05年
1.何为遥感，论述遥感技术系统的组成并以实例说明遥感技术的应用特点
广义而言，凡是不与目标物接触，利用探测仪器收集、记录物体信息来认知目标物的都属遥感范畴。
狭义遥感——电磁波遥感。即是通过地球表面物体电磁辐射信息特征来研究物体的性质与状态。
遥感技术系统的组成
遥感技术系统是从地面到高空各种对地球、天体观测电磁辐射信息的综合技术系统的总称。主要是由遥感器及其遥感平台、信息传输与预处理、分析解译等三部分组成。
可包括：
(1)遥感地面试验是遥感技术系统的基础。为选择探测器类型和工作波谱范围而进行的诸多地物波谱特性测试工作，为遥感信息探测以及遥感信息处理提供各种校正所需的相关信息和参数，也是遥感应用解译和信息提取的基础依据。 (2)探测器及遥感平台
探测器与遥感平台是遥感技术系统中地物信息获。·取的重要组成部分。探测器是收集和记录地球表面物体电磁辐射能量信息的装置。如航空摄影机(仪)、扫描仪等，是遥感璃鞯主。遥感平台信息获取的核心部件，装载在遥感平台上按飞行轨道或路线进行探测。遥感平台是运载遥感器的工具，如飞机、卫星、宇宙飞船等。 (3)遥感信息接收、传输与预处理
遥感器通过记录在感光胶片或数据磁带上的遥感信息要经过传输和预处理后，提供给用户。遥感信息的传输分直接回收和无线电传输两种方式。直接回收是指将遥感信息资料(感光胶片、数据磁带)带回地面。飞机、气球、飞船常采用此方式，特点是保密、方便，但不能实时回收。无线电传输是将探测器接收到的信息通过无线电载频传输给地面接收站，卫星遥感多采用此种传输方式。这种方式可实寸传输，即指当探测器收集到地物电磁辐射信息后立即通过无线电发往接收站。对于火灾、火山爆发、洪水、污染等环境监测和军事侦察是及时和必要的。也可以将信息存贮起来，当平台飞越接收站上空时，接到发送指令后，再向接收站发送信息。例如，陆地卫星就是利用无线电来传输信息的。遥感信息预处理是指由于地面接收站接收到的遥感信息，会受到多种因素影响，诸如探测器性能、平台姿态不稳定、地球曲率、大气不均匀性及地形差别，会引起地物的几何特性和波谱特性的畸变，因此必须经过适当处理后，才能提供使用。 (4)遥感信息资料的应用分析
遥感资料的应用分析是遥感过程的最终目的。根据不同专业目标的需要，选择适宜的遥感信息处理及其工作方法进行，以取得良好的社会效益和经济效益。 2．遥感技术应用特点 (1)宏观性强：随着平台增高，单幅图像覆盖地表面积增大。如一幅航空像片(30X30cm，l：50000)覆盖地面景观约为225万平方千米，而一景陆地卫星TM图像可包括185X185=34225km2的地表面积。有利于进行区域性宏观调查与分析对比。
(2)信息量真实且丰富：遥感信息是地球表面信息的真实记录。探测器不但记录可见光条件下的物体电磁辐射信息，而且记录地物在超越人视觉的红外、微波波谱范围地物辐射信息特征，延伸了人的视觉感官。又由于计算机技术的发展，图像增强处理使得信息识别能力大大提高，如正常人肉眼大多能分辨10—15级灰阶(度)，而计算机至少能分辨256级，丰富了信息量。
(3)获取信息快，更新周期短：陆地卫星可18天、16天、14天覆盖全球一次，气象卫星可以小时为周期重复观测。现代遥感技术可定时、定位观测，非常有利于地表动态监测
研究。
(4)综合分析应用：遥感信息的数据形式为计算机处理提供方便，借助地理信息系统，可使多种(源)信息进行综合信息提取分析应用，使得地学综合信息库的建立成为可能。
2. 大气窗口的研究意义何在？目前遥感中常用的大气窗口都有哪些？不同窗口的各自特点？
电磁辐射与大气相互作用产生的效应，使得能够穿透地球大气的辐射局限在某些波长范围内，通常将这些衰减小、透射率高的电磁辐射波段称为大气窗口
1.可摄影窗口波长范围0.3—1.3um，包括部分紫外光、全部可见光和部分近红外光：紫外波段0.3—0.315um和0.315—0.4um，透过率约为70％可见光波段0.4-0.7um，透过率大于95％近红外波段0.7—0.9um和0．9-1.3um，透过率约为80％该波段记录的是地物的反射波谱，故必须在强光照下摄影和扫描成像，应用条件受到一定限制。
2．近红外窗口波长范围1.5-2.5um，包括：1.5—1.7um，透过率为60％—95％。2.0-2.5um，透过率为80％。该波段记录的也是地物的反射波谱，必须在强光照下白天成像。
3．中红外窗口波长范围3-5um，透过率为60％—70％。该波段记录的是地物的发射和反射波谱。
4．热红外窗口波长范围8—14um，透过率为80％。该波段记录的是地物的热辐射波谱。 5．微波窗口波长范围lmm-lm，透过率为100％。该波段记录的是地物本身的微波发射波谱或者是地物对人工微波辐射源的后向散射回波的波谱，由于微波波段的电磁辐射受大气散射、吸收、反射等影响较小、透射率高，所以可以全天时、全天候作业。 3. 论述遥感图像的基本属性 (1) 遥感图像的波谱特性
遥感图像是地面物体电磁辐射能量大小的记录，不同物体(或同一物体在不同波谱段)的波谱特性差异在遥感图像上即为影像灰度(亮度、色调)或色彩的差异。不同种类的遥感图像所记录的物体电磁辐射能量的物理意义不同。如可见光、近红外波段为物体对电磁波的反射能量；热红外图像记录物体的热辐射能量；微波图像则是物体反射回波强弱的记录。这是我们在不同专业应用中必须研究的重要特性。 (2)遥感图像的空间特性
①空间分辨率(地面分辨率)按遥感图像上能分辨具有不同反差，相距一定距离的相邻目标物的能力。简言之即是在遥感图像是能分辨最小物体的能力。
②影像比例尺与投影性质影像比例尺是指影像上某一线段长度与地面上相应的距离比值。但因不同种类的遥感图像因其投影性质不同(如中心投影、旋转斜距式投影等)会引起影像几何畸变，从而造成一幅图像上的比例尺是多变的。 (3)遥感图像的时间特性(多时相效应)
遥感图像是成像瞬间地物电磁辐射能量的记录，因地面物体都是具有时相变化的，一是有自然变化过程，即有其发生、发展的演化过程；二是节律，即事物的发展在时间序列上表现出某种周期性重复的规律，亦即地物的波谱特性随时间的变化而变化。因此，在遥感解译时，必须考虑研究对象所处的状态，充分利用多时相影像。遥感影像的时间特性与遥感器的时间分辨率有关，还与成像季节、时间有关。由于不同时期太阳辐射、气候、植被等环境因素的变化，造成地物电磁辐射的差异，地物在不同季节或日期的同波段影像色调也会有差别。这就是遥感的多时相效应。
4.试论述遥感平台和遥感器的发展趋势
遥感平台：
地面平台运行高度一般低于300m，用于近距离测量地物波谱特征和获取试验研究的地物细节图像等的地面遥感。主要有三角架、遥感车、遥感船、遥感塔等。
航空平台指运行在大气层内的飞行器，高度为1000m—30km，主要有飞机、直升机、飞艇、气球等。
航天平台指运行在大气层之外的飞行器，高度几百、几千至几万公里，如人造卫星、探空火箭、宇宙飞船、航天飞机、太空站等。
遥感卫星的发展趋势遥感卫星的发展趋势表现在以下几个方面：卫星多样化、卫星系列化、卫星小型化、卫星有效载荷性能越来越好、拥有卫星的国家越来越多、卫星数据商业化渠道日趋畅通。
(1)卫星多样化由于研究目的的不同需求，形成了卫星的多样化。资源卫星、气象卫星、海洋卫星、军事卫星、环境卫星等等。一星多用是卫星发展的新趋势。
(2)卫星系列化表现为同种类卫星的系列不断增加，着重于系列卫星的连续性，确保卫星能够长期、稳定和可靠运行。如美国陆地卫星(Lan&at)系列现已发射7颗，并计划于2010年继续发射后继卫星；法国SPOT卫星系列现已发射5颗，同时计划于2002／2003年继续发射后继卫星并增强其有效载荷的性能。此外如印度遥感卫星(1lls)系列、我国的风云气象卫星系列、中巴地球资源卫星系列等等，均已形成卫星的系列化发展。·同时，系列化的后续卫星不可能是“百家星”，应重点满足主要用户部门的应用需求，兼顾其他领域的需求。
(3)卫星小型化小型卫星具有体积小、重量轻、灵活机动等优点，而且其研制成本低、周期短、易于形成系列卫星网。
(4)拥有遥感卫星的国家越来越多
1957年前苏联发射了世界上第一颗人造卫星；1972年美国发射了世界上第一颗地球资源卫星；其后，美国、法国、欧空局、印度、日本、加拿大、中国、巴西等国家都发射了各种类型的遥感卫星。迄今已发射或准备发射遥感小卫星的国家和地区还有英国、德国、以色列、韩国、澳大利亚、泰国、巴基斯坦、新加坡、意大利、葡萄牙、马来西亚、智利、南非、台湾等。
(5)遥感卫星有效载荷不断增多即卫星所携带的遥感器的种类不断增加。
例如，资源卫星其有效载荷为：全色相机——PanCCD；多光谱扫描仪——RB 、MSS、TM、ETM、USS、OPS、HR ；宽角度相机——WiFS；合成孔径雷达——SAR；成像光谱仪--MODIS(EOS-AMl，1999)、Hyperi~m与ALI(2000EO-1)；气象卫星：A HRR；海洋卫星：CCD、COCTS、SeaWiFS、OSMI。(6)数据商业化运行渠道越来越畅通遥感卫星地面接收站的分布日趋合理，使得世界各地都有可能实时地接收到遥感数据。同时，遥感卫星数据代理业的发展拓展了用户与卫星业主联系的途径。另一方面，数据处理技术的提高和邮递业务的发展为用户获得遥感数据提供了便捷条件。
5 叙述利用遥感数据进行专题信息提取的主要工作流程及其基本原理。 一、目视解译程序
(1)资料准备阶段针对研究对象的需要选择遥感图像的时相和波段，确定合成方案和比例尺。选择同比例尺的地形图，按地形图分幅或研究区范围镶嵌遥感图像，使其能与地形图配套，研究地物原型与影像模型之间的关系。
(2)初步解译阶段根据影像 ，即色调、形状、大小、阴影、纹理、图案、布局、位置等建立起的地物原型与影像模型之间的直接 ，运用地学相关分析法建立间接 ，进行遥感图像初步解译。
(3)野外调查阶段地面实况调查，包括航空目测、地面路线勘察、定点采集样品(例如：岩石
标本、植被样方、土壤剖面、水质、含水量等)和野外地物波谱测定。向当地有关部门了解区域发展历史和远、近期规划，收集区域自然地理背景材料和国民经济统计数据、农事历等。(4)详细解译阶段‘根据实况调查资料，全面修正初步解译，提高解译可信度，对详细解译图可再次进行野外抽样调查或重点调查，确认可信度，查到满意为止。
(5)制图阶段遥感图像目视解译的成果，一般是以图的形式提供的。目视解译图，可由人工描绘制图，也可计算机制图。无论哪一种制图都要符合制图精度要求。 计算机专题信息提取：
