遥感导论复习整理期末考试.docx

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遥感导论复习整理期末考试

遥感概论复习整理

第1章绪论

1.遥感概念？

狭义遥感：

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

2.遥感技术系统组成？

信息源、信息的获取、信息的记录和传输、信息的处理、信息的应用。

3.信息源，传感器概念？

信息源：

任何地物都可以发射、反射和吸收电磁波信号，都是遥感信息源；目标物与电磁波发生相互作用，会形成目标物的电磁波特性，这为遥感探测提供了获取信息的依据 。

传感器：

接收、记录地物电磁波特征的仪器，主要有：

扫描仪、雷达、摄影机、光谱辐射计等

4.遥感类型（区分不同波段属于那种类型）

按遥感平台分类：

航天、航空、地面遥感

按工作波段分类：

紫外遥感（0.05-0.38μm）：

收集和记录目标物在紫外波段辐射能量

可见光遥感（0.38-0.76μm）：

收集和记录目标物反射的可见光辐射能量，传感器有：

摄影机、扫描仪、摄像仪等

红外遥感（0.76-1000μm）：

收集与记录目标物反射与发射的红外能量，传感器有：

摄影机、扫描仪等

微波遥感（1mm-1m）：

收集和记录在微波波段的反射能量，传感器有：

扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等

按传感器工作原理分类：

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

主动遥感：

传感器主动发射一定电磁波能量，并接收目标的后向散射信号

按资料获取方式分类：

成像遥感：

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

非成像遥感：

传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像

波段宽度与波谱的连续性分类：

按应用领域分类：

土地遥感（Domanial）环境遥感（Environmental）大气遥感（Atmospheric）

海洋遥感（Oceanographic）农业遥感（Agricultural）林业遥感（Forestry）水利遥感（Hydrographic）地质遥感（Geological）

5.遥感特点？

（一帧遥感图像代表地面多大位置）？

宏观性动态性技术手段多，信息海量应用领域广泛，经济效益高100nmilex100nmile（185kmx185km）=34225km2

6.气象卫星有哪些？

1957年10月4日，前苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星

1960年，美国发射了TIROS-1和NOAA-1太阳同步卫星

1972年，美国发射ERTS-1（后改名为Landsat-1），装有MSS传感器，分辨率79米

1982年，Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米

1986年，法国发射SPOT-1，装有PAN和XS传感器，分辨率提高到10米

1988年9月7日，中国发射第一颗“风云1号”气象卫星

1999年，美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米

1999年，美国发射QUICKBIRD-2，空间分辨率提高到0.6米

7.遥感发展历史？

无记录的地面遥感阶段（1608-1838）

有记录的地面遥感阶段（1838-1857）

空中摄影遥感阶段（1858-1956）

航天遥感阶段（1957-）

8.对遥感进行处理的软件？

PCIERDASENVIER-MAPPER

9.SAR是什么？

是合成孔径雷达SyntheticApertureRadar的缩写

10.遥感发展现状？

高分遥感发展迅速，多种传感器并存遥感从定性到定量分析

遥感信息提取逐步自动化

遥感商业化第二章电磁辐射与地物光谱特征

1什么是电磁波谱（应用较多的波段）？

按照电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，形成的一个连续谱带。

2.电磁辐射度量的相关概念？

1、辐射能量

电磁辐射是具有能量的，它表现在：

使被辐照的物体温度升高；改变物体的内部状态；使带电物体受力而运动

2、辐射通量Φ

在单位时间内通过某一面积的辐射能量称为辐射通量：

Φ=dW/dt

3、辐射通量密度E：

单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：

•辐照度（I）：

被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，记为:

I=dΦ/dS，单位是W/m2,S为面积。

•辐射出射度（M）：

温度为T的辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，记为:

M=dΦ/dS，单位也是W/m2，S为面积。

4、辐射强度

辐射强度:

