1、遥感原理与应用习题第一章 遥感物理基础一、名词解释1 遥感：在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。2 遥感技术：遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。3 电磁波：电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4 电磁波谱： 把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成了电磁波谱5 绝对黑体： 能够完全吸收任何波长入射能量的物体6 灰
2、体：在各种波长处的发射率相等的实际物体。 7 绝对温度：热力学温度，又叫热力学温标，符号 T，单位 K（开尔文，简称开）8 色温：在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时，常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。9 大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段称。10 发射率 ：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。11 光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。 12 波粒二象性：电磁波具有波动性和粒子性。13 光谱反射特性曲线：反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。问答
3、题1 黑体辐射遵循哪些规律？（1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度 W 随温度 T 的增加而迅速增加。(2 绝对黑体表面上，单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。(3 黑体的绝对温度升高时，它的辐射峰值向短波方向移动。(4 好的辐射体一定是好的吸收体。(5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。2 电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所用的电磁波段主要有哪些？a. 包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x 射线、伽玛射线等b. 微波、红外波、可见光3 物体的辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值波长是多少？（1 与光谱反射率
4、，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光谱透射率，光度计视场角，光度计有效接受面积。（2. b 为常数 2897.84 叙述沙土、植物、和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。1）沙土：自然状态下，土壤表面反射曲线呈比较平滑的特征，没有明显的峰值和谷值。干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物和土壤有机质有关。土壤含水量增加，土壤的反射率就会下降2）植物：在可见光波段绿光附近有一个波峰，两侧蓝、红光部分各有一个吸收带 ，近红外波段（0.8-1.0um ）有一个有一个反射陡坡，至 1.1um 附近有一峰值。近红外波段（1.3-2.5um ）吸收率大增反射率下降。3）水： 水体的反射主要在可见光中的蓝绿
5、光波段，近红外和中红外波段纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。水中含有泥沙，可见光波段反射率会增加，含有水生植物时，近红外波段反射增强。5 地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？答：太阳位置，传感器位置，地理位置，地形，季节气候变化，地面温度变化，地物本身的变异，大气状况。6 何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因。答：大气窗口：有些波段的电磁波的电磁辐射通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利。原因：太阳辐射到达地面要穿过大气层，大气辐射.反射共同影响衰减强度，剩余部分才为透射部分，不同电磁波衰减程度不一样，透过率高的对遥感有利。7 传感器从大气层外探测地面物体时，接收到哪些电磁波能
6、量？答：（1）太阳辐射透过大气并被地表反射进入传感器的能量（2）太阳辐射被大气散射后被地表反射进入传感器的能量（3）太阳辐射被大气散射后直接进入传感器的能量（4）太阳辐射被大气反射后进入传感器的能量（5）被视场以外地物反射进入视场的交叉辐射项(6)目标自身辐射的能量。第二章 遥感平台及运行特点名词解释：1 遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称遥感平台。 2 遥感传感器：测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，是遥感技术的重要组成部分。3 卫星轨道参数：确定卫星轨道在空间的具体位置。由升交点，近地点角距，轨道倾角，卫星轨道长半轴，卫星轨道偏心率，卫星近地点时刻组成。 4 升交点赤经：卫星轨道升交
7、点与春分点间的角距。5 卫星姿态角：以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为 x 轴，垂直轨道面的方向为 Y 轴，垂直 xy 平面的方向为 z 轴，卫星姿态角有三种：绕 x 轴旋转的姿态角为滚动：绕 y 轴旋转的姿态角为俯仰；绕 z 轴旋转的为偏航。 6 与太阳同步轨道：卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角不变，不随地球绕太阳公转而改变 7 LandSat：美国陆地观侧卫星系统。 8 SPOT：法国空间研究中心研制的一种地球观测卫星系统。 问答题：1、 遥感卫星轨道的四大特点是什么？这些特点有什么好处？答：（1）近圆形轨道：使在不同地区获得的图像比例尺一致。便于扫描仪用固定扫描频率
