遥感导论简答题

1. 探遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。2. 遥感的特点大面积的同步观测。如一幅Landsat图像，覆盖面积185 kmX185 km， 在56 min 内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。 所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限 制。时效性。 遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测， 监测地球上许多事物的动态变化。一般地球资源卫星89 天可重复一 次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查需要花费大量的人力和物 力，且周期很长。因此，遥感方法具有很好的时效性。遥感在天气预 报、火灾和水灾监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的 时效性优势。数据的综合性和可比性 遥感获得的地物电磁波特性数据综合 地反映了地球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际状况， 数据综合性很强。同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不 同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性。经济性。 从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相 比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益 和社会效益。如Landsat卫星的投入与效益比估计为1:80。局限性。信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。数据的 挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。3. 瑞利散射:当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。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。选 择性散射当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。4. 对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外 波段。对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影 响，当波长进入红外波段后，米氏散射的影响超过瑞利散射。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 比粒子的直径大得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，所以微波才可能有最 小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。6. 通常把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。大气窗口的光谱段主要有： 0313 则，即紫外、可见光、近红外波段1.5l.8um和2.03.5um,即近、中红外波段；.55.5um, 即中红外波段。814um，即远红外波段。7. 从地球辐射的分段特性说明为什么对于卫星影像解泽必须了解地 物反射波谱特性。表盒5地球辐射的分段特性可见土与近红护中红外远丸外| ：, S - 2 . ,-i im2.5 屮”地圧射尢阳暫射电去壬丹阳辐肘和自身的热耀射1地表扬体K手热順制:为主8. 列举几种可见光与近红外波段植被、土壤、水体、岩石的地物 反射波谱曲线实例。植被的反射波谱曲线（光谱特征）规律性明显而独特,主要分三段: 可见光波段（040. 76um）有一个小的反射峰,位置在0. 55um（绿） 处，两侧045um（蓝）和0.67um（红）则有两个吸收带。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。在近红外波段0. 7 一 0.8um）有一反射的“陡坡”至 1lum 附近有“峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶细 胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。在中 红外波段（1. 32.5um）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145um、11.95um和2.7um为中心是水的 吸收带，形成低谷。植物波谱在上述基本特征下仍有细部差别，这种差别与植物 种类、季节、病虫害影响、含水量多少等有关系。9. 自然状态下土壤表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。由于土壤反射波谱曲线 呈比较平滑的持征，所以在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。10. 