遥感原理与应用期末题库.docx

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遥感原理与应用期末题库

一、选择与判断

1、遥感技术系统的组成。

包括遥感信息的获取、遥感信息传输和遥感信息提取应用三大部分

2、遥感按电磁波的波谱范围的分类

3、可见光的波长范围

可见光通常指波长范围为:

390nm-780nm的电磁波。

人眼可见范围为:

312nm-1050nm。

4、微波遥感的特点

波长1mm—1m。

是一个很宽的波段。

可分为毫米波（1—10毫米）、厘米波（1—10cm）和分米波（1—10分米）。

微波的特点是：

（1）能穿透云雾和一定厚度的植被、冰层和土壤，可获得其它波段无法获得的信息；

（2）具有全天候的工作能力；

（3）可以主动和被动方式成像。

因此在遥感技术上是很有潜力的一个波段。

5、叶绿素的主要吸收波段

主要吸收红光及蓝紫光（在640-660nm的红光部分和430-450nm的蓝紫光强的吸收峰）。

6、异物同谱现象是什么

“同物异谱”说的是相同的地物由于周围环境、病虫害或者放射性物质等影响，造成的相同的物种但是其光谱曲线不同，“异物同谱”顾名思义也就是不同的地物由于生长环境的影响光谱曲线相同。

这就给遥感分类造成了困难，遥感影像在分类时主要依靠的就是地物的光谱特征，尤其是非监督分类，它的前提就是不存在“同物异谱”和异物同谱“现象。

7、黑体的反射率与吸收率

黑体的反射率=0，吸收率=1（如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体就叫做黑体。

）

8、黑体辐射通量密度与波长、温度的关系

辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。

•温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线不相交。

•随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。

即黑体总辐射出射度随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。

温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。

是红外装置测定温度的理论基础。

9、普朗克定律在全波段积分得到的定律

由普朗克公式可知，在给定的温度下，黑体的光谱辐射是随波长而变化；同时温度越高，辐射通量密度也越大，不同温度的曲线是不相交的。

10、维恩位移定律的主要结论

维恩位移定律：

黑体辐射光谱中最强辐射的波长（λmax）与黑体绝对温度（T）成反比。

随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。

11、地物反射的三种类型

黑体或绝对黑体：

发射率为1，常数。

灰体：

发射率小于1，常数

选择性辐射体：

反射率小于1，且随波长而变化。

12、朗伯面反射的特点

对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察反射面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面。

把反射比为1的朗伯面叫做理想朗伯面。

特点：

其反射亮度是一个常数

13、决定大气散射的主要因素

散射的方式随电磁波长与大气分子直径、气溶胶微粒大小之间的相对关系而变化

大气粒子的成分；大气粒子的大小；大气粒子的含量；波长

14、瑞利散射的特点

（1）当大气中粒子的直径比波长小得多时发生，由分子与原子引起（分子散射）

（2）散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱

（3）主要发生在可见光和近红外波段，波长＞1um可忽略

15、列举典型的光机扫描仪

机载红外扫描仪；气象卫星上携带的AVHRR传感器；MSS多光谱扫描仪；TM/ETM专题制图仪

16、列举典型的推帚（固体）扫描仪

1）SPOT卫星上的HRV传感器

2）美国Ikonos、Quikbird卫星传感器

17、遥感平台按距地高度的分类

（1）航天平台：

高度>150km

卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。

（2）航空平台：

高度30km以内

各类飞机、飞艇、气球等

（3）地面平台：

高度<100米

三角架、遥感塔、遥感车（船）、建筑物的顶部等

18、遥感卫星按应用范围的分类

气象卫星系列；陆地卫星系列；海洋卫星系列

19、太阳同步卫星的轨道特点

运行轨道与太阳的入射光线总保持一个固定角度的飞行模式，称为太阳同步。

以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。

白天飞过地球上绝大部分的陆地，上午9︰00－10︰30最佳入射角，保证太阳光强度和地物阴影。

20、列举典型的陆地资源卫星

Landsat系列（美国）；SPOT系列（法国）；IRS系列（印度）；ALOS（日本）；CBERS系列（中国）

21、Landsat卫星轨道的特征

近圆形，近极地，与太阳同步（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），可重复的轨道。

22、SPOT卫星的两种观测模式

垂直观测：

当传感器探测星下点区域时，两个传感器可以覆盖相邻的两个区域，每个区域的带宽60km，重叠区域为3公里。

瞬时视场宽117km。

倾斜观测：

通过调整HRV（IR）传感器的数据条带选择镜片，的角度，可观测到星下点轨迹两侧±27°、共950km宽范围内的地面目标，地面数据条带的宽度也由星下点附近的60km，扩展到两侧最外端的81km。

