遥感导论课后习题答案.doc

第一章：1.遥感的基本概念是什么？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.遥感探测系统包括哪几个部分？被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用.3.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。时效性：可以短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。因此，遥感大大提高了观测的时效性。这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。（比较多，大家理解性的删除自己不需要的）数据的综合性和可比性 遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有同一性或相似性。同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性。 与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。经济性 遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。局限性 遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合，特别是地面调查和验证。第二章：6.大气的散射现象有几种类型？根据不同散射类型的特点分析可见光遥感与微波遥感的区别，说明为什么微波具有穿云浮透雾能力而可见光不能。瑞利散射（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）无选择性散射 （当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。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很多，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，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被成为具有穿云透雾的能力。7.对照书内卫星传感器表中所列波段区间和大气窗口的波段区间，理解大气窗口对于遥感探测的重要意义。对于遥感传感器而言，只有选择透过率高的波段才有观测意义。根据卫星传感器的用途选择合适的波段区间进行观测，选择电磁波通过大气层透过率高的大气窗口，以获取更多有效信息。8.综合论述太阳辐射传播到地球表面又返回到遥感传感器这一整个过程中所发生的物理现象。大气的吸收作用；大气的散射作用;大气的反射、折射、散射、透射9.从地球辐射的分段特性说明为什么对于卫星影像解译必须了解地物反射波谱特性。当太阳辐射到达地表后，就短波而言，地表反射的太阳辐射成为地表的主要辐射来源，而来自地球本身的辐射，几乎可以忽略不计。地球自身的辐射主要集中在长波，即6um以上的热红外区段，该区段太阳辐射的影响几乎可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。两峰交叉之处是两种辐射共同其作用的部分，在2.56um，即中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。波段名称可见光与近红外中红外远红外波长0.32.5um2.56um6um辐射特性地表辐射太阳辐射为主地表辐射太阳辐射和自身的热辐射地表物体自身热辐射为主比辐射率(发射率)波谱特性曲线的形态特征可以反映地面物体本身的特性，包括物体本身的组成、温度、表面粗糙度等物理特性。特别是曲线形态特殊时可以用发射率曲线来识别地面物体，尤其在夜间，太阳辐射消失后，地面发出的能量已发射光谱为主，单侧起红外辐射及微波辐射并与同样温度条件下的比辐射率（发射率）曲线比较，是识别地物的重要方法之一。地物反射波普曲线除随不同地物(反射率)不同外，同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现（发射率）也不同。一般说，地物发射率随波长变化有规律可循，从而为遥感影像的判读提供依据。10.几类常见地物反射波谱特性.1植物：a.在可见光的0.55m（绿）附近有一个小反射峰，在0.45m（蓝）和0.67m（红）附近有两个明显的吸收带。b.在0.70.8m是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段0.81.3m之间形成一个高的，形成反射峰。c.以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水的吸收带。2.土壤：没有明显的波峰波谷，土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低3.水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，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。4.岩石：形态各异，没有统一的变化规律。岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等影响第三章：1.主要遥感平台是什么，各有何特点？地面平台：高度在050m范围内，三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。高度在150km以上。航天飞机240350km高度。卫星：低轨：150300km，大比例尺、高分辨率图象；寿命短，几天到几周（由于地心引力、大气摩擦），用于军事侦察；中轨：7001000km，资源与环境遥感；高轨：35860km，地球静止卫星，通信、气象。航天平台目前发展最快，应用最广：气象卫星系列、海洋卫星系列、陆地卫星系列。2.摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像；数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经过光/电转换，以数字信号来记录物体影像。图象特点：投影：航片是中心投影，即摄影光线交于同一点。比例尺：航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。 主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。像点位移：位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。3.扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图象。与摄影图像区别：乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、传输和处理都不方便。光/机扫描成像利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理十分方便。固体自扫描成像具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。