遥感原理与应用.doc

一、 名词解释1、 遥感（10、09、07、05狭义和广义）广义：即遥远的感知，从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。具体来讲，遥感是指不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息，经过信息传输、加工处理及分析解译，识别物体和现象的属性及其空间分布等特征与变化规律的理论和技术。狭义：是指对地观测，即从空中和地面的不同平台上通过传感器，地球表面第五的电磁波反射或发射信息进行探测，并经传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。2、 定量遥感（11、09）3、 高（多）光谱遥感（11、09、06）指探测波段在可将光波段和红外波段范围内，再细分若干个窄波段来探测目标。4、 微波遥感（08）：是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。5、 环境遥感（06）：广义讲，指以探测地球表层系统及其动态变化为目的的遥感技术，可理解为大气、水（包括海洋）、生态环境等所有遥感活动的代名词，是现代遥感技术应用于地球表层系统研究，为地理科学和环境科学提供技术支持，同时明显区别于其他遥感分支学科的一门技术工具学科。狭义讲，是指利用遥感技术探测和研究环境污染的空间分布、时间尺度、性质、发展动态、影响和危害程度，以便采取环境保护措施或制定生态环境规划的遥感活动。6、 大气窗口（0710）：电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的，透射率较高的波段称为大气窗口。7、 维恩位移定律（0810）：黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。8、 绝对黑体（08）： 如果一个物体在任何温度下对任何波长的电磁辐射全部吸收（即吸收系数恒等于1），则这个物体称为绝对黑体。9、 瑞利散射（11）：当大气中粒子的直径比波长小的多时发生的散射叫做，属小颗粒散射。波长越长，散射越弱。当向四面八方的散射光线较弱时，原传播方向上的通过率便越强。10、空间分辨率（06、08、09）：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬间视场，或地面物体能分辨的最小单元。11、时间分辨率（07）：指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。补充：波谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔，间隔越小波谱分辨率越高。辐射分辨率：指传感器在接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。12、PolSAR(11)13、LiDAR(10、11)14、InSAR(10)：干涉雷达，是利用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。15、SAR（09）：合成孔径雷达，基本思想：用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在移动中选择若干个位置，在每个位置上发射一个信号，接受相应发射位置的回波信号并存储记录下来，存储时必须同时保存接收信号的幅度和相位。16、成像光谱仪（07、10）：通常的多波段扫描仪将可见光和红外波段分割成几个到十几个波段。对遥感而言，在一定波长范围内，被分割的波段数愈多，即波谱取样点愈多，愈接近于连续波谱曲线，因此可以使得扫描仪在取得目标地物图像的同时也能获取该地物的光谱组成。这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。 17、MODIS（06）：中等分辨率成像谱辐射仪18、遥感图像辐射畸变（11）：19、辐射校正（10）：消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程称为辐射校正。 几何校正：消除几何畸变的过程称为几何校正。20、程辐射（07、10）：21、遥感影像地图（05、07）：是以航空或卫星遥感影像直接反映制图物体的地图。影像是经过纠正的正射像片；符号和注记按一定原则选用。22、假彩色合成（08）：利用三个波段进行合成生成的彩色图像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成。23、BIP数据格式（08）：像元交叉式，是每个像元按波段顺序交叉排序。 BSQ数据格式：波段交叉式，是按照图像的波段顺序分为独立文件记录存放，每个波段的文件则以像元的行、列序号排列。 BIL数据格式：行交叉式，是逐行按波段次序相间排列的遥感数据格式，它把每一扫描行的数据作为一个记录，各波段同一扫描行的数据记录依次排序，然后再记录下一个扫描行各波段的数据。24、地物反射光谱曲线（05）：地物光谱反射率随波长变化而改变的特性称之为地物反射光谱特性，地物的光谱反射率与波长的关系在直角坐标系中描绘出的曲线称为地物反射光谱曲线。25、地物控制点（05）26、Landsat TM(05)27、模式识别（06）：指的是对一系列过程或事件的分类与描述，识别时具有某些相类似的性质的过程或事件分为一类。 