遥感应用分析原理与方法习题和答案

绪论思考题

1.如何理解“遥感” 是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础

来探测、研究地面目标的科学。

遥感—是一种远离目标，通过非直接接触而感知、测量、分析并判定目标性质，其空间展布、类型及其数量的探测技术。

广义上的遥感：

泛指一切不接触物体而进行的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。

狭义上的遥感：

指不与探测目标相接触，利用传感器（遥感器），把目标的电磁波特性记录下来，通过对数据的处理、综合分析，揭示出物体的特点及其变化规律的综合性探测技术。

地物波谱特性

然界任何物体都具有反射、吸收、发射电磁波的能力，这是由于组成物质的最小微粒不同运动状态造成的；

不同的物质由于物质组成和内部结构、表面状态不同，具有相异的电磁波谱特性，这是遥感识别目标的前提；

地物波谱特征可通过各种光谱测量仪器测得。遥感的物理基础任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，物体与电磁波的相互作用，形成了物体的电磁波特性，这是遥感探测物体的依据。

2.遥感的特点（优势）主要有哪些？

遥感的特点（优势）：面状信息获取：时效性：快速准确连

续性：动态观测多维信息：平面、高程（立体）生动、形象、直观：经济：节约人力、物力、财力、时间……

3. 说明遥感应用的基本步骤。

遥感应用的基本步骤：

•根据研究的目标选择合适的遥感数据源

考虑空间分辨率、时间分辨率、光谱波段等因素，目标不同、尺度不同、时相要求不同、光谱特点不同

•进行图像的（预）处理

多时相图像配准、几何纠正、图像镶嵌、数据融合

•特征参数选择

波段选择band selection、特征提取feature extraction（通过一定的数学方法对原始波段进行处理，得到能反映目标地物特性的新的参数，如植被指数、主成分等等）

•建立分类系统

各类及亚类分类指标（定性、定量）

•专题信息提取（分类）与综合分析

分类，并对分类结果进行分析（数量、质量、分布、发展变化特点与趋势、产生的原因）

•结果检验与成果输出

对结果进行验证（直接验证、间接验证），满足需要则输出结果，反之，返回第三步、第四步，进行相关的修改、调整。

4结合个人的专业背景，试举例说明遥感的应用及前景。

5.试说明遥感技术的发展特点和趋势。

遥感技术的发展趋势

多层次:地面、航空、航天、宇宙从单一传感器--- 多传感器

分辨率不断提高：空间、时间、辐射和光谱分辨率不断提高

全天候、全天时：可见光/近红外、短波红外、热红外、微波

静态---动态：短周期、多时相

定性---定量：新的算法、半自动化、自动化、智能化遥感和非遥感资料结合遥感和GIS、 GNSS（全球导航卫星系统，Global Navigation Satellite System，GPS、北斗、伽利略计划等）结合遥感技术的新特点

1三高

(1)高空间分辨率

(2)高光谱分辨率

(3)高时间分辨率

2两全

(1)全频段（全天时、全天候、多角度）

(2)全方位（天、机、球）

3一体化

(1)遥感、导航定位、通讯、信息技术

(2)空间、地面、应用技术

第一章思考题

1. 掌握辐射出射度M、辐射照度E、辐射亮度L 的概念。

辐射通量Φ（radiant flux），又称辐射功率，

指单位时间内，通过某一表面的辐射能量。单位为瓦（w），即焦耳/秒(J s-1)，表达为：

Φ = dQ / dt 辐射通量是波长的函数。

下图:

光谱辐射通量：表示单位波长间隔内的辐射通量

表达为：

Φ（λ）= dΦ / dλ= dQ / λ单位为瓦/微米（w μm-1）。

辐射出射度M （radiant exitance ），

指面辐射源在单位时间内，从单位面积上发射出的辐射能量，即物体单位面积上发出的辐射通量，单位为瓦/米2（w m-2 ），表达

为：M d/ dA/ dA

辐射照度E （irradiance），简称辐照度，指面辐射体在单位时间内，单位面积上接收的辐射能量，即照射到物体单位面积上的辐射通量，单位为瓦/米2（w m-2 ），表达为：E

d/ dA

辐射亮度L ：

辐射亮度，简称辐亮度，指面辐射源在单位立体角、单位时间内，在某一垂直于辐射方向单位面积（法向面积，Acosθ）上发射出的辐射能量，即辐射源在单位投影面积上、单位立体角内的辐射通量，如右图所示，单位为瓦/米2· 球面度（w m-2 sr-1 ），表达为：

遥感观测到的是辐射亮度值L 。

2. 试说明黑体的概念及黑体辐射的三大定律。

黑体：是一个完全的吸收体和完全的发射体，即吸收率和发射率均为1的物体（无反射，也无透射）；它是一个自然界并不存在的假设的理想辐射体；但可由人工方法制作，它的行为表现可被实验室设备所模拟。

黑体辐射遵循普朗克辐射定律、斯特藩—玻耳兹曼辐射定律（Stefan—Boltzmann）和维恩位移定律三条基本的物理定律。

3. 被动遥感的主要‘能源’是什么？试分析它们的特点。

地表与大气的最主要能源是太阳辐射以及相伴的地球辐射。30%：被大气里的云、其他大气成分反射回太空

17%：被大气吸收

22% ：被散射，以漫射的形式到达地表

31% ：直射到达地表

地面接收的太阳辐射照度E 与太阳天顶角θ有关。

地面接收的太阳辐照度还与大气的吸收及散射有关。（感觉不太对）

2、地球辐射

· 长波辐射（6 μm以上）：

指地表物体自身的热辐射。此范围短波辐射可忽略不计。

·短波辐射（～μm）：

指地球表面对太阳的反射辐射。此范围长波辐射可忽略不计。

·中红外辐射（～6μm）：

太阳辐射和热辐射的影响均有，均不能忽略。

4. 试分析遥感在研究地表辐射平衡中的作用和局限性。

利用遥感研究地表净辐射

α为地表反照率(半球反射率) （可由VIS—NIR 遥感反演获得）；T s 为地表温度（可由TIR、MW 遥感反演获得）；

T a为大气温度，可用红外测温仪对天空测得；εa为大气发射率，是大气温度T a、大气水汽压e a、天空云量C 的函数，

无云天气下公式：

多云天气下公式：

εs为地表发射率，是波长的函数，约为，可测量；