武汉大学测绘学院考研专业课复习第七章.docx

武汉大学测绘学院考研专业课复习第七章.docx

《武汉大学测绘学院考研专业课复习第七章.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉大学测绘学院考研专业课复习第七章.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

武汉大学测绘学院考研专业课复习第七章

七、遥感图像判读

名词解释：

空间分辨率、光谱分辨率、红外彩色片、时间分辨率、辐射分辨率、地物波谱特征、生物量指标、地面分辨率、目视判读、解译标志；

伪彩色遥感影像、假彩色遥感影像、真彩色遥感影像、光谱响应曲线、光谱特性曲线、遥感影像的判读标志

简答题：

1、叙述光谱反射特性曲线与波谱响应曲线的区别和联系；

2、举例说明为什么多光谱图像比单波段图像能判读更多信息；

3、举例说明侧视雷达图像与入射角的关系；

4、叙述热红外、侧视雷达和多时域图像的特征及其判读方法；

5、目视判读的一般过程和方法；

6、轨道间能进行立体观测的卫星对时间分辨率有何影响（举例说明）；

7、多波段影像与光谱响应曲线有什么关系；

8、简述标准假彩色合成的过程，并指出植被、土壤、水体、重盐碱地在标准假彩色图像中的颜色，分析其原因。

9、简述可见光遥感、热红外遥感、雷达遥感的特点，并解释在可见光、热红外和雷达图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用。

10、简述侧视雷达图像的几何特点；

11、描述传感器特性的参数有哪些？

12、举例说明入射角对侧视雷达图像色调的影响；

13、传感器特性对判读标志的主要影响是什么？

14、以美国陆地卫星TM影像为例，分别说明遥感图像的真彩色和标准假彩色合成方案，并说明假彩色合成方法在地物识别上有何优点：

15、从几何特征、比例尺变化、分辨率和地形起伏移位等方面比较微波影像与航空像片；

16、微波遥感影像的分辨率包括哪些？

在目视解译中，微波遥感影像的解译标志有哪些？

给出光滑水体、农作物和城市在微波遥感影像中的影像特征。

17、植物的光谱特征是什么？

如何利用遥感技术区分不同的植物类型，监测植物的长势？

名词解释：

空间分辨率、地面分辨率：

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）。

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。

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。

红外彩色片：

又称假彩色像片。

指用彩色红外摄影拍摄的像片。

记录景物反射的绿、红、近红外光，并在像片上呈现由蓝、绿、红3色组成的假彩色影像。

本质上也是一种多波段摄影像片。

只是集三波段摄影、假彩色合成成像于同一感光胶片。

是一种具有3层乳剂的假彩色片，有负片和反转片两种，摄影时加黄色滤色镜吸收蓝光，负片获假彩色负像，由黄、品红、青3色组成；反转片获假彩色正像，由蓝、绿、红三色组成。

最早用于军事侦察，利用绿色植物对近红外光的强烈反射（在像片上呈红色影像）来识别非天然植物的绿色伪装。

彩色红外像片具有色彩鲜艳、信息丰富的特点，是一种具有良好判读性能的遥感影像资料。

时间分辨率：

指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。

时间分辨力愈短的图像，能更详细地观察地面物体或现象的动态变化。

与光谱分辨率一样并非时间越短越好，也需要根据物体的时间特征来选择一定时间间隔的图像。

辐射分辨率：

指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。

地物波谱特征：

地物波谱特征是指地物辐射和反射的电磁波能量在电磁波谱范围内随波长的分布。

地球上温度高于0K的物体都能自发地发射电磁波，这一物理现象称为热辐射。

它是组成物体的大量粒子无规则热运动的结果。

地物热辐射强度按波长的分布称为地物辐射波谱。

它与物体的温度及其他物理和化学特性有关。

各种物体对入射的电磁波能产生反射、透射和吸收效应。

反射强度或反射率按波长的分布称为地物反射波谱。

它也与物体的某些性质有关。

地物波谱特性是遥感技术的物理基础。

生物量指标：

生物量指标变换后，植物、土壤和水都分离开来，因此可独立地对绿色植物量进行统计。

生物量指标变换图像用作分类有许多优点，它可以增强土壤，植被，水之间的辐射差别，压抑地形坡度和方向引起的辐射量变化。

几何意义：

地物集群沿辐射方向在IH1=1的直线上的投影。

目视判读：

判读是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取感兴趣的信息。

这是一种人工提取信息的方法，使用眼睛目视观察，借助一些光学仪器或在计算机显示屏幕上，凭借丰富的判读经验，扎实的专业知识和手头的相关资料，通过人脑的分析、推理和判断，提取有用的信息。

