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（0684）遥感原理与应用复习思考题答案一、 名词1、 遥感（Remote Sensing），从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。2、 电磁波谱（Electramagitic spectrum）：将电磁波按照波长的长短排列制成图表3、 太阳常数：当地球处于日地平均距离时，单位时间内投射到位于地球大气上界，且垂直于太阳光射线的单位面积上的太阳辐射能为1385士7Wm。此数值称为太阳常数。4、 地物光谱特性：自然界中，不同的地物具有的不同的对电磁波不同波段范围的辐射规律（反射、发射、吸收、透射），称地物的该特性为其光谱特性。5、 地物反射光谱与地物反射光谱曲线：地物的反射率随人射波长变化的规律，叫做地物反射光谱。按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线（根坐标为波长值，纵坐标为反射率）称为地物反射光谱曲线6、 黑体：所谓黑体是“绝对黑体”的简称，指在任何温度下，对于各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1（100）的物体。7、 基尔霍夫定律：在任一给定温度下，地物的辐射通量密度和吸收率之比，对任何地物都是一个常数，并且等于该温度下黑体辐射通量密度。（T一定W/= W黑）8、 大气窗口：大气层的反射，吸收和散射作用，削弱了大气层对电磁辐射的透明度。通常把通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口9、 饱和度：纯度，色彩纯粹和色彩鲜艳的程度10、 传感器：遥感中用来探测和记录地物电磁波辐射信息的仪器。11、 反差contrast：感光材料的乳剂层上使影象表达出所摄物体各部分在光量方面有差别的能力，称为反差。根据感光材料的反差大小可将感光材料分为软性片、中性片、硬性片12、 乳剂分辨率：感光材料区分景物细微部分的能力，通常以1mm宽度内能够清楚分辨出的平行线对数表示13、 像对stereopair：从不同的角度对同一个地物所拍摄的两张相片14、 航向重叠（longitudinal overlap）：为了使同一条航线上相邻相片的地物能相互衔接以及满足立体观察的需要，相邻相片间需要有一定的重叠，称为航向重叠。重叠率为53-60%15、 旁向重叠（lateral overlap）：为了使相邻两条航线上相邻相片的地物能相互衔接，相邻相片间需要有一定的重叠，称为旁向重叠。重叠率为15-30%16、 中心投影，就是空间任意直线均通过一固定点（投影中心）投射到一平面嫩影平面上而形成的透视关系。17、 像点位移：地物在航空相片（中心投影）上的位置与其在平面图（垂直投影）上的位置比较，产生的位置移动。18、 投影差：因地形起伏而引起的地物在航空相片（中心投影）上的位置与其在平面图（垂直投影）上的位置比较，产生的位置移动。19、 倾斜差：因相片倾斜而引起的地物在航空相片（中心投影）上的位置与其在平面图（垂直投影）上的位置比较，产生的位置移动。20、 航空相片的使用面积：工作中只使用航空相片的中央部分称为使用航空相片的使用面积；通常以邻片重叠部分中线（可偏移1cm）所围成的区域表示。21、 判读标志：不同的地物在航空相片上具有不同的影象特征，其中一些影象特征构成了我们认识地物的依据，将其称为判读标志。22、 亮度系数：亮度系数是指在相同照度条件下，共物体表面的亮度度（B）与绝对白体理想表面的亮度（BO）之比。23、 立体观察：用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察，它的原理是根据人对物体的双眼观察24、 主比例尺：航测部门提供的航高计录，是用航测高差仪记录的主点航高，用它计算，出来的像片比例尺称为“主比例尺”，它只概略地代表该张像片的比例尺。