遥感地学分析整理

遥感地学分析整理
遥感地学分析
⼀、名词解释
遥感地学分析：是建⽴在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理⼿段、数学⽅法和地学分析等综合型应⽤技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论⽅法。

热惯量：由于系统本⾝有⼀定的热容量，系统传热介质具有⼀定的导热能⼒，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过⼀定的时间，这种性质成为系统的热惯量(Thermal inertia)。

叶⽅位⾓：法线在⽔平⾯上的投影与正北⽅向的交⾓称为叶⼦在该点的⽅位⾓。

红边：反射光谱的⼀阶微分最⼤值所对应的光谱位置.
光合有效辐射：植物光合作⽤所能利⽤的可见光部分的太阳辐射。

简答
1、植被遥感中NDVI应⽤最⼴泛？
①NDVI是对植被⽣长状态及植被覆盖度的最佳指⽰因⼦。

NDVI 与 LAI、绿⾊⽣物量、植被覆盖度、光合作⽤等植被参数有关；NDVI的时间变化曲线可反映季节和⼈为活动变化；甚⾄整个⽣长期的NDVI对半⼲旱区降⾬量、对⼤⽓CO2浓度随季节和纬度变化均敏感。

②NDVI经⽐值处理，可部分消除与太阳⾼度⾓、卫星观测⾓、地形、⼤⽓程辐射（云 / 阴影和⼤⽓条件有关的辐照度条件变化）等的影响。

③NDVI介于-1和1之间，负值表⽰地⾯覆盖为云、⽔、雪等，对可见光⾼反射；0表⽰岩⽯或裸⼟等，NIR和R近似相等；正值表⽰有植被覆盖，且随覆盖度增⼤⽽增⼤。

⼏种典型的地⾯覆盖类型在⼤尺度NDVI图象上区分鲜明，植被得到有效的突出。

因此，NDVI 特别适⽤于全球或各⼤陆等⼤尺度的植被动态监测。

⼆、论述题
1、植被指数影响因素。

①物候期、农事历。

物候期指⾃然植物在其⽣长发育过程中，其⽣理、外形、结
构等的季节性变化，可通过遥感加以监测。

对于农作区，物候期表现为地⽅农事历，即耕作、播种、发芽、⽣长、成熟、收获、休闲等季相循环周期。

它是由作物的⽣长特点、地⽅⽓候、地⽅农业耕作⽅式与习惯等决定的。

可见，植被指数提取中遥感数据时相选择的重要性。

②⼤⽓效应。

⼤⽓对组成植被指数的R、NIR波段有不同的衰减系数。

⼤⽓散射⼀般使植被的红光辐射增强（上⾏程辐射增强）、但⼤⽓散射和吸收使近红外辐射降低，两者对⽐度下降。

因此，⼤⽓对植被指数的总效应是使植被指数信号下降。

但其对不同植被指数影响程度却有很⼤的不同。

③太阳⾼度⾓等。

太阳天顶⾓（θ）、⽅位⾓及观察⾓的影响主要反映在⼤⽓路径长度和地表⼆向反射（BRDF）效应，使植被指数值变化较⼤，致使不同时相的植被指数缺乏可⽐性。

地表的⽅向反射（BRDF）变化与植被冠层结构有关，⽽冠层结构受太阳⾼度⾓的影响。

③地形效应。

在地形起伏的⼭区、地形的阴影效应，往往掩盖了部分植被，使植被指数发⽣变化。

最简便的⽅法——⽐值法或⽐值合成法可以消除部分阴影的影响，提⾼植被信息提取的能⼒。

④遥感器。

遥感器本⾝的辐射定标以及多种遥感器间光谱波段响应函数、空间分辨率、视场⾓等的差异，均会对植被指数的植被检测能⼒和数值的可⽐性发⽣影响。

因⽽需要对遥感数据进⾏辐射纠正，以及各波段光谱响应函数间的纠正处理，以保证多源数据的综合分析和⼤尺度植被遥感动态监测的可靠性。

