北師大遙感復習真題及答案總結_第1頁
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文檔簡介

1、遙感:是20世紀60年代發展起來的對地觀測的綜合性探測技術,有廣義理解和狹義理解;廣義理解:泛指一切無接觸的遠距離探測,包括對電磁場、力場、機械波等探測;狹義理解:利用探測儀器,不與探測目標相接觸,從遠處把目標的電磁波特性記錄下來,通過分析,揭示目標物的特征性質和動態變化的綜合性探測技術。遙感平臺:搭載傳感器的工具,按高度分類,可以分為地面平臺、航空平臺和航天平臺。大氣窗口:指電磁波通過大氣層時較少被反射、散射和吸收的,透過率較高的波段。反射波譜:指地物反射率隨波長的變化規律,通常用平面坐標曲線表示,橫坐標表示波長,縱坐標表示反射率,同一物體的波譜曲線反映出不同波段的不同反射率,將此與遙感傳感

2、器的對應波段接收的輻射數據相對照,可以得到遙感數據與對應地物的識別規律。太陽同步軌道:衛星軌道面與太陽和地球連線之間在黃道面內的夾角,不隨地球繞太陽公轉而改變,該軌道叫BIL格式:逐行按波段次序排列的格式。波譜分辨率:指衛星傳感器獲取目標物的輻射波譜信號時,能分辨的最小波長間隔,間隔越小,分辨率越高。米氏散射:當大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當時發生的散射,這種散射主要由大氣中的微粒引起,例如氣溶膠、小水滴。散射強度與波長的二次方成反比,并且向前散射強度大于向后散射強度,具有明顯的方向性。合成孔徑雷達:指利用遙感平臺的前進運動,將一個小孔徑的天線安裝在平臺的側方,以代替大孔徑的天線,提高方位分

3、辨力的雷達。SAR的方位分辨力與距離無關,只與天線的孔徑有關。天線孔徑愈小,方位分辨力愈高。圖像銳化:又叫圖像增強,是增強圖像中的高頻成分,突出圖像的邊緣信息,提高圖像細節的反差,圖像銳化處理有空間域與頻率域處理兩種。1、黑體輻射的特性。與曲線下面積成正比的總輻射出射度是隨溫度的增加而迅速增加,滿足斯忒潘波爾茲曼定律,即黑體總的輻射出射度與溫度四次方成正比M?T,作用:對于一般物體來講,傳感器探測到的輻射能后就可以用此公式大致推算出物體的總輻射能量或絕對溫度。熱紅外遙感就是利用這一原理探測識別目標地物的;(1) 輻射峰波長?max隨溫度的增加向波長短的方向移動,滿足維恩位移定律,即4?max?

4、T?b,b是一個常數。作用:如果知道了某物體溫度,可以推算出它的輻射峰波長,在遙感技術上,常利用這種方法選擇遙感器和確定目標物進行熱紅外遙感的最佳波段。(2) 每根曲線不相交,故溫度越高所有波長對應的輻射出射度越大。作用:在微波波段黑體的微波輻射亮度與溫度的一次方成正比。2、根據散射原理,闡述晴朗的天空呈藍色以及清晨天空呈紅色的原因。瑞利散射的條件是大氣中的粒子的直徑比輻射的波長小的多時發生的散射,主要是有大氣分子或原子引起,它對可見光波段影響非常明顯,散射強度與波長的四次方成反比,波長越短,散射越厲害。在晴朗的白天,藍光波段比較短,散射最厲害,使其四面八方的散射,其他波段較長,散射相比較弱,

5、所以天空為藍色;在早晨,由于太陽高度角小,陽光經過的大氣厚度大于垂直輻射,所以在漫長的散射過程中,藍波段被散射殆盡,而綠波段波長叫長,把部分散射掉,只有波長最長的紅光散射最弱,透過大氣最多,所以天空為紅色。3、簡述物體對電磁波的反射的三種方法。鏡面反射:地物反射滿足反射定律,入射波與反射波在同一平面,入射角等于反射角,反射分量相位相干,振幅變化小,有極化。當鏡面反射時,如果入射光為平行光,只能在反射波射出的方向上才能探測到能量,其他方向沒有,對于可見光而言,其他方向為黑色;自然界中的鏡面很少。漫反射:無論入射方向如何,其反射方向四面八方,各個方向的輻射亮度相同;反射分量相位即振幅變化沒有規律,

6、沒有極化;自然界中漫反射面很少;方向反射:該反射介于上述兩個理想模型之間。當入射輻照度一樣時,對于不同的入射方位角和天頂角與不同的反射觀測角和方位角,反射輻射亮度不同。自然界大部分物體都符合方向反射。4、真實空間側視雷達的分辨率包括哪兩種?說出提高分辨率的方法。距離分辨率:在垂直于航向上,能分辨兩個物體的最小單元。Pg?分辨率,?為脈沖寬度,?為視角,C為波速。方位分辨率:沿著航向上,能分辨兩目標物的最小距離。Pr?c2sin?,其中Pg為距離?DR,其中Pr為方位分辨率,?為發射波長,D為孔徑長度,R為雷達距地物距離。從距離分辨率公式看,與距離無關,與脈沖寬度有關,可以采用脈沖壓縮技術;從方

7、位分辨率公式看,與波長、孔徑尺度、距離有關,可以采用脈沖壓縮技術和合成孔徑雷達技術,提高方位分辨率5、導致遙感圖像幾何形變的因素(1) 遙感平臺位置和運動形態的變化的影響,其中包括外部形態和內部形態兩種外部形態如航高航速翻轉俯仰偏航,內部形態有傳感器的影響(2) 大氣層的折射,是輻射不是直線,而是曲線,導致像點位移地面高度,由于地面高度的影響,是原來在地面上的像點被同一位置某高點代替,是像點發生位移(3) 地球曲率變化的影響,是像點位移和象元大小對應不同地面寬度大小(4) 地球自轉的影響,是影像發生形變6、監督分類的思想首先根據已知的樣本類別和類別的先驗知識,確定判別函數和相應的判別準則,其中

