历年研究生考试试题库之遥感试题及答案

历年研究生考试试题库之遥感试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在遥感技术系统中，作为“信息源”的主要部分是（）。A.地面接收站B.传感器C.传输系统D.地物目标2.根据瑞利散射定律，散射强度与波长的四次方成反比。因此，在可见光波段中，大气散射对以下哪种颜色光的传输影响最大？（）A.红光B.绿光C.蓝光D.黄光3.Landsat系列卫星的TM传感器中，用于探测热红外信息的波段是（）。A.Band5B.Band6C.Band7D.Band44.以下哪种传感器属于主动式遥感传感器？（）A.TM(ThematicMapper)B.ETM+C.SAR(SyntheticApertureRadar)D.MODIS5.在图像几何校正中，若图像中存在因地形起伏引起的投影差，通常采用哪种校正方法？（）A.系统几何校正B.多项式校正C.共线方程校正D.辐射校正6.植被在近红外波段呈现高反射的主要原因是（）。A.叶绿素的强烈吸收B.叶片细胞结构的多次反射C.水分的强烈吸收D.叶绿素的强烈反射7.遥感图像解译中，根据物体本身的形态特征来识别目标的方法称为（）。A.间接解译标志B.直接解译标志C.逻辑推理法D.地学相关分析法8.IHS变换是遥感图像处理中一种常用的彩色变换增强方法，其中I、H、S分别代表（）。A.强度、色度、饱和度B.亮度、色调、饱和度C.照度、色相、锐度D.强度、色相、平滑度9.在微波遥感中，除了波长和入射角外，影响地物后向散射系数的主要地物参数是（）。A.地表温度B.地表粗糙度和复介电常数C.大气湿度D.太阳高度角10.最大似然分类法属于（）。A.非监督分类B.监督分类C.神经网络分类D.决策树分类11.SPOT-5卫星HRG传感器采用了一种特殊的成像技术，使其能够获得2.5米的全色波段分辨率，该技术是（）。A.超模式技术B.时间延迟积分技术C.推扫式扫描D.摆扫式扫描12.遥感图像的辐射分辨率是指（）。A.图像能区分的最小地面单元的大小B.图像能区分的最小辐射强度差异C.图像获取的时间间隔D.图像的光谱波段数量13.在遥感图像上，水体在近红外波段的反射率通常（）。A.很高B.很低C.与植被相近D.与土壤相近14.下列关于“高光谱遥感”特点的描述，错误的是（）。A.波段数量多，通常在数十至数百个B.波段宽度窄，通常小于10nmC.光谱分辨率高，能够形成连续的光谱曲线D.空间分辨率通常高于全色波段15.进行遥感图像的大气校正时，通常需要利用大气廓线数据，以下哪种模型是常用的大气辐射传输模型？（）A.MODTRANB.KrigingC.FourierD.Wavelet16.在遥感图像融合中，将高分辨率全色图像与低分辨率多光谱图像融合，主要目的是（）。A.提高图像的光谱分辨率B.提高图像的辐射分辨率C.提高图像的空间分辨率同时保留光谱信息D.减少图像的数据量17.归一化植被指数（NDVI）的计算公式为（）。A.(B.(C.(D.(18.在侧视雷达图像中，由于雷达波束照射方向与地面起伏产生的阴影和叠掩现象，主要发生在（）。A.平坦地区B.迎向雷达波束的陡坡C.背向雷达波束的陡坡D.水体区域19.K-T变换（缨帽变换）在遥感图像处理中主要用于提取（）。A.热异常信息B.线性构造C.植被生长状态和土壤湿度D.大气气溶胶含量20.图像分类后的精度评价中，Kappa系数的取值范围是（）。A.0到1B.-1到1C.0到100D.-1到0二、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）21.遥感按工作平台可分为地面遥感、航空遥感和__________。22.电磁波谱中，波长范围在0.38μm至1.12μm的区域通常被称为__________。23.太阳辐射在大气传输过程中，主要受到大气分子散射、气溶胶散射以及__________的吸收作用。24.传感器瞬时视场（IFOV）在地表对应的实际大小决定了遥感图像的__________分辨率。25.在遥感图像几何畸变中，因传感器内部构造误差引起的畸变称为__________畸变。26.常用的遥感图像灰度拉伸变换中，若要增强图像中高亮度部分的对比度，应采用__________拉伸。27.