25、 平均比例尺：水平像片比例尺的一般公式应允选择各点的平均高程面作为起始面，根据这个起始面计算的像片比例尺，称为水平像片的平均比例尺。26、 多光谱扫描仪MSS：多光谱扫描仪是把来自地面上地物的电磁波辐射（反射、发射）分成几个不同的光谱波段，同时扫描成像的一种传感器27、 专题制图仪TM：新型关学机械扫描仪，与MSS相比，具有更好的波谱选择性、更好的集合保真度、更高的辐射准确度和分辨率28、 灰阶：地面上各种地物的辐射强度不同表现在卫星图象上是色调深浅的不同，对色调深浅的分级成为灰阶（或）灰度），是区分地物辐射强度和影象色调深浅的标准。灰阶的视觉标志成为灰标。29、 卫片空间分辨率：对于陆地卫星而言，空间分辨率即地面分辨率。相当于传感器探测地面上瞬时视场的大小30、 卫片空间分辨率可辨性：原则上与实际上：与背景相关31、 监督分类：一种有先验（已知）类别标准的分类方法。对于待研究对象或区域，先用已知类别或训练样本建立分类标准，而后对样品的观测数据进行分类，是一种受控的信息类别识别过程。32、 非监督分类：一种无先验（已知）类别标准的分类法。对于待研究的对象或区域，没有已知类别或训练样本作标准，而直接依据样品观测资料的内在联系进行分类。33、 图象增强处理：应用计算机或光学设备改善图像视觉效果的处理。处理模型是根据人眼对光亮度观察的特性确定的，目的是提高图像的可判读性。34、 密度分割：将图像的光密度或亮度值分成若干间隔或等级，每级赋予指定编码的处理方法。当这些编码作为彩色编码去控制彩色显示设备时，可产生假彩色密度分割图像。密度分割常用于像片及胶片图像输入数字化，或数字图像的等值线化、阈值化等35、 吸收率：物质吸收的辐射通量与总入射辐射通量之比值。常用a表示，是个无量纲的量。36、 透射率：透过物体的电磁波强度与入射波强度之比。对于同一物体，透射率是波长的函数。例如，可见光对清水的透射率，随波长增加而迅速减小。常用表示，是个无量纲的量。37、 反射率：表面的反射波强度与入射波强度之比。即由反射引起的出射度与入射到表面的辐照度之比。常用符号表示，其数值在01之间。38、 灰体：对于各种波长的电磁波，吸收系数为常数的物体。即吸收系数与波长无关的物体，其吸收系数介于0与1之间。39、 维恩定律：黑体的光谱出射度极值对应波长max与温度T成反比。定律的数学式：maxT=b。式中b为常数（=2.897X10E-3米开）。40、 斯特藩-玻耳兹定律：反映绝对黑体的总辐射出射度随温度变化的宣关系，即绝对黑体的总辐射出射度M（T）与温度T的四次方成正比。定律的数学式为M（T）=*T4。式中=5.67X10E-8瓦/米2开4，称“斯特藩-玻耳兹曼常数”。41、 发射率：即“比辐射率”。物体的辐射出射度与同温度的黑体的辐射出射度的比值。常用表示。黑体的恒等于1，其他物体的皆小于1。非透明物体的比辐射率与其吸收率相等42、 减色法原理：光经过颜色滤光器或其他光吸收介质，组合而产生不同于原来光的颜色。吸收的色光愈多，被的射呈现的色彩就愈深暗。用于颜色减法混合的基本色，称“减色法原理”，通常采用红、绿、蓝的补色青、品红和黄三种原色。43、 加色法原理：将几种颜色光同时或快速地先后地刺激人的视觉器官；或以人眼有能分辨的镶嵌方式射入人眼，使产生与原来颜色有关的另一新的颜色感觉，就是颜色的相加混合。二、简答及论述题1、简述遥感概念及特点遥感（Remote Sensing），从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。感测范围大，具有综合、宏观的特点。遥感从飞机上或人造地球卫星上。居高临下获取的航空像片或卫星图像，比在地面上观察视域范围大得多。