遥感考试重点

第一章 1、遥感（前言） 遥感是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。具体地讲，是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数据，通过传输，变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。 2、遥感的发展趋势（前言） 3、电磁波的性质（p2） 电磁波具有波粒二象性，即波动性和粒子性。 波动性：衍射、干涉、偏振 粒子性：光电转换，粒子是有能量的 4、波长表（p5 记住典型的，如可见光0.38~0.76um、红外线0.76~1000um） 5、黑体的辐射特性（p6） （1）与曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加； （2）分谱辐射能量密度的峰值波长λmax随温度的增加向短波方向移动； （3）每根曲线彼此互不相交，故温度T越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。 6、地球大气分层（p9） 地球大气从垂直方向可分为4层，对流层、平流层、电离层和外大气层。 7、散射（p11） 电磁波在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开，称散射。 散射的方式随电磁波波长与大气分子直径、气溶胶微粒大小之间的相对关系而变，主要有：米氏散射：如果介质中不均匀颗粒的直径a与入射波长同数量级； 均匀散射：当不均匀颗粒的直径a>>λ时，发生； 瑞利散射：介质的不均匀颗粒直径a小于入射电磁波波长的十分之一。 8、大气窗口（p11 概念及形成原因） 不同电磁波段通过大气后衰减的程度是不一样的，因而遥感所能够使用的电磁波是有限的。有些大气中的电磁波透过率很小，甚至完全无法透过电磁波，称为“大气屏障”；有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常称为“大气窗口”。 在可见光波段，引起电磁波衰减的主要原因是分子散射。在紫外、红外与微波区，引起电磁波衰减的主要原因是大气吸收。引起大气吸收的主要成分是氧气、臭氧、水、二氧化碳等。 9、物体对电磁波的反射有三种形式： (1) 镜面反射 物体的反射满足反射定律。 (2) 漫反射（可能为方向反射），光线照在粗糙的表面上，不地散向各方面的反射现象。 (3) 均匀漫反射，入射的电磁波向四面八方作均匀漫反射；均匀漫反射面称朗伯面。 10、地物的反射光谱以及反射波普特性曲线的应用分析举例。（p18—20） 反射波普是指某物体的反射率随波长的变化规律，以波长为横坐标 反射率为纵坐标所得的曲线称为该物体的反射波普特性曲线。 物体的反射波普限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。一个物体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，即对如射辐射的反射吸收和透射的选择性，其中反射作用是主要的。物体对入射辐射的选择性作用手物体的组成成分、结构、表面状态以及物体所处环境的控制和影响。在漫反射的情况下，组成成分和结构是控制因素。 各种物体，由于其结构和组成成分不同，反射光谱特性是不同的。 同一地物的反射波普特性： 不同地物的反射波普特性：（重要）（不同地物的波普特性曲线） 第二章 11、轨道的种类，分别是什么意思？ 地球静止轨道：卫星与地球绕地轴作同步运转，卫星看起来似乎悬在空中不动。 极地轨道 倾斜轨道 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。 12、分辨率的概念（名词解释）？ 见第七章 13、陆地卫星轨道的特点，为什么，说明原因？ （1）近圆形轨道 轨道近圆形的主要目的是使在不同地区获取的图像的比例尺一致。此外轨道近圆形使得卫星的速度也近于均匀，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 轨道近极地有利于增大卫星对地面总的观测范围。（可观测到南北纬81°之间的广大地区） （3）与太阳同步轨道 与太阳同步轨道有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测；还有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，并使得卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。 （4）可重复轨道 轨道可重复性有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。 14、太阳同步轨道的概念及为什么要有太阳同步轨道？（与“与太阳同步轨道”一样） 太阳同步轨道由于地球扁率（地球不是圆球形，而是在赤道部分隆起），卫星轨道平面绕地 球自转轴旋转。如果卫星轨道平面绕地球自转轴的旋转方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同，则这种卫星轨道叫太阳同步轨道。 与太阳同步轨道有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测；还有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，并使得卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。 15、空间分辨率有哪几个波段？ 