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遥感原理的历年真题（03—09）解答2003一、名词解释1、光谱反射率物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比：EE物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。一个物体的反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择.影响地物光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。2、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。根据斯忒藩-玻尔兹曼定律，绝对黑体的辐射出射度与热力学温度的4次方成正比，由此可确定物体的辐射温度。由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。3、大气窗口通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段通常称为“大气窗口”.（1）0.30~1.15m大气窗口：是遥感技术应用最主要的窗口之一。其中0.3~0.4m近紫外窗口，透射率为70％0.4~0.7m可见光窗口，透射率约为95％0.7~1.10m近红外窗口，透射率约为80％（2）1.3~2.5大气窗口：属于近红外波段1.3~1.9m窗口，透射率为60％-95％1.55~1.75m透射率高2.0~2.5m窗口，透射率为80％（3）3.5~5.0m大气窗口：属于中红外波段，透射率约为60~70％（4）8~14m热红外窗口，透射率为80%左右（5）1.0mm~1m微波窗口，透射率为35％~100%4、太阳同步轨道卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。地球对太阳的进动一年为360°。因此平均每天的进动角为0.9856°。为了使光照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正，平均每圈的修正量为：0.9856nn为一天中卫星运行的轨道数目的：A使卫星以同一地方时通过地面上空B有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度5、近极地轨道轨道倾角设计为99.125°，因此是近极地轨道。目的:可以观测到南北纬81°之间的广大地区。6、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。通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机地结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。成像光谱仪基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄。成像光谱仪按其结构的不同，可分为两种：面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪和线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪。7、INSARINSAR利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（或两幅以上）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。该方法充分利用了雷达回波信号所携带的相位信息，其原理是通过两幅天线同时观测（单轨道双天线横向或纵向模式）或两次平行的观测（单天线重复轨道模式），获得同一区域的重复观测数据（复数影像对），综合起来形成干涉，得到相应的相位差，结合观测平台的轨道参数等提取高程信息，可以获取高精度、高分辨力的地面高程信息，而且利用差分干涉技术可以精密测定地表沉降。8、IKONOSIKONOS卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷,更经济获得最新基础地理信息的途径，更是创立了崭新的商业化卫星影像的标准。IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。时至今日IKONOS已采集超过2.5亿平方公里涉及每个大洲的影像，许多影像被中央和地方政府广泛用于国家防御，军队制图，海空运输等领域。从681千米高度的轨道上，IKONOS的重访周期为3天，并且可从卫星直接向全球12地面站地传输数据。轨道高度681千米轨道倾角98.1度轨道运行速度6.5-11.2千米/秒影像采集时间每日上午10:00-11:00重访频率获取1米分辨率数据时:2.9天获取1.5米分辨率数据时:1.5天轨道周期98分钟轨道类型太阳同步IKONOS数据产品技术指标星下点分辨率0.82米产品分辨率全色：1米；多光谱：4米成像波段全色波段:0.45-0.90微米彩色波段1(蓝色):0.45-053微米波段2(绿色):0.52-0.61微米波段3(红色):0.64-0.72微米波段4(近红外):0.77-0.88微米9、空间分辨率瞬时视场内所观察到的地面的大小称空间分辨力（即每个像元在地面的大小）。空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。对于摄影影像，通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（IFOV）的大小来表示（毫弧度mrad），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。对于摄影影像，用线对在地面的覆盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地面实际尺寸（米）。如陆地卫星多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率为79米（像元大小56×79米2）。但具有同样数值的线对宽度和像元大小，它们的地面分辨率不同。对光机扫描影像而言，约需2.8个像元才能代表一个摄影影像上一个线对内相同的信息。空间分辨率是评价传感器性能和遥感信息的重要指标之一，也是识别地物形状大小的重要依据。10、光谱分辨率为光谱探测能力,它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。有效的方法是根据被探测目标的特性选择一些最佳探测波段。所谓最佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最好的反差或波谱响应特性的差别。