航天光学遥感器辐射定标原理与方法(顾行发等著)思维导图
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遥感思维导图
遥感
卫星轨道参数 卫星姿态角
卫星相关数值
卫星分类
LandSat
Spot
CCD
其他
特点 分类
微波
各自特点 相互区别
分类
侧视雷达
遥感平台（卫星）
光学
仪器
传感器
雷达
光学 雷达
衡量分辨率
收集、探测遥感影像
遥感是啥
遥感的分类
按投影分 按颜色分
种类
描述方法
数字影像
大气成分
大气结构 大气影响
大气
大气窗口
波的特性
植物
波
岩石土 地物反射波谱特性
水
遥感基础 物理基础
基础知识
遥感
处理遥感影像
模拟图像与数字图像的区别
影像转换（通常是数字化） 图像采样
灰度级量化
标准
变形
几何变形 变形误差
数字图像校正
构像方程
几何变形原因
校正流程（通常是数字影像校正）
几何校正
流程
坐标变换
多项式变换 共线方程法
灰度值重采样
定义 方法
误差产生原因
辐射校正 目的
方法
所需工具
灰度直方图 滤波器
均衡 （规定化）匹配
空间域 卷积运算算子
数字影像增强
方法
频率域
滤波器分类 各自特点
四则运算
彩色增强
不同颜色赋予 流程
植被指数
多源信息复合
目的
流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 方法
平滑 锐化
反差增强？
图像预处理
建立标志 特征变换？
计算机解译
方法
监督 判别函数 非监督
流程 距离判别准则
原则
4第四章辐射校正
目前应用最广泛的遥感卫星图像为landsattmetm十及spot等它们均采用光电变换系统来替代传统相机的透镜光学系统摄像不存在边缘减光现象故一般不需要采取cos而光电变换系统的灵敏度特性一般都有很高的重复性和稳定性可定期在地面测定其可能发生的变化并把测量值收集到遥测辅助信息数据文件中
第四章 遥感图像的辐射校正
❖ 常选用同类仪器测量，将地面测量结果与卫星影像对应 像元亮度值进行回归分析，计算辐射校正值。
❖ 但遥感是动态过程，在地面特定地区、特定条件和一 定时间内测量的地物反射率数据，并不具有普遍性， 所以此法代价很大而适用范围有限，一般也很少采用。
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22
第22页，共38页。
3、波段对比法
响或影响很小的波段来校正其它波段。
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第19页，共38页。
1、辐射传递方程计算法：
E
E eT (0,H ) 0
上式中E为传感器接收到的电磁波能量,E0为地物的辐射能量,
eT (0,H ) 为大气的衰减系数，计算复杂.
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第20页，共38页。
❖ 在可见光和近红外区影响大气衰减的主要因素是气溶胶的 散射作用，在热红外区则主要是大气中的水蒸气。
NDVI b4 b3 b4 b3
Bnoline
b4 b3 b7
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第32页，共38页。
CBERS CCD432 合成图像上水体与阴影混淆（左） CBERSCCD非线性比图像（右）水体可区分开
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第33页，共38页。
❖ 另外，太阳方位角的变化也会改变光照条件，还随季节、 地理纬度的变化而变化，不过太阳方位角引起的图像辐 射误差通常只对图像细部特征产生影响，可以采用与太 阳高度角校正类似的方法进行处理。
第四章 遥感图像的辐射校正
❖ 常选用同类仪器测量，将地面测量结果与卫星影像对应 像元亮度值进行回归分析，计算辐射校正值。
❖ 但遥感是动态过程，在地面特定地区、特定条件和一 定时间内测量的地物反射率数据，并不具有普遍性， 所以此法代价很大而适用范围有限，一般也很少采用。
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3、波段对比法
响或影响很小的波段来校正其它波段。
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1、辐射传递方程计算法：
E
E eT (0,H ) 0
上式中E为传感器接收到的电磁波能量,E0为地物的辐射能量,
eT (0,H ) 为大气的衰减系数，计算复杂.
