遥感导论习题部分答案.doc

1.遥感的基本概念是什么？应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。2.遥感探测系统包括哪几个部分？被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.3.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？答:大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。因此，遥感大大提高了观测的时效性。数据的综合性和可比性 遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。 与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。经济性 遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。局限性 遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发第二章：1.大气的散射现象有几种类型？根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云浮透雾能力而可见光不能。瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）.米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）无选择性散射 （当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。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发生，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很多，则又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，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被成为具有穿云透雾的能力。2.综合论述太阳辐射传播到地球表面又返回到遥感传感器这一整个过程中所发生的物理现象。（一）大气的吸收作用；（二）大气的散射作用;大气的反射、折射、散射、透射3.从地球辐射的分段特性说明为什么对于卫星影像解译必须了解地物反射波谱特性。当太阳辐射到达地表后，就短波而言，地表反射的太阳辐射成为地表的主要辐射来源，而来自地球本身的辐射，几乎可以忽略不计。地球自身的辐射主要集中在长波，即6um以上的热红外区段，该区段太阳辐射的影响几乎可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。两峰交叉之处是两种辐射共同其作用的部分，在2.56um，即中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。波段名称可见光与近红外中红外远红外波长0.32.5um2.56um6um辐射特性地表辐射太阳辐射为主地表辐射太阳辐射和自身的热辐射地表物体自身热辐射为主比辐射率(发射率)波谱特性曲线的形态特征可以反映地面物体本身的特性，包括物体本身的组成、温度、表面粗糙度等物理特性。特别是曲线形态特殊时可以用发射率曲线来识别地面物体，尤其在夜间，太阳辐射消失后，地面发出的能量已发射光谱为主，单侧起红外辐射及微波辐射并与同样温度条件下的比辐射率（发射率）曲线比较，是识别地物的重要方法之一。地物反射波普曲线除随不同地物(反射率)不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现（发射率）也不同一般说，地物发射率随波长变化有规律可循，从而为遥感影像的判读提供依据。4、几类常见地物反射波谱特性.(1)植物：a.在可见光的0.55m（绿）附近有一个小反射峰，在0.45m（蓝）和0.67m（红）附近有两个明显的吸收带。b.在0.70.8m是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段0.81.3m之间形成一个高的，形成反射峰。c.以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水的吸收带。(2).土壤：没有明显的波峰波谷，土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低(3). 水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。(4). 岩石：形态各异，没有统一的变化规律。岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等影响第三章：1.主要遥感平台是什么，各有何特点？(1)地面平台：高度在050m范围内，三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。(2)航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。(3)航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。高度在150km以上。航天飞机240350km高度。卫星：低轨：150300km，大比例尺、高分辨率图象；寿命短，几天到几周（由于地心引力、大气摩擦），用于军事侦察；中轨：7001000km，资源与环境遥感；高轨：35860km，地球静止卫星，通信、气象。航天平台目前发展最快，应用最广：气象卫星系列、海洋卫星系列、陆地卫星系列。2.摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？答：传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像；数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经过光/电转换，以数字信号来记录物体影像。图象特点：投影：航片是中心投影，即摄影光线交于同一点。