遥感原理的历年真题0309解答.docx
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遥感原理的历年真题0309解答
遥感原理的历年真题（03—09）解答
2003年遥感信息工程学院初试题
一、名词解释
1、光谱反射率
物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比：
物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。
一个物体的反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择.影响地物光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。
2、辐射温度
如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。
根据斯忒藩-玻尔兹曼定律，绝对黑体的辐射出射度与热力学温度的4次方成正比，由此可确定物体的辐射温度。
由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。
3、大气窗口
通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段通常称为“大气窗口”.
（1）0.30~1.15
大气窗口：
是遥感技术应用最主要的窗口之一。
其中0.3~0.4
近紫外窗口，透射率为70％
0.4~0.7
可见光窗口，透射率约为95％
0.7~1.10
近红外窗口，透射率约为80％
（2）1.3~2.5大气窗口：
属于近红外波段
1.3~1.9
窗口，透射率为60％-95％
1.55~1.75
透射率高
2.0~2.5
窗口，透射率为80％
（3）3.5~5.0
大气窗口：
属于中红外波段，透射率约为60~70％
（4）8~14
热红外窗口，透射率为80%左右
（5）1.0mm~1m微波窗口，透射率为35％~100%
4、太阳同步轨道
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，不随地球绕太阳公转而改变。
地球对太阳的进动一年为360°。
因此平均每天的进动角为0.9856°。
为了使光照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正，平均每圈的修正量为：
n为一天中卫星运行的轨道数
目的：
A使卫星以同一地方时通过地面上空
B有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测
C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度
5、近极地轨道
轨道倾角设计为99.125°，因此是近极地轨道。
目的:
可以观测到南北纬81°之间的广大地区。
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。
通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机地结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。
成像光谱仪基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄。
成像光谱仪按其结构的不同，可分为两种：
面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪和线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪。
7、INSAR
INSAR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。
该方法充分利用了雷达回波信号所携带的相位信息，其原理是通过两幅天线同时观测（单轨道双天线横向或纵向模式）或两次平行的观测（单天线重复轨道模式），获得同一区域的重复观测数据（复数影像对），综合起来形成干涉，得到相应的相位差，结合观测平台的轨道参数等提取高程信息，可以获取高精度、高分辨力的地面高程信息，而且利用差分干涉技术可以精密测定地表沉降。
8、IKONOS
IKONOS卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。
IKONOS卫星的成功发射不仅实现了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷,更经济获得最新基础地理信息的途径，更是创立了崭新的商业化卫星影像的标准。
IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。
时至今日IKONOS已采集超过2.5亿平方公里涉及每个大洲的影像，许多影像被中央和地方政府广泛用于国家防御，军队制图，海空运输等领域。
从681千米高度的轨道上，IKONOS的重访周期为3天，并且可从卫星直接向全球12地面站地传输数据。
轨道高度681千米
轨道倾角98.1度
轨道运行速度6.5-11.2千米/秒
影像采集时间每日上午10:
00-11:
00
重访频率获取1米分辨率数据时:
2.9天
获取1.5米分辨率数据时:
1.5天
轨道周期98分钟
轨道类型太阳同步
IKONOS数据产品技术指标
星下点分辨率0.82米
产品分辨率全色：
1米；多光谱：
4米
成像波段全色波段:
0.45-0.90微米
彩色
波段1（蓝色）:
0.45-053微米
波段2（绿色）:
0.52-0.61微米
波段3（红色）:
0.64-0.72微米
波段4（近红外）:
0.77-0.88微米
9、空间分辨率
瞬时视场内所观察到的地面的大小称空间分辨力（即每个像元在地面的大小）。
空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。
对于摄影影像，通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（IFOV）的大小来表示（毫弧度mrad），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。
空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。
对于摄影影像，用线对在地面的覆盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地面实际尺寸（米）。
如陆地卫星多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率为79米（像元大小56×79米2）。
但具有同样数值的线对宽度和像元大小，它们的地面分辨率不同。
对光机扫描影像而言，约需2.8个像元才能代表一个摄影影像上一个线对内相同的信息。
空间分辨率是评价传感器性能和遥感信息的重要指标之一，也是识别地物形状大小的重要依据。
10、光谱分辨率
为光谱探测能力,它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。
有效的方法是根据被探测目标的特性选择一些最佳探测波段。
所谓最佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最好的反差或波谱响应特性的差别。
11、线性拉伸
按比例拉伸原始图像灰度等级范围，一般为了充分利用显示设备的显示范围，使输出直方图的两端达到饱和。
变化前后图像每一个像元呈一对一的关系。
因此像元总数不变，亦即直方图包含面积不变。
12、高通滤波
锐化在频率域中处理称为高通滤波，保留频率域中的高频成分而让低频成份滤掉，加强了图像中的边缘和灰度变化突出部分，以达到图像锐化的目的。
13、真方图均衡
将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图，其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。
14、重采样
当投影点为的坐标计算值不为证书时，原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度贡存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。
这个过程即称为数字图像亮度（或图像灰度）值的重采样。
15、双线性内插
该法的重采样函数是对辛克函数的更粗略近似，可以用如图所示的一个三角形线性函数表达：
当实施双线性内插时，需要有被采样点P周围4个已知像素的亮度值参加计算
16、特征选择
用最少的影像数据最好地进行分类。
这样就需在这些特征影像中，选择一组最佳的特征影像进行分类，这就称为特征选择。
