遙感課后習(xí)題

1、遙感應(yīng)用的本質(zhì)是通過遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)來“反演”地表有價(jià)值的信息第一章1.11. 遙感地學(xué)分析的含義是什么，對(duì)應(yīng)的英文表述應(yīng)該是什么樣的？2. 遙感信息的物理屬性可從哪些方面來描述？遙感信息的這種多源、多維的特性，可以通過不同的分辨率進(jìn)行度量和描述：空間分辨率光譜分辨率輻射分辨率時(shí)間分辨率3. 遙感圖像的空間分辨率是指什么，有哪幾種表達(dá)方式？空間分辨率：針對(duì)圖像或傳感器而言，指圖像上能夠區(qū)分的最小單元的大小，或指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分兩個(gè)目標(biāo)物的最小角度或線性距離的度量空間分辨率的3種表示法：像元：指單個(gè)像元對(duì)應(yīng)的地面面積大小，常以邊長(zhǎng)表示，單位為m。如 NOAA/AVHRR：1100m，Landsat/TM：

2、28.5m，QuickBird：0.61m線對(duì)數(shù)（LP）：攝影系統(tǒng)的空間分辨率通常用單位寬度內(nèi)可識(shí)別的線對(duì)數(shù)表示（Line pairs per millimetre），單位為L(zhǎng)P/mm。所謂線對(duì)指一對(duì)同等大小的明暗條紋或規(guī)則間隔的明暗條對(duì)瞬時(shí)視場(chǎng)（IFOV）：指?jìng)鞲衅鲀?nèi)單個(gè)探測(cè)元件的受光角度或觀測(cè)視野，單位為毫弧度（mrad）。一個(gè)瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的信息，表示一個(gè)像元。IFOV與傳感器的高度有關(guān)，高度越高，分辨率越低；還與傳感器的視角有關(guān)，視角越傾斜，觀測(cè)面積越大，分辨率就越差。4. 相同時(shí)期的遙感傳感器，設(shè)計(jì)的空間分辨率越高，則光譜分辨率越低，這是為什么？在遙感成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，空間分辨率和光譜分辨

3、率常常不可兼得，因?yàn)楦吖庾V成像系統(tǒng)的光譜帶寬很窄，必須用較大的IFOV才能收集足夠多的光子以維持可接受的信噪比；同樣，高空間分辨率系統(tǒng)的IFOV很小，因此必須以較寬的光譜通道才能捕捉足夠的光能量。計(jì)算：若IFOV為2mrad，傳感器高度為10000m，則星下點(diǎn)像元對(duì)應(yīng)的地面面積為多少？5. 遙感圖像的空間分辨率越高，識(shí)別地物目標(biāo)的能力越強(qiáng)嗎？為什么？一般來說，遙感系統(tǒng)的空間分辨率越高，則識(shí)別地物目標(biāo)的能力越強(qiáng)但是，特定目標(biāo)在圖像上的可分辨程度，并不完全取決于空間分辨率的值，而是和它的形狀、大小，以及它與周圍物體的亮度、結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。例如，Landsat TM的空間分辨率為30m，但是1020m

4、寬的鐵路甚至10m寬的公路通過沙漠、水域、草原、耕地等背景光譜較單調(diào)的地區(qū)時(shí)，往往清晰可辨?？梢姡臻g分辨率的大小僅表明圖像細(xì)節(jié)的可見程度；而真正的識(shí)別效果，還要考慮環(huán)境背景復(fù)雜性等因素的影響。擴(kuò)展：經(jīng)驗(yàn)證明，遙感系統(tǒng)空間分辨率的選擇，一般應(yīng)小于被探測(cè)目標(biāo)最小直徑的1/2（Jensen，1996）。例如，若要識(shí)別公園內(nèi)的松樹，則可以接受的最低空間分辨率應(yīng)是最小松樹的直徑的一半。而且，若松樹與環(huán)境背景之間的光譜響應(yīng)差異很小，則需要更高的空間分辨率才能成功識(shí)別6.遙感主要利用的電磁波范圍是哪些？是如何劃分的？短波紅外和中紅外有時(shí)也一起統(tǒng)稱為中紅外多光譜掃描儀可以感應(yīng)從可見光到中紅外多個(gè)波段區(qū)的能量

