提取实用信息的目的。
本质是对遥感图像推行线形变换，使多光谱空间的坐标系按照必定的规律进行旋转。
10、监察分类：包含利用训练样本成立鉴别函数的“学习”过程和把待分像元代入鉴别函数进行判其余过程。
二、填空题（ 10 分）1、1999 年，我国第一颗地球资源遥感卫星（中巴地球资源卫星）在太原卫星发射中心发射成功。
2、陆地卫星的轨道是太阳同步轨道- 轨道，其图像覆盖范围约为185-185 平方公里。
遥感原理与应用实验教学大纲
6、遥感技术的应用：通过在测绘、地质、资源环境、水利四个领域的应用实例，掌握在不同行业遥感应用的具体解决方案和技术措施。
（三）安排方式：实验以班级为单位在学院计算机房进行。
四、场地与设备
1、实践场地：院机房
2、所用设备：计算机及遥感图象处理软件ENVI
五、考核与成绩评定
通过实验学生应该掌握的能力和应完成的主要工作：
1、独立完成软件的安装与设置；
2、独立完成图象数据的下载、属性数据的输入、转换等；
3、独立图象处理的各个环节；
4、完成成果的输出和实验报告书写。
根据以上成果的提供和学生独立完成的数量和质量，按照优、良、中、及格和不及格给出学生综合成绩，记入学生该门课的平时成绩。
六、实验大纲说明
本实验属于课堂实验，要求学生运用所在章节学习内容完成相应的遥感图象处理实验，巩固所学的理论知识。
主要培养学生综合运用所学知识、实验方法和实验技能分析、解决问题的能力。
本实验是“遥感原理与应用”课程的课程实验，所以欲完成本实验，还要参照“遥感原理与应用”课程教学大纲。
遥感原理与应用
一．绪论1.遥感的定义：遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。
2.遥感的过程:地物发射或反射电磁波通过介质（大气）被传感器接受，通过传感器获取数据，再经计算机对数据处理后，我们提取有用的信息，最后应用于实践。
（地物发射或反射电磁波→介质（大气）→传感器数据获取→计算机数据处理→信息提取→应用）二．电磁波及物理遥感基础1.电磁波的定义：变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。
2.电磁波的特性：波动性（干涉、衍射、偏振）粒子性（光电转换）3.电磁波谱的定义:按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。
4.（1）地物发射电磁波:①绝对黑体的定义：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。
黑体辐射1.绝对黑体：吸收率α(λ,T)≡1 反射率ρ（λ,T）≡02.绝对白体：吸收率α(λ,T)≡0 反射率ρ（λ,T）≡1 绝对黑体与绝对白体与温度和波长无关。
②遥感的两种形式：被动遥感，主动遥感。
其中太阳是被动遥感最主要的辐射源。
⒈太阳辐射的特点：与黑体特性一致；能量集中在可见光和红外波段。
⒉一般物体的发射辐射：自然界中实际物体的发射和吸收的辐射量都比相同条件下绝对黑体的低。
发射率ε：实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。
ε= W′/ W（ε是一个介于0和1的数）►绝对黑体ελ＝ε＝1►灰体ελ＝ε但0＜ε＜1►选择性辐射体ε＝ｆ(λ)►理想反射体（绝对白体）ελ＝ε＝0大多数物体可以视为灰体：W'=εW=εσT4（2）地物反射电磁波：①光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
②反射波谱特征曲线：反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线即为该物体的反射波谱特性曲线。
同一地物时间效应：地物的光谱特性一般随时间季节变化。
遥感原理与应用复习重点整理
绪论1、遥感的概念：在不直接接触的情况下，在地面，高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取各种数据，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、变化及其与环境的关系的一门现代应用技术学科。
遥感概念：在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。
2、遥感的分类：按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。
按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感等。
按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等。
按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式。
按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感。
3、遥感起源于航空摄影、摄影测量等。
第一章1、电磁波：通过变化电场周围产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场之间的相互联系传播的过程。
电磁波的特性：具有二象性，即波动性（干涉、衍射、偏振现象）和粒子性。
2、波长最长的是无线电波，最短的是γ射线。
3、电磁波谱图：按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列制成的图案。
4、地物的反射率概念：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。
反射率随入射波长变化而变化。
反射类型：漫反射、镜面反射、方向反射。
5、影响地物反射率的3个因素：入射电磁波的波长，入射角的大小，地表颜色与粗糙程度。
附：影响地物光谱反射率变化的因素：a太阳的高度角和方位角。
B传感器的观测角和方位角c不同的地理位置d地物本身的变异e时间、季节的变化6、地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。
1.不同地物在不同波段反射率存在差异2. 同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。
不同植物；植物病虫害3. 地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。
（同物异谱，同谱异物）。
7、地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。
8、绝对黑体：对任何波长的电磁波辐射都全部吸收的物体。
遥感原理与应用的课后答案
遥感原理与应用的课后答案第一章：遥感基础知识1.1 遥感概述•遥感是利用空间传感器获取地球表面信息的科学与技术。
•遥感技术的特点包括遥感性质、遥感对象、遥感方法等。
1.2 遥感的分类•根据遥感方式，可将遥感分为主动遥感和被动遥感两种。
•主动遥感指人工发射电磁波，通过接收返回信号得到目标的信息。
•被动遥感则是通过接收自然环境中辐射的信息。
1.3 遥感系统的组成•遥感系统由人工卫星、航空平台、地面站三个部分组成。
