遥感概论复习题环科

《遥感概论》课程复习思考题 1． 何谓遥感？遥感技术系统主要包括哪几部分？ 遥感:顾名思义是遥远感知的意思。它是一种远距离的，不与物体直接接触而取得其信息的一种探测技术。 从广义上说是泛指从远处探测，感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物的信息（如电场，磁场，电磁波，声波，地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布特征的技术。 狭义遥感是指从远离地面的不同工作平台上（如高塔，气球，飞机，火箭，人造地球卫星，宇宙飞船，航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输，处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的现代化的综合性技术。 遥感技术系统包括： 一、遥感信息的收集系统 1、遥感传感器。（按电磁波接收方式的不同可分为被动式遥感传感器、主动式遥感传感器） 2、遥感平台 二、遥感信息的接收和预处理系统：地面接收站主要由两套处理系统组成

1、IRRS系统，即进行遥感数据接收和记录的接收系统。 2、IDPS系统，即进行图象预处理的图象数据处理系统。 三、遥感信息的分析和判读系统 1.目视判读 2.光学处理 3.数字图象处理

2． 当前遥感发展的特点如何？ (1) 新一代传感器的研制，以获得分辨力更高，质量更好的遥感图象和数据。 随着遥感应用的广泛和深入，对遥感图象和数据的质量提出了更高的要求。其空间分辨力，光谱分辨力及时相分辨力的指标均有待进一步提高。 (2) 遥感应用不断深化。 在遥感应用的深度和广度不断扩展的情况下，微波遥感应用领域的开拓，遥感应用成套技术的发展，以及全球系统的综合研究等成为当前遥感发展的又一动向。 (3) 地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动向。 地理信息系统（GIS）是60年代初发展起来的一种新技术，它是一种管理和分析空间数据的有效工具，是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感技术从实验阶段向生产型商品化转化历史进程中的又一进展，成为当前遥感发展的又一新动向。

3． 试述遥感在地学中的主要应用，并举例说明。 一、遥感已成为地理研究的重要信息源 1.遥感的引入使地理学增加了一种获取信息的现代化手段。 2.遥感的引入为地理学的区域综合分析，区域动态分析的深入研究提供了便利的基础。 3.遥感的数据源种类繁多，为当今地理学的发展开辟了新的途径。 4.这些数据逐渐成为地理学研究的重要数据源。 二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法。以往地理学传统工作方法常是从点，线实地观测入手，以点、线逐渐过渡到区域面上的分析研究，现今由于遥感信息的应用，则可首先从面上区域分析研究入手，然后有重点地选择若干点，线进行野外验证和检查。这样大大减少了实地观测的野外工作量，节省了人力财力，提高了效率也提高了研究工作的精度和质量。 举例： A．在地质上，对研究区域大地构造，找金，找煤，找地下水，大型工程的稳定性评价都做了大量的工作。 B．水资源方面，如青藏高原以往300年来先后历经了150多次考察，查出了500多个湖泊，而近年来利用遥感不仅对以往的湖泊面积，形状进行了修正，而且还补充了地面考察或地图上未标明的300多个湖泊 C．最近北京师范大学等高校利用遥感和GIS监测影响我国气候的沙尘暴天气。 4． 遥感技术中常用的电磁波波段有那些？ 主要是紫外到微波的范围， 紫外波段 0.01m—0.40m；（其中只有0.3—0.4m波长的紫外线部分能穿过大气层到达地面，且能量很小，小于0.3m的紫外线几乎都被吸收。目前主要用于探测碳酸盐岩石的分布及水面油污染的监测。） 可见光波段 0.40m—0.76m（鉴别物质特征的主要波段，是遥感最常用的波段） 它可分为： 紫色光 0.40m—0.43m 兰色光 0.43m—0.47m 青色光 0.47m—0.50m 绿色光 0.50m—0.56m 黄色光 0.56m—0.59m 橙色光 0.59m—0.62m 红色光 0.62m—0.76m 红外波段 0.76m—1000m（1mm），它也是遥感中常用的波段。 它可分为：近红外波段 0.76m—3.0m（反射红外或光红外） 中红外波段 3.0m—6m（热红外） 远红外波段 6m—15m（热红外）

超远红外波段 15m—1000m（热红外）

微波波段 1mm—1m。（全天候遥感，有主动和被动之分，具有穿透能力，发展潜力大） 它可分为：毫米波 1—10mm，厘米波 1—10cm，分米波 0.1—1m

5． 太阳的电磁辐射与地球的电磁辐射总的特点是什么？两者有何不同。 总的特点：都属于自然辐射源 自然界中最大的两个辐射源是太阳和地球。太阳是可见光和近红外遥感的主要辐射源，地球是远（热）红外遥感的主要辐射源。 （1）太阳辐射 1）太阳辐射覆盖了很宽的波长范围。 2）太阳辐射的大部分能量集中在0.4-0.76m之间的可见光波段。它占太阳辐射总能量的43.50%，所以太阳辐射一般称为短波辐射。 3）太阳辐射主要由太阳大气辐射所构成，在射出太阳大气后，已有部分太阳辐射能被太阳大气（主要是氢（H2）和氮（N2））所吸收，使太阳辐射能量受到一部分损失。 4）太阳辐射以电磁波的形式，通过宇宙空间到达地球表面（约1.5×108km），全程时间500秒。地球挡在太阳辐射的路径上，以半个球面承受太阳辐射。地球表面各部分承受太阳辐射的强度不相等。 5）太阳辐射先通过大气圈，然后到达地面，由于大气对太阳辐射有一定的吸收，散射和反射，所以投射到地球表面上的太阳辐射强度有很大的衰减。 （2）地球的电磁辐射 地球辐射可分为两个部分：短波（0.3-2.5m），主要是反射信息（反射太阳的红外辐射），它只能在白天接收太阳的辐射能。另一部分是长波（6m以上）主要是发射信息（热辐射），它既能在白天发射也能在夜间发射。 地球辐射的峰值波长在9.66m处，属于远红外波段范围。 由太阳和地球辐射的电磁波谱，左边为太阳辐射波谱曲线，右边为地球辐射波谱曲线，两曲线相交于5m上方。由图可得出三个结论：

