遥感习题解析.doc

1. 下列不是遥感的优势的一项：EA.周期性强 B.宏观性好 C.人为因素少，能客观地反映地表状况D.与传统资源调查方法相比工作效率高，费用成本低E.技术含量高，可以精确地反映地表状况，完全可以代替地面的调查。2.下列关于遥感的说法不正确的是：EA.遥感是新兴的一门技术，它已经被广泛地应用于国民生产的各个领域。B.人的视觉行为就是遥感的过程，人的眼睛是世界上最好的遥感器。C.1960年美国人Evelyn Pruitt提出遥感一词。D.遥感探测的媒介质主要是电磁波。E.遥感的历史起源于美国1972年发射Landsat。3.关于电磁波的说明不正确的是：DA.电磁波是横波。B.电磁波具有能量、波长、速度、相位等属性。C.电磁波的能量是以最小单位的整数倍进行传播的。D.太阳光的相位信息是遥感技术中待开发的重要信息。4.遥感的基本概念及其分类遥感，从字面上理解，其意思为“遥远的感知”，通常认为是在不接触物体的情况下，对物体进行探测，来感知它的属性情况，包括它的几何属性和物理属性。遥感较为简明的定义是：从不同高度的平台上，使用遥感器收集物体的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并进行加工处理，从而达到对物体进行识别和监测的全过程。（1）按遥感对象分类宇宙遥感：遥感的对象是宇宙中的天体和其它物质的遥感。地球遥感：是对地球和地球上的事物的遥感。资源遥感：以地球资源作为调查研究的对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。环境遥感：利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。（2）按应用空间尺度分类全球遥感：全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称。区域遥感：以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程，它通常按行政区划（国家、省区等）和自然区划（如流域）或经济区进行。城市遥感：以城市环境、生态做为主要调查研究对象的遥感工程。3）按平台高度分类地面遥感（Ground RS）：是指平台距地面150米以下的遥感。航空遥感（Air RS）：又称机载遥感，是指在飞机（飞艇或热气球）飞行高度上对地球表面的遥感。航天遥感（Space RS）：又称星载遥感，是指从人造卫星轨道高度上对地球表面的遥感（也包括卫星、航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等）。（4）按成像波段分类可见光遥感（Visible Spectral RS）：是指利用可见光波段的大气窗口进行探测的遥感技术。（记录和探测地物可见光波段电磁波信息的遥感）。紫外遥感（Ultraviolet RS） 红外遥感（Infrared RS） 微波遥感（Microwave RS）多光谱遥感（Multispectral RS）：是指利用多通道遥感器（如多光谱相机，多光谱扫描仪等），将较宽波段的电磁波分成几个较窄的波段，通过不同波段的同步摄影或扫描，分别取得几张同一地面景物同一时间的不同波段影像，从而获得地面信息的遥感技术。（5）按传感器接收信号的来源和方式分类主动遥感（Active RS）：也称有源遥感，是指从遥感平台上的人工辐射源向目标发射一定形成的电磁波，再由遥感器接收和记录其反射波的遥感系统。被动遥感（Passive RS）:也称无源遥感，是指用遥感器从远距离接收和记录物体自身发射或反射太阳辐射的电磁波信息的遥感系统。（6）按应用专业分类农业RS 林业RS 地质RS 气象RS 海洋RS 环境RS 军事RS 地球资源RS5.电磁波谱的概念电磁波谱定义：将电磁波在真空中按照波长或频率的依大小顺序划分成波段，排列成谱即称为电磁波谱。电磁波的概念: 在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。电磁波是通过电场和磁场之间相互联系和转化传播的，是物质运动能量的一种特殊传递形式。6.黑体辐射特性黑体定义：能全部吸收外来电磁波辐射而毫无反射和透射的理想物体。也称绝对黑体。1)、与黑体辐射波普曲线下的面积成正比的总体辐射密度W是随温度T的增加而迅速增加。斯帝芬玻耳兹曼公式-黑体的总辐射通量密度与其绝对温度的4次方成正比，即温度愈高，黑体辐射的能量愈大，被遥感器记录的能力也愈大；反之亦然。2）、分普辐射能量密度的峰值波长m随温度的增加向短波方向移动-维恩位移定理。