遥感期末习题1

《遥感技术与应用》试题

大地测量与测绘工程专业

2011级研究生姓名：郭锴学号：102011236

1、叙述光谱反射特征曲线与波谱响应曲线的联系与区别。

地物的反射波谱特征曲线用反射率与波长的关系表示。反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。

波谱响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示，根据遥感器对波谱的相对响应（用百分数表示）与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。

如果不考虑传感器光谱响应及大气等的影响，则波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应。地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的；地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。

2、试述利用卫星遥感数据，应用计算机图像处理方法进行土地分类的流程。

（1）多波段影像合成

通过分析遥感数据的光谱信息结构，比较多波段信息，计算各波段信息的相关性，利用统计分析方法和地物波谱特征，对所需遥感数据最佳波段进行RGB彩色合成。

（2）几何校正投影变换

几何校正即是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而降低图坐标系统赋予图像数据的过程称为地理参考。

（3）影像拼接工作区剪裁

图像的拼接处理，是要将具有地理参考的若干相邻的图像合并成一幅图像。需要拼接的输入图像必须含有地图投影信息，或者输入图像必须经过几何校正处理或进行校正标定。虽然所有的输入图像可以具有不同的投影类型、不同的像元大小，但必须具有相同的波段数。进行图像拼接时，需要确定一幅参考图像。参考图像将作为输出拼接图像的基准，决定拼接图像的对比度匹配、以及输出图像的地图投影、像元大小和数据类型。由于工作区(解译用图像) 可能会落在不同的两景图或者更多景图上，所以必须进行剪裁，得到所需的研究区域。（4）图象增强

图像增强处理: 按照增强的信息内容可分为波谱特征增强、空间特征增强以及时间信息增强三大类。波谱信息增强主要突出灰度信息; 空间特征增强主要对图像中的线、边缘、纹理结构特征进行增强处理; 而时间信息增强主要是针对多时相图像而言的，其目的是提取多时相图像中波谱与空间特征随时间变化的信息。

锐化增强处理: 是通过对图像进行卷积滤波处理，使图像的亮度得到增强而不使其专题内容发生变化,从而达到增强的目的。

降噪处理: 是利用自适应滤波法去除图像中的噪声。此技术在沿着边缘平坦区域取出噪声的同时，可以很好的保持图像中一些小的细节。

去霾处理的目的是降低多波段图像的模糊度，实质上是基于缨帽变换的方法，首先对图像进行主成份变换，找出与模糊度相关的成份并剔除，然后再进行主成份逆变换回到RGB彩色空间达到去霾的目的。

（5）地物分类

利用监督或非监督分类对不同地类进行分类处理。

（6）分类后处理

分类后不可避免地会出现很小图斑，所以必须进行分类后处理。

（7）转变成矢量图

分类后，因制图的需要，要把得到的各种地物的位图转变为矢量图。转为矢量图后，在MAPGIS中进行手工操作，把各类中的混淆的地物重新归类，得到相对精确的土地利用分类图。

3、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？

电磁波谱中，各个谱段的划分是相对的，它们之间并没有明显的界限。波长范围不同，它们的性质就不同，探测记录的方法技术也就不同。

可见光波段 0.40 —0.76

它可分为：紫色光 0.40 —0.43

兰色光 0.43 —0.47

青色光 0.47 —0.50

绿色光 0.50 —0.56

黄色光 0.56 —0.59

橙色光 0.59 —0.62

红色光 0.62 —0.76

可见光分为七色光，人眼可直接感觉其全色光和单色光，它可作为鉴别物质特征的主要波段。遥感中可用光学摄影方式或扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征，也可将可见光分成若干波段，同一瞬间对同一景物进行同步摄影，获取不同波段的像片。可见光波段是遥感中最常用的波段。

红外波段 0.76 —1000 （1mm）

它可分为：近红外波段 0.76 —3.0 （反射红外）

中红外波段 3.0 —6 （热红外）

远红外波段 6 —15 （热红外）

超远红外波段 15 —1000 （热红外）

在性质上讲，近红外与可见光相似，主要是反射太阳的红外辐射，又称反射红外。遥感中采用摄影方式和扫描方式接收和记录地物对太阳辐射的红外反射。由于感光材料的限制，目前只能感测0.76 —1.3 波长范围，它也是遥感中常用的波段。

中、远红外和超远红外是产生热感应的原因，所以又称为热红外。自然界中的任何物体，当温度高于绝对温度0°K（即-273.15℃）时，均能向外辐射红外线。物体在常温范围内，发射红外线的波长在3—40 之间，而15 以上的超远红外线易被大气和水分吸收，所以遥感中主要利用3—15 波段，更多的是利用3 —5 和8 —14 的波段。

由于红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射（如热污染，火山，森林大火等），所以它工作时不仅白天可以进行，夜间也可以进行（全天时遥感）。

