遙感面試題匯編

在幾何精校正中，控制點選取的原則是什么？控制點的最少數目如何確定？控制點應選取圖像上易分辨且較精細的特征點，如道路交叉點、河流彎曲或分叉處、湖泊邊緣等；特征變化大的地區(qū)應多選，圖像邊緣部分一定要選取控制點，以免外推；盡可能滿幅均勻選取，特征實在不明顯的大面積區(qū)域可用延長線交點的辦法來彌補。（6分）一次多項式最少需3個控制點，二次需6個，三次需10個，n次多項式，控制點的最少數目為（n+1）（n+2）/2。（4分）說明Laplace算子和梯度運算結果的不同之處。梯度運算檢測了圖像上的空間灰度變化率，因此，圖像上只要有灰度變化就有變化率。而Laplace算子檢測的是變化率的變化率，是二階微分，在圖像上灰度均勻和變化均勻的部分，根據Laplace算子計算出的值^2f（x，y）為0。因此，它不檢測均勻的灰度變化，產生的圖像更加突出灰度值突變的部分。3.簡述主成分（K-L）變換的實際應用意義。數據壓縮：主成分變換后的前幾個主分量圖像包含了絕大部分的地物信息，因此可以只取前幾個主分量，既獲得了絕大部分的地物信息，又減少了數據量。如TM圖像，經主成分變換后可只取前三個主分量，波段數由7個減少到3個，數據量減少了57%，實現了數據壓縮。圖像增強：主成分變換的前幾個主分量圖像，信噪比大，噪音相對較少，突出了主要信息，抑制了噪音，達到了圖像增強的目的。分類前預處理：特征選擇是分類前的一項重要工作，即減少分類的波段數并提高分類效果，主成分變換即是特征選擇最常用的方法。在哪些情況下需要應用幾何精校正的方法？試述遙感圖像幾何精校正的主要原理和控制點的選取原則。適用情況如下：當地面平坦，不需要考慮高程信息，或地面起伏較大而無高程信息，以及傳感器的位置和姿態(tài)參數無法獲取的情況下。根據遙感平臺的各種參數已作過一次校正，但仍不能滿足要求，可用該方法作遙感影像相對于地面坐標的配準校正，影像相對于地圖投影坐標系統(tǒng)的配準校正。用該方法可作不同類型或不同時相的遙感影像之間的幾何配準和復合分析，以得到比較精確的結果。（5分）基本原理為：①建立校正前圖像坐標（x,y）與校正后圖像坐標（u,v）之間的數學函數關系。通過校正后圖像中的每一個像元的坐標點（u,v）計算出校正前對應的圖像坐標點（x,y）。通常，兩圖像之間的數學關系表示為二元n次多項式，例如，采用二元二次多項式時，在圖像上找到6個已知坐標的對應點（即控制點），通過控制點解方程組求出12個系數，建立兩者間的數學關系。然后，逐行逐列計算校正后圖像中的每一點所對應原圖中的位置G,y)，直到全圖結束。②計算每一點的亮度值。計算后的(x,y)多數不在原圖像的像元中心處，因此必須重新計算新位置的亮度值，采用內插的方法，通常有三種方法：最臨近法、雙線形內插法、和三次卷積內插法?？刂泣c的選取原則：一次多項式最少需3個控制點，二次需6個，三次需10個，n次多項式，控制點的最少數目為(n+1)(n+2)/2?？刂泣c應選取圖像上易分辨且較精細的特征點，如道路交叉點、河流彎曲或分叉處、湖泊邊緣等；特征變化大的地區(qū)應多選，圖像邊緣部分一定要選取控制點，以免外推；盡可能滿幅均勻選取，特征實在不明顯的大面積區(qū)域可用延長線交點的辦法來彌補。比較監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的不同之處。①監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的根本區(qū)別點在于是否利用訓練場地來獲取先驗的類別知識。訓練場地的選擇是監(jiān)督分類的關鍵，訓練場地要求有代表性，同時要有足夠書目的樣本，這些不易做到，這是監(jiān)督分類的不足之處。相比之下，非監(jiān)督分類不需要更多的先驗知識，分類方法簡單，且分類有一定的精度。②當光譜特征與唯一的地物類型相對應時，非監(jiān)督分類可取得較好分類效果。當兩個地物類型對應的光譜差異很小時，非監(jiān)督分類效果不如監(jiān)督分類效果好。比較均值平滑和中值平滑處理效果的不同之處。中值濾波去掉了噪音，而原圖像保持不變，階梯保留；而均值平滑后階梯消失，邊緣模糊，灰度值呈漸變趨勢。何為高光譜遙感，它與傳統(tǒng)遙感手段有何區(qū)別？簡述其主要應用領域？高光譜遙感是高光譜分辨率遙感的簡稱，它是在電磁波的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數據的技術。高光譜遙感與一般遙感的主要區(qū)別：高光譜遙感的成像光譜儀可以分離成幾十甚至數百個很窄的波段來接收信息，每個波段寬度僅小于10mm；所有波段排列在在一起能形成一條連續(xù)的完整的光譜曲線；光譜覆蓋了從可見光到熱紅外的全部電磁輻射波譜范圍。