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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、遥感广义的概念：无接触远距离探测(磁场、力场、机械波）狭义的概念：在遥感平台的支持下，不与目标地物相接触，利用传感器从远处将目标地物的地磁波信息记录下来，通过处理和分析，揭示出地物性质及其变化的综合性探测技术2、电磁波 ：变化的电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波3、电磁波谱 ：将电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减依次排列为一个序谱，将此序谱称为电磁波谱4、绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体5、绝对白体：反射所有波长的电磁辐射6、灰体：在各波长处光谱发射率相等7、光谱辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量8、大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段9、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10、热惯量：由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质称为系统的热惯量11、光谱反射率：=E / E (物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比12、光谱反射特性曲线：按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线填空题：1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由 射线 、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波 等组成。2、绝对黑体辐射通量密度是 温度 和 波长 的函数。3、一般物体的总辐射通量密度与 绝对温度 和 发射率 成正比关系。4、维恩位移定律表明绝对黑体的 最强辐射波长 乘 绝对温度T 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 短波 方向移动。5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 0.47 m选择题：(单项或多项选择)1、绝对黑体的（ ） 反射率等于1 反射率等于0 发射率等于1 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（ ） 反射率 发射率 物体温度一次方 物体温度二次方 物体温度三次方 物体温度四次方。3、大气窗口是指（ ）没有云的天空区域 电磁波能穿过大气层的局部天空区域 电磁波能穿过大气的电磁波谱段 没有障碍物阻挡的天空区域。4、大气瑞利散射（ ）与波长的一次方成正比关系 与波长的一次方成反比关系 与波长的二次方成正比关系 与波长的二次方成反比关系 与波长的四次方成正比关系 与波长的四次方成反比关系 与波长无关。5、大气米氏散射（ ） 与波长的一次方成正比关系 与波长的二次方成反比关系 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？电磁波组成：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。不同点：频率不同（由低到高）。共性：a、是横波；b、在真空以光速传播；c、满足f*=c E=h*f；d、具有波粒二象性。遥感常用的波段：微波、红外、可见光、紫外。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？有关因素：辐射通量（辐射能量和辐射时间）、辐射面积。常温下黑体的辐射峰值波长是9.66m 。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。沙土：自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质含量越高和含水量越高反射率越低，此外土类和肥力也会绝对反射率产生影响。土壤反射波谱曲线呈比较平滑的特征。植物：分三段，可见光波段（0.40.76m）有一个小的反射峰，位置在0.55m（绿）处，两侧0.45m（蓝）和0.67m（红）处有两个吸收带；在近红外波段（0.70.8m）有一反射的“陡坡”，至1.1m附近有一峰值，形成植被的独有特征；在中红外波段（1.32.5m）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水的吸收带，形成低谷。水：水体的反射主要在蓝绿波段，其他波段吸收都很强，近红外和中红外波段纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。水中含有泥沙，可见光波段反射率会增加，含有水生植物时，近红外波段反射增强。4、地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？