中科院历年RS考博试题及相关知识点Word格式.docx

1、2.光谱成像仪的成像机理3.监督分类及其优缺点4.水体的光谱特征5.图像融合有哪些技术方法二、论述体 3选21.遥感信息地学评价的标准及应用意义2.微波技术的发展现状及趋势3.光学影像的分类方法及特点2008年中科院地理所博士考题总分:100分 时间:180分钟一、名词解释（2*5 10分1.波谱反射率2.地面反照率3.辐射能量4.合成孔径雷达5.水色遥感二、简述题（6*5 30分1.中巴资源卫星光谱成像特征2.影像数据几何纠正方法3.小卫星遥感系统4.植被指数计算方法5.激光雷达成像原理三、论述题（20*3 60分1.影像分割基本原理及方法2.高空间分辨率处理分析及其趋势3.结合您专业,浅谈

2、多源遥感数据心综合处理和分析复习总结中心投影:投影面是平面、投影中心S在有限远处的投影称作中心投影。摄影照相机就是中心投影。中心投影有两个问题:地面起伏引起投影误差;投影面P与地面E不平行也引起投影误差。正射投影:投影面平行于地面、投影线垂直于地面（S于无穷远处的投影。实际上的正射投影二次投影,即将起伏地面正射投影于一个基准平面上,再进行中心投影,且投影面与基准面平行。大气窗口:由于大气对电磁波散射和吸收等因素的影响,使一部分波段的太阳辐射在大气中透过率很小或根本无法通过,电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。目前在遥感中使用的一些大气窗口为:1.0。31。15m:包括部分紫外光

3、、全部可见光和部分近红外光。其中:0。30。4m:透过率约为70%40。7m:透过率大于95%71。1m:透过率约为80%2.1。41。9m:近红外窗口,透过率在60%95%之间,其中1。551。75m通过率较高3.2。02。5m:近红外窗口,透过率为80%4.3。55。0m:中红外窗口,透过率为60%70%5.8。014。热红外窗口,透过率为80%6.1。01。8 mm:微波窗口,透过率约为3540%左右7.2。0 5。0 mm:微波窗口,透过率在5070%之间8.8。01000 mm:微波窗口,透过率为100%地物反射波（光谱:指地物反射率随波长的变化规律。基尔霍夫定律:一个物体的波谱发射

4、率等于它的波谱吸收率,即好的吸收体也是好的发射体。瑞利散射:由半径小于波长的1/10以下的微粒引起的散射叫瑞利散射（Reyleigh Scattering漫反射:在物体表面的各个方向上都有反射能量的分布,这种反射称为漫反射。波粒二象性:电磁波既表现出波动性,又表现出粒子性,即所谓的波粒二象性。连续的波动性和不连续的粒子性是相互排斥、相互对立的;但二者又是相互联系的,在一定条件下可以相互转化。电磁波谱:按电磁波在真空中波长或频率依顺序划分成波段,排列成谱即为电磁波谱。地物反射波谱特性:地物波谱反射率随波长而改变的特性称之为地物反射波谱特性。电磁辐射:当电磁振荡进入空间,变化的磁场激发了涡旋电场,

5、使电磁振荡在空间传播,这就是电磁波,近代物理中,电磁波也称为电磁辐射。电磁波是横波,在真空中以光速传播,满足:频率（f波长=光速（c能量H=普朗克常数（h *频率（f,电磁波具有波粒二象性。程辐射（Path radiance:遥感传感器中接收到的入射光中,除了在视场内地表反射光和地面热辐射外,大气的散射与自身辐射的光也进入传感器,这部分的光能量称作程辐射。程辐射是背景噪声的主要来源。空间分辨率（地面分辨率:指象素能代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视场,或地面物体能分辨的最小单元。波谱分辨率:指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的的最小波长间隔。间隔越小,分辨率越高。光谱分辨率:即遥感工作波

6、段的宽窄。原则上希望其越窄越好。辐射分辨率:即遥感传感器将截获的光能量能够分出的等级。反映为图像的灰阶数,如 64 灰阶、128 灰阶、256 灰阶等。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。辐射传输方程:是指辐射源经大气层到达传感器的过程中电磁波能量变化的数学模型。高光谱遥感:高分辨率遥感,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。成象光谱仪:通常的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,在一定波长范围内,被分割的波段

