北大地球科学概论3s部分期末考试备考资料

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1、题型： 填空题 （1*12） ； 名词解释 （3*6） ； 单项选择 （1*20） ； 判 断 题 （1*15） ； 问答 （含计算） 题 （7*5） 。 使用说明：请与3S 知识点整理完全版互为参照，以获取更详尽内容。 第 1 讲-遥感原理 【遥感的概念（狭义） 】 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科学及综合性探测技术。 【遥感过程与组成要素】 1.过程：太阳光照射到地面，地物将太阳光反射，经过大气的吸收，折射，反射，最终被传感器接收，发送给地面站，并由地面站接收，再经过解释和分析，应用于特定需要。 2.要素：

2、1）能量来源：电磁能量；2）辐射与大气；3）与目标的作用；4）用传感器记录电磁辐射；5）传输、接收和处理；6）解释和分析；7）应用。 【传感器与遥感平台的含义】 1.传感器：接收从目标中反射或发射来的电磁波的装置。 （如照相机、扫描仪） 2.遥感平台：搭载遥感传感器的载体（如地面三角架、遥感车、气球、航天飞机、人造地球卫星等） 【遥感按工作原理、遥感平台和电磁波波段的分类】 1.工作原理：主动遥感：传感器从传感平台主动发射出能源，然后接收目标反射或辐射回来的电磁波。被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅接受目标地物反射及辐射外部能源的电磁波，如对太阳辐射的反射和地球辐射。 2.遥感平台：地面遥

3、感、航空遥感、航天遥感 3.电磁波波段：紫外遥感：0.05-0.38m；可见光遥感：0.38-0.76m；红外遥感：0.76-1000m；（此三者为光学遥感）微波遥感：1mm-10m。 【遥感的基本特点】 1、宏观观测，大范围获取数据资料；2、动态监测，快速更新检测范围数据；3、技术手段多样，可获取海量数据；4、数据具有综合性和可比性；5、应用领域广泛，经济效益高；6、局限性：波段范围有限。 【电磁辐射的概念】 电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间时，变化的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在空间传播，形成电磁波，也称电磁辐射。 【反射、吸收、散射的概念】 1.反射：分为镜面反射和漫反射。

4、2.吸收：部分电磁波被介质吸收。3.散射：辐射传播中，如遇到小粒子，会向四面八方散去，电磁波的强弱和方向发生各种变化，即散射；强度随波长改变：波长越长越不易发生散射。 【黑体的概念】 如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则该物体是绝对黑体。 （反射率为 0，吸收率为 1。 ） 【太阳辐射与地球辐射的基本特性】 （维恩位移定律：当绝对黑体的温度升高时，单色辐射出射度最大 值对应的波长向短波方向移动，即最强辐射部分的波长变短。 ） 1.太阳辐射： 接近于 6000K 的黑体辐射， 最大辐射对应波长 0.47m。主要集中于 0.3-2.5m 等波长较短的紫外、可见光和近红外区域。 图：维恩

5、位移定律 2.地球辐射：接近于 300K 的黑体辐射，最大辐射对应波长 9.66m。其自身发出的辐射主要集中于波长较长的部分，即 6m 以上的热红外区域。在紫外、可见光与近红外波段发出的辐射主要是反射太阳的辐射。 3.在2.5-6m的中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体自身的热辐射均不能忽略。 【大气对太阳辐射的作用有哪些】 折射、反射、吸收、散射、透射。 （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。 （折射不改变太阳辐射的强度，主要是反射、吸收和散射共同影响衰减了辐射强度，剩余部分为透过部分）只有选择透过率较高的波段才有意义。 ） 【电磁波区域的划分】 【

6、地物反射光谱及其含义（水、植被、城市建设） 】 【加色法与减色合成法的基本原理】 1.加色法：由三原色混合，可以产生其他颜色，称为加色法。加色法三原色：红、绿、蓝。 2.减色法：从自然光（白光）中，减去一种或两种基色光而生成色彩的方法。减法三原色是加法三原色的补色，即黄、品红、青。 （若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。 ） 【遥感图像的假彩色、真彩色合成】 【典型地物在遥感假彩色、真彩色合成图像上的色调（说明亮度等） 】 假彩色：植被-红，水体-黑，水泥地-灰。 【遥感传感器的四个基本特性及其含义】 1、光谱分辨率：传感器在接受目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔，间隔越小

