【正文】 2011年3月RS真題一、名詞解釋成像光譜儀 通常的多波段掃描儀將可見光和紅外波段分割成幾個到十幾個波段，對遙感而言，在一定的波長范圍內(nèi)，被分割的波段數(shù)愈多，及波段取樣點(diǎn)愈多，愈接近于連續(xù)波譜曲線，一次可以使掃描儀在取得目標(biāo)地物圖像的同時獲得該地物的光譜組成，這種既能成像又能獲取目標(biāo)光譜曲線的“譜像合一”的技術(shù)，稱為成像光譜技術(shù)，按該原理制成的掃描儀稱為成像光譜儀?？臻g分辨率 針對遙感器或圖像而言，指圖像 上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，或指遙感區(qū)分兩個目標(biāo)的最小角度或線性距離的度量，反映了兩個非?？拷哪繕?biāo)物的識別區(qū)分能力，有時也稱為分辨力或解像力；對地面而言，指可以識別的最小距離或最小目標(biāo)物的大小。一般有三種表示方法：①像元，指單個像元所對應(yīng)的地面面積大小；②線對數(shù)，對攝影系統(tǒng)而言，影像最小單元常通過1mm間隔內(nèi)包含的線對數(shù)確定；③瞬時視場，指遙感器內(nèi)單個探測元件的受光角度或觀測視場，單位為毫弧度，瞬時視場越小，最小可分辨單元（可分像素）越小，空間分辨率越高。葉面積指數(shù) 葉面積指數(shù)（LAI）是指每單位地表面積的頁面面積比例，它對植物光合作用和能量交換是十分有意義的。葉片的葉綠素在光照條件下進(jìn)行光和作用，產(chǎn)生植物干物質(zhì)積累，并使葉面積增大，葉面積增大則光合作用更強(qiáng)，產(chǎn)生更多的干物質(zhì)積累，則生物量擴(kuò)大，同時，葉面積越大，植物群體的反射輻射越強(qiáng)。頁面指數(shù)與植被生態(tài)生理、葉片生物化學(xué)性質(zhì)、蒸散、冠層光截獲、地表第一生產(chǎn)力等密切相關(guān)，使它成為研究生態(tài)系統(tǒng)一個十分重要的參數(shù)。光譜分辨率 遙感信息的多波段特性，多用光譜分辨率來描述。光譜分辨率指遙感器所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長，及波長間隔的大小，即選擇的通道數(shù)、每個通道的中心波長、帶寬這三個因素共同決定光譜分辨率。光譜分辨率越高，專題研究的針對性越強(qiáng)，對物體的識別精度越高，遙感應(yīng)用分析的效果越好，記錄了同一物體在7個不同波段的光譜響應(yīng)特性的差異，而航空可見、紅外成像光譜儀AVIRIS，可以捕捉到各種物質(zhì)特征波長的微小差異。植被指數(shù) 植被指數(shù)指選用多光譜遙感數(shù)據(jù)經(jīng)分析計算（加、減、乘、除等線性或非線性組合方式），產(chǎn)生某些對植被長勢、生物量等有一定的指示意義的數(shù)值，它用一種簡單而有限的形式—僅用光譜信號，而不用其他輔助資料，也沒有任何假設(shè)條件，來實現(xiàn)對植物狀態(tài)信息的表達(dá)，以定性和定量的評價植被覆蓋、生長活力及生物量等。在植被指數(shù)中，通常選用對綠色植物（葉綠素引起的）強(qiáng)吸收的可見光波段（）和對綠色植物（葉內(nèi)組織引起的）高反射的近紅外波段（）。地物方向譜 地物方向譜主要用來描述地物對太陽輻射反射、散射能力的空間變化的波譜變化。主動遙感 按遙感的工作方式分為主動遙感和被動遙感。