借助计算机，就人类对外部世界某一特定环境中的客体、过程和现象的识别功能(包括视觉、听觉、触觉、判断等)进行自动模拟的科学技术。 28、监督分类（06）：一种有先验类别标准的分类方法。首先要从欲分类的图像区域中选定一些训练样区，在这些训练样区中地物的类别是已知的，通过学习来建立分类标准，然后计算机将按同样的标准对整个图像进行识别和分类。29、ISODATA聚类算法（06）：迭代自组织数据分析算法30、图像锐化（09、11）：锐化也叫高通滤波，主要是增强图像中的高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像细节的反差，所以也叫边缘增强，其结果与平滑相反。 图像平滑：平滑也叫低通滤波，目的在于消除图像中各种干扰噪声，使图像中高频成分消退，平滑掉图像的细节，使其反差降低，保存低频成分。31、面向对象遥感影像分类（11）32、混合象元分解（09）：当具有不同波谱属性的物质出现在同一个像素内时，就会出现混合像元。混合像元不完全属于某一种地物，为了能让分类更加精确，同时使遥感定量化更加深入，需要将混合像元分解成一种地物占像元的百分含量（丰度），即混合像元分解，也叫亚像元分解。混合像元分解是遥感技术向定量化深入发展的重要技术。33、多元遥感数据融合（09）：多元信息的融合是将多种遥感平台、多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。34、遥感信息复合（06）：主要指不同传感器的遥感数据的复合，以及不同时相的遥感数据的复合。35、多源信息复合（08）：36、空间定位系统（08）：是利用多颗导航卫星的无线电信号 , 对地球表面某地点进行定位，报时或对地表移动物体进行导航的技术系统。空间定位系统可以高效精确的提供点状地物的空间位置信息。37、对地观测技术（11）：从空中（或宇宙空间）对地球进行观测的技术，包括大气空间及地球体。现在对地观测新技术主要指卫星通信技术、空间定位技术、遥感技术和地理信息系统技术这些技术的集成将有可能使人类源源不断、快速地获取地球表面岁时间变化地几何和物理信息、了解地球上各种现象及其变化，从而指导人类来合理地利用和开发资源，有效地保护和改善环境，积极地防治和抵御各种自然灾害，不断改善人类生存和生活的环境质量，以达到经济腾飞和社会可持续发展的双重目的。38、精细农业（07）：也称为因地制宜农业、处方农业。它可以在遥感、地理信息系统和全球定位系统技术支持下，进行抽样调查，获取作物生长的各种影响因素信息（如土壤结构、含水量、地形、病虫害等）。通过进行农田小区作物产量对比，分析影响小区产量差异的原因，获取农业生产中存在的空间和时间差异性信息，可以根据每个地块的农业资源特点，按需实施微观调控，以充分利用现代化和机械化，精耕细作，获取高的经济效益。39、NDVI（05、06、0911）：归一化植被指数，40、IHS变换：把彩色的R、G、B变换成I、H、S称为IHS正变换；把由I、H、S变换成R、G、B称为IHS反变换。色光三原色：红绿蓝，色彩的三要素：明度、色调、饱和度二、简答题1、简述遥感的主要特点（05）1、大面积的同步观测 遥感平台越高，视角越宽广，可以同步探测到的地面范围越大，从而可观测地表的空间分布规律。 2、 工作波长范围宽，具有全天候工作的特点3、 瞬时成像，具有时效性 ，并可以动态监测遥感技术可以在短时间内对同一地区进行重复探测。如Landsat覆盖地球一次需16天；SPOT 26天；CBERS 26天；气象卫星每天可覆盖地球2次。 4、 数据的综合性和可比性 遥感技术所获取的数据反映地表的综合特性，包括自然、人文等方面。5、 经济性 可节省大量的人力、物力和财力，据估计，Landsat的经济投入与效益比为180甚至更大。 6、 局限性 主要表现在可选的波谱范围的有限、电磁波段的不准确性、空间分辨率和时间分辨率问题、只能获取地球表面很薄表层的信息，受到云覆盖影响等。2、简述微波遥感的主要特点（06）能全天候、全天时工作；对某些地物具有特殊的波谱特征；对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力；对海洋遥感具有特殊意义；分辨率较低，但特征明显。3、什么是大气窗口？它在遥感中有何意义？（05） 概念：电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的，透射率较高的波段称为大气窗口。 意义：折射改变了太阳辐射的方向，并不改变太阳辐射的强度。因此就辐射强度而言，太阳辐射经过大气传输后，主要是反射、吸收和散射的共同影响衰减了辐射强度，剩余部分即为通过的部分。对遥感传感器而言，只能选择透过率高的波段，才对观测有意义。4、结合遥感过程，说明大气对电磁波传输的影响、地物光谱特性研究在遥感中的作用和意义。（06）（1）大气对电磁波传输过程的影像包括五个方面：散射、吸收、扰动、折射和偏振。而对于遥感数据来说。主要的影像是散射和吸收。由于大气分子及大气层中气溶胶的影响，太阳辐射的电磁波在大气层中传输时，一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分穿过大气层到达地面。地面反射或本身辐射的电磁波在大气层中传输时，一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分穿过大气层到达传感器的接收系统，由此引起光线强度的衰减，进而影响传感器成像的质量。在可见光波段，引起电磁波衰减的主要原因是分子散射；在紫外、红外和微波区，引起电磁波衰减的主要原因是散射作用。