考研某大學(xué)遙感院專業(yè)課真題解答遙感

遙感原理的歷年真題(03-09)解答

2003

一、名詞解釋

1、光譜反射率

物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比：0=上

物體的反射波譜限于紫外、可見(jiàn)光和近紅外，尤其是后兩個(gè)波段。一個(gè)物體的反射波譜的特征主要取決于

該物體與入射輻射相互作用的波長(zhǎng)選擇.影響地物光譜反射率變化的因素有太陽(yáng)位置、傳感器位置、地理

位置、地形、季節(jié)、氣候變化、地面濕度變化、地物本身的變異、大氣狀況等。

2、輻射溫度

如果實(shí)際物體的總輻射出射度(包括全部波長(zhǎng))與某一溫度絕對(duì)黑體的總輻射出射度相等，

則黑體的溫度稱為該物體的輻射溫度。根據(jù)斯忒藩-玻爾茲曼定律，絕對(duì)黑體的輻射出射度與熱

力學(xué)溫度的4次方成正比，由此可確定物體的輻射溫度。由于一般物體都不是黑體，其發(fā)射率總

是小于1的正數(shù)，故物體的輻射溫度總是小于物體的實(shí)際溫度，物體的發(fā)射率越小，其實(shí)際溫度

與輻射溫度的偏離就越大。

3、大氣窗口

通過(guò)大氣后衰減較小，透過(guò)率較高，對(duì)遙感十分有利的電磁輻射波段通常稱為“大氣窗口”.

(1)0.30~1.15〃機(jī)大氣窗口：是遙感技術(shù)應(yīng)用最主要的窗口之一。

其中0.3~0.4pm近紫外窗口，透射率為70%

0.『0.7可見(jiàn)光窗口，透射率約為95%

0.7~L10〃相近紅外窗口，透射率約為80%

(2)1.3~2.5大氣窗口:屬于近紅外波段

機(jī)窗口，透射率為60%-95%

1.55」.75〃相透射率高

2.0~2.5〃機(jī)窗口，透射率為80%

(3)3.5~5.0〃6大氣窗口：屬于中紅外波段，透射率約為60~70%

(4)8~14〃加熱紅外窗口，透射率為80%左右

(5)LOnmTlm微波窗口,透射率為35%~100舟

4、太陽(yáng)同步軌道

衛(wèi)星軌道與太陽(yáng)同步■，是指衛(wèi)星軌道面與太陽(yáng)地球連線之間在黃道面內(nèi)的夾角，不隨地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)

而改變。

地球?qū)μ?yáng)的進(jìn)動(dòng)一年為360。。因此平均每天的進(jìn)動(dòng)角為0.9856°。為了使光照角保持固定不變，必須

對(duì)衛(wèi)星軌道加以修正，平均每圈的修正量為：

Q9856。

AQ=--------n為一天中衛(wèi)星運(yùn)行的軌道數(shù)

n

目的：A使衛(wèi)星以同?地方時(shí)通過(guò)地面上空

B有利于衛(wèi)星在相近的光照條件下對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)

C使衛(wèi)星上的太陽(yáng)電池得到穩(wěn)定的太陽(yáng)照度

5、近極地軌道

軌道傾角設(shè)計(jì)為99.125°,因此是近極地軌道。目的:可以觀測(cè)到南北緯81°之間的廣大地區(qū)。

6、成像光譜儀

以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器。通過(guò)將傳統(tǒng)的空間成像技術(shù)與地物光譜

技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一地區(qū)同時(shí)獲取兒十個(gè)到兒百個(gè)波段的地物反射光譜圖像。成像光

譜儀基本上屬于多光譜掃描儀，其構(gòu)造與CCD線陣列推掃式掃描儀和多光譜掃描儀相同，區(qū)別僅在于通道

數(shù)多，各通道的波段寬度很窄。成像光譜儀按其結(jié)構(gòu)的不同，可分為兩種：面陣探測(cè)器加推掃式掃描儀的

成像光譜儀和線陣列探測(cè)器加光機(jī)掃描儀的成像光譜儀。

7、INSAR

INSAR利用SAR在平行軌道上對(duì)同一地區(qū)獲取兩幅（或兩幅以上）的單視復(fù)數(shù)影像來(lái)形成干涉，進(jìn)而

得到該地區(qū)的三維地表信息。該方法充分利用了雷達(dá)回波信號(hào)所攜帶的相位信息，其原理是通過(guò)兩幅天線

同時(shí)觀測(cè)（單軌道雙天線橫向或縱向模式）或兩次平行的觀測(cè)（單天線重復(fù)軌道模式），獲得同一區(qū)域的重

復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)（復(fù)數(shù)影像對(duì)），綜合起來(lái)形成干涉，得到相應(yīng)的相位差，結(jié)合觀測(cè)平臺(tái)的軌道參數(shù)等提取高程

信息，可以獲取高精度、高分辨力的地而高程信息，而且利用差分干涉技術(shù)可以精密測(cè)定地表沉降。

8、IKOTOS

IKONOS衛(wèi)星于1999年9月24日發(fā)射成功，是世界上第一顆提供高分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)遙

感衛(wèi)星。IKONOS衛(wèi)星的成功發(fā)射不僅實(shí)現(xiàn)了提供高清晰度且分辨率達(dá)1米的衛(wèi)星影像，而且開(kāi)拓

了一個(gè)新的更快捷，更經(jīng)濟(jì)獲得最新基礎(chǔ)地理信息的途徑，更是創(chuàng)立了嶄新的商業(yè)化衛(wèi)星影像的標(biāo)

準(zhǔn)。

IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光譜影像的商業(yè)衛(wèi)星，同時(shí)全色和多光譜

影像可融合成1米分辨率的彩色影像。時(shí)至今日IKONOS已采集超過(guò)2.5億平方公里涉及每個(gè)大洲

的影像，許多影像被中央和地方政府廣泛用于國(guó)家防御，軍隊(duì)制圖，海空運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。從681千

米高度的軌道上，IKONOS的重訪周期為3天，并且可從I1星直接向全球12地面站地傳輸數(shù)據(jù)。

軌道高度681千米

軌道傾角98.1度

軌道運(yùn)行速度6.5-11.2千米/秒

影像采集時(shí)間每日上午10:00-11:00

重訪頻率獲取1米分辨率數(shù)據(jù)時(shí):2.9天

獲取1.5米分辨率數(shù)據(jù)時(shí):1.5天

軌道周期98分鐘

軌道類型太陽(yáng)同步

IKONOS數(shù)據(jù)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

星下點(diǎn)分辨率0.82米

產(chǎn)品分辨率全色：1米；多光譜：4米

成像波段全色波段：0.45-0.90微米

彩色

波段1（藍(lán)色）:0.45-053微米

波段2（綠色）:0.52-0.61微米

波段3（紅色）:0.64-0.72微米

波段4（近紅外）:0.77-0.88微米

9、空間分辨率

瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)所觀察到的地面的大小稱空間分辨力（即每個(gè)像元在地面的大?。?。

空間分辨率是指遙感影像上能夠識(shí)別的兩個(gè)相鄰地物的最小距離。對(duì)于攝影影像，通常用單

位長(zhǎng)度內(nèi)包含可分辨的黑白“線對(duì)”數(shù)表示（線對(duì)/毫米）：對(duì)于掃描影像，通常用瞬時(shí)視場(chǎng)角

