2022年遥感导论简答题知识 .pdf
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1、1. 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。2. 遥感的特点大面积的同步观测。如一幅 Landsat 图像,覆盖面积 185 km185 km, 在 56 min 内可完成扫描,实现对地的大面积同步观测。所取得的数据可进行大面积资源和环境调查,并且不受地形阻隔等限制。时效性。遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测,监测地球上许多事物的动态变化。 一般地球资源卫星89 天可重复一次,气象卫星每天两次, 而传统的地面调查需要花费大量的人力和物力,且周期很长。因此, 遥感方法具有很好的时效性。遥感在天气预报、火灾和水灾监测以及军事行动等
2、领域的应用,反映了遥感方法的时效性优势。数据的综合性和可比性遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、 人文信息,客观地记录了地面的实际状况,数据综合性很强。同时,不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据,均具有可比性。经济性。 从投入的费用与所获取的效益看,遥感与传统的方法相比,可以大大地节省人力、物力、财力和时间,具有很高的经济效益和社会效益。如Landsat卫星的投入与效益比估计为1:80 。局限性。信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。数据的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
3、 - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 29 页 - - - - - - - - - 挖掘技术不完善,使得大量的遥感数据无法有效利用。3. 瑞利散射 :当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。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。选择性散射当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。4. 对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。对于大气微粒引起的米氏散射从近紫外到红外波段都有影响,当波长进入红外波段后,米氏散射的影响超过瑞利散射。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
4、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,所以微波才可能有最小散射,最大透射,而被称为具有穿云透雾的能力。6. 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。大气窗口的光谱段主要有:0313 则,即紫外、可见光、近红外波段。1.5l.8um 和 2.03.5um,即近、 中红外波段;3.55 5um,即中红外波段。 814um,即远红外波段。7. 从地球辐射的分段特性说明为什么对于卫星影像解泽必须了解地物反射波谱特性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
5、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 29 页 - - - - - - - - - 8.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。植被的反射波谱曲线 (光谱特征 )规律性明显而独特,主要分三段:可见光波段 (040 76um)有一个小的反射峰, 位置在 0 55um(绿)处,两侧 045um(蓝)和 0.67um(红)则有两个吸收带。 这特征是由于叶绿素的影响,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(07 一 0.8um)有反射的“陡坡”,至1lum 附近有“峰值,
6、形成植被的独有特征。这是由于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。在中红外波段 (1 32.5um)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1.45um、11.95um 和 2.7um 为中心是水的吸收带,形成低谷。植物波谱在上述基本特征下仍有细部差别,这种差别与植物种类、季节、病虫害影响、含水量多少等有关系。9. 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,有机质含量越高和含水量越高反射率越低,此外土类和肥力也会对反射率产生影响。由于土壤反射波谱曲线呈比较平滑的持征,所以在不同光谱段的遥感影像上,土壤的亮名师资料总结
7、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 29 页 - - - - - - - - - 度区别不明显。10.水体的反射主要在蓝绿光波段,其他波段吸收都很强,特别到了近红外波段,吸收就更强。正因为如此,在遥感影像上,特别处近红外影像上水体呈黑色。但当水中含有其他物质时,反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时,出于泥沙散射,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,这些都成为影响分析的重要依据。11.地物光谱的测试有三方面作用:传感器波段选择、验证、
8、评价的依据;建立地面、航空和航天遥感数据的关系;将地物光谱数据直接与地物特征进行相关分析并建立应用模型。12.气象卫星的特点气象卫星的轨道分为两种,即低轨和高轨。低轨就是近极地太阳同步轨道,简称极地轨道,高轨是指地球同步轨道。(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,减少数据处理量。(4)资料来源连续、实时性强、成本低Landsat的轨道为太阳同步的近极地圆形轨道,保证北半球中纬度地区获得中等太阳高度角的上午影像,且卫星通过某一地点的地方时相同。每 16 至 18 天覆盖地球一次 (重复覆盖周期 ),图像的覆盖范围为 185x185(Landsat 7 为 185x170
