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遥感总结
第一章
1.遥感的定义与特点。
答：定义：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综合性探测技术。
特点：大面积的同步观测，时效性，数据的综合性和可比性，经济性，局限性
2.遥感的分类
答：按遥感平台分：地面遥感，航空遥感，航天遥感，航宇遥感
按传感器的探测波段分：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
按记录方式：成像遥感，非成像遥感
按遥感的应用领域分：从大的研究领域：外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感
从具体应用领域：资源遥感，环境遥感，农业遥感，林业遥感，渔业遥感，地质遥感，气象遥感，水文遥感，城市遥感，工程遥感，灾害遥感，军事遥感
3.简述遥感技术系统的组成
答：遥感系统是一个从地面到空中直到空间，从信息收集,存储,传输,处理到分类判读,应用的完整技术系统。它包括：被测目标的信息特征，信息的获取，信息的传输与记录，信息的处理，和信息的应用。
第二章：
1.试述植被、水、岩石、雪的反射光谱具有哪些特点？
答：植被：可见光波段：反射峰值在0.55 μm，叶绿素对绿光反射强烈，而对蓝波段和红波段强烈吸收。0.45μm，0. 67μm叶绿素吸收蓝区和红区能量，形成两个吸收带。
近红外波段：在0.7μm-1.3μm叶子吸收能量少，反射率来自植物叶子内部结构，形成高反射。
中红外波段：在中红外波段，由于植物叶子内水的强烈吸收,在1.45μm，1.95μm，2.7μm处有吸收带。
水：纯净水体的反射主要在可见光的蓝绿光波段，可见光其他波段反射很低。在近红外和中红外波段纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。（水中含有泥沙，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射明显抬高）
岩石：岩石的反射光谱无统一的特征，主要影响因素有：岩石风化程度，岩石含水状况，矿物颗粒大小，岩石表面光滑程度，岩石色泽等
雪：雪的反射光谱和太阳光谱很相似，在0.4—0.6μm波段有一个很强的反射峰，反射率几乎接近100%，因而看上去是白色，随着波长的增加，反射率逐渐降低，进入近红外波段吸收逐渐增强，而变成了吸收体。
2.试述可见光、热红外、微波遥感的物理基础及其数据的主要用途。
答：可见光：波段范围0.4-0.76 μm，太阳能量99%集中在波长 0.2～4μm, 可见光部分占43% 最大能量在 0.48μm处.。人眼对可见光有敏锐的感觉。
应用：
热红外：波段范围3—15μm，任何物体在一定的温度下，都会向外发射红外辐射，地物的热辐射强度与温度的四次方成正比，所以，地物微小的温度差异就会引起红外辐射能量的明显变化。
应用：
微波遥感：波段范围1mm-1m，微波的波长较长，因而散射相对较小，在大气中衰减少，对云层、雨区的穿透能力较强。微波是地物低温状态下的重要辐射特性，温度越低，微波辐射越明显。是全天候遥感。
应用：由于微波基本不受烟、云、雨的限制，对于热带雨林地区更有意义，探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标以及埋藏在地下的工程、矿藏、地下水等。另外微波对于海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面风、海浪等）的观测。

3. 何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因，并列出用于从空间对地面遥感的大气窗口的波长范围。
答：课件： 遥感中,通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的,透过率较高的波段称为大气窗口(也即传感器使用的观测波段).
形成原因：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。

4.传感器从大气层外探测地面物体时，接收到哪些电磁波能量？
答：1，太阳辐射经地面目标反射后到达传感器的辐射能
2，太阳辐射经大气散射到传感器的辐射能
第三章：
1.总结主要卫星传感器的特点 Landsat (TM,MSS,ETM), spot， MODIS
答：Landsat (
TM：主题绘图仪，7个波段。TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收灵敏度。
MSS,多光谱扫描仪，5个波段。LandsatMSS图像，MSS－4波段，对清澈的浅水透射能力较强，MSS－5波段用于人文方面的判读较有利，对混浊水，如泥沙注入清沏湖水现象显示也很清楚，还对地貌和地质体的显示较清楚。
ETM：是第三代推帚式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。
)
SPOT：（
HRV：推帚式扫描仪，探测元件为4根平行的CCD线列，每根探测一个波段，每线含3 000（HRV1～3）或6 000（PAN波段）个CCD元件。
HRG：（高分辨率几何装置）与HRV基本相同。
HRS：SPOT5特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段0.48～0.71 μm。
MODIS：当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，有36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖 。 空间分辨率大幅提高。由NOAA的千米级提高到了MODIS的百米级。 时间分辨率有优势。一天可过境4次 ，对各种突发性、快速变化的自然灾害有更强的实时监测能力。 光谱分辨率大大提高。有36个波段，这种多通道观测大大增强了对地球复杂系统的观测能力和对地表类型的识别能力。
注：此题只总结了传感器