图像分类处理数字图像的恢复、增强乃至复合处理，归根到底只是改善图像的品质，提高图像的可解译性。但处理系统(计算机)并未对图像上地物的类别作出“判决”(解译)。由计算机按一定的判别模式来自动完成这一“判决”，便是图像分类处理的过程。图像分类处理的最终目标是智能化，使遥感图像处理发展成为一种人工智能系统。广义的分类处理，既包括波谱信息的分类，也包括空间信息的分类。后者一般包括图形识别、边缘和线条信息的检测与提取，以及纹理结构分析等，通常也称图像的空间的信息分析。这里仅介绍按波谱信息分类的基本概念。图像分类依据一般来说，同一类地物有着相似的波谱，在多波段遥感的数字图像中，可以粗略地用它们在各个波段上的像元值的连线来表示；由于受光照条件、环境背景等因素的影响，在实际的多维波谱空间中它们的像元值向量往往不是一个点，而是呈点群分布(集群)，不同地物的点群处在不同的位置；不仅如此，在实际图像中，不同地物波谱集群还存在有交叉过渡，受图像分辨力的限制，一个像元中可能包括有若干个地物类别，即所谓“混合像元”。因此，对不同集群的区分一般要依据它们的统计特征(统计量)。例如，集群位置用均值向量表示、点群的中心及离散度常用标准差或协方差来量度等等。图像分类处理的实质就是按概率统计规律，选择适当的判别函数、建立合理的判别模型，把这些离散的“集群”分离开来，并作出判决和归类。通常的做法是，将多维波谱空间划分若干区域(子空间)，位于同一区域内的点归于同一类。子空间划分的标准可以概括为
数据中求出训练样区各个波段的均值和标准差；尔后再去计算其他各像元的亮度值向量到
训练样区波谱均值向量之间的距离。如果距离小于指定的阈值(一般取标准差的倍数)，且与某一类的距离最近，遂将该像元归为某类。该分类法的精度取决于训练样区(地物类别)的多少和样本区的统计精度。由于计算简便，并可按像元顺序逐一扫描归类，一般分类效果也较好，因而是较常用的分类方法。最大似然法也是常用的监督分类方法之一。它是用贝叶斯判别原则进行分析的一种非线性监督分类。监督简单地说，它可以假定已知的或确定的训练样区典型标准的先验概率，然后把某些特征归纳到某些类型的函数中，根据损失函数的情况，在损失最小时获得最佳判别。该法分类效果较好，但运算量较大。监督分类的结果明确，分类精度相对较高，但对训练样本的要求较高，因此，使用时须注意应用条件，某一地区建立的判别式对别的地区不一定完全适用。此外，有时训练区并不能完全包括所有的波谱样式，会造成一部分像元找不到归属。故实际工作中，监督分类和非监督分类常常是配合使用，互相补充的。
6 论述地学空间数据的基本特征，如何用GIS实现对地学空间数据的表达。
地理信息系统的数据库(简称为空间数据库)是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合。
一、空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点： (1) 数据量特别大；
(2) 不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系；
(3) 数据应用范围相当广泛。
数据库方法与文件管理方法相比，具有更强的数据管理能力。数据库具有以下主要特征： 1、数据集中控制特征
数据库集中控制和管理有关数据，以保证不同用户和应用可以共享数据。 2、数据冗余度小的特征
冗余是指数据的重复存储。在数据库中应该严格控制数据的冗余度。 3、数据独立性特征
数据独立是数据库的关键性要求。数据独立是指数据库中的数据与应用程序相互独立， 应用程序不因数据性质的改变而改变；数据的性质也不因应用程序的改变而改变。 4、复杂的数据模型
数据模型能够表示现实世界中各种各样的数据组织以及数据间的 联系。复杂的数据模型是实现数据集中控制、减少数据冗余的前提和保证。采用数据模型是数据库方法与文件方式的一个本质差别 5、数据保护特征
数据保护对数据库来说是至关重要的，一旦数据库中的数据遭到破坏，就会影响数据库的功能，甚至使整个数据库失去作用、数据保护主要包括四个方面的内容：安全性控制、完整性控制、并发控制、故障的发现和恢复。 数据的表达：
１、矢量地形数据库
包括各级比例尺的以矢量数据结构描述的水系、等高线、境界、交通、居民地等地形要素构成的数据库，其中包括地形要素间的空间关系及属性信息。库体按一定规则分层／分块组织，并按国家编码标准编码。 ２、数字高程模型库（DEM）
包括各级比例尺定义在平面Ｘ、Ｙ域（或理想椭球体面）内规则格网点上高程数据集构成的数据库，库中还含有离散高程点和地貌结构线。库体按区域块索引组织管理。
３、影像数据库
包括各级比例尺的由各种航天航空遥感数据或经过扫描处理的影像数据构成的数字正射影像数据库。影像可以是全色的，也可以是多光谱的。 ４、地名数据库
由我国基本比例尺地形图上各类地名（包括居民地、河流、湖泊、政区、山脉、山峰、海洋、岛屿名称等）信息构成的数据库。 ５、大地控制测量数据库
由大地控制测量数据库和重力数据库组成。前者是由各类型、各等级的平面、高程控制测量成果（包括三角点、导线点、水准点、GPS点等）构成的数据库；后者是将实测重力点的各个标称值等建成的重力子库，连同高程子库、平均高程子库、平均空间重力异常子库和地形改正子库等构成的数据库。 ６、专题数据库
由各种专题构成的数据库。如土地利用、矿产资源、土壤、人口等专题信息，按一定规则采集、处理形成的数据库。专题数据库通过某种关联信息与空间位置相关。 ７、元数据库
由描述各个子数据库和库中各图块／层数据特性的元数据构成的数据库。
GIS 空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征；在计算机中空间特征采取空间分幅，即将整个地理空间划分为许多子空间，在选择要素表达子空间；属性特征取属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表示；时间特征采取时间分段即将有时间特征的地理数据按其表化规律划分为不同的时间短数据再逐一表示。 空间数据的表达：
空间分幅：将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达的子空间。 属性分层：将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表示
时间分段：将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间数据，再逐一表
示。
空间数据的表达是以特定的数据模型为基础，采用相应的数据结构来完成。 注：1.空间数据库 由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。
7 什么是“3S”技术集成？“3S”集成的意义何在？ “3S”技术的集成： GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感）的集成应用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统。三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。
“3S”意义：资源、环境、灾害等空间信息都是持续发展中的信息，并不是一成不变的，只有遥感技术才能及时提供现时的动态信息。空间信息的管理、分析、决策、规划离不开地理信息系统，而卫星定位系统不分昼夜地提供地球上任意地方、任意天气条件下的精确位置数据，为动态的遥感和地理信息系统的动态应用，提供了基础保障。3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力；相应地，它拓展了传统
测绘科学的研究领域。作为地理学的一个分支学科，Geomatics（地球空间信息学）产生并对包括遥感、全球定位系统在内的现代测绘技术的综合应用进行探讨和研究。同时，它也推动了其它一些相联系的学科的发展，如地球信息科学、地理信息科学等，它们成为“数字地球”这一概念提出的理论基础。
06 年 名词解释 1. 遥感
广义遥感——凡是不与目标物接触，利用探测仪器收集、记录物体信息来认知目标物的都属遥感范畴。
狭义遥感——电磁波遥感。即是通过地球表面物体电磁辐射信息特征来研究物体的性质与状态。
2. 波谱分辨率
波谱分辨率指遥感器在接收目标辐射的电磁波信息时，所能分辨的最小波长间隔，即遥感器的工作波段数目、波长及波长间隔(谱带宽度)。 3 双向反射比因子
（BRT） 双向反射率因子(Bi-directional Reflectance Factor, BRF)：在相同的辐照度条件下，地物向(θ，φ)方向的反射辐射亮度与一个理想的漫反射体在该方向上的反射辐射亮度之比值，称为双向反射比因子R： 4 解译标志：
感图像解译基本标志遥感图像解译标志，就是在遥感图像上能够识别地面物体或现象，并能说明其性质、状态和相互关系的影像特征。 5 热阴影：
在多数情况下，热红外图像上所反映的阴影称为热阴影，和全色像片上见到的阴影区的面积大致相同。
6 地物波谱的时间效应：
时间效应是指同一地点的同一地物，由于时间的推移，在这段时间内，地物的电磁波波谱特征可能会产生一定程度的变化，这种由于时间推移而导致的地物电磁波波谱特征的变化，称之为地物波谱的时间效应 7 地理信息系统：
地理信息系统，简称GIS(Geographical information system或Geo-information system)。它是综合处理和分析空间数据的一种技术系统，包括对空间数据的采集、存储、管理和分析。 8 辐射亮度：
假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则上定义为辐射源在某一方向、单位投影表面、单位立体角内的辐射通量。
二、简答
1. 大气窗口的研究的意义何在？目前遥感中常用的大气窗口都有哪些？不同窗口的各自特点？
2. 什么是高光谱遥感？高光谱遥感与多光谱遥感的主要区别是什么？
高光谱遥感（Hyperspectral Remote Sensing）,简称高光谱遥感，高光谱遥感是指利用几十甚至数百个较窄的连续的光谱波段，对目标物获取遥感数据的技术及相关的数据处理方法。 高光谱和多光谱实质上的区别就是，高光谱的波段较多，谱带较窄（比如hyperion 有242个波段，带宽10nm）多光谱相对波段较少（比如ETM+，8个波段，分为红波段，绿波段，蓝波段，可见光，热红外（2个），短波红外和全波段）。 高光谱遥感就是比多光谱遥感的光谱分辨率更高，但是光谱分辨率高的同时空间分辨率会降低。
3. 利用遥感图像对地物目标进行目视解译的主要依据包括什么？
遥感图像解译标志 ，就是在遥感图像上能够识别地面物体或现象，并能说明其性质、状态和相互关系的影像特征。
包括色调、几何形状、大小、阴影、影纹图案、纹理等等。它们是地面物体在遥感图像上的空间和波谱信息的显示。