（2）地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地表物体波谱，简称地物波谱。地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响应的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的基础。可见光和近红外波段：主要表现地物反射作用和地物的吸收作用。（树叶、水下温度）热红外波段：主要表现地物热辐射作用。（热红外灵敏遥感器成像河流为亮色条带，但热红外白天成像河流为暗色条带）微波波段：主动遥感利用地物后向散射；被动遥感利用地物微波辐射。5、根据大气散射的类型，说明为什么微波具有穿云透雾的能力。（07） 大气云层中，小雨滴的直径相对其他微粒最大，对可见光只有无选择性散射，云层越厚，散射越强。而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则有属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才可能有最小散射、最大透射，具有穿透云雾的能力。6、写出遥感辐射传输方程，并结合遥感过程说明其中各部分的具体含义。（11）辐射传输方程是指从辐射源经大气层到达传感器过层中电磁波能量变化的数学模型，依据电磁波经过的路径，其能量变化的过程可以分为以下几个部分：（1）太阳辐射经由大气到达的面的辐射照度： 式中 整个地球大气的厚度 太阳天顶角 太阳辐照亮度（2）地物辐射（反射、发射）后到达传感器的辐射照度（在正直方向传感时）： 式中 地物的光谱反射系数 地物的光谱发射率系数 平台高度 与地物同温度黑体的发射通量密度。（3）若传感器的光谱响应系数为 ，大气散射和由于大气辐射所形成的天空辐射照度为 ，则传感器的输出为：7、结合遥感图象的特征说明遥感中常用的分辨率及其概念(05)遥感解译人员需要通过遥感图像获取三方面的信息：目标地物的大小、形状及空间分布特点；目标地物的属性特点；目标地物的变化动态特点。相应的将遥感图像归纳为三方面特征，即几何特征、物理特征和时间特征。这三方面的表现参数即为时间分辨率、空间分辨率、辐射分辨率和光谱分辨率。空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬间视场，或地面物体能分辨的最小单元。波谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔，间隔越小波谱分辨率越高。辐射分辨率：指传感器在接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。时间分辨率:：指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。8、如何评价遥感图像的质量？常用指标有哪些？（06）9、简述微波遥感的基本概念，与光学遥感相比较，微波遥感具有哪些特点？（10）可见光遥感属于光学遥感,可见光遥感使用光学技术,微波遥感则是采用无线电技术。1.探测波段:可见光遥感探测波段范围0.38-0.76um;微波遥感探测波段范围通常大于1mm,但其中的激光雷达波段范围在可见光与红外波段。2.可见光遥感只能够采集地表信息,而微波却具有穿透性,能够探测地表以下一定深度范围内的信息。3.可见光遥感对大气状况有要求,天气因素影响大;微波遥感则能够实现全天时、全天候探测,具有穿透云雾的能力。10、分别举例说明一种中低空间分辨率多光谱遥感数据源、一种高空间分辨率遥感数据源、一种SAR遥感数据源的主要特征参数和数据特点。（10）中低空间分辨率多光谱遥感数据源:Landsat TM 、SPOT、MODIS、NOAALandsat 卫星轨道及其运行特点：卫星轨道平均高度为915 km，运行周期为 103.267 min。每天绕地球13.944圈，倾角i=99.125度，每天修正卫星轨道进动角为0.986度。这样的设计产生以下特点：（1）近圆形轨道：实际轨道高度变化在905918km之间，偏心率为0.0006，因此为近圆形轨道。轨道趋于圆形的主要目的是使在不同地区获取的图像比例尺一致；此外，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：倾角设计为99.125度，因此是近极地轨道。轨道近极地有利于增大卫星对地面总的观测范围。（3）与太阳同步轨道：所谓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会随地球绕太阳公转而改变，即保持固定的光照角。与太阳同步轨道有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。与太阳同步还有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，并使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。高空间分辨率遥感数据源：IKONOS 、Quick Bird ，这类卫星的主要特点是地面分辨率高，全色波段为15m,有些还小于1mSAR遥感数据源：Radarsat系列卫星，其地面分辨率38.5m,卫星高度790800km，倾角98.5度，重复周期24天，与太阳同步，SAR在C波段（波长5.6cm）采用HH极化，波长入射角在0度60度范围可调。