解译标志：

在遥感影像上，不同的地物有不同的特征，这些影像特征是判读识别各种地物的依据，这些都称为判读或解译标志。

解译标志包括直接和间接解译标志：

1直接判读标志：

（1）形状

（2）大小（3）颜色和色调（4）阴影（5）位置（6）结构（图案）（7）纹理（8）分辨率（9）立体外貌

2间接判读标志：

（1）水系

（2）地貌（3）土质（4）植被（5）气候（6）人文活动。

简答题：

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、举例说明为什么多光谱图像比单波段图像能判读更多信息；

多光谱图像显示景物的光谱特征比单波段图像强得多，它能表示出景物在不同光谱段的反射率变化。

对于多光谱像片可以使用比较判读的方法，将多光谱图像与各种地物的光谱反射特性数据联系起来，达到正确判读地物的属性和类型。

举例：

假定仅用一张可见光相片并且仅用色调来判断，则草和沥青无法区分，水泥和土壤的色调也十分接近；又假定仅用一张红外像片，则草与水泥的色调又十分接近，无法区分，沥青和土壤的色调也比较接近。

可进仅用单张像片判读易混类，确定图像的类别也把握不大。

现在使用多光谱像片，把刚才两张像片放在一起比较判读，并且与地物的反射波谱特性曲线联系起来分析。

首先量测几种地物在两张像片上的黑度或亮度值，会出波谱特性曲线，发现响应曲线各不相同，可以肯定是不同的地物，这样已完成了对这四个目标的分类。

然后与四种地物的反射波谱特性曲线比较，看它们在两个波段中的变化趋势，由此可以判读出地物类别。

3、举例说明侧视雷达图像与入射角的关系；

侧视雷达图像色调的高低与入射角有关，由于地形起伏和坡向不同，造成雷达波入射地面单元的角度不同。

朝向飞机方向的坡面反射强烈，朝天顶方向就要弱些，背向飞机方向反射雷达波很弱，甚至没回波，没回波的地区称为雷达盲区。

4、叙述热红外、侧视雷达和多时域图像的特征及其判读方法；

热红外图像的判读：

红外像片灰度与辐射功率成函数关系，因此也就与温度和发射率的大小有直接的关系,其中与温度的关系更密切。

热红外像片除了关心色调特征和空间特征外,特别要注意其时间特征。

侧视雷达图像的特征：

雷达图像是斜距投影，因此图像的变形与其他图像不同。

影响空间判读主要表现在：

①比例尺失真，即里飞机元的影像比例尺大，反之比例尺小。

这与全景相片正好相反。

②地形起伏引起的投影差变化与中心投影相片的位移相反。

应注意，高山往往向飞机方向倾斜，如果获取立体像对，按常规方法观察立体，将是一个反立体。

判读方法：

注意侧视侧视雷达图像的色调：

1）与入射角有关。

朝向飞机方向的坡面反射强烈，朝天顶方向就要弱些，背向飞机方向反射雷达波很弱，甚至没回波。

2）与地面粗糙程度有关。

地面地物微小起伏如果小于雷达波波长，则可看成“镜面”，镜面反射雷达波很少返回到雷达接收机中，因此显得很暗；当地面微小起伏大于或等于发射波长时会产生漫反射，雷达接收机接收的信号比镜面反射强。

