2009年武漢大學(xué)考研專業(yè)課遙感原理真題解答

2009年武漢大學(xué)考研專業(yè)課遙感原理真題解答LtD2009年武漢大學(xué)遙感原理真題解答一、名詞解釋1、光譜特性曲線地物的反射波譜特性曲線用反射率與波長的關(guān)系表示。反射波譜是某物體的反射率（或反射輻射能）隨波長變化的規(guī)律，以波長為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，尤其是后兩個波段。任何物體的反射性質(zhì)是揭示目標(biāo)本質(zhì)的最有用信息。2、等效溫度等效溫度,是指相對于某一規(guī)定時間內(nèi)由于受到熱負(fù)荷的作用(變化溫度)所產(chǎn)生的老化狀態(tài),或在達(dá)到同等老化程度時相同時間內(nèi)的某一恒定溫度文獻(xiàn)來源2、所以,把熱像儀測試的溫度稱為等效溫度.因為熱像儀采用機(jī)械掃描成像,可以認(rèn)為熱圖中每一點為點光源,等效溫度高低反映了各點的輻照度的多少,它相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)黑體在溫度T下的輻射值。3、生物量指標(biāo)生物量指標(biāo)變換后，植物、土壤和水都分離開來，因此可獨立地對綠色植物量進(jìn)行統(tǒng)計。生物3、美國陸地資源衛(wèi)星LANDSAT4/5上搭載的TM傳感器是多光譜掃描儀。（×）4、法國SPOT4衛(wèi)星搭載的HRV傳感器是推掃式成像。（√）5、清晨和傍晚我們看到太陽的顏色是紅色是由于大氣對紅光吸收少的原因。（×）三、選擇題1、在太陽照射到月球表面時，站在月球表面觀測天空，我們看到天空的顏色是：（③）①和地球表面一樣顏色②白色③黑色④不能確定2、下面哪種地磁波的特性只在SAR成像中應(yīng)用到：（④）①電磁波衍射②地磁波疊加③電磁波多普勒效應(yīng)④極化3、我國嫦娥1號月球衛(wèi)星探測月球表面三維信息時采用以下哪種方式：（②）①激光掃描技術(shù)②同軌立體觀測模式③異軌立體觀測模式④INSAR技術(shù)4、面陣推掃式成像方式的傳感器是：（②）①成像雷達(dá)②成像光譜儀③框幅式攝影機(jī)④多光譜掃描儀5、下面哪種影像灰度值的大小與后向散射有關(guān)：（③）①TM影像②HRV影像③RADARSAT影像④IKNOS影像四、簡答題1、簡述衛(wèi)星傳感器的輻射誤差來源傳感器接收的電磁波能量:從輻射傳輸方程可以看出，傳感器接收的電磁波能量包含三部分：1)太陽經(jīng)大氣衰減后照射到地面，經(jīng)地面反射后，又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量；2）地面本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器的能量；3）大氣散射、反射和輻射的能量。衛(wèi)星傳感器的輻射誤差來源：1）傳感器本身的性能引起的輻射誤差；2）地形影響和光照條件的變化引起的輻射誤差；3）大氣的散射和吸收引起的輻射誤差。相應(yīng)的輻射處理包括傳感器輻射定標(biāo)和輻射誤差校正等。2、簡述側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特點雷達(dá)圖像的幾何特性，是斜距投影，因此圖像的變形與其它圖像不同。它影響空間特征判讀表現(xiàn)在兩個方面：一是比例尺失真，側(cè)視雷達(dá)Y方向的地面長度為，在一條圖像線上降低角隨斜距R增加而減少，則隨R增加也是減少。如果保持不變，如圖7—30所示，隨R增加必然ΔR增大，影像上的長度Δa變大，因此R大處的影像比例尺大，即離飛機(jī)遠(yuǎn)的影像比例尺大，反之比例尺小。這與全景像片正好相反。圖7－30中，，但。第二個幾何特性是地形起伏引起的投影差變化與中心投影像片的位移方向相反。如圖7－31所示，在判讀時應(yīng)注意，高山往往向飛機(jī)方向傾斜。如果獲取立體像對，按常規(guī)方法觀察立體，將是一個反立體。3、簡述進(jìn)行地面光譜測量的意義在遙感中，測量地物的反射波譜特性曲線主要有以下三種作用：其一，它是選擇遙感波譜段、設(shè)計遙感儀器的依據(jù)；其二，在外業(yè)測量中，它是選擇合適的飛行時間的基礎(chǔ)資料；第三，它是有效地進(jìn)行遙感圖像數(shù)字處理的前提之一，是用戶判讀、識別、分析遙感影像的基礎(chǔ)。4、簡述最大似然法與最小距離法的區(qū)別與聯(lián)系概率判別函數(shù)的判別邊界(假設(shè)有兩類)。當(dāng)使用概率判別函數(shù)實行分類時，不可避免地會出現(xiàn)錯分現(xiàn)象，分類錯誤的總概率由后驗概率函數(shù)重疊部分下的面積給出，錯分概率是類別判別分界兩側(cè)作出不正確判別的概率之和。