常規(guī)遙感的傳感器多數只有幾個，十幾個波段；每個波段寬度大于100nm；而且這些波段在電磁波譜上不連續(xù)。因而，高光譜遙感的信息量大大增加。主要應用領域：高光譜遙感具有廣闊的應用領域，主要有：地質調查、植被遙感研究、大氣遙感、水文與冰雪研究、環(huán)境與災害、以及土壤調查與城市環(huán)境調查等等。簡述多波段遙感數字圖像通常采用的三種數據格式。多波段數字圖像的存儲和分發(fā)，通常采用三種數據格式：BSQ(Bandsequential)：按波段順序依次排列的數據格式。其數據排列如下：第一波段位居第一，第二波段居第二，第n波段居第n位。在第一波段中，數據依行號順序依次排列，每一行內，數據按象素號順序排列。其余波段依次類推。BIP(Bandinterleavedbypixel):該格式中每個像元按波段次序交叉排列。其數據排列如下：第一波段第一行第一個象素位居第一位，第二波段第一行第一個象素位居第二位，第n波段第一行第一個象素位居第n位；然后為第一波段第一行第二個象素，它位居第n+1位，第二波段第一行第二個象素，位居第n+2位，其余數據排列位置依次類推。BIL:其數據排列如下：第一波段第一行第一個象素位居第一位，第一波段第一行第二個象素位居第二位，第一波段第一行第n個象素位居第n位；然后，第二波段第一行第一個象素位居第n+1位，第二波段第一行第二個象素位居第n+2位，其余數據排列位置依次類推。(各3分，寫出三種格式名稱1分)根據傳感器的成像原理，遙感分為幾大類？試述其主要工作原理。根據傳感器的成像原理，遙感可分為三大類：攝影成像、掃描成像、微波成像。攝影成像：攝影是通過成像設備獲取物體影像的技術。傳統(tǒng)攝影通過光學透鏡及放置在焦平面上的感光膠片來紀律物體影像。數字攝影通過放置在焦平面上的光敏元件，經光電轉換，以數字信號來記錄物體影像。使用的傳感器主要有：光學攝影機和數碼攝影機。掃描成像：掃描成像是依靠探測元件和掃描鏡對目標地物以瞬時視場為單位進行的逐點掃描。主要有三種：光學/機械掃描，依靠機械裝置使掃描鏡擺動形成對地物的逐點逐行掃。固體自掃描成像，用固定的探測元件，通過遙感平臺的運動對地物進行掃描，常用的探測元件是電荷耦合器件CCD。高光譜成像光譜掃描，將光譜范圍劃分為幾十或幾百個很窄的波段，使掃描儀在獲取圖象的同時獲得地物的光譜組成，常用的傳感器為成像光譜儀。微波成像：主要指主動微波遙感，即通過向目標物發(fā)射微波并接收其后向散射信號來實現對地觀測遙感。主要傳感器是雷達、側視雷達。造成遙感圖像幾何畸變的主要原因有哪些？造成遙感圖像幾何畸變的主要原因有：遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響，主要有航高、航速、仰俯、翻滾、偏航等變化引起的影像變形。地形起伏的影響。地球表面曲率的影響、大氣折射的影響地球自轉的影響11遙感圖像復合的前提是什么？舉例說明復合圖象的優(yōu)越性。遙感圖像的前提是對要復合的兩幅圖像進行配準，使兩幅圖像所對應的地物相吻合。配準采用的是幾何精校正的方法。（4分）以TM和SPOT影像的復合為例，TM影像有7個波段，光譜信息豐富；但其空間分辨率較低（30米）；SPOT衛(wèi)星的全色（Pan）波段數據的光譜分辨率較低，但空間分辨率高，可達到10米。（3分）兩者融合后的新圖像既提高了空間分辨率（10米）又保持了豐富的光譜信息（7個波段）。（3分）12.什么是假彩色合成？簡述TM標準假彩色合成圖像上主要地物的色調特征。根據加色法彩色合成原理，選擇遙感影像的某三個波段，分別賦予紅、綠、藍三種原色，就可以合成彩色影像。由于原色的選擇與原來遙感波段所代表的真實顏色不同，因此生成的合成色不是地物真實的顏色，因此這種合成叫做假彩色合成。陸地衛(wèi)星的TM影像的7個波段中，第2、3、4波段被分別賦予紅、綠、藍色，這一方案合成的圖像被稱為TM標準假彩色合成圖像。在TM標準假彩色合成圖像上，水體為藍色或黑色；植被為深淺不同的紅色，城鎮(zhèn)的色調偏暗，道路為白色條帶，農田根據種植農作物的不同為色調不同的斑塊狀。名詞解釋（6x4分）遙感數字圖像的量化級數：遙感數字圖像中每個象元的灰度值都被量化為一個整數值，其所允許的總灰度級數是2的整數次幕，即G=2m，稱為遙感數字圖像的量化級數。多光譜空間：多光譜空間是一個n維坐標系，每一個坐標軸代表多波段圖像的一個波段，坐標值表示該波段像元的灰度值，圖像中的每個像元對應于坐標空間中的一個點。輻射校正：利用傳感器觀測目標的反射或輻射能量時，傳感器得到的測量值與目標的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量不一致，這是因為測量值中包含了太陽位置條件、薄霧等大氣條件、或因傳感器的性能不完備等條件引起的失真。