17、判别边界
如果要判别某一个特征矢量属于哪一类，只要在类别之间画上一些合适的边界，讲特征空间分割成不同的判别区域。
这些边界就是判别边界。
18、监督法分类
监督法分类意味着对类别已有一定的先验知识，利用“训练样区”的数据去“训练”判决函数就建立了每个类别的分类器,然后按照分类器对未知区域进行分类。
监督分类的思想：
根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练，然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则对该样本的所属类别作出判定。
二、问答题
1、叙述光谱反射特性曲线与波谱响应曲线的区别和联系
地物的反射波谱特性曲线用反射率与波长的关系表示。
反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）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。
物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。
任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。
波谱响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示，根据遥感器对波谱的相对响应（用百分数表示）与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。
如果不考虑传感器光谱响应及大气等的影响，则波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应。
地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的；地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。
2、叙述卫星遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤
遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理：
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。
遥感图像的几何变形由多种因素引起，其变化规律十分复杂。
为此把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果，难以用一个严格的数学表达式来描述，而是用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。
多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤如下：
（1）根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。
（2）根据所采用的数字模型确定纠正公式。
（3）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。
（4）对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。
3、叙述用30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像进行融合的原理和步骤
原理：
融合是将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不同传感器获取的遥感影像中所提供的各种信息进行综合,生成新的图像的过程。
提高对影像进行分析的能力（通过融合既提高多光谱图像空间分辨率，又保留其多光谱特性）。
具体的：
①提高空间分辨力②改善配准精度③增强特征④改善分类⑤对多时相图像用于变化检测⑥替代或修补图像的缺陷。
步骤如下：
（1）将30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像进行几何配准，并对30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像进行重采样，使之与SPOT全色图像的分辨率相同。
（2）分别计算30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像的相关系数；
（3）用全色波段图像和多光谱波段图像按下式组合。
4、叙述最小距离法遥感图像自动分类的原理和步骤
原理是设法计算未知矢量X到有关类别集群之间的距离，哪类距离它最近，该未知矢量就属于那类。
概率判决函数那样偏重于集群分布的统计性质，距离判决函数偏重于集群分布的几何位置。
1）马氏距离
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①将协方差矩阵限制为对角的②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）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
步骤：
1）利用训练样本数据计算出每一类别的均值向量及标准差（均方差）向量；
2）以均值向量作为该类在特征空间中的中心位置，计算输入图形中每个像元到各类中心的距离。
在遥感图形分类处理中，应用最广泛而且比较简单的距离函数有两个：
欧几里德距离和绝对距离。
3）根据计算的距离，把像元归入到距离最小的那一类中去。
使用最小距离法对图像进行分类，其精度取决于对已知地物类别的了解和训练统计的精度。
总体而言，这种分类方法的效果比较好，而且计算简单，可对像元顺序扫描分类。
5、叙述遥感技术的现状和发展趋势
1.航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）
遥感数据获取手段迅猛发展。
遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。
三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOSTerra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。
卫星遥感的空间分辨率从IkonosⅡ的1m，进一步提高到Quckbird的0.61m，高光谱分辨率已达到5—6nm，500—600个波段。
在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOSAM-1（Terra）和EOSPM-1（Aqua）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。
时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。
由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和D-INSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。
我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。
我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。
2．航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制
确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿是摄影测量与遥感的主要任务之一。
在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。
在航空摄影条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。
该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。
若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。
3.摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化
从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义是摄影测量与遥感的另一大任务。
在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。
随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。
