遥感导论
一、名词解释
1、主动遥感和被动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号；被动遥感的传感器不同目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。 2、空间分辨率与波谱分辨率：空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，通常用像元或视场角来表示。波谱分辨率是指传感器在接收目标地物辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。波长范围越宽，波谱分辨率越低。
3、辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射差。 4、微波辐射计：被动接收目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计。 5、监督分类与非监督分类：监督分类指根据已知样本区类别信息对非样本区数据进行分类的方法。其基本思想是：根据已知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，然后将未知类别的样本和观测值代入判别函数，再根据判别准则判定该样本的所属类别。非监督分类指事先对分类过程不施加任何先验知识，仅凭遥感影像地物的光谱特征的分布规律进行分类，即按自然聚类的特性进行“盲目”分类。
6、遥感系统：根据电磁波理论，不与目标物接触，从远处用探测仪器接收来自目标物的电磁波信息，通过对信息的处理和分析研究，确定目标物的属性及目标物相互间的关系的综合技术系统。
7、成像光谱技术：通常把既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像
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合一”的技术称为成像光谱技术。
8、成像遥感与非成像遥感：前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成图像；后者传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。 9、高光谱遥感：在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。 10、高光谱：所谓高光谱就是在0.4μm－2.5μm 之间设臵了多达两百多个波段，每一波段通道很窄，只有几个到十几个毫微米。因此传感器在提供图象的同时，对每一个象元可提供一条几乎是连续的光谱曲线。
11、色调：是色彩彼此相互区分的特性。
12、色度图：以色度坐标表示的平面图称为色度图。
13、互补色：两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。 14、植被遥感：植物专题信息的提取，利用植被指数，进行植被宏观监测以及生物量估算 包括农作物估产、 植被宏观监测以及生物量估算。
15、水体遥感：指通过对遥感图像分析，来获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，从而对一个地区的水资源和水环境作出评价，
16、微波遥感：微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。
17、遥感图像增强：指通过对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换来改善遥感图像质量，提高目视效果。
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18、瑞利散射与米氏散射：前者是指当大气中的粒子直径比波长小得多的时候所发生的大气散射现象。后者是指气中的粒子直径与波长相当时发生的散射现象。
19、大气窗口：电磁波在大气中传输过程中耗较小，透射率很高的波段。
20、狭义遥感：在高空和外层空间的各种平台上，通过各种传感器获得地面电磁辐射信息，通过数据的传输和处理揭示地面物体的特征、性质及其变化的综合性探测技术。
21、遥感平台：装载传感器的工具或设备，主要有地面平台（如遥感车、手提平台、地面观测台等）、空中平台（如飞机、气球、其他航空器等）、空间平台（如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等）。
22、黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁波都全部吸收，则为黑体。其特点是吸收率为1，反射率为0。黑体具有最大发射能力。自然界不存在完全的黑体，黑色烟煤被认为最相似。
23、监督分类法优点是：简单实用，运算量小。缺点是：受训练场地个数和训练场典型性的影响较大。受环境影响较大，随机性大。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。
24、非监督分类优点是：事先不需要对研究区了解，减少人为因素影响，减少时间，降低成本。不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。缺点是：运算量大。当两地物类型对应的光谱特征
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差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。
25、合成孔径雷达：指利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天
线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨力的雷达。SAR的方位分辨力与距离无关，只与天线的孔径有关。天线孔径愈小，方位分辨力愈高。
26、像点位移：中心投影的影像上，地形的起伏除引起相片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在相片位臵上的移动，这种现象称为像点位移，其位移量就是中心投影与垂直投影在统一水平面上的投影误差。
27、NDVI： 即归一化差分植被指数：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或两个波段反射率的计算。 主要用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。
28、遥感图像的存储格式：数据格式：按波段顺序依次排列。每个像元按波段次序交叉排列。逐行按波段次序排列的格式。
29、直方图：将一个变量的不同等级的相对频数用矩形块标绘的图表。 二、问答题
1.遥感的类型有哪些？
①按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。 ②按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
③按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等
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④按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式 ⑤按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感 2.遥感的特点有哪些？
①遥感范围大，可实施大面积的同步观测
②获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点，时效性 ③数据的综合性和可比性，具有手段多，技术先进的特点 ④经济效益高，用途十分广泛 ⑥遥感技术的局限性.
