遥感导论课后题问题详解

一、名词解释

（1）电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。

（2）遥感平台：装载传感器的平台称为遥感平台。

（3）黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。（4）大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。

（5）传感器：接收、记录目标地物电磁波特征的仪器，称为传感器或遥感器。

（6）空间分辨率：图像的空间分辨率指像素所代表的地面围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

（7）数字图像：数字图像是指能够被计算机存储、处理和使用的图像。

（8）遥感数字图像：是以数字形式表示的遥感图像。

1.遥感：遥感是应用探测仪器，不与探测目标接触，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.遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分

3雷达：由发射机通过天线在很短时间，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。

二、填空题

（1）遥感按工作方式分为主动遥感和被动遥感；成像遥感和非成像遥感。

（2）颜色的性质由明度，色调，饱和度组成。

（3）微波的波长为1mm~1m。

(4) 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

（5）微波遥感的工作方式属于遥感

（6）侧视雷达的分辨力分为距离分辨力和方位分辨力，前者与脉冲宽度有关；后者与发射波长，天线孔径，距离目标地物。

（7）遥感探测系统包括信息源、信息获取、信息记录和传输、信息处理、信息应用。（8）与常规手段相比，RS的特点为大面积同步观测、时效性、数据的综合性和可比性、经济性、局限性。

（9）大气散射包括瑞利散射、米氏散射、无选择性散射。

（10）数字图像增强的方法包括对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换。

(11)遥感探测系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理、信息的应用。

（12）遥感特点：大面积的同步观测、时效性、数据和综合性和可比性、经济性、局限性。（13）大气散射类型：瑞利散射、米氏散射、无选择性散射。

（14）图像质量评价：空间分辩率、波普分辩率、辐射分辩率、时间分辩率。

（15）遥感平台分：航天平台、航空平台、地面平台。

三、简答题

8.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透雾能力而可见光不能？

答：散射有瑞利散射、米氏散射、无选择性散射。大气云层中，小雨滴的直径比其他微粒最大，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得多，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，所以微波才能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。

9.综合论述太阳辐射传播到地球表面又返回遥感器这一整个过程中所发生的物理现象。

答：进入大气的太阳辐射会发生反射，折射，吸收，散射和投射，其中对传感器接收影响较大的是吸收和散射，辐射入射大气层，透过大气层经地面反射后再经大气层射入传感器，而在辐射入射大气层时，一部分能量会被散射吸收，而不能到达地面，而经地面反射的能量在二次经过大气层入射传感器又会被减弱，同时大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入传感器。

10.电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱

11.从地球辐射的分段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。

答：因为太阳和地球最大辐射的对应波长分别为Q=0.48um和W=9.66um,两者相差甚远。太阳辐射主要集中在0.3到0.5um，在紫外、可见光到近红外区段。当太阳辐射到地表后，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，而来自地球自身的辐射，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可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。在2.5um到6um波段，即地球对太阳辐射的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。由上可知，了解地物反射波普特性具有很重要的意义。地物的反射波谱指地物反射率随波长的变化规律。同一物体的波谱曲线反应出不同波段的不同反射率，将此与遥感传感器的对应波段接收的辐射数据对照，可以得到遥感数据与地物的识别规律。同时，地物反射波谱曲线随不同地物不同。一般说，地物反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。

12.主要遥感平台是什么，各有什么特点？

答：遥感平台是搭载传感器的工具。可分为：航天平台、航空平台和地面平台。特点：航天平台的高度在150km以上，其中最高的是静止卫星航空，航天飞机的高度在300km左右，航空平台包括低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等，高度在百余米至十余千米不等。地面平台包括车、船、塔等，高度均在0到50m的围。

13.摄影成像

1）原理：摄影是通过成像设备获取物体影像的技术。传统的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。数字摄影则是通过放置在焦平面上的光敏元件，经光电转换，以数字信号来记录物体的影像。依据探测波长不同，又分为近紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影。

2）特点：a.投影方式为中心投影b.其分辨率随着高度和距离的增加而变低c.比例尺随着飞机高度和距离变化c.地形起伏移位总是偏离中心投影点。

14.扫描成像

1）原理：扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时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，形成一定谱段的图像，扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地物进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描反射镜反射，并经透镜聚焦和分光，分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同的探测元件上，探测元件把接收到的电磁波能量转换成电信号，在磁介质上记录，再经电/光转换成光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像

2）特点：a.扫描成像为非中心投影b.它的瞬时视场角和总视场角决定了光机扫描的几何特征。

15.微波成像

1）原理：由发射机通过天线在很短时间，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示。不同物体，回波信号的振幅、相位不同，故接收处理后，可测出目标地物的方向、距离等数据。

2）特点：a.其投影方式为非中心投影b.由脉冲的延迟时间和波束宽度来控制分辨率c.比例尺在横向上产生畸变d.地形起伏移位总是向着飞行航迹线。

16.如何评价遥感图像的质量？

答：遥感图像的质量需从三个方面评价：1）遥感图像的空间分辨率指像素所代表的地面围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元，空间分辨率越高，图像质量越好2）波谱分辨率是指传感器在接收目标辐射时能分辨的最小波长，间隔愈小，分辨率愈高，图像质量愈好；3）辐射分辨率是指传感器接收波谱信号时，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，分辨率越高，图像质量越好；4)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，分辨率越高，图像质量越好。

17.加色法原理：

加色法原理：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色；若三种颜色，其中的任一种都不能由其余两种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定的比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色，红绿蓝是加色法的三原色。

