《遥感原理与应用》习题答案Word文档格式.docx
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b为常数
叙述沙土、植物、和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。
1)沙土:
自然状态下,土壤表面反射曲线呈比较平滑的特征,没有明显的峰值和谷值。
干燥条件下,土壤的波谱特征主要与成土矿物和土壤有机质有关。
土壤含水量增加,土壤的反射率就会下降
2)植物:
在可见光波段绿光附近有一个波峰,两侧蓝、红光部分各有一个吸收带,近红外波段()有一个有一个反射陡坡,至附近有一峰值。
近红外波段()吸收率大增反射率下降。
3)水:
水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段,近红外和中红外波段纯净的自然水体的反射率很低,几乎趋近于零。
水中含有泥沙,可见光波段反射率会增加,含有水生植物时,近红外波段反射增强。
地物光谱反射率受哪些主要的因素影响
答:
太阳位置,传感器位置,地理位置,地形,季节气候变化,地面温度变化,地物本身的变异,大气状况。
何为大气窗口分析形成大气窗口的原因
大气窗口:
有些波段的电磁波的电磁辐射通过大气后衰减较小,透过率较高,对遥感十分有利。
原因:
太阳辐射到达地面要穿过大气层,大气辐射.反射共同影响衰减强度,剩余部分才为透射部分,不同电磁波衰减程度不一样,透过率咼的对遥感有利。
传感器从大气层外探测地面物体时,接收到哪些电磁波能量
(1)太阳辐射透过大气并被地表反射进入传感器的能量
(2)
被大气散射后直接进入传感器的能量(4)太阳辐射被大气反射后进入传感器的能量(5)被视场以外地物反射进入视场的交叉辐射项(6)目标自身辐射的能量。
第二章遥感平台及运行特点
名词解释:
1遥感平台:
遥感中搭载传感器的工具统称遥感平台。
2遥感传感器:
测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,是遥感技术的重要组成部分。
3卫星轨道参数:
确定卫星轨道在空间的具体位置。
由升交点,近地点角距,轨道倾角,卫星轨道长半轴,卫星轨道偏心率,卫星近地点时刻组成。
4升交点赤经:
卫星轨道升交点与春分点间的角距。
5卫星姿态角:
以卫星质心为坐标原点,沿轨道前进的切线方向为x轴,垂直轨道面的方向为Y轴,垂直xy平面的方向为z轴,卫星姿态角有三种:
绕x轴旋转的姿态角为滚动:
绕y轴旋转的姿态角为俯仰;
绕z轴旋转的为偏航。
6与太阳同步轨道:
卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的
夹角不变,不随地球绕太阳公转而改变
7LandSat:
美国陆地观侧卫星系统。
8SPOT法国空间研究中心研制的一种地球观测卫星系统。
问答题:
(1)近圆形轨道:
使在不同地区获得的图像比例尺一致。
便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像,避免造成扫描行之间不衔接现象。
(2)近极地轨道:
有利于增大卫星对地面总的观测范围。
(3)与太
阳同步轨道:
有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测;
有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空,使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。
(4)可重复轨道:
有利于对地面地物或自然现象的文化动态监测。
第三章遥感传感器
遥感传感器:
获取遥感数据的关键设备。
探测器:
将收集的辐射能变为化学能或电磁能的元件。
多光谱扫描仪:
利用光线机械扫描方式测量景物辐射的遥感仪
推扫式成像仪:
一种瞬间在像面上先形成一条图像甚至一副二维影
像,以推扫描的方式获取沿轨道的连续图像条带,然后对影像景象进行扫描成像的成像仪成像光谱仪:
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
瞬时视场:
形成多个像元的视场,决定地面分辨率
MSS是一种多光谱扫描仪。