8、利用一定數量的已知類別的樣本的觀測值求解待定的參數,然后將位置類別的樣本的觀測值代入判別函數,再依據判別準則對該樣本的類別屬性做出相應的判別7、圖像融合及舉例說明意義圖像融合就是對多種遙感平臺、多時相遙感數據以及遙感數據與非遙感數據之間的數據組合匹配技術,該方法發揮了各種遙感數據源的優勢互補,彌補其中某一種遙感數據的不足之處,提高了遙感數據的應用性,在僅用遙感數據難以解決問題的情況下,引入非遙感數據的輔助,可進行更深入的分析,也為下一步地理信息系統打下基礎。以spot圖像和TM圖像為例,TM圖像有7個波段,波譜信息豐富,而spot圖像沒有,但spot圖像全色波段的空間分辨率比TM圖像的全色和多

9、光譜空間分辨率高,將這兩種圖像融合,不僅具有豐富的光譜信息,而且有很高的空間分辨率。8、最小值去除法的思想直方圖指以統計圖的形式表示圖像亮度值和象元數之間的關系,在二維坐標系中,橫坐標表示象元的亮度值,縱坐標表示每一亮度值或亮度間隔的象元數占總象元數的百分之,從直方圖中可以找到一幅圖像的最小亮度值。在一幅遙感圖像中總可以找到某種或某幾種地物,其輻射亮度或反射率為0,例如地面起伏的山區的陰影面,反射率極低的深海水,在這些的象元值應該為0,但實測表明,這些象元值不為0,這個值就是大氣散射引起的程輻射值,通過直方圖,可以得到該程輻射值,將每個波段象元值減去該最小值,改善亮度值范圍,提高對比度,提高圖

10、像質量9、植物波譜特性植物反射波譜特性規律性明顯而獨特,可以分為三個波段,在可見光(0.4-0.76um)有一個小的反射峰,位于0.55um處,在其兩側有兩個吸收谷,位于0.45um和0.67um處。主要是由于葉綠素的影響,葉綠素對藍光和紅光的吸收率較高,對綠光的反射率較低。在近紅外波段0.7-0.8um處有一個反射陡坡,在1.1um處有一個峰值,這是植被特有的,主要是由于植被葉細胞對該波段具有較高的反射率;在中紅外波段1.3-2.5um處,由于植被含水量的影響,對該波段具有較高的吸收率,大大減少反射率,在1.45um、1.95um、2.7um處有三個吸收帶,形成波谷。由于TM4波段是近紅外波

11、段,對植被具有較高的反射率,在賦予紅色后,紅色在該圖像上的比例最大,圖像呈現紅色,其他兩個波段反射率相對而言較低,賦予綠藍后,比例較少,不是很明顯。第二套真題答案輻射亮度:假設有一輻射源是面狀的,向外輻射的強度隨輻射的方向不同而不同,貝U輻射亮度L定義為輻射源在某一方向上,單位投影表面,單位立體角的輻射通量。激光雷達:用激光器作為發射光源,采用光電探測技術手段的主動遙感設備,工作在紅外和可見光波段。太陽大頂角:太陽入射光線與地面垂線方向構成的夾角,與太陽高度角之和為90。太陽高度角:是指太陽入射光線與地平面之間的夾角。高光譜遙感:是高光譜分辨率遙感的簡稱,它是在電磁波普的可見光、近紅外、中紅外

12、和熱紅外波段范圍內,獲取許多非常窄的光譜連續的影像數據的技術。其成像光譜儀可以收集到上百個非常窄的光譜波段信息。主成分分析:對某一多光譜圖像X,利用K-L變換矩陣A進行線性組合,產生了一組新的多光譜圖像丫。Y=AX,從幾何意義上看,變換后的主分量空間坐標系與變化前的多光譜坐標系相比旋轉了一個角度,而且新坐標系的坐標軸一定指向數據信息量大的方向。(一種除去波段之間的多余信息,將多波段的圖像壓縮到比原來波段更有效的少數幾個轉換波段的方法)低通濾波:用濾波方法將頻率域中一定范圍的高頻成分濾掉,而保留其低頻成分已達到平滑圖像的目的。1、雷達距離向分辨率和方位向分辨率的特點和影響兩種分辨率的因素。2、在

13、熱紅外遙感影像中,水體、草地、金屬屋頂在白天和夜晚有何特點。水體與道路:(白天)水體為暗色調,由于水體具有良好的傳熱性;道路呈現灰色或白色,由于構成道路的水泥、瀝青等建筑材料在白天接收大量太陽能并迅速轉換為輻射能。(午夜)水體為灰色或灰白色,這是由于水體熱容量大、散熱慢;道路由于散熱快顯為暗色調;樹林與草地:(白天)樹林為灰色至黑色,主要由于樹葉表面存在水汽蒸騰降低樹葉表面溫度,使樹葉溫度比裸露地面溫度低;(夜晚)樹林由于覆蓋下的地面輻射使樹冠增溫,呈灰色調或灰色;草地為黑色或暗灰色調,因為夜間草類很快散發熱能而冷卻;土壤與巖石:(夜晚)巖石白天受太陽暴曬,在夜間的熱紅外像片上成為淺灰色;土壤

14、由于含水量不同而不同,當含水量高時為灰色或灰白色,由于水體熱容量大的緣故,含水量低時為暗灰色或深灰色。金屬:由于發射率低其輻射能量低,所以先暗灰色。3、在不同季節運用LandsatTM對同一目標(以戈壁灘為例)進行觀測,在可見光近紅外波段觀測的反射率會不會所變化?影響反射率的主要因素有哪些?實質讓回答影響反射率的因素!4、遙感影像幾何精糾正的步驟和影響幾何精糾正的因素。(1) 準備工作。包括影像數據、地圖資料、大地測量成果、儀器參數的收集和分析,所需控制點的選擇和量測等。如果影像為膠片影像,需要將其數字化。(2) 原始數字影像輸入。按規定的格式將遙感數字影像用專門的程序讀入計算機。(3) 建立