高光谱成像光谱扫描图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。可以收集200或200以上波段的收据数据。4.微波成像与摄影、扫描成像有何本质的区别5.如何评价遥感图像的质量？一、遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小。地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。二、图象的光谱分辨率：波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。三、辐射分辨率：辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率、辐射分辨率有关。四、图象的时间分辨率：时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。时间分辨率对动态监测很重要。第四章：7 .熟悉颜色的三个属性。明度、色调、饱和度，选取自然界的某些颜色例如：树叶、鲜花、土地等，比较它们三种属性区别。明度：指颜色的亮度。任何色彩都存在明暗变化。其中黄色明度最高，紫色明度最低，绿、红、蓝、橙的明度相近，为中间明度。另外在同一色相的明度中还存在深浅的变化。色调：色调是指一幅图片色彩外观的基本倾向。常可以从色相、明度、冷暖、纯度四个方面来定义一幅作品的色调。饱和度：彩色强度的浓度。是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。比较：树叶、鲜花、土地树叶：绿色。中间明度，冷色调，饱和度较高。鲜花：红或黄。明度相对高，暖色调，饱和度高。土地：棕色。明度较低，冷色调，饱和度低。8.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？如果不作几何校正，遥感影像有什么问题？如果作了几何校正，又会产生什么新的问题？ 遥感影像变形的原因:遥感平台位置和运动状态变化的影响： 航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。地形起伏的影响：产生像点位移。地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。大气折射的影响：产生像点位移。地球自转的影响：产生影像偏离。如果不作几何校正，遥感图像则有在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影响相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。9.在作几何较正时，控制点的选取很重要。若图像一角没有任何控制点，估计几何校正后这一角的位置畸变将缩小还是增大？为什么？位置畸变增大。在图象边缘处，在地面特征变化大的地区，如河流拐弯处等，由于没有控制点，而靠计算推出对应点，会使图像变形。图象一角若没有任何控制点，则会出现外推现象。(本题没有明显答案，“位置畸变增大”为笔者据“外推现象”推断，请根据情况自行表述。)13.结合地物光谱特征解释比值运算能够突出植被覆盖的原因。植被反射波谱曲线规律性明显而独特。可见光波段（0.40.76m）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为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（0.70.8 rn）有一反射的“陡坡”，至 1.lm附近有一峰值，形成植被的独有特征。在中红外波段（1.32.5m）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是在水的吸收带形成低谷。比值运算可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量。15.结合遥感与地理信息系统的发展，谈谈遥感与非遥感信息符合的重要意义。信息复合着重于同一区域内各遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复合，包括空间配准和内容复合，以便在统一的地理坐标系统下构成一组新的空间信息或合成一幅新的图像。遥感是以不同空间、时间、波谱、辐射分辨率提供电磁波谱不同谱段的数据。由于成像原理不同和技术条件的限制，任何一个单一遥感器的遥感数据都不能全面反映目标对象的持征，也就是都有一定的应用范围和局限性。各类非遥感数据(包括地学常规手段获得的信息)也有它自身的特点和局限性。倘若将多种不同特征的数据(包括各种遥感及非遥感的)结合起来，相互取长补短，便可以发挥各自的优势、弥补各自不足、有可能更全面地反映地面目标提供更强的信息解译能力和更可靠的分析结果。这样不仅扩大厂各数据的应用范围、而且提高了分析精度，应用效果和实用价值。例子：如遥感影像与地图复合生成影像地图既利用了遥感影像直观、形象的丰富信息，又利用了地图的数学基础和地理要素；在地形起伏的山区，遥感图像数据与数字高程模型(DEM)的融合，不仅可以用来纠正因地形起伏所造成的图像畸变，还可以用来提高遥感对上地覆盖、森林覆盖等的分类精度。第五章：1.对照一幅实际图像，指出目标地物识别特征在该图像中的表现，并说明你指出的特征是什么地物特征？ 目标地物识别特征：1.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）.2.颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。3.阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度.4.形状：目标地物在 遥感图像上呈现的外部轮廓。5.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。6.大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。7.位置：指目标地物分布的地点。8.图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。9.相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。目标地物的特征:1.色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。2.形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图形等。3.位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。分析请根据具体图就上述特点描述即可。2.选择一幅遥感影像，按照书中介绍的基本步骤，试做遥感影像解译并作图，体会整个解译过程中的关键点。 遥感图像目视解译步骤：1.目视解译准备工作阶段 明确解译任务与要求；收集与分析有关资料；选择合适波段与恰当时相的遥感影像。2.初步解译与判读区的野外考察 初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。野外考察：填写各种地物的判度标志登记表，以作为建立地区性的判度标志的依据。