遥感原理的历年真题03—09解答

遥感原理的历年真题（0309）解答2003一、名词解释1、光谱反射率物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比E物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。一个物体的反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择影响地物光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。2、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。根据斯忒藩玻尔兹曼定律，绝对黑体的辐射出射度与热力学温度的4次方成正比，由此可确定物体的辐射温度。由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。3、大气窗口通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段通常称为“大气窗口”（1）030115大气窗口是遥感技术应用最主要的窗口之一。M其中0304近紫外窗口，透射率为700407可见光窗口，透射率约为9507110近红外窗口，透射率约为80（2）1325大气窗口属于近红外波段1319窗口，透射率为6095M155175透射率高M2025窗口，透射率为80（3）3550大气窗口属于中红外波段，透射率约为6070（4）814热红外窗口，透射率为80左右M（5）10MM1M微波窗口，透射率为351004、太阳同步轨道卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。地球对太阳的进动一年为360。因此平均每天的进动角为09856。为了使光照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正，平均每圈的修正量为N为一天中卫星运行的轨道数09856目的A使卫星以同一地方时通过地面上空B有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度5、近极地轨道轨道倾角设计为99125，因此是近极地轨道。目的可以观测到南北纬81之间的广大地区。6、成像光谱仪以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机地结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。成像光谱仪基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄。成像光谱仪按其结构的不同，可分为两种面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪和线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪。7、INSARINSAR利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（或两幅以上）的单视复数影像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信息。该方法充分利用了雷达回波信号所携带的相位信息，其原理是通过两幅天线同时观测（单轨道双天线横向或纵向模式）或两次平行的观测（单天线重复轨道模式），获得同一区域的重复观测数据（复数影像对），综合起来形成干涉，得到相应的相位差，结合观测平台的轨道参数等提取高程信息，可以获取高精度、高分辨力的地面高程信息，而且利用差分干涉技术可以精密测定地表沉降。8、IKONOSIKONOS卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷,更经济获得最新基础地理信息的途径，更是创立了崭新的商业化卫星影像的标准。IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。时至今日IKONOS已采集超过25亿平方公里涉及每个大洲的影像，许多影像被中央和地方政府广泛用于国家防御，军队制图，海空运输等领域。从681千米高度的轨道上，IKONOS的重访周期为3天，并且可从卫星直接向全球12地面站地传输数据。轨道高度681千米轨道倾角981度轨道运行速度65112千米/秒影像采集时间每日上午10001100重访频率获取1米分辨率数据时29天获取15米分辨率数据时15天轨道周期98分钟轨道类型太阳同步IKONOS数据产品技术指标星下点分辨率082米产品分辨率全色1米；多光谱4米成像波段全色波段045090微米彩色波段1蓝色045053微米波段2绿色052061微米波段3红色064072微米波段4近红外077088微米9、空间分辨率瞬时视场内所观察到的地面的大小称空间分辨力（即每个像元在地面的大小）。空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。对于摄影影像，通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（IFOV）的大小来表示（毫弧度MRAD），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。对于摄影影像，用线对在地面的覆盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地面实际尺寸（米）。如陆地卫星多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率为79米（像元大小5679米2）。但具有同样数值的线对宽度和像元大小，它们的地面分辨率不同。对光机扫描影像而言，约需28个像元才能代表一个摄影影像上一个线对内相同的信息。空间分辨率是评价传感器性能和遥感信息的重要指标之一，也是识别地物形状大小的重要依据。