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【遥感原理与应用】复习资料期末考试整理

第一章绪论

? 什么是遥感？

广义上：泛指一切无接触的远距离探测，实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴。

狭义上：遥感探测地物基本原理：遥感是应用探测仪器，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。

现代遥感:特指在航天平台上，利用多波段传感器，对地球进行探测、信息处理和应用的技术。

? 电磁波的传输过程

? 遥感技术系统

遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。

遥感技术系统主要有：①遥感平台系统②遥感仪器系统③数据传输和接收系统④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；⑤数据处理系统。⑥分析应用系统。

? 遥感应用过程

1.问题声明(分析问题、假设建模、指定信息需求）

2.数据收集（遥感、实地观测）

3.数据分析（目视解译、数字图像处理、可视化分析、测试假设）

4.信息表达（数据库、误差报告、统计分析、各类图件）

? 遥感的发展趋势

高分辨率、定量化、智能化、商业化

第二章电磁波及遥感物理基础

? 电磁波、电磁波谱（可见光谱）

遥感之所以能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象，是因为一切物体，由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。

电磁波是一种横波。

电磁波的几个性质：

一般的光探测器或感光材料只对光强度有响应，因而只能感受到光波场的振幅信息，对相位信息则无响应。

干涉（interfere ）

频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两列光/波相遇时，使某些地方振动始终加强（显得明亮），或者始终减弱（显得暗淡）的现象，叫光/波的干涉现象。

应用：雷达、InSAR

衍射（diffraction ）

光的衍射（Diffraction ）指光在传播路径中，遇到障碍物或小孔（狭缝）时，偏离直线绕过障碍物继续传播的现象。偏振（polarization ）

横波在垂直于波的传播方向上，其振动矢量偏于某些方向的现象。

偏振在微波技术中称为“极化”，一般有四种极化方式：HH 、VV 、HV 、VH 。

应用：偏振摄影和雷达成像

太阳辐射（solar radiation ）发射（Emission ）吸收（Absorption ）散射（Scattering ）反射（Reflection ）

电磁光谱：

热辐射:物体受热后由于内部原子的复杂运动而对外发射出辐射并向四周传播，这种因热引起的以电磁波的形式发射并传递能量的过程称为热辐射。

?发射率/比辐射率（据此对辐射源进行分类）

发射率（emissivity）：目标物体的辐射量与该物体同温度下的黑体辐射量之比。（光谱辐射比ε）

据此对辐射源进行分类：绝对黑体、灰体、选择性辐射体、理想反射体（绝对白体）

?黑体

绝对黑体：对任何波长的电磁辐射都全部吸收。

普朗克（Planck）定律

斯特藩-波尔兹曼（Stefan-Boltzmann）定律:用此公式概略推算出物体的总辐射能量或绝对温度。

应用：热红外遥感。

维恩位移定律：黑体的绝对温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向位移。

应用：选择遥感器最佳波段

特性：曲线互不相交，温度越高，所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。在微波波段，黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。

?Radiant flux（辐射通量）、Radiant intensity（辐射强度/发光度）、Radiance（辐射亮度/辐射率）、Irradiance（辐射照度）、Radiant exitance/Radiant emittance（辐射出射度）

辐射通量：单位时间内的辐射能量，也称辐射功率Φe（W）

辐射强度/发光度：单位立体角的辐射能量Ie（W?sr?1）

辐射亮度/辐射率：单位投影面积、单位立体角的辐射通量Le（W?sr?1?m?2）

假定有一面源辐射，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则在指定方向上，单位立体角内，单位投影面积上的辐射通量，即为辐射亮度。

辐射照度：入射到一个表面上的能量，也称入射通量密度Ee（W?m?2）

辐射出射度：从一个表面上发射出的能量Me（W?m?2）

?辐射温度、亮度温度

辐射温度：如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度，或等效黑体温度。

由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。

亮度温度：若实际物体在某一波长下的光辐射度（即光谱辐射亮度）与绝对黑体在同一波长下的光谱辐射度相等，则黑体的温度被称为实际物体在该波长下的亮度温度。简称亮温，可以通过反解普朗克公式获得。

辐射温度与亮度温度的区别：

辐射温度：所有波长的表征温度。

亮度温度：特定波长的表征温度。

在微波遥感中常用亮度温度，而在红外遥感中较多的用到辐射温度。

?太阳辐射光谱的特点

1.太阳光谱是连续的；大气上界的辐射特性与黑体基本一致。

2.紫外到中红外波段区间能量集中、稳定；遥感主要利用可见光、红外波段等稳定辐射，太阳活动对其没有太大的影响。

3.海平面处的太阳辐射照度分布曲线与大气层外的曲线有很大不同，这主要是地球大气层对太阳辐射的吸收和散射造成的。

?大气对太阳辐射的影响主要有哪些？

瑞利散射：主要由大气中的原子和分子，如N2，CO2，O3和O2分子等引起的。

米氏散射：主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。

无选择性散射：散射强度与波长无关，即对发生无选择性散射的波段，任何波长的散射强度都相同。由于云雾中水滴直径比可见光波长大很多，所以无论从哪个角度看，云都是白色的。

?大气对太阳辐射的散射影响

自然现象：瑞利散射强度与波长的四次方成反比，因此，波长更短的紫光、蓝光比波长更长的黄光尤其是红光散射更强。结果，使天空呈淡蓝色。实际上是所有可见光经过散射混合的结果，主要是蓝光和绿光。

当我们凝视太阳的时候，没有发生散射的波长较长的红光和黄光直接可见，因此，太阳呈微黄色。

?程辐射

大气程辐射：从高空对地面进行探测的传感器，入射进来的除了有地表反射光和地表热辐射的光以外，还包含有在传感器视场内的大气的散射光。这种大气散射光称为大气程辐射。

由气体分子和气溶胶的散射光组成的，它们的光谱特性反映了大气的状态。

?大气窗口

0.30~1.15μm大气窗口：这个窗口包括全部可见光波段、部分紫外波段和部分近红外波段，是遥感技术应用最主要的窗口之一。

1.3~

2.5μm近红外窗口。

3.5~5.0μm中红外窗口。

8~14μm热红外窗口：透射率为80%左右，属于地物的发射波谱。

1.0mm~1m微波窗口。

?地物的三种反射类型

镜面反射（Specular reflection）：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角，称为镜面反射漫反射（Diffuse reflection）：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象，称为漫反射。

朗伯体：一个完全的漫射体称为朗伯体（Lambertian）。从任何角度观察朗伯体表面，其辐射亮度都相同。

判断：若表面相对于入射波长是粗糙的，即当入射波长比地表高度小或比地表组成物质粒度小时，则表面发生漫反射

方向反射（Directional reflection）：反射具有明显的方向性，即方向反射。

镜面反射可认为是方向反射的一个特例。

?植被、水、土壤的光谱特性（会画、会描述）

植被光谱特性

1.蓝、红波段为吸收带

2.绿波段为弱反射带

3.近红外波段有强反射带，但含水量造成反射吸收

植被光谱特征：

可见光波段（0.4~0.76μm）：0.55μm（绿光）处有一个小的反射峰；两侧0.45μm（蓝）和0.67μm（红）则有两

中红外波段（1.3~2.5μm ）：受绿色植被含水量的影响，吸收率大增，反射率下降，特别以1.45μm 、1.95μm 和2.7μm 为中心形成水的吸收谷。

水体光谱特性：

蓝、绿波段为反射带

近、中红外波段为完全吸收带

水体的反射主要在蓝、绿波段，其它波段的吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强。因此，在遥感影像上，特别是近红外影像上，水体呈黑色。

但当水体中含有其它物质时，反射光谱曲线会发生变化。

水中含泥沙时，由于泥沙的散射，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。

土壤光谱特性：

自然状态下，土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值。

通常，土质越细，反射率越高；有机质、含水量越高，反射率越低；此外，土壤类型和肥力也会对反射率产生影响。由于土壤反射光谱曲线呈比较平滑的特征，所以在遥感影像的不同光谱波段上，土壤的亮度区别不明显。

第三章遥感平台及运行特点

? 遥感平台的分类（按高度、应用分）

m m km km km km km km km 500km km k ?????

