遥感导论复习重点

国土资源学院2008级2班遥感导论期末复习要点PAGE4遥感复习重点第一章绪论遥感的基本概念（广义与狭义）广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等探测。狭义遥感：仅指应用探测仪器，不与探测目标接触，从远处将目标电磁波特性纪录下来，通过分析，解释物体特征性质及其变化的综合性探测技术。补充层面：因此，又可以说：遥感是以电磁波与地表物质相互作用为基础，探测、分析和研究地球资源与环境，揭示地球表面各种要素的空间分布特征和时空变化规律的一门科学技术。遥感、遥测、遥控的区别遥感区别于遥测(Telemetry)和遥控(RemoteControl)。遥测指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量技术。遥控指远距离控制运动物体的运动状态和运动过程技术。完成空间遥感过程往往需要综合运用遥测技术和遥控技术。例如，卫星遥感必须测定卫星运行参数\控制卫星运行姿态等。3遥感系统组成遥感系统包括：被探测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用5大组成部分。遥感类型的划分（1）按遥感平台分，包括：A、地面遥感→指遥感器安放在地面平台上，如车载平台、船载平台、手提平台等。B、航空遥感→指遥感器安放在航空器上，如飞机、气球等，一般高度小于80千米。C、航天遥感→指遥感器安放在航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等，一般高度大于80千米。D、航宇遥感→指遥感器安放在星际飞船上，主要用于对地月系统以外目标进行探测。（2）按遥感器的探测波段分，包括：A、紫外遥感→指利用0.05-0.38微米间紫外辐射波段进行探测。B、可见光遥感→指利用0.38-0.76微米间可见光辐射波段进行探测。C、红外遥感→指利用0.76-1000微米间红外辐射波段进行探测。D、微波遥感→指利用1毫米-10米间微波辐射进行探测。E、多波段遥感→指探测波段在可见光和红外波段范围内，再被分成若干狭窄波段进行遥感探测。（3）按工作方式分，包括:A、主动遥感→指利用遥感器主动发射一定电磁波能量并接收目标地物后向散射信号进行探测。B、被动遥感→指遥感器不向目标地物发射电磁波，仅被动接收目标地物自身发射或对自然辐射源如太阳等反射能量。或者分为:C、成像遥感→指遥感器接收目标地物电磁波信息可以转换成数字图像或模拟图像。D、非成像遥感→指遥感器接收目标地物电磁波信息不能转换成数字图像及模拟图像。（4）按遥感的应用领域分，包括:A、就较大研究领域看:包括外层空间遥感\大气层遥感\陆地遥感\海洋遥感等。B、就具体应用领域看:包括资源遥感\环境遥感\农业遥感\林业遥感\渔业遥感\地质遥感\气象遥感\水文遥感\城市遥感\工程遥感\灾害遥感\考古遥感\军事遥感等。第二章电磁辐射与地物光谱特征电磁波概念所谓“电磁波”（ElectromagneticWave），是指由电磁振源所发出的电磁振荡在空间中的传播。“电”（Electrical）和“磁”（Magnetic）是相互转化的，是电磁波的落脚点。因此，又可将“电磁波”定义为“电磁振荡产生变化磁场，变化磁场产生蜗旋电场，蜗旋电场又产生变化磁场（或电磁振荡产生变化电场，变化电场产生蜗旋磁场，蜗旋磁场又产生变化电场）的磁场和电场（或电场和磁场）相互转化的连续的传播过程”，如下图示。电磁波具有波粒二象性，其中波长与频率的关系？电磁波具有波粒二象性（Thewave-particleduality）即电磁波既有波动性，又有粒子性。电磁波的波动性表现为：电磁波传播过程中，Ψ=Asin[(ωt-kx)+φ]，可能发生反射、折射、吸收和透射等现象；真空中，电磁波的传播速度等于光速，即C=λf=λ/T；介质中，电磁波的传播速度小于光速，即v=C/(εμ)1/2，ε为介质相对介电常数，μ为介质相对磁导率。电磁波的波粒二象性表现形式主要由电磁波的波长（λ）和频率（f）决定，波长和频率是电磁波固有的属性，波长越长，波动性越明显，频率越大，粒子性越明显；对于既定电磁波而言，在其传播过程中，主要表现为波动性，当其与某些物质相互作用时，主要表现为粒子性。电磁波谱顺序（1）电磁波谱是指真空中，电磁波按其波长或频率、递增或递减，依次排列形成的序列。（2）电磁波谱依频率由高到低或波长由短到长排列，依次可划分为宇宙射线（Cosmicrays）→γ射线→X射线→紫外线→可见光→红外波→微波→无线电波（Radiowaves）；电磁波谱依频率由低到高或波长由长到短排列，依次可划分为无线电波→微波→红外波→可见光→紫外线→X射线→γ射线→宇宙射线为什么电磁波谱中不同类别的电磁波的波长和频率不同，是因为其产生的波源或称电磁辐射源不同？（即各电磁波成因）无线电波→主要由电磁振荡发射；微波→主要利用谐振腔及波导管激励与传输,通过微波天线向空中发射；红外波→主要由分子振动和转动能级跃迁产生；可见光与近紫外→主要由原子、分子外层电子跃迁产生；紫外线、X射线、γ射线→主要由原子、分子内层电子跃迁以及原子核内状态变化产生；宇宙射线→主要来自宇宙空间。电磁辐射的测量单位（教材18页）（掌握辐射通量、辐照度、辐射出射度）常用辐射能量(W)、辐射通量(Φ)、辐射通量密度(E)、辐照度(I)、辐射出射度(M)、辐射亮度(L)等参数测量电磁辐射黑体辐射概念黑体是指任何温度下，对各种波长电磁辐射，都完全吸收的物体，即任何温度下，对各种波长电磁辐射，吸收率恒为1（或100％）的物体。理想黑体实验是用带小孔空腔做成的，如教材P19图2.6所示。黑体辐射规律普遍适用的规律是普朗克公式，即尘埃尘埃对太阳辐射有一定吸收作用,但其吸收量相当少,只有产生火山、沙暴、烟雾等时,大气中尘埃含量急剧增加,才对遥感探测产生影响,但此时，其发射作用远大于吸收作用.大气散射类型散射作用是指非均匀介质或各向异性介质中，电磁辐射遇到微粒时改变原来传播方向，并向各方向散开过程.大气散射可能削弱到达地面太阳辐射强度，也可能增强到达地面太阳辐射强度。可将散射作用分为瑞利散射、米氏散射和无选择性散射.相关自然现象为何天空呈现蔚蓝色？答：首先属于瑞利散射，就可见光而言,从红光到蓝光,波长逐渐减小,瑞利散射效应增强.因此,无云的晴天,由于蓝光绝大部分被散射到四面八方,所以天空呈现蔚蓝色.为何日出和日落呈现橘红色？答：同样属于瑞利散射。日出或日落时分,由于太阳高度角较小,阳光倾斜射到地表,可见光穿过大气层路径比太阳直射时长,较长传播过程中蓝光被散射殆尽,波长次短的绿光也部分被散射,只剩下波长最长的红光散射最弱,加之剩余的少量绿光,两者混合,使得朝霞和夕阳呈现橘红色.为何微波具有强穿透性？答：属于瑞利散射,微波瑞利散射强度与其波长4次方成反比,微波波长越长散射强度越小,所以微波具有最强穿透性.瑞利散射、米氏散射、无选择性散射对比散射类型直径与波长关系主要作用微粒补充知识瑞利散射当散射微粒直径(d)比电磁辐射波长(λ)小很多时,产生瑞利散射,即:d＜λ/10→γ∝1/λ4(φ=4)大气中原子和分子,如氮、二氧化碳、臭氧和氧等分子引起。由于散射系数与波长4次方成反比,当波长大于1µm时,瑞利散射可忽略不计.换句话说,红外线和微波可不考虑瑞利散射.但可见光必须考虑瑞利散射,而且大气散射主要表现为大气分子对可见光散射米氏散射当散射微粒直径(d)比电磁辐射波长(λ)相差不多时,产生米氏散射,即:d≈λ→γ∝1/λ2(φ=2)由大气微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。由于0.76-15µm红外线波长与云、雾等悬浮微粒直径相差不多，主要产生米氏散射，所以潮湿天气对米氏散射影响较大.无选择性散射当散射微粒直径(d)比电磁辐射波长(λ)大很多时,产生无选择性散射,即:d＞λ→γ∝1/λ0(φ=0)由较大直径微粒对较短波长电磁辐射引起。云、雾、水滴和烟尘等微粒直径比可见光波长大很多，产生无选择性散射，各种色光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色或灰白色。