2、植被指数与植被覆盖度的地⾯测量⽅法。

（采样法）
①植被覆盖度指植被冠层的垂直投影⾯积与⼟壤总⾯积之⽐。

即植/⼟⽐。

②植被覆盖度的地⾯测量法：
采样法，通过各种测量⽅法获得样地内植被出现的概率，将其作为研究样地的植被覆盖度。

特点是操作复杂，测量周期长，受条件限制多，效率低但精度较⾼。

包括样线法、样点法、阴影法、树冠投影法。

①样线法：在植被研究区内选定样线，可选择不⽌⼀条，以空间上垂直交叉的形式设置。

将植株接触样线的长度占样线总长的百分⽐作为样线所在区域的植被覆盖度，再把⼏条样线结果平均后得到样⽅的覆盖度。

杨线法相当于以线估⾯。

②样点法：在空间上采样，每个样点只对应着很⼩的空间范围，样点只有植被和⾮植被两种情况，通过多个样点的统
计获得样⽅的植被覆盖度。

相当于以点估⾯。

⼏种代表性测量⽅法：针刺法(将⼀根根样针在植被中垂直放下，接触到植物枝叶的样针数与总样针数之⽐，即为植被覆盖度。

（草地））；正⽅形视点框架法(该框架由两根上下对齐并等距钻有⼗个⼩孔的⽔平杆构成，观测者从上端⽔平杆的⼩孔向下看，以观察到植被的⼩孔数占总孔数的百分⽐作为植被覆盖度。

)；抬头望法(⽤于森林郁闭度测算。

以样地两条对⾓线上的林⽊作为调查对象，沿着对⾓线⾛⼀步抬头看⼀次天，将能看见林冠的次数占抬头总次数的百分⽐作为林地郁闭度。

(乔⽊林))。

③称尺测法，把⼀把标有刻度的尺⼦放置在地⾯，平⾏于作物的⾏⽅向，沿垂直于⾏的⽅向每隔⼀定距离依次移动，分别读取尺⼦上阴影长度，总阴影长度占尺⼦总长度的百分⽐即为植被覆盖度。

该法⼀般多适⽤于⾏播作物，且要尽量在正午时测量。

（灌⽊林或⾏播作物）④树冠投影法：⽤于乔⽊等⾼⼤植被郁闭度的估算。

在样⽅内将每株林⽊进⾏空间定位，再将每株树⽊的树冠投影进⾏测量，按照⼀定⽐例尺标在绘图纸上。

根据树⽊投影总⾯积和样⽅总⾯积来获得样⽅的郁闭度。

（林地）
绪论
1、遥感的分类（选择、判断）
①按遥感平台划分：地⾯、航空、航天、航宇遥感。

②按探测电磁波段划分：紫外(0.05-0.38um)、可见光(0.38-0.76um)、红
外(0.76-1000um) 、微波(1mm-1m) 、多光谱(在可见光和红外范围内，
分成若⼲窄波段)、⾼光谱遥感。

③按电磁辐射源划分：被动、主动遥感。

④按应⽤领域划分：地质、农业、林业、⽔利、海洋、环境、灾害遥感等。

2、遥感地学分析：是建⽴在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结
合物理⼿段、数学⽅法和地学分析等综合型应⽤技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论⽅法。

3、空间分辨率的三种表⽰形式：象元、线对数、瞬时视场(IFOV)
4、瞬时视场（IFOV）越⼩，最⼩可分辨单元(可分像素)越⼩，空间分辨率越⾼。

5、光谱分辨率决定因素：波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的
⼤⼩，即通道数、每个通道中⼼波长，及带宽
通道数、中⼼波长、带宽（选择、填空）
6、光谱分辨率⾼、空间分辨率的⾼低情况
7、光谱分辨率越⾼，专题研究的针对性越强，对物体的识别精度越⾼，遥感应
⽤分析的效果也就越好。

