遥感导论课后题答案.doc

一、名词解释（1）电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。（2）遥感平台：装载传感器的平台称为遥感平台。（3）黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。（4）大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。（5）传感器：接收、记录目标地物电磁波特征的仪器，称为传感器或遥感器。（6）空间分辨率：图像的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。（7）数字图像：数字图像是指能够被计算机存储、处理和使用的图像。（8）遥感数字图像：是以数字形式表示的遥感图像。1.遥感：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2.遥感系统包括：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五大部分3雷达：由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。二、填空题（1）遥感按工作方式分为主动遥感和被动遥感；成像遥感和非成像遥感。（2）颜色的性质由明度，色调，饱和度组成。（3）微波的波长为1mm1m。(4) 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。（5）微波遥感的工作方式属于遥感（6）侧视雷达的分辨力分为距离分辨力和方位分辨力，前者与脉冲宽度有关；后者与发射波长，天线孔径，距离目标地物。（7）遥感探测系统包括信息源、信息获取、信息记录和传输、信息处理、信息应用。（8）与常规手段相比，RS的特点为大面积同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性、局限性。（9）大气散射包括瑞利散射、米氏散射、无选择性散射。（10）数字图像增强的方法包括对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换。(11)遥感探测系统包括：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、信息的应用。（12）遥感特点：大面积的同步观测、时效性、数据和综合性和可比性、经济性、局限性。（13）大气散射类型：瑞利散射、米氏散射、无选择性散射。（14）图像质量评价：空间分辩率、波普分辩率、辐射分辩率、时间分辩率。（15）遥感平台分：航天平台、航空平台、地面平台。三、简答题8.大气的散射现象有几种类型？根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云透雾能力而可见光不能？答：散射有瑞利散射、米氏散射、无选择性散射。大气云层中，小雨滴的直径比其他微粒最大，对可见光只有无选择性散射发生，云层越厚，散射越强，而对微波来说，微波波长比粒子的直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长，散射强度越小，所以微波才能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。9.综合论述太阳辐射传播到地球表面又返回遥感器这一整个过程中所发生的物理现象。答：进入大气的太阳辐射会发生反射，折射，吸收，散射和投射，其中对传感器接收影响较大的是吸收和散射，辐射入射大气层，透过大气层经地面反射后再经大气层射入传感器，而在辐射入射大气层时，一部分能量会被散射吸收，而不能到达地面，而经地面反射的能量在二次经过大气层入射传感器又会被减弱，同时大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入传感器。10.电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱11.从地球辐射的分段性说明为什么对于卫星影像解译必须了解地物反射波谱特性。答：因为太阳和地球最大辐射的对应波长分别为Q=0.48um和W=9.66um,两者相差甚远。太阳辐射主要集中在0.3到0.5um，在紫外、可见光到近红外区段。当太阳辐射到地表后，就短波而言，地表反射的太阳辐射成为地表的主要辐射来源，而来自地球自身的辐射，几乎可以忽略不计。地球自身的辐射主要集中在长波，即6um以上的热红外区段，该区段太阳辐射的影响可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。在2.5um到6um波段，即地球对太阳辐射的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。由上可知，了解地物反射波普特性具有很重要的意义。地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。同一物体的波谱曲线反应出不同波段的不同反射率，将此与遥感传感器的对应波段接收的辐射数据对照，可以得到遥感数据与地物的识别规律。