国土资源遥感课后习题及答案

第一章绪论

1.遥感的基本概念是什么？

答：应用探测仪器，不与探测目标相接触，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.遥感探测系统包括哪几个部分？

答：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。3.作为对地观测系统，遥感与常规手段相比有什么特点？

答：1.大面积同步观测：传统地面调查实施困难，工作量大，遥感观测可以不受地面阻隔等限制。2.时效性：可以短时间对同一地区进行重复探测，发现地球上许多事物的动态变化，传统调查，需要大量人力物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大围地区动态变化的数据。因此，遥感大大提高了观测的时效性。这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测，以及军事行动等都非常重要。3.数据的综合性

和可比性：遥感获得地地物电磁波特性数据综合反映了地球上许多自然、人文信息。由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录、等均可按照要求设计，使获得的数据具有

同一性或相似性。同时考虑道新的传感器和信息记录都可以向下兼容，

所以数据具有可比性。与传统地面调查和考察相比较，遥感数据可以较大程度地排除人为干扰。4.经济性：遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。5.局限性：遥感技术所利用的电磁波有限，有待进一步开发，需要更高分辨率以及遥感以外的其它手段相配合，特别是地面调查和验证。

第二章电磁辐射与地物光谱特征

1.阐述辐射度I，辐射出射度M和辐射亮度L的物理意义，其共同点和区别是什么？

答：辐射度，被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量；辐射出射度，辐射源物体表面单位面积上的辐射通量；辐射亮度，辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角的辐射通量。共同点，辐射度与辐射出射度、辐射亮度都是描述辐射测量的概念。区别，辐射度与辐射出射度都是辐射通量密度的概念，描述的是辐射量的大小，不过I为物体接受的辐射，M为物体发出的辐射。它们都是与波长有关。辐射亮度描述的是辐射量的强弱，为单位立体角的辐射通量。

2.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透雾能力而可见光不能。

答：①瑞利散射（大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射）

.②米氏散射（当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射）

③无选择性散射（当大气中粒子的直径比波长大的多时发生的散射）.

大气散射类型是根据大气中分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波

长时才发生。大气云层中，小雨滴的直径相对其他微粒最大，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很多，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，所以微波才有可能有最

小散射，最大透射，而被成为具有穿云透雾的能力。

3.对照书卫星传感器表中所列波段区间和大气窗口的波段区间，理解大气窗口对于遥感探测的重要意义？

答:对于遥感传感器而言，只有选择透过率高的波段才有观测意义。根据卫星传感器的用途选择合适的波段区间进行观测，选择电磁波通过大气层透过率高的大气窗口，以获取更多有效信息.

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

答：（一）大气的吸收作用；（二）大气的散射作用;大气的反射、折射、散射、透射。

5.从地球辐射的分段特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：当太阳辐射到达地表后，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，而来自地球本身的辐射，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几乎可以忽略不计，因此只考虑地表物体自身的热辐射。两峰交叉之处是两种辐射共同其作用的部分，在2.5~6um，即中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。

比辐射率(发射率)波谱特性曲线的形态特征可以反映地面物体本身的特性，包括物体本身的组成、温度、表面粗糙度等物理特性。特别是曲线形态特殊时可以用发射率曲线来识别地面物体，尤其在夜间，太阳辐射消失后，地面发出的能量已发射光谱为主，单侧起红外辐射及微波辐射并与同样温度条件下的比辐射率（发射率）曲线比较，是识别地物的重要方法之一。地物反射波普曲线除随不同地物(反射率)不同外，同种地物不同部结构和外部条件下形态表现（发射率）也不同。一般说，地物发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。

6.列举几种可见光与近红外波段植被、土壤、水体、岩石的地物反射波谱曲线实例？答：1．植物：a.在可见光的0.55μm（绿）附近有一个小反射峰，在0.45μm（蓝）和0.67μm（红）附近有两个明显的吸收带。b.在0.7～0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在近红外波段0.8～1.3μm之间形成一个高的，形成反射峰。c.以1.45μm、1.95μm和2.7μm为中心是水的吸收带。2.土壤：没有明显的波峰波谷，土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低3. 水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。4. 岩石：形态各异，没有统一的变化规律。岩石的反射波谱曲线受矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等影响。

第三章遥感成像原理与遥感图像特征

1、概念

中心投影：把光由一点向外散射形成的投影。

静止卫星：位于地球赤道上空距地面约3.6万千米处相对地面静止的卫星。

瞬时视场角:扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，此时，接受到的目标物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度之，这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率。

像点位移:在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。

合成孔径雷达：合成孔径雷达( SAR) 是一种高分辨率成像雷达，可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达。

太阳同步回归轨道：太阳同步轨道指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过，因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。

遥感平台：是搭载传感器的工具。

成像光谱仪：利用既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术制成的扫面议。微波遥感：是通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。

图像空间分辨率：指像素所代表的地面围的大小。

LANDSAT卫星：指陆地卫星。

SPOT卫星：是地球观测卫星系统。

2.试述可见光、热红外、微波遥感的物理基础及其数据的主要用途。

答：遥感应用的电磁波波谱段

紫外线：波长围为0.01～0.38μm，太谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000 m以下。

可见光：波长围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。红外线：波长围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。微波：波长围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾的影响。

中红外：3.0～6.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。远红外：6.0～15.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。

3.推帚扫描(CCD)与光机扫描有何异同?