又不受地形地物阻隔的影响，景观一览无余，为人们研究地面各种自然、社会现象及其分布规律提供了便利的条件。信息量大，具有手段多，技术先进的特点。遥感是现代科技的产物，它不仅能获得地物可见光波段的信息，而且可以获得紫外、红外，微波等波段的信息。不仅能用摄影方式获得信息，而且还可以用扫描方式获得信息。遥感所获得的信息量远远超过了用常规传统方法所获得的信息量。这无疑扩大了人们的观测范围和感知领域，加深了对事物和现象的认识。获取信息快，更新周期短，具有动态监测特点。遥感通常为瞬时成像，可获得同一瞬间大面积区域的景观实况，现实性好；而且可通过不同时相取得的资料及像片进行对比、分析和研究地物动态变化的情况（版图），为环境监测以及研究分析地物发展演化规律提供了基础。其他特点此外，遥感还真有用途广，效益高，资料性，全天候，全方位的特点。2、遥感的分类1、 根据遥感平台的高度和类型分类 地面遥感：1.5300m，车、船、塔，主要用于究地物光谱特征 航空遥感：950km，飞机、气球，较微观地面资源调查 航天遥感：10036000km，卫星、飞船、火箭、天飞机、空间站2、 根据传感器的工作方式分类 主动遥感：雷达 被动遥感：被动接受地物反射、发射的电磁波：摄影机、扫描仪3、 根据遥感信息的记录方式分类 成像遥感：以图象方式记录：航空性片、卫星图象 非成像遥感：图形、电子数据：数字磁带、光盘4、 根据遥感使用的探测波段分类 紫外遥遥：0.30.4m 可见光遥感：0.40.76m 红外遥感：0.714m 微波遥感：0.130cm 多波段遥感：0.5-0.6，0.6-0.7，0.7-0.8，0.8-0.95、 根据遥感的应用领域分类：气象、海洋、地质、军事3、简述微波电磁波的特性：微波电磁波的波长范围为：1mm-1m，其特性有5方面：A：容易聚集成束，便于发射B：近直线传播，不受电离层反射影响C：能够区分在可见光、红外电磁波范围内不容易区分的许多地物D：可以全天候成象E：可以穿透一定地物：云层、冰层4、试举例阐述研究地物反射光谱的意义：地物的反射率随人射波长变化的规律，叫做地物反射光谱。按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线（根坐标为波长值，纵坐标为反射率）称为地物反射光谱曲线 地物反射光谱是遥感识别地物性质的基础和依据:例子之所以能够在遥感资料上区分不同的地物，是因为它们具有不同的反射光谱。如 地物反射光谱是遥感选择工作波段的依据：如区分雪与植被，最好选取可见光为工作波段，因为二者在该波段内反射率差异大，成象后图象色调差异就大，容易辨别。 异物同谱现象：指不同的地物在某一波段范围内具有相似的反射光谱的现象。要求在判读遥感资料时，要综合使用多种判读标志进行。如松树与水杉，在可见光范围内成象的色调就非常一致。 同物异谱现象：同类的地物具有相似的反射光谱曲线、同类甚至同一地物在不同的条件下（时间、健康、地点）反射光谱会有所不同、利用上述特征进一步了解地物的各种性质：如可以利用健康的植物与病虫害的植物在反射光谱上的不同而在遥感图象区分它们。5、黑体辐射定律在T一定的条件下，辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。温度愈高，辐射通量密度也愈大，不同温度的曲线是不相交的（在一定的条件下）。对应斯帝芬-玻尔滋曼定律：W=T4随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。对应维恩定律：maxT=b 6、分析为什么晴朗的天空呈现兰色？云呈现白色？ 天空呈现兰色的原因：晴朗的天空里主要成分是大气分子，其直径与可见光的关系满足d的条件，当太阳辐射碰到它们时，发生非选择性散射。非选择性散射的散射系数与波长无关；云或雾之所以看起来是白色，是因为它对各种波长的可见光散射均是相同的。7、中心投影与垂直投影的关系航空像片是中心投影，地形图是垂直投影。