從圖中可以看出，最大似然法總的錯分概率小于最小距離法總的錯分概率。5、簡述衛(wèi)星圖像之間的匹配與航空影像之間匹配的不同點圖像配準(zhǔn)的實質(zhì)就是前述的遙感圖像的幾何糾正，根據(jù)圖像的幾何畸變特點，采用一種幾何變換將圖像歸化到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中。圖像之間的配準(zhǔn)一般有兩種方式：①圖像間的匹配，即以多源圖像中的一幅圖像為參考圖像，其他圖像與之配準(zhǔn)，其坐標(biāo)系是任意的；②絕對配準(zhǔn)，即選擇某個地圖坐標(biāo)系，將多源圖像變換到這個地圖坐標(biāo)系以后來實現(xiàn)坐標(biāo)系的統(tǒng)一。圖像配準(zhǔn)通常采用多項式糾正法，直接用一個適當(dāng)?shù)亩囗検絹砟M兩幅圖像間的相互變形。配準(zhǔn)的過程分兩步：①在多源圖像上確定分布均勻，足夠數(shù)量的圖像同名點；②通過所選擇的圖像同名點確定幾何變換的多項式系數(shù)，從而完成一幅圖像對另一幅圖像的幾何糾正。多源圖像間同名點的確定是圖像配準(zhǔn)的關(guān)鍵。圖像同名點的獲取可以用目視判讀方式和圖像自動配準(zhǔn)方式。衛(wèi)星圖像的地面范圍大，分辨率不夠高，衛(wèi)星圖像之間的匹配自動獲取圖像同名點的方法是通過圖像相關(guān)的方法自動獲取同名點，航空圖像的地面范圍小，分辨率高，航空影像之間匹配圖像同名點的獲取可以用目視判讀方式。6、描述傳感器特性的參數(shù)有哪些？（1）空間分辨率瞬時視場內(nèi)所觀察到的地面的大小稱空間分辨力（即每個像元在地面的大小）(2)幾何分辨率假定像元的寬度為a，則地物寬度在3a(海拉瓦)或至少在（康內(nèi)斯尼）時，能被分辨出來，這個大小稱為圖像的幾何分辨力。(3)輻射分辨率（傳感器的探測能力）是指傳感器能區(qū)分兩種輻射強(qiáng)度最小差別的能力。(4)光譜分辨率為光譜探測能力,它包括傳感器總的探測波段的寬度、波段數(shù)、各波段的波長范圍和間隔。有效的方法是根據(jù)被探測目標(biāo)的特性選擇一些最佳探測波段。所謂最佳探測波段，是指這些波段中探測各種目標(biāo)之間和目標(biāo)與背景之間，有最好的反差或波譜響應(yīng)特性的差別。（5）時間分辨率是指對同一地區(qū)重復(fù)獲取圖像所需的時間間隔。時間分辨力愈短的圖像，能更詳細(xì)地觀察地面物體或現(xiàn)象的動態(tài)變化。與光譜分辨率一樣并非時間越短越好，也需要根據(jù)物體的時間特征來選擇一定時間間隔的圖像。7、資源衛(wèi)星的軌道特點有哪些？(1)近圓形軌道實際軌道高度變化在905—918km之間，偏心率為0.0006。因此為近圓形軌道。作用:A是使在不同地區(qū)獲取的圖像比例尺一致。B近圓形軌道使得衛(wèi)星的速度也近于勻速。便于掃描儀用固定掃描頻率對地面掃描成像，避免造成掃描行之間不銜接的現(xiàn)象。(2)近極地軌道軌道傾角設(shè)計為99.125°，因此是近極地軌道。目的：可以觀測到南北緯81°之間的廣大地區(qū)。(3)與太陽同步軌道衛(wèi)星軌道與太陽同步，是指衛(wèi)星軌道面與太陽地球連線之間在黃道面內(nèi)的夾角，不隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)而改變。地球?qū)μ柕倪M(jìn)動一年為360°。因此平均每天的進(jìn)動角為0.9856°。為了使光照角保持固定不變，必須對衛(wèi)星軌道加以修正，平均每圈的修正量為：n為一天中衛(wèi)星運行的軌道數(shù)作用：A使衛(wèi)星以同一地方時通過地面上空B有利于衛(wèi)星在相近的光照條件下對地面進(jìn)行觀測C使衛(wèi)星上的太陽電池得到穩(wěn)定的太陽照度(4)可重復(fù)軌道一天24小時繞地13.944圈,重復(fù)周期18天,偏移系數(shù)-118天總共繞地251圈，圈間的距離為159km，但圖像的寬度為185km，在赤道處相鄰軌道間的圖像尚有26km（占14%）的重疊。前后一天第一條軌道之間差0.056圈，在地面上赤道處為159km。Landsat-4/5衛(wèi)星也近圓形、近極地、與太陽同步和可重復(fù)的軌道。高度下降為705km，地面分辨力為30m，運行周期也減為98.9min，重復(fù)周期為16天233圈，偏移系數(shù)為-7，一天24小時繞地14.56作用：軌道的重復(fù)性有利于對地面地物或自然現(xiàn)象的變化作動態(tài)監(jiān)測。