它表明：黑体的绝对温度增高时，它的峰值波长向短波方向位移。3）、每根曲线彼此不相交，故温度T越高所有波长的辐射通量密度也越大。表明：不同温度的黑（物）体，在任何波长处的辐射通量密度都是有所区别的，因而在分波段记录的遥感图像上，黑（物）体影像之间都是有色调或色彩差别的，也就是说它们是可区别的。7.太阳常数的概念太阳常数：指不受大气影响，在日地平均距离的条件下，在地球大气上界，垂直于太阳光线的单位面积单位时间内所接受的太阳辐射能量。太阳常数=1.95卡/cm2分=1.360103 W/m28.在可见光波段，引起电磁波衰减的主要原因为（分子散射）；在红外与微波波段，引起电磁波衰减的主要原因是（大气吸收）。9.大气窗口的概念及常用的遥感的大气窗口。大气窗口定义：电磁波辐射在大气传输中透过率比较高的波段。目前，在RS成像中使用的大气窗口为：（1）0.3-1.15微米：包括部分紫外光、全部可见光和部分近红外光。其中：0.3-0.4m，透过率约为70%。 0.4-0.7m，透过率大于95%。0.7-1.1m，透过率约为80%。（2）1.4-1.9m：近红外窗口，透过率在60%95%之间，其中1.55-1.75m透过率较高。（3）2.0-2.5m：近红外窗口，透过率为80%。（4）3.5-5.0m：中红外窗口，透过率为60%70%。（5）8.0-14.0m：热红外窗口，透过率为80%。（6）1.0-1.8mm：微波窗口，透过率约为35%40%左右。（7）2.0-5.0mm：微波窗口，透过率在50%70%之间。（8）8.0-1000mm：微波窗口，透过率为100%。10.对于不透射电磁波的物体，反射率和吸收率之和（为1）。11.地物反射电磁波的类别。根据反射电磁波能量的多少和方向：镜面反射-特点：反射方向相对入射方向有严格的方向性，即反射角等于入射角。对不透明物体，反射能量入射能量地物吸收的能量。经反射后，电磁波的偏振情况会发生变化，即若入射光为自然光，则反射光为部分偏振光（折射光也是部分偏振光）。对地面上大部分地物，均不会发生镜面反射。漫反射-特点： 不论入射方向如何，反射方向向四面八方。 任意方向可观察到反射面。 各个方向探测到的辐射亮度相同。它在单位面积单位立体角内的反射功率和测定方向与表面法线的夹角的余弦成正比。 dId?L?常数 dA?cos?dA?d?cos?L 为辐射亮度；d为朗伯表面的辐射通量（单位时间内的辐射能量）dA 为朗伯表面的面积；dI 为朗伯表面的辐射强度；d为辐射立体角； 为测量方向与表面法线的夹角。方向反射-特点： 大部分地面物体的反射既不是镜面反射，也不是漫反射。 其反射界于镜面反射和漫反射之间，在某些方向上反射强烈。 各个方向都有反射，但从不同方向看到地物的亮度不一样，反射能量也不一样。 反射产生的原因：与地表粗糙平滑程度有关。瑞利通过试验发现，若两点反射能量的相位差小于/2弧度，则认为是平滑的，即8 ?cos? h? 25 cos ? 地物表面是光滑的 （镜面反射）? ? h ? 中等粗糙 （方向反射） 4.4cos? 25cos?h? h? . 4 cos 粗糙（漫反射） 4?12.按照反射特征曲线的形状将地物分为两类，反射率基本不随波长变化的地物（非选择性反射体），如灰白大理石，粘土等；反射率随波长变化的地物（选择性反射体），如针叶林，红砂土等。13.列举几种特殊地物(雪、沙漠、植被、土壤、湿地)的反射特性。14.大气散射类别。随着波长和雾滴半径之间的关系变化，散射形式有三种：瑞利散射-由直径d 小于波长十分之一以下的微粒引起的散射。其散射能力与波长的关系： 1/4其散射能力与波长有关，属于选择性散射。波长愈短，散射能力愈强。（天空成蓝色） 米氏散射-由直径d与波长相当的微粒引起的散射。微粒：水滴、烟尘、花粉、气溶胶。特点：1、较强的向前散射能力2、散射强度受气候影响大云、雾对红外线的散射主要是米氏散射。无选择性散射 -由直径d比波长大得多的微粒引起的散射。特点：散射强度几乎与波长无关，各波段基本一致（非选择性的散射）（云、雾呈白色）15.简述晴朗的天空呈现蓝色的原因及云雾呈现白色的原因。（见14题）16.试从狭义遥感的角度描述一个完整的遥感过程。17.遥感平台的概念。按运载平台可划分的类别及其运行高度、特点。遥感平台：遥感中用于搭载遥感器并为之提供工作条件的运载工具。? 遥感平台按照高度可分为三类：? 地面平台：H100m? 航空平台：100mH150km? 其中航天平台发展最快，应用最广，特别是三大卫星系列。地面平台：概念：放在地面上和水上的，装载遥感器，固定的或可移动的装置。目的：主要用来为航空遥感和航天遥感作校准和辅助工作。