另外一种称为“角隅反射”，其反射波强度更大。

3）与地物的电特性有关。

一切物体的电特性量度是复合介电常数。

这个参数是各种不同物质的反射率和导电率的一种指标。

当然地物的电特性应与其它引起色调变化的因素结合起来分析。

如水面很平坦时，造成镜面反射，反射波还是很弱。

多时域图像的特征：

景物的时间特性以光谱特征和空间特征表现。

判读方法：

在遥感中利用遥感影像判读和监测地面的动态变化是十分有效的。

利用这种动态变化还可以进一步识别地面物体的性质和作定量分析。

5、目视判读的一般过程和方法；

1、发现目标

根据图上显示的各种特征和地物的判读标志，先大后小，由易入难，由已知到未知，先反差大的目标后反差小的目标，先宏观观察后微观分析等，并结合专业判读的目的去发现目标。

2、描述目标

发现的目标，应从光谱特征、空间特征、时间特征等几个方面去描述。

因为各种地物的这些特征都各不相同，通过描述，再与标准的目标特征比较，就能判读出来。

将描述的标准目标特征，分门别类地列记下来，形成一览表，即建立判读标志，作为判读的依据。

3、识别和鉴定目标

识别：

利用已有的资料、对描述的目标特征，结合判读员的经验，通过推理分析（包括必要的统计分析）将目标识别出来

1）对比分析

对比分析包括多波段、多时域图像、多类型图像的对比分析和各判读标志的对比分析。

2）综合分析

综合分析主要应用间接判读标志、已有的判读资料、统计资料，对图像上表现得很不明显，或毫无表现的物体、现象进行判读。

3）参数分析

参数分析是在空间遥感的同时，测定遥感区域内一些典型物体（样本）的辐射特性数据、大气透过率和遥感器响应率等数据，然后对这些数据进行分析，达到区分物体的目的。

鉴定:

1）野外选择一些试验场进行鉴定，或用随机抽样方法鉴定。

鉴定后要列出判读正确与错误的对照表，最后求出判读的可信度水平

2）利用地形图或专用图在确认没有变化，图上可靠的区域对判读结果进行鉴定

3）还可以使用一些统计数据加以鉴定。

4、清绘和评价目标

图上各种目标识别并确认后应清绘成各种专题图。

对清绘出的专题图可量算各类地物的面积，估算作物产量和清查资源等，经评价后提出管理、开发、规划等方面的方案。

6、轨道间能进行立体观测的卫星对时间分辨率有何影响（举例说明）；

时间分辨率是指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔，所需探测目标的动态变化有直接的关系。

各种传感器的时间分辨率，与卫星的重复周期及传感器在轨道间的立体观察能力有关。

大多数轨道间不进行立体观察的卫星，时间分辨率等于其重复周期。

进行轨道间立体观察的卫星的时间分辨率比重复周期段。

如SPOT卫星，重复周期为26d，在赤道处一条轨道与另一条轨道间交向摄取一个立体图像对，时间分辨率为2d。

7、多波段影像与光谱响应曲线有什么关系；

多波段影像的判读需要与光谱响应曲线联系。

使用多光谱像片，把两张像片放在一起比较判读，并且与地物的反射波谱特性曲线联系起来分析。

首先量测几种地物在两张像片上的黑度或亮度值，会出波谱特性曲线，发现响应曲线各不相同，可以肯定是不同的地物，这样已完成了对这四个目标的分类。

然后与四种地物的反射波谱特性曲线比较，看它们在两个波段中的变化趋势，由此可以判读出地物类别。

多波段影像由于波段很多（几十个到上千个）,几乎涵盖了从可见光到红外的范围且这些波段是连续的，所以每个像元可以提供几乎连续的地物光谱曲线，使得影像具有图谱合一的性质。

8、简述标准假彩色合成的过程，并指出植被、土壤、水体、重盐碱地在标准假彩色图像中的颜色，分析其原因。

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一种彩色增强技术。

合成彩色影像常与天然色彩不同，且可任意变换，故称假彩色影像。

合成方法很多，主要有光学法、电子光学法、染印法等。

最常用的是利用根据加色法原理制成的彩色合成仪（加色观察器）来合成假彩色影像：

将3张不同波段的黑白透明正片（如对应于绿、红和近红外波段）分别匹配以蓝、绿、红滤色镜，经投影合成于屏幕上，则显示出具有彩色红外影像效果的假彩色影像。

若多光谱片、滤色镜光谱响应完全一致，投影光源光谱成份与遥感成像时的太阳（经大气传输）光谱成份一致，则合成影像是真彩色影像。

但这种条件难以满足，且彩色合成的目的在于彩色增强而不是彩色复原。

故可通过变换多波段单色影像数目，如2～4个或同滤色镜的不同组合来改变假彩色影像色彩，以达到不同应用目的。

陆地卫星多光谱扫描影像彩色合成，常采用MSS4＋MSS5＋MSS7与蓝＋绿＋红的常规组合。

其合成效果色彩鲜艳，层次分明，轮廓突出，适于综合性判读分析。

红外波段使用红色，红色波段使用绿色，绿色波段使用蓝色。

合成的结果植物为红色。

土壤为绿色，水为蓝黑色、重盐碱地为棕色。

形成这种颜色的原因，与地物的波谱特性和所用的滤光片、波段有关。

9、简述可见光遥感、热红外遥感、雷达遥感的特点，并解释在可见光、热红外和雷达图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用。