15、糾正變換函數。糾正變換函數用來建立影像坐標與地圖坐標間的數學關系,可以利用數學模型構成。(4) 確定輸出影像范圍。輸出影像范圍定義不恰當時,會造成糾正后的影像未被全部包括或輸出影像空白過多,所以需要定義合適的范圍。(5) 像元幾何位置變換。利用糾正變換函數把原始的數字影像逐個像元地變換到輸出影像相應的位置上,通常采用反解法進行糾正。(6) 像元的灰度重采樣。可以采用最鄰近像元法、雙線性內插法和三次卷積法進行重采樣。(7) 輸出糾正數字影像。經過逐個像元的幾何位置變換和灰度重采樣得到的輸出影像數據按需要的格式寫入糾正后的輸出影像文件。影像幾何糾正的因素:(1) 地面控制點的位置、數量和選擇;(2

16、)5、簡述造成遙感數據輻射畸變的因素。(1) 傳感器本身的性能引起的輻射誤差;例如多個檢測器之間靈敏度存在差異,以及儀器系統工作時產生的誤差,導致接收的圖像不均勻,產生條紋和“噪聲”。(2) 地形影響和光照條件的變化引起的輻射誤差;由于太陽高度角的影響,在圖像上會產生陰影,陰影會覆蓋陰坡地物,對圖像的定量分析和自動識別產生影響;地形坡度的地面,對進入傳感器的太陽光線的輻射亮度有影響。(3) 大氣的散射和吸收引起的輻射誤差;主要是因為大氣吸收和散射目標物和陽光的輻射。6、利用誤差矩陣對遙感圖像分類精度進行評價的步驟。7、以一種自然災害為例,從數據的選擇、獲取、分析、信息提取、綜合分析等方面論述災

17、害監測和損失評估的技術工作流程和關鍵技術。第三套真題答案輻射分辨率:是指傳感器接受波譜信號時,能分辨的最小輻射度差。距離分辨率:在垂直于航線方向上,能分辨兩個物體的最小單元。后向散射:在兩個均勻介質的分界面上,當電磁波從一個介質中入射時,會在分界面上產生散射,這種散射叫做表面散射。在表面散射中,散射面的粗糙度是非常重要的,所以在不是鏡面的情況下必須使用能夠計算的量來衡量。通常散射截面積是入射方向和散射方向的函數,而在合成孔徑雷達及散射計等遙感器中,所觀測的散射波的方向是入射方向,這個方向上的散射就稱作后向散射。推掃式掃描:推掃式掃描,采用廣角光學系統,在整個視場內成像。它把探測器按掃描方向(垂

18、直于飛行方向)陣列式排列來感應地面響應,并借助于與飛行方向垂直的“掃描”線記錄,構成二維圖像。植被指數:利用衛星不同波段探測數據組合而成的,能反映植物生長狀況的指數。纓帽變換:根據MSS數據研究多光譜信息與自然景觀要素特征間的關系而建立的一種特定變換,通過一個變換矩陣來實現的。均值平滑:是將每個象元以其為中心的區域內取平均值來代替該像元值,以達到去掉尖銳“噪聲”和平滑圖像目的.具體計算時常用3*3的模板作卷積運算.大氣窗口:指電磁波通過大氣層時較少被反射、散射和吸收的,透過率較高的波段。像點位移:航空像片是地面的中心投影,根據中心投影原理,無論是起伏狀態的地形,還是高于地面的任何地物,反映在航

19、空像片上的像點相對于其地面位置,一般都會產生位置的移動,這種像點位置的移動,叫做像點位移。動態聚類法:在初始狀態下給出粗糙的分類,然后基于一定的原則進行類別間重新組合樣本,直到分類比較合理為止,這種聚類法叫動態聚類法,具有代表性的是ISODATA.絕對黑體:如果有一種物體對任何波長的輻射能量都全部吸收,這個物體叫絕對黑體。波譜分辨率:指衛星傳感器獲取目標物的輻射波譜信號時,能分辨的最小波長間隔,間隔越小,分辨率越高。1、遙感影像地圖是一種以遙感影像和一定的地圖符號來表現制圖對象地理空間分布和環境狀況的地圖。在遙感影像地圖中,圖面內容要素主要由影像構成,輔助以一定地圖符號來表現或說明制圖對象,與

20、普通地圖相比,影像地圖具有豐富的地面信息,內容層次分明,圖面清晰易讀,充分表現出影像與地圖的雙重優勢。主要特征:(1)豐富的信息量:它與普通線劃地圖相比,沒有信息空白區域,彩色影像地圖的信息量遠遠超過線劃地圖。利用遙感影像地圖可以解譯出大量制圖對象的信息,因此,普通影像地圖具有補充和替代地形圖的作用。(2)直觀形象性:遙感影像是制圖區域地理環境與制圖對象進行“自然概括”后的構像,通過正射投影糾正和幾何糾正等處理后,它能夠直觀形象地反映地勢的起伏,河流曲折的形態,增加了影像地圖的可讀性。(3)具有一定數學基礎:經過投影糾正和幾何糾正處理后的遙感影像,每個像素點都具有自己的坐標位置,根據地圖比例尺

21、與坐標網可以進行量測。(4)現勢性強:遙感影像獲取地面信息快,成圖周期短,能夠反映制圖區域當前的狀況,具有很強的現勢性,對于人跡罕至地區,如沼澤地、沙漠、利用遙感影像制作遙感影像地圖,更能顯示出遙感影像地圖的優越性。2、限制遙感影像分類的因素:實踐表明,單純依靠某種單一分類方法很難達到實用精度,這主要是因為遙感數據本身特點和單一分類方法的限制(1)遙感數據的制約:a、遙感信息反映的主要是地球表層系統的二維空間信息,高程變化對地理環境的影響沒有得到充分反映,地表以下深層構造相互作用機理也無法得到反應,導致分類信息不完整。b、遙感信息傳遞過程的局限性以及遙感信息之間的復雜相關性,決定遙感信息的不確