（3）大气窗口概念电磁辐射传输过程中，大气吸收、散射和反射都将引起到达地面电磁辐射强度变化，而且都是对一定波长电磁辐射产生作用，只有部分电磁辐射能够穿透大气到达地面。我们将电磁辐射通过大气层时，较少被吸收、散射和反射，透过率较高的波段称为大气窗口。常见的大气窗口有：0.3~1.3µm即紫外线\可见光和近红外波段.既是最佳摄影成像波段,又是遥感常用扫描成像波段.例如:美国LANDSAT卫星TM遥感器第1~4波段为可见光和近红外波段.1.5~1.8µm及2.0~3.5µm即近红外和中红外波段.属白天常用扫描成像波段.例如:美国LANDSAT卫星TM遥感器第5\第7波段为近红外\中红外波段,主要探测植物含水量等.3.5~5.5µm即中红外波段.不仅通透反射光,而且通透热辐射.例如:NOAA卫星AVHRR遥感器用3.55~3.93µm波段获取卫星遥感昼夜云图,探测海面温度.8~14µm即远红外波段.通透来自地物热辐射能量,适于夜间成像.0.8~2.5cm即微波波段.波长较长,具有较强穿透云雾能力,可以进行全天时\全天候遥感成像,是主动遥感常用波段.例如:侧视雷达常用0.8cm,3.0cm,5.0cm,10.0cm进行微波遥感探测.地球的辐射及地物波谱太阳辐射与地球辐射各自集中波段太阳辐射集中于0.3-2.5µm紫外、可见光到近红外区段，地球辐射集中于大于6µm热红外区段，而2.5-6µm中红外区段太阳辐射和地球辐射都有所体现。（2）基尔霍夫定律可见光近红外遥感主要探测实际物体反射太阳辐射特征（简称地物反射光谱特征）到达地面太阳辐射=吸收能量+透射能量+反射能量，即P0=Pα+Pτ+Pρ，1=Pα/P0+Pτ/P0+Pρ/P0，1=α+τ+ρ地物反射波谱特征一般说，黑色物体对太阳光有较强吸收能力；绝大多数物体对可见光不具备透射能力，不能透过可见光物体对5cm超长波有较强透射能力；多数情况下，太阳辐射照到地物表面，仅只考虑吸收和反射作用，而且吸收和反射作用相互矛盾。地物反射率不仅取决于辐射电磁波波长和入射角度，而且取决于地物自身性质，特别是表面粗糙程度。根据地物表面状况，太阳辐射主要产生三种反射:漫反射、镜面反射、实际物体反射。镜面反射——满足镜面发射规律，自然界仅平静水面可能产生镜面发射。漫反射——只有朗伯面满足漫反射规律，自然界中氧化镁、硫酸钡、碳酸镁等可近似看作朗伯面。实际物体反射——实际多数反射介于镜面反射和漫反射之间，入射辐照度相同时，反射亮度既与入射方位角和天顶角有关，又与反射方位角和天顶角有关。（4）地物反射光谱特征通常将一定温度下，地物反射率随入射电磁波波长变化而变化规律称地物反射光谱特征，将入射电磁波波长为横轴，地物反射率为纵轴，所建立起来（或绘成）关系曲线称地物反射光谱曲线。不同地物反射光谱特征和反射光谱曲线都有差异。不仅表现出种类差异,而且表现出空间差异和时间差异。植被：共性——可见光波段形成绿反射峰（0.55μm）及其两侧的蓝（0.45μm）、红（0.67μm）两个吸收带；近红外0.74-1.3μm处形成高反射区；近红外1.35-2.5μm处形成分别以1.45μm、1.95μm和2.7μm为中心的三个水吸收带差异性——种类、季节、病虫害、含水量土壤：土质越细反射率越高有机质含量越高反射率越低含水量越高反射率越低土类和肥力不同反射率不同不同波谱段影像区别不明显水体：水体的反射主要在蓝绿波段,其他波段吸收很强，特别是在近红外波段更强。水中含泥沙时，由于泥沙的散射，可见光波段的反射率增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显被抬升。岩石：矿物成分、矿物含量风化程度、含水量颗粒大小、表面光滑度、色泽第三章遥感成像原理与遥感图像特征遥感传感器的构成及评价参数收集器探测器处理器输出器遥感器自身性能深刻影响遥感构像质量:（1）遥感器探测阵列单元尺寸决定遥感构像空间分辨率.构像空间分辨率指遥感器中探测阵列单元能把两个目标作为清晰实体纪录下来的两目标间最小距离,多用图像清晰度衡量.遥感器探测阵列单元越小,遥感构像空间分辨率越大.（2）遥感器探测元件辐射灵敏度和有效量化级别决定遥感构像辐射分辨率.在此,辐射分辨率指遥感器探测元件接受电磁辐射信号时,能够分辨最小辐射度差.遥感器辐射灵敏度及有效量化级别越高,遥感构像辐射分辨率越大.（3）另外,遥感器设计过程中,为了照顾遥感构像光谱分辨率,还必须考虑以下因素:A.如何确定所用电磁波段数量.B.如何确定所用波段跨度范围.C.如何确定所用波段起始位置.光谱分辨率指遥感器接收地物电磁辐射信息时,所能分辨最小波长间隔.波长间隔越小,光谱分辨率越大.随着遥感器制造工艺水平提高,遥感所用光谱段正迅速增加.例如:成像光谱仪将可见光-红外波段分割成几百个狭窄波段等.2.遥感成像方式摄影成像扫描成像摄影成像基本知识摄影是指通过成像设备获取物体影像技术.依据发展先后分:(1)传统摄影：依靠光学镜头及放在焦平面上的感光胶片来纪录物体影像。(2)数码摄影：通过放在焦平面上的光敏元件,经过光/电转换来纪录物体影像。光敏电子器件,例如CCD(电荷耦合器件).依据探测波段分:(1)近紫外摄影用近紫外波段摄影,记载地物近紫外波段光谱信息;(2)可见光摄影用可见光波段摄影,记载地物可见光波段光谱信息;(4)红外摄影用红外波段摄影,记载地物红外波段光谱信息;(5)多光谱摄影用多光谱波段(可能包括可见光\近红外)摄影,记载地物多光谱波段光谱信息.摄影机有哪些类型?摄影机分为分幅式摄影机和全景式摄影机，其中全景式摄影机又分为缝隙式摄影机和镜头转动式摄影机4、摄影相片的几何特性（1）像片投影包括垂直投影和中心投影（2）中心投影与垂直投影的区别A.投影距离影响投影距离包括焦距和航高.垂直投影像面不受投影距离影响.中心投影存在规律:焦距一定,航高越小,获得像面面积越大,地面细节越清晰;航高一定,焦距越大,获得像面面积越大,地面细节越清晰.B.投影面倾斜影响垂直投影仅表现为像面比例尺有所放大.像点ao、bo相对位置保持不变,但ao/AO＞a′o′/AO.中心投影像点ao、bo比例中心投影垂直投影关系显著变化.中心投影垂直投影各点相对位置和形状都不保持原来模样.地面AO=BO,像面ao＞bo.因像面倾斜引起像点位移称倾斜误差.C.地形起伏影响对于垂直投影:地形起伏变化,投影点间距离与实际地面水平距离成比例缩小,相对位置不变对于中心投影:地形起伏变化越大,像上投影点水平距离位移越大,产生像点位移称作地形起伏引起投影误差.不变.地形起伏引起的像点位移计算推导（即地形起伏是如何引起像点位移的？）像点位移规律证明过程:地形起伏引起中心投影像点位移规律投影误差计算公式δ=hr/H中,δ为位移量或误差值,h为地面高差(可正\可负),H航高,r像点到像主点距离.不难看出:A.位移量与高差成正比.即高差越大像点位移量越大.当高差为正值时,像点位移量为正值,像点背离像主点方向移动;当高差为负值时,像点位移量为负值,像点向着像主点方向移动.B.位移量与像点到像主点距离成正比.即距离像主点距离越远,像点位移量越大;像片中心部位像点位移量较小;像主点处r=0,δ=0,没有像点位移.C.位移量与航高成反比.即摄影高度越大,地形起伏引起像点位移量越小.例如,当地球卫星轨道高度H=700m,像片大小为18*18cm,像片边缘某点地面高差为1000m时,像点位移量仅约0.13mm.摄影胶片的物理特性摄影胶片的组成结构一般摄影胶片组成结构如右图示:真彩色摄影胶片组成结构如右图示:假彩色摄影胶片(或称彩红外胶片)组成结构如右图示:扫描成像基本知识（1）扫描成像概念：指依靠扫描型传感器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，形成对应谱段图像的遥感成像技术。瞬时视场概念：指扫描成像过程中，一个探测元件一次成像时，通过望远镜系统投影到地面的直径或边长。