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。正因为如此，在遥感影像上，特别处 近红外影像上水体呈黑色。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，出于泥沙散射，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，这些都成为影响分析的重要依据。11. 地物光谱的测试有三方面作用：传感器波段选择、验证、评价 的依据；建立地面、航空和航天遥感数据的关系；将地物光 谱数据直接与地物特征进行相关分析并建立应用模型。12. 气象卫星的特点 气象卫星的轨道分为两种，即低轨和高轨。低轨就是近极地太阳 同步轨道，简称极地轨道，高轨是指地球同步轨道。(2)短周期重 复观测3)成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理 量。(4)资料来源连续、实时性强、成本低Landsat 的轨道为太阳同步的近极地圆形轨道，保证北半球中 纬度地区获得中等太阳高度角的上午影像，且卫星通过某一地点 的地方时相同。每16 至18天覆盖地球一次(重复覆盖周期)，图像 的覆盖范围为 185x185 km(Landsat7 为 185x170 km)Landsat 上携 带的传感器所具有的空间分辨率在不断提高，由80m提高到30 m, Landsat7的ETM又提高到15m。斯波特卫星的轨道是太阳同步圆形近极地轨道，轨道高度830 km 左右，卫星的覆盖周期是26天，重复观测能力一般35 天， 部分地区达到 1 天。较之陆地卫星其最大优势是最高空问分辨 率达10 m,并且SPOT卫星的传感器带有可定向的发射镜，使仪 器具有偏离天底点(倾斜)观察的能力，可获得垂直和倾斜的图像。 因而其重复观察能力内26天提高到15 天,并在不同轨道扫描 重叠产生立体像对,可以提供立体观测地囱、描绘等高线、进行 立体测图和立体显示的可能性。中国资源一号卫星中巴地球资源卫星CBERS) 1999年10月14日,我国第一颗地球资源遥感卫星(又称资源号卫星)在太原卫星发射中心成功发射。早在1985年,我国就研 制了中国国土普查卫星,这是一种短寿命、低轨道的返回式航天 遥感卫星,在当时各用户部门取得了不小的成果。但普查卫星受 气候条件限制,长江以南地区因长期阴雨绝大部分相片不能使用 致使全国国土资源与环境普查工作未能达到顶期目的。资源一号 卫星是继国土普查卫星之后,我国发射的第一颗地球资源卫星,资源一号卫星的轨道是太阳同步近极地轨道，轨道高度778hn,卫星的重访周期是26 天设计寿命2午。其携带的传感器的最高空 间分辨率约 195m13.海洋遥感的特点(1)需要高空和空间的遥感平台,以进行大面积同步覆盖的观测(2) 以微波为主(3)电磁波与激光声波的结合是扩大海洋遥感探测手段 的一条新路(4)海面实测资料的校正。14垂直摄影像片的几何特征（1） 像片的投影 常用的大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影，而摄影像片 却属于中心投影。垂直投影的物体影像是通过互相干行的光线投影到 与光线垂直的平面上的，因此像片（或地图）比例尺处处一致，而且与 投影距离无关。摄影像片是地面物体的中心投影像。物体通过物镜中 心投射到承影面上，形成透视影像。探1）中心投影与垂直投影的区别第一，投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关， 并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离（遥感平台高度）影响，像 片比例尺与平台高度H和焦距f有关。第二，投影面倾斜的影响：当 投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，像点相对 位置保持不变，比例有所夸大。在中心投影的像片上，比例关系有显 著的变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。第三，地形 起伏的影响：垂直投影时随地面起伏变化，投影点之间的距离与地 面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏 越大，像上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。15 像点位移的规律1）位移量与地形高差A成正比，即高差越大引起的像点位移量也 越大。2）位移量与像主点的距离成正比，即距主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小3）位移量与摄影高度（航高）成反比。16. 陆地卫星的运行特点：(1)近极地、近圆形的轨道；(2)轨道高度为700900 km；(3)运行周期为99103 min/圈；(4)轨道与太阳同步。探17. CBERS卫星的运行特点采用太阳同步极轨道。轨道高度778 km轨道，倾角是98.5。 每天绕地球飞行14圈。 卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:30，这样可以在不同的 天数里为卫星提供相同的成像光照条件。 卫星重访地球上相同地点的周期为26 天。18 微波遥感的特点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能力4对海洋遥感具有特殊意义 5分辨率较低，仅特性明显19. 灰度值主要受两个物理量影响：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。