摄像机的相关参数分析_百度文库
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摄像机的相关参数分析
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你可能喜欢摄像机探测距离的计算？_百度知道
摄像机探测距离的计算？
格式 1/3 &
长 4.800mm 宽3.600mm 分辨率 水平: 744, 垂直: 480像素尺寸 水平: 6.0 &m, 垂直: 6.0 &m 如果我的作业距离是100米以外，我应该选择多大焦距的镜头？怎么计算的？（如果我给的参数不够，请直接假设出）
不考虑数码变焦
我有更好的答案
f；镜头焦距
w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）
W：被摄物体宽度
L：被摄物体至镜头的距离
h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度
H：被摄物体的高度 还算不出来你就浪费我的苦心了，请给最佳答案
采纳率：37%
不能计算吧，摄影机的变焦只有两种形式：一种是光学变焦，一种是数码变焦，其中光学变焦是摄影机获取景物远距距离的主要器件，而数码变焦则是通过数字信号插值的方法来就画面中某一部分进行放大，一般不是真正意义的变焦。所以还看看你要的清晰效果了。
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我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。年遥感试题以及答案2001 年攻读硕士学位研究生入学专业试题 一、名词解释（5*2） 遥感平台 p24 大气窗口 p10 间接解译标志 特征平台 太阳同步轨道 p33 二、判断正误(5*2) 1、 所有的物体都是黑体 2、 所有的几何分辨率与像素分辨率是一致的 3、 冬天的影像有利于土壤分析 4、 所有的微波传感器都是主动式传感器 5、 按照某种方式确定类别中心初值，通过迭代搜索各类别均值向量的自动分类方法是监督 分类 三、写出成像数学模型表达式（2*8） 1、试按 ( x) ? ? f(X ) (Y ) 的方式写出下列传感器影像中任二种影像的构像方程 , ( y) ? ? f (Z ) (Z )式 p100 全景摄影机 多光谱扫描仪 CCD 线阵推扫式传感器 连续航带缝隙摄影机 侧视雷达 2、试写出遥感平台上传感器所接收的电磁波能量的表达式，用字母或文字学出均可，并作 解释 四、简述题（6*8） 1、黑体是什么，为什么要讨论黑体？ 2、陆地卫星 4 号、5 号与原来陆地卫星 1-3 号有什么不同？p36 3、试叙地物波谱特性曲线量测工作的意义 4、植被指数变换（又称生物量指标变换）为什么在卫星影像分析中得到广泛应用？ 5、等效中心投影是什么意思，为什么要引入这样一个概念？ 6、线形拉伸与直方图均衡的影像增强效果有什么不同？ 五、综述题（1*16） 1、试叙目前空间遥感技术发展中的几个特点。2002 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一名词解释（14*2） 1、反射光谱特性曲线 p17 2、波谱响应曲线 p1693、全景畸变 课件 p264 4、仿射变形 5、空间分辨率 6、光谱分辨率 7、距离分辨率 8、方位分辨率 9、特征空间 10、特征选择 11、混淆矩阵 12、生物量指标 13、IKONOS 14、ZY——1 二、简答题（4*18） 1、全面具体叙述 LANDSAT TM 影像与 RADARSAT 影像的不同点及产生的原因 2、列出中心投影影像、线阵 CCD 推扫影像、逐点扫描影像和侧视雷达影像的构像方程。 作图说明地形起伏引起这几种影像像点位移的规律 3、叙述最大似然法分类原理及存在的缺点 4、叙述遥感技术的现状和发展趋势2003 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一、名词解释（18*3） 1、光谱反射率 2、辐射温度 3、大气窗口 4、太阳同步轨道 5、近极地轨道 6、成像光谱仪 7、INSAR 8、IKONOS 9、空间分辨率 10、光谱分辨率 11、线性拉伸 12、高通滤波 13、直方图均衡 14、重采样 15、双线性内插 16、特征选择 17、判别边界 18、监督法分类 二、问答题（1 到 4 题每题 20 分 第 5 题 16 分） 1、叙述光谱反射特性曲线与波谱响应曲线的区别和联系 2、叙述卫星遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤 3、叙述用 30 米分辨率的 TM4、3、2 多光谱影像与同一地区 10 米分辨率的 SPOT 全色影像进行融合的原理和步骤 4、叙述最小距离法遥感图像自动分类的原理和步骤 5、叙述遥感技术的现状和发展趋势2004 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一、名词解释（18*3） 1、光谱反射率 2、发射率 3、重复周期（卫星）4、卫星姿态 5、辐射校正 6、高光谱 影像 7、ERS-1 8 Quick bird 9、ERDAS 10、光谱分辨率 11、边缘增强 12、多源影 像融合 13、影像灰度直方图 14、重采样 15、双三次卷积 16、欧式距离 17、混淆矩阵 18、非 监督分类 二、问答题（第 1、2、3、5 每题 20 分 第 4 题 16 分） 1、全面具体叙述 LADSAT TM 影像与 RADARSAT 影像的不同点及产生的原因 2、叙述 ISODATA 法非监督分类的原理和步骤 3、叙述用卫星遥感图像修测比例尺 1：50000 地形图的基本要求和方法 4、叙述遥感技术的现状和发展趋势 5、根据下图中两类地物在一维特征空间中的分布，画出最大似然法、最小距离法的判别边 界并分析和比较它们的错分概率（图见遥感原理与应用 P207 图 8-8） 2005 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一、名词解释（8*5） 1、电磁波谱 2、黑体 3、几何变形 4、图像融合 5、模式识别 6、特征选择 7、图像灰度直方图 8、小卫星 二、判断题（4*2） 1、那些透过率较低的波区，对遥感十分不利，通常称为大气窗口 2、在常规框幅摄影机成像的情况下，地球自转会不会引起图像变形 3、CCD 直线阵列推扫式传感器是行扫描动态传感器，图像中每一行上的像元都是在不同时 刻依次成像 4、句法模式识别主要基于模式的统计特性 三、问答题（9*6） 1、影响地物光谱反射率的因素有哪些 2、举例说明 Landsat 系列卫星轨道的特点及其在遥感中的应用 3、目前遥感中使用的传感器类型有哪些？包括哪些基本部分 4、非监督分类和监督分类有什么不同5、举例说明为什么多光谱图像比单波段图像能判读更多信息 6、说明摄影类型影像的主要种类及其特点 7、绘图说明最大似然法分类的错分概率 8、举例说明侧视雷达图像与入射角的关系 9、光学图像与数字图像的转换 四、论述题(3*16) 1、叙述热红外、侧视雷达和多时域图像的特征及其判读方法 2、就资源、地学、测绘、军事等领域中的一个（或你熟悉的领域） ，论述遥感技术的应用 3、目视判读的一般过程和方法2006 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一、名词解释（8*5） 1、太阳辐射 2、轨道参数 3、遥感 4、图像平滑 5、目视判读 6、特征变换 7、计算机分类 8、分类后处理 二、判断题（4*2） 1、基尔霍夫定律说明，凡是吸收热辐射能力强的物体，他们的热发射能力相对较弱 2、对同一地区在不同时间摄取同一波段影像的摄影机称作多光谱摄影机 3、遥感数字图像是一个二位的连续的亮度函数。相对光学图像，它在空间坐标（x,y）和亮 度上都已连续化 4、统计模式识别主要基于模式特性的一组测量值来组成特征向量 三、选择题（4*2） 1、如果物体在各波长处的德光谱发射率不同，被称作 A、选择性辐射体 B、灰体 C、黑体 D、白体 2、卫星的轨道倾角设计为 99.125°，被称作 A、近圆形轨道 B、近极地轨道 C、与太阳同步轨道 3、图像的平滑是使 A、高频成分消退 B、高频成分增强 C、高频成分不变 4、红外扫描仪属 A、中心投影 B、全景投影 C、斜距投影 D、平行投影 四、问答题（8*6） 1、地物的反射类别有哪些 2、举例说明遥感卫星轨道的四大特点及其在遥感中的作用 3、数字图像镶嵌的关键是什么 4、简述相干雷达（INSAR）数据处理的主要步骤 5、简述传感器特性对判读标志的影响 6、举例说明遥感图像增强的目的和实质 7、举例说明比值变换的特点和作用8、举例说明侧视雷达图像的色调与地面粗糙度的关系 五、论述题（3*15） 1、论述目视判读与自动判读的关系 2、就你熟悉的领域，论述多时域遥感图像的应用 3、叙述遥感技术的发展趋势2007 年攻读硕士学位研究生入学专业试题 一、名词解释（共 8 小题，每小题 5 分，共 40 分） 灰体；方向反射；太阳同步轨道；图像锐化；构像方程；推扫式传感器；光谱特性曲线；哈 达玛变换 二、判断题（共 4 小题，每小题 2 分；共 8 分；只判断正误） 1.在微波波段，黑体的微波辐射亮度与绝对温度的四次方成正比。 2.卫星轨道在空间的具体形状位置，可由六个轨道参数来确定。 3.对于中心投影图像，其成像点的位置取决于地物入射光线的方向。 4.在可见光图像上其灰度与辐射功率成函数关系， 因此也就与温度和发射率的大小有直接关 系。 三、选择题（共 4 小题，每小题 2 分，共 8 分；单项选择） 1.对于 SPOT 产品，没作任何改正的图像，被称作 ①0 级产品 ②1A 级产品 ③2A 级产品 ④3A 级产品 2.按比例拉伸原始图像灰度等级范围，被称作 ①直方图均衡 ②线性变换 ③密度分割 3.全景投影的影像面是一个 ①平面 ②斜面 ③圆柱面 4.植物的反射陡坡主要位于 ①蓝光 ②绿光 ③红光 ④近红外 四、简答题（共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分） 1.说明被动遥感主要辐射源的特点。 2.斜距投影对图像的几何特点有什么影响。 3.轨道间能进行立体观测的卫星对时间分辨率有何影响（举例说明）？ 4.光学图像转变为数字图像的实质是什么？ 5.简单辐射误差。 6.举例说明先验知识在计算机分类中的作用。 7.说明最大似然法分类的实质。 8.多波段影像与光谱响应曲线有什么关系？ 五、论述题（共 3 小题，前两小题各 15 分，后一小题 16 分，共 46 分） 1.介绍一套你所熟悉的遥感图像处理软件系统。 2.就你熟悉的领域，说明大气窗口的应用。 3.叙述遥感平台的现状与趋势。2008 年攻读硕士学位研究生入学专业试题一、名词解释（共 8 小题，每小题 5 分，共 40 分） 电磁波谱；轨道参数；几何变形；推扫式传感器；漫反射；构像方程；图像灰度直方图；分 类后处理 二、判断题（共 4 小题，每小题 2 分，共 8 分；只判断正误） 1．潮湿的沙地在近红外波段有一个反射的陡坡。 2.在常规框幅摄影机成像的情况下，地球自转不会引起图像变形。 3.遥感数字图像是一个二维的连续的亮度函数。相对光学图像，它在空间坐标(x,y)和亮度上 都已连续化。 4.对于中心投影图像，其成像点的位置取决于地物点入射光线的方向。 三、选择题（共 4 小题，每小题 2 分，共 8 分；单项选择） 1.如果物体在各波长处的光谱发射率不同，被称作 ①选择性辐射体 ②灰体 ③黑体 ④白体 2.植物的反射陡坡主要位于 ①蓝光 ②绿光 ③红光 ④近红外 3.图像的锐化是使 ①高频成分消退 ②高频成分增强 ③高频成分不变 4.侧视雷达图像属 ①中心投影 ②全景投影 ③斜距投影 ④平行投影 四、问答题（共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分） 1.举例说明 Landsat 系列卫星轨道的特点及其在遥感中的应用。 2.传感器特性对判断标志的主要影响是什么？ 3.简述相干雷达（INSAR）数据处理的主要步骤。 4.