河南理工大學博士學考試《遙感原理》復習知識要點

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1、河南理工大學博士入學考試《遙感原理》復習知識要點 考試內容和考試規(guī)定 一、遙感技術系統(tǒng) 考試內容 遙感的基本概念；遙感的發(fā)展歷程；遙感技術系統(tǒng)的基本構成；國內外遙感的發(fā)呈現狀；遙感技術的發(fā)展趨勢。 考試規(guī)定 1．理解遙感的廣義和狹義概念. 答：廣義：泛指一切無接觸的遠距離探測，涉及對電磁場、力場、機械波（聲波、地震波）等的探測。狹義：指應用探測儀器，不與探測目的相接觸，從遠處把目的的電磁波特性記錄下來，通過度析有，揭示出物體的特性性質及其變化的綜合性探測技術。 廣義的含義：泛指多種非接觸的、遠距離的探測技術，根據物體對電磁波的反射和輻射特性，以獲取物體信息的一種技術。?狹

2、義遙感：通過遙感器此類對電磁波敏感的儀器，在遠離目的和非接觸目的物體條件下探測目的地物，獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息，對其進行解決、分析與應用的一門科學和技術。 2．掌握遙感技術系統(tǒng)的基本構成． 答：遙感系統(tǒng)由平臺、傳感、接受、解決應用各子系統(tǒng)所構成。負責對探測對象電磁波輻射的收集、傳播、校正、轉換和解決的所有過程。也就是將物質與環(huán)境的電磁波特性轉換成圖像或數字形式。 遙感技術系統(tǒng)的核心構成部分可以理解為：目的地物的電磁波，信息獲取，信息接受，信息解決，信息應用搜索。 3．理解遙感技術的發(fā)展過程． 答：遙感是以航空照相技術為基本，在20世紀60年代初發(fā)展起來的一門新興技術。

3、開始為航空遙感，自1972年美國發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星后，這就標志著航天遙感時代的開始。通過幾十年的迅速發(fā)展，目前遙感技術已廣泛應用于資源環(huán)境、水文、氣象，地質地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術。 ??遙感是運用遙感器從空中來探測地面物體性質的，它根 不同響應的原理，辨認地面上各類地物，具有遙遠感知事物的意思。也就是運用地面上空的飛機、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數據資料，并從中獲取信息， 經記錄、傳送、分析和判讀來辨認地物。 遙感是一門對地觀測綜合性技術，它的實現既需要一整套的技術裝備，又需要多種學科的參與和配合，因此實行遙感是一項復雜的系統(tǒng)工程。根據遙感的定義，遙

4、感系統(tǒng)重要由如下四大部分構成： 1、信息源 信息源是遙感需要對其進行探測的目的物。任何目的物都具有反射、吸取、透射及輻射電磁波的特性，當目的物與電磁波發(fā)生互相作用時會形成目的物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的根據。 2、信息獲取 信息獲取是指運用遙感技術裝備接受、記錄目的物電磁波特性的探測過程。信息獲取所采用的遙感技術裝備重要涉及遙感平臺和傳感器。其中遙感平臺是用來搭載傳感器的運載工具，常用的有氣球、飛機和人造衛(wèi)星等; 傳感器是用來探測目的物電磁波特性的儀器設備，常用的有照相機、掃描儀和成像雷達等。 3、信息解決 信息解決是指運用光學儀器和計算機設備對所獲取的遙感信息進行校正

5、、分析和解譯解決的技術過程。信息解決的作用是通過對遙感信息的校正、分析和解譯解決，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目的物的影像特性，然后根據特性從遙感信息中辨認并提取所需的有用信息。 4、信息應用 信息應用是指專業(yè)人員按不同的目的將遙感信息應用于各業(yè)務領域的使用過程。信息應用的基本措施是將遙感信息作為地理信息系統(tǒng)的數據源，供人們對其進行查詢、記錄和分析運用。遙感的應用領域十分廣泛，最重要的應用有: 軍事、地質礦產勘探、自然資源調查、地圖測繪、環(huán)境監(jiān)測以及都市建設和管理等。 4. 掌握遙感技術的發(fā)展趨勢. 答：(1)傳感器辨別率的大幅提高; (2)遙感平臺有遙感衛(wèi)星,宇宙