航空平台：概念：悬浮在海拔80km以下的大气（平流层、对流层）中的遥感平台。特点：航空平台的飞行高度较低，地面分辨力较好，机动灵活，不受地面条件限制，调查周期短，资料回收方便，因此，获得了广泛的应用。种类：飞机和气球。航天平台：航天平台是航天遥感时运载遥感器的工具，是航天遥感的重要组成部分。航天遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态的和快速的观察。类别：主要有高空探测火箭、卫星、航天飞机。18.简述卫星轨道参数及其意义。卫星轨道参数：用于确定轨道形状及卫星在某时刻的位置需要的参数。 或者说：表示卫星运动轨道特征的参数。通常用六个参数来描述：轨道长半径 a 轨道偏心率 e轨道面倾角 I 升交点赤经 近地点角距 卫星过近地点时刻 t 及周期 T意义：轨道长半径 a：卫星轨道远地点到椭圆中心的距离。轨道偏心率e：当e趋近于0时，则为近圆形轨道。采用近圆形轨道，卫星运行速度均匀，便于曝光时间地控制和获取全球范围内比例尺趋于一致的图像。a和e共同确定了轨道的形状。卫星轨道倾角i：卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角。i = 0o 赤轨卫星0oi 90o 顺轨卫星 i = 90o 极轨卫星 90oi 180o 逆轨卫星 i角确定了卫星的对地观测范围（从北纬i 到南纬i）。i角影响星下点之间的距离。星下点：卫星在地面的投影点（或卫星和地心连线与地面的焦点），用地理经、纬度表示。升交点赤经：卫星轨道的升交点与春分点之间的角距。升交点是卫星由南向北运行时与地球赤道面的交点。降交点卫星由北向南运行时与赤道面的交点。升交点赤经确定了轨道面与太阳光线之间的夹角，也就确定了星下点在成像时刻的太阳高度角。近地点焦距：卫星轨道升交点向径与近地点向径之间的夹角。 、确定了轨道面与地球之间的相关位置。 近地点时刻t及周期T：近地点时刻：卫星过近地点的时间，卫星轨道周期：卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升交点（或降交点）通过时刻之间的平均时间称为卫星轨道周期。六个元素中，a、e确定了轨道的大小和形状；i、确定了轨道面在空间的位置；t确定了卫星过近地点的时刻。六个根数全部确定后，方可确定卫星于某时刻在轨道上的位置。19.卫星轨道常用参数有哪些？（见18题）轨道长半径 a 轨道偏心率 e轨道面倾角 I 升交点赤经 近地点角距 卫星过近地点时刻 t 及周期 T卫星速度 卫星运行周期 卫星高度 同一天相邻轨道间在赤道处的距离 每天绕地圈数 重复周期20.简述卫星重复周期的含义。卫星重复周期是指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需的天数。它与运行周期的关系是：D?d21.陆地卫星轨道特征1、近圆形轨道：与偏心率e有关，轨道高度变化在905-918km之间，偏心率为0.0006。 使得在不同地区获取的影像的比例尺接近一致。使得卫星的速度近于匀速，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：与轨道倾角i有关，设计为99.125。有利于增大卫星对地面总的观测范围。利用地球自转并结合轨道运行周期和图像刈幅宽度的设计，使得观测范围可达到南北纬i度之间。3、与太阳同步轨道：卫星轨道的平面绕地球自转轴旋转的方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同。卫星绕地球运行形成的轨道面与太阳和地球连线之间在黄道面的一个夹角不随地球绕太阳公转而改变。有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空.4、可重复轨道：与卫星运行周期密切相关。有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。22.简述Landsat、SPOT、Quickbird卫星的主要轨道参数、传感器波段划分及其空间分辨率。课本37、38、39、4423.微波遥感的独特优势有哪些?微波：是电磁波的一种形式（晶体振动），其辐射频率大约在300MHZ300GHZ,波长1mm1000mm，一般可分为毫米波、厘米波、分米波和米波。优势：1）微波遥感能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。2）微波对地物有一定穿透能力。