遙感所考博-遙感地學(xué)分析重點

1、1. 定量遙感反演中的若干數(shù)學(xué)問題定量遙感的本質(zhì)在于反演,而反演問題通常卻是病態(tài)的.一方面,地球表面的多變性導(dǎo)致反演模型復(fù)雜,求解困難,另一方面,目前遙感獲取技術(shù)的限制,遙感反演中的信息量遠遠不足.因此,解決病態(tài)反演問題的關(guān)鍵在于引入新的知識源-先驗知識,增加反演所要求的信息量,保證反演結(jié)果的穩(wěn)定和可靠.基于先驗知識的定量遙感反演的框架只是一個新的理論的雛形,其完善完美還有許多工作要做.簡而言之,有這樣三類問題需要解決:信息的表達與度量,不均衡分布信息的分析與利用,反演過程的信息變遷.定量遙感反演策略與算法的幾個問題前向建模和基于模型的反演一直是定量遙感研究的兩個主要方面。反演理論研究的不足是

2、制約定量遙感發(fā)展的一個主要原因，遙感反演的根本問題在于用少量觀測數(shù)據(jù)來估計非常復(fù)雜的地表系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，因而遙感反演在本質(zhì)上是病態(tài)的。制訂合適的反演策略、運用合理的反演算法對解決這一病態(tài)問題是至關(guān)重要的。指出定量遙感的四個研究方向:第一,在像元尺度上對基本物理定律進行檢驗及修正,開展尺度轉(zhuǎn)換研究,提高定量遙感精度.第二,開展遙感與非遙感信息數(shù)據(jù)融合的模擬試驗,探索地表時空多變要素的尺度轉(zhuǎn)換規(guī)律.第三,進行多角度、多時相、多光譜相結(jié)合的混合像元分解和亞像元信息提取;運用多階段的反演策略,提高反演的精度.第四,基礎(chǔ)研究和應(yīng)用示范相結(jié)合,估算高難度的地表時空多變要素,推動相關(guān)學(xué)科的發(fā)展.2. 遙感監(jiān)

3、測霧霾霧霾，霧和霾的統(tǒng)稱，是霧和霾的混合物。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)，它本身也是一種污染物，但是二者都能使空氣能見度降低，視野模糊，主要區(qū)別在于空氣濕度的不同。一般相對濕度小于80%時的大氣混濁導(dǎo)致視野模糊能見度惡化是霾造成的，相對濕度大于90%時的大氣混濁導(dǎo)致視野模糊能見度惡化是霧造成的。霧霾的主要組成是二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是，而其中造成霧霾的罪魁禍?zhǔn)资羌氼w粒物(主要是PM2.5和PM10),霧霾中的組成成分對人體都會形成一定的危害。目前，國內(nèi)外現(xiàn)存的利用圖像變換法來監(jiān)測霧霾的方法主要有TC法和HOT法兩種。1) TC是一種經(jīng)驗性的多光譜圖像正

4、交變換，又稱為KT變換。TC變換后使植被生長狀況的時間軌跡和土壤亮度軸相互垂直,通過變換使植被與土壤特征分離，從而排除了土壤背景值對植物光譜或植被指數(shù)的影響。Crist通過TC變換的3個特征值，對有霧霾影響的LandsatMSS數(shù)據(jù)作歸一化處理，通過分析發(fā)現(xiàn)氣溶膠散射量的變化會使MSS數(shù)據(jù)朝“黃度”方向有預(yù)期地轉(zhuǎn)變。用空間濾波消除其他噪聲的影響，發(fā)現(xiàn)“黃度”信息可以作為揭示大氣霧霾污染程度的一個因子，霧霾程度越嚴重，MSS數(shù)據(jù)向“黃度”轉(zhuǎn)變越多。2) HOT法通過輻射傳輸模型模擬及LandsatTM數(shù)據(jù)分析，晴朗天氣TM的藍色波段與紅色波段DN值（灰度值）高度相關(guān)。因此，在藍色與紅色波段散點圖

5、上，任何地物的像元點均集中分布在一條直線上，該直線稱為“晴空線”3.熱紅外遙感（infraredremotesensing）是指傳感器工作波段限于紅外波段范圍之內(nèi)的遙感。探測波段一般在0.76-1000微米之間。是應(yīng)用紅外遙感器（如紅外攝影機、紅外掃描儀）探測遠距離外的植被等地物所反射或輻射紅外特性差異的信息，以確定地面物體性質(zhì)、狀態(tài)和變化規(guī)律的遙感技術(shù)。熱紅外遙感對研究全球能量變換和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，在地表溫度反演、城市熱島效應(yīng)、林火監(jiān)測、旱災(zāi)監(jiān)測、探礦、探地?zé)?，巖溶區(qū)探水等領(lǐng)域都有很廣泛的研究。4. 微波遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢1）多種遙感器聯(lián)合技術(shù)2）多頻多極化微波遙感技術(shù)3）靜止平臺

