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1、遥感复习题答案第一章1、遥感的概念（狭义）； 遥感是应用探测仪器，不与探测目标接触，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。 遥感是指从不同高度的平台（Platform）上，使用各种传感器（Sensor），接收来自地球表层的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术。2、遥感系统的组成；信息源：任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。信息获取：传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。 胶片是由人或回收舱送至地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过

2、卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。信息纪录与传输：地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上（如高密度磁带HDDT或光盘等），并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号（记录在胶片上），才能被用户使用。信息处理：地面站或用户还可根据需要进行精校正处理和专题信息处理、分类等。信息应用：遥感获取信息的目的是应用。这项工作由各专业人员按不同的应用目的进行。3、遥感的分类（按平台、波段、工作方式）；（1）按遥感平台分地面遥感:传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等;航空遥感:传

3、感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等;航天遥感:传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等;航宇遥感:传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。（2）按传感器的探测波段分紫外遥感:探测波段在0.05一0.38m之间;可见光遥感:探测波段在0.38一0.76m之间;红外遥感:探测波段在0.76一1000m之间;微波遥感:探测波段在1mm一1m之间;多波段遥感:指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。（3）按工作方式分主动遥感和被动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射值量;被动遥感的传感器不向目标发射电

4、磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。成像遥感与非成像遥感：前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成(数字或模拟)图像;后者传感器接收的目标电磁辐射信号转换成模拟信号或数字化输出。4、遥感的特点1)遥感范围大，可实施大面积的同步观测2)获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点（时效性） 多时相性3)数据的综合性和可比性a具有手段多，技术先进的特点。 (探测波段、成像方式、成像时间、数据记录等都可以按需要设计)b多波段性 （波段的延长使对地球的观测走向了全天候。）4)经济效益高，用途十分广泛比传统方法大大节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益与社会效益。5)遥感技术

5、的局限性a已利用电磁波波段有限b已被利用的电磁波波段对许多地物的某些特征尚不能准确反映，需要地面调查等手段配合5、遥感的发展：国外有纪录的遥感始于摄影术；航天遥感阶段：第一颗人造卫星、第一颗对地长期观测卫星、第一颗地球资源卫星的发射，本阶段遥感发展的体现（平台、传感器、信息处理、应用等方面）(1)无纪录的地面遥感阶段(1608-1838年)(2) 有记录的地面遥感阶段(1839-1857)(3)航空摄影遥感阶段(1858-1956年)(4) 航天遥感阶段(1957-)6、我国：系统的航空摄影始于20世纪50年代，现已进入业务化阶段；航天：第一颗人造卫星。主要遥感卫星（风云系列，中巴资源卫星）的

6、发射。第二章1、电磁波、电磁波谱的概念、排列、数量级。可见光各色光的波长。1)电磁波：含义：光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的电磁振荡在 空间的传播，这些波称为电磁波。 特点：波长越长,频率越小,辐射能量越小,波动性越明显 波长越短,频率越大,辐射能量越大,粒子性越明显电磁波的特性波粒二象性 波动性 C31010cm/s 电磁辐射在传播过程中主要表现为波动性，有干涉、衍射、色散、偏振等现象 粒子性 电磁波由密集的光子微粒组成，电磁辐射实质上是光子微粒流的有规律运动。 电磁辐射与物质相互作用时，主要表现为粒子性，如让底片感光。2)电磁波谱:含义：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按

7、其长短，依次排列制成的图表 称为电磁波谱。遥感中常用的电磁波段有： 紫外线、可见光、红外线、微波2、辐射通量与辐射通量密度的概念；辐射通量（）：单位时间内通过某一面积的辐射能量；辐射通量密度（）：单位时间内通过单位面积的辐射能量单位m2 3、黑体的概念；斯忒藩-伯尔兹曼定律，维恩位移定律的内容，应用。1）黑体的概念:绝对黑体的简称，是能全部吸收外来电磁波辐射而毫无反射和透射的理想物体，而且在发射电磁波的能力方面，比同温度的任何其他物体为强。2）玻耳兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。M=T4（为斯忒藩-伯尔兹曼常数，=5.6710-8Wm-2K-4）辐射通量密度随波长连续