（2）对物面扫描的成像仪TM专题制图仪-性能Landsat-4／5上的TM（ThematicMapper）是一个高级的多波段扫描型地球资源敏感仪器，与多波段扫描仪MSS性能相比，它具有更高的空间分辨率、更好的频谱选择性、更好的几何保真度、更高的辐射准确度和分辨率。ETM+增强型专题制图仪-改进ETM+与TM相比改进包括：（改进度比较）（1）增加PAN（全色）波段，分辨率为15m，因而使数据速率增加；（2）采用双增益技术，使远红外波段（6波段）分辨率提高到60m，也增加了数据量；（3）改进后的太阳定标器使卫星的辐射定标误差小于5﹪，精度比Landsat-5约提高l倍，辐射校正有了很大改进。对像面扫描的传感器HRV的结构和成像原理HRV是一种线阵列推帚式扫描仪。仪器中有一个平面反射镜，将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组，然后聚焦在CCD阵列元件上，CCD的输出端以一路时序视频信号输出。CCD（ChargeCoupledDevice）称电荷耦合器件，是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路时序输出信号。成像光谱仪的概念成像光谱仪是以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机地结合在一起，可以实现对同—地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。其主要特点是通道数多，各通道的波段宽度很窄。微波遥感相关知识微波遥感概念：指通过微波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。微波遥感特点a能全天候、全天时工作。b对某些地物具有特殊的波谱特征。c对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。d对海洋遥感具有特殊意义。e分辨率较低，但特性明显。主要的卫星遥感系统（1）遥感平台分类搭载传感器的工具统称为遥感平台。按平台距地面的高度大体上可分为三类：地面平台、航空平台、航天平台。卫星轨道参数升交点赤经Ω——为卫星轨道的升交点与春分点之间的角距。所谓升交点为卫星由南向北远行时，与地球赤道面的交点。反之，轨道面与赤道面的另一个交点称为降交点。近地点角距ωω指卫星轨道近地点与升交点间角距.轨道倾角i，i指卫星轨道面与地球赤道面间两面角,即从升交点一侧轨道量至赤道面.卫星轨道长半轴aa指卫星轨道远地点到椭圆轨道中心距离.卫星轨道偏心率(或称扁率)ee=c/a,其中,c为卫星椭圆轨道焦距,卫星轨道长半轴.卫星过近地点时刻T该时刻T指卫星过近地点时当地地方时.遥感卫星运行轨道及其运行特点依据其轨道运行高度,可分为:a低高度\短寿命卫星一般高度150~200Km,寿命一至三周.能够获得较高分辨率遥感图像,多用于军事目的.b中高度\长寿命卫星一般高度300~1500Km,寿命一年以上.众多气象卫星\陆地卫星和海洋卫星属于此类.c高高度\长寿命卫星高度约35800(或360000)Km.又称地球同步卫星或静止卫星.多数通讯卫星\静止气象卫星属于此类.依据其主要用途,可分为:a科学卫星主要用于科学探测和研究,包括空间物理探测卫星和天文探测卫星等,研究高层大气\地球辐射\地球磁场\太阳辐射\宇宙射线等.b技术卫星主要用于新材料试验或应用卫星试验等.新原理\新材料\新仪器等能否使用需经上天试验;新卫星性能如何需经上天锻炼.c应用卫星主要用于直接为人类利益服务.应用卫星种类繁多\数量最大,包括地球资源卫星\气象卫星\海洋卫星\通讯卫星\测地卫星\导航卫星\侦察卫星等气象卫星系列知识区别太阳同步轨道和地球同步轨道区别太阳同步轨道和地球同步轨道气象卫星按其轨道不同,可分为太阳同步轨道气象卫星和地球同步轨道气象卫星.太阳同步轨道指:轨道平面绕地球自转轴旋转,旋转方向与地球公转方向相同,旋转角速度等于地球公转平均角速度之类轨道.轨道高度不超过6000km,卫星以相同方向经过同一纬度当地时间相同.地球同步轨道指:轨道运行周期与地球自转周期相同,卫星公转角速度与地球自传角速度相同,相对地球而言固定于高空某点之类轨道.轨道高度大约为36000km,相对地球被观测区域是静止的,又称地球静止轨道.气象卫星特点气象卫星特点A.轨道类型多气象卫星轨道含盖前述太阳同步轨道\地球同步轨道\接近极地轨道三种类型.B.重复周期短静止气象卫星较高重复周期约0.5小时/次,极轨卫星中等重复周期约0.5~1天/次.重复周期短,时间分辨率高,有利于快速变化动态监测.C.成像面积大气象卫星扫描宽度约2800km,只需2~3条轨道就能覆盖全国范围,有利于获取宏观同步信息,并减少相应数据处理量.D.相对成本低能够获得多个波段多种对象遥感数据,并具通讯卫星特征,又能发挥其它用途.遥感图像特征（1）遥感图像是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测目标的信息载体。遥感解译人员需要通过遥感图像获取三方面的信息：目标地物的大小、形状及空间分布特点；目标地物的属性特点；目标地物的变化动态特点。相应地将遥感图像归纳为三方面特征，即几何特征、物理特征和时间特征。遥感图像的分辨参数空间分辨率是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是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔，间隔愈小，波谱分辨率愈高。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。在图像上表现为每一像元的辐射量化级。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。第四章遥感图像处理光学原理与光学处理遥感图像指用遥感器探测目标地物电磁辐射信息所记录下来的各种视觉实体.依据记录介质不同,包括遥感模拟图像和遥感数字图像两种类型.遥感模拟图像(或简称光学影像)主要指早期光学遥感系统用感光材料(胶片和相纸)记录下来的图像;遥感数字图像(或简称数字影像)主要指后来传输型遥感系统获得的能够直接用于计算机分析处理的图像.模拟图像和数字图像可相互转换,包括模/数转换和数/模转换.三原色三原色指任意一种颜色都不能由其它两种颜色混合产生的三种颜色.实验表明:蓝\绿\红是最优三原色.三原色本身具有光谱意义,属于光谱色.三原色可按一定比例混合形成各种颜色.混合形成颜色不再具有光谱意义,不属于光谱色.（3）加色法就是利用三原色按照一定比例混合产生其它颜色方法.可用加色法示意图表现为:等量组分混合蓝+绿=青绿+红=黄红+蓝=品蓝+绿+红=白色调与颜色的区别色调：指色彩彼此相互区分特性.物体色调决定于物体向外辐射光谱组成,不同色调物体具有不同辐射光谱;光源色调决定于辐射光谱组成对人眼所产生感觉.（5）多波段影像最佳赋色方案假设遥感影像有N个波段,每次只显示3个波段,有多少种显示方案?每种显示方案中,每个波段仅能赋蓝\绿\红三原色任意一种,有多少种赋色方案?红\蓝\绿;红\绿\蓝;绿\红\蓝;绿\蓝\红;蓝\绿\红;蓝\红\绿光学增强处理彩色合成方法加色法彩色合成合成仪法：是将不同波段的黑白透明片分别放入有红、绿、蓝滤光片的光学投影通道中精确配准和重叠，生成彩色影像的过程。分层曝光法：指利用彩色胶片具有的三层乳剂，使每一层乳剂依次曝光的方法。减色法彩色合成染印法：是一种使用特别浮雕片、接受纸和冲显染印药制作彩色合成影像的方法。印刷法：利用普通胶印设备，直接使用不同波段的遥感底片和黄、品红、青三种油墨，经分色、加网、制版，套印成彩色合成图像。重氮法：利用重氮盐的化学反应处理彩色单波段影像透明片的方法。数字图像校正数字图像概念及其特征数字图像指能够被计算机存储\处理和使用图像.实际工作中:有时需要将模拟图像(或称模拟量)转换为数字图像(或称数字量),即是模数转换,或简称A/D转换;有时需要将数字图像转换为模拟图像,即是数模转换,或简称D/A转换.模拟图像和数字图像本质区别在于:前者是连续变量,而后者是离散变量.