比例尺：航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。 主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。 像点位移：位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。3.扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？答：扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图象。与摄影图像区别：乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、传输和处理都不方便。光/机扫描成像利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理十分方便。固体自扫描成像具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。高光谱成像光谱扫描图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。可以收集200或200以上波段的收据数据。4.如何评价遥感图像的质量？答：一、遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小。地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。二、图象的光谱分辨率：波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。三、辐射分辨率：辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率、辐射分辨率有关。四、图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。时间分辨率对动态监测很重要。5.中心投影与垂直投影的区别？答：第一：投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一比例尺；中心投影则受距离影响，相片比例与平台高度H和焦距f有关。 第二：投影面倾斜的影响：投影面倾斜时，垂直投影的影像比例尺有所放大，但是想点的相对位置不变；中心投影时，比例尺明显变化，且各点的相对位置和形状也发生变化。第三：地形起伏的影响：垂直投影时，随地面起伏的变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变；中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的唯一量就越大，产投影误差。第四章：1.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？几何校正的步骤是什么？如果不作几何校正，遥感影像有什么问题？如果作了几何校正，又会产生什么新的问题？答：几何畸变：遥感图像在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地物大小对应不正确，地物形状不规则变化等畸变，称几何畸变，即图像上像元在图像坐标系中的坐标与在地图坐标系等参考系统中的坐标之间的差异。 遥感影像变形的原因:遥感平台位置和运动状态变化的影响： 航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。地形起伏的影响：产生像点位移。地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。大气折射的影响：产生像点位移。地球自转的影响：产生影像偏离。几何校正的一般过程：图像几何校正是从具有几何变形的图像中消除变形的过程。一般步骤如下：（1）确定校正方法：根据遥感图像几何畸变的性质和可用于校正的数据确定校正方法。（2）确定校正公式：确定原始图像上的像点和几何校正后图像上的像点之间的变换公式，并根据控制点等数据确定变换公式中的位置参数。（3）验证校正方法、校正公式的有效性。（4）对原始输入图像进行重采样，得到修熬出几何畸变的图像。 如果不作几何校正，遥感图像则有在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影像相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。2.在作几何较正时，控制点的选取很重要。若图像一角没有任何控制点，估计几何校正后这一角的位置畸变将缩小还是增大？为什么？位置畸变增大。在图象边缘处，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。图象一角若没有任何控制点，则会出现外推现象。3.结合地物光谱特征解释比值运算能够突出植被覆盖的原因。答：植被反射波谱曲线规律性明显而独特。可见光波段（0.40.76m）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。在近红外波段（0.70.8 rn）有一反射的“陡坡”，至 1.lm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，特别是在水的吸收带形成低谷。比值运算可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量。4、结合遥感与地理信息系统的发展，谈谈遥感与非遥感信息符合的重要意义。答：信息复合着重于同一区域内各遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复合，包括空间配准和内容复合，以便在统一的地理坐标系统下构成一组新的空间信息或合成一幅新的图像。 遥感是以不同空间、时间、波谱、辐射分辨率提供电磁波谱不同谱段的数据。由于成像原理不同和技术条件的限制，任何一个单一遥感器的遥感数据都不能全面反映目标对象的持征，也就是都有一定的应用范围和局限性。各类非遥感数据(包括地学常规手段获得的信息)也有它自身的特点和局限性。