（1）色调 地面物体在像片上所呈影像的黑白程度为色调。凡是深色或黑色的物体，影像的色调则较深；凡是浅色或白色的物体，其影像的色调则较浅。由于物体的颜色不同，在像片上的色调也不相同，这主要是由感光胶片的性能所引起的。色调与物体的物理性质、化学成分有关，一般的规律是：排水性能好、干燥、细粒、有机质成分低的土壤，以及中酸性岩浆岩、松散堆积物和新开垦的耕地，一般都具有浅色调；地下水位高、潮湿的土壤、排水不良的地面、粗粒物质、有机质成分高的土壤及基性、超基性岩浆岩，均具有较深的色调。土壤和岩石物质较均一，含水量和结构变化不大，则色调上表现出均匀一致的特点。小范围内地层或地表物质成分、含水状况有很大变化时，则色调不均匀或呈斑状色调。此外，同一物体反射光线角度不同，影像色调也有差异。同是湖泊，反射光线走向镜头时，色调就较浅，不是直射镜头的色调就深。不同季节里，地面植物颜色变化，也使影像色调发生变化。所以在图像解译前必须了解摄影的季节、地域、摄影前三天的天气状况，才能正确判断色调的内涵。可见光图像的色调是物体反射电磁波能力大小的反应，主要与物体颜色、组成成分、粗糙程度、含水量等有关。
（2）形状 在垂直摄影的航空像片上显示的地物影像，按中心投影的性质而变化。在像片的中心部分，保持垂直投影的地物俯视影像；偏离中心时，垂直目标就成为侧视的倾斜影像，离中心愈远，则斜形影像愈长。
（3）大小 大小特征是指地面物体的尺寸。物体在家片上的影像大小，决定于像片的比例尺。所以知道了像片的比例尺，就能算出物体的实地大小。根据日常所熟悉的某些物体的大小，用对比方法可以对某些物体加以区分或确定。不同比例尺的影像，在目视解译时能识别的地物。
（4）阴影 阳光照射下物体产生本影与落影。本影是物体上未被光线照射的部分，落影是由于部分光线被物体阻挡不能投落在地面而显现出的阴影，落影往往表现原物体的侧面形状，而且其黑暗的程度亦较阴影更甚有利于识别物体轮廓。根据落影的方向能确定像片的方位；根据落影的长短可判断物体的高低。我们可以从桥梁影子的形状和长短判定其结构、性质和高度。落影对解译有利，但当落影遮盖其他物体的影像时，又会给解译造成一定的困难。 （5）影纹图案图案是指航空像片上由地面物体的形状、大小、阴影、色调所形成的影像的组合。如平原耕地为平板状，森林为颗粒状，河流具有条带状的图案等。
（6）布局布局是指物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标的特点。例如砖厂一定由烧砖窑的高烟囱、取土的坑、堆砖坯的场地以及管理部门的办公室组成，各部分之间存在一定的位置关系。也有人称此特征为相互关系特性。 （7）纹理纹理可解译影像内色调变化频率。纹理是用宋解译某些类型影像的主要特征。例如海滩纹理能表示组成海滩沙粒的粗细，果园纹理能识别果树种类等等。
（8）地理位置地理位置指的是物体的环境位置。由于事物都是相互联系的，在解译时，若其他标志不明确，亦可以根据地理位置关系来解译。例如，有些植物专门生长在沼泽、堤岸等地形上，在某些情况下，可以在像片上先识别地形特点，然后推断出植物的种类。当然，在解译时，必须从总体出发，全面分析，不能单凭某一特征来确定，否则就会发生错误。由于现代遥感技术的发展，解译所依据的不仅是摄影方法得到的像片，而且有视觉所不能及的能量分布转换成的影像，如红外扫描成像、雷达成像的图像。虽然它们的影像要素或特征都是形状、大小、阴影、周围环境、空间布局、色调等等，但是它们在不同波段成像的图像中所表达的含义有所不同。
4. 多光谱遥感数据进行K-L变换的原理与应用意义是什么？
故亦称“缨帽变换”。该变换有助于分离(提取)植被(绿度)和土壤(湿度)等信息，已引起人们兴趣。
5. 举例说明电磁辐射在大气传输过程中能量衰减的主要原因是什么？对遥感信息的获取有何影响？
主要原因在于电磁辐射在大气传输过程中能量衰减的主要原因是存在大气的散射、反射与吸收作用。
散射是指电磁辐射在非均匀媒质或各向异性媒质中传播时改变原来传播方向的现象。
吸收作用:大气对电磁辐射的吸收作用大气中有一些成分如水蒸气、氧气、二氧化碳、臭氧等，对某些波长的电磁波能量有或多或少的吸收。
反射作用：大气反射太阳电磁辐射通过大气时，在某一界面上引起的反射作用与其他界面反射情况相似，也满足相应的规律和定律：入射能量等于反射、透射(折射)和吸收的能量之和；入射角等于反射角等。大气反射主要为云层引起的反射。反射强度与云层厚度有关，当云层的厚度达50m时，反射量达50%以上；厚度为500m时，反射量超过80%。另外，大气中直径大于10-6m的微粒也会产生反射作用。
电磁波在大气中的传输特性太阳辐射必需经过大气才能入射到达地面，地面对太阳辐射的反射以及大地辐射也要经过大气才能到达遥感平台被遥感器接收，同时，电磁辐射信息在大气中传输时会发生衰减和畸变。
6. 论述绿色植被、清静水体的反射波谱曲线示之。给出用TM数据处理时，植被呈现绿色的模拟真彩色图像合成方案。
清澈的水体，水底反射光强度与水的浓度具有良好的负相关；而在浑浊的水域内，水
底反射光的强度则大大降低。水体的反射率(除镜面反射方向外)，在整个波段内都很低，在近红外部分更为突出，它们在整个波谱段内的反射率一般都在3％左右。对于清水，一般在可见光部分为4凭、55g；，严于0。6／an处开始下降到2％—3％，到0．75tan以：+’后的近红外波段，水成了全吸收体。 绿色植被的反射特性：在可见光绿波段0．55um附近有10％-20％的反射峰，近红外0．8-1．0um间具有50％—60％的比绿波段高的反射峰，直至3．0um部分是衰减曲线。在红波段0．7和近红外1．5lan和1．9lan附近具有强烈吸收。已知红波段的吸收是由叶绿素吸收形成的，近红外波段的吸收是由细胞液和细胞膜的水分吸取的.
模拟真彩色 英文： simulated true color。 释文： 又称模拟自然彩色(simu-lated natural color)。美国早期陆地卫星多光谱扫描图像(Landsat MSS),由于缺少蓝光波段,彩色合成只能获得假彩色图像。通过数学方法,根据地物光谱特征由已有波段像元值近似模拟出蓝波段图像,再与MSS 4和MSS 5两波段合成,则可获得近似于自然彩色的效果。
7. 什么是植被指数？遥感中常用的植被指数都有哪些？各自有何应用特点？
植被指数( egetation Index)植被指数就是由多光谱数据经线性和非线性组合构成的、能反映绿色植物生长状况和分布的、对植被有一定指示意义的各种数值。
植物光谱中红波段、近红外反射率及其相互关系，是构成各种植被指数的核心。红波段被植物叶绿素强吸收，进行光合作用制造干物质，它是光合作用的代表波段；近红外波段是叶子健康状况最灵敏的波段，它对植被差异及植物长势反映敏感，指示着植物光合作用能否正常进行。它们的各种组合构成的植被指数，是植物光合作用能力(即植物生产力)的精良监测器。
常用的植被指数主要有以下几种：
(1)归一化差值植被指数归一化差值植被指数(Normalization difference egetation lndex，ND l)，又称标准化植被指数。ND I被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差与这两个波段数值之和的比值，它在植被研究以及植物物候研究中得到广泛应用，是植物生长状态及植物空间分布密度的最佳指示因子。在植物生长的早、中期阶段，ND I与植物分布密度呈线性相关，因此又可称为生物量(Biomass)指标。实验证明，ND I对土壤背景的变化较为敏感。当植物覆盖度小于15％时，其数值高于裸土的ND I值；而植物覆盖度为25—80％时，N I值随植被量呈线性增加；当植被覆盖度大于80％时，ND I对植被检测灵敏度下降。因此，ND I很适于早期发展阶段或低覆盖度植被的检测。
(2)比值植被指数(Ration egetation lndex，R l)又称绿度。R I被定义为近红外波段与可见光红波段数值的比值。R I是绿色植被的一个灵敏指示参数。它与叶面积指数(LAl)、叶干生物量、叶绿素含量相关最好。在植物生长的整个时期，该指数能较好地反映植被覆盖度和生长状况的差异，特别在高覆盖度下，R I将与生物量的相关性最好。因而，R I更适用于植被旺盛、具有高覆盖度的植物的监测。由于R I对大气状况极为敏感，极大地降低了它对植物检测的灵敏度，尤其是在R I值高时，大气效应影响相当显著，因此，最好是使用经大气校正的数据。
(3)环境植被指数(En ironmental egetationhndex，E l)E I又称差值植被指数，被定义为近红外波段与可见光红波段数据的差值。E I对土壤背景的变化极为敏感。对于水体，E I<0，因此，湖泊和较大的水库在植被指数图上明显区别于周围环境。而对于植被，当其覆盖度为15—25％时，它随植被数量的增加而迅速增大；当植被覆盖度达80％，它对植被的灵敏度有所下降。E I在A HRR的植被遥感中应用较为普遍。
(4)穗帽(TasseledCap)转换技术中的绿被指数(Green egetationindex，G l)和垂直植被指数(Perpendicular egetationhndex，P l)N I与E I均受土壤背景值的影响，为了消除和减轻土壤背景值对植物光谱的影响，目前世界上广泛采用光谱数值的“穗帽”技术。G I反映健康植被，是用于监测植物状况的一个很有用的指数。垂直植被指数P I是在二维数据中对G I的模拟。两者的物理意义是相同的。此外，植被指数对时间的依赖性，除决定植物本身生理生态状况的季相节律以外，还取决于太阳高度角和方位角对光谱的影响程度。研究表明，N I估算叶面积指数因不能排除不同太阳高度角对光谱的影响，因而数值变化较大，而R I与叶面积指数的关系在全年内是稳定的。因而在使用光谱数据前，要考虑太阳高度角的归一化订正，以排除太阳高度角变化对植被指数的影响。在生物量或产量估算中，要根据应用目的选择不同物候期的植被指数。
8. 什么是“3S”技术集成？“3S”集成的意义何在？
三、论述
1. 论述遥感技术系统的组成并以实例说明遥感技术的应用特点？
2. 论述可见光、热红外以及成像雷达遥感图像的基本属性及其应用特点？
热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度变化成函数关系，地物发射电磁波的功率与地物的发射率E成正比，与地物温度的四次方成正比，因此图像上的色调也与这两个因素成相应关系。是拍摄一个机场的停机坪的热红外像片，像片中飞机已发动的发动机温度较高，色调很浅，显得亮。尾喷温度更高，色调显得更亮。未发动的飞机发动机，温度较低，显得很暗。水泥跑道发射率较高，出现灰色调。飞机的金属蒙皮，发射率很低，显得很黑。从像
片上可以看出，热红外扫描仪对温度比对发射本领的敏感性更高，因为它与温度的四次方成正比，温度的变化能产生较高的色调差别。
3. 论述地学空间数据的基本特征，如何用GIS实现对地学空间数据的表达？
08—09年
1. 何为遥感，论述遥感技术系统的组成并以实例说明遥感技术的应用特点.
