《遥感应用分析原理与方法习题和答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遥感应用分析原理与方法习题和答案（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、绪论思考题1. 如何理解“遥感” 是以电磁波与地球表面物质相互 作用为基础来探测、研究地面目标的科学。遥感是一种远离目标，通过非直接接触而感知、测量、分析并判定目标性质，其空间展布、类型及其数量的探测技术。广义上的遥感： 泛指一切不接触物体而进行的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。 狭义上的遥感： 指不与探测目标相接触，利用传感器（遥感器），把目标的电磁波特性记录下来，通过对数据的处理、综合分析，揭示出物体的特点及其变化规律的综合性探测技术。地物波谱特性 然界任何物体都具有反射、吸收、发 射电磁波的能力，这是由于组成物质 的最小微粒不同运动状态造成的； 不同的物质
2、由于物质组成和内部结构、 表面状态不同，具有相异的电磁波谱 特性，这是遥感识别目标的前提； 地物波谱特征可通过各种光谱测量 仪器测得。 遥感的物理基础 任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的 性质，物体与电磁波的相互作用，形成了物 体的电磁波特性，这是遥感探测物体的依据。2. 遥感的特点（优势）主要有哪些？遥感的特点（优势）： 面状信息获取： 时效性：快速准确 连续性：动态观测 多维信息：平面、高程（立体） 生动、形象、直观： 经济：节约人力、物力、财力、时间 3. 说明遥感应用的基本步骤。遥感应用的基本步骤： 根据研究的目标选择合适的遥感数据源 考虑空间分辨率、时间分辨率、光谱波段等因素，目
3、标不同、尺度不同、时相要求不同、光谱特点不同 进行图像的（预）处理 多时相图像配准、几何纠正、图像镶嵌、数据融合 特征参数选择 波段选择band selection、特征提取feature extraction（通过一定的数学方法对原始波段进行处理，得到能反映目标地物特性的新的参数，如植被指数、主成分等等） 建立分类系统 各类及亚类分类指标（定性、定量） 专题信息提取（分类）与综合分析 分类，并对分类结果进行分析（数量、质量、分布、发展变化特点与趋势、产生的原因） 结果检验与成果输出 对结果进行验证（直接验证、间接验证），满足需要则输出结果，反之，返回第三步、第四步，进行相关的修改、调整。4
4、结合个人的专业背景，试举例说明遥感的应用及前景。 5.试说明遥感技术的发展特点和趋势。遥感技术的发展趋势 多层次:地面、航空、航天、宇宙 从单一传感器- 多传感器 分辨率不断提高：空间、时间、辐射和光谱分辨率不断提高 全天候、全天时：可见光/近红外、短波红外、热红外、微波 静态-动态：短周期、多时相 定性-定量：新的算法、半自动化、自动化、智能化 遥感和非遥感资料结合 遥感和GIS、 GNSS（全球导航卫星系统，Global Navigation Satellite System，GPS、北斗、伽利略计划等）结合遥感技术的新特点1三高 (1)高空间分辨率 (2)高光谱分辨率 (3)高时间分辨率
5、 2两全(1)全频段（全天时、全天候、多角度） (2)全方位（天、机、球） 3一体化(1)遥感、导航定位、通讯、 信息技术 (2)空间、地面、应用技术 第一章思考题1. 掌握辐射出射度M、辐射照度E、辐射亮度L 的概念。辐射通量 （radiant flux） ，又称辐射功率，指单位时间内，通过某一表面的辐射能量。 单位为 瓦（w），即焦耳/秒 (J s-1)，表达为： = dQ / dt 辐射通量是波长的函数。下图:光谱辐射通量：表示单位波长间隔内的辐射通量表达为：（）= d / d= dQ / dt.d 单位为 瓦/微米（w m-1）。辐射出射度 M （radiant exitance ），
