光学遥感技术复习大纲2016

光学遥感1- 4章复习大纲
第一章绪论
1、遥感的定义，遥感技术系统包括哪几个部分？
从不同高度的平台上，使用遥感器收集物体的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并进行加工处理，从而达到对物体进行识别和监测的全过程。

2、遥感有哪几种主要分类？
1）按遥感对象分类
2）按应用空间尺度分
3）按遥感平台分类
4）按电磁波波谱分类
5）按传感器接收信号的来源和方式分类
6）按波段宽度及波谱的连续性分类
7）按不同的应用领域分类
8）按遥感资料形式分类
3、遥感的发展主要经历了哪几个阶段？
大体经历三个阶段：常规航空摄影阶段、航空遥感阶段和航天遥感阶段
4、试述光学遥感的主要应用
1、在国防军事方面，光学遥感已成为军事侦察与军事作战的重要手段
（1）可见光遥感已成为对地侦察和打击评估的重要手段和方法
（2）微光遥感已成为全天候观察和监视重要手段和方法
（3）红外遥感已成为对空监视和战略预警的重要手段和方法
（4）紫外遥感系统利用“日盲”特性迅速准确的探测和跟踪到攻击目标（5）高光谱遥感在军事上的应用主要是：进行目标识别、地雷探测、搜索营救等，识别伪装方面，他能够根据目标与伪装物或者自然物不同的光谱特性发
现真正目标
2、遥感在农业和林业的应用
（1）资源调查。

（2）资源监测
（3）作物估产
（4）病虫害监测预报
3、地学应用
（1）地质构造
（2）岩石
（3）矿床勘探
4、海洋方面：利用遥感可测定海岸地形、浅海海底地貌、方向、流速、海面温度、浮游生物区和生物量、盐分、水质等
5、水文方面
6、环境方面：水污染、大气污染、地表污染、地震、火山活动等的监测
7、测绘方面：制作地形图、校正更新现有地图、制作影像地图
第二章
1、光学遥感技术中常用的电磁波波段有哪些？各有那些特性？
（1）紫外线：紫外线的波长为0.01～0.4μm,主要源于太阳辐射。

由于太阳辐射通过大气层时被吸收，只有0.3～0.4μm的紫外线能部分的穿过大气层，但散射严重。

因大多数地物在该波段的反射较小，仅部分地物如萤石和石油等在此波段可以表现出来
（2）可见光：在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的图像易于区分
（3）红外线：红外线波段较宽，在此波段地物间不同的反射特性和发射特性都可以较好地表现出来，因此该波段在遥感成像中有重要的应用。

（4）微波:由于微波遥感是采用主动方式进行的，不受光照等条件的限制，白天、晚上均可进行地物的微波特性成像，因此微波遥感是一种全天时的遥感技术。

微波波段在航空航天遥感中均能应用
2、黑体的概念，黑体辐射定律及黑体辐射的3个特性？热辐射的定律有哪些：主要内容是什么？
黑体：黑体也称绝对黑体，是指能全部吸收外来电磁波辐射而毫无反射和透射能力的理想物体
黑体辐射定律:朗克用量子论的概念推导出了黑体的热辐射定律，该定律表明了黑体辐射通量密度与其温度和辐射波长有如下关系：
黑体辐射的3个特性:
（1）斯特芬-波尔兹曼定律:
黑体总辐射通量密度与其热力学温度的四次方成正比，即温度愈高，黑体辐射的能量愈大，被遥感器记录的能量也愈大；反之亦然。

（2）维恩位移定律：
它表明辐射的峰值波长与黑体的温度成反比，即温度越高，峰值波长愈小（3）Mλ随T的增大而增大。

该特性表明，不同温度的黑（物）体在任何波段处的辐射通量密度是不同的
热辐射的定律有哪些：主要内容是什么？
3、太阳可以看成近似多少度的黑体，太阳常数的概念
5900K
太阳常数：在距离太阳一个天文单位（日地平均距离）内，垂直于太阳辐射方向上单位面积、单位时间内所接受的太阳辐射能量称为太阳常数 ，太阳常数为1360W/m2。