6、飛船,航天飛機有一定期間間隔的短中期觀測發(fā)展為以國際空間站為主的,多平臺,多層面,長期的動態(tài)觀測; (3)光譜探測能力急劇提高,成像譜段范疇拉大,光譜辨別率提高; (4)遙感圖像解決硬件系統(tǒng)從光學解決設備全面轉向數字解決系統(tǒng).解決軟件不斷翻新,向自動化,智能化,與GIS集成一體化和可視化方向發(fā)展。 二、遙感物理基本 考試內容 電磁波及電磁波譜；電磁波的產生與傳播；電磁波的度量；地物的反射、吸取特性；輻射三定律；太陽輻射；地球輻射；熱輻射；比輻射率；大氣及其對電磁波輻射的影響；大氣　傳播方程；地物反射波譜特性測定。 考試規(guī)定 1． 理解電磁波是遙感的物理基本. 答：振動的傳播稱

7、為波。電磁振動的傳播是電磁波。電磁波的波段按波長由短至長可依次分為:γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。電磁波的波長越短其穿透性越強。遙感探測所使用的電磁波波段是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。 太陽作為電磁輻射源，它所發(fā)出的光也是一種電磁波。太陽光從宇宙空間達到地球表面須穿過地球的大氣層。太陽光在穿過大氣層時，會受到大氣層對太陽光的吸取和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對太陽光的吸取和散射影響隨太陽光的波長而變化。地面上的物體就會對由太陽光所構成的電磁波產生反射和吸取。由于每一種物體的物理和化學特性以及入射光的波長不同，因此它們對入

8、射光的反射率也不同。多種物體對入射光反射的規(guī)律叫做物體的反射光譜，通過對反射光譜的測定可得知物體的某些特性。 2． 掌握電磁波的產生原理與傳播規(guī)律. 答：無線電通信，是將信息變?yōu)殡娦盘?，再調制到高頻振蕩上，由發(fā)射天線把已調的高頻電流，以電磁波的形式發(fā)射出去。電磁波傳播到接受地點時，由接受天線將它接受下來，再變成已調的高頻電流，通過接受機放大、解調，取出信息，從而達到通信的目的。其工作過程如圖1.1所示。 3．理解電磁波能量的度量． 答：光是電磁波只是麥克斯韋帶那次理論的預言,后來被證明,但這只是典型理論.后來20世紀初建立的量子力學表白一切實物粒子具有波粒二象性,不能單純理解為典型

9、的波,也不能單純理解為典型的粒子.再者,電磁波自身不是能量,而是交變的電磁場在空間傳播形成的波動,它傳播著能量,也就是它是能量的一種載體!“能量是什么?”這個問題太復雜,它是整個物理學的最基本的概念,不是一時能說清晰的. 4.掌握地物的反射、吸取特性. 答：都市道路、建筑物的反射波譜特性 　　在都市遙感影像中,一般只能看到建筑物的頂部或部分建筑物的側面,因此掌握建筑材料所構成的屋頂的波譜特性是我們研究的重要內容之一.從圖2-16中可以看出,鐵皮屋頂表面成灰色,反射率較低并且起伏小,因此曲線較平坦.石棉瓦反射率最高,瀝青粘砂屋頂,由于其表面鋪著反射率較高的砂石而決定了其反射率高于灰色的水泥

10、平頂.綠色塑料棚頂的波譜曲線在綠波段處有一反射峰值,與植被相似,但它在近紅外波段處沒有反射峰值,有別于植被的反射波譜.軍事遙感中常用近紅外波段辨別在綠色波段中不能辨別的綠色植被和綠色的軍事目的. 都市中道路的重要鋪面材料為水泥沙地和瀝青兩大類,少量部分有褐色地,它們的反射波譜特性曲線（圖2-17）形狀大體相似,水泥沙路在干爽狀態(tài)下呈灰白色,反射率最高,瀝青路反射率最低. 圖2-15同一作物( 春小麥 )在不同生長階段的波譜特性曲線 圖2-16多種建筑物屋頂的波譜特性 圖2-17多種道路的波譜特性 1—塑料頂棚；2—鐵皮屋頂；3—水泥屋頂；4—瀝青砂石房頂；5—石棉瓦頂 · 水體的反射

