遥感原理与应用习题答案

遥感原理及应用习题

第一章遥感物理根底

一、名词解释

1遥感：在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离感

知的一门探测技术。

2遥感技术：遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上

收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。

3电磁波：电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡旦互相垂

直的电场及磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电

场及磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按

照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外

线、可见光、紫外光、4电磁波谱：把各种电磁波按照波长或

频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱

5绝对黑体：能够完全吸收任何波长入射能量的物体

6灰体：在各种波长处的发射率相等的实际物体。

7绝对温度：热力学温度，又叫热力学温标，符号T,单位K

（开尔文，简称开）

8色温：在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时，常常

用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑

体辐射温度就叫色温。

9大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射

的，透过率较高的波段称。

10发射率：实际物体及同温度的黑体在一样条件下的辐射功

率之比。

11光谱反射率：物体的反射辐射通量及入射辐射通量之

比。

12波粒二象性：电磁波具有波动性和粒子性。

13光谱反射特性曲线：反射波谱曲线是物休的反射率随波长

变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。

问答题

1黑体辐射遵循哪些规律？

(1由普朗克定理知及黑体辐射曲线下的面积成正比

的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。

(2绝对黑体外表上，单位面积发射的总辐射能及绝对温度

的四次方成正比。

(3黑体的绝对温度升高时，它的辐射峰值向短波方向移动。

(4好的辐射体一定是好的吸收体。

(5在微波段黑体的微波辐射亮度及温度的一次方成正比。

2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所用的

电磁波段主要有哪些？

a.包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、

伽玛射线等b.微波、红外波、可见光

3物体的辐射通量密度及哪些因素有关？常温下黑体

的辐射峰值波长是多少？

U及光谱反射率，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光

谱透射率，光度计视场角，光度计有效承受面积。

⑵b

4表达沙土、植物、和水的光谱反射率随波长变化的

一般规律。

1）沙土：自然状态下，土壤外表反射曲线呈比拟平滑的特

征，没有明显的峰值和谷值。枯燥条件下，土壤的波谱特征主要

及成土矿物和土壤有机质有关。土壤含水量增加，土壤的反射率

就会下降

2）植物：在可见光波段绿光附近有一个波峰，两侧蓝、红

光局部各有一个吸收带，近红外波段（0.8-LOum）有一个有一

个反射陡坡，至1.lum附近有一峰值。近红外波段（1.3-2.5um）

吸收率大增反射率下降。

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统称遥感平台。

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,

是遥感技术的重要组成局部。

3卫星轨道参数：确定卫星轨道在空间的具体位置°由升交

点，近地点角距，轨道倾角，卫星轨道长半轴，卫星轨道偏心率,

卫星近地点时刻组成。

4升交点赤经：卫星轨道升交点及春分点间的角距。

5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。

6及太阳同步轨道：卫星轨道面及太阳地球连线之间在黄

道面内的夹角不变，不随地球绕太阳公转而改变

7LandSat：美国陆地观侧卫星系统。

8SPOT：法国空间研究中心研制的一种地球观测卫星系

统。

问答题:

1、遥感卫星轨道的四大特点是什么？这些特点有

什么好处？

答：［1)近圆形轨道：使在不同地区获得的图像比例尺一

致。便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像，防止造成扫描

行之间不衔接现象。

(2)近极地轨道：有利于增大卫星对地面总的观测范围。

(3)及太阳同步凯道：有利于卫星在相近的光照条件下对地面

进展观测；有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，使卫

星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。

14)可重复轨道：有利于对地面地物或自然现象的文化动

态监测。

第三章遥感传感器

遥感传感器：获取遥感数据的关键设备。

探测器：将收集的辐射能变为化学能或电磁能的元件。

红外扫描仪：利用红外进展扫描成像的成像仪

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

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

影像景象进展扫描成像的成像仪

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

瞬时视场：形成多个像元的视场，决定地面分辨率

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474x185km

TM：是MSS的改良，是一个高级的多光段扫描型的地球资源

敏感仪。

IIRV：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

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。

INSAR：利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（两幅

以上）的单视复数影像来形成干预，进而得到该地区的三维地表

信息

CCD：称电荷耦合器件，是一种由硅等半导体材料制成的固

体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内

移动，到达一路时序输出信号

真实孔径侧视雷达：天线装在飞机侧面，发射机向侧向面

内发射一束脉冲，被地物反射后，由天线接收，回波信号经电子

处理器处理后形成的图象线被记录

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

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，在移动中选择假设干个位置，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