消除圖像數據中依附在輻射亮度中的各種失真的過程稱為輻射量校正（radiometriccalibration，簡稱輻射校正）。偽彩色增強：偽彩色增強是把一幅黑白圖像的不同灰度按一定的函數關系變換成彩色，得到一幅彩色圖像的方法。累積直方圖：以橫軸表示灰度級，以縱軸表示每一灰度級及其以下所具有的像元數或此像元數占總像元數的比值，做出的直方圖即為累積直方圖。同物異譜：自然界的情況是復雜的，反映在圖像像元亮度中的信息常常是多種影響的綜合，有時不同的地物具有相似或相同的光譜特征，即同一種光譜類別中有不同的信息類別，稱為同物異譜。計算（25分）1.一景LandsatTM數字圖像中，空間分辨率為30米的多光譜波段，每個波段有6166行，6166列。計算該分辨率的多光譜波段所需的存儲空間。（10分）一景LandsatTM數字圖像中，30m分辨率的波段有六個，每個波段的存儲空間為：6166X6166XIbyte=38019556bytes^38MB（5-7分）因此，6個波段所需的存儲空間為：38MBX6=228MB（3-4分）1.對一幅圖像進行分段線性拉伸，從起點算起，間斷點取做（0,0）,（2,6）,（8,16）,（18,18）,共三個線段。列出每一段的直線方程并圖示。（12分）評分標準：每個方程3分，圖示3分。A：y=3x x^[0,2],y^[0,6]B：y=5x/3+8/3 x￡[2,8],ye[6,16]C：y=x/5+72/5 xe[8,18],ye[16,18]說明在哪一段圖像被拉伸，哪一段被壓縮。（3分）圖像在A、B段被拉伸，在C段被壓縮。三、簡答題（26分）在平滑處理中，為了即去掉尖銳噪聲，又保留圖像的邊緣和細節(jié)信息，采用何種方法處理？（8分）為了保留圖像的邊緣和細節(jié)信息，可引入閾值乙將原圖像灰度值f（i，j）和均值平滑圖像灰度值g（i,j）之差的絕對值與選定的閾值進行比較，根據比較結果決定像元（i,j）的最后灰度值G（i,j）。當差小于閾值時取原值；差大于閾G(i,j)=g(i,j)，當f(i,j)-g(i,j)>Tf(i,j)，當f(iG(i,j)=值時取均值。其表達式為:或采用中值濾波方法，即中對以每個像元為中心的MXN鄰域內的所有像元按灰度值大小排序，用其中值作為中心像元新的灰度值，在抑制噪聲的同時能夠有效地保留邊緣。（4分）試比較監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的優(yōu)缺點。（8分）①監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的根本區(qū)別點在于是否利用訓練場地來獲取先驗的類別知識。訓練場地的選擇是監(jiān)督分類的關鍵，訓練場地要求有代表性，同時要有足夠書目的樣本，這些不易做到，這是監(jiān)督分類的不足之處。相比之下，非監(jiān)督分類不需要更多的先驗知識，分類方法簡單，且分類有一定的精度。（4分）②當光譜特征與唯一的地物類型相對應時，非監(jiān)督分類可取得較好分類效果。當兩個地物類型對應的光譜差異很小時，非監(jiān)督分類效果不如監(jiān)督分類效果好。（4分）在幾何精校正中，控制點選取的原則是什么？控制點數目如何確定？（10分）控制點應選取圖像上易分辨且較精細的特征點，如道路交叉點、河流彎曲或分叉處、湖泊邊緣等；特征變化大的地區(qū)應多選，圖像邊緣部分一定要選取控制點，以免外推；盡可能滿幅均勻選取，特征實在不明顯的大面積區(qū)域可用延長線交點的辦法來彌補。（6分）一次多項式最少需3個控制點，二次需6個，三次需10個，n次多項式，控制點的最少數目為（n+1）（n+2）/2。在實際校正中，控制點的最少數目都要大于最低數很多（有時為6倍）（4分）。四、論述題（25分）根據植被的光譜特征解釋植被指數計算的原理；常用的植被指數有哪些？試舉例說明植被指數的應用。綠色植物葉子的細胞結構在近紅外具有高反射，其葉綠素在紅光波段具有強吸收。因此在多光譜圖像中，用紅外/紅波段圖像作比值（差值等）運算，在比值（差值等）圖像上植被區(qū)域具有高亮度值，甚至在綠色生物量很高時達到飽和，從而可以突出圖像中植被的特征、提取植被信息。（8分）常用的算法有：①比值植被指數（RVI）：RVI=NIR-R，其中NIR：遙感影像中近紅外波段的反射值；R：遙感影像中紅波段的反射值，下同。②歸一化植被指數（NVI）：NVI=（NIR-R）/（NIR+R）；③差值植被指數（DVI）：DVI=NIR-R；④正交植被指數（PVI）：PVI=1.6225NIR-2.2978R+11.0656（AVHRR）或PVI=0.939NIR-0.344R+0.09（Landsat）。