7、数越多,即波谱取样点越多,愈接近联系波谱曲线,因此可以使得扫描仪在取得目标地物图像的同时也能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“谱象合一”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。监督分类:监督分类包括利用训练区样本建立判别函数的学习过程和把待分像元代入判别函数进行判别的过程。监督分类的思想是:首先根据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的样本（称为训练样本的观测值确定判别函数中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。非监督分类:非监督分类的前

8、提是假定遥感影像上同类物体在同样条件下具有相同的光谱信息特征。非监督分类方法不必对影像地物获取先验知识,仅依靠影像上不同地物光谱信息进行特征提取,再统计特征的差别来达到分类的目的,最后对已分出的各个类别的实际属性进行确认。在没有类别先验只是的情况下将所有样本划分为若干个类别的方法称之为非监督分类,也称聚类（clustering。最大似然分类:是经常使用的监督分类方法之一,它是通过求出每个象素对于各类别的归属概率,把该象素分到归属概率最大的类别中去的方法。图像增强:传感器获取的遥感图像含有大量地物特征信息,在图像上这些地物特征信息以灰度形式表现出来,当地物特征间表现的灰度很小时,目视判读就无法辨

9、认,而图像增强的方法可以突出显示这种微小灰度差的地物特征,图像增强的目的时为了改善遥感图像目视判读的视觉效果,以提高目视判读能力,它也是计算机自动分类的一种预处理方法。图像增强的实质时增强感兴趣地物和周围地物图像间的反差。图像增强的方法分为光学增强和数字增强方法两种。混合像元:遥感图像像元记录的是探测单元的瞬时视场角所对应的地面范围内的目标的辐射能量的总和。如果探测单元的瞬时视场角所对应的地面范围包含了多类不同性质的目标,则该像元记录的是多类不同性质的地面目标的辐射能量的总和,这样的像元称为混合像元。全球定位系统:是利用多颗导航卫星的无线电信号,对地球表面某地点进行定位、报时和对地表移动物体进

10、行导航的技术系统。遥感平台:遥感中搭载传感器的工具称为遥感平台,按高度可分为地面平台、航空平台、航天平台。大气纠正:太阳光在到达地面目标之前,大气会对其产生吸收和散射作用。同样,来自目标地物的反射光和散射光在叨叨传感器之前也会被吸收和散射。入射到传感器的电磁波能量除了地物本身的辐射以外还有大气引起的散射光,消除这些影响的处理过程称为大气校正。校正的方法有:利用辐射方程进行大气校正;利用地面实况数据进行大气校正;利用辅助数据进行大气校正。密度分割:在一张黑白遥感图像上,随地物的反射（或发射电磁波强度的不同将有所不同的密度分布。如果在图像的最大密度和最小密度之间,人为地分成许多区间,并且将某一区间

11、用同一种密度或同一种颜色表示,不同区间则用不同密度或不同颜色表示,我们称之为密度分割。地物任一点A与空间固定点S的连线被某一平面 p 截获,其交点 a 即称为 A 在平面p上的投影。注意:平面p称为投影面,s称为投影中心,AS为投影线。星下点:卫星与地心连线经过地球表面的点为星下点。升交点与降交点:卫星轨道由北向南（下行穿过赤道平面的星下点为降交点,反之由南向北（上行穿过赤道平面的星下点为升交点。太阳同步轨道决定着降交点可以保持永远是白天某一地方时的固定时刻;而升交点为夜晚某一地方时的固定时刻。近极地轨道:卫星星下点进入南北极圈内的卫星轨道为近极地轨道。真彩色合成图像:真彩色图像上影像的颜色与

12、地物颜色基本一致,利用数字技术合成真彩色图像时,是把红色波段的影像作物合成图像中的红色分量,把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像的蓝色分量进行合成的结果。用地物基本相同的颜色表示地物,符合人们的视觉习惯,便于目视识别。假彩色合成图像:假彩色图像是指图像上影像的色调与实际地物色调不一致的图像。如彩色红外合成图像,他是在彩色合成时,把近红外波段的影像作为合成图像的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。太阳同步回归轨道:卫星运行太阳同步轨道是指卫星轨道平面与太阳入射光的角度保持一定固定的角度色调:

13、颜色彼此相互区分的特性。趋肤深度skin depth:是指雷达信号功率从介质表面衰减到1/e倍时的深度（或降至37%的深度。趋肤深度提供了一种指示雷达信号随着物质穿透能力变换的方法。遥感影像信息融合（fusion:是将多源遥感数据在统一地理坐标系中,采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程。不同的遥感数据具有不同的空间分辨率、波谱分辨率和时相分辨率,如果能将他们的优势综合起来,可以弥补单一图像上信息的不足,不仅扩大了各自信息的应用范围,而且大大提高了遥感影像分析的精度。合成孔径雷达:合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动,将一个小孔径的天线安装在平台的侧方,以代替大孔径的天线,提高方位

14、分辨力的雷达。真实孔径雷达:以实际孔径天线进行工作的侧视雷达,称为真实孔径侧视雷达。要提高这种雷达的方位分辨率,只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。侧视雷达（Side Looking Radar的天线不是安装在遥感平台的正下方,而是与遥感平台的运动方向形成角度,朝向一侧或两侧倾斜安装,向侧下方发射微波,接受回波信号的。植被指数:对于复杂的植被遥感,仅用个别波段和多个单波段数据分析对比来提取植被信息是相当局限的。因而选用多光谱遥感数据经分析运算,产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值,即所谓的植被指数。主要用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类别和估算植被生物量。维恩位移定律:

15、给出了黑体的发射峰波长与温度的定量关系,指出随着黑体温度的增加、发射峰波长减小,两者呈反比关系max=A/T。近极轨卫星:当卫星轨道面与地轴接近重合时,称为即轨卫星。黑体辐射:能够全部吸收入射能量的物体叫作绝对黑体。绝对黑体必然是一个最有小的辐射体。问答题:可见光-多光谱遥感与雷达遥感的异、同分析? 工作光源可见光-多光谱遥感用自然光源,包括太阳、大地辐射特点:波长短、太阳光能量大优点:无噪声、稳定、直接反映植被光合作用、地表温度缺点:受制于自然提供的条件,选择余地小雷达遥感用人造光源波长长、瞬间能量大、可调节利用镜面反射、散射可识别地物几何形状、有四种极化方式噪声大、信息提取复杂 成象机制相

16、同点:1基本上都是在垂直于航迹方向上条带扫描成象（航空遥感一般用框幅式成象除外2都可以数字成象3都是反映地物面状信息不同点:可见光-多光谱是以分割视场立体角成像,投影为中心或多中心投影;雷达遥感是以严格区分电磁波回波的时序成像,投影为斜距投影,象元纵横尺寸受制于不同因素。 遥感平台1都使用航空、航天飞行器平台2卫星轨道参数设置两者基本相同3对平台姿态都有严格要求可见光-多光谱遥感对卫星轨道要求严格,通常必须太阳同步、近极地;雷达遥感可以不使用太阳同步、近极地,因为主动、侧视角可调节,不强调成象重复周期。 几何误差来源共同误差来源:1遥感平台姿态三个方位:俯仰、航向、滚翻2大气湍流折射偏差3地表

17、起伏可见光-多光谱遥感特点:1天气作用因素影响大2地表起伏、遥感平台姿态作用因素影响小,其原因是直视正射3镜头屈光度不线性,造成成象误差雷达遥感特点:1天气作用因素影响小2地表起伏、遥感平台姿态作用因素影响大,其原因是斜视、变形复杂3成象机理本身造成:入射角不同、脉冲调制不稳定、解调数据处理误差等因素,雷达遥感几何误差校正较困难 辐射误差来源共同误差:1大气环境背景噪声误差2系统本身噪声误差可见光-多光谱遥感特点1大气环境背景噪声包括:米氏散射、瑞利散射噪声,这种噪声在可见光-多光谱遥感中影响大,但在一定情况下,这种噪声也表达为一种信息2系统本身传感器上热噪声误差小,因为只是接收传感器3太阳阴