是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量。

辐射强度=dΦ/dΩ

5、辐射亮度L

面辐射源，在某一方向，单位投影表面、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度

3什么是绝对黑体？

能全部吸收各种波长的辐射能量而不发生反射，折射和透射的物体称为绝对黑体，简称黑体。

4理解并分辨黑体辐射规律？

（1）普朗克热辐射定律：

表示出了黑体辐射出射度与温度的关系以及按波长分布的规律。

（2）玻耳兹曼定律：

即黑体总辐射出射度随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。

因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。

是红外装置测定温度的理论基础。

（3）维恩位移定律：

随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。

黑体辐射的三个特性：

辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。

温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线不同。

随着温度的升高，辐射出射度最大值所对应的波长向短波方向移动。

5.什么是太阳常数？

不受大气影响，在距离太阳一个天文单位（日地平均距离，149,597,870*103m）的区域内，垂直于太阳辐射方向上单位面积和单位时间黑体所接收到的太阳辐射能量。

6电磁波在穿越大气层会发生那些现象以及对电磁波的影响？

（论述题）

吸收，散射，折射，p28—p31

7大气的哪些成分对辐射有吸收作用？

大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带。

氧气：

小于0.2μm；0.155μm为峰值。

高空遥感很少使用紫外波段的原因。

臭氧：

数量极少，但吸收很强。

两个吸收带；对航空遥感影响不大。

水：

吸收太阳辐射能量最强的介质。

到处都是吸收带。

主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。

因此，水对红外遥感有极大的影响。

二氧化碳：

量少；吸收作用主要在红外区内。

可以忽略不计。

8大气散射类型？

1.瑞利散射：

当微粒的直径比辐射波长小得多时（d<<λ），此时的散射称为瑞利散射。

2.米氏散射：

当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射（d≈λ）。

3.无选择性散射：

当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射（d>>λ）。

符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。

9大气窗口的含义？

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。

大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。

10主要大气窗口波段有哪些？

（1）0.3～1.3μm：

反射光谱，即紫外、可见光、近红外波段。

是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段

（2）1.5～1.8μm和2.0～3.5μm：

反射光谱，即近、中红外波段。

白天日照条件好时扫描成像常用波段。

主要探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图。

（3）3.5～5.5μm：

发射和反射混合光谱，即中红外波段。

除了反射外，地面物体也可以自身发射热辐射能量。

用于探测高温目标。

（4）8～14μm：

远红外波段（热红外）,发射光谱。

适于夜间成像。

（5）0.8～2.5cm：

即微波波段，发射光谱。

有八个窗口，常用三个0.8cm,3cm,5cm,10cm。

一般将0.05～300cm纳入微波波段。

微波的特点决定了它能够全天候观测。

11哪个波段属于太阳辐射，哪个波段属于地球辐射，那个两者都有？

•地球是温度为300K的黑体，其电磁辐射的波长范围是：

2.5~50μｍ（0.3-2.5um）。

波段名称

可见光与近红外

中红外

远红外

波长

0.3~2.5μm

2.5~6μm

>6μm

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

12反射波普的含义？

地物的反射波普指地物反射率随波长的变化规律，通常用平面坐标曲线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。

13植被的反射波普曲线？

可见光（0.4-0.76μm）绿光处有一小反射峰，两侧0.45μm蓝和0.67μm红是两个吸收带，所以叶片呈现绿色

进入近红外波段（0.7-0.8μm）红外反射率急剧上升，在0.8微米达到顶峰，这区间反射率曲线很陡峻，几乎为近垂直的直线（植被红外陡坡效应），是植被独有的特征。

到达顶峰后植被反射率变化平缓，形成略有起伏的高平台（红外平台）

在中红外波段（1.3-2.5μm）受到含水量的影响，以1.45μm、1.95μm、2.7μm为中心是水的吸收带，形成低谷。

绿色植被在遥感影像上的特征：

由于叶绿素的影响，绿色植被对蓝光、红光吸收强，对绿光反射作用强，所以可见光下，人眼看到了绿色的植被，可见光影像上也通常表示为绿色

到了近红外光部分，反射率非常强，所以在近红外波段的遥感影像上植被的色调较亮，通常表示为红色

第3章遥感成像原理与遥感图像特征

1现有的遥感平台有哪些以及其发展状况？

遥感平台是搭载传感器的工具。

根据运载工具的类型，可分为地面平台、航空平台、航天平台。

地面平台：

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。

航空平台：

包括飞机和气球。

航天平台：

包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。

按照人造卫星的用途分类：

⏹气象卫星⏹陆地资源卫星海洋卫星等

2陆地卫星种类?