5、在熱紅外區(qū)的兩個(gè)大氣窗口，可利用熱掃描儀探測(cè)地表輻射能量差異主動(dòng)和被動(dòng)微波遙感使用1mm1m的大氣窗口按照波長(zhǎng)劃分7.遙感圖像的光譜分辨率是指什么？光譜分辨率指?jìng)鞲衅鬟x用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長(zhǎng)位置、波長(zhǎng)間隔的大小8.遙感圖像的光譜分辨率越高，識(shí)別地物目標(biāo)的能力越強(qiáng)嗎？為什么？可見，光譜分辨率越高，專題研究的針對(duì)性越強(qiáng)，對(duì)物體的識(shí)別精度越高，遙感應(yīng)用分析的效果也就越好。遙感圖像分類的實(shí)質(zhì)就是選擇有效的判別函數(shù)來區(qū)分這些不同的點(diǎn)集，也就是把不同類型的地物目標(biāo)區(qū)別開來。多波段數(shù)據(jù)的利用，是進(jìn)行專題特征提取和定量分析的前提，它大大提高了遙感應(yīng)用分析的精度。9.進(jìn)行地物分類時(shí)，參與分類的波段越多

6、則分類越準(zhǔn)確嗎？為什么？波譜分辨率是不是越高越好呢？波段分得越細(xì)，各波段數(shù)據(jù)間的相關(guān)性可能越大，往往相鄰波段數(shù)據(jù)相互交叉、重復(fù)，增加數(shù)據(jù)的冗余度，未必能達(dá)到預(yù)期的識(shí)別效果，而且給數(shù)據(jù)傳輸和處理帶來困難對(duì)于遙感應(yīng)用而言，一般采用3個(gè)波段時(shí)的識(shí)別準(zhǔn)確度最高10.傳感器光譜分辨率的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到哪些因素？傳感器光譜分辨率的設(shè)計(jì)必須綜合考慮探測(cè)目的、光譜特性、大氣窗口等多種因素，通過大量的試驗(yàn)和評(píng)價(jià)形成11.遙感圖像的輻射分辨率是指什么？輻射分辨率指?jìng)鞲衅鲗?duì)光譜信號(hào)強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分能力，即傳感器探測(cè)元件在接收光譜信號(hào)時(shí)能分辨的最小輻射度差輻射分辨率一般用亮度的分級(jí)數(shù)表示，即最暗-最亮亮度值間分級(jí)的數(shù)

7、目，稱為量化級(jí)數(shù)12.遙感圖像的輻射分辨率越高，識(shí)別地物目標(biāo)的能力越強(qiáng)嗎？為什么？13.傳感器輻射分辨率的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到哪些因素？14.遙感圖像的時(shí)間分辨率是指什么？時(shí)間分辨率是關(guān)于遙感圖像時(shí)間間隔的一項(xiàng)性能指標(biāo)。傳感器按照一定的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)觀測(cè)的最小時(shí)間間隔稱為時(shí)間分辨率15.遙感圖像的時(shí)間分辨率除了受飛行器的回歸周期影響以外，還會(huì)受到傳感器的哪些設(shè)計(jì)特性的影響？l 時(shí)間分辨率的大小，主要決定于l 飛行器回歸周期（影響因素：軌道高度、軌道傾角、運(yùn)行周期、 軌道間隔、偏移系數(shù)）傳感器設(shè)計(jì)特性（是否傾斜觀測(cè)、多星觀測(cè)）16.根據(jù)遙感探測(cè)周期的長(zhǎng)短可將時(shí)間分辨率分為哪些類型？分別用

8、來解決哪些地學(xué)問題？根據(jù)遙感探測(cè)周期的長(zhǎng)短，可將時(shí)間分辨率分為三種類型：超短或短周期時(shí)間分辨率：氣象衛(wèi)星系列（NOAA、FY等），以“時(shí)”為單位，可反映一天內(nèi)的變化。如探測(cè)大氣海洋物理現(xiàn)象、突發(fā)性災(zāi)害監(jiān)測(cè)（地震、火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等）、污染源監(jiān)測(cè)等中周期時(shí)間分辨率：資源衛(wèi)星系列（Landsat、SPOT、CBERS等），以“天”為單位，用來反映月、旬、年內(nèi)的變化。如探測(cè)植物季相節(jié)律，反演關(guān)鍵農(nóng)時(shí)的參數(shù)進(jìn)行作物估產(chǎn)，農(nóng)林牧等再生資源的調(diào)查，旱澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)，氣候、大氣、海洋動(dòng)力學(xué)分析等長(zhǎng)周期時(shí)間分辨率：較長(zhǎng)時(shí)間間隔的各類遙感信息，反映“年”為單位的變化。如湖泊消長(zhǎng)、河道遷徙、海岸進(jìn)退、城市擴(kuò)展、災(zāi)情