22、定性和多解性。c、遙感數據空間分辨率也給分類造成一些麻煩,空間分辨率低時,象元不一定是單一地物,往往是多種混合地物類型,分辨率高時,造成同類地物的差異被夸大,造成分類的復雜性(2)分類方法的制約,a、目前分類方法主要是單點分類。B、分類主要依靠的是光譜信息,遙感圖像的空間信息和結構信息沒有充分利用。G分類所依靠的光譜信息隨環境和時間變化,而且有大量的同物異譜和同譜異物現象。第五套真題遙感:廣義定義:遙遠的感知,泛指一切無接觸的遠距離探測,包括對電磁場、力場、機械波(聲波、地震波)等探測狹義定義:是應用探測儀器,不與探測目標相接觸,從遠處把目標的電磁波特性記錄下來,通過分析,揭示出物體的特征性質

23、及其變化的綜合性探測技術微波遙感:指通過微波傳感器獲取從目標地物發射或反射的微波輻射,經過判讀處理來識別地物的技術.時間分辨率:是指在同一區域進行的相鄰兩次遙感觀測的最小時間間隔。時間間隔大,時間分辨率低,反之時間分辨率高。時間分辨率是評價遙感系統動態監測能力和“多日攝影”系列遙感資料在多時相分析中應用能力的重要指標。根據地球資源與環境動態信息變化的快慢.遙感影像地圖:遙感影像地圖是一種以遙感影像和一定的地圖符號來表現制圖對象地理空間分布和環境狀況的地圖。在遙感影像地圖中,圖面內容要素主要由影像構成,輔助以一定地圖符號來表現或說明制圖對象,與普通地圖相比,影像地圖具有豐富的地面信息,內容層次分

24、明,圖面清晰易讀,充分表現出影像與地圖的雙重優勢。多源信息復合:多種遙感平臺、多時相遙感數據以及遙感數據與非遙感數據之間的信息組合匹配技術??梢园l揮多種信息源的各自優勢,彌補某一種信息源的不足之處,提高遙感信息的應用范圍。1、陸地衛星(Landsat)系列特點衛星軌道特點(1)近圓形軌道,主要目的是使在不同地區獲取的圖像比例尺一致,還可以使速度也近于勻速,便于掃描儀用固定的掃描頻率對地掃描成像,避免造成掃描行之間不銜接的現象(2)近極地軌道,有利于增大衛星對地面總的觀測范圍(3)與太陽同步軌道,有利于衛星在相近的光照條件下對地面進行觀測,有利于衛星在固定的時間飛臨地面站上空,并使衛星上的太陽電

25、池得到穩定的太陽照度(4)可重復軌道,有利于對地面地物和自然現象的變化作動態監測。Landsat1-3的衛星軌道高度在915km上,運行周期為103.3min,傾角為99.1,重復周期18天,上面有傳感器RBV和MSSLandsat4-5軌道高度705km,運行周期98.9min,傾角98.2°,重復周期16天,上面有傳感器TM和MSSLandsat7與landsat4/5在軌道參數上相同,特點是傳感器改型為ETM2、遙感植被解譯的應用遙感植被解譯有極為廣泛的用途,衛星資源都把植被的探測作為重要的目標(1) 植被制圖,應用遙感影像進行植被的分類制圖,尤其是大范圍的植被制圖,是一種非常

26、有效而且節約大量人力物力的工作,已被廣泛的采用。如我國內蒙古草場資源遙感調查,“三北”防護林遙感調查(2) 城市綠化調查和生態環境評價(3) 草場資源調查(4) 林業資源調查(5) 遙感大面積作物估產研究3、遙感系統的組成部分(1) 目標物的電磁波普特性,任何目標物都具有發射、反射和吸收電磁波的性質,這是遙感的信息源,目標物與電磁波相互作用,構成了目標物的電磁波特性,它是遙感探測的依據(2) 信息的獲取,傳感器接收記錄目標物的電磁波信號(3) 信息的接收,傳感器接收到目標物的電磁波信息,記錄在數字磁介質或膠片上,膠片是由人或回收艙送至地面回收,而數字磁介質上記錄的信息則可通過衛星上的微波天線傳

27、輸給地面站(4) 信息的處理,地面站收到遙感衛星發送來的數字信息,記錄在高密度的磁介質上,并進行一系列的處理,如信息恢復,輻射校正等,再轉化為用戶可以使用的通用數據格式或轉換成模擬信號,才能被用戶使用(5) 信息的應用,遙感獲取信息的目的是應用,這項工作是由專業人員根據不同的目的進行,在應用過程中,也需要大量的信息的處理和分析4、海洋遙感的特點(1) 大尺度、同步覆蓋,由于海洋現象范圍大、幅度大、變化快,因而需要航空航天平臺的宏觀、同步觀測。(2) 光學傳感器必須具有較窄的光譜波段,因為海洋的光譜特征差異小,干擾因素大,只有較窄的光譜波段才能捕捉具有指示意義特征譜段。(3) 空間分辨率低,只有

28、較大的瞬時視場角,才能保證足夠多的接收能量。(4) 由于水體向上的反射輻射能太低,衛星接收的能量大多來至于大氣的干擾,因此對于水體(海洋)遙感而言,排除大氣的干擾尤為重要。(5) 以微波為主,微波可以在各種天氣條件下,透過云層獲取全天時、全天候的海洋信息,并且微波還可以較好的獲取海水溫度、鹽度和海面粗糙度等信息。(6) 電磁波與激光、聲波相結合是擴大海洋遙感探測手段的一天新方法,海洋遙感從可見光到紅外到微波,但只能局限于水面表層深度的薄層,而利用聲波可以突破深度的局限性,將遙感技術的應用范圍延伸到深海甚至海底。(7) 需要海面實測資料的校正,海洋遙感要與其他海洋手段和海面實測資料相結合方能有效

29、發揮作用。5、遙感解譯中的對比分析法此方法包括同類地物對比分析法、空間對比分析法和時相對比分析法同類地物對比分析法是在同一遙感影像上,由已知地物推出未知目標地物的方法。例如,在大、中比例尺航空攝影像片上識別居民點,讀者一般都比較熟悉城市的特點,我們可以根據城市具有街道縱橫交錯、大面積淺色調的特點和其他居民點進行對比分析,從眾多的居民點中將城市從背景中識別出來,也可以通過比較淺色調居民點的大小,將城鎮與村莊區別開來。空間對比分析法是根據待判讀區域的特點,判讀者選擇另一個熟悉的與遙感影像區域特征類似的影像,將兩個影像相互對比分析,由已知影像為依據判讀未知影像的一種方法。例如,兩張地域相鄰的彩色航空