10、光谱分辨率为光谱探测能力,它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。有效的方法是根据被探测目标的特性选择一些最佳探测波段。所谓最佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最好的反差或波谱响应特性的差别。11、线性拉伸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。变化前后图像每一个像元呈一对一的关系。因此像元总数不变，亦即直方图包含面积不变。12、高通滤波锐化在频率域中处理称为高通滤波，保留频率域中的高频成分而让低频成份滤掉，加强了图像中的边缘和灰度变化突出部分，以达到图像锐化的目的。13、真方图均衡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。14、重采样当投影点为的坐标计算值不为证书时，原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度贡存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。这个过程即称为数字图像亮度（或图像灰度）值的重采样。15、双线性内插该法的重采样函数是对辛克函数的更粗略近似，可以用如图所示的一个三角形线性函数表达当实施双线性内插时，需要有被采样点P周围4个已知像素的亮度值参加计算16、特征选择用最少的影像数据最好地进行分类。这样就需在这些特征影像中，选择一组最佳的特征影像进行分类，这就称为特征选择。17、判别边界如果要判别某一个特征矢量属于哪一类，只要在类别之间画上一些合适的边界，讲特征空间分割成不同的判别区域。这些边界就是判别边界。18、监督法分类监督法分类意味着对类别已有一定的先验知识，利用“训练样区”的数据去“训练”判决函数就建立了每个类别的分类器,然后按照分类器对未知区域进行分类。监督分类的思想根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练，然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则对该样本的所属类别作出判定。二、问答题1、叙述光谱反射特性曲线与波谱响应曲线的区别和联系地物的反射波谱特性曲线用反射率与波长的关系表示。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。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。波谱响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示，根据遥感器对波谱的相对响应（用百分数表示）与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。如果不考虑传感器光谱响应及大气等的影响，则波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应。地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的；地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。2、叙述卫星遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟。遥感图像的几何变形由多种因素引起，其变化规律十分复杂。为此把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果，难以用一个严格的数学表达式来描述，而是用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤如下1根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。2根据所采用的数字模型确定纠正公式。3根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数，评定精度。4对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。3、叙述用30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像进行融合的原理和步骤原理融合是将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不同传感器获取的遥感影像中所提供的各种信息进行综合,生成新的图像的过程。提高对影像进行分析的能力通过融合既提高多光谱图像空间分辨率，又保留其多光谱特性。具体的提高空间分辨力改善配准精度增强特征改善分类对多时相图像用于变化检测替代或修补图像的缺陷。步骤如下（1）将30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像进行几何配准，并对30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像进行重采样，使之与SPOT全色图像的分辨率相同。（2）分别计算30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像的相关系数；（3）用全色波段图像和多光谱波段图像按下式组合。4、叙述最小距离法遥感图像自动分类的原理和步骤原理是设法计算未知矢量X到有关类别集群之间的距离，哪类距离它最近，该未知矢量就属于那类。概率判决函数那样偏重于集群分布的统计性质，距离判决函数偏重于集群分布的几何位置。1）马氏距离在各类别先验概率和集群体积|都相同情况下的概率判别函数则有马氏距离几何意义X到类重心之间的加权距离，其权系数为协方差。2）欧氏距离在马氏距离的基础上，作下列限制将协方差矩阵限制为对角的沿每一特征轴的方差均相等。