9、調(diào)查、資源變化等等可以認(rèn)為L(zhǎng)andsat的時(shí)間分辨率為16天，SPOT為14天，NOAA為若干小時(shí)， FY-2為幾十分鐘，而航空攝影等則可以根據(jù)需求進(jìn)行人為控制17.傳感器時(shí)間分辨率的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到哪些因素？18. 遙感系統(tǒng)的分類光學(xué)遙感（被動(dòng)遙感）可見光-反射紅外遙感攝影系統(tǒng)（照相機(jī)）掃描系統(tǒng)電子掃描系統(tǒng)（攝像機(jī)）光機(jī)掃描系統(tǒng)（Landsat，NOAA等）推掃式掃描系統(tǒng)（SPOT等）成像光譜儀（高光譜遙感）熱紅外遙感微波遙感主動(dòng)微波遙感（成像雷達(dá)）被動(dòng)微波遙感（微波輻射計(jì)）本節(jié)小節(jié)遙感信息的物理屬性（四個(gè)分辨率）決定了它分析地學(xué)現(xiàn)象的適用性，即什么樣的分辨率就分析什么樣的地學(xué)現(xiàn)象。四個(gè)分辨率相

10、互之間存在緊密的聯(lián)系，各個(gè)分辨率也不是越高就越好，它們同樣存在適用性的問題。第二章 遙感綜合分析方法2.1 相關(guān)分析（遙感信息與地學(xué)對(duì)象屬性關(guān)聯(lián)）2.2 分層分類（地學(xué)規(guī)律指導(dǎo)遙感逐層精確分類）2.3 信息復(fù)合（多源遙感、遙感與非遙感、遙感與模型復(fù)合）2.4 變化檢測(cè)（從動(dòng)態(tài)角度分析過程）2.11. 什么是遙感的相關(guān)分析？ 遙感的相關(guān)分析：充分認(rèn)識(shí)地物間的相關(guān)性，并借助相關(guān)性在遙感圖像上尋找目標(biāo)識(shí)別的相關(guān)因子(即間接解譯標(biāo)志)，通過圖像處理與分析，提取這些相關(guān)因子，從而推斷和識(shí)別目標(biāo)本身。2. 遙感地學(xué)相關(guān)分析有哪幾類方法？為了取得好的遙感綜合分析效果，在地學(xué)相關(guān)分析中，首先要考慮與目標(biāo)關(guān)系最

11、密切的主導(dǎo)因子主導(dǎo)因子相關(guān)分析法當(dāng)主導(dǎo)因子在遙感圖像上反映不明顯，或一時(shí)還難以判斷時(shí)，則可以進(jìn)一步尋找與目標(biāo)有關(guān)的其他相關(guān)因子多因子相關(guān)分析法、指示標(biāo)志分析法3. 進(jìn)行遙感地學(xué)相關(guān)分析時(shí)，選擇的變量應(yīng)該具備什么條件？但無論是哪一種方法，選擇的因子必須具備以下條件：（1）與目標(biāo)的相關(guān)性明顯（2）在圖像上有明顯的表征，或通過圖像分析處理可以提取和識(shí)別本節(jié)小節(jié)相關(guān)分析與其說是一種方法，不如說是一種思想，它貫穿于整個(gè)遙感地學(xué)分析的始終，指導(dǎo)我們利用遙感和地學(xué)相關(guān)關(guān)系解決地學(xué)問題主導(dǎo)因子相關(guān)分析法、多因子相關(guān)分析法、指示標(biāo)志分析法的劃分不是絕對(duì)的，在實(shí)際中需要靈活運(yùn)用，而不是一一照搬。2.2（該節(jié)內(nèi)容很

12、多，印象不深，多看幾遍）1. 什么是分層分類？類似的稱謂有哪些？ 深入研究地物的總體規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，理順其主次或因果關(guān)系，建立一種樹狀結(jié)構(gòu)的框架，即分類樹/決策樹，來說明它們的復(fù)雜關(guān)系，并根據(jù)分類樹的結(jié)構(gòu)分層次地把所研究的目標(biāo)逐一區(qū)分、識(shí)別出來 分層分類法建立分類樹的基本方法：v 遙感數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征分析v 光譜散布圖、光譜響應(yīng)曲線、疊合光譜圖v 基于知識(shí)的分層分類v 目視解譯中的分層分類2. 分層分類與非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類相比的優(yōu)勢(shì)是什么？ 3. 訓(xùn)練樣本的哪些光譜特征圖示可以幫助實(shí)現(xiàn)分層分類？ 光譜散布圖：2550255band 2band 1沉水植物敞水區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)浮水植物林地挺水植物建設(shè)用地水