答：光机扫描，概念：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电/光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像。CCD，概念：固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。

4.论述气象卫星的特点及其应用围。

答：特点1：轨道气象卫星的轨道分为两种，即低轨和高轨。2：短周期重复观测3：成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量4: 资料来源连续、实时性强、成本低。应用领域天气分析和天气预报气候研究和气候变迁的研究资源环境其他领域如海洋研究、森林火灾、水污染等。

5.何谓航空像片的比例尺、平均比例尺？引起像片比例尺变化的主要因素有哪些？

答：航空像片比例尺指在航空相片上，某一段与地面上相应线段的长度之比。平均比例尺指焦距与像片各点平均航高之比。像片的比例尺大小取决于摄影平台的高度和摄影机的焦距。

6.主要遥感平台是什么，各有何特点？答：地面平台：高度在0～50m围，三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以，对流层下层中。中空平台：2000-6000米，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。高度在150km以上。航天飞机240～350km高度。卫星：低轨：150～300km，大比例尺、高分辨率图象；寿命短，几天到几周（由于地心引力、大气摩擦），用于军事侦察；中轨：700～1000km，资源与环境遥感；高轨：35860km，地球静止卫星，通信、气象。航天平台目前发展最快，应用最广：气象卫星系列、海洋卫星系列、陆地卫星系列。

7. 摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？

答：传统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；数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经过光/电转换，以数字信号来记录物体影像。图象特点：投影：航片是中心投影，即摄影光线交于同一点。比例尺：航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。⑴平均比例尺：

以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。⑵主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该航片的比例尺。像点位移：⑴位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。⑵位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。⑶位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。

8. 扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？

答：扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬间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，形成一定谱段的图象。与摄影图像区别：乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、传输和处理都不方便。光/机扫描成像利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理十分方便。固体自扫描成像具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。高光谱成像光谱扫描图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。可以收集200或200以上波段的收据数据。

9. 如何评价遥感图像的质量？

答：一、遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面围的大小。地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。二、图象的光谱分辨率：波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。三、辐射分辨率：辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，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。某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率、辐射分辨率有关。四、图象的时间分辨率：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。时间分辨率对动态监测很重要。

10. 微波成像与摄影、扫描成像有何本质的区别？

答：摄影成像是通过成像设备获取物体影像的技术传统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，而扫描成像是依靠探测原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，已得到目标地物电磁辐射特征信息，形成一定谱段的图像，而微波遥感是指通过微博传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射经判读处理来识别地物的技术，它的特点是能全天候全天时工作，对某些地物具有特殊的波普特征。微波成像属于微波遥感方式而摄影、扫描成像属于光学可见光遥感。

第四章遥感图像处理

三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝。

颜色立体：中间垂直轴代表明度；中间水平面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。

标准假彩色合成：将绿波段赋蓝，红波段赋绿，近红外波段赋红时，这一合成方案被称为标准假彩色合成。

数字图像：是能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。

平滑与锐化：平滑，图像中出现某些亮度值过大的区域，或出现不该有的亮点时，采用平滑方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的亮点。锐化，

突出图像的边缘、线性目标或某些亮度变化率大的部分。

直方图均衡：是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。

多光谱变换：旋转多光谱空间的坐标系，对遥感影像进行线性变换。

主成分分析：是一种分析、简化数据集的技术。

辐射校正：是指由于外界因素、数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。

几何校正：遥感成像的时候，由于飞行器的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，造成图像相对于地面目标发生几何畸变，这种畸变表现为像元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和偏移等，针对几何畸变进行的误差校正就叫几何校正。

植被指数：利用卫星不同波段探测数据组合而成的，能反映植物生长状况的指数。

2.简述遥感数字影像增强处理的目的及主要方法。

答：目的：突出遥感图像中的某些信息，消弱或除去某些不需要的信息，使图像更易判读。

主要方法：对比度扩展、空间滤波、图像运算和多光谱变换。

3.多源数据信息复合的基本原理、方法及关键技术。

答：基本原理：是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。

方法：1>遥感信息的复合（1）不同传感器遥感数据复合，配准：采用几何校正，分别在不同数据源的影像上选取控制点，用双线性插或三次卷积插运算等对分辨率较小的图像进行重采样，完成配准。复合：彩色合成、代换法。（2）不同时相遥感数据复合，配准：利用几何校正的方法进行位置配准。直方图调整：调整成一致的直方图，是图像的亮度趋于一致，便于比较。复合：彩色合成法、差值法、比值法。2>遥感与非遥感信息的复合1、