主要探测目标为海洋（如海冰、海浪和海风等）和陆地（如地质和农业），其特点为：具有50km、75km、100km、150km、300km和500km多种扫描宽度和从10100m的不同分辨率。带宽分别为11.6 MHz、17.3MHz和30MHz，分辨率可调。每天可覆盖北纬73度至北极全部地区，3天可覆盖加拿大及北欧地球，24天覆盖全球一次。11、试对“微波遥感必然是主动遥感，光学遥感必然是被动遥感”这一观点进行评析。（10）遥感可以根据探测能量的波长和探测方式、应用目的的分为可见光反射红外遥、热红外遥感、微波遥感三种基本形式，其中前两者可以统称为光学遥感，属于被动遥感。微波遥感有主动和被动之分。记录地球表面对人为微波辐射的反射辐射能得属于主动遥感，其主动在于它自身提供能源而不依赖于太阳和地球辐射，最有代表性的主动遥感为雷达成像；而记录地球表面发射的微波辐射能的属于被动遥感，“微波辐射计”是一种被动微波遥感仪器。12、简述摄影型遥感传感器和扫描型遥感传感器的特点及二者的区别。（10）扫描型传感器是逐点逐行地以时序方式获取二维图像，扫描型传感器的两种主要的形式：一是对物面扫描的成像仪，其特点是对地面直接扫描成像，这类仪器有红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等；另一种是瞬间在像面上先形成一条线图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像，这类仪器有线阵列CCD推帚式成像仪，电视摄像机等。13、简述遥感数字图像的概念及其特点。（05）能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像称为数字图像，又称“数字化图像”。数字图像是以二维数组形式表示图像的，该数组由对连续变化的图像作等间隔抽样所产生的抽样点像元组成。特点：（1）便于计算机处理与分析。计算机是以二进制方式处理各种数据的，采用数字形式表示遥感图像便于计算机处理。因此与光学遥感图像处理方式相比，遥感数字图像是一种便于计算机处理的图像表示方式。（2）图像信息损失低。由于遥感数字图像使用二进制表示的，因此在获取传输和发送过程中，不会因长期存储而损失信息，也不会因多次传输和复制而产生图像失真。而模拟方法表示的遥感图像会因多次复制而使遥感图像质量下降。（3）抽象性强。尽管不同类别的遥感数字图像有不同那个的视觉效果，对应不同的物理背景，但由于他都才赢了数字形式表示，比喻建设分析模型进行计算机解译和运用遥感图像专家解译系统。遥感数字图像需要相当大的存储空间，数字图像中的像元值可以是整型、实型和字节型。为了节省存储空间，字节型最常用。14、结合实例说明遥感图像目视解译所使用的主要地物识别特征。（05） 是指目标地物的电磁辐射在遥感影像上的反映和记录,其表现形式为:色:目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、色种、阴影等形:目标地物在遥感影像上的形状，包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等。位:目标地物在遥感影像上的位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。如海滩的砂砾，因含水量不同，在遥感黑白像片中其色调是不同的，干燥的砂砾色调发白，而潮湿的砂砾发黑。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分出目标地物。在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。例如，黑白航空像片上柏树为主的针叶林，其色调为浅黑灰色，山毛榉为主的阔叶林，其色调为灰白色。颜色：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。日常生活中目标地物的颜色是地物在可见光波段对入射光选择性吸收与反射在人眼中的主观感受。遥感图像中目标地物的颜色是地物在不同波段中反射或发射电磁辐射能量差异的综合反映。彩色遥感图像上的颜色可以根据需要在图像合成中任意选定，例如多光谱扫描图像可以使用几个波段合成彩色图像，每个波段赋予的颜色可以根据需要来设置。按照遥感图像与地物真实色彩的吻合程度，可以把遥感图像分为假彩色图像和真彩色图像。阴影：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影形状、大小可判读物体的性质或高度，如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层建筑物等的高度及结构。阴影的长度、方向和形状受到光照射角度、方向和地形起伏等影响，山脉等阴影笼罩下的树木及建筑物往往会使目标模糊不清，甚至丢失。 不同遥感影像中阴影的解译是不同的，例如：侧视雷达影像中目标地物阴影由目标阻挡雷达波束穿透而产生，热红外图像中目标地物阴影是由于温度差异所形成，例如夏季中午飞机飞离机场不久进行热红外成像，地表仍会留下飞机的阴影。 形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。如飞机场、港湾设施在遥感图像中均具有特殊形状。用于判读的图像通常多是垂直拍摄的，遥感图像上表现的目标地物形状是顶视平面图，它不同于我们日常生活中经常看到的物体形状。由于成像方式的不同，飞行姿态的改变或者地形起伏的变化，都会造成同一目标物在图像上呈现出不同的形状。解译时必须考虑遥感图像的成像方式。 纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。如航空像片上农田呈现的条带状纹理。纹理在高分辨率像片上可以形成目标物表面的质感，在视觉上看上去显得平滑或粗糙，幼年林看上去像天鹅绒样平滑，成年的针叶树林看上去很粗糙。纹理可以作为区别地物属性的重要依据。 大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可以推断物体的属性，有些地物如湖泊和池塘，主要依据它们的大小来区别。判读地物大小时必须考虑图像的比例尺。根据比例尺的大小可以计算或估算出图像上物体所对应的实际大小。影响图像上物体大小的因素有地面分辨率、物体本身亮度与周围亮度的对比关系等。 位置：指目标地物分布的地点。目标地物与其周围地理环境总是存在着一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约。位置是识别目标地物的基本特征之一，例如水田临近沟渠。位置分为地理位置、相对位置。依据遥感图像周框注记的地理经纬度位置，可以推断出区域所处的温度带，依据相对位置，可以为具体目标地物解译提供重要判据，例如位于沼泽地的土壤多数为沼泽土。 图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。例如住宅区建筑群在图像上呈现的图型，农田与周边的防护林构成的图型，以这种图型为线索可以容易地判别出目标物。 相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。地面物体之间存在着密切的物质与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。例如，学校教室与运动操场，货运码头与货物存储堆放区等都是地物相关布局的实例。 15、如何将模拟图像转换为数字图像？（07）数字图像处理：利用数字化技术将模拟图像转换成数字信息进行处理的过程和方法。图像的数字化：采样和量化把模拟图像分割成同样形状的小单元，进行空间离散化处理叫采样。以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值，为亮度值的离散化处理，即量化。模拟图像变换成数字图像就是把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数。图像函数f(x,y)不仅在空间坐标上，并且在幅度（光密度）上都要离散化，其离散后的每个像元属性值用数字表示，整个过程叫做图像数字化。图像的数字化包含两方面的内容：一是图像空间位置，即坐标（x ,y）的数字化称为图像采样；二是图像灰度的数字化，即幅度（光密度）数字化，称为灰度级量化，它是指从图像灰度的连续变化中进行离散采样，目前经常使用的灰度量度有2级、64级、128级和256级。16、热红外图像与可见光和近红外图像有什么不同？热红外像片的目视直接解译标志有哪些？（07）地物具有反射、透射和发射电磁波的能力。在3.5um5.5um和814um热红外区间上，有两个重要的大气窗口，传感器透过大气窗口可以探测地物表面发射的电磁波辐射，因此，热红外图像的成像原理不同于可见光和近红外像片。热红外像片记录了地物发射热红外线的强度。地物本身具有热辐射特性，各种地物热辐射强度不同，在像片上具有不同的色调和形状构像，这是识别热红外像片地物类型的重要标志，热红外像片的直接解译标志有：色调：是地物亮度温度的构象。判读热红外图像时，关键是要细致区分影像色调的差异。形状与大小：热红外探测器检测到物体温度与背景温度存在差异时，就能在影像上构成物体的“热分布”形状。地物大小：地物的形状与热辐射特性影响物体在热红外像片上的尺寸。阴影：热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间辐射差异造成的，可分为冷阴影和暖阴影两种。17、简述纹理特征的作用和用灰度共生矩阵表示纹理特征的基本方法。（09）29、简述一种纹理分析算法，并举例说明纹理特征在遥感影像分析中的应用。（11）灰度共生矩阵就是从图像（x,y）灰度为i的像元出发，统计与距离为d、灰度为j的像元（x+x，y+y18、试结合实例对遥感影像目视解译中可以应用的特征予以论述。（09）19、遥感影像分类中通常使用的特征主要有哪些，分别如何提取和应用？（10）特征有：光谱特征、空间（几何）特征、纹理特征地物光谱特征包括地物反射光谱特征、辐射光谱特征等。遥感传感器接收不同的辐射能量，最终导致同一图像上不同像元的灰度差异。光谱特征的特点是，它对应于每个像元，但与像元的排列等空间结构无关。正常情况下不同地物具有不同的光谱特征（在一些特殊情况下会出现同物异谱、同谱异物现象），因此根据地物光谱特征可以对遥感影像进行特征提取。所有遥感信息中最直接应用的是地物的光谱信息，地物光谱特性可通过光谱特征曲线来表达。遥感影像中每个像元的亮度值代表的是该像元中地物的平均辐射值，它随地物的成分、纹理、状态、表面特征及所使用电磁波波段的不同而变化。基于光谱特征，可提取出颜色及灰度或者波段间的亮度比等目标物的光谱特征。例如，Landsat的MSS有四个波段，根据某类地物的光谱特征，采用特定的比值可将其突出出来，如根据归一化植被指数提取的植被信息。空间特征是指目标物的形状、大小，或者边缘、线性构造等几何性特征。空间特征提取是指把目标物的形状、大小，或者边缘、线性构造等几何特征提取出来，例如，把区域断层明显突出出来。