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

方位分辨率：雷达飞行方向上，能分辨两个目标的最小距

离

斜距投影：侧试雷达图像在垂直方向的像点位置是靠飞机

的目标的斜距来确定

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

1、目前遥感中使用的传感器可分为哪几种？

答：1摄影类型传感器2扫描成像类型传感器3雷达成像

类型传感器4非图像类型传感器

2、遥感传感器包括哪几局部？

答：1收集器2探测器3处理器4输出器

3.LANDSAT系列卫星上具有全色波段的是哪一颗？其空间分

辨率怎样？

答：landsat-7,15米。

4、利用合成孔径技术能提高侧视雷达的何种分辨率？

答：方位分辨率

5、实现扫描线衔接应满足的条件是什么？

答由因为和t为常数，所以只要

之比为常数即可

6、表达侧视雷达图像的影像特征

答：1垂直飞行方向的比例尺由小变大02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及中心

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

及中心投影影像差位移的方向相反，位移量不同4斜据投影

7、物面扫描的成像仪为何会产生全景畸变？

答：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

8、TM专题制图仪及MSS多光谱扫描仪有何不同？

答：TM是MSS的改良，增加了扫描改正器使扫描行垂直于飞

行轨道，往返方向都对地面扫描，具有更高的空间分辨率，更高

的频谱选择性，更好的几何真度，更高的辐射准确度和分辨率

9、SPOT卫星上的HRV推扫式扫描仪及TM专题制图仪有

何不同？

答：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

第四章遥感图像处理根底

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xy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：蛰像空间坐标（x,y）的数字化

6灰度量化：幅度（光密度）数字化

7ERDAS：美国ERDAS公司开发的一种遥感图像处理系

统。

8BSQ：按波段记载数据文件，每个文件记载某一个波段

图像数据的一种遥感数据格式。

9BIL：一种按照波段顺序穿插排列的遥感数据格式o

简答题：

1、表达光学影像及数字影像的关系和不同点。

答：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？

答：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、表达空间域图像及频率域图像的关系和不同点。

答：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、如何实现空间域图像及频率域图像间的相互转

换？

答：采用傅里叶变换和逆变换。图像从空间域变为频率域是

采用傅立叫变换，反之采用逆变换。

5你所知道的遥感图像的存贮格式有哪些？

答：BSQ,BIL,TIFF,BMP

5、遥感图像处理软件应具备哪些根本功能？

答：1图像文件管理2图像处理3图像校正4多影像处理5

图像信息获取6图像分类7遥感专题图的制作8及GIS系统的

接口

第五章遥感图像几何处理

名词解释:

1构像方程：地物点在图像坐标（x,y）和其在地面对应

点的大地坐标（x,y,z）之间的数学关系。

2通用构像方程：在地面坐标系及传感器坐标系之间建立的

转换关系

3几何变形：指原始图像上各地物的几何位置，形状，尺寸,

方位等特征及参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。

4几何校正：指消除或改正遥感影像几何误差的过程。

5粗加工处理：也叫粗纠正，仅做系统误差改正。

6精加工处理：正消除图像中的几何变形，产生一幅符合某

种地图投影或图形表达要求的新图像的过程。

7多项式纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形

的本身进展数学模拟

8直接法纠正：从原始图形阵列出发，按行列的顺序依次对

每个输出像素点位求其地面坐标系中的位置，再把该像素的亮度

值填到输出图像相应位置去。

9间接法纠正：从空白的输出图像阵列出发，按行列的顺序

依次对每个输出点位反求其原始图像坐标，再进展亮度值重采样

并填到空白图像相应点上去。

10灰度重采样：但输出图像阵列中的任一像素在原始图像

中投影点的坐标不为整数时，采用适当的方法把该点周围邻近整

数点位上亮度值对该点奉献累积起来，构成该点新亮度值的方

法。

11图像配准：实质是遥感图像纠正，根据图像的几何畸变

的特点，采用一种几何变换将图像规划到同一的坐标系中。

12图像镶嵌:将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包

含感兴趣的区域的图像。

问答题：

1、表达最近邻法、双线性内插法和双三次卷积

重采样原理和优缺点。

.答：1最邻近像元采样法取距离被采样点最近的像元素的

亮度I作为采样亮度。优点：简单，辐射保真度较好缺点：几

何精度较其他两种方法差2双线性内插法：取被采样点P周

围4个像素的亮度值用三角形线性函数计算其亮度值的方

法优点：简单，具有一定的亮度采样精度缺点：图像模糊

3双三次卷积采样：取被采样点P周围16个像素的亮度值用三

维采样函数计算其亮度值的方法优点：精度高缺点：计算

量大

2、图像之间配准的两种方式指什么？

答：相对配准：以多源图像中的一幅图像为参考图像，其他

图像及之配准，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。

3、两幅影像进展数字镶嵌应解决哪些关键问

题？简述数字镶嵌的过程。

答：第一如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起第二

如何保证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显接缝。过

程：1图像几何纠正2镶嵌边搜索3亮度和反差调整4边界限

平滑

4、表达多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步

骤。

答：遥感图像几何变形有多种因素引起，变化规律复杂，用

一适当多项式来描述纠正前后图像相应点的坐标关系。利用

点地面控制点求解多项式系数（1）列误差方程式（2）构成法方

程（3）计算多项式系数（4）精度评定

5、多项式拟合法纠正选用一次项、二次项和三次

项，各纠正遥感图像中的哪些变形误差？

答：中选用一次项纠正时，可以纠正图像因平移旋转比例尺

变化和仿射变形等引起的线性变形：中选用二次时，那么在改正

一次项各种变形的根底上改正二次非线性变形而三次项纠正那

么改正更高次的非线性变形

第六章遥感图像辐射处理

1辐射误差：1传感器本身的性能引起的~2地形影

响和光照条件变化引起的〜3大气散射和吸收引起的〜

2辐射定标：指建立传感器每个探测元所输出信号的数值量

化值及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

3大气校正：消除大气影响的校正过程

4图像增强：突出遥感图像中的某些信息、，消弱或除去某些

不需要的信息，使图像更易判读

5图像直方图：反映一副图像中灰度级及其出现概率之间的

关系的图像

6假彩色合成：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彩色增强技术。

7密度分割：将原始图像灰度值分成等间隔的离散灰度级