引起辐射畸变有两个原因：是传感器 仪器本身产生的误差；二是大气对辐射的影响。20 大气校正就是指消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程。 大气校正的方法: 利用辐射传递方程进行大气校正；利用地面实况数据进行大气校正 利用辅助数据进行大气校正。实际像场大气的校正：野外现场波谱测试(回归分析法)；大气参数 测量；波段对比分析(直方图法)。21 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。探22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 (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23. 遥感图像校正的计算方法及优缺点1) 最邻近法：这种方法简单易用，计算量小，但处理后图像的亮度 具有不连续性从而影响了精确度。2) 双线性内插法比起最近邻法虽然计算量增加，但精度明显提高， 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。但 这种内插法会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) 三次卷积内插法：计算量大，要求位置校正过程更推确，即对控 制点选取的均匀性要求更高。图像质量好，细节表现更为清楚。24. 控制点的选取的原则控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点；特征变化大的地 区应多选；图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推；尽可能满 幅均匀选取，特征实在不明显的大面积区域(如沙漠)，可用求延长线 交点的办法来弥补25.数字影像镶嵌(Mosaicking)是将两幅或多幅数字影像(它们有可能 是在不同的摄影条件下获取的)拼在一起，构成一幅整体图像的技术 过程。影像镶嵌的原理是：如何将多幅影像从几何上拼接起来，这一步通常 是先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后 对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来 形成一幅大幅面的影像。26 KL交换是离散(KDhuncn 比m)变换的简称，义被称作主成分 变换。它是对某一多光谱图像x,利用KL变换矩阵A进行线性组 合，而产生一组新的多光谱图像y,表达式为y = AX 式中，x为变换前的多光谱空间的像元矢量；y为变换后的 主分量空间的像元矢量；A为变换短阵。探KL变换的特点是：从几何意义来看,变换后的主分量空间坐标系与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度.而且新坐标系的坐标轴一定指向数据信 息量较大的方向。就变换后的新波段主分量而言,它们所包括的信息 量不同,呈逐渐减少趋势。作用：基于上述特点，在遥感数据处理时常常运用KL变换作数据分析前的预处理,以实现：(1)数据压缩：以TM影像为例，共有7个波段(除去分辨率低的 第6波段，经常使用TM1-5和7共6个波段)处理起来数据量很大。 进行KL变换后，7维的多光谱空间变换成7维的主分量空间，这 时亮度不再与地物光谱值直接关联，但第一，或前二或前三个主分量， 已包含了绝大多数的地物信息，足够分析使用，同时数据量却大大地 减少了。应用中常常只取前三个主分量作假彩色合成，数据量可减少 到 43，既实现了数据压缩，也可作为分类前的特征选择。(2)图像增强：KL变换后的前几个主分量，信噪比大，噪声相 对小，因此突出了主要信息，达到了增强图像的目的。26. 主成分分析的原理原始数据为二维数据，两个分量x2之间存在相关性，具有如12图所示的分布。通过投影，各数据可以表示为人轴上的一维点数据。从二维空间中的数据变成一维空间中的数据会产生信息损失，为了使 信息损失最小，必须按照使一维数据的信息量(方差)最大的原则确定 y轴的取向，新轴y称作第一主成分。为了进一步汇集剩余的信息, 可求出与第一轴yi正交、且尽可能多地汇集剩余信息第二轴y2，新 轴y2称作第二主成分。27. 信息提取的方法有：目视判读法：是目前常用的方法。计算机分类法：有监督分类、非监督分类、模式识别、神 经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘 技术方法。28. 多波段摄影像片，包括航空和航天两种类型，其基本成像原理是： 把电磁波分成多个特定的波段，每个摄像镜头使用不同波段的滤光片 和不向感光胶片，采用不同波段同步摄取同一区域的多种黑白像片， 记录下目标地物在不同波段的它也可以选取同一地区三个波段像片 进行组合，合成彩色图像来增强目标地物与背景之间的对比度。29. 彩色红外像片判读时，应遵循的步骤： 了解彩色红外摄影感光材料的特性和成像原理；熟悉各种地物在可见光和近红外光波段的反射光谱特性 建立地物的反射光谱特性与像片假彩色的对应关系； 建立彩红外像片其他判读标志； 遵循遥感解译步骤与方法对彩红外像片进行解译30 Mss 各个波段的应用范围如下： MSS4: 0.50.6ym,对水体有一定的透视能力，能判读出水下 地形。 MSS5: 0.60.7ym,对水体有一定的透视能力，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死树和活树，活 树色调较深。 