18、影（投影造成图像辐射误差,这种误差在一定场合还有用处雷达遥感特点1大气环境背景噪声小2 系统本身噪音大,因为这个噪声是双程的、发射电磁波中就带有噪声。3因地形造成的叠掩、顶点位移、压缩、拉伸、雷达盲区造成对应象元亮度（灰度不能完全反映地面单元的散射光能量。 光谱误差所谓光谱误差是指因工作光谱波段不稳定带来地物图像分类、判译的误差。由于可见光多光谱遥感光谱误差要求严格,因为可见光、红外光谱区域地物反射率变化梯度大,这种遥感光谱分辨率要求甚至为几个nm。雷达遥感光谱误差要求低,其原因是地物散射系数对工作波长反映不敏感。 功能特点的差异可见光-多光谱遥感长于观测获取生物性状、地物化学组成方面的信息可

19、见光-多光谱遥感可以通过同一景影像的多波段对应象元灰度的差或比提取信息可见光-多光谱遥感接近人肉眼观察的地物,可以制作自然色、假彩色合成影像。雷达遥感长于获取地物微几何起伏、物理状况信息,特别对金属地物十分敏感。利用雷达电磁波的谐振效应可以获取某些几何特征相同的特殊群体地物,比如河滩地的鹅卵石、蝗虫群等。雷达遥感影像可以制作伪彩色合成影像。卫星及波段特征L andsatTM数据特征。我国风云一号气象卫星主要通道及特征。应用陆地卫星图像进行土地利用覆盖来解释制图的方法和步骤试述陆地卫星TM的波段划分及各波段的应用TM10.45 0.52 兰色土地利用、水体污染、大气污染TM2 0.52 0.60

20、 绿色植被反射峰、判别植被长势、生长阶段TM3 0.63 0.69 红色植物光合作用吸收谷、判别植被与其它地物TM40.76 0.90 近红外植被反射高峰与 TM3 共同判别植被长势、生物量TM5 1.55 1.75 短波红外作物类型、水分含量、土壤湿度TM610.4 12.5 热红外分辨率为 60 m 地表温度、湿度、夜间成象论述气象卫星的特点及其应用范围。1.（名词遥感:应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。2.（填空遥感系统组成:被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。

21、3.（简答遥感的特点:1大面积的同步观测 2时效性 3数据的综合性和可比性4经济性 5局限性（信息的提取方法、数据挖掘技术、思维方式4.（名词电磁波谱:将各种电磁波在真空中的波长或频率按其长短,依次排列制成的图表。黑体:如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则该物体为绝对黑体。太阳常数:指不受大气影响,在距太阳一个天文单位内,垂直于太阳光辐射方向上,单位面积单位时间所接收的太阳辐射能量。5.（名词大气窗口:把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射,透过率较高的波段。紫外、可见光、近红外波段（0.3-1.3微米;近、中红外波段（1.5-1.8微米和2.0-3.5微光;中红外波段（3.5

22、-5.5微米;远红外波段（8-14微米;微波波段（0.8-2.5厘米6.（填空在可见光和近红外波段,大气最主要的散射作用是瑞利散射。7.（简答微波具有极强的穿透云层的作用:微波波长比粒子的直径大得多,则又属于瑞利散射的类型,散射强度与波长的四次方成反比,波长越长散射强度越小,所以微波才可能有最小散射、最大透射。8.（简答无云的晴空呈现蓝色:蓝光波长短,散射强度较大,因此蓝光向四面八方散射,使整个天空蔚蓝。朝霞和夕阳偏橘红色:日出和日落时,太阳高度角小,通过的大气层比阳光直射时要厚得多,传播过程中,蓝光几乎被散射殆尽,波长次短的绿光也大部分被散射掉了,只剩下红光,再加上少量绿光,即合成橘红色。9

23、.（简答叙述沙土、植物、水和岩石的光谱反射率随波长变化的一般规律:自然状态下土壤表面的光谱反射率没有明显的峰值和谷值,一般而言,土质越细反射率越高,有机质含量越高和含水量越高反射率越低,此外,土类和肥力也会对反射率产生影响。2植物的光谱反射曲线规律性明显,可分为三段:可见光波段有一个小的反射峰和两个吸收带。这一特征是叶绿素的影响,其对蓝光和红光吸收作用强,对绿光反射作用强。在近红外波段有一反射的“陡坡”,至1.1微米附近有一峰值,这是由于植被叶细胞结构的影响;在中红外波段受到绿色植物含水量的影响,吸收率大增,反射率下降。3水体的反射主要在蓝绿光波段,其他波段吸收很强,因而在遥感影像上,水体呈黑