4、太阳辐射穿过大气层时能量衰减的原因是什么？能到达地面的波段范围？
太阳辐射的电磁波在大气层中传输时经过大气的吸收、散射、反射是能量衰减的原因。

大气窗口：0.3～1.155 1.4～1.9 2.0～2.5 3.5～5.0 8.0～14.0 微米 1.0～1.8 2.0～5.0 8.0～1000 mm
5、地球可以近似看成多少度的黑体？地球辐射的能量主要集中在哪个波段？辐射峰值波长在哪？
地球可以近似看做300K 的黑体
地球辐射的能量主要集中在4~30μm 波段
辐射峰值波长在9.66μm （max 2897.8T um K λ=⋅）
6、地物波普发射率的概念，实际地物按其波谱发射率的变化情况可分为哪几种类型？举例说明
地物波普发射率：单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，称为地物波谱发射率，记为λε，即
'M M λλλ
ε= 实际地物按其波谱发射率的变化情况有两种
1) 地物的发射率在各波长处不同, 即 ()f λελ=
2) 地物的发射率在各波长处基本不变，即 λεε=
ε的变化情况我们把地物分为以下几种类型：
按照
λ
7、地物光谱反射率的概念，
地物波谱反射率随波长变化而改变的特性称之为地物反射波谱特性。

8、常见地物植被、沙、雪和湿地的反射光谱曲线各有哪些特点？
植被：在绿光波段有一个反射小峰，所以看上去她呈现绿色；在近红外波段反射率很大。

沙:沙漠在绿、红光波段内可近似看成是非选择性高反射体，反射率接近60%，而在近红外波段，虽然有两个吸收谷，但也可以近似地看成是的非选择性反射体。

雪：雪在可见光波段基本是非选择性低吸收体，即高反射（80%），呈耀眼白色，但在近红外波段吸收比较强变成选择性吸收体
湿地：反射率低，近似于非选择反射体
9、影响地物反射特性、发射特性的主要因素是什么？
太阳位置和遥感器位置
10、影响地物反射率变化的因素有哪些? 空间遥感时通常采取哪些办法尽量减少其中主要因素对地物反射率变化的影响？
很多因素会引起入射通量及地物性质的变化，如太阳位置、遥感器位置、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、大气形状等。

办法：
1）遥感卫星轨道大多设计成在每天的同一地方时间通过同一地方上空
2）遥感器大部分设计成垂直指向地面
11、了解和测量实际地物反射波谱特性对于遥感系统的设计和应用有何意义？
⑴为选择遥感器的最佳波段（通道）提供依据。

这就要求在飞行前或卫星发射前，系统地测量地面各种地物的波谱特性。

⑵为遥感数据大气校正提供参考标准。

为此地面测量最好与空中遥感同步进行。

⑶建立地物的标准波谱数据，为计算机图像自动分类和识别提供光谱数据，为遥感图像的解译提供依据。

12、根据地物波谱反射特性，可以将地物分成哪几类？举例说明。

ε的变化情况我们把地物分为以下几种类型：
按照
λ
13、大气组成及结构
组成：地球大气是由多种气体、固态及液态悬浮的微粒混合组成的。

结构：地球的大气层从垂直方向上按温度可分为五层：
对流层、平流层、中间层、热（暖）层和逃逸层。

14、大气对电磁波传输过程有哪些影响？对遥感而言主要影响是什么？
大气对电磁波传输过程的影响包括6个方面：反射、散射、吸收、扰动、折射和偏振。

对于遥感数据来说，主要的影响因素是散射和吸收。

14、电磁波在大气中散射的种类？大气吸收电磁波的主要成分有哪些？
散射作用可分为以下三种类型：瑞利散射，米氏散射，无选择散射。

大气中对太阳辐射的主要吸收体是水蒸气、二氧化碳和臭氧。

15、何谓大气窗口，光学遥感中常用的大气窗口是哪些波段？
电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。