（10分）植被指數的應用：①利用植被指數可監(jiān)測某一區(qū)域農作物長勢，在此基礎上建立農作物估產模型從而進行大面積的農作物估產②植被類型劃分與制圖③林業(yè)、草場資源調查等。（7分）英譯漢（30分）：UnlikeGISsoftware,geographicalinformationisspecialinmanyways,butsomeofthemorefundamentalofthesehavelittletodowithitsmanipulationindigitalsystems.Anselin（1989）hasarguedthat‘spatialisspecial5intwocrucialrespects.ThefirstisexpressedinTobler’sfamous‘FirstLawofGeography5（Tobler1970）:‘allthingsarerelatedbutnearbythingsaremorerelatedthandistantthings’.Thispropertyofspatialdependence,oratleastautocorrelation,isendemictogeographicaldata,violatestheprincipleofindependencethatunderliesmuchofclassicalstatistics,andisthebasisonwhichanyrepresentationoftheinfinitecomplexityoftheEarth’ssurfaceisevenapproximatelypossible.Anselin’ssecondspecialcharacteristicisspatialheterogeneity,thepropensityofgeographicaldatato‘drift’suchthatconditionsatoneplacearenotthesameasconditionselsewhere.Statistically,thisconceptcorrespondstonon-stationarity,andiswell-knowningeostatistics（e.g.IsaaksandSrivastava1989）.Practically,itmeansthattheresultsofanyanalysisarealwaysdependentonhowtheboundariesofthestudyaredrawn—whereasitisoften（erroneously）assumedthatageographicalstudyareaisanalogoustoasampleinstatistics,drawnfromthesetofallpossiblestudyareasbysomerandomprocess,andthusthatthechoiceofstudyareahasminimaleffectontheresults.Manyoftheargumentsthatemergefromthispointcanbefoundinthefractalliterature（e.g.Mandelbrot1982）.Morerecently,Fotheringham（1997）,GetisandOrd（1992）,andothershavearguedforanewapproachtogeographicalanalysisbasedontheneedtodeterminethelocalcharacteristicsofplaces,ratherthanuniversalgeneralities不同的GIS軟件，地理信息在許多方面是特殊的，但一些更根本的沒有在數字系統(tǒng)中的操作。Anselin（1989）認為，空間是特殊的在兩個至關重要的方面。第一次是在地理托卜勒著名的第一定律（托布勒1970）表示：“所有的事情都是相關但附近的東西更多相關的遙遠的事情”?？臻g依賴這個屬性，或至少自相關，是特有的地理數據，違反獨立基礎的經典統(tǒng)計學的原理，并基于任何表示地球表面的無限復雜性甚至約可能。Anselin的第二特點是空間異質性，地理數據的“漂移”，在一個地方條件沒有條件一樣的傾向。據統(tǒng)計，這一概念對應的非平穩(wěn)性，是著名的地質統(tǒng)計學（如isaaks斯利瓦斯塔瓦1989）。實際上，這意味著任何分析的結果往往取決于研究的邊界繪制-而往往是（錯誤地）認為地理研究區(qū)類似于統(tǒng)計樣本，由一些隨機過程的所有可能的研究領域，集得出的，因此，研究區(qū)選擇對結果的影響最小。從這一點上出現的許多參數可以在文獻中找到的分形（例如曼德爾布羅特1982）。