（IFOV）的大小來(lái)表示（毫弧度mrad）,即像元，是掃描影像中能夠分辨的最小面積?？臻g分辨

率數(shù)值在地面上的實(shí)際尺寸稱為地面分辨率。對(duì)于攝影影像，用線對(duì)在地面的覆蓋寬度表示（米）；

對(duì)于掃描影像，則是像元所對(duì)應(yīng)的地面實(shí)際尺寸（米）。如陸地衛(wèi)星多波段掃描影像的空間分辨

率或地面分辨率為79米（像元大小56X79米2）。但具有同樣數(shù)值的線對(duì)寬度和像元大小，它們

的地面分辨率不同。對(duì)光機(jī)掃描影像而言，約需2.8個(gè)像元才能代表一個(gè)攝影影像上一個(gè)線對(duì)內(nèi)

相同的信息。空間分辨率是評(píng)價(jià)傳感器性能和遙感信息的重要指標(biāo)之一，也是識(shí)別地物形狀大小

的重要依據(jù)。

10、光譜分辨率

為光譜探測(cè)能力，它包括傳感器總的探測(cè)波段的寬度、波段數(shù)、各波段的波長(zhǎng)范圍和間隔。

有效的方法是根據(jù)被探測(cè)目標(biāo)的特性選擇一些最佳探測(cè)波段。所謂最佳探測(cè)波段，是指這些

波段中探測(cè)各種目標(biāo)之間和目標(biāo)與背景之間，有最好的反差或波譜響應(yīng)特性的差別o

11、線性拉伸

按比例拉伸原始圖像灰度等級(jí)范圍，一般為了充分利用顯示設(shè)備的顯示范圍，使輸出直方圖

的兩端達(dá)到飽和。變化前后圖像每個(gè)像元呈對(duì)?的關(guān)系。因此像元總數(shù)不變，亦即直方圖包

含面積不變。

12、高通濾波

銳化在頻率域中處理稱為高通濾波，保留頻率域中的高頻成分而讓低頻成份濾掉，加強(qiáng)了圖

像中的邊緣和灰度變化突出部分，以達(dá)到圖像銳化的目的。

13、真方圖均衡

將隨機(jī)分布的圖像直方圖修改成均勻分布的直方圖，其實(shí)質(zhì)是對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新

分配圖像像元值，使一定灰度范圍內(nèi)的像元的數(shù)量大致相等。

14、重采樣

當(dāng)投影點(diǎn)為的坐標(biāo)計(jì)算值不為證書(shū)時(shí)，原始圖像陣列中該非整數(shù)點(diǎn)位上并無(wú)現(xiàn)成的亮度貢存

在，于是就必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ò言擖c(diǎn)位周圍鄰近整數(shù)點(diǎn)位上亮度值對(duì)該點(diǎn)的亮度貢獻(xiàn)累積起來(lái)，

構(gòu)成該點(diǎn)位的新亮度值。這個(gè)過(guò)程即稱為數(shù)字圖像亮度（或圖像灰度）值的重采樣。

15、雙線性內(nèi)插

該法的重采樣函數(shù)是對(duì)辛克函數(shù)的更粗略近似，可以用如圖所示的一個(gè)三角形線性函數(shù)表達(dá)：

%)=1-xc[0<xc<1)

當(dāng)實(shí)施雙線性內(nèi)插時(shí)，需要有被采樣點(diǎn)P周圍4個(gè)已知像素的亮度值參加計(jì)算

%2]

16、特征選擇

用最少的影像數(shù)據(jù)最好地進(jìn)行分類。這樣就需在這些特征影像中，選擇一組最佳的特征影像

進(jìn)行分類，這就稱為特征選擇。

17、判別邊界

如果要判別某?個(gè)特征矢量屬于哪?類，只要在類別之間畫(huà)上一些合適的邊界，講特征空間

分割成不同的判別區(qū)域。這些邊界就是判別邊界。

18、監(jiān)督法分類

監(jiān)督法分類意味著對(duì)類別已有一定的先驗(yàn)知識(shí)，利用“訓(xùn)練樣區(qū)”的數(shù)據(jù)去“訓(xùn)練”判決函數(shù)就建立

了每個(gè)類別的分類器,然后按照分類器對(duì)未知區(qū)域進(jìn)行分類。

監(jiān)督分類的思想：根據(jù)已知的樣本類別和類別的先驗(yàn)知識(shí)，確定判別函數(shù)和相應(yīng)的判別準(zhǔn)則，其中利用

一定數(shù)量的已知類別函數(shù)中求解待定參數(shù)的過(guò)程稱之為學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，然后將未知類別的樣本的觀測(cè)值代入

判別函數(shù)，再依據(jù)判別準(zhǔn)則對(duì)該樣本的所屬類別作出判定。

二、問(wèn)答題

1、敘述光譜反射特性曲線與波譜響應(yīng)曲線的區(qū)別和聯(lián)系

地物的反射波譜特性曲線用反射率與波長(zhǎng)的關(guān)系表示。反射波譜是某物體的反射率(或反射輻射能)

隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線。物體的反射波譜限于紫外、可見(jiàn)光和

近紅外，尤其是后兩個(gè)波段。任何物體的反射性質(zhì)是揭示目標(biāo)本質(zhì)的最有用信息。

波譜響應(yīng)曲線用密度或亮度值與波段的關(guān)系表示，根據(jù)遙感器對(duì)波譜的相對(duì)響應(yīng)(用百分?jǐn)?shù)表示)與

波長(zhǎng)的關(guān)系在直角坐標(biāo)系中描繪出曲線。

如果不考慮傳感器光譜響應(yīng)及大氣等的影響，則波譜響應(yīng)值與地物在該波段內(nèi)光譜反射亮度的積分值

相應(yīng)。地物的波譜響應(yīng)曲線與其光譜特性曲線的變化趨勢(shì)是一致的：地物在多波段圖像上特有的這種波譜

響應(yīng)就是地物的光譜特征的判讀標(biāo)志。

2、敘述衛(wèi)星遙感圖像多項(xiàng)式擬合法精糾正處理的原理和步驟

遙感圖像多項(xiàng)式擬合法精糾正處理的原理：回避成像的空間幾何過(guò)程，直接對(duì)圖像變形的本身進(jìn)行數(shù)

學(xué)模擬。遙感圖像的兒何變形由多種因素引起，其變化規(guī)律十分復(fù)雜。為此把遙感圖像的總體變形看作是

平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用結(jié)果，難以用一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)

描述，而是用一個(gè)適當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式來(lái)描述糾正前后圖像相應(yīng)點(diǎn)之間的坐標(biāo)關(guān)系。

多項(xiàng)式擬合法精糾正處理的原理和步驟如下：

(1)根據(jù)圖像的成像方式確定影像坐標(biāo)和地面坐標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型。

(2)根據(jù)所采用的數(shù)字模型確定糾正公式。

(3)根據(jù)地面控制點(diǎn)和對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平差計(jì)算變換參數(shù)，評(píng)定精度。

(4)對(duì)原始影像進(jìn)行幾何變換計(jì)算，像素亮度值重采樣。

3、敘述用30米分辨率的TM4、3、2多光譜影像與同一地區(qū)10米分辨率的SPOT全色影像進(jìn)行融合的原

理和步驟

原理：融合是將多源遙感圖像按照一定的算法，在規(guī)定的地理坐標(biāo)系，將不同傳感器獲取的遙感影像

中所提供的各種信息進(jìn)行綜合，生成新的圖像的過(guò)程。提高對(duì)影像進(jìn)行分析的能力(通過(guò)融合既提高多光譜

圖像空間分辨率，又保留其多光譜特性)。具體的：①提高空間分辨力②改善配準(zhǔn)精度③增強(qiáng)特征④改善分

類⑤對(duì)多時(shí)相圖像用于變化檢測(cè)⑥替代或修補(bǔ)圖像的缺陷。

步驟如下：

(1)將30米分辨率的TM4,3、2多光譜影像與同?地區(qū)10米分辨率的SPOT全色影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)，