3）微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某些信息。4）微波遥感的主动方式即雷达遥感不仅可以记录电磁波振幅信号，而且可以记录电磁波相位信息。24.目前遥感中常用的传感器类型传感器：接收、记录目标地物电磁波信息的工具。目前遥感中使用的传感器大体上可分为如下类型：1、摄影类的传感器2、扫描成像类的传感器-逐点逐行地以时序方式获取二维图像。1）对物面扫描的成像仪-红外扫描仪 多光谱扫描仪 成像光谱仪 自旋和步进式成像仪2） 对像面扫描的成像仪-有线阵列CCD推扫式成像仪 电视摄像机 成像方式：线阵列推帚式传感器成像方式：1）面阵框幅式2）逐点逐行扫描式3）线阵列推帚式3、雷达成像类的传感器4、非图像类的传感器。25.传感器的基本组成部分组成：收集器-收集地物辐射的能量。如透镜组、反射镜组、天线等。探测器-将收集的辐射能转换为化学能或电能。如摄影感光胶片、 CCD 。处理器-对收集的信号进行处理。如显影、定影；电信号的放大处理、滤波、调制、变换等。输出器-输出获取的数据。如磁带记录仪、扫描晒像仪等。26.简述逐像元扫描类型和推扫类型传感器的成像过程。P59、69、27.根据遥感图像的特征，有哪些分辨率，简述其概念。空间分辨率:可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。针对遥感图像而言,指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小,或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量。传感器瞬时视场内所观察到的地面场元的宽度叫空间分辨率。光谱分辨率：指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。时间分辨率:关于遥感影像间隔时间的一项性能指标.遥感探测器按一定的时间周期重复采集数据,这种重复周期,又称回归周期.这种重复观测的最小时间间隔称时间分辨率。时间分辨率：对同一个地点进行相邻两次观测的最小时间间隔。雷达的分辨率：1、距离分辨率2,、方位分辨率：在雷达飞行方向上，能分辨的两个目标的最小距离。 R ? ? R 斜距 ?28.全景畸变的概念由于地面分辨率随扫描角发生变化，而使红外扫描影像发生畸变，这种畸变叫全景畸变。29.简述如何确保扫描线衔接质量。P6030.热红外像片的色调特征热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度变化成函数关系。地物发射电磁波的功率和地物的发射率成正比，与地物温度的四次方成正比，因此图像上的色调也与地物的发射率和温度成相应关系。31.扫描类传感器TM是指（多波段扫描仪），CCD是指（线阵列推扫式扫描仪），而SAR是指（合成孔径雷达）。32.列举三种主流的遥感数据处理平台。33.描述完整的遥感过程。34.解释光学图像、数字图像的概念。光学图像二维的连续的光密度函数。用f(x,y)表示。记录在胶片上；光能化学能。特点：连续变化的，其值是非负的和有限的。? 数字图像二维的离散的光密度函数。用一个二维矩阵表示。记录在磁带、磁盘上；光能电能。 特点：在空间坐标(x,y)和密度上均已离散化。一幅数字图像，实际上是由每个像元的密度值排列而成的一个数字矩阵。35.简述光学图像转换成数字影像的过程包含哪些步骤。图像数字化：图像函数f(x,y)在空间坐标和幅度上都离散化，其离散后的每个像元的值都用数字表示。采样：空间坐标数字化。量化：图像灰度的数字化。36.遥感图像的变形误差可以分为（静态误差）和（动态误差），又可以分为（内部误差）和（外部误差）。37.外部误差是指在（传感器本身）处于正常的工作状态下，由（传感器以外的各种因素）所引起的误差。38.解释几何变形、几何校正的概念。遥感图像的几何变形是指原始图像上各地物的几何位置，形状，尺寸，方位等特征与在参考系统中表达要求不一致时产生的变形。几何校正是对图像几何变形的校正。39.简述引起遥感图像几何畸变的因素。1、传感器成像方式引起的图像变形。1）全景投影变形2）斜距投影变形-近距离压缩2、遥感平台外方位元素变化的影响高度变化，姿态变化-b姿态变化（三轴倾斜）：绕x轴旋转的姿态角称滚动（Rolling，横向摇摆）；绕y轴旋转的姿态角称俯仰（Pitching，纵向摇摆）；绕z轴旋转的姿态角称偏航（Yawing，偏移）3、地形起伏引起的像点位移4、地球曲率(curvature )引起的图像变形5、大气折射(refraction)的影响 -大气的密度随高度增加而递减，电磁波会发生折射现象，导致像点位移。