（判断）
8、空间分辨率越⼤，将伴之以辐射分辨率的降低。

可见，⾼空间分辨率与⾼辐
射分辨率难以两全，它们之间必须有个折衷。

9、⼀般瞬时视场IFOV越⼤，最⼩可分像素越⼤，空间分辨率越低；但是，IFOV
越⼤，光通量即瞬时获得的⼊射能量越⼤，辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能⼒越强，则辐射分辨率越⾼。

（选择、判断）
10、⽔体光谱反射特性可能包括来⾃三⽅⾯的贡献：⽔的表⾯反射、⽔体底部物质的反射和⽔中悬浮物质的反射。

（填空）
11、植被的反射波谱曲线规律性明显⽽独特，主要分为三个波段：可见光波段（0.4~0.76m )有⼀个⼩的反射峰，位于0.55 m (绿光波段）处，两侧蓝光波段（0.45m ）和红光波段(0.67m )则有两个吸收带；近红外波段（0.7~0.8 m ）有⼀反射徒坡，⾄ 1.1m 附近有⼀峰值；中红外波段
（1.3~2.5m ）受绿⾊植物含⽔量的影响，吸收率⼤增，反射率下降，在1.45、1.95和2.7m 为中⼼是⽔的吸收带，形成低⾕。

（看⼀看，选择、判断）
第1章植被遥感
1、植物叶⽚结构：表⽪、叶⾁和叶脉。

2、叶⽚对紫外线吸收很⼤。

叶⽚对可见光以吸收为主，且蓝-紫光和橙-红光的光合有效辐射吸收最⼤，超过90%，绿光吸收最少，吸收率为50%-90%，反射峰达到10%-20%。

（判）
3、低的地⽅是含有叶绿体，⾼的地⽅
是细胞多孔隙的结构，1.4、1.9和
2.7um，出现的液态⽔吸收带的控制。

（填）
4、叶⽚⽣化组分包括⽔、叶绿素、胡萝⼘素、纤维素和蛋⽩质等，它们决定了叶⽚的吸收特性。

5、在可见光谱段内，植物光谱特性主要受叶内各种⾊素（叶绿素和胡萝⼘素等）的⽀配，其中叶绿素起最主要的作⽤。

6、叶绿素主导作⽤，在蓝光波段和红光波段强吸收（吸收峰），绿光波段⾼反射（判）
7、胡萝⼘素、叶黄素导致0.43µm-0.48µm范围内形成强烈的吸收带。

8、随着植物由茂盛到衰⽼，叶绿素减少、其它⾊素增加、黄、红光附近反射率上升，近红外反射率下降。

（选、判）
9、蛋⽩质、纤维素+⽊质素的吸收在波长⼤于1.9um后有增加趋势，因此，可利⽤短波红外光谱判断植物是否缺肥并可进⾏氮含量的定量估算。

（选、判、填）10、在0.7µm - 1.3µm近红外谱段，植物光谱特性主要取决于叶⽚内部的细胞结构，不同植物在近红外区的反射差异⽐在可见光区⼤的多，⽤近红外谱段进⾏植物类型区分。