找书 16、Landsat轨道参数（P37 表2-4、2-5） 17、常用的遥感平台有哪些？ 第三章 18、TM和SPOT扫描方式比较 19、相面、物面 20、HRV中文解释 比较卫星成像方式扫描机制不同的地方 主要传感器的波段特征 热红外成像：给一幅图像，分析目标特征 用公式计算像底点还是……点分辨率高 第四章 1、遥感图像的存储： BSQ：按波段记载数据文件 BIL：按波段顺序的交叉排列的遥感数据格式 TILL：用自定义的私有标签地理信息 2、数字图像和模拟图像的比较（连续、模拟） 第五章 1、误差的来源 遥感图像的变形误差可分为静态误差和动态误差两大类。 变形误差又可分为内部误差和外部误差两类。 内部误差：由传感器自身性能技术指标偏移标称数值造成 外部变形：由传感器以外的各种因素造成的误差，如外方位元素、地形起伏等 2、几何校正的概念、步骤。 几何校正：就是系统误差的改正。 几何校正的步骤： 1 .遥感图像的粗加工处理 (1)投影中心坐标的测定和解算 (2)传感器姿态角的测定 (3)扫描角θ的测定 2 .遥感图像的精加工处理((1)像素坐标的变换；(2)对坐标变换后的像素亮度值进行重采样。) 具体：（1）根据图像的成像方式确定图像坐标和地面坐标之间的数学模型 （2）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 （3）对原始图像进行几何变换计算，像素亮度值重采样 3、基于多项式的遥感图像纠正（原理、步骤） 原理：多项式纠正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。利用地面控制点的图像坐标和其同名点的地面坐标通过平差原理计算多项式中的系数，然后用该多项式对图像进行纠正。 步骤： 1、利用已知地面控制点求解多项式系数 2、遥感图像的纠正变换 3、数字图像亮度值的重采样 4、纠正结果评价 4、选取同名控制点的要求： ①在图像上为明显的地物点，易于判读。 ②在图像上均匀分布。 ③数量足够。 5、直接法和间接法纠正方案概念（p128） 直接法：从原始图像阵列出发，按行列的顺序依次对每个原始像素点位求其在地面坐标系（也是输出图像坐标系）中的正确位置。 间接法：从空白的输出图像阵列出发，亦按行列的顺序依次对每个输出像素点位反求其在原始图像坐标中的位置。 6、图像重采样即灰度重采样的概念、方法及优缺点。（p128） 概念：若像素在原始图像中的投影点位坐标计算值不为整数时，原始图像阵列中该非整数点位阵列上并无现成的亮度存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围位邻近整数点位上亮度值对该店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值（或图像灰度值）的重采样。 方法及优缺点： （2）最邻近像元采样法 最邻近像元采样法最简单，辐射保真度较好，但将造成像点在一个像素范围内的位移，其几何精度较其他两种方法差。 （2）双线性内插法 由于该法的计算较为简单，并具有一定的亮度采样精度，所以它是实践中常用的方法，但图像略变模糊。 （3）双三次卷积重采样法 内插精度较高，但计算量大。 7、图像配准的概念（p143） 图像配准的实质就是遥感图像的几何纠正，根据图像的几何畸变特点，采用一种几何变换将图像归化到统一的坐标系中。 8、镶嵌的概念、步骤、解决的问题、基本方法。（p144） 概念：当感兴趣的研究区域在不同的图像文件时，需要将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣区域的图像，这就是图像的镶嵌。 解决的问题：（：几何问题 色调问题 接缝问题） （1） 如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起。 （2） 如何保证拼接后的图像反差一致，色调一致，没有明显的接缝。 步骤： （1）图像的几何纠正 （2）搜索镶嵌边 （3）亮度和反差调整 （4）边界线平滑 亮度和反差调整的另一个方法可以采用直方图匹配的方法使得参与镶嵌的图像之间的亮度和反差调整一致。 第六章 1、辐射处理 包括传感器辐射定标和辐射误差校正等。 辐射校正：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。 2、引起辐射误差的原因：（简答） 1）传感器本身的性能引起的辐射误差； 2）地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差； 3）大气的散射和吸收引起的辐射误差。 相应的辐射处理包括传感器辐射定标和辐射误差校正等。 3、大气校正的方法。 1）基于辐射传输方程的校正 2）基于地面场地数据的校正 3）利用某些波段特性来校正其它波段的大气影响：a)回归分析法b)直方图法 3、遥感图像增强的概念及目的 遥感图像增强是为特定目的，突出遥感图像中的某些信息，削弱或除去某些不需要的信息，使图像更易判读。图像增强的实质是增强感兴趣目标和周围背景图像间的反差。它不能增加原始图像的信息，有时反而会损失一些信息。 4、直方图均衡图像的特点： （1）均衡后每个灰度级的像元频率近似相等； （2）各灰度级所占图像的面积近似相等； （3）原图像上频率小的灰度级被合并，频率高的灰度级被保留； （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、会看影像直方图，分析影像特点（均值、差、的数量） 6、常用图像融合的方法。 