2. 解译标志是遥感图像识别地物属性的基础，举例叙述常用的解译标志？
包括色调、几何形状、大小、阴影、影纹图案、纹理等等。它们是地面物体在遥感图像上的空间和波谱信息的显示。
（9）色调 地面物体在像片上所呈影像的黑白程度为色调。凡是深色或黑色的物体，影像的色调则较深；凡是浅色或白色的物体，其影像的色调则较浅。由于物体的颜色不同，在像片上的色调也不相同，这主要是由感光胶片的性能所引起的。色调与物体的物理性质、化学成分有关，一般的规律是：排水性能好、干燥、细粒、有机质成分低的土壤，以及中酸性岩浆岩、松散堆积物和新开垦的耕地，一般都具有浅色调；地下水位高、潮湿的土壤、排水不良的地面、粗粒物质、有机质成分高的土壤及基性、超基性岩浆岩，均具有较深的色调。土壤和岩石物质较均一，含水量和结构变化不大，则色调上表现出均匀一致的特点。小范围内地层或地表物质成分、含水状况有很大变化时，则色调不均匀或呈斑状色调。此外，同一物体反射光线角度不同，影像色调也有差异。同是湖泊，反射光线走向镜头时，色调就较浅，不是直射镜头的色调就深。不同季节里，地面植物颜色变化，也使影像色调发生变化。所以在图像解译前必须了解摄影的季节、地域、摄影前三天的天气状况，才能正确判断色调的内涵。可见光图像的色调是物体反射电磁波能力大小的反应，主要与物体颜色、组成成分、粗糙程度、含水量等有关。
（10）形状 在垂直摄影的航空像片上显示的地物影像，按中心投影的性质而变化。在像片的中心部分，保持垂直投影的地物俯视影像；偏离中心时，垂直目标就成为侧视的倾斜影像，离中心愈远，则斜形影像愈长。
（11）大小 大小特征是指地面物体的尺寸。物体在家片上的影像大小，决定于像片的比例尺。所以知道了像片的比例尺，就能算出物体的实地大小。根据日常所熟悉的某些物体的大小，用对比方法可以对某些物体加以区分或确定。不同比例尺的影像，在目视解译时能识别的地物。
（12）阴影 阳光照射下物体产生本影与落影。本影是物体上未被光线照射的部分，落影是由于部分光线被物体阻挡不能投落在地面而显现出的阴影，落影往往表现原物体的侧面形状，而且其黑暗的程度亦较阴影更甚有利于识别物体轮廓。根据落影的方向能确定像片的方位；根据落影的长短可判断物体的高低。我们可以从桥梁影子的形状和长短判定其结构、性质和高度。落影对解译有利，但当落影遮盖其他物体的影像时，又会给解译造成一定的困难。 （13）影纹图案图案是指航空像片上由地面物体的形状、大小、阴影、色调所形成的影像的组合。如平原耕地为平板状，森林为颗粒状，河流具有条带状的图案等。 （14）布局布局是指物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标的特点。例如砖厂一定由烧砖窑的高烟囱、取土的坑、堆砖坯的场地以及管理部门的办公室组成，各部分之间存在一定的位置关系。也有人称此特征为相互关系特性。 （15）纹理纹理可解译影像内色调变化频率。纹理是用宋解译某些类型影像的主要特征。例如海滩纹理能表示组成海滩沙粒的粗细，果园纹理能识别果树种类等等。
地理位置地理位置指的是物体的环境位置。由于事物都是相互联系的，在解译时，若其他标
志不明确，亦可以根据地理位置关系来解译。例如，有些植物专门生长在沼泽、堤岸等地形上，在某些情况下，可以在像片上先识别地形特点，然后推断出植物的种类。当然，在解译时，必须从总体出发，全面分析，不能单凭某一特征来确定，否则就会发生错误。由于现代遥感技术的发展，解译所依据的不仅是摄影方法得到的像片，而且有视觉所不能及的能量分布转换成的影像，如红外扫描成像、雷达成像的图像。虽然它们的影像要素或特征都是形状、大小、阴影、周围环境、空间布局、色调等等，但是它们在不同波段成像的图像中所表达的含义有所不同。
3. 什么是高光谱遥感？论述高光谱遥感在资源勘察工作中的优势是什么？
高光谱遥感主要是利用高光谱数据识别各种矿物成分(包括丰度)和成图(矿物成分空间分布)，从许多光谱参数中提取各种岩石矿物的定性、定量信息的特征参数。
20世纪80年代高光谱遥感的出现与发展无疑是这种变化中十分突出的贡献。建立在现代物理学、计算机技术、数学方法和地学规律基础上的高光谱遥感技术是指利用几十甚至数百个较窄的连续光波谱段，对目标物获取遥感数据的技术及相关的数据处理方法。它使遥感地质找矿与制图产生了根本性的改变，区域地质制图和矿产勘探是高光谱技术应用成功的领域之一。经研究表明岩石矿物在0．4—2．5um波长之间，具有一系列可诊断性光谱特征信息，如沉积岩根据其形成时环境的氧化、还原条件的差异，其铁离子价态随之发生变化，在氧化环境下，多以Fe3+存在，而在还原条件下，往往以Fe2+存在。由于Fe3+多表现在0．5um，0．9um处出现吸收峰，而Fe2+多在1．0um处有吸收峰；岩浆岩中S鹏的含量是进行岩浆岩类型划分的重要指标，岩石中S鹏的含量与其发射率有紧密关系。白云石和方解石的分子结构是非常相似的，只是在晶格上有部分Mg2+替代Ca2+而形成白云石，由于Mg2+和Ca2+的光谱特性的差异，使得白云石和方解石的吸收峰位置发生偏移。在实际应用中，各类蚀变矿物往往有很重要的地质指示作用，对它们的识别和探测有着重大的地质意义。Hunt在归纳各种地物光谱特征的基础上提出，如能实现连续窄波段成像，则有可能实现地面矿物的直接识别。 正是由于这些岩石、矿物其成分、结构的不同而产生的光谱特性的差异，提供了遥感技术识别的理论依据，使得光学遥感技术得以应用，但是这种差异往往是非常细微的，对它们的探测只有在成像光谱技术即高光谱遥感技术日臻成熟的今天方能得以实现。
4. 举例说明电磁辐射在大气传输过程中能量衰减的原因是什么？对遥感信息的获取有何影响？
5. 遥感数据的基本特征主要包括什么？基本统计量有哪些？
遥感图像的基本特征 （1）波谱特性：
遥感图像的波谱特性遥感图像是地面物体电磁辐射能量大小的记录，不同物体(或同一物体在不同波谱段)的波谱特性差异在遥感图像上即为影像灰度(亮度、色调)或色彩的差异。不同种类的遥感图像所记录的物体电磁辐射能量的物理意义不同。如可见光、近红外波段为物体对电磁波的反射能量；热红外图像记录物体的热辐射能量；微波图像则是物体反射回波强弱的记录。这是我们在不同专业应用中必须研究的重要特性。 2．遥感图像的空间特性
①空间分辨率(地面分辨率)按遥感图像上能分辨具有不同反差，相距一定距离的相邻目标物的能力。简言之即是在遥感图像是能分辨最小物体的能力。
②影像比例尺与投影性质影像比例尺是指影像上某一线段长度与地面上相应的距离比值。但因不同种类的遥感图像因其投影性质不同(如中心投影、旋转斜距式投影等)会引起影像几何
畸变，从而造成一幅图像上的比例尺是多变的。详情请参见以后章节。 3．遥感图像的时间特性(多时相效应)
遥感图像是成像瞬间地物电磁辐射能量的记录，因地面物体都是具有时相变化的，一是有自然变化过程，即有其发生、发展的演化过程；二是节律，即事物的发展在时间序列上表现出某种周期性重复的规律，亦即地物的波谱特性随时间的变化而变化。因此，在遥感解译时，必须考虑研究对象所处的状态，充分利用多时相影像。遥感影像的时间特性与遥感器的时间分辨率有关，还与成像季节、时间有关。由于不同时期太阳辐射、气候、植被等环境因素的变化，造成地物电磁辐射的差异，地物在不同季节或日期的同波段影像色调也会有差别。这就是遥感的多时相效应。
基本统计量：
辐射能量(W)：电磁辐射的能量，单位：；
辐射通量(Φ)：单位时间内通过某一面积的辐射能量，Φ =dW／dt，单位是W；
辐射通量是波长的函数，总辐射通量应该是各谱段辐射通量之和或辐射能量的积分值。 辐射通量密度(E)：单位时间内通过单位面积的辐射能量，E=dΦ／dS，单位：W／m真，S为面积。
辐照度(I)：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I=dΦ／dS，单位是WIn／，S为面积。 辐射出射度(M)：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=dΦ／dS，单位W／m2，S为面积。
辐射亮度(L):假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L定义为辐射源在某一方向、单位投影表面、单位立体角内的辐射能量。
辐射亮度(L)：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则上定义为辐射源在某一方向、单位投影表面、单位立体角内的辐射通量， L=Φ/(Ω(Acosθ))
即A为辐射源表面积，θ为观测方向的天顶角。L的单位：W／(sr.m2)辐射源向外辐射电磁波时，L往往随臼角而改变。也就是说，接收辐射的观察者以不同真5P角观察辐射源时，乙值不同。
6. 图像变换的作用是什么？举其中一例论述其特点. 图像变换重要的作用：第一，由于图像在变换域进行增强处理要比在空间域进行增强处理简单易行，因而可以通过图像变换简单而有效地实现增强处理，当然以增强为目的的变换处理，其结果还需变换回空间域；第二，通过图像变换可以对图像进行特征抽取。例如利用图像的功率谱特征来分析提取图像中的信理信息。
7. 论述可见光、热红外以及成像雷达遥感图像的基本属性及其应用特点？
应用特点：
