遥感原理与应用复习资料.docx
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遥感原理与应用复习资料
1、给出遥感的概念，归纳遥感的特点。
1、遥感：
是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁特性记录下来，通过分析处理，揭示出目标物的特征及其变化的的综合性探测技术。
特点：
1、范围广2、时效性3、周期性4、综合性5、约束少6、手段多、信息量大7、经济型。
2、叙述电磁波遥感过程。
2、电磁波遥感的过程：
1、物体辐射电磁波能量（发射辐射，反射辐射）
2、信息获取（获取内容图像数据实况数据姿态数据）
3、信息记录与传输（机载星载实时传输非实时传输）
4、数据处理（预处理增强变换识别分类）
5、判读和应用（判读分析制图评价应用）
3、叙述遥感技术发展的趋势。
遥感平台：
航空-航天-多层面
遥感传感器空间分辨率：
单一（低）分辨率-多（高）分辨率-影像金字塔光谱分辨率：
多光谱-高光谱（成像光谱仪）时相：
单时相-多时相-任意时相（小卫星群）立体：
邻轨立体-同轨立体-INSAR影像处理：
光学处理-数字处理（数据压缩、影相融合）信息提取：
目视判读-自动分类-专家系统影像分析：
定性-定量软件：
人机对话-视窗式-智能化、构件式、集成化总结：
遥感的发展趋势是从一源到多源，从宏观到微观，从静态到动态，从定性到定量，从目视到自动，从单一到集成，从地球到星球。
4、测定地物波谱特性曲线的意义。
简述地物波谱特性测定的原理。
（提醒地物波谱包括发射波谱和反射波谱）
意义：
（1）根据黑体辐射波谱曲线第一特性，传感器可以检测到地物的辐射能后，可概略算出物体的总辐射能量或绝对温度，这就是热红外遥感探测和识别目标物的机理。
（2）根据黑体辐射波谱曲线第二特性，可以推算出地物所辐射的波段，根据此原理选择遥感器和确定对目标物进行热红外遥感的最佳波段。
（3）根据黑体辐射波谱曲线第三特性，可以计算微波辐射亮度。
（4）正因为不同地物在不同波段有不同的反射率这一特性，物体的反射波谱特性曲线
才作为判读和分类的物理基础，广泛地应用于遥感影像的分析和评价中。
原理：
各种地物发射辐射电磁波的特性可以通过间接测试各种地物反射辐射电磁波的特性得到。
因此，地物波谱特性通常都是用地物反射辐射电磁波的特性来描述。
即在给定波段范围内，某地物的电磁波反射率的变化规律。
地物波谱特征测定的原理，用光谱测定仪器分别探测地物和标准板，测量记录和计算地物对每个波段的反射率。
其反射率的变化规律即为该地物的波谱特性。
5、叙述沙土、植被和水体的光谱反射率随波长变化的一般规律。
沙土：
自然状态下，土壤表面反射率没有明显的峰值和谷值。
土壤反射波谱特性曲线较平缓，因此在不同光谱波段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。
沙漠的反射率，在橙色光0.6微米附近有峰值。
但这长波范围里比雪的反射率要高。
植被：
由于植物均进行光合作用，所以各类绿色植物具有很像似的反射波谱特性。
其特征在可见光波段0.5微米附近，有反射率为10%-20%的一个波峰。
其两侧0.45微米蓝光和
0.67微米的红光有两个吸收带。
这一特征是由于叶绿素的影响造成的。
叶绿素对蓝光和红光吸吸收作用强，而对绿色反射作用强。
在近红外波段0.8到1.0微米间，有一个反射的陡坡，至1.1微米附近有一峰值，形成植被的独有特征。
这是由于受到植被叶的细胞结构的影响，电磁波除了被吸收和透射的部分，其余形成高的反射。
在中红外波段1.3到2.5微米，由于受到绿色植物含水量的影响。
被吸收的电磁波增加，则发生反射的电磁波减少。
特别是以1.45微米1.95米和2.7米为中心，是水的吸收带形成低谷。
水体：
水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收率很强，特别是近红外、中红外波段有很强的吸收带。
反射率几乎为零，因此，在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和轮廓，在此波段的黑白正片上水体的色调很黑，与周围的植被和土壤有明显的反差，很容易识