?????????????????

????????高塔（＜300）地面遥感车船（＜30）

观测架（几米）漂浮气球（＜50）气球系留气球（＜5）航空遥感高空飞机（＞15）

飞机中空飞机（915）低空飞机（＜9）地球同步卫星（36000）轨道卫星长寿命（5001000）太阳同步卫星短寿命（150）航天遥感载人飞船（＜500）

航天飞机（＜300m km ???????????）探空火箭（100650） ? Landsat 、 SPOT 、 CBERS 、MODIS 系列卫星（轨道类型、回访周期、传感器、相幅大小、波段数、分辨率、系列

星发射历史）

? 陆地卫星的轨道特点

? 常见的米/亚米级卫星及其空间分辨率

第四章遥感传感器及其成像原理

? 主动遥感、被动遥感

主动遥感：先由探测器向目标物发射电磁波，然后接收目标物的回射。

被动遥感：不由探测器向目标物发射电磁波，只接收目标物的自身发射和对天然辐射源的反射能量。

? 掸扫式（Whiskbroom ）、推扫式（Pushbroom scanner ）成像各自的特点

对像元摄像时间短，进一步提高光谱分辨率和辐射灵敏度就比较困难。

推扫式特点是：空间扫描由器件的固体扫描完成，像元的摄像时间长，这样系统的灵敏度和空间分辨率均可以得到提高；在可见光波段，由于CCD元件材料技术成熟，集成度高，光谱分辨率可以提高到1-2nm量级。

?瞬时视场角（Instanteneous Field Of View，IFOV）

?空间分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率、时间分辨率

?成像光谱仪

?雷达、雷达成像仪的工作原理及特点

雷达的工作原理：发射机产生脉冲信号，由转换开关控制，经天线向观测地区发射；地物反射脉冲信号，也由转换开关控制进入接收机，接收的信号在显示器上显示，或记录在磁带上。

雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。

天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。

电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。

由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。

雷达成像仪的特点：主动式遥感、雷达信号（距离、方位、相对速度、反射特性）、穿透特性、全天时、全天候

?合成孔径雷达、方位分辨率、距离分辨率

合成孔径雷达：利用天线与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成较大的等效天线孔径，从而达到改善空间分辨率的目的。

合成孔径雷达的工作过程：用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动；

在移动中选择若干个位置，在每个位置上发射一个信号，接收相应发射位置的回波信号并记录下来，存储时必须同时保存接收信号的幅度和相位；每个信号由于目标到飞机之间球面波的距离不同，相位和幅度也不同；

如果把真实孔径天线划分成许多小单元，则每个小单元接收回波信号的过程与合成孔径天线在不同位置上接收回波的过程相似；由接收信号形成的图像是相干图像，需经处理后，才能恢复地面的实际图像。

距离分辨率（Range Resolution）：在脉冲发射的方向上，能分辨两个目标的最小距离。

特点：距离分辨率与距离并无关系；

可采用减小脉冲宽度（pulse duration）τ的方法改善距离向分辨率，但减小脉冲宽度是有一定限度的。

目前通常采用脉冲压缩技术来提高距离分辨率。

方位分辨率（Angular Resolution）：指相邻的两束脉冲之间，能分辨两个目标的最小距离。

特点：要提高方位分辨率，理论上可采用波长较短的电磁波，加大天线孔径和缩短观测距离的方法；但三种方法，使用时均受到一定限制。可采用合成孔径技术来改善方位分辨率。

?成像雷达为什么要用侧视（side-looking）方式，而不是正视？

1.侧视时，不同地物至雷达的斜距不同，微波返回的时间也就不同，因此记录的信号是可以分辨的；正视时，会存在

斜距相同的不同地物，因此同一时刻会接收到不同地物的回波，这样就会存在混淆。

2.提高距离分辨率。

3.覆盖更大的空间范围。

?侧视雷达的几何特征（透视收缩、叠掩、阴影）

比例尺：垂直飞行方向（y）的比例尺由小变大。

透视收缩（Foreshortening）：山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，背向传感器的山坡被拉长。

叠掩（Layover）：会出现不同地物的重影现象。

阴影（Shadowing）：阴影区地物无回波信号。

InSAR原理：将SAR影像复数据（幅度+相位）推导出的雷达信号的相位信息作为信息源，进而获取地表的高精度三维信息

通过两副天线同时观测（单轨模式）或两次平行观测（重复轨道模式），获取地面同一景观的复数影像对。

由于目标与天线位置的几何关系，在复图像上产生相位差，形成干涉条纹图（interferogram）。干涉条纹图包含了斜距向上的点与两天线位置之差的精确信息。

利用传感器高度，雷达波长，波束视向及天线基线距之间的几何关系，可以精确地测量出图像中每一点的三维位置。

第五章遥感图像数字处理的基础知识

?多波段影像数据常用三种组织方式：

波段顺序格式（BSQ，band sequential）

按每次一个波段的方式存储影像的信息。也就是说，首先存储波段 1 中所有像素的数据，然后是波段2 中

所有像素的数据，依此类推。

波段按行交叉格式（BIL，band interleaved by line）

数据针对影像的每一行按波段存储像素信息。例如，有一个三波段影像，所有这三个波段的数据将被写入第1

行，然后是第2 行，依此类推，直至达到影像的总行数。

波段按像元交叉格式(BIP，band interleaved by pixel)

数据与BIL 数据类似，不同之处在于每个像素的数据是按波段写入的。以同一个三波段影像为例，波段1、

2 和

3 中第一个像素的数据将写入第1 列中，然后是第2 列，依此类推。

?位深（理解、会用）

第六章遥感图像的几何处理

?遥感图像几何误差的来源

传感器成像方式引起的图像变形

传感器外方位元素变化的影响

地形起伏引起的像点位移

地球曲率引起的图像变形

大气折射引起的图像变形

地球自转的影响

?几何粗纠正、精纠正

几何粗纠正：也称为粗纠正，基于构像方程进行系统误差的改正。包括：投影中心坐标的测定和解算、卫星姿态角的测定、扫描角的测定

遥感图像的精纠正是指消除图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。它包括两个环节：一是像素坐标的变换，即将图像坐标转变为地图或地面坐标；二是对坐标变换后的像素亮度值进行重采样。