并對(duì)30米分辨率的TM4、3,2多光譜影像進(jìn)行重采樣，使之與SPOT全色圖像的分辨率相同。

(2)分別計(jì)算30米分辨率的TM4、3、2多光譜影像與同一地區(qū)10米分辨率的SPOT全色影像的相關(guān)

系數(shù);

yy^-pxx^.-xsj)

》xsj

°」［江(2-方江(x九「商力

K=l￡=1K=1L=1

(3)用全色波段圖像和多光譜波段圖像按卜式組合。

GPXSKLj=[(1+I。?X?DXPKL+(1-IC|)xXSf^j]/2

pxSj

4、敘述最小距離法遙感圖像自動(dòng)分類的原理和步驟

原理是設(shè)法計(jì)算未知矢量X到有關(guān)類別集群之間的距離，哪類距離它最近，該未知矢量就屬于那類。概率

判決函數(shù)那樣偏重于集群分布的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，距離判決函數(shù)偏重于集群分布的兒何位置。

1)馬氏距離>=(X-M閥"(X-M)

在各類別先驗(yàn)概率和集群體積I￡i都相同情況下的概率判別函數(shù)則有

馬氏距離兒何意義：X到類重心之間的加權(quán)距離，其權(quán)系數(shù)為協(xié)方差。

2)

歐氏距離dEi=(X叫)7(X叫)=|x叫『

在馬氏距離的基礎(chǔ)上，作下列限制①將協(xié)方差矩陣限制為對(duì)角的②沿每?特征軸的方差均相等。則有

歐氏距離是馬氏距離用于分類集群的形狀都相同情況下的特例。

3)計(jì)程(Taxi)距離

力=>lX-M

I>r>J

X到集群中心在多維空間中距離的絕對(duì)值之總和來(lái)表示j=i

步驟：

i)利用訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)計(jì)算出每一類別的均值向量及標(biāo)準(zhǔn)差(均方差)向量；

2)以均值向量作為該類在特征空間中的中心位置，計(jì)算輸入圖形中每個(gè)像元到各類中心的距離。在遙感圖

形分類處理中，應(yīng)用最廣泛而且比較簡(jiǎn)單的距離函數(shù)有兩個(gè)：歐幾里德距離和絕對(duì)距離。

3)根據(jù)計(jì)算的距離，把像元?dú)w入到距離最小的那?類中去。

使用最小距離法對(duì)圖像進(jìn)行分類，其精度取決于對(duì)已知地物類別的了解和訓(xùn)練統(tǒng)計(jì)的精度?？傮w而言，這

種分類方法的效果比較好，而且計(jì)算簡(jiǎn)單，可對(duì)像元順序掃描分類。

5、敘述遙感技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.航空航天遙感傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向三多(多平臺(tái)、多傳感器、多角度)和三高(高空間分辨率、

高光譜分辨率和高時(shí)相分辨率)

遙感數(shù)據(jù)獲取手段迅猛發(fā)展。遙感平臺(tái)有地球同步軌道衛(wèi)星(35000km)、太陽(yáng)同步衛(wèi)星(600-1000km)、

太空《船(200—300km),航天飛機(jī)(240—350km),探空火箭(200—1000km),并且還有高、中、低空&

機(jī)、升空氣球、無(wú)人《機(jī)等；傳感器有框幅式光學(xué)相機(jī)、縫隙、全景相機(jī)、光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、CCD

線陣、面陣掃描儀、微波散射計(jì)雷達(dá)測(cè)高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等，它們兒乎覆蓋了可透過(guò)大氣

窗口的所有電磁波段。三行CCD陣列可以同時(shí)得到3個(gè)角度的掃描成像，EOSTerra衛(wèi)星上的MISR可同時(shí)

從9個(gè)角度對(duì)地成像。

衛(wèi)星遙感的空間分辨率從IkonosU的1m,進(jìn)一步提高到Quekbird的0.61m,高光譜分辨率已達(dá)到

5—6nm,500—600個(gè)波段。在軌的美國(guó)EOT高光譜遙感衛(wèi)星，具有220個(gè)波段，EOSAM-1（Terra）和EOS

PM-1（Aqua）衛(wèi)星上的MODIS具有36個(gè)波段的中等分辨率成像光譜儀。時(shí)間分辨率的提高主要依賴于小衛(wèi)

星技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星和合理分布的小衛(wèi)星星座，以及傳感器的大角度傾斜，可以以

1—3d的周期獲得感興趣地區(qū)的遙感影像。由了具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，以及用INSAR和D-INSAR,特

別是雙天線INSAR進(jìn)行高精度三位地形及其變化測(cè)定的可能性，SAR雷達(dá)衛(wèi)星為全世界各國(guó)所普遍關(guān)注。

我國(guó)在機(jī)載和星載SAR傳感器及其應(yīng)用研究方面正在形成體系。我國(guó)將全方位地推進(jìn)遙感數(shù)據(jù)獲取的手段,

形成自主的高分辨率資源衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星、測(cè)圖衛(wèi)星和對(duì)環(huán)境與災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的小衛(wèi)星群。

2.航空航天遙感對(duì)地定位趨向于不依賴地面控制

確定影像目標(biāo)的實(shí)地位置（三維坐標(biāo)），解決影像目標(biāo)在哪兒是攝影測(cè)量與遙感的主要任務(wù)之一。在已成

功用于生產(chǎn)的全自動(dòng)化GPS空中三角測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用DGPS和INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合，可形成航空/

航天影像傳感器的位置與姿態(tài)的自動(dòng)測(cè)量和穩(wěn)定裝置（POS）,從而可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)攝影成像和無(wú)地面控制的高

精度對(duì)地直接定位。在航空攝影條件下的精度可達(dá)到dm級(jí)，在衛(wèi)星遙感的條件下，其精度可達(dá)到m級(jí)。該

技術(shù)的推廣應(yīng)用，將改變目前攝影測(cè)量和遙感的作業(yè)流程，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)圖和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新。若與高

精度激光掃描儀集成，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維測(cè)量（LIDAR）,自動(dòng)生成數(shù)字表面模型（DSM）,并可推算出數(shù)字高

程模型（DEM）.

3.攝影測(cè)量與遙感數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理更趨向自動(dòng)化和智能化

從影像數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取地物目標(biāo)，解決它的屬性和語(yǔ)義是攝影測(cè)量與遙感的另?大任務(wù)。在已取得影像

匹配成果的基礎(chǔ)上，影像目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)主要集中在影像融合技術(shù)，基于統(tǒng)計(jì)和基于結(jié)構(gòu)的目標(biāo)識(shí)別

與分類，處理的對(duì)象既包括高分辨率影像，也更加注重高光譜影像。隨著遙感數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)融合和

信息融合技術(shù)逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數(shù)據(jù)壓縮方法也已商'也化。

4.利用多時(shí)像影像數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)地衣覆蓋的變化趨向?qū)崟r(shí)化

利用遙感影像自動(dòng)進(jìn)行變化監(jiān)測(cè)關(guān)系到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)。過(guò)去人工方法投入大，周期長(zhǎng)。隨

著各類空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和大量新的影像數(shù)據(jù)源的出現(xiàn)，實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)已成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

5.攝影測(cè)量與遙感在構(gòu)建“數(shù)字地球”、“數(shù)字中國(guó)”、“數(shù)字省市”和“數(shù)字文化遺產(chǎn)”中正在發(fā)揮愈