13、稻田旱地（不足：只能反映兩個(gè)波段之間的關(guān)系）洪澤湖局部ETM+圖像光譜散布圖 光譜響應(yīng)曲線：光譜響應(yīng)曲線顯示了各波段、各類別的均值分布范圍，均值離散度最大的波段，區(qū)分類別的可能性也最大，但各類別方差大小不同，故均值分布的離散度并不能完全表達(dá)類別的可分性。紹興地區(qū)TM影像典型地物光譜響應(yīng)曲線（不足：只能反映均值之間的關(guān)系） 疊合光譜圖：疊合光譜圖將各波段各類別的光譜特征統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果直觀地表示在圖表上。在圖表中繪出每種類別在每個(gè)波段中的平均光譜響應(yīng)，用不同字母分別表示不同類別，并計(jì)算出各類別相對(duì)于均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以均值為中點(diǎn)的短線長(zhǎng)度表示±，即該類別亮度值的離散程度。疊合光譜圖直觀地顯示

14、了不同類別在每一波段中的位置、分布范圍、離散程度、可分性大小等，是一種以定量方式對(duì)類別數(shù)據(jù)的光譜特征進(jìn)行分析與比較，選擇最佳波段和波段組合，建立分類樹的直觀、簡(jiǎn)便、有效方法。（既能反映均值，又能反映方差，而且能表達(dá)所有波段和所有類別）4.如何將先驗(yàn)知識(shí)引入到遙感分類與識(shí)別中？5.目視解譯中的直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志有哪些？ 在目視遙感解譯中，應(yīng)根據(jù)理論分析和實(shí)際知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，在分類樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，建立類別間的解譯標(biāo)志，從而識(shí)別和區(qū)分它們直接解譯標(biāo)志：² 色調(diào)如林地因?qū)俜N、高度、密度變化大，其色調(diào)較草地有明顯差異² 紋理如耕地具有明顯的線狀延伸條紋² 形狀如針葉林多

15、為圓錐狀，闊葉林多為橢圓形、卵形、半球形² 大小如喬木樹冠顆粒大，灌木冠部顆粒小² 高度可以通過陰影來判斷目標(biāo)的高度，如喬木高、灌木低間接解譯標(biāo)志：² 海拔高度如可把海拔1800m作為矮禾草與高禾草草地的分類界線，把海拔1600m作為雙季稻與單季稻的分類界線² 地貌部位如可以根據(jù)陰坡和陽(yáng)坡的分布，區(qū)分喬木和灌木² 地理位置它決定了水熱條件的主要分配狀況，作為分類的背景² 土壤母質(zhì)如灰?guī)r成壤多分布草地，花崗巖、砂頁(yè)巖成壤多分布常綠闊葉林² 人類活動(dòng)如人造林的樹種比較單一，而天然林的樹種比較多樣本節(jié)小節(jié)分層分類是遙感圖像分類方法

16、應(yīng)用到實(shí)際中的主要途徑，因?yàn)檫b感分類要達(dá)到實(shí)際應(yīng)用精度，僅僅是通過非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類的圖像處理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須結(jié)合地面實(shí)況資料，經(jīng)過多次判別才能實(shí)現(xiàn)。因此在完成實(shí)際工作的時(shí)候，不但要收集遙感數(shù)據(jù)，更重要的是要注意收集地面實(shí)況資料，如各種基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題圖、氣象資料、水文資料等，掌握的先驗(yàn)知識(shí)越多，分類越準(zhǔn)確。2.3信息復(fù)合（PPT上數(shù)據(jù)同化部分有很多例子，注意看下）（1）遙感圖像的空間配準(zhǔn)（2）遙感信息的內(nèi)容復(fù)合（3）遙感信息與非遙感信息復(fù)合（4）數(shù)據(jù)同化1.不同數(shù)據(jù)源的信息復(fù)合的關(guān)鍵，一是相互之間要能達(dá)到精確配準(zhǔn)，二是非遙感信息源如何網(wǎng)格化的問題。2.數(shù)據(jù)同化是在地學(xué)模型運(yùn)行過程中融入