成像板上排列24+2个玻璃纤维单元,每列6个纤维单元。
每个纤维单元瞬时视场为86微弧。
每个像元地面分辨率79x79m扫描一次每个波段获6条扫描线,地面范围
474x185km
TM是MSS的改进,是一个高级的多光段扫描型的地球资源敏感仪。
HRV是一种线阵列推扫描仪,由于使用CCD元件做探测器,在瞬间能同时得到垂直航向的一天图像线,不需要用摆动的扫描镜,以推扫方式获得沿轨迹的连续图像条带
SAR合成孔径雷达,用一个小天线做为单个辐射单元,沿直线不断移动,并不断发射信号,来提高雷达方位分辨率的一种技术。
INSAR利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅(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
CCD称电荷耦合器件,是一种由硅等半导体材料制成的固体器件,受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载,在固体内移动,达到一路时序输出信号真实孔径侧视雷达:
天线装在飞机侧面,发射机向侧向面内发射一束脉冲,被地物反射后,由天线接收,回波信号经电子处理器处理后形成的图象线被记录全景畸变:
全景摄影机的像距不变,物距随扫描角增大而增大,由此所产生影像由中心到两边比例尺逐渐缩小的畸变合成孔径侧视雷达:
是一个小天线作为单个辐射单元,将此单元沿一直线不断移动,在移动中选择若干个位置,在每个位置上发生一个信号,接收相应发生位置的回波信号储存记录下来距离分辨率:
脉冲发射的方向上,能分辨两个目标的最小距离方位分辨率:
雷达飞行方向上,能分辨两个目标的最小距离
斜距投影:
侧试雷达图像在垂直方向的像点位置是靠飞机的目标的斜距来确定
多中心投影:
用以表示具有多个投影中心的遥感图像的几何特性的一
种投影方式
1摄影类型传感器2扫描成像类型传感器3雷达成像类型传感
器4非图像类型传感器
1收集器2探测器3处理器4输出器3、LANDSA系列卫星上具有全色波段的是哪一颗其空间分辨率怎样
Iandsat-7,15米。
方位分辨率5、实现扫描线衔接应满足的条件是什么
因为和t为常数,所以只要W,H之比
为常数即可
1垂直飞行方向的比例尺由小变大。
2造成山体前倾朝向传感器的山坡影像被压缩,而背向传感器的山坡被拉长与中心投影相反,会出现不同地物点重影现象3高差产生的投影差与中心投影影像差
位移的方向相反,位移量不同4斜据投影
像距不变,物距随扫描角增大而增大,当观测视线倾斜时,地面分辨率随扫描角发生变化,而使扫描影像产生畸变
TM专题制图仪与MSS多光谱扫描仪有何不同
TM是MSS勺改进,增加了扫描改正器使扫描行垂直于飞行轨道,往返方向都对地面扫描,具有更高的空间分辨率,更高的频谱选择性,更好的几何真度,更高的辐射准确度和分辨率
9、
SPOT卫星上的HRVt扫式扫描仪与TM专题制图仪有何不同答:
HRVt扫式扫描仪是对像面扫描成像,其上装有CCD元件,能瞬间同时得到垂直于航线的一条扫描线,以推扫方式获取沿轨道连续图像;
TM是多光谱扫描仪对物面扫描成像,它是靠扫描镜来回扫描获取垂直于轨道的图像线
第四章遥感图像处理基础
1光学影像:
一种以胶片或者其他的光学成像载体的形式记录的影
像。
数字影像。
ERDAS美国ERDA公司开发的一种遥感图像处理系统。
8BSQ按波段记载数据文件,每个文件记载某一个波段图像数据的一种遥感数据格式。
9BIL:
—种按照波段顺序交叉排列的遥感数据格式
简答题:
1)联系:
他们都是以空间域为表现形式的影像2)光学影像:
可以看成是一个二维的连续光密度通过率函数,相片上的密度随xy变化而变化,是一条连续的曲线,密度函数非负且有限。
而数字影像:
是一个二维的离散光密度函数,数字影像处理要比光学影像简捷快速,而且可以完成一些光学处理方法所无法完成的各种特
殊处理,成本低,具有普遍性。
把一个连续的光密度函数变成一个离散的光密度函数,经过图像
数字化,图像采样,灰度级量化过程处理。
空间域图像以空间坐标(x,y)的函数,频率域是频率坐标Vx,
Vy的函数,用F(Vx,Vy)表示。
采用傅里叶变换和逆变换。
图像从空间域变为频率域是采用傅立叶变换,反之采用逆变换。
你所知道的遥感图像的存贮格式有哪些
答:
1图像文件管理2图像处理3图像校正4多影像处理5图像信
