中科院遥感考博真题整理.docx

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2011年3月RS真题

一、名词解释

1、成像光谱仪

通常的多波段扫描仪将可见光和红外波段分割成几个到十几个波段，对遥感而言，在一定的波长范围内，被分割的波段数愈多，及波段取样点愈多，愈接近于连续波谱曲线，一次可以使扫描仪在取得目标地物图像的同时获得该地物的光谱组成，这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术，按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。

2、空间分辨率

针对遥感器或图像而言，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感区分两个目标的最小角度或线性距离的度量，反映了两个非常靠近的目标物的识别区分能力，有时也称为分辨力或解像力；对地面而言，指可以识别的最小距离或最小目标物的大小。

一般有三种表示方法：

①像元，指单个像元所对应的地面面积大小；②线对数，对摄影系统而言，影像最小单元常通过1mm间隔内包含的线对数确定；③瞬时视场，指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视场，单位为毫弧度，瞬时视场越小，最小可分辨单元（可分像素）越小，空间分辨率越高。

3、叶面积指数

叶面积指数（LAI）是指每单位地表面积的页面面积比例，它对植物光合作用和能量交换是十分有意义的。

叶片的叶绿素在光照条件下进行光和作用，产生植物干物质积累，并使叶面积增大，叶面积增大则光合作用更强，产生更多的干物质积累，则生物量扩大，同时，叶面积越大，植物群体的反射辐射越强。

页面指数与植被生态生理、叶片生物化学性质、蒸散、冠层光截获、地表第一生产力等密切相关，使它成为研究生态系统一个十分重要的参数。

4、光谱分辨率

遥感信息的多波段特性，多用光谱分辨率来描述。

光谱分辨率指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长，及波长间隔的大小，即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽这三个因素共同决定光谱分辨率。

光谱分辨率越高，专题研究的针对性越强，对物体的识别精度越高，遥感应用分析的效果越好，如TM在0.45-12.5um有7个波段，记录了同一物体在7个不同波段的光谱响应特性的差异，而航空可见、红外成像光谱仪AVIRIS，在0.4-2.45有224个波段，可以捕捉到各种物质特征波长的微小差异。

5、植被指数

植被指数指选用多光谱遥感数据经分析计算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式），产生某些对植被长势、生物量等有一定的指示意义的数值，它用一种简单而有限的形式—仅用光谱信号，而不用其他辅助资料，也没有任何假设条件，来实现对植物状态信息的表达，以定性和定量的评价植被覆盖、生长活力及生物量等。

在植被指数中，通常选用对绿色植物（叶绿素引起的）强吸收的可见光波段（0.6-0.7um）和对绿色植物（叶内组织引起的）高反射的近红外波段（0.7-1.1um）。

6、地物方向谱

地物方向谱主要用来描述地物对太阳辐射反射、散射能力的空间变化的波谱变化。

7、主动遥感

按遥感的工作方式分为主动遥感和被动遥感。

主动遥感，又称有源遥感，指从遥感平台上的探测器主动发射一定电磁能量的电磁波，再由传感器接收和记录其反射和记录其反射波的遥感系统。

其主要特点是不依赖太阳辐射，可以昼夜工作，而且可以根据探测目的的不同，主要选择电磁波的波长和发射方式。

主动遥感一般使用的电磁波是微波波段和激光，多用脉冲信号，有的用连续波束，普通雷达、测试雷达、合成孔径雷达、红外雷达、激光雷达等都属于主要遥感系统。

9、植被指数

10、影像匹配

影像匹配是通过对影像内容、特征、结构、关系、纹理及灰度等地对应关系，相似性和一致性分析，寻求相同影像目标的方法。

分为基于灰度的影像匹配和基于特征的影响匹配两种，前者从参考图像中提取目标去作为匹配的模板，再将其在待配准的图像中滑动，通过相似性度量来寻找最佳匹配点；后者是从两幅图像中提取出灰度变化明显的某些特征作为匹配基元，再在两幅图像对应的特征集中利用特征匹配算法将存在匹配关系的特征对选出来，对于非特征像素点利用插值等方法做处理，以实现两幅图像间的逐像元的配准，后者较前者匹配计算量小，速度快。