17、最新的觀測(cè)數(shù)據(jù)的過程，它是信息復(fù)合的高級(jí)階段。3.什么是遙感綜合分析中的信息復(fù)合，復(fù)合的目的是什么？信息復(fù)合是指同一區(qū)域內(nèi)遙感信息之間、遙感與非遙感信息之間的匹配復(fù)合。包括空間配準(zhǔn)和內(nèi)容復(fù)合兩方面。目的是突出有用的專題信息，消除或抑制無關(guān)的信息，以改善目標(biāo)識(shí)別的精度。4. 信息復(fù)合的關(guān)鍵問題是什么？v 充分認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的地學(xué)規(guī)律v 充分了解每種復(fù)合數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和適用性v 充分考慮不同遙感數(shù)據(jù)之間由于波譜信息的相關(guān)性引起的有用信息和噪聲誤差的增加，對(duì)多源遙感數(shù)據(jù)作出合理的選擇v 解決遙感圖像的幾何畸變，解決以幾何糾正為基礎(chǔ)的空間配準(zhǔn)問題5. 什么是數(shù)據(jù)同化，同化的目的是什么？數(shù)據(jù)同化（data a

18、ssimilation）是在考慮數(shù)據(jù)時(shí)空分布和對(duì)模型、觀測(cè)做出誤差估計(jì)的基礎(chǔ)上，在數(shù)值模型的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中融合新的觀測(cè)數(shù)據(jù)的方法，可以獲得具有時(shí)間一致性、空間一致性和物理一致性的數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)同化是一種多源數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)集成的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，最初在大氣、海洋科學(xué)領(lǐng)域建立并流行，近10年來在水文遙感、冰雪遙感、氣候遙感等遙感應(yīng)用領(lǐng)域開始發(fā)揮重要作用。其目的一是通過遙感數(shù)據(jù)的輔助改善環(huán)境模型的模擬精度，二是改善遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的精度。2.4 變化監(jiān)測(cè)（1）變化檢測(cè)的影響因素（2）變化檢測(cè)的步驟（3）光譜類型特征分析（4）光譜變化向量分析（5）時(shí)間序列分析（6）應(yīng)用實(shí)例1. 什么是變化檢測(cè)？它在遙感科學(xué)研究

19、、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中分別有什么作用？變化檢測(cè)：從不同時(shí)期的遙感數(shù)據(jù)中，定量分析和確定地表變化的特征與過程。由于陸地表面的變化在很大程度上控制著地球的能量平衡，因此對(duì)土地覆蓋變化的定量化研究，已成為遙感研究的熱點(diǎn)之一實(shí)際應(yīng)用如：國(guó)土資源部利用高分辨率衛(wèi)星圖像監(jiān)測(cè)違法用地衛(wèi)片執(zhí)法2. 影響變化檢測(cè)精度的因素主要有哪些？如何減弱或者消除這些影響因素？把影響遙感圖像變化檢測(cè)的因素分為兩類：遙感系統(tǒng)因素與環(huán)境因素。遙感系統(tǒng)因素的影響及數(shù)據(jù)源的選擇1）時(shí)間分辨率v 根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的時(shí)相變化特點(diǎn)確定遙感檢測(cè)的頻率，如年、季、月等v 盡可能選用每天同一時(shí)刻或相近時(shí)刻的遙感圖像，以消除因太陽(yáng)高度角不同引起的地物反射特

20、性差異v 盡可能選用每年同一季節(jié)、甚至同一日期的遙感圖像，以消除季節(jié)性太陽(yáng)高度角的不同和植物物候的差異2）空間分辨率v 考察檢測(cè)對(duì)象的空間尺度及空間變異，確定其對(duì)遙感數(shù)據(jù)空間分辨率的要求v 最好采用具有相同IFOV的遙感數(shù)據(jù)，以保證不同時(shí)相遙感圖像的精確配準(zhǔn)；如果使用不同IFOV遙感系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)，則需要進(jìn)行重采樣使其一致v 應(yīng)盡可能采用具有相同或相近俯視角的遙感數(shù)據(jù)，以避免錯(cuò)誤的分析結(jié)果3）光譜分辨率v 應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的類型與相應(yīng)的光譜特性選擇合適的遙感數(shù)據(jù)與波段v 比較理想的是采用相同遙感系統(tǒng)來獲取多時(shí)相數(shù)據(jù)，如果沒有則應(yīng)選擇比較接近的波段進(jìn)行分析，如SPOT波段123可用來與TM波段23

21、4進(jìn)行對(duì)比4）輻射分辨率v 一般應(yīng)采用具有相同輻射分辨率的不同時(shí)相遙感圖像v 如果采用具有不同輻射分辨率的遙感圖像進(jìn)行比較，需要把較低輻射分辨率圖像轉(zhuǎn)換為較高輻射分辨率圖像環(huán)境因素的影響及影響的消除1）大氣狀況Ø 用于變化檢測(cè)的遙感圖像應(yīng)當(dāng)無云或沒有很濃的水汽，一般云覆蓋不能超過20%，即使很薄的霧氣也會(huì)影響圖像的光譜信號(hào)，造成光譜變化的假象Ø 如果用于變化檢測(cè)的不同時(shí)相遙感圖像的大氣狀況存在明顯差異，且難以找到替代數(shù)據(jù)，則需要應(yīng)用輻射傳輸模型進(jìn)行校正處理，以消除大氣的影響2）物候特征Ø 植物按照天、季節(jié)、周年物候生長(zhǎng)，不同季節(jié)植被生長(zhǎng)狀況存在極大差異，如果采用不