8、变化，每条曲线只有一个最大值温度愈高，辐射通量密度也愈大，不同温度的曲线不相交 温度只要有微小变化，就会引起辐射通量密度的很大变化3）维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长max与黑体绝对温度T成反比。 maxT=b （b为常数，b=2.89810-3mK） 随着温度升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向 4、太阳光谱曲线特点，大气层次及对太阳辐射的影响程度；1）特点:与温度为5900K的黑体辐射相似 波长范围很宽，但辐射能主要集中在0.13微米段，大部分集中在可见 光波段 太阳大气的吸收以及地球大气的吸收、散射和反射，使投射到地表的太阳辐射强度有很大衰减2）影响程度: 80km高度的均

9、匀层大气是太阳辐射衰减的主因。对流层:平流层:中气层:热层（增温层）:大气外层（散逸层）:折射现象：电磁波穿过大气层时出现传播方向的改变。 反射：电磁波传播过程中通过两种介质的交界面时会出现反射现象。被云层和其它大气成分反射回宇宙空间的辐射能占入射太阳辐射总能量的30%。 太阳辐射通过大气层时，大气层中某些成分对其产生选择性吸收，即把部分太阳辐射能转换为本身内能。氧气0.2m 紫外波段臭氧 0.20.36m, 0.6m附近 水 0.50.9m 0.952.85 m 6.25 m附近红光、红外波段二氧化碳 1.352.85 m 2.7 m 、4.3 m 红外波段尘埃 吸收量很少，只有沙暴、烟雾、

10、火山爆发时吸收才较明显。大气散射作用：占入射太阳辐射总能量的22% 散射不会强辐射能转变为质点本身内能，而只改变电磁波传播的方向。 散射是造成太阳辐射衰减的主要原因，波长越长，散射越弱。5、三种散射的特点，造成的影响。（1）瑞利散射 d时 =0 为常数，与波长无关 （散射强度与波长无关） 散射是造成太阳辐射衰减的主要原因，波长越长，散射越弱。6、大气窗口的概念，主要光谱段。概念： 通常把通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口。(1)0.321.3 m 全部可见光及部分紫外、近红外波段 反射光谱区(2)1.32.5 m 近红外反射光谱区(3)3.54.2 m 中红

11、外 包括地物的反射光谱和发射光谱 (4)814 m 远红外 主要为地物的发射光谱(5)微波大气窗口 0.8cm 3cm 5cm 8cm 主动遥感7、辐射到达地物表面后的三个过程:反射、吸收、透射，到达地面的太阳辐射能量=反射能量+吸收能量+透射能量。反射率、反射波谱的概念。几种典型地物（植物、土壤、雪、水体）的反射波谱特征。R 反射 反射率 =反射能量/入射总能量A 吸收 吸收率 =吸收能量/入射总能量 透明体： +=1T 透射 透射率 =透射能量/入射总能量 不透明体; +=1反射率：物体反射的辐射能力占总入射能量的百分比。反射波普：反射率随波长变化的规律。1）植被：可见波段有一个小的反射峰

12、，位置在0.55微米处，两侧则有两个吸收带；在近红外波段有一个反射的“陡坡” ，至1.1微米附近有一峰值（植被特有）；在中红外波段形成低谷。2）土壤：自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值与谷值，呈比较平滑的特征。（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）8、计算：P44 第1题第三章1、极轨轨道（太阳同步轨道）的特点，静止轨道（地球同步轨道）的特点； 地球同步轨道 是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。 太阳同步轨道 是绕着地球自转轴，干洗机方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度（360度/年）的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。 极地轨道

13、是倾角为90度的轨道，在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空，可以俯视整个地球表面。2、主要的气象卫星：美（泰罗斯、诺阿），中（风云系列）采用什么轨道？气象卫星的特点。轨道：近圆形太阳同步轨道。近极地太阳同步轨道。气象卫星的特点（1）轨道：低轨和高轨。（2）成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。（3）短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动 态监测。（4）资料来源连续、实时性强、成本低。3、陆地卫星（地球资源卫星）：陆地卫星系列、spot系列、中巴地球资源卫星、IKNOS的轨道特点，传感器波段，空间分辨率。（书P50）4、航空摄影：航空像片的几