遥感图像上的“同物异谱”现象是指同一种地物在不同条件下具有不同的__________特征。28.监督分类中，选择训练区时，要求训练区的样本必须具有__________性。29.主成分分析（PCA）是一种常用的图像数据压缩方法，变换后的第一主成分包含了原始图像的__________信息量。30.合成孔径雷达（SAR）通过合成孔径技术来提高雷达的__________分辨率。31.土壤的光谱曲线总体反射率较低，且随着波长的增加，反射率通常呈__________趋势。32.MODIS传感器搭载在Terra和Aqua两颗卫星上，其过境赤道的时间分别为上午10:30左右和下午__________左右。33.在遥感图像配准中，多项式模型的阶数通常不宜过高，一般不超过__________次，以免产生振荡现象。34.遥感图像纹理特征分析中，灰度共生矩阵是描述纹理__________特征的一种常用方法。35.面向对象的图像分析方法中，图像分割是最初的步骤，其目的是将图像分割成__________的图像对象。三、名词解释（本大题共6小题，每小题5分，共30分）36.大气窗口37.空间分辨率38.辐射校正39.混合像元40.几何粗校正41.监督分类四、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分）42.简述植被的光谱反射特征及其在遥感影像上的主要表现。43.比较监督分类与非监督分类的优缺点。44.简述遥感图像几何校正的一般步骤。45.什么是多源遥感图像融合？常用的融合算法有哪些？（列举至少三种）46.简述微波遥感相对于光学遥感的优缺点。五、计算与分析题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）47.某卫星传感器的轨道高度为H=780km，传感器的焦距为f=(1)试计算该传感器的地面采样距离（GSD），即空间分辨率。(2)若为了满足城市精细监测需求，需要将空间分辨率提高至2.5米，在保持轨道高度不变的情况下，焦距需要调整为多少？（假设探测元件间距不变）48.已知某遥感影像上某像元的灰度值（DN值）为120，该传感器的增益为G=0.5，偏移量为B=−10。辐射定标公式为L=G(1)计算该像元的辐射亮度L。(2)利用简化的辐射传输模型计算该像元的表观反射率ρ，计算公式为ρ=。（结果保留小数点后三位，π六、论述题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）49.结合具体实例，论述遥感技术在土地利用/覆盖变化（LUCC）监测中的应用流程及关键技术。50.随着高分辨率对地观测技术的发展，深度学习算法在遥感图像处理中得到了广泛应用。请论述深度学习（如卷积神经网络CNN）在遥感图像分类中的优势与面临的挑战。参考答案与详细解析一、单项选择题1.【答案】D【解析】遥感技术系统由被测目标（信息源）、传感器、信息传输系统、地面处理系统等部分组成。其中，地物目标作为被测对象，是发射、反射或吸收电磁波的实体，是遥感信息的来源。2.【答案】C【解析】瑞利散射主要由大气分子引起，散射强度与波长的四次方成反比（I∝3.【答案】B【解析】LandsatTM传感器共有7个波段。Band6(10.4-12.5μm)为热红外波段，主要用于探测地表热辐射，如地温、植被胁迫等。4.【答案】C【解析】主动式遥感是指传感器自身发射电磁波并接收地物的回波信号。合成孔径雷达（SAR）主动发射微波并接收后向散射信号，属于主动遥感。TM、ETM+、MODIS均为被动式光学传感器，仅接收太阳反射或地物发射的能量。5.【答案】C【解析】多项式校正通常用于平坦地区或地形起伏不大的区域的几何校正，不考虑地形起伏引起的投影差。共线方程校正基于成像几何原理，引入数字高程模型（DEM），能够有效消除因地形起伏引起的投影差，适用于山区影像校正。6.【答案】B【解析】健康植被在可见光波段（特别是红光）因叶绿素强烈吸收而反射率低；在近红外波段，由于叶片海绵组织细胞壁与细胞空腔的多次内部反射，形成极高的反射率。这是植被独有的光谱特征。7.【答案】B【解析】直接解译标志是指图像上可以直接观察到的影像特征，如形状、大小、纹理、色调、阴影等。间接解译标志则需要通过地学相关分析、逻辑推理等间接方式推断目标属性。8.