11、波譜特性 　　我們懂得,水體的反射重要在藍綠光波段,其她波段吸取率很強,特別在近紅外、中紅外波段有很強的吸取帶,反射率幾乎為零,因此在遙感中常用近紅外波段擬定水體的位置和輪廓,在此波段的黑白正片上,水體的色調很黑,與周邊的植被和土壤有明顯的反差,很容易辨認和判讀.但是當水中具有其她物質時,反射光譜曲線會發(fā)生變化.水含泥沙時,由于泥沙的散射作用,可見光波段發(fā)射率會增長,峰值出目前黃紅區(qū).水中具有葉綠素時,近紅外波段明顯抬升,這些都是影像分析的重要根據. · 土壤的反射波譜特性 　　自然狀態(tài)下土壤表面的反射率沒有明顯的峰值和谷值,一般來講土壤的光譜特性曲線與如下某些因素有關,即：土壤類別、含

12、水量、有機質含量、砂、土壤表面的粗糙度、粉砂相對百分含量等.此外肥力也對反射率有一定的影響.土壤反射波譜特性曲線較平滑,因此在不同光譜段的遙感影像上,土壤的亮度區(qū)別不明顯. · 植物的反射波譜特性 　　由于植物均進行光合伙用,因此各類綠色植物具有很相似的反射波譜特性,其特性是：在可見光波段0.55μm（綠光）附近有反射率為10%~20%的一種波峰,兩側0.45μm（藍）和0.67μm（紅）則有兩個吸取帶.這一特性是由于葉綠素的影響導致的,葉綠素對藍光和紅光吸取作用強,而對綠色反射作用強.在近紅外波段0.8μm~1.0μm間有一種反射的陡坡,至1.1μm附近有一峰值,形成植被的獨有特性.這是

13、由于植被葉的細胞構造的影響,除了吸取和透射的部分,形成的高反射率.在中紅外波段（1.2.5μm）受到綠色植物含水量的影響,吸取率大增,反射率大大下降,特別是以1.45μm、1.95μm和2.7μm為中心是水的吸取帶,形成低谷.如圖2-18. 圖2-18綠色植物反射波譜曲線 　　植物波譜在上述基本特性下仍有細部差別,這種差別與植物種類、季節(jié)、病蟲害影響、含水量多少有關系. · 巖石的反射波譜特性 　　巖石成分、礦物質含量、含水狀況、風化限度、顆粒大小、色澤、表面光滑限度等都影響反射波譜特性曲線的形態(tài).在遙感探測中可以根據所測巖石的具體狀況選擇不同的波段. 如圖2-19 圖2-19幾種

14、巖石的反射波譜曲線 5.掌握黑體輻射的一般規(guī)律。 答：(1)由普朗克定理知與黑體輻射曲線下的面積成正比的總輻射通量密度W隨溫度T的增長而迅速增長。 (2)絕對黑體表面上，單位面積發(fā)射的總輻射能與絕對溫度的四次方成正比。 (3)黑體的絕對溫度升高時，它的輻射峰值向短波方向移動。 (4)好的輻射體一定是好的吸取體。 (5)在微波段黑體的微波輻射亮度與溫度的一次方成正比。 6.掌握地物輻射規(guī)律。 7.掌握大氣對電磁波的作用 答：由于大氣對電磁波散射和吸取等因素的影響，使一部分波段的太陽輻射在大氣中透過率很小或主線無法通過，電磁波輻射在大氣傳播中透過率較高的波段稱為大氣窗口。 目前

15、在遙感中使用的某些大氣窗口為： 1．0.3~1.15μm：涉及部分紫外光、所有可見光和部分近紅外光。其中： 0.3~0.4μm：透過率約為70% 0.4~0.7μm：透過率不小于95% 0.7~1.1μm：透過率約為80% 2．1.4~1.9μm：近紅外窗口，透過率在60%~95%之間，其中1.55~1.75μm通過率較高 3．2.0~2.5μm：近紅外窗口，透過率為80% 4．3.5~5.0μm：中紅外窗口，透過率為60%~70% 5．8.0~14.0μm：熱紅外窗口，透過率為80% 6．1.0~1.8 mm：微波窗口，透過率約為35~40%左右 7．2

