遙感原理及應用復習題1

1、第1章 電磁波及遙感物理基礎01、遙感的概念廣義：即遙遠的感知，是在不直接接觸的情況下，對目標或自然現象遠距離探測和感知的一種技術。狹義：一般指電磁波遙感，它是利用電磁波獲取物體的信息。02、電磁波變化的電場和磁場交替產生，以有限的速度由近及遠在空間內傳播的過程稱為電磁波。電磁波具有波粒二象性，即波動性與粒子性。03、電磁波譜將各種電磁波在真空中傳播的波長或頻率遞增或遞減順序排列，就能得到電磁波譜。04、紅外波段超遠紅外0.76 1000um15 - 1000um遠紅外6 15um中紅外 3 6um近紅外0.76 - 3um05、絕對黑體（白體）絕對黑體：如果一個物體對于任何波長的電磁輻射都全

2、部吸收，則這個物體是絕對黑體；絕對白體：能反射所有的入射光的物體。06、大氣對輻射的影響大氣對太陽輻射的吸收、散射、反射作用。大氣散射輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個方向散開，稱為散射。散射分類：瑞利散射，米氏散射，無選擇性散射。（1）瑞利散射：當微粒的直徑比輻射波長小得多時，散射率與波長的四次方成反比。（2）米氏散射：當微粒的直徑與輻射波長差不多時的大氣散射。（3）無選擇性散射：當微粒的直徑比輻射波長大得多時所發(fā)生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強度相同。大氣吸收太陽輻射穿過大氣層時，大氣分子對電磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使輻射的能量轉變?yōu)榉肿?/p>

3、的內能，從而引起這些波段太陽輻射強度的衰減，甚至某些波段的電磁波完全不能通過大氣。影響 在可見光波段，引起電磁波衰減的主要原因是分子散射。在紫外、紅外與微波區(qū)，引起電磁波衰減的主要原因是大氣吸收。07、大氣窗口大氣窗口：通常把電磁波通過大氣層時，較少被反射、吸收或散射的，透過率較高的波段稱為大氣窗口。0.3 1.15um 大氣窗口：全部可見光波段、部分紫外波段和部分近紅外波段。1.3 2.5um 大氣窗口：近紅外波段。3.5 5.0um 大氣窗口：中紅外波段。8.0 14um 大氣窗口：熱紅外窗口(常溫下地物光譜輻射最大值9.7um)。1.0mm 1m 大氣窗口：微波窗口。08、大氣屏障有些大

4、氣中電磁波透過率很小，甚至完全無法透過電磁波，稱為大氣屏障。09、主動遙感與被動遙感主動遙感：指使用人工輻射源從遙感平臺上先向目標發(fā)射電磁輻射，然后接收和記錄目標物反射或散射回來的電磁波的遙感。被動遙感：指不利用人工輻射源，而是直接接收與記錄目標反射物反射的太陽輻射或者目標物本身發(fā)射的熱輻射和微波的遙感。10、灰體 11、灰體的等效溫度實際測定物體的光譜輻射通量密度曲線并不像描繪的黑體光譜輻射通量密度曲線那么滑，為了便于分析，常常用一個最接近灰體輻射曲線的黑體輻射曲線作為參照，這時的黑體輻射溫度稱為該灰體的等效灰體溫度。12、熱傳導理論在白天的熱紅外圖像上，熱慣量小的物體相對較亮；而晚上的熱紅

5、外圖像上，熱慣量大的物體相對較亮。13、物體對電磁波的反射形式 鏡面反射、漫反射、方向反射。14、反射率 反射率是物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比，=E/E15、反射波普及反射波譜特性曲線反射波普是某物體的反射率隨波長變化的規(guī)律。以波長為橫坐標，反射率為縱坐標所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲線。同一地物的反射波譜特性 地物的光譜特性一般隨時間季節(jié)變化，這稱為時間效應。植物的反射波譜特性 植物都進行光合作用，所以各類綠色植物具有很相似的反射波譜特性。在可見光波段0.55um綠光附近有反射率為10% 20%的一個波峰，兩側0.45um（藍）和0.67um（紅）則有兩個吸收帶。在近紅外波段