（选、判、填）
11、双⼦叶植物(苹果、棉花、向⽇葵)反射率⾼于单⼦叶植物(⼩麦、⽔稻、⽵⼦)反射率。

12、由于年轻，不成熟稀疏结构叶⽚相较于年长树叶叶绿素含量较低、空隙率较少，它们反映了更多的可见光辐射和较少的红外辐射。

13、叶⽚表⾯发丝状物和蜡状物也是影响叶⽚反射率的重要因素。

(选)
14、在近红外谱段冠层的反射率⾼于单叶⽚。

（选、判）
15、简化的植被结构特征，分为：⽔平均匀植被（连续植被：草地、幼林、⽣长茂盛农作物）和离散植被(疏林地、果园、灌丛等)两种。

（填、选、判）
16、叶⾯积指数LAI：单位⼟地⾯积上的柱体内全部植物叶⼦⾯积（仅叶⽚向上半⾯）之和。

(判、选)
17、叶倾⾓：叶⼦向上半⾯某⼀点上的法线⽅向与Z轴（垂直于⽔平⾯指向天空）的交⾓，称为叶⼦在该点的倾⾓。

18、当绿⾊植物叶绿素含量⾼，⽣长旺盛时，“红边”会向波长增加的⽅向偏移，称“红移”。

19、当植物由于受⾦属元素“毒害”、感染病⾍害、污染受害或者缺⽔缺肥等原因⽽“失绿”时，则“红边”会向波长短的⽅向移动，称“蓝移”。

20、⽐值植被指数(RVI)①是绿⾊植物的灵敏指⽰参数，②它与叶⾯积指数（LAI）、叶⼲⽣物量（DM）、叶绿素含量相关性⾼，被⼴泛⽤于估算和监测绿⾊植物⽣物量。

③在植被⾼密度覆盖情况下，它对植被⼗分敏感，与⽣物量的相关性最好。

但当植被覆盖度⼩于 50% 时，它的分辨能⼒显著下降。

④对⼤⽓状况很敏感(选择项)
21、NDVI 更适⽤于植被发育中期或中等覆盖度植被检测。

（选、判）
22、L是⼀个⼟壤调节系数，它由实际区域条件所决定的常量，L⼀般接近于0.5。

23、太阳垂直照射要⽐倾斜照射（θ＞40 °），VI(植被指数)与LAI(叶⾯积指数)的预测能⼒低；选⽤45°的太阳⾼度⾓时，VI与 LAI相关性好。

(选、判) 24、LAI测量⽅法：1、直接测量法:在野外或实验室内直接观测采集叶⽚的⾯积进⽽估算LAI的⽅法。

采集⽅式：①破坏采摘法：适⽤于植株较⼩的⽣态系统，如草地、农作物、苔原等②落叶收集法：适⽤于森林⽣态系统。

特点：耗时费⼒，但精度最⾼，可作为间接测量法测量结果的有效验证。

(选、判)2、间接估算法:使⽤LAI-2000LAI叶⾯积指数仪。

25、叶⾯积指数⼀般⼤于1，⼩于10。

(选)
26、NDVI与LAI存在饱和现象，即随着绿⾊⽣物量的增加达到⼀定程度后，NDVI 不再增长，⽽处于“饱和”状态。

当LAI超过2或3时，NDVI对LAI的变化不敏感。

(选)
27、叶⼦⽣长初期，叶绿素含量与辐射能吸收间⼏乎直线相关，即叶绿素含量增多，蓝、红波段吸收增强，绿波段反射率降低，近红外反射率增强，植被指数增⼤；当叶绿素含量增加到⼀定程度后，吸收率近于饱和，反射率变化⼩，植被指数的差异不明显，因⽽植物在⽣长旺季较难区分。

(选)
28、且以质量/⾯积为量纲的叶绿素含量表⽰⽅法与各光谱指数的相关性要优于以质量/⼲重为量纲的叶绿素含量表⽰法与光谱指数的相关性，说明若利⽤遥感数据提取叶绿素含量，应以质量/⾯积量纲为宜。

这是因为光线在叶⽚内的消光作⽤分为散射和吸收，与光线在叶⽚内⾛过的光程有关，⽽光程⼜是和单位⾯积内的散射吸收物质直接相关。

(选、判)
29、绿PAR（Green PAR）是指去除⽊质材料由绿叶所吸收的PAR。

APAR，植被冠层吸收的参与光合⽣物量累积的光合有效辐射部分。

FAPAR，也作FPAR或fAPAR，吸收光合有效辐射⽐例，是指植被吸收的光合有效辐射（PAR）占⼊射太阳辐射的⽐例。

(选、判)
30、FAPAR的定义是针对植被提出的，不包括被植物反射的⼊射太阳辐射和由背景(包括⼟壤、地⾐和林下枯枝落叶层)吸收的太阳辐射，但必须包括由背景反射并且被植被吸收的部分。