遥感图像解译除了利用地物的光谱特征外，还利用地物的形状和空间关系特征，因此需要提取图像其他特征。对应高空间分辨率遥感图像，可以清楚地观察丰富的结构信息。空间形状特征的提取常用地物边界跟踪方法，获得一系列有序的边界点，这些边界点提供了地物单元形状特征的大量信息。空间关系特征的包括方位关系（指两个地物之间方向与位置的相对关系，包括距离关系和方向关系）、包含关系（一个物体位于另一个物体内部，并且边界不相邻）、相邻关系（指两个地物在边界上相邻）、相交关系（两个地物在一点上交汇）、相贯关系（一个线状物体通过面状物体的内部）纹理特征：图像中，在这种局部区域内呈现了不规则性，而在整体和宏观上表现出某种规律性的图斑称作纹理，习惯上把这种局部不规则而宏观有规律的特性称之为纹理特性。应用： 纹理的变化与物体本身的属性有关，如同一树种的木材有相同或相似的纹理，人们通过识别木纹来判断木材的种类和材质。纹理是图像中一个重要而又难于描述的特性。提取：纹理分析：根据构成图案的要素形状、分布密度、方向性等纹理进行图像特征提取的处理叫纹理分析。表示纹理信息的方法有均值和标准偏差。图斑内像元的平均值和标准偏差。灰度共生矩阵。分形维数。 20、什么是主成分变换？它具有哪些特点和作用？（05、08） 概念：也称主分量分析或KL变换。KL变换是离散变换的简称，是在统计特征的基础上的多维正交线性变换。对某一多光谱图像X，利用KL变换矩阵A进行线性组合，而产生一组新的多光谱图像Y，表达式为：Y=AX作用：着眼于变量之间的相互关系，尽可能不丢失信息地用几个综合性指标汇集多个变量的测量值而进行描述的方法。 通过采用主成分分析就可以把图像中所含的大部分信息用假想的少数波段表示出来，这意味着信息几乎不丢失但数据量可以减少。特点：1）从几何意义来看，变换后的主分量空间坐标系与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。而且新坐标系的坐标轴一定指向数据信息量较大的方向。2）新波段主分量所包括的信息量不同，呈逐渐减少趋势。第一主分量集中了最大的信息量，常常占80以上。第二、三主分量的信息量依次很快递减，到了第n分量，信息几乎为零。应用：1）数据压缩：M影像7个波段处理起来数据量很大。进行KL变换后，第一，或前二或前三个主分量已包含了绝大多数的地物信息，足够分析使用，同时数据量却大大地减少了。应用中常常只取前三个主分量作假彩色合成，数据量可减少到43，既实现了数据压缩，也可作为分类前的特征选择。 2）图像增强： KL变换后的前几个主分量，信噪比大，噪声相对小，因此突出了主要信息，达到了增强图像的目的。此外将其他增强手段与之结合使用，会收到更好的效果。 3）分类前预处理： 多波段图像的每个波段并不都是分类最好的信息源，因而分类前的一项重要工作就是特征选择，既减少分类的波段以便提高分类效果。21、简述KL变换的基本原理和主要作用。（10） 22、以Landsat TM 数据为例，说明KL变换和KT变换的实现过程和二者的区别。（11）缨帽变换也称KT变换，该变换也是一种坐标空间发生旋转的线性组合变换，但旋转后的坐标轴不是指向主成份方向，而是指向与地物特别是植被生长以及土壤有密切关系的方向。其变换公式为：Y=BX 式中X、Y变换前后多光谱空间的像元矢量；B转换矩阵。23、简述对遥感影像进行大气影响校正的基本原理和常用的方法？（至少举出两种方法）（06）基本原理：方法：(1) 基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正 在遥感成像的同时，同步获取成像目标的反射率，或通过预先设置已知反射率的目标，把地面实况数据与传感器的输出数据进行比较，来消除大气的影响。(2) 大气模型 大气模型计算复杂，并且需要有关大气假设或成像时刻的大气参数（气压，温度，水汽，臭氧等），气体中的悬浮物类型，高度，太阳高度角，传感器的视角等。（3）利用波段特性来校正。 回归分析法 直方图法24、简述加色法和减色法的原理。（07）加色法是以红、绿、蓝三基色中的两种以上色光按一定比例混合，产生其它色彩的彩色合成法。两种基色按等量叠加得到一种补色：红+绿=黄，红+蓝=品红，绿+蓝=青，其中黄与蓝、品红与绿、青与红为互补色。三基色按等量叠加得到的是消色（白、黑）：红+绿+蓝=白。非互补色不等量叠加，得到两者的中间色，如：红（多）+绿（少）=橙；红（少）+绿（多）=黄绿。减色法是指从白光中减去其中一种或两种基色光而产生其它色彩的彩色合成法。减色法一般用于颜料配色，如彩色印刷、染印彩色象片等。减色法中黄色染料是由于吸收了白光中的蓝光，反射红光和绿光的结果：黄=白-蓝；品红染料由于吸收了白光中的绿光，反射红光和蓝光的结果：品红=白-绿；青染料是由于吸收了白光中的红光，反射蓝光和绿光的结果：青=白-红。而品红与黄染料混合叠印时呈红色：品红+黄=白-（绿+蓝）=红；品红与青染料混合叠印时呈蓝色：品红+青=白-（绿+红）=蓝；黄与青染料混合叠印时呈绿色：黄+青=白-（蓝+红）=绿；品红、黄、青染料叠印时呈黑色：黄+青+红=黑。25、几何精校正过程中，地面控制点的选取应该注意哪几方面的要求？（07） 几何校正的第一步便是位置计算，首先是对所选取的二元多项式求系数。这时必须已知一组控制点坐标。 一、控制点数目的确定1）其最低限是按未知系数的多少来确定的。一次多项式有6个系数，就需要有6个方程来求解，需3个控制点的3对坐标值，即6个坐标数。 2次多项式有 12个系数，需要 12个方程（6个控制点）。依次类推，n次多项式，控制点的最少数目为(n+1)(n+2)/2。