北京大学09级遥感物理复习考试资料

12009年1月遥感考试题（08级）一、名词解释(4'X5=20')1.路径辐射2.单次散射反照率3.入射度4.米氏散射5.方向-半球反射率二、简答(10'X5=50')1.什么是热点效应？什么是碗边效应？试分析连续植被热点效应和碗边效应的成因。2.简述M-C模拟中正向追踪和逆向追踪的特点。3.什么是黑体？什么是朗伯体？两者有什么联系和区别？4.什么是g函数？什么是G函数？选择一种植被冠层形状，说明g函数和G函数的关系。5.如何评价植被指数？简述NDVI、PVI、SAVI的优缺点。三、什么是大气光学调制函数？它与点扩散函数的关系是什么？画出理想大气光学调制函数的图像和实际大气光学调制函数的图像，并作简要说明。(15')四、比辐射率的测量方法有哪几类？各有什么优缺点？用双温度双通道法计算物体的比辐射率(15')已知两个物体，每次测量将每个物体的温度分别控制在273K和323K，在10微米波段，测得物体1的亮度温度为273K和323K，物体2的亮度温度分别为268K和315K，在11微米波段，测得物体1的亮度温度为273K和323K，物体2的亮度温度分别为269K和317K，试求它们在10微米和11微米波段的比辐射率。提示：可使用近似公式L=a*T^4，a为转换系数波长温度转换系数a10微米273K8百多10微米323K7百多11微米273K56411微米323K51622005-2006学年遥感物理试题时间:2005年1月13日上午9:00-12:00.卷面分为100分,占总成绩的70％学号：姓名：单位：成绩：1.名词解释（每个4分，共20分）单次散射反照率路径辐射植被指数点扩散函数BRDF2.简答题（60分）1）辐射传输（RT）模型、几何光学模型(GO)、M-C模拟模型的主要内容，前提条件及特色。（15分）2）辐射亮度（L）辐射通量密度（E或M）的定义、公式和单位是什么，并用图示意，如果目标物具有朗伯反射特性，则它们之间有何关系？（15分）3）什么叫气溶胶？它的主要类型有哪几种？气溶胶的哪几个参数值是大气效应纠正必须的？（10分）4）什么是分裂窗方法，利用分裂窗方法遥感海面温度的几项主要假设是什么，分别会带来多大误差？（10分）5）可见光、近红外波段大气纠正的基本内容是什么？请列出公式加以说明。3.画图题（20分）下图为近红外波段的冠层反射率模拟与实测图，星号位置代表太阳的位置，N的位置为正北方向，圆心的视角天顶角为0º，三个实线同心圆从内到外分别为25º、45º、60º，虚线为实测值，实线为模拟计算值，图中反射率值为实际测量或模拟值的两倍。1)试根据下图，将主平面的冠层反射率曲线绘制到直角坐标系上，横坐标为视角天顶角的余弦，纵坐标为冠层反射率。2)分析说明植被冠层反射的碗边和热点效应。（20分）ab32005-2006学年遥感物理试题答案余海阔总结一名词解释1单次散射反照率课本85页。112，其中1是散射，2吸收。单次散射反照率是指散射占散射和吸收总和的比例。2路径辐射课本320页。路径辐射的含义是来自太阳的短波辐射经分子及气溶胶散射直接进入传感器之辐射亮度，因此这一部分辐射不携带我们所需的地表信息。3植被指数当人们用不同波段的植被-土壤系统的反射率因子以一定的形式组合成一个参数时，发现它与植被特性参数间的函数联系，比单一波段值更稳定、可靠，我们把这种多波段反射率因子的组合统称为植被指数。它的主要形式可以分为两大类：比值类植被指数RVI、NDVI及垂直距离型植被指数，它的提出是以存在土壤线为前提的。4点扩散函数课本328页。星载传感器所测得的辐射亮度可以分解，如果假定路径辐射项处处相等，并把交叉辐射项与象元辐射项合并，并用一个权重函数表达之，则在公式中实际上扮演了一个权重函数的角色，我们称它为点扩散函数。它实际上描述了离中心点的距离为的点对的贡献率。地表反射亮度的空间分布，可以通过对卫星测值的点扩散函数的逆卷积而获得。