地理数据的网格化（1）网格数据生成（2）与遥感数据配准2、最优遥感数据的选取3、配准复合（1）栅格数据与栅格数据（2）栅格数据与矢量数据。

4.熟悉颜色的三个属性。明度、色调、饱和度，选取自然界的某些颜色例如：树叶、鲜花、土地等，比较它们三种属性区别。

1明度：指颜色的亮度。任何色彩都存在明暗变化。其中黄色明度最高，紫色明度最低，绿、红、蓝、橙的明度相近，为中间明度。另外在同一色相的明度中还存在深浅的变

化。

2色调：色调是指一幅图片色彩外观的基本倾向。常可以从色相、明度、冷暖、纯度四个

方面来定义一幅作品的色调。

3饱和度：彩色强度的浓度。是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该

色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。比较：树叶、鲜花、土地

树叶：绿色。中间明度，冷色调，饱和度较高。鲜花：红或黄。明度相对高，暖色调，饱和度高。土地：棕色。明度较低，冷色调，饱和度低。

5.引起遥感影像位置畸变的原因是什么？如果不作几何校正，遥感影像有什么问题？如

果作了几何校正，又会产生什么新的问题？

答：遥感影像变形的原因: ①遥感平台位置和运动状态变化的影响：航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。②地形起伏的影响：产生像点位移。③地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。④大气折射的影响：产生像点位移。⑤地球自转的影响：产生影像偏离。

如果不作几何校正，遥感图像则有在几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就需要作遥感影响相对于地面坐标、地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影响之间的几何配准复合分析，以得到比较精确的结果。

6.在作几何较正时，控制点的选取很重要。若图像一角没有任何控制点，估计几何校正

后这一角的位置畸变将缩小还是增大？为什么？

答：位置畸变增大。在图象边缘处，在地面特征变化大的地区，如河流拐弯处等，由于没有控制点，而靠计算推出对应点，会使图像变形。图象一角若没有任何控制点，则会出现外推现象。

7.结合地物光谱特征解释比值运算能够突出植被覆盖的原因。

答：植被反射波谱曲线规律性明显而独特。可见光波段（0.4～0.76μm）有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带。这是因为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（0.7～0.8 μrn）有一反射的“陡坡”，至 1.lμm附近有一峰值，形成植被的独有特征。在中红外波段（1.3～2.5μm）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是在水的吸收带形成低谷。比值运算可以检测波段的斜率信息并加以扩展，以突出不同波段间地物光谱的差异，提高对比度。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量。

8.结合遥感与地理信息系统的发展，谈谈遥感与非遥感信息符合的重要意义。

信息复合着重于同一区域各遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复合，包括空间配准和容复合，以便在统一的地理坐标系统下构成一组新的空间信息或合成一幅新的图像。

遥感是以不同空间、时间、波谱、辐射分辨率提供电磁波谱不同谱段的数据。由于成像原理不同和技术条件的限制，任何一个单一遥感器的遥感数据都不能全面反映目标对象的持征，也就是都有一定的应用围和局限性。各类非遥感数据(包括地学常规手段获得的信息)也有它自身的特点和局限性。倘若将多种不同特征的数据(包括各种遥感及非遥感的)结合起来，相互取长补短，便可以发挥各自的优势、弥补各自不足、有可能更全面地反映地面目标．提供更强的信息解译能力和更可靠的分析结果。这样不仅扩大厂各数据的应用围、而且提高了分析精度，应用效果和实用价值。例子：如遥感影像与地图复合生成影像地图——既利用了遥感影像直观、形象的丰富信息，又利用了地图的数学基础和地理要素；在地形起伏的山区，遥感图像数据与数字高程模型(DEM)的融合，不仅可以用来纠正因地形起伏所造成的图像畸变，还可以用来提高遥感对上地覆盖、森林覆盖等的分类精度。

第五章遥感图像目视解译与制图

1.什么是遥感图像目视解译和计算机解译，二者有何区别。

答：目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。遥感图像计算机解译：以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征，结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。

区别：目视解译是由解译者的学识和经验在判读中起主要作用的而计算机图像解译通常以人机交互方式进行，对计算机技术和算法要求较高，识别精度通常不及目视解译。

2.遥感图像目视解译的判读标志有哪些。

答：色（色调、颜色、阴影）、形（形状、纹理、大小、图形）、位（空间位置、相关布局）3.遥感图像目视解译的基本方法和步骤。