23、列举典型的气象卫星

NOAA（美国）、Meteor（俄罗斯）。

FY-1风云气象卫星

GOES（美国）、Meteosat（欧空局），GMS（日本），风云二号（中国）。

24、雷达的两种分辨率

方位分辨率和距离分辨率

25、侧视雷达的两种类型

真实孔径侧视雷达（SLAR）和合成孔径侧视雷达（SAR）

26、遥感数据特征的四种分辨率

1、空间分辨率

空间分辨率：

是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够能够识别的两个相邻地物的最小单元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。

通常用像元大小、像解率或视场角来表示

2、时间分辨率

时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。

它能提供地物动态变化的信息，可用来对地物的变化进行监测，也可以为某些专题要素的精确分类提供附加信息。

时间分辨率包括两种情况：

1、传感器本身设计的时间分辨率，受卫星运行规律影响，不能改变；

2、根据应用要求，人为设计的时间分辨率，它一定等于或小于卫星传感器本身的时间分辨率。

3、波谱分辨率

可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝的传感器的光谱分辨率高。

一般来说，传感器的波段数越多波段宽度越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强。

现在的技术可以达到5-6nm（纳米）量级，400多个波段。

细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。

4、辐射分辨率

辐射分辨率指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射差。

在遥感图像上表现为每一个像元的辐射量化级。

反映了传感器对电磁波探测的灵敏度。

辐射分辨率越高，对电磁波能量的细微差别越灵敏，因此需要较高的量化比特数（对应于遥感图像的灰度级数目）才能记录电磁波能量的细微差别。

一般地，辐射分辨率越高，图像的比特数越大，色调层次越丰富，辐射分辨率越低，图像的比特数越小，色调层次越少。

27、时间分辨率和空间分辨率的相互制约关系

时间分辨率与空间分辨率：

时间分辨率取决于卫星的重访周期，常见的卫星轨道有两种，极轨卫星和静止轨道卫星。

极轨卫星的轨道低，空间分辨率高，但是卫星数据的时间分辨率受控于绕地球的旋转周期。

静止轨道卫星高度三万六千公里，轨道高，空间分辨率通常低，但是由于其在赤道上空定点（相对地球静止），所以可以对同一地区反复成像，比如每隔十秒拍一下，所以时间分辨率高。

光谱分辨率、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率之间还有一个很重要的相互制约关系：

即数据量与存储、传输技术之间的矛盾。

四大分辨率的提升均会导致遥感图像数据量的急剧增加，受到星载存储设备容量和星地之间数据传输速率的限制，四大分辨率之间只能有限度地提升一部分，而不能无限制提升。

28、颜色的性质三要素

色名；明度；彩度

29、大气效应对图像对比度的影响

地面景物经过大气后对比度明显下降，变化因子与太阳高度角有关，太阳高度角越低，对比度下降越明显。

在太阳高度角30°时，地面景物尚未进人相机成像系统，对比度已下降到原来的72％。

该对比度的下降会导致图像对比度下降，影响卫星图像品质。

30、辐射定标的目的

辐射定标就是将图像的数字量化值（DN）转化为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量的处理过程。

其目的在于消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值

31、辐射定标场的选取原则

场地定标

在遥感器飞越辐射定标场地上空时，在定标场地选择若干个像元区，测定探测器对应波段内的地物反射率ρ，同时测出气象要素和大气光学特征，并利用大气辐射传输模型等手段给出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后确定它与成像光谱仪对应输出的数字量化值的数量关系，求解定标系数。

32、系统误差纠正能纠正的几何变形

遥感影像的几何处理：

（1）粗加工处理即做系统误差的改正

（2）精纠正处理。

（消除图像中的几何变形，产生一副符合某种地图投影要求的新图像

33、地形起伏时，像点的位移方向

由于高差的原因，实际像点P’距像幅中心的距离相对于理想像点P0距像幅中心P’0的距离移动了∆r

34、选取地面控制点的选取原则

控制点的选择要以配准对象为依据。

关键在于建立待匹配的两种坐标系的对应点关系

①控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，容易通过目视方法辨别（如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等）

②特征变化大的地区应多选些

③图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推

④尽可能满幅均匀选取

⑤特征不明显的大面积区域（如沙漠），可用求延长线交点的办法来弥补

35、最近邻重采样造成的像元位置偏移量

几何位置上的精度为±0.5象元

36、图像平滑的两种方法

图像中出现某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”）时，采用平滑的方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。