五、論述題1、從現(xiàn)代遙感技術(shù)組成的角度出發(fā)，論述遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢1.航空航天遙感傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向三多（多平臺、多傳感器、多角度）和三高（高空間分辨率、高光譜分辨率和高時相分辨率）遙感數(shù)據(jù)獲取手段迅猛發(fā)展。遙感平臺有地球同步軌道衛(wèi)星（35000km）、太陽同步衛(wèi)星（600—1000km）、太空飛船（200—300km）、航天飛機(jī)（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且還有高、中、低空飛機(jī)、升空氣球、無人飛機(jī)等；傳感器有框幅式光學(xué)相機(jī)、縫隙、全景相機(jī)、光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計雷達(dá)測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等，它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。三行CCD陣列可以同時得到3個角度的掃描成像，EOSTerra衛(wèi)星上的MISR可同時從9個角度對地成像。衛(wèi)星遙感的空間分辨率從IkonosⅡ的1m，進(jìn)一步提高到Quckbird的0.61m，高光譜分辨率已達(dá)到5—6nm，500—600個波段。在軌的美國EO-1高光譜遙感衛(wèi)星，具有220個波段，EOSAM-1（Terra）和EOSPM-1（Aqua）衛(wèi)星上的MODIS具有36個波段的中等分辨率成像光譜儀。時間分辨率的提高主要依賴于小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，通過發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星和合理分布的小衛(wèi)星星座，以及傳感器的大角度傾斜，可以以1—3d的周期獲得感興趣地區(qū)的遙感影像。由于具有全天候、全天時的特點，以及用INSAR和D-INSAR，特別是雙天線INSAR進(jìn)行高精度三位地形及其變化測定的可能性，SAR雷達(dá)衛(wèi)星為全世界各國所普遍關(guān)注。我國在機(jī)載和星載SAR2．航空航天遙感對地定位趨向于不依賴地面控制確定影像目標(biāo)的實地位置（三維坐標(biāo)），解決影像目標(biāo)在哪兒是攝影測量與遙感的主要任務(wù)之一。在已成功用于生產(chǎn)的全自動化GPS空中三角測量的基礎(chǔ)上，利用DGPS和INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合，可形成航空/航天影像傳感器的位置與姿態(tài)的自動測量和穩(wěn)定裝置（POS），從而可實現(xiàn)定點攝影成像和無地面控制的高精度對地直接定位。在航空攝影條件下的精度可達(dá)到dm級，在衛(wèi)星遙感的條件下，其精度可達(dá)到m級。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，將改變目前攝影測量和遙感的作業(yè)流程，從而實現(xiàn)實時測圖和實時數(shù)據(jù)庫更新。若與高精度激光掃描儀集成，可實現(xiàn)實時三維測量（LIDAR），自動生成數(shù)字表面模型（DSM），并可推算出數(shù)字高程模型（DEM）。3.攝影測量與遙感數(shù)據(jù)的計算機(jī)處理更趨向自動化和智能化從影像數(shù)據(jù)中自動提取地物目標(biāo)，解決它的屬性和語義是攝影測量與遙感的另一大任務(wù)。在已取得影像匹配成果的基礎(chǔ)上，影像目標(biāo)的自動識別技術(shù)主要集中在影像融合技術(shù)，基于統(tǒng)計和基于結(jié)構(gòu)的目標(biāo)識別與分類，處理的對象既包括高分辨率影像，也更加注重高光譜影像。隨著遙感數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)融合和信息融合技術(shù)逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數(shù)據(jù)壓縮方法也已商業(yè)化。4.利用多時像影像數(shù)據(jù)自動發(fā)現(xiàn)地表覆蓋的變化趨向?qū)崟r化利用遙感影像自動進(jìn)行變化監(jiān)測關(guān)系到我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)。