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❖ 在可见光和近红外区影响大气衰减的主要因素是气溶胶的 散射作用，在热红外区则主要是大气中的水蒸气。
NDVI b4 b3 b4 b3
Bnoline
b4 b3 b7
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CBERS CCD432 合成图像上水体与阴影混淆（左） CBERSCCD非线性比图像（右）水体可区分开
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❖ 另外，太阳方位角的变化也会改变光照条件，还随季节、 地理纬度的变化而变化，不过太阳方位角引起的图像辐 射误差通常只对图像细部特征产生影响，可以采用与太 阳高度角校正类似的方法进行处理。
关于航天知识的思维导图四年级
关于航天知识的思维导图四年级一、航天知识思维导图的中心主题航天知识那可老酷啦，咱先把这个中心主题定好，就写“航天知识大集合”。
二、航天知识的分类1. 航天历史从古代的万户开始说起，那可是航天梦想的鼻祖，想靠火箭飞天呢。
苏联第一个把卫星送上天，叫“斯普特尼克1号”，这开启了太空探索的新纪元。
美国的阿波罗计划，阿姆斯特朗登上月球，“这是个人的一小步，却是人类的一大步”。
中国的航天发展，从东方红一号卫星到神舟系列飞船，再到嫦娥探月工程，发展可迅速啦。
2. 航天器类型人造卫星，像通信卫星，让我们能打电话、看电视，全世界联系更方便。
载人飞船，能把宇航员送到太空，像神舟飞船，里面有各种先进的设备保障宇航员的生活和工作。
空间站，这是个太空里的大房子，宇航员可以长期在里面做各种科学实验，国际空间站就是多国合作的成果，咱们中国也有自己的天宫空间站在建设呢。
探测器，像火星探测器，去探索其他星球的奥秘，了解那里有没有水，有没有生命的迹象。
3. 航天原理相关火箭发射原理，靠燃料燃烧产生巨大的推力，克服地球引力，才能把航天器送上太空。
轨道知识，航天器在不同的轨道上运行，有近地轨道、地球同步轨道等，不同轨道有不同的用途。
太空环境知识，太空里是真空，有很强的辐射，温度变化也很大，这对航天器和宇航员都是很大的挑战。
4. 宇航员相关选拔标准超级严格，身体素质得好，心理素质也得超强，还要有丰富的知识储备。
宇航员在太空的生活很有趣也很不容易，像在太空里怎么吃饭、睡觉、上厕所都是专门设计的。
宇航员在太空要做很多科学实验，比如研究植物在太空的生长情况，这对未来人类在太空的生存有很大意义。
5. 航天的未来发展可能会有更多的深空探测，去火星、木星等更远的星球。
太空旅游说不定会越来越普及，普通人也有机会去太空看看啦。
航天技术还能带动很多其他技术的发展，像材料科学、医学等。
《遥感原理》课件
《遥感原理》PPT课件
遥感是研究通过非接触手段获取地物信息的技术和方法，本课件将介绍遥感 的原理、常用技术、数据处理流程和在各个领域的应用。
遥感理论概述
遥感理论是关于如何利用传感器从远距离侦测地球表面信息的学科，涵盖光学、电磁波段、辐射 和传感器等知识。
1 光学遥感
利用可见光、红外线 等电磁波段进行观测 和测量，获取地球表 面的信息。
2 微波遥感
利用微波波段的电磁 波进行观测和测量， 适用于大气、土壤和 植被等应用。
3 雷达遥感
利用雷达信号进行扫 描和测量，适用于地 形、海洋和冰雪等领 域的研究。
常用遥感技术简介
多光谱遥感
利用多个窄波段的传感器 观测和测量，用于地物分 类、植被监测和环境质量 评估。
高光谱遥感
利用连续窄波段的传感器 获取详细的光谱信息，用 于农作物监测、矿产资源 勘查和环境变化研究。
污染监测
森林监测
利用遥感技术监测大气、水 体和土壤等环境中的污染物。
通过遥感数据监测和评估森 林覆盖变化和采伐活动。
城市扩张
利用卫星影像观测城市的扩 张过程和土地利用变化。
遥感在资源调查中的应用
矿产资源调查
利用遥感数据进行矿产资源的勘查、预测和评估，提高资源利用效率。
水资源调查
通过遥感技术监测和评估水资源的分布、变化和利用情况。
合成孔径雷达 （SAR）
利用合成孔径雷达传感器 获取高分辨率的雷达图像， 适用于地物形态分析和表 面运动监测。
遥感图像处理流程
1
数据校正
2
将图像数据转化为可用的遥感参数，
如植被指数和地表温度。
3
分类与识别
4
将图像像素进行分类和判别，生成