30、像片,其中一張經過解譯,并通過實地驗證,解譯者對它很熟悉,因此就可以利用這張彩色外航空像片與另一張彩色外航空像片比較,從已知到未知,加快對地物的解譯速度。使用該方法應注意對比的區域應該是自然地理特征基本相似。時相動態對比法是利用同一地區不同時間成像的遙感影像加以對比分析,了解同一目標地物動態變化的一種解譯方法。例如,遙感影像中河流在洪水季節與枯水季節的變化。利用時相對臺對比法可以進行洪水淹沒損失評估,或其他一些自然災害損失評估。6、制約計算機分類精度的主要因素限制遙感影像分類的因素:實踐表明,單純依靠某種單一分類方法很難達到實用精度,這主要是因為遙感數據本身特點和單一分類方法的限制遙感數據的制

31、約:a、遙感信息反映的主要是地球表層系統的二維空間信息,高程變化對地理環境的影響沒有得到充分反映,地表以下深層構造相互作用機理也無法得到反應,導致分類信息不完整。b、遙感信息傳遞過程的局限性以及遙感信息之間的復雜相關性,決定遙感信息的不確定性和多解性。c、遙感數據空間分辨率也給分類造成一些麻煩,空間分辨率低時,象元不一定是單一地物,往往是多種混合地物類型,分辨率高時,造成同類地物的差異被夸大,造成分類的復雜。分類方法的制約,a、目前分類方法主要是單點分類。B、分類主要依靠的是光譜信息,遙感圖像的空間信息和結構信息沒有充分利用。G分類所依靠的光譜信息隨環境和時間變化,而且有大量的同物異譜和同譜異

32、物現象。第六套真題答案地物反射波譜:指地物反射率隨波長改變而變化的規律,通常用平面坐標曲線表示,橫坐標表示波長,縱坐標表示反射率,同一物體的波譜曲線反映出不同波段的不同反射率,將此與遙感傳感器的對應波段接收的輻射數據相對照,可以得到遙感數據與對應地物的識別規律。雙向反射率分布函數:對于地物表面dA,入射時輻照度dIi?i,?i?,在?r和?r方向上,由dli產生的反射亮度為dLr,隨著入射方向和反射方向的不同,產生一個函數fr,稱為雙向反射分布函數,簡稱BRDF即fr?dLr?i?i,?r?r?dIi?i,?i基爾霍夫定律:在一定溫度下,地物單位面積上的輻射出射度與吸收率之比,對于任何物體都是

33、一個常數,并等于該溫度下同面積的黑體輻射出射度瑞利散射:大氣粒子的直徑比輻射的波長小得多時發生的散射,通常是由大氣分子和原子引起的,對可見光波段影響非常明顯。大氣窗口:指電磁波通過大氣層時較少被反射、散射和吸收的,通過率高的波段分辨率:是遙感技術及其應用中的一個重要概念,也是衡量遙感數據質量特征的一個重要指標,包括空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率、溫度分辨率、輻射分辨率。輻射亮度:假設有一輻射源是面狀的,向外輻射的強度隨輻射的方向不同而不同,貝U輻射亮度定義為輻射源在某一方向上,單位投影表面,單位立體角的輻射通量。維恩位移定律:在一定溫度下,絕對黑體與輻射本領最大值相對應的波長入和絕對溫度T

34、的乘積為一常數,即入T=b。上述結論稱為維恩位移定律,式中,b=0.002897m2K,稱為維恩常量。它表明,當絕對黑體的溫度升高時,輻射本領的最大值向短波方向移動。高光譜遙感:在電磁波譜的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內,獲取許多非常窄的光譜連續的影像數據的技術。其成像光譜儀可以收集到上百個非常窄的光譜波段信息。小波分析:時間(空間)頻率的局部化分析,它通過伸縮平移運算對信號(函數)逐步進行多尺度細化,最終達到高頻處時間細分,低頻處頻率細分,能自動適應時頻信號分析的要求,從而可聚焦到信號的任意細節,解決了Fourier變換的困難問題。植被指數:選用多光譜遙感數據經分析運算(加、減、乘

35、、除等線性或非線性組合方式),產生某些對植被長勢、生物量等有一定指示意義的數值。1、簡述遙感數字圖像增強處理的目的,舉例一個增強方法,說明原理和步驟目的:改變圖像的灰度等級,提高圖像對比度;消除邊緣和噪聲,平滑圖像;突出邊緣或線狀地物,銳化圖像;合成彩色圖像;壓縮圖像數據量,突出主要信息。內容:對比度變換、空間濾波(平滑、銳化)、彩色變換、圖像運算、多光譜變換。直方圖均衡化(HistogramEqualization):直方圖均衡化實質上是對圖像進行非線性拉伸,重新分配圖像像元值,使一定灰度范圍內像元的數量大致相等;這樣,原來直方圖中間的峰頂部分對比度得到增強,而兩側的谷底部分對比度降低,輸出

36、圖像的直方圖是一較平的分段直方圖,如果輸出數據分段值較小的話,會產生粗略分類的視覺效果。步驟:(1)統計原圖像每一灰度級的像元個數和累積像元個數。(2)根據變換函數計算每一灰度級均衡化后對應的新值,并對其四舍五入取整,得到新灰度級。(3)以新值替代原灰度值,形成均衡化后的新圖像。(4)根據源圖像像元統計值對應找到新圖像像元統計值,作出新直方圖。2、比較監督分類和非監督分類方法監督分類:依據已知樣本類別的特征來識別未知樣本象元的歸屬類別。非監督分類:在沒有先驗知識作為樣本的條件下,根據象元間的相似度大小進行歸類合并的方法。監督分類的優點:(1) 可根據應用目的和區域,有選擇地決定分類類別,避免出