2） 实际工作表明，选取最少数目的控制点来校正图像，效果往往不好。在图像边缘处，在地面特征变化大的地区，如河流拐弯处等，由于没有控制点，而靠计算推出对应点，会使图像变形。因此，在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于最低数很多。二、控制点的选取控制点选取的原则 控制点的选择要以配准对象为依据。以地面坐标为匹配标准的，叫做地面控制点（记作GCP）。有时也用地图作地面控制点标准，或用遥感图像（如用航空像片）作为控制点标准。无论用哪一种坐标系，关键在于建立待匹配的两种坐标系的对应点关系。A、一般来说，控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，这很容易通过目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等。B、特征变化大的地区应多选些。C、图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推。D、此外，尽可能满幅均匀选取，特征实在不明显的大面积区域（如沙漠），可用求延长线交点的办法来弥补，但应尽可能避免这样做，以避免造成人为的误差。 26、分别简述遥感数字图像平滑处理和锐化处理的目的和方法。（07）平滑：低通滤波，其目的在于消除图像中各种干扰噪声，使图像中高频成分消退，平滑掉图像的细节，使其反差降低，保存低频成分。平滑使图像往往产生模糊的效果。当图像中出现某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”）时，采用平滑的方法可以减少变化，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。常用方法有均值滤波、中值滤波。锐化：也叫高通滤波，主要是增强图像中的高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像细节的反差，所以也叫边缘增强，其结果与平滑相反。常用算法有梯度锐化法、Roberts梯度、Sobel梯度、Laplace梯度、定向检测、高通滤波、掩模匹配法、统计差值法等。27、什么是程辐射？辐射校正过程中，可采用直方图最小值去除法削除程辐射。请详细说明直方图最小值去除法的基本思想和具体操作过程。（08、09）程辐射即路径辐射，指一部分太阳辐射在到达地表目标物前就直接被大气散射到太空并被传感器接收。这部分太阳辐射参与了辐射平衡，但它们并不携带任何有关目标物的信息，因此大气纠正必须将这部分路径辐射剔除出去。程辐射Path radiance：遥感传感器中接收到的入射光中，除了在视场内地表反射光和地面热辐射外，大气的散射与自身辐射的光也进入传感器，这部分的光能量称作程辐射。程辐射是背景噪声的主要来源。大气程辐射是太阳辐射在大气传输过程中各组分及气溶胶微粒散射后直接到达传感器的辐射直方图最小去除法：直方图以统计图的形式表示图像亮度与像元数之间的关系。在二维坐标系中，横坐标代表图像中香园的亮度值，纵坐标代表每一亮度或亮度间隔的像元数占总像元数的百分比。基本思想：在于一幅图像中总可以找到某种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0，例如，地形起伏地区山的阴影处，反射率极低的深海水体处等，这时在图像中对应位置的像元亮度值应为0.实测表明，这些位置上的像元亮度为零。这个值就应该是大气散射导致的程辐射度值。一般来说由于程辐射度主要来自米氏散射，其散射强度随波长的增大而减小，到红外波段也有可能接近于零。具体校正方法十分简单，首先确定条件十分满足，即该图像上确有辐射亮度或反射亮度应为零的地区，则亮度最小值必定是这一地区大气影响的程辐射度增值。校正时，将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从而提高了图像质量。28、结合具体实现方法说明遥感影像几何校正的基本原理和主要过程。（09）什么是几何校正？说明几何校正实现的具体步骤。（10）阐述利用地形图对遥感影像进行几何纠正的实现过程和所涉及到的方法（算法）（11）几何校正是从具有几何畸变的图像中消除畸变的过程。其任务是定量地确定图像上的像元坐标（图像坐标）与目标物的地理坐标（地图坐标等）的对应关系（坐标变换式）。具体步骤：（1）选择控制点：在遥感图像上选择同名控制点位置，以建立图像与地面坐标系统之间的投影关系，这些控制点应该选在能明显定位的地方，如河流交叉点等。（2）建立整体映射函数：根据图像的几何畸变性质及地面控制点的多少来确定校正数学模型，建立起图像与地面坐标系统之间的空间变换关系，如多项式法、共线方程法和随机场插值法等。(3)校正模型求解：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，并对原始影像进行几何变换计算。（4）像元亮度值重采样：为了使校正后的输出图像像元与输入的未校正图像相对应，根据确定的校正公式，对输入图像的数据重新排列。在重采样中，由于所计算的对应位置的坐标不是整数值，必须通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。29、简述一种纹理分析算法，并举例说明纹理特征在遥感影像分析中的应用。（11）30、如何利用高程信息和纹理信息辅助进行遥感影像计算机分类？