热红外图像：主要对物体的热异常敏感，可以根据地表发射辐射响应的差别，区分农、林覆盖类型；辨别表面温度、水体、岩石；监测与人类活动有关的热特征(火灾、火山爆发等)；进行水体温度变化制图。
8. 遥感图像信息增强处理的目的是什么？请说出至少三种方法及其主要作用？ 图像增强：目的是为了改善图像的视觉效果，或者是为了更便于人或机器的分析和处理，提高图像的可懂度。在不考虑降质原因的情况下，用试探的方式对图像进行加工，力求改善
图像的质量，如突出了一部分信息，同时可能压制另一部分的信息。 1.反差增强：
反差增强也称反差扩展，或拉伸增强，是一种通过拉伸或扩展图像的亮度数据分布，使之占满整个动态范围(0-255)，以达到扩大地物间亮度差异，分辨出尽可能多的亮度等级的一种处理技术。数字图像的亮度分布，一般可用一幅图像中不同灰级(亮度)像元所占的比例一直方图来表示。 2．卷积增强
地物的边界及各种线性形迹，通常都表现有一定的空间分布频率，因此，可以通过空间域或频率域的滤波对它们进行增强。其中，卷积处理就是比较简便有效而最常使用的空间滤波方法之一。与前述几种增强不同，卷积增强是一种邻域处理技术。它是通过一定尺寸的模板(矩阵)对原图像进行卷积运算来实现的。 3. 彩色增强
数字图像的彩色增强处理也可以有单波段图像的伪彩色处理和多波段图像的彩色合成两 个不同的途径。
(1)单波段图像的伪彩色增强
对于单波段图像生成伪彩色最简单的方法是彩色密度分割，即将图像的色调密度分割成若干个不同颜色，分别表达不同的密度等级，得到一幅彩色的密度分割图像。在数字图像处理中，它主要是用于检测单波段图像的亮度值变化趋势信息，为后续处理提供参考。
另一种单波段彩色处理方法是伪彩色处理方法是伪彩色合成。它是对单波段的CCT数据通过加色比例变换函数把黑白灰级变换为红、绿、蓝彩色级，然后再加色合成，生成伪彩色图像。由于这种图像能把单波段上不易区分的细微灰度变化映射成不同的不同的色彩，因此比彩色密度分割有更好的快速检测单波段图像灰度变化信息的效果。 (2)多波段图像的彩色合成
多波段图像的彩色合成与光学图像处理相仿，数字图像的单波段彩色增强照彩色例不足以揭示多波段遥感中地物在不同波段上丰富的波谱特征信息。为了发掘多波段数字图像的信息优势，提高图像的解译判读效果，同样可采用彩色合成。其基本的方法II：原理与单波段伪彩色合成类同，只是红、绿、蓝变换不是对同一波段，而是分别对三个(或二个)波段实施，即由IL,t．11．三个(或二个)波段的CCT数值根据设定的波段灰度与彩图色之间的变换关系表，直接控制图像处理系统中彩色显示装置的红、绿、蓝三色枪的光强输出，加色合成显示在彩色屏幕上，形成彩色图像(图6-10)；或者以三色依次扫描到彩色胶片上，再印放成彩色像片。
9. 请叙述“3S”技术在资源环境调查分析中的作用。
\"3s\"技术在资源分析中的应用 卫星图像(RS)的应用
以卫星全波段图像为信息载体进行地质要素解译,图像的地面分辨率为10~15m,对地貌类型、构造形态和地层分布的反映比较直观。地貌类型可从图像上直接解译出来,工作区东部为中低山,中部为半沙漠丘陵和流动沙丘,西部为低山丘陵。构造形态特别是褶皱轴的延伸方向、褶皱的形态、大小;断层的走向、长度、位移方向和距离等均可在图像上直接解译出来。 地层主要通过地貌、岩性的直接影像标志和地表的间接影像标志进行解译。如主要含煤地层 羊虎沟组下段地层砂、泥岩韵律性较好,地表有小煤窑点,影像标志清晰,易于在图像上解译。 全球定位系统(GPS)的应用
全球定位系统(GPS仪)可在全天候条件下定位,测定地质点的经度、纬度和高度,且使用简
单方便。地层点、构造点都可应用GPS仪进行了定位,测定了其经度、纬度和标高,并且对测定数据进行了详细记录和编号,以备下一步计算机制图时使用。 地理信息系统(GIS)的应用
在地理信息系统(GIS)支持下的计算机制图系统,由软件和硬件两部分组成。图形制作方法如图
10年
一、名词解释 1. 真彩色合成
2. 波谱分辨率
波谱分辨率指遥感器在接收目标辐射的电磁波信息时，所能分辨的最小波长间隔，即遥感器的工作波段数目、波长及波长间隔(谱带宽度)。 3 双向反射比因子
4 解译标志
遥感图像解译标志 ，就是在遥感图像上能够识别地面物体或现象，并能说明其性质、状态和相互关系的影像特征。
5. 瑞利散射
瑞利散射当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。 6. 地物波谱的时间效应 时间效应是指同一地点的同一地物，由于时间的推移，在这段时间内，地物的电磁波波谱特征可能会产生一定程度的变化，这种由于时间推移而导致的地物电磁波波谱特征的变化，称之为地物波谱的时间效应。
7. NDV I
NDVI被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差与这两个波段数值之和的比值，它在植被研究以及植物物候研究中得到广泛应用，是植物生长状态及植物空间分布密度的最佳指示因子。 8. 辐射亮度
假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则上定义为辐射源在某一方向、单位投影表面、单位立体角内的辐射通量. 二、简答题
1. 论述遥感技术系统的组成并以实例说明遥感技术的应用特点？
2. 大气窗口的研究意义何在？目前遥感中常用的大气窗口都有哪些？不同窗口的各自特点？
3.如何理解遥感数字图像（解元DN值）的形成及其基本特征，其数据基本统计特征参数及其物理意义有哪些？
像元是扫描器的瞬时视场在扫描线上移动，瞬时视场中地物反射的辐射量随着扫描而连续变化。这一连续变化的辐射量被探测器单元(件)接收并转换为连续变化的电信号，电信号为模拟信号，对其按一定的规则间隔取样和量化，便形成影像的基本单元——像元(pixel)，每个像元的数字数据的每个数值(DiN值)相当一个亮度或灰度等级。每个像元包括地面范围内地物的综合电磁辐射信息。一个像元内若只有一种地物电磁辐射信息，则称正像元；若一
个像元内包涵有两种或两种以上地物的电磁辐射信息，则称混合像元。
4. 论述绿色植被、清静水体的反射波谱曲线示之。 三、论述题
1. 试从波谱特性、时间特性、空间特性角度，列举目前典型遥感数据有哪些，并论述应用意义。
可摄影遥感图像特性
一、可摄影图像的空间特性(几何特性)空间特性主要研究图像分辨率、投影性质、比例尺、几何畸变等。
1．空间分辨率(地面分辨率)遥感图像空间分辨率指图像上能分辨具有不同反差，相距一定距离相邻目标的能力。换言之，指遥感图像上能分辨最小物体的能力。受摄影的感光材料性能影响，与图像比例尺有关。
2．图像比例尺是指图像上某一线段的长度与相应水平距离的长度之比，即I/M=f／H、由于遥感图像是地面的中心投影，不同于地图的正射投影，因此，图像比例尺受地形起伏及像点位置的影响，会出现各处比例尺不一现象。
(1)航空摄影图像的比例尺航空像片上某一线段的长度与其代表的地面线段的长度之比称为航空像片的比例尺，用1/M表示。I/M=f／H。此外，地形的起伏也会影响比例尺。①平原地区，地面平坦而水平水，投影误差较少。②山区地形高差大，投影误差也大，所以图像比例尺为平均比例尺。
3.航空摄影图像的投影性质
①可摄影像片是地面的中心投影利用航摄像片进行判读与制图，首先应了解它的投影性质。从投影几何学可知，凡空间任意点且(物点)与一固定点S(投影中心)连成的直线或其延长线(即中心光线)被一个平面(像平面)所截，则此直线与平面的交点。
②投影误差与几何畸变a．中心投影根据中心投影原理，由于地形起伏或地物高低，任何高于或低于基准面的地物点投影在水平像片上的像点相对于其在基准面上正射投影的像点都产生位置移动(像主点除外)。这就造成在地面上平面坐标相同但高程不同的点，在像平面上的像点坐标不同。这种像点位置的移动是中心投影引起的，故称投影误差(或像点位移)，投影误差与地形起伏和像片倾斜都有关系。
投影误差 中心投影有以下两个特点：a．空间点在投影面上的中心投影仍为一个点；b．空间直线在投影面上的中心投影一般为直线，通过投影中心的空间直线，其中心投影为一个点。 2．航摄像片的方向偏差概念如前所述，航摄像片倾角、地形起伏及其他因素(诸如物镜畸变、摄影材料变形、大气折光和地球曲率等)都会引起像点移位，从而导致方向偏差。黑白图像上某一部分的黑白深浅的程度称为色调。它能反映物体反射率的大小。它还与其他的一些因素有关。黑白航空像片以各种不同的色调和由各种色调组成的形态特征反映地物反射或发射的辐射信息。彩色图像上某一部分的颜色称为这一部分的彩色。它能反映物体反射或发射的辐射光谱特性。彩色航空像片以各种不同的色彩和由各种色彩组成的形态特征反映地物或发射的辐射信息。
可摄影像的波谱分辨率：
可摄影像应用意义
1.可以居高临下观察，获得大面积俯视图，因此，其效率比地面观测高得多； 2．记录动态，如洪水、林火、溢油、火山爆发和运动物体等； 3．是永久的记录；
4．扩大了观测光谱区，将观测光谱区由可见光(0．38—0．76um)扩大到近紫外和短波近红外，其全部工作波长范围达到0．29—1．40um。
5．提高了空间分辨力和几何保真度，在航空像片上可以记录到更多的空间细节。利用航空像片，可以取得精确的位置、方位、距离、面积、高度、体积和坡度等数据。