37、現一些不必要的類別(2) 可控制訓練樣本的選擇。(3) 可通過檢查訓練樣本來決定訓練樣本是否被精確分類,從而避免分類中的嚴重錯誤。(4) 避免了非監督分類中對光譜集群組的重新分類。監督分類的缺點:(1) 其分類系統的確定、訓練樣本的選擇,均人為主觀因素較強,分類者定義的類別也許并不是圖像中存在的自然類別,導致多維數據空間中各類別之間并非獨一無二,而是有重疊的;分類者選擇的訓練樣本也可能不代表圖像中的真實情形。(2) 由于圖像中同一類別的光譜差異,造成訓練樣本并沒有很好的代表性。(3) 訓練樣本的選擇和評估需要花費較多的人力和時間。(4) 只能識別訓練樣本中所定義的類別,如果某類別由于分類者不知

38、道或者數量太少未被定義,則監督分類不能識別。非監督分類的優點:(1) 非監督分類不需要事先對所要分類的地區有廣泛的了解和熟悉,而監督分類需要分類者對研究區域有很好的了解才能選擇訓練樣本。但是在分監督分類中分類者仍需要一定的知識來解釋非監督得到的集群組。(2) 人為誤差的機會減少。(3) 獨特的,覆蓋量小的類別均能夠被識別。非監督分類的缺點:(1) 非監督分類產生的光譜集群組并不一定是分類者想要的類別,分類者面臨如何將它們與想要的類別相匹配的問題,實際上很少有一對一的對應關系。(2) 分類者很難對產生的類別進行控制。(3) 圖像中各類別的光譜特征會隨時間、地形等變化,不同圖像以及不用時間段的圖像

39、之間的光譜集群組無法保持其連續性,從而使其不同圖像之間的對比變得困難。3、利用雷達探測地物的原理和優勢原理:其原理是雷達設備的發射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向,處在此方向上的物體反射碰到的電磁波;雷達天線接收此反射波,送至接收設備進行處理,提取有關該物體的某些信息(目標物體至雷達的距離,距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。優勢:(1)微波具有穿云透霧能力,可以不受天氣條件影響,可全天時全天候工作。(2) 對某些地物具有特殊的波譜特征(3) 對冰、雪、森林、土壤等具有一定傳統能力(4) 對海洋遙感具有特殊的意義(5) 分辨率較低,但特性明顯4、光機掃描成像、CC或像、高光譜掃描的比較

40、光機掃描成像定義:依靠機械傳動裝置使光學鏡頭擺動,形成對目標地物逐點逐行掃描,探測元件把接收到得電磁波能量轉化成電信號,在磁介質上記錄或再經電/光轉換成光能量,在設置于焦平面的膠片上形成影像。工作原理:掃描鏡在機械驅動下,隨遙感平臺的前進運動而擺動,依次對地面進行掃描,地面物體的輻射波束經掃描鏡反射,并經透鏡聚焦和分光分別將不同波長的波段分開,再聚焦到感受不同波長的探測元件上。常見的幾種光機掃描儀有紅外掃描儀、MSSTM特點:(1)利用光電探測器解決了各種波長輻射的成像方法(2) 輸出的電學圖像數據,存儲、傳輸和處理十分方便(3) 但裝置龐大,高速運動使其可靠性差(4) 在成像機理上,存在著目

41、標輻射能量利用率低的致命弱地固體自掃描定義:用固定的探測元件,通過遙感平臺的運動對目標地物進行掃描成像的一種成像方式。電荷耦合器件CCD是一種用電荷量表示信號大小,用耦合方式傳輸信號的探測元件。具有感受波譜范圍寬、畸變小、體積小、系統噪聲低、靈敏度高等一系列優點。掃描方式具有推揭式掃描成像特點。探測元件數目越多,體積越小,分辨率越高。高光譜掃描成像光譜儀:即能成像又能獲取目標光譜曲線的“譜像合一”技術,按該原理制成的掃描儀叫成像光譜儀。特點:其圖像是多達數百個波段的非常窄的連續的光譜波段組成,光譜波段覆蓋了可見光、近紅外、中紅外和熱紅外區域全部光譜帶。光譜儀成像多采用掃描式和推才帚式,可以收集

42、上百個波段,使圖像中的每一個象元得到連續的反射率波譜,在波段之間不存在間隔。補充:推掃式掃描系統比光機掃描系統有許多優勢(1) 線性陣列系統可以為每個探測器提供較長的停留時間,以便更充分地測量每個地面分辨單元的能量,因此,它能夠有更強的記錄信號和更大的感應范圍,增加了相對信噪比,得到更高的空間和輻射分辨率。(2) 由于記錄每行數據的探測器元件之間有固定的關系,而且它消除了因掃描過程中掃描鏡速度變化所引起的幾何誤差,具有更大的穩定性。所以線性陣列系統地幾何完整性更好,幾何精度更高。(3) 由于CCD固態微電子裝置,一般體積小、重量輕、能耗低。(4) 由于沒有光機掃描儀的機械運動部件,線性系統穩定

43、性更好,結構的可靠性高,使用壽命更長。推掃式掃描系統也有自己的問題(1)大量探測器之間靈敏度的差異,往往會產生帶狀噪聲,需要進行校正(2)目前大于近紅外波段的CCD探測器的光譜靈敏度受到限制(3)推掃式掃描儀的總視場一般不如光機掃描儀。5、晴空時大氣對可見光遙感和紅外遙感的影響有何特點。第七套真題答案電磁輻射:又叫電磁波,當電磁振蕩進入空間,變化的磁場激發了渦旋電場,變化的電場又激發了渦旋磁場,使電磁振蕩在空間中傳播。黑體輻射:絕度黑體向外界發射電磁波,發射率為1.太陽輻射:太陽以電磁波的形式向外發射能量,近似于黑體輻射。地物光譜特性:地物的反射、吸收、發射電磁波的特征是隨波長而變化的,因此人