來(lái)愈大的作用

“數(shù)字地球”概念是在全球信息化浪潮推進(jìn)下形成的。我國(guó)正積極推進(jìn)“數(shù)字中國(guó)”和“數(shù)字省市”的

建設(shè)。在已完成1：100萬(wàn)和1：25萬(wàn)全國(guó)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)I:,2001年全國(guó)各省市測(cè)繪局開(kāi)始1：5萬(wàn)空

間數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)工作。在這個(gè)數(shù)據(jù)量達(dá)UTB的巨型數(shù)據(jù)庫(kù)中，攝影測(cè)量與遙感將用來(lái)建設(shè)D0M（數(shù)字正射

影像）、DEM（數(shù)字高程模型）、DLG（數(shù)字線劃圖）和CP（控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)）。如果要建立全國(guó)1m分辨率影像

數(shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)量將達(dá)到60TB。

6.全定量化遙感方法將走向?qū)嵱?/p>

從遙感科學(xué)的本質(zhì)講，其目的是為了獲得有關(guān)地物口標(biāo)的幾何與物理特性，所以需要通過(guò)全定量化遙感

方法進(jìn)行反演。幾何方程式是有顯式表示的數(shù)學(xué)方程，而物理方程一直是隱式。目前的遙感解譯與目標(biāo)識(shí)

別并沒(méi)有通過(guò)物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上?定知識(shí)的統(tǒng)計(jì)、結(jié)構(gòu)和紋理的影像分析方法。

但隨著對(duì)成像機(jī)理、地物波譜反射特征、大氣模型、氣溶膠的研究深入和數(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，相信在21世紀(jì)，■（占計(jì)兒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b感基礎(chǔ)理論研究將邁上新的臺(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。

2004

一、名詞解釋

1、光譜反射率

E.

物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比：PA=—

物體的反射波譜限于紫外、可見(jiàn)光和近紅外，尤其是后兩個(gè)波段。-個(gè)物體的反射波譜的特征主要取決于

該物體與入射輻射相互作用的波長(zhǎng)選擇.影響地物光譜反射率變化的因素有太陽(yáng)位置、傳感器位置、地理

位置、地形、季節(jié)、氣候變化、地面濕度變化、地物本身的變異、大氣狀況等。

2、發(fā)射率

發(fā)射率e=W'/W

e是一個(gè)介于0和1的數(shù)

即：發(fā)射率￡就是實(shí)際物體與同溫度的黑體在相同條件下輻射功率之比。

3、重復(fù)周期（衛(wèi)星）

衛(wèi)星沿其軌道運(yùn)行一周所需的時(shí)間。地球同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)周期（23小時(shí)56分04秒）。

4、衛(wèi)星姿態(tài)

衛(wèi)星姿態(tài)是指11星星體在軌道上運(yùn)行所處的空間位置狀態(tài)。將宜角坐標(biāo)系的原點(diǎn)置于星體匕指向地

面的Z軸反映偏航方向，Y軸反映俯仰方向，X軸反映滾動(dòng)方向。星體在高空中沿局部地球鉛垂方向和軌道

矢量方向運(yùn)行。不時(shí)地產(chǎn)生對(duì)三軸的偏移。為保證星體運(yùn)行中姿態(tài)的穩(wěn)定，應(yīng)使Z軸指向精度達(dá)到與局部

鉛垂方向誤差W0.4°,不致產(chǎn)生過(guò)渡的俯仰和滾動(dòng)，對(duì)偏航而言也應(yīng)使速度矢量的偏差保持在0.6°之內(nèi)。

姿態(tài)控制是通過(guò)姿態(tài)控制分系統(tǒng)（ACS）來(lái)實(shí)現(xiàn)，使用地平掃描儀可感應(yīng)俯仰和滾動(dòng)軸的姿態(tài)誤差，使用速

度陀螺儀和羅盤(pán)可感應(yīng)偏航軸的姿態(tài)誤差。姿態(tài)的穩(wěn)定通常采用以卜.幾種方式：①三軸穩(wěn)定。依靠姿態(tài)控

制分系統(tǒng)使衛(wèi)星偏航軸方向始終保持與當(dāng)?shù)劂U垂線方向?致，以保對(duì)地觀測(cè)傳感始終對(duì)準(zhǔn)地面；②自旋穩(wěn)

定。衛(wèi)星自轉(zhuǎn)軸對(duì)空間某點(diǎn)取向固定，使其姿態(tài)保持穩(wěn)定；③重力梯度穩(wěn)定。在地球重力場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)

物體的轉(zhuǎn)軸逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)，與重力梯度方向致，即同當(dāng)?shù)卮怪本€方向?致，以保持衛(wèi)星姿態(tài)的穩(wěn)定。

5、輻射校正

輻射校正是指消除或改正遙感圖像成像過(guò)程中附加在傳感器輸出的輻射能量中的各種噪聲的過(guò)程。是

指對(duì)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(jī)的輻射失真或畸變進(jìn)行的校正，消除或改正

因輻射誤差而引起影像畸變的過(guò)程。

6、高光譜影像

高光譜遙感是高光譜分辨率遙感的簡(jiǎn)稱。它是在電磁波譜的可見(jiàn)光，近纖外，中紅外和熱紅外波段范

圍內(nèi)，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù)。其成像光譜儀可以收集到上百個(gè)非常窄的光譜波段

信息。高光譜影像是采用高分辨率成像光譜儀獲取，波段數(shù)為36-256個(gè)，光譜分辨率為5-lOnm,地面

分辨率為30-1000m.目前這類衛(wèi)星大多是軍方發(fā)射的，民用高光譜類衛(wèi)星較少。應(yīng)用：主要用于大氣、

海洋和陸地探測(cè)。

7、ERS-1

ERS-1歐空局于1991年發(fā)射。攜帶有多種有效載荷，包括側(cè)視合成孔徑雷達(dá)（SAR）和風(fēng)向散射計(jì)等

裝置），由于ERST（2）采用了先進(jìn)的微波遙感技術(shù)來(lái)獲取全天候與全天時(shí)的圖象，比起傳統(tǒng)的光學(xué)遙感

圖象有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

衛(wèi)星參數(shù)

橢圓形太陽(yáng)同步軌道

軌道高度：780公里

半長(zhǎng)軸：7153.135公里

軌道傾角:98.52。

《行周期：100.465分鐘

每天運(yùn)行軌道數(shù)：14-1/3

降交點(diǎn)的當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)：10：30

空間分辨率：方位方向〈30米

距離方向（26.3米

幅寬：100公里

8、QuickBird

QuickBird衛(wèi)星于2001年10月由美國(guó)DigitalGlobe公司發(fā)射，是目前世界上唯能提供亞

米級(jí)分辨率的商業(yè)衛(wèi)星，具有引領(lǐng)行業(yè)的地理定位精度，海量星上存儲(chǔ)，單景影像比其他的商業(yè)

高分辨率衛(wèi)星高出2—10倍。而且QuickBird衛(wèi)星系統(tǒng)每年能采集七千五百萬(wàn)平方公里的衛(wèi)星影

像數(shù)據(jù)，存檔數(shù)據(jù)以很高的速度遞增。在中國(guó)境內(nèi)每天至少有2至3個(gè)過(guò)境軌道，有存檔數(shù)據(jù)約

500萬(wàn)平方公里。

QuickBird衛(wèi)星參數(shù)