举例说明遥感图像增强的目的和实质。 5.说明遥感图像的粗加工处理。 6.说明辐射误差的主要来源。 7.举例说明入射角对侧视雷达图像色调的影响。 8.绘图说明最大似然法分类的错分概率。 五、论述题（共 3 小题，前两小题各 15 分，后一小题 16 分，共 46 分） 1.叙述高分辨率陆地卫星的现状与主要应用。 2.如何利用知识改进遥感图像自动识别效果。 3.论述遥感图像的空间特征及其应用。遥感原理的历年真题（03—09）解答2003 一、 名词解释1、 光谱反射率 物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比：E?? E??? ?物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。 一个物体的 反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择 .影响地物 光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候 变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。 2、 辐射温度 如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体 的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。根据斯忒藩 玻尔兹曼定律，绝对黑体的辐射出射度与热力学温度的 4 次方成正比，由 此可确定物体的辐射温度。 由于一般物体都不是黑体， 其发射率总是小于 1 的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小， 其实际温度与辐射温度的偏离就越大。 3、 大气窗口 通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射 波段通常 称为“大气窗口”. （1）0.30 ~ 1.15 ?m 大气窗口：是遥感技术应用最主要的窗口之一。 其中 0.3~0.4 ?m 近紫外窗口，透射率为 70％ 0.4~0.7 ?m 可见光窗口，透射率约为 95％ 0.7~1.10 ?m 近红外窗口，透射率约为 80％ （2）1.3~2.5 大气窗口：属于近红外波段 1.3~1.9 ?m 窗口，透射率为 60％-95 ％ 1.55~1.75 ?m 透射率高 2.0~2.5 ?m 窗口，透射率为 80％ （3）3.5~5.0 ?m 大气窗口：属于中红外波段，透射率约为 60~70％ （4）8~14 ?m 热红外窗口，透射率为 80%左右 （5）1.0mm~1m 微波窗口，透射率为 35％~100% 4、 太阳同步轨道 卫星轨道与太阳同步， 是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹 角，不随地球绕太阳公转而改变。 地球对太阳的进动一年为 360°。因此平均每天的进动角为 0.9856°。为了使光 照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正，平均每圈的修正量为： 0.9856? n 为一天中卫星运行的轨道数 ?? ? n 目的：A 使卫星以同一地方时通过地面上空 B 有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测C 使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度 5、 近极地轨道 轨道倾角设计为 99.125°，因此是近极地轨道。目的:可以观测到南北纬 81° 之间的广大地区。 6、 成像光谱仪 以多路、 连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。通过将传统的 空间成像技术与地物光谱技术有机地结合在一起， 可以实现对同一地区同时获取 几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。成像光谱仪基本上属于多光谱扫描 仪， 其构造与 CCD 线阵列推扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数 多，各通道的波段宽度很窄。成像光谱仪按其结构的不同，可分为两种：面阵探 测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪和线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪。 7、 INSAR INSAR 利用 SAR 在平行轨道上对同一地区获取两幅（或两幅以上）的单视复 数影像来形成干涉， 进而得到该地区的三维地表信息。该方法充分利用了雷达回 波信号所携带的相位信息， 其原理是通过两幅天线同时观测（单轨道双天线横向 或纵向模式）或两次平行的观测（单天线重复轨道模式） ，获得同一区域的重复 观测数据（复数影像对） ，综合起来形成干涉，得到相应的相位差，结合观测平 台的轨道参数等提取高程信息，可以获取高精度、高分辨力的地面高程信息，而 且利用差分干涉技术可以精密测定地表沉降。 8、 IKONOS IKONOS 卫星于 1999 年 9 月 24 日发射成功，是世界上第一颗提供高分 辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS 卫星的成功发射不仅实现了提供高 清晰度且分辨率达 1 米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷,更经济获 得最新基础地理信息的途径，更是创立了崭新的商业化卫星影像的标准。 IKONOS 是可采集 1 米分辨率全色和 4 米分辨率多光谱影像的商业卫星， 同时全色和多光谱影像可融合成 1 米分辨率的彩色影像。时至今日 IKONOS 已采集超过 2.5 亿平方公里涉及每个大洲的影像，许多影像被中央和地方 政府广泛用于国家防御，军队制图，海空运输等领域。从 681 千米高度的 轨道上，IKONOS 的重访周期为 3 天，并且可从卫星直接向全球 12 地面站地 传输数据。 轨道高度 681 千米 轨道倾角 98.1 度 轨道运行速度 6.5 - 11.2 千米 / 秒 影像采集时间 每日上午 10:00- 11:00 重访频率 获取 1 米 分辨率数据时 :2.9 天 获取 1.5 米 分辨率数据时 :1.5 天 轨道周期 98 分钟 轨道类型 太阳同步 IKONOS 数据产品技术指标 星下点分辨率 0.82 米 产品分辨率 全色： 1 米 ；多光谱： 4 米 成像波段 全色 波段 : 0.45-0.90 微米 彩色 波段 1( 蓝色 ): 0.45-053 微米波段 2( 绿色 ): 0.52-0.61 微米 波段 3( 红色 ): 0.64-0.72 微米 波段 4( 近红外 ): 0.77-0.88 微米 9、 空间分辨率 瞬时视场内所观察到的地面的大小称空间分辨力 （即每个像元在地面 的大小）。 空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。对 于摄影影像，通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/ 毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（ IFOV）的大小来表示（毫弧 度 mrad），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面积。空间分辨率数值 在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。对于摄影影像，用线对在地面的覆 盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地面实际尺寸（米）。 如陆地卫星多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率为 79 米（像元大小 56×79 米 2）。但具有同样数值的线对宽度和像元大小，它们的地面分辨 率不同。对光机扫描影像而言，约需 2.8 个像元才能代表一个摄影影像上 一个线对内相同的信息。空间分辨率是评价传感器性能和遥感信息的重要 指标之一，也是识别地物形状大小的重要依据。 10、 光谱分辨率 为光谱探测能力,它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段 的波长范围和间隔。 有效的方法是根据被探测目标的特性选择一些最佳探测波段。所谓最 佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最 好的反差或波谱响应特性的差别。 11、 线性拉伸 按比例拉伸原始图像灰度等级范围，一般为了充分利用显示设备的显 示范围，使输出直方图的两端达到饱和。变化前后图像每一个像元呈一对 一的关系。因此像元总数不变，亦即直方图包含面积不变。 12、 高通滤波 锐化在频率域中处理称为高通滤波，保留频率域中的高频成分而让低 频成份滤掉，加强了图像中的边缘和灰度变化突出部分，以达到图像锐化 的目的。 13、 真方图均衡 将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图，其实质是对图像 进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量 大致相等。 14、 重采样 当投影点为的坐标计算值不为证书时，原始图像阵列中该非整数点位 上并无现成的亮度贡存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近 整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。 这个过程即称为数字图像亮度（或图像灰度）值的重采样。 15、 双线性内插 该法的重采样函数是对辛克函数的更粗略近似，可以用如图所示的一 个三角形线性函数表达：当实施双线性内插时，需要有被采样点 P 周围 4 个已知像素的亮度值 参加计算16、特征选择 用最少的影像数据最好地进行分类。这样就需在这些特征影像中，选 择一组最佳的特征影像进行分类，这就称为特征选择。 17、 判别边界 如果要判别某一个特征矢量属于哪一类，只要在类别之间画上一些合 适的边界，讲特征空间分割成不同的判别区域。这些边界就是判别边界。 18、 监督法分类 监督法分类意味着对类别已有一定的先验知识， 利用“训练样区”的数据去 “训练”判决函数就建立了每个类别的分类器,然后按照分类器对未知区域进行 分类。 监督分类的思想：根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和 相应的判别准则， 其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之 为学习或训练， 然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则 对该样本的所属类别作出判定。二、 问答题1、叙述光谱反射特性曲线与波谱响应曲线的区别和联系 地物的反射波谱特性曲线用反射率与波长的关系表示。 反射波谱是某物体的 反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标 所得的曲线。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。 任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。 波谱响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示， 根据遥感器对波谱的相对 响应（用百分数表示）与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。 