3.TM影像各波段的特征、中巴地球资源卫星和法国SPOT卫星的波段特征？ ①TM: 波段号
波长范围 对应波谱段 分辨率
TM1 0.45~0.52μm 蓝绿波段30m 对水体穿透强, 对叶绿素与叶色素反映敏感，有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等。
TM2 0.52~0.60μm 绿红波段 30m 对植物的绿反射敏感该波段位于健康绿色植物的绿色反射率（0.54～0.55um）附近。
TM3 0.63~0.69μm 红波段 30m 对水中悬浮泥沙反映敏感。 TM4 0.76~0.90μm 近红外波段 30m 对绿色植物类别差异最敏感。 TM5 1.55~1.75μm 近红外波段 30m 该波段位于水的吸收带映植物和土壤水分含量敏感。
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TM6 10.4~12.5μm 热红外波段 120m 热特征，如城市热岛效应研究、森林火灾的监测等，进行热制图；
TM7 2.08~2.35μm 近红外波段 30m 地质学家追加波段，处于水的强吸收带，水体呈黑色，可用于区分主要岩石类型、岩石的热蚀度、探测与岩石有关的粘土矿物。 ②中巴资源卫星： B1:0.45～0.52μm，蓝。 B2:0.52～0.59μm，绿。 B3:0.63～0.69μm，红。 B4:0.77～0.89μm，近红外。 B5:0.51～0.73μm，全波段。
B6:0.50～1.10μm，蓝绿～近红外, 分辨率77.8 m。 B7:1.55～1.75μm，近红外相当于TM5,分辨率为77.8 m。 B8:2.08～2.35μm，近红外相当于TM7,分辨率为77.8 m。 B9:10.4～12.5μm，热红外相当于TM6,分辨率为156 m ③SPOT：
0.50~0.59 μm 绿 0.61~0.68 μm 红 0.79~0.89 μm 近红外
20 m 20 m 20 m
0.51~0.73 μm 绿—红全波段 10 m 4.ETM与TM的主要区别？ 区别：
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①：TM在热红外波段的分辨率是120m，ETM在热红外波段的分辨率是60m。
②：TM只有7各波段，ETM加了一个全色波段。 5.太阳同步卫星、地球同步卫星特点和差别？
①地球静止卫星：轨道高度36000km左右，绕地球一周需24小时，公转角速度和地球自转角速度相等，相对于地球似乎是一个静止不动的。能观测1/4地球面积，有3~4颗形成空间监测网，对全球中低纬度地区进行监测，对某一固定地区，每隔20~30min获取一次资料，主要包括气象卫星和通讯卫星。
②太阳同步卫星：轨道高度800~1600km，南北向绕地球运转，对东西宽约2800km的带状地域进行观测。由于与太阳同步，使卫星每天在固定的时间经过没点的上空，使资料获得时具有相同的日照条件，一日两次，在极地地球观测频繁。覆盖全球，与地方时一致，利于拼接。 6.光学遥感与微波遥感的差别及各自优势？ ①差别：
探测波段：光学遥感探测波段范围0.38-0.76um；微波遥感探测波段范围通常大于1mm。
光学遥感只能够采集地表信息，而微波却具有穿透性，能够探测地表以下一定深度范围内的信息
光学遥感对大气状况有要求，天气因素影响大；微波遥感则能够实现全天时、全天候探测，具有穿透云雾的能力。
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②优势：
光学遥感：分辨率高，更接近实际。 微波遥感：全天候、穿透性、多波段。
7.大气的主要成分，在真实大气条件下传感器实际接收到的太阳辐射及其意义？