44、們往往以波譜曲線的形式表示,簡稱地物波普。中心投影:從投影幾何學可知,凡空間任意點A(物點)與一固定點S(投影中心)連成的直線或其延長線被一個平面(像平面)所截,則此直線與平面的交點(像點)稱為A點的中心投影。補充:多中心投影是一種投影方式,用以表示具有多個投影中心的遙感影像的幾何特征。如陸地衛星多波段掃描影像(MSS或TM影像。這類衛星影像的構像過程是采用光學機械掃描,在傳感器位置和姿態隨時間不斷變化的情況下完成的。這種動態掃描成像方式獲得的影像,投影方式較單中心投影復雜,屬于全景投影類型。動態掃描的特點是,影像中每一個像元都有各自不同的傳感器位置和姿態與之對應,亦即每個像元均有各自的投影中

45、心。多中心投影的特點造成了動態掃描影像幾何糾正的困難??紤]到衛星的高軌道、小瞬時視場角、小掃描角和姿態相對穩定,可認為沿掃描方向為中心投影,沿軌道方向為正射投影。故可采用一些雖不嚴格但簡便易行的實用方法進行幾何糾正,以滿足一般遙感影像分析與專題制圖的需要。多光譜攝影:在航空攝影中,探測波段在可見光和紅外波段范圍內,再分成若干窄波段來探測目標地物。解譯標志:指能夠反映和表現目標地物信息的遙感影像的各種特征,這些特征能幫助判讀者識別遙感圖像上目標地物或現象。地面分辨率:在航空攝影中,能分辨目標地物的最小單元。非監督分類:在沒有先驗知識作為樣本的條件下,根據象元間的相似度大小進行歸類合并的方法。1、

46、遙感平臺定義,按高度分類,及各遙感平臺的作用遙感平臺是指裝載遙感器的運載工具。按高度大體可分為地面平臺,航空平臺和航天平臺三大類。地面平臺包括三角架、遙感塔、遙感車(船)、建筑物的頂部等,主要用于在近距離測量地物波譜和攝取供試驗研究用的地物細節影像;航空平臺包括在大氣層內飛行的各類飛機、飛艇、氣球等,其中飛機是最有用、而且是最常用的空中遙感平臺;航天平臺包括大氣層外的飛行器,如各種太空飛行器和探火箭。在環境與資源遙感應用中,所用的航天遙感資料主要來自于人造衛星。在不同高度的遙感平臺上,可以獲得不同面積,不同分辨率的遙感圖像數據,在遙感應用中,這三類平臺可以互為補充、相互配合使用。2、地物反射波

47、譜定義,試述植被、水體、雪的反射光譜特點地物的反射波譜指地物反射率隨波長的變化規律,通常用平面坐標曲線表示,橫坐標表示波長,縱坐標表示反射率,同一物體的波譜曲線反映出不同波段的不同反射率,將此與遙感傳感器的對應波段接收的輻射數據相對照,可以得到遙感數據與對應地物的識別規律。植被反射光譜特點,規律性明顯而獨特,主要分三段(1) 可見光波段(0.4um-0.76um)有一個小的反射峰,位置在0.55um(綠)處,兩側0.45um(藍)和0.67um(紅)有兩個吸收峰,主要是葉綠素的影響,葉綠素對藍光和紅光吸收作用強,而對綠光反射作用強。(2) 在近紅外波段(0.7-0.8um)有一個反射陡坡,在1

48、.1um處有一個峰值,這是植被獨有的特征,主要是由于植被葉細胞的影響,有高反射率。(3) 在中紅外波段(1.3-2.5um)受到綠色植物含水量的影響,吸收率大增,反射率大大下降,在1.45um、1.95um、和2.7um為中心是水的吸收帶,為波谷。水體光譜特性(1) 水體的反射主要在藍綠光波段,其他波段吸收都較強,到了近紅外波段,吸收率更強,所以,在近紅外遙感影像上,水體呈黑色。(2) 水體含有其他物質時,反射光譜曲線會發生變化,水中含有泥沙時,由于泥沙散射,可見光波段反射率增加,峰值出現在紅色區;水中含有葉綠素時,近紅外波段明顯抬升。雪的光譜特征(1) 反射峰值出現在藍光處,而后隨波長增加反

49、射率下降(2) 在可見光的紅綠藍波段的反射率都比較高。3、航空像片比例尺、平均比例尺,引起比例尺變化的因素有哪些比例尺:航空像片上某一線段長度與地面相應線段長度之比,稱為像片比例尺。平均比例尺:以各點的平均高程為起始面,并根據這個起始面計算出來的比例尺。影響因素:(1)投影距離,像片比例尺與平臺高度和焦距有關(2) 投影面傾斜,地物投影比例關系明顯變化,各點的相對位置和形狀不再保持原來的樣子。(3) 地形起伏,地形起伏越大,投影點水平位置的位移量就越大,產生投影誤差,而且這種誤差是有規律的4、設計一個遙感圖像處理系統的框圖,說明各自功能,并舉一應用實例遙感圖像處理系統的結構框圖如下輸入設備:把

50、遙感數據輸入計算機。輸出設備:將遙感數據輸出到顯示器上或者打印出來。系統操作平臺:遙感圖像處理系統的核心,決定處理速度的快慢及處理效果的好壞。存儲設備:存儲遙感影像數據。圖像文件管理模塊:對圖像文件進行輸入、輸出、存儲和管理。圖像處理模塊:對遙感影像進行增強、濾波、紋理分析和目標檢測等處理。圖像校正模塊:對影像進行輻射校正和幾何校正。多影像處理模塊:進行圖像運算、圖像變換和圖像信息融合。圖像信息獲取模塊:包括直方圖統計、特征向量計算、圖像分類特征統計等等。圖像分類模塊:包括監督分類、非監督分類和混淆矩陣等。專題圖制作模塊:主要是4D產品的制作。接口模塊:如和GIS數據庫建立接口等。常見的遙感圖