一、光机扫描传感器 图像的空间特性
地面覆盖与图像重叠以像元为基本单位、用反射扫描镜左右摆动的机械扫描方式对地球表面进行覆盖，以星下点轨迹为中心的连续扫描线构成的时序条带影像所覆盖的地面称观测带，观测带的地面覆盖宽度为扫幅宽度(上)，即扫描线长度。表4-4陆地卫星4-5的旁向重叠率(％)器汁告十》佐计尝汁飞40~50~[60~70~80~；航向重叠、光-机扫描图像是沿航线方向连续扫描成像的，相邻图像的航向重叠是地面处理机构在分幅时形成的，便于拼接图(像)，重叠的宽度16km，占像幅的9％。同一观测带的地面覆盖由扫描镜的摆动与卫星的运行相配合而实现。TM的观测带地面覆盖采用了双向扫描。即扫描镜前扫和回扫均为有效扫描，扫描镜摆动频率为7次／s，与I．andsatl、2、3相比增加了探测器对地面的驻留时间，提高了辐射精度。每次扫描TMMI—5波段和TMM7波段图像为]6条扫描线，每线宽30m，每次覆盖地表面积为480mXl85km，一景185X185kin2的标准像幅共需约386次扫描，共有6176条扫描线。而由热红外遥感器获得的TM6波段图像是在同样的地表范围每次扫描4条扫描线，每线宽120m，一景标准TM6像幅由1544条扫描线组成。2．瞬时视场与图像像元(1)瞬时视场、地面分辨率与比例尺如图3-10，TM扫描镜每次扫描将480m宽的地面信息投射到成像板的100个探测器单元。分成TMMl～5，7六个波段，每次扫描16条扫描需要96个探测器单元，其瞬时视场为30X30n／；另外TMM6波段每次扫描4条扫描线需4个热红外揣测器单元。瞬时视场为120X120m-。·光-机扫描遥感器的瞬时视场，实际是指扫描镜在某一位置时，反射到探测器元件上的那一束光线的立体角(称瞬时视场角)所包含的地面面积，亦即TM影像的地面分辨率。同类光机扫描遥感器的瞬时视场角是固定的，其瞬时视场的大小则取决于平台高度和扫描度的大小，若设沿航线方向和扫描方向瞬时视场的长度分别为D纵和Dm，则有D纵='·卢·sec0／2(4-19)Dm=H·／9．so／0／2(4-20)其中／)／为平台高度；卢为瞬时视场角；0／2为半扫描角。可见，同一条扫描线上的像点随所处位置不同而地面分辨率随之变化，在像底点处的像点0=0，D纵=D横。此点地面分辨率最高，且影像无畸变。其他像点地面分辨率则由中间向两侧对称降低，即同一条带影像，纵、横向比例尺不一致，横向扫描线上比例尺不一致，而纵向比例尺是一致的。这是在扫描覆盖时，为保证中间部分各扫描线正好衔接，造成从中间向两侧重叠部分逐渐增加。而横向比例尺，除中间与纵向比例尺相等外，随扫描角的变化，向两侧将逐渐缩小。纵、横向比例尺的不一致是光机扫描图像影像畸变的主要原因。 (2)光学机械扫描图像像元的形成
光机扫描图像的影像由像元组成，像元是扫描器的瞬时视场在扫描线上移动，如TM影像以30x30m2的瞬时视场在扫描线上连续移动。瞬时视场中地物反射的辐射量随着扫描而连续变化。这一连续变化的辐射量被探测器单元(件)接收并转换为连续变化的电信号，电信号为模拟信号，对其按一定的规则间隔取样和量化，便形成影像的基本单元——像元(pixel)，每个像元的数字数据的每个数值(DiN值)相当一个亮度或灰度等级。每个像元包括地面范围内地物的综合电磁辐射信息。一个像元内若只有一种地物电磁辐射信息，则称正像元；若一个像元内包涵有两种或两种以上地物的电磁辐射信息，则称混合像元。 3．投影性质
光机扫描图像属动态多中心投影图像。因为在一幅扫描图像上以各像元为单位瞬间成像
的，各像元点都有自己的投影中心。由于各像元点成像时刻相关越小，可忽略不计，所以可认为每一次扫描具有一个投影中心。如一幅标准TM图像大约需要386次扫描，即有386个中心，又因地球随之自转，故又是动态的。多中心投影图像也存在地形起伏引起的高于或低于基准面的地物影像投影误差(像点位移)。在图像中轴线(星下点轨迹)上的每一点都可看成是像主点，不存在投影误差，偏离中轴线越远，投影误差越大。但因卫星高度很高，而lEI,总扫描角又很小时，瞄准轴基本上垂直于地平面，因此陆地卫星光学机械扫描图像的投影误差有时可忽略不计。
TM图像的多波段效应
不同波段图像识别和区分地物的能力不同，具有各自的波段效应。因此可以结合地物波谱特性分析，利用多波段效应识别和区分地物。 2．TM图像的波谱特性与应用特点
0．45—0．52(蓝) 该波段的短波端相应于清洁水的峰值，长波端在叶绿素吸收区，这个蓝波段对针叶林的识别比Landstatl，2，3的能力更强 TM2 0．52-0．60(绿) 该波段在两个叶绿素吸收带之间，因此相应于健康植物的绿色。波段l和2合成，相似于水溶性航空彩色胶片SO-224，它显示水体的蓝绿比值，能估测可溶性有机物和浮游生物
TM3 0．63-0．69(红) 该波段为红色区，在叶绿素吸收区内。在可见光中这个波段是识别土壤边界和地璺界线的最有利的光谱区，在这个区段，表面特征经常展现出高的反差，大气朦雾的影响比其他可见光谱段低，这样影像的分辨能力较好
TM4 0．76—0．90(近红外) 该波段相应于植物的反射峰值，它对于植物的鉴别和评价十分有用。TM2与TM4的比值对绿色生物量和植物含水量敏感
TM5 1．55—1．75(近红外) 在该波段中叶面反射强烈地依赖于叶湿度。一般地说，这个波段在对收成中干旱的监测和植物生物量的确定是有用的，另外，1．55-1．75区段水的吸收率很高，所以区分不同类型的岩石、区云、地面冰和雪就十分有利。湿土和土壤从这个波段上也很容易看出
TM6 10．4—12．5(热红外) 该波段对于植物分类和估算收成很有用。在该波段来自表面发射的辐射量，按照发射本领和湿度(表面的)来测定，这个波段可用于地热制图和热惯量制图实验
TM7 2．08—2．35（近红外） 该波段主要用于地质制图，特别是制图，它同样可用于识别植物的长势
(1)TMl图像波长0．45-0．52um，属蓝绿光波段，分辨率30m。对水体穿透力强，易于调查水质、水深，沿海水流和泥沙情况。对叶绿素与叶绿素浓度反映敏感。对区分干燥的土壤及茂密的植物效果也较好。
(2)TM2图像波长0．52~0．6um，属绿黄光波段，分辨率30m。对水体具有一定的透视能力，能看到水下地形和大的地质构造轮廓。透视浓度一般可达·96· 10-20m，水质清澈时，甚至可达100m。据报导，印度洋的恒河三角洲外的水下地形，透视深度能达120m。对于河口及沿岸的泥沙流有一定的显示能力；利于水体的浑浊度、沙地、沙洲等识别；对于陆地的地层岩性、第四纪松散沉积物的性质和分类、植物的分布等有明显的反映；对于水体污染的解译效果较好，尤其是对于金属和化学污染的研究具有特别好的作用。对健康茂盛绿色植物反射敏感，对水的穿透力较强。探测健康植物在绿波段的反射率，可评价植物生长活力，区分林型、树种。
(3)TM3图像波长0．63-0．69um，属橙红光波段，分辨率30m。对水体的浑浊程度、泥沙流、悬移质状况有明显的反映。河口浑浊水体及其扩散状况显示生动。能明显区分具有宽平
浅滩的淤泥质海岸和沙质海岸，沙地与沼泽的过渡带表现清楚。对岩性、地层、构造的研究，地貌和第四纪地质的研究，土壤类型的研究等都具有较好的效果。对植物研究有特殊作用，因该波段有叶绿素吸收带，所以植被在该图像上具有较暗的色调。一般常绿针叶林、油松、白皮松等显示黑色或深黑色，云杉林呈深灰色，都为块状、带状分布；落叶阔叶林如杨、桦、栎等呈深灰或灰黑，针阔混交林呈黑色或淡黑色，边界不规则；疏林地呈灰色或淡灰色的片状，边界模糊；灌丛地呈灰色或灰黑色；疏林草地呈灰色或深灰色，色调均匀，山地草甸呈灰色调，绒毛状。而被砍伐的树木、伪装的树枝、病树，有较高的反射率，所以有较浅的色调。橙、红色的地物一般呈浅色调，随着绿色成分的增加而变暗色。该波段可提供较丰富的信息，为可见光最佳波段。为叶绿素的主要吸收波段。根据它对植物叶绿素吸收的能力可判断植物健康状况，可用于区分植物的种类与植物覆盖度，还广泛用于地貌、岩性、土壤、植被、水中泥沙流等方面研究。其信息量大，为可见光最佳波段。
(4)TM4图像波长0．76-0．90um，属近红外波段，分辨率30m。此波段避开了小于0．76um出现叶绿素陡坡效应的坡面和大于0．90um可能发生的水分子吸收谱带，使之更集中地反映植物的近红外波段的强反射，植物茂密时在图像上呈浅色调。对绿色植物类别差异最敏感(受植物细胞结构控制)，为植物调查通用波段。常用于生物量调查、作物长势测定。因水体对红外波段具有强烈的吸收能力，所以水体在该波段图像上呈现黑色调，水陆界线十分明显，宜于显示出水体的细微变化和圈定水域界线，确定潮间带、古河道、现代河道、边滩等，可识别浅层地下水丰富、土壤湿度大的地段。对于断层、隐伏构造、地层划分、第四纪沉积物的分类以及洪积扇、海滨、湖滨平原形成时代先后的解译，都有较好的效果。
(5)TM5图像波长1．55-1．75um，近红外波段，分辨率30m。此波段处于水的吸收带(1．4—1．9um)内，故对含水量反映敏感，用于土壤湿度、植物含水量调查、水分状况研究，作物长势分析等，从而提高区分不同作物类型的能力。利用该波段图象可区分云与雪，对岩性和土壤类型的判定也有一定作用。
