中国海洋大学2013年秋季学期遥感概论总复习

1一、名词解释（10*4’）二、填空（15’）三、简述题四、计算题第一章绪论基本概念：1.遥感、遥感探测系统、主动遥感、被动遥感；遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。（狭义）一切无接触的远距离探测。（广义）遥感系统（信息源）包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传播与记录、信息的处理和信息的应用。主动遥感：由探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号被动遥感：其传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。2.与常规观测相比，遥感观测的特点；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5)局限性6)可以到达测绘人员到不了的地方3.分别从遥感平台、传感器类型、工作方式和应用简述遥感类型；按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感按传感器类型分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感按工作方式分：主动遥感、被动遥感按应用领域分：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感第二章电磁辐射与地物光谱特征基本概念：1.电磁波谱按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。2.朗伯源、朗伯面郎伯源：辐射亮度L与观察角θ无关的辐射源。郎伯面：对漫反射面，当入射辐照度I一定时，从任何角度观察反射面，其反射面辐射亮度是一个常数，这种反射面又叫郎伯面。3.绝对黑体、灰体、选择辐射体绝对黑体（ε=1）：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。灰体（0ε1）：没有显著的选择吸收，吸收率虽然小于1，但基本不随波长变化，这种物体叫做灰体。选择辐射体（ε(λ)）：存在选择性吸收。ε：比辐射率；发射率4.太阳常数指不受大气影响，在据太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量。5.夫琅和费吸收线用高分辨率光谱仪观察太阳光谱时，连续光谱的明亮背景上的离散的暗谱线6.辐照度、辐射出射度、辐亮度辐照度(I)：被辐射的物体表面单位面积上的辐射能量，E=dΦ/dS，单位:W/m2，S为面积。辐射出射度(M)：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，I=dΦ/dS，单位:W/m2，S为面积。辐亮度(L)：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内的辐射通量，即L=)cos(A。单位：W/(sr·m2)。7.大气窗口电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段28.光学厚度在计算辐射传输时，单位截面积上吸收和散射物质产生的总衰弱。（度娘）9.双向反射分布函数、双向反射因子双向反射分布函数（BRDF）：对于地物表面dA，入射时福照度为dIi(φi,θi)，在φr和θr方向上，由dIi产生的反射亮度为dLr，随着入射方向和反射方向的不同，产生一个函数fr，成为BRDF。Fr=),(),idLr(iidIirri。双向反射比因子R(BRF)：在给定的立体角锥体所限制的方向内，在一定福照度和观测条件下，目标的反射辐射量与处于同一福照度和观测条件下的标准参考面（朗伯反射面）的反射辐射通量之比。简述问题：10.简述电磁波性质并按频率排列电磁波谱；性质：1）横波2）在真空中以光速传播3）满足：f•λ=c；E=h•f4）波粒二象性该波谱以频率从高到低排列，可以划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。11.简述基尔霍夫定律；辐照度Ii仅与波长和温度有关，与物体本身的性质无关。公式：11aM=22aM=M0=I12.简述黑体辐射定律；普朗克公式普遍适用于绝对黑体辐射：Mλ（λ,T）=1)/(^15^2^2kThcehc其中c为真空中的光速；k为玻尔兹曼常数；h为普朗克常数；M为辐射出射度13.简述大气结构及其对遥感的影响。大气在垂直方向自下而上分为对流层、平流层、电离层、外大气层。对遥感的影响主要在对流层。对流层温度随高度的增加而降低，有云和雨等天气现象，可进行航空遥感。平流层有高空云层，有一点点天气现象。电离层和外大气层对遥感无影响。14.简述大气中散射的主要类型、特点并说明微波遥感具有全天侯工作的能力；1）瑞利散射（dλ）：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。特点：波长越长，散射越弱。对可见光的影响很大。因为可见波波长较小，尤其是蓝绿波，在传播过程中，几乎都被散射掉了（例如蓝天），但对于红外和微波，几乎没有影响（例如夕阳和朝霞）。2）米氏散射（d=λ）：当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。特点：方向性比较明显。因为云雾的粒子大小与红外线的波长相近，所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射。3）无选择性散射（dλ）：当大气中粒子直径比波长大得多的时候发生的散射。特点：散射强度与波长无关。虽然云雾粒子直径与红外波长相近，但相比可见光波段，云雾中，水滴的粒子直径比波长大得多，所以对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以微波比可见光有最佳的穿云透雾能力。15.综述太阳辐射传播到地球表面并被传感器接收整个过程中的物理现象。1）能源：太阳辐射能2）大气传输：部分被大气中微粒散射和吸收而衰减。波长位于大气窗口的能量才能通过大气层，并经大气衰减后到达地表3）与地表相互作用：不同波长的能量到达地表后，被选择性反射，吸收，透射，折射。4）再次通过大气层：包含不同地表特征波谱响应的能量，再次经大气吸收，散射衰减。不仅使传感器接收的地面辐射强度减弱，而且由于散射产生天空散射光使遥感影像反差降低并引起遥感数据的辐射，几何畸变，图像模糊，直接影像到图像的清晰度，质量和解译精度。