?几何纠正的步骤

1.根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。

2.根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数，评定精度。

3.对原始影像进行几何变换，像素亮度值重采样。

?控制点的个数及选取原则

先整体后局部

先易后难

顺序布点

均匀布点

同名地物、相对稳定的特征点、边廓点

数量：理论值的6-10倍

度值取决于周围阵列点上像元的灰度值对其所作的贡献。

最邻近插值法（Nearest Neighbor Interpolation）：距离实际位置最近的像元的灰度值作为输出图像像元的灰度值。

特点：方法简单易用，计算量小，在几何位置上精度小于0.5个像元，但处理后图像的亮度具有不连续性，会产生锯齿（blocky）现象。

双线性插值法（Bilinear Interpolation）：其核心思想是依次在三个方向上执行线性插值。作为一个整体，其是二次的。

特点：图像亮度连续，几何上较精确，但具有低通滤波的性质，使图像变得模糊。

双三次插值法（Bicubic Interpolation）：用一个三次重采样函数来近似表示sinc函数。

特点：图像量度连续，几何精度高，较好的保留高频部分。但计算量大。

?常用的几何纠正方法有哪些

目前常用的纠正方法有多项式法、共线方程法和有理函数模型等。

第七章遥感图像的辐射处理

?遥感图像辐射误差的来源及组成

1.传感器本身的性能引起的辐射误差；

2.地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差；

3.大气的散射和吸收引起的辐射误差（大气校正）。

?辐射校正、辐射定标、大气校正概念及关系

辐射校正（Radiometric correction）：指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。

辐射定标（Radiometric calibration）：指传感器探测值的标定过程方法，用以确定传感器入口处的准确辐射值。

大气校正：太阳高度角、地形引起的辐射误差校正

广义上，通过消除大气影响获得真实的地表反射率、辐射率及地表温度等物理参数的过程都叫大气校正。

?大气校正的方法主要有哪些？

基于辐射传输模型（Radiative transfer models）的方法

暗像元法（Dark Object Subtraction technique，DOS；Dark target approach）

不变目标法（Invariable-object methods）

直方图匹配法（Histogram match methods）

其它方法，如大气阻抗植被指数法（Atmospherically resistant vegetation index，ARVI）、综合大气校正等

?遥感卫星辐射校正场及其选择标准

高度的空间均一性（相对像元大小）；

应位于一个足够大的区域的中心，以适应大量像元的采样，并最小化（由于光从外部目标区域的散射产生的）大气临近效应的影响；

表面反射率应当大于0.3，以提供更高的信噪比，并减少由于大气程辐射引起的不确定性；

高度的光谱均一性，有助于减小地面光谱与卫星传感器光谱之间错误匹配的影响；

地表特性（反射率、双向散射分布函数、光谱）应当是不随季节变化的，具有时间上的稳定性，这意味着这样的区域必须是无植被或少植被、无雪或少雪、无云天气较多，干旱区域往往更可能满足这样的条件；

区域表面尽可能平面，并接近朗伯体表面；

海拔至少1km（减少大气气溶胶的量并避免因预测气溶胶垂向分布带来的不确定性），远离海洋（减少大气中水汽的影响），远离城市和工业区（减少人为气溶胶的影响）。

?直方图

直方图：数字图像中各灰度级与其出现的频数间的统计关系，可表示为：

?根据直方图进行图像增强的原理（理解、会用）

?直方图均衡化原理及步骤

直方图均衡化：通过原始图像的灰度非线性变换，使其直方图变成均匀分布，以增加图像灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的目的，使图像变清晰。变换后的图像在每个灰度级上都具有大致相同的像元数目。

?图像融合

图像融合是指将多源信道所采集到的关于同一目标图像数据的有利信息综合到一幅图像中的图像处理技术。

?图像融合的方法有哪些？常用图像融合方法（PCA、小波、IHS）的原理。

方法：加权融合、基于IHS变换的图像融合、基于主成分变换的图像融合、基于小波变换的图像融合、比值变换融合乘积变换融合、基于特征的图像融合、基于分类的图像融合

PCA原理：基于主成分变换的图像融合。

方法一：

对多光谱图像的多个波段进行主分量变换（Principal Component Transformation）；

将高分辨率图像和主成分第一分量进行直方图匹配，使高分辨率图像与主成分第一分量图像有相近的均值和方差；

用直方图匹配后的高分辨率图像代替第一主成分进行主成分逆变换（inverse principal components transformation）。方法二：

将高分辨率图像作为一个波段和多光谱图像组合在一起进行主成分变换，变换后图像信息的再分配达到高分辨率图像和多光谱图像的融合。

基于IHS变换的图像融合原理：对于遥感图像，IHS具有明确的物理含义：①亮度intensity主要表现的是图像空间结构的信息，由图像的地物反射能力决定；②色度H是指组成色彩的主波长，由红绿蓝三色的比重决定；③饱和度是颜色的纯度饱和度，表示的是相对中性灰度而言的颜色的纯度，即颜色的鲜艳度，它与色度合称为色品，主要反映地物的光谱信息。

据此，通过将多光谱图像变换到IHS空间中，得到亮度分量I和表征色品信息的H和S分量，保持包含光谱信息的H、S不变，将I分量替换成描述空间细节能力更好的全色图像，然后进行反变换可以得到光谱信息和空间细节信息都较好的融合图像。

IHS变换将图像处理常用的RGB彩色空间变换到IHS空间。

IHS空间用亮度（Intensity）、色调（Hue）、饱和度（Saturation）表示。

IHS（亮度Intensity、色度Hue、饱和度Saturation）变换可以把图像的亮度、色调和饱和度分开，图像融合只在强度通道上进行，图像的色调和饱和度保持不变。

待融合的全色图像和多光谱图像进行几何配准，并将多光谱图像重采样与全色分辨率相同；

将多光谱图像变换转换到IHS空间；

对全色图像和IHS空间中的亮度分量I进行直方图匹配；

用直方图匹配后的全色图像代替IHS空间的亮度分量，即IHS→I’HS；

将I’HS逆变换到RGB空间，即得到融合图像。

基于小波变换的图像融合举例：假如有一幅5m分辨率的全色影像，一幅40m分辨率的多光谱影像。前者具有更高的空间分辨率，后者具有更高的光谱分辨率。因此，可以将从5m分辨率的全色影像中获取的高通信息（high-pass information）与40m分辨率的多光谱影像融合，以获得5m分辨率的多光谱影像。

利用小波变换，可以将5m分辨率的全色影像经过几次迭代，生成40m分辨率的低通影像（近似分量）和一些对应的高通影像（细节分量）。然后，将40m分辨率的低通影像用40m分辨率的多光谱影像来代替，执行小波逆变换，就可以得到5m分辨率的多光谱影像。

需要注意的是，高空间分辨率的影像为单波段影像，因此替代影像也必须是单波段的。为此，可以利用IHS变换得到的I分量、PCA得到的第一主成分或者直接提取单一波段的方法来完成。

?NDVI

NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）归一化植被指数，又称标准化植被指数，在使用遥感图像进行植被研究以及植物物候研究中得到广泛应用，它是植物生长状态以及植被空间分布密度的最佳指示因子，与植被分布密度呈线性相关。