①主要成分：干洁空气，二氧化碳、氮气、氧气等；水；尘埃。 ②太阳辐射变化：由于大气中的水、氧、二氧化碳等分子对太阳辐射的吸收作用，加之大气的散射，使太阳辐射产生很大程度上的衰减。 ③意义：研究大气对太阳辐射的影响，有利于成功避开不必要的影响，能够知道我们正确的运用遥感，有利于遥感工作的开展。 8.高光谱成像光谱仪的工作原理和基本类型？
①原理：通常的多波段扫描仪将可见光和红外波段分割成几个到是几个波段，使得扫描仪在取得目标地物的同时也能获取该地的光谱组成。其原理就是基于这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术。
②类型：垂直飞行方向的掸扫式扫描的线阵列；二维面阵列成像光谱仪，一维用作光谱仪，一维用作推扫式线阵列。 9.微波遥感的特征有哪些？ ①全天时、全天候工作
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②对冰雪、森林、土壤有一定穿透力 ③对某些地物具有特殊的反射波谱特征 ④对海洋遥感具有特殊意义 ⑤分辨率较低，但特征明显
10.影响雷达影像色调的主要因素是哪些？
11.遥感摄影像片上经常用到的直接解译标志和间接解译标志？ ①直接：色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图型位臵。 ②间接：目标地物与其相关指示特征；地物及与环境的关系；目标地物与成像时间的关系。
12.遥感影像变形的原因有哪些？
①遥感平台位臵和运动状态变化，包括航速、航高、偏航等。 ②地形起伏
③地表曲率，包括像点位移等。 ④大气折射，对太阳辐射产生折射。 ⑤地球自转
13.遥感图像几何校正的方法和选取控制点的一般原则？ ①方法：
直接纠正方法：从原始图像，依次对每个像元根据变换函数F（x，y），求得它在新图像中的位臵，并将灰度值赋给新图像的对应位臵上。
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间接纠正法：从新图像中依次每个像元，根据变换函数f (x，y) 找到它在原始图像中的位臵，并将图像的灰度值赋予新图像的像元。 ②原则：
表征空间位臵的可靠性，道路交叉点，标志物，水域的边界，山顶，小岛中心，机场等。
同名控制点要在图像上均匀分布； 清楚辨认；
数量应当超过多项式系数的个数（（n+1）*（n+2）/2）。当控制点的个数超过多项式的系数个数时，采用最小2乘法进行系数的确定，使得到的系数最佳。
13.遥感影像地图的类型及其发展趋势？ ①类型：
内容：普通影像地图和专题影象地图
传感器：航空摄影影像地图、扫描影象地图和雷达影像地图。 ②发展趋势：
朝电子影像地图发展，计算机系统将成为载荷图像信息介质。 超多媒体影像地图发展，让影像地图的信息传输和表达更加有效。 朝立体全息影像地图发展，让人们可以看到立体全息影像。 14.水体的光谱特征?
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太阳光照射到水面，少部分（约占3.5%）被水面反射回空中，大部分入射到水体。入射到水体的光，有大部分被水体吸收，部分被水中的悬浮物质（泥沙、有机质）反射。被悬浮反射和被水底反射辐射，部分返回水面，折回到空中。因此遥感器所能接收到的辐射就包括水面反射、水中物质反射和水底反射。 15.遥感应用于探测水体污染的基本原理？
由于不同水体的水面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深和水底特性不同，从而形成传感器上接收到的反射光谱特征存在差异，为遥感探测水体提供基础。
16.什么是水体遥感的“红移”现象？
指水体波谱反射峰值向长波方向移动，叫做“红移”。清水在0.75微米处的反射率接近与0，而含有泥沙的浑浊水至0.93微米处反射率才接近0.
17.清洁水体和非清洁水体的波谱曲线特征（叶绿素）?
