浙江大学遥感复习提纲

遥感复习题纲一、名词解释1、 遥感广义的遥感泛指不与目标物接触，凭借其发来的某些信息，识别目标。狭义的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，提示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术2、 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信号。3、 被动遥感传感器不向目标发射电磁波，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4、 遥感平台装载传感器的平台称遥感平台。主要有地面平台，空中平台，空间平台。5、 航空遥感传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等。6、 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。7、 可见光遥感探测波段在0.38〜0.76um之间8、 红外遥感探测波段在0.76〜1000um之间9、 微波遥感探测波段在1mm〜10m之间10、 辐射亮度辐射源在某一方向，单位投影面积上、单位立体角内的辐射通量11、 辐射通量密度单位时间内通过单位面积的辐射能量12、 辐照度被辐射物体单位面积上的辐射通量13、 辐射出射度面辐射源在单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量，即物体单位面积上发出的辐射通量14、 电磁波谱按电磁波在真空中传播的地球辐射波长或频率，递增或递减排列，构成了电磁波谱15、 地物波谱特性地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地表物体波谱。地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。不同类型的地物，其电磁波响应的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的基础。16、 瑞利散射由于气体分子的尺度远小于入射光的波长时发生的散射，属小颗粒散射。17、 米氏散射大气中的气溶胶颗粒，云雾粒子，雨滴等的直径与入射光的波长相当时发生的散射。18、 无选择性散射大气中的粒子直径比入射光的波长大得多时发生的散射，散射强度与波长无关，在符合无选择散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同。19、 黑体辐射答：如果一个物体在任何温度下对任何波长的电磁辐射全部吸收，则这个物体称为绝对黑体。黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。自然界中有一些物体可以近似地看为是黑体。如太阳和地球。黑体向外辐射能量则成为黑体辐射。太阳辐射相当于5800K的黑体辐射，地球辐射近似于300K黑体辐射。PS(1)黑体辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。温度愈高，黑体的辐射出射度也愈大，不同温度的曲线是不相交的。绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的4次方成正比。（斯蒂芬一玻尔兹曼定律）（3）黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。（维恩位移定律）。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。20、 反射率地物的反射能量与入射总能量的比，表征物体对电磁波谱的反射能力。21、 比辐射率某一物体在特定波长和温度下的发射辐射强度，与理想黑体在相同波长和温度下所发射的辐射强度之比。22、 可见光与近红外成像原理在0.3〜2.5um波段（主要在可见光和近红外波段），地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽略。可见光和近红外波段遥感图像上的信息来自地物反射特性。23、 热红外成像原理在6.0um以上的热红外波段，以地球自身的热辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽略。成像原理是指地物的热辐射特性。24、 微波成像原理利用地物对微波的后向散射特性。25、 光谱分辨率指传感器所能记录的电磁波谱中，某一特定波长范围值，波长范围值越宽，光谱分辨率越低。26、 空间分辨率指图像最小单元（像素、像元）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。27、 时间分辨率重复获得同一地区遥感影像的最短时间间隔，即采样的时间频率。由卫星运动系统决定。28、 中心投影投影就是将空间物体的形状大小在平面上表示出来的方法。中心投影是指所有投影线都通过投影中心形成的透视关系。29、 垂直投影投影就是将空间物体的形状大小在平面上表示出来的方法。垂直投影指所有投影线垂直于投影面形成的透视关系二、简答1、 作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？大面积同步观测：视域范围大，不受地形阻隔；时效性：可在短时间内对同一地区进行重复探测，以获取动态变化的数据；数据的综合性和可比性：遥感获得的数据综合反映了地球上许多自然、人文信息，且数据具有同一性或相似性，因此具有可比性；经济性：可大大节省人力、财力、物力和时间，具有很高的经济效益和社会效益；局限性：目前利用的电磁波很有限，成像分辨率和光谱分辨率还有待于进一步提高。