则有欧氏距离是马氏距离用于分类集群的形状都相同情况下的特例。3）计程（TAXI）距离X到集群中心在多维空间中距离的绝对值之总和来表示步骤1）利用训练样本数据计算出每一类别的均值向量及标准差（均方差）向量；2）以均值向量作为该类在特征空间中的中心位置，计算输入图形中每个像元到各类中心的距离。在遥感图形分类处理中，应用最广泛而且比较简单的距离函数有两个欧几里德距离和绝对距离。3）根据计算的距离，把像元归入到距离最小的那一类中去。使用最小距离法对图像进行分类，其精度取决于对已知地物类别的了解和训练统计的精度。总体而言，这种分类方法的效果比较好，而且计算简单，可对像元顺序扫描分类。5、叙述遥感技术的现状和发展趋势1航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000KM）、太阳同步卫星（6001000KM）、太空飞船（200300KM）、航天飞机（240350KM）、探空火箭（2001000KM），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列1IITMID2IITIEIMXXDMJIJTIMXD1|可以同时得到3个角度的扫描成像，EOSTERRA卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。卫星遥感的空间分辨率从IKONOS的1M，进一步提高到QUCKBIRD的061M，高光谱分辨率已达到56NM，500600个波段。在轨的美国EO1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOSAM1（TERRA）和EOSPM1（AQUA）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以13D的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和DINSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。2航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到DM级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到M级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。3摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。4利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化利用遥感影像自动进行变化监测关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。5摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设。在已完成1100万和125万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始15万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。如果要建立全国1M分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。6全定量化遥感方法将走向实用从遥感科学的本质讲，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。2004一、名词解释1、光谱反射率物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比E物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。一个物体的反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择影响地物光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。2、发射率发射率W/W是一个介于0和1的数即发射率就是实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。3、重复周期（卫星）卫星沿其轨道运行一周所需的时间。地球同步卫星的周期等于地球自转周期23小时56分04秒。4、卫星姿态卫星姿态是指卫星星体在轨道上运行所处的空间位置状态。将直角坐标系的原点置于星体上，指向地面的Z轴反映偏航方向，Y轴反映俯仰方向，X轴反映滚动方向。星体在高空中沿局部地球铅垂方向和轨道矢量方向运行。不时地产生对三轴的偏移。为保证星体运行中姿态的稳定，应使Z轴指向精度达到与局部铅垂方向误差04，不致产生过渡的俯仰和滚动，对偏航而言也应使速度矢量的偏差保持在06之内。姿态控制是通过姿态控制分系统（ACS）来实现，使用地平扫描仪可感应俯仰和滚动轴的姿态误差，使用速度陀螺仪和罗盘可感应偏航轴的姿态误差。姿态的稳定通常采用以下几种方式三轴稳定。依靠姿态控制分系统使卫星偏航轴方向始终保持与当地铅垂线方向一致，以保对地观测传感始终对准地面；自旋稳定。卫星自转轴对空间某点取向固定，使其姿态保持稳定；重力梯度稳定。在地球重力场作用下，转动物体的转轴逐渐达到平衡状态，与重力梯度方向一致，即同当地垂直线方向一致，以保持卫星姿态的稳定。5、辐射校正辐射校正是指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。6、高光谱影像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，中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。高光谱影像是采用高分辨率成像光谱仪获取，波段数为36256个，光谱分辨率为510NM，地面分辨率为301000M。