当影像分分辨率低且部分被云覆盖，校正时可选用影像匹配。

二、简答

1、几何纠正的主要方法及特征

当遥感影像在几何位置上发生了变化，产生如行列不均匀、像元大小与地面大小对应不准确、地物形状不规则变化等畸变时，说明遥感影像发生了几何畸变。

几何纠正的主要目的就是纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变化，从而与标准图像与地图的几何整合。

主要方法及特征：

①根据卫星轨道公式将卫星的位置、姿态、轨道及扫描特征作为时间函数加以计算，来确定每条扫描线上像元坐标。

特征：

由于遥感器的位置及姿态的测量值精度不高，其校正图像仍存在不小的几何变形。

②几何精校正，利用地面控制点和多项式纠正模型校正影像。

步骤为先选择地面控制点，其次选择合适的坐标变换函数式（即数学纠正模型），最后重采样，选择合适的内拆方法。

特征：

适合于地面平坦，不需要考虑高程信息，或地面起伏较大而无高程信息，以及传感器位置和姿态参数无法获取的情况下应用。

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，就可以用该方法做遥感影像相对于地面坐标的配准校正，遥感影像相对于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像之间的几何配准和复合分析，以得到比较精确地结果。

③采用影像匹配与相关技术法，分为基于灰度的影响匹配和基于特征的影响匹配。

特征：

速度快，适合于短周期，较低分辨率的卫星数据，因为分辨率低及部分被云覆盖，使合格的地面控制点选取有相当难度。

2、中巴资源卫星的光谱特征

中巴地球资源卫星（CBERS）（简称资源卫星）项目是中国和巴西两国政府的合作项目。

自1999年10月14日首飞成功后，至今已经成功发射了3颗卫星，获取了大量的观测数据，并广泛用于中巴国民经济建设的许多领域。

中巴资源卫星携带三种传感器，CCD相机、红外多光谱扫描仪（IRMSS）及宽视场成像仪（WFI）。

CCD相机在星下点得空间分辨率有19.5米，扫描幅度为113公里，在可见、近红外光谱范围内有4个波段和1个全色波段，具有侧视功能，侧视范围为+-32°，相机带有内定标系统。

B010.45-0.52um，用于水系及浅海水域制图与森林类型制图，空间分辨率为20米；

B020.52-0.59um，识别植被类别与评价植物生产力，空间分辨率为20米；

B030.63-0.69um，区分植物类型、覆盖度，判断植物生长状况、健康状况等，空间分辨率为20米；

B040.77-0.89um，用于植物识别分类、生物量调查及作物长势测定，空间分辨率为20米；

B050.51-0.73um，全色波段，空间分辨率为20米。

红外多光谱扫描仪（IRMSS）有1个全色波段、2个短波红波段和1个热红外波段，扫描幅宽119.5公里，可见光、短波红外波段的空间分辨率为78米，热红外波段的空间分辨率为156米，IRMSS带有内定标系统和太阳定标系统。

B060.5-0.9um，可见光近红外波段空间分辨率为78米；

B071.55-1.75um，用于植物水分状况与作物长势研究；

B082.08-2.35um，用于区分主要岩石类型，增加地质探矿的应用；

B0910.4-12.5um，用于制备胁迫分析、土壤湿度研究等，及监测与人类有关的热特征，分辨率为156米。

宽视场成像仪（WFI）有1个可见光波段、1个近红外波段，星下点的可见分辨率为258米，扫描幅宽为890公里。

由于这种传感器具有较宽的扫描能力，因此，它可以在很短的时间内获得高重复率的地面覆盖，WFI星上定标系统包括一个漫反射窗口，可进行相对辐射定标。

B100.63-0.69um，用于区分植物类型、覆盖度，判断植物生长状况、健康状况等，空间分辨率为250米。

B110.77-0.89um，用于植物识别分类、生物量调查及作物长势测定，空间分辨率为250米。

02B卫星保留了原有20米分辨率的CCD多光谱相机和258米分辨率的宽视场成像仪（WFI）的基础上，增加了2.36米分辨率的高分辨率相机（HR），波段范围为0.5-0.8um。