①水体叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿光波段反射率最高。
②水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而是灰色或浅灰色。 18.植被在遥感影像上的特征？（植物光谱特征）
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健康植物的波谱曲线有明显的特点，在可见光0.55微米附近有一个10%~20%的小反射峰。在0.45微米和0.65微米附近有两个明显的吸收谷。在0.75~0.8微米是一个陡坡，反射率急剧增高。在近红外波段0.8~1.3微米之间形成一个高的反射率，达到40%。在1.45、1.95、和2.6~2.7处有三个吸收谷。
19.影响植物光谱反射率的因素？
①本身：叶子颜色、叶子组织结构、叶子含水量、植物覆盖程度。 ②外界：灌溉、施肥、气候、土壤、地形等。 20.不同土壤质地的光谱曲线特征？
在植被稀少的地方，土壤的反射曲线与其机械组成和颜色密切相关。 颜色深的土壤反射率低，颜色浅的反射率高。（黑土小于黄土） 干燥条件一样时，表面越平滑反射率越高。 有机质越高，反射率越低。
颗粒越粗，反射越低；越细反射越高。
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土壤含水量越大，反射曲线平移下降。 21.简述非监督分类的过程和方法？
非监督分类的基本过程是：1. 确定初始类别参数；2. 计算每一像元与各类别中心的距离，选择与中心距离最短的一类作为该像元的归属类；3. 根据事先设定阈值，将类别合并或分裂；4. 计算新的类别中心，把新值与原中心值对比，有差异则用新值为集群中心；5.重复2—4的步骤；6. 聚类中心的位臵不再变化或到达迭代次数，运算停止。
方法：分级集群法、动态聚类法。 22.监督分类中，常用方法有哪些？ ①最小距离分类法 ②多级切割分类法 ③特征曲线窗口法 ④最大似然比分类法
三、判断题
（ ）1、用减色法合成的遥感图像是假彩色图像。 （ ）2、微波图像的空间分辨率随波长不同而不同。 （ ）3、中值滤波是为了达到去除噪声的目的。
（ ）4、点状地物位于线状地物的某一点时，它们是相交关系。 （ ）5、水中叶绿素浓度增加，蓝光波段的反射率下降，绿光波
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段的反射率增高。
（ ）6、差值运算可消除因地形起伏引起的畸变。 （ ）7、几何校正时图像边缘部分不用选取控制点。 （ ）8、电磁波谱是电磁波在真空中传播的波长递减排列。 （ ）9、云雾呈白色是由米氏散射造成的。
（ ）10、热红外遥感影像上的阴影是地物温度的反映。 四、填空题
1.物体表面状况不同，反射率也不同。物体的反射状况可分为三种，即漫反射 、镜面反射、实际地物反射。
2.1978年以后，气象卫星进入了第三个发展阶段，主要以NOAA系列为代表。我国的气象卫星发展较晚。,风云一号气象卫星是中国于1998年9月7日发射的第一颗环境遥感卫星。
3.1999年，我国第一颗地球资源遥感卫星（中巴地球资源卫星）在太原卫星发射中心发射。
4.陆地卫星的轨道是太阳同步轨道，其图像覆盖范围约为
185*185平方
公里。SPOT卫星较之陆地卫星，其最大优势是最高空间分辨率达到10米。
5.固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。目前常用的探测元件是 CCD ，它是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。 6.TM影像为专题制图仪获取的图像。其在光谱分辨率 、辐射分辨率 、空间分辨率 方面都比MSS图像有较大改进。
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7.遥感图像解译专家系统由三大部分组成，即图像处理和特征提取子系统、解译知识获取子系统 、狭义的遥感图像解译专家系统 。 8.全球定位系统在3S技术中的作用突出地表现在两个方面，即精确的定位能力和准确定时及测速能力
9.固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。目前常用的探测元件是CCD，它是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。
10.引起辐射畸变的原因有两个，即 仪器本身的误差 和大气的影响 。
11.大气对辐射散射后，有相当一部分散射光直接进入传感器，这部分辐射称为 程辐射 。
12.大气影响的粗略校正指通过比较简便的方法去掉程辐射度。其主要方法有 直方图最小值去除法、 回归分析法 。 13. 五、论述题
1. 请结合所学遥感知识，谈谈遥感技术的发展趋势 15分
现代遥感技术的发展趋势是：1. 波谱分辨力提高，波谱范围增加，技术成熟。随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达和高分辨力穿透雷达、星载合成孔径雷达技术的日益成熟，遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波红外、热红外、微波方向发展，波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。2. 大、中、小卫星相互协同，高、中、低轨道相结合，在时间分
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辨率上从几小时到18天不等，形成一个不同时间分辨率的互补系列。3. 随着高空间分辨率新型传感器的应用，遥感图像空间分辨率从1km、500m、250m、80m、30m、20m、10m、5m发展到1m，军事侦察卫星传感器可达到15cm或者更高分辨率，空间分辨率的提高，有利于分类精度的提高，但也增加了计算机分类的难度。4. 高光谱遥感的发展，使得遥感波段宽度从早期的0.4um（黑白摄影）、0.1um（多光谱扫描）到5nm（成像光谱仪），遥感器波段宽度窄化，针对性更强，可以突出特定地物反射峰值波长的微小差异；同时，成像光谱仪等的应用，提高了地物光谱分辨力，有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性。5. 机载三维成像仪和干涉合成孔径雷达的发展和应用，将地面目标由二维测量为主发展到三维测量
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