别和判读。
但是当水中含有其他物质时，反射波谱曲线会发生变化，水含泥沙时，由于泥沙
的散射作用，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。
6、地物波谱反射率有哪些主要的因素影响？
（1）太阳位置，主要指太阳高度角和方位角。
（2）测定仪器位置，指观测角和方位角。
（3）地理位置、地形、季节等会引起太阳高度角和方位角不同。
（4）气候变化、大气状况、地面水热变化、地物本身变异都会引起反射率变化。
7、什么是波谱响应？
它在遥感中有什么意义？
波谱响应：
到达传感器端的各种辐射能量通过光/电信号转换器以及模/数（A/D）转换
器转换成影像数字信号的过程。
意义：
用传感器对地面物体所测得的光谱响应常能分辨出它们的类型和条件，既区分同
类型不同个体的地物条件。
同时，光谱响应标志是具有可变性的。
&参比数据在遥感应用中有什么意义？
如何获取参比数据?
意义：
1帮助遥感数据的分析和解译；2校准传感器；3验证遥感数据所提取的信息。
如何获取参比数据：
1.各种专题地图2.DEM数据3.航空遥感影像4.实地野外调绘。
9、何为大气窗口？
简要分析形成大气窗口的原因
大气窗口：
不同电磁波通过大气层后衰减的程度是不一样的，因而遥感所能够使用的电
磁波是有限的。
有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较少，透射率较高，对遥感十分有利。
这些波段通常称为大气窗口。
原因：
大气反射，吸收，散射的共同作用。
10、根据下图，分析传感器从大气层外探测地面物体时，传感器入瞳
处接收到哪些电磁波能量？
1地物目标反射出来的辐射能量；2太阳发射出的能量；3入射到环境表面的辐射波
被反射后的能量；4各种辐射能量经大气层上界散射后的能量
11、陆地资源遥感应用对遥感平台有何要求？
说明其原因
（1）近圆形轨道：
近圆形轨道可以保证在不同地区获取的影像比例尺接近一致。
（2）近极地轨道：
有利于增大卫星对地面总的观测范围
（3）与太阳同步轨道：
卫星轨道与太阳同步是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道
面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。
（4）可重复轨道：
轨道的重复性有和于保证对地面地物或自然现象的变化作动态监测。
12、常用的传感器有哪些？
说明不同传感器获取的影像特点。
举出3个即可。
（选做）
常见的传感器：
摄影类型传感器、扫描成像类型传感器、雷达成像类型传感器、非影像
类型传感器。
摄影类型传感器影像特点：
真彩色、假彩色影像，但会有影像畸变。
高光谱扫描传感器影像特点：
1.10nm窄波段；2.光谱连续；3.在0.4微米到2.4微米之间分有200多个波段，可得到地物的完整光谱曲线。
热红外扫描传感器的影像特点：
1.地面分辨率随扫描角发生变化，扫描影像也会发生全景畸变；2.会存在温度分辨率的问题，红外系统的噪声等效温度限制在0.1K-0.5K之间；
3.需要保证扫描线的正确衔接，不出现条纹影像；4.温度的变化能使热红外影像产生较高的色调差别。
13、在应用遥感影像的过程中，选择所需要遥感影像的依据是什么
1.在对获取地物大小、形状及空间分布特点（几何特征）时所依据的参数为空间分辨率；
2.获取地物的属性特点（物理特征）所依据的参数是波谱分辨率、辐射分辨率；
3.获取目标地物的动态变化特点（时间特征）的依据参数是时间分辨率。
14、典型的遥感平台有哪些？
列出几种遥感平台携带的传感器有哪
些？
对应的主要性能指标
典型的遥感平台：
高分辨卫星系列；中分辨率卫星系列；低空遥感平台；激光雷达系统；航天飞机等。
高分辨率卫星平台：
俄罗斯Resurs-P卫星可以获得高精度的1m全色波段影像和4m的五个波段多光谱影像；拥有幅宽25KM、光谱分辨率5-10nm、空间分辨率25m的高光谱传感器和97-441km超幅宽，空间分辨率12-120m的多光谱传感器。
中分辨率卫星平台：