如果不考虑传感器光谱响应及大气等的影响， 则波谱响应值与地物在该波段 内光谱反射亮度的积分值相应。 地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋 势是一致的； 地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判 读标志。 2、叙述卫星遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤 遥感图像多项式拟合法精纠正处理的原理：回避成像的空间几何过程，直接 对图像变形的本身进行数学模拟。遥感图像的几何变形由多种因素引起，其变化规律十分复杂。为此把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯 曲以及更高次的基本变形的综合作用结果，难以用一个严格的数学表达式来描 述，而是用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系。 多项式拟合法精纠正处理的原理和步骤如下： (1)根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型。 (2)根据所采用的数字模型确定纠正公式。 (3)根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数，评定精度。 (4)对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。 3、 叙述用 30 米分辨率的 TM4、 2 多光谱影像与同一地区 10 米分辨率的 SPOT 3、 全色影像进行融合的原理和步骤 原理：融合是将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不 同传感器获取的遥感影像中所提供的各种信息进行综合, 生成新的图像的过程。 提高对影像进行分析的能力(通过融合既提高多光谱图像空间分辨率，又保留其 多光谱特性)。具体的：①提高空间分辨力②改善配准精度③增强特征④改善分 类⑤对多时相图像用于变化检测⑥替代或修补图像的缺陷。 步骤如下： （1） 30 米分辨率的 TM4、 2 多光谱影像与同一地区 10 米分辨率的 SPOT 将 3、 全色影像进行几何配准，并对 30 米分辨率的 TM4、3、2 多光谱影像进行重采样， 使之与 SPOT 全色图像的分辨率相同。 （2）分别计算 30 米分辨率的 TM4、3、2 多光谱影像与同一地区 10 米分辨 率的 SPOT 全色影像的相关系数；（3）用全色波段图像和多光谱波段图像按下式组合。4、叙述最小距离法遥感图像自动分类的原理和步骤 原理是设法计算未知矢量 X 到有关类别集群之间的距离，哪类距离它最近，该未 知矢量就属于那类。 概率判决函数那样偏重于集群分布的统计性质，距离判决函 数偏重于集群分布的几何位置。d Mi ? ( X ? M i ) ?i ( X ? M i ) 1）马氏距离 在各类别先验概率和集群体积|∑| 都相同情况下的概率判别函数则有 马氏距离几何意义：X 到类重心之间的加权距离，其权系数为协方差。 2）欧氏距离 2 TT?1d Ei ? ( X ? M i ) ( X ? M i ) ? X ? M i在马氏距离的基础上， 作下列限制①将协方差矩阵限制为对角的②沿每一特 征轴的方差均相等。则有 欧氏距离是马氏距离用于分类集群的形状都相同情况下的特例。dTi ? ? | X ? M ij |j ?1m3）计程（Taxi）距离 X 到集群中心在多维空间中距离的绝对值之总和来表示 步骤： 1）利用训练样本数据计算出每一类别的均值向量及标准差（均方差）向量； 2）以均值向量作为该类在特征空间中的中心位置，计算输入图形中每个像元到 各类中心的距离。 在遥感图形分类处理中，应用最广泛而且比较简单的距离函数 有两个： 欧几里德距离和绝对距离。 3）根据计算的距离，把像元归入到距离最小的那一类中去。 使用最小距离法对图像进行分类， 其精度取决于对已知地物类别的了解和训练统 计的精度。总体而言，这种分类方法的效果比较好，而且计算简单，可对像元顺 序扫描分类。 5、叙述遥感技术的现状和发展趋势 1. 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度） 和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率） 遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km） 、太 阳同步卫星（600—1000km） 、太空飞船（200—300km） 、航天飞机（240—350km） 、 探空火箭（200—1000km） ，并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等； 传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD 线 阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们 几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。 三行 CCD 阵列可以同时得到 3 个角 度的扫描成像，EOS Terra 卫星上的 MISR 可同时从 9 个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从 Ikonos Ⅱ的 1m，进一步提高到 Quckbird 的 0.61m，高光谱分辨率已达到 5—6nm，500—600 个波段。在轨的美国 EO-1 高光 谱遥感卫星，具有 220 个波段，EOS AM-1（Terra）和 EOS PM-1（Aqua）卫星上 的 MODIS 具有 36 个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖 于小卫星技术的发展， 通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以 及传感器的大角度倾斜， 可以以 1—3d 的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于 具有全天候、全天时的特点，以及用 INSAR 和 D-INSAR，特别是双天线 INSAR 进 行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR 雷达卫星为全世界各国所普遍关 注。 我国在机载和星载 SAR 传感器及其应用研究方面正在形成体系。我国将全方 位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图 卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 2． 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置（三维坐标） ，解决影像目标在哪儿是摄影测量与遥 感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化 GPS 空中三角测量的基础上， 利用 DGPS 和 INS 惯性导航系统的组合， 可形成航空/航天影像传感器的位置与姿 态的自动测量和稳定装置 （POS） ，从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精 度对地直接定位。 在航空摄影条件下的精度可达到 dm 级，在卫星遥感的条件下， 其精度可达到 m 级。 该技术的推广应用， 将改变目前摄影测量和遥感的作业流程， 从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时 三维测量（LIDAR） ，自动生成数字表面模型（DSM） ，并可推算出数字高程模型 （DEM） 。 3. 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化从影像数据中自动提取地物目标， 解决它的属性和语义是摄影测量与遥感的另 一大任务。 在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中 在影像融合技术， 基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高 分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息 融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。 4. 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测关系到我国的经济建设和国防建设。 过去人工 方法投入大， 周期长。 随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现， 实时自动化监测已成为研究的一个热点。 5. 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数 字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。 我国正积极推进“数字 中国”和“数字省市”的建设。在已完成 1∶100 万和 1∶25 万全国空间数据库 的基础上，2001 年全国各省市测绘局开始 1∶5 万空间数据库的建库工作。在这 个数据量达 11TB 的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设 DOM（数字正射 影像） 、DEM（数字高程模型） 、DLG（数字线划图）和 CP（控制点数据库） 。如果 要建立全国 1m 分辨率影像数据库，其数据量将达到 60TB。 6. 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲， 其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所 以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程， 而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演， 而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随 着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累， 多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在 21 世纪，估计 几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化， 遥感基础 理论研究将迈上新的台阶。 只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实 时化。2004 一、 名词解释1、 光谱反射率 物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比：E?? E??? ?物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。 一个物体的 反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择 .影响地物 光谱反射率变化的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候 变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。 