11、线性拉伸按比例拉伸原始图像灰度等级范围，一般为了充分利用显示设备的显示范围，使输出直方图的两端达到饱和。变化前后图像每一个像元呈一对一的关系。因此像元总数不变，亦即直方图包含面积不变。12、高通滤波锐化在频率域中处理称为高通滤波，保留频率域中的高频成分而让低频成份滤掉，加强了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。13、真方图均衡将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图，其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。14、重采样当投影点为的坐标计算值不为证书时，原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度贡存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。这个过程即称为数字图像亮度（或图像灰度）值的重采样。15、双线性内插该法的重采样函数是对辛克函数的更粗略近似，可以用如图所示的一个三角形线性函数表达：当实施双线性内插时，需要有被采样点P周围4个已知像素的亮度值参加计算16、特征选择用最少的影像数据最好地进行分类。这样就需在这些特征影像中，选择一组最佳的特征影像进行分类，这就称为特征选择。17、判别边界如果要判别某一个特征矢量属于哪一类，只要在类别之间画上一些合适的边界，讲特征空间分割成不同的判别区域。这些边界就是判别边界。18、监督法分类监督法分类意味着对类别已有一定的先验知识，利用“训练样区”的数据去“训练”判决函数就建立了每个类别的分类器,然后按照分类器对未知区域进行分类。监督分类的思想：根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和相应的判别准则，其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练，然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则对该样本的所属类别作出判定。二、问答题1、叙述光谱反射特性曲线与波谱响应曲线的区别和联系地物的反射波谱特性曲线用反射率与波长的关系表示。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，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。波谱响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示，根据遥感器对波谱的相对响应（用百分数表示）与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。如果不考虑传感器光谱响应及大气等的影响，则波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应。地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的；地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。2、叙述卫星遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理：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。遥感图像的几何变形由多种因素引起，其变化规律十分复杂。为此把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果，难以用一个严格的数学表达式来描述，而是用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤如下：(1)根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。(2)根据所采用的数字模型确定纠正公式。(3)根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数，评定精度。(4)对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。3、叙述用30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像进行融合的原理和步骤原理：融合是将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不同传感器获取的遥感影像中所提供的各种信息进行综合,生成新的图像的过程。提高对影像进行分析的能力(通过融合既提高多光谱图像空间分辨率，又保留其多光谱特性)。具体的：①提高空间分辨力②改善配准精度③增强特征④改善分类⑤对多时相图像用于变化检测⑥替代或修补图像的缺陷。步骤如下：（1）将30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像进行几何配准，并对30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像进行重采样，使之与SPOT全色图像的分辨率相同。（2）分别计算30米分辨率的TM4、3、2多光谱影像与同一地区10米分辨率的SPOT全色影像的相关系数；（3）用全色波段图像和多光谱波段图像按下式组合。4、叙述最小距离法遥感图像自动分类的原理和步骤原理是设法计算未知矢量X到有关类别集群之间的距离，哪类距离它最近，该未知矢量就属于那类。概率判决函数那样偏重于集群分布的统计性质，距离判决函数偏重于集群分布的几何位置。1）马氏距离在各类别先验概率和集群体积|∑|都相同情况下的概率判别函数则有马氏距离几何意义：X到类重心之间的加权距离，其权系数为协方差。2）欧氏距离在马氏距离的基础上，作下列限制①将协方差矩阵限制为对角的②沿每一特征轴的方差均相等。则有欧氏距离是马氏距离用于分类集群的形状都相同情况下的特例。3）计程（Taxi）距离X到集群中心在多维空间中距离的绝对值之总和来表示步骤：1）利用训练样本数据计算出每一类别的均值向量及标准差（均方差）向量；2）以均值向量作为该类在特征空间中的中心位置，计算输入图形中每个像元到各类中心的距离。在遥感图形分类处理中，应用最广泛而且比较简单的距离函数有两个：欧几里德距离和绝对距离。3）根据计算的距离，把像元归入到距离最小的那一类中去。使用最小距离法对图像进行分类，其精度取决于对已知地物类别的了解和训练统计的精度。总体而言，这种分类方法的效果比较好，而且计算简单，可对像元顺序扫描分类。5、叙述遥感技术的现状和发展趋势1.航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