遥感是研究通过非接触手段获取地物信息的技术和方法，本课件将介绍遥感 的原理、常用技术、数据处理流程和在各个领域的应用。
遥感理论概述
遥感理论是关于如何利用传感器从远距离侦测地球表面信息的学科，涵盖光学、电磁波段、辐射 和传感器等知识。
1 光学遥感
利用可见光、红外线 等电磁波段进行观测 和测量，获取地球表 面的信息。
2 微波遥感
利用微波波段的电磁 波进行观测和测量， 适用于大气、土壤和 植被等应用。
3 雷达遥感
利用雷达信号进行扫 描和测量，适用于地 形、海洋和冰雪等领 域的研究。
常用遥感技术简介
多光谱遥感
利用多个窄波段的传感器 观测和测量，用于地物分 类、植被监测和环境质量 评估。
高光谱遥感
利用连续窄波段的传感器 获取详细的光谱信息，用 于农作物监测、矿产资源 勘查和环境变化研究。
污染监测
森林监测
利用遥感技术监测大气、水 体和土壤等环境中的污染物。
通过遥感数据监测和评估森 林覆盖变化和采伐活动。
城市扩张
利用卫星影像观测城市的扩 张过程和土地利用变化。
遥感在资源调查中的应用
矿产资源调查
利用遥感数据进行矿产资源的勘查、预测和评估，提高资源利用效率。
水资源调查
通过遥感技术监测和评估水资源的分布、变化和利用情况。
合成孔径雷达 （SAR）
利用合成孔径雷达传感器 获取高分辨率的雷达图像， 适用于地物形态分析和表 面运动监测。
遥感图像处理流程
1
数据校正
2
将图像数据转化为可用的遥感参数，
如植被指数和地表温度。
3
分类与识别
4
将图像像素进行分类和判别，生成
遥感基本知识PPT课件
10.4～12.6
波段名称 绿色 红色 近红外 近红外 热红外
分辨率（m） 79 79 79 79 240
MSS波段和波长范围
MSS采集地面数据
专题制图仪(TM)
TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的 一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器 的接收灵敏度。
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 假彩色(false color)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予RGB三元色，并 不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，称为假 彩色图像，假彩色图像是为了使一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor—
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1
波长
0.5-0.59 绿色
分辨率 20米
XS2 XS3 全色
0.61-0.68 红色
0.79-0.89 近红外
0.51-0.73微米
20米 20米 10米
• ETM+——Enhance Thematic Mapper Plus增强型专题制图仪 8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨率为15m，
其余波段的分辨率均为30m
Landsat(陆地）卫星简介
Landsat (陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星
发射 时间
覆盖 周期 波段数
1978年退役 1982年退役
1983年退役 1983年退役
在役服务
LandSat6
波段名称 绿色 红色 近红外 近红外 热红外
分辨率（m） 79 79 79 79 240
MSS波段和波长范围
MSS采集地面数据
专题制图仪(TM)
TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的 一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器 的接收灵敏度。
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 假彩色(false color)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予RGB三元色，并 不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，称为假 彩色图像，假彩色图像是为了使一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor—