9、)。 Landsat上携带的传感器所具有的空间分辨率在不断提高,由 80m 提高到 30 m,Landsat7 的 ETM又提高到 15m。斯波特卫星的轨道是太阳同步圆形近极地轨道,轨道高度 830 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 29 页 - - - - - - - - - km 左右,卫星的覆盖周期是26 天,重复观测能力一般35 天,部分地区达到1 天。较之陆地卫星其最大优势是最高空问分辨率达 10 m,并且 SPOT卫星的传感器带有可定向的发射镜,
10、使仪器具有偏离天底点 (倾斜)观察的能力,可获得垂直和倾斜的图像。因而其重复观察能力内26 天提高到 15 天,并在不同轨道扫描重叠产生立体像对,可以提供立体观测地囱、描绘等高线、进行立体测图和立体显示的可能性。(3)中国资源一号卫星中巴地球资源卫星(CBERS) 1999 年 10 月 14 日,我国第一颗地球资源遥感卫星(又称资源号卫星 )在太原卫星发射中心成功发射。早在 1985 年,我国就研制了中国国土普查卫星,这是一种短寿命、低轨道的返回式航天遥感卫星,在当时各用户部门取得了不小的成果。但普查卫星受气候条件限制,长江以南地区因长期阴雨绝大部分相片不能使用,致使全国国土资源与环境普查工
11、作未能达到顶期目的。资源一号卫星是继国土普查卫星之后,我国发射的第一颗地球资源卫星,资源一号卫星的轨道是太阳同步近极地轨道,轨道高度 778hn,卫星的重访周期是26 天设计寿命 2 午。其携带的传感器的最高空间分辨率约 195m 13.海洋遥感的特点(1)需要高空和空间的遥感平台,以进行大面积同步覆盖的观测(2)以微波为主 (3)电磁波与激光声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路 (4)海面实测资料的校正。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 29 页 -
12、 - - - - - - - - 14垂直摄影像片的几何特征(1) 像片的投影常用的大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影,而摄影像片却属于中心投影。 垂直投影的物体影像是通过互相干行的光线投影到与光线垂直的平面上的,因此像片(或地图)比例尺处处一致,而且与投影距离无关。 摄影像片是地面物体的中心投影像。物体通过物镜中心投射到承影面上,形成透视影像。1)中心投影与垂直投影的区别第一,投影距离的影响:垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关,并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离(遥感平台高度 )影响,像片比例尺与平台高度H 和焦距 f 有关。第二,投影面倾斜的影响:当投影面倾斜时, 垂直投影的影
13、像仅表现为比例尺有所放大,像点相对位置保持不变, 比例有所夸大。在中心投影的像片上,比例关系有显著的变化,各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。第三,地形起伏的影响:垂直投影时随地面起伏变化,投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小,相对位置不变。中心投影时,地面起伏越大,像上投影点水平位置的位移量就越大,产生投影误差。15 像点位移的规律1)位移量与地形高差A 成正比,即高差越大引起的像点位移量也越大。2)位移量与像主点的距离成正比,即距主点越远的像点位移量越大,像片中心部分位移量较小3)位移量与摄影高度 (航高)成反比。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
14、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 29 页 - - - - - - - - - 16. 陆地卫星的运行特点:(1)近极地、近圆形的轨道; (2)轨道高度为 700900 km;(3)运行周期为 99103 min/圈; (4)轨道与太阳同步。17. CBERS 卫星的运行特点采用太阳同步极轨道。轨道高度 778 km 轨道,倾角是 98.5。每天绕地球飞行14 圈。卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:30,这样可以在不同的天数里为卫星提供相同的成像光照条件。卫星重访地球上相同地点的周期为26 天。 18 微波遥感的特点1
15、能全天候、全天时工作2对某些地物具有特殊的波谱特征3对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能能力4对海洋遥感具有特殊意义5分辨率较低,仅特性明显19. 灰度值主要受两个物理量影响:是太阳辐射照射到地面的辐射强度,二是地物的光谱反射率。 引起辐射畸变有两个原因: 是传感器仪器本身产生的误差;二是大气对辐射的影响。20 大气校正就是指消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程。大气校正的方法 : 利用辐射传递方程进行大气校正;利用地面实况数据进行大气校正;利用辅助数据进行大气校正。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
16、 - - - - - - - 第 7 页,共 29 页 - - - - - - - - - 实际像场大气的校正:野外现场波谱测试(回归分析法);大气参数测量;波段对比分析(直方图法) 。21 遥感图像的几何变形有两层含义一是指卫星在运行过程中,由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。22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(2)地形起伏的影响(3)地球表面曲率的影响(4)大气折射的影响(5)地球自转的影响23. 遥感图像校正的计算方法及优缺点1)最邻近法:这种方法简单