主動遙感，又稱有源遙感，指從遙感平臺上的探測器主動發(fā)射一定電磁能量的電磁波，再由傳感器接收和記錄其反射和記錄其反射波的遙感系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是不依賴太陽輻射，可以晝夜工作，而且可以根據(jù)探測目的的不同，主要選擇電磁波的波長和發(fā)射方式。主動遙感一般使用的電磁波是微波波段和激光，多用脈沖信號，有的用連續(xù)波束，普通雷達(dá)、測試?yán)走_(dá)、合成孔徑雷達(dá)、紅外雷達(dá)、激光雷達(dá)等都屬于主要遙感系統(tǒng)。植被指數(shù)影像匹配 影像匹配是通過對影像內(nèi)容、特征、結(jié)構(gòu)、關(guān)系、紋理及灰度等地對應(yīng)關(guān)系，相似性和一致性分析，尋求相同影像目標(biāo)的方法。分為基于灰度的影像匹配和基于特征的影響匹配兩種，前者從參考圖像中提取目標(biāo)去作為匹配的模板，再將其在待配準(zhǔn)的圖像中滑動，通過相似性度量來尋找最佳匹配點(diǎn)；后者是從兩幅圖像中提取出灰度變化明顯的某些特征作為匹配基元，再在兩幅圖像對應(yīng)的特征集中利用特征匹配算法將存在匹配關(guān)系的特征對選出來，對于非特征像素點(diǎn)利用插值等方法做處理，以實現(xiàn)兩幅圖像間的逐像元的配準(zhǔn)，后者較前者匹配計算量小，速度快。當(dāng)影像分分辨率低且部分被云覆蓋，校正時可選用影像匹配。二、簡答幾何糾正的主要方法及特征 當(dāng)遙感影像在幾何位置上發(fā)生了變化，產(chǎn)生如行列不均勻、像元大小與地面大小對應(yīng)不準(zhǔn)確、地物形狀不規(guī)則變化等畸變時，說明遙感影像發(fā)生了幾何畸變。幾何糾正的主要目的就是糾正這些系統(tǒng)及非系統(tǒng)性因素引起的圖像變化，從而 與標(biāo)準(zhǔn)圖像與地圖的幾何整合。 主要方法及特征：①根據(jù)衛(wèi)星軌道公式將衛(wèi)星的位置、姿態(tài)、軌道及掃描特征作為時間函數(shù)加以計算，來確定每條掃描線上像元坐標(biāo)。特征：由于遙感器的位置及姿態(tài)的測量值精度不高，其校正圖像仍存在不小的幾何變形。②幾何精校正，利用地面控制點(diǎn)和多項式糾正模型校正影像。步驟為先選擇地面控制點(diǎn)，其次選擇合適的坐標(biāo)變換函數(shù)式（即數(shù)學(xué)糾正模型），最后重采樣，選擇合適的內(nèi)拆方法。特征：適合于地面平坦，不需要考慮高程信息，或地面起伏較大而無高程信息，以及傳感器位置和姿態(tài)參數(shù)無法獲取的情況下應(yīng)用。有時根據(jù)遙感平臺的各種參數(shù)已做過一次校正，但仍不能滿足要求，就可以用該方法做遙感影像相對于地面坐標(biāo)的配準(zhǔn)校正，遙感影像相對于地圖投影坐標(biāo)系統(tǒng)的配準(zhǔn)校正，以及不同類型或不同時相的遙感影像之間的幾何配準(zhǔn)和復(fù)合分析，以得到比較精確地結(jié)果。③采用影像匹配與相關(guān)技術(shù)法，分為基于灰度的影響匹配和基于特征的影響匹配。特征：速度快，適合于短周期，較低分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，因為分辨率低及部分被云覆蓋，使合格的地面控制點(diǎn)選取有相當(dāng)難度。中巴資源衛(wèi)星的光譜特征 中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS）（簡稱資源衛(wèi)星）項目是中國和巴西兩國政府的合作項目。