2、 发射率 发射率ε = W′/ W ε 是一个介于 0 和 1 的数 即：发射率ε 就是实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。 3、 重复周期（卫星）卫星沿其轨道运行一周所需的时间。地球同步卫星的周期等于地球自转周期 (23 小 时 56 分 04 秒)。 4、 卫星姿态 卫星姿态是指卫星星体在轨道上运行所处的空间位置状态。将直角坐标系的 原点置于星体上，指向地面的 Z 轴反映偏航方向，Y 轴反映俯仰方向，X 轴反映 滚动方向。 星体在高空中沿局部地球铅垂方向和轨道矢量方向运行。不时地产生 对三轴的偏移。 为保证星体运行中姿态的稳定，应使 Z 轴指向精度达到与局部铅 垂方向误差≤0.4°，不致产生过渡的俯仰和滚动，对偏航而言也应使速度矢量 的偏差保持在 0.6°之内。姿态控制是通过姿态控制分系统（ACS）来实现，使 用地平扫描仪可感应俯仰和滚动轴的姿态误差， 使用速度陀螺仪和罗盘可感应偏 航轴的姿态误差。姿态的稳定通常采用以下几种方式：①三轴稳定。依靠姿态控 制分系统使卫星偏航轴方向始终保持与当地铅垂线方向一致， 以保对地观测传感 始终对准地面；②自旋稳定。卫星自转轴对空间某点取向固定，使其姿态保持稳 定； ③重力梯度稳定。 在地球重力场作用下， 转动物体的转轴逐渐达到平衡状态， 与重力梯度方向一致，即同当地垂直线方向一致，以保持卫星姿态的稳定。 5、 辐射校正 辐射校正是指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能 量中的各种噪声的过程。是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统 的、 随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变 的过程。 6、 高光谱影像 高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称。 它是在电磁波谱的可见光， 近红外， 中红外和热红外波段范围内， 获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其 成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。 高光谱影像是采用高分辨 率成像光谱仪获取，波段数为 36—256 个，光谱分辨率为 5—10nm，地面分辨率 为 30—1000m。 目前这类卫星大多是军方发射的， 民用高光谱类卫星较少。 应用： 主要用于大气、海洋和陆地探测。 7、 ERS-1 ERS-1 欧空局于 1991 年发射。携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷 达（SAR）和风向散射计等装置） ，由于 ERS-1（2）采用了先进的微波遥感技术 来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。 卫星参数 椭圆形太阳同步轨道 轨道高度：780 公里 半长轴： 公里 轨道倾角：98.52o 飞行周期：100.465 分钟 每天运行轨道数：14 -1/3 降交点的当地太阳时：10：30 空间分辨率：方位方向&30 米 距离方向&26.3 米 幅宽：100 公里 8、 Quick BirdQuickBird 卫星于 2001 年 10 月由美国 DigitalGlobe 公司发射，是目前 世界上唯一能提供亚米级分辨率的商业卫星，具有引领行业的地理定位精 度，海量星上存储，单景影像比其他的商业高分辨率卫星高出 2—10 倍。 而且 QuickBird 卫星系统每年能采集七千五百万平方公里的卫星影像数据， 存档数据以很高的速度递增。在中国境内每天至少有 2 至 3 个过境轨道， 有存档数据约 500 万平方公里。 QuickBird 卫星参数 星下点分辨：0.61m 产品分辨率：全色 0.61-0.72m，多光谱 2.44-2.88m 产品类型：全色、多光谱、全色增强、全色+多光谱捆绑等 成像方式：推扫式成像 传感器：全色波段、多光谱 分辨率：0.61（星下点）2.44（星下点） 波长：450-900nm 蓝：450-520nm 绿：520-660nm 红：630-690nm 近红外：760-900 nm 量化值：11 位 星下点成像：沿轨/横轨迹方向（+/-25 度） 立体成像：沿轨 /横轨迹方向 辐照宽度：以星上点轨迹为中心，左右各 272km 成像模式：单景 16.5km×16.5km 条带：16.5km×165km 轨道高度：450km 倾角：98 度（太阳同步） 重访周期：1–6 天（70cm 分辨率，取决于纬度高低） 9、 ERDAS ERDAS IMAGINE 是美国 ERDAS 公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统 软件，是以模块化的方式提供给用户， ERDAS IMAGINE 分为低、中、高三档产品架构。 （1） ERDAS Essentials 级。包括有制图和可视化核心功能。可以完成二 维/三维显示，数据输入，排序与管理，地图配准，专题图积极简单 的分析。可以集成使用多种数据类型。可扩充的模块包括： Vector 模块——可以建立、显示、编辑和查询 Arc/Info 数据结构 Coverage,完成拓仆关系的建立和修改， 实现矢量图形和栅格图像的双向转换； Virtual GIS 模块——可以完成实时三维飞行模拟，建立虚拟世界， 进行空间视域分析，矢量与栅格的三维叠加，空间 GIS 分析等。 Developer’s Tookit 模块——ERDAS IMAGINE 的 C 语言开发工具包， 包含了几百个函数 IMAGINE Advantage 级。是建立在 ERDAS Essentials 级基 础之上的，增加了丰富的栅格图像 GIS 分析和单张航片正射校正的功能。可用 于栅格分析、提供正射校正、地形编辑及图像拼接工具。 （2） ERDAS Professional 级。除了 Essentials 和 Advantage 中包含的功 能之外，还提供了空间建模工具、参数/非参数分类器、知识工程师 和专家分类器、分类优化和精度评定，以及雷达图像分析工具。可 扩充的模块包括：Radar 模块——完成雷达图像的基本处理，包括亮度调整、斑点噪声消 除、纹理分析、边缘提取等功能。 OrthoMAX 模块——依据立体像对进行正射校正，自动 DEM 提取，立体地 形显示及浮动光标和正射校正。 （3） IMAGINE 动态链接库。它支持目标共享技术和面向目标的设计开发， 提供一种无需对系统重新编也而向系统加入新功能的手段，并允许 在特定的项目中裁剪这些扩充的功能。 10、 光谱分辨率 为光谱探测能力,它包括传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段 的波长范围和间隔。 有效的方法是根据被探测目标的特性选择一些最佳探测波段。所谓最 佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最 好的反差或波谱响应特性的差别。 11、 边缘增强 将遥感图像（或影像）相邻像元（或区域）的亮度值（或色调）相差 较大的边缘（即影像色调突变或地物类型的边界线）处加以强调于以突出 处理的技术方法。经边缘增强后的图像能更清晰地显示出不同地物类型或 现象的边界，或线形影像的行迹，以便于不同地物类型的识别及其分布范 围的圈定。例如利用相关掩膜技术，将原图像（影像）拷制成一张正膜片 和一张负膜片，并使两张不同性质的膜片精确重叠，在曝光冲印时，将两 张膜片相互错动很小的距离，这样得到一张相应影像有稍许错位“镶边” 的图像，其大部分影像正负抵消，而其边缘部分出现一亮线（或暗线）， 达到从背景中突出影象边界线的显示效果，使图像达到增强。边缘增强还 可通过其它方法或计算机处理来实现。 12、 多源影像融合 将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不同传感 器获取的遥感影像中所提供的各种信息进行综合, 生成新的图像的过程。 13、 影像灰度直方图 灰度直方图是用横坐标标注灰度的质量特性值，纵坐标标注频数或频率值， 各组的频数或频率的大小用直方柱的高度表示的图形。灰度直方图性质：1）表 征了图像的一维信息。只反映图像中像素不同灰度值出现的次数（或频数）而未 反映像素所在位置。2）与图像之间的关系是多对一的映射关系。一幅图像唯一 确定出与之对应的直方图，但不同图像可能有相同的直方图。3）子图直方图之 和为整图的直方图。 14、 重采样 当投影点为的坐标计算值不为证书时，原始图像阵列中该非整数点位 上并无现成的亮度贡存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近 整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构 成该点位的新亮度值。 这个过程即称为数字图像亮度（或图像灰度）值的重采样。 15、 双三次卷积 图像卷积是一种重要的图像处理方法，其基本原理是：像元的灰度值 等于以此像元为中心的若干个像元的灰度值分别乘以特定的系数后相加的 平均值。由这些系数排列成的矩阵叫卷积核。选用不同的卷积核进行图像 卷积，可以取得各种处理效果。例如，除去图像上的噪声斑点使图像显得更为平滑；增强图像上景物的边缘以使图像锐化；提取图像上景物的边缘 或特定方向的边缘等。 常用的卷积核为 3×3 或 5×5 的系数矩阵，有时也使 用 7×7 或更大的卷积核以得到更好的处理效果，但计算时间与卷积核行列 数的乘积成正比地增加。 图像的灰度增强和卷积都是直接对图像的灰度值进行处理，有时称为 图像的空间域处理。 16、 欧氏距离 2 T 欧氏距离d Ei ? ( X ? M i ) ( X ? M i ) ? X ? M i在马氏距离的基础上， 作下列限制①将协方差矩阵限制为对角的②沿每一特 征轴的方差均相等。 则有欧氏距离是马氏距离用于分类集群的形状都相同情况下 的特例。 17、 混淆矩阵 一般采用混淆矩阵进行分类精度的评定。对检核分类精度的样区内所有 的像元，统计其分类图中的类别与实际类别之间的混淆程度，采集样本的方 式有三种类型：①来自监督分类的训练样区；②专门选定的试验场；③随机 取样。比较结果可以用表格的方式列出混淆矩阵。 18、 非监督法分类 是指人们事先对分类过程不施加任何的先验知识， 而仅凭数据遥感影像地物 的光谱特征的分布规律，即自然聚类的特性进行“盲目”的分类。其分类的结果 只是对不同类别达到了区分， 但并不能确定类别的属性。其类别的属性是通过分 类结束后目视判读或实地调查确定的。非监督分类也称聚类分析。二、 问答题1、 全面具体叙述 LADSAT TM 影像与 RADARSAT 影像的不同点及产生的原因 LADSAT TM 影像是指美国陆地卫星 4～5 号专题制图仪所获取的多波段扫 描影像。 1. 波谱范围不同： 影像有 7 个波段， TM 其波谱范围： TM-1 为 0.45～0.52 微米，TM－2 为 0.52～0.60 微米，TM－3 为 0.63～0.69 微米，以上 为可见光波段；TM-4 为 0.76～0.90 微米，为近红外波段；TM-5 为 1.55～1.75 微米，TM-7 为 2.08～2.35 微米，为中红外波段；TM-6 为 10.40～12.50 微米，为热红外波段。RADARSAT 影像具有 50km、 100km、150km、300km、500km 多种扫描宽度。 2. 分辨率不同：TM 影像空间分辨率除热红外波段为 120 米外，其余均 为 30 米，像幅 185×185 公里。每波段像元数达 61662 个（TM-6 为 15422 个） 一景 TM 影像总信息量为 230 兆字节） 。 ，约相当于 MSS 影 像的 7 倍。因 TM 影像具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的 信息量和较高定位精度，成为 20 世纪 80 年代中后期得到世界各国广 泛应用的重要的地球资源与环境遥感数据源。 