MSS6: 0.70.8ym,水体为暗色，对地物的湿度有明显反映； 能反映植物的健康状况。 MSS7： 0.8T.1ym,与MSS6相似，但水体更黑，湿地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。MSS8： 10.412.6,反映地物的热辐射性质。地表温度高,热辐射就强，色调就浅。31像的主要应用范围波匪序号注段主要应用领域I蓝色对水休有透餉能力准够反射浅水水下恃征可区分士壤和植玻、编制聶荻2绿色类型图，览分人造地物类型摘W镇康植披绿色反射率、可忑分植敎类型和评住侄朝长势”分人造地3红色物奠型，对水休育亠定透射能力可側量植物歸色素吸收率并俄贋进行植物分萤，可区分人造地物类型4近红外圈定主物量和作物找勞，区分植悽类型,绘制氏悴边界，摄测朮中生物弱含 量和土5戦红外热红外用于楓常趙撷含水量及土填僵夏,区别云与書探側地球表面不同物质的自身热辐射的主要波段:町用于熬并布制图：左7短波红外石识别和地喷探歹黑方面探测髙温耀射蹲如监测株林火灾、火叮活动等，区分人程地豹类型32 SPOT图像具有两个突出特点，具有高的地面分辨率，全色图像地面分辨率为10 m多光谱波段地面分辨率为20m，另一个特点是可 以同时利用两个线性阵列探测器分别从不同角度对目标地物观测，获 取同一地区的立体图像。SPOT图像各个波段主要应用领域如下： 第一波段为绿色波段，该波段以叶绿素反射曲线的次高峰 (0.55Pum)为中点，可区分植被类型和评估作物长势，对水体有一定 的穿透深度.在干净水域能够穿透10 20m的深度，可以区分人造 地物类型。第二波段为红色波段，该波段与MSS第5波段和TM第3波段很 接近，在晴朗天气下，该波段的大气透过率约为 90，是叶绿素反 射曲线的低谷区(低反射率区)，据此可以识别农作物类型，对城市道 路、大型建筑工地反映明显，可用于地质解译，辨识石油带、岩石与 矿物等。第三波段为近红外波段，该波段分别与MSS第7波段和TM第4 波段接近。在晴朗天气下，该波段的大气透过率约为 95，是叶绿 素反射率曲线的强反射率区。据此可以检测植物长势，区分植被类型。 在灰度图像上植被表现为浅白色调，干净水域的水面反射率为 1， 水面呈黑色或者暗黑的色调，该波段图像可绘制水体边界。含水量大 的土壤呈现深灰或暗黑色，含水量小的土壤呈现灰白色调，可用来探 测土壤含水量。第四波段为短波红外波段，这是spot4新增加的一个波段，用于 探测植物含水量及土壤湿度，区别云与雪。SPOT全色波段，该波段的地面分辨率为10 m可用于调查城市 土地利用现状、区分城市主要街道、识别大型建筑物，了解都市发展 状况。探33.遥感扫描影像特征宏观综合概括性强 信息量丰富 动态观测34 遥感图像目视解译步骤：(1) 目视解译准备工作阶段 (2)初步解译与判读区的野外考察 (3)室 内详细判读 (4)野外验证与补判 (5)目视解译成果的转绘与制 图35 遥感影像地图特点：信息丰富、直观形象、具有一定的数学基 础、现势性强。36 遥感影像地图常规编制流程 根据任务要求对影像地图进行设计 遥感影像的选择、处理和识别 地理基础底图的选取 影像几何纠正 制作线划注记版，并在 遥感影像图上套合地图基本要素 遥感影像地图印制37ft 5.10微波影像与航空像片特点的比浆徵波影像航空橡片投影方式心聰巾心酬山凍冲的延近石岛ft*束霓度来控制1龜首高度和距离増加而变低比例尺在横向上产牛鬧娈駆肴紳1高度和跑离变化地形起伏移付|总是偏离中心投影点38 遥感数字图像的特点 便于计算机处理与分折 图像信息损失低 抽象性强39 度量特征空间中的距离经常采用以下几种算法绝对值距离欧氏距离马氏距离像元i到第g类类 均值(均值向量)的混合距离(5)相关系数40 遥感数字图像计算机分类基本原理与过程如下： 基本原理：不同的地物具有不同的光谱特征，同类地物具有相同 或相似的光谱特征。( 1)根据分类目的和目标选取特定区域的遥感数字图像(2) 根据研究区域，收集与分析地面参考信息与有关数据。(3) 选择合适的图像分类方法和算法(4) 找出代表这些类别的统计特征。(5) 为了测定总体特征，在监督分类中可选择具有代表性的训练场地 进行采样，测定其特征(6) 对遥感图像中各像素进行分类(7) 分类精度检查(8) 对判别分析的结果统计检验。41 监督分类对训练场地的选取具有一定要求训练场地所包含的样本在种类上要与待分区域的类别一致。 训练样本应在各类目标地物面积较大的中心选取，这样才有代表 性。训练样本的数目应能够提供各类足够的信息和克服各种偶然因素 的影响。42 监督分类中常用的具体分类方法包括：(1) 最小距离分类法 最小距离分类法是以特征空间中的距离作为 像素分类的依据，包括最小距离判别法和最近邻域分类法(2) 多级切割分类法 通过设定在各轴上的一系列分割点，将多维特征 空间划分成分别对应不同分类类别的互不重叠的特征子空间的分 类方法。这种方法要求通过选取训练区，详细了解分类类别(总体) 的特征，并以较高的精度设定每个分类类别的光谱特征上限值和 下限值，以便构成特征子空间。对于一个未知类别的像素来说，它的分类取决于它落入哪个类别特征子空间中。(3) 特征曲线窗口法 特征曲线是地物光谱特征参数构成的曲线。以 特征曲线为中心取一个条带，构造一个窗口，凡是落在此窗口范 围内的地物即被认为是一类，反之，则不属于该类，这就是特征 曲线法。特征曲线窗口法分类的依据是：相同的地物在相同的地 域环境及成像条件下，具特征曲线是相同或相近的，而不同地物 的特征曲线差别明显。(4) 最大似然比分类法最大似然比分类法是通过求出每个像素对于各类别的归属概 率，把该像素分到归属概率最大的类别中去的方法。