5BRDF设波长为，空间具有分布函数的入射辐射，从方向，以辐射亮度投射向点目标，造成该点目标的辐照度为；传感器从方向观察目标物，接收到来自目标物对外来辐射的反射、散射辐射，其亮度值为。由于假定传感器的视场角为无穷小量，所以用微分符号表达传感器所接收的辐射亮度值，则定义：，并称f为双向反射率分布函数。其物理意义是来自i方向地表辐照度的微增量与其所引起的r方向上反射辐射亮度增量之间的比值。4二简答题1.辐射传输模型、几何光学模型、MC模拟模型的主要内容，前提条件及特色。（15分）几何光学模型的假设条件1背景光照面所产生的亮度、树冠光照面所产生的亮度、树冠阴影面和背景阴影面所产生的亮度，具有伯朗体性质2天空晴朗，天空散射光照的比例很小或可以忽略，在平行入射光照5射下产生四分量3忽略各组分之间的多次散射4树冠有一定的几何形状，在象元内取某种概率分布，叶子在树冠内均匀分布并取一定的叶倾角分布。几何光学模型认为传感器在2空间中从不同的方向观测象元，所以会得到不同的亮度值，其主要原因是视场内四个分量的比例在变化。几何光学模型以离散植被为主要对象，讨论了如下几方面的问题1求取离散植被BRDF的三维特征，比如确定BRDF在主平面内的分布形状，解释热点现象2求取四个分量与树冠形状、树冠在单位面积中的分布密度、入射方向及视线方向之间的关系3最初几何光学把树冠简化为不透光的刚体，随后引入孔隙概率模型，对刚体假设做了修正。几何光学模型本质上是单次散射模型，为了使模型更逼近真实，在引入孔隙概率模型后试图把多次散射引入几何光学模型。4把四个分量视为实测值是十分不方便的，故设法把他们与单片叶子的反射率及土壤表面反射率等联系起来，称为参数化。辐射传输模型辐射传输理论最初是从研究光辐射在大气（包括行星大气）中传输的规律和粒子（包括电子，质子，中子等基本粒子）在介质中的输运规律时总结出来的规律性知识方程中的参数是如何确定的，也就是如何把它们与描写连续植被的几何参数、光学参数以及建立函数关系。其次在确定参数之后，要寻求满足一定边界条件的“解”(K—M本人并没有在植被冠层辐射问题上提出过具体解法)Suit模型的基本特点是把冠层元素（叶子、树干、花、穗等）均投影到水平面与垂直面上，用它们的投影面积去替代任意取向的叶子对光的散射、吸收与透射作用，并确定叶子的反射、散射具有漫反射性质SAIL模型与Suit模型的最大不同之处在于以接近现实的任意角的叶子去代替Suit模型的水平投影与垂直投影讨论SAIL模型的重点在于如何导出辐射传输方程中各系数与植被几何参数间的函数关系。蒙特-卡罗（Monte-Carlo）方法是一种通过随机变量的统计试验去求解数学—物理问题或者工程问题的数值计算方法适用性比较强，适合多维的物理、数学模型，也可以作实验验证计算量很大M-C方法的特点对被积函数f(x)没有任何要求,M-C模拟方法是一种适应性极大的数值计算方法。M-C方法要求的独立试验次数相当大如何提高计算效率，降低方差，加速收敛速度成为M-C方法成功与否的重要内容。2.辐射亮度和辐射通量密度的定义、单位时间内，穿过单位面积的电磁辐射能量，E=。以上两项中的符号t与A分别代表时间和面积，当电磁波由体外传入体内时所构成的辐射通量密度，统称为入射度，用E表示；当电磁波由体内穿出体外时，称之为出射度，一般用M表示。它是用来描述点辐射源强度的物理量。此处为辐射方向6课本20页3什么叫气溶胶？它的主要类型有哪几种？大气气溶胶是指悬浮于地球大气之中具有一定稳定性的，沉降速度小的，尺度在10-3μm到10μm的液态及固体粒子，由于来源的不同，构成成分有差别，其变介电常数不尽相同，对电磁波的吸收散射作用差别较大，故大气气溶胶可分为不同类型，比如海洋型、大陆乡村型、城市型等，由于地球重力作用气流溶胶颗粒密度随高度呈指数衰减，气溶胶颗粒尺度与可见光波长相当，故它对光的散射作用属于米氏（Mie）散射气溶胶大多集中在底层大气0–4Km范围之内4什么是分裂窗方法，利用分裂窗方法遥感海面温度的几项主要假设是什么，分别会带来多大误差？