6、0.8 1.0um間有一個反射的陡坡，至1.1um附近有一峰值，形成植被的獨有特性。近紅外波段（1.3 2.5um）受到綠色植物含水量的影響，吸收率大增，反射率大大下降，特別是以1.45um、1.95um和2.7um為中心是水的吸收帶，形成低谷。16、地物的波譜特性指各種地物各自具有的電磁波特性（發(fā)射輻射和反射）。地物的反射波譜特性曲線的作用（1）它是選擇遙感波譜段、設計遙感儀器的依據。（2）在外業(yè)測量中，它是選擇合適的飛行時間的基礎資料。（3）它是有效的進行遙感圖像數字處理的前提之一，是用戶判讀、識別、分析遙感影像的基礎。第2章 遙感平臺及運行特點01、遙感平臺遙感中搭載傳感器的工具統(tǒng)稱為遙

7、感平臺。按平臺距離地面的高度分類：地面平臺、航空平臺、航天平臺。02、衛(wèi)星軌道參數（1）升交點赤經 （2）近地點角距 （3）軌道傾角i （4）衛(wèi)星軌道場半軸a（5）衛(wèi)星軌道偏心率（或稱扁率）e （6）衛(wèi)星過近地點時刻T六個軌道參數中、i和T決定了衛(wèi)星軌道面與赤道面的相對位置，a和e決定了衛(wèi)星軌道的形狀。03、衛(wèi)星姿態(tài)角定義：衛(wèi)星質心為坐標原點，沿軌道前進的切線方向為x軸，垂直軌道面的切線方向為y軸，垂直xy平面的為z軸。滾動：繞X軸旋轉的姿態(tài)角。俯仰：繞y軸旋轉的姿態(tài)角。航偏：繞z軸旋轉的姿態(tài)角。04、衛(wèi)星運行周期衛(wèi)星運行周期是指衛(wèi)星繞地球一圈所需要的時間，即從升交點開始運行到下次過升交點時的

8、時間間隔。05、重復周期重復周期是指衛(wèi)星從某地上空開始運行，經過若干時間的運行后，回到該點上空時所需要的天數。06、Landsant系列衛(wèi)星Landsat衛(wèi)星的軌道參數：特點：（1）近圓形軌道：圖像比例尺一致衛(wèi)星勻速，避免掃描行之間不銜接。 （2）近極地軌道：有利于增大衛(wèi)星對地面總的觀測范圍。 （3）太陽同步軌道：有利于衛(wèi)星在相近的光照條件下對地面進行觀測；有利于衛(wèi)星在固定的時間飛臨接收站上空，并使衛(wèi)星上的太陽電池得到穩(wěn)定的太陽照度。（4）可重復軌道：有利于地面或自然現象的變化作動態(tài)監(jiān)測。07、Spot系列衛(wèi)星Spot衛(wèi)星的軌道參數：08、SAR類衛(wèi)星合成孔徑雷達是一種高分辨率，二維成像雷達，

9、特別適于大面積的地表成像。第三章 遙感傳感器及其成像原理01、遙感傳感器定義：收集，探測并記錄地物電磁波輻射信息的儀器。分類：攝影類型的傳感器；掃描成像類型的傳感器；雷達成像類型的傳感器；非圖像類型的傳感器。組成：收集器：收集地物輻射來的能量。探測器：將收集的地物輻射能轉變成化學能或電能。處理器：對收集的信號進行處理。輸出器：輸出獲取的數據。02、掃描成像類傳感器掃描成像類型的傳感器是（逐點逐行）地以時序方式獲取的二維圖像，有兩種主要的形式：一是對物面掃描成像儀，它的特點是對地面直接掃描成像。二是瞬間在像面上先形成一條線圖像，甚至一幅二維影像，然后對影像進行掃描成像。03、MSS多光譜掃描儀掃

