遥感复习思考题答案

遥感复习思考题答案第一章绪论：1.遥感（狭义）：是指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描方式，对电磁波辐射能量的感应、传输和处理，从而识别地面物体和运动状态的现代化技术系统。2.遥感地质学：以遥感技术为手段，通过对地球表面影像特征的获取、处理、分析和解译，来探测研究地质现象、地质资源和地质环境的技术学科。3.电磁波谱各波段波长范围：紫外线：0.01-0.38μm（碳酸盐岩分布，水面油污染）可见光：0.38-0.76μm（鉴别物质特征的主要波段，是遥感最常用的波段）红外线：0.76-1000μm（监测热污染、火山、森林火灾）微波：1mm-1m（全天候遥感，具有穿透力，发展潜力大）1题：地学遥感，遥感地质学的研究对象，研究内容及研究方法遥感地质学作为一门边缘学科，其研究对象是地球表面和表层的地质体（如岩石、（1）遥感地质学的研究对象断裂），地质现象（如火山喷发）的电磁辐射的各种特征。（2）遥感地质学的研究内容·各类地质体的电磁辐射（反射、吸收、发射）特征及其测试、分析与应用；·遥感数据资料的地学信息提取原理与方法；·遥感图像的地质解译与编图；·遥感技术在地质各个领域的具体应用和实效评估。（3）遥感地质学的研究方法·地物波谱测试方法，·数据统计相关分析的方法，·模拟试验的方法，·模式识别与视觉效应的方法，·地学（地质、地理、地貌、地图学）的有关研究分析方法。2题：遥感学的发展历史分为几个阶段？各自特点如何？3题：遥感的技术系统和技术特点？技术系统：遥感器和运载工具、信息的接收和预处理、分析解译系统技术特点：①宏观观测，大范围获取数据资料；②动态监测，快速更新监控范围数据；③技术手段多样，可获取海量信息；④应用领域广泛，经济效益高。第二章：遥感物理基础1.描述电磁波的四个基本物理量是什么？波长、强度、传播方向、偏震面是描述电磁波的四个基本物理量2.电磁波叠加、相干、衍射、散射、偏振的概念；叠加：相遇点的复合震动等于各列波在该点的矢量和，而在其它位置每一列波仍保持原有特征（震动方向、频率保持不变）波的传播是独立的，这就是叠加原理。相干：两列频率、震动方向、相位都相同或相位差恒定的电磁波叠加时，某些部位处于震动永远加强，而另一些部位则处于震动永远减弱或完全抵消的现象，称为电磁波的相干。衍射：电磁波通过障碍物边缘所引起的一些辐射量发生方向改变的现象称为电磁波的衍射。散射：电磁波在真空中传播时，波速与波长、频率无关，但当进入介质时，不同波长的电磁波在同一介质中的波速就会产生差异，例如，太阳光通过棱镜时分解成七色光。这就是色散现象。偏震：电磁波是交变电磁场在空间的传播。在传播过程中，电场强度、磁场强度、和传播方向之间始终保持垂直，通常电场强度在各个方向（垂直于传播方向的平面上）是相等的，若其总在固定的某个方向上震动，则称电磁波在该方向上被极化（偏震）3.什么是电磁波的波粒二象性，各自表现特征；电磁波具有波动性和粒子性两方面的特征，即具有波粒二向性，波动性就是它的时空周期性，可以用波长、速度、周期、和频率来表征，主要表现为电磁波有干涉、衍射、偏震、色散等现象，粒子性是指电磁波是由密集的光子微粒流组成的，电磁波实质上是光子微粒流的有规律的运动，主要表现为电磁辐射的光电效应，康普顿效应等，用统计的观点把波和粒子的二向性联系到一起，波是粒子流的统计平均，而粒子是波的量子化。4：.什么是电磁波谱；不同辐射源产生的电磁波的波长各不相同，其变化范围也很大，将各种电磁波按其波长（或频率）的大小，依次排列成图表，就叫做电磁波谱。5.地球大气对电磁波辐射传输有何影响？太阳发射的电磁波以及地物反射和发射的电磁波，都要在大气中传播，都必然要和大气发生相互作用，受到大气的影响和干扰。一、大气散射电磁波在穿越大气时，遇到各种微粒（气体分子尘埃等）时会发生散射现象二、大气吸收大气的主要成份—氮几乎不吸收太阳辐射，氧仅吸收波长小于0.2微米的紫外线，而次要成份水气、臭氧和二氧化碳对太阳辐射有明显的吸收作用三、大气反射太阳电磁辐射通过大气时，在某一界面上引起的反射作用与其它界面反射相似，也满足相应的规律和定律。