最大似然法 假定训练区地物的光谱特征和自然界大部分随机现象一样，近似 服从正态分布，利用训练区可求出均值、方差以及协方差等待征 参数，从而可求出总体的先验概率密度函数。43 遥感图像解译专家系统的组成第一部分为图像处理与特征提取子系统，它包括从CCT磁带获取 遥感数据，进行图像处理，对地形图进行数字化，利用地面控制点对 遥感图像进行精纠正，在图像处理基础上，对遥感图像进行分类，通 过区域分割和边界跟踪进行目标地物的形状特征和空间关系特征的 抽取，每个目标地物的位置数据和属性特征数据通过系统接口送入遥 感图像解译专家系统，存贮在遥感数据库内。第二部分为遥感图像解译知识获取系统，它包括通过知识获取界 面获取遥感图像解译专家知识，对知识进行完整性和一致性检查，通 过规则产生器和框架产生器将专家知识形式化表示，将专家知识通过系统接口送入遥感图像解译专家系统中，存贮在知识库中。第三部分为狭义的遥感图像解译专家系统，它由遥感图像数据库 和数据管理模块、知识库和管理模块、推理机和解释器等构成” 44 知识获取界面是一个具有语义和语法制导的结构编辑器，它具有 3 个层次：第一层为下拉式主菜单形式的知识获取界面，可供选择的知识录 入项目有：遥感图像解译知识获取，遥感图像解译背景知识(常识)获 取；第二层为多窗口知识获取界面。第一窗口为遥感图像解译知识类 型的选择；第二窗口为遥感图像解译背景知识的选择它们分别对应 于上级两个菜单；第三层为遥感图像解译知识分类获取界面，在遥感图像解译知识 类型选择窗口中，可供选择的知识获取类型有：遥感图像解译描述性知识， 遥感图像解过程性知识，遥感图像解译控制性知识等；在遥感图像解 译背景知识选择窗口中，可供选择的知识获取类型有各个区域的背景 知识。45 框架知识表示方法主要具有以下特点：(1) 可以表现描述型和过程型两种不同的知识类型。(2) 具有知识属性继承的性能，知识库中知识冗余度小：(3) 框架为独立的知识单元，模块性好，易于知识更新(4) 推理方式灵活。 框架知识表示方法的不足之处包括：(1) 知识表现的多样性，给知识的整合和完整性检查带来困难。(2) 没有现成的推理机，它需要用户设计和开发。46 过程性知识采用产生式规则知识表现方法有以下特点：(1) 每条知识为一条记录，知识结构简单，易于理解(2) 规则前半部为前提条件，后半部为操作或结果，表现形式一致， 易于控制和操作；(3) 规则之间相互独立，易于增删、修改和补充。缺点：(1)规则间的相互关系不透明，容易产生知识的不一致性： (2)推理缺乏灵活性。47 GIS 专题数据库可以在计算机自动解译中发挥以下重要作用：(1)对遥感图像进行辐射改正，消除或降低地形差异的影响(2)作为解译的直接证据，增加遥感图像的信息量(3) 作为解译的辅助证据，减少自动解译中的不确定性(4) 作为解译结果的检验数据，降低误判率48 人工神经网络具有以下主要特征： 大规模的并行处理和分布式信息存贮； 具有良好自适应性和自组织性的非线性系统； 较强的学习功能、联想功能和容错功能，适合模拟人的形象思维。49 从计算机解译过程看，遥感图像中目标地物自动识别的技术路线如下：（1）卫星图像识别（解译）机理分析-知识获取与知识形式化表示- 建立专家知识库和背景知识库-遥感图像解译专家系统构建。（2）数字遥感图像-几何纠正和辐射纠正-目标地物光谱特征抽 取-目标地物形状特征抽取与描述，以及空间位置抽取与描述-地理 专题信息复合（必要时进行）运用遥感图像解译专家系统实现数字图像智能化识别一产生专题图-（在地班信息系统支持下）实现地理数 据库更新。50 遥感能够探测的水中悬浮物主要有两种：一种是无机的泥沙 一种是有机的叶绿素。1. 泥沙的确定含有泥沙的浑浊水体与清水比较，光谱反射特征存在以下差异。1）浑浊水体的反射波谱曲线整体高于清水随着悬浮泥沙浓度的 增加，差别加大；2）波谱反射峰值向长波方向移动（“红移”）。清水在0.75um处反 射率接近于零，而含有泥沙的浑浊水至0.93um处反射率才接近于零；3）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。有时，近岸的浅水区，水体浑浊度与水深呈一定的对应 关系，浅水区的波浪和水流对水底泥沙的扰动作用比较强烈，使水体 浑浊，故遥感影像上色调较浅。而深水处扰动作用较弱，水体较清， 遥感影像上色调较深。这种情况下，遥感影像的色调间接地反映了水 体的相对深度。4）波长较短的可见光，如蓝光和绿光对水体穿透能力较强，可反 映出水面下一定深度的泥沙分布状况。在洪泽湖的试验表明，05 0. 6um的影像可反映2. 5m水深的泥沙；0.6-0.7um的影像可反 映1. 5m水深的泥沙；0.70. 8um影像反映0. 5m泥沙；0.81.1um 仅能反映水面0.02um厚水层的泥沙分布状况，因此，以不同波段探 侧泥沙可构成水中泥沙分布的立体模式。2. 叶绿素的确定水中叶绿素的浓度与水体反射光谱特征存在以下关系。1）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；2）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，而是呈灰色，甚至是浅灰色。探51.遥感数据计算机自动分类的基础、不同分类的方法及其优缺点 分类基础：不同的地物具有不同的光谱特征，同类地物具有相同 或相似的光谱特征。遥感图像的计算机分类方法包括监督分类和非监督分类。监督 分类包括：最小距离分类法、多级切割分类法、特征曲线窗口法、最 大似然比分类法。非监督分类法包括：分类集群法和动态聚类法。 监督分类优点：利用训练场地来获取先验的类别知识，监督分类根据 训练场提供的样本选择特征参数，建立判别函数，对待分类点进行分 类。