10、描反射鏡：掃描鏡的作用是獲取垂直方向兩邊共185km范圍內的來自景物的輻射能量。成像板：成像板上排列有24+2個玻璃纖維單元。按波段列成四列，每列有6個纖維單元，每個纖維單元為掃描儀的瞬時視場的構像范圍，由于瞬時視場為86urad，而衛(wèi)星高度為915km，因此它觀察到地面上的面積為79m79m。04、真實孔徑雷達 真實孔徑雷達的分辨率包括距離分辨率和方位分辨率兩種。距離分辨率是在脈沖發(fā)射方向上，能分辨兩個目標的最小距離，它與脈沖寬度有關。提高方法：脈沖壓縮技術。方位分辨率：在雷達飛行方向上，能分辨兩個目標的最小距離。提高方法：使用合成孔徑側視雷達。（合成孔徑雷達的方位分辨率與距離無關，只與實際

11、使用的天線孔徑有關。此外由于雙程相移，方位分辨率還可以提高一倍，即Rs = D/2。）05、側視雷達圖像的幾何特征垂直飛行方向的比例尺由小變大；造成山體前傾，朝向傳感器方向被壓縮，背向傳感器方向被拉長，與中心投影相反，還會出現不同地物點重影現象；高差產生的投影差亦與中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不同，出現反立體。06、相干雷達（INSAR）利用SAR在平行軌道上對同一地區(qū)獲取兩幅（兩幅以上）的單視復數影像形成干涉，進而得到該地區(qū)的三維地表信息。第4章 遙感圖像數字處理的基礎知識01、圖像的表達形式 從空間域來說，圖像的表示形式主要由光學圖像和數字圖像兩種形式。光學圖像：一個二維的連

12、續(xù)的光密度（或透過率）函數。數字圖像：一個二維的離散的光密度（或亮度）函數。02、光學圖像與數字圖像的轉換方法：把一個連續(xù)的光密度函數變成一個離散的光密度函數，經過圖像數字化，圖像采樣，灰度級量化過程處理。采樣：空間坐標數字化稱為采樣。量化：圖像灰度的數字化稱為量化。03、遙感數字圖像存儲格式BSQ格式：即按波段記載數據文件。BIL格式：一種按照波段順序交叉排列的遙感數據格式。 GeoTIFF：支持三種坐標空間：柵格空間、設備空間和模型空間。第5章 遙感圖像的幾何處理01、遙感圖像通用構像方程為建立圖像點和對應地面點之間的數學關系，需要在像方和物方空聞建立坐標系。則主要的坐標系有圖像坐標系，地

13、面坐標系，傳感器坐標系。通用構想方程：在地面坐標系與傳感坐標系之間建立的轉換關系。地面點P在地面坐標系中的坐標為（X,Y,Z）p，P在傳感器坐標系中的坐標為（U,V,W）p，傳感器投影中心S在地面坐標系中的坐標為（X,Y,Z）s，A為傳感器坐標系相對地面坐標系的旋轉矩陣。02、推掃式傳感器推掃式傳感器是行掃描動態(tài)傳感器。03、側視雷達圖像傳感器 側視雷達是主動式傳感器。04、圖像變形 分類：遙感圖像的變形誤差可分為靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差兩大類。也可分為內部誤差和外部誤差。原因：傳感器成像方式引起的圖像變形；傳感器外方位元素變化的影像；地形起伏引起的像點位移；地球曲率引起的圖像變形；大氣折射引起的圖

14、像變形；地球自轉的影響。05、遙感圖像幾何處理遙感圖像的幾何處理包括兩個層次：遙感圖像的粗加工處理；遙感圖像的精加工處理。粗加工處理：也稱為粗糾正，它僅做系統(tǒng)誤差的改正。精加工處理：消除圖像中的幾何變形，產生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像的過程。步驟：（1）根據圖像的成像方式確定影像坐標和地面坐標之間的數學模型。（2）根據模型確定糾正公式。（3）根據地面控制點和對應像點坐標進行平差計算變換參數，評定精度。（4）對原始圖像進行幾何變換計算，亮度重采樣。06、多項式糾正回避成像的空間幾何過程，直接對圖像變形的本身進行數學模擬。多項式糾正用二項式是必須最少有6個控制點。07、直接法糾正從