可以有镜面反射和漫反射两种主要类型。大气反射主要是云层反射，大气中直径大于10-6米的微粒也会产生反射作用。四、大气折射电磁波通过大气层时，会出现传播方向的改变，称作折射，其大小与天顶距有关，90度时最大为35′6.什么叫大气窗口、遥感中目前常用的大气窗口有哪些？各有什么特点？课本：电磁辐射与大气相互作用产生的效应，使的能够穿透地球大气的辐射局限在某些波长范围内，通常把这些透射率高的电磁辐射波段称为大气窗口1.可摄影窗口（0.3—1.3μm）即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。1.近红外窗口（1.5-1.8μm，2.0-2.5μm）在白天光照条件好时扫描成像常用此波段。3.中红外窗口（3.52-5.5μm）这一窗口除了地物反射太阳辐射外，还有地物自身的发射能量。4.远红外窗口（8-14μm）此窗口主要来自物体热辐射能量，适应于白天、夜间成像。5.微波窗口（8-1000mm）此窗口透射率达100%，是目前遥感技术应用的主要窗口之一，可以全天候工作。PPT：电磁辐射与大气相互作用产生的效应，使的能够穿透地球大气的辐射局限在某些波长范围内，通常把这些透射率高的电磁辐射波段称为大气窗口7.什么叫热辐射，黑体辐射定律的表述内容如何？热辐射：任何温度高于绝对零度（0K=—273.16℃）的物体都存在着分子的热运动，并能产生中远红外的电磁辐射，由于物体内部粒子的热运动，所引起的电磁辐射叫做热辐射黑体辐射定律：在同一温度下，任何物体发射某一波长电磁波的能力与它对该波长电磁波的吸收能力成正比。8.黑体的概念，物体热惯量的定义；黑体：发射辐射与波长无关，发射辐射最大，发射率为1。热惯量（P）：是物体对环境温度变化的热反应灵敏性的一种量度，热惯量越大，对环境温度变化的热反应越迟钝。热惯量与物体的密度、比热、热扩散系数有关。9.什么叫反射波谱和发射波谱？反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，用一曲线来表示，此曲线即称为该物体的反射波谱。用曲线表示某物体的辐射发射率随波长变化的规律，此曲线称为该物体的发射波谱10.地物波谱曲线和波谱分析:地物的电磁波谱是遥感的一种基本信息—波谱信息，物体在同一时间空间条件下，其发射、反射、吸收和透射电磁波的特性是波长的函数。以横坐标代表波长，纵坐标代表光谱反射率或光谱亮度系数做出的相关曲线，叫做地物的反射波谱曲线。不同物体由于其组成成份，内部结构，表面状态，以及时间、空间环境的不同，电磁波的辐射性能也不同，即有不同的波谱曲线形态，同类地物具有相似的波谱曲线形态，因此，地物波谱是识别地物的主要依据，为了识别地物，必须掌握各种地物波谱曲线上的某些重要特征。11.水体、植被、岩石、土壤的波谱特征:水体和陆地的反射、吸收和透射特征不同，在遥感图像上的影像特征也迥然不同，水陆界限异常清楚。水体的反射波谱主要受水的混浊度、微生物含量、叶绿素含量、水深及水波浪情况等因素的影响。水体的反射率（除镜面反射外）在各个波段内都较低，一般3%左右，在近红外部分更为突出，清水的反射率一般在可见光部分为4—5%，在0.6微米处下降至2—3%，到0.75微米以后的近红外波段，水成了全吸收体。浑浊水体的波谱曲线随着悬浮泥沙浓度的增加而增高。由于水具有比热大、热惯量大、对红外线几乎是全吸收、自身辐射率高等特点，所以红外波段上水体几乎呈现均一的黑色，夜间成像时，水体因温度高呈现浅色调，固体雪在可见光波段均呈浅色调。植被是地面最广布的地物，植被对自然环境的依赖性很大，所有植物都含有叶绿体，叶绿体及植物的细胞结构有特殊的光谱效应，因而植被在遥感图像上较易识别，并且成为指示自然地理环境（如气候、水分等）的最好指标。