(6)TM6图像波长10.4-12．5／an，属热红外波段，分辨率120m。该波段图像主要对物体的热异常敏感，可以根据地表发射辐射响应的差别，区分农、林覆盖类型；辨别表面温度、水体、岩石；监测与人类活动有关的热特征(火灾、火山爆发97·等)；进行水体温度变化制图。Landset-7的热红外探测器阵列，从4个增加至8个，分辨率提高到60m。
(7)TM7图像波长2．08—2．35／ma，近红外波段，分辨率30m。此波段是依据地质上的需要而设置的。处于水的强吸收带，水体在图像上呈黑色。可用于区分主要岩石类型、岩石的水热蚀变，探测与交代岩石有关的黏土矿物等。
(8)Landset-7的成像仪ETM+中增加了全色波段(pan)图像，波长0．52—0．90tan，分辨率15m。该图像分辨率较高，对城市、土地利用、资源环境、地质调查都有很好的效果。遥感图像的解像能力，还受到成像时太阳高度角和季节的影响。低太阳高度角条件下成的像，阴影明显，立体感强，对地貌和地质研究有较好的效果。高太阳高度角条件下成的像，则对海洋中的泥沙流研究具有较好的效果。冬季成像对地质地貌的解译效果好，因这时植被的干扰小。夏季成像对植物分布的研究效果好，春季或秋季成像，尤其是秋季成像对植物分类的研究有利，因为这时的植物存在着萌芽、开花、变黄、成熟、落叶或枝叶多少等现象，不同植物所处的生长阶段不一样，可进行植物分类研究。总之，要根据应用研究的目的，选择波段图像，成像太阳高度角以及图像成像的季相，选择恰当将利于解译。也可为进行图像处理选择适当波段图像。
固体自扫描图像特性
法国发射的SPOT陆地卫星系列，携带两台HRV (High Reslution Visible sensot)遥感器，采用大型固态线列阵探测器件的扫帚式成像技术，获取高空间分辨率的遥感图像。
SPOT图像的空间特性
SPOT图像是每条扫描线上各像元同时成像，有一个投影中心，而且扫描线随卫星向前运动进行纵向推扫，形成影像条带，所以仍属多中心投影。
1．垂直图像像幅为近于正方形或矩形，扫描宽度为60km；倾斜图像扫幅宽80km。 2．投影为动态多主纵线中心投影集合图像，卫星姿态定位精度为0．05。。
3．不同轨道可对同一地区重复成像，可获得立体像对，因而有利于摄影测量、形态地学及水文等方面的研究。因能偏离天底点观测，使重复周期26天缩短到1—4天。即在26天内，中纬度区可观测12次；赤道约7次；高纬度区(70箱)可达28次。因此提高了图像有效覆盖率。
4．几何分辨率高。多光谱HRV 每个波段的线阵列探测器组由3000个CCD元件组成。每个元件形成的像元相对地面上的20X20n／。因此一行CCD探测器形成的图像线相对地面的20mX60km。因此多光谱图像分辨率为20m.而全色HRV 用6000个CCD元件组成一行，地面上总的视场亮度仍为60km，因此每个像元对应地面的大小为10X10m，全波段图像分辨率为10m。在良好的光照条件下可探测出低于0．5％的地面反射变化。 5．可进行立体观测。
SPOT波谱特性：
SPOT图像的几何特性SPOT卫星上的HRV 分两种形式： 1．多光谱HR 分三个波段：
(1)0．50—0。59um，是植物叶绿素反射的次高峰，对植被识别有利，‘对水体有一定的穿透深度，一般能穿透10-20m，并能探测水的浑浊度；
(2)0．61—0．68um，位于叶绿素吸收带，与TM3类同，为可见光最佳波段，用于识别作物、裸露土壤和岩石的表面状况；
(3)0．79—0．89um，为近红外波段，能很好地穿透大气层，植物在此波段处于高反射峰，而水体几乎是无反射，植物在图像上表现得特别明亮，水体则为黑色。上述三个波段与TM2、3、4波段相似，但波长区间都不超过0．9um。这是为了避免大气中水汽引起的响应调制作用及探测器电子扩散产生的模糊作用，借以提高影像质量而设置的。SPOT-4卫星携带两台HR IR光学成像探测器，在原多光谱段基础上增加了一个短波红外波段1．58-1．75um。从而增强在农业和林业资源调查、地表积雪覆盖的监测以及地质矿产资源勘探等方面的应用潜力。2．全色波段图像的波谱范围为0．51—0．73um SPOT图像地面分辨率高，定位精度好，图像可解优于TM图像。
天线扫描图像特性
天线扫描用于主动微波遥感技术，微波辐射具有全透明、全天候、全天时对地观测能力，它可穿透云雾和大气降水，测定云下目标地物发射的辐射，对地表又有一定穿透能力，是很有前景的又一重要对地观测波段。
一、微波图像的空间特性
侧视雷达图像的几何特征侧视雷达在垂直飞行方向上的像点位置是以飞机到目标的斜距来确定，称之为旋转斜距投影。天线至目标的径向距离叫斜距，从航迹到目标的水平距离为地面距离(及真)。由于微波传播速度(C)是固定的，因此与目标斜距或地面距离成比例，微波图像实际为斜距式投影，投影性质为旋转斜距式投影。
(1)近距离压缩微波图像沿距离向表示的是微波探测器与目标物的斜距。斜距显示在图像上，
原来等长度的目标长度将被压缩，且近距离端比远距离端压缩的多，造成距离向的几何失真，这种现象称近距离压缩。
(2)透视收缩微波辐照到地面斜坡的时间长短，决定了斜坡在图像上的长短。所有面对微波辐射方向的斜坡图像长度都比实际长度短，这种现象称为透视收缩。坡底先成像，坡顶后成像，斜坡在斜距图像上影像长度为凡小于坡长乙，即斜坡长度在图像上被压缩了；中，坡底、坡腰、坡顶的回波同时返回探测器，成像于同一点；显示坡顶先成像而坡底后成像，斜坡影像长度小于坡长乙，斜坡同样被压缩。微波图像的透视压缩，实际上是微波能量集中的表现，前坡收缩比后坡严重，前坡影像比后坡更亮，在整个斜坡上收缩成一点时，影像最亮。 (3)叠掩现象对于坡度较陡的目标物，如陡峭的山峰等，在大俯角情况下，顶部比底部离天线近，顶部先于底部成像，产生目标倒置的视觉效果，这种现象称为叠掩现象(或顶底倒置)。 (4)微波图像阴影微波辐射是沿直线传播的，当受到高大目标物阻挡时，目标物的背面将会有微波辐射不到的盲区，因此不会有回波返回探测器，在图像的相应位置形成黑色调暗区——阴影。
2．微波图像的波谱特征
微波图像色调的深浅反映地物后向散射回波的强弱，回波强色调浅，回波弱色调暗。回波强弱取决于地物与微波相互作用和成像雷达系统的特性，具体讲就是与成像雷达的工作波长、俯角和极化方式、地物本身的表面粗糙度、物理电学特性(介电常数等)和地物几何形态产生的角反射器效应等相关。
(1)成像雷达的工作波长，同一地物在不同波长下的回波不同。一般波长短，图像分辨高，但穿透能力差；波长长，有一定的穿透能力，但图像分辨率较差。为了兼顾两方面的优点，目前最常用的是X波段和上波段雷达。雷达工作波长还直接影响地物表面粗糙度和介电常数，从而影响回波强度。
(2)成像雷达的照射俯角随着俯角增大，回波强度增大。对于平滑表面俯角大则回波强，随着俯角的减小回波强度迅速下降。对粗糙表面，回波强度随俯角增加变化较平缓。
(3)成像雷达的极化方式极化组合方式不同，同一地物产生的回波强度不同，雷达影像色调不同。大多数地物产生的回波强度不同，雷达影像色调不同。大多数地物水平极化能产生较强的回波，如玄武岩回波1nJ大于H 回波，因此，资源遥感成像雷达多是Lm方式，这样能产生的回波信号最强。用可控极化方式的成像雷达进行多极化遥感，能大大增加雷达影像的地物信息。
(4)地物表面粗糙度地物表面粗糙度对雷达回波影响也很明显。一般规律是平滑表面反射全部入射波，反射角等于入射角，方向相反，形成镜面反射，没有后向散射，影像为黑色调；粗糙表面产生各方向的散射(漫反射)，后向散射回波较强，影像为浅色调：中等粗糙表面产生混合反射，有后向散射回波但较弱，影像为深浅不同的灰色调。地物表面粗糙度可以表示照射区域的散射强度，是一个与雷达工作波长和入射角相关的相对量。 (5)地物的复介电常数
复介电常数是描述物体表面电性能的复数常数，取其实部用介电常数表示。地物介电常数大，反射率高，回波强，影像色调浅，反之则色调深。影响地物介电常数的主要因素是地物含水量，介电常数随单位体积内液态水的含量呈线性变化，含水量大介电常数大，反射率高，回波强，影像色调浅。介电常数还与地物的电导率和雷达波长有关，它们影响着雷达波对地物的穿透能力。金属和含水量高的地物电导率高、反射率高，是最好的散射体：水体及石材为中等散射体，干木头是最差的散射体。雷达波长越短，有效穿透越浅：土壤含水量越高，雷达波对其穿透深度越浅，对干沙的穿透深度较大。
(6)角反射器效应地物的几何形态及雷达波束的几何关系直接影响回波强度。当角反射器的对称轴与人射雷达波束方向一致时，入射雷达波几乎能全部返回雷达系统，回波强，影像呈
很亮的浅色调。线状地物走向与入射雷达波束正交时，也会产生强回波，如与雷达视向垂直的铁路、公路、河堤、沟谷、山脉、线性构造等在雷达图像上呈现为醒目的亮线，而与雷达视向平行的线状地物，在雷达图像上则不明显。面状地物走向与入射雷达波束正交时，也会产生强回波，形成亮色调，当两者夹角变大时，回波减弱色调变暗，甚至不产生回波，这种现象称方向性效应。由于方向性效应及前坡的透视压缩，有效入射角较小的山坡会产生强回波，影像色调可由浅色调直变白色。 微波影像应用意义：
1．海洋环境调查。根据微波影像色调差异，可以获取海冰厚度、分布海域、冰山高度、冰与水分布的边界，检测海洋大面积石油污染等。微波影像色调差异与浅海地形地貌具有一种直接相关性，从微波影像上可以了解浅海地形和水深状况。对微波影像作快速富里叶变换，可以确定二维海浪谱、海表面波的波长、波向和内波。