SPOT系列，SPOT-1/2/3卫星搭载的传感器为两台高分辨率可见光成像仪，0.50-0.89微米波段的空间分辨率为20m，幅宽60km，量化等级8bit；SPOT-4搭载两台高分辨率可见光红外成像仪，规格与SPOT-1/2/3相同；SPOT-5搭载高分辨率几何成像仪和高分辨率立体成像仪，0.50-0.89微米波段的空间分辨率为10m。
低空遥感平台：
小型无人机，搭载加速度计、陀螺仪、磁罗盘与气压传感器
15、叙述高、中、低的三类分辨率卫星的应用范围。
高分辨率：
城市交通密度、建筑密度中分辨率：
作物估产、水土保持、土地利用低分辨率：
区域地理、矿产资源、海洋地质等
16、分析遥感平台和传感器发展的趋势
遥感平台发展趋势：
随着科学技术的进步与全球发展的需要，遥感平台发展呈现多平台、多层次和多确度的趋势。
其中，发展的趋势之一是高分辨率卫星的出现。
到现在，已经发展出陆地资源卫星、高光谱卫星、雷达卫星、环境卫星、海洋卫星、气象卫星、小卫星以及针对外星的平台等各类遥感平台。
传感器发展趋势：
到目前为止，传感器的种类非常丰富，有框幅式光学相机、全景相机、数码相机，光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。
成像方式从被动式遥感传感器发展到主动式遥感传感器。
17、各国政府及企业发射众多的遥感卫星，说明了什么问题？
说明各国越来越重视遥感卫星在各领域的重要性，特别是在对国防，民生的重要性。
发射遥感卫星的数量够多，获取的数据足够多元化，才能对其它行业的发展提供足够的基础数据。
例如：
高分辨率卫星可以更快捷、更经济地获得最新地球影像微观信息，可以从大尺度范围对地球目标进行观测；还可以部分替代航空遥感，广泛应用于城市、港口、土地、森林、环境、灾害的调查，军事目标动态监测和国家级数据库的建设、更新。
高分辨率卫星是发射量最多的遥感卫星种类。
中分辨率卫星可用与陆地资源调查，变化监测、灾害监测。
对国民经济有着极大的贡献。
一个国家必须拥有自己的遥感卫星，这样国家命脉、国防安全才能掌握在自己手里，民生才能得到保障。
18、以多光谱扫描仪为例，叙述获取地面影像的过程。
采用了多光谱摆扫成像的原理，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逐行取样，得到目标地物的电磁辐射特性等信息，形成一定谱段的影像。
其中每个探测器的瞬时视场为86卩rad，卫星高915KM,扫描瞬间每个像元的地面分辨率为79M*79M,每个波段由六个相同大小的探测元与飞行方向平行排列，每扫描一次每个
波段获取六条扫描线影像。
平台不断的飞行，扫描线会与前进方向成垂直关系，而覆盖连续的扫描线，可以进行扫描线的衔接，因而得到一条相互衔接且连续的地面影像。
19、比较主动式传感器与被动式传感器成像的相同点与不同点。
以ETM+、CCD、RADAR影像为例进行说明
被动式成像利用太阳光作为照明源，主动式利用发射的电磁波作为照射源；被动式是根据系统视角记录数据的，主动式在于它是根据回波时间记录的数据；ETM+CCD主要是太阳光照射到物体上，不同的物体反射的波是不一样的，根据物体的波普特性曲线，来识别物体的性质。
ETM+勺影像覆盖八个光谱波段（可见光波段、红外波段、微米全色波段），时间分辨率是16天。
随扫描角的变化，ETM+勺影像会产生全景畸变，它的影像还需要扫描线的衔接。
与CCD不同，ETM还存在着温度分辨率的问题，温度越高，影像越亮，色调越浅。
CCD的影像同样需要扫描线的衔接，CCD获取的影像可以保证定位精度，空间分辨率比ETM-高，但覆盖的光谱波段比ETM+＞（SPOT只有四个谱段），对短波的探测能力较弱。
雷达是用人工方法向目标发射某一波长的微波讯号，用仪器接收目标物反射的回波，根据他们反射回来的微波特征的不同识别物体；雷达的影像可以获取当地的三维地表信息；雷达的扫描方式与CCDETM+相似，通过摆动式或旋转式扫描镜实现，所以拥有瞬时视场角，也能形成条带状的扫描，只是被动式扫描的是在地面上是一个小像素点，雷达是一个激光脚点；与ETM的影像类似，雷达接收的目标回博强度强，色调浅，否则深。
20、获取的遥感影像对遥感平台和传感器有何要求?