图像平滑的两种方法有均值滤波和中值滤波。

37、图像锐化的三种方法

罗伯特梯度法、索伯尔梯度法、拉普拉斯算子法

38、图像融合的两个步骤

数据准备和预处理；影像数据融合

39、目视解译标志的两种类型

目视解译标志：

指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征。

1）直接判读标志

色调与颜色；阴影（本影和落影）；形状；大小；纹理；位置；图型

2）间接判读标志

40、监督分类的常用方法

最小距离分类法、最大似然判别分类、多级切割分类法（平行管道法）、特征曲线窗口法

41、最大似然分类的训练样本的特征

最大似然法假定训练区地物的光谱特征和自然界大部分随机现象一样，近似服从正态分布，利用训练区可求出均值、方差以及协方差等特征参数，从而求出总体的先验概率密度函数。

二、名词解释与简答

1、遥感识别地物的原理

根据传感器所接受到的电磁波光谱特征的差异来识别地物：

（1）不同地物在不同波段反射率存在差异；

（2）同类地物的光谱是相似的，但随着该地物的内在差异而有所变化。

2、植被的光谱特征

可见光区域，由于叶绿素的强烈吸收，植物的反射、透射率均低，仅在0.55μm附近有10-20%的反射峰而呈绿色；

近红外区域，在0.7—1.3μm之间形成50-60%的强反射峰，由于不同种植物的叶细胞结构差异大，不同种植物的反射率在该波段具有最大的差值，故是区分植物种类的最佳波段；

1.45、1.95、2.7μm为中心的三个吸收带，这三个吸收带之间有两个较强的反射峰（1.65及2.2μm）；

不同种类的植物均具有相似的反射波谱曲线。

2、高光谱遥感

是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据的技术。

目前，一般将波长间隔10nm以下，波段数36个以上的遥感系统定义为高光谱遥感。

3、太阳同步卫星

太阳同步卫星是指卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。

这类卫星总是在相同的地方时经过同一位置，在大致相同的太阳对地光照条件下观测地面。

4、辐射校正

为了正确评价目标的反射和辐射特性，消除图像中依附在辐射亮度中的各种失真过程。

5、真彩色合成

是指将红光波段赋成红，绿光波段赋成绿，蓝光波段赋成蓝。

6、遥感几何变形的主要原因

传感器外方位元素变化、地表起伏的影响、地球曲率的影响、大气折射的影响和地球自转的影响等是产生几何变形的主要原因。

7、遥感图像的三种数据格式

遥感图像的三种数据格式是通用二进制文件格式、传感器文件格式、商业软件文件格式。

8、缨帽变换后的图像特征

第一特征为亮度，反映总体反射率的综合效果，并仅与影响总体反射率的物理过程有关。

第二特征为绿度，是可见光波段植物光合作用吸收与近红外植物强反射的综合影响，与地面植被覆盖、叶面积指数以及生物量有很大关系。

第三特征为湿度，是可见光、近红外波段反射能量的综合与两处中红外波段反射能量的差值，反映地面水分条件，特别是土壤的湿度状态。

9、目视解译

也称目视判读，又称目视判译，是指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器，通过分析，推断，验证，结合专业知识，在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

10、非监督分类ISODATA算法的分类过程

（1）选择某些初始值。

可选不同的参数指标，也可在迭代过程中人为修改，以将N个模式样本按指标分配到各个聚类中心中去。

（2）计算各类中诸样本的距离指标函数。

（3）~（5）按给定的要求，将前一次获得的聚类集进行分裂和合并处理（（4）为分裂处理，（5）为合并处理），从而获得新的聚类中心。

（6）重新进行迭代运算，计算各项指标，判断聚类结果是否符合要求。

经过多次迭代后，若结果收敛，则运算结束。

11、辐射定标

辐射定标就是将图像的数字量化值（DN）转化为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量的处理过程。

传感器端的辐射校正，对于卫星遥感图像来说，称为辐射定标。

其目的在于消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。

12、图像融合

多源信息的复合是将多种遥感平台，多时相遥感数据以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。

三论述题

1、论述TM主要波段的特征和主要应用。

◆TM10.45-0.52μm，蓝波段，对水体穿透强,该波段位于水体衰减系数最小，散射最弱的部位（0.45～0.55um），对水体的穿透力最大，可获得更多水下信息，对叶绿素与叶色素反映敏感，有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等。

◆TM20.52-0.60μm，绿波段，对植物的绿反射敏感该波段位于健康绿色植物的绿色反射率（0.54～0.55um）附近；对健康茂盛植物的反射敏感,主要观测植被在绿波段中的反射峰值,探测健康植被绿色反射率,按绿峰反射评价植物的生活状况,区分林型，树种，植被类型和评估作物长势，对水体有一定的穿透力。