　可见光遥感是指传感器工作波段限于可见光波段范围（0.38——0.76微米）之间的遥感技术。

电磁波谱的可见光区波长范围约在0.38～0.76微米之间，是传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的工作波段。

因感光胶片的感色范围正好在这个波长范围，故可得到具有很高地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。

但因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0.9微米）。

在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。

可见光遥感以画幅式航天摄影机的应用为标志的航天摄影测量很有发展潜力。

红外遥感是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。

探测波段一般在0.76——1000微米之间。

是应用红外遥感器（如红外摄影机、红外扫描仪）探测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息，以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。

用于红外遥感的传感器有：

①黑白红外摄影、彩色红外摄影；②红外扫描仪；③红外辐射计。

因为红外遥感在电磁波谱红外谱段进行，主要感受地面物体反射或自身辐射的红外线，有时可不受黑夜限制。

又由于红外线波长较长，大气中穿透力强，红外摄影时不受烟雾影响，透过很厚的大气层仍能拍摄到地面清晰的像片。

近红外波段主要用于光学摄影，如红外或彩色红外摄影，只能在白天工作；也用于多波段摄影或多波段扫描。

远红外（热红外）由于是地物自身辐射的，主要用于夜间红外扫描成像。

红外遥感在军事侦察，探测火山、地热、地下水、土壤温度，查明地质构造和污染监测方面应用很广，但不能在云、雨、雾天工作。

雷达遥感的突出优点是具全天候工作能力，不受云、雨、雾的影响，可在夜间工作，并能透过植被、冰雪和干沙土，以获得近地面以下的信息。

广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图。

雷达雷达可探测出目的物体的较细节的特征，通过对比数据库，可以分析出目标到底是什么。

微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用红外光束投射于物体表面，由其反射回的微波波长改变及色偏确定其大小、形态以及移动速度的技术。

常用的微波波长范围为0.8～30厘米。

其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。

微波遥感的工作方式分主动式（有源）微波遥感和被动式（无源）微波遥感。

前者由传感器发射微波波束再接收由地面物体反射或散射回来的回波，如侧视雷达；后者接收地面物体自身辐射的微波，如微波辐射计、微波散射计等。

可见光图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用：

于地物高度的变化，阻挡太阳光照射而产生的阴影。

它既表示了地物隆起的高度，又显示了地物的侧面形状。

阴影的两个作用：

提供物体的外形剖面景观，无法识别阴影区的物体。

。

热红外图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用：

一般由温度较低的地段所致。

热红外图像中出现的阴影现象及其在目视解释中的应用：

雷达图像盲区可产生阴影。

10、简述侧视雷达图像的几何特点；

雷达图像的几何特性，是斜距投影，因此图像的变形与其它图像不同。

它影响空间特征判读表现在两个方面：

一是比例尺失真，侧视雷达Y方向的地面长度为

，在一条图像线上降低角

随斜距R增加而减少，则

随R增加也是减少。

如果

保持不变，如图7—30所示，随R增加必然ΔR增大，影像上的长度Δa变大，因此R大处的影像比例尺大，即离飞机远的影像比例尺大，反之比例尺小。

这与全景像片正好相反。

图7－30中，

，但

。

第二个几何特性是地形起伏引起的投影差变化与中心投影像片的位移方向相反。

如图7－31所示，在判读时应注意，高山往往向飞机方向倾斜。

如果获取立体像对，按常规方法观察立体，将是一个反立体。

11、描述传感器特性的参数有哪些？

（1）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）

（2）几何分辨率

假定像元的宽度为a，则地物宽度在3a（海拉瓦）或至少在

（康内斯尼）时，能被分辨出来，这个大小称为图像的几何分辨力。

（3）辐射分辨率（传感器的探测能力）

是指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。

（4）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。

（5）时间分辨率

是指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。

时间分辨力愈短的图像，能更详细地观察地面物体或现象的动态变化。

与光谱分辨率一样并非时间越短越好，也需要根据物体的时间特征来选择一定时间间隔的图像。