2.气象卫星的特点和应用领域
答：特点：1>空间覆盖优势：低轨和高轨。成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。 2>时间取样优势:短周期重复观测,利于动态监测。 3>资料一致性优势:资料来源连续、实时性强、成本低。 4>综合参数观测优势
应用领域：1>天气分析与气象预报
2>气候研究与气候变迁的研究
3>资源环境领域：海洋研究、森林火灾、水污染

3.试述扫描成像的三种方式的主要原理
答：1 光/机扫描：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。
2固体自扫描成像：用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描成像。
3高光谱成像光谱扫描：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。

4.遥感图像的特征：
答：遥感图像特征可归结为三方面：几何特征，物理特征，时间特征；
这三方面特征的表现参数有：空间分辨率，波谱分辨率，辐射分辨率，时间分辨率；
补充：1.空间分辨率 像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。
2.波(光)谱分辨率 传感器在接收目标辐射时的波谱能分辨的最小波长间隔，间隔愈小，分辨率愈高。
3.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。
4.时间分辨率 对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。

第四章：
1.何谓图像增强处理?增强处理的主要方法有哪几种?熟悉一些主要的具体算法。
答：图像增强处理是一种使遥感数字图像的目视效果更好、有用的信息更加突出，有利于判读或作进一步的处理的技术。
常用处理方法：彩色变换，对比度变换，空间滤波，图像运算，多光谱变换
彩色变换：把数字图像组合转换成彩色图形，或者把各种增强或分类图像组合叠加，以彩色图像显示出来。
对比度变换：是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。
空间滤波：频率域的特征增强技术，包括：平滑和锐化
图像运算：对两幅（或以上）的多光谱图像的相应像元进行加、减、乘、除等四则运算，生成一幅新图像.
多光谱变换：对遥感图像实行线性变换，使多光谱空间的坐标系按一定规律进行旋转。保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息；改善图像的信噪比；在图像识别的特征选择上有重要作用
算法例子：罗伯特梯度：梯度是函数的一阶导数，反映了相邻像元的灰度变化率。边缘处有较大梯度值。用交叉的方法检测出像元与其邻域在上下之间或左右之间或斜向之间的差异，最终产生一个梯度影像，达到提取边缘信息的目的
公式为：
具体为：
模板为：
索伯尔梯度：较多的考虑了邻域点的关系，检测边界更加精确

将模板改进为
注：具体算法见课本及课件

2.以陆地卫星TM图像的波段为例，说明怎样进行真彩色合成和假彩色合成？假彩色合成图像有什么特殊用途？
答：真彩色合成：真彩色图像上影像的颜色与地物颜色基本一致。利用数字技术合成真彩色图像时，是把红色波段的影像作为合成图像中的红色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。如TM321分别用RGB合成的图像。
假彩色合成：假彩色图像是指图像上影像的色调与实际地物色调不一致的图像。遥感中最常见的假彩色图像是彩色红外合成的标准假彩色图像。它是在彩色合成时，把近红外波段的影像作为合成图像中的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。如TM432用RGB合成的图像为标准假彩色图像。（TM的七个波段中，第二波段是绿色波段，第四波段是近红外波段，当4，3，2波段被分别赋予红，绿，蓝时，即绿波段赋蓝，红波段赋绿，红外波段赋红时，这一合成方案被称为标准假彩色合成。）
假彩色合成图像的用途：在实际应用中，应根据不同的应用目的经试验分析，寻找最佳合成方案，以达到最好的目视效果。通常以合成后的信息量最大和波段之间的信息相关最小作为选取合成的最佳目标。例如：TM的453波段依次被赋予红绿蓝色进行合成，可以突出较丰富的信息，包括：水体，城区，山区，平原及线性特征等。