6、地球自转的影响40.遥感图像的几何处理包括两个层次分别是：（粗加工处理）和（精加工处理）。41.多项式拟合法纠正中，项数N与其阶数n的关系（N=1/2(n+1)*(n+2) ）。42.几何纠正或图像融合时数字图像灰度重采样常用的内插方法有：（最邻近法）、（双线性法 ）、（ 三次卷积法）。43.常用的灰度采样方法有（最近邻元像素采样法），（双线性内插法），（三次卷积重采样法） 。44.叙述最邻近法、双线性内插、双三次卷积重采样原理（可作图说明）和优缺点。最近邻法：用距离投影点(采样点)最近象元灰度值代替输出象元灰度值，简单、省时，保留原始图象的值，边缘出现锯齿状。双线性内插法：利用X方向和Y方向进行双向三次线性插值(4个邻点)该算法计算较为简单，并有一定的亮度采样精度，所以它是实践中常用的方法，但图像略变模糊。三次卷积法：取与投影点邻近的16个象元灰度值（4*4）计算输出象元的灰度值，内插精度最高，但计算量最大。45.数字图象配准的方式有 （图像间的配准），（绝对配准）。图像间的配准：以多源图像的一幅图像为参考图像，其他图像与之配准，其坐标是任意的。 绝对配准：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。46.简述多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤。P12547.解释:辐射误差、辐射定标、大气校正、图像增强、假彩色合成、图像融合、主成分变换。辐射误差：遥感成像时，由于各种因素的影响，使得传感器观测目标的反射或辐射能量时，所得到的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射量度之间存在的差异，其间的差值称为辐射误差。辐射定标：指建立传感器每个探测元所输出信号的数量量化比值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系。大气校正：清除由于大气吸收和散射等引起的辐射误差的处理过程。图像增强：是为特定目的，突出遥感图像中某些信息削弱或去除某些不需要的信息，使图像更易判读。其实质是增强感兴趣目标和周围背景图像间的反差。假彩色合成：假彩色合成又称彩色合成。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。图像融合：图像融合是指多源遥感图像按照一定的算法，在规定的坐标系中，生成新的图像的过程。主成分变换：也称K-L变换，是一种线性变换，是就均方误差最小来说的最佳正交变换；是在统计特征基础上的线性变换。K-L变换能够把原来多个波段中的有用信息尽量集中到数目尽可能少的特征图像组中去，达到数据压缩的目的；同时，K-L变换还能够使新的特征图像之间互不相关，也就是使新的特征图像包含的信息内容不重叠，增加类别的可分性。48.从辐射传输方程可以知道，辐射误差主要有（ 大气散射和吸收引起的误差）、（地形影响和光照条件的差异引起的误差）、（传感器的灵敏度特性引起的误差）。49.图像增强的常用方法有 （对比度增强），（空间域滤波增强），（频域增强），（彩色增强），（多图像代数运算），（多光谱图像变换），（图像融合）等。50.遥感图像融合可以概括是（像素级）融合、（特征级）融合和（决策级）融合三种层次的融合应用。51.解释：遥感图像判读、几何分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率、时间分辨率。空间分辨率:可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。针对遥感图像而言,指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小,或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量。光谱分辨率：指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。时间分辨率:关于遥感影像间隔时间的一项性能指标.遥感探测器按一定的时间周期重复采集数据,这种重复周期,又称回归周期.这种重复观测的最小时间间隔称时间分辨率。 时间分辨率：对同一个地点进行相邻两次观测的最小时间间隔。遥感图像判读：对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取出所感兴趣的信息。辐射分辨率：传感器能区分两种辐射强度最小差