過去人工方法投入大，周期長。隨著各類空間數(shù)據(jù)庫的建立和大量新的影像數(shù)據(jù)源的出現(xiàn)，實時自動化監(jiān)測已成為研究的一個熱點。5.攝影測量與遙感在構(gòu)建“數(shù)字地球”、“數(shù)字中國”、“數(shù)字省市”和“數(shù)字文化遺產(chǎn)”中正在發(fā)揮愈來愈大的作用“數(shù)字地球”概念是在全球信息化浪潮推進(jìn)下形成的。我國正積極推進(jìn)“數(shù)字中國”和“數(shù)字省市”的建設(shè)。在已完成1∶100萬和1∶25萬全國空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，2001年全國各省市測繪局開始1∶5萬空間數(shù)據(jù)庫的建庫工作。在這個數(shù)據(jù)量達(dá)11TB的巨型數(shù)據(jù)庫中，攝影測量與遙感將用來建設(shè)DOM（數(shù)字正射影像）、DEM（數(shù)字高程模型）、DLG（數(shù)字線劃圖）和CP（控制點數(shù)據(jù)庫）。如果要建立全國1m分辨率影像數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)量將達(dá)到60TB。6.全定量化遙感方法將走向?qū)嵱脧倪b感科學(xué)的本質(zhì)講，其目的是為了獲得有關(guān)地物目標(biāo)的幾何與物理特性，所以需要通過全定量化遙感方法進(jìn)行反演。幾何方程式是有顯式表示的數(shù)學(xué)方程，而物理方程一直是隱式。目前的遙感解譯與目標(biāo)識別并沒有通過物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知識的統(tǒng)計、結(jié)構(gòu)和紋理的影像分析方法。但隨著對成像機(jī)理、地物波譜反射特征、大氣模型、氣溶膠的研究深入和數(shù)據(jù)積累，多角度、多傳感器、高光譜及雷達(dá)衛(wèi)星遙感技術(shù)的成熟，相信在21世紀(jì)，估計幾何與物理方程式的全定量化遙感方法將逐步由理論研究走向?qū)嵱没?，遙感基礎(chǔ)理論研究將邁上新的臺階。只有實現(xiàn)了遙感定量化，才可能真正實現(xiàn)自動化和實時化。2、現(xiàn)有2008年4月某日和2008年5月20日四川汶川唐家山地區(qū)的SPOT衛(wèi)星變化檢測的過程：變化檢測過程需要對同一地物的不同時相數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從某種意義上講需要“疊合”同一地物不同時相的數(shù)據(jù)，顯然這種處理是需要一致的位置做參照的。由于飛行器平臺和傳感器姿態(tài)、大氣傳輸、地形起伏以及傳感器成像幾何性能等因素的變化常常會引起影像幾何的線性和非線性畸變，使得不同時相獲取的影像在同一坐標(biāo)位置上對應(yīng)地物不一致。因此，變化檢測之前要對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正。目前，糾正方式有兩種：一種是遙感影像相對T1時相參考數(shù)據(jù)進(jìn)行相對幾何校正；另一種是遙感影像和T1時相參考數(shù)據(jù)都相對其他的參考坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行糾正，納入到同一幾何基準(zhǔn)下。在實際工作中可根據(jù)具體的資料情況選擇采用。用遙感方法檢測地震后堰塞湖面積及變化的流程如圖所示：幾何糾正的精度對變化檢測結(jié)果的精度影響非常大，精度低的幾何糾正結(jié)果會導(dǎo)致大量的偽變化，影響修測過程中的判讀效率。因此，在變化檢測前的數(shù)據(jù)預(yù)處理中，幾何糾正精度要根據(jù)修測精度做出相應(yīng)的要求。依據(jù)變化檢測的一般流程對新舊影像作預(yù)處理、相對配準(zhǔn)之后進(jìn)行變化檢測，并對地震后堰塞湖面積及變化檢測結(jié)果做閾值化處理突顯出發(fā)生變化的區(qū)域。為了將檢測結(jié)果應(yīng)用于地形圖修測過程中，幫助人眼快速確定變化區(qū)域，減輕人工判讀工作量，對變化檢測結(jié)果閾值化后的影像進(jìn)行邊緣提取，并將邊緣提取結(jié)果與舊線劃圖與新影像一同疊加在一起，再通過人機(jī)交互的方法對舊線劃圖中變化的內(nèi)容進(jìn)行增加或刪除修改。