同时，地物反射波谱曲线随不同地物不同。一般说，地物反射率随波长变化有规律可循，从而为遥感；影像的判读提供依据。12.主要遥感平台是什么，各有什么特点？答：遥感平台是搭载传感器的工具。可分为：航天平台、航空平台和地面平台。特点：航天平台的高度在150km以上，其中最高的是静止卫星航空，航天飞机的高度在300km左右，航空平台包括低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等，高度在百余米至十余千米不等。地面平台包括车、船、塔等，高度均在0到50m的范围内。13.摄影成像1）原理：摄影是通过成像设备获取物体影像的技术。传统的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。数字摄影则是通过放置在焦平面上的光敏元件，经光电转换，以数字信号来记录物体的影像。依据探测波长不同，又分为近紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影。2）特点：a.投影方式为中心投影 b.其分辨率随着高度和距离的增加而变低 c.比例尺随着飞机高度和距离变化 c.地形起伏移位总是偏离中心投影点。14.扫描成像1）原理：扫描成像是依靠探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，扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地物进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描反射镜反射，并经透镜聚焦和分光，分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同的探测元件上，探测元件把接收到的电磁波能量转换成电信号，在磁介质上记录，再经电/光转换成光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像 2）特点：a.扫描成像为非中心投影 b.它的瞬时视场角和总视场角决定了光机扫描的几何特征。15.微波成像1）原理：由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示。不同物体，回波信号的振幅、相位不同，故接收处理后，可测出目标地物的方向、距离等数据。2）特点：a.其投影方式为非中心投影 b.由脉冲的延迟时间和波束宽度来控制分辨率 c.比例尺在横向上产生畸变 d.地形起伏移位总是向着飞行航迹线。16.如何评价遥感图像的质量？答：遥感图像的质量需从三个方面评价：1）遥感图像的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，空间分辨率越高，图像质量越好2）波谱分辨率是指传感器在接收目标辐射时能分辨的最小波长，间隔愈小，分辨率愈高，图像质量愈好；3）辐射分辨率是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差，在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级，分辨率越高，图像质量越好；4)时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期，分辨率越高，图像质量越好。17.加色法原理：加色法原理：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；若三种颜色，其中的任一种都不能由其余两种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定的比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色，红绿蓝是加色法的三原色。18.利用标准假彩色影像并结合地物波谱特性，说明为什么在影像中植被呈现红色，湖泊、水库呈偏黑色，重碱盐地偏白色。答：标准假彩色就是RGB通道对应TM432波段合成所得的图像，TM4为波长为0.760.90的近红外波段，TM3为波长为0.630.69的红色波段，TM2为0.520.60的绿色波段，在此范围内植物的反射率最高，因而呈现红色，水的反射率最低，因而呈蓝偏黑色，重盐碱地反射率居中，因而呈偏白色。19.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？答：畸变原因：a.遥感平台位置和运动状态变化的影响，如航高、航速、俯仰、翻滚、偏航；b.地形起伏的影响；c.地球表面曲率的影响；d.大气折射的影响；e.地球自转的影响。20、选择一幅遥感影像，按照书中介绍的基本步骤试做遥感影像解译并作图，体会整个解译过程中的关键点。（P174-175）目视解译基本步骤：一般认为，遥感图像目视判读分为五个阶段。(1) 目视解译准备工作阶段 一般说来，准备工作包括以下方面：明确解译任务与要求、搜集与分析有关资料、选择合适波段与恰当时相的遥感影像。