遥感导论。简答

1. 遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。

2. 遥感的特点：①大面积的同步观测；②时效性；③数据的综合性和可比性；④经济性，投入少、收益高；
⑤局限性，遥感所利用的电磁波有限。

3. 电磁波的性质：①横波；②在真空中以光速传播；③满足f*入=c, E=h*f。

E为能量，单
位J; h为普朗克常数，h=6.626X 10 (-34) J/s；f为频率；入为波长；c为光速，c=3X 10
(8) m/s。

④电磁波具有波粒二象性，即具有波动性和粒子性。

5. 朝霞和夕阳呈现橘红色的原因：日出和日落时，太阳高度角小，阳光斜射地面，通过的大气层比阳光直射时要厚得多，在过长的传播中，波长最短的蓝光几乎被散射掉，波长次短的
绿光也大部分被散射掉，只剩下波长最长的红光，散射最弱，透过大气最多，加上剩余的极
少量绿光，最后合成呈现橘红色。

6. 云层呈白色的原因：云、雾粒子中水滴的直径比波长大得多，对可见光中各个波长的光散
射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。

7. 大气散射的三种类型：①瑞利散射，是当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射，特点是散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。

瑞利散射对红外辐射影响
较小，对可见光影响很大。

②米氏散射，是当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射，由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。

特点是散射强度与波长的二次方成反比，散射在光线向前方向比向后方向更强，方向性比较明显。

③无选择性散射，当
大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射，特点是散射强度与波长无关，即在符合无选
择性散射条件下的波段中，任何波长的散射强度相同。

8. 微波为什么具有穿云透雾的能力：微波波长比粒子的直径大得多，属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波透射能力强，因而称其具
有穿云透雾的能力。

9. 电磁波穿过大气层时，会发生吸收、散射和折射等现象。

10. 大气窗口的主要光谱段有：① 0.3~1.3卩m,即紫外、可见光、近红外段；② 1.5~1.8卩m 和2.0~3.5卩m,即近、中红外波段；③ 3.5~5.5卩m,即中红外波段；④8~14卩m,即远红外
波段；⑤0.8~2.5 cm,即微波波段。

11. 物体的反射状况有三种：镜面反射、漫反射、实际物体反射。

12. 植被反射波谱曲线的光谱特征：①可见光波段( 0.4~0.76卩m)有一个小的反射峰，0.55
卩m绿处，两侧0.45卩m蓝和0.67卩m红有两个吸收带，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。

②近红外波段( 0.7~0.8卩m)有一反射陡坡，至 1.1卩m附
近有峰值，形成植被的独有特征，这是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，
形成的高反射率。

③在中红外波段（1.3~2.5卩m）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，
反射率大大下降，以1.45卩m、1.95卩m和2.7卩m为中心是水的吸收带，形成低谷。

13•水体反射波谱曲线的光谱特征：水体反射主要在蓝绿色波段，其他波段吸收都很强，到了近红外波段，吸收就更强。

所以，在遥感影像上，近红外影响上水体呈黑色。

水中含泥沙时，由于泥沙散射，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。

水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。

14. 气象卫星的特点：①气象卫星的轨道分为高轨和低轨；②短周期重复观测；③成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量；④资料来源连续、实时性强、成本低。

15. 摄影机包括：分幅式摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机和数码摄影机。

16. 中心投影与垂直投影的区别：①投影距离的影响，垂直投影图像的缩小和放大与投影距
离无关，并有统一的比例尺；中心投影则受投影距离影响，像片比例尺与平台高度和焦距有关。

②投影面倾斜的影响，当投影面倾斜时，垂直投影的影响比例尺有所放大，像点相对位
置保持不变，但像点与地面点相比，比例有所夸大；中心投影像片上像点的比例关系有显著变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子，地面上AO=BO，而像片上的ao>bo。

③地形起伏的影响，垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变；中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。

17. 摄影像片的几何特征：根据摄影机主光轴与地面的关系，可分为垂直摄影和倾斜摄影。

18. 扫描成像的成像方式有三种：光机扫描成像、固体自扫描成像和高光谱成像光谱扫描。

19. 微波遥感的特点：①能全天候、全天时工作；②对某些地物具有特殊的波谱特征；③对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力；④对海洋遥感具有特殊意义；⑤分辨率较低，但特性明显。

20. 微波遥感分为：主动微波遥感、被动微波遥感。

21. 通过遥感所获取的信息有：目标地物的大小、形状及空间分布特点；目标地物的属性特点；目标地物的变化动态特点。

22. 遥感图像的三方面特征：几何特征、物理特征和时间特征，其表现参数即为空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。