太阳位置，传感器位置，地理位置，地形，季节气候变化，地面温度变化，地物本身的变异，大气状况。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。大气窗口：通常把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为大气窗口。原因：不同波段的反射率、吸收率、散射程度不同。波长范围：0.31.3m，即紫外、可见光、近红外波段。1.51.8m和2.03.5m，即近、中红外波段。3.55.5m，即中红外波段。814m，即远红外波段。 0.82.5cm，即微波波段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？（1）太阳辐射透过大气并被地表反射进入传感器的能量（2）太阳辐射被大气散射后被地表反射进入传感器的能量（3）太阳辐射被大气散射后直接进入传感器的能量（4）太阳辐射被大气反射后进入传感器的能量（5）被视场以外地物反射进入视场的交叉辐射项（6）目标自身辐射的能量。第二章 遥感平台及运行特点名词解释：1、遥感平台 ：遥感中搭载传感器的工具。2、遥感传感器 ：测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具。3、重复周期：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要的天数。 4、近圆形轨道：实际轨道高度变化在905918km之间，偏心率为0.0006。 5、与太阳同步轨道 ：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 。6、近极地轨道：卫星的轨道倾角为99.125。 7、LANDSAT：:Landsat卫星是美国发射的地球资源卫星系列，原称地球资源技术卫星（ERTS），以探测地球资源为主要目的。 8、SPOT ：SPOT卫星卫星卫星卫星是法国空间研究中心（CNES）研制的一种地球观测卫星系统。9、MODIS（不明确）：modis是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。10、IKONOS：于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供分辨率卫星影像的商业遥感卫星。可采集1米分辨率全色和4m分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像科融合成1m分辨率的彩色影像。11、Quick Bird ：于2001年10月18日由美国DigitalGlobe公司在美国范登堡空军基地发射，是目前世界上最先提供亚米级分辨率的商业卫星，卫星影像分辨率为0.61m。12、Worldview：WorldView卫星是Digitalglobe公司的下一代商业成像卫星系统13、Geoeye ：GeoEye-1卫星是美国的一颗商业卫星 ，于2008年9月6日 从美国加州范登堡空军基地发射14、高分系列卫星：（不明确）高分一号卫星，是中国航天科技集团公司所属空间技术研究院航天东方红卫星有限公司研制的应用卫星，是一种高分辨率对地观测卫星(简称“高分卫星”)。15、zy-3 ：资源三号测绘卫星，简称ZY3，是中国第一颗民用高分辨率光学传输型测绘卫星16、小卫星：根据卫星的质量，通常将小于1000公斤的卫星称为广义的小卫星，其中，将500-1000公斤的卫星称为小卫星， 17、卫星姿态角： 以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为x轴，垂直轨道面的方向为Y轴，垂直xy平面的方向为z轴，卫星姿态角有三种：绕x轴旋转的姿态角为滚动：绕y轴旋转的姿态角为俯仰；绕z轴旋转的为偏航。填空题：1、陆地资源卫星轨道的四大特点 近圆形轨道 、近极地轨道、与太阳同轨道、可重复轨道。2、卫星姿态角是 滚动(绕 x 轴旋转)、俯仰(绕 y 轴旋转) 、 航偏(绕 z 轴旋转) 。3、遥感平台的种类可分为 航天平台 、 航空平台 、 地面平台 三类。4、与太阳同步轨道有利于 （1）卫星在相近的光照条件下对地面进行观测，（2）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 。5、LANDSAT系列卫星带有TM探测器的是 Landsat4和 Landsat5；带有ETM+探测器的是 Landsat7 。6、SPOT系列卫星可产生异轨立体影像的是 SPOT15 ；可产生同轨立体影像的是 Spot 5 。7、ZY-3卫星空间分辨率为 8、美国高分辨率民用卫星有 IKONOS、 Quick Bird、 Orbview-3、 GeoEge-1 。9、小卫星主要特点包括（1）重量轻、体积小，（2）研制周期短、成本低，（3） 发射灵活、启用速度快、抗毁性强，（4）技术性能高。选择题：(单项或多项选择)1、卫星与太阳同步轨道指（ ）卫星运行周期等于地球的公转周期 卫星运行周期等于地球的自转周期 卫星轨道面朝向太阳的角度保持不变。2、卫星重复周期是卫星（ ） 取同一地区影像的时间间隔 经过地面同一地点上空的间隔时间 卫星绕地球一周的时间。问答题：1、 LANDSAT系列卫星、SPOT系列卫星、高分系列卫星传感器各有何特点？Landsat系列卫星上装载的是MSS多光谱、TM专题制图仪、ETM+传感器。