能满足有关农、 林、 水、 土、地质、地理、测绘、区域规划、环境监测等专题分析和编制 1∶ 10 万或更大比例尺专题图， 修测中小比例尺地图的要求。 RADARSAT 影像有 10~100m 的不同分辨率，地面分辨率为 8.5m。 3. RADARSAT 影像可由异轨获取立体像对，而 TM 影像不能。图像的变形不同。RADARSAT 影像即离飞机远的影像比例尺大，反 之比例尺小。这与 LADSAT TM 影像正好相反。RADARSAT 影像地 形起伏引起的投影差变化与 LADSAT TM 影像的位移相反。 产生的原因：1.遥感平台不一样。LADSAT 卫星的特点是多波段扫描、地面 分辨率为 5~30m。RADARSAT 具有多种扫描宽度，并且分辨率可调。2.传 感器不同，投影方式不同。RADARSAT 影像侧视雷达采用斜距投影，它与 LADSAT TM 影像的摄像机中心投影方式完全不同。斜距投影，因此图像的 变形与其他图像不同。主要表现在：①比例尺失真，即里飞机元的影像比例 尺大，反之比例尺小。这与全景相片正好相反。②地形起伏引起的投影差变 化与中心投影相片的位移相反。应注意，高山往往向飞机方向倾斜，如果获 取立体像对，按常规方法观察立体，将是一个反立体。斜距投影变形 2、叙述 ISODATA 法非监督分类的原理和步骤 原理： ①它不是每调整一个样本的类别就重新计算一次各类样本的均值，而 是在每次把所有样本都调整完毕之后才重新计算一次各类样本的均值， 前者称为 逐个样本修正法，后者称为成批样本修正法；②ISODATA 算法不仅可以通过调 整样本所属类别完成样本的聚类分析， 而且可以自动地进行类别的 “合并” “分 和 裂” ，从而得到类数比较合理的聚类结果。 步骤： 1.初始化； 2.选择初始中心； 3.按一定规则(如距离最小)对所有像元划分； 4.重新计算每个集群的均值和方差； 按初始化的参数进行分裂和合并； 5.结束，迭代次数或者两次迭代之间类别均值变化小 于阈值； 6.否则，重复 3-5； 7.确认类别，精度评定. 3、叙述用卫星遥感图像修测比例尺 1：50000 地形图的基本要求和方法 基本要求：修测内容是居民地、道路、水系、地类界（部分） ，地形一般不修测。 比例尺:修测地形图的比例尺一般比制作影像图的比例尺小一倍。如 TM 图像只 能修测 1:25 万比例尺的地形图，SPOT4（多光谱）图像修测 1:100000 比例尺的 地形图。修测 1:5 万比例尺地形图最好使用分辨力在 5 米左右的卫星影像，例如 IRS－1C 上的全色影像分辨力为 5.8m,SPOT 全色影像分辨力 10 米，勉强可用于 该比例尺地形图的修测。IKONOS 影像分辨力为 1 米，可用于 1:10000 比例尺地 形图的修测。 方法： 1):由修测地图比例尺选择合适卫星影像 2):波段选择 3):辐射处理 4）:卫星影像纠正 5):地物分类 6):生成数字地图 7):配准(地图---影像) 8):将 DRG 或 DLG 与纠正后的影像进行叠合 9):变化更新，形成更新后的地形图 4.4、叙述遥感技术的现状和发展趋势 1. 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度） 和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率） 遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km） 、太 阳同步卫星（600—1000km） 、太空飞船（200—300km） 、航天飞机（240—350km） 、 探空火箭（200—1000km） ，并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等； 传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD 线 阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们 几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。 三行 CCD 阵列可以同时得到 3 个角 度的扫描成像，EOS Terra 卫星上的 MISR 可同时从 9 个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从 Ikonos Ⅱ的 1m，进一步提高到 Quckbird 的 0.61m，高光谱分辨率已达到 5—6nm，500—600 个波段。在轨的美国 EO-1 高光 谱遥感卫星，具有 220 个波段，EOS AM-1（Terra）和 EOS PM-1（Aqua）卫星上 的 MODIS 具有 36 个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖 于小卫星技术的发展， 通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以 及传感器的大角度倾斜， 可以以 1—3d 的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于 具有全天候、全天时的特点，以及用 INSAR 和 D-INSAR，特别是双天线 INSAR 进 行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR 雷达卫星为全世界各国所普遍关 注。 我国在机载和星载 SAR 传感器及其应用研究方面正在形成体系。我国将全方 位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图 卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 2． 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置（三维坐标） ，解决影像目标在哪儿是摄影测量与遥 感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化 GPS 空中三角测量的基础上， 利用 DGPS 和 INS 惯性导航系统的组合， 可形成航空/航天影像传感器的位置与姿 态的自动测量和稳定装置 （POS） ，从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精 度对地直接定位。 在航空摄影条件下的精度可达到 dm 级，在卫星遥感的条件下， 其精度可达到 m 级。 该技术的推广应用， 将改变目前摄影测量和遥感的作业流程， 从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时 三维测量（LIDAR） ，自动生成数字表面模型（DSM） ，并可推算出数字高程模型 （DEM） 。 3. 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标， 解决它的属性和语义是摄影测量与遥感的另 一大任务。 在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中 在影像融合技术， 基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高 分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息 融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。 4. 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测关系到我国的经济建设和国防建设。 过去人工 方法投入大， 周期长。 随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现， 实时自动化监测已成为研究的一个热点。 5. 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数 字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。 我国正积极推进“数字 中国”和“数字省市”的建设。在已完成 1∶100 万和 1∶25 万全国空间数据库 的基础上，2001 年全国各省市测绘局开始 1∶5 万空间数据库的建库工作。在这 个数据量达 11TB 的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设 DOM（数字正射 影像） 、DEM（数字高程模型） 、DLG（数字线划图）和 CP（控制点数据库） 。如果 要建立全国 1m 分辨率影像数据库，其数据量将达到 60TB。 6. 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲， 其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所 以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程， 而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演， 而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随 着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累， 多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在 21 世纪，估计 几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化， 遥感基础 理论研究将迈上新的台阶。 只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实 时化。 5、根据下图中两类地物在一维特征空间中的分布，画出最大似然法、最小距离 法的判别边界并分析和比较它们的 概率概率判别函数的判别边界 (假设有两类)。当使用概率判别函数实行分类时， 不可避免地会出现错分现象， 分类错误的总概率由后验概率函数重叠部分下的面 积给出， 错分概率是类别判别分界两侧作出不正确判别的概率之和。从图中可以 看出，最大似然法总的错分概率小于最小距离法总的错分概率。 2005一、 名词解释（8*5）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顺序排列， 就能得到电磁波 谱。 依照波长的长短以及波源的不同， 电磁波谱可大致分为： 无线电波、 红外线、 可见光、紫外线、X 射线、γ 射线。 2、黑体所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑 体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体 近似( 在某些波段上)。 黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关。 3、几何变形 遥感图像的几何变形是指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐 标系等参考坐标系统中的对应坐标之间的差异。 4、图像融合 将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，将不同传感器获取 的遥感影像中所提供的各种信息进行综合, 生成新的图像的过程。 5、模式识别 对被识别的模式作一系列的测量， 然后将测量结果与―模式字典‖中一组―典型 的‖测量值相比较,得出所需要的分类结果。这一过程称为模式识别。 6、特征选择 用最少的影像数据最好地进行分类。这样就需在这些特征影像中，选择一组 最佳的特征影像进行分类，这就称为特征选择。 7、图像灰度直方图 灰度直方图是用横坐标标注灰度的质量特性值，纵坐标标注频数或频率值， 各组的频数或频率的大小用直方柱的高度表示的图形。