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1
波长
0.5-0.59 绿色
分辨率 20米
XS2 XS3 全色
0.61-0.68 红色
0.79-0.89 近红外
0.51-0.73微米
20米 20米 10米
• ETM+——Enhance Thematic Mapper Plus增强型专题制图仪 8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨率为15m，
其余波段的分辨率均为30m
Landsat(陆地）卫星简介
Landsat (陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星
发射 时间
覆盖 周期 波段数
1978年退役 1982年退役
1983年退役 1983年退役
在役服务
LandSat6
《遥感信息光学》课件
光学在资源调查、环 境监测和城市规划等领域得到广泛应 用。
遥感信息光学在各领域的应用
资源调查
环境监测
利用遥感信息光学技术，可以对土地、森 林、水域等资源进行调查和评估，为资源 管理和开发提供科学依据。
遥感信息光学技术可以对大气、水体、土 壤等进行监测，及时发现环境污染和生态 破坏问题，为环境保护提供支持。
城市规划
灾害监测
遥感信息光学技术可以为城市规划提供空 间信息和数据支持，帮助规划师更好地了 解城市空间布局和土地利用情况。
遥感信息光学技术可以对地震、洪涝、火 灾等灾害进行监测和预警，为灾害救援和 防灾减灾提供支持。
02
遥感信息光学的基本原理
电磁波与光谱
01
02
03
电磁波的波长范围
从短波的X射线到长波的 无线电波，不同波长对应 不同的光谱。
遥感信息的解译与分类
解译标志
根据不同地物在遥感图像上表现 出的色调、纹理、形状等特征，
进行地物识别和解译。
分类方法
基于解译标志，采用监督分类、非 监督分类等方法对遥感图像进行地 物分类。
精度评价
对分类结果进行精度评价，不断优 化分类算法和参数，提高分类精度 。
03
遥感信息光学的主要技术与方 法
卫星遥感技术
遥感信息的光学与数字融合
遥感信息的光学与数字融合是指将光 学技术和数字技术相结合，实现遥感 数据的快速获取、处理和分析。
数字技术的引入可以提高遥感数据的 处理速度和精度，同时也可以降低对 硬件设备的要求，提高遥感技术的实 用性和可推广性。
遥感信息的光学与地学融合
遥感信息的光学与地学融合是指将遥感技术与地学相结合，利用地学知识对遥感 数据进行解释和分析。
遥感信息光学在各领域的应用
资源调查
环境监测
利用遥感信息光学技术，可以对土地、森 林、水域等资源进行调查和评估，为资源 管理和开发提供科学依据。
遥感信息光学技术可以对大气、水体、土 壤等进行监测，及时发现环境污染和生态 破坏问题，为环境保护提供支持。
城市规划
灾害监测
遥感信息光学技术可以为城市规划提供空 间信息和数据支持，帮助规划师更好地了 解城市空间布局和土地利用情况。
遥感信息光学技术可以对地震、洪涝、火 灾等灾害进行监测和预警，为灾害救援和 防灾减灾提供支持。
02
遥感信息光学的基本原理
电磁波与光谱
01
02
03
电磁波的波长范围
从短波的X射线到长波的 无线电波，不同波长对应 不同的光谱。
遥感信息的解译与分类
解译标志
根据不同地物在遥感图像上表现 出的色调、纹理、形状等特征，
进行地物识别和解译。
分类方法
基于解译标志，采用监督分类、非 监督分类等方法对遥感图像进行地 物分类。
精度评价
对分类结果进行精度评价，不断优 化分类算法和参数，提高分类精度 。
03
遥感信息光学的主要技术与方 法
卫星遥感技术
遥感信息的光学与数字融合
遥感信息的光学与数字融合是指将光 学技术和数字技术相结合，实现遥感 数据的快速获取、处理和分析。
数字技术的引入可以提高遥感数据的 处理速度和精度，同时也可以降低对 硬件设备的要求，提高遥感技术的实 用性和可推广性。
遥感信息的光学与地学融合
遥感信息的光学与地学融合是指将遥感技术与地学相结合，利用地学知识对遥感 数据进行解释和分析。
遥感图像辐射处理.pptx
2.5 其它非线性变换
非线性变换对应着非线性映射函数，典型的映射包括平 方函数、对数函数、窗口函数、阈值函数、多值量化函 数等。