22、同季節(jié)的遙感圖像進(jìn)行年變化比較，就可能得出錯(cuò)誤的結(jié)論3）土壤濕度Ø 土壤濕度條件對(duì)地物反射特性有很大的影響，有些變化檢測(cè)不僅需要檢測(cè)圖像獲取時(shí)的土壤濕度，還需要獲得檢測(cè)前幾天或前幾周的雨量記錄，以確定土壤濕度變化對(duì)光譜特性的影響3. 變化檢測(cè)分析的方法主要有哪些？各有何特點(diǎn)？變化檢測(cè)的步驟光譜類型特征分析：1）圖像疊合方法；2）圖像代數(shù)運(yùn)算方法；3）主成分分析方法；4）分類后比較方法；光譜變化向量分析：時(shí)間序列分析：4.最常用的變化檢測(cè)分析方法有哪些？為什么？最常用的變化檢測(cè)方法是差值法、分類后比較法、光譜變化向量分析法5.應(yīng)用實(shí)例：紹興典型區(qū)土地利用變化信息提取.影像幾何校正與配準(zhǔn)

23、.相對(duì)輻射校正.多光譜變換及不同時(shí)相遙感數(shù)據(jù)復(fù)合 .變化閾值確定與變化類型提取.知識(shí)獲取與分類后處理.土地利用變化分析6.變化檢測(cè)利用遙感的重復(fù)觀測(cè)能力，試圖獲取地學(xué)變化過程和規(guī)律，是遙感地學(xué)分析最有價(jià)值的內(nèi)容之一，不論在科學(xué)研究還是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用方面，都有著持久的生命力。7.自動(dòng)變化檢測(cè)的關(guān)鍵是多期圖像的精確配準(zhǔn)，包括幾何方面的配準(zhǔn)和輻射方面的配準(zhǔn)，否則會(huì)導(dǎo)致誤檢的結(jié)果。第三章 定量遙感分析3.1 定量遙感的基本概念3.2 定量遙感的主要問題3.3 冠層反射的正演模型3.4 地表參數(shù)的反演模型1. 什么是定量遙感？它有什么意義？定量遙感或稱遙感定量研究，主要指從對(duì)地觀測(cè)電磁波信號(hào)中定量提取地

24、表參數(shù)的技術(shù)和方法，區(qū)別于僅依靠經(jīng)驗(yàn)判讀的定性識(shí)別地物的方法。包含兩重含義：ü 遙感信息在電磁波的不同波段內(nèi)給出地表物質(zhì)的定量的物理量、準(zhǔn)確的空間位置ü 從這些定量的遙感信息中，通過實(shí)驗(yàn)的或物理的模型將遙感信息與地學(xué)參數(shù)聯(lián)系起來，定量地求解或推算某些地學(xué)、農(nóng)學(xué)、氣象等信息2. 遙感中的定量模型有哪幾種？統(tǒng)計(jì)模型對(duì)一系列觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)計(jì)描述或相關(guān)分析，建立遙感參數(shù)與地面觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的線性回歸方程。物理模型理論基礎(chǔ)完善，模型參數(shù)具有明確的物理意義，并試圖對(duì)作用機(jī)理進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，此類模型通常是非線性的，輸入?yún)?shù)多，方程復(fù)雜，適用性較差，且常對(duì)非主要因素有過多的忽略或假定。

25、混合模型綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，所用的參數(shù)雖是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，但又具有一定的物理意義。3. 遙感中的正演是什么？反演是什么？各有何作用？以植被遙感為例，李小文等（1995）把遙感系統(tǒng)分為以下5個(gè)部分：輻射源a，指太陽(yáng)輻射和天空散射，用a表示其特性和參數(shù)集合，包括光譜密度 (I) 和方向 (1, 1)，其中為波長(zhǎng)，1, 1 分別表示入射方向的天頂角和方位角大氣b，包括大氣對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收和反射特性，以及大氣中的微塵、水蒸氣、臭氧等的空間密度分布，用b表示其特性和參數(shù)集合植被c，包括植被組分（葉、莖、干）的光學(xué)參數(shù)（反射、透射）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（幾何形狀、植株密度）及環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、風(fēng)速、降雨量），用c表示其