自1999年10月14日首飛成功后，至今已經(jīng)成功發(fā)射了3顆衛(wèi)星，獲取了大量的觀測數(shù)據(jù)，并廣泛用于中巴國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多領(lǐng)域。 中巴資源衛(wèi)星攜帶三種傳感器，CCD相機(jī)、紅外多光譜掃描儀（IRMSS）及寬視場成像儀（WFI）。，掃描幅度為113公里，在可見、近紅外光譜范圍內(nèi)有4個波段和1個全色波段，具有側(cè)視功能，側(cè)視范圍為+32176。，相機(jī)帶有內(nèi)定標(biāo)系統(tǒng)。B01 ，用于水系及淺海水域制圖與森林類型制圖，空間分辨率為20米；B02 ，識別植被類別與評價植物生產(chǎn)力，空間分辨率為20米；B03 ，區(qū)分植物類型、覆蓋度，判斷植物生長狀況、健康狀況等，空間分辨率為20米；B04 ，用于植物識別分類、生物量調(diào)查及作物長勢測定，空間分辨率為20米；B05 ，全色波段，空間分辨率為20米。 紅外多光譜掃描儀（IRMSS）有1個全色波段、2個短波紅波段和1個熱紅外波段，可見光、短波紅外波段的空間分辨率為78米，熱紅外波段的空間分辨率為156米，IRMSS帶有內(nèi)定標(biāo)系統(tǒng)和太陽定標(biāo)系統(tǒng)。B06 ，可見光近紅外波段空間分辨率為78米；B07 ，用于植物水分狀況與作物長勢研究；B08 ，用于區(qū)分主要巖石類型，增加地質(zhì)探礦的應(yīng)用；B09 ，用于制備脅迫分析、土壤濕度研究等，及監(jiān)測與人類有關(guān)的熱特征，分辨率為156米。 寬視場成像儀（WFI）有1個可見光波段、1個近紅外波段，星下點(diǎn)的可見分辨率為258米，掃描幅寬為890公里。由于這種傳感器具有較寬的掃描能力，因此，它可以在很短的時間內(nèi)獲得高重復(fù)率的地面覆蓋，WFI星上定標(biāo)系統(tǒng)包括一個漫反射窗口，可進(jìn)行相對輻射定標(biāo)。B10 ，用于區(qū)分植物類型、覆蓋度，判斷植物生長狀況、健康狀況等，空間分辨率為250米。B11 ，用于植物識別分類、生物量調(diào)查及作物長勢測定，空間分辨率為250米。 02B衛(wèi)星保留了原有20米分辨率的CCD多光譜相機(jī)和258米分辨率的寬視場成像儀(WFI)的基礎(chǔ)上，（HR）。水體遙感的光譜特征及其應(yīng)用 水體的光譜特性：，水的吸收少，反射率較低，大量透射。其中，水面反射率的5%左右，并隨著太陽高度角的變化呈3%10%不等的變化；水體可見光發(fā)射包括水表面反射、水體底部物質(zhì)反射及水腫懸浮物質(zhì)（浮游生物或葉綠素、泥沙及其它物的反射3個方面的貢獻(xiàn)。在近紅外、短波紅外部分幾乎吸收全部的入射能量，因此水體在這兩個波段的反射能量很小。 應(yīng)用：①水體界線的確定。在可見光范圍內(nèi)，水體的反射率總體上比較低，不超過10%，一般為4%5%，并隨著波長的增大逐漸降低，%3%，水體幾乎成為全吸收體。因此，在近紅外的遙感影像上，清澈的水體呈現(xiàn)黑色。為區(qū)分水陸界線，確定地面上有無水體覆蓋，應(yīng)選擇近紅外波段的圖像。也可選用雷達(dá)影像，平坦的水面，后向散射較弱，側(cè)視雷達(dá)影像上水體呈現(xiàn)黑色，故用雷達(dá)影像確定洪水淹沒的范圍也是有效的手段。②水中懸浮物質(zhì)的確定。水中懸浮物主要包括無機(jī)的泥沙和有機(jī)的葉綠素。含泥沙的渾濁水體與清水比較，光譜反射特征存在差異：渾濁水體的反射波譜曲線整體高于清水；波譜反射值長波方向移動（紅移）；隨懸浮泥沙濃度的加大，可見光對水體的透射能力減弱，反射能力加強(qiáng)；波長較短的可見光，如藍(lán)光和綠光對水體穿透能力較強(qiáng)，可反映出水下一定深度的泥沙分布狀況。