6、高分辨率成像技術(shù)4）新型遙感機理5）先進的數(shù)據(jù)處理技術(shù)5. 圖像融合的主要目的和常用方法是什么？試舉例說明融合過程。（1）主要目的： 提高圖像空間分辨率，改善圖像幾何精度，增強特征顯示能力，改善分類精度，提供變化檢測能力，替代或修補圖像數(shù)據(jù)的缺陷等。 發(fā)揮不同遙感數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢，彌補某一種遙感數(shù)據(jù)的不足，提高遙感數(shù)據(jù)的可應(yīng)用性。 在僅用遙感圖像難以解決問題的時候，加入非遙感數(shù)據(jù)進行補充，使更綜合、更深入的分析得以進行，為進一步應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)打下基礎(chǔ)。（2）常用方法： 彩色變換：指采用不同的彩色坐標(biāo)系統(tǒng)，把不同的遙感器數(shù)據(jù)或不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)融合起來，產(chǎn)生彩色合成圖像。常用的彩色變換有RGB彩色

7、合成和HIS變換。 圖像運算：兩幅或多幅單波段影像完成空間配準(zhǔn)后，通過一系列運算，可以實現(xiàn)圖像增強，達到提取某些信息或去掉某些不需要信息的目的。常用的圖像運算方法有差值運算、比值運算和混合運算。 圖像變換：常用的圖像變換方法有主成分分析、相關(guān)統(tǒng)計分析（又稱相關(guān)系數(shù)法）、空間濾波分析、回歸變量代換（RVS-RegressionVariableSubstitution、小波變換等。例如將TM與SPOT復(fù)合，選取TM三個波段4、3、2和SPOT全色波段，共4個波段，復(fù)合過程如下： 空間配準(zhǔn)：采用幾何校正分別在SPOT和TM圖像上選取控制點，以高空間分辨率的SPOT全色圖像為基礎(chǔ)，用雙線性內(nèi)插或三次卷

8、積內(nèi)插運算對TM圖像進行重采樣，完成幾何空間配準(zhǔn)。 圖像復(fù)合：每幅TM圖像均與SPOT圖像做逐點運算，生成三幅圖像，進行假彩色合成，生成復(fù)合圖像。通過以上圖像融合既保留了多光譜圖像較高的光譜分辨率，又保留了全色圖像較高的空間分辨率。6. 幾何校正：遙感成像的時候，由于飛行器的姿態(tài)、高度、速度以及地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，造成圖像相對于地面目標(biāo)發(fā)生幾何畸變，這種畸變表現(xiàn)為像元相對于地面目標(biāo)的實際位置發(fā)生擠壓、扭曲、拉伸和偏移等，針對幾何畸變進行的誤差校正就叫幾何校正。遙感影像的變形誤差，大體分為兩類：靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差。靜態(tài)誤差是在成像過程中，傳感器相對與地球表面呈靜止?fàn)顟B(tài)時所具有的各種形變誤差。動

9、態(tài)誤差主要是在成像過程中由于地球旋轉(zhuǎn)等因素造成的圖像變形誤差。而變形誤差又可分為內(nèi)部誤差和外部誤差兩類。幾何校正分為兩種：幾何粗校正：針對引起畸變原因而進行的校正。幾何精校正：利用控制點進行的幾何校正，它是用一種數(shù)學(xué)模型來近似描述遙感圖像的幾何畸變過程，并利用畸變的遙感圖像與標(biāo)準(zhǔn)地圖之間的一些對應(yīng)點（即控制點數(shù)據(jù)對）求得這個幾何畸變模型，然后利用此模型進行幾何畸變的校正，這種校正不考慮引直畸變的原因。7.輻射校正（radiometriccorrection）是指對由于外界因素，數(shù)據(jù)獲取和傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)的、隨機的輻射失真或畸變進行的校正，消除或改正因輻射誤差而引起影像畸變的過程。遙感影像產(chǎn)生

10、輻射誤差（即灰度失真）的因素主要有：大氣對電磁波輻射的散射和吸收；太陽高度與傳感器觀察角的變化；地形起伏引起的輻射強度變化；傳感器探測系統(tǒng)性能差異，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)?？臻g頻率愈高，即目標(biāo)愈小時，輻射誤差愈大。矯正方法：有兩類： 傳感器輻射校正。通常采用內(nèi)部校準(zhǔn)光源和校準(zhǔn)楔，如陸地衛(wèi)星多光譜掃描儀的輻射校正； 影像輻射畸變校正。常采用物理或數(shù)學(xué)（校正曲線或各種算法）方法，如空間濾波、平滑化，校正各種灰度失真及疵點、灰點、條紋、信號缺失等分布在整個影像上的離散形式的輻射誤差。其中大氣影響的校正還可通過實測反射輻射通量和影像密度并對數(shù)據(jù)進行回歸分析來進行校正。8. 成像光譜儀，將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起，在探測物體空間特征的同時并對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10nm左右的連續(xù)光譜覆蓋。它以高光譜分辨率獲取景物或目標(biāo)的高光譜圖像。在航空、航天器上進行陸地、大氣、海洋等觀測中有廣泛的應(yīng)用。9. 遙感信息地學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)（1）空間分辨率：確定了遙感系統(tǒng)獲取地面源信息的離散化程度，反映了遙感的概括程度隨著地面分辨率的降低而增大，是選擇信息源的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。空間分辨率的提高，使得遙感地學(xué)分析的微觀程度和精度增加，提高和拓展了應(yīng)用