中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所模擬試卷

精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------精品文檔---------------------------------------------------------------------一、名詞解釋（每題4分，共40分）1.光學(xué)遙感（P67）遙感可以根據(jù)探測能量的波長和探測方式、應(yīng)用目的分為可見光-反射紅外遙感（0.38~3.0μm）、熱紅外遙感（3.0~15μm）、微波遙感三種基本形式，其中前兩者可統(tǒng)稱為光學(xué)遙感，屬于被動遙感。2.地物波譜（P50）地物的反射、吸收、發(fā)射電磁波的特征是隨波長而變化的。因此人們往往以波譜曲線的形式表示，簡稱地物波譜。3.遙感定標(biāo)（P45）定標(biāo)（校準(zhǔn)）是將遙感器所得的測量值變換為絕對亮度或變換為與地表反射率、表面溫度等物理量有關(guān)的相對值的處理過程。或者說，遙感器定標(biāo)就是建立遙感器每個探測器輸出值與該探測器對應(yīng)的實際地物輻射亮度之間的定量關(guān)系。它是遙感定量化的前提。4.植被指數(shù)（P372）對多光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)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、生物量等有一定指示意義的數(shù)值——即所謂的“植被指數(shù)”。5.監(jiān)督分類（P194）監(jiān)督分類，又稱訓(xùn)練分類法，即用被確認(rèn)類別的樣本像元去識別其他未知類別像元的過程。6.混合像元（P328）若像元包含不止一種土地覆蓋類型，則稱為混合像元，它記錄的是所對應(yīng)的不同土地覆蓋類型光譜響應(yīng)特征的綜合。7.圖像增強(qiáng)（P183）圖像增強(qiáng)和變換則是為了突出相關(guān)的專題信息，提高圖像的視覺效果，使分析者能更容易地識別圖像內(nèi)容，從圖像中提取更有用的定量化信息。8.輻射分辨率（P44）輻射分辨率指遙感器對光譜信號強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分能力。即探測器的靈敏度——遙感器感測元件在接收光譜信號時能分辨的最小輻射度差，或指對兩個不同輻射源的輻射量的分辨能力。一般用灰度的分級數(shù)來表示，即最暗-最亮灰度值（亮度值）間分級的數(shù)目——量化級數(shù)。9.透視收縮（P152）由于雷達(dá)按時間序列記錄回波信號，因而入射角與地面坡角的不同組合，使其出現(xiàn)程度不同的透視收縮現(xiàn)象。即雷達(dá)圖像上的地面斜坡被明顯縮短的現(xiàn)象?！笆湛s”意味著回波能量相對集中，回波信號更強(qiáng)。評分標(biāo)準(zhǔn)：①形成原因2分（雷達(dá)記錄信號方式、入射角與坡角組合各1分），②斜坡縮短1分，③能量集中、信號更強(qiáng)1分。10.BRDF（P32）BidirectionalReflectanceDistributionFunction，二向性反射率分布函數(shù)，是用來描述表面反射特性空間分布的基本參數(shù)。它被定義為d()d(,)(,;,)d()d(,)rriirriiLLBRDFEEθφθφθφθφΩ==Ω式中：iθ表示入射輻射天頂角，iφ表示入射輻射方位角；rθ表示反射輻射天頂角；rφ表示反射輻射方位角；、分別表示在入射和反射方向上的兩個微小立體角；d(iΩrΩ)iEΩ表示在一個微小面積元上，特定入射光dA(,)iiθφ的輻照度，單位為W·m-2；d()rLΩ表示在一個微小面積元d上，特定反射光A(,)rrθφ的輻亮度，單位為W·m-2·Sr-1。1.遙感系統(tǒng)（P3）遙感系統(tǒng)指不同的遙感平臺和遙感器的組合。2.朗伯體（P31-32）當(dāng)入射能量在所有方向均勻反射，即入射能量以入射點為中心，在整個半球空間內(nèi)向四周各向同性的反射能量的現(xiàn)象，稱為漫反射，也稱各向同性反射。一個完全的漫射體稱為朗伯體。3.分裂窗（P116）又稱多通道法、劈窗法，指在地表溫度熱紅外遙感反演中，利用10~13μm的大氣窗口內(nèi)，兩個相鄰?fù)ǖ溃ㄒ话銥?0.5~11.5μm、11.5~12.5μm）對大氣吸收作用的不同（尤其對大氣中水汽吸收作用的差