星下點(diǎn)分辨：0.61m

產(chǎn)品分辨率：全色0.61-0.72m,多光譜2.44-2.88m

產(chǎn)品類型：全色、多光譜、全色增強(qiáng)、全色+多光譜捆綁等

成像方式：推掃式成像

傳感器：全色波段、多光譜

分辨率：0.61（星下點(diǎn)）2.44（星下點(diǎn)）

波長(zhǎng)：450-900nm

藍(lán)：450-520nm綠：520-660nm紅：630-690nm近紅外：760-900nm

量化值：11位

星下點(diǎn)成像：沿軌/橫軌跡方向（+/-25度）

立體成像：沿軌/橫軌跡方向

輻照寬度：以星上點(diǎn)軌跡為中心，左右各272km

成像模式：?jiǎn)尉?6.5kmx16.5km

條帶：16.5kmx165km

軌道高度：450km

傾角：98度（太陽(yáng)同步）

重訪周期：1-6天（70cm分辨率，取決于緯度高低）

9、ERDAS

ERDASIMAGINE是美國(guó)ERDAS公司開(kāi)發(fā)的專業(yè)遙感圖像處理與地理信息系統(tǒng)軟件，是以模塊化的方式

提供給用戶，

ERDASIMAGINE分為低、中、高三檔產(chǎn)品架構(gòu)。

（1）ERDASEssentials級(jí)。包括有制圖和可視化核心功能?？梢酝瓿啥S/三維顯示，數(shù)據(jù)輸

入，排序與管理，地圖配準(zhǔn)，專題圖積極簡(jiǎn)單的分析?？梢约墒褂枚喾N數(shù)據(jù)類型。可擴(kuò)

充的模塊包括：

Vector模塊----可以建立、顯示、編輯和查詢Arc/Info數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Coverage,完成拓仆關(guān)系的建

立和修改，實(shí)現(xiàn)矢量圖形和柵格圖像的雙向轉(zhuǎn)換；

VirtualGIS模塊——可以完成實(shí)時(shí)三維飛行模擬，建立虛擬世界，進(jìn)行空間視域分析，矢量

與柵格的三維疊加，空間GIS分析等。

Developer'sTookit模塊——ERDASIMAGINE的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具包，包含了幾百個(gè)函數(shù)IMAGINE

Advantage級(jí)。是建立在ERDASEssentials級(jí)基礎(chǔ)之上的，增加了豐富的柵格圖像GIS分析和單張航片

正射校正的功能?？捎糜跂鸥穹治觥⑻峁┱湫Ｕ?、地形編輯及圖像拼接工具。

（2）ERDASProfessional級(jí)。除了Essentials和Advantage中包含的功能之外，還提供了空

間建模工具、參數(shù)/非參數(shù)分類器、知識(shí)工程師和專家分類器、分類優(yōu)化和精度評(píng)定，以及

雷達(dá)圖像分析工具?？蓴U(kuò)充的模塊包括：

Radar模塊一完成雷達(dá)圖像的基本處理，包括亮度調(diào)整、斑點(diǎn)噪聲消除、紋理分析、邊緣提取等

功能。

OrthoilAX模塊——依據(jù)立體像對(duì)進(jìn)行正射校正，自動(dòng)DEM提取，土體地形顯示及浮動(dòng)光標(biāo)和正射

校正。

（3）IMAGINE動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。它支持目標(biāo)共享技術(shù)和面向目標(biāo)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，提供一種無(wú)需對(duì)系統(tǒng)

重新編也而向系統(tǒng)加入新功能的手段，并允許在特定的項(xiàng)目中裁剪這些擴(kuò)充的功能。

10、光譜分辨率

為光譜探測(cè)能力，它包括傳感器總的探測(cè)波段的寬度、波段數(shù)、各波段的波長(zhǎng)范圍和間隔。

有效的方法是根據(jù)被探測(cè)目標(biāo)的特性選擇一些最佳探測(cè)波段。所謂最佳探測(cè)波段，是指這些

波段中探測(cè)各種目標(biāo)之間和目標(biāo)與背景之間，有最好的反差或波譜響應(yīng)特性的差別。

11＞邊緣增強(qiáng)

將遙感圖像（或影像）相鄰像元（或區(qū)域）的亮度值（或色調(diào)）相差較大的邊緣（即影像色

調(diào)突變或地物類型的邊界線）處加以強(qiáng)調(diào)于以突出處理的技術(shù)方法。經(jīng)邊緣增強(qiáng)后的圖像能更清

晰地顯示出不同地物類型或現(xiàn)象的邊界，或線形影像的行跡，以便于不同地物類型的識(shí)別及其分

布范圍的圈定。例如利用相關(guān)掩膜技術(shù)，將原圖像（影像）拷制成一張正膜片和一張負(fù)膜片，并

使兩張不同性質(zhì)的膜片精確重疊，在曝光沖印時(shí)，將兩張膜片相互錯(cuò)動(dòng)很小的距離，這樣得到一

張相應(yīng)影像有稍許錯(cuò)位“鑲邊”的圖像，其大部分影像正負(fù)抵消，而其邊緣部分出現(xiàn)一亮線（或

暗線），達(dá)到從背景中突出影象邊界線的顯示效果，使圖像達(dá)到增強(qiáng)。邊緣增強(qiáng)還可通過(guò)其它方

法或計(jì)算機(jī)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

12、多源影像融合

將多源遙感圖像按照?定的算法，在規(guī)定的地理坐標(biāo)系，將不同傳感器獲取的遙感影像中所

提供的各種信息進(jìn)行綜合，生成新的圖像的過(guò)程。

13、影像灰度直方圖

灰度直方圖是用橫坐標(biāo)標(biāo)注灰度的質(zhì)量特性值，縱坐標(biāo)標(biāo)注頻數(shù)或頻率值，各組的頻數(shù)或頻率的大小

用直方柱的高度表示的圖形?；叶戎狈綀D性質(zhì)：1）表征了圖像的一維信息。只反映圖像中像素不同灰度值

出現(xiàn)的次數(shù)（或頻數(shù)）而未反映像素所在位置。2）與圖像之間的關(guān)系是多對(duì)一的映射關(guān)系。一幅圖像唯一

確定出與之對(duì)應(yīng)的直方圖，但不同圖像可能有相同的直方圖。3）子圖直方圖之和為整圖的直方圖。

14、重采樣

當(dāng)投影點(diǎn)為的坐標(biāo)計(jì)算值不為證書(shū)時(shí)，原始圖像陣列中該非整數(shù)點(diǎn)位上并無(wú)現(xiàn)成的亮度貢存

在，于是就必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ò言擖c(diǎn)位周圍鄰近整數(shù)點(diǎn)位上亮度值對(duì)該點(diǎn)的亮度貢獻(xiàn)累積起來(lái)，