2、 遥感探测系统包括哪几个部分？紫外遥感：探测波段在0.05〜0.38um之间；可见光遥感：探测波段在0.38〜0.76um之间；红外遥感：探测波段在0.76〜1000um之间；微波遥感：探测波段在1mm〜10m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、 电磁波波谱区间主要分为哪几段?其中遥感探测利用最多的是什么波段?仔细分析原因。（1） 长波，中波和短波，超短波，微波，红外波段，可见光，紫外线，X射线，r射线（2） 可见光、红外和微波波段原因：太阳辐射在经过大气到达地球表面，在经过地球反射到达传感器的过程中会发生能量衰减，而太阳辐射能量在各个波段所占的比例是不同的，主要集中在可见光和红外波段，能量最集中，而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小。但在其他波段如X射线、Y射线等变化非常大，当太阳活动强烈时会剧烈增长，为此，选择可见光和红外波段可使太阳活动对遥感的影响减少到最小。而微波具有较强的穿透能力，散射作用对其的影响小。由于大气对太阳辐射的吸收、反射、散射等作用，透过率较高的波段产生大气窗口，主要集中在可见光、红外波段以及微波波段。4、阐述太阳辐射和地球辐射的特点，当这些电磁辐射经过大气时产生哪些物理过程?太阳辐射：太阳辐射相当于5800K的黑体辐射；到达地面的太阳辐射主要集中在0.3〜3.0Rm波段，包括近紫外、可见光、近红外；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38〜0.76Rm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度对应的波长在0.47Rm左右；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；各波段的衰减是不均衡的。地球辐射：近似300K的黑体辐射，能量集中在6.0pm以上的波段，最大辐射的对应波长9.66pm(热红外)，具有分段特性。物理过程：(1)大气吸收：太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用，使辐射能量变成分子的内能，引起这些波段的太阳辐射强度衰减；大气散射：电磁波与大气分子相互作用后,电磁波偏离原来的传播方向并向各个方向散开，只改变传播方向，不能转变为内能；大气折射：电磁波传过大气层时出现传播方向的改变。大气密度越大，折射率越大。离地面高度越大，空气越稀薄，折射率也越小。折射虽然改变太阳辐射方向，但不改变辐射强度；大气反射：电磁波在传播过程中，通过两种介质的交界面时会出现反射现象，反射现象主要出现在云顶，取决于云量和云雾。5、地球辐射的分段特性是什么?波段名称可见光与近红外中红外远红外波长0.3〜2.5um2.5〜6um>6um辐射特性地表反射太阳辐射为主地表反射太阳辐射和自身的热辐射地表物体自身热辐射为主6、 什么是大气窗口?试写出对地遥感的主要大气窗口.大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段对地遥感的主要大气窗口：紫外可见光©.3〜1.3pm)、近红外(1.5〜1.8pm)、近中红外(2.0〜3.5pm)、中红外(3.5〜5.5pm)、远红外(8〜14pm)、微波(0.8〜2.5cm)7、 列举可见光与近红外波段植被、土壤、水体、岩石的地物反射波谱特点。植被：可见光波段(0.4〜0.76um)有一个小的反射峰，位置在0.55um(绿)处，两侧0.45um(蓝)和0.67um(红)有两个吸收带。这一特征是由于叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。近红外波段(0.7〜0.8um)有一反射的“陡坡”，至1.1um附近有一峰值中红外波段(1.5〜1.9um)光谱区反射率较大；以1.45um，1.95um，2.70um为中心是水的吸收带，其附近区间受到绿色植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。土壤：自然状态下土壤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。水体：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。岩石：岩石和反射波谱曲线无统一的特征，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。8、 可见光遥感和微波遥感的区别是什么？为什么微波具有穿云透雾的能力而可见光却没有？可见光遥感：利用可见光工作波段(波长在0.38-0.76um之间)来进行的遥感探测；微波遥感：利用微波波段(波长在1mm-10m之间)来进行的遥感探测。因为云雾中的微粒主要是水蒸汽或是水滴粒子，它们的直径比较大，一般会在15个um左右。其直径虽然与红外线波长接近，但比可见光波长就大很多，可见光的波长最大可以达到0.76个um，因此微粒的直径要远远大于可见光的波长。因此，对可见光中各个波长的光，云中的小雨滴只有无选择性散射。但云中的水滴粒子相对于微波而言，其直径比微波的波长又要小的多(微波的波长范围是1mm-1m)，所以又会发生瑞利散射。这时，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，从而具有穿云透雾的能力。9、 传感器主要由哪些部件组成？