像元概念当数字化某个图像时，数字图像在空间位置上取样，产生离散的x值和y值，则每一个ΔX和ΔY构成的小方格称为一个像元。像元是数字图像的最小单位。补充：遥感数字图像是以数字形式表示遥感影像,像素或称像元是其最基本单位,是成像过程最小采样单元,也是处理过程最小操作单元.像元具有空间特征和属性特征.所谓像元空间特征是指像元对应地表特定地理位置,并表征特定区域面积;所谓像元属性特征是指像元灰度值或亮度值,反映像元对应地物电磁辐射信息.辐射校正程辐射概念：由于相当部分大气散射直接进入遥感器，我们将由于大气散射直接进入遥感器部分太阳辐射称作程辐射。引起辐射畸变因素A.遥感器自身误差或称系统误差B.大气与电磁辐射相互作用或称随机误差几何校正引起几何畸变的因素（遥感成像过程中,由于受到某些因素影响,遥感图像出现各种变形情况,相对地面而言出现诸如平移\缩放\旋转\偏扭\弯曲等.因此进行几何校正）A.遥感平台影响特别是卫星遥感平台运行姿态影响;B.地形起伏影响产生局部像点位移(如同航空相片像点位移);C.地球曲率影响一方面,产生像点位移;另一方面,导致不同像元对应地面宽度不等,而且遥感器扫描角度越大,影响越为突出;D.大气折射影响折射使得太阳辐射并非直线传播导致像点位移;E.地球自转影响卫星运动及地球自转相对运动,使得卫星星下扫描区域逐渐产生位置偏离.选择地面控制点的三个基本原则控制点选择要求:a.数量要求n次多项式控制点最少数目(n+1)(n+)/2,实际控制点数目为最少数目的6倍;b.位置要求位置要可靠,多用道路交叉点\河流拐弯处\小岛中心\机场附近\山头顶部等;c.分布要求分布要均匀,所有控制点应均匀分布于整幅图像之中.数字图像增强遥感数字图像处理方法：对比度扩展、空间滤波、图像运算、多光谱变换等平滑和锐化概念（图像平滑处理包括均值和中值滤波）如果图像卷积运算后，图像亮度趋向平缓或已去掉某些噪声，则称图像平滑处理。如果卷积运算后，图像线状地物及某些亮度变化率较大部分被突出，则称图像锐化处理。图像锐化处理方法较多，例如罗伯特梯度、索伯尔梯度、拉普拉斯算法、边缘定向检测等。以中值滤波为例，演示图像卷积运算过程结合书本和课件例题理解（3）标准假彩色和真彩色的过程结合书本和课件理解（4）植被指数概念：所谓植被指数是指利用多光谱遥感数据经过分析运算(加\减\乘\除等线性或非线性组合运算)产生某些对植被长势\生物量等植物生态参数具有一定指示意义的数值.植被指数类型众多,ERDSA支持下各种植被可直接生成,也可通过空间建模工具建模运算得到.多光谱变换概念：指利用多个电磁波段对相同区域进行成像所得遥感数据。多光谱变换主要包括K-L变换和K-T变换K-L变换意义：K-L变换或称主成分变换K-L变换意义即经过K-L变换后：A、变换后图像空间坐标系相对变换前图像空间坐标系旋转一个角度；B、变换后前三个图像空间（或主分量）集中原始多光谱数据绝大多数信息；C、变换后图像空间亮度不与地物电磁辐射信息直接关联；D、变换后基本实现对原始图像数据压缩及增强处理。K-T变换或称缨帽变换--变换意义：它主要针对TM数据和曾经广泛使用的MSS数据。他抓住了地面景物，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。（6）多元信息复合概念：是指将多源遥感数据或遥感数据与非遥感数据进行信息组合匹配技术。（7）为何要进行多元信息复合？A、不同遥感器获得遥感数据具有不同优缺点。例如，TM数据具有光谱分辨率较高优势但空间分辨率较低劣势；SPOT数据具有空间分辨率较高优势但光谱分辨率较低劣势。B、多时期遥感数据为地物特征动态变化分析提供重要数据源，只有将多时期数据综合对比研究才能更好地发现各种地物变化特征。C、非遥感数据尤其是重要专题数据是遥感图像专题信息提取重要辅助信息，综合利用非遥感数据能够更大程度提高遥感解译精度。（8）如何进行多源信息复合（或一般步骤）？A、空间配准B、内容复合第五章遥感图像目视解译与制图1.遥感图像解译包括哪些类型？包括目视解译和计算机解译。目视解译又称目视判读或目视判译，指专业人员通过直接观察或借助辅助仪器从遥感图像上获取目标地物信息过程。计算机解译又称遥感图像理解，指以计算机软硬件系统为支撑，根据遥感影像目标地物特征，结合专家系统知识如目标地物成像规律和解译经验等，利用模式识别技术和人工智能技术等，获取目标地物特征信息过程。图像具体特征遥感图像目标地物特征即遥感图像上目标地物电磁辐射信息差异反映，包括色、形、位三个方面。色即目标地物在遥感图像上表现出来的颜色特征，如色调、颜色和阴影等。形即目标地物在遥感图像上表现出来的形状特征，如形状、大小、纹理和图形等。位即目标地物在遥感图像上表现出来的位置特征，如空间位置和相关布局等解译标志概念解译标志或称判读标志，是指遥感图像上能够作为识别、分析和判断景观地物的影像特征。实际上，解译标志是目标地物识别特征的专业术语。包括直接解译标志和间接解译标志。直接解译标志指能够直接反映和表现目标地物信息的各种遥感图像特征，如摄影像片色调、色彩、形状、大小等。根据直接解译标志可以直观识别遥感图像目标地物。间接解译标志指能够间接反映和表现目标地物信息的各种遥感图像特征，如目标地物与环境关系、与成像时间关系等。间接解译标志因研究区域和专业知识而异。卫星目视解译原则（查书，可见未找到）目视解译步骤遥感影像目视解译方法包括：直接判读法、对比分析法、信息复合法、综合推理法、地理相关分析法，共5种。步骤：目视解译准备工作阶段初步解译与判读区的野外考察室内详细解读野外验证与补判目视解译成果的转绘与制图摄影像片概念：查书第六章遥感数字图像计算机解译遥感数字图像概念与特征（书189页）概念：以数字形式表示的遥感影像。遥感数字图像最基本的单位是像素。像素是成像过程的采样点，也是计算机图像处理的最小单元。像素具有空间特征和属性特征。特征：便于计算机处理与分析、图像信息损失低、抽象强遥感数字图像表示方法（书190页）遥感数字图像以二维数组来表示，按波段数量，遥感数字图像分为二值数字图像和彩色数字图像单波段数字图像和多波段数字图像。其中多波段数字图像的存储和分发，通常采用三种格式：BSQ数据格式、BIP数据格式、BIL数据格式航空像片的数字化过程包括:空间采样属性量化监督分类与非监督分类概念监督分类概念监督分类指用已确认类别的样本像元去识别其他未知类别的像元的方法或过程。已知类别的像元就是那些位于训练区的像元。监督分类前，操作员首先要在图像上对每一类别地物选择一定数量训练区，计算机计算出每个训练区的统计或其他信息，将图像上的每个像元都与训练样本作比较，按照不同的规则将其划分到最为相似的样本类中去。非监督分类概念非监督分类指多光谱图像中搜寻或定义像元光谱自然相似集群的方法或过程。非监督分类不需人工选择训练样本，仅需输入基本初始参数，计算机按一定规则自动根据像元光谱或空间等特征组成集群组，操作员将所得集群组与参考数据比较，建立光谱类与地物类之间关联关系，将光谱类归并到对应地物类中去。遥感图像解译专家系统概念（教材P212-213）遥感图像解译专家系统是模式识别技术和人工智能技术结合产物。它指利用模式识别技术提取遥感图像上多种目标地物特征信息，组成遥感图像特征数据库为专家系统解译提供支持或证据，利用人工智能技术综合图像解译专家知识、经验、方法和技术等，组成遥感图像解译知识库，模拟遥感图像人工目视解译或判读过程，经过证据证明或知识推理，达到自动化和智能化地提取遥感专题信息的系统方法或技术过程。第七章遥感应用了解水体遥感经验性判读要查书236①水体的反射光谱特征天然的水体在0.4-1.1μm电磁波段反射率明显低于其他地物，辐射水平低于其它地物，遥感图像表现为暗色调；近红外波段水的反射比可见光波段更低；不同的水体在可见光波段，反射率有较明显的不同，如随泥沙含量的增加而增强。②影响水体反射光谱特征的因素不同水体的水面性质、水中悬浮物的性质和数量、水深和水底特性的不同，传感器上接收的反射光谱特性存在差异,为水体遥感探测提供基础。