構(gòu)成該點(diǎn)位的新亮度值。這個(gè)過(guò)程即稱為數(shù)字圖像亮度（或圖像灰度）值的重采樣。

15、雙三次卷積

圖像卷積是一種重要的圖像處理方法，其基本原理是：像元的灰度值等于以此像元為中心的

若干個(gè)像元的灰度值分別乘以特定的系數(shù)后相加的平均值。由這些系數(shù)排列成的矩陣叫卷積核。

選用不同的卷積核進(jìn)行圖像卷積，可以取得各種處理效果。例如，除去圖像上的噪聲斑點(diǎn)使圖像

顯得更為平滑；增強(qiáng)圖像上景物的邊緣以使圖像銳化；提取圖像上景物的邊緣或特定方向的邊緣

等。常用的卷積核為3X3或5X5的系數(shù)矩陣，有時(shí)也使用7X7或更大的卷積核以得到更好的處

理效果，但計(jì)算時(shí)間與卷積核行列數(shù)的乘積成正比地增加。

圖像的灰度增強(qiáng)和卷積都是直接對(duì)圖像的灰度值進(jìn)行處理，有時(shí)稱為圖像的空間域處理。

16、歐氏距離

歐氏距離金茴=（X-%尸（X-此閆X叫『

在馬氏距離的基礎(chǔ)上，作下列限制①將協(xié)方差矩陣限制為對(duì)角的②沿每一特征軸的方差均相等。則有

歐氏距離是馬氏距離用于分類集群的形狀都相同情況卜.的特例。

17、混淆矩陣

一般采用混淆矩陣進(jìn)行分類精度的評(píng)定。對(duì)檢核分類精度的樣區(qū)內(nèi)所有的像元，統(tǒng)計(jì)其分類圖中

的類別與實(shí)際類別之間的混淆程度，采集樣本的方式有三種類型：①來(lái)自監(jiān)督分類的訓(xùn)練樣區(qū)；②專

門選定的試驗(yàn)場(chǎng)；③隨機(jī)取樣。比較結(jié)果可以用表格的方式列出混淆矩陣。

18、非監(jiān)督法分類

是指人們事先對(duì)分類過(guò)程不施加任何的先驗(yàn)知識(shí)，而僅憑數(shù)據(jù)遙感影像地物的光譜特征的分布規(guī)律，

即自然聚類的特性進(jìn)行“盲目”的分類。其分類的結(jié)果只是對(duì)不同類別達(dá)到了區(qū)分，但并不能確定類別的

屬性。其類別的屬性是通過(guò)分類結(jié)束后目視判讀或?qū)嵉卣{(diào)查確定的。非監(jiān)督分類也稱聚類分析。

二、問(wèn)答題

1、全面具體敘述LADSATTM影像與RADARSAT影像的不同點(diǎn)及產(chǎn)生的原因

LADSATTM影像是指美國(guó)陸地衛(wèi)星4-5號(hào)專題制圖儀所獲取的多波段掃描影像。

1.波譜范圍不同:TM影像有7個(gè)波段，其波譜范圍：TM-1為0.45?0.52微米,TM—2為0.52?

0.60微米，TM—3為0.63?0.69微米，以上為可見(jiàn)光波段；TM-4為0.76?0.90微米，為近

紅外波段;TM-5為1.55?1.75微米，TM-7為2.08?2.35微米，為中紅外波段;TM-6為10.40-

12.50微米，為熱紅外波段。RADARSAT影像具有50km、100km,150km,300km,500km

多種掃描寬度。

2.分辨率不同：TM影像空間分辨率除熱紅外波段為120米外，其余均為30米，像幅185x185

公里。每波段像元數(shù)達(dá)61662個(gè)（TM-6為15422個(gè)）。一景TM影像總信息量為230兆字節(jié)），

約相當(dāng)于MSS影像的7倍。因TM影像具較高空間分辨率、波譜分辨率、極為豐富的信息

量和較高定位精度，成為20世紀(jì)80年代中后期得到世界各國(guó)廣泛應(yīng)用的重要的地球資源與

環(huán)境遙感數(shù)據(jù)源。能滿足有關(guān)農(nóng)、林、水、土、地質(zhì)、地理、測(cè)繪、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)等

專題分析和編制1：10萬(wàn)或更大比例尺專題圖，修測(cè)中小比例尺地圖的要求。RADARSAT

影像有10~100m的不同分辨率，地面分辨率為8.5m?

3.RADARSAT影像可由異軌獲取立體像對(duì)，而TM影像不能。

4.圖像的變形不同。RADARSAT影像即離飛機(jī)遠(yuǎn)的影像比例尺大，反之比例尺小。這與

LADSATTM影像正好相反。RADARSAT影像地形起伏引起的投影差變化與LADSATTM影

像的位移相反。

產(chǎn)生的原因：1.遙感平臺(tái)不一樣。LADSAT衛(wèi)星的特點(diǎn)是多波段掃描、地面分辨率為5-30m.

RADARSAT具有多種掃描寬度，并且分辨率可調(diào)。2.傳感器不同，投影方式不同。RADARSAT影像

側(cè)視雷達(dá)采用斜距投影，它與LADSATTM影像的攝像機(jī)中心投影方式完全不同。斜距投影，因此

圖像的變形與其他圖像不同。主要表現(xiàn)在：①比例尺失真，即里飛機(jī)元的影像比例尺大，反之比例

尺小。這與全景相片正好相反。②地形起伏引起的投影差變化與中心投影相片的位移相反。應(yīng)注意，

高山往往向飛機(jī)方向傾斜，如果獲取立體像對(duì)，按常規(guī)方法觀察立體，將是一個(gè)反立體。斜距投影

變形

2、敘述ISODATA法非監(jiān)督分類的原理和步驟

原理：①它不是每調(diào)整?個(gè)樣本的類別就重新計(jì)算?次各類樣本的均值，而是在每次把所有樣本都調(diào)

整完畢之后才重新計(jì)算一次各類樣本的均值，前者稱為逐個(gè)樣本修正法，后者稱為成批樣本修正法；②

ISODATA算法不僅可以通過(guò)調(diào)整樣本所屬類別完成樣本的聚類分析，而且可以自動(dòng)地進(jìn)行類別的“合并”

和“分裂”，從而得到類數(shù)比較合理的聚類結(jié)果。

步驟：

1.初始化：

2.選擇初始中心；

3.按?定規(guī)則（如距離最?。?duì)所有像元?jiǎng)澐郑?/p>

4.重新計(jì)算每個(gè)集群的均值和方差；

按初始化的參數(shù)進(jìn)行分裂和合并；

5.結(jié)束，迭代次數(shù)或者兩次迭代之間類別均值變化小

于閾值；

6.否則,重復(fù)3-5；

7.確認(rèn)類別，精度評(píng)定.

3、敘述用衛(wèi)星遙感圖像修測(cè)比例尺1：50000地形圖的基本要求和方法

基本要求：修測(cè)內(nèi)容是居民地、道路、水系、地類界（部分），地形?般不修測(cè)。

比例尺:修測(cè)地形圖的比例尺一般比制作影像圖的比例尺小一倍。如TM圖像只能修測(cè)1:25萬(wàn)比例尺的地形

圖，SPOT4（多光譜）圖像修測(cè)1:100000比例尺的地形圖。修測(cè)1:5萬(wàn)比例尺地形圖最好使用分辨力在5

米左右的衛(wèi)星影像，例如IRS—1C上的全色影像分辨力為5.8m,SPOT全色影像分辨力10米，勉強(qiáng)可用于

該比例尺地形圖的修測(cè)。IKONOS影像分辨力為1米，可用于1:10000比例尺地形圖的修測(cè)。

方法：1）:由修測(cè)地圖比例尺選擇合適衛(wèi)星影像

2）:波段選擇

3）:輻射處理

4）:衛(wèi)星影像糾正

5）:地物分類

6）:生成數(shù)字地圖

7）:配準(zhǔn)（地圖--影像）

8）:將DRG或DLG與糾正后的影像進(jìn)行疊合

9）:變化更新，形成更新后的地形圖

4、敘述遙感技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.航空航天遙感傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向三多（多平臺(tái)、多傳感器、多角度）和三高（高空間分辨率、高

光譜分辨率和高時(shí)相分辨率）

遙感數(shù)據(jù)獲取手段迅猛發(fā)展。遙感平臺(tái)有地球同步軌道衛(wèi)星（35000km）、太陽(yáng)同步衛(wèi)星（600-1000km）、

太空飛船(200—300km),航天飛機(jī)(240—350km),探空火箭(200—1000km),并且還有高、中、低空飛

機(jī)、升空氣球、無(wú)人飛機(jī)等；傳感器有框幅式光學(xué)相機(jī)、縫隙、全景相機(jī)、光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、CCD

線陣、面陣掃描儀、微波散射計(jì)需達(dá)測(cè)高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等，它們幾乎覆蓋了可透過(guò)大氣

窗口的所有電磁波段。三行CCD陣列可以同時(shí)得到3個(gè)角度的掃描成像，EOSTerra衛(wèi)星上的MISR可同時(shí)

從9個(gè)角度對(duì)地成像。

衛(wèi)星遙感的空間分辨率從IkonosII的1m,進(jìn)一步提高到Quckbird的0.61m,高光譜分辨率已達(dá)到

5—6nm,500—600個(gè)波段。在軌的美國(guó)EOT高光譜遙感衛(wèi)星，具有220個(gè)波段，EOSAM-1(Terra)和EOS

PM-1(Aqua)衛(wèi)星上的MODIS具有36個(gè)波段的中等分辨率成像光譜儀。時(shí)間分辨率的提高主要依賴于小1!