微波波段 1mm—1m

它可分为：毫米波 1—10mm

厘米波 1—10cm

分米波 0.1—1m

微波辐射和红外辐射都具有热辐射性质，由于微波的波长比可见光，红外线要长，能穿透云、雾，而不受天气影响，所以能进行全天候，全天时的遥感探测。

微波可采用主动方式或被动方式成像（目前主要是用主动方式），微波对某些物质具有一定的穿透能力，能穿透冰雪、植被和土壤等表层覆盖物，因此在遥感中很有发展潜力。

4、遥感在城市研究中的应用有哪些？请举两例分别说明其中的原理。

城市是遥感技术应用的重要领域之一。由于遥感技术获取信息具有视野广阔，不受地形地物阻隔，快速准确，形象直观，获得的信息宏观特征突出，整体性好，可比性强，还具有多维的特点，便于对城市进行全方位的分析研究。因此是城市获取基础数据，开展城市研究与应用的先进技术手段，为城市政府和城市规划管理部门所重视。从目前看，遥感在城市规划，管理中的应用主要在以下方面：

1）应用遥感技术为编制城市规划和实施规划管理获取所需要的信息数据及基础图件。

城市规划和管理以城市现状为基础，涉及的范围广，对信息依赖性极大，不仅需要拥有描述地理位置的空间数据信息，还包括城市各专题的属性数据信息(如城市人口，工业，环境，用地等)。同时，城市规划还是一个连续动态的过程，还需要借助于历史的，现实的和对将来预测的全过程信息。

2）应用遥感技术为城市的发展提供分析，决策意见。

遥感作为一种新的数据源在为城市的发展提供分析决策意见上亦发挥重要的作用。主要指利用遥感图像资料对城市建设发展中的有关问题，如城市土地利用，工业布局，建筑密度，园林绿化，交通，市政工程进行调查，提供分析决策意见。

举例说明如下：

1）城市土地利用研究

利用遥感图像可以对一个城市的用地情况进行充分的研究，如根据遥感图像上的亮度，绿度，透射度等区分出城市居住用地中的高级住宅区，新村住宅区，里弄，商店混合区，简屋棚户区，区分上述居住类型，对于城市规划，旧城区改造，抗灾防灾等措施的采取，具有实际意义。

2）城市绿化，生态研究

城市的绿化状况是城市环境质量的主要指标之一，城市绿化现状的调查是城市园林部门最困惑的问题，过去多半是按植树的数据或绿地面积加以估算。使用绿度图可显示出城市中的公园，主要的沿街绿化带及住宅绿化区的分布。根据遥感划分出的绿化覆盖率的分布，结合地面验证进行绿化制图，对城市内绿化覆盖率，绿化面积及绿化类型分级，建立城市绿化数据库并进行绿化变迁的多时相动态监测。

3）城市发展态势研究和动态监测

城市向外扩展，边缘地带表现为可见光波段的高反射率区域的增加和高绿度区在缩小。原先城乡边界比较清晰，而在城市向外扩展后高亮度区与高绿度区互相穿插，边界不清使成片绿带被肢解。南京，上海，北京等城市都曾应用卫星遥感图像和航空遥感图像相结合的办法来研究城市的扩展和城市化的发展。其研究成果，部分已用于城市规划，为政府部门提供了现势性强且可靠的信息服务。

5、遥感图像分类的方法有哪几类？它们各有何特点？如何运用形状特征、纹理特征和地物空间位置来提高遥感图像分类精度？

遥感图像分类可根据分类过程中人工参与程度分为监督分类、和非监督分类以及两者结合的混合分类等。

监督分类：就是根据已知的样本类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练，然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，在依据判别准则对该样本的所属类别作出判定。

监督分类的优点：（1）根据应用目的和区域，有选择的决定分类类别，避免出现一些不必要的类别；（2）可以控制训练样本的选择；（3）可以通过检查训练样本来决定训练样本是否被精确分类，从而避免分类中的严重错误，分类精度高；（4）避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类；（5）分类速度快。缺点：（1）主观性；（2）由于图像中间类别的光谱差异，使得训练样本没有很好的代表性；（3）训练样本的获取和评估花费较多人力时间；（4）只能识别训练中定义的类别。

非监督分类也称聚类分析。是指人们事先对分类过程不施加任何的先验知识，而是仅凭数据遥感影像地物的光谱特征的分布规律，即自然聚类的特性进行“盲目”的分类，其分类的结果只是对不同类别达到了区分，但是并不能确定类别的属性，其类别的属性是通过分类结束后目视判读或实地调查确定。

遥感图像分类，除了利用地物的光谱特征外，还利用地物的形状特征、纹理特征和空间关系特征，来对分类的精度进行优化，例如：城市是由许多街区组成的，每个街区又由多个矩形楼房构成，其中“ 人造地物” 具有明显的形状和结构特征，如建筑物、厂房、农田田埂，我们可以设法提取含有这类地物形状特征、纹理特征及其空间关系特征，作为结构模式识别的依据。