•人工卫星是指搭载遥感装置的卫星，用于对地观测。
•航空平台一般指飞机或无人机等载人或无人飞行器。
•地面站则用于接收、处理和存储遥感数据。
第二章：遥感图像的获取与处理2.1 遥感图像获取•遥感图像的获取方式包括主动遥感和被动遥感。
•被动遥感图像的获取主要依赖于地球表面辐射的能量。
•主动遥感图像则是通过人工发射的电磁波测量返回信号得到。
2.2 遥感图像处理步骤•遥感图像处理步骤包括预处理、增强、分类和解译等。
•预处理主要针对图像的去噪、几何校正等。
•增强则是对图像的对比度、亮度等进行调整。
•分类是指将图像中的不同特征划分为不同类别。
•解译则是对分类结果进行分析和理解。
2.3 遥感图像的分类•遥感图像的分类主要有无监督分类和有监督分类两种方法。
•无监督分类是指根据图像中像素的相似性进行自动分类。
•有监督分类则需要根据预先标记好的样本进行分类。
第三章：遥感在环境监测中的应用3.1 遥感在气象监测中的应用•遥感可以用于获取气象元素，如温度、湿度、风速等。
•通过遥感技术可以实现大范围、高分辨率的气象监测。
3.2 遥感在水资源监测中的应用•遥感可以用于获取地表水体的面积、水质等信息。
•借助遥感技术可以实现对广大水域的高效监测。
3.3 遥感在土地利用监测中的应用•利用遥感图像可以获取土地利用类型、变化等信息。
•遥感技术可以为土地规划和管理提供重要支持。
3.4 遥感在灾害监测中的应用•遥感图像可以用于监测地震、洪水、火灾等灾害。
遥感原理与应用_第4章_3 遥感影像处理-遥感影像辐射处理
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传 感 器 校 正
L d s2 E0 cos
L为地物在给定波ain
和bias分别为传感器的增益和偏移量，从图像头文件中可以读取； ρ为 反射率（即表观反射率）；ds是日地天文单位距离；E0大气顶层的太
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绝对定标要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间
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传 感 器 校 正
的数量关系，该关系通常呈线性关系，建立该关系就是确定线性 关系中的系数及常数项，即定标系数。
K：传感器的增益；
Lmax：传感器达到饱和时所记录的辐射能量，即传感器记录 的最大能量；
Lmin：传感器探测并记录的最小能量；
Cmax：遥感图像中的最大值（如：对无符号8位类型数据，最 大值是255）。
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传 感 器 校 正
探测元件响应度差异造成的影像色调不一致性
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DN值(从遥感器 得到的数字测 量值) 遥感器校正
• 光学系统特征(如边缘减光) • 光电变换系统的灵敏度特 征的偏差 • 遥感器系统的增减及偏差 相关系数(如Landsat TM和 MSS)
《遥感原理与应用》习题答案
遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1 遥感:在不接触的情况下,对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。
2遥感技术:遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。
3电磁波:电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4电磁波谱:把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列,就形成了电磁波谱5绝对黑体:能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体:在各种波长处的发射率相等的实际物体。
7绝对温度:热力学温度,又叫热力学温标,符号T,单位K(开尔文,简称开)8色温:在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时,常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。
9大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的,透过率较高的波段称。
10发射率:实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
11光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
12波粒二象性:电磁波具有波动性和粒子性。
13光谱反射特性曲线:反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律,以波长为横轴,反射率为纵轴的曲线。
问答题1黑体辐射遵循哪些规律?(1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。
(2 绝对黑体表面上,单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3 黑体的绝对温度升高时,它的辐射峰值向短波方向移动。
(4 好的辐射体一定是好的吸收体。
(5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。
2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成?遥感中所用的电磁波段主要有哪些?a. 包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等b. 微波、红外波、可见光3 物体的辐射通量密度与哪些因素有关?常温下黑体的辐射峰值波长是多少?(1 与光谱反射率,太阳入射在地面上的光谱照度,大气光谱透射率,光度计视场角,光度计有效接受面积。
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
几何校正的重要性
为了解决遥感图像与地图投影的匹配问题，其重要性如下：
只有进行校正后，才能对图像信息进行分析，制作满足测量和
定位要求的各类遥感专题图。 在同一地域，应用不同传感器、不同光谱范围及不同成像时间 的各种图像数据进行计算机自动分类、地物特征的变化监测或 其它应用处理时，必须进行图像间的空间配准，保证不同图像 间的几何一致性； 利用遥感图像进行地形图测图或更新时，要求图像具有较高的 地理坐标精度。
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遥感是通过对反映地物电磁波信息的处理分析与解译来进行地
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遥 感 影 像 处 理
物识别和专题研究的。
理想的遥感图像：能如实、不扭曲地反映地物的辐射能量分布