3、水体遥感的光谱特征及其应用

水体的光谱特性：

在可见光0.6um之前，水的吸收少，反射率较低，大量透射。

其中，水面反射率的5%左右，并随着太阳高度角的变化呈3%-10%不等的变化；水体可见光发射包括水表面反射、水体底部物质反射及水肿悬浮物质（浮游生物或叶绿素、泥沙及其它物的反射3个方面的贡献。

在近红外、短波红外部分几乎吸收全部的入射能量，因此水体在这两个波段的反射能量很小。

应用：

①水体界线的确定。

在可见光范围内，水体的反射率总体上比较低，不超过10%，一般为4%-5%，并随着波长的增大逐渐降低，到0.6um出约为2%-3%，过了0.75um，水体几乎成为全吸收体。

因此，在近红外的遥感影像上，清澈的水体呈现黑色。

为区分水陆界线，确定地面上有无水体覆盖，应选择近红外波段的图像。

也可选用雷达影像，平坦的水面，后向散射较弱，侧视雷达影像上水体呈现黑色，故用雷达影像确定洪水淹没的范围也是有效的手段。

②水中悬浮物质的确定。

水中悬浮物主要包括无机的泥沙和有机的叶绿素。

含泥沙的浑浊水体与清水比较，光谱反射特征存在差异：

浑浊水体的反射波谱曲线整体高于清水；波谱反射值长波方向移动（红移）；随悬浮泥沙浓度的加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强；波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体穿透能力较强，可反映出水下一定深度的泥沙分布状况。

水中叶绿素的浓度与水体反射光谱存在以下关系：

水体叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿光波段的反射率增高；水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而呈灰色甚至是浅灰色。

③水温的探测。

水体的热容量大，在热红外波段有明显特征。

白天，水体在遥感影像上表现为热红外波段辐射低，呈暗色调，夜间，在热红外影像上呈浅色调。

夜间热红外影像可用于寻找泉水，特别市温泉。

根据热红外传感器的温度定标，可在热红外影像上反演水体的温度。

④水体污染的探测。

水体污染物浓度较大且使水色显著地变黑、变红或变黄，并与背景色有较大的差异时，可在可见光波段影像上识别出来；水体高度富营养化，受到严重的有机污染，浮游生物浓度高，与背景水体的差异可在近红外波段影像上被识别。

水体受到热污染，与周围水体有明显温差，也可在热红外波段影像上被识别。

⑤水深的探测。

蓝光波段对平静、清澈的水体有较大的透射能力，并且水底反射波也较强。

这时蓝光波段上的灰度可反映水深。

4、ISODATA的聚类过程

三、论述（三选二）

1、MODIS的特点与应用

MODIS数据的特点：

⑴36个光谱通道（0.4-14.3um），其中可见光-短波红外20个通道，热红外16个通道；谱带窄，可见光-短波红外通道除0.659和2.1um外，谱带宽度10-35um；有许多大气纠正的特征波段，便于大气参数的反演，如用0.41-2.1um7个通道，以及3.75um的通道，可反演大气气溶胶；1.38um通道可用于校正薄卷云及反演平流层气溶胶。

⑵空间分辨率CH1、2为250m；CH3-7为500m，其余为1000m；像元大小随视角而增加，边缘像元可比星下点像元大4倍。

⑶宽视域（扫描角+-55°），太阳天顶角与观测天顶角变化大；扫描宽度为2330km，考虑到地球曲率，在轨道边缘，地面实际视角约为+-（60°-65°）；太阳天顶角也会有20°的变化，此变化与纬度、季节有关。

由于太阳-目标-遥感器之间几何关系的变化、大气和目标的方向反射特征，使后向散射较前向散射有更大的太阳天顶角。

⑷MODIS在对地观测中，每秒可同时获得6.1MB的来自大气、海洋、陆地表面的信息。

每1-2天可获得一次全球观测数据（包括白天的可见光图像