【答案】B【解析】IHS变换是将RGB彩色空间转换到IHS（强度Intensity、色调Hue、饱和度Saturation）空间。I代表亮度或强度，H代表色调或色度，S代表饱和度。该变换常用于图像融合，将高分辨率全色波段替换I分量，再反变换回RGB，实现空间分辨率增强。9.【答案】B【解析】在微波遥感中，地物的后向散射系数主要受两个因素影响：一是表面粗糙度（决定是镜面反射还是漫反射），二是复介电常数（主要由含水量决定，介电常数越高，反射越强）。10.【答案】B【解析】最大似然分类法是基于贝叶斯准则的分类方法，需要利用先验概率和类别的统计特征（均值、协方差矩阵），必须先选择训练区进行统计，因此属于监督分类。11.【答案】A【解析】SPOT-5HRG传感器利用超模式技术，通过两排5米分辨率的全色CCD阵列在沿轨道方向上错开半个像元的间距进行采样，通过数据处理合成2.5米分辨率的全色图像。12.【答案】B【解析】辐射分辨率是指传感器能敏感区分的最小辐射强度差异，通常用量化级数（Bit数）来表示，如8-bit表示256个灰度级。13.【答案】B【解析】水体对近红外波段有强烈的吸收作用，因此在近红外波段影像上，清澈水体的反射率极低，通常呈现黑色或深色调。这一特性常用于提取水体边界。14.【答案】D【解析】高光谱遥感的核心特点是波段多（连续）、光谱分辨率高（波段窄）。由于数据量巨大，为了保持信噪比和覆盖范围，其空间分辨率通常不一定高于全色波段，甚至往往低于传统多光谱影像。15.【答案】A【解析】MODTRAN(MODerateresolutionatmosphericTRANsmission)是一种广泛使用的带中等分辨率的辐射传输模型，用于计算大气透过率、路径辐射等，常用于大气校正。Kriging是空间插值方法，Fourier和Wavelet是信号分析方法。16.【答案】C【解析】图像融合的主要目的是综合不同源图像的优势。全色波段空间分辨率高但缺乏光谱信息，多光谱波段光谱信息丰富但空间分辨率低。融合旨在生成既具有高空间分辨率又保留多光谱特征的新图像。17.【答案】A【解析】归一化植被指数（NDVI）利用红光波段和近红外波段的反差来反映植被生长状况。公式为(N18.【答案】B【解析】在侧视雷达图像中，叠掩发生在迎向雷达波束的陡坡，即坡度大于入射角时，顶部的回波比底部的回波先到达传感器，导致倒置现象。阴影发生在背向雷达波束的陡坡。19.【答案】C【解析】K-T变换（Kauth-Thomas变换）又称缨帽变换，是针对植被和土壤特征设计的线性变换。变换后的分量通常对应亮度、绿度、湿度等物理意义，能有效提取植被生物量和土壤湿度信息。20.【答案】B【解析】Kappa系数用于评价分类结果的一致性，不仅考虑对角线（正确分类），还考虑了偶然一致性。其取值范围一般在-1到1之间，通常0-1，1表示完全一致，0表示与随机分类一致，分类差时可能为负。二、填空题21.【答案】航天遥感【解析】按平台高度划分，除地面、航空外，位于外层空间的平台称为航天遥感。22.【答案】可见光反射红外波段（或可见光-近红外波段）【解析】0.38-0.76μm为可见光，0.76-1.12μm为近红外，合称为可见光反射红外波段。23.【答案】大气气体（水汽、二氧化碳、臭氧等）【解析】大气吸收主要由特定气体造成，如水汽吸收波段多，臭氧吸收紫外，二氧化碳吸收红外等。24.【答案】空间【解析】IFOV对应地面单元的大小即像元对应的地面尺寸，决定了空间分辨率。25.【答案】内部【解析】几何畸变分内部畸变（传感器结构、性能引起）和外部畸变（平台姿态、地形、环境引起）。26.【答案】直方图（或高亮/分段）【解析】增强高亮度部分对比度通常采用针对高值区域的拉伸函数，如直方图均衡化或分段线性拉伸。27.【答案】光谱【解析】同物异谱指同类地物在不同环境（如湿度、季节）下光谱特性不同。28.【答案】代表（或典型）【解析】训练区样本必须能代表该类别的光谱统计特征，否则分类器参数会偏差。29.【答案】最大（或绝大部分）【解析】PCA第一主成分方向是数据方差最大的方向，集中了最多的信息量。30.【答案】方位【解析】合成孔径技术利用雷达与目标的相对运动合成大的等效孔径，从而极大地提高方位向分辨率。31.【答案】上升（或平缓上升）【解析】土壤光谱曲线总体呈平缓上升趋势，无明显的峰值和谷值，受含水量和有机质影响较大。