收集器：收集来自地物辐射的电磁波能量。探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。处理器：将探测到的化学能或电能等信号进行处理，如显影、定影、信号放大、校正等。输出器：将获取的数据输出的装置。10、 摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？（1） 利用摄影机的光学系统，采用胶片或磁带，通过记录地物的反射光谱能量来进行成像。由于记录的波长范围以可见光~近红外为主，因此较多地用于航空遥感探测。（2） 图像特征：摄影图像是利用航空遥感所获取的成果资料，图像的分辨率较高。但由于航空遥感的平台较低，所能观测到的范围相对有限，若对大面积区域进行遥感观测，所需要的摄影图像的数量就会较多，费用较高。11、 扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像/航天遥感与航空遥感有何区别？（1） 利用光机扫描仪，推帚式扫描仪和成像光谱仪等传感器，对目标地物在可见光、近红外和微波波段的反射、发射以及后向散射等特性进行扫描成像或显示。扫描图像与摄影图像分别是航天遥感和航空遥感所获取的成果资料。航天遥感是将传感器搭载在人造地球卫星、火箭、宇宙飞船和航天飞机等航天平台上对地表进行的遥感。航空遥感是传感器搭载在航空器上，比如说气球或飞机上，主要是飞机上，通过对目标物进行摄影或扫描，来获取遥感影像资料的一种遥感方式。（2） 与扫描图像相比，摄影图像具有以下特点：（1）由于航天平台比航空平台高得多，航天遥感的视野比航空遥感开阔，观察的地面范围大，可以发现大面积内宏观的、整体的地面景观。可以说，航天遥感的效率比航空遥感高得多。因此，对于获取同样数量的遥感资料来说，摄影图像的费用要比扫描图像昂贵；（2）航天遥感可以对地球进行周期性的、重复的观察，比如说Landsat卫星每隔16天对同一个地区进行重复扫描。这极有利于对地球表面的资源、环境、灾害等实行动态监测。但是由于航空遥感的费用十分昂贵，不可能在短期内对同一区域反复摄影成像，因此，摄影图像的周期性和连续性不如扫描图像，限制了其在动态监测研究方面的应用。（3）航空遥感所获取的摄影图像空间分辨率较高，且具有较大的灵活性，信息获取方便。但是，由于航空遥感受天气等条件限制大，摄影图像的观测范围不如扫描图像来的大。12、 微波成像与摄影、扫描成像有何本质区别？摄影、扫描成像是根据任何地物均有发射、吸收和反射电磁波的特性，利用地物在可见光和近红外波段的反射特性，地物的辐射特性来进行成像。而微波成像的原理是利用地物对微波的后向散射特性。13、 何谓高光谱遥感？高光谱遥感的图像是由多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光，近红外，中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式或推帚式，可以收集200或200以上波段的数据。使得图像中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他成像光谱仪在波段之间存在间隔14、 成像光谱仪的特点是什么？对遥感而言，在一定的波长范围内，被分割的波段数越多，即波谱取样点愈多，愈接近于连续波谱曲线，因此，可以使得扫描仪在取得目标地物图像的同时，获得每个象元几乎连续的光谱数据，这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为高光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。成像光谱仪是遥感领域中的新型遥感器，它把可见光、红外波谱分割成几十个到几百个波段，每个波段都可以取得目标图像，同时对多个目标图像进行同名地物点取样，取样点的波谱特征值随着波段数愈多愈接近于连续波谱曲线。特点：成像光谱仪影像的光谱分辨率高，每个成像波段的宽度可以精确到0.01mm，有的甚至到0.001mm。一些在宽度波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中有可能被探测出来。15、 卫星遥感与航空遥感的关联、作用与意义。关联：①都是遥感学科中的不同分支。②两者的工作原理相同，都是通过传感器接收地物反射的电磁波或地球自身热辐射产生的电磁波，经过处理获取地面信息的。作用：提供地物或地球环境的各种丰富资料，在环境资源监测、国民经济建设和军事的许多方面获得广泛的应用。是地理信息系统顺据的主要来源，是信息化建设的重要基础。意义：卫星遥感感测面积大、范围广、速度快、效果好，可定期或连续监视一个地区，不受国界和地理条件限制，更容易发现事物的宏观规律，所获得的数据的可比性和综合性强；能取得其他手段难以获取的信息，对于军事、经济、科学等均有重要作用。航空遥感具有技术成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、适于大面积地形测绘和小面积详查以及不需要复杂的地面处理设备等优点。飞机是主要的航空遥感平台，它具有分辨率高，调查周期短，不受地面条件限制，资料回收方便等特点。高空气球或飞艇遥感具有飞行高度高、覆盖面大、空中停留时间长、成本低和飞行管制简单等特点，同时还可对飞机和卫星均不易到达的平流层进行遥感活动。不论是航空遥感还是卫星遥感，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力的投入，具有很高的经济效益和社会效益。16、 遥感图像几何畸变概念和畸变产生的主要原因有哪些？