对每一层赋予新的灰度值的过程。

8真彩色合成：根据加色法或减色法，将多波段单色图像合

成真彩色影像的彩色增强技术

9伪彩色图像：把黑白图像的各不同灰度级按照线性或非

线性的映射变换函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像。

10图像平滑：消除各种干扰声，使身像高频成分消退，平滑

掉图像的细节，使其反差降低，保存低频成分

11图像锐化：增强图像中的高频成分，突出图像的边缘信

息，提高图像细节反差。

12边缘检测：是一种能剔除遥感数字图像不相关信息，保存

图像重要的构造属性，标志数字图像中亮度变化明显的点的一种

方法。

13低通滤波:是用滤波方法将频率域中一定范围的高频成分

滤掉，而保存低频成分到达平滑图像的目的

14高通滤波：保存高频成分滤掉低频成分，加强图像中的边

缘和灰度变化突出局部，以到达图像锐化的目的

15图像融合：将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地

理坐标系生产新的图像过程

16直方图正态化:将随机分布的原图像直方图修改成高斯分

布的直方图

17线性拉伸：按比例拉伸原始图像灰度等级范围

18直方图均衡:将随机分布的图像修改成均匀分布的值方图

即进展非线性拉伸

19邻域法处理:利用图像点及其淋浴假设干像素的灰度值来

代替点的灰度值，对亮度突变的点产生平滑效果

20彩色变换彩色不同描述模式间的转化。

21NDVI：归一化差分植被指数，可使植被从水和土

中别离出来

22梯度图像：图像梯度可以把图像看成二维离散函数，图像

梯度其实就是这个二维离散函数的求导：

图像梯度：G(x,y)=dxi+dyj;

dx(i,j)=I(i+1,j)-I(i,j);

dy(i,j)=I(i,j+1)-I(i,j)；

其中，I是图像像素的值(如:RGB值),(i,j)为像素的坐标。

图像梯度一般也可以用中值差分：

dx(i,j)=[I(i+1,j)-I(i-1,j)]/2;

dy(i,j)=[I(i,j+1)-I(i,j-l)]/2;

图像边缘一般都是通过对图像进展梯度运算来实现的。

问答题:

1、简述遥感数字图像增强处理的目的，以一种增强处理方

法为例，说明其原理。

答：目的：突出遥感图像中的某些信息，消弱或除去某些不

需要的信息，使图像更易判读。原理：如线性变换：

dij'=Adij+B,dij'及dij分别为变换后图像及原始图像像元

灰度值，而A=dmax'-dmax'/dmax-dmax,B=一Admin+dmin',

dmax,dmin,dmax',dmin，,分别为原始图像和输出图像最大最

小灰度值，这样可以拉伸感兴趣目标之间的反差。

2、什么是遥感图像大气校正？为什么要进展遥感图像大

气校正？

答：1）消除大气影响的校正过程；2）由于电磁波透过大气

层口寸，大气不仅改变光线的方向，也会影响遥感图像的辐射特征,

故消除大气影响非常重要

3、图像频率域增强处理的一般步骤是什么？

将空间域图像变换成频率域图像，然后在频率域中对图像的

频谱进展处理。

4、两幅图像运算或融合的根本前提是什么？

答：首先要求多源图像准确。配准，分辨率不一致的要求重

采样后保持一致

5、以美国陆地卫星TM图像的波段为例，分别说明遥感图

像的真彩色合成及假彩色合成方案。及真彩色合成图像相比，假

彩色合成图像在地物识别上有何优越性？

1）答定义：

2）彩色合成的目的在于彩色增强而不是彩色复原，比真彩

色图像更能表达地物之间差异

6、图像融合的三个层次指什么？图像融合的方法有哪些？

答：像素级，特征机，决策级。方法：加权融合，基于HIS

变换，主分量变换，比值变换，乘积变换融合，小波变换。基于

特征融合，基于分类融合。

7、表达对ETM影像分辨率为30米的5、4、3波段及分辨

率为15米的全色波段影像进展融合处理的“基于HIS变换”的

方法的原理和步骤。

答：过程：1待融合的全色图像和多光谱图像进展儿何配准,

并将多光谱图像重采样及全色分辨率一样。2将多光谱图像变换

到IHS空间。3对全色图像「和IHS空间中的亮度分量I进展

直方图匹配，4用全色图像I，代替IHS空间分量，5将「HS

逆变换到RGB空间的到融合图像。原理：吧图像的亮度色调饱和

度分开，图像融合只在亮度通道上进展，图像色调饱和度不变。

8、如何评价遥感图像融合的效果?