对遥感平台：
根据所要获取的遥感影像的目的不同，选择不同轨道的遥感平台，一般有
近圆形轨道，近极地轨道，与太阳同步轨道，可重复轨道。
对传感器：
根据遥感影像的目的不同，选择不同分辨率的传感器，如根据空间分辨率，
可选择高、中、低分辨率的传感器；倘若需要较为完全的的光谱特性曲线，可选择光谱分辨
率较高的传感器；倘若需要地物细节表现能力较强的遥感影像，则选择辐射分辨率较高的传
感器；根据获取影像的时间间隔，选择不同时间分辨率的传感器。
21、遥感影像的判读特征有哪些？
每个判读特征的具体含义是什么?
每个判读特征应用时应注意哪些问题？
判读特征有七个：
形状特征、大小特征、色调和色彩特征、阴影特征、纹理特征、相互关系特征、活动特征。
1、形状特征：
是指地物外部轮廓的形状在影像上的反应，不同类型的地面目标有其特定的形状，因此地物影像的形状是目标识别的重要依据。
2、大小特征：
是指地物的影像尺寸，如长、宽、面积等。
大小特征是确定地物实际尺寸的主要依据，同时也是判定目标性质的主要依据之一。
3、色调或色彩特征：
是指地物的色调或颜色在影像上的表现形式。
色调是指黑白影像上标的亮度，色彩是指彩色影像上目标的颜色。
4、阴影特征：
这里的阴影是指落影，即由高出地面的物体遮挡使电磁波不能直接照射
到的地面区域在影像上形成的深色调影像。
5、纹理特征：
是指某种物体在影像上大量的重复出现所形成的图案特征，它是大量个
体的形状、大小、阴影、色调的综合反映。
6、相互关系特征：
相互关系特征是指地物的环境位置以及地物之间的空间位置配置关系在影像的反映，是重要的简介判读特征。
7、活动特征：
目标活动所形成的证候或留下的痕迹在影像上的反映称为活动特征。
22、目视判读主要解决什么问题？
它的方法和过程是怎样的？
解决的问题：
1.图像中哪些地物2.地物的分布情况3.地物的数量情况
方法：
1.直接判读法2.对比分析法3.信息复合法4.综合推理法5.地理相关分析法
过程：
1.明确任务与要求2.训练判读员3.收集充分的资料4.了解影像来源、
性质、质量5.判读仪器和设备6.选择典型样区，建立解译标志7.发现目标8.描述
目标9.识别和判定目标10.野外验证和补判11.清绘和评价目标
23、遥感影像分类主要解决什么问题？
多光谱遥感影像分类的基本
原理是什么？
主要解决从遥感数据中需要提取的专题信息，而提取的信息类型有分类、变化检测、物理量提取、指标提取、特定地物和姿态的提取、空间位置。
基本原理：
将多光谱影像上的每个像素用特征空间中的一个点表示出来，这样多光谱影像的光谱特性和特征空间中的点集具有等价关系。
之后在一定的准则（Bayes分类器中的错误分类概率最小准则）建立判别函数fAB（X），然后确定未知类别样本所属类别的判别标准，进而可对未知类别进行分类
24、什么是监督分类？
监督分类的技术流程是怎样的？
监督分类中
的训练阶段主要完成什么任务？
监督分类：
根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，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做出判定。
技术过程：
1.原始影像数据的准备2.影像变换及特征选择3.分类器设计4.初始类别参数的确定5.逐个像素的分类判别6.形成分类编码影像6.输出。
训练阶段主要完成任务：
1.准确性：
确保选择样区与实际地物一致；2.代表性：
所选样区为某一地物的代表，还要考虑到地物本身的复杂性，反映同类地物光谱特性的波动情况；3.统计性：