8、对地面扫描成像，避免造成扫描行之间不衔接现象。（2）近极地轨道：有利于增大卫星对地面总的观测范围。（3）与太阳同步轨道：有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测；有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。（4）可重复轨道：有利于对地面地物或自然现象的文化动态监测。第三章 遥感传感器遥感传感器：获取遥感数据的关键设备。 探测器：将收集的辐射能变为化学能或电磁能的元件。 红外扫描仪： 利用红外进行扫描成像的成像仪多光谱扫描仪：利用光线机械扫描方式测量景物辐射的遥感仪器 推扫式成像仪：一种瞬间在像面上先形成一条图像甚至一副二维影像，以推扫描的方式获取沿轨道的连
9、续图像条带，然后对影像景象进行扫描成像的成像仪 成像光谱仪：以多路，连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器瞬时视场：形成多个像元的视场，决定地面分辨率 MSS： 是一种多光谱扫描仪。成像板上排列 24+2 个玻璃纤维单元，每列 6 个纤维单元。每个纤维单元瞬时视场为 86 微弧。每个像元地面分辨率 79x79m，扫描一次每个波段获 6 条扫描线，地面范围 474x185kmTM：是 MSS 的改进，是一个高级的多光段扫描型的地球资源敏感仪。HRV：是一种线阵列推扫描仪，由于使用 CCD 元件做探测器，在瞬间能同时得到垂直航向的一天图像线，不需要用摆动的扫描镜，以推扫方式获得沿轨迹的连续图
10、像条带 SAR 合成孔径雷达 ，用一个小天线做为单个辐射单元，沿直线不断移动，并不断发射信号，来提高雷达方位分辨率的一种技术。INSAR：利用 SAR 在平行轨道上对同一地区获取两幅（两幅以上）的单视复数影像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信息 CCD：称电荷耦合器件，是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路时序输出信号 真实孔径侧视雷达： 天线装在飞机侧面，发射机向侧向面内发射一束脉冲，被地物反射后，由天线接收，回波信号经电子处理器处理后形成的图象线被记录全景畸变：全景摄影机的像距不变，物距随扫描角增大而增大，由此所产生影像 由
11、中心到两边比例尺逐渐缩小的畸变合成孔径侧视雷达：是一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在移动中选择若干个位置，在每个位置上发生一个信号，接收相应发生位置的回波信号储存记录下来 距离分辨率：脉冲发射的方向上，能分辨两个目标的最小距离 方位分辨率：雷达飞行方向上，能分辨两个目标的最小距离 斜距投影：侧试雷达图像在垂直方向的像点位置是靠飞机的目标的斜距来确定多中心投影：用以表示具有多个投影中心的遥感图像的几何特性的一种投影方式1、 目前遥感中使用的传感器可分为哪几种？答：1 摄影类型传感器 2 扫描成像类型传感器 3 雷达成像类型传感器 4 非图像类型传感器2、 遥感传感器包括哪几
12、部分？答：1 收集器 2 探测器 3 处理器 4 输出器3、LANDSAT 系列卫星上具有全色波段的是哪一颗？其空间分辨率怎样？答： landsat-7，15 米。4、 利用合成孔径技术能提高侧视雷达的何种分辨率？答：方位分辨率5、实现扫描线衔接应满足的条件是什么？答 由 因为和 t 为常数，所以只要 W,H 之比为常数即可6、 叙述侧视雷达图像的影像特征答：1 垂直飞行方向的比例尺由小变大。2 造成山体前倾朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象 3 高差产生的投影差与中心投影影像差位移的方向相反，位移量不同 4斜据投影7、 物面扫描的成
13、像仪为何会产生全景畸变？答：像距不变，物距随扫描角增大而增大，当观测视线倾斜时，地面分辨率随扫描角发生变化，而使扫描影像产生畸变8、 TM 专题制图仪与 MSS 多光谱扫描仪有何不同？答：TM 是 MSS 的改进，增加了扫描改正器使扫描行垂直于飞行轨道，往返方向都对地面扫描，具有更高的空间分辨率，更高的频谱选择性，更好的几何真度，更高的辐射准确度和分辨率9、 SPOT 卫星上的 HRV 推扫式扫描仪与 TM 专题制图仪有何不同？答：HRV 推扫式扫描仪是对像面扫描成像，其上装有 CCD 元件，能瞬间同时得到垂直于航线的一条扫描线，以推扫方式获取沿轨道连续图像；TM 是多光谱扫描仪对物面扫描成像
14、，它是靠扫描镜来回扫描获取垂直于轨道的图像线第四章 遥感图像处理基础名词解释：1 光学影像：一种以胶片或者其他的光学成像载体的形式记录的影像。 2 数字影像：以数字形式记录的影像3 空间域图像 ：用空间坐标 xy 的函数表示的形式。有光学影像和数字影像。4 频率域图像：以频率域坐标表示的影像形式。 5 图像采样：图像空间坐标（x ，y ）的数字化6 灰度量化：幅度（光密度）数字化 7 ERDAS：美国 ERDAS 公司开发的一种遥感图像处理系统。 8 BSQ：按波段记载数据文件，每个文件记载某一个波段图像数据的一种遥感数据格式。9 BIL：一种按照波段顺序交叉排列的遥感数据格式 。简答题：1、
15、 叙述光学影像与数字影像的关系和不同点。答：1）联系：他们都是以空间域为表现形式的影像2)光学影像:可以看成是一个二维的连续光密度通过率函数，相片上的密度随 xy变化而变化，是一条连续的曲线，密度函数非负且有限。而数字影像：是一个二维的离散光密度函数，数字影像处理要比光学影像简捷快速，而且可以完成一些光学处理方法所无法完成的各种特殊处理，成本低，具有普遍性。2、 怎样才能将光学影像变成数字影像?答：把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数，经过图像数字化，图像采样，灰度级量化过程处理。3、 叙述空间域图像与频率域图像的关系和不同点。答：空间域图像以空间坐标（x，y）的函数，频率域是频率坐