1）美国陆地卫星（Landsat）；⏹已经发射了8颗，其中Landsat-6发射失败。

⏹目前运转工作的是Landsat-5和Landsat-7及landsat8；

（2）法国陆地观测卫星（SPOT）；（3）欧空局地球资源卫星（ERS）；（4）俄罗斯钻石卫星（ALMAZ）；（5）日本地球资源卫星（JERS）；（6）印度遥感卫星（IRS）；（7）中-巴地球资源卫星（CBERS）

3摄影成像的分类？

依据探测波段可分为近紫外摄影可见光摄影红外摄影多光谱摄影

4什么是像点的位移（中心投影上会发生什么）？

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，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。

5CCD指什么？

电荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice）：

是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。

具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪音低、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。

并可以做成集成度高的组合件。

6高光谱成像仪含义及什么是高光谱遥感？

高光谱成像光谱仪是遥感进展中的新技术，其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。

高光谱遥感即高光谱分辨率遥感。

高光谱分辨率遥感（HyperspectralRemoteSensing）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。

7哪些波段属于微波？

在电磁波谱中，波长在1mm-1m的波段范围称微波。

微波遥感：

是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。

侧视雷达的分辨力可分为距离向分辨力（垂直于飞行方向）和方位向分辨力（平行于飞行方向）

SAR：

合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨力的雷达。

8微波遥感特点及与其他遥感区别？

①能全天候、全天时工作

②对某些地物具有特殊的波谱特征

③对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力

④对海洋遥感具有特殊意义

⑤分辨率较低，但特性明显

9遥感图像特征？

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动态变化特点影像特征几何特征物理特征时间特征特征参数空间分辨率光谱分辨率辐射分辨率时间分辨率