最近，Fotheringham（1997），G和奧德（1992），和其他人認為是一種新的方法，地理分析的基礎上，需要確定的地方特色，而不是普遍的共性英譯漢（30分）：Mapprojectionarecategorizedinseveralways（MonmonierandSchnell,1988）.Aprimarydifferentiationofclassesofprojectionisbasedonthegeometricalmodeloftheprojection.Inthesimplestazimuthalprojections,themapisconstructedbyplacingaplanetangenttoapointonthesurfaceoftheEarth.Featuresonthemaparegeneratedbysystematicallytransferringthelocationsofthesefeaturesfromspheretotheplane.WecanimagineatransparentEarth,withanazimuthalplanetangenttothenorthpole,andapointlightsourceatthesouthpole.TheraysoflightfromthesourcemaybetracedinastraightlinethroughpointsontheEarth’ssurface,tothetangentpoint.Distortionsareminimalintheimmediatevicinityofthetangentpoint.Thesemapsarepopularforairnavigationandradiotransmission,withthedestinationororiginplacedatthetangentpoint,sincegreatcirclespassingthroughthetangentwillbestraightlinesonthismap.ConicprojectionsarebasedonaconeplacedovertheEarth,orientedsothattheintersectionofconeandtheEarthformsoneortwosmallcircles.Polyconicprojectionsinvolvetheuseofaseriesofcones,eachusedtomapasmallfractionofthesurfaceoftheglobe.Forconesorientedconventionally,theaxisoftheconeisthesameastheaxisoftheEarth’srotation.Inthiscase,thesmallcirclesattheintersectionoftheconeandtheEarthcorrespondtolatitudelines.Thisfamilyofprojectionsiscommonlyusedfordisplayingareasthatextendagreaterdistanceintheeast-westdirectionthaninthenorth-south,totakeadvantageoftheorientationoftheareasonthemapofminimumdeformation.Equivalentprojectionsdisplayrelativeareascorrectly.Equivalenceisanimportantconsiderationfordatausedasinputtoageographicinformationsystem,sothatinferencesaboutareasarecorrect.Bymodifyingthefeaturesonamapsothatareasarecorrect,directionsbecomeunreliable.CommonequivalentprojectionsaretheAlbersconic,afrequentchoiceformapsthatcoveralargeeast-westdistance,andtheLambertazimuthalequal-areaprojection.地圖投影的分類的幾種方法（Monmonier和快，1988）。類的主要區(qū)別是基于投影的投影幾何模型。在最簡單的方位投影，地圖是通過放置在地球表面上的點的切平面構造。地圖上的特點是通過系統(tǒng)地將這些功能的位置從球面到平面產生的。我們可以想象一個透明的地球，與方位角平面相切的北極，和一個點光源在南極。來自光源的光線可追溯到在一個直線通過地球表面上的點，對切點。