通过扫描镜的摆动，获取垂直飞行方向上两边共185km范围内的来自景物的辐射能量，配合卫星的往前飞行获得地表的二维图像。SPOT系列卫星上装载的是2台相同的HRV或HRVIR扫描仪，使用CCD元件做探测器，在瞬间能同时得到垂直航向的一条图像线，不需要用摆动的扫描镜，以推扫方式获得沿轨迹的连续图像条带。单台HRV图像幅宽为60km，两台HRV图像幅宽为117km，有3km的重叠。HRV的平面反射镜可绕卫星前进方向滚动轴（X轴）旋转，平面向左右两侧偏离垂直方向最大可达，从天底点向轨道任意一侧可观测到450km附近的景物，可在邻近轨道间获取立体影像。第三章 遥感传感器及其成像原理名词解释：1、遥感传感器：获取遥感数据的关键设备。2、探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。3、红外扫描仪：利用红外进行扫描成像的成像仪 。 4、多光谱扫描仪：利用光线机械扫描方式测量景物辐射的遥感仪器5、推扫式成像仪：一种瞬间在像面上先形成一条图像甚至一副二维影像，以推扫描的方式获取沿轨道的连续图像条带，然后对影像景象进行扫描成像的成像仪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 7、瞬时视场：探测系统在某一个瞬间地面的能探测到的地面范围，即扫描仪的空间分辨率 8、全景畸变：全景摄影机的像距不变，物距随扫描角增大而增大，由此所产生影像 由中心到两边比例尺逐渐缩小的畸变9、MSS： 是一种多光谱扫描仪。成像板上排列24+2个玻璃纤维单元，每列6个纤维单元。每个纤维单元瞬时视场为86微弧。每个像元地面分辨率79x79m，扫描一次每个波段获6条扫描线，地面范围474x185km10、TM ：是MSS的改进，是一个高级的多光段扫描型的地球资源敏感仪。11、HRV：是一种线阵列推扫描仪，由于使用CCD元件做探测器，在瞬间能同时得到垂直航向的一天图像线，不需要用摆动的扫描镜，以推扫方式获得沿轨迹的连续图像条带12、SAR ：合成孔径雷达 ，用一个小天线做为单个辐射单元，沿直线不断移动，并不断发射信号，来提高雷达方位分辨率的一种技术。13、合成孔径侧视雷达：是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，在每个位置上发生一个信号，接收相应发生位置的回波信号储存记录下来14、雷达盲区： 15、角隅反射：（不确定）就是人造地物,比如墙角,雷达波束入射到地面,又被墙体反射,两次反射的结果导致雷达波速差不多沿原来的入射方向,这样雷达接收到很强的回波.16、多中心投影： 用以表示具有多个投影中心的遥感图像的几何特性的一种投影方式17、距离分辨率：脉冲发射的方向上，能分辨两个目标的最小距离 18、方位分辨率：雷达飞行方向上，能分辨两个目标的最小距离填空题：1、MODIS影像含有 36 个波段,其中250米分辨率的包括 1和2 波段。2、遥感传感器大体上包括 收集器、探测器、处理器、输出器 几部份。3、LANDSAT系列卫星具有全色波段的是 landsat-7 ,其空间分辨率为 15m 。4、利用合成孔径技术能堤高侧视雷达的 方位 分辨率。选择题：(单项或多项选择)1、 全景畸变引起的影像比例尺变化在X方向（） 与COS成正比在X方向与COS成反比在X方向与COS2成正比在X方向与COS2成反比。2、 全景畸变引起的影像比例尺变化在Y方向（）与COS成正比与COS成反比与COS2成正比与COS2成反比。3、 TM专题制图仪有（ ） 4个波段6个波段7个波段9个波段。4、 HRV成像仪获得的影像（ ） 全景畸变没有全景畸变。5、真实孔径侧视雷达的距离分辨率与（）天线孔径有关脉冲宽度有关发射的频率有关。6、合成孔径侧视雷达的方位分辨率与（）天线孔径有关天线孔径无关斜距有关斜距无关。问答题：1、叙述侧视雷达图像的影像特征垂直飞行方向的比例尺由小变大。造成山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象 高差产生的投影差亦与中心投影影像差位移的方向相反，位移量也不同斜距投影2、MSS、TM、ETM+影像各有何特点？A、MSS多光谱扫描仪： MSS多光谱扫描仪常用于LANDSAT卫星系列。多光谱扫描仪的优点是：工作波段宽，从近紫外、可见光到热红外波段，波长范围达0.3520微米；各波段的数据容易配准。这两个特点非其他遥感器所能具有，因而多光谱扫描仪是气象卫星和“陆地卫星”的主要遥感器。B、TM专题制图仪：Landsat4,5上的TM专题制图仪是一个高级的多光谱扫描型的地球资源扫描仪器，与多光谱扫描仪MSS性能相比，它具有更高的空间分辨率，更好的频谱选择性，更好的几何保真度，更高的辐射准确度和分辨率。 C、ETM+增强型专题制图仪（P65）：ETM+常用于Landsat6，7，它比TM灵敏度更高，与之相比，它做了三个方面的改进： （1） 增加了PAN（全色）波段，分辨率为15M，因而是数据速率增加； （2） 采取双增益技术使远红外波段6分辨率提高到60M，也增加了数据率；（3） 改进后的太阳定标器使卫星的辐射定标误差小于5%，其精度比提高数倍，辐射校正有了很大改进。MSS、TM、ETM+影像各有何特点（从探测波段、空间分辨率、扫描宽度等方面分析）？ 分辨率传感器空间分辨率探测波段扫描宽度MSS地面分辨率为79m每个波段有6个探测器记录对应地面6*79=4745个波段(0.5微米 12.6微米)185KMTM地面分辨率为30m。