目前这类卫星大多是军方发射的，民用高光谱类卫星较少。应用主要用于大气、海洋和陆地探测。7、ERS1ERS1欧空局于1991年发射。携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（SAR）和风向散射计等装置），由于ERS1（2）采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。卫星参数椭圆形太阳同步轨道轨道高度780公里半长轴7153135公里轨道倾角9852O飞行周期100465分钟每天运行轨道数141/3降交点的当地太阳时1030空间分辨率方位方向IHS。将逆变换到RGB空间，即得到融合图像。4、简述标准假彩色合成的过程，并指出植被、土壤、水体、重盐碱地在标准假彩色图像中的颜色，分析其原因。根据加色法或减色法，将多波段单色影像合成为假彩色影像的一种彩色增强技术。合成彩色影像常与天然色彩不同，且可任意变换，故称假彩色影像。合成方法很多，主要有光学法、电子光学法、染印法等。最常用的是利用根据加色法原理制成的彩色合成仪（加色观察器）来合成假彩色影像将3张不同波段的黑白透明正片（如对应于绿、红和近红外波段）分别匹配以蓝、绿、红滤色镜，经投影合成于屏幕上，则显示出具有彩色红外影像效果的假彩色影像。若多光谱片、滤色镜光谱响应完全一致，投影光源光谱成份与遥感成像时的太阳（经大气传输）光谱成份一致，则合成影像是真彩色影像。但这种条件难以满足，且彩色合成的目的在于彩色增强而不是彩色复原。故可通过变换多波段单色影像数目，如24个或同滤色镜的不同组合来改变假彩色影像色彩，以达到不同应用目的。陆地卫星多光谱扫描影像彩色合成，常采用MSS4MSS5MSS7与蓝绿红的常规组合。其合成效果色彩鲜艳，层次分明，轮廓突出，适于综合性判读分析。红外波段使用红色，红色波段使用绿色，绿色波段使用蓝色。合成的结果植物为红色。土壤为绿色，水为蓝黑色、重盐碱地为棕色。形成这种颜色的原因，与地物的波谱特性和所用的滤光片、波段有关。5、NDVI的基本原理是什么在SPOT多光谱，ETM,MODSI影像上如何计算NDVI主要应用有哪些归一化差分植被指数（NDVI）NDVI红外红/红外红例NDVIMSS7MSS5/MSS7MSS5NDVIETM6ETM5/ETM6ETM5也称为生物量指标变化，可使植被从水和土中分离出来，以消除部分大气影响。NDVI的应用检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等；以及从遥感数据中提取植冠生物物理特性、研究与生物量的关系、叶面积指数、农牧业管理、光合作用辐射、二氧化碳变化、气象等。6、简述可见光遥感、热红外遥感、雷达遥感的特点，并解释在可见光、热红外和雷达图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用。可见光遥感是指传感器工作波段限于可见光波段范围（038076微米）之间的遥感技术。电磁波谱的可见光区波长范围约在038076微米之间，是传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的工作波段。因感光胶片的感色范围正好在这个波长范围，故可得到具有很高地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。但因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约09微米）。在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。可见光遥感以画幅式航天摄影机的应用为标志的航天摄影测量很有发展潜力。红外遥感是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0761000微米之间。是应用红外遥感器（如红外摄影机、红外扫描仪）探测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息，以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。用于红外遥感的传感器有黑白红外摄影、彩色红外摄影；红外扫描仪；红外辐射计。因为红外遥感在电磁波谱红外谱段进行，主要感受地面物体反射或自身辐射的红外线，有时可不受黑夜限制。又由于红外线波长较长，大气中穿透力强，红外摄影时不受烟雾影响，透过很厚的大气层仍能拍摄到地面清晰的像片。近红外波段主要用于光学摄影，如红外或彩色红外摄影，只能在白天工作；也用于多波段摄影或多波段扫描。远红外（热红外）由于是地物自身辐射的，主要用于夜间红外扫描成像。红外遥感在军事侦察，探测火山、地热、地下水、土壤温度，查明地质构造和污染监测方面应用很广，但不能在云、雨、雾天工作。雷达遥感的突出优点是具全天候工作能力，不受云、雨、雾的影响，可在夜间工作，并能透过植被、冰雪和干沙土，以获得近地面以下的信息。广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图。雷达雷达可探测出目的物体的较细节的特征，通过对比数据库，可以分析出目标到底是什么。微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用红外光束投射于物体表面，由其反射回的微波波长改变及色偏确定其大小、形态以及移动速度的技术。常用的微波波长范围为0830厘米。其中又细分为K、KU、X、G、C、S、LS、L等波段。微波遥感的工作方式分主动式（有源）微波遥感和被动式（无源）微波遥感。前者由传感器发射微波波束再接收由地面物体反射或散射回来的回波，如侧视雷达；后者接收地面物体自身辐射的微波，如微波辐射计、微波散射计等。可见光图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用于地物高度的变化，阻挡太阳光照射而产生的阴影。它既表示了地物隆起的高度，又显示了地物的侧面形状。阴影的两个作用提供物体的外形剖面景观，无法识别阴影区的物体。