灰度直方图性质：1）表 征了图像的一维信息。只反映图像中像素不同灰度值出现的次数（或频数）而未 反映像素所在位置。2）与图像之间的关系是多对一的映射关系。一幅图像唯一 确定出与之对应的直方图，但不同图像可能有相同的直方图。3）子图直方图之 和为整图的直方图。 8、小卫星 小卫星指目前设计质量小于 500kg 的小型近地轨道卫星，其空间分辨为 1— 3m（全色）和 4—15m（多波段） 。与大卫星相比，小卫星具有先进、快速、低 廉、可靠的特点。小卫星不只是简单的质量小，而是高度集成化技术、自动化技 术的应用，特别是计算机的迅速发展，实现星上控制与处理计算机小型化。小卫 星可以快速实现从设计、制造、发射、在轨运行全过程，一般不到十二个月。一 颗小卫星包括发射的价格约三千万圆人民币，不仅价格低廉，而且风险小。一般 小卫星寿命大于十年。二、判断题（4*2）1、那些透过率较低的波区，对遥感十分不利，通常称为大气窗口。 （×） 2、在常规框幅摄影机成像的情况下，地球自转会不会引起图像变形 （√） 3、CCD 直线阵列推扫式传感器是行扫描动态传感器，图像中每一行上的像 元都是在不同时刻依次成像 （×） 4、句法模式识别主要基于模式的统计特性 （×）三、问答题（9*6）1、影响地物光谱反射率的因素有哪些影响地物光谱反射率的因素有太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季 节、气候变化、地面湿度变化、地物本身的变异、大气状况等。太阳位置：指太 阳高度角和方位角；传感器位置：传感器的观测角和方位角；地理位置：地物位 置，太阳高度角和方位角、地理景观；地物本身的变异：如植物的病虫害、土壤 的含水量、含沙量；时间变化：比如新雪和陈雪、不同月份的树叶等。 2、举例说明 Landsat 系列卫星轨道的特点及其在遥感中的应用 举例：LANDSAT 7 的总体数据： 7 个光谱波段和一个全色波段 观察宽度达 185km 15、30、60、80 米精度 离地 705km 太阳同步轨道 16 天运行周期 覆盖范围为南北纬 81 度之间区域 1) 处理使用的轨道参数:预报参数 2) 卫星名称 Landsat7 3) 仪器名称 ETM+ 4) 观测时间 ,时间还是比较近的:DDD 5) 已经经过校正 6) 已经经过行轨迹检验(误差小于 1 个像元) 7) 分辨率 30 米(etm 只有通道 8 是 15 米分辨率,目前用的 542 通道是 30 米 分辨率. Landsat 系列卫星轨道的特点： (1) 近圆形轨道 实际轨道高度变化在 905—918km 之间，偏心率为 0.0006。因此为近圆形轨 道。应用:是使在不同地区获取的图像比例尺一致。近圆形轨道使得卫星的速度 也近于匀速。 便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像，避免造成扫描行之间 不衔接的现象。 (2)近极地轨道 轨道倾角设计为 99.125°，因此是近极地轨道。应用：可以观测到南北纬 81°之间的广大地区。 (3) 与太阳同步轨道 卫星轨道与太阳同步， 是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹 角，不随地球绕太阳公转而改变。 地球对太阳的进动一年为 360°。因此平均每天的进动角为 0.9856°。为了使光 照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正 应用：A 使卫星以同一地方时通过地面上空 B 有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测 C 使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度 (4) 可重复轨道 应用：轨道的重复性有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。 3、目前遥感中使用的传感器类型有哪些？包括哪些基本部分 遥感传感器大体上可以分为以下几个类型： 1 摄影类型的传感器 2 扫描类型的传感器3 雷达类型的传感器 4 非图像类型的传感器 包括以下几个基本部分：收集器：收集地物辐射来的能量; 探测器:将收集的辐射能转变为化学能或电能； 处理器：对收集的信号进行处理； 输出器：输出获取的数据。 4、非监督分类和监督分类有什么不同 非监督分类是指人们事先对分类过程不施加任何的先验知识， 而仅凭数据遥 感影像地物的光谱特征的分布规律，即自然聚类的特性进行“盲目”的分类。其 分类的结果只是对不同类别达到了区分，但并不能确定类别的属性。其类别的属 性是通过分类结束后目视判读或实地调查确定的。非监督分类也称聚类分析。 监督分类的思想： 根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和 相应的判别准则， 其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之 为学习或训练， 然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则 对该样本的所属类别作出判定。监督法分类意味着对类别已有一定的先验知识， 利用―训练样区‖的数据去―训练‖判决函数就建立了每个类别的分类器,然后按照分 类器对未知区域进行分类。 监督分类避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类； 与监督法的先学习后 分类不同，非监督法是边学习边分类，通过学习找到相同的类别，然后将该类与 其他类区分开。 5、举例说明为什么多光谱图像比单波段图像能判读更多信息 多光谱图像显示景物的光谱特征比单波段图像强得多， 它能表示出景物在不 同光谱段的反射率变化。 对于多光谱像片可以使用比较判读的方法，将多光谱图 像与各种地物的光谱反射特性数据联系起来，达到正确判读地物的属性和类型。 举例： 假定仅用一张可见光相片并且仅用色调来判断， 则草和沥青无法区分， 水泥和土壤的色调也十分接近； 又假定仅用一张红外像片，则草与水泥的色调又 十分接近，无法区分，沥青和土壤的色调也比较接近。可进仅用单张像片判读易 混类，确定图像的类别也把握不大。现在使用多光谱像片，把刚才两张像片放在 一起比较判读， 并且与地物的反射波谱特性曲线联系起来分析。首先量测几种地 物在两张像片上的黑度或亮度值，会出波谱特性曲线，发现响应曲线各不相同， 可以肯定是不同的地物， 这样已完成了对这四个目标的分类。然后与四种地物的 反射波谱特性曲线比较， 看它们在两个波段中的变化趋势，由此可以判读出地物 类别。 6、说明摄影类型影像的主要种类及其特点 摄影类型传感器是最古老和常用的遥感器，具有信息贮存量大，空间分辩率 高、几何保真度好和易于进行纠正处理。摄影类型影像的主要种类：按波长分： 可见光，红外摄影。 按摄影方式分：单镜头框幅式，缝隙式，全景式，多光谱等。 按单镜头框幅式分：常角（50-70） ，宽角（70-105） ，特宽角（105-135） 。 摄影类型影像的主要种类及其特点：主要由单中心投影，有投影差，可以进 行立体观测。不足：光谱响应波段一般较窄。 7、绘图说明最大似然法分类的错分概率概率判别函数的判别边界 (假设有两类)。当使用概率判别函数实行分类时， 不可避免地会出现错分现象， 分类错误的总概率由后验概率函数重叠部分下的面 积给出，错分概率是类别判别分界两侧作出不正确判别的概率之和。 8、举例说明侧视雷达图像与入射角的关系 侧视雷达图像色调的高低与入射角有关，由于地形起伏和坡向不同，造成雷 达波入射地面单元的角度不同。 朝向飞机方向的坡面反射强烈，朝天顶方向就要 弱些， 背向飞机方向反射雷达波很弱， 甚至没回波， 没回波的地区称为雷达盲区。 例如图中所示9、光学图像与数字图像的转换 光学图像变换成数字图像就是把一个连续的光密度函数变成一个离散的光 密度函数。图像元素函数 f(x,y)不仅在空间坐标上并且在幅度上（光密度）上都 要离散化，其离散后的每个像元的值用数字表示，整个过程叫做图像数字化。图 像空间坐标（x,y）的数字化称为图像采样，幅度（光密度）数字化则称为灰度 级量化。空间坐标数字化称为采样。采样间隔△X、△Y 的大小，取决于图像的 频谱。图像灰度的数字化称为量化。 数字图像变换成光学图像一般有两种方式： 一种是通过显示终端设备显示出 来；另一种是通过照相或打印的方式输出。四、论述题(3*16)1、叙述热红外、侧视雷达和多时域图像的特征及其判读方法 热红外图像的判读： 红外像片灰度与辐射功率成函数关系，因此也就与温度 和发射率的大小有直接的关系,其中与温度的关系更密切。热红外像片除了关心 色调特征和空间特征外,特别要注意其时间特征。 侧视雷达图像的特征： 雷达图像是斜距投影，因此图像的变形与其他图像不 同。影响空间判读主要表现在：①比例尺失真，即里飞机元的影像比例尺大，反 之比例尺小。 这与全景相片正好相反。②地形起伏引起的投影差变化与中心投影相片的位移相反。应注意，高山往往向飞机方向倾斜，如果获取立体像对，按常 规方法观察立体，将是一个反立体。判读方法：注意侧视侧视雷达图像的色调： 1) 与入射角有关。朝向飞机方向的坡面反射强烈，朝天顶方向就要弱些，背向 飞机方向反射雷达波很弱，甚至没回波。2）与地面粗糙程度有关。地面地物微 小起伏如果小于雷达波波长，则可看成―镜面‖，镜面反射雷达波很少返回到雷达 接收机中， 因此显得很暗； 当地面微小起伏大于或等于发射波长时会产生漫反射， 雷达接收机接收的信号比镜面反射强。另外一种称为―角隅反射‖，其反射波强度 更大。3) 与地物的电特性有关。一切物体的电特性量度是复合介电常数。这个 参数是各种不同物质的反射率和导电率的一种指标。 当然地物的电特性应与其它 引起色调变化的因素结合起来分析。如水面很平坦时，造成镜面反射，反射波还 是很弱。 多时域图像的特征： 景物的时间特性以光谱特征和空间特征表现。 判读方法： 在遥感中利用遥感影像判读和监测地面的动态变化是十分有效的。 利用这种动态 变化还可以进一步识别地面物体的性质和作定量分析。 2、就资源、地学、测绘、军事等领域中的一个（或你熟悉的领域），论述 遥感技术的应用 遥感信息应用于资源领域的农作物估产 （1）计算植被指数 ①比值植被指数：RVI＝IR／RED； ②归一化差异指数：NDVI＝（IR-RED）/(IR+RED)； ③垂直植被指数：PVI＝[（PSR-PVR）2+(PSIR- PVIR) 2]1/2， 式中： PSR――土壤在红光光谱段反射率； PVR――植被冠层在红光光谱段反射率； PSIR――土壤在近红外光谱段反射率； PVIR――植被冠层在近红外光谱段反射率。 （2）确定植被指数与叶面积指数之间的关 系及与作物产量的关系 可见光和近红外波段反射率组成的植被指数随作物冠层状态参数变化呈有 规律变化。冠层状态的指标，主要有叶面积指数 LAI，其为单位面积上植被叶片 面积。 光合作用――干物质积累－－叶面积增长－－生物量增加 。生物量与叶面积指 数 LAI，叶干生物量有很好的相关关系,随叶面积指数及干生物量的增加而增加。 （3）确定植土比 植土比的定义是：某一地区作物的种植面积与该地区土地面积之比。它是另 一个决定反射光谱特性的独立因子， 它是联系遥感植被指数与作物种植面积的中 间参数。植土比与叶面积指数相互独立。 （4）分析遥感植被指数与植土比和叶面积指数的综合关系，并据此进行作物估 产 像元光谱反射率和植被指数是植土比和叶面积指数的二元函数。一个地区作 物总产的线性相关因子 Lk =平均叶面积指数 LAI*植土比 kw 实例:气象卫星大面积冬小麦估产 1）卫星资料的选用 对 AVHRR 5 个波段的数据可以用不同的数学方法加以组合，得出不同的组 合模式。比值模式 G＝PCH2／PCH1 对绿色植物反应较敏感，可用比值植被指 数 G 建立与单产的关系。由于大气状况的影响，往往导致比值植被指数偏小，不能准确反映地面情况， 可采用几天内资料中最大的一次作为小麦的实际比值植 被指数值。 2）对产麦区分层 气象卫星资料所反映的小麦长势是地面的实况，但由于地形、气候的差异， 通常不是同一发育期的水平。通常可根据冬小麦返青、拔节期资料及卫星资料， 对产麦区进行分层，然后按层建立估产模式。 