水中葉綠素的濃度與水體反射光譜存在以下關(guān)系：水體葉綠素濃度增加，藍(lán)光波段的反射率下降，綠光波段的反射率增高；水面葉綠素和浮游生物濃度高時，近紅外波段仍存在一定的反射率，該波段影像中水體不呈黑色，而呈灰色甚至 是淺灰色。③水溫的探測。水體的熱容量大，在熱紅外波段有明顯特征。白天，水體在遙感影像上表現(xiàn)為熱紅外波段輻射低，呈暗色調(diào)，夜間，在熱紅外影像上呈淺色調(diào)。夜間熱紅外影像可用于尋找泉水，特別市溫泉。根據(jù)熱紅外傳感器的溫度定標(biāo)，可在熱紅外影像上反演水體的溫度。④水體污染的探測。水體污染物濃度較大且使水色顯著地變黑、變紅或變黃，并與背景色有較大的差異時，可在可見光波段影像上識別出來；水體高度富營養(yǎng)化，受到嚴(yán)重的有機(jī)污染，浮游生物濃度高，與背景水體的差異可在近紅外波段影像上被識別。水體受到熱污染，與周圍水體有明顯溫差，也可在熱紅外波段影像上被識別。⑤水深的探測。藍(lán)光波段對平靜、清澈的水體有較大的透射能力，并且水底反射波也較強(qiáng)。這時藍(lán)光波段上的灰度可反映水深。ISODATA的聚類過程三、論述（三選二）MODIS的特點(diǎn)與應(yīng)用 MODIS數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：⑴36個光譜通道（），其中可見光短波紅外20個通道，熱紅外16個通道；譜帶窄，譜帶寬度1035um；有許多大氣糾正的特征波段，便于大氣參數(shù)的反演， 7個通道，可反演大氣氣溶膠；。⑵空間分辨率CH2為250m；CH37為500m，其余為1000m；像元大小隨視角而增加，邊緣像元可比星下點(diǎn)像元大4倍。⑶寬視域（掃描角+55176。），太陽天頂角與觀測天頂角變化大；掃描寬度為2330km，考慮到地球曲率，在軌道邊緣，地面實際視角約為+（60176。65176。）；太陽天頂角也會有20176。的變化，此變化與緯度、季節(jié)有關(guān)。由于太陽目標(biāo)遙感器之間幾何關(guān)系的變化、大氣和目標(biāo)的方向反射特征，使后向散射較前向散射有更大的太陽天頂角。⑷MODIS在對地觀測中，、海洋、陸地表面的信息。每12天可獲得一次全球觀測數(shù)據(jù)（包括白天的可見光圖像及白天/夜間的紅外圖像）。我國的觀測時間一般為白天10:30—12:00，夜間21:30—23:，計劃發(fā)射4顆。這樣利用MODIS則可獲得15年以上，包含可見光熱紅外36個通道的地球綜合信息，為全球資源、環(huán)境、氣候變化等獲得綜合研究服務(wù)。⑸具有較高的輻射分辨率，數(shù)據(jù)量化等級為2048,。即所有通道都用12bit記錄。MODIS探測儀在對地掃描的同時，都對冷空和黑體進(jìn)行探測，有較高的校正精度和靈敏度。應(yīng)用：modis數(shù)據(jù)不僅直接用于火災(zāi)、沙塵暴、冰、雪、洪澇、干旱等多種災(zāi)害的研究和監(jiān)測，還可以短期氣象監(jiān)測和中長期氣候預(yù)報，主要分為大氣、陸地和海洋三個方面。⑴大氣應(yīng)用：大氣不僅對地球氣候有著重要的作用，甚至?xí)游?、植物乃至人類的發(fā)育和生長造成一定的影響。因此，分析大氣組成并探尋其演化規(guī)律是地球環(huán)境研究的重要課題。在這一方面，MODIS提供了水汽、氣溶膠、云、大氣剖面、大氣網(wǎng)絡(luò)、云掩膜6種產(chǎn)品。