(2) 初步解译与判读区的野外考察 初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。(3)室内详细判读 初步解译与判读区的野外考察，奠定了室内判读的基础。建立遥感影像判读标志后，这就可以在室内进行详细判读了。(4)野外验证与补判：室内目视判读的初步结果，需要进行野外验证，以检验目视判读的质量和解译精度。对于详细判读中出现的疑难点、难以判读地方则需要在野外验证过程中补充判读。主要包括两方面：a、检验专题解译中图斑的内容是否正确；b、验证图斑界限是否定位准确，并根据野外实际考察情况修正目标地物的分布界限。(5)目视解译成果的转绘与制图 遥感图像目视判读成果，一般以专题图或遥感影像图的形式表现出来。将遥感图像目视判读成果转绘成专题图，可以采用两种方法： 一种是手工转绘成图，另一种是在精确几何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。完成专题图的转绘后，再绘制专题图图框、图例和比例尺等，对专题图进行整饰加工，形成可供出版的专题图。21.监督分类和非监督分类的根本区别点在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识?监督分类：是根据训练场提供的样本选择特征参数，建立判别函数，对待分类点进行分类。因此训练场地选择是监督分类的关键。对于不熟悉区域情况的人来说，选择足够数量的训练场地带来很大的工作量，操作者需要将相同比例尺的数字地形图叠在遥感图像上，根据地形图上的已知类型圈定分类用的训练场地。缺点：由于训练场地要求有代表性，训练样本的选择要考虑到地物光谱特征，样本数目要能满足分类的要求，有时这些还不容易做到。优点：当两个地物类型对应的光谱特曾类差异很小时，监督分类取得的效果好。非监督分类：优点：不需要更多的先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类。因此，非监督分类方法简单，且分类具有一定精度。严格说来，分类效果好坏需要经过实际调查来检验。党光谱特征类能够和唯一的地物类型相对应时，非监督分类取得较好分类效果缺点：当两个地物类型对应得光谱特征类差异很小时，非监督分类效果不如监督分类。22遥感的应用：1）遥感在地质方面的应用及地质遥感的任务是通过遥感影像的解释确定一个地区的岩石性质和地质构造，分析构造运动的状况，为地质制图、矿产资源的调查、工程地质和水文地质调查等。2）遥感在水体方面的应用及水体遥感的任务是通过对遥感影像的分析，获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而对一个地区的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。3）遥感在植被方面的应用及植被遥感的任务是通过遥感影像有效地确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被的生物量作出估算，因而，它可以为环境监控、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息服务。4）遥感在土壤方面的应用及遥感的任务是通过遥感影像的解释，识别和划分出土壤类型、制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改良土壤、合理利用土壤服务。5）高光谱遥感的应用：包括在地质，植被研究，以及其他领域如大气遥感、水文与冰雪、环境与灾害、土壤调查、城市环境中的应用。23几何校正原理及方法1）原理：A.找到一种数学关系，建立变换前图像坐标（x,y）与变换后图像坐标（u,v)的关系，通过每一个变换后图像像元的中心位置（u代表行数，v代表列数，均为整数），计算出变换前对应的图像坐标点（x,y）。分析得知，整数（u,v）的像元点在原图像坐标系中一般不在整数（x,y）点上，即不在原图像像元的中心。计算校正后，图像中的每一点所对应原图中的位置（x,y）。计算时按逐点计算，每行结束后进入下一行计算，直到全图结束。B.计算每一点的亮度值。一般来说，新点的亮度值介于邻点亮度值之间，所以常用内插法计算。方法：a.建立两图像像元点之间的对应关系 b.为了确定校正后图像上每一点的亮度值，只要求出其原图所对应点（x,y）的亮度。通常有三种方法：最近邻法，双向线性内插法和三次卷积内插法。24.列举几种可见光与近红外波段植被，土壤，水体，岩石及地物反射波谱曲线实例答：（1）植被的反射波谱曲线规律性明显而独特，主要分三段：可见光波段（0.40.76um）有一个小的反射峰，位置在0.55um（绿）外，两侧0.45um（蓝）和0.76um（红）则有两个吸收带。这一特征是由叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。在近红外波段（0.70.8um）有一反射“陡坡”，至1.1um附近有一峰值，形成植被的独有特征，这是由植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。