51、像處理系統有:ENVI、ERDASIdris、Er-mapper、PCI等。5、遙感、地理信息系統、全球定位系統定義,三者關系及作用3S集成,即將全球定位系統(GPS)、遙感(RS)技術和地理信息系統(GIS)根據不同的應用需要,有機地組合成一體化的、功能更強大的新型系統的技術。在3S技術集成中,GPS主要是實時、快速的提供目標的空間位置,RS用于實時、快速的提供大面積地表物體及其環境的幾何與地理信息及各種變化,GIS則是多源時空數據的綜合處理和應用分析的平臺。遙感是指在不直接接觸的情況下,利用遙感器對目標或自然現象遠距離探測和感知的一種技術,RS具有實時、快速、動態獲取大范圍地表信息的能力,

52、遙感技術具有獲取數據范圍大、精度高,獲取信息周期短、手段多等特點。全球定位系統是利用人造地球衛星進行點位測量導航技術的一種。GPS定位系統具有定位的高度靈活性和實時性等特點。地理信息系統指在計算機硬件支持下,對具有空間內涵的地理信息輸入、存貯、查詢、運算、分析、表達的技術系統,同時它可以用于地理信息系統的動態描述,通過時空構模,分析地理系統的發展變化和深化過程,從而為咨詢、規劃和決策提供服務。GIS的本質就是對不同類的信息進行分析、處理和加工。而GIS具有很強的地學分析手段。3S技術是一個有機的整體,RS用于提供大量實時、動態、快速、廉價的地理信息;GPS用于空間數據快速定位,為遙感數據提供空

53、間坐標,并對遙感數據進行校正和檢驗;GIS用于對空間數據進行存貯、管理、查詢、分析和可視化,將大量抽象的統計數據變成直觀的專題圖和統計報表等。集RS、GPSGIS技術的功能為一體,可構成高度自動化、實時化和智能化的地理信息系統,為各種應用提供科學的決策咨詢,以解決用戶可能提出的各種復雜問題。RS、GIS、GPS的結合,實際上是將空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合,實現多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用?!?S”集成系統可以自動、實時地采集、處理和更新數據,還能夠智能化地分析和運用數據,為各種應用提供科學的輔助決策,并能夠回答

54、用戶提出的各種復雜問題。3S技術具有獲取信息的實時性,準確性,便捷性,綜合性等特點。而以遙感技術、地理信息系統和全球定位系統為核心技術的3S技術作為數字地球的核心技術已從各自獨立發展進入相互融合、共同發展的階段。3S的整體集成應用廣泛,相互之間取長補短,功能也更為強大。從目前來看3S集成技術已是必然的發展趨勢。第八套真題答案主成分分析:對某一多光譜圖像X,利用K-L變換矩陣A進行線性組合,產生了一組新的多光譜圖像丫。Y=AX,從幾何意義上看,變換后的主分量空間坐標系與變化前的多光譜坐標系相比旋轉了一個角度,而且新坐標系的坐標軸一定指向數據信息量大的方向。監督分類:根據已知訓練區提供的樣本,通過

55、選擇特征參數,建立判別函數,據此對樣本象元進行分類,依據樣本類別的特征來識別非樣本象元的歸屬類別。歸一化植被指數(NDVI):近紅外波段與可見光紅色波段數值之差和這兩個波段數值之和的比值。紅外遙感:是指傳感器工作波段限于紅外波段范圍之內的遙感。探測波段一般在0.761000微米之間。是應用紅外遙感器(如紅外攝影機、紅外掃描儀)探測遠距離外的植被等地物所反射或輻射紅外特性差異的信息,以確定地面物體性質、狀態和變化規律的遙感技術。1、遙感圖像判讀的標志色調:即灰度。判讀前通過反差調整和彩色增強后,成為目視判讀的重要標志。如海灘的沙礫因含水量不同在遙感黑白像片中的色調也不同,干燥的沙礫色調發白,而潮

56、濕的沙礫發黑。顏色:是目視判讀最直觀的標志。如在真彩色影像中,森林和農作物看上去同為綠色,由于存在微小色差,有經驗的的目視解譯人員仍然能夠判別出樹種及作物的種類。大?。焊鶕匚镩g的相對大小,區分地物。根據物體的大小可以推斷物體的屬性,有些地物如湖泊和池塘主要依據它們的大小來區別。陰影:可判讀地物的高度,但也遮擋部分地物信息。如航空像片判讀時利用陰影可以了解鐵塔及高層建筑物等的高度及結構。形狀:目標地物在影像上呈現的外部輪廓。如飛機場和港灣設施在遙感圖像中均具有特殊形狀。紋理:指目標地物內部色調有規則變化造成的影像結構。如航空像片上農田呈現條帶狀紋理。位置:目標地物分布的地點。例如水田臨近溝渠,

57、位于沼澤地的土壤多數為沼澤土。圖型:目標地物有規律排列而成的圖形結構。如住宅區建筑群和農田與周邊防護林都構成特殊的圖型,在影像上很容易判出。相關布局:多個目標地物之間的空間配置關系。如學校教室與操場,貨運碼頭與貨物存儲堆放區都有很強的相關性。2、特征提取的過程3、非監督分類的原理、方法、步驟非監督分類定義:是指人們事先對分類過程不施加任何的先驗知識,僅憑遙感影像地物的光譜特征的分布規律,隨其自然地進行盲目的分類。原理:遙感圖像上的同類地物在相同的表面結構特征、植被覆蓋、光照等條件下,一般具有相同或相近的光譜特征,從而表現出某種內在的相似性,歸屬于同一個光譜空間區域,不同的地物,光譜信息特征不同

58、,歸屬于不同的光譜特征空間。主要采用聚類分析的方法,代表性的有ISODATA法、K-Mean法步驟:(1)確定初始類別參數,即確定最初類別數和類別中心(2) 計算每一個象元所對應的特征矢量與各類集群中心的距離(3) 選與中心距離最短的類別作為這一矢量的所屬類別(4) 計算新的類別均值向量比較新的類別均值與原中心位置上的變化。若位置發生了改變,貝U以新的類別均值為聚類中心,再從第2步開始重復,進行反復迭代操作(5) 如果聚類中心不再變化,計算停止。4、幾何畸變的影響因素(1) 遙感平臺位置和運動形態的變化的影響,其中包括外部形態和內部形態兩種外部形態如航高航速翻轉俯仰偏航,內部形態有傳感器的影響(2) 大氣層

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