Tm6为热红外波段地面分辨率为120m7个波段0.45 微米2.35微米185KM ETM+除ETM6为60mpan为15m外其余个波段均为30m8个波段0.45微米0.90微米185KM3、对物面扫描的成像仪为什么会产生全景畸变？ 像距不变，物距随扫描角增大而增大，当观测视线倾斜时，地面分辨率随扫描角发生变化，而使扫描影像产生畸变4、SPOT卫星上的HRV推扫式扫描仪与TM专题制图仪有何不同？HRV推扫式扫描仪是对像面扫描成像，其上装有CCD元件，能瞬间同时得到垂直于航线的一条扫描线，以推扫方式获取沿轨道连续图像TM是多光谱扫描仪对物面扫描成像，它是靠扫描镜来回扫描获取垂直于轨道的图像线5、侧视雷达影像的分辨力、比例尺、投影性质和投影差与中心投影航空影像有何不同？ 侧视雷达影像分辨力与距离无关，只与脉冲宽度有关。（1）垂直飞行方向的比例尺由小变大。（2）造成山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象 （3）高差产生的投影差亦与中心投影影像差位移的方向相反，位移量也不同第四章 遥感图像数字处理的基础知识名词解释：1、光学影像：一种以胶片或者其他的光学成像载体的形式记录的影像。2、数字影像：以数字形式记录的影像 3、空间域图像：用空间坐标x，y的函数表示的形式。有光学影像和数字影像。4、频率域图像：以频率域坐标表示的影像形式。 5、图像采样：图像空间坐标（x，y）的数字化6、灰度量化：幅度（光密度）数字化 7、BSQ：按波段按顺序存储 8、BIL ：按行按波段交叉存储 9、BIP：按像素按波段交叉存储10、TIFF：Adobe公司制定的一种通用图像格式填空题：1、光学图像是一个 二维的连续的光密度 函数。2、数字图像是一个 二维的离散的光密度 函数。3、光学图像转换成数字影像的过程包括 图像数字化、图像采样、灰度级量化 等步骤。 选择题：(单项或多项选择)1、数字图像的（ ）空间坐标是离散的，灰度是连续的灰度是离散的，空间坐标是连续的两者都是连续的两者都是离散的。2、采样是对图像（ ）取地类的样本空间坐标离散化灰度离散化。3、量化是对图像（ ）空间坐标离散化灰度离散化以上两者。4、BSQ是数字图像的（ ）连续记录格式行、波段交叉记录格式象元、波段交叉记录格式。问答题：1、叙述光学图像与数字图像的关系和不同点。1）联系：他们都是以空间域为表现形式的影像。2)光学影像:可以看成是一个二维的连续光密度通过率函数，相片上的密度随xy变化而变化，是一条连续的曲线，密度函数非负且有限。而数字影像：是一个二维的离散光密度函数，数字影像处理要比光学影像简捷快速，而且可以完成一些光学处理方法所无法完成的各种特殊处理，成本低，具有普遍性。2、怎样才能将光学影像变成数字影像。把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数，经过图像数字化，图像采样，灰度级量化过程处理。3、叙述空间域图像与频率域图像的关系和不同点。空间域图像以空间坐标（x，y）的函数，频率域是频率坐标Vx，Vy的函数，用F（Vx，Vy）表示。4、叙述储存遥感图像有哪几种方法，列举23种数字图像存储格式，并说明其特点。1、存储介质2、存储格式：（1）BSQ：按波段按顺序存储 （2）BIL ：按行按波段交叉存储 （3）BIP：按像素按波段交叉存储第5章 遥感图像的几何处理填空题：1、控制点数目的最小值按未知系数的多少来确定。k阶多项式控制点的最少数目为（k+1）(k+2)/22、多项式拟合法纠正中控制点的数量要求，一次项最少需要 3 个控制点，二次项最少项需要 6 个控制点，三次项最少需要 10 个控制点。二、不定项选择题：(单项或多项选择)1、通过多项式进行几何校正时，需要在待校正图像与参考图像之间选择同名控制点，其选取原则包括_。易于识别并且不随时间变化的点，如道路交叉点、河流拐弯处、水域的边界、机场等特征变化大的地区应多选些图像边缘部分要选取控制点，以避免外推同名控制点要在图像上均匀分布2、多项式纠正用一次项时必须有（ ）1个控制点2个控制点3个控制点4个控制点。3、多项式纠正用二次项时必须有（ ）3个控制点4个控制点5个控制点6个控制点。4、多项式纠正用一次项可以改正图像的（ ）线性变形误差非线性变形误差前两者。四、问答题：1、说明遥感图像几何变形误差的主要来源。（1）传感器成图方式引起图像变形 （2）传感器外方位元素变化的影响 （3）地形起伏的影响 （4）地球表面曲率的影响 （5）大气折射的影响 （6）地球自转的影响2、试述多项式纠正法纠正卫星图像的原理和步骤。原理：多项式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步骤：（1）确定校正的多项式模型（2）选择若干个控制点，利用有限个地面控制点的已知坐标，解求多项式的系数（3）将各像元的坐标代入多项式进行计算，便可求得校正后的坐标（4）位置进行变换，变换的同时进行灰度重采样3、几何校正中常用的灰度重采样方法有哪三种？（1）最邻近像元采样法、（2）双线性内插法、（3）双三次卷积重采样法第7章 遥感图像判读名词解释：1、 微波：在电磁波谱中，波长在11000mm的波段范围称为微波。2、 微波遥感：通过微波传感器获取从目标地物反射或反射的微波辐射，经过判断处理来识别地物的技术。3、 热红外遥感：利用电磁波谱中814um热红外波段本身和在大气中传输的物理特性的遥感技术统称。4、 高光谱遥感：用很窄而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术5、