第2章⽔环境遥感
1、⽔中可见光反射包含⽔表⾯反射、⽔体底部物质反射及⽔中悬浮物质的反射
3⽅⾯的贡献。

（填空）
2、对于清⽔（H2O），浅层表现为⽆⾊，⽔深为浅蓝⾊。

在蓝-绿光波段反射率4%-5%；近红外部分⼏乎吸收全部的⼊射能量；在热红外，晚上⽐陆地地物亮，⽩天则相反。

在微波雷达中回波强度因镜⾯反射⽽很⼩。

清⽔主要表现为蓝绿光的反射，红光更少，⼏乎没有近红外（选择）
3、随泥沙含量增加，峰值波长向长波⽅向移动（选择）
4、纯⽔光谱吸收特性：可见光区，蓝光透射率最⼤，红光衰减最强。

5、遥感器接收到的光包括天空散射光、⽔⾯反射光和⽔中光；⽔底反射光与后向散射光⼀起组成⽔中光（填空）
6、后向散射光随⽔体浑浊度的增加⽽增加，两者呈正相关；⽔体底部反射光强度与⽔深呈负相关，且随⽔体浑浊度的增⼤⽽减⼩。

（选择）
7、考虑到结合遥感⼿段（近红外、可见光）进⾏⽔深探测对于坝前及上部⽔深⼤于3O ⽶的区域、上游库区、清澈的地⽅。

（选择）
8、
图6.8和图6.9中可看出：
0.44µm处有吸收峰。

0.4-0.48µm反射辐射随浓度加⼤⽽降低；
0.52µm处出现“节点”，即该处辐射值不随叶绿素含量⽽变化；
0.55µm处出现反射峰值，并随着叶绿素含量增加，反射率上升；
0.685µm附近有明显荧光峰（图6.8）。

这是由于浮游植物分⼦吸收光后，再发射引起的拉曼效应⼀即进⾏⽔分⼦破裂和氧分⼦⽣成的光合作⽤，激发出的能量荧光化的结果。

从图中可知，波峰-波⾕带宽较窄，为获取有指⽰意义的信息，需选择波段间隔
不宜宽，最好⼩于或等于±5nm。

（选择、判断）
10、随着海⽔中悬浮物质浓度增加，0.52µm附近的叶绿素光谱“节点”会向长波⽅向移动。

（判断）
11、⾚潮⽔体和⾮⾚潮⽔体光谱有两个明显不同：⼀：在400—560nm 的蓝绿光范围内, ⾚潮⽔体的光谱反射率⽐正常⽔体低, 或者说吸收率较⾼, ⽽且变化较快。

⼆、在680 nm 左右有明显的反射峰, 即叶绿素荧光峰。

（选择）
12、在⾚潮形成过程中，表层海⽔叶绿素a浓度呈持续或螺旋状上升，⽽总的趋势都是较快地上升到⾚潮峰值, ⾮⾚潮海⽔的叶绿素 a 浓度虽然也会增加,但增加速度缓慢。

13、海表温度法遥感监测⾚潮：对于正常海⽔, 其表层温度变化是⼀个相对缓慢的过程, 发⽣⾚潮的海区海⽔温度变异则⼤⼤超过⽇温差, 所以当表层海⽔温度⽇变化率达到⼀定数值时即可判断⾚潮形成。

（发⽣⾚潮⽔体和没发⽣⾚潮⽔体温度均上升，但发⽣⾚潮⽔体温度上升快，⽇的累计变化量⼤，没发⽣⾚潮的⽔体温度上升慢）。

（选择、判断）
14、
随着⽔中悬浮固体浓度的增加及泥沙粒径的增⼤，⽔体的反射率增⼤，反射峰值向长波⽅向移动，但由于受到0.93µm、1.13µm红外强吸收的影响，反射峰值不会越过0.93µm。