-1<=NDVI<=1，负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正

第八章遥感图像判读

?遥感图像解译

遥感图像解译（Interpretation）：从影像识别地物及其属性的过程。

根据各行业的要求，借助一定的技术手段和方法，通过对遥感影像进行综合分析、比较、推理和判断，从而识别出所需要的地物或测算出某种数量指标的过程。

?常用的解译标志有哪些？

直接解译标志包括色调、颜色、形状、大小、阴影、位置、图型、相关布局。

间接解译标志：位置、相关布局

第九章遥感图像分类

?图像分类的依据

1.Make sense of a landscape（Place landscape into categories (classes)、Forest, Agriculture, Water, etc）

2.Provide context（Landscape planning or assessment、Research projects）

3.Drive models（Global carbon budgets、Meteorology、Biodiversity）

?特征空间、图像空间、光谱空间

?特征变换、特征选择

特征选择（Feature Selection）：从原始特征中挑选出一些最有代表性、可分性能最好的特征来。

特征变换（Feature Transformation）：希望通过变换消除原始特征之间的相关或减少冗余，得到新的特征。

?主成分变换为什么能起到降维的作用？其原理是什么？

?缨帽变换的原理

?非监督分类的原理（K-mean、ISODATA）

非监督分类也称聚类或聚类分析（clustering analysis）。

基本原理：首先选择若干个模式点作为聚类中心。每一中心代表一个类别，按照某种相似性度量方法（如最小距离方法）将各模式归于各聚类中心所代表的类别，形成初始分类。然后由聚类准则判断初始分类是否合理，如果不合理就修改分类，如此反复迭代，直到合理为止。

K-均值聚类算法：利用一定的方法选取k个样本点为初始聚类中心；按照最近邻规则，将所有待分类像元分配到各聚类中心所代表的类别；计算各类的重心（均值向量），并令重心作为新的聚类中心；重复步骤2、3 步直到聚类中心不再变化；迭代结束，得到K个类别。

ISODATA（Iterative Self-Organizing Data Analysis Techniques Algorithm）算法也称为迭代自组织数据分析算法。

ISODATA 算法是在k-均值算法的基础上，增加对聚类结果的“合并”和“分裂”两个操作，并设定算法运行控制参数的一种聚类算法。“合并”操作：当聚类结果中某一类像元数太少，或两个类间的距离太近时，进行合并。“分裂”

操作：当聚类结果中某一类样本的某个特征方差太大，进行分裂。

?监督分类的原理和步骤

步骤：

混淆矩阵、分类精度量度指标（总体精度、错分误差、漏分误差、制图精度、用户精度、Kappa 系数）

混淆矩阵：主要用于比较分类结果和地表真实信息（或训练样本），可以把分类结果的精度显示在一个混淆矩阵里面。混淆矩阵是通过将每个地表真实像元的位置和分类与分类图象中的相应位置和分类像比较计算的。

混淆矩阵的每一列代表了一个地表真实分类，每一列中的数值等于地表真实像元在分类图象中对应于相应类别的数量。

有像元数和百分比两种表示方式。

总体分类精度（Overall Accuracy ）：等于被正确分类的像元总和除以总像元数，地表真实图像或地表真实感兴趣区限定了像元的真实分类。

被正确分类的像元沿着混淆矩阵的对角线分布，它显示出被分类到正确地表真实分类中的像元数；像元总数等于所有地表真实分类中的像元总和。

错分误差（Errors of Commission ）：指被分为用户感兴趣的类别，而实际属于其它类的像元。它显示在混淆矩阵的行中。

漏分误差（Errors of Omission ）：指本身属于地表真实类别，但没有被分类器分到正确类别中的像元数。它显示在混淆矩阵的列中。

制图精度（Producer Accuracy ）：指分类器将整个影像的像元正确分为A 类的像元数（对角线值）与A 类真实参考总数（混淆矩阵中A 类列的总和）的比率。

用户精度（User Accuracy ）：指正确分到A 类的像元总数（对角线值）与分类器将整个影像的像元分为A 类的像元总数（混淆矩阵中A 类行的总和）比率。

Kappa Coefficient ：统计意义上反映分类结果在多大程度上优于随机分类结果，可以用于比较两个分类器的误差矩阵是否具有显著差别。它是通过把所有地表真实分类中的像元总数乘以混淆矩阵对角线的和，再减去某一类中地表真实像元总数与该类中被分类像元总数之积对所有类别求和的结果，再除以总像元数的平方差减去某一类中地表真实像元总数与该类中被分类像元总数之积对所有类别求和的结果所得到的。

2KK K K K K

K K K N X X X Kappa N X X ∑∑∑∑-=-∑∑∑

遥感原理与方法期末考试复习

遥感原理与方法期末考试复习第一章绪论 ★遥感的定义？遥感对地观测有什么特点？广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场（磁力、重力）、机械波（声波、地震波）等的探测。实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探（物理探测）的范畴，只有电磁波探测属于遥感的范畴。狭义：是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。定义：遥感是指不与目标物直接接触，应用探测仪器，接收目标物的电磁波信息，并对这些信息进行加工分析处理，从而识别目标物的性质及变化的综合性对地观测技术。英文定义：Remote Sensing 简写为RS(3S之一) 空间特点—全局与局部观测并举，宏观与微观信息兼取时相特点—快速连续的观测能力光谱特点—技术手段多样，可获取海量信息经济特点—应用领域广泛，经济效益高 ★遥感技术系统有哪几部分组成？每部分的作用。信息获取是遥感技术系统的中心工作信息记录与传输工作主要涉及地面控制系统信息处理通过各种技术手段对遥感探测所获得的信息进行各种处理信息应用是遥感的最终目的，包括专业应用和综合应用 ☆遥感有哪几种分类方法及哪些分类？ 1）按遥感平台分：地面遥感、航空遥感和航天遥感 2）按工作方式分：主动式和被动式遥感.ps【主动式遥感是指传感器自身带有能发射电磁波的辐射源，工作时向探测区发射电磁波，然后接收目标物反射或散射的电磁波信息。被动式遥感是传感器本身不发射电磁波，而是直接接受地物反射的太阳光线或地物自身的热辐射。】 3）按工作波段分：紫外、可见光、红外、微波遥感、多光谱和高光谱遥感 4）按记录方式分：成像和非成像遥感 5）按应用领域分：外层空间、大气层、陆地、海洋遥感等，具体应用领域可分为城市遥感、环境、农业和林业遥感、地质、气象、军事遥感等。遥感对地观测技术现状及发展展望？现状（国内）： 1）民用遥感卫星像系列化和业务化方向发展 2）传感器技术发展迅速 3）航空遥感系统日趋完善 4）国产化地球空间信息系统软件发展迅速 5）应用领域不断扩展发展展望： 1）研制新一代传感器，以获得分辨率更高、质量更好的遥感数据 2）遥感图像信息处理技术发展迅速

遥感原理与应用答案完整版

第一章电磁波及遥感物理基础名词解释： 1、电磁波（变化的电场能够在其周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。）变化电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。 2、电磁波谱电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。 3、绝对黑体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体。 4、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。 5、大气窗口电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段。 6、发射率实际物体与同温下的黑体在相同条件下的辐射能量之比。 7、热惯量由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质称为系统的热惯量。（地表温度振幅与热惯量P成反比，P越大的物体，其温度振幅越小；反之，其温度振幅越大。）8、光谱反射率 ρλ=Eρλ/ Eλ(物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。) 9、光谱反射特性曲线按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。填空题： 1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。 2、绝对黑体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ的函数。 3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关