16、.0~ 5.0 mm：微波窗口，透過率在50~70%之間 8．8.0~1000 mm：微波窗口，透過率為100% 8.理解大氣傳播方程。 答：?電磁波在大氣層中傳播時受到大氣的吸取、散射等作用會發(fā)生衰減作用。大氣消光系數是描述這種衰減作用的重要參數。? 大氣消光系數系指電磁波輻射在大氣中傳播單位距離時的相對衰減率。其定義式如圖所示。其 大氣消光系數 中，dIλ為電磁波輻射經ds后的強度變化值。 經積分運算可得電磁波輻射在大氣中傳播時的衰減方程，即大氣輻射傳播方程。它描述了輻射能在空間或媒質中傳播過程、特性及其規(guī)律的數學方程。其中的指數項即為相應的透射率。 大氣輻射傳播方程

17、 9.理解地物波譜特性測定的設備和措施 答：地物的電磁波響應特性隨電磁波長變化而變化的規(guī)律，稱為地物波譜。 3） 研制精良的微波遙感器，實現高質量、高可靠、穩(wěn)定、持續(xù)的數據獲取。 一方面，進一步提高微波遙感器的工作能力。涉及闊觀測角度可變、波段可變、辨別率可變等，以便能同步獲取眾多的、具體的目的信息和滿足多種需要，并為微波遙感器的研究和發(fā)展開辟更加廣闊的前景。 另一方面，進一步提高微波遙感器的信息量。具體途徑有（1）提高地面幾何辨別率，重點是發(fā)展合成孔徑雷達技術和電掃相控陣天線技術；（2）提高地物波譜辨別率，重要措施是將波段盡量劃分的更加精細，并開辟新的工作波段，如發(fā)展亞毫米波技術，爭

18、取將多光譜分析技術由光波波段擴展到微波波段，使微波全息雷達與可見光和紅外照相系統(tǒng) 結合起來，這無疑會大大提高辨認不同目的的能力。（3）進一步提高對地表透視能力，這對微波傳感器特別是合成孔徑雷達來說，潛力將是很大的。 第三，進一步提高微波遙感器的信息儲存和解決本領。目前，空間合成孔徑雷達的數據率只有一百多兆比特，后來有也許增長的幾千兆比特，再加上其他遙感器的數據率，信息量將是十分驚人的。因此，大力發(fā)展數據存儲和壓縮技術，提高遙感器信息實時解決能力就顯得十分迫切。目前，有關國家都很注重研究星上信息預解決和實時解決技術。重點是采用聲表面波器件、電荷耦合器件、磁泡存儲器等作為星上實時解決中的頻率分析

19、器、濾波器、存儲器和有關器等新技術，以及摸索形成合成孔徑的新措施，如“掃描合成孔徑”等。這些都是很值得注意的新動向。 此外，為了充足運用遙感數據，還必須相應改善和提高電子計算機的功能，縮短轉入/輸出時間，以及研究新的算法和發(fā)展為電子數字技術。 三、傳感器 考試內容 傳感器的概念和構成；傳感器的重要技術參數；傳感器的分類；照相型傳感器；CCD傳感器；光機掃描傳感器；SAR傳感器；成像光譜儀；新型數字航空照相機。 考試規(guī)定 1．理解傳感器的概念、構成和重要技術參數. 2．掌握多種傳感器的構成、成像原理、成像的幾何和物理特性． 3．熟悉不同傳感器的應用范疇. 四、遙感平臺 考試

20、內容 遙感平臺的基本概念；平臺分類；衛(wèi)星軌道；國內外典型的對地觀測系統(tǒng)。 考試規(guī)定 1．理解遙感平臺的概念和分類措施. 2．理解衛(wèi)星軌道的設計原理、軌道參數、軌道類型． 3．理解目前國內外典型的和最新對地觀測系統(tǒng)． 五、遙感圖像及其基本解決 考試內容 遙感圖像的概念；模擬圖像的數字化；遙感圖像的存貯；常用遙感圖像解決軟件；圖像濾波和增強。 考試規(guī)定 1．理解數字圖像的基本概念. 2．掌握模擬圖像數字化的原理、過程和設備． 3．掌握遙感圖像的常用格式． 4. 掌握常用遙感圖像解決軟件. 5. 掌握圖像濾波和增強措施.p111 6.掌握色彩的基本知識及彩色合成