（选择）
15、反射：常温下，油膜可见光波段的反射率较⽔体⾼，且污油浓度越⾼，反射率越⾼。

热红外图像上，夜晚未污染⽔区呈⽩⾊条带，排油区呈⿊⾊条带。

16、油膜对紫外光的反射率⽐海⽔⾼1.2-1.8倍，有较好的亮度反差，但仅对厚度⼩于5mm的各种⽔⾯油膜敏感，因此，利⽤紫外波段电磁波可把海⾯薄油膜显⽰出来。

17、⽐辐射率-物体在温度T，波长λ处的辐射出射度M1（T，λ）与同温度，同波长下的⿊体辐射出射度M2（T，λ）的⽐值。

18、在侧视雷达和合成孔径雷达图像上，油膜成暗⾊调。

第3章城市遥感1
1、城市⽤地指数：NDBI =（TM5 - TM4）/（TM5 +TM4）NDBI>0的地物则认为是城镇⽤地。

（填空）
2、城市⽓温与郊区同期（瞬时、⽇平均、⽉平均、年平均等）⽓温差值⼤⼩，则称为城市热岛强度。

（填空）
3、根据维恩位移定律就可以得出温度300k 时，辐射峰值波长在9.7um 附近。

4、亮度温度:遥感器在卫星⾼度所观测到的热辐射强度相对应的温度。

利⽤Planck公式计算特定热辐射强度下的亮度温度；（填空）
5、亮度温度、地表⽐辐射率、⼤⽓透射率（⽔汽含量）是进⾏地表温度反演主要考虑的三⼤参数。

（填空）
6、劈窗算法是两个波段，单窗算法是⼀个波段。

第4章⼟壤遥感
1、⼟壤反射率从可见光的短波段起随波长的增加⽽逐渐抬升。

2、铁氧化物的存在导致⼟壤在整个波段范围的反射率下降。

3、有机质含量⾼时, ⼟壤颜⾊越深，反射率越低。

4、不能笼统地说, ⼟壤颗粒越细, 反射率越⾼。

（还与含⽔量、有机质有关）
5、由于系统本⾝有⼀定的热容量，系统传热介质具有⼀定的导热能⼒，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过⼀定的时间，这种性质成为系统的热惯量。

6、在实际应⽤时,通常使⽤表观热惯量(ATI) 来代替真实热惯量(P)。

（填空）
7、反照度，即地表光谱反照率ABE，与地表⽅向反射率ρ不同，是地物波长从0到∞的反射⽐。

地表光谱反照率具有全波段、半球视场及各向异性的特点。

地表⽅向反射率ρ具有⾮连续、窄波段、窄视场。

（选择）
8、惯量法-限制1：⼟层深度的增加表观热惯量与⼟壤含⽔量之间的相关性逐渐降低。

（选择）
9、热惯量法-限制2：法反演⼟壤含⽔量需要对研究区昼夜两幅遥感图像进⾏严
格配准,通过亮温得到昼夜温差。

由于遥感图像受到云的影响,很难得到同⼀研究区昼夜⽆云的图像,因⽽计算昼夜温差的精度很难保证。

10、热惯量法-限制3：⼟壤植被覆盖度⾼时,由于受到植被蒸腾及⼟壤⽔分交换的影响,反演⼟壤含⽔量时的精度会⼤⼤降低。

因此,表观热惯量仅适⽤于裸⼟或低植被覆盖的⼟壤。

11、蒸散法缺陷：在有植被覆盖的条件下，作物缺⽔指数法监测⼟壤⽔分的精度⾼于热惯量法，但是其计算复杂。

12、归⼀化植被指数可以间接地反映旱情，但在时间上有⼀定的滞后性，在⼲旱初期，很难通过植被指数监测出来。

13、植被指数进⾏旱情监测，⼭区效果⽐平原好。