17、易用,计算量小,但处理后图像的亮度具有不连续性从而影响了精确度。2) 双线性内插法比起最近邻法虽然计算量增加,但精度明显提高,特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。但这种内插法会对图像起到平滑作用从而使对比度明显的分界线变得模糊。3)三次卷积内插法:计算量大,要求位置校正过程更推确,即对控制点选取的均匀性要求更高。图像质量好,细节表现更为清楚。24. 控制点的选取的原则控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点;特征变化大的地区应多选;图像边缘部分一定要选取控制点,以避免外推;尽可能满幅均匀选取,特征实在不明显的大面积区域(如沙漠 ),可用求延长线名师资料总结 - - -精品
18、资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 29 页 - - - - - - - - - 交点的办法来弥补25. 数字影像镶嵌 (Mosaicking)是将两幅或多幅数字影像(它们有可能是在不同的摄影条件下获取的)拼在一起,构成一幅整体图像的技术过程。影像镶嵌的原理是: 如何将多幅影像从几何上拼接起来,这一步通常是先对每幅图像进行几何校正,将它们规划到统一的坐标系中,然后对它们进行裁剪, 去掉重叠的部分, 再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。26 KL 交换是离散 (KDhuncn
19、比 m)变换的简称,义被称作主成分变换。它是对某一多光谱图像x,利用 KL 变换矩阵 A 进行线性组合,而产生一组新的多光谱图像y,表达式为yAX 式中, x 为变换前的多光谱空间的像元矢量;y 为变换后的主分量空间的像元矢量;A 为变换短阵。KL变换的特点是:从几何意义来看, 变换后的主分量空间坐标系与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度.而且新坐标系的坐标轴一定指向数据信息量较大的方向。 就变换后的新波段主分量而言,它们所包括的信息量不同,呈逐渐减少趋势。作用:基于上述特点,在遥感数据处理时常常运用KL 变换作数据分析前的预处理,以实现:(1)数据压缩:以TM 影像为例,共有7 个波
20、段 (除去分辨率低的第 6 波段,经常使用TM1-5 和 7 共 6 个波段 )处理起来数据量很大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 29 页 - - - - - - - - - 进行 KL 变换后, 7 维的多光谱空间变换成7 维的主分量空间,这时亮度不再与地物光谱值直接关联,但第一,或前二或前三个主分量,已包含了绝大多数的地物信息,足够分析使用, 同时数据量却大大地减少了。应用中常常只取前三个主分量作假彩色合成,数据量可减少到 43,既实现了数据压缩,也
21、可作为分类前的特征选择。(2)图像增强: KL 变换后的前几个主分量,信噪比大,噪声相对小,因此突出了主要信息,达到了增强图像的目的。26. 主成分分析的原理原始数据为二维数据,两个分量x1、x2之间存在相关性,具有如图所示的分布。 通过投影,各数据可以表示为y1轴上的一维点数据。从二维空间中的数据变成一维空间中的数据会产生信息损失,为了使信息损失最小,必须按照使一维数据的信息量(方差)最大的原则确定y1轴的取向,新轴y1称作第一主成分。为了进一步汇集剩余的信息,可求出与第一轴y1正交、且尽可能多地汇集剩余信息第二轴y2,新轴 y2称作第二主成分。27. 信息提取的方法有:目视判读法:是目前常
22、用的方法。计算机分类法:有监督分类、非监督分类、模式识别、神名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 29 页 - - - - - - - - - 经网络分类、 分形分类、模糊分类、 人工智能等数据挖掘技术方法。28. 多波段摄影像片, 包括航空和航天两种类型, 其基本成像原理是:把电磁波分成多个特定的波段, 每个摄像镜头使用不同波段的滤光片和不向感光胶片,采用不同波段同步摄取同一区域的多种黑白像片,记录下目标地物在不同波段的它也可以选取同一地区三个波段像片进行组
23、合,合成彩色图像来增强目标地物与背景之间的对比度。29. 彩色红外像片判读时,应遵循的步骤:了解彩色红外摄影感光材料的特性和成像原理;熟悉各种地物在可见光和近红外光波段的反射光谱特性建立地物的反射光谱特性与像片假彩色的对应关系;建立彩红外像片其他判读标志;遵循遥感解译步骤与方法对彩红外像片进行解译30 Mss 各个波段的应用范围如下:MSS4:0.50.6 m,对水体有一定的透视能力,能判读出水下地形。MSS5:0.60.7 m,对水体有一定的透视能力,对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映;能区分死树和活树,活树色调较深。MSS6:0.70.8 m,水体为暗色,对地物的湿度有明显反映;
24、能反映植物的健康状况。MSS7 : 0.81.1 m, 与 MSS6相似,但水体更黑,湿地色调更黑;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 29 页 - - - - - - - - - 能明显区分植物的健康状况。MSS8:10.412.6m,反映地物的热辐射性质。地表温度高,热辐射就强,色调就浅。31 32 SPOT图像具有两个突出特点,具有高的地面分辨率,全色图像地面分辨率为 10 m多光谱波段地面分辨率为20m,另一个特点是可以同时利用两个线性阵列探测器分别
25、从不同角度对目标地物观测,获取同一地区的立体图像。SPOT图像各个波段主要应用领域如下:第一波段为绿色波段,该波段以叶绿素反射曲线的次高峰(0.55Pum)为中点,可区分植被类型和评估作物长势,对水体有一定的穿透深度在干净水域能够穿透1020m 的深度,可以区分人造地物类型。第二波段为红色波段, 该波段与 MSS第 5 波段和 TM 第 3 波段很名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 29 页 - - - - - - - - - 接近,在晴朗天气下,该波段的大
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