遙感技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題.doc

遙感技術(shù)基礎(chǔ) 習(xí)題1、遙感的基本概念。o 廣義而言，遙感(Remote Sensing)泛指各種非直接接觸的、遠(yuǎn)距離探測(cè)目標(biāo)的技術(shù)。 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行采集主要根據(jù)物體對(duì)電磁波的反射和輻射特性，利用聲波、引力波和地震波等，也都包含在廣義的遙感之中。o 通常認(rèn)為，遙感是從遠(yuǎn)距離、高空、以至外層空間的平臺(tái)上，利用可見光、紅外、微波等遙感器，通過攝影、掃描等各種方式，接收來(lái)自地球表層各類地物的電磁波信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，從而識(shí)別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的綜合技術(shù)。2、遙感探測(cè)系統(tǒng)包括哪幾個(gè)部分？ 空間信息采集系統(tǒng)（包括遙感平臺(tái)和傳感器）n 遙感傳感器：指搭載遙感器的運(yùn)載工具o 按高度大體可分為：地面平臺(tái)、空中平臺(tái)和太空平臺(tái)三大類o 指搭載遙感器的運(yùn)載工具，按高度大體可分為：地面平臺(tái)、空中平臺(tái)和太空平臺(tái)三大類n 遙感平臺(tái)：指搭載遙感器的運(yùn)載工具o 按高度大體可分為：地面平臺(tái)、空中平臺(tái)和太空平臺(tái)三大類 地面接收和預(yù)處理系統(tǒng)（包括輻射校正和幾何校正） 地面實(shí)況調(diào)查系統(tǒng)（如收集環(huán)境和氣象數(shù)據(jù)） 信息分析應(yīng)用系統(tǒng)3、與傳統(tǒng)對(duì)地觀測(cè)手段比較，遙感有什么特點(diǎn)？ 大面積實(shí)時(shí)觀測(cè)。遙感用航攝飛機(jī)飛行高度為10km左右，陸地衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道高度達(dá)910km左右，從而，可及時(shí)獲取大范圍的信息。 時(shí)效性強(qiáng)，獲取信息的速度快，周期短。由于衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能及時(shí)獲取所經(jīng)地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料，以便更新原有資料，或根據(jù)新舊資料變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這是人工實(shí)地測(cè)量和航空攝影測(cè)量無(wú)法比擬的。 信息客觀、真實(shí)，信息量大。 數(shù)據(jù)的綜合性和可比性好。 獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達(dá)，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術(shù)，特別是航天遙感可方便及時(shí)地獲取各種寶貴資料。4、遙感有哪幾種分類？分類依據(jù)是什么？ 按遙感平臺(tái)的高度分類：航天遙感、航空遙感和地面遙感 按所利用的電磁波的光譜段分類：可見光/反射紅外遙感、熱紅外遙感、微波遙感三種類型。 按研究對(duì)象分類：資源遙感與環(huán)境遙感兩大類。 按應(yīng)用空間尺度分類：全球遙感、區(qū)域遙感和城市遙感。 按傳感器的類型分類：主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感。5、試述當(dāng)前遙感發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)。 追求更高的空間分辨率隨著傳感器空間分辨率的提高，空間分辨率從1000米、500米、250米、80米、30米、20米、10米、5米發(fā)展到1米、0.6米，軍用衛(wèi)星分辨率實(shí)際上已達(dá)到010米或更小。 