32.【答案】1:30(13:30)【解析】Terra为上午星，Aqua为下午星，过境赤道时间约为下午1:30（13:30）。33.【答案】三【解析】多项式阶数过高（如超过3次）会导致拟合曲线在控制点之间剧烈震荡，反而降低校正精度。34.【答案】空间结构【解析】灰度共生矩阵通过统计不同方向、距离像元对的灰度共现频率，描述纹理的粗糙度、方向性等空间结构特征。35.【答案】同质（或属性均一）【解析】图像分割是将像素聚合为内部属性（光谱、纹理等）相对一致的对象。三、名词解释36.【答案】大气窗口【解析】大气窗口是指电磁波谱中那些受大气吸收、散射影响较小，电磁波能够透过大气层并顺利到达地面传感器的波长范围。例如，可见光区、近红外区、热红外区的部分波段以及微波区都是重要的大气窗口。37.【答案】空间分辨率【解析】空间分辨率是指遥感图像上能详细区分的最小单元的尺寸或大小，通常用地面采样距离（GSD）来表示，即一个像元对应的地面实际距离。它决定了遥感影像识别地物的最小细节能力。38.【答案】辐射校正【解析】辐射校正是指对遥感传感器获取的原始像元亮度值（DN值）进行一系列处理，消除传感器本身性能、大气散射与吸收、太阳高度角、地形起伏等因素对地物光谱辐射能量造成的失真，从而恢复地物真实的反射率或辐射亮度的过程。它包括辐射定标和大气校正。39.【答案】混合像元【解析】混合像元是指遥感图像的一个像元内包含两种或两种以上不同地物类型的情况。这是由于遥感传感器的空间分辨率限制，使得地物边界处或小于像元面积的地物无法单独被识别，导致像元的光谱特征是多种地物光谱的混合。40.【答案】几何粗校正【解析】几何粗校正是指仅利用卫星平台提供的轨道参数、姿态参数、传感器内部构造参数等预设数据，按照通用的几何模型对遥感图像进行的初步几何校正。这种校正消除了主要的系统性畸变，但通常精度有限，不能满足高精度制图需求，往往需要进一步的几何精校正。41.【答案】监督分类【解析】监督分类是一种遥感图像分类方法，它要求分析者首先在图像上选取已知类别的典型区域作为训练样本，计算机统计这些样本的光谱特征参数，然后利用某种分类器（如最大似然法、最小距离法）将图像中所有像元根据与训练样本的相似性归类到相应的类别中。四、简答题42.【答案】植被的光谱反射特征具有明显的规律性，主要表现在：(1)可见光波段（0.4-0.7μm）：在蓝光（0.45μm）和红光（0.67μm）附近由于叶绿素的强烈吸收作用，形成低反射谷（吸收峰）；在绿光（0.55μm）处反射率稍高，形成一个小反射峰，这是健康植被呈现绿色的原因。(2)近红外波段（0.7-1.3μm）：由于叶片细胞结构的多次内部反射，反射率急剧升高，通常在0.45-0.5以上，形成高反射平台。这是植被区别于土壤、水体的最重要特征。(3)短波红外波段（1.3-2.5μm）：受叶片含水量控制，水分子吸收强烈，反射率呈下降趋势，在1.4μm和1.9μm附近有明显的吸收谷。在遥感影像上的表现：在标准假彩色合成（近红外、红、绿）影像上，由于植被在近红外波段高反射、红光波段低反射，植被通常呈现鲜红色至深红色，且生长越茂盛、叶绿素含量越高，红色越鲜艳；枯萎或受病虫害植被则呈现暗红、褐色或黄色。43.【答案】监督分类：优点：1）可以根据应用目的和区域特点有针对性地选择训练区，控制分类类别；2）能够充分利用先验知识，分类精度通常较高；3）可以检验分类结果的准确性。缺点：1）需要人工选取训练样本，工作量大，主观性强；2）训练样本的代表性直接影响分类结果，如果样本不纯，分类效果差；3）受时相和地域影响，训练区不能通用。非监督分类：优点：1）不需要预先选取训练样本，自动化程度高，人为干扰少；2）能够发现由于未知地物特征形成的独特类别，适合地物光谱特征未知的情况；3）节省时间。缺点：1）分类结果产生的类别光谱含义不明确，需要后期人工解译和归并；2）难以控制类别的具体属性和数量；3）对光谱特征相似的地物难以区分，精度通常低于监督分类。44.【答案】遥感图像几何校正的一般步骤如下：1.选取地面控制点（GCP）：在原始图像和参考地图（或已校正图像）上选取同名点。控制点应分布均匀、特征明显、数量足够（通常多于多项式系数的个数）。2.建立坐标变换模型：根据控制点坐标，利用最小二乘法求解变换参数（如多项式系数、RPC参数等），建立原始图像坐标与地面地理坐标之间的数学关系。