系。 4、维恩位移定律表明绝对黑体的最强辐射波长λ乘绝对温度T 是常数2897.8。当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。 5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 0.47 μm 选择题：(单项或多项选择) 1、绝对黑体的（②③） ①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。 2、物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系（②⑥） ①反射率②发射率③物体温度一次方 ④物体温度二次方⑤物体温度三次方⑥物体温度四次方。 3、大气窗口是指（③） ①没有云的天空区域②电磁波能穿过大气层的局部天空区域 ③电磁波能穿过大气的电磁波谱段④没有障碍物阻挡的天空区域。 4、大气瑞利散射（⑥） ①与波长的一次方成正比关系②与波长的一次方成反比关系 ③与波长的二次方成正比关系④与波长的二次方成反比关系 ⑤与波长的四次方成正比关系⑥与波长的四次方成反比关系⑦与波长无关。 5、大气米氏散射（②） ①与波长的一次方成正比关系②与波长的二次方成反比关系③与波长无关。问答题： 1、电磁波谱由哪些不同特性的电磁波组成？它们有哪些不同点，又有哪些共性？电磁波组成：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。不同点：频率不同（由低到高）。共性：a、是横波；b、在真空以光速传播；c、满足f*λ=c E=h*f； d、具有波粒二象性。遥感常用的波段：微波、红外、可见光、紫外。 2、物体辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值波长是多少？有关因素：辐射通量（辐射能量和辐射时间）、辐射面积。常温下黑体的辐射峰值波长是9.66μm 。 3、叙述植物光谱反射率随波长变化的一般规律。植物：分三段，可见光波段（0.4～0.76μm）有一个小的反射峰，位

【遥感原理与应用】复习期末考试整理

第一章绪论 ? 什么是遥感？广义上：泛指一切无接触的远距离探测，实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴。狭义上：遥感探测地物基本原理：遥感是应用探测仪器，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。现代遥感:特指在航天平台上，利用多波段传感器，对地球进行探测、信息处理和应用的技术。 ? 电磁波的传输过程 PxYBRXQ 。SOt0ure 。MDGVcH2。 ? 遥感技术系统遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。MR4gQja 。im8FEKh 。l0lznrK 。遥感技术系统主要有：①遥感平台系统②遥感仪器系统③数据传输和接收系统④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；⑤数据处理系统。⑥分析应用系统。? 遥感应用过程 1.问题声明(分析问题、假设建模、指定信息需求） 2.数据收集（遥感、实地观测） 3.数据分析（目视解译、数字图像处理、可视化分析、测试假设） 4.信息表达（数据库、误差报告、统计分析、各类图件） ? 遥感的发展趋势高分辨率、定量化、智能化、商业化第二章电磁波及遥感物理基础 ? 电磁波、电磁波谱（可见光谱）遥感之所以能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象，是因为一切物体，由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。电磁波是一种横波。电磁波的几个性质：一般的光探测器或感光材料只对光强度有响应，因而只能感受到光波场的振幅信息，对相位信息则无响应。干涉（interfere ）频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两列光/波相遇时，使某些地方振动始终加强（显得明亮），或者始终减弱（显得暗淡）的现象，叫光/波的干涉现象。应用：雷达、InSAR 太阳辐射（solar radiation ）发射（Emission ）吸收（Absorption ）散射（Scattering ）反射（Reflection ）

遥感原理与应用复习题(Final Version)

遥感原理与应用复习题一、名词概念 1. 遥感广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义：是应用探测仪器，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. 传感器传感器是遥感技术中的核心组成部分，是收集和记录地物电磁辐射能量信息的装置，如光学摄影机、多光谱扫描仪等，是获取遥感信息的关键设备。 3. 遥感平台遥感平台是转载传感器进行探测的运载工具，如飞机、卫星、飞船等。按其飞行高度不同可分为近地平台、航空平台和航天平台。 4. 地物反射波谱曲线地物的反射率随入射波长变化的规律称为地物反射波谱，按地物反射率与波长之间的关系绘成的曲线称为地物反射波谱曲线（横坐标为波长值，纵坐标为反射率） 5. 地物发射波谱曲线地物的发射率随波长变化的规律称为地物的发射波谱。按地物发射率与波长之间的关系绘成的曲线称为地物发射波谱曲线。（横坐标为波长值，纵坐标为总发射） 6. 大气窗口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。 7. 瑞利散射当微粒的直径比辐射波长小许多时，也叫分子散射。 8. 遥感平台遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台。遥感平台按平台距地面的高度大体上可分为地面平台、航空平台和航天平台三类。 9. TM 即专题测图仪，是在MSS基础上改进发展而成的第二代多光谱光学-机械扫描仪，采用双向扫描。 10. 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，即扫描仪的瞬间视场或地面物体能分辨最小单元，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。 11. 时间分辨率时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。 12. 波谱分辨率波谱分辨率指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔，也称光谱分辨率。间隔愈小，分辨率愈高。 13. 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。 14. 传感器传感器，也叫敏感器或探测器，是收集、探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器。

遥感原理试题2答案

B卷参考答案要点一、名词解释： 1.大气窗口：太阳辐射透过大气时，要发生反射、散射、吸收，从而使辐射强度发生衰减。对传感器而言，某些波段的电磁辐射通过大气衰减较小，透过率高，对遥感十分有利，成为遥感的重要探测波段，这些波段就是大气窗口。 2.监督法分类：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，其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练，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作出判定。 3.传感器定标：指传感器探测值的标定过程方法，用以确定传感器入口处的准确辐射值。 4.方位分辨力：在航向上所能分辨出的两个目标的最小距离称为方位分辨率。 5.特征变换：将原始图像通过一定的数字变换生成一组新的特征图像，这一组新图像信息集中在少数几个特征图像上。二、简答题 1.遥感的基础是什么，其重要性体现在哪些方面？答：遥感的基础是地物发射或反射电磁波的性质不同。根据地物的发射或反射电磁波特性的不同，可以传感器成像获取图像，利用遥感图像来进行地物分类、识别、变化检测等。 2.影响遥感图像目视判读的因素有哪些，有哪些判读方法？答：影响遥感图像目视判读的因素有： 1）地物本身的复杂性，如存在同谱异物和同物异谱现象及地物纹理特性的复杂性。 2）传感器特性的影响，如几何分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率和时间分辨率等。 3）目视能力的影响，不同的人视力和色彩分辨力不同，影响目视判读。为了很好的克服上述问题，有这么些常用判读方法：直接判读法、对比分析法、事项动态对比分析法、信息复合法、综合推理法和地理相关分析法。 3.为何要进行图像融合，其目的是什么？答：单一传感器获取的图像信息量有限，往往难以满足应用的需求，通过图像融合可以从不同的遥感图像中获取的更多的有用的信息，补充单一传感器的不足。图像融合是指将多元遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像的过程。图像融合可以分成像素级，特征级和决策级。像素级融合对原始图像及预处理各阶段上产生的信息分别进行融合处理，以增加图像中的有用信息成分，改善图像处理效果。特征级融合能以高的置信度来提取有用的图像特征。决策级融合允许来自多元数据在最高抽象层次上被有效利用。 4.叙述遥感的基本概念、特点以及发展趋势？答：遥感是在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。具体是指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输，变幻和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系得一门现代应用技术科学。遥感有如下特点： 1）波谱辐射量化性；2）宏观性：探测范围大，可以进行大面积同步观测；3）多源性：多平台、多时性、多波段（多尺度）；4）周期性、时效性，可以及时发现问题以及变化情况；5）综合性和可比较性；6）经济性；7）获取信息的手段灵活；8）应用广泛；9）遥感信息的复杂性遥感的发展趋势： 1）传感器分辨率的大幅提高；2）遥感平台有遥感卫星、宇宙飞船、航天飞机有一定时间间隔的短中期观测发展为以国际空间站为主的、多平台、多层面、长期的动态观测；3）光谱探测能力急剧提高，成像谱段范围拉大，光谱分辨率提高；4）遥感图像处理硬件系统从光学处理设备全面转向数字