星技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星和合理分布的小衛(wèi).星星座，以及傳感器的大角度傾斜，可以以

1—3d的周期獲得感興趣地區(qū)的遙感影像。由了具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，以及用INSAR和D-INSAR,特

別是雙天線INSAR進(jìn)行高精度三位地形及其變化測(cè)定的可能性，SAR雷達(dá)衛(wèi)星為全世界各國(guó)所普遍關(guān)注。

我國(guó)在機(jī)載和星載SAR傳感器及其應(yīng)用研究方面正在形成體系。我國(guó)將全方位地推進(jìn)遙感數(shù)據(jù)獲取的手段，

形成自主的高分辨率資源衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星、測(cè)圖衛(wèi)星和對(duì)環(huán)境與災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的小衛(wèi)星群。

2.航空航天遙感對(duì)地定位趨向于不依賴地面控制

確定影像目標(biāo)的實(shí)地位置(三維坐標(biāo))，解決影像目標(biāo)在哪兒是攝影測(cè)量與遙感的主要任務(wù)之-?在已成

功用于生產(chǎn)的全自動(dòng)化GPS空中三角測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用DGPS和INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合，可形成航空/

航天影像傳感器的位置與姿態(tài)的自動(dòng)測(cè)量和穩(wěn)定裝置(POS),從而可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)攝影成像和無(wú)地面控制的高

精度對(duì)地直接定位。在航空攝影條件下的精度可達(dá)到dm級(jí)，在衛(wèi)星遙感的條件下，其精度可達(dá)到m級(jí)。該

技術(shù)的推廣應(yīng)用，將改變目前攝影測(cè)量和遙感的作業(yè)流程，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)圖和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新。若與高

精度激光掃描儀集成，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維測(cè)量(LIDAR),自動(dòng)生成數(shù)字表面模型(DSM),并可推算出數(shù)字高

程模型(DEM)。

3.攝影測(cè)量與遙感數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理更趨向自動(dòng)化和智能化

從影像數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取地物目標(biāo)，解決它的屬性和語(yǔ)義是攝影測(cè)量與遙感的另?大任務(wù)。在已取得影像

匹配成果的基礎(chǔ)上，影像目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)主要集中在影像融合技術(shù)，基于統(tǒng)計(jì)和基于結(jié)構(gòu)的目標(biāo)識(shí)別

與分類，處理的對(duì)象既包括高分辨率影像，也更加注重高光譜影像。隨著遙感數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)融合和

信息融合技術(shù)逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數(shù)據(jù)壓縮方法也已商業(yè)化。

4.利用多時(shí)像影像數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)地表覆蓋的變化趨向?qū)崟r(shí)化

利用遙感影像自動(dòng)進(jìn)行變化監(jiān)測(cè)關(guān)系到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)。過(guò)去人工方法投入大，周期氏。隨

著各類空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和大量新的影像數(shù)據(jù)源的出現(xiàn)，實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)已成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

5.攝影測(cè)量與遙感在構(gòu)建“數(shù)字地球”、“數(shù)字中國(guó)”、“數(shù)字省市”和“數(shù)字文化遺產(chǎn)”中正在發(fā)揮愈

來(lái)愈大的作用

“數(shù)字地球”概念是在全球信息化浪潮推進(jìn)下形成的。我國(guó)正積極推進(jìn)“數(shù)字中國(guó)”和“數(shù)字省市”的

建設(shè)。在已完成1：100萬(wàn)和1：25萬(wàn)全國(guó)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，2001年全國(guó)各省市測(cè)繪局開(kāi)始1：5萬(wàn)空

間數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)工作。在這個(gè)數(shù)據(jù)量達(dá)11TB的巨型數(shù)據(jù)庫(kù)中，攝影測(cè)量與遙感將用來(lái)建設(shè)DOM(數(shù)字正射

影像)、DEM(數(shù)字高程模型)、DLG(數(shù)字線劃圖)和CP(控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù))。如果要建立全國(guó)1m分辨率影像

數(shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)量將達(dá)到60TB。

6.全定量化遙感方法將走向?qū)嵱?/p>

從遙感科學(xué)的本質(zhì)講，其目的是為了獲得有關(guān)地物目標(biāo)的幾何與物理特性，所以需要通過(guò)全定量化遙感

方法進(jìn)行反演。幾何方程式是有顯式表示的數(shù)學(xué)方程，而物理方程一直是隱式。目前的遙感解譯與目標(biāo)識(shí)

別并沒(méi)有通過(guò)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)、結(jié)構(gòu)和紋理的影像分析方法。

但隨著對(duì)成像機(jī)理、地物波譜反射特征、大氣模型、氣溶膠的研究深入和數(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，相信在21世紀(jì)，估計(jì)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。

5、根據(jù)下圖中兩類地物在一維特征空間中的分布，畫(huà)出最大似然法、最小距離法的判別邊界并分析和比

較它們的

概率

圖8-3-2最大似然法與最小距離法錯(cuò)分概率及判決邊界

概率判別函數(shù)的判別邊界（假設(shè)有兩類）。當(dāng)使用概率判別函數(shù)實(shí)行分類時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)分現(xiàn)

象，分類錯(cuò)誤的總概率由后驗(yàn)概率函數(shù)重疊部分下的面積給出，錯(cuò)分概率是類別判別分界兩側(cè)作出不正確

判別的概率之和。從圖中可以看出，最大似然法總的錯(cuò)分概率小于最小距離法總的錯(cuò)分概率。

2005

一、名詞解釋（8*5）

1、電磁波譜

按電磁波在真空中傳播的波長(zhǎng)或頻率遞增或遞減順序排列，就能得到電磁波譜。依照波長(zhǎng)的長(zhǎng)短以及

波源的不同，電磁波譜可大致分為：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、、/射線。

2、黑體

所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒(méi)有反射，也沒(méi)有透射（當(dāng)然黑體仍然要向外輻射）。顯然

自然界不存在真正的黑體，但許多地物是較好的黑體近似（在某些波段上）。黑體輻射情況只與其溫度有

關(guān)，與組成材料無(wú)關(guān)。

3、幾何變形

遙感圖像的兒何變形是指圖像上像元在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在地圖坐標(biāo)系等參考坐標(biāo)系統(tǒng)中的對(duì)

應(yīng)坐標(biāo)之間的差異。

4、圖像融合

將多源遙感圖像按照一定的算法，在規(guī)定的地理坐標(biāo)系，將不同傳感器獲取的遙感影像中所提供的各

種信息進(jìn)行綜合，生成新的圖像的過(guò)程。

5、模式識(shí)別

對(duì)被識(shí)別的模式作一系列的測(cè)量,然后將測(cè)量結(jié)果與“模式字典”中一組“典型的”測(cè)量值相比較，得出所需

要的分類結(jié)果。這一過(guò)程稱為模式識(shí)別。

6、特征選擇

用最少的影像數(shù)據(jù)最好地進(jìn)行分類。這樣就需在這些特征影像中，選擇一組最佳的特征影像進(jìn)行分類,

這就稱為特征選擇。

7、圖像灰度直方圖

灰度直方圖是用橫坐標(biāo)標(biāo)注灰度的質(zhì)量特性值，縱坐標(biāo)標(biāo)注頻數(shù)或頻率值，各組的頻數(shù)或頻率的大小