尽管植物的种类不同，但仍有相似的反射波谱曲线，基本的特征是,在可见光绿波段0.55微米附近有10—20%的反射峰，近红外波段0.8—1.0微米间有60%的强反射峰，直至3.0微米部分是衰减曲线，在红波段0.7微米和近红外1.5微米及1.9微米附近具有强烈吸收谷，其原因是，红波段的吸收是由叶绿素吸收引起的，近红外波段的吸收是由细胞液和细胞膜的水分子造成的,不同健康状况的植物具有不同的反射率，健康的松树在可见光范围内，其反射率稍低于有病虫害的松树，在近红外部分则高于后者，病情越重在近红外部分的反射率则更低。实验证明，不同种间的植物，或不同环境的植物的反射率差异明显，集中表现在近红外和红波段，分析这两个波段的反射率可对植物进行遥感区分，也可进行植被的分区。岩石一般都是一种以上矿物的集合体，岩石在可见光和近红外波段的波谱特征十分复杂，难以直接用它来鉴别岩石，但地物波谱却能充分反映它的基本物质成份和结构特点，是识别和区分岩类的重要依据。岩石反射波谱特征与矿物晶体中电子跃迁和分子运动有关，岩浆岩波谱与铁离子、羟基和水关系密切，沉积岩除上述因素外，还与碳酸根等阴离子团有关，变质岩的波谱特征除上述因素外还与铁、铅、钼等金属离子有关，并在某些波长范围内产生明显的吸收谷。在反射强度上，岩浆岩的反射率随sio2含量的减少而降低，其规律性明显。沉积岩以碳酸盐岩反射强度较大，碎屑岩次之，粘土岩类尤其是含铁离子及有机物质粘土岩类反射强度最低，区域变质岩类反射强度的变化规律不明显。不同性质的土壤，其波谱反射率是不同的，粉砂反射波谱曲线整体都高，腐殖土最低，岩石上的风化残积物，反射波谱与基岩相似，干燥残积土的反射率要比基岩的高，当残积土较湿润时反射率要比湿润的基岩低，盐渍土的反射率要比非盐渍土高的多。12.地物波谱的时间效应和空间效应:（一）时间效应：指同一地点的相同地物，其波谱特征会随时间而产生一定的变化，这种由于时间推移而导致的地物电磁波谱特征的变化，称为地物波谱的时间效应。实际上由于各种因素的影响，几乎所有地面上的物体都会产生时间效应。（二）空间效应：在同一时刻，同类地物，由于其所处的地理位置的不同，其波谱特征可能存在一定的差异，这种由于空间位置不同导致的同类地物之间的波谱特征的变化，叫做地物波谱特征的空间效应。三原色：把红、绿、蓝三色称为三基色也叫三原色，任何一种颜色均可由三基色按一定比例组合而成三基色：三间色是三原色当中任何的两种原色以同等比例混合调和而形成的颜色。黄、青、品红叫三间色互补色：两种色光相加成为白色的，这两种色光称为互补色复色：用任何两个间色或三个原色相混合而产生出来的颜色叫复色彩色与消色：对入射光各种波长的单色光都是非选择性吸收与反射的物体称为消色体。对入射光进行选择性吸收与反射的物体称为彩色体色调（色别）：既颜色的类别饱和度：是指颜色的纯洁程度，混入白色光的数量明亮度（强度）：指颜色在视觉上引起的亮暗程度第三章：遥感图像类型与特征1.成像遥感技术系统包括哪几个方面，遥感平台有几种类型？遥感系统：遥感可以根据探测能量的波长和探测方式，应用目的分为可见光—反射红外遥感、热红外遥感、微波遥感三种基本形式。其中前两者可统称为光学遥感，属于被动遥感。成像遥感技术系统以探测和记录地物某一电磁波谱的电磁能量，产生地面鸟瞰图为主要目的，由遥感平台、遥感器、地面站组成。平台包括：（1）地面平台高度0-50米，车，船，塔等（2）航空平台高度百米到万米不等，低、中、高空飞机，以及飞艇，气球等。（3）航天平台高度150-36000千米，包括航天飞机（300km），极轨卫星（700-900km），地球同步轨道卫星（36000km）地球卫星的轨道参数中，轨道高度、轨道周期、轨道倾角、轨道类型、升降交点时间、太阳同步轨道等对遥感图像有何影响？3.什么叫星下点和星下点轨迹？星下点：卫星质心与地心连线同地球表面的交点.该点在卫星飞行过程中在地面移动的轨迹称为星下点轨迹.4.遥感器的基本组成，遥感器的空间分辨率，波谱分辨率，辐射分辨率，时间分辨率的含义？基本组成：收集系统、探测系统、信号转化