5）遥感系统：通过遥感系统记录辐射值。第三章遥感成像原理与遥感图像特征1.简述主要遥感平台及其特点；3根据运载工具类型，可分为航天平台、航空平台和地面平台。航天：发展最快，应用最广，分为气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系列。高度在150km以上。航空：包括低、中、高空飞机，以及气艇、气球等。高度在百米至千米不等。地面：包括车、船、塔等。高度在0~50m的范围内。2.卫星轨道主要有哪几种？举例说明。气象卫星：低轨和高轨。低轨：近极地太阳同步轨道，简称极地轨道。卫星与太阳同步，所以成为极地卫星。高轨：地球同步轨道，绕地球一周需24小时。卫星公转角速度和地球自转角速度相等，相对于地球似乎固定于高空某一点，故称做地球同步卫星或静止气象卫星。用于传送各种天气资料。就人造地球卫星来说，其轨道按高度分低轨道和高轨道，按地球自转方向分顺行轨道和逆行轨道。这中间有一些特殊意义的轨道，如赤道轨道、地球同步轨道、对地静止轨道、极地轨道和太阳同步轨道等。3.列举主要的气象卫星、陆地卫星和海洋卫星，并说明主要特点。气象卫星：“风云一号”是中国发射的第一颗环境遥感卫星。共5个探测通道，可用于天气预报等“风云二号”是地球同步轨道静止气象卫星。是中国第一颗自旋稳定静止气象卫星。“雨云”卫星、NOAA卫星系列、GMS等特点：1）轨道分两种，低轨和高轨。低轨是近极地太阳同步轨道；高轨是地球同步轨道。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5）空间分辨率较低，对实时性要求很高陆地卫星：Landsat、SPOT、中巴地球资源卫星特点：空间分辨率高，波段数少，实时性低，光谱宽海洋卫星：Seasat1、“雨云”7号、日本海洋观测卫星、ERS、加拿大雷达卫星。特点：1）需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测2）以微波为主3）电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路4）海面实测资料的校正5）传感器参数和灵敏度高，光谱窄。4.列出你所知道的我国卫星遥感系列和主要目的、应用。陆地、海洋、地球、气象卫星“风云一号”：主要任务是获取全球的昼夜云图资料及进行空间海洋水色遥感实验。可用于天气预报、提供植被指数、区别云和雪、进行海洋水色观测等。“风云二号”：主要功能是对地观测，每小时获取一次对地观测的可见光、红外与水汽云图。中巴地球资源卫星：5.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（遥感平台高度）影响，像片比例尺与平台高度H和焦距f有关。2)投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，像点ao、bo相对位置保持不变，但ao、bo与AO、BO相比，比例有所夸大。在中心投影的像片上，ao、bo的比例关系有显著的变化，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aobo。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。这种误差有一定的规律。6.反差系数、反差；反差：胶片的明亮部分与阴暗部分的密度差，即ΔD=D亮-D暗。（胶片的最大反差是特征曲线上最大密度与最小密度之差。黑白分明称高反差，明暗差别不明显成低反差。）反差系数：拍摄后负片影像与景物亮度差之比，即特征曲线上的斜率。（斜率等于1时，胶片的影像反差与景物亮度差相等，感光材料的光学密度能正确地反应地物的亮度差别；γ1时，胶片影像的反差大于地物的亮度差，地物实际亮度被夸大；γ1时，胶片影像反差小于地物的亮度差，地物实际亮度差被缩小。）7.摄影成像与扫描成像的不同点？摄影成像是通过成像设备获取物体影像的技术。传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。4扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以顺时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。8.简述微波遥感的特点；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，其波长很适合于海面动态情况的观测。5）分辨率较低，但特征明显9.雷达、侧视雷达、合成孔径雷达及特点雷达：无线电测距和定位。按照工作方式可分为成像雷达和非成像雷达，成像雷达又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。侧视雷达：其天线不是安装在遥感平台的正下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射微波，接收回波信号的。特点：可使不同地形显示出更大差别，使雷达图像更具有立体感。合成孔径侧视雷达：利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨力的雷达。特点：天线孔径越小，方位分辨率越高。10.侧视雷达的距离分辨率、方位分辨率；距离分辨力Pg：Pg=c2w·secF距离分辨力与脉冲宽度有关，在理论上等于脉冲宽度的一半。脉冲宽度不变时，俯角越小，距离分辨力越高。方位分辨力Pa：Pa=(λ/D)RR为距目标地物的距离发射波长越短，天线孔径越大，距离目标地物越近，方位分辨力越高。11.合成孔径雷达的距离分辨率、方位分辨率；提高分辨率原理？方位分辨力Ps=(λ/Ls)R=D。说明其方位分辨力与距离无关。只与天线的孔径D有关。天线孔径越小，方位分辨力越高。12.解释图像特征参数：空间分辨率：像素所代表的地面范围的大小，即扫面仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。光谱分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。辐射分辨率：传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔，及采样的时间频率，也称重访周期。第四章遥感图像处理解释概念：1.颜色的性质（明度、色调、饱和度）明度：人眼对光源或物体明亮程度的感觉。色调：色彩彼此相互区分的特性。饱和度：彩色纯洁的程度，也