7、，分辨率越高。 2、空间分辨率：遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸，是用来表示图像分辨地面目标细节能力的指标。 3、辐射分辨率：传感器接收光谱信号时，能分辨的最小辐射差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。6 比特：64 种亮度值；8 比特：256 种亮度值；12 比特：4096 种亮度值 4、时间分辨率：对同一目标重复探测时，相邻两次探测的时间间隔。 【传感器的扫描方式：光机扫描与推帚式扫描】 1、光机扫描仪 它是把搭载扫描仪的飞行平台的移动，和利用旋转镜或摆动镜对与平台移动方向垂直的方向进行的 扫描结合起来， 从而得到二维信息的传感器。 是对地表的辐射分光后进行观测的机械扫描型辐射

8、计。 2、推帚式扫描仪 通过光学系统一次获得一条线的图像，然后由多个固体光电转换元件进行电扫描。将探测器搭载于飞行平台上，通过和探测器成正交方向的移动而得到目标物的二维信息。 【航空遥感、航天遥感各自的特点】 1.航空：航空遥感空间分辨率高、信息容量大；灵活，适用于专题遥感研究；是各种星载遥感仪器的先行检验者；信息获取方便； 2.航天：观察范围大，发现宏观、整体的特征；效率高于航空遥感；获取同样数据费用较低； 适用动态监测；分辨率低于航空遥感； 【微波遥感的基本特点有哪些】 大部分是主动方式的；具有穿云透雾能力；可以全天候工作；对地表穿透力较强；具有某些独特探测能力（海洋参数、土壤水分、地下测

9、量） 图 1 ：光机扫描仪 图 2 ：推帚式扫描仪 第 2 讲-遥感数字图像处理 【假彩色合成与真彩色合成的概念、原理】 概念： 彩色合成， 是根据加色法或减色法， 将多波段单色影像合成为彩色影像的一种彩色增强技术。当合成图像的色彩与地物的天然色彩不同，称为假彩色合成；当合成图像的色彩与地物的天然色彩相同，称为真彩色合成。 【数字图像的含义】 能够被计算机存储、处理和使用的图像，可以是把模拟图像分割成同样形状的小单元，以各个小单元的平均亮度值或中心亮度值作为该单元的亮度值进行数字化的图像。 （反义词：模拟图像） 【什么是直方图、它与图像的关系】 用平面直角坐标系表示一幅灰度范围为 0-n 的数

10、字图像像元灰度分布状态，横轴表示灰度级，纵轴表示某一灰度级的像元个数占像元总数的百分比。 关系：通过灰度直方图可以直观地了解图像特征，以确定图像增强方案并了解图像增强后的效果 【大气辐射校正、几何校正的含义】 大气辐射校正：消除主要由大气散射（大气分子和颗粒） 、吸收（主要是气溶胶）引起的辐射误差。 几何校正：指从具有几何变形的图像中消除变形的过程。 （步骤：1.坐标变换，2.灰度重采样） 【灰度重采样的插值方法】 最临近法，双线性法，三次卷积法。 【图像镶嵌的概念】 将多个具有重叠部分的图像制作成一个没有重叠的新图像。 【图像增强的主要方法：反差增强（） 、线性拉升、彩色增强、PCA 变换等

11、】 1.反差增强（对比度增强） ：通过改变像元的亮度值来改变图像的对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。主要通过调整直方图来实现，使直方图分布均匀，没有大量亮暗像元集中分布。 2.彩色增强：使用不同彩色和色调的变化来代替黑白灰度的变化，以达到突出图像信息空间分布的目的（因为人眼对彩色的分辨力较高） 。方法：1）彩色合成（真彩色、假彩色：多波段灰度图像用彩色表示） ；2）密度分割（伪彩色：单波段灰度图像用彩色显示） 【图像滤波的概念，平滑、锐化、中值滤波】 1.图像滤波的概念：抑制噪声，增强某些特征，根据像元点周围的关系作邻域运算。 2.平滑（低通滤波） ：滤掉孤立的单点噪声和一些细节，突出图