6、指面辐射源在单位时间内，从单位面积上发射出的辐射能量，即物体单位面积上发出的辐射通量，单位为 瓦/米2（w m-2 ），表达为：M = dF/ dAF/ dA辐射照度 E （irradiance），简称辐照度，指面辐射体在单位时间内，单位面积上接收的辐射能量，即照射到物体单位面积上的辐射通量，单位为 瓦/米2（w m-2 ），表达为：E = dF/ dA辐射亮度 L ：辐射亮度，简称辐亮度，指面辐射源在单位立体角、单位时间内，在某一垂直于辐射方向单位面积（法向面积， Acos ）上发射出的辐射能量，即辐射源在单位投影面积上、单位立体角内的辐射通量，如右图所示，单位为 瓦/米2 球面度 （w m
7、-2 sr-1 ），表达为：遥感观测到的是辐射亮度值 L 。2. 试说明黑体的概念及黑体辐射的三大定律。黑体：是一个完全的吸收体和完全的发射体，即 吸收率和发射率均为1的物体（无反射，也无透射）；它是一个自然界并不存在的假设的理想辐射体；但可由人工方法制作，它的行为表现可被实验室设备所模拟。黑体辐射遵循普朗克辐射定律、斯特藩玻耳兹曼辐射定律（StefanBoltzmann）和维恩位移定律三条基本的物理定律。3. 被动遥感的主要能源是什么？试分析它们的特点。地表与大气的最主要能源是太阳辐射以及相伴的地球辐射。30%：被大气里的云、其他大气成分反射回太空17%：被大气吸收22% ：被散射，以漫射的
8、形式到达地表31% ：直射到达地表地面接收的太阳辐射照度 E 与 太阳天顶角 有关。地面接收的太阳辐照度还与大气的吸收及散射有关。（感觉不太对）2、地球辐射 长波辐射（6 m以上）：指地表物体自身的热辐射。此范围短波辐射可忽略不计。短波辐射（0.32.5m）：指地球表面对太阳的反射辐射。此范围长波辐射可忽略不计。中红外辐射（2.5 6m）：太阳辐射和热辐射的影响均有，均不能忽略。4. 试分析遥感在研究地表辐射平衡中的作用和局限性。利用遥感研究地表净辐射为地表反照率(半球反射率) （可由 VISNIR 遥感反演获得）； Ts 为地表温度（可由 TIR、MW 遥感反演获得）；Ta 为大气温度，可用
9、红外测温仪对天空测得；a为大气发射率，是 大气温度Ta 、大气水汽压 ea 、天空云量C 的函数，无云天气下公式：多云天气下公式：s为地表发射率，是波长的函数，约为0.9-0.98，可测量；为斯特藩玻耳兹曼常数为：第一项表示入射的短波辐射能量和反射的短波辐射能量差，即收入的短波辐射；第二项为大气的热辐射部分，第三项为地物向上的热辐射部分，三项之和为地面的净收入。（参看书 p432）需要说明几点：遥感所测得的数据： RS（反射太阳的短波辐射）和长波辐射RL具有 非连续（窄波段）、窄视场、特定方向 的特点；而自然界地物的反射与发射具有 全波段、半球视场、各向异性 的特点；两者间的差异是影响遥感反演
10、地表参数反照率a与 温度Ts 精度的重要原因，是定量遥感迫切需解决的问题。目前的研究途径：通过方向模型，把地表方向反射率转换为地表光谱反照率； 通过野外（同步）试验，用遥感、地面、大气数据，建立宽波段辐射值（反射或发射），与窄波段遥感数据间的关系（多为统计模型）。3. 散射的概念及大气散射作用对遥感的影响。大气散射（Atmospheric scattering ）散射 指电磁波在非均匀或各向异性介质中传播时,改变原来传播方向的现象。大气散射对遥感的影响大气散射降低了太阳光直射的强度，改变了太阳辐射的方向；造成遥感图像 辐射畸变、图像模糊。大气散射产生天空散射光，增强了地面的辐照和大气层本身“亮