16、标 Vx，Vy 的函数，用 F（Vx，Vy）表示。4、 如何实现空间域图像与频率域图像间的相互转换？答：采用傅里叶变换和逆变换。图像从空间域变为频率域是采用傅立叶变换，反之采用逆变换。5 你所知道的遥感图像的存贮格式有哪些？答：BSQ,BIL,TIFF,BMP5、 遥感图像处理软件应具备哪些基本功能？答：1 图像文件管理 2 图像处理 3 图像校正 4 多影像处理 5 图像信息获取 6图像分类 7 遥感专题图的制作 8 与 GIS 系统的接口第五章 遥感图像几何处理名词解释：1 构像方程：地物点在图像坐标（x ，y ）和其在地面对应点的大地坐标（x，y，z）之间的数学关系。 2 通用构像方程：
17、在地面坐标系与传感器坐标系之间建立的转换关系 3 几何变形：指原始图像上各地物的几何位置，形状，尺寸，方位等特征与参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。 4 几何校正：指消除或改正遥感影像几何误差的过程。 5 粗加工处理：也叫粗纠正，仅做系统误差改正。6 精加工处理：正消除图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像的过程。7 多项式纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟 8 直接法纠正：从原始图形阵列出发，按行列的顺序依次对每个输出像素点位求其地面坐标系中的位置，再把该像素的亮度值填到输出图像相应位置去。 9 间接法纠正：从空白的输出图像阵列出发
18、，按行列的顺序依次对每个输出点位反求其原始图像坐标，再进行亮度值重采样并填到空白图像相应点上去。10 灰度重采样： 但输出图像阵列中的任一像素在原始图像中投影点的坐标不为整数时，采用适当的方法把该点周围邻近整数点位上亮度值对该点贡献累积起来，构成该点新亮度值的方法。11 图像配准：实质是遥感图像纠正，根据图像的几何畸变的特点，采用一种几何变换将图像规划到同一的坐标系中。 12 图像镶嵌：将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣的区域的图像。问答题：1、 叙述最近邻法、双线性内插法和双三次卷积重采样原理和优缺点。.答：1 最邻近像元采样法 取距离被采样点最近的已知像元素的亮度 I 作为采
19、样亮度。 优点：简单，辐射保真度较好 缺点：几何精度较其他两种方法差 2 双线性内插法：取被采样点 P 周围 4 个已知像素的亮度值用三角形线性函数计算其亮度值的方法 优点：简单，具有一定的亮度采样精度 缺点：图像模糊 3双三次卷积采样：取被采样点 P 周围 16 个已知像素的亮度值用三维采样函数计算其亮度值的方法 优点：精度高 缺点：计算量大2、 图像之间配准的两种方式指什么？答：相对配准：以多源图像中的一幅图像为参考图像，其他图像与之配准，其坐标系是任意的。绝对配准：即选择某个地图坐标系，将多源图像变换到这个地图坐标系以后来实现坐标系的统一。3、 两幅影像进行数字镶嵌应解决哪些关键问题？简
20、述数字镶嵌的过程。答：第一如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起 第二如何保证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显接缝。 过程：1 图像几何纠正 2 镶嵌边搜索 3 亮度和反差调整 4 边界线平滑4、 叙述多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤。答：遥感图像几何变形有多种因素引起，变化规律复杂，用一适当多项式来描述纠正前后图像相应点的坐标关系。 利用已知点地面控制点求解多项式系数（1）列误差方程式（2 ）构成法方程（ 3）计算多项式系数（4）精度评定5、 多项式拟合法纠正选用一次项、二次项和三次项，各纠正遥感图像中的哪些变形误差？答：当选用一次项纠正时，可以纠正图像因平移旋转比例尺变化和仿射
21、变形等引起的线性变形：当选用二次时，则在改正一次项各种变形的基础上改正二次非线性变形 而三次项纠正则改正更高次的非线性变形第六章 遥感图像辐射处理1 辐射误差：1 传感器本身的性能引起的 2 地形影响和光照条件变化引起的 3 大气散射和吸收引起的 2 辐射定标：指建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系3 大气校正：消除大气影响的校正过程 4 图像增强：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 5 图像直方图：反映一副图像中灰度级与其出现概率之间的关系的图像 6 假彩色合成：根据加色法或减色法，将多波段单色影像
22、合成为假彩色影像的彩色增强技术。 7 密度分割 ：将原始图像灰度值分成等间隔的离散灰度级 对每一层赋予新的灰度值的过程。8 真彩色合成：根据加色法或减色法，将多波段单色图像合成真彩色影像的彩色增强技术 9 伪彩色图像： 把黑白图像的各不同灰度级按照线性或非线性的映射变换函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像。10 图像平滑：消除各种干扰声，使图像高频成分消退，平滑掉图像的细节，使其反差降低，保存低频成分 11 图像锐化 ：增强图像中的高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像细节反差 。 12 边缘检测：是一种能剔除遥感数字图像不相关信息，保留图像重要的结构属性，标志数字图像中亮度变化明显的点的一种方法。13 低通滤波：是用滤波方法将频率域中一定范围的高频成分滤掉，而保留低频成分达到平滑图像的目的 14 高通滤波：保留高频成分滤掉低频成分，加强图像中的边缘和灰度变化突出部分，以达到图像锐化的目的 15 图像融合：将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系生产新的图像过程