传感器所接受的辐射包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光③水体界线的确定在近红外图像上，水体呈黑色；在雷达图像上，水体呈黑色。④泥沙的确定浑浊水体的反射光谱曲线整体高于清水；波谱反射峰值向长波方向移动。（“红移）随着悬浮泥沙浓度的加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体的穿透力较强，可反映出水面下一定深度的泥沙分布状况。⑤叶绿素的确定水体叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿光波段的反射率增高；水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而呈灰色，甚至浅灰色。⑥水体污染的探测水体污染物浓度大且使水色显著地变黑、红、黄等，与背景水色有较大差异时，在可见光波段的影像上可识别出来。水体高度富营养化，可在近红外波段影像上识别出来。水体受到热污染，可在热红外影像上被识别。水上油溢污染可使紫外波段和近红外波段的反射率增高，可被探测出来。2.高光谱遥感概念：高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称，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。课后习题答案第一章遥感的基本概念是什么？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。遥感探测系统包括哪几个部分？被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？①大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。②时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。因此，遥感大大提高了观测的时效性。这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。（比较多，大家理解性的删除自己不需要的）③数据的综合性和可比性遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。④经济性遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。⑤局限性遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合，特别是地面调查和验证。第二章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浮透雾能力而可见光不能。①瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）.②米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）③无选择性散射（当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。大气云层中，小雨滴的直径相对其他微粒最大，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很多，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，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被成为具有穿云透雾的能力。综合论述太阳辐射传播到地球表面又返回到遥感传感器这一整个过程中所发生的物理现象。大气的吸收作用；（二）大气的散射作用;大气的反射、折射、散射、透射（提供者原答案）4.从地球辐射的分段特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。当太阳辐射到达地表后，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，而来自地球本身的辐射，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几乎可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。两峰交叉之处是两种辐射共同其作用的部分，在2.5~6um，即中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。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辐射特性地表辐射太阳辐射为主地表辐射太阳辐射和自身的热辐射地表物体自身热辐射为主比辐射率(发射率)波谱特性曲线的形态特征可以反映地面物体本身的特性，包括物体本身的组成、温度、表面粗糙度等物理特性。特别是曲线形态特殊时可以用发射率曲线来识别地面物体，尤其在夜间，太阳辐射消失后，地面发出的能量已发射光谱为主，单侧起红外辐射及微波辐射并与同样温度条件下的比辐射率（发射率）曲线比较，是识别地物的重要方法之一。地物反射波普曲线除随不同地物(反射率)不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现（发射率）也不同。一般说，地物发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。4.几类常见地物反射波谱特性.1．植物：a.在可见光的0.55μm（绿）附近有一个小反射峰，在0.45μm（蓝）和0.67μm（红）附近有两个明显的吸收带。b.在0.7～0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段0.8～1.3μm之间形成一个高的，形成反射峰。c.以1.45μm、1.95μm和2.7μm为中心是水的吸收带。2.土壤：没有明显的波峰波谷，土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低3.水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。4.岩石：形态各异，没有统一的变化规律。岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等影响：1.主要遥感平台是什么，各有何特点？地面平台：高度在0～50m范围内，三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。高度在150km以上。航天飞机240～350km高度。卫星：低轨：150～300km，大比例尺、高分辨率图象；寿命短，几天到几周（由于地心引力、大气摩擦），用于军事侦察；中轨：700～1000km，资源与环境遥感；高轨：35860km，地球静止卫星，通信、气象。航天平台目前发展最快，应用最广：气象卫星系列、海洋卫星系列、陆地卫星系列。摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？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。图象特点：投影：航片是中心投影，即摄影光线交于同一点。比例尺：航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。⑴平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。⑵主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。像点位移：⑴位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。