14、何特征（什么是垂直摄影倾斜摄影？中心投影与垂直投影的区别，中心投影的透视规律。像片比例尺计算）像点位移的概念、特点。通过像点位移计算地面高差（或已知地面高差计算像点位移）。垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3以内倾斜摄影：影机主光轴偏离垂线大于31)中心投影与垂直投影的区别（P58）（1）投影距离的影响 1/M=f/H（2）投影面倾斜的影响（3）地面起伏的影响2)中心投影的透视规律：A地面物体是一个点，在中心投影上仍然是一个点；B平面上的曲线，在中心投影的像片上仍为曲线；3)像片比例尺计算：1/m=f/H=ab/AB 4)像点位移：在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外

15、，还会引起平面上的点位在像片位置上的移动，这种现象称为像点位移。 特点：a位移量与地形高差h成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大； b位移量与摄影高度（航高）成反比，即摄影高度越大，因此地表起伏引起的位移量越小； c位移量与像主点的距离r成正比，即距主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。5）通过像点位移计算地面高差位移量=hr/H补充：航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比大比例尺航片：1:5 0001:10 000。中比例尺航片：1:10 0001:30 000。小比例尺航片：1:30 0001:100 000。5、微波遥感的特点 1）能全天候、全天时工作 2）对某些地

16、物具有特殊的波普特性 3）对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力 4）对海洋遥感具有特殊意义 5）分辨率较低，但特性明显6、遥感图像空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率的含义空间分辨率：指像素所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：传感器在接收目标辐射才波普时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。辐射分辨率：传感器接收波普信号时能分辨的最小辐射度差。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。（重访周期）第四章1、颜色性质（明度、色调、饱和度的含义），颜色立体示意模型（图4.1）性质：颜色是对某段波长的光有

17、选择地反射而对其他波长吸收的结果。不同波长的光显现出不同颜色。单一波长的光对应单一的颜色但同一种颜色并不对应单一的波长 其性质由明度、色调、饱和度来描述明度:彩色光的亮度。彩色光的亮度越高，明度就越高。发光物体的亮度越高，明度也越高。非发光物体反射比越高，明度越高。彩色物体表面的光反射率越高，明度就越高。色调:色彩彼此相互区别的特性。物体的色调决定于物体向外辐射的光谱组成，不同色调的物体具有不同的辐射光谱，光源的色调决定于光谱组成对人眼所产生的感觉。饱和度：色彩的纯洁性。物体的饱和度决定于其反射（投射）特性，反射（投射）特性光谱越窄物体饱和度就越高。1）明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。

18、（一般来说，物体反射率越高，明度就越高）2）色调：是色彩彼此相互区分的特性。3）饱和度：是彩色纯洁的程度，也就是光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。（注意：黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述）2、互补色、三原色的概念，加色法、减色法的适用范围，加色法、减色法的的三原色及各自的互补色。三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三 种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。（红、绿、蓝。）互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。（如：黄和蓝、红和青、绿和品红。）减法三原色:黄、品红、青黄白蓝 品红白绿 青白红品红+黄白（

19、绿+蓝） 青+品红白（红+绿）蓝黄+青白（蓝+红）绿 品红+青+黄白（绿+红+蓝）黑适用范围：图像的光学增强处理方法具有精度高， 反映目标地物更真实，图像目视效果等优点，是遥感图像处理的重要方法之一。计算机图像处理的优点在于速度快、操作简单、效率高等优点，有逐步取代光学方法的趋势。3、数字图像的概念。数字图像直方图的含义（纵、横座标轴的含义，不同形态的直方图所代表的图像质量图4.31）数字图像：是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出 现的频率的分布图。直方图含义：横坐标：代表图像中像元的亮度值纵坐标：代表每一亮度或