（选）（1） 遥感图像在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物开头不规则变化等畸变时，即说明遥感影像发生了几何畸变。（2） &遥感平台位置和运动状态变化的影响：航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。②地形起伏的影响：产生像点位移。③地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。④大气折射的影响：产生像点位移。⑤地球自转的影响：产生影像偏离。17、 数字图像的基本概念是什么？数字图像是指能够被计算机存储、处理和使用的图像18、 计算机图像处理系统的基本构成是什么？（1） 硬件系统：计算机、显示设备、大容量存贮设备和图像输入输出设备；（2） 软件系统：数据输入输出模块、几何校正模块、图像变换模块、图像融合模块、图像分类模块、图像分析模块和图像输出模块。19、 辐射误差主要来源有哪些？（可能不考）传感器的灵敏度特性引起的辐射失真大气的散射和吸收引起的辐射失真太阳高度及地物引起的辐射失真20、 什么叫大气校正?试说明回归分析和直方图校正的原理。（1） 从原始遥感影像中消除大气的吸收和散射等影响的图像处理过程。（2） 回归分析：由于大气散射主要影响短波部分，波长较长的波段几乎不受影响。因此可用其校正其他波段数据。作法如下:在不受大气影响的波段（如TM5）和待校正的某一波段图像中（如TM1），选择由最亮至最暗的一系列目标，将每一目标的两个待比较的波段亮度值提取出来进行回归分析。直方图校正：采用最小值去除法，基本思想在于一幅图像中总可以找到某种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0，例如，地形起伏地区山的阴影处，反射率极低的深海水体处等，这时在图像中对应位置的像元亮度值应为0。实测表明，这些位置上的像元亮度不为零。这个值就应该是大气散射导致的程辐射度值。21、 几何校正过程中为什么要进行像元灰度重采样?有几种方法，各有何优劣？（1） 由于校正后图像的像元点多数不在原图的像元中心处，因此必须重新计算新位置的亮度值（2）方法优点缺点最邻近法简单易用，计算量小处理后的图像亮度具有不连续性，影响精确度双线性内插法精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。计算量增加，且对图像起到平滑作用，从而使对比度明显的分界线变得模糊。3次卷积内插法更好的图像质量，细节表现更为清楚。计算量很大。22、几何校正时对GCP有何要求?（1） 选取原则：①特征明显②均匀分布③足够数量（2） 选取方法：①固定的地形地物交叉点②对角线选取->棋盘方式加密->蛇形加密（主城区和山区）；（3） 控制点的数量：n次多项式，控制点的最少数目为（n+1）（n+2）/2。在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于最低数很多。（4） 技术指标：校正后的图面中误差一般不大于0.5,最大不大于1。23、 什么叫多波段假彩色合成？根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成。24、 简答直方图概念，并举例说明根据直方图形状，如何分析图像特点

（1） 又称质量分布图，是一种几何形图表，它是根据收集来的质量数据分布情况，画成以组距为底边、以频数为高度的一系列连接起来的直方型矩形图。（2）图像的直方图接近正态分布，则适合用统计方法分析该图像；若直方图的峰值偏向亮度坐标轴左侧，则说明图像偏暗；若峰值偏向坐标轴右侧，则说明图像偏亮；若峰值提升过陡、过窄，说明图像的高密度值过于集中。若遥感图像的像元亮度直方图符合（b），（c），（d），则说明图像对比度较小，图像信息不清楚，图像质量较差。25、 常用非线性增强方法有哪几种？常用的非线性增强方法有指数变换和对数变换，指数变换在亮度值较高的部分扩大亮度间隔，属于拉伸，而在亮度值较低的部分缩小亮度间隔，属于压缩。而对数变换则与指数变换相反，是在亮度值较低的部分拉伸，而在亮度值较高的部分压缩。26、 K一L和K一T的主要作用是什么？掌握到哪种程度？P125都是属于数据压缩和数据增强的方法（1） K-L为主成分变换，对某一多光谱图像，利用K-L变换矩阵进行线性组合，而产生一组新的多光谱图像。作用有数据分析前的预处理，以实现：数据压缩：以TM影像为例，7个波段处理起来数据量很大。进行K-L变换后，7维的多光谱空间变成7维的主分量空间，已包含了绝大多数的地物信息，足够分析使用，同时数据量大大减少，应用中常常只提取前三个主分量作假彩色合成，既实现了数据压缩，又可作为分类前的特征选择图像增强：K-L变换后的前几个主分量，信噪比大，噪声相对小，突出了主要信息，达到了增强图像的目的。（2） K-T为缨帽变换，该变换也是一种坐标空间发生旋转的线性变换，但旋转后的坐标轴不是指向主成分方向，而是指向与地面景物有密切关系的方面。针对TM数据和MSS数据，抓往了地面景物，特别是植被和土壤在多光谱空间中的特征，这对于扩大陆地卫星TM影像数据分析在农业方面的应用有重要意义。27、 结合地物光谱特征解释比值运算能够突出植被覆盖的原因。可见光波段（0.4〜0.76|im）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为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（0.7〜0.8Rrn）有一反射的"陡坡”，至1.1叩附近有一峰值，形成植被的独有特征。在中红外波段（1.3〜2.5叩）受到绿色植物含水量的