⑵位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。⑶位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间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，形成一定谱段的图象。与摄影图像区别：乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、传输和处理都不方便。光/机扫描成像利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理十分方便。固体自扫描成像具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。高光谱成像光谱扫描图象是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。可以收集200或200以上波段的收据数据。如何评价遥感图像的质量？一、遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小。地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。二、图象的光谱分辨率：波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。三、辐射分辨率：辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，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。某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率、辐射分辨率有关。四、图象的时间分辨率：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。时间分辨率对动态监测很重要。：1.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？如果不作几何校正，遥感影像有什么问题？如果作了几何校正，又会产生什么新的问题？遥感影像变形的原因:①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。如果不作几何校正，遥感图像则有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，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影响相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。在作几何较正时，控制点的选取很重要。若图像一角没有任何控制点，估计几何校正后这一角的位置畸变将缩小还是增大？为什么？位置畸变增大。在图象边缘处，在地面特征变化大的地区，如河流拐弯处等，由于没有控制点，而靠计算推出对应点，会使图像变形。图象一角若没有任何控制点，则会出现外推现象。(本题没有明显答案，“位置畸变增大”为笔者据“外推现象”推断，请根据情况自行表述。)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。植被反射波谱曲线规律性明显而独特。可见光波段（0.4～0.76μm）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（0.7～0.8μrn）有一反射的“陡坡”，至1.lμm附近有一峰值，形成植被的独有特征。在中红外波段（1.3～2.5μm）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是在水的吸收带形成低谷。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。该运算常用于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。结合遥感与地理信息系统的发展，谈谈遥感与非遥感信息符合的重要意义。信息复合着重于同一区域内各遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复合，包括空间配准和内容复合，以便在统一的地理坐标系统下构成一组新的空间信息或合成一幅新的图像。遥感是以不同空间、时间、波谱、辐射分辨率提供电磁波谱不同谱段的数据。由于成像原理不同和技术条件的限制，任何一个单一遥感器的遥感数据都不能全面反映目标对象的持征，也就是都有一定的应用范围和局限性。各类非遥感数据(包括地学常规手段获得的信息)也有它自身的特点和局限性。倘若将多种不同特征的数据(包括各种遥感及非遥感的)结合起来，相互取长补短，便可以发挥各自的优势、弥补各自不足、有可能更全面地反映地面目标．提供更强的信息解译能力和更可靠的分析结果。这样不仅扩大厂各数据的应用范围、而且提高了分析精度，应用效果和实用价值。例子：如遥感影像与地图复合生成影像地图——既利用了遥感影像直观、形象的丰富信息，又利用了地图的数学基础和地理要素；在地形起伏的山区，遥感图像数据与数字高程模型(DEM)的融合，不仅可以用来纠正因地形起伏所造成的图像畸变，还可以用来提高遥感对上地覆盖、森林覆盖等的分类精度。: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？目标地物识别特征：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。目标地物的特征:1.色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。2.形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图形等。3.位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。分析请根据具体图就上述特点描述即可。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。遥感图像目视解译步骤：1.目视解译准备工作阶段①明确解译任务与要求；②收集与分析有关资料；③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①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。②野外考察：填写各种地物的判度标志登记表，以作为建立地区性的判度标志的依据。在此基础上，制定出影像判度的专题分类系统，建立遥感影像解译标志。3.室内详细判读①统筹规划、分区判读②由表及里、循序渐进③去伪存真、静心解译。4.野外验证与补判①野外验证包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志.②疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译。5.目视解译成果的转绘与制图.一种是手工转绘成图；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.:1、比较监督分类与非监督分类的优缺点。根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。监督分类的关键是选择训练场地。监督分类法优点是：简单实用，运算量小。缺点是：受训练场地个数和训练场典型性的影响较大。受环境影响较大，随机性大。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。非监督分类优点是：事先不需要对研究区了解，减少人为因素影响，减少时间，降低成本。