18.利用标准假彩色影像并结合地物波谱特性，说明为什么在影像中植被呈现红色，湖泊、水库呈偏黑色，重碱盐地偏白色。

答：标准假彩色就是RGB通道对应TM432波段合成所得的图像，TM4为波长为0.76~0.90的近红外波段，TM3为波长为0.63~0.69的红色波段，TM2为0.52~0.60的绿色波段，在此围植物的反射率最高，因而呈现红色，水的反射率最低，因而呈蓝偏黑色，重盐碱地反射率居中，因而呈偏白色。

19.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？

答：畸变原因：a.遥感平台位置和运动状态变化的影响，如航高、航速、俯仰、翻滚、偏航；

b.地形起伏的影响；

c.地球表面曲率的影响；

d.大气折射的影响；

e.地球自转的影响。

20、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。（P174-175）

目视解译基本步骤：一般认为，遥感图像目视判读分为五个阶段。

(1) 目视解译准备工作阶段

一般说来，准备工作包括以下方面：明确解译任务与要求、搜集与分析有关资料、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。

(3)室详细判读

初步解译与判读区的野外考察，奠定了室判读的基础。建立遥感影像判读标志后，这就可以在室进行详细判读了。

(4)野外验证与补判：

室目视判读的初步结果，需要进行野外验证，以检验目视判读的质量和解译精度。对于详细判读中出现的疑难点、难以判读地方则需要在野外验证过程中补充判读。主要包括两方面：a、检验专题解译中图斑的容是否正确；b、验证图斑界限是否定位准确，并根据野外实际考察情况修正目标地物的分布界限。

(5)目视解译成果的转绘与制图

遥感图像目视判读成果，一般以专题图或遥感影像图的形式表现出来。将遥感图像目视判读成果转绘成专题图，可以采用两种方法：一种是手工转绘成图，另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。完成专题图的转绘后，再绘制专题图图框、图

例和比例尺等，对专题图进行整饰加工，形成可供出版的专题图。

21.监督分类和非监督分类的根本区别点在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识?

监督分类：是根据训练场提供的样本选择特征参数，建立判别函数，对待分类点进行分类。因此训练场地选择是监督分类的关键。对于不熟悉区域情况的人来说，选择足够数量的训练场地带来很大的工作量，操作者需要将相同比例尺的数字地形图叠在遥感图像上，根据地形图上的已知类型圈定分类用的训练场地。

缺点：由于训练场地要求有代表性，训练样本的选择要考虑到地物光谱特征，样本数目要能满足分类的要求，有时这些还不容易做到。

优点：当两个地物类型对应的光谱特曾类差异很小时，监督分类取得的效果好。

非监督分类：

优点：不需要更多的先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类。因此，非监督分类方法简单，且分类具有一定精度。严格说来，分类效果好坏需要经过实际调查来检验。党光谱特征类能够和唯一的地物类型相对应时，非监督分类取得较好分类效果

缺点：当两个地物类型对应得光谱特征类差异很小时，非监督分类效果不如监督分类。

22遥感的应用：

1）遥感在地质方面的应用及地质遥感的任务是通过遥感影像的解释确定一个地区的岩石性质和地质构造，分析构造运动的状况，为地质制图、矿产资源的调查、工程地质和水文地质调查等。

2）遥感在水体方面的应用及水体遥感的任务是通过对遥感影像的分析，获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而对一个地区的水资源和水环境等作出评价，为水利、交通、航运及资源环境等部门提供决策服务。

3）遥感在植被方面的应用及植被遥感的任务是通过遥感影像有效地确定植被的分布、类型、长势等信息，以及对植被的生物量作出估算，因而，它可以为环境监控、生物多样性保护、农业、林业等有关部门提供信息服务。

4）遥感在土壤方面的应用及遥感的任务是通过遥感影像的解释，识别和划分出土壤类型、制作土壤图，分析土壤的分布规律，为改良土壤、合理利用土壤服务。

5）高光谱遥感的应用：包括在地质，植被研究，以及其他领域如大气遥感、水文与冰雪、环境与灾害、土壤调查、城市环境中的应用。

23几何校正原理及方法

1）原理：A.找到一种数学关系，建立变换前图像坐标（x,y）与变换后图像坐标（u,v)的关系，通过每一个变换后图像像元的中心位置（u代表行数，v代表列数，均为整数），计算出变换前对应的图像坐标点（x,y）。分析得知，整数（u,v）的像元点在原图像坐标系中一般不在整数（x,y）点上，即不在原图像像元的中心。计算校正后，图像中的每一点所对应原图中的位置（x,y）。计算时按逐点计算，每行结束后进入下一行计算，直到全图结束。B.计算每一点的亮度值。一般来说，新点的亮度值介于邻点亮度值之间，所以常用插法计算。方法：a.建立两图像像元点之间的对应关系b.为了确定校正后图像上每一点的亮度值，只要求出其原图所对应点（x,y）的亮度。通常有三种方法：最近邻法，双向线性插法和三次卷积插法。

24.列举几种可见光与近红外波段植被，土壤，水体，岩石及地物反射波谱曲线实例

答：（1）植被的反射波谱曲线规律性明显而独特，主要分三段：可见光波段（0.4~0.76um）有一个小的反射峰，位置在0.55um（绿）外，两侧0.45um（蓝）和0.76um（红）则有两个吸收带。这一特征是由叶绿素的影响，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（0.7~0.8um）有一反射“陡坡”，至1.1um附近有一峰值，形成植被的独有特征，这是由植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。

（2）自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，