（06）高程信息在分类中的应用主要体现在不同地物类别在不同高程中出现的先验概率不同，假设高程信息的引入并不显著地改变随机变量的统计分布特征，则带有高程信息的贝叶斯判决函数只需将新的先验概率代替原来的先验概率即可，余下的运算相同，这种方法在实际处理时，根据地面高程“图像”确认每个像元的高程，然后选取相应的先验概率。按照前述的高程带分层有所谓的“按高程分层分类法”，这种方法将高程带的每一个带区作为掩膜图像，并用数字过滤的办法把原始图像分割成不同的区域图像，每个区域图像对应于某个高程带，并独立地在每个区域图像中实施常规的分类处理，最后把各带区分类结果图像拼合起来形成最终的分类图像。纹理信息参与分类的方法与前面讲述的引入高程参与分类的方法类似，也是通过改变判决函数中的先验概率实现的，通过计算每个像元的纹理特性选取不同的先验概率达到对不同纹理地物加不同权，使分类结果更合理。另一种方法是先利用多光谱信息在遥感图像进行自动分类，再利用纹理特征对光谱分类的结果进行进一步的细分。例如，可在光谱数据分类的基础上，对属于每一类的像素，再利用纹理特征进行二次分类31、简述在特征空间中常用的距离算法及相互之间的区别。（06）最小距离分类法是以特征空间中的距离作为像素分类的依据。首先由训练组数据得出每一类别的均值向量和协方差矩阵，然后以各类的均值向量作为该类在多维空间中的中心位置。计算输入图像中每个像元到各类中心的距离，到哪一类中心的距离最小，则该像元就归人哪一类。因而在这类方法中距离就是一个判别函数。最小距离分类法原理简单，分类精度不高，但计算速度快，它可以在快速浏览分类概况中使用、最小距离分类法中通常使用以下三种距离判决函数 1）马氏距离 判别函数：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）（绝对值）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 32、简述遥感图像分类的目的，并比较监督分类与非监督分类方法。（07、08）33、在空间域提取线状目标的梯度模板有哪些？假如需要提取东北西南的道路，请设计一个模板。（06）34、简述利用遥感数据进行专题制图或影像地图制图的技术方法与过程。（09）1，信息源的选择2，图像处理3，图像解译4，基础底图的编制5，专题解译图与地理底图的复合1.信息源的选择图像的地面分辨率、波谱分辨率和时间分辨率是遥感信息的基本属性，在遥感应用中，他们通常是评价和选择遥感图像的主要指标。（1）空间分辨率和地图比例尺的选择，由于遥感制图是利用遥感图像来提取专题制图信息，因此在选择图像的空间分辨率时要考虑以下两个因素：一是解译目标的最小尺寸；二是地图的成图比例尺。空间不同规模的制图对象的识别，在遥感图像的空间分辨率方面都有相应的要求。（2）波谱分辨率和波段的选择，使不同地物的反射光谱特性能够明显的表现在不同波段的图像上。因此，在专题处理与制图研究中，波段的选择，对地物的针对性识别非常重要。（3）时间分辨率和时相的选择，用传感器对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为遥感图像的时间分辨率。遥感图像的时间分辨率差异很大，用遥感制图的方式反映制图对象的动态变化时，不仅要弄清楚研究对象本身的变化周期，同时还要了解有没有与之相应的遥感信息源。遥感图像时相的选择，既要考虑地物本身的属性特点，也要考虑同一种地物的空间差异。2.图像处理根据遥感制图的任务要求，确定了遥感信息源之后，还必须对所获得的原始遥感数据进行加工处理，才能进一步被利用。（1）图像预处理，在专题地图制图之前，必须对遥感图像进行预处理。预处理包括粗处理和精处理两种类型。粗处理是为了消除传感器本身及外部因素的综合影响所引起的各种系统误差而进行的处理。精处理的目的在于进一步提高卫星遥感图像的几何精度。其做法是利用地面控制点精确校正经过粗处理后的图像面积和几何位置误差，将图像拟合或转换成一种正规的符合某种地图投影要求的精密软片和高密度磁带。（2）图像增强处理，为了扩大地物波谱的亮度差别，使地物轮廓分明、易于区分和识别，以充分挖掘遥感图像中所蕴含的信息，必须进行图像的增强处理。图像增强处理的方法主要有光学增强处理和数字图像增强处理两种。常用的方法有假彩色合成、等密度分割和图像的相关掩膜等。3.图像解译：遥感图像的解译实际上就是把栅格形式的遥感数据转化成矢量数据的过程。图像解译的主要方法有目视解译和计算机解译两种。（1）目视解译，目视解译是用肉眼或借助简单的设备，通过观察和分析图像的影像特征和差异，识别并提取空间地理信息的一种解译方法。目前，遥感制图已经全面实现了数字化操作，目视解译也从过去手工蒙片解译发展为数字环境下的人机交互式图像解译。所谓人机交互式图像解译，是一种以计算机制图系统为基础，以数字遥感图像为信息源，以目视解译为主要方法并充分利用专业图像处理软件实现对图像的各种操作。目视解译一般包括以下几个阶段：解译准备、建立解译标志、解译，最后在解译工作完成过后，为保证解译结果的准确性，必须通过野外抽样调查，对解译中的疑点进行核实，并对成果进行修改和完善。（2）计算机解译计算机解译是利用专业图像处理软件，实现对图像的自动识别和分类，从而提取专题信息的方法，它包括计算机自动识别和计算机自动分类。4.基础底图的编制图像解译只是完成了从影像图到专题要素线划图的转换过程。为了说明专题要素的空间分布规律，还必须编制相应的基础底图。一种方法是直接使用已经编好的数字底图资料。如果底图的数学基础、内容要素等与成图要求不同，用户可以通过投影转换或地图编绘功能进行统一协调。另一种方法是将相应的普通地图或专题地图进行扫描，然后与用户