23. 颜色的性质：由明度、色调、饱和度来描述。

①明度，即人眼对光源或物体明亮程度的感觉，物体反射率越高，明度就越高，亮度越大，明度越高。

②色调，即色彩彼此互相区分的特性。

③饱和度，即彩色纯洁的程度，就是光谱中波长段是否窄、频率是否单一的表示。

24. 数字量与模拟量的本质区别：模拟量是连续变量而数字量是离散变量。

25. 大气影响的粗略校正原理：纠正程辐射度，从而改善图像质量。

方法有一一①直方图最小值去除法。

直方图以统计图的形式表示图像亮度值与像元数之间的关系；②回归分析法。

找红外波段一找待校正波段一作二维光谱空间一回归分析一值减去 b （截距）。

即将波段b 中每个像元的亮度值减去a,来改善图像，去掉程辐射，然后依次完成其它较长波段的校正。

26. 几何校正原理及流程：确定校正后图像的行列数值，然后找到新图像中每一像元的亮度
值。

具体步骤一一①用已知数据来建立模型；②计算每一点的亮度值，新点的亮度值介于邻
点亮度值之间。

控制点的选取：①数目确定，控制点数目的最低限是按未知系数的多少来确定的；选取控制点的最少数目来校正图像，效果比较不好，在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于
最低数很多。

②选取原则，控制点的选择要以配准对象为依据。

以地面坐标为匹配标准的叫
做地面控制点，有时也用地图或遥感图像作为控制点标准。

无论用哪一种坐标系，关键在于
建立待匹配的两种坐标系的对应点关系。

27. 几何校正计算亮度值的方法有三种：最近邻法、双向线性内插法、三次卷积内插法。

28•非线性变换的意义：包括指数变换和对数变换。

①指数变换的意义一一在亮度值较高的部分扩大亮度间隔，属于拉伸；在亮度值较低部分缩小亮度间隔，属于压缩。

②对数变换的
意义是在亮度值较低的部分拉伸，而在亮度值较高的部分压缩。

29. 几何增强处理：平滑、锐化
30. 彩色变换包括：单波段彩色变换、多波段彩色变换、HLS变换（色调、明度、饱和度）。

31. 图像运算：差值运算、比值运算。

32. 多光谱变换包括：①K-L变换，即主成分变换，特点一一变换后的主分量空间坐标系与变
换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度，新坐标系的坐标轴指向数据信息量较大的方
向；变换后的新波段主分量所包括的信息量不同，呈逐渐减少趋势，第一主分量集中了最大
的信息量，占80%以上。

②K-T变换，即缨帽变换，是一种坐标空间发生旋转的线性变换，旋转后的坐标轴指向的是与地面景物有密切关系的方向，其应用主要针对TM数据和MSS数据，它抓住了地面景物，特别是植被和土壤在多光谱空间中的特征，有利于扩大陆地卫星
TM影像数据分析在农业方面的应用。

33•遥感图像解译分为两种：目视解译、遥感图像计算机解译。

34•遥感图像目标地物特征：①色，目标地物的色调、颜色和阴影；②形，目标地物的形状、纹理、大小、图形等；③位，目标地物分布的空间位置、相关布局等。

35•摄影像片的特点：①大部分为中小比例尺像片，像片中人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨；②绝大部分采用中心投影方式成像；③可看到地物顶部轮廓。

36•直接解译标志与间接解译标志：①直接判读标志，能够直接反映和表现目标地物信息的
遥感图像的各种特征，包括遥感摄影像片上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图型、
位置等。

②间接解译标志，能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可判断与某地物属性相关的其他现象，包括目标地物与其相关指示特征、地物及环境的关
系、目标地物与成像时间的关系，间接判读标志因地域和专业而异。

37•①彩色像片上，清澈水体呈现蓝-绿色，含有淤泥的水体为浅绿色。

②彩色红外像片上，正常生长的绿色植物呈红色，遭受病虫害的植物显现为暗红色，甚至浅青色；生长正常的针
叶林呈红色到品红色，枯萎的植被呈暗红色，即将枯死的植被呈青色；富营养化的水体呈棕褐色至暗红色，含有泥沙或淤泥的水体呈青色至浅蓝色，清洁的浅水呈青蓝色，水体很深且
洁净时呈深蓝到暗黑色。

③近红外像片上，用植物枝叶伪装的目标地物呈紫红色，披盖绿色
伪装物的目标地物呈蓝色，正常植被呈红色。

④热红外像片上，白天水体呈暗色调，道路呈
灰浅色至白色；夜晚，水体呈浅灰色至灰白色，道路呈现暗黑色；白天树林呈暗灰色至灰黑
色，草地呈浅灰色至灰白色；夜晚，树林呈浅灰色调至灰白色，草地呈黑色调或暗灰色；夜间土壤含水量高的呈灰色或灰白色调，含水量低的呈暗灰色或深灰色；裸露的岩石在夜间的
热红外影像上呈浅灰色，玄武岩一般呈灰色至灰白色，花岗岩呈灰色至暗灰色。

最佳解译时间：夜间的热红外航空像片比白天的解译效果好，黎明前的热红外像片效果最佳，
这是因为夜间不受太阳辐射的干扰，热红外像片色调差异主要取决于地物的温度和辐射热红
外线的能力。