3）建立预报模式 冬小麦单产与比值植被指数 G 也基本上呈线性关系。 各像元点的比值植被指 数值进行不同区间的组合，用逐步回归方法计算。 4）冬小麦估产预报 选定当年某时间的资料后， 先把各层的植被指数值订正到预报模式所对应的 积温水平上，再计算各层的平均植被指数值，代入模式进行预报。 3、目视判读的一般过程和方法 1、发现目标 根据图上显示的各种特征和地物的判读标志，先大后小，由易入难，由已知 到未知，先反差大的目标后反差小的目标，先宏观观察后微观分析等，并结合专 业判读的目的去发现目标。 2、描述目标 发现的目标，应从光谱特征、空间特征、时间特征等几个方面去描述。因为 各种地物的这些特征都各不相同，通过描述，再与标准的目标特征比较，就能判 读出来。将描述的标准目标特征，分门别类地列记下来，形成一览表，即建立判 读标志，作为判读的依据。 3、识别和鉴定目标 识别：利用已有的资料、对描述的目标特征，结合判读员的经验，通过推理 分析（包括必要的统计分析）将目标识别出来 1）对比分析 对比分析包括多波段、多时域图像、多类型图像的对比分析和各判读标志 的对比分析。 2）综合分析 综合分析主要应用间接判读标志、已有的判读资料、统计资料，对图像上表 现得很不明显，或毫无表现的物体、现象进行判读。 3）参数分析 参数分析是在空间遥感的同时，测定遥感区域内一些典型物体（样本）的辐 射特性数据、大气透过率和遥感器响应率等数据，然后对这些数据进行分析，达 到区分物体的目的。 鉴定: 1) 野外选择一些试验场进行鉴定，或用随机抽样方法鉴定。鉴定后要 列出判读正确与错误的对照表，最后求出判读的可信度水平 2)利用地形图或专用图在确认没有变化，图上可靠的区域对判读结果进行鉴 定 3)还可以使用一些统计数据加以鉴定。 4、清绘和评价目标 图上各种目标识别并确认后应清绘成各种专题图。 对清绘出的专题图可量算 各类地物的面积，估算作物产量和清查资源等，经评价后提出管理、开发、规划 等方面的方案。2006 年攻读硕士学位研究生入学考试试题一、 名词解释（8*5）1、遥感 指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各 种参数，通过传输，变换，处理，提取有用的信息，实现研究地物形状、位置、 性质、变化及与环境的相互关系的一门现代应用科学。 2、斯忒藩－玻耳兹曼公式 单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比W? 2? 5 k 4 4 T ? ?T 4 2 3 15c h? 是 Boltzmann 常数： 5.Wm?2 K ?4热红外遥感就是利用这一原理探测和识别目标物的。 Eb=σT^4 Eb 是物体热辐射能流密度 ( Eb=c*u/4, 光速与能量密度的乘积除以 4 )，单位 为 W/m^2；T 是物体温度； σ 即为斯忒藩-玻尔兹曼常数；自然界中 σ=5.67*10^-8 W/(m^2*K^4)。 该定律描述了黑体辐射 （在全部波长范围内） 能流密度随表面温度的变化规律。 3、比辐射率 物体在温度 T，波长 λ 处的辐射出射度 M1（T，λ）与同温度，同波长下的 黑体辐射出射度 M2（T，λ）的比值。 4、无选择性散射 大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射称为无选择性散射。 这种散射 的特点是散射强度与波长无关， 凡在符合无选择性散射条件的波段中，任何波长 的散射强度相同。例如：云、雾粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光 波段， 云雾的水滴粒子直径就比波长大的多了，因而对可见光中各个波长的光散 射强度相同，是故我们所看到的云雾是白色的，而且从任何角度看都是白色。 5、双向反射比因子 不同灰阶参考板的双向反射比因子随角度变化的特性,并阐明了参考板在野 外太阳入射角不断变化条件下使用,双向反射比的校正显得非常必要。 在遥感应 用中，地物--参考板--地物--参考板的测量过程， 是在太阳天顶角不断变化的情 况下进行的， 如果参考板是理想的朗伯体，则反射比因子将不取决于入射光的条 件。然而，一般所研制的参考板不可能成为理想的朗伯体，从而造成反射比的误 差. 因此，为了获得较高精度的测量结果， 参考板的双向反射比因子的确定是 十分必要的。 6、资源卫星 用于勘测和研究地球自然资源的卫星。它能―看透‖地层，发现人们肉眼看不 到的地下宝藏、历史古迹、地层结构，能普查农作物、森林、海洋、空气等资源， 预报各种严重的自然灾害。 资源卫星利用星上装载的多光谱遥感设备，获取地 面物体辐射或反射的多种波段电磁波信息，然后把这些信息发送给地面站。由于 每种物体在不同光谱频段下的反射不一样，地面站接收到卫星信号后，便根据所掌握的各类物质的波谱特性，对这些信息进行处理、判读，从而得到各类资源的 特征、分布和状态等详细资料，人们就可以免去四处奔波，实地勘测的辛苦了。 资源卫星分为两类：一是陆地资源卫星，二是海洋资源卫星。陆地资源卫星以陆 地勘测为主，而海洋资源卫星主要是寻找海洋资源。 7、红外彩色片 又称假彩色像片。指用彩色红外摄影拍摄的像片。记录景物反射的绿、红、 近红外光，并在像片上呈现由蓝、绿、红 3 色组成的假彩色影像。本质上也是一 种多波段摄影像片。只是集三波段摄影、假彩色合成成像于同一感光胶片。是一 种具有 3 层乳剂的假彩色片， 有负片和反转片两种，摄影时加黄色滤色镜吸收蓝 光，负片获假彩色负像，由黄、品红、青 3 色组成；反转片获假彩色正像，由蓝、 绿、红三色组成。最早用于军事侦察，利用绿色植物对近红外光的强烈反射（在 像片上呈红色影像）来识别非天然植物的绿色伪装。现广泛应用于农、林、植被 资源和植物病虫害调查，并在地质、地理、水文、海洋、环境污染监测等许多领 域得到应用。除 3 层彩色红外片外，还有两种双层假彩色片，一种只记录红光和 近红外光而形成由绿和红色组成的假彩色影像； 一种只记录绿和近红外光而呈蓝 和红色组成的假彩色影像，如苏联常用的 CH—2 型和 CH—5 型双层假彩色红外 像片。彩色红外像片具有色彩鲜艳、信息丰富的特点，是一种具有良好判读性能 的遥感影像资料。 8、方位分辨力 方位分辨力是指相邻的两束脉冲之间，能分辨两个目标的最小距离。 9、监督分类方法 监督分类的思想：根据已知的样本类别和类别的先验知识，确定判别函数和 相应的判别准则， 其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之 为学习或训练， 然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依据判别准则 对该样本的所属类别作出判定。 过程：1）确定每个类别的样区 2）学习或训练 3）确定判别函数和相应的判别准则 4）计算未知类别的样本观测值函数值 5）按规则进行像元的所属判别 10、高光谱遥感 高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称。 它是在电磁波谱的可见光， 近红外， 中红外和热红外波段范围内， 获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其 成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。 高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域,它利用很多很窄的电磁波波段从感 兴趣的物体获得有关数据，它包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。高光谱 遥感的出现是遥感界的一场革命,它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质,在高 光谱遥感中能被探测。二、分析论述题（8*13）1、分析大气对辐射传输的影响及遥感器所接收辐射的构成（即有哪些辐射成分进入遥感器） 从辐射传输方程可以看出，传感器接收的电磁波能量包含三部分：1)太阳经大气衰减后照射到地面，经地面反射后，又经大气第二次衰减进 入传感器的能量； 2）地面本身辐射的能量经大气后进入传感器的能量； 3）大气散射、反射和辐射的能量 2、分析对比在垂直航向上，垂直中心投影与雷达斜距投影的主要变形特点 雷达图像是斜距投影， 因此图像的变形与其他图像不同。影响空间判读主要 表现在：①比例尺失真，即离飞机远的影像比例尺大，反之比例尺小。这与全景 相片正好相反。 ②地形起伏引起的投影差变化与中心投影相片的位移相反。应注 意，高山往往向飞机方向倾斜，如果获取立体像对，按常规方法观察立体，将是 一个反立体。 3、试说明归一化植被指数（NDVI）的设计原理和应用意义 归一化差分植被指数（NDVI）NDVI=(红外-红)/(红外+红) 例 NDVI=(MSS7-MSS5)/(MSS7+MSS5) 也称为生物量指标变化， 可使植被从水和土中分离出来，以消除部分大气影 响。 应用意义：可以利用 NDVI 监测植被，进而实现干旱监测 例: NDVI 与中红外反演土壤湿度 Ws = a×Exp (NDVI)－b×CH3 ＋ c 4、在一副遥感图像的灰度直方图中，峰值处于灰度值较低的一端，且感兴 趣的信息也在低灰度值部分。请设计一种非线性增强变换以突出所感兴趣 的信息，并说明理由。 运用直方图均衡将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图， 其实质 是对图像进行非线性拉伸， 重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数 量大致相等。 特点是：(1)各灰度级所占图像的面积近似相等 (2)原图像上频率小的灰度级被合并 (3)增强图像上大面积地物与周围地物的反差，同时也增加图像的可视 度。 (4)如果输出数据分段级较小，则会产生一个初步分类的视觉效果。 (5)具体增强效果不易控制,只能全局均衡 5、分析比较 K-L 变换和 K-T 变换的原理和应用意义。 K-L 变换也称主分量变换， 是指由原始图像数据协方差矩阵的特征值和特征 向量建立起来的变换核， 将光谱特征空间原始数据向量投影到平行于地物集群椭 球体各结构轴的主成分方向，突出和保留主要地物类别信息。原理：也是一种线 性变换， 是就均方误差最小来说的最佳正交变换；是在统计特征基础上的线性变 换。对于遥感多光谱图像来说，波段之间往往存在很大的相关性，从直观上看， 不同波段图像之间很相似。从信息提取角度看，有相当大的数据量是多余的，重 复的。K—L 变换能够把原来多个波段中的有用信息尽量集中到数目尽可能少的 特征图像组中去，达到数据压缩的目的；同时，K—L 变换还能够使新的特征图 像之间互不相关， 也就是使新的特征图像包含的信息内容不重叠，增加类别的可 分性。 几何意义： 把原始特征空间的特征轴旋转到平行于混合集群结构轴的方向 上。应用意义：用来进行图像增强、特征选择和图像压缩的处理方法。 K-T 变换也称穗帽变换， 是指根据经验确定的变换矩阵将图像投影综合变换 到三维空间，其立体形态形似带缨穗的帽子，变换后能看到穗帽的最大剖面，充分反映植物生长枯萎程度、 土地信息变化，大气散射物理影响和其它景物变化程 度的一种线性特征变换的图像处理方法。原理：它也是一种线性特征变换，穗帽 变换的变换矩阵根据经验确定。应用意义：在 MSS 图像中，土壤类地物各波段 亮度值的比值相对地不受太阳入射角，大气朦翳或土壤类型的变化影响，这就意 味着土壤在特征空间（光谱空间）的集群，随亮度的变化趋势沿从坐标原点出发 的同一根辐射线方向上出现。 第二个特点是，若把土壤和植被的混合集群投影到 MSS5 和 MSS6 波段图像所组成的特征子空间中，形成一个近似的帽状三角形， 见图 8-5。土壤亮度变化轴（上面讲的辐射线）ISB 为穗帽的底边，帽上面各部 分反映了植物生长变化状况，植物株冠的绿色发展到顶点（最旺盛时在帽顶）以 后逐渐枯黄， 枯黄过程是从帽顶沿着一些称为帽穗的路径回归到土壤底线（因此 有穗帽之称） 。 