12、像的基本结构。 分为均值滤波（窗口中心的象元被赋予窗口内所有象元的均值）和中位数滤波。 3.锐化（高通滤波） ：提高边缘灰度值的变化率，使边缘更清晰。 4.中值滤波（中位数滤波） ：窗口中心的象元（注意不是窗口中所有的象元）被赋予窗口内灰度值的中位数。具体例子： 【什么是图像融合】 用一定的算法综合两个或两个以上不同的图像形成一个新的图像。可以同时达到高的光谱分辨率和空间分辨率。 【植被指数的概念、计算方法和用途（NDVI） 】 1.概念：植被指数是基于植物叶绿素在红色波段的强烈吸收，以及近红外波段的强烈反射，通过红和近红外波段的比值或线性组合实现对植被信息状态的表达。 2.计算：NDVI=（

13、NIR-R）/（NIR+R） ，即（近红外-红）/（近红外+红） 3.用途：识别植被、检测植被健康状况等 【图像分类的概念，监督分类、非监督分类的概念和基本过程（是否有训练样本） 】 1.概念：通过模式识别理论，利用计算机将遥感图像自动分成若干地物类别。 2.监督分类：通过选择代表各类的已知样本（训练区）的象元光谱特征，事先取得各类别的参数，确定判别函数，从而进行分类。 （有训练样本） 3.非监督分类：根据事先指定的某一准则，而进行计算机自动判别归类，无须人为干预。 第 3 讲-图像目视解译与应用 【直接解译标志、间接解译标志】 1.解译标志：遥感图像上那些能够用于识别、分析、判断景观地物的影

14、像特征。 2.直接解译标志：是判读目标自身特点在影像上的直接表现形式。形状，大小，色调：最重要、最直观的解译标志，阴影，图案，布局，位置，纹理。 3.间接解译标志： 从图像上能看出的和直接解译标志密切联系的地物特征， 通过逻辑推理获得判断。如根据水的流向可以判定地表大致形态： 【什么是同物异谱和同谱异物】 1.同物异谱：同类地物具有不同的光谱特征。 2.同谱异物：不同的地物可能具有相似的光谱特征。 （光谱类和信息类的不对应，用目视解译来解决这一问题。 ） 【目视解译的一般原则（顺序） 】 1.先整体后局部，先宏观后微观；2.从已知到未知，先易后难；3.先山区后平原，先地表后深部。 【目视解译有

15、哪几种基本方法】 1.直判法；2.对比法（与另一已知图像比较） ；3.邻比法（与统一图像的已知区域比较） ；4.动态对比法（与同一地区不同时期的图像比较） ；5.逻辑推理法； 【遥感应用的基本过程】 问题的提出=数据收集（遥感数据，实测数据，其他）=数据处理与分析=信息表达 【记住 23 种典型的遥感应用实例】 1.地形图更新； 2.土地利用变化动态监测； 3.农业， 林业； 4.地质 （岩矿信息提取， 地质环境监测） ； 5.水资源（监测与评价） ；6.灾害（森林火灾，洪水，水污染，地质灾害）的监测和评估； 【熟悉 LandsatTM（3） 、SPOTS(2.5 蓝、绿、红、近红外)、Qui

16、ckBird（0.61）遥感数据】 主要熟悉波段号对应的波段范围。不需要记准确的波段值，但大致知道属于近红外、可见光的什么波段：波段号 1、2、3、4 分别对应蓝、绿、红、近红外。 第 4 讲-地理信息系统概述 【GIS 的概念、组成要素、基本功能】 1.概念： （Geographical Information System）地理信息系统通常泛指用于获取、存储、显示、处理、分析和综合与地球表面位置相关的数据的计算机系统。 2.组成：计算机、空间数据库、地理信息系统软件、分析应用软件、用户和系统管理人员、图形用户界面（GUI） 。 3.功能：数据的采集、管理、处理、分析和输出。 【地理信息系统与其他的计算机系统或数据库的差别】 1）与数据库管理系统（DBMS：DataBase Management System） ：GIS 有对空间数据进行解释和判断的能力，DEMS 只是简单的数据管理，前者包含后者。 2）与管理信息系统（MIS：Management Information System）