扭曲立即在切點附近是最小的。這些地圖是流行的空中導航和無線電傳輸，與目標或源放置在切點，因為巨大的圓通過切線將在地圖上的直線。圓錐投影是基于一個錐放在地上，定向使錐和地球的形成一個或兩個小圓的交點。多圓錐投影，涉及一系列視錐細胞的使用，每次使用地圖的地球表面的一小部分。錐型常規(guī)，圓錐體的軸線是一樣的地球的自轉軸。在這種情況下，小圓圈相交的圓錐與地球相對應的經緯線。這個家庭的預測，通常用于顯示區(qū)延伸更遠的距離在東西方向上比在南北，利用基于最小變形的地圖的區(qū)域的取向。等效投影顯示相對正確的。等價是用來作為輸入到一個地理信息系統(tǒng)數據的一個重要的考慮因素，這樣的推論方面是正確的。通過修改特征在地圖上，地區(qū)的正確方向，變得不可靠。常見的等效的預測是阿爾伯斯錐，一個地圖，覆蓋一個大東西距離頻繁的選擇，和蘭伯特方位角等面積投影。英譯漢：Aroundtheclockcollectionofterraindataispossiblethroughtheuseofremotesensing.Remotesensinghasthepotentialofdetectinganddevelopingdataformanyfields:agriculture,forestry,hydrology,andsiteplanning,tonameafew.Remotesensingtechniquesareusefulinultraviolet,visibleinfrared,andmicrowaveregionsoftheelectromagneticspectrum.Remotesensingisusedtomeasurereflectance,emittance,dielectricconstant,surfacegeometry,equivalentblack-bodytemperatureofplants,soils,andwaterwithaminimumofgroundsamplingdata.Thesignatureisthedistinguishingfeatureofanobject.Intheelectromagneticspectrumeachobjecthasitsownsignaturethatispickeduponthescene.Inthescenethedetection(oftheremotesensingdevice)”sees”manysignaturesatonce.Terraindataiscommonlyregardedasthemostimportantbasisformostofgeo-analysis.However,theautomaticdepictionofearth’sreliefisoneofthemostdifficulttasksinGIS.Theearth’ssurfaceisanirregularthree-dimensionalcontinuum,thenitisimpossibletobefullydefinedandfullydepictedwithaninfinitenumberofpointsonly.DEMsareameansofterrainrepresentationinwhichelevationisrecordedatspecifichorizontalpositions.Burrough(1986)definesDEMas“Anydigitalrepresentationofcontinuousvariationofreliefoverspace”.Themethodsareneededtocaptureandstoreelevationdataoverintermediateorlargeareas.DEMscanbegroupedintothefollowingbasicapproaches:regulargrids(raster),triangulatedirregularnetworks(TIN)andcontours.Eachhasitsadvantagesandlimitationsindifferentapplications,butrasterbasedonDEMshasgotmorepopularityinapplications.日以繼夜地形數據的采集是可能通過使用遙感技術。遙感技術具有檢測和開發(fā)的數據潛力為許多領域：農業(yè)，林業(yè)，水利，和網站的規(guī)劃，等等。遙感技術是有用的在紫外，可見光和紅外，電磁波頻譜的微波區(qū)域。遙感技術是用來測量反射，發(fā)射率，介電常數，表面的幾何形狀，等效黑體溫度的植物，土壤，和最小的地面采樣數據的水。簽