热红外图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用一般由温度较低的地段所致。热红外图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用雷达图像盲区可产生阴影。三、分析题1、遥感图像的计算机分类主要包括哪几种方法，各自有何优缺点如何提高遥感影像的分类精度在具有分类区域地面真实测试数据的情况下，常常采用混淆矩阵来表示分类结果的好坏，现给出一混淆矩阵如下表所示，问（1），应采用哪几种评价指标来评价分类后图像的分类精度（2）计算出各种评价指标的值。（3）分析各种评价指标的区别和联系是什么类别1类别2类别3类别4类别18341914类别205900类别3931740类别4512429遥感图像的计算机分类，就是利用计算机技术来模拟人类的识别功能,对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行属性的自动判别和分类，达到提取所需地物信息的目的。可分为监督分类和非监督分类。监督分类的思想根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练，然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则对该样本的所属类别作出判定。监督法分类的优点根据应用目的和区域，有选择的决定分类类别，避免出现一些不必要的类别；可以控制训练样本的选择；可以通过检查训练样本来决定训练样本是否被精确分类，从而避免分类中的严重错误,分类精度高；避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类；分类速度快。缺点主观性；由于图象中间类别的光谱差异，使得训练样本没有很好的代表性；训练样本的获取和评估花费较多人力时间；只能识别训练中定义的类别。非监督分类也称聚类分析。是指人们事先对分类过程不施加任何的先验知识，而仅凭数据遥感影像地物的光谱特征的分布规律，即自然聚类的特性进行“盲目”的分类。其分类的结果只是对不同类别达到了区分，但并不能确定类别的属性。其类别的属性是通过分类结束后目视判读或实地调查确定的。提高遥感影像的分类精度，可以通过非监督法将一定区域聚类成不同的单一类别，监督法再利用这些单一类别区域“训练”计算机。使分类精度得到保证的前提下，分类速度得到了提高。具体方法1分类前预处理校正（辐射和几何）、变换、空间信息提取（纹理）2分类树与分层分类一次分类不能满足精度要求时，进行多次分类；3混合分类（多分类器结合）监督法与非监督法。4多种信息复合遥感信息非遥感信息5与GIS集成GIS与遥感数据复合分类，间接支持分类，用于选样区，检验样区，纠正等。6采用基于目标的遥感图像分类，应用ECOGNITION软件进行图象分割、模糊分类、精度评定。一般采用混淆矩阵进行分类精度的评定。平均精度S（69210064958）/4730加权平均精度S（83597429）/1205911450714加权平均精度比平均精度更为合理。2、图（A）和图（B）分别表示了某种地物在不同年份在同区域的遥感图像的分布情况。问（1）画出该类地物的变化区域。（2）从遥感技术实现角度上给出其技术流程。（3）、该类技术主要有哪些方法（4）存在哪些难点，并给出一些可行的建议。（1）如图（2）基于遥感影像的变化检测就是从不同时间获取的遥感影像中,定量分析和确定地表变化特征和过程的技术。利用不同时相获取的卫星遥感影像进行变化检测,是开展资源调查、环境监测、基础地理数据库更新等对地观测技术应用中的关键技术,具有广泛的应用领域。技术流程1分别对两幅图像进行几何校正和辐射校正，并进行几何配准2将两幅图像进行减法运算,得到变化影像3分析变化影像,画出变化的区域。（3）迄今为止,众多学者已经提出了很多种关于变化检测的方法,按照是否需要真实的地面数据来分,变化检测方法可以分为监督法和非监督法。前者是指根据地面真实数据来获取变化区域的训练样区,从而进行变化检测后者是直接对两个不同时相的数据检测而不需要任何额外的信息。由于地面的真实信息不容易得到,因此非监督的变化检测方法是常用的变化检测方法。非监督的变化检测的流程通常分为三部分1预处理即从辐射和几何角度对图像进行处理2图像比较,得到变化影像3分析变化影像,得到变化特征。（4）通过分析同一地域不同时相的遥感图像,变化检测提供地物发生变化的信息,用于资源环境数据更新及利用、战场态势分析以及毁伤效果评估等。难点在于图像配准与辐射校正等预处理方法和基于图像变换、图像差分与几何结构特征分析的变化检测方法。图像配准和辐射校正是变化检测中两项关键的预处理过程,处理精度将直接影响变化检测的性能。可行的建议根据不同图像中对应特征点及其邻域灰度变化的限制条件,提出了一种多时相遥感图像配准算法,通过稳健性参数估计和分层处理,提高了图像配准的可靠性和精度。根据不同时相图像的灰度统计关系,提出一种基于最小偏差回归的相对辐射校正算法,通过稳健性估计和迭代处理减少了变化区域对辐射校正的影响。图像变换是实现多光谱遥感图像变化检测的一类重要方法,现有变化检测所使用的图像变换方法基本上都是基于正交变换,难以处理图像间的高阶相关信息。应用一种将独立成分分析用于多光谱遥感图像变换的变化检测方法,减少了图像间的高阶相关,提高了检测性能。2009一、名词解释1、光谱特性曲线地物的反射波谱特性曲线用反射率与波长的关系表示。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。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。2、等效温度等效温度,是指相对于某一规定时间内由于受到热负荷的作用变化温度所产生的老化状态,或在达到同等老化程度时相同时间内的某一恒定温度文献来源2、所以,把热像仪测试的温度称为等效温度因为热像仪采用机械扫描成像,可以认为热图中每一点为点光源,等效温度高低反映了各点的辐照度的多少,它相当于标准黑体在温度T下的辐射值。3、生物量指标生物量指标变换后，植物、土壤和水都分离开来，因此可独立地对绿色植物量进行统计。