3、根據(jù)你學(xué)的知識，論述提高遙感影像計算機(jī)自動分類精度的對策（要求從數(shù)據(jù)源和分類方法兩方面分別說明。（1）數(shù)據(jù)源方面：使用高分辨率遙感衛(wèi)星影像。航空航天遙感傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向三多（多平臺、多傳感器、多角度）和三高（高空間分辨率、高光譜分辨率和高時相分辨率）遙感數(shù)據(jù)獲取手段迅猛發(fā)展。遙感平臺有地球同步軌道衛(wèi)星（35000km）、太陽同步衛(wèi)星（600—1000km）、太空飛船（200—300km）、航天飛機(jī)（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且還有高、中、低空飛機(jī)、升空氣球、無人飛機(jī)等；傳感器有框幅式光學(xué)相機(jī)、縫隙、全景相機(jī)、光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計雷達(dá)測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等，它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。三行CCD陣列可以同時得到3個角度的掃描成像，EOSTerra衛(wèi)星上的MISR可同時從9個角度對地成像。衛(wèi)星遙感的空間分辨率從IkonosⅡ的1m，進(jìn)一步提高到Quckbird的0.61m，高光譜分辨率已達(dá)到5—6nm，500—600個波段。在軌的美國EO-1高光譜遙感衛(wèi)星，具有220個波段，EOSAM-1（Terra）和EOSPM-1（Aqua）衛(wèi)星上的MODIS具有36個波段的中等分辨率成像光譜儀。時間分辨率的提高主要依賴于小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，通過發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星和合理分布的小衛(wèi)星星座，以及傳感器的大角度傾斜，可以以1—3d的周期獲得感興趣地區(qū)的遙感影像。由于具有全天候、全天時的特點，以及用INSAR和D-INSAR，特別是雙天線INSAR進(jìn)行高精度三位地形及其變化測定的可能性，SAR雷達(dá)衛(wèi)星為全世界各國所普遍關(guān)注。我國在機(jī)載和星載SAR（2）分類方法方面：影響監(jiān)督分類精度的幾個方面:1.特征變換和特征選擇根據(jù)感興趣地物的特征進(jìn)行有針對性的特征變換，加快分類速度，提高分類精度。2.分類的類別數(shù)與實際是否相符3.訓(xùn)練樣區(qū)的選擇訓(xùn)練樣區(qū)的選擇要注意準(zhǔn)確性、代表性和統(tǒng)計性三個問題。準(zhǔn)確性就是要確保選擇的樣區(qū)與實際地物的一致性；代表性一方面指所選擇區(qū)為某一地物的代表，另一方面還要考慮到地物本身的復(fù)雜性，所以必須在一定程度上反映同類地物光譜特性的波動情況；統(tǒng)計性是指選擇的訓(xùn)練樣區(qū)內(nèi)必須有足夠多的像元。4.判決函數(shù)和判決規(guī)則另外使用計算機(jī)自動分類的新方法1面向?qū)ο蟮倪b感信息提取基于像素級別的信息提取以單個像素為單位,過于著眼于局部而忽略了附近整片圖斑的幾何結(jié)構(gòu)情況，從而嚴(yán)重制約了信息提取的精度。方法：首先對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像分割,影像的最小單元不再是單個的像素，而是一個個對象(圖斑),后續(xù)的影像分析和處理也都基于對象進(jìn)行。優(yōu)點：綜合考慮了光譜統(tǒng)計特征、形狀、大小、紋理、相鄰關(guān)系等一系列因素，因而具有更高精度的分類結(jié)果。2神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法（ArtificialNeuralNetwroks，簡稱ANN）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有適應(yīng)性的簡單單元組成的廣泛并行互連的網(wǎng)絡(luò)，它的組織能夠模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對真實世界物體作出交互反應(yīng)。優(yōu)點：ANN對處理大量原始數(shù)據(jù)而不能用規(guī)則或公式描述的問題,表現(xiàn)出極大的靈活性和自適應(yīng)性。3