两类投影的关系如下：(1) 中心投影与垂直投影的区别A：定义：所谓中心投影，就是空间任意直线均通过一固定点（投影中心）投射到一平面嫩影平面上而形成的透视关系；所谓垂直投影，即所有投影线垂直于投影面形成的透视关系B：投影距离的影响：垂直投影：无影响中心投影：有，只是比例尺的变化C：投影面倾斜的影响垂直投影：无影响中心投影：有，影响位置D：地形起伏的影响：垂直投影：无影响中心投影：有，影响位置(2) 联系：A：都是投影方式B：当倾角为0、地形平坦时效果相同8、像对的立体观察条件必须有像对比例尺差不得过16%分隔左右视线（左眼看左像，右眼看右像，左眼看右像，右眼看左像，）相应视线成对相交相应点连线与眼基线平行9、什么是航空相片判读标志？试举例说明常用判读标志。不同的地物在航空相片上具有不同的影象特征，其中一些影象特征构成了我们认识地物的依据，将其称为判读标志。直接判读标志：地物本身的影象特征（如本身形状等）间接判读标志：与地物相关的其他地物的影象特征（如位置）形状判读标志（Shape）：如可以根据河流成象后独有的形状特点认识河流大小（Size）:量化特征，如可以根据湖泊的大小量算面积色调（Tone、Colour），最重要的判读标志，是其他的基础。如可以根据两种地物成象后色调不同而区分他们阴影（shadow）：可以增强影响的立体感组合图案（pattern），如果园纹理，可以认识果园的性质位置（site）:地理位置，植物，立地条件，从已知地物性质推断未知地物性质。如可以根据松树与冷杉的立地条件区分他们10、举例阐述航空相片常用判读方法。直接判定法根据判读标志可以直接判定地物的性质，识别出地物。如：对比分析法（最重要方法）这种方法是将像片上待判别的影像，与已知地物影像或标准航片（样片、标片）上的影像进行对比分析，以判定该地物的性质。标准航空像片是预先选定的典型样片，像片上地物性质是已知的。如：对比分析法在岩性、植被等专业判读中经常采用。逻辑推理法：利用各种现象之间的关系，依照专业逻辑推理进行的判读。如：例如上述泉水露头成线状展布的地方，一般都有断层存在。邻比法：在一张航空相片上或相临遥感图象上进行邻近对比，从而区分地物界线方法如：动态对比法：利用相同地区不同时相的航空相片进行对比分析，得到地物的运动、发展、变化的规律。如：11、分析影响地物在黑白全色航空相片上成像色调的因素。A：地物本身性质a:地物本身的颜色：黄色偏浅、兰色、红色灰色、绿色紫色偏深。b: 地物本身反射特性：地物的反射光谱（曲线）。地物反射率越大，成象后色越浅。c：地物表面光滑程度：越光滑，色越浅d:含水量：大，深，小，浅。如：B：环境条件a:光照条件：强度、方向、高度角。如：b:相片冲印效果：如c:摄影季节、时间：如12、在黑白全色航空相片上，怎样区分铁路与公路？怎样区分田与土？形状大小色调间接判读铁路宽窄一致、转弯较缓的线状或带状路面等宽，单轨5米，延伸长较均匀灰色1、与其他道路正交2、连接城市之间3、沿线有停车站、水塔等附属建筑公路宽窄不一、转弯较急（高等级公路亦缓）的线状或带状路面宽窄不定（4米以上），延伸长与路面材料、光滑度、积水等有关，从浅到深都有1、与其他道路不一定正交2、连接城市、镇之间形状色调间接判读水田较明显，平原格状，丘陵月形，耕作面为水平面有庄稼：均匀灰色，与作物有关无庄稼：有水时色深或很浅，无水是均匀灰色，与土壤有关田坎明显，沿等高线延伸多位于坡沿、沟谷、平地等能蓄水的地方旱地形状不明显，耕作面为坡面有庄稼：均匀灰色，与作物有关无庄稼：均匀灰色，与土壤有关坎不明显2、多位于坡顶、坡腰等不易蓄水地带13、简述航空相片的判读原则总体观察原则：先整体后局部，由宏观到微观综合分析原则：综合应用各种判读标志、综合应用各种资料重点分析原则：根据判读要求，对重点地物重点分析14、简述陆地卫星轨道运行特征，为什么设定这样的特征？