3.重采样：利用建立的变换模型，将原始图像的像元灰度值映射到新的输出网格中。由于计算出的坐标往往不落在整数像元点上，需要通过重采样方法确定新像元的灰度值。常用的重采样方法有：最邻近法：保持原值，速度快，但造成锯齿。双线性内插：平滑效果好，但损失高频信息。三次卷积内插：精度高，图像质量好，但计算量大。4.输出校正图像：将重采样后的灰度值写入新的文件，并更新头文件信息（如投影信息、分辨率等）。45.【答案】多源遥感图像融合是将不同传感器、不同分辨率、不同时相的遥感图像数据，通过某种算法进行综合处理，以生成比单一数据源更精确、更可靠、更丰富图像信息的技术。常用的融合算法包括：1.IHS变换融合：将多光谱图像从RGB空间变换到IHS空间，用高分辨率全色图像替换I分量，再反变换回RGB空间。特点是纹理改善明显，但容易产生光谱失真。2.主成分分析（PCA）融合：对多光谱图像进行PCA变换，用高分辨率全色图像替换第一主成分，再进行逆变换。信息量保持较好，但也存在光谱扭曲。3.Gram-Schmidt(GS)融合：基于Gram-Schmidt正交化变换，模拟高分辨率全色波段，并进行替换。这是一种先进的融合方法，能够较好地保持空间纹理信息和光谱一致性，失真较小。4.小波变换融合：利用小波变换将图像分解为高频和低频部分，分别进行处理和融合。它在保留光谱特征方面表现优异，能较好地去除噪声。46.【答案】微波遥感的优点：1.全天候、全天时工作能力：微波具有穿透云雾、雨雪的能力，且主动遥感自身发射微波，不依赖太阳光照，可昼夜观测。2.穿透性：对地表具有一定的穿透能力，长波微波可穿透松散覆盖层（如沙、土壤、植被），探测地表下目标。3.对地物几何形状和表面粗糙度敏感：利用侧视成像，可产生阴影、叠掩等效应，增强地貌立体感，利于线性构造识别。4.对介电常数敏感：主要与含水量相关，是监测土壤湿度、海浪、积雪的重要手段。微波遥感的缺点：1.图像解译困难：雷达图像记录的是后向散射强度，存在斑点噪声，且几何关系（侧视投影）与光学图像不同，解译复杂。2.空间分辨率限制：虽然SAR提高了分辨率，但相比亚米级的光学卫星，普通SAR分辨率仍有差距。3.数据处理复杂：辐射定标、地形校正（消除雷达阴影和叠掩）等预处理步骤繁琐。4.覆盖范围与重访周期：高分辨率SAR通常幅宽较窄，难以兼顾大范围覆盖。五、计算与分析题47.【解】(1)计算地面采样距离（GSD）根据相似三角形原理，地面采样距离（空间分辨率）R与轨道高度H、焦距f、像元间距d的关系为：R代入数值（注意单位统一）：H=780kmf=d=10μmRR(2)计算新的焦距目标分辨率=2.5m，高度H不变，像元间距d公式变形为：===【答案】(1)该传感器的空间分辨率为3.9米。(2)焦距需要调整为3.12米。48.【解】(1)计算辐射亮度L辐射定标公式：L已知DN=120，LL(2)计算表观反射率ρ公式：ρ已知L=50，ESUN=cρρρ【答案】(1)该像元的辐射亮度为50W(2)该像元的表观反射率约为0.121。六、论述题49.【答案】遥感技术在土地利用/覆盖变化（LUCC）监测中发挥着核心作用，其应用流程及关键技术如下：一、应用流程1.数据获取与预处理：根据监测目的选择合适时相和分辨率的遥感影像（如Landsat、Sentinel、高分系列等）。预处理包括辐射校正、大气校正、几何校正和图像裁剪与镶嵌，确保多时相数据的空间一致性和辐射可比性。2.变化信息提取：这是核心环节，主要方法有两类：分类后比较法：对两个时相的影像分别进行分类（如监督分类），然后比较分类结果图，提取变化区域及类型转移矩阵。光谱特征变异法：直接对两时相影像进行差值、比值或主成分分析，设定阈值提取变化像元。3.精度验证：利用地面实测数据或高分辨率历史影像，通过混淆矩阵、Kappa系数等指标对变化检测结果进行评价。4.动态分析：统计各类型土地的转移方向（如耕地转建设用地）、变化速率、空间格局特征，分析驱动力（自然因素、人为因素）。5.成果输出：生成土地利用变化图、统计报表及分析报告。二、关键技术1.高精度几何配准与辐射归一化：这是多时相变化检测的前提。配准误差需控制在0.5个像元以内，否则会产生伪变化。辐射归一化用于消除大气和光照条件差异带来的影响。2.混合像元分解：对于中低