11、度”；使人们有可能在阴影处得到物体的部分信息，使暗色物体表现得比它自身的要亮；降低了遥感影像的反差（对比度），降低了图像的质量（清晰度）及图像上空间信息的表达能力（灵敏度）。因此，遥感器常利用滤光片，阻止蓝紫散射光透过。散射对低层大气尤为重要（约低于3 km，湿度大、气溶胶集中。大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。6. 大气纠正及其基本方法。 大气纠正: 为了从遥感图像数据中提取真实地表信息，必须对传感器进行大气校正。这已成为定量遥感的必要条件之一。大气纠正就是消除这些大气效应（吸收、散射等）的处理。大气纠正模型1） 基于图像特征模型2）地面线性回归经
12、验模型3）基于大气辐射传输理论模型(具体的查看书本p25)7. 试分析电磁波与地表相互作用的基本物理过程及影响因素。主要有三种基本的物理过程：反射（Reflection）吸收（Absorption）透射（Transmission）其中，能量 R、A、T的比例及每个过程的性质，对不同的地表特征是变化的,它既依赖于地表特征的性质与状态（如 物质组成、几何特征、光照角度等），又依赖于电磁波的波长。8. 反射率的概念。 反射特征用反射率（Reflectivity）表示。它是波长的函数，又称光谱反射率r r (l )，被定义为：以百分数表示，其值在01之间，为无量纲的量 .9. 朗伯体的概念。当入射波长
13、比地表高度小或比地表组成物质粒度（直径）小（粗糙表面）时，入射能量均匀地向各方向反射，则为漫反射（朗伯反-Lambert） ，即 L 在2空间上各向同性。一个完全的漫射体称为朗伯体。严格讲自然界只存在近似意义下的朗伯体。只有黑体才是真正的朗伯体。对可见光而言，土石路面、均一的草地表面可属漫射体即是朗伯体。第二章 思考题1.试说明遥感数据的空间、光谱、时间、辐射分辨率及其在遥感应用上的意义。空间分辨率 （地面分辨率）前者是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小；后者是针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。在应用上的意义：（1）空间分辨率高划分地物越
14、细，识别地物细节能力强。（2）不一定是空间分辨率越高越好，要根据应用的特定目的选择合适的空间分辨率。不同的研究目标、尺度需要相应的数据（城市、地质；区域、全球）。光谱分辨率（答案不一定对） 遥感器所选用的波段数量的多少； 各波段的中心波长位置； 波长间隔的大小。意义：光谱信息丰富，可探测到地物光谱的细微变化、微小差异时间分辨率：指遥感器重复观测的最小时间间隔。时间分辨率的意义：动态监测；时序分析时间分辨率的大小，除了主要决定于飞行器的回归周期外，还与遥感探测器、遥感系统的设计等因素直接相关（如：卫星测摆等）。辐射分辨率 指遥感器探测目标光谱信号强弱的敏感程度、区分能力（能分辨的最小辐射度差），
15、即探测器的灵敏度。辐射分辨率一般用灰度的分级数来体现（量化级数）。图像的灰度级越多，视觉效果越好(分辨能力越强,但数据量越大)。2.遥感所利用的电磁波谱范围有哪些？它们各有哪些主要特性？光学波段 - 反射波段（0.3-5m）、发射波段（3-15m）反射波段：遥感器主要接收来自太阳辐射和地面物体的反射辐射的能量,包括 UV（0.3-0.38m）、 VIS（0.38-0.76m）、NIR（0.76- 1.3m）、SWIR（ 1.3-3m）、 MIR （3-6m）；其中的紫外近红外波段（0.3-0.9m）又称摄影波段；发射波段：遥感器主要接收来自地面物体自身的发射辐射的能量，又称热红外波段（TIR）；包括 MIR （3-6m） 、FIR（6-15m），其中 6.0-8.0m 因水汽强吸收地面遥感无法利用）。微波：（1mm-1m）,遥感常用 0.8 30cm，波段Ka、K、Ku、X、C、S、L、P3