追求更精細(xì)的光譜分辨率高光譜遙感的發(fā)展，使遙感波段寬度從0.4um（黑白攝影）、 0.1um（多光譜描）到56nm（成像光譜儀），遙感器波段寬度窄化，可以突出特定目標(biāo)反射峰值波長(zhǎng)的微小差異，針對(duì)性更強(qiáng)。 追求更小的時(shí)間分辨率大、中、小衛(wèi)星相互協(xié)同，高、中、低軌道相結(jié)合，從幾小時(shí)到18天不等，形成一個(gè)不同時(shí)間分辨率的互補(bǔ)系列。 由二維測(cè)量為主發(fā)展到三維測(cè)量多波段、多極化、多模式合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星及機(jī)載三維成像儀的發(fā)展和應(yīng)用，將地面目標(biāo)由二維測(cè)量為主發(fā)展到三維測(cè)量。 全定量化遙感方法將走向?qū)嵱眠b感的目的是獲得有關(guān)地物目標(biāo)的幾何與物理特性。幾何方程是顯式表示的數(shù)學(xué)方程。物理方程一直是隱式的。目前的遙感解譯與目標(biāo)識(shí)別并沒有通過物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知識(shí)的統(tǒng)計(jì)的、結(jié)構(gòu)的、紋理的影像分析方法。隨著對(duì)成像機(jī)理、地物波譜反射特征、大氣模型、氣溶膠的深入研究和數(shù)據(jù)積累，多角度、多傳感器、高光譜及雷達(dá)衛(wèi)星遙感技術(shù)的成熟，涉及幾何與物理方程式的全定量化遙感方法將逐步由理論研究走向?qū)嵱没?，遙感基礎(chǔ)理論研究將邁步走上新的臺(tái)階。只有實(shí)現(xiàn)了遙感定量化，才可能真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化。 7、熟悉顏色的三個(gè)屬性。明度、色調(diào)、飽和度，選取自然界的某些顏色例如：樹葉、鮮花、土地等，比較它們?nèi)N屬性區(qū)別。n 明度指顏色的亮度。任何色彩都存在明暗變化。其中黃色明度最高，紫色明度最低，綠、紅、藍(lán)、橙的明度相近，為中間明度。另外在同一色相的明度中還存在深淺的變化。n 色調(diào)色調(diào)是指一幅圖片色彩外觀的基本傾向。?？梢詮纳唷⒚鞫?、冷暖、純度四個(gè)方面來(lái)定義一幅作品的色調(diào)。n 飽和度彩色強(qiáng)度的濃度。是指色彩的鮮艷程度，也稱色彩的純度。飽和度取決于該色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，飽和度越大；消色成分越大，飽和度越小。n 比較：樹葉、鮮花、土地樹葉：綠色。中間明度，冷色調(diào)，飽和度較高。鮮花：紅或黃。明度相對(duì)高，暖色調(diào)，飽和度高。土地：棕色。明度較低，冷色調(diào)，飽和度低。6、什么是大氣窗口？常用于遙感的大氣窗口有哪些？n 概念太陽(yáng)光從宇宙空間到達(dá)地球表面須穿過地球的大氣層。太陽(yáng)光在穿過大氣層時(shí)，會(huì)受到大氣層對(duì)太陽(yáng)光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽(yáng)光能量受到衰減。但是大氣層對(duì)太陽(yáng)光的吸收和散射影響隨太陽(yáng)光的波長(zhǎng)而變化。通常把太陽(yáng)光透過大氣層時(shí)透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有:微波波段（3001GHz），熱紅外波段（814um），中紅外波段（3.54um），可見光和近紅外波段（0.42.5um）。n 常用于遙感的大氣窗口電磁波性質(zhì)大氣窗口遙感光譜通道應(yīng)用條件與成像方式反射光譜0.31.3m紫外波段0.3000.315m0.3150.400m可見光波段0.40.7m近紅外波段0.70.9m0.91.1m必須在強(qiáng)光照下，采用攝影方式和掃描方式成像（即只能在白天作業(yè)）1.51.8m 2.03.5m近紅外1.551.75m2.03.5m強(qiáng)光照下白天掃描成像反射和發(fā)射混合光譜3.55.5m 中紅外3.55.5m白天和夜間都能掃描成像發(fā)射光譜814m遠(yuǎn)紅外1011m10.412.6m814m白天和夜間都能掃描成像0.05300cmW0.530.30cmV0.530.63cmQ0.630.83cmKa0.831.13cmK1.131.67cmKu1.672.75cmX2.755.2cmC5.217.69cmS7.6919.4cmL19.476.9cmP76.9133cm有光照和無(wú)光照下都能掃描成像9、航天遙感平臺(tái)主要有哪些？