（2）自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲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。由于土壤反射波谱曲线呈比较平滑的特征，所以在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。（3）水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强。正因为如此在遥感影像上，特别是近红外影像上，水体呈黑色，但当水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时，由于泥沙散射，可见光波段反射率会增加，峰值出现在红黄区，水中含叶绿素时近红外波段明显抬升。（4）岩石的反射波普曲线无统一的特征，矿物成分，矿物含量，风化程度，含水状况，颗粒大小，表面光滑程度，色泽等都会对曲线形态产生影响。1.狭义遥感的定义是什么？遥感是应用探测仪器，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型探测技术。2.什么是遥感影像复合？遥感影像复合是一种通过高级影像处理技术来复合多源遥感影像的技术，其目的是将单一传感器的多波段信息或不同类别传感器提供的信息加以综合，消除各种冗余和矛盾，加以互补，降低其不确定性，以增强影像中信息透明度，以形成对目标较完整的信息描述。3.微波遥感的基本原理？由发射机在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁脉冲，然后用同一天线接受目标地物反射的回波信号而进行显示图像，由于地面各点到平台的距离不同，地物后向反射信号被天线接受的时间也不同，以他们到达天线的先后顺序记录，就是距离近的先记录，远的后记录，这样根据后向反射回电池播的返回时间排列就可以实现距离方向的扫描。通过平台的前进扫描面在地面上移动，进而实现方向方位的扫描。 3.时间分辨率在遥感中的意义？1）进行动态监测与预报，如：利用卫星云图进行天气 ，海况，鱼情监测。2）进行自然历史变迁和动力学分析。3)更新数据库，形成时态数据。动态多时相的遥感数据是空间数据库的重要信息源。是数字地球的重要技术支持之一。 4. 单点处理与邻域处理的不同 对比度交换中，只考虑单个像元，没有考虑与其相邻的像元的亮度值，从处理效果来看是从整体上改善图像质量而并没有突出图像的某一特性，这种方式是单点处理。 空间滤波是通过像元与其周围相邻像元的关系，用一数学方式来改变与其相邻的像元的亮度对比。从而突出图像的某一特征，这种方式称邻域处理，也叫空间滤波。 我国的国土资源领域很早就开展了遥感应用，内容涉及国土资源的规划、管理、保护和合理利用的各个方面，如地质填图、矿产资源评价、土地利用调查、地质灾害监测与预警、数字国土建设、大型工程项目选线选址、地下水寻找等方面都广泛深入地应用了遥感技术。近年随着高分辨遥感数据的提供、遥感软硬件技术水平提升和与GIS技术的融合衔接，遥感的应用领域不断拓宽，深度不断加大。许多成果产生了巨大的社会经济效益，引起了各级政府的高度重视。这些成果的闪光点在会议论文集里可以略加一斑。在国土资源遥感技术应用方面近几年取得很大进展，如土地动态监测、矿山与环境动态监测、石漠化调查、地调填图前期遥感的全面铺开等等。在方法技术方面，POS系统（高精度航空定位定向系统）为航摄提供了无地面控制的定位技术，大大提高了航摄的精度和效率。数字航摄仪与激光雷达测高系统成为下一步航摄的重要应用技术。目标识别和分类、智能化的人机交互式的方法已普遍得到应用，人们追求的是全自动方法，因为只有全自动化才可能实时化和在轨处理（Smart Sensor），进而构成传感器格网（Sensor Grid），实现直接从卫星上传回经在轨加工后的有用的数据和信息。基于影像内容的自动搜索和特定目标的自动变化检测，可望尽快地实现全自动化，将几何与物理方程一起实现遥感的全定量化反演是最高理想，本世纪内可望解决。机载成像光谱技术实用化为蚀变矿物图提供了有利的手段，高光谱矿物填图已进入日程。利用干涉雷达技术监测地表灾害性微量形变已进入应用阶段。应用于矿产资源勘查的遥感异常信息提取7.卫星或飞机的传感器所接受的辐射信号除了地物直接反射的信息外，还混入了其他途径来的辐射，需要做辐射校正把它们去掉。请分析有几种其他辐射进入传感器。 由于大气的存在，在入射方向有与入射天顶角和波长有关的透射率T;反射后，在反射方向上有与反射天顶角和波长有关的透射率T。因此进入传感器的亮度值为L1=(RT/)ETSCOS大气对辐射散射后，来自各个方向的散射又重新以漫反射的形式照射地物，其辐照度为ED,经过地物的反射及反射路径上大气的吸收进入传感器，其亮度值为L2=（RT/)SED相当部分的散射光向上通过大气直接进入传感器，这部分辐射称为程辐射度，亮度为Lp可见，由于大气影响的存在，实际到达传感器的辐射亮度是前面所分析的三项之和，即L=L1+L2+Lp10 (1)均值平滑的方法 原图像为根据模板为3行3列矩阵，取其中的3行3列。4372158589根据平滑公式将所有数字相加：4+3+7+2+15+8+5+8+9=61,61/96.7,结果取为7，上面所取的表格中15变为7即新表为437278589类推，取新的3行3列用相同的方法算。