光谱差异小时分类效果比非监督分类好。 缺点：由于训练场地要求有代表性，训练样本的选择要考虑到地物光 堵特征，样本数目要能满足分类的要求有时这些还不易做到，这是 监督分类不足之处。非监督分类优点：需要更多的先验知识，方法简单，且分类具有 一定的精度，当光谱特征类能够和唯一的地物类型(通常指水体、不 同植被类型、十地利用类型、土壤类型等)相对应时，非监督分类可 取得较好分类效果。缺点：当两个地物类型对应的光诺特征类差异很 小时，非监督分类效果不如监督分类效果好52 资源调查中常用卫星种类、国别、分辨率及遥感在土地利用现 状调查中的应用优势。美国的陆地卫星(Landsat) TM的空间分辨率30m MSS的空间 分辨率 80m 时间分辨率 1618 天法国的斯波特卫星(spot)空间分辨率10m，时间分辨率26天。中巴地球资源卫星(CBERS)空间分辨率19.5m时间分辨率26天。大面积的同步观测。如一幅Landsat图像，覆盖面积185 kmX185 km， 在56 min 内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。所取 得的数据可进行大面积土地利用现状调查。更新周期短。遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，监测土地利用的动态变化。一般地球资源卫星89天可重复一次，而 传统的地面调查需要花费大量的人力和物力，且周期很长。因此，遥 感方法具有很好的时效性。经济性。 从投入的费用与所获取的效益看，在土地利用现状调查 时，遥感与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。如Landsat卫星的投入与效益比估计为 1:80 。探52.遥感图像目视判读原则和方法遥感扫描影像的判读，要遵循“先图外、后图内，先整体，后局 部，勤对比，多分析”的原则。“先图外、后图内”是指遥感扫描影像判读时，首先要了解影像 图框外提供的各种信息，即：图像覆盖的区域及其所处的地理位置； 影像比例尺；影像重叠符号；影像注记；影像灰阶。了解图外相关信息后，再对影像进行判读。判读时遵循“先整体， 后局部”的原则，作整体的观察，了解各种地理环境要素在空间上的 联系，综合分析目标地物与周围环境的关系。鉴于多光谱扫描影像可以同时获取多个波段的扫描图像“勤对比， 多分析”判读原则，在判读过程中进行以下对比分析：多个波段对比； 不同时相对比；不同地物的对比；方法：（1）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。（ 2）地理相关分析法：根据地理环境个 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（3）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。（4）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，识别遥感图像上目标地物的方法。（5）对比分析法：与该地 区已知的资料对比，或与实地对比而识别地物属性；或通过对遥感图像不同波段、 不同时相的对比分析，识别地物的性质和发展变化规律的方法。 53.遥感图像数字处理的主要内容：（1）数字图像校正包括辐射校正和几何校正。（2）数字图像增强包括对比 度变换（线性变换和非线性变换）、空间滤波（平滑（均值平滑和中值滤波）和 锐化（罗伯特梯度、索伯尔梯度、拉普拉斯算法、定向检测 ）、彩色变换（单波 段彩色变换、多波段彩色变换、HLS变换）、图像运算、多光谱变换（3）遥感信 息复合 54.辐射校正的方法（1）最小值去除法。最小值去除法的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。一般来说由于程 辐射度主要来自米氏散射，其散射强度随波长的增大而减小，到红外 波段也有可能接近于零。具体校正方法十分简单，首先确定条件满足，即该图像上确有辐 射亮度或反射亮度应为零的地区则亮度最小值必定是这一地区大气 影响的程辐射度增值。校正时，将每一波段中诲个像元的亮度值都减 占本波段的最小值。（2）回归分析法。某红外波段，存在程辐射为主的大气影响， 且亮度增值最小，接近于零，设光波段g现益耍找训其他波段和应的最小值这亍值一左比“廢段的晟小值大一些t良为波段h.分别以a, b波段的 像儿亮废值为坐标，作一维光谱空间，対个 波段中对应橡兀存坐标系内用一个点我示 (图4.20)o由于波段之间的相关性，通过 回叮仆析在金务点屮一定能找到一条直线 T波段仃的亮度4轴相空.日式中,壬丸线在釉广的載跖23是斜率：(4.3式屮忑入分别为口 4波段亮度的平均值。a = LJr - GL,(4.4)式屮沦是波段。中的亮度为零处在波段方中所貝有的亮度。川以认为”就是波段山的程辐射度：楼心的方法是熔波段b中每个像川的靡度值减山心来改善圏像，去掉程辐 射二同理依次完成其他较兴波段WfilE.55遥感信息的复杂性和不确定性遥感信息提取中的不确定性是当前遥感研究的一个热点人们总是希望从遥感数据中提取的信 息完全客观准确地反映实际情况，但由于自然环境的复杂性，以及自然环境与遥感波谱相互作用的复 杂性，从传感器记录的光谱信号中提取的关于地表的信息中，总是存在不确定性因此，在使用从遥 感数据得到的专题图或某一地表参数的分布信息时，需要了解这些信息的不确定性。探56多源遥感图像融合的意义、前提和方法意义：图像的可检测性；表示遥感图像对某一波谱段的敏感能力；图像的可分辨性，表示图像 能为目视分辨两个微小地物提供足够反差能力；图像的可测量性，表示图像能正确恢复原始景物形状 的能力。