遥感原理与方法期末考试复习

1遥感原理与方法期末考试复习第一章绪论★遥感的定义？遥感对地观测有什么特点？广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场（磁力、重力）、机械波（声波、地震波）等的探测。实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探（物理探测）的范畴，只有电磁波探测属于遥感的范畴。狭义：是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。定义：遥感是指不与目标物直接接触，应用探测仪器，接收目标物的电磁波信息，并对这些信息进行加工分析处理，从而识别目标物的性质及变化的综合性对地观测技术。英文定义：RemoteSensing简写为RS(3S之一)空间特点—全局与局部观测并举，宏观与微观信息兼取时相特点—快速连续的观测能力光谱特点—技术手段多样，可获取海量信息经济特点—应用领域广泛，经济效益高★遥感技术系统有哪几部分组成？每部分的作用。信息获取是遥感技术系统的中心工作信息记录与传输工作主要涉及地面控制系统信息处理通过各种技术手段对遥感探测所获得的信息进行各种处理信息应用是遥感的最终目的，包括专业应用和综合应用☆遥感有哪几种分类方法及哪些分类？1）按遥感平台分：地面遥感、航空遥感和航天遥感2）按工作方式分：主动式和被动式遥感.ps【主动式遥感是指传感器自身带有能发射电磁波的辐射源，工作时向探测区发射电磁波，然后接收目标物反射或散射的电磁波信息。被动式遥感是传感器本身不发射电磁波，而是直接接受地物反射的太阳光线或地物自身的热辐射。】3）按工作波段分：紫外、可见光、红外、微波遥感、多光谱和高光谱遥感4）按记录方式分：成像和非成像遥感5）按应用领域分：外层空间、大气层、陆地、海洋遥感等，具体应用领域可分为城市遥感、环境、农业和林业遥感、地质、气象、军事遥感等。遥感对地观测技术现状及发展展望？现状（国内）：1）民用遥感卫星像系列化和业务化方向发展2）传感器技术发展迅速3）航空遥感系统日趋完善4）国产化地球空间信息系统软件发展迅速5）应用领域不断扩展发展展望：1）研制新一代传感器，以获得分辨率更高、质量更好的遥感数据2）遥感图像信息处理技术发展迅速23）遥感应用不断深化遥感过程：是指遥感信息的获取、传输、处理，以及分析判读和应用的全过程。第二章电磁辐射传输机理名词解释电磁波：电磁振动在空间的传播。电磁波谱：将电磁波按照波长或频率递增或递减顺序排列，称为电磁波谱。辐射通量：电磁辐射单位时间内通过某一表面的能量，又称辐射功率。Φ表示辐射通量密度：通过单位面积的辐射通量称为辐射通量密度。W表示辐照度：投射到单位面积上的辐射通量称为辐射照度，简称辐照度。E表示辐照出射度：单位面积发射出的辐射通量，称为辐射出射度。M表示太阳常数：在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数。比辐射率：指单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率。☆瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长，称为瑞利散射，也称为分子散射。☆米氏散射：引起散射的大气粒子的直径约等于入射波长，称为米氏散射，也称为大颗粒散射。★绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收而毫无反射和透射，则称其为绝对黑体。简称黑体。☆大气效应：当太阳辐射经过大气层时与大气层中的离子、分子、颗粒、水汽等发生吸收、散射、反射和透射等物理过程，这个过程称为大气效应。★光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。☆光谱反射曲线：将地物的反射波谱特性与波长的关系在直角坐标系中描绘出的曲线。☆地物光谱特性：不同地物的表面性质和内部结构不同，对入射的电磁辐射能有不同程度的反射、吸收和透射，不同的地物也发射不同波长的电磁波，这就是地物的波谱特性。