压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。
4.利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化
利用遥感影像自动进行变化监测关系到我国的经济建设和国防建设。
过去人工方法投入大，周期长。
随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。
5.摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用
“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。
我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设。
在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。
在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。
如果要建立全国1m分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。
6.全定量化遥感方法将走向实用
从遥感科学的本质讲，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。
几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。
目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。
但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。
只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。
2004年遥感信息工程学院初试题
一、名词解释
1、光谱反射率
物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比：
物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。
一个物体的反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择.影响地物光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。
2、发射率
发射率ε=W′/W
ε是一个介于0和1的数
即：
发射率ε就是实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。
3、重复周期（卫星）
卫星沿其轨道运行一周所需的时间。
地球同步卫星的周期等于地球自转周期（23小时56分04秒）。
4、卫星姿态
卫星姿态是指卫星星体在轨道上运行所处的空间位置状态。
将直角坐标系的原点置于星体上，指向地面的Z轴反映偏航方向，Y轴反映俯仰方向，X轴反映滚动方向。
星体在高空中沿局部地球铅垂方向和轨道矢量方向运行。
不时地产生对三轴的偏移。
为保证星体运行中姿态的稳定，应使Z轴指向精度达到与局部铅垂方向误差≤0.4°，不致产生过渡的俯仰和滚动，对偏航而言也应使速度矢量的偏差保持在0.6°之内。
姿态控制是通过姿态控制分系统（ACS）来实现，使用地平扫描仪可感应俯仰和滚动轴的姿态误差，使用速度陀螺仪和罗盘可感应偏航轴的姿态误差。
姿态的稳定通常采用以下几种方式：
①三轴稳定。
依靠姿态控制分系统使卫星偏航轴方向始终保持与当地铅垂线方向一致，以保对地观测传感始终对准地面；②自旋稳定。
卫星自转轴对空间某点取向固定，使其姿态保持稳定；③重力梯度稳定。
在地球重力场作用下，转动物体的转轴逐渐达到平衡状态，与重力梯度方向一致，即同当地垂直线方向一致，以保持卫星姿态的稳定。
5、辐射校正
辐射校正是指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。
是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。
6、高光谱影像
高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称。
它是在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。
其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。
高光谱影像是采用高分辨率成像光谱仪获取，波段数为36—256个，光谱分辨率为5—10nm，地面分辨率为30—1000m。
目前这类卫星大多是军方发射的，民用高光谱类卫星较少。
应用：
主要用于大气、海洋和陆地探测。
7、ERS-1
ERS-1欧空局于1991年发射。
携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（SAR）和风向散射计等装置），由于ERS-1
（2）采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。
卫星参数
椭圆形太阳同步轨道
轨道高度：
780公里
半长轴：
7153.135公里
轨道倾角：
98.52o
飞行周期：
100.465分钟
每天运行轨道数：
14-1/3
降交点的当地太阳时：
10：
30
空间分辨率：
方位方向<30米
距离方向<26.3米
幅宽：
100公里
8、QuickBird
QuickBird卫星于2001年10月由美国DigitalGlobe公司发射，是目前世界上唯一能提供亚米级分辨率的商业卫星，具有引领行业的地理定位精度，海量星上存储，单景影像比其他的商业高分辨率卫星高出2—10倍。
而且QuickBird卫星系统每年能采集七千五百万平方公里的卫星影像数据，存档数据以很高的速度递增。
在中国境内每天至少有2至3个过境轨道，有存档数据约500万平方公里。
QuickBird卫星参数
星下点分辨：
0.61m
产品分辨率：
全色0.61-0.72m，多光谱2.44-2.88m
产品类型：
全色、多光谱、全色增强、全色+多光谱捆绑等
成像方式：
推扫式成像
传感器：
全色波段、多光谱
分辨率：
0.61（星下点）2.44（星下点）
波长：
450-900nm
蓝：
450-520nm绿：
520-660nm红：
630-690nm近红外：
760-900nm
量化值：
11位
星下点成像：
沿轨/横轨迹方向（+/-25度）
立体成像：
沿轨/横轨迹方向
辐照宽度：
以星上点轨迹为中心，左右各272km
成像模式：
单景16.5km×16.5km
条带：
16.5km×165km
轨道高度：
450km
倾角：
98度（太阳同步）
重访周期：
1–6天（70cm分辨率，取决于纬度高低）
9、ERDAS
ERDASIMAGINE是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件，是以模块化的方式提供给用户，
ERDASIMAGINE分为低、中、高三档产品架构。
（1）ERDASEssentials级。
包括有制图和可视化核心功能。
可以完成二维/三维显示，数据输入，排序与管理，地图配准，专题图积极简单的分析。
可以集成使用多种数据类型。
可扩充的模块包括：
Vector模块——可以建立、显示、编辑和查询Arc/Info数据结构Coverage,完成拓仆关系的建立和修改，实现矢量图形和栅格图像的双向转换；
VirtualGIS模块——可以完成实时三维飞行模拟，建立虚拟世界，进行空间视域分析，矢量与栅格的三维叠加，空间GIS分析等。
Developer’sTookit模块——ERDASIMAGINE的C语言开发工具包，包含了几百个函数IMAGINEAdvantage级。
是建立在ERDASEssentials级基础之上的，增加了丰富的栅格图像GIS分析和单张航片正射校正的功能。
可用于栅格分析、提供正射校正、地形编辑及图像拼接工具。
（2）ERDASProfessional级。
除了Essentials和Advantage中包含的功能之外，还提供了空间建模工具、参数/非参数分类器、知识工程师和专家分类器、分类优化和精度评定，以及雷达图像分析工具。
可扩充的模块包括：
Radar模块——完成雷达图像的基本处理，包括亮度调整、斑点噪声消除、纹理分析、边缘提取等功能。
OrthoMAX模块——依据立体像对进行正射校正，自动DEM提取，立体地形显示及浮动光标和正射校正。
（3）IMAGINE动态链接库。
它支持目标共享技术和面向目标的设计开发，提供一种
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