26、特性和參數(shù)集合，這些參數(shù)都可能隨波長(zhǎng)、時(shí)間和空間位置而變土壤d，包括土壤的反射特性、吸收特性、表面粗糙度、表面結(jié)構(gòu)及含水量等，用d表示其特性和參數(shù)集合傳感器e，包括傳感器的頻率響應(yīng)、孔徑、校準(zhǔn)、位置，以及觀察方向的天頂角2、方位角2等，用e表示其特性和參數(shù)集合R = f (a, b, c, d, e)用R表示傳感器得到的輻射信號(hào)，它可以是多光譜、多時(shí)相、多角度的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，也可以是由這些觀測(cè)數(shù)據(jù)所派生的綜合指數(shù)（如綠度指數(shù)），它隨輻射源、大氣、植被、土壤、傳感器的特性而變化，可表示為l 若給定系統(tǒng)參數(shù)a, b, c, d, e 來產(chǎn)生R，則為正演問題，即前向建模問題正演模型可以預(yù)測(cè)在一定的環(huán)

27、境和傳感器條件下將得到什么樣的遙感數(shù)據(jù)l 若從觀測(cè)值R來產(chǎn)生a, b, c, d, e 中的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，則屬于反演問題反演模型可以從遙感數(shù)據(jù)中得到陸地表面的各種地球物理、生物物理變量正演模型的建立是反演的先決條件，具有重要意義，而反演則具有更實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，但難度更大，有時(shí)甚至不可能。許多遙感反演本質(zhì)上是“病態(tài)反演”問題，即未知參數(shù)多于觀測(cè)個(gè)數(shù)，要實(shí)現(xiàn)遙感的反演，就不可避免地要作一些過程的簡(jiǎn)化或條件的假設(shè)。本節(jié)小節(jié)與傳統(tǒng)遙感方法主要識(shí)別地表覆蓋的類型不同，定量遙感的主要任務(wù)是通過遙感數(shù)據(jù)獲取地表反照率、地表溫度、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、土壤含水量、地表蒸散等物理參數(shù)。正演模型的目的，是為了

28、建立地表參數(shù)與遙感反射率的物理聯(lián)系，以準(zhǔn)確地反演地表參數(shù)。3.2定量遙感的主要問題（1）方向性問題（2）尺度效應(yīng)與尺度轉(zhuǎn)換（3）反演策略與方法（4）遙感模型與應(yīng)用模型的連接1.定量遙感的方向性問題是指什么？介于漫反射和鏡面反射之間的反射稱為方向反射，也稱非朗伯反射。產(chǎn)生方向反射的物體在自然界中占絕大多數(shù)，即它們對(duì)太陽(yáng)輻射的散射具有各向異性性質(zhì)。目前大部分應(yīng)用還采用朗伯體近似。當(dāng)遙感應(yīng)用進(jìn)入定量分析階段，我們必須拋棄“地物是朗伯體”的假設(shè)。對(duì)非朗伯體而言，它對(duì)太陽(yáng)輻射的反射、散射能力不僅隨波長(zhǎng)而變，同時(shí)亦隨空間方向而變。描述方向反射不能簡(jiǎn)單用反射率表述，因?yàn)楦鞣较虻姆瓷渎什灰粯?。地面物體對(duì)電磁波

29、的反射與入射的方向性有關(guān)，同時(shí)也與觀測(cè)的方向性有關(guān)，稱為二向(性)反射。2. 定量遙感的尺度問題是指什么？尺度效應(yīng)與尺度轉(zhuǎn)換的四層含義：一是，立足于點(diǎn)或均一表面的基本物理概念、定理、定律，直接用于遙感像元尺度的面狀信息（多為非均一），存在適應(yīng)性問題（地表的結(jié)構(gòu)、像元不純凈）二是，常規(guī)地學(xué)手段對(duì)地表信息的采集多以稀疏的地面觀測(cè)點(diǎn)方式進(jìn)行，而遙感數(shù)據(jù)的采集是以面狀“連續(xù)”像元方式記錄。遙感數(shù)據(jù)是其空間位置的函數(shù)，是像元尺度上積分統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，這種二維擴(kuò)展的面狀變量具有空間異質(zhì)性。由離散觀測(cè)的點(diǎn)數(shù)據(jù)來標(biāo)定遙感像元面數(shù)據(jù)，再由遙感像元面數(shù)據(jù)擴(kuò)展到區(qū)域甚至全球，是完全不同的空間尺度。這種不同尺度信息之間往