前提：(1)所采用的图像融合算法应该使融合图像包含源图像中的全部重要信息，并尽可能多地 加入图像互补信息； (2)图像融合算法不应引入任何误导人类视觉感知或图像处理的虚假信息或 其它不相容信息，减少对于人眼以及计算机目标识别过程的不利因素； (3)图像融合系统应该具 有良好的鲁棒性和容错能力，融合算法对配准的位置误差和噪声不应太敏感， 融合图像的噪声应 降到最低程度； (4)在某些应用场合中应考虑算法的高效性和实时性，融合算法应保证可进行在 线图像融合及相应处理。方法： (1)基于颜色空间的图像融合方法(2)基于数学统计学的图像融合方法(3)基于多分辨率分析的图像融合方法(4)基于智能技术的图像融合方法57 数字图像常用的增强方法包括对比度变换(线性变换和非线性变换)、空 间滤波（平滑（均值平滑和中值滤波）和锐化（罗伯特梯度、索伯尔梯度、拉 普拉斯算法、定向检测）、彩色变换（单波段彩色变换、多波段彩色变换、HLS 变换）、图像运算、多光谱变换58 遥感技术在资源环境领域的应用前景土地利用/覆被变化（LUCC）研究是遥感应用最广泛的领域之一。城市土地利 用变化研究需要多时段、动态的遥感图像资料。要获得某区域土地利用变化的信 息，首先需要对同一地区不同时段的图件进行LUCC分类，这也是对土地覆盖进 行动态监测的依据。史培军等利用不同时段的遥感影像，分析了深圳市 15 年来 土地利用变化的空间过程及驱动力。遥感技术是环境动态监测的重要手段。通过地球观测卫星或飞机从高空观测 地球，监测的区域范围大，获取环境信息快速准确能够及时发现陆地淡水利和 海水的污染，大面积空气污染，南、北极冰雪覆盖范围的变化，森林大火，火山 喷发，洪水掩没区域等。利用遥感技术获取环境信息，时间周期很短。天空中运 行的气象卫星，可以以较短的周期观察同一的地区。它们获得的环境动态观测数 据，通过地理信息系统快速处理和分析，能够及时发现环境的变化，便于采取措 施控制环境污染，最大限度避免环境危害，到达保护环境的目的。59 结合植物光谱特征，简述遥感在植被研究中的应用领域健康植物的波谱曲线有明显的特点，在可见光的 0.55um 附近有一个反射率 为10%-20%的小反射峰。在0.45um和0.65um “附近有两个明显的吸收谷。在 0.7-0.8um是一个陡坡，反射率急剧增高。在近红外波段0. 81. 3um之间形 成一个高的反射率可达40%或更大的反射峰。在1.45um, 1.95um和2.62. 7um 处有三个吸收谷。如上所述，健康的绿色植物具有典型的光谱特征。当植物生长状况发生变 化时，其波谱曲线的形态也会随之改变、如落叶乔木秋冬季节，树叶枯黄凋落， 如植物因受到病虫害，农作物因缺乏营养和水分而生长不良时，海绵组织受到破 坏，叶子的色素比例也发生变化，使得可见光区的两个吸收谷不明显， 0.55um 处的反射峰按植物叶子被损伤的程度而变低、变平。近红外光区的变化更为明 显.峰值被削低，甚至消失.整个反射光谱曲线的波状特征被拉平。因此，根据 受损植物与健康植物光谱曲线的比较，可以确定植物受伤害的程度。60 试述 3S 技术在土地动态监测中应用优势1遥感技术在土地领域的应用优势：常规的土地资源调查方法，获取数据 的周期长而且精度差，数据和图件的管理、传输、分析手段落后，无法提供及时、 准确、全方位的信息。加上每年土地利用和土地覆盖状况都在变化，往住使耗资 巨大的调查结果难以反映当前土地资源现状，而应用遥感技术则可以快速获得土 地利用和土地覆盖的动态变化信息。2. 地理信息系统在土地领域的应用优势：可以快速查询土地利用状况、不同 土地类型的分布情况等数据，并能够方便的绘制土地利用专题图，土地动态变化 图，也能预测未来土地利用变化趋势。3. GPS技术在土地领域的应用优势：GPS由于定位的高精度和应用的灵活 性，目前已经成为土地调查中进行空间定位的主要手段。在土地资源分布调查中， GPS可以作为独立数据获取手段之一。对于权属划拨引起的用地类型改变的情况, 可以利用GPS接收机在野外获取变化区域的定位数据，在此基础上对土地资源数 据库进行更新。探61.试述遥感图像中目标地物识别特征色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。如海滩的砂 砾，因含水量不同，在遥感黑白像片上其色调是不同的.干燥的砂砾色调发白， 而潮湿的砂砾发黑。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以 区分出目标地物。在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。例如，黑白航 空像片上柏树为主的针叶林，其色调为浅黑灰色，山毛榉为主的阔叶林，其色调 为灰白色。颜色：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。日常生活中目标地物的 颜色是地物在可见光波段对入射光选择性吸收与反射在人眼中的主观感受。遥感 图像中目标地物的颜色是地物在不向波段中反射或发射电磁辐射能量差异的综 合反映。彩色遥感图像上的颜色可以根据需要在图像合成中任意选定，例如多光 谱扫描图像可以使用几个波段合成彩色图像，每个波段赋予的颜色可以根据需要 来设置。按照遥感图像与地物真实色彩的吻合程度，可以把遥感图像分为假彩色 图像和真彩色图像。假彩色图像上地物颜色与实际地物颜色不同，它有选择地采 用不同的颜色组合，目的是突出特定的目标物。真彩色图像上地物颜色能够真实 反映实际地物颜色特征，这符合人的认知习惯。