10遥感获取的信息包括哪些？

通过遥感图像获取三方面信息：

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。

11空间，波普，辐射分辨率的含义？

1）遥感图像的空间分辨率

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

（2）遥感图像的波谱分辨率

⏹传感器在接收目标辐射的波谱时能够分辨的最小波长间隔。

⏹间隔越小，分辨率越高

⏹不同波谱分辨率的传感器对同一地物探测效果有很大区别，P82.图3.26

⏹传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。

⏹光谱是连续的，不存在明显的边界；

⏹高的光谱分辨率可以很好地区分地物及其特征；

⏹利用目标地物与背景的反差的最大化来设计波段；

⏹波段宽度用高斯分布最大宽度的一半来描述；

（3）遥感图像的辐射分辨率

地物目标的识别，其依据是探测目标和特征的亮度差异，其前提条件有两个：

一是地物本身必须有充足的对比度；二是传感器必须有能力记录下这个对比度。

辐射分辨率是指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。

即探测器的灵敏度-遥感器感测元件在接受光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。

辐射分辨率一般用灰度的分级数来表示，即最暗—最亮灰度值间分级的数目—量化级

数。

TM比MSS的辐射分辨率提高，图像的可检测能力增强。

第四章遥感图像处理

颜色的性质：

明度（Luminance）色调（Hue）饱和度（Saturation）

1什么是三原色（色光颜料）及三原色合成原理？

、颜色相加原理

⏹互补色：

若两种颜色混合产生白色或灰色，该两种颜色就称为互补色

⏹三原色：

若三种颜色中的任一种都不能由其余两种颜色混合产生；而这三种颜色按一定比例混合可形成各种不同颜色，该三种颜色称为三原色。

⏹RGB是最优的三原色，RGB色彩模式用于发光的设备，例如：

电视荧光管和计算机的监视器。

⏹RGB光线的每一级都用8位来表示，再生成24位真彩色。

3、颜色相减的原理

白色的光是由三原色100%混合成的。

减掉红色生成青色（蓝和绿的混合）；减掉绿色生成品红（红和蓝的混合），减掉蓝色生成黄色（红和绿的混合）。

青色、品红和黄色是用于相减法混合的三种基本颜色。

◊CMY（减法三原色）

喷漆或染色是通过减色法来生成颜色的。

⏹当染料或颜料吸收了红色，并且反射了绿色和蓝色的光，我们看到的是青色（Cyan）；

⏹当它吸收了绿色，反射了红色和蓝色，我们看到的品红（Magenta）；

⏹当它吸收了蓝色，反射了红色和绿色时，我们看到的是黄色（Yellow）。

2什么是数字图像？

用计算机存储和处理的图像，空间坐标和灰度均不连续、以离散数学原理（矩阵）表达的图像。

在计算机内部，数字图像表现为二维阵列（网格），属于不可见图像。

3将光学图像转化为数字图像步骤（空间采样属性变换）

模拟量——连续变量

数字量——离散变量

灰阶：

黑白相片黑白的程度。

黑白变化是逐步过渡，人为设置灰标。

数字化时：

将一幅影像通过扫描仪或者数字摄像机等外部设备送入计算机时，就是对图像的位置变量进行离散化，对灰度值进行量化。

即包含两方面的内容：

一是图像空间位置（坐标）的数字化（采样）。

二是图像灰度的数字化（量化）。

4辐射校正的组成及含义和几何校正的含义

辐射校正

Ø进入传感器的辐射强度反映在图像上就是亮度值（灰度值）。

辐射强度越大，亮度值（灰度值）越大。

Ø亮度值主要受两个物理量影响：

一是太阳辐射照射到地面的辐射强度，二是地物的光谱反射率。

当遥感图像在几何位置上发生了变化，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畸变时，即说明遥感影像发生了几何畸变。

遥感影像的总体变形是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。

5引起辐射畸变的原因？

引起辐射畸变有两个原因：

一是传感器仪器本身产生的误差；二是大气对辐射的影响。

6产生几何变形的原因？

1、遥感平台位置和运动状态变化的影响

2、地形起伏的影响

3、地球表面曲率的影响

4、大气折射的影响

5、地球自转的影响

7几何校正常用方法？

（p109）

I.最近邻法nearestneighbor

II.双向线性内插法

III.三次卷积内插法cubicconvolution

8、小结：

几何精校正步骤

1、调入图像，比较观察；

2、确定二元多项式的次数；

3、确定GCP的个数；

4、选取GCP，尽可能均匀分布在图像上；

5、重采样计算，得到校正后的新图像；

6、核实校正过程精度，使总误差控制在一个像元内。

8选地面控制点的确定公式？

（n+1）（n+2）/2

9数字图像增强的方法？

Ø对比度变换空间滤波彩色变换图像运算多光谱变换

10空间滤波的含义及常用方法？

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概念

空间滤波是通过像元与其周围相邻像元的关系，采用空间域中的邻域处理方法，实现重点突出图像上的某些特征的目的（如突出边缘或纹理）。

1、图像卷积运算

2、平滑（均值平滑中值滤波）

3、锐化（罗伯特梯度索伯尔梯度拉普拉斯算法定向检测

11什么是卷积运算?

卷积运算是在空间域上对图像进行邻域检测的运算

12平滑方式有哪些?

均值平滑中值滤波

13锐化方法？

罗伯特（Roberts）梯度索伯尔（Sobel）梯度拉普拉斯（Laplace）算法定向检测

14什么是密度分割

单波段黑白遥感影像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色影像。

这种方法又叫密度分割、伪彩色增强。

15、单波段彩色变换：

单波段黑白遥感影像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色影像。

这种方法又叫密度分割、伪彩色增强。

15什么是标准假彩色合成？

将绿波段赋蓝，红波段赋绿，近红外波段赋红时，这一合成方案被称为标准假彩色合成，是一种最常用的合成方案。

如landsat的TM影像第4（近红外）、3（红色）、2（绿色）波段分别被赋予红、绿、蓝。

16信息复合的类型？

遥感信息的复合主要指不同传感器的遥感数据的复合、不同时相的遥感数据的复合和遥感数据对非遥感数据的复合。

17四个植被指数

差值植被指数

比值植被指数

归一化差值植被指数

绿度植被指数：

KT变换中的绿度

17被指数（VI,VegetationIndices）是基于植被在红光波段（R）的强吸收和近红外波段（IR）的强反射，通过这两个波段影像的比值或线性组合来表达植被信息（如叶面指数、植被覆盖度、生物量等）的参考量