遥感原理与应用试卷

武汉大学2009—2010学年上学期《遥感原理与应用》试卷（A）学号：姓名：院系：专业：得分：一、名词解释：（每小题2分，共计20分）光的衍射；灰体；大气窗口；瞬时视场；静止轨道；近地点；辐射分辨率；训练样区；异轨立体；光谱响应曲线。二、单项选择题：（每小题2分，共计20分） 1) 下面哪种传感器的成像几何属于斜距投影？ ①画幅式相机②成像光谱仪③侧视雷达④推扫式传感器 2) 大气散射主要是在什么波段？ ①紫外线②可见光③红外线④微波 3）同一时期的多光谱图像之间的运算可以消除地形对影像灰度影响的算法是？ ①加法②减法③除法④乘法 4）在影像融合过程中，下列哪个处理是必须的？ ①影像匹配②影像增强③影像滤波④影像分类 5）监督分类包括？ ①最大似然法②ISODATA法③K-均值法④平行管道法 6）下面几种变化中，哪个变换可以提取土壤信息？ ①K-L变换②K-T变换③哈达玛变换④NDVI变换 7）ISODATA分类方法中，哪个是类别合并的条件？ ①类别数太多②类别中元素太多③类别中心的距离太小 ④类别中心的距离太大 8）太阳辐射与黑体辐射相似是在下面哪个位置？ ①大气下界②大气上界③海平面上空④海洋表面 9）下面哪个卫星传感器影像可以用来进行干涉测量生成DEM？ ①LANDSAT 7 ②SPOT4 ③RADARSAT ④MODIS 10）对同一幅图像进行目视判读，判读的准确度与下面哪个因素有关？ ①图像的色彩②图像的光谱分辨率③判读者的经验 ④图像的空间分辨率三、简答题：（每题8分，共计40分） 1、黑体辐射的三大特性是什么？简述三大特性给我们有什么指导意义。 2、简述地球资源卫星轨道的特点，并说明这些特点作用是什么？ 3、简述扫描成像方式的TM图像与推扫式成像方式的HRV图像的主要成像特点。

遥感原理与应用期末题库

一、选择与判断 1、遥感技术系统的组成。包括遥感信息的获取、遥感信息传输和遥感信息提取应用三大部分 2、遥感按电磁波的波谱范围的分类 3、可见光的波长范围可见光通常指波长范围为:390nm - 780nm 的电磁波。人眼可见范围为:312nm - 1050nm。 4、微波遥感的特点波长1mm—1m。是一个很宽的波段。可分为毫米波（1—10毫米）、厘米波（1—10cm）和分米波（1—10分米）。微波的特点是：（1）能穿透云雾和一定厚度的植被、冰层和土壤，可获得其它波段无法获得的信息；（2）具有全天候的工作能力；（3）可以主动和被动方式成像。因此在遥感技术上是很有潜力的一个波段。 5、叶绿素的主要吸收波段主要吸收红光及蓝紫光（在640-660nm的红光部分和430-450nm的蓝紫光强的吸收峰）。 6、异物同谱现象是什么 “同物异谱”说的是相同的地物由于周围环境、病虫害或者放射性物质等影响，造成的相同的物种但是其光谱曲线不同，“异物同谱”顾名思义也就是不同的地物由于生长环境的影响光谱曲线相同。这就给遥感分类造成了困难，遥感影像在分类时主要依靠的就是地物的光谱特征，尤其是非监督分类，它的前提就是不存在“同物异谱”和异物同谱“现象。 7、黑体的反射率与吸收率

黑体的反射率=0，吸收率=1（如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体就叫做黑体。） 8、黑体辐射通量密度与波长、温度的关系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，不同温度的曲线不相交。 ?随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。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。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。 9、普朗克定律在全波段积分得到的定律由普朗克公式可知，在给定的温度下，黑体的光谱辐射是随波长而变化；同时温度越高，辐射通量密度也越大，不同温度的曲线是不相交的。 10、维恩位移定律的主要结论维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长(λmax)与黑体绝对温度(T)成反比。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。 11、地物反射的三种类型黑体或绝对黑体：发射率为1，常数。灰体：发射率小于1，常数选择性辐射体：反射率小于1，且随波长而变化。 12、朗伯面反射的特点对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察反射面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面。把反射比为1的朗伯面叫做理想朗伯面。特点：其反射亮度是一个常数 13、决定大气散射的主要因素散射的方式随电磁波长与大气分子直径、气溶胶微粒大小之间的相对关系而变化大气粒子的成分；大气粒子的大小；大气粒子的含量；波长 14、瑞利散射的特点（1）当大气中粒子的直径比波长小得多时发生，由分子与原子引起（分子散射）（2）散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱（3）主要发生在可见光和近红外波段，波长＞1um可忽略 15、列举典型的光机扫描仪机载红外扫描仪；气象卫星上携带的AVHRR传感器；MSS多光谱扫描仪；TM/ETM专题制图仪 16、列举典型的推帚（固体）扫描仪 1）SPOT卫星上的HRV传感器 2）美国Ikonos、Quikbird卫星传感器 17、遥感平台按距地高度的分类

中国矿业大学《遥感原理与应用》试题2

《遥感原理与应用》试卷（B）一、名词解释（15）： 1．大气窗口 2．监督法分类 3．传感器定标 4．方位分辨力 5．特征变换二、简答题（45） 1．遥感的基础是什么，其重要性体现在哪些方面？ 2．影响遥感图像目视判读的因素有哪些，有哪些判读方法？ 3．为何要进行图像融合，其目的是什么？ 4．叙述遥感的基本概念、特点以及发展趋势？ 5．写出SPOT多光谱，ETM，MODIS三类传感器获取图像的植被指数计算公式。 6．写出SPOT图像的共线方程（旁向倾斜θ角），在其纠正模型中涉及到的未知参数有哪些？ 7．写出ISODATA的中文全称和步骤。 8．写出MODIS中文全称，指出其特点。 9．请你说出与遥感有关的书和专业杂志（至少各3种）？三、论述题（40） 1．写出利用多时相图像来进行变化检测的流程图，写出相应的步骤和方法。2．比较SPOT多光谱CCD，LANDSAT的ETM以及SAR三类传感器以及获取的图像的特点。