最后的结果为56788579987811111189111212910121213每个格子中的数字都要用原表中的数字计算，对于表边上的数字，不能构成3行3列的，用对应的数字补为3行3列。（2）中值滤波法，以每个象元为中心，取33矩阵，将这九个数从小到大排列，取中间值为该象元的值。如4372158589进行排列 2 3 4 5 7 8 8 9，中间数为7，15变为7.结果为447884789978910108911121381011131311.（1）罗伯特法016000016000081616160000000000|gradf|f(i,j)_f(i+1,j+1)|+|f(i+1,j)_f(i,j+1)|.计算出的值放在左上角的象元f(i,j)位置，成为新图像的对应位置上的值（2）索伯尔法是罗伯特法的改进，采用33矩阵(书119页)32 32000324832323216323232320000000000也就是将原数所在矩阵的各位上的数分别乘以矩阵对应位置上的数，取|t1|+|t2|的值仍放在左上角。12. (1)依照P122的公式： L=（Lmax+Lmin)/2 可得;L=0.5当色调处于最大饱和度时S=1，L=0.5（书上的原句p121，根据图我没看出来） 故S=1；观察图4.39可得，当只为红色时，H=0 （2）同（1） 可得 L=0.25 若L=0.5 则S=（Smax-Smin）/(Smax+Smin) L=1时，Smax =1；L=0时，Smin=0； 故S=1； 观察图4.39可得，蓝色和绿色之间为青色，H=180； （3）同上， 可得L=0.5； 此时Smax=Smin，所以S=0； 由于S=0，故H无定义值（书上的原句p121） （求取H值时也可用书上公式，但是鄙人觉得得图形更有助于记忆和理解，还有，老师说此题只需了解）13同一地物在不同波段和不同状态下，反射波谱不同。植物的反射波谱曲线规律性明显而独特，它主要受植物叶绿素、细胞结构和含水量的影响，在不同的波段中出现峰谷的变化，除此之外，还受植物种类、季节病虫害等的影响。比值运算可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度，消除各种因素对植物在遥感成图的影响，从而估算植被覆盖率。14题.TM影像有7个波段，光谱信息丰富，特别是5和7波段。SPOT数据就没有，但SPOT数据分辨率高，全色波段可达10m，比TM的30m和SPOT多光谱传感器的20m都高，两者复合既可以提高新图像的空间分辨率又可以保持较丰富的光谱信息。复合方法：方法一：每幅TM图像均与SPOT图像作逐点运算，如相加、相减或相乘，或其他运算方案，生成三幅图像，进行色彩合成，生成复合图像。方法二：设LRTM、LGTM、LBTM分别为TM4，3，2波段的亮度值，LSPOT为SPOT全色波段的亮度值，A为权函数，则生成三幅新图像亮度值L复为： LR复=A?LSPOT?LRTM/(LRTM+LGTM+LBTM) LG复=A?LSPOT?LGTM/(LRTM+LGTM+LBTM) LB复=A?LSPOT?LBTM/(LRTM+LGTM+LBTM)将新生成的图像LR复赋予红色，LG复赋予绿色，LB复赋予蓝色，彩色合成后生成复合图像。方法三：代换法。（1）对TM的所有波段进行主成分变换，然后用SPOT的高分辨率全的波段代换变换后的TM第1主成分。将代换后的所有波段再做一次主成分变换的反变换。（2）对假彩色合成的任意三个波段实行HLS变换，然后用SPOT的高分辨率全色波段代换变换后的明度成分，将代换后的三个波段再做HLS到RGB的反变换，生成新的彩色合成图大大提高了空间分辨率。其他方法：通过找两幅图像活动窗口内的亮度相关值和平均值，以此调整原来三个波段的灰度值。15题多源信息复合实现了遥感数据之间的优势互补，也实现了遥感数据与地理数据的有机结合。这种符合的意义绝不仅仅提高了目视解疑的效果，更重要的是在定量分析中提高了精度，扩大了遥感数据的应用面，具有很大的实际意义第五章1、对照一幅实际图像，指出目标地物识别特征在该图像中的表现，并说明你指出的特征是什么地物特征？(P135-137)遥感地物得识别特征：（1）色调：色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志可以区分出目标地物。在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。（2）颜色：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。（3）阴影：根据阴影形状、大小可判读物体的性质或高度。（4）形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。（5）纹理：可以作为区别地物属性的重要依据。（6）大小：它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可以推断物体的属性。（7）位置：是识别目标地物的基本特征之一，可以为具体目标地物解译提供重要依据。（8）图型：目标地物有规律的排列而成