18k-t变换获得几个变量，变化后有什么特征？

⏹K-T变换（kauth-Thomas变换）

⏹一种特殊的主成分分析，转换系数是固定的；坐标空间发生旋转，旋转后的坐标轴指向与地面景物有密切关系的方向.也称缨帽变换（TasseledCap）

⏹缨帽变换为植被研究特别是分析农业特征提供了一个优化显示的方法，同时实现了数据压缩。

⏹变换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向（K－L变换后指向主成分方向）

19.遥感信息复合的种类

1）不同传感器的遥感数据的复合，

2）不同时相的遥感数据的复合

3）遥感与非遥感信息的复合

第五章遥感目视解译与制图

1.遥感图像目标地物的识别特征（直接解译标志）

遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映,包括：

色：

指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。

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。

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。

常用的解译标志:

1.色调/颜色（Tone/color）2.阴影（Shadow）3.大小（Size）4.形状（Shape）5.纹理6.图形7.位置8.相关布局

2.遥感图像解译目视计算机原理

⏹目视解译：

指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

⏹遥感图像计算机解译（遥感图像理解）：

以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征，结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。

3.为什么能通过图像辨别地物？

目视判读遥感图像时，只有在遥感图像上存在着颜色差异或者色调的差异时，并且这种差异能为判读着视觉所感受，才有可能将目标地物与背景区别开。

实践证明，遥感图像上颜色的差异或者色调的差异达到一定程度时，目标地物就容易与背景产生对比，形成形状和纹理。

4.目视解译能获得哪些图像

5.红外遥感

夜间优于白天，黎明前的热红外像片效果更佳

夜间的热红外航空像片比白天的解译效果好，黎明前的热红外像片效果最佳，这因为夜间不受太阳辐射的干扰，热红外像片上色调差异主要取决于地物的温度和辐射热红外线的能力。

6.LANDSAT上的传感器

7.TM7个波段不同应用能力

⏹阴影：

表现为地物背光面形成的深色或黑色的色调。

分本影和落影。

本影：

是地物未被太阳照射到的部分在像片上的构像。

有助于获得地物的立体感。

落影：

是阳光直接照射物体时，物体投在地面上的影子在像片上的构像。

⏹纹理：

通过色调或颜色变化表现的细纹或细小的图案。

这种细纹或细小的图案在某一确定的图像区域中以一定的规律重复出现。

可揭示地物的细部结构或内部细小的物体。

8.目视解译的方法有几种5种

直接判读法:

是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。

直接判读法使用的直接判读标志包括：

色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。

对于边界特征清晰的目标地物，可以根据其形状、图型等解译特征直接确定其分布范围。

对比分析法：

包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相对比法。

信息复合法：

利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感影像上目标地物的方法。

综合推理法：

综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。

地理相关分析法：

根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况、与分布的方法。

9.什么是遥感影像地图

遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。

10.制作遥感影像的步骤

（1）影像地图的设计

（2）遥感影像的选择、处理和识别（3）地理基础底图的选取

（4）影像几何纠正

（5）制作线划注记版，套合地图基本要素

（6）遥感影象地图的制印

第六章遥感数字图像的计算机解译

1.遥感数据三种表达方法B2L

①BSQ格式（Bandsequential）：

按波段顺序依次排列的数据格式

②BIP格式（Bandinterleavedbypixel）：

每个像元按波段次序交叉排列

③BIL格式（Bandinterleavedbyline）：

逐行按波段次序排列的