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几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地
几 1何 2 3校 4正 5 6的 7 分 类
面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
框幅式成像时，单个外方位元素引起的图像变形
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
由于全景相机的像距 保持不变，而物距随 扫描角的增大而增大， 因此出现两侧影像变 形较大的现象，使整 个影像产生全景畸变。
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几 斜距投影变形 何 y R p 2v f 畸 C H 1变 H R 2 cos 3内 H 4涵 y f cos cos 5 6与 在等效中心投影面oy’上的坐标为 7 影 y f tan 响 则斜距投影的变形误差为 因 f 1 dy y y f tan y 1 sin arccos cos 素 y
地形起伏的影响
地形起伏对中 心投影造成的 像点位移是远 离原点向外变 动，在雷达影 像上是向内变 动的。
h h rn H
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
地球自转的影响
地球自转对于瞬时光学成像遥感方式没有影响，对于扫描 成像则造成图像平行错动。
YE teV
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传感器成像几何形态带来的畸变
传感器有中心投影，全景投影，斜距投影以及平行投影等 几种成像方式。地形平坦地区的中心投影和垂直投影没有 几何畸变，但对全景投影和斜距投影则产生图像变形。
常把中心投影和平行投影(正射投影)的图像视为基准图像，
p P P p
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系统性畸变(内部)：是指遥感系统造成的畸变，这种畸变 一般有一定的规律性，并且其大小事先能够预测，例如扫 描镜的结构方式和扫描速度等造成的畸变。
随机性畸变(外部)是指大小不能预测，其出现带有随机性
质的畸变，例如地形起伏造成的随地形而异的几何偏差。
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ΔYE:图像错动量；te：扫描整景图像时间te=L /Rω；
Vφ：纬度为φ时该点地球自转线速度； L：像幅地面长度；R：地球平均半径6378km；
ω：卫星运行平均角速度。
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而全景投影和斜距投影变形规律可以通过与中心投影或正 射投影的影像相比较而获得。因此，航空像片的解译理论 是各种遥感图像的解译基础。
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
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遥感原理与应用
Remote Sensing Principle and Application
SOUTHWEST
JIAOTONG
UNIVERSITY
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遥 感 原 1理 2 3与 4应 5 6用 7课 程 框 架
影像处理基础
影像几何处理
影像辐射处理
遥感传感器
影像处理 遥 感 系 统 影 像 处 理 遥 感 应 用
确 定 工 作 范 围
选 择 地 面 控 制 点
地球曲率的影响
H r 2 r 3 2f R
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大气折光的影响
r2 r f 1 f 2 rf n n r 其中，rf 0 H n0 nH f
几何畸变：遥感图像上各种地物的几何位置、形状、尺寸、方 位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时，即说明遥感图
像发生了几何畸变。遥感图像的总体变形是平移、缩放、旋转、
偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。 有两层含义： • 指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地 球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置
传感器外方位元素变化的影响
外方位元素：传感器成像时的位置(Xs、Ys、Zs)和姿 态角(φ、ω、κ) 。6个自由度其中任何一个发生变化，都 会给遥感图像带来不同变形，这种畸变是成像瞬间的综
合影响。不同类型的传感器，外方位元素变化 p y r i g h t © 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
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全景投影变形
全景面 ① 地物点P 在全景面上的像点 p y p f 的坐标 ②在中心投影平面上的坐标 yp f tan 等效的中心投影平面 ③则全景变形公式为：
dy y p yp f tan f arctan yp f yp
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几 何 畸 1变 2 3内 4涵 5 6与 7 影 响 因 素
全景投影和斜距投影两种成像方式对同一地物摄
影成像的变形结果：
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几何精校正
几 1何 2 3校 4正 5 6的 7 分 类
几何精校正是以基础数据集作为参照，选取控制点进行几何校
正。此校正不考虑引起畸变的原因。
若基础数据集是图像，该过程叫相对校正，即以一景图像作为 基础，是图像-图像校正。 若以地图为基础校正其他图像，则叫绝对校正，是图像－地图 校正，常用于GIS中。
接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高 度角对该幅图像几何畸变进行了校正。 几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正。它是用一种数 学模型来近似描述遥感图像的几何畸变过程，并利用畸变的遥
感图像与标准地图之间的一些对应点（即控制点数据对）求得
这个几何畸变模型，然后利用此模型进行几何畸变的校正。
地接近原始景物。
在遥感数字图像处理中，为了取得良好的处理效果，所处理的 图像必须经过几何校正（几何粗校正和几何精校正）、辐射校 正以及噪声抑制等处理后，才能根据实际待研究问题的需要进 行诸如图像增强、分类的处理 。
遥感图像的降质主要可以归结为两大类：几何畸变和辐射失真。