常用波段:
0.3～1.155 1.4～1.9 2.0～2.5 3.5～5.0 8.0～14.0 （微米）
微波窗口：1.0～1.8 2.0～5.0 8.0～1000.0
16、大气传输方程中包括了那几个部分的能量变化？
1）太阳辐射经由大气到达地面的辐射照度
2）地物辐射（反射、发射）后到达遥感器的辐射照度（在垂直遥感时）3）大气散射和辐射的照度
第三章
1、遥感平台的种类有哪些？各自特点？
1）地面平台：高度在150m以下，能够测定各类地物的野外波谱曲线
2）航空平台：航空平台具有飞行高度低、获取影像空间分辨率高、机动灵活，不受地面条件限制、调查周期短、资料回收方便等优点，应用非常广泛。

3）航天平台：高度150km以上，航天遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态的和快速的观察。

第四章
1、空间用光学系统相对地面光学系统的不同有哪几方面？
1）遥感器能经受住发射和返回阶段产生的振动，过载冲击和噪声等恶劣力学环境影响的考验。

入轨工作后适应卫星平台的姿态运动、高频抖动等环境，在设计遥感器时通常采用比刚度高的铝合金、镁合金、钛合金和碳纤维复合材料。

结构件要进行优化设计，要求动态刚度高，连接紧固件要考虑特殊防松措施。

2）遥感器工作在比飞机高几十倍甚至数千倍的高度上，为了获得与机载遥感类似效果，遥感器一般应具有长焦距。

当遥感器用于对空间目标观测时，由于摆脱了大气抖动影响，所获得图像的空间分辨潜力得到充分发挥。

2、常用遥感光学系统有哪几种形式？
（1）折射系统
（2）折反系统
（3）反射系统
3、简述评价光学遥感器性能的四个分辨率指标
空间分辨率：空间分辨率是指遥感影像上能够详细区分的最小单元尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标，也称地面分辨率。

通常用像元大小、影像分辨率或视场角来表示。

光谱分辨率：光谱分辨率是指遥感器所能记录的电磁波谱中，某一特定的波长范围值，波长范围值越宽，光谱分辨率越低。

辐射分辨率：辐射分辨率是指遥感器在接收目标反射或辐射信号时，能分辨的最小辐射度差。

或者对不同辐射源的辐射量的分辨能力。

时间分辨率：对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，称为遥感影像的时间分辨率。

4、目前光学遥感器有哪几种类型？
紫外、可见、红外
5、摄影型遥感器种类及各自成像原理
种类：
1）单镜头框幅式：成像原理和普通相机相同。

在拍摄的瞬间，地面上视场范围内的目标的辐射信息一次性的通过镜头在焦平面上成像。

2）缝隙式：摄影瞬间获取的影像是与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面影像带
3）全景式：这种相机是利用焦平面上一条平行航向的狭缝来限制瞬时视场的，因此在摄影瞬间得到的是地面上平行于航迹线的一条很窄的影像，当物镜沿垂直航线方向摆动时，就得到一幅全景相片。

4）多光谱摄影机：对同一地区在同一瞬间摄取多个波段影像
6、光机型多光谱扫描仪的成像工作原理及其特点
它是借助遥感平台飞行方向运动和遥感器自身光学机械横向扫描达到地面覆盖，得到地面条带图像的成像装置。

7、推帚式多光谱扫描仪的成像工作原理及其特点
地面上扫描线对应的辐射信息经光学系统收集，聚焦在CCD线列阵元件上（若要取得多光谱图像要先经过分光器），CCD的输出端以一路时序视频信号输出，在瞬间能同时得到垂直于航向的一条影像线。

随着平台的向前移动，像缝隙式摄影机那样，以“推帚”方式获取沿轨道的连续影像条带。

特点：
1无扫描机构、轻、小，
2，可立体成像
3，重复观测周期短
4 探测器驻留（凝视）时间长，分辨率高，信噪比大
8、成像光谱仪的成像方式有哪几种及各自的成像工作原理
1、摆扫型成像光谱仪：摆扫型成像光谱仪由扫描镜左右摆扫和飞行平台向前运动完成二维空间成像
2、推扫型成像光谱仪采用一个垂直于运动方向的面阵探测器，在飞行方向前运动中完成二维空间扫描
9、成像光谱仪的特点
（1）高光谱分辨率
（2）图谱合一
（3）光谱波段多，在某一光谱段范围内连续成像
10、光机扫描仪，已知卫星高度H，地面像元分辨率为a，选择的探测器像元尺寸为d×d，试求成像光学系统的焦距。