20、亮度间隔的像元数占总像元数的百分比。4、程辐射的含义，如何校正？（1）含义：是太阳辐射在大气传输过程中各组分及气溶胶微粒散射后直接到达传感器的辐射。校正：大气影响的粗略校正：直方图最小值去除法回归分析法:校正的方法是将波段b中每个像元的亮度值减去a，来改善图像，去掉程辐射（2）基本思路:每幅图像上都有辐射亮度或反射亮度应为0的地区，而事实上并不等于0,说明亮度最小值必定是这一地区大气影响的程辐射度增值。（3）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。（4）直方图被向左拉伸，形态并无变化，图像反差得到较明显的改善 （5

21、）在有由地形起伏引起阴影的图像内取一小片区域，在该区域中将TM1和TM4配准。以它们各自的亮度值分别为横纵轴，而得到一个亮度值分布图。由最小二乘原理可以得到一条拟合直线，该直线与TM1亮度值数轴的交点可以给出TM1由于程辐射等大气散射影响引起的亮度偏移值,将TM1的各像元亮度值减去该偏移值，即可得到一张基本消除了程辐射影响的图像。（6）该方法存在的问题是：在两个波段的图像上，亮度相差悬殊的地物，会使点群离散，影响拟合。5、遥感图像几何变形的原因。几何校正的方法（控制点校正的步骤，最少控制点数的计算，控制点选取的原则）1）原因： a 遥感平台位置和运动状态变化的影响 b 地形起伏的影响 c 地球

22、表面曲率的影响 d 大气折射的影响 e地球自转的影响2）方法： a 最近邻法 b双线性内插法 c三次卷积内插法3）最少控制点的计算： 最少数目为：(n+1)(n+2)/2 (一般都3倍于最少数目)4）选取原则： a 要以配准对象为依据，以地面坐标为匹配标准 b 用地图或遥感图像作为控制点标准 c 特征变化大的地区应多选些 d图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推 e尽可能满幅均匀选取，特征实在不明显的大面积区域，可用延长线交点的办法来弥补6、数字图像增强的方法：对比度变换、彩色变换、中值滤波、均值平滑、罗伯特梯度、索伯尔梯度、定向检测的效果。彩色变换用TM图像合成真彩色图像、标准假彩色图像的

23、方案。对比度变换1. 线性变换：在改善图像对比度时，如果采用线性或分段线性的函数关系，那么这种变换就是线性变换。 数学表达式： y=ax+b 调整线性参数，改变变换效果 分段式线性变换2. 非线性变换：变换函数为非线性函数时，即为非线性变换。对数变换 指数变换 平方根变换直方图均衡化直方图规定化彩色变换 把数字图像组合转换成彩色图形，或者把各种增强或分类图像组合叠加，以彩色图像显示出来。（彩色的视觉分辨能力比黑白高） 方法：单波段彩色变换、多波段彩色变换、HLS变换比值平滑：将每个像元在以其为中心的区域内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。中值滤波：将每个像元在以

24、其为中心的邻域内，取中间亮度值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像的目的。突出优点：既可消除“噪声”，又可避免边缘模糊7、差值运算、比值运算的作用。卷积运算的计算方法两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。用途： 提取多时相图像中随时间变化的信息（如水体、植被、土壤湿度的变化）； 不同波段图像间的差别也可用差值运算增强。两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为0）就是比值运算。 用途（1）扩大不同地区的光谱差异（2）消除或减弱地形阴影、云影的影响（3）突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植被指数。 常用算法：近红

25、外波段/红波段; （近红外-红）/（近红外+红）.对于区分和增强光谱亮度值虽不明显，而不同波段的比值差异较大的地物有明显效果.8、K-L变换、K-T变换的作用1）K-T变换的应用:主要针对TM图像数据和MSS数据.对于扩大陆地卫星TM影像数据分析在农业方面的应用有重要意义.2）K-L变换的特点:变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。新坐标系的坐标轴一定指向数据量较大的方向。可实现数据压缩和图像增强。9、多源信息复合的概念。不同传感器、不同时相遥感数据、遥感数据与非遥感数据复合的步骤多种信息源的复合:是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息