课本414页“分裂窗”方法达到了实现为大气纠正而无需知道实际大气参数的目的，而且该方法具有简单易算的优点，然而这一优点的获得是基于对水汽吸收的线性近似以及对黑体辐射线性近似的基础之上的。5可见光、近红外波段大气纠正的基本内容7三：自我总结内容土壤线：实验表明，对每一种土壤而言，其红色波段与近红外波段的垂直视反射率因子值随土壤含水量及表面粗糙度的变化近似满足线性关系，并称它为土壤线。8期末试题姓名学号专业成绩1.离散植被几何光学模型的基本假定是什么？它的基本出发方程是什么？几何光学模型的优势和不足是什么？请写出最基本的辐射传输公式。借用辐射传输方程描述光辐射与连续植被相互作用有什么优势与不足？2.大气交叉辐射效应与哪些因子有关？点扩散函数与大气光学调制函数之间存在什么样的关系？3.可见光—近红外波段大气效应的基本任务是什么？基本出发方程是什么？4.请写出遥测海面温度（SST）的分裂窗方法的基本公式。它有哪几个基本假定？它与传统SST测量方法所得的结果有何不同？92005年遥感物理试题（第二次）1．写出辐射亮度（L）与辐射强度（I）的定义，对朗伯体而言它们在2π空间中的分布规律是什么？（20分）2．请写出辐射传输（RT）模型、几何光学模型(GO)、M-C模拟模型的主要内容，前提条件及特色。（20分）3．试评述NDVI，PVI，SAVI的优缺点。（20分）4．反演大气气溶胶物理属性的重要意义何在？最迫切需要反演的气溶胶物理参数是哪几类？（20分）5.将海面温度（SST）的测量误差降低到0.5K以下需要克服哪几个困难？还能用分裂窗方法吗？为什么？（20分）102005年遥感物理试题1.给出下列名词的定义及其相互关系（10分）：BRDF、BRF、半球反射率（ρ）、方向—半球反射率，半球—方向反射率附加：在自然条件下如何测量目标物的BRDF？（10分）2.请写出辐射亮度（L）辐射通量密度（E或M）的定义公式，并用图示意，如果目标物具有朗伯反射特性，则它们之间有何关系？加：请写出一般条件下，它们之间的关系表达式。（10分）3.请写出辐射传输（RT）模型、几何光学模型(GO)、M-C模拟模型的主要内容，前提条件及特色。（10分）4.植被指数有哪几个基本类型？如何评价植被指数的性质？试举例说明。（10分）5.如何利用高光谱数据获得更准确的叶面积指数（LAI）？并解释其物理机制。（10分）6.什么叫气溶胶？它的主要类型有哪几种？气溶胶的哪几个参数值对大气效应纠正是必须的？（10分）7.可见光－近红外波段大气效应纠正的基本出发方程是什么？决定交叉辐射项重要与否的因素是什么？（10分）8.试述比辐射率（发射率）及亮度温度的定义？（10分）附加：请写出T＝f(Tb)的具体形式（T为物理温度，Tb是亮度温度）（10分）9.试述光滑平面与粗糙平面发射率（比辐射率）随视角天顶角的变化规律（用图展示），并给出相应的物理解释。（10分）10.什么叫海面温度（SST）的分裂窗方法？它的基本假设是什么？什么是遥测陆面温度（LST）的“局地分裂窗“方法？两种方法的差别何在？（10分）112005年遥感物理试题（第二次）1．测量BRDF（f）与测量BRF（R）有什么不同？并作出解释。2．请写出辐射亮度（L）与辐射强度（I）的定义，对朗伯体而言它们在2π空间中的分布规律是什么？3．辐射传输模型（RT）能表达热点效应吗？为什么？4．试评述NDVI，PVI，SAVI的优缺点。5．如何从高光谱数据中获得植被叶绿素含量的信息，并给出物理解释。6．反演大气气溶胶物理属性的重要意义何在？最迫切需要反演的气溶胶物理参数是哪几类？7．遥测陆地表面温度的困难来自何方？8．测量目标物比辐射率（发射率）的方法可归纳为哪几类？每一类测量方法所需要克服的困难事什么？9．对于光滑表面，如何从理论上去计算其比辐射率值及其随视角天顶角的变化规律，请图示它的角度变化规律。10.将海面温度（SST）的测