生物量指标变换图像用作分类有许多优点，它可以增强土壤，植被，水之间的辐射差别，压抑地形坡度和方向引起的辐射量变化。几何意义地物集群沿辐射方向在IH11的直线上的投影。4、瞬时视场瞬时视场是指在扫描成像过程，一个光敏探测元件通过望远镜系统投影到地面上的直径或边长。从卫星到这最小面积间构成的空间立体角称瞬时视场角。卫星的空间分辨率与卫星的高度有关，卫星高度越高，分辨率越低，而且与卫星视角有关，视角越倾斜，观测面积越大，分辨率就差。6、方向反射从空间对地面观察时，对于平面地区，并且地面物体均匀分布，可以看成漫反射；对于地形起伏和地面结构复杂的地区，为方向反射。7、特征变换将原始图像通过一定的数字变换生成一组新的特征图像，这一组新图像信息集中在少数几个特征图像上。目的是数据量有所减少，去相关，有助于分类。常用的特征变换主分量变换、哈达玛变换、生物是指标变换、比值变换以及穗帽变换等。8、地面分辨率空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。对于摄影影像，通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（IFOV）的大小来表示（毫弧度MRAD），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。9、全景畸变由于地面分辨力随扫描角发生变化，而使红外扫描影像产生畸变，这种畸变通常称之为全景畸变，其形成的原因是像距保持不变，总在焦面上，而物距随角发生变化而致。下图是取一段红外扫描仪图像与同一地区航空像片比较，可明显看出全景畸变的影响。二、判断题1、同一地区不同时间获取的影像一定可以进行立体观测。（）2、侧视雷达图像和中心投影成像由地形引起的变形大小相同，但方向相反。（）3、美国陆地资源卫星LANDSAT4/5上搭载的TM传感器是多光谱扫描仪。（）4、法国SPOT4卫星搭载的HRV传感器是推扫式成像。（）5、清晨和傍晚我们看到太阳的颜色是红色是由于大气对红光吸收少的原因。（）三、选择题1、在太阳照射到月球表面时，站在月球表面观测天空，我们看到天空的颜色是（）和地球表面一样颜色白色黑色不能确定2、下面哪种地磁波的特性只在SAR成像中应用到（）电磁波衍射地磁波叠加电磁波多普勒效应极化3、我国嫦娥1号月球卫星探测月球表面三维信息时采用以下哪种方式（）激光扫描技术同轨立体观测模式异轨立体观测模式INSAR技术4、面阵推扫式成像方式的传感器是（）成像雷达成像光谱仪框幅式摄影机多光谱扫描仪5、下面哪种影像灰度值的大小与后向散射有关（）TM影像HRV影像RADARSAT影像IKNOS影像四、简答题1、简述卫星传感器的辐射误差来源传感器接收的电磁波能量从辐射传输方程可以看出，传感器接收的电磁波能量包含三部分1太阳经大气衰减后照射到地面，经地面反射后，又经大气第二次衰减进入传感器的能量；2）地面本身辐射的能量经大气后进入传感器的能量；3）大气散射、反射和辐射的能量。卫星传感器的辐射误差来源1）传感器本身的性能引起的辐射误差；2）地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差；3）大气的散射和吸收引起的辐射误差。相应的辐射处理包括传感器辐射定标和辐射误差校正等。2、简述侧视雷达图像的几何特点雷达图像的几何特性，是斜距投影，因此图像的变形与其它图像不同。它影响空间特征判读表现在两个方面一是比例尺失真，侧视雷达Y方向的地面长度为，在一条图像线上降低角随斜距R增加而减少，则随R增加也是减少。如果保持不变，如图730所示，随R增加必然R增大，影像上的长度A变大，因此R大处的影像比例尺大，即离飞机远的影像比例尺大，反之比例尺小。这与全景像片正好相反。图730中，但。第二个几何特性是地形起伏引起的投影差变化与中心投影像片的位移方向相反。如图731所示，在判读时应注意，高山往往向飞机方向倾斜。如果获取立体像对，按常规方法观察立体，将是一个反立体。3、简述进行地面光谱测量的意义在遥感中，测量地物的反射波谱特性曲线主要有以下三种作用其一，它是选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据；其二，在外业测量中，它是选择合适的飞行时间的基础资料；第三，它是有效地进行遥感图像数字处理的前提之一，是用户判读、识别、分析遥感影像的基础。4、简述最大似然法与最小距离法的区别与联系概率判别函数的判别边界假设有两类。当使用概率判别函数实行分类时，不可避免地会出现错分现象，分类错误的总概率由后验概率函数重叠部分下的面积给出，错分概率是类别判别分界两侧作出不正确判别的概率之和。从图中可以看出，最大似然法总的错分概率小于最小距离法总的错分概率。5、简述卫星图像之间的匹配与航空影像之间匹配的不同点图像配准的实质就是前述的遥感图像的几何纠正，根据图像的几何畸变特点，采用一种几何变换将图像归化到统一的坐标系中。图像之间的配准一般有两种方式图像间的匹配，即以多源图像中的一幅图像为参考图像，其他图像与之配准，其坐标系是任意的；绝对配准，即选择某个地图坐标系，将多源图像变换到这个地图坐标系以后来实现坐标系的统一。图像配准通常采用多项式纠正法，直接用一个适当的多项式来模拟两幅图像间的相互变形。配准的过程分两步在多源图像上确定分布均匀，足够数量的图像同名点；通过所选择的图像同名点确定几何变换的多项式系数，从而完成一幅图像对另一幅图像的几何纠正。多源图像间同名点的确定是图像配准的关键。图像同名点的获取可以用目视判读方式和图像自动配准方式。卫星图像的地面范围大，分辨率不够高，卫星图像之间的匹配自动获取图像同名点的方法是通过图像相关的方法自动获取同名点，航空图像的地面范围小，分辨率高，航空影像之间匹配图像同名点的获取可以用目视判读方式。6、描述传感器特性的参数有哪些（1）空间分辨率瞬时视场内所观察到的地面的大小称空间分辨力（即每个像元在地面的大小）2几何分辨率假定像元的宽度为A，则地物宽度在3A海拉瓦或至少在（康内斯尼）时，能被分辨出来，这个大小称为图像的几何分辨力。