（1）当m3时，传感器接收的信息是地面反射太阳辐射的能量，它包括可见光，近红外与近紫外的能量，且以可见光的能量为主。地球自身的热辐射极弱。 （2）当m6时，传感器接收的信息是地物发射的长波辐射（热辐射）能量为主，峰值波长在9-10m处，故以远红外为主。发射信息，白天、夜晚均可接收。 （3）当在3-6m时，即中红外波段位置时，太阳与地球的热辐射均不能忽视，所以在进行红外遥感时摄影时间常选择在清晨时分，目的是尽量减少太阳辐射的影响。 6． 大气散射有几种类型？选择性散射与非选择散射有何不同？ 根据辐射的波长与散射微粒的大小之间的关系，散射作用可分为三种：

1）瑞利散射：由较小的大气分子引起的，当微粒直径d比辐射波长小得多时，即d，所引起的散射。

一般地10d时，=4 41 它主要由大气分子对可见光的散射引起的，所以也叫分子散射。当波长大于1m时，瑞利散射可不予考虑，故红外线和微波可以不考虑瑞利散射的影响。但在可见光中由于波长愈短，瑞利散射的影响愈大，如晴空呈兰色，由于大气中的气体分子把波长较短的兰光散射到天空中的缘故。

2）米氏散射：当微粒直径与波长相差不大，即d时，所引起的散射。=2；21 米氏散射主要由大气中的气溶胶所引起的。由于大气中的云、雾等悬浮粒子的大小与0.76~15m的红外线的波长相近，因此云、雾对红外线的米氏散射有影响。

瑞利散射和米氏散射都属于选择性散射。即波长越短，散射越强烈。

3）非选择性散射：当微粒的直径比波长大得多时，即d时，所发生的散射。当d时，0，为一常数，散射强度与波长无关，即任何波长的散射强度相同。因此大气中的水滴、雾、烟尘等气溶胶对太阳辐射常常出现这种散射。常见的云或雾均由大水滴组成，即d，对各种波长的可见光散射均相同，呈白色。这种散射将使传感器接收到的数据受到严重影响。

在可见光和近红外波段，瑞利散射是主要的。由于瑞利散射的缘故，紫外线在地面极弱，也很难作为遥感可用的波段。当波长超过1m时，瑞利散射的影响可忽略不计，但在波长大于0.5m时，米氏散射超过了瑞利散射的影响。在微波波段，由于波长比云中小水滴的直径还要大，所以小雨滴对微波波段是属于瑞利散射，因此微波有较强的穿透云层的能力。

（41，很大，很小）。 7． 说明反射率、透射率和吸收率之间的关系和区别。 关系：按能量守恒与转换定律，物体反射、吸收、透射电磁辐射的能力，可用物体反射能量、吸收能量和透射能量占入射能量的比例系数（或百分率）来表示。即：E入射/ E入射= E反射/ E入射+ E吸收/ E入射+E透射/ E入射=1 也可以写成：1= （1） （式中：—反射率， —吸收率，—透射率）

对于不透明的物体而言，=0，因此（1）式可写成：1（2） 地物的反射率可以用仪器测定，而吸收率可通过（2）式求出。 上式表明，地物反射率越高，其吸收率越低；吸收率高的物体，其反射率就低。自然界中不同的地物反射率是不同的，表现为不同的光谱特性，即使同一地物由于表面情况不同，其光谱特性也会发生变化。 区别：反射率：地物反射电磁波能力的大小，一般用反射率表示。地物的反射率是地物的反射能量与入射能量之比，其数值用百分率表示。即： 反射率是可见光和近红外波段遥感的主要判读依据。地物的反射率大小与入射电磁波的波长、入射角的大小以及地物表面的颜色和粗糙度等有关。在一般情况下，当入射电磁波波长一定时，反射能力强的地物，反射率大，传感器记录的亮度值也大，在黑白遥感图象上色调就浅。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，传感器记录的亮度值就小，在黑白遥感图象上色调就深。这些色调的差异就是遥感图象目视判读的基本出发点。 航空遥感技术中常用亮度系数表示地物反射电磁波的能力的大小。其含义是指在相同照度条件下，物体表面的亮度与理想的纯白色全反射表面的亮度之比，即： 透射率：透射是入射光经过折射穿过物体后的出射现象。被透射的物体为透明体或半透明体。为了表示透明体透过光的程度，通常用入射光通量与透过后的光通量 之比τ来表征物体的透光性质，τ称为光透射率。