2．地质制图和非金属矿产资源调查。雷达影像上断层和断裂带等线性构造明显，可以制作大面积小比例尺地质图，由于雷达对地表具有一定穿透能力，可识别埋藏在浅层地表的泥炭、煤等非金属矿产资源。
3．洪水动态检测与评估。1998年入讯以来，长江发生历史罕见的全流域性大洪水，先后出现8次洪峰，宜昌以下360km江段和洞庭湖、鄱阳湖的水位长时间超过历史最高记录，沙市江段曾出现45．22m高水位。嫩江、松花江也发生超历史记录的特大洪水，先后出现三次洪峰。中科院中国遥感卫星地面站利用加拿大Radarsat微波影像，与其他遥感卫星资料进行比较，对受灾地区进行全过程全流域的动态监测与评估。
4．地貌研究和地图测绘。SAR的分辨力与距离是无关的，它不会随着距离的增加而降低。SAR能够以很高的分辨力提供详细的地面测绘资料和地形影像，它可以应用于地貌研究。目前SAR的分辨能力可以达到0．3m(APG—7S雷达)，这种能力对于地图测绘是至关重要的，也是SAR最具有发展潜力之处。为了获取地表三维信息，近年来干涉合成孔径雷达(1nSAR：Interferometric Synthetic Aperttxre Radar)正在逐步在地形测量中得到应用，它利用雷达的干涉技术来获取目标地物的高度信息，经过数据处理，干涉雷达数据可以形成高分辨率的三维图像，它的发展日益引起人们的重视。
5．军事侦察。合成孔径雷达SAR采用侧视雷达成像，可以不直接飞越某一国家而能从边境另一侧对该国进行军事侦察。因此，在美国的综合机载侦察战略中，SAR因其全天候能力而被列为基准的成像手段。装备SAR的飞机包括载人侦察机，如U-2和SR-71间谍飞机，战斗机和轰炸机，如F-15战斗机和F?A-18战斗轰炸机以及B-2轰炸机。此外，雷达影像还被应用在其他领域，在此不一一赘述。
6高光谱图像特性遥感
建立在现代物理学、计算机技术、数学方法和地学规律基础上的高光谱遥感技术是指利用几十甚至数百个较窄的连续光波谱段，对目标物获取遥感数据的技术及相关的数据处理方法。它使遥感地质找矿与制图产生了根本性的改变，区域地质制图和矿产勘探是高光谱技术应用成功的领域之一。经研究表明岩石矿物在0．4—2．5um波长之间，具有一系列可诊断性光谱特征信息，如沉积岩根据其形成时环境的氧化、还原条件的差异，其铁离子价态随之发生变化，在氧化环境下，多以Fe2+存在，而在还原条件下，往往以Fe3+存在。由于Fe3+多表现在0．5um，0．9um处出现吸收峰，而Fe2+多在1．0um处有吸收峰；岩浆岩中Si的含量是进行岩浆岩类型划分的重要指标，岩石中Si的含量与其发射率有紧密关系。白云石和方解石的分子结构是非常相似的，只是在晶格上有部分Mg2+替代Ca2+而形成白云石，由于Mg2+和Ca2+的光谱特性的差异，使得白云石和方解石的吸收峰位置发生偏移。在实际应用中，各类蚀变矿物往往有很重要的地质指示作用，对它们的识别和探测有着重大的地质
意义。Hunt在归纳各种地物光谱特征的基础上提出，如能实现连续窄波段成像，则有可能实现地面矿物的直接识别。正是由于这些岩石、矿物其成分、结构的不同而产生的光谱特性的差异，提供了遥感技术识别的理论依据，使得光学遥感技术得以应用，但是这种差异往往是非常细微的，对它们的探测只有在成像光谱技术即高光谱遥感技术日臻成熟的今天方能得以实现。
二、岩石矿物光谱特性质．
形成机理说明矿物光谱的影响诊断性吸收、反射特征图4-18光谱分辨率对水铝矿反射光光谱的影响根据电磁波理论，任何物质其光谱的产生均有着严格的物理机制。由于电子在各个不同能级间的跃迁而吸收或发射特定波长的电磁辐射，从而形成特定的光谱特征。在0．4-1．3um波谱范围内的光谱特性，主要取决于矿物中晶格结构中存在的铁等过渡性金属元素，1．3—2．5um波谱范围内的光谱特性是由矿物组成中的碳酸根、羟基及可能存在的水分子决定的，3-5um的中远红外波段的光谱特征则是由Si—O，A1—0等分子键的振动模式而决定的。如图4—17中的几种矿物成分的光谱曲线明显的显示了各自的吸收、反射诊断性光谱特征。这些特征在宽波段遥感(如TM数据)数据中是不能反映的。图4-18说明光谱分辨率对黏土矿物光谱反射率的影响。水铝矿在0．4—16nm的窄波段光谱分辨率下明显出现双吸收峰(反射谷)特征，而在光谱分辨率为1.4um较宽波段时此特征消失。高光谱遥感以数十至数百个连续光谱波段描述一个像元。这一点在地质遥感中很重要，因为利用连续的窄波段能探测具有不同诊断性光谱特征(特征波段宽度和位置)的各种矿物。 2．吸收特征参数
高光谱遥感主要是利用高光谱数据识别各种矿物成分(包括丰度)和成图(矿物成分空间分布)，从许多光谱参数中提取各种岩石矿物的定性、定量信息的特征参数。光谱吸收特征参数包括吸收波段波长位置(户)、吸收峰深度(／1／)、宽度(W)、斜率(X)、对称度(5)、面积(丑)和光谱绝对反射值。测定实际光谱曲线吸收波段的户、／1／、Ⅳ、5和力参数，可采用Clark&Roush的连续统去除法先对原始光谱曲线作归一化处理。连续统去除法就是用实际光谱波段值去除连续统上相应波段的相对值。户、／／、D／、S和A等吸收波段光谱参数的彩色编码可直接地显示矿物成分的分布，尤其是蚀变矿物类型与蚀变强度的分布。光谱信息提取与分析技术众所周知，地物光谱是为了从高光谱数据中有效地提取各种地质矿物成分信息及制图，发展了许多技术方法，各具应用特点。
1．光谱微分技术(Spectral Deri ati e)光谱微分技术包括对反射光谱进行数学模拟和计算不同阶数的微分(差分)值以迅速地确定光谱弯曲点及最大最小反射率的波长位置。光谱微分处理强调曲线的变化和压缩均值影响。光谱微分技术主要应用在提取不同的光谱参数，如波段波长位置、深度和波段宽度，以及分解重叠的吸收波段和提取各种目标参数。
2．光谱匹配技术光谱匹配技术可用于表面特性的遥感数据分析。此方法通过利用景物光谱和参考光谱的匹配或景物光谱与光谱数据库的比较，计算在不同光谱位置的交叉相关系数，以求算它们之间的相似性或差异性。图4-]9是一个景物(遥感)光谱匹配实验室(实测)光潜的例子。图示三类光谱。在三条重取样到A IRIS波段宽度的矿物曲线中，因为高岭土光谱曲线与实验室参考光谱(亦为高岭土)交叉相关曲线匹配最好，故匹配结果正确。对于两种光谱的完满匹配情形，相关曲线图应显示出抛物线峰值为1(相关系数)，描述相关曲线形状的偏度系数为0及有较多的r-值通过2。，即相关显著。假如光谱数据库中存着大量的目标光谱，这种光谱匹配技术的用处很大。然而，当实施这种技术时应考虑几何观测方向影响和矿物粒径大小变异等因素。可通过光谱归一化处理手段来减弱这种影响。光谱匹配的另一种形式称成像光谱信息与光谱数据的编码匹配。由于高光谱图像的海量数据(如一幅A IRIS图像大约要140MB)会降低计算机的处理效率，因此要建立一些数据缩减和模式匹配的技术。为了对高光谱图像进行编码，要求事先指定一个图像波段数据的单哥厂，图4-20实验室光谱
和测试光谮交叉匹配(a)重取样到A lR／S图像波段宽度的高岭土、明矾石和水铵长石三种矿物光谱曲线；(b)实验室光谱与(a)中三种曲线的交叉匹配结果。(b)中显示和高岭土矿物曲线完满匹配的情形。阀值，并将大于此阈值的图像波段值赋1，否则赋0。这样每个像元产生一条二值编码曲线。使用这种二值编码方法，对成像光谱图像中的每个像元的光谱曲线均可产生一个二值编码矢量，并保持波形形态的重要特征(如吸收特征波长位置(户)和吸收峰宽度(1p／)。成像光谱图像数据编码匹配时，只需要将二值编码光谱数据库内感兴趣的二值编码向量(已知)同未知的高光谱二值编码图(像元)匹配并计算匹配系数。人们根据匹配系数的大小来确定和提取未知图像上感性趣的地物信息。这种编码匹配技术有助于提高成像光谱数据分析处理的效率。由于这种技术在处理编码过程中会丢失许多细部光谱信息，因此这种二值编码匹配技术适合较粗略地识别岩石矿物光谱。 3．光谱分类技术
高光谱遥感在地质应用研究中，光谱分类技术用得较多的方法有最大似然性法(MIC)，人工神经元网络法(ANN)和高光谱角度制图法(SAM)。最大似然性法已在宽波段遥感图像分类中普遍采用。它主要根据相似的光谱性质和属于某类的概率最大的假设来指定每个像元的类别。最大的优点是能快速指定被分类像元到若干类之中的一类中去。但对于高光谱数据量大，分类的类别较多时，MLC法的运算速度则明显减慢，且所需的训练样本亦很大。为了减少计算工作量，发现通过将高光谱数据分成几个波长组能够减少处理时间，称最大似然性判别函数(SMIDF)。依据所有波段间的相关性分成若干连续的波段组，由这些不同波段组构成每个类别的协方差阵，再从每个波段组计算出判别函数值，最后求所有波段组产生的函数值的和，对每个像元分类。该法与传统的MT_J2比较，能显著地减少计算时间，特别是对高光谱数据的处理更为明显，同时能保证几乎与传统MLE结果的精度相同。另外，这种方法所要求的每类训练样本数明显地比传统MLC所要求的少。因此这类技术倍受重视，已在遥感图像分类，自然资源分析与预测及特征提取中得到应用。
2. 叙述利用遥感数据进行专题信息提取的基本原理及其主要工作流程。
3. 请叙述“3S”技术在资源环境调查分析中的作用。
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