26、组合匹配的技术。1、不同传感器的遥感数据复合（1）配准：采用几何校正，分别在不同数据源的影像上选取控制点，用双线性内插或三次卷积内插运算等对分辨率较小的图像进行重采样，完成配准。（2）复合：彩色合成、代换法。2、不同时相遥感数据在观测地物的类型、位置、轮廓及动态变化时，常需要不同时相遥感数据的复合。（1）配准：利用几何校正的方法进行位置配准。（2）直方图调整：调整成一致的直方图，是图像的亮度趋于一致，便于比较。（3）复合：彩色合成法、差值法、比值法。遥感数据与非遥感数据复合的步骤主要步骤：1）地理数据的网格化（1）网格数据生成（2）与遥感数据配准2）最优遥感数据的选取3）配准复合（1）栅格数据

27、与栅格数据（2）栅格数据与矢量数据。第五章1、目标地物的识别特征1）色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）2）颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。3）阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度。4） 形状：目标地物在 遥感图像上呈现的外部轮廓。5） 纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。6） 大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。7） 位置：指目标地物分布的地点。8） 图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。9） 相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。3、遥感摄影像片的判读方法：可见光黑

28、白相片和黑白红外像片的解译（主要地物在这两种像片上的识别特征）；彩色像片与彩色红外像片的解译（主要地物在这两种像片上的识别特征）； 可见光黑白像片和黑白红外像片解译 可见光黑白全色像片 感光范围为0.36-0.72m，与人眼对光的敏感范围相近；像片的明暗色调与真实景物色调近似；多为航空像片，分辨率高，目标地物容易判读。 色调规律：可见光范围内反射率高的地物呈淡白色调，反射率低的地物，呈暗灰色调（如水泥路面呈灰白色，湖泊中的水体深暗色，茂密植被暗灰色）； 黑白红外像片 感光敏感波段为蓝、紫、红和近红外；色调与真实景物色调不同，是地物在近红外波段反射率强弱的反映；植被在近红外波段有较高的反射率，容

29、易判读，经红色滤光片对红外像片曝光后可增加不同植被之间的反差。 色调规律：物体在近红外波段的反射率高低决定了在黑白红外像片上影像色调的深浅（如水体对近红外强吸收，呈深灰或灰黑色，植物对近红外强发射，呈浅灰色；土壤含水量多色调深，反之则浅）。 （2）彩色像片与彩红外像片解译 彩色像片感光敏感波段为蓝、绿、红；色调与真实景物色调接近；目标地物容易判读。 彩色像片提供了比可见光黑白像片更多的信息，从而较黑白像片更容易判读 航空遥感中常使用彩红外摄影，以减小大气对信息的损失量，感光敏感波段为绿、红、近红外；色调与真实景物色调不同，绿色地物为蓝色，红色地物为绿色，反射红外线的地物为红色。 彩红外摄影常用

30、于森林调查、农作物病虫害监测、识别伪装和水体监测等 植被生长期-不同时期红色的深浅不一 植被病虫害-正常呈红色，初期呈暗红色，严重呈青色 伪装-植物枝叶呈紫红色，披盖绿色呈蓝色 水体-清洁浅水呈青蓝色，清洁较深水体呈深蓝-暗黑色，含泥 沙水体呈青-浅蓝色，富营养化水体呈棕褐-暗红色4、热红外像片的解读 影响热红外像片色调的因素 地物的温度 地物的热辐射能力 天气和气象状况决定地物在热红外像片上识别难易程度的因素 地物与周围背景的温差夜间的热红外像片的解译效果比白天的好，黎明前的最好直接解译标志 色调:地物亮度温度的构像 影像的不同灰度表征地物不同的辐射特征 地物辐射能力强，色调浅，反之深 形状:被探测地物与背景温度差异形成“热分布”形状，但并非其真正形状，高温物体的热扩散会使物体形状扩大变形 大小:地物的大小受地物的形状和热辐射特性影响，地物与背景有明显的热辐射差异时，即使物体很小也会在热红外像片上表现出来