遥感期末试卷1

一、填空题（每空1分，共20分） 1、TM影像为专题制图仪获取的图像。其在①、②、③方面都比MSS图像有较大改进。 2、绝对黑体不仅具有最大的___① ____，也具有最大的_②______，却丝毫不存在__ ③_____。 3、、当电磁波能量入射到地物表面上，将会出现三种过程,一部分能量被地物① _ ，一部分能量被地物 ②，成为地物本身内能，一部分能量被地物③。 4、陆地卫星的轨道是①轨道，其图像覆盖范围约为②平方公里。SPOT卫星较之陆地卫星，其最大优势是最高空间分辨率达到③。 5、、按高度划分，遥感平台大致可以分为__① ______、_ ② ____、__③ _三种。 6、_①年，我国第一颗地球资源遥感卫星（中巴地球资源卫星）在太原卫星发射中心发射成功。 7、、引起辐射畸变的原因有两个，即① _ 和②。 8、遥感图象的数字化需要经过__① ____和___ ② __两个阶段。二、选择题。(每小题2分，共20分。) 1、绝对黑体是指（）（A）某种绝对黑色自然物体（B）吸收率为1，反射率为0的理想物体（C）吸收率为0，反射率为1的理想物体（D）黑色的烟煤 2、为什么晴朗的天空呈现蓝色？（） A、瑞利散射 B、米氏散射 C、择性散射 D、折射 3、大气对电磁辐射的吸收作用的强弱主要与下面哪一个有关。（） A.电磁辐射的波长 B.大气物质成分的颗粒大小 C.大气物质成分的密度 D.电磁辐射的强弱 4、当前遥感发展的主要特点中以下不正确的是：（）（A）高分辨率小型商业卫星发展迅速（B）遥感从定性走向定量（C）遥感应用不断深化（D）技术含量高，可以精确的反映地表状况，完全可以代替地面的调查。 5、下面遥感传感器属于主动方式的是：( ) A、TV摄象机 B、红外照相机

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学习好资料欢迎下载绪论 1、遥感的概念：在不直接接触的情况下，在地面，高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取各种数据，通过传输，变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的关系的一门现代应用技术学科。遥感概念：在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。 2、遥感的分类：按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感等。按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等。按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式。按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感。 3、遥感起源于航空摄影、摄影测量等。第一章 1、电磁波：通过变化电场周围产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场之间的相互联系传播的过程。电磁波的特性：具有二象性，即波动性（干涉、衍射、偏振现象）和粒子性。 2、波长最长的是无线电波，最短的是γ 射线。 3、电磁波谱图：按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列制成的图案。 4、地物的反射率概念：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长变化而变化。反射类型：漫反射、镜面反射、方向反射。 5、影响地物反射率的 3 个因素：入射电磁波的波长，入射角的大小，地表颜色与粗糙程度。附：影响地物光谱反射率变化的因素： a 太阳的高度角和方位角。 B 传感器的观测角和方位角 c 不同的地理位置 d 地物本身的变异 e时间、季节的变化 6、地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。 1.不同地物在不同波段反射率存在差异 2. 同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害 3. 地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。（同物异谱，同谱异物）。 7、地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。 8、绝对黑体：对任何波长的电磁波辐射都全部吸收的物体。（灰体发射率小于1）。 9、黑体辐射的三个特性： a.辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。 b. 温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。（绝对黑体表面，单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比） c.随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。（维恩位移定律） 10、大气的垂直分层：对流层（航空遥感活动区）、平流层、电离层和外大气层。在可见光波段，引起电磁波衰减的主要原因是分子散射。在紫外、红外与微波区，引起衰减的主要原因是大气吸收。引起大气吸收的主要成分是：氧气、水（ 0.7~1.95）、臭氧（ 0.3 以下）、二氧化碳（ 2.6~2.8）。 11、散射作用：太阳辐射在长波过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。 12、三种散射方式：米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。均匀散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时发生的散射。瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时发生的散射。 13、大气窗口的概念：通过大气而较少被反射、吸收或散射，衰减程度较小，透过率较高的

遥感原理与应用考试复习题

2014——2015年度《遥感原理与应用》考试复习题（命题：2011级土管系）第一章绪论主要内容： ①遥感信息科学的研究对象、研究内容、应用领域 ②电磁波及遥感的物理基础 ③遥感平台和传感器第二章遥感图像处理的基础知识主要内容： 1.图像的表示形式 2.遥感数字图像的存储 3.数字图像处理的数据 4.数字图像处理的系统考题：第一二章（A卷） 1.电磁波谱中（A）能够监测油污扩散情况，（D）可以穿透云层、冰层。（2分） A．紫外电磁波（0.01-0.4μm） B．可见光(0.4-0.76μm) C．红外电磁波(0.76-100 0μm) D．微波电磁波(1mm-1m) 2.遥感按遥感平台可分为地面遥感、航空遥感、航天遥感。（2分） 3.遥感数字图像的存储格式包括BS、BIL、GeoTIFF。（1分） 4.遥感传感器由收集器、探测器、处理器、输出器几部分组成。（2分） 5.地图数据有哪些类型？（3分）答：DEM 数字高程模型 DOM 数字正射影像图

DLG 数字线划图 DRG 数字栅格图 6.何谓遥感？遥感具有哪些特点？（5分）答：遥感，即遥远的感知，是在不直接接触的情况下，使用传感器，接收记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，并对信息进行传输加工处理及分析与解译，对物体现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。特点：①感测范围大，具有综合、宏观的特点②信息量大，具有手段多，技术先进的特点③获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点④其他特点：用途广，效益高，资料性、全天候、全方位等. B卷 1.绿色植物在光谱反应曲线可见光部分中的反射峰值波长是（ B ）。（1分） A 0.50μm B 0.55μm C 0.63μm D 0.72μm 2.遥感数字图像处理的数据源包括多光谱数据源、高光谱数据源、全色波段数据源和SAR数据源。（3分） 3.数字化影像的最小单元是像元，它具有位置和灰度两个属性。（2分） 4.函数I=f（x，y，z，λ，t）表示的是一幅三维彩色动态图。（1分） 5.遥感在实际中的应用有哪些方面？（4分）答：资源调查应用环境监测评价区域分析及建设规划全球性宏观研究。