A：近极地轨道：轨道面与赤道面夹角近90度可以保证获得地球上绝大多数地方的信息保证卫星与太阳同步B：近圆形轨道918：905；使全球卫星图象比例尺近一致保证成像精度C：与太阳同步保证各地成象时的太阳高度角（地方时）一致。保证成像具有周期性15、陆地卫星轨道为什么与太阳同步？怎么实现？原因A：保证每个地方成像时光照条件一致，从而保证传感器在相同的条件下成像，使卫星图象效果相近，便于比较等。一般早上9-11点。B：保证卫星的运行周期实现A：轨道倾角大于90度B：轨道面偏转角速度等于地球对太阳的角速度（地球公转速度：0.986度）16、比较航空相片与卫星相片的航向、旁向重叠相同点：航空相片与卫星相片的航向、旁向重叠的作用之一都是为了相临地物的衔接航空相片与卫星相片的航向重叠可以进行立体观察，卫星图象的旁向重叠也可以进行立体观察。不同点：航向重叠：航空相片的航向重叠的目的是为了相临地物的衔接以及立体观察了需要；重叠率高，为60%左右，可以看作相对，可以进行立体观察。卫星相片的航向重叠仅仅是为了相片衔接的需要；重叠率不高，不是相对，不能进行立体观察：旁向重叠：主要是重叠率不同。航空相片的率为20-30%，一般不用来进行立体观察；卫星图象的旁向重叠率从赤道向两极增加（如LANDSAT-4，重叠率从7.5增加到80%多），高纬度地区的图象可以进行立体观察17、分析MSS、TM图象各波段图象的光谱效应。采用不同波段的图象判读，识别地物的能力和判读效果是不一样的，称为光谱效应2分一、MSS图象光谱效应波段光谱效应MSS1(4)0.50.6m属蓝绿光波段。对水体具有一定的透视能力，透视深度一般可达1020m，水质清澈时，甚至可达100m；对于陆地的地层岩性，松散的沉积物以及植被有明显的反映；对于水体的污染，尤其是对于金属和化学污染具有较好的反映。MSS2(5)0.60.7m属橙红光波段。对于水体的浑浊程度、泥沙流、悬移质有明显的反映；对于岩性也有较好的反映；因该波段位于叶绿素吸收带，所以植被具有较略的色调，而伪装的树枝、病树则有较浅的色调。MSS3(6) 0.70.8m属可见光中的红光和近红外波段.对于水体及湿地反映明显，水体为深色调；浅层地下水丰富地段、土壤湿度大的地段，有较深的色调，而干燥的地段则色调较浅；对植物生长憎况有明显的反映，健康的植物色调浅，病虫害的植物色调较深MSS4(7) 0.81.lm属近红外波段，与MSS3相似，但更具有红外图像特点.水体的影像更加深黑.水陆界线特别明显；对植被的反映与MSS3相似，对比性更强二、TM图象光谱效应波段光谱效应TMl2分0.450.52 m属蓝光波段。对水体有较强的透视能力；对叶绿素反映敏感；对区分干燥的土壤和茂密的植物也有较好的效果TM23分0.520.60 m属绿光波段。与MSS-1相似。对水体的透视能力较强；对植被的反射敏感，能区分林型、树种。TM33分0.630.69 m属红光波段。与MSS2相似。可以根据植被的色调判断植物的健康状况，也可以区分植被的种类和覆盖度；还可以用以判定地貌岩性、土壤、水中泥沙流等。TM43分0.760.90 m属于近红外波段。相当于MSS-3、MSS-4的一部分。此波段避开了小于0.76m出现的叶绿素陡坡效应的坡面和大于0.9m可能发生的水分子吸收谱带，使之更集中地反映植物的近红外波段时强反射，茂密的植被呈浅色。可用于植被、生物量、作物长势的调查TM53分1.550.75 m属于近红外波段，波长大于TM-4。处于本的吸收带（1.4-1.9）内，对含水量反映敏感，可用于土壤湿度、植物含水量调查、水分状况研究、作物长势分析等，从而提高了区分不同作物类型的能力；对岩性、土壤类型的判定也有一定的作用。TM610.412 m2分属于热红外波段。对热异常敏感。可用干区分农、林覆盖类型；辨别地表温度差异；监测与人类活动有关的热特征；进行水体温度变化制图。TM72分2.082.35 m用于热红外波段。可用于区分主要岩石类型，可用于地质探矿与制图.