21、的原理和措施 六、遙感圖像校正 考試內容 物理校正；幾何校正；圖像融合。 考試規(guī)定 　　1．掌握物理校正的常用措施，如像元法、實驗線法、模型法、混合措施. 2．掌握幾何校正的常用措施，如精確校正措施、近似校正措施． 3．掌握常用圖像融合措施，如小波融合、HIS融合、PCA融合、光譜比融合． 七、遙感圖像解譯 考試內容 圖像解譯的概念；圖像解譯特性；圖像解譯措施和流程；立體觀測原理、措施和設備. 考試規(guī)定 1．理解圖像解譯的概念和作用. 　　2．掌握多種解譯特性的概念、影響因素、對解譯的作用、合用范疇和使用措施． 3．掌握解譯的基本過程． 4. 理解立體觀測

22、的原理、措施和設備. 八、遙感信息提取 考試內容 變化檢測；記錄分類；模糊分類；神經網絡分類；綜合分類；InSAR。 考試規(guī)定 1．掌握變化檢測的原理和措施. 答：（周軍其P255） 2．掌握線性分類器、非線性分類器、貝葉斯分類器、K－均值、ISODATA等記錄分類措施． 答： 線性分類器 非線性分類器 貝葉斯分類器 貝葉斯分類器的分類原理是通過某對象的先驗概率，運用貝葉斯公式計算出其后驗概率，即該對象屬于某一類的概率，選擇具有最大后驗概率的類作為該對象所屬的類。 K－均值 ISODATA 3. 掌握模糊分類原理與措施． 4．理解神經網絡的

23、一般概念和BP分類器． 答：（彭望祿P269） 神經網絡 將輸入信息綜合解決為一種整體輸入函數，并將此函數映射定義為有關單元的映射函數，它通過神經網絡與環(huán)境的交互作用吧環(huán)境的記錄規(guī)律反映到網絡自身的構造中來，并對傳感器輸出信息進行學習、理解，擬定權值的分派，完畢知識獲取、信息融合，進而對輸入模式做出解釋，將輸入數據矢量轉換成高層邏輯概念。 5. 理解分類器的綜合應用. 6.熟悉多源數據的聯(lián)合分類. 7．InSAR 原理及DEM生成。 答：SAR（synthetic aperture radar）合成孔徑雷達 InSAR合成孔徑雷達干涉測量技術 InSAR (In

24、terferometric SAR):是以SAR雷達天線記錄到的回波信號為信息源，運用干涉測量技術獲取地球表面的三維地形、地表形變和地物特性變化等信息的一種測量技術。 InSAR是SAR的一種新的應用領域。 合成孔徑雷達干涉測量技術（synthetic aperture radar interferometry, InASR）將合成孔徑雷達到像技術與干涉測量技術成功地進行了結合，運用傳感器高度、雷達波長、波束視向及天線基線距之間的幾何關系，可以精確的測量出圖像上每一點的三維位置和變化信息。 九、遙感應用 考試內容 遙感在測繪、地表形變、農業(yè)、地質、林業(yè)、災害、水文、環(huán)境等方面的應用。 考試規(guī)定 1．掌握測繪對遙感圖像的規(guī)定及應用措施. 2．理解PSInSAR及其在礦山、城鄉(xiāng)、地震地表形變監(jiān)測的應用。 3. 掌握遙感在農作物監(jiān)測中的應用． 4．理解遙感在地質填圖中的應用． 5. 掌握遙感在林業(yè)監(jiān)測中的應用。 6.掌握遙感在災害監(jiān)測中的應用。 7．掌握遙感在水文監(jiān)測中的應用 十、遙感最新進展 考試內容 遙感在傳感器、信息提取、校正、融合、應用等方面的最新進展。 考試規(guī)定 1．考生要環(huán)繞上面幾種方面的閱讀最新資料，拓展專業(yè)知識.