息获取6图像分类7遥感专题图的制作8与GIS系统的接口
第五章遥感图像几何处理名词解释:
1构像方程:
地物点在图像坐标(X,y)和其在地面对应点的大地坐标(X,y,Z)之间的数学关系。
2通用构像方程:
在地面坐标系与传感器坐标系之间建立的转换关
3几何变形:
指原始图像上各地物的几何位置,形状,尺寸,方位等特征与参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。
4几何校正:
指消除或改正遥感影像几何误差的过程。
5粗加工处理:
也叫粗纠正,仅做系统误差改正。
6精加工处理:
正消除图像中的几何变形,产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像的过程。
7多项式纠正:
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8直接法纠正:
从原始图形阵列出发,按行列的顺序依次对每个输出像素点位求其地面坐标系中的位置,再把该像素的亮度值填到输出图像相应位置去。
9间接法纠正:
从空白的输出图像阵列出发,按行列的顺序依次对每个输出点位反求其原始图像坐标,再进行亮度值重采样并填到空白图像相应点上去。
10灰度重采样:
但输出图像阵列中的任一像素在原始图像中投影点的坐标不为整数时,采用适当的方法把该点周围邻近整数点位上亮度值对该点贡献累积起来,构成该点新亮度值的方法。
11图像配准:
实质是遥感图像纠正,根据图像的几何畸变的特点,采用一种几何变换将图像规划到同一的坐标系中。
12图像镶嵌:
将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣的区域的图像。
理和优缺点。
.答:
1最邻近像元采样法取距离被采样点最近的已知像元素的亮度
具有一定的亮度采样精度缺点:
图像模糊3双三次卷积采样:
取
被采样点P周围16个已知像素的亮度值用三维采样函数计算其亮度
值的方法优点:
精度高缺点:
计算量大
相对配准:
以多源图像中的一幅图像为参考图像,其他图像与之配准,其坐标系是任意的。
绝对配准:
即选择某个地图坐标系,将多源图像变换到这个地图坐标
系以后来实现坐标系的统一。
镶嵌的过程。
第一如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起第二如何保证
拼接后的图像反差一致,色调相近,没有明显接缝。
过程:
1图像
几何纠正2镶嵌边搜索3亮度和反差调整4边界线平滑
遥感图像几何变形有多种因素引起,变化规律复杂,用一适当多
制点求解多项式系数
(1)列误差方程式
(2)构成法方程(3)计算多项式系数(4)精度评定
正遥感图像中的哪些变形误差答:
当选用一次项纠正时,可以纠正图像因平移旋转比例尺变化和仿射变形等引起的线性变形:
当选用二次时,则在改正一次项各种变形的基础上改正二次非线性变形而三次项纠正则改正更高次的非线性变形
第六章遥感图像辐射处理
1辐射误差:
1传感器本身的性能引起的-2地形影响和光照条件变化引起的-3大气散射和吸收引起的2辐射定标:
指建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系3大气校正:
消除大气影响的校正过程4图像增强:
突出遥感图像中的某些信息,消弱或除去某些不需要的信息,使图像更易判读5图像直方图:
反映一副图像中灰度级与其出现概率之间的关系的图
6假彩色合成:
根据加色法或减色法,将多波段单色影像合成为假彩色影像的彩色增强技术。
7密度分割:
将原始图像灰度值分成等间隔的离散灰度级对每一层赋予新的灰度值的过程。
8真彩色合成:
根据加色法或减色法,将多波段单色图像合成真彩色
影像的彩色增强技术
映射变换函数变换成不同的彩色,得到一幅彩色图像。
10图像平滑:
消除各种干扰声,使图像高频成分消退,平滑掉图像的细节,使其反差降低,保存低频成分11图像锐化:
增强图像中的高频成分,突出图像的边缘信息,提高图像细节反差。
12边缘检测:
是一种能剔除遥感数字图像不相关信息,保留图像重要的结构属性,标志数字图像中亮度变化明显的点的一种方法。
13低通滤波:
是用滤波方法将频率域中一定范围的高频成分滤掉,而保留低频成分达到平滑图像的目的14高通滤波:
保留高频成分滤掉低频成分,加强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15图像融合:
将多源遥感图像按照一定的算法,在规定的地理坐标系生产新的图像过程
方图
非线性拉伸
灰度值,对亮度突变的点产生平滑效果
实就是这个二维离散函数的求导:
图像梯度:
G(x,y)=dxi+dyj;
dx(i,j)=l(i+1,j)-I(i,j);
dy(i,j)=I(i,j+1)-I(i,j);
其中,I是图像像素的值(如:
RGB直),(i,j)为像素的坐标。
图像梯度一般也可以用中值差分:
dx(i,j)=[l(i+1,j)-l(i-1,j)]/2;
dy(i,j)=[l(i,j+1)-I(i,j-1)]/2;
图像边缘一般都是通过对图像进行梯度运算来实现的。
1、简述遥感数字图像增强处理的目的,以一种增强处理方法为例,说明其原理。
目的:
突出遥感图像中的某些信息,消弱或除去某些不需要的信息,使图像更易判读。
原理:
如线性变换:
dij'
=Adij+B,dij'
与
dij分别为变换后图像与原始图像像元灰度值,而A=dmax'
-dmax/
dmax-dmaxB=-Admin+dmin'
,dmaxdmin,dmaX,dmin'
分别为原始图像和输出图像最大最小灰度值,这样可以拉伸感兴趣目标之间
2、
的反差。
什么是遥感图像大气校正为什么要进行遥感图像大气校正
1)消除大气影响的校正过程;
2)由于电磁波透过大气层时,大气不仅改变光线的方向,也会影响遥感图像的辐射特征,故消除大气
影响非常重要
将空间域图像变换成频率域图像,然后在频率域中对图像的频谱进行处理。
4、两幅图像运算或融合的基本前提是什么答:
首先要求多源图像精确。
配准,分辨率不一致的要求重采样后保
5、
持一致
以美国陆地卫星TM图像的波段为例,分别说明遥感图像的真彩色合成与假彩色合成方案。
与真彩色合成图像相比,假彩色合成图像在地物识别上有何优越性1)答定义:
2)彩色合成的目的在于彩色增强而不是彩色复原,比真彩色图像更能体现地物之间差别6、图像融合的三个层次指什么图像融合的方法有哪些
像素级,特征机,决策级。
方法:
加权融合,基于HIS变换,主分量变换,比值变换,乘积变换融合,小波变换。
基于特征融合,基于分类融合。
7、
叙述对ETM影像分辨率为30米的5、4、3波段与分辨率为15米的全色波段影像进行融合处理的“基于HIS变换”的方法的原理和步骤。
过程:
1待融合的全色图像和多光谱图像进行几何配准,并将多光谱图像重采样与全色分辨率相同。
2将多光谱图像变换到IHS空间。
3对全色图像I'
和IHS空间中的亮度分量I进行直方图匹配,4用全色图像I'
代替IHS空间分量,5将I'
HS逆变换到RGB空间的到融合图像。
吧图像的亮度色调饱和度分开,图像融合只在亮度通道上进行,图像色调饱和度不变。
如何评价遥感图像融合的效果
融合评价方法分为两种:
定性评价和定量评价。
定性评价以目视判读为主,目视判读是一种简单直接的评价方法,可以根据图像融合前后对比做出定性评价。
缺点是因人而异,具有主观性。
定量评价从融合图像的信息量和分类精度两方面进行,可以弥补定性评价的不足。
第七章遥感图像判读
1遥感判读:
对遥感图像上各种特征进行综合分析比较推理和判读,最后提取感兴趣的信息。
2景物特征:
光谱特征,空间特征,时间特征,在微波区还有偏振特征。
3判读标志:
各种地物在图像上的各种特有的表现形式。
4几何分辨率:
假定像元的宽度为a,地物宽度在3a或至少2倍根号
a时,能被分辨出来,这个大小叫几何分辨率
测能力。
10地物时间特征:
同一地区景物在不同时间地面覆盖类型不同景观不同
(光谱特征,空间特征,时间特征,微波波段有偏振特征)
叙述地物的光谱特性曲线与波谱响应曲线的关系和不同点。
1关系:
1)地物的波谱响应曲线与光谱特性曲线变换趋势是致的。
2)不考虑大气影响,波谱响应值域该波段内光谱反射亮度积分值值对应2不同点:
光谱特性曲线表示反射率与波长的关系,波谱响应曲线表
示密度或亮度值与波段的关系
多光谱相片显示景物的光谱特征比单波谱强得多,它能显示出景
物在不同波普反射率的变化。
(光谱特征:
不同地物光谱特性曲线,波谱响应曲线不同:
空间特征:
不同地物形状大小图形阴影位置纹理类型不同:
时间特征:
同一地区不同时间地面覆盖类型不同,同一类型地物,不同季节也会发生巨大
变化)
利用已有资料,对描述的目标特征,结合判读员的经验,通过推理分析将目标识别。
第八章遥感图像自动分类
然后对测量结果与模式字典中一组典型的测量值比较。
若和字典中某
一词目的比较结果吻合或比较吻合,则我们就可以得出分类结果这一
过程。
用某个随机向量实现的集合3遥感图像自动分类:
按照决策理论方法,需从被识别的模式中,提取一组反映模式属性的测量值,并把模式特征定义在一个特征空间中,进而用决策的原理对特征空间进行划分。
4光谱特征向量:
同名地物点在不同波段图像中亮度观测量将构成一个多维的随机向量。
5特征空间:
为了度量图像中地物的光谱特征,建立一个以各波段图像的亮点分布的为子空间的多维光谱特征空间6特征变换:
将原始图像通过一定的数字变换生成一组新的特征图
7特征选择:
在特征影像中,选择一组最佳的特征影像进行分类8判别函数:
用来表示和鉴别某个特征矢量属于哪个类别的函数。
9判别边界:
10监督法分类:
有了先验知识以后,对非样本数据进行分类的方法。
11非监督法分类:
人们事先对分类过程不施加任何的先验知识,而仅凭遥感影像地物的光谱特征的分布规律,级自然巨雷的特征进行盲目分类。
12贝叶斯判别规则:
把特征向量X落入某类集群wi的条件概率平P
(wi/X)当成分类判别函数,把X落入某集群的条件概率最大的类为
X的分类这种判别规则叫13训练样区:
指图像上那些已知其类别属性,可以用来统计类别参数的区域。
14混淆矩阵:
用表格的方式检核分类精度的样区内所有像元,统计分类图中的类别与实际类别之间的混淆程度问答题:
1、什么叫特征空间地物在特征空间聚类有哪些特性答“为了度量图像中地物的光谱特征,建立一个以各波段图像的亮点分布的为子空间的多维光谱特征空间。
特征:
1不同地物由于光谱特征不同,将分布在特征空间的不同位置。
2同类地物的各取样点在光谱特征空间中的特征点将不可能只表现为同一点,而是形成一个相对聚集的点集群,不同类地物的点集群在特征空间内一般是相互分离的。
3地物在特征空间的聚类通常用特征点分布的概率密度函数表示。
散布
希望能用最少的影像数据最好的分类。
距离测量矩阵测度3、叙述监督分类与非监督分类的区别。
1)
监督分类非监督分来定义2)监督分类先学习后分类,非
监督分类边学习边分类。
4如何评价分类精度答:
1)非位置精度:
不考虑位置因素,以一个简单的数值(如面积、像元数等)表示分类精度,所得精度往往偏高。
2)采用混淆矩阵。
对检核分类精度的样区内所有像元,统计其分类图中的类别与实际类别之间的混淆程度,列出混淆矩阵。
5遥感图像计算机自动分类的精度受哪些因素的影响如何进一步提高分类的精度答:
1遥感数据制约:
1)光谱特性:
同物异谱,同谱异物;
光谱类与信息类不对应2)空间分辨率:
混合像元;
2分类方法制约:
1)基于像元的分
类2)空间结构信息未充分利用;
提高精度方法:
1)分类前预处理:
大气校正、几何校正,特征选择
与变换,空间信息的提取(纹理)2)分类树与分类层次:
一次性分类出现类间混淆而又难以解决时,可采取逐次分类的方法。
3)使用多种不同的分类方法:
如监督分类和非监督分类结合的方法。
4)多种信息复合:
遥感信息、非遥感信息复合
5)GIS支持下的分类:
GIS与遥感数据复合分类间接支持分类\GIS数据用于图像纠正、辅助训练区和检验样本的选择
遥感信息技术在环境保护领域应用与展望
遥感信息提供了全球或大区域精确定位的高频度宏观环境影像。
在遥感与地理信息系统基础上建立的数学模型,实现了空间和时间转移,在空间上由野外转入室内,在时间上从过去、现在的研究发展到三维空间上定量地预测未来。
它的应用主要包括:
1.在大气污染监测中的应用
(1)城市大气污染监测
(2)大气污染物扩散规律的研究
2.在内陆水体污染监测中的应用
3.在海洋污染监测中的应用
(1)利用红外扫描仪监视石油污染
(2)海洋污染监测
4.利用遥感信息技术分析城市生态与环境污
(1)城市生态与环境污染
(2)生态环境监测
5.利用卫星遥感信息技术开展环境灾害监
(1)赤潮分析
(2)地质环境灾害调查
现在在国家有关部门支持下开
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