3.遥感影像质量退化、变形的主要原因是什么？
答：遥感信息资料获取过程，受地表物体大气传输特性，平台运行特征以及传感器系统等方面因素影响，使所获得的图像发生强度、频度以及空间的变化，出现对比度下降、边缘模糊、几何畸变等。遥感成像过程受到大气和成像系统中的光学、探测器和电子学子系统等的影响,引起成像退化作用。
遥感影像变形的主要原因：
1> 遥感平台位置和运动状态变化的影响
2> 地形起伏的影响
3>地球表面曲率的影响
3> 大气折射的影响
4> 5>地球自转的影响

4.这幅图表示的是一种经过何种图像增强方法处理以后的图像直方图？
线性变换
5.中心投影与垂直投影的区别是什么？
答： 1：投影距离的影响，垂直投影影像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受到投影距离（遥感平台高度）影响。
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。中心投影上各点的相对位置形状不再保存原来的样子。
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。中线投影时，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.在几何校正的重采样中，内插像元4*4图像亮度值矩阵30 40 20 40
40 50 20 30
30 40 30 40
45 35 55 38

10
11
12
13

x
35 36 37 38
在间接法纠正过程中，某地面点反算到原始像点的坐标值为（11.6,37.4）,利用最邻近法和双线性内插法求像点的亮度值。
答最邻近法 30 双线性内插法 30 （仅供参考）
具体算法见课本109页

第五章：
1.遥感影像解译的主要标志是什么？谈谈你对遥感影像解译标志的理解。
答：（不知道跟第二题的区别是神马，搁置争议）

2.遥感图象解译标志（判读标志）有哪些？结合实例说明它们如何在图象解译中的应用
答：直接解译标志：色调/颜色、形状、大小、纹理，阴影、结构和图形，位置等
间接解译：目标地物与其相关指示特征
地物及与环境的关系
目标地物与成像时间的关系

3.试述美国陆地卫星MSS /TM的工作原理。
答：MSS:携带多光谱扫描仪。多光谱扫描仪探测器上获取的目标地物模拟信号经模/数转换，以数字的形式记录下不同波段的特征值，这些特征值经过采样与归一化处理，以64级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。
TM：携带专题绘图仪。在光谱分辨率方面它采用7个波段来记录遥感器获取的目标地物信息，与MSS相比，它增加了三个新波段。遥感器设计制造人员根据MSS数据使用的经验与光谱适用范围研究结果，TM在波长位置和光谱位置上都作了调整。在辐射分辨率上，TM采用双向扫描，改进了辐射精度，目标地物模拟信号经过模/数转换，以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性，一些在MSS中无法觉察出的地物电磁辐射中的细小变化，现在可以在TM波段内观测到。在地物分辨率方面，TM顺势市场较2对应的地面分辨率为30m。

4.微波影像的特点是什么？
答；微波影像具有成像速度快，覆盖区域面积大，地面目标清晰可辨的特点，特别是微波雷达采用或组合使用多种工作频率、多种极化和多角度方式获取地球表层信息，在许多领域的应用潜力很大。
特点：
1侧视雷达采用非中心投影方式成像，与摄像机中心投影方式完全不同。
2微波影像中的分辨率是由成像雷达的斜距分辨率和方位向分辨率决定的，它们分别由脉冲的延迟时间和波束宽度来控制的。
3比例尺在横向上产生畸变。
4地形起伏位移。
第六章：
1.如何实现数字化过程？
答：提示点：空间采样，属性量化；（仅供参考）