《遥感原理与应用》期末复习重点.doc

绪论 1.1遥感的概念丄狭义的遥感：应用探测仪器，不与探测目相接触，从远处把目标的电磁波特性纪录下來，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。丄广义的遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁波、机械波（声波、地震波）、重力场、地磁场等的探测。遥感探测的基本过程去辐射源：目标的电磁辐射能量（自身发射，散射、反射）丄记录设备（传感器，或有效载荷）：扫描仪（多光谱扫描仪），相机（CCD 相机、全景相机、高分辨率相机等）、雷达、辐射计、散射计等。丄存储设备：胶片、磁带、磁盘丄传送系统：人造卫星的信号是地血发送到卫星的，在卫星中经过放大、变频转发到地血，山地血接收站接收。亠分析解译（人工解译、计算机解译） 1）国外航天遥感的发展第一代1G 1957年10B4U ，苏联第一颗人造地球卫星发射成功 1960年4月1H,美国发射第一颗气象卫星Tiros 1,为真正航天器对地球观测开始。 1960年Evelyn L. Pruitt 提出“遥感,，一词。1962年在美国密歇根大学召开的笫一次环境遥感国际讨论会上，美国海军研究局的Eretyn Pruitt （伊?普鲁伊特）首次提出“Remote Sensing 词，会后被普遍采用至今。 1972年7月23 日第一颗陆地卫星ERTS-1 （Earth Resources Technology Satellite 1 ）发射（示改名为Landsat-1）,装有MSS 传感器，分辨率为79米。1975年1月22R, Landsat-2发射，1978年3月5日，Landsat-3发射。 1978年6月，美国发射了第一颗载有SAR （Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达）卫星的Seasat,以后不同国家陆续发射载有SAR 的卫星。 1982年7月16U, Landsat-4反射，装载MSS, TM 传感器,分辨率提高到30米。1985年3月1日,Landsat-5发射,1993年 1（）月，Landsat-6发射失败，1999年4月15日，Landsat-7发射，装载ETM+,分辨率提高到15米。 1986年2月，法国发射SFOT-1,装有PAN 和XS 遥感器，分辨率捉高到10米多光谱波段，SPOT-5全色波段分辨率达至l 」5m, 2.5m 。 2000年初美国发射MODIS 是Teira （EOS ?AMl ）卫星的主要探测仪器，地面分辨率较低（星下点离间分辨率为250米,500 米,1000米等o 2000年7月15H,笫一颗重力卫星CHAMP 发射成功，它是由德国GFZ 独口研制的,也是世界上首先采用SST 技术的卫星。 2002年，重力卫星GRACE 发射，它是美国（NASA ）和德国（GFZ 洪同开发研制的。 2）中国航天遥感的发展 1970年4月24日发射笫一颗人造卫星“东方红1号”——通信卫星。 1988年9月7日中国发射第一颗气象卫星“风云1号二 1999年1（）月14日发射第一颗地球资源卫星“屮国?巴西地球资源遥感卫星” （CBERS-1）（China Brazil Earth Resources Satellite ）,最高空间分辨率：19.5米。 3）小卫星重量在1000公斤以下的卫星称为小卫星。小卫星质量小于500kg,占卫星总量的70%o 1.3遥感的类型 1）按遥感平台据地面的高低划分丄地面遥感:100m 以下平台与地面接触，平台冇：汽车、船舰、三角架、塔等。为航空和航天遥感作校准和辅助工作。丄航空遥感:100m-100km 以下的平台，平台有：飞机和气球。可以进行各种遥感实验和校正工作。特点：灵活大、图像《遥感》重点章节1.3.5.8 1.2遥感发展简史 * 无记录的地面遥感阶段（1608-1838年） * 有记录的地而遥感阶段（1839-1857年） 4 空中摄影遥感阶段（1858-1956年） 4 航天遥感阶段（1957-）

《遥感原理与应用》试卷A

武汉大学2005—2006学年下学期《遥感原理与应用》试卷（A）学号：姓名：院系：专业：得分一、名词解释：（15） 1．绝对黑体 2．大气窗口 3．图像融合 4．距离分辨力 5．特征选择二、简答题（45） 1．分析植被的反射波谱特性。说明波谱特性在遥感中的作用。 2．遥感图像处理软件的基本功能有哪些？ 3．遥感图像目视判读的依据有哪些，有哪些影响因素？ 4．写出ISODATA的中文全称和步骤。 5．比较多光谱TM图像与SAR图像的异同点？ 6．写出MODIS中文全称，指出其特点。 7．写出与遥感有关的书和专业杂志（至少各3种），遥感的应用领域（至少5个）。 8．描述像点和地物点之间关系的主要模型有哪些，写出其通用数学模型，指出各自适用的传感器。 9．根据你所学本课程的知识，你认为影响遥感技术发展的主要因素是什么，你有何见解？三、论述题（40） 1．若用R代表地学的真实信息，R′代表从遥感图像上提取的信息，我们利用遥感技术的目的之一就是要实现ΔR=R—R′=min，试分析导致ΔR的因素，如何使其min？ 2．叙述遥感图像监督法分类的基本原理，请你设计一个完整的框架以实现遥感图像的监督法分类，指出每一步的功能。 A卷参考答案要点名词解释 1．绝对黑体：指能够全部吸收而没有反射电磁波的理想物体。

2．大气窗口：大气对电磁波有影响，有些波段的电磁波通过大气后衰减较小，透过率较高的波段。 3．图像融合：由于单一传感器获取的图像信息量有限，难以满足应用需要，而不同传感器的数据又具有不同的时间、空间和光谱分辨率以及不同的极化方式，因此，需将这些多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像，这个过程即图像融合。 4．距离分辨力：指测视雷达在发射脉冲方向上能分辨地物最小距离的能力。它与脉冲宽度有关，而与距离无关。 5．特征选择：指从原有的m个测量值集合中，按某一规则选择出n个特征，以减少参加分类的特征图像的数目，从而从原始信息中抽取能更好的进行分类的特征图像。即使用最少的影像数据最好的进行分类。二、简答题（45） 1．分析植被的反射波谱特性。说明波谱特性在遥感中的作用。由于植物进行光合作用，所以各类绿色植物具有相似的反射波谱特性，以区分植被与其他地物。（1）由于叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿色反射作用强，因而在可见光的绿波段有波峰，而在蓝、红波段则有吸收带；（2）在近红外波段（0.8-1.1微米）有一个反射的陡坡，形成了植被的独有特征；（3）在近红外波段（1.3-2.5微米）受绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降；但是，由于植被中又分有很多的子类，以及受到季节、病虫害、含水量、波谱段不同等影响使得植物波谱间依然存在细部差别。波谱特性的重要性：由于不同地物在不同波段有着不同的反射率这一特性，使得地物的波谱特性成为研究遥感成像机理，选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据；在外业测量中，它是选择合适的飞行时间和飞行方向的基础资料；有效地进行遥感图像数字处理的前提之一；用户判读、识别、分析遥感影像的基础；定量遥感的基础。 2．遥感图像处理软件的基本功能有哪些？ 1）图像文件管理——包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及文件管理等； 2）图像处理——包括影像增强、图像滤波及空间域滤波，纹理分析及目标检测等； 3）图像校正——包括辐射校正与几何校正； 4）多图像处理——包括图像运算、图像变换以及信息融合； 5）图像信息获取——包括直方图统计、协方差矩阵、特征值和特征向量的计算等； 6）图像分类——非监督分类和监督分类方法等； 7）遥感专题图制作——如黑白、彩色正射影像图，真实感三维景观图等地图产品； 8）三维虚拟显示——建立虚拟世界； 9）GIS系统的接口——实现GIS数据的输入与输出等。

《遥感原理与应用》习题答案

遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释 1 遥感:在不接触的情况下,对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。 2遥感技术:遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。 3电磁波:电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4电磁波谱:把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列,就形成了电磁波谱 5绝对黑体:能够完全吸收任何波长入射能量的物体 6灰体:在各种波长处的发射率相等的实际物体。 7绝对温度:热力学温度,又叫热力学温标,符号T,单位K(开尔文,简称开) 8色温:在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时,常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。 9大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的,透过率较高的波段称。 10发射率:实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。 11光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。

12波粒二象性:电磁波具有波动性和粒子性。 13光谱反射特性曲线:反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律,以波长为横轴,反射率为纵轴的曲线。问答题 1黑体辐射遵循哪些规律? (1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。 (2 绝对黑体表面上,单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。 (3 黑体的绝对温度升高时,它的辐射峰值向短波方向移动。 (4 好的辐射体一定是好的吸收体。 (5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。 2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成?遥感中所用的电磁波段主要有哪些? a. 包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等 b. 微波、红外波、可见光 3 物体的辐射通量密度与哪些因素有关?常温下黑体的辐射峰值波长是多少?