不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。缺点是：运算量大。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。：1、水体的光谱特征是什么？水体识别包括哪些内容？水体的光谱特征是：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别在近红外波段，吸收更强。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，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。水体识别的内容包括：（１）水体界限的确定；（２）水体悬浮物质的确定（泥沙的确定和叶绿素的确定）；（4）水温的探测；（5）水深的探测；（6）水体污染的探测。：1.3S主要应用领域是什么，试举数例。答：3S是全球定位系统GPS、遥感RS和地理信息系统GIS的简称。主要应用领域有：遥感技术可应用于植被资源调查、气候气象的观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量检测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟窗的数量、直径、分布以及机动车的数量、类型，找出其与燃煤，烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因素，估算城市大气状况。同样，遥感图像能够反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外可以利用热红外遥感图像能够对城市热岛效应进行有效的调查。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其与适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面的要素精确三维坐标以及其他相关信息。具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛用于军事、民用交通（船舶、飞机、汽车等）导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地综合利用、精确农业以及日常生活（人员跟踪、休闲娱乐）等不同领域。三者组成的系统中，GIS相当于中枢神经，用于存储、查询、分析、模拟、输出地理空间数据为遥感技术的应用提供强有力的工具；RS相当于传感器，具有强大的信息采集与获取能力，是GIS的重要数据源和更新手段；GPS相当于定位器，其全球性、全天候、高精度的实时导航功能为GIS、RS提供精确的空间定位信息。三者的结合，在资源调查与合理规划利用、环境监测、自然灾害动态监测与防治等领域以及工业、农业、交通、军事、通讯等行业和部门得到了广泛深入的应用。航空像片一般用摄影的方法获得，航高在10km以内的对流层。目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。航空像片的比例尺大、分辨率高，常用直接判读法和对比分析法。一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。航空像片主要应用在城市遥感中。一、判读标志.航片判读：根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征，并研究其分布和发生发展的规律。判读的标志：形状；大小；色调/颜色；影阴；组合图案/纹理结构。内容：按判读标志解译所给的航片，区分出居民地、农田类型、河流、流向、道路等地表覆盖类型，理解判读标志的含义，初步掌握图像识别的方法。二、居民地和道路的判读.城市居民地的判读特点：房屋稠密，面积较大，建筑物排列整齐，能判读建筑物的形状、高度和周边环境。农村居民地的判读特点：小而分散，有农田包围，能判读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。道路的判读特点：线状分布，色调较亮。实习：居民地和道路的判读。水体的判读.河流判读：界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。湖泊的判读：轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形状、面积。海域的判读：能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、低潮位置。四、地貌的判读.利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌等。五.植被的判读.判读标志为：色调/色彩和纹理结构。纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。地物的性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性质。以判读植物群落为主。1植被遥感.植被调查是遥感的重要应用领域。以确定植被的分布、类型、长势为主。植被判读的原理是植物的光谱特性。不同的植物由于结构和叶绿素含量不同，具有不同的光谱特征，特别是近红外波段有较大的差别。利用植物的物候差异也可区分植物类型，如冬季落叶树和常绿树很好区别。利用植物的生态条件区别植物类型。如地形上的阴坡和阳坡，不同高度的地形部位，都分布着不同的植物类型。2水体遥感.水体是地表重要的覆盖类型，遥感可获得水体的分布、泥沙、有机质、水深、水温等。水体的反射率很低，特别是红外波段，色调为均匀的暗色，加之水体的特殊形状，在图像上很好识别。水体的水面性质、悬浮物的性质和含量、水深、水温能影响水体的反射光谱特性，所形成的光谱差异，成为遥感探测水体性状的基础。随着悬浮泥沙浓度的加大，水体的反射能力加强，而透射能力减弱，遥感图像上的色调就浅。蓝波段对水体有较大的透射能力，因此该波段的色调可反映水深和浅水区的水下地形。水体的热容量大，在热红外波段的昼夜图像上有明显的色调差异。根据该波段传感器的温度标定，可推算出水温。遥感探测水体的污染很有效，污染物改变了水体的性质，图像上的光谱特性会有很大的差异，而易于区别。监督分类是基于对于遥感图像上样本区内的地物的类属已有先验的知识，即已经知道它所对应的地物类别，于是可以利用这些样本类别的特征作为依据来判断非样本数据的类别。非监督分类是遥感图像地物的属性不具有先验知识，纯粹依靠不同光谱数据组合在统计上的差别来进行“盲目分类”，事后再对已分出各类的地物属性进行确认的过程。异:监督分类对于遥感图像上样本区内的地物的类属已有先验的知识，即已经知道它所对应的地物类别;非监督分类对于遥感图像地物的属性不具有先验知识。