倘若将多种不同特征的数据(包括各种遥感及非遥感的)结合起来，相互取长补短，便可以发挥各自的优势、弥补各自不足、有可能更全面地反映地面目标提供更强的信息解译能力和更可靠的分析结果。这样不仅扩大厂各数据的应用范围、而且提高了分析精度，应用效果和实用价值。例子：如遥感影像与地图复合生成影像地图既利用了遥感影像直观、形象的丰富信息，又利用了地图的数学基础和地理要素；在地形起伏的山区，遥感图像数据与数字高程模型(DEM)的融合，不仅可以用来纠正因地形起伏所造成的图像畸变，还可以用来提高遥感对上地覆盖、森林覆盖等的分类精度。5.遥感图像处理软件的基本功能有哪些？答：【1】图像文件管理-包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及文件管理等；【2】图像处理-包括影像增强、图像滤波以及空间域滤波，纹理分析及目标检测；【3】图像校正-包括辐射校正和几何校正；【4】图像处理-包括图像运算、图像变换以及信息融合；【5】图像信息获取-包括直方图统计、协方差矩阵、特征值、特征向量的计算；【6】图像分类-监督分类、非监督分类；【7】遥感专题地图制作-如黑白、彩色正射影像图，真实感三维景观图等；【8】三维虚拟-建立虚拟世界；【9】GIS系统的接口-实现GIS数据的驶入与输出。第七章： 1 、水体的光谱特征是什么？影响因素有哪些？水在可见光、近红外、热红外、微波图像上的色调特征？水体识别包括哪些内容？答：水体的光谱特征：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别在近红外波段，吸收更强。但当水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。 影响因素：水体水面性质、水体中悬浮物的性质和含量（如同一波段下，泥沙含量越大，反射率越高）、水深（水越深，色调越深）和水底特性。 水体色调特征：可见光：反射率总体比较低，一般为4%-5%，且随波长增大逐渐降低，所以水体呈黑色。近红红外：水体几乎全为吸收体，清澈水体呈深黑色。热红外：白天，水体水体将太阳辐射吸收存储，升温比陆地慢，呈暗色调；夜间，水温比周围地物温度高，热辐射高，呈浅色调。微波：反射率低，平坦水面后向散射很弱，所以影像上水体呈黑色。 水体识别的内容包括：（）水体界限的确定；（）水体悬浮物质的确定（泥沙的确定和叶绿素的确定）；（4）水温的探测；（5）水深的探测；（6）水体污染的探测。2、岩石的反射光谱特征是什么？如何对岩浆岩、沉积岩、变质岩的影像进行识别？答：岩石的反射光谱特征是岩石的反射率随波长的变化规律。 主要影响因素如下：岩石本身的矿物成分和颜色：如颜色较浅的石英含量越多，光谱反射率较高，反之较低；岩石的矿物颗粒大小和表面粗糙程度：颗粒较细，表面较平滑的岩石，反射率较高；岩石表面湿度:较湿颜色较深，反射率降低；岩石表面风化程度，主要取决于风化物成分、颗粒大小等因素：风化物颗粒小，颜色较浅时，覆盖的岩石表面较平滑，反射率较高，反之较低；岩石的自然露头有土壤和植被覆盖时，取决于覆盖程度和特点：如全被植被覆盖时，则表现为植被信息，部分覆盖时，表现为综合光谱特征。（一）沉积岩的影像特征及识别：【1】最大特点：成层性，常常形成不同的地貌特点；【2】其解译着重标志性岩层的建立；【3】疏松的陆湘碎屑岩直接与形成的地貌有关。（二）岩浆岩的影像特征及识别：【1】成团块状和短的脉状，与沉积岩在形状结构上有明显的差别；【2】区分酸性岩、中性岩和基性岩。酸性岩以花岗岩为代表，在影像上色调较浅，易于围岩区分，平面形态长成圆形、椭圆形和多边形；基性岩色调最深，容易风化剥蚀成负地形（如基性玄武岩经侵蚀形成方山和台地）；中性岩色调介于二者之间，岩体被区域性裂隙分割成棱角清楚地山岭和“V”行河谷，水系密度中等，其中新近喷发火山岩色调深，沿着低洼的谷底流动，影像上，熔岩流呈“绳状”或“蠕虫状”，最易识别。（三）变质岩的影像特征及识别：影像上与原始母岩特征相似，但经受过变质，影像特征更为复杂。3、如何进行地质构造识别？答：从遥感影像上识别地质构造，主要有三方面的内容：识别构造类型；有条件时测量其产状要素；判断构造运动的性质。水平岩层的识别。在高分辨率的遥感影像上可以发现水平岩层经切割形成的地貌，并可见硬岩的陡坡与软岩形成的缓坡呈同心圆状 分布，硬岩的陡坡具有较深的阴影，而软岩的色调较浅。倾斜岩层的识别。在低分辨率遥感影像上，可以根据顺向坡有较长坡面，逆向坡坡长较短的特性岩层的倾向。褶皱及其类型的识别。在遥感影像上，褶皱的发现及其类型的确定是建立在对岩性和岩层产状要素识别的基础上的。先在低的分辨率的影像上进行总体识别，确定褶皱存在及其规模，再用高分辨率进行详细识别，确定褶皱的类型。断层 及其类型的识别。在影像上不能直接确定地层的新老，但可以观察到岩层的倾向。断层是一种线形构造，在影像上表现为线性影像，表现形式为：a线性的色调异常b两种不同色调的分界面呈线状延伸。除此外还有对断层两侧的岩性、水系和整体地质构造进行研究，才能确定是否是断层。活动断裂的确定。其标志有岩石或地层发生位移(水平或垂直方向)构造发生位错地层的重复或缺失直线状分布的陡崖（断层三角面）5山脊、湖泊、沼泽位错 6对头沟（对头河）的出现 7直线状沟谷、洼地等4、植被的光谱特征？如何区分植物类型，监测植物长势？答：健康植物的反射光谱特征：在可见光的0.55微米附近有一个反射率为10%-20%的小反射峰；在0.45和0.65附近有两个明显的吸收谷（叶绿素吸收）。在0.7-0.8是一个陡坡，反射率急剧增高（细胞构造引起的）；在红外波段0.8-1.3之间形成一个反射率高达 40%的或更大的反射峰；在1.45，1.95和2.6-2.7处有三个吸收谷（水分吸收）。 病虫害植物：农作物缺乏营养和水分生长不良时，海面组织受破坏，叶子叶绿素比例变化，使得可见光的两个吸收谷不明显；植物叶子损伤，0.55处反射峰变低、变平；近红外光区变化更明显，峰值被削低，甚至消失-整个反射光谱曲线的波状特征被拉平。根据健康植物与不健康植物的光谱反射曲线特征，可以确定植物受伤程度，监测植物长势。 植物类型区分：【1】不同植物叶子组织和所含色素不同，具有不同的光谱特征；【2】利用植物的物候差异来区分植物；【3】根据植物生态条件区别植物类型；【4】在高分辨率遥感影像上，还可以直接看到植物顶部和部分侧面的形状、阴影、群落结构等，据此刻比较直接的确定乔木、灌木、草地等类型（草本植物：大片均匀色调，因植物低矮，阴影不明显；灌木：不均匀的细颗粒结构，阴影不明显；乔木：形体