第16页/共20页
密度分割后的伪彩色图
第17页/共20页
2.6 图像灰度反转
灰度反转是指对图像灰度范围进行线性或非线性取反， 产生一幅与输入图像灰度相反的图像，其结果是原来亮 的地方变暗，原来暗的地方变亮。
(a)
(b)
(c)
第9页/共20页
2 图像反差的调整
2.1线性变换 简单线性变换是按比例拉伸原始图像灰度
等级范围，一般为了充分利用显示设备的显示 范围，使输出直方图的两端达到饱和。
由于遥感图像的复杂性，线性变换往往 难以满足要求，因此在实际应用中更多地采用 分段线性变换，可以拉伸感兴趣目标与其他目 标之间的反差。
第11页/共20页
（a） 经直方图均衡化后的Lena图像； （b） 均衡化后的Lena图像的直方图
第12页/共20页
2.3 直方图匹配
直方图匹配是对图像查找表进行数学变换，使一 幅图像的直方图与另一幅图像类似。直方图匹配经常作 为相邻图像拼接或应用多时相遥感图像进行动态变化研 究的预处理工作，通过直方图匹配可以部分消除由于太 阳高度角或大气影响造成的相邻图像的效果差异，特别 是对于图像的镶嵌和变化检测
第10页/共20页
2.2直方图均衡
直方图均衡是将随机分布的图像直方图修改成均匀分 布的直方图。其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配 图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。 直方图均衡后每个灰度级的像元数，理论上应相等，实际 上为近似相等，直接从图像上看，直方图均衡效果是： 1 各灰度级所占图像的面积近似相等，因为某些灰度级出 现高的像素不可能被分割。 2 原图像上频率小的灰度级被合并，频率高的灰度级被保 留，因此可以增强图像上大面积地物与周围地物的反差。 3 如果输出数据分段级较少，则会产生一些大类地物的近 似轮廓。
非线性变换对应着非线性映射函数，典型的映射包括平 方函数、对数函数、窗口函数、阈值函数、多值量化函 数等。
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密度分割后的伪彩色图
第17页/共20页
2.6 图像灰度反转
灰度反转是指对图像灰度范围进行线性或非线性取反， 产生一幅与输入图像灰度相反的图像，其结果是原来亮 的地方变暗，原来暗的地方变亮。
(a)
(b)
(c)
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2 图像反差的调整
2.1线性变换 简单线性变换是按比例拉伸原始图像灰度
等级范围，一般为了充分利用显示设备的显示 范围，使输出直方图的两端达到饱和。
由于遥感图像的复杂性，线性变换往往 难以满足要求，因此在实际应用中更多地采用 分段线性变换，可以拉伸感兴趣目标与其他目 标之间的反差。
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（a） 经直方图均衡化后的Lena图像； （b） 均衡化后的Lena图像的直方图
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2.3 直方图匹配
直方图匹配是对图像查找表进行数学变换，使一 幅图像的直方图与另一幅图像类似。直方图匹配经常作 为相邻图像拼接或应用多时相遥感图像进行动态变化研 究的预处理工作，通过直方图匹配可以部分消除由于太 阳高度角或大气影响造成的相邻图像的效果差异，特别 是对于图像的镶嵌和变化检测
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2.2直方图均衡
直方图均衡是将随机分布的图像直方图修改成均匀分 布的直方图。其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配 图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。 直方图均衡后每个灰度级的像元数，理论上应相等，实际 上为近似相等，直接从图像上看，直方图均衡效果是： 1 各灰度级所占图像的面积近似相等，因为某些灰度级出 现高的像素不可能被分割。 2 原图像上频率小的灰度级被合并，频率高的灰度级被保 留，因此可以增强图像上大面积地物与周围地物的反差。 3 如果输出数据分段级较少，则会产生一些大类地物的近 似轮廓。