同一景多光谱扫描图像的相同地 物，不同波段组合可以有不同的颜色，目视判读前需要了解图像采用哪些波段合 成，每个波段分别被赋予何种颜色。人眼具有很高的区分色彩能力，将遥感图像 赋予颜色，能够充分显示地物的差异，如森林及农作物看上去同为绿色，由于存 在微小色差，有经验的目视解译人员仍然能判别出树种及作物的种类。阴影：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影形状、 大小可判读物体的性质或高度，如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层 建筑物等的高度及结构。阴影的长度、方向和形状受到光照射角度、光照射方向 和地形起伏等影响，山脉等阴影笼罩下的树木及建筑物往往会使目标模糊不清， 甚至丢失。 不同遥感影像中阴影的解译是不同的，例如：侧视雷达影像中目标 地物阴影由目标阻挡雷达波束穿透而产生，热红外图像中目标地物阴影是由于温 度差异所形成。形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。如：机场、港湾设施在遥感 图像中均具有特殊形状。用于图像判读的图像通常多是垂直拍摄的， 遥感图像上表现的目标地物形状是俯视平面图，它不同于我们日常生活中经常看 到的物体形状。出于成像方式的不同，飞行姿态的改变或者地形起伏的变化，都 会造成同一目标物在图像上呈现出不同的形状。解译时必须考虑遥感图像的成像 方式。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。如航空像片农田呈现的条带状纹理，纹理在高分辨率像片上可以形成目 标物表面的质感，在视觉亡看上去显得平滑或粗糙，幼年林看上去像天鹅绒样平 滑，成年的针叶树林看上去很粗糙。纹理可以作为区别地物属性的重要特征。大小：遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。它是遥感图像上测量 目标地物最重要的数量特征之。根据物体的大小以推断物体的属性，某些地物 如湖泊和池塘，主要依据它们的大小来区别。判读地物大小时必须考虑图像的比 例尺，根据比例尺的大小可以计算或估算出图像上物体所对应的实际大小。影响 图像上物体大小的因素有地面分辨率、物体本身亮度与周围亮度的对比关系等。位置：指目标地物分布的地点。目标地物与其周围地理环境总是存在着一 定的中间联系，并受周围地理环境的一定制约。位置是识别目标地物的基本特征 之一，例如水田临近沟渠。位置分为地理位量、相对位置：依据遥感图像图框注 记的地理经纬度位置，可以判断出区域所处的温度带，依据相对位置，可以为具 体目标地物解译提供重要判据，例如位于沼泽地的土壤多数为沼泽土。图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。例如作宅区建筑群在图像上 呈现的图型农田与周边的防护林构成的图型，以这种图型为线索可以容易地判 别出目标物。相关布局：多个目标地物之间的空间位置关系。地面物体之间存在着密切的 物质与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。例如，学校教室 与运动操场，货运码头与货物存储堆放区等都是地物相关布局的实例。地面各种目标地物在遥感图像中存在着不同的色、形、位的差异，构成了可 供识别的目标地物特征。目视解译人员依据目标地物的特征，作为分析、解译、 理解和识别遥感图像的基础。62.多源空间数据融合遥感与GIS数据的融合：遥感图像与图形的融合遥感数据与DEM的融合。(3) 遥感图像与地图扫描图像的融合不同格式数据的融合： (1)基于转换器的数据融合。 (2)基于数据标准的数据融 合。 (3)基于公共接口的数据融合。 (4)基于直接访问的数据融合。63.简述监督分类和非监督分类方法的特点监督分类方法：首先需要从研究区域选取有代表性的训练场地作为样本。根据已知训练 区提供的样本，通过选择特征参数(如像素亮度均值、方差等)，建立判别函数，据此对样本 像元进行分类，依据样本类别的特征来识别非样本像元的归属类别。非监督分类方法：是在没有先验类别(训练场地)作为样本的条件下，即事先不知道类别 特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并(将相似度大的像几归为一类)的方法。64 试比较卫星相片图像与航空相片的异同点65 简述遥感技术目前的发展现状和未来发展趋势66 侧视雷达图像的分辨力可分为哪两种?其影响因素有哪些?侧视雷达的分辨力可分为距离分辨力 (垂直于飞行的方向 )和方位分辨力 (平 行于飞行方向)。距离分辨力的影响因素有：脉冲宽度和俯角大小。距离分辨力 理论上等于脉冲宽度的一半。俯角越大，距离分辨力越低，俯角越小，距离分辨 力越高。方位分辨力与发射波长、天线孔径，与目标地物的距离，则方位分辨力 越高。方位分辨力与发射波长越短、天线孔径越大，距离目标地物越近，则方位 分辨力越高。67 遥感在灾害应急求助、灾情动态监测和灾后恢复重建等方面的应用以及存在 的不足？68 高光谱遥感与一般遥感主要区别在于：高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成 几十甚至数百个很窄的波段来接收信息；每个波段宽度仅小于10nm；所有波段 排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线；光谱的覆盖范围从可见光到热红 外的全部电磁辐射波谱范围。而一般的常规遥感不具备这些特点，常规遥感的传 感器多数只有几个，十几个波段；每个波段宽度大于100nm；更重要的是这些波 段在电磁波谱上不连续。