选择的训练样区内必须有足够多的像元，以保证由此计算出的类别参数符合统计规律。
25、BYTES分类器是最典型的监督分类算法，其基本原理是什么？
基本原理：
以样本X出现后的后验概率作为判别函数来确定样本X的所属类别，通过观测样本X把它的先验概率P（3i）转化为它的后验概率P（3i|X），并以后验概率最大原则确定样本X的所属类别。
还能使错误分类的概率P（e）最小。
26什么是非监督分类？
非监督分类的技术流程是怎样的？
典型的
非监督分类算法有哪些？
其基本思想是怎样的？
非监督分类：
事先对分类过程不施加任何先验知识，凭地物在遥感影像上光谱特征的分布规律，既自然聚类的特性，进行盲目的分类。
技术流程：
1.执行非监督分类2.类别定义3.合并子类4.评价分类结果。
1.K-均值算法：
通过迭代，逐次移动各类的中心，直到最好的聚类结果。
2.ISODATA算法：
每次把所有样本都调整完毕后才重新计算一次各类样本的均值，完成
聚类分析，还可以自动进行类别的合并和分裂，从而得到类数比较合理的聚类结果。
3.平行管道法聚类分析。
4.系统聚类法：
把每个像元作为一类，计算每个像元之间的关系进行聚类，对新类重兴计算各类见的相关性。
5.等混合距离法：
影像的自动分类。
27、什么是混合像元？
混合像元分类的基本思想是什么？
混合像元：
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，该像
元记录的多类不同性质的地面目标的辐射能量总和，这样的像元称为混合像元。
基本思想：
采用类型分解的思想，根据各类地物混合像元中的类型比来确定混合像元的
类型，既把混合像元分配到类型比最大的那一类地物中去。
而类型比，就是混合像元中各类
地物的面积与整个混合像元的面积比
28、某项目需要利用遥感影像生成研究区域的DOM，现在有该地区的2m空间分辨率的吉林一号全色遥感影像和10m分辨率的SPOT多光谱影像。
要求生成的DOM是彩色，并具有较高的空间分辨率。
问对已有的这两类遥感影像数据应如何进行处理才可以获得满足要
求的结果。
（采用已掌握的融合方法针对具体问题，写出具体过程，并画出流程图。
）
式屮：
%为血⑴全色影像与多光谱影像的其中-个波段融合以后的影像
2｝基于让巧变换的彫像融舍
IHS空撅将彬谭处」甲J用的RGB彩色泾间莊换f'JIHS空间旧S空间用轟度（Intrnsiiy）色觀（Hue）*锻和度（Sattiraidcjn）表示小IH呂变换可lit把形像的亮度、色葡与ftl和度分开.影像融合貝在亮度通道上进ff.影像的色婀h饱和度保持不变心
羞于1HS变换的融合过程如下：
山对筈光谱辭偉和全色彩像逬讦儿何配仇并将多此诺彩像审采样+使苴弗像分济率与全色聖像的分辨率相同；
2将多光谱影像变険转换到IH5空间；
3对全色影像1’和I1IS空间中的亮厘分皐1进行玄方用匹配；
4用全色影像1’代會空间的亮度分誌*即IH5^[rHS；
5将『出逆变换到XGli空间*即得到融合影像》
通过变换*善代、逆变换获得（»«＜影像既具冇全色黑像商分辨率的优点，乂保持了多光瞬影像的色凋和t&和度'
章节测验
第一章
1如果研究某城市的交通密度情况，应选择（A）图像。
A高分辨率B、中分辨率C、低分辨率
2遥感技术是将传感器搭载在遥感平台上,随着平台的运动,获取地物的_特征性质及其
变化。
3、技术系统的构成包括_信息源___,信息获取、息应用五个部分
4、按照遥感平台来分，遥感可分为地面遥感、感。
5、按照探测波段来分，遥感可分为紫外遥感、遥感和多波段遥感。