38•目视解译方法：指根据遥感影像目视解译标志和解译经验，识别目标地物的办法和技巧。

常用的有：直接判读法、对比分析法、信息符合法、综合推理法、地理相关分析法。

39•遥感图像目视解译步骤：①准备工作阶段一一明确解译任务与要求；收集与分析有关资料；选择合适波段与恰当时相的遥感影像。

②初步解译与判读区的野外考察一一初步解译的
主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样本，建立目视解译标志，探索解译方法，为
全面解译奠定基础；在室内初步解译的工作重点是建立影像解译标准；在野外调查中是为了
建立研究区的判读标志。

③室内详细判读。

④野外验证与补判野外验证是再次到遥感影像判读区去实地核实影像解译结果。

⑤目视解译成果的转绘与制图一一手工转绘；在精确几
何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。

40•计算机辅助遥感制图流程：①遥感影像信息选取与数字化；②地理基础底图的选取与数字化；③遥感影像几何纠正与图像处理；④遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接；⑤地理基础
底图与遥感影像复合；⑥符号注记图层生成，图例、指北针、比例尺；⑦影像地图图面配置；⑧遥感影像地图制作与印刷。

41.遥感数字图像的特点：①便于计算机处理与分析；②图像信息损失低；③抽象性强。

42•遥感数字图像的类型：二值数字图像、单波段数字图像、彩色数字图像、多波段数字图像。

43•多波段数字图像的存贮与分发常采用三种数据格式：①BSQ数据格式，一种按波段顺序
依次排列的数据格式，第一波段位居第一，第二波段位居第二…第一波段中数据依据行号顺
序依次排列，每一行内的数据按像素号顺序排列。

②BIP数据格式，每个像元按波段次序交
叉排列。

③BIL数据格式，是逐行按波段次数排列的格式。

44•航空像片的数字化过程：①空间采样，确定空间采样间距，将图像进行空间分割，使之成为由多个网格单元构成的图像，每个格网分别代表一个像素点。

②属性量化，将每个像素
点对应的连续变化的亮度、颜色或者其他模拟量进一步离散化并归并到各个区间，用有限个整数表示。

航空像片数字化一般采用均匀采样和等距量化处理。

45•遥感图像计算机分类方法：统计分类法、结构分类法、专家系统。

统计特征变量包括全局统计特征变量和局部统计特征变量。

遥感图像分类的主要依据是地物的光谱特征。

遥感图像计算机分类算法设计的主要依据是地物光谱数据。

遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度，常使用距离和相关系数来衡量。

度量空间中的距离常采用：绝对值距离、欧氏距离、马氏距离、像元i到第g类类均值的混
合距离、相关系数。

遥感图像的计算机分类方法包括监督分类和非监督分类。

46•监督分类与非监督分类的比较：①根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知
识；②训练场地选择是监督分类的关键，且训练场地要求有代表性，训练样本的选择要考虑
到地物光谱特征，样本数目要能满足分类要求，有时这些不易做到，这就是监督分类不足之
处；③非监督分类不需要更多的先验知识，它根据地物的光谱统计特性进行分类，分类方法简单，且具有一定的精度；④当光谱特征类能和唯一的地物类型相对应时，非监督分类可取
得较好分类效果，当两个地物类型对应的光谱特征类差异很小时，监督分类效果比较好。

47•监督分类包括：最小距离分类法、多级切割分类法、特征曲线窗口法、最大似然比分类法。

48•非监督分类包括：分级集群法、动态聚类法。

专家系统是利用符号知识来模拟人类专家行为的计算机程序。

49. 3S综合应用实例：①车辆导航与车辆监控系统，通过对车辆等的导航、动态跟踪、监控、检查与服务等功能，来完成车辆的综合管理与控制。

在车辆导航与监控系统中，RS技术以数字图像方式提供城市范围内道路与相关因子动态变化的信息，可以在GIS中作为电子数
字地图使用，也可以利用遥感图像来及时更新道路数据库；GPS提供了车辆目前所处的精
确位置等信息，同时该车辆的位置信息可通过无线集群通讯网接入控制中心局域网，当突发事件时，可得到及时救援。

②海洋渔业资源开发中，RS技术与GIS综合应用，从海洋遥感
数据可获得大面积、准实时的渔场综合环境参数；GPS与GIS结合，GIS提供岛屿、暗礁、
洋流、主要鱼群洄游路线和渔场分布范围等信息的数字电子地图，GPS则提供当前船只的
实时状态。

③精细农业发展中，GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田
间操作与田间管理的技术手段；RS与GIS结合提供了多种数据源，为建立农田基础数据库
奠定了基础。

④土地研究中，RS可对土地进行资源调查和土地利用动态监测；GIS包括土地管理信息系统、土地利用动态监测系统和地籍管理信息系统；GPS在土地调查中进行空
间定位。

⑤全球变化研究领域，利用遥感技术获取全球变化信息，时间周期很短；利用GIS 技术进行全球变化数据检索与查询、承担全球变化方面的各种分析、进行相互关联的区域要
素间的相关分析，利用地理数据库的各种数据，预测全球变化对某一区域的演变趋势，对各种可能出现的结果进行模拟；利用GPS定位技术检测气候变暖导致的海平面上升，利用高
精度GPS测量地球表层的板块运动；⑥在其他领域，如环境动态监测与环境保护；防灾减灾救灾；城市规划与城市管理等。