图像融合：是指将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像的过程 加权融合、基于IHS变换的融合、基于主分量变换的图像融合、基于小波变换的图像融合、比值变换融合、乘积变换融合、基于特征的图像融合、基于分类的图像融合 IHS融合的概念及如何融合？ IHS变换将RGB彩色空间变换到IHS空间。 IHS变换可以把图像的亮度、色调和饱和度分开，图像融合只在亮度通道上进行，图像的色调和饱和度保持不变。 通过变换、替代、逆变换获得的融合图像既具有全色图像高分辨的优点，又保持了多光谱图像的色调和饱和度。 基于IHS变换的融合过程如下： 1．待融合的全色图像和多光谱图像进行几何配准，并将多光谱图像重采样与全色分辨率相同； 2．将多光谱图像变换转换到IHS空间。 3．对全色图像I¹和IHS空间中的亮度分量I进行直方图匹配。 4．用全色图像I¹代替IHS空间的亮度分量，即HIS->I¹HS。 5．将I¹HS逆变换到RGB空间，即得到融合图像。 7、两种影像融合的优势？优势如何评价：定性，定量。 评价方法可以分为两类：定性评价 定量评价 定性评价主要一目视判读为主，目视判读是一种简单、直接的评价方法，可以根据图像融合前后的对比做出定性评价。缺点因人而异，具有主观性。 定量评价从融合图像包含的信息量和分类精度等方面进行评价，弥补定性评价的不足。 7、TM标准的假彩色合成4 3 2 8、真假彩色？？ 假彩色合成像片上的颜色表示了各种波段亮度值在合成图像上所占的比率，这样可以在一张假彩色像片上进行判读。 第七章 1、各种分辨率 空间分辨率：传感器瞬时视场内所观察到的地面场元的宽度称空间分辨率。 几何分辨率：眼睛能够从图像上识别出来的最小目标对象的大小 假定像元的宽度为a，则地物宽度在3a或至少在2√2 a时，才能被分辨出来。 辐射分辨率：指传感器对于光谱信号强度差异的敏感程度。辐射分辨率也指传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。 光谱分辨率：主要表现在探测特定波谱辐射能量的最小波长间隔。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。 时间分辨率：是指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。 2、光谱特性曲线和波普响应曲线的关系 光谱特性曲线用反射率与波长的关系表示，波普响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示；原来地物的光谱特性曲线，可以通过量测多光谱图象的亮度值得到地物的波普响应曲线；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相应就是地物的光谱特征的判读标志。 3、目视判读的一般步骤和方法 方法：1、直接判读法 根据遥感图像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性和范围。 2、对比分析法 （1）同类地物对比分析法。在同一图像上，由已知地物推断未知目标地物的方法。 步骤：1、发现目标 2、描述目标 3、识别和鉴定目标 4、清绘和评价目标 4、影响目视判读的因素（p171） 地物本身的复杂性 传感器特性的影响 目视能力的影响 5、真假彩色合成的优点以及什么是真假彩色合成？ 第八章 1、特征向量、特征空间概念 特征向量：同名地物点在遥感影像不同波段图 像中亮度的观测量构成一个多维的随机向量X， 称为特征向量。 特征空间：为了度量图像中的光谱特征，建立 一个以各波段图像的亮度分布为子空间的多维光谱特征空间。 2、特征变换和特征选择的概念、为什么要进行特征变换和特征选择、特征变换的主要方法（有哪几种） 特征变换：将原有的m个测量值集合，通过某种变换产生n 个（n<=m）新的特征。也就是将原始图像通过一定的数学变换生成一组新的特征图像，这一组新图像信息集中在少数几个特征图像上。 特征变换作用：减少特征之间的相关性（去相关），使得用尽可能少的特征来最大限度地包含所有原始数据的信息；另一方面使得待分类别之间的差异在变换后的特征中更加明显。 常用的特征变换： 主分量变换、哈达玛变换、生物量指标变换、比值变换以及穗帽变换等。 特征选择：从原有的m个测量值集合中，按照某一准则选择出n个（n<=m ）特征 特征变换和特征选择，一方面能够减少参加分类的特征图像的数目，另一方面从原始信息中抽取能够更好进行分类的特征图像，是遥感图像自动分类前的一个很重要的处理过程。 3、训练样区、标准化距离的概念 训练样区指的是图像上那些已知其类别属性，可以用来统计类别参数的区域。 标准化距离越大，说明该图像上所要区分的两类地物可分性大，它有两种情况： （1）是类间离散度大，即均值间的距离大，标准化距离必然大。 （2）是类内离度度小，即标准偏差之和小，标准化距离也必然大。 4、常用的监督和非监督分类的方法，对训练样区的要求，基本过程，典型的非监督分类方法，两者的比较（p213） 5、非监督分类的优缺点 优点 （1）不需要预先对所分类别的区域有广泛的了解， （2）需要用一定的知识来解释得到的集群组； （3）人为误差的机会减少； （4）量小的类别能被区分。 缺点 （1）得到的集群组类别不一定对应分析者想要的类别； （2）难对产生的类别进行控制； （3）不同图像之间的对比困难。 6、怎样提高影像分类的精度 1.分类前预处理 校正（辐射和几何）、变换、空间信息提取（纹理） 2.分类树与分层分类 一次分类不能满足精度要求时，进行多次 分类 3.混合分类（多分类器结合） 监督法与非监督法 4.多种信息复合 遥感信息非遥感信息、高程信息在遥感图像分类中的应用、纹理信息在遥感图像分类中的应用 5.与GIS集成 GIS与遥感数据复合分类、间接支持分类、用于选样区，检验样区，纠正等 6.基于目标的遥感图像分类