各有什么特點(diǎn)？ 航天遙感平臺(tái)，又稱太空平臺(tái)，泛指利用各種太空飛行器為平臺(tái)的遙感技術(shù)系統(tǒng)，以人造地球衛(wèi)星為主體，包括載人飛船、航天飛機(jī)和太空站，有時(shí)也把各種行星探測(cè)器包括在內(nèi)。如各種不同高度的人造地球衛(wèi)星、載人或不載人的宇宙飛船、航天站和航天飛機(jī)等。衛(wèi)星遙感為航天遙感的組成部分，以人造地球衛(wèi)星作為遙感平臺(tái)，主要利用衛(wèi)星對(duì)地球和低層大氣進(jìn)行光學(xué)和電子觀測(cè)。 航天遙感感測(cè)面積大、范圍廣、速度快、效果好，可定期或連續(xù)監(jiān)視一個(gè)地區(qū)，不受國(guó)界和地理?xiàng)l件限制；能取得其他手段難以獲取的信息，對(duì)于軍事、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)等均有重要作用。8、主要遙感平臺(tái)有哪些，各有何特點(diǎn)？按高度大體可分為地面平臺(tái)、空中平臺(tái)和太空平臺(tái)三大類 地面平臺(tái)，主要指以高塔、車、船為平臺(tái)的遙感技術(shù)系統(tǒng)，地物波譜儀或傳感器安裝在這些地面平臺(tái)上，進(jìn)行各種地物波譜測(cè)量，如固定的遙感塔、可移動(dòng)的遙感車、艦船等。 空中平臺(tái)，又稱航空遙感平臺(tái)，泛指從飛機(jī)、飛艇、氣球等空中平臺(tái)對(duì)地觀測(cè)的遙感技術(shù)系統(tǒng)。如各種固定翼和旋翼式飛機(jī)、系留氣球、自由氣球、探空火箭等。 太空平臺(tái)，又稱航天遙感平臺(tái)，泛指利用各種太空飛行器為平臺(tái)的遙感技術(shù)系統(tǒng)，以人造地球衛(wèi)星為主體，包括載人飛船、航天飛機(jī)和太空站，有時(shí)也把各種行星探測(cè)器包括在內(nèi)。如各種不同高度的人造地球衛(wèi)星、載人或不載人的宇宙飛船、航天站和航天飛機(jī)等。這些具有不同技術(shù)性能、工作方式和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的遙感平臺(tái)，組成一個(gè)多層、立體化的現(xiàn)代化遙感信息獲取系統(tǒng)，為完成專題的或綜合的、區(qū)域的或全球的、靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的各種遙感活動(dòng)提供了技術(shù)保證。10、什么叫輻射誤差，其主要來(lái)源有哪些？ n 輻射誤差遙感成像時(shí)，由于各種因素的影響（傳感器測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量是不一致的，這是因?yàn)闇y(cè)量值中包含了太陽(yáng)位置和角度條件、薄霧等大氣條件所引起的失真），使得遙感圖像存在一定的幾何畸變和輻射量的失真現(xiàn)象，這些畸變和失真影響了圖像的質(zhì)量和應(yīng)用，即是輻射誤差。n 主要來(lái)源大氣對(duì)電磁波輻射的散射和吸收；太陽(yáng)高度與傳感器觀察角的變化；地形起伏引起的輻射強(qiáng)度變化；傳感器探測(cè)系統(tǒng)性能差異，如光學(xué)系統(tǒng)或不同探測(cè)器在靈敏度、光譜響應(yīng)和透光性能上的差異；影像處理，如攝影處理等。影像灰度失真與影像空間頻率有關(guān)。空間頻率愈高，即目標(biāo)愈小時(shí)，輻射誤差愈大。輻射校正實(shí)際上是影像恢復(fù)（或稱復(fù)原）的一個(gè)內(nèi)容。11、什么叫幾何校正，其主要來(lái)源有哪些？ n 幾何校正：圖像中的像元在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在地圖坐標(biāo)系等參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)之間的差異，消除這種差異的過程稱為幾何校正。n 幾何變形可分為：靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形兩大類。o 靜態(tài)變形：圖像形成過程中傳感器相對(duì)于地球表面呈靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所具有的各種變形誤差o 動(dòng)態(tài)變形：圖像形成過程中傳感器的運(yùn)動(dòng)造成的圖像變形。12、簡(jiǎn)述遙感影像目視判讀的具體方法與步驟。n 遙感影像目視解譯/判讀：是解譯者通過直接觀察或借助一些簡(jiǎn)單工具(如放大鏡等)識(shí)別所需地物信息的過程(顏色、形狀、紋理、位置、大小、陰影等)。n 方法與步驟：1) 了解影像的輔助信息: 平臺(tái)、遙感器、成像日期 2) 分析已知專業(yè)資料 : 地面實(shí)況3) 建立解譯標(biāo)志: 影像特征4) 預(yù)解譯: 根據(jù)解譯標(biāo)志對(duì)影像進(jìn)行解譯,形成預(yù)解譯圖(直接判讀法、對(duì)比分析法、信息覆蓋法、綜合推理法、地理相關(guān)法等)5) 地面實(shí)況調(diào)查: 野外實(shí)地調(diào)查與檢證6) 詳細(xì)解譯: 修正預(yù)解譯圖中的錯(cuò)誤，形成正式的解譯原圖 7) 類型轉(zhuǎn)繪與制圖: 解譯原圖上的類型界線轉(zhuǎn)繪到地理底圖 13、比較監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的優(yōu)缺點(diǎn)。n 監(jiān)督分類的優(yōu)點(diǎn)： 可根據(jù)應(yīng)用目的和區(qū)域，有選擇地決定分類類別，避免出現(xiàn)一些不必要的類別； 可控制訓(xùn)練樣本的選擇； 可通過檢查來(lái)決定訓(xùn)練樣本是否被精確分類，從而避免分類中的嚴(yán)重錯(cuò)誤； 避免了非監(jiān)督分類中對(duì)光滑集群組的重新歸類。 n 監(jiān)督分類的缺點(diǎn)： 由于人為因素，分類系統(tǒng)的確定、訓(xùn)練樣本的選擇，分析定義的類別也許并不是圖像中存在的自然類別，致多維數(shù)據(jù)空問中各類別問并非獨(dú)一無(wú)二，而是有重疊，分析者所選擇的訓(xùn)練樣本也可能并不代表圖像中的真實(shí)情形； 由于圖像中同一類的光譜差異，如同一森林類，由于森林密度、年齡、陰影等的差異，其森林類的內(nèi)部方差大，造成訓(xùn)練樣本沒有很好的代表性； 訓(xùn)練樣本的選取和評(píng)估需要花費(fèi)較多的人力和時(shí)間； 只能識(shí)別訓(xùn)練樣本中所定義的類別，若某類別由于訓(xùn)練者不知道或者其數(shù)量太少未被定義，則監(jiān)督分類不能被識(shí)別。 n 非監(jiān)督分類優(yōu)點(diǎn)： 不需要預(yù)先對(duì)所要分類的區(qū)域有廣泛的了解和熟悉，但分析者仍需要一定的知識(shí)來(lái)解釋分類得到的集群組； 人為誤差的機(jī)會(huì)減少，所產(chǎn)生的類別比監(jiān)督分類的更均質(zhì)； 獨(dú)特的、覆蓋量小的類別均能夠被識(shí)別，而不會(huì)像監(jiān)督分類那樣被分析者的失誤所丟失。 n 非監(jiān)督分類缺點(diǎn)： 所產(chǎn)生的光譜集群組并不一定對(duì)應(yīng)于分析者想要的類別，因此分析者面臨著如何將它們和想要的類別相匹配的問題，實(shí)際上幾乎很少有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 分析者較難對(duì)產(chǎn)生的類別進(jìn)行控制，因此其產(chǎn)生的類別也許并不能讓分析者滿意； 圖像中各類別的光譜特征會(huì)隨時(shí)間、地形等變化，不同圖像以及不同時(shí)段的圖像之間的光譜集群組無(wú)法保持其連續(xù)性，從而使不同圖像之間的對(duì)比變得困難。 14、何為圖像融合？ 圖像融合是指將多源