答：融合评价方法分为两种：定性评价和定量评价。定性评

价以目视判读为主，目视判读是一种简单直接的评价方法，可以

根据图像融合前后比照做出定性评价。缺点是因人而异，具有主

观性。定量评价从融合图像的信息量和分类精度两方面进展，可

以弥补定性评价的缺乏。

第七章遥感图像判读

1遥感判读：对遥感图像上各种特征进展综合分析比拟推理

和判读，最后提取感兴趣的信息。

2景物特征：光谱特征，空间特征，时间特征，在微波区还

有偏振特征。

3判读标志：各种地物在图像上的各种特有的表现形式。

4几何分辨率：假定像元的宽度为a,地物宽度在3a或至少

2倍根号a时，能被分辨出来，这个大小叫几何分辨率；

5辐射分辨率：传感器能区分两种辐射强度最小差异的能

力

6光谱分辨率：探测光谱辐射能量的最小波长间隔，确切说

是光谱探测能力。

7波谱响应曲线：用密度或亮度值及波段的关系表示的曲

线

8地物光谱特征：地物在多波段图像上特有的这种光谱响

应。

9地物空间特征：景物的几何形态

10地物时间特征：同一地区景物在不同时间地面覆盖类型不

同景观不同

问答题：

1、遥感图像判读主要应用景物的哪些特征？

（光谱特征，空间特征，时间特征，微波波段有偏振特征）

2、表达地物的光谱特性曲线及波谱响应曲线的关系

和不同点。

答：1关系：D地物的波谱响应曲线及光谱特性曲线变换趋

势是一致的。

2）不考虑大气影响，波谱响应值域该波段内光谱反射亮度

积分值值对应

2不同点：光谱特性曲线表示反射率及波长的关系，波谱响

应曲线表示密度或亮度值及波段的关系

3、为什么多光谱图像比单波段图像能判读出更多的

信^息？

答：多光谱相片显示景物的光谱特征比单波谱强得多，它能

显示出景物在不同波普反射率的变化。

4、谈谈你对遥感影像解译标志的理解。

（光谱特征：不同地物光谱特性曲线，波谱响应曲线不同：

空间特征：不同地物形状大小图形阴影位置纹理类型不同：时间

特征：同一地区不同时间地面覆盖类型不同，同一类型地物，不

同季节也会发生巨大变化）

5、遥感技术识别地物的原理。

答：利用已有资料，对描述的目标特征，结合判读员的经历,

通过推理分析将目标识别。

第八章遥感图像自动分类

1模式识别：一个模式识别系统对识别的模式作一系列

的测量，然后对测量结果及模式字典中一组典型的测量值比拟。

假设和字典中某一词目的比拟结果吻合或比拟吻合，那么我们就

可以得出分类结果这一过程。

2统计模式识别：对模式的统计分类方法，即把模式类

看成是用某个随机向量实现的集合

3遥感图像自动分类：按照决策理论方法，需从被识别的模

式中，提取一组反映模式属性的测量值，并把模式特征定义在一

个特征空间中，进而用决策的原理对特征空间进展划分。

4光谱特征向量：同名地物点在不同波段图像中亮度观测量

将构成一个多维的随机向量。

5特征空间：为了度量图像中地物的光谱特征，建立一个以

各波段图像的亮点分布的为子空间的多维光谱特征空间

6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

7特征选择：在特征影像中，选择一组最正确的特征影像进

展分类

8判别函数：用来表示和鉴别某个特征矢量属于哪个类别的

函数。

9判别边界：

10监视法分类：有了先验知识以后，对非样本数据进展分类

的方法。

11非监视法分类：人们事先对分类过程不施加任何的先验知

识，而仅凭遥感影像地物的光谱特征的分布规律，级自然巨雷的

特征进展盲目分类。

12贝叶斯判别规则：把特征向量X落入某类集群wi的条

件概率平P(wi/X)当成分类判别函数，把X落入某集群的条件

概率最大的类为X的分类这种判别规则叫~

13训练样区：指图像上那些其类别属性，可以用来统计类别

参数的区域。

14混淆矩阵：用表格的方式检核分类精度的样区内所有像

元，统计分类图中的类别及实际类别之间的混淆程度

问答题：

1、什么叫特征空间？地物在特征空间聚类有哪些特性？

答“为了度量图像中地物的光谱特征，建立一个以各波段图

像的亮点分布的为子空间的多维光谱特征空间。特征：1