30、往是非線性或不均勻的，兩者的鏈接必然存在著空間擴(kuò)展、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、誤差分析、是否具有代表性等一系列問題。三是，對(duì)于每一種具體的傳感器來說，它多是以單空間分辨率方式采集地表數(shù)據(jù)；但是遙感可以多平臺(tái)、多傳感器的方式采集地表數(shù)據(jù)，它本身是多空間分辨率的。適用于一種空間分辨率的模型不一定適用于另外一種。四是，尺度問題除了空間域的尺度轉(zhuǎn)換，還應(yīng)包含時(shí)間域的轉(zhuǎn)換。遙感信息是瞬時(shí)信息，對(duì)于一些需要時(shí)間積分的參數(shù)，應(yīng)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展。例如，地表凈輻射的日總量，需要對(duì)比地面氣象站的地表凈輻射的日積分值和遙感方法所獲得的瞬時(shí)值，求出它們的轉(zhuǎn)換系數(shù)3. 什么是輻亮度，什么是輻照度？輻亮度L(radiance)：?jiǎn)挝涣Ⅲw角、

31、單位投影面積上的輻射通量(radiant flux)， 也稱為輻射亮度，單位為 W·cm-2·sr-1輻照度E(irradiance)：?jiǎn)挝煌队懊娣e上的輻射通量，即輻亮度對(duì)立體角的積分， 也稱為輻射通量密度(radiant flux density)，單位為 W·cm-24. BRDF和BRF分別是什么，是如何定義的？設(shè)波長(zhǎng) ，有 空間分布函數(shù)的入射輻射從 (0, 0) 方向以輻亮度L0 (0, 0, ) 投射向點(diǎn)目標(biāo)，造成該點(diǎn)目標(biāo)的輻照度增量為 dE (0, 0, ) = L0(0, 0, )cos0 d。傳感器從方向 (, ) 觀察目標(biāo)物，

32、接收到來自目標(biāo)物對(duì)外來輻射 dE 的反射輻射，其輻亮度值為 dL (, , )，則定義二向反射分布函數(shù)BRDF為 ：BRDF的物理意義：來自方向地表輻照度的微增量與其所引起的方向反射輻亮度的微增量之間的比值雙向反射因子/雙向反射率因子（Bidirectional Reflectance Factor,   BRF）定義：在相同的輻照度條件下，地物向 (, ) 方向的反射輻射亮度與一個(gè)理想的漫反射體在該方向上的反射輻射亮度的比值5.為什么說遙感反演是病態(tài)反演？地球表面是個(gè)非常復(fù)雜、開放的巨系統(tǒng)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)需要用多種參數(shù)加以描述，這種未知參數(shù)幾乎是無窮的

33、，而遙感數(shù)據(jù)總是有限的，要用遙感數(shù)據(jù)反演地表參數(shù)存在著反演策略與方法問題。本節(jié)小節(jié)：Ø 從傳統(tǒng)遙感向定量遙感推進(jìn)時(shí)，要特別注意遙感的方向性問題和尺度效應(yīng)問題：傳統(tǒng)的基于星下點(diǎn)垂直觀測(cè)的假設(shè)已經(jīng)不成立，地物的反射特性需要用BRDF來進(jìn)行表達(dá)；傳統(tǒng)的漫反射特性、互易原理、普朗克定理在像元尺度上也不成立，需要建立新的模型進(jìn)行表達(dá)Ø 遙感反演是一個(gè)病態(tài)反演過程，精度目前仍受到限制，需要充分利用先驗(yàn)知識(shí)等反演策略提高反演的精度3.3冠層反射的正演模型1.以植被冠層反射為例，其BRDF的正演模型包括四類：（1）輻射傳輸模型（RT模型）（2）幾何光學(xué)模型（GO模型）（3）幾何光學(xué)-輻射傳輸混合模型（GORT模型）（4）計(jì)算機(jī)模擬模型2.為什么要研究冠層反射的正演模型？研究BRDF正演模型的目的：通過精確的BRDF估算地表參數(shù)（如反照率、反射率等）和地表幾何特征（如植被參數(shù)LAI、LAD等），也就是解決遙感模型的反演問題。3. 有哪些類型的模型可以對(duì)冠層反射的正演進(jìn)行建模？各自的原理和適用性是什么？² RT模型：在植被冠層中任一高度上，總輻照度由直接太陽(yáng)輻射、天空散射輻射以及植被各組分（葉、莖、花等）所截獲輻射的反射和透射總和組成。它適用于連續(xù)植被冠層的反射狀況，