24、色;但水中含有其他物质,反射光谱曲线又发生变化。4岩石的反射波谱曲线无统一的特征。10.（简答主要的遥感平台及其特点:气象卫星系列:a.轨道:低轨（近极地太阳同步轨道、高轨（地球同步轨道b.短周期重复观测c.成像面积大,有利于获得宏观同步信息,减少数据处理容量d.资料来源连续、实时性强、成本低。陆地卫星系列:产生世界范围的图像,对地球科学的发展具有很大的推动,同时提供了数字化的多波段图像数据,促进了数字化图像处理技术的发展,扩大了陆地卫星的应用广度和深度3海洋卫星系列:卫星寿命较短;提供了大量海洋信息,如海面温度、海流运动、海水混浊度等信息11.（简答扫描成像与摄影成像的区别:扫描成像:依靠探

25、测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样,以得到目标地物电磁辐射特性信息,形成一定谱段的图像。摄影成像:传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像;数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件,经过光/电转换,以数字信号来记录物体影像。12.（名词微波遥感:通过传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射,经过判读处理来识别地物的技术。能全天候、全天时工作;对某些地物具有特殊的波谱特征;对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力;对海洋遥感具有特殊意义;分辨率较低,但特性明显。13.（填空侧视雷达中,俯角越大,距离分辨力低;发射波长越短、天线孔径越大、距离目标地物越近,则

26、方位分辨力越高。14.（填空遥感图像的特征参数:空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率。15.（简答遥感影像变形的主要原因:遥感平台位置和运动状态变化的影响2地形起伏的影响3地球表面曲率的影响4大气折射的影响5地球自转的影响16.（计算双线性内插法:取（x, y周围的4个邻点,在y方向（或x方向内插二次,再在x方向（或y方向内插一次,得到其亮度值f（x, y.（详细过程参考P109 17.（简答几种采样方法的优缺点:最近邻法:计算简单,图像亮度具有不连续性,影响精度2计算量中等,精度提高,起到平滑作用,分界线变得模糊3计算量大,图像效果好,但对控制点选取的均匀性要求较高。18.（简答控

27、制点选取的原则:最小数目（n+1（n+2/2,1以配准对象为依据,建立待匹配的两种坐标系的对应点关系2选取图像上易分辨且较精细的特征点,如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处等3特征变化大的地区应多选些4图像边缘部分一定要选取控制点,以避免外推5尽可能满幅均匀选取,特征实在不明显的大面积区域,用求延长线交点的办法来弥补。19.（简答何为图像增强处理?其处理方法有哪几种?答:通过一定的技术,使得遥感数字图像的目视效果更好、有用的信息更加突出,有利于判读或作进一步的处理。其处理有:对比度变换:通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度,从而改善图像质量的图像处理方法。又叫辐射增强。空间滤波

28、:通过像元与其周围相邻像元的关系,来重点突出图像上的某些特征为目的,如突出边缘或纹理等。彩色变换:包括单波段、多波段色彩变换、HLS变换等,寻找最佳合成方案,达到最好的目视效果。图像运算:完成空间配准后,通过一系列的运算,可以实现图像增强,达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。包换差值运算、比值运算等5多光谱变换:通过函数变换,达到保留主要信息,降低数据量;增强或提取有用信息的目的。包换K-L变换和K-T变换。20.（名词NDVI:归一化植被指数。平滑:减小图像中亮度变化过大的区域,使其平缓或去掉不必要的“噪声”。锐化:突出图像的边缘、线状目标或者亮度变化率大的部分,直接提取需要的信息。

29、21. （了解遥感图像目视解译的主要标志可分为:色（色调、颜色、阴影、形（形状、纹理、大小、图形、位（空间位置、相关布局。（参考P13522. （简答MSS影像:多光谱扫描仪获取的影像。第4波段:绿色波段,对水体有一定透射能力,可以判读浅水地形和近海海水泥沙。第5波段:红色波段,可用于城市研究,对人工建筑反映明显。第6波段:近红外波段,植被有强烈反射峰,水体有强烈吸收作用,水体呈暗黑色。第7波段:近红外波段,植被有强烈反射峰,用来测定生物量和监测作物长势。第8波段:热红外波段,区分岩石与矿物,用于热制图。TM图像:专题绘图仪获取的图像。采用双向扫描,以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特征。地面分辨率为30米。ETM+增加