6、简述农作物遥感估产的步骤及内容 （1）计算植被指数 ①比值植被指数：RVI＝IR／RED； ②归一化差异指数：NDVI＝（IR-RED）/(IR+RED)； ③垂直植被指数：PVI＝[（PSR-PVR）2+(PSIR- PVIR) 2]1/2， 式中： PSR――土壤在红光光谱段反射率； PVR――植被冠层在红光光谱段反射率； PSIR――土壤在近红外光谱段反射率； PVIR――植被冠层在近红外光谱段反射率。 （2）确定植被指数与叶面积指数之间的关 系及与作物产量的关系 可见光和近红外波段反射率组成的植被指数随作物冠层状态参数变化呈有 规律变化。冠层状态的指标，主要有叶面积指数 LAI，其为单位面积上植被叶片 面积。 光合作用――干物质积累－－叶面积增长－－生物量增加 。生物量与叶面 积指数 LAI，叶干生物量有很好的相关关系,随叶面积指数及干生物量的增加而 增加。 （3）确定植土比 植土比的定义是： 某一地区作物的种植面积与该地区土地面积之比。它是另 一个决定反射光谱特性的独立因子， 它是联系遥感植被指数与作物种植面积的中 间参数。植土比与叶面积指数相互独立。 （4）分析遥感植被指数与植土比和叶面积指数的综合关系，并据此进行作 物估产 像元光谱反射率和植被指数是植土比和叶面积指数的二元函数。 一个地区作 物总产的线性相关因子 Lk =平均叶面积指数 LAI*植土比 kw 实例:气象卫星大面积冬小麦估产 1）卫星资料的选用 对 AVHRR 5 个波段的数据可以用不同的数学方法加以组合，得出不同的组 合模式。比值模式 G＝PCH2／PCH1 对绿色植物反应较敏感，可用比值植被指 数 G 建立与单产的关系。由于大气状况的影响，往往导致比值植被指数偏小， 不能准确反映地面情况， 可采用几天内资料中最大的一次作为小麦的实际比值植 被指数值。 2）对产麦区分层气象卫星资料所反映的小麦长势是地面的实况，但由于地形、气候的差异， 通常不是同一发育期的水平。通常可根据冬小麦返青、拔节期资料及卫星资料， 对产麦区进行分层，然后按层建立估产模式。 3）建立预报模式 冬小麦单产与比值植被指数 G 也基本上呈线性关系。各像元点的比值植被 指数值进行不同区间的组合，用逐步回归方法计算。 4）冬小麦估产预报 选定当年某时间的资料后， 先把各层的植被指数值订正到预报模式所对应的 积温水平上，再计算各层的平均植被指数值，代入模式进行预报。 7、下图：若有红、绿、蓝三原色分别位于红：0.61 ?m ；绿：0.54 ?m ；蓝： 0.47 ?m 附近，将这三点连成三角形，以此为基础找到他们的补色位置，说 明补色黄、品红、青的波长和饱和度。当两个色光混合成白色色光时，则将这两个色光的主波长定义为互补波长， 但在不同光源下补色的主波长是会有所不同的；在色度图上，任何通过光源的直 线， 其对光谱轨迹所截的任两点波长即为相对应的互补波长，而这一对互补波长 的光称为补色。 在自然界中每一种颜色都有其主波长，都可以找到与之相应的互 补波长和补色。饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该 色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分 越大，饱和度越小。 补色黄、品红、青的波长为 0.55um，0.61 um，0.49 um。饱和度为：0.90， 0.86 8、简述 GPS 定位的原理及其在遥感中的应用GPS 定位的原理 ：24 颗 GPS 卫星在离地面 1 万 2 千公里的高空上，以 12 小时的周期环绕地球运行， 使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观 测到 4 颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在 GPS 观测中，我们可得到卫星到接收机的距 离，利用三维坐标中的距离公式，利用 3 颗卫星，就可以组成 3 个方程式，解出 观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有 4 个未知数，X、Y、Z 和钟差，因而需要引入第 4 颗卫星，形成 4 个方程式进行 求解，从而得到观测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住 4 颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星 座分布分成若干组，每组 4 颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位， 从而提高精度。 由于卫星运行轨道、 卫星时钟存在误差， 大气对流层、 电离层对信号的影响， 以及人为的 SA 保护政策，使得民用 GPS 的定位精度只有 100 米。为提高定位 精度，普遍采用差分 GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行 GPS 观测，利 用已知的基准站精确坐标， 与观测值进行比较， 从而得出一修正数， 并对外发布。 接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个 比较准确的位置。实验表明，利用差分 GPS，定位精度可提高到 5 米。 由于 GPS 在实时定位方面的优势，使得 GPS 与遥感图像处理系统的集成变 得很自然。 例如： GPS 在道路工程中的应用， 目前主要是用于建立各种道路工程控制网 及测定航测外控点等。 随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要 求，由于线路长，以知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满 足高精度的要求。目前，国内已逐步采用 GPS 技术建立线路首级高精度控制网， 然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十公里范围内的点位误差只有 2 厘米左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时也大大提前了工期。GPS 技术 也同样应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视，可构成较强的网形，提高 点位精度， 同时对检测常规测量的支点也非常有效。 GPS 技术在隧道测量中也具 有广泛的应用前景，GPS 测量无需通视，减少了常规方法的中间环节，因此，速 度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。 车辆导航系统是一个 GPS 与 RS、GIS 集成的例子，由原武汉测绘科技大学 研制。该系统由 GPS 接收机实时接收卫星信号转换为坐标信息，与地图数据进 行匹配；利用 GIS 组织管理路网空间数据及属性数据，并对路网建立拓扑关系。三、应用题（16）现有某地区 2005 年 10 月的 SPOT5 全色波段（波长 0.49~0.69 ?m ，分辨率 2.5 米）和多光谱数据（B0:0.43~0.47 ?m ，B1: 0.49~0.61 ?m ，B2: 0.61~0.68 ?m ， B3:0.78~0.89 ?m ,分辨率 10 米；SWIR：1.58~1.75 ?m ，分辨率 20 米） 。拟利用 该数据对该地区的 2003 年的 1：1 万土地利用类型图进行更新。请设计一套基 本的工作方案，并适当说明理由。 土地利用更新调查指采用不小于土地利用现状调查（简称土地详查）基础图 件比例尺的现势性强的遥感资料制作的数字正射影像图及相同比例尺、 最新测绘的地形图为土地利用更新调查工作底图，参考土地详查和土地变更调查的图件、 数据等有关资料，查清土地利用现状的分类、分布、数量、面积和土地所有权状 况， 在此基础上建设或更新土地利用数据库，对土地详查和土地变更调查成果进 行全面的更新调查。2007 一、 名词解释（8*5）1、灰体 灰体对可见光波段的吸收和反射在各波长段为一常数， 即不具有选择性吸收 和反射的物体，如黑色物体其吸收系数为 1（反射系数为 0） ，白色物体反射系数 为 1（吸收系数为 0） ，而灰色物体则反射系数和吸收系数在各波长段皆为常数， 因此呈现出或黑或白或灰的颜色。 2、方向反射 从空间对地面观察时，对于平面地区，并且地面物体均匀分布，可以看成漫 反射；对于地形起伏和地面结构复杂的地区，为方向反射。 3、太阳同步轨道 太阳同步轨道， 指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随 地球绕太阳公转而改变。 目的：A 使卫星以同一地方时通过地面上空 B 有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测 C 使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度 4、图像锐化 增强图像中的高频成份，突出图像的边缘信息，提高图像细节的反差，也称 为边缘增强，其结果与平滑相反。 空间域图像锐化是对邻区窗口内的图像微分，常用的微分方法是梯度。锐化 图像即为原始图像减去平滑图像。其结果是原始图像消退，边缘突出，因此称为 边缘检测。 频域图像锐化称为高通滤波，保留频率域中的高频成分而让低频成份滤掉， 加强了图像中的边缘和灰度变化突出部分，以达到图像锐化的目的。 5、构像方程 遥感图像的构像方程：指地物点在图像上的图像坐标(x，y)和其在地面对应 点的大地坐标(X、Y、Z)之间的数学关系。根据摄影测量原理，这两个对应点和 传感器成像中心成共线关系， 可以用共线方程来表示。这个数学关系是对任何类 型传感器成像进行几何纠正和对某些参量进行误差分析的基础。 6、推扫式传感器 推扫式传感器是瞬间在像面上先形成一条线图像，甚至是一幅二维影像，然 后对影像进行扫描成像。如线阵列 CCD 推扫式成像仪。 7、光谱特性曲线 地物的反射波谱特性曲线用反射率与波长的关系表示。 反射波谱是某物体的 反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。 任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。 8、哈达玛变换 哈达玛变换是利用哈达玛矩阵作为变换矩阵新实施的遥感多光谱域变换， 实 际是将坐标轴旋转了 45℃的正交变换。二、判断题1、在微波波段，黑体的辐射亮度与绝对温度的四次方成正比。 （×） 2、卫星轨道在空间的具体形状位置，可由六个轨道参数来确定。 （√） 3、对于中心投影图像，其成像点的位置取决于地物点入射光线的方向。 （√） 4、在可见光图像上其灰度与辐射功率成函数关系，因此也就与温度和发射率的 大小有直接关系。 （×）三、选择题1、对于 SPOT 产品，没做任何改正的图像，被称为（①） ①0 级产品 ②1A 级产品 ③2A 级产品 2、按比例拉伸原始图像灰度等级范围，被称作（②） ①直方图均衡 ②线性变换 ③密度分割 3、全景投影的影像面是一个（③） ①平面 ②斜面 ③圆柱面 4、植物的反射陡坡主要位于（④） ①蓝光 ②绿光 ③红光 ④近红外 ④3A 级产品四、简答题1、说明被动遥感主要辐射源的特点。 太阳是被动遥感主要的辐射源，又叫太阳光。太阳常数：不受大气影响，在 距太阳一个天文单位内， 垂直于太阳辐射方向，单位面积单位时间黑体所接受的 太阳辐射能量。 （1.360×103W/m2） 从太阳光谱曲线可以看出： 太阳光谱相当于 6000 K 的黑体辐射； 太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中 0.38 ～ 0.76 ?m 的可见光能量占 太阳辐射总能量的 46%，最大辐射强度位于波长 0.47 ?m 左右； 到达地面的太阳辐射主要集中在 0.3 ～ 3.0 ?m 波段， 包括近紫外、 可见光、 近红外和中红外； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； 各波段的衰减是不均衡的。 2、斜距投影对图像的几何特点有什么影响 斜距投影，因此图像的变形与其他图像不同。主要表现在：①比例尺失真， 即里飞机元的影像比例尺大，反}