☆AtmosphericWindow（大气窗口）：电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。（≥60%）大气效应：当太阳辐射经过大气层时与大气层中的离子、分子、颗粒、水汽等发生吸收、散射、反射和透射等物理过程，这个过程称为大气效应。简答题☆辐射源是如何分类的？举例说明。辐射源分为天然辐射源：地球、太阳等；人工辐射源如雷达、闪关灯等。★遥感常用大气窗口有几个？7个。波长范围和透射率是多少？1）0.30--1.15μm大气窗口，包括全部可见光、部分紫外线和近红外波段。0.3--0.4μm近紫外窗口透射率为70%，0.4--0.7μm可见光窗口透射率约为95%，0.7--1.10μm近红外窗口透射率约为80%。【短波区】2）1.3--2.5μm大气窗口，属于近红外波段。1.40--1.90μm和2.00--2.50μm两个窗口透射率为60%--95%。3）3.0--5.0μm大气窗口，属于中红外波段，透射率为60%--70%。4）8--14μm热红外窗口，透射率为80%左右。5）1.0mm--1m微波窗口，其中1.0--1.8mm窗口透射率为35%--40%，2--5mm窗口透射率为50%--70%，8--1000mm窗口透射率为100%。ps【微波的特点是能穿透云层、植被及一定厚度的冰和土壤，具有全天候工作能力，因而越来越受到重视。☆地球辐射有哪些特点？短波辐射辐射以地球表面对太阳的反射为主，而长波辐射只考虑地表自身的热辐射，介于两者之间的中红外波段太阳辐射和3地表热辐射的影响均有，不能忽略。★简述绿色植物的光谱反射曲线的特点？①在可见光波段在0.55μm（绿光）处有反射率为10%--20%的一个波峰，两侧在0.45μm(蓝光)和0.67μm(红光)处则有两个吸收带，这是由于叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，对绿光反射作用强造成的。②在0.8--1.0μm间有一个反射的陡坡，至1.1μm附近有一峰值，形成了植被独有的特征，这是由于受叶片细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。③在1.3--2.5μm波段由于植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是在1.45μm、1.95μm和2.7μm处是水的吸收带，反射特性曲线出现谷底。地物反射光谱曲线测定的目的是什么？原理是什么？目的：1）它是选择遥感探测波段、验证和设计传感器的重要依据。2）为遥感数据天气校正提供参考标准。3）建立地物的标准反射波谱数据，为计算机图像自动分类和分析提供光谱数据，为遥感图像解译提供依据。原理：用光谱测定仪器分别探测地物和标准版、测量、记录和计算地物对每个波普段的反射率，其反射率的变化规律即为该地物的波普特性。★以太阳为辐射源的被动遥感的物理过程？（新要点中没有）第三章遥感传感器传感器由哪几部分组成？主动式传感器与被动式传感器有什么区别？传感器由收集器、探测器、处理器、记录与输出设备等四部分组成。区别：主动式传感器本身向目标发射电磁波，然后收集目标后向散射的电磁辐射信息（例如激光雷达）；被动式传感器本身不发射电磁波，只收集地面目标反射的太阳辐射信息或目标本身辐射的电磁波能量（例如摄影机、多光谱扫描仪)。★成像传感器的分类，并举例。分类：（1）摄影成像：细分为画幅式、缝隙式、全景式、多光谱式。（2）扫描成像：光机扫描仪、推帚（zhou3)式扫描仪。（3）微波成像：1真实孔径雷达（RAR）、2合成孔径雷达（SAR）、3激光雷达（LIDAR）（1、2为侧视雷达）。★评价传感器性能的技术指标有哪些？传感器的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率和视场角是衡量其性能的主要指标。光机式扫描图像的分辨率有什么特点？分辨率随像点的位置不同而变化，在星下点处（即θ=0时）最高，且纵向与横向分辨率相等；其他位置的分辨率从中间向两边逐渐降低，且纵向分辨率高于横向分辨率。Ps.（因此，通常光机扫描仪图像的标称分辨率是指星下点的分辨率。）（为了控制像片边缘分辨率的大幅下降，总扫描角不能太大。）