◆TM30.62-0.69μm，红波段，对水中悬浮泥沙反映敏感。

叶绿素的主要吸收波段，反映不同植物叶绿素吸收,植物健康状况，用于区分植物种类与植物覆盖率。

信息量大，广泛用于对裸露地表、植被、岩性、地层、构造、地貌等，为可见光最佳波段

◆TM40.76-0.96μm近红外波段，对绿色植物类别差异最敏感，为植物通用波段，处于水体强吸收区，水体轮廓清晰。

用于测量生物量和作物长势，区分植被类型，增强土壤-农作物与陆地-水域之间的反差。

◆TM51.55-1.75μm，中红外波段，该波段位于水的吸收带（1.4～1.9um）之间，反映植物和土壤水分含量敏感。

探测植物含水量和土壤湿度，区别雪和云。

◆TM61.04-1.25μm，热红外波段，监测与人类活动有关的热特征，如城市热岛效应研究、森林火灾的监测等，进行热制图；

◆TM72.08-3.35μm，中红外波段，为地质学家追加波段，处于水的强吸收带，水体呈黑色，可用于区分主要岩石类型、岩石的热蚀度、探测与岩石有关的粘土矿物。

2、结合Landsat卫星，论述陆地卫星的特点和应用。

陆地卫星属陆地资源卫星,都属近极地太阳同步卫星,这种轨道卫星的特点观测范围宽,可以覆盖南北纬80度间的地球范围。

而且每天在几乎同一地方时经过各区上空。

Landsat是9点至10点多,保证了接收图像在色调上的一致性。

具有较高的分辨率：

陆地资源卫星的分辨率都较高,一般为几十米,Landsat是79-30m不等。

回归周期较长,对同一点的重复观测能力较差。

由于陆地资源卫星是为探测资源而用,所以回归周期较长,Landsat为16-18天。

但随着现代技术的发展,传感器可以作倾斜观测,这样对同一个点的观测周期可以大幅度缩短,SPOT可以达到1-4天不等。

现在陆地卫星的发展趋势是传感器具有侧摆功能,观测灵活性增加;除多光谱波段外,增设全色波段;多为推扫式传感器。

应用：

陆地卫星的主要任务是调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视和协助管理农、林、畜牧业和水利资源的合理使用，预报农作物的收成，研究自然植物的生长和地貌，考察和预报各种严重的自然灾害（如地震）和环境污染，拍摄各种目标的图像，以及绘制各种专题图（如地质图、地貌图、水文图）等。

3、论述监督分类和非监督分类的比较

1.辐射能量（W）：

电磁辐射的能量，单位是焦耳J

2.辐射通量（Φ）：

单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位是瓦W

3.辐射通量密度：

单位时间内通过单位面积的辐射能量，单位为W/m2

4.辐照度（I）：

被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，单位为W/m2——用来形容目标物是接受能量的。

5.辐射出射度（M）——向外辐射能量：

辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位为W/m2

6.辐射亮度（L）：

在特定方向，垂直此方向的单位面积单位立体角内辐射出的辐射通量，单位为W/m2·sr

7.辐射出射度、辐照度和辐射通量密度有什么区别和联系？

答：

三者都是辐射通量密度的概念，I表示物体接收的辐射，M表示物体发出的辐射。

8.辐射亮度和辐射出射度的关系是怎样的？

答：

辐射出射度表示各个方向的辐射亮度之和。

9.黑体辐射公式计算出的是黑体的（光谱辐射出射度）。

10.反射波谱：

目标物的反射率随波长变化的规律叫做该物体的反射波谱。

11.植被在（近红外）波段有强反射峰。

（利用近红外波段，监测病虫害植被）

12.Landsat卫星的重访周期是（16-18）天。

13.传感器成像时所能区分的最小单元的大小称为（空间分辨率）。

14.光机扫描成像的空间分辨率受（瞬时视场角）决定。

15.大气校正：

通过简单的方法去掉程辐射Lp（散射光直接进入传感器的那部分），从而改善图像质量。

（1）直方图最小值去除法

基本思路：

阴影、深水处，一般辐射亮度应为0，若影像上该处像元亮度不为零，则应是大气散射导致的程辐射度值。

（程辐射主要来源于米氏散射——红外波段）

校正方法：

将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。

使图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从而提高了图像质量。

（2）回归分析法

基本思路：

假定某红外波段，存在程辐射为主的大气影响，设为波段a。

找到其他波段，设为波段b并找到其相应的最小值。

由于波段之间的相关性，通过回归分析得到线性回归线与波段b的亮度Lb轴相交。

校正方法：

将波段b中每个像元的亮度值减去α（波段b的程辐射度），来改善图像，去掉程辐射。

16.几何畸变校正

具体步骤和计算方法：

1）建立校正前后两图像像元点之间的对应关系——多项式纠正函数（需求出12个系数，至少要找到6个控制点）

2）确定校正后图像上每一点的亮度值

17.目视解译方法：

①直接判读法：

使用的直接判读标志有色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。

②对比分析法：

同类地物对比分析、空间对比分析、时相动态对比法。

③信息复合法

④综合推理法

⑤地理相关分析法

18.罗伯特锐化是2*2的运算模板。