b.监督分类以样本类别的特征作为依据可直接判断判断非样本数据的类别；非监督分类仅凭据遥感影像地物的光谱特征的分布规律，随其自然地进行盲目的分类，并不确定类别的属性，其属性是通过事后对各类的光谱响应曲线进行分析，以及与实地调查相比较后确定的。同:都是依据地物的光谱特性的点独立原则来分类的，且都采用的是统计方法。（1）水系水系的类型和结构受地形和基岩类型的控制，基岩的岩性、走向决定了地形地貌的结构和走向，因而也就决定了水系类型和结构。反言之，水系的类型结构也就指示出基岩岩性和地貌特征。水系密度大，表示地表径流发育、支流多，土壤和岩石的透水性差，颗粒细，易于被流水侵蚀。密度小，表示地表径流不发育，土壤的透水性能好，水系稀疏，水土流失少。水系分布均匀时，表示岩性均匀一致。岩性复杂地区水系的流水方向常急转弯，河流纵断面高差突变多形成瀑布、跌水等河段。各种水系结构、类型都表示基岩的不同特性及地质构造，气候条件、地貌类型、植被覆盖密度和人工活动等。水系在遥感图像上反映最明显，最易判读。在水系判读的基础上，可以根据水系的特征分析推断出其它地表特征。（4）植被植被的种类、生长状况、分布规律，在一定程度上受岩性、地貌、土质、气候等因素的控制。不同种类的植物要在一定的自然环境中才能生长，一般而言，受气候条件的影响最大，但由于基岩的分布以及沉积物的成分、粒度、含水性、矿化度、盐碱度及有害元素等的影响，使植物群落的外貌、种属、生长状态等都发生了一些生态变化。植物在遥感图像上的反映也是相当明显的，用植物的特征来分析判断与之有关的其他要素，效果很好。反之，也可以按其他影响植物发育的自然地理因素的分布规律，来判断植物群落的分布、类型和种类等。大比例尺图像判读，植被往往是一种有害因素，茂密的森林往往掩盖大量地形特征，尤其对立体观测的影响较大。水体的光谱特征是：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别在近红外波段，吸收更强。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，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。水体识别的内容包括：（１）水体界限的确定；（２）水体悬浮物质的确定；（３）泥沙的确定；（４）叶绿素的确定；（５）水温的探测；（６）水深的探测；（７）水体污染的探测。遥感图像的几何变形有两层含义.一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。二、几何变形的校正.几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。几何粗校正是针对卫星运行和成像过程中引起的几何畸变进行的校正，即卫星姿态不稳、地球自转、地球曲率、地形起伏、大气折射等因素引起的变形。几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。卫星姿态引起的图像变形位移变化,速度变化,高度变化,俯仰变化,偏航变化动态扫描图像的变形.整个大气层不是一个均匀的介质，因此电磁波在大气层中传播时的折射率也随高度的变化而变化，使电磁波传播的路径不是一条直线而变成了曲线，从而引起像点的位移，这种像点移位就是大气折光差.数字图像几何校正也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。A卷参考答案要点名词解释1．绝对黑体：指能够全部吸收而没有反射电磁波的理想物体。2．大气窗口：大气对电磁波有影响，有些波段的电磁波通过大气后衰减较小，透过率较高的波段。3．图像融合：由于单一传感器获取的图像信息量有限，难以满足应用需要，而不同传感器的数据又具有不同的时间、空间和光谱分辨率以及不同的极化方式，因此，需将这些多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像，这个过程即图像融合。4．距离分辨力：指测视雷达在发射脉冲方向上能分辨地物最小距离的能力。它与脉冲宽度有关，而与距离无关。5．特征选择：指从原有的m个测量值集合中，按某一规则选择出n个特征，以减少参加分类的特征图像的数目，从而从原始信息中抽取能更好的进行分类的特征图像。即使用最少的影像数据最好的进行分类。二、简答题（45）1．分析植被的反射波谱特性。说明波谱特性在遥感中的作用。由于植物进行光合作用，所以各类绿色植物具有相似的反射波谱特性，以区分植被与其他地物。（1）由于叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿色反射作用强，因而在可见光的绿波段有波峰，而在蓝、红波段则有吸收带；（2）在近红外波段（0.8-1.1微米）有一个反射的陡坡，形成了植被的独有特征；（3）在近红外波段（1.3-2.5微米）受绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降；但是，由于植被中又分有很多的子类，以及受到季节、病虫害、含水量、波谱段不同等影响使得植物波谱间依然存在细部差别。波谱特性的重要性：由于不同地物在不同波段有着不同的反射率这一特性，使得地物的波谱特性成为研究遥感成像机理，选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据；在外业测量中，它是选择合适的飞行时间和飞行方向的基础资料；有效地进行遥感图像数字处理的前提之一；用户判读、识别、分析遥感影像的基础；定量遥感的基础。2．遥感图像处理软件的基本功能有哪些？1）图像文件管理——包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及文件管理等；2）图像处理——包括影像增强、图像滤波及空间域滤波，纹理分析及目标检测等；3）图像校正——包括辐射校正与几何校正；4）多图像处理——包括图像运算、图像变换以及信息融合；5）图像信息获取——包括直方图统计、协方差矩阵、特征值和特征向量的计算等；6）图像分类——非监督分类和监督分类方法等；7）遥感专题图制作——如黑白、彩色正射影像图，真实感三维景观图等地图产品；8）三维虚拟显示——建立虚拟世界；9）GIS系统的接口——实现GIS数据的输入与输出等。3．遥感图像目视判读的依据有哪些，有哪些影响因素？地物的景物特征：光谱特征、空间特征和时间特征。影响因素包括：地物本身复杂性，传感器的性能以及目视能力。4．写出ISODATA的中文全称和步骤。迭代自组织数据分析算法步骤：1）初始化；2）选择初始中心；3）按一定规则(如距离最小)对所有像元划分；4）重新计算每个集群的均值和方差；按初始化的参数进行分裂和合并；5）结束，迭代次数或者两次迭代之间类别均值变化小于阈值；6）否则，重复3-5；7）确认类别，精度评定。5．比较多光谱TM图像与SAR图像的异同点？成像方式不同；地形起伏的影响不同；分辨率不同；光源：TM是利用多光谱成像，SAR利用微波成像；抗干扰能力：由于SAR使用微波段，使其抗干扰能力强，具有全天候的工作能力；应用目的不同。6．写出MODIS中文全称，指出其特点。MODIS即中等分辨力成像光谱仪，其特点是：波段不连续,数量少（36个），地面分辨率较低（星下点离间分辨率为250M，500M，1000M），每1-2天可覆盖全球一遍，主要用于大气、海洋和陆地探测。7．写出与遥感有关的书和专业杂志（至少各3种），遥感的应用领域（至少5个）。《微波遥感原理》《遥感原理、方法和应用》《摄影测量与遥感概论》；《遥感学报》《测绘学报》《武汉大学学报信息版》；应用领域：地质调查、农作物估产、土壤解译、臭氧层检测。8描述像点和地物点之间关系的主要模型有哪些，写出其通用数学模型，指出各自适用的传感器。1）共线方程模型：适用于所有参数已知的传感器；2）通用模型：适用于地形起伏较小的图像；3）PFM模型：适用于高分辨力的传感器。9．根据你所学本课程的知识，你认为影响遥感技术发展的主要因素是什么，你有何见解？遥感技术发展目前的存在问题有以下几个：1）遥感的时效性：实时检测与处理能力不足；2）遥感的定量反演：精度不能达到实用要求。产生以上问题的原因有如下两条：1）遥感技术本身的局限性；2）人们认识上的局限性。三、论述题1．若用R代表地学的真实信息，R′代表从遥感图像上提取的信息，我们利用遥感技术的目的之一就是要实现ΔR=R—R′=min，试分析导致ΔR的因素，如何使其min？由于在遥感图像获取信息的过程中存在着各种几何变形和辐射变形，在图象变换、特征选择过程以及信息提取等方面也存在误差，使得ΔR的出现不可避免。但是通过分析误差成因，我们可以尽可能的减少这些误差，使得ΔR=R—R′=min。几何变形主要来源于以下：（1）传感器成像方式引起的图像变形（2）传感器外方位元素变化的影响（3）地形起伏引起的像点位移（4）地球曲率引起的图像变形（5）大气折射所引起的图像变形（6）地球自转的影响对于几何变形，可通过几何处理来进行误差纠正，包括粗纠正和精纠正。辐射变形是指传感器接收到的地磁波能量与目标本身辐射