15、原始圖形陣列出發(fā)，按行列的順序依次對每個輸出像素點位求其地面坐標系中的位置，再把該像素的亮度值填到輸出圖像相應位置去。08、間接法糾正從空白的輸出圖像陣列出發(fā)，按行列的順序依次對每個輸出點位反求其原始圖像坐標，再進行亮度值重采樣并填到空白圖像相應點上去。09、灰度重采樣：但輸出圖像陣列中的任一像素在原始圖像中投影點的坐標不為整數時，采用適當的方法把該點周圍鄰近整數點位上亮度值對該點貢獻累積起來，構成該點新亮度值的方法。10、雙線性內插法解答：（25-10）/（30-10）=0.7560+0.75*（80-60）=7540+0.75*（100-40）=85（20-10）/（30-10）=0.57

16、5+0.5*（85-75）=80P點亮度為8511、圖像間的自動配準圖像配準定義實質是遙感圖像糾正，根據圖像的幾何畸變的特點，采用一種幾何變換將圖像規(guī)劃到同一的坐標系中。分為：(1)圖像間的匹配：以多源圖像中的一幅圖像為參考圖像，其他圖像與之配準，其坐標是任意的。（2）絕對配準：選擇某個地圖坐標系，將多源圖像變換到這個地圖坐標系以后來實現坐標系的統(tǒng)一。12、圖像鑲嵌感興趣的研究區(qū)域在不同的圖像文件時需要將不同的圖像文件合并在一起形成一幅完整的包含感興趣區(qū)域的圖像。第6章 遙感圖像輻射處理01、圖像的校正 包括輻射校正和幾何校正02、輻射校正指消除或改正遙感圖像成像過程中附加在傳感器輸出的輻射能

17、量中的各種噪聲的過程。目的：盡可能恢復圖像的本來目的。為遙感圖像的識別、分類和解釋等后續(xù)工作打下基礎。03、輻射定標指建立傳感器每個探測元所輸出信號的數值量化值與該探測器對應像元內的實際地物輻射亮度值之間的定量關系。內容：強度定標：確定傳感器的響應值；光譜定標：測量傳感器隨入射波長變化的響應；空間定標：測量傳感器的調制傳遞函數。04、大氣校正消除大氣影響的校正過程。回歸分析法:05、地面輻射校正場使用地面輻射校正場提高輻射定標和校正的意義：建立地面輻射校正場符合遙感數據定量化的需要；建立地面輻射校正場可以彌補星上定標的不足；滿足多傳感器和多時相遙感資料的應用需要。06、遙感圖像輻射增強突出遙感

18、圖像中的某些信息，消弱或除去某些不需要的信息，使圖像更易判讀。它不能增加原始圖像的信息，有時反而會損失一些信息。目前常用的圖像增強處理技術可分為兩大類：空間域和頻率域的處理。07、圖像灰度直方圖圖像直方圖：反映一副圖像中灰度級與其出現概率之間的關系的圖像。直方圖的均衡：是將隨機分布的圖像直方圖修改成均勻分布的直方圖。直方圖的均衡實質：對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，使一定灰度范圍內的像元的數量大致相等。直方圖的均衡效果：（1）各灰度級所占圖像的面積近似相等，因為某些灰度級出現高的像素不可能被分割；（2）原圖像上頻率小的灰度級被合并，頻率高的灰度級被保留，因此可以增強圖像上大面積地物與周圍地物的反差。（3）如果輸出數據分段級較小，則會產生一個初步分類的視覺效果。08、圖像融合定義：是指將多源遙感圖像按照一定算法，在規(guī)定的地理坐標中生成新圖像的過程。目的：提高空間分辨率提高空間分辨率；改善配準精度；增強特征；改善分類；對多時相圖像用于變化監(jiān)測；替代或修補圖像的缺陷。種類：圖像融合包括像素級、特征級融合、決策級融合三個等級。第7章 遙感圖像判讀01、景物特征和判讀標志 景物特征主要有光譜特征、空間特征和時間特征。 空間特征：景物的各種幾何姿態(tài)，判讀標志：形狀，大小，圖形，陰影，位置，紋理，類型。02、傳感器分辨率空間分辨率：傳感器瞬時視場所觀察到地面場元的寬度