2. 试述监督分类与非监督分类的主要图像分类方法与上机操作重点步骤？
答：分类方法：
监督分类 < 最小距离分类法 多级分割分类法 特征曲线窗口法 最大似然比分类法 >
非监督分类法 <分级集群法 动态聚类法>
上机操作步骤：
监督分类：
1、定义分类模板
第一步：显示要进行分类的图像
第二步：打开摸板编辑器Classifier / signature Editor并调整显示字段点模块
第三步：获取分类模板信息
第四步：保存分类模板
2、评价分类模板
在signature Editor(特征定义编辑器)的对话框中点View / statistics(查看每个训练样区的统计信息最大值、最小值、均值、标准偏差等等。然后在signature Editor(特征定义编辑器)的对话框中点Evaluate（评价）/Contingency (计算混淆矩阵),如果混淆严重，精度受影响，则重新修改训练样区直至满意为止。
3、执行监督分类
在signature Editor(特征定义编辑器)的对话框中点Classify(分类) / Supervised (监督法分类) / 在 Output File 处给输出文件名/ 点Attribute Options...(将Minimum最小值、Maximum最大值、Mean均值、Std.Dev标准偏差的开关打开，因为它们作为条件概率要参与分类)/ Close /用缺省的最大似然法分类 / OK。
4、 评价分类结果
方法1.再打开一个视窗，将分类的影像装进来与原始影像对照看一看。
方法2：阈值处理
5、 分类后处理。
利用聚类分析或去除分析进行。这一步骤是非常重要和繁琐的一步。
非监督分类：
1、分类过程（Classification Procedure）
第一步：调出非监督分类对话框
方法一：DATA PRETATION→UNSUPERVISED CLASSIFICATION.
方法二：Classifier图标→classification→unsupervised classification
第二步：进行监督分类
调出：unsupervised classification对话框，逐项填写。
2、分类评价 （Evaluate Classification）
第一步：显示原图像与分类图像
第二步：打开分类图像属性表并调整字段显示顺序
第三步：给各个类别赋相应的颜色
第四步：不透明度设置
第五步：确定类别的专题意义及其准确程度
虽然得到了一个分类图案，但是需要进一步确定各个类别对应的含义。可以通过闪烁（flicker）或卷帘显示、混合显示等叠加工具，进行判别分析。
在菜单条单击utility/flicker命令。设置闪烁速度为500，设置自动闪烁状态，选择auto mode观察类别与原图像的对应关系。
第六步：标注类别的名称和相应的颜色
重复以上4、5、6三步直到对所有类别都进行了分析与处理。注意，在进行分类叠加分析时，一次可以选择一个类别，也可以选择多个类别同时进行。
第七步. 类别合并与属性重定义
如果通过以上步骤获得了比较满意的分类，非监督分类就完成了。反之，不理想的时候就要进行分类后处理。
3、分类后处理
使用分类重编码命令。
单击Main\image interpreter\gis analysis\recdode命令，打开recode对话框进行操作。

3. 数字遥感图像的监督分类和非监督分类有什么区别与联系？
答：根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。监督分类的关键是选择训练场地。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。此为监督分类的不足之处。
非监督分类不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。

4. 谈一谈如何利用遥感进行某一项实际工作，如：城市土地利用变化监测（包括原理与步骤）
答：提示：结合遥感的特点

5. 遥感图像计算机分类中存在的主要问题是什么？
答： 1、未充分利用遥感图像提供的多种信息
2、提高遥感图像分类精度受到限制（大气状况下垫面）
3、其他因素的影响（云朵遮盖目标地物；成像时的光照条件对多时相相图像的影响；地物边界多样性；）
注：具体见课本201页

第七章：
1.遥感的主要应用领域有哪些？
答：地质：岩性的识别 地质构造的识别 构造运动的识别 （地貌在图像上是直观清楚的表征,但一定的地貌和一定的地质构造相对应(成矿与构造又有极密切的关系)1. 地球演化2. 线性构造与环(圆)形构造 3.新构造运动 （第三纪以来抬升 沉降 断裂 地震活动带 ） 4.岩性识别与找矿
水体：一、水体的光谱特征：
二、水体界线的确定
三、水体悬浮物的确定（1、泥沙的确定2、叶绿素的确定）
四、水温的探测
五、水体污染的探测
六、水深的探测
植被：一、植被的光谱特征
二、不同植物类型的区分
三、植物生长状况的解译
四、大面积农作物的遥感估产
土壤： 一、土壤的光谱特征
二、土壤类型的确定

2.何为高光谱遥感？它与传统遥感手段有何区别？
答：高光谱遥感： 即高光谱分辨率成像光谱遥感，是基于高光谱分辨率超多波段遥感图像与光谱合一的特点，利用地表物质与电磁波的相互作用及其所形成的光谱辐射、反射、透射、吸收及发射等特征研究地表物体（包括大气），识别地物类型，鉴别物质成分，分析地物存在状态及动态变化的新型光学遥感技术。
与常规的多光谱遥感（multispectral remote sensing）相比，成像光谱数据具有通道数量多、光谱分辨率高的显著特点