固体扫描仪立体成像的工作原理是什么？4在卫星上安置两台以上的线阵传感器，一台垂直指向天底方向，其余的则指向前进方向的前方或后方，并使传感器之间的光轴保持一定的夹角，随着平台的移动，三台传感器就可以获取同一地区的立体影像。☆微波遥感的特点有哪些？1、全天候、全天时工作2、对某些地物具有特殊的波谱特性3、对地物具有一定的穿透能力4、对海洋遥感具有特殊的意义5、分辨率较低，但特性明显☆SAR合成孔径雷达的设计思路及工作原理是什么？利用雷达与目标的相对运动，将一个小孔径的天线安装在平台侧方，以代替大孔径的天线,它在空中沿直线匀速运动过程中,每个特定位置的天线元接收特定位相的目标反射回波。将它们储存起来进行合成相干处理就得到相当于由多个天线元构成的长天线操作的结果。这种合成天线的原理,可以制成高分辨率的成像雷达。雷达图像的地面分辨率有何特点？1）真实孔径侧视雷达地面分辨率：（1）距离向地面分辨率随探测角度的增大而提高，越靠近星下点分辨率越低，在星下点出不能分辨任何地物。（2）方位向分辨率是指在飞行方向上能够分辨的地物最小尺寸2）（1）合成孔径雷达的方位向分辨率有如下特点：①方位向分辨率与探测角度无关②方位向分辨率与探测波长无关③方位向分辨率与平台高度无关④理论上天线孔径越小，方向分辨率越高（2）合成孔径距离向分辨率与真实孔径雷达相同。★解释SAR/INSAR/DINSAR的概念及工作原理。SAR：合成孔径雷达技术是干涉雷达和差分干涉雷达技术的基础，而干涉雷达和差分干涉雷达技术则是合成孔径雷达技术的应用延伸和扩展。工作原理见上题。INSAR：干涉雷达测量技术（INSAR)是以同一地区的两张SAR图像为基本处理数据，通过求取两幅SAR图像的相位差，获取干涉图像，然后经相位解缠，从干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术。(原理见课本57页)DINSAR:差分干涉雷达测量技术（D-INSAR）是指利用同一地区的两幅干涉图像，其中一幅是通过形变事件前的两幅SAR获取的干涉图像，另一幅是通过形变事件前后两幅SAR图像获取的干涉图像，然后通过两幅干涉图差分处理（除去地球曲面、地形起伏影响）来获取地表微量形变的测量技术。（侧视）雷达遥感的几何特征有哪些？①测试雷达图像的比例尺②高于地面目标的影像移位③阴影☆卫星影像有哪些优缺点优点：①像幅面积大、宏观性强②多波段性③多时相性④近似垂直投影，误差小、比例尺一致⑤时间统一，便于影像分析⑥信息资料数字化，便于处理⑦不受地区、国界限制⑧成本低////////缺点：①分辨率低②立体观察效果不好第四章遥感平台★什么是遥感平台？按高度不同遥感平台分为几类？用于搭载传感器的工具统称为遥感平台，也称为载体。按平台距地面的高度可分为地面平台、航空平台和航天平台。★卫星轨道基本参数有哪些？其它参数有哪些？包括轨道倾角角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω、长半轴a、扁率ƒ和近地点时刻t0六个基本参数其他参数：（1）卫星运行速度（2）卫星运行周期（3）卫星高度（4）每天绕地圈数（5）重复周期（6）轨道间隔★什么是太阳同步轨道和地球同步轨道？太阳同步轨道是指卫星轨道面与日地连线在黄道面内的夹角保持不变的轨道。卫星运行周期与地球自转周期(23h56’04”)相同的轨道称为地球同步轨道，简称同步轨道。5☆比较CBERS－1与的LANDSAT－7轨道运行参数。卫星CBERS－1LANDSAT－7类型太阳同步太阳同步高度/km778705倾角/度98.598.7降交点时间10:3010:00±5周期/min100.2698.9重复周期/d2616☆解释陆地卫星的影像的重叠特征陆地卫星的影像与航空像片一样，也有重叠。其航向重叠一般固定为10%，因为扫描仪的扫描是连续的，没有重叠，所以10%是数据处理中心在分幅时人为设定的。因为地球是一个椭圆体，而陆地卫星采用近极地轨道，所以其旁向重叠随纬度的增高而增高。(赤道附近为14%，而在80°的高纬区，其旁向重叠高达85%。纬度/°01020304050607080重叠度/%141519263445577085)虽有重叠