在此基础上，制定出影像判度的专题分类系统，建立遥感影像解译标志。3.室内详细判读 统筹规划、分区判读由表及里、循序渐进去伪存真、静心解译。4.野外验证与补判 野外验证包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志.疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译。5.目视解译成果的转绘与制图.一种是手工转绘成图；一种是在精确几何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图.3.仔细观察微波影像，了解微波影像的解译标志和判读方法第六章: 1.多波段遥感图像最初分发时，通常采用哪三种数据存贮格式？经过处理后计算机中常用的图像存贮格式又有哪些？分发时的数据格式：BSQ(Bandsequenti)：是一种按照波段顺序依次排列的数据格式；BIP（Bandinterleavedbypixel）：每个像元按照波段次序交叉排列；BIL(Bandinterleavedbyline)：逐行按波段次序排列的格式。在计算机中常见的图像存储格式：TIFF：标签化图像文件格式（TIFF）是Aldus公司与微软公司合作开发的一个多用途可扩展的用于存贮栅格图像的文件格式。BMP：为Windows内图像的标准标准格式，以二维数组来表示。2.比较监督分类与非监督分类的优缺点。根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。监督分类的关键是选择训练场地。监督分类法优点是：简单实用，运算量小。缺点是：受训练场地个数和训练场典型性的影响较大。受环境影响较大，随机性大。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。非监督分类优点是：事先不需要对研究区了解，减少人为因素影响，减少时间，降低成本。不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。缺点是：运算量大。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。3.遥感图像特征抽取主要有几种方法；什么条件下可以使用特征抽取方法？举例说明。主要有：地物边界跟踪法；形状特征描述与提取；地物空间关系特征描述与提取。遥感图像解译，除了利用地物的光谱特征外，还需利用地物的形状特征和空间关系特征，因此需要提取图像的其他特征。对于高分辨率遥感图像，可以清楚地观察到丰富的结构信息，如城市是由许多街区组成的，每个街区又由多个巨星楼房构成，其中人造地物具有明显的形状和结构特征，如建筑物、厂房、农田田埂，因此可以设法去提取这类地物的形状特征及其空间关系特征，以作为结构模式识别的依据。4.什么是专家系统？遥感图像解译的专家系统组成部分中，哪部分是专家系统的核心部分？遥感图像解译专家系统是模式识别与人工智能技术相结合的产物，它是用于模式识别方法获取地物多种特征，为专家系统解译遥感图像提供数据，同时应用人工智能技术，运用遥感图像解译专家的经验与方法模拟遥感图像目视解译的思维过程进行遥感图像解译的系统。遥感图像解译专家系统包括遥感图像数据库、解译知识库、推理机、解释器。其中推理机是遥感图像解译专家系统的核心。第七章： 3.水体的光谱特征是什么？水体识别包括哪些内容？水体的光谱特征是：水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别在近红外波段，吸收更强。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，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。水体识别的内容包括：水体界限的确定；水体悬浮物质的确定（泥沙的确定和叶绿素的确定）；水温的探测；水深的探测；水体污染的探测。7.何为高光谱遥感？与传统遥感手段有何区别？高光谱遥感：是高光谱分辨率遥感的简称。它是在电磁波的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。区别：（1）高光谱遥感的成像光谱仪可以分成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息；（2）每个波段宽度仅小于10nm；（3）所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线；（4）光谱覆盖范围可从可见光到热红外的全部电磁辐射波谱范围。8.高光谱提取地质矿物成分的技术手段和方法有哪些？a)光谱微分技术：是对反射光谱进行数学模拟和计算不同阶数的微分，来确定光谱曲线的完曲点和最大最小反射率的对应波长位置。b)光谱匹配技术：是对地物光谱和实验室测量的参考光谱进行匹配或地物光谱与参考光谱数据库比较，求得它们之间的相似或差异性，一达到识别目的。c)混合光谱分解技术：用以确定在同一像元内不同地物光谱成分所占的比例或非已知成分。d)光谱分类技术：常用有最大似然法、人工神经网络分类法、高光谱角度制图法。e)光谱维特征提取方法：可以按照一定的准则直接从原始空间中选出一个子空间；或在原特征空间与新特征空间之间找到某种映射关系。是以主成分分析为基础的改进方法。f)模型法：是模拟矿物和岩石反射光谱的各种模型方法。第八章：2.3S主要应用领域是什么，试举数例。3S是全球定位系统GPS、遥感RS和地理信息系统GIS的简称。主要应用领域有：遥感技术可应用于植被资源调查、气候气象的观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量检测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟窗的数量、直径、分布以及机动车的数量、类型，找出其与燃煤，烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因素，估算城市大气状况。同样，遥感图像能够反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外可以利用热红外遥感图像能够对城市热岛效应进行有效的调查。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其与适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面的要素精确三维坐标以及其他相关信息。具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛用于军事、民用交通（船舶、飞机、汽车等）导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地综合利用、精确农业以及日常生活（人员跟踪、休闲娱乐）等不同领域。三者组成的系统中，GIS相当于中枢神经，用于存储、查询、分析、模拟、输出地理空间数据为遥感技术的应用提供强有力的工具；RS相当于传感器，具有强大的信息采集与获取能力，是GIS的重要数据源和更新手段；GPS相当于定位器，其全球性、全天候、高精度的实时导航功能为GIS、RS提供精确的空间定位信息。三者的结合，在资源调查与合理规划利用、环境监测、自然灾害动态监测与防治等领域以及工业、农业、交通、军事、通讯等行业和部门得到了广泛深入的应用。