相对于传统的资源调查技术，遥感技术的特点是数据的综合性和可比性、经济性和局限性。
信息记录与传输、信息处理和信
航天遥感、航空遥感和航宇遥
可见光遥感、红外遥感、微波
6、
信息量大
探测范围
7、雷达与扫描仪是主动传感器（X）
8、研究林地的砍伐监测，适宜采用B图像。
A、高分辨率B、中分辨率C、低分辨率
9、在红外影像上，健康的松树为红色、遭受严重病虫害的松树为青色。
10、研究森林火灾宜采用遥感图像
11、在同一个影像上，所有类型的植物颜色均相同。
（X）
第二章
1、遥感上应用的电磁波主要有（ABCD
A、紫外线B、可见光C、红外线D、微波
2、电磁波的种类有无线电波、紫外线、红外线、可见光、x射线、r射线。
3、太阳光是电磁波（V）
4、近红外与热红外的遥感方式相同，均感应地物的温度差异。
（X）
5、维恩位移定律表明当绝对黑体的温度增高时，它的幅射峰值波长向A方向移
A、短波B、长波C、频率低D、中间
6、大气层顶上太阳的辐射曲线与黑体在5800K的辐射曲线相似。
7、对地物有透射能力的电磁波是（D）
A、紫外线B、可见光C、红外线D、微波
8、地物反射率大，反射入射光能力强，传感器记录的亮度值大，图像上色调浅。
（V）
9、土壤的含水量越高，有机质含量越高，反射率越低。
（V）
10、在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度差别很大。
（X）
11、什么是地物的反射波谱，说明植被的反射波谱特征。
我的答案：
同一物体对不同波长的电磁波有不同的反射系数，这种反射系数随波长的变化特征为
该物体的反射波普特征。
植被：
在可见光绿波段的0.55卩m附近有10%-20%勺反射波峰，近红外线0.8^m-
1.0卩m间具有50%-60%的反射波峰。
12、大气层的吸收作用会造成能量的衰减，下面吸收能力最强的物质是（B）
A、二氧化碳B、水C、氧气D、臭氧
13、大气对太阳辐射的影响包括（ABCD
A反射作用B、吸收作用C、散射作用D、折射作用
14、大气层对太阳辐射的反射、吸收、散射和折射都会造成太阳辐射能量的衰减。
（X）
第三章
1、辐射分辨率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，TM图像的辐射分辨率为（B）
A、64级B、256级C、4096级
2、描述遥感图像的特征即图像的四种分辨率，分别是空间分辨率、时间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率。
3、对推帚式扫描成像来说，其空间分辨率是由扫描宽度和CCD元件的个数决定的。
在
扫描宽度一定的情况下，CCD元件越多，空间分辨率越高。
（V）
4、什么是高光谱遥感？
与常规遥感相比，高光谱遥感有何特点？
是高光谱分辨率遥感的简称，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、光谱连续影像数据的技术。
特点：
1.窄波段2.光谱分辨率高3.信噪比低1
5、陆地卫星landsat的重返周期是（D）
A、1天B、4天C、26天D、16天
6、陆地卫星从1972年发射第一颗到现在总共发射8颗，其中Landsat6发射失败，
其搭载的系列传感器包括MSS、TM、ETM、OLI和TIRS3。
7、TM图像有7个通道，与MSS相比，多了蓝色通道，热红外通道和短波红外通道。
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