用直方柱的高度表示的圖形?；叶戎狈綀D性質(zhì)：1）表征了圖像的一維信息。只反映圖像中像素不同灰度值

出現(xiàn)的次數(shù)（或頻數(shù)）而未反映像素所在位置。2）與圖像之間的關(guān)系是多對(duì)一的映射關(guān)系。一幅圖像唯一

確定出與之對(duì)應(yīng)的直方圖，但不同圖像可能有相同的直方圖。3）子圖直方圖之和為整圖的直方圖。

8、小衛(wèi)星

小衛(wèi)星指目前設(shè)計(jì)質(zhì)量小于500kg的小型近地軌道衛(wèi)星，其空間分辨為1—3m（全色）和4—15m（多

波段）。與大衛(wèi)星相比，小衛(wèi)星具有先進(jìn)、快速、低廉、可靠的特點(diǎn)。小衛(wèi)星不只是簡(jiǎn)單的質(zhì)量小，而是高

度集成化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)星上控制與處理計(jì)算機(jī)小型化。小衛(wèi)

星可以快速實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射、在軌運(yùn)行全過(guò)程，?般不到十二個(gè)月。?顆小衛(wèi)星包括發(fā)射的價(jià)格

約三千萬(wàn)圓人民幣，不僅價(jià)格低廉，而且風(fēng)險(xiǎn)小。一般小衛(wèi)星壽命大于十年。

二、判斷題（4*2）

1、那些透過(guò)率較低的波區(qū)，對(duì)遙感十分不利，通常稱為大氣窗口。

（X）

2、在常規(guī)框幅攝影機(jī)成像的情況下，地球自轉(zhuǎn)會(huì)不會(huì)引起圖像變形

（4）

3、CCD直線陣列推掃式傳感器是行掃描動(dòng)態(tài)傳感相，圖像中每一行上的像元都是在不同時(shí)刻依次

成像

（X）

4、句法模式識(shí)別主要基于模式的統(tǒng)計(jì)特性

（X）

三、問(wèn)答題（9*6）

1、影響地物光譜反射率的因素有哪些

影響地物光譜反射率的因素有太陽(yáng)位置、傳感器位置、地理位置、地形、季節(jié)、氣候變化、地面濕度

變化、地物本身的變異、大氣狀況等。太陽(yáng)位置：指太陽(yáng)高度角和方位角；傳感器位置：傳感器的觀測(cè)角

和方位角：地理位置：地物位置，太陽(yáng)高度角和方位角、地理景觀；地物本身的變異：如植物的病蟲(chóng)害、

土壤的含水量、含沙量；時(shí)間變化：比如新雪和陳雪、不同月份的樹(shù)葉等。

2、舉例說(shuō)明Landsat系列衛(wèi)星軌道的特點(diǎn)及其在遙感中的應(yīng)用

舉例：LANDSAT7的總體數(shù)據(jù)：

7個(gè)光譜波段和一個(gè)全色波段

觀察寬度達(dá)185km

15、30、60、80米精度

離地705km太陽(yáng)同步軌道

16天運(yùn)行周期

覆蓋范圍為南北緯81度之間區(qū)域

I）處理使用的軌道參數(shù):預(yù)報(bào)參數(shù)

2）衛(wèi)星名稱Landsat7

3）儀器名稱ETM+

4）觀測(cè)時(shí)間2000-04-30,時(shí)間還是比較近的:DDD

5）已經(jīng)經(jīng)過(guò)校正

6）已經(jīng)經(jīng)過(guò)行軌跡檢驗(yàn)（誤差小于1個(gè)像元）

7）分辨率30米（etm只有通道8是15米分辨率，目前用的542通道是30米分辨率.

Landsat系列衛(wèi)星軌道的特點(diǎn)：

(1)近圓形軌道

實(shí)際軌道高度變化在905—918km之間，偏心率為0.0006.因此為近圓形軌道。應(yīng)用:是使在不同地區(qū)

獲取的圖像比例尺?致。近圓形軌道使得衛(wèi)星的速度也近于勻速。便于掃描儀用固定掃描頻率對(duì)地面掃描

成像，避免造成掃描行之間不銜接的現(xiàn)象。

(2)近極地軌道

軌道傾角設(shè)計(jì)為99.125°,因此是近極地軌道。應(yīng)用：可以觀測(cè)到南北緯81°之間的廣大地區(qū)。

(3)與太陽(yáng)同步軌道

衛(wèi)星軌道與太陽(yáng)同步，是指衛(wèi)星軌道面與太陽(yáng)地球連線之間在黃道面內(nèi)的夾角，不隨地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)

而改變。

地球?qū)μ?yáng)的進(jìn)動(dòng)?年為360°。因此平均每天的進(jìn)動(dòng)角為0.9856°。為了使光照角保持固定不變，必須

對(duì)衛(wèi)星軌道加以修正

應(yīng)用：A使衛(wèi)星以同?地方時(shí)通過(guò)地面上空

B有利于R星在相近的光照條件下對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)

C使衛(wèi)星上的太陽(yáng)電池得到穩(wěn)定的太陽(yáng)照度

(4)可重復(fù)軌道

應(yīng)用：軌道的重復(fù)性有利于對(duì)地面地物或白然現(xiàn)象的變化作動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

3、目前遙感中使用的傳感器類型有哪些？包括哪些基本部分

遙感傳感器大體上可以分為以下幾個(gè)類型：

I攝影類型的傳感器

2掃描類型的傳感器

3雷達(dá)類型的傳感器

4非圖像類型的傳感器

包括以下兒個(gè)基本部分：收集器：收集地物輻射來(lái)的能量；

探測(cè)器:將收集的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能或電能；

處理器：對(duì)收集的信號(hào)進(jìn)行處理；

輸出器：輸出獲取的數(shù)據(jù)。

4、非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類有什么不同

非監(jiān)督分類是指人們事先對(duì)分類過(guò)程不施加任何的先驗(yàn)知識(shí)，而僅憑數(shù)據(jù)遙感影像地物的光譜特征的

分布規(guī)律，即自然聚類的特性進(jìn)行“盲目”的分類。其分類的結(jié)果只是對(duì)不同類別達(dá)到了區(qū)分，但并不能

確定類別的屬性。其類別的屬性是通過(guò)分類結(jié)束后目視判讀或?qū)嵉卣{(diào)查確定的。非監(jiān)督分類也稱聚類分析。

監(jiān)督分類的思想：根據(jù)已知的樣本類別和類別的先驗(yàn)知識(shí)，確定判別函數(shù)和相應(yīng)的判別準(zhǔn)則，其中利

用一定數(shù)量的已知類別函數(shù)中求解待定參數(shù)的過(guò)程稱之為學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，然后將未知類別的樣本的觀測(cè)值代

入判別函數(shù)，再依據(jù)判別準(zhǔn)則對(duì)該樣本的所屬類別作出判定。監(jiān)督法分類意味著對(duì)類別已有一定的先驗(yàn)知

識(shí)，利用“訓(xùn)練樣區(qū)”的數(shù)據(jù)去“訓(xùn)練”判決函數(shù)就建立了每個(gè)類別的分類器然后按照分類器對(duì)未知區(qū)域進(jìn)行分

類。

監(jiān)督分類避免了非監(jiān)督分類中對(duì)光譜