3辐射分辨率（传感器的探测能力）是指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。4光谱分辨率为光谱探测能力,它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。有效的方法是根据被探测目标的特性选择一些最佳探测波段。所谓最佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最好的反差或波谱响应特性的差别。（5）时间分辨率是指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。时间分辨力愈短的图像，能更详细地观察地面物体或现象的动态变化。与光谱分辨率一样并非时间越短越好，也需要根据物体的时间特征来选择一定时间间隔的图像。7、资源卫星的轨道特点有哪些1近圆形轨道实际轨道高度变化在905918KM之间，偏心率为00006。因此为近圆形轨道。作用A是使在不同地区获取的图像比例尺一致。B近圆形轨道使得卫星的速度也近于匀速。便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像，避免造成扫描行之间不衔接的现象。2近极地轨道轨道倾角设计为99125，因此是近极地轨道。目的可以观测到南北纬81之间的广大地区。3与太阳同步轨道卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。地球对太阳的进动一年为360。因此平均每天的进动角为09856。为了使光照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正，平均每圈的修正量为N为一天中卫星运行的轨道数09856作用A使卫星以同一地方时通过地面上空B有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度4可重复轨道一天24小时绕地13944圈,重复周期18天,偏移系数118天总共绕地251圈，圈间的距离为159KM，但图像的宽度为185KM，在赤道处相邻轨道间的图像尚有26KM（占14）的重叠。前后一天第一条轨道之间差0056圈，在地面上赤道处为159KM。LANDSAT4/5卫星也近圆形、近极地、与太阳同步和可重复的轨道。高度下降为705KM，地面分辨力为30M，运行周期也减为989MIN，重复周期为16天233圈，偏移系数为7，一天24小时绕地1456圈。作用轨道的重复性有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。五、论述题1、从现代遥感技术组成的角度出发，论述遥感技术的发展趋势1航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000KM）、太阳同步卫星（6001000KM）、太空飞船（200300KM）、航天飞机（240350KM）、探空火箭（2001000KM），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOSTERRA卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。卫星遥感的空间分辨率从IKONOS的1M，进一步提高到QUCKBIRD的061M，高光谱分辨率已达到56NM，500600个波段。在轨的美国EO1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOSAM1（TERRA）和EOSPM1（AQUA）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以13D的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和DINSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。2航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到DM级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到M级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。3摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。4利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化利用遥感影像自动进行变化监测关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。5摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设。在已完成1100万和125万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始15万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。如果要建立全国1M分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。6全定量化遥感方法将走向实用从遥感科学的本质讲，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。2、现有2008年4月某日和2008年5月20日四川汶川唐家山地区的SPOT卫星10米空间分辨率的两景2A级影像，请你详细说明用遥感方法检测地震后堰塞湖面积及变化的步骤（假设你需要的其他数据都具备）。变化检测的过程变化检测过程需要对同一地物的不同时相数据进行综合分析，从某种意义上讲需要“叠合”同一地物不同时相的数据，显然这种处理是需要一致的位置做参照的。由于飞行器平台和传感器姿态、大气传输、地形起伏以及传感器成像几何性能等因素的变化常常会引起影像几何的线性和非线性