①氣溶膠，波段15（743753nm），16（862877nm），波段26（）反應(yīng)氣溶膠特性，氣溶膠的組成和分布在一定程度上反應(yīng)了大氣污染的狀況，是空氣質(zhì)量（霧、酸雨、沙塵暴等）以及全球氣候變化研究的重要內(nèi)容。②水汽，水汽一方面通過蒸發(fā)或凝結(jié)吸收或放出潛熱，另一方面它又能強(qiáng)烈地吸收和放出長波輻射，從而影響地面和空氣的溫度，MODIS的近紅外波段17（890920nm）、18（931941nm）、19（915965nm）和熱紅外波段26（）、27（）、28（）均為理想的大氣水汽探測波段。⑵海洋應(yīng)用：MODIS 的816波段（405877nm）是海洋水色要素探測的專用波段，所提供的葉綠素濃度產(chǎn)品、懸浮固體產(chǎn)品、有機(jī)物濃度產(chǎn)品等在洋流、噴流、羽流等海洋研究中有重要作用，為全球生化模式和氣候模式的研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。⑶陸地應(yīng)用，MODIS提供了地表反射比、地表溫度、葉面積指數(shù)等10種陸地產(chǎn)品，為陸地自然資源監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境評估以及其他環(huán)境相關(guān)學(xué)科的研究做出了重要貢獻(xiàn)。①自然災(zāi)害監(jiān)測：MODIS提供的多種陸地表面觀測產(chǎn)品為自然災(zāi)害和監(jiān)測提供了良好的數(shù)據(jù)支持。②全球氣候變化監(jiān)測，MODIS的全球海表面溫度產(chǎn)品為研究全球大規(guī)模氣候現(xiàn)象提供了優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)源，能夠捕捉其變化，為長期監(jiān)測及其有關(guān)影響的監(jiān)測、預(yù)報提供可靠的數(shù)據(jù)保障。遙感技術(shù)在自然技術(shù)災(zāi)害的監(jiān)測評估中的作用與不足 作用：⑴ 利用遙感技術(shù)，有效開展自然災(zāi)害成因的研究　　各種自然災(zāi)害發(fā)生前一般都會出現(xiàn)各種先兆，而且很多災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展都有一定的時空規(guī)律，彼此之間常有一定的關(guān)系，這就為自然災(zāi)害的預(yù)報提供了可能性。遙感技術(shù)獲取信息的范圍大、綜合性強(qiáng)，根據(jù)多時相、多波段、多分辯率遙感圖像所提供的數(shù)據(jù)源，進(jìn)行災(zāi)害的周期性、重復(fù)性、災(zāi)害間的相關(guān)性、致災(zāi)因素的演變和相互作用、災(zāi)害發(fā)展趨勢、災(zāi)源的形成、災(zāi)害載體的運(yùn)移規(guī)律、以及災(zāi)害前兆信息等開展研究和分析，有助于對不同的災(zāi)害做出準(zhǔn)確程度不等的近期、中期、長期和臨災(zāi)預(yù)報?！　、?開展遙感災(zāi)害調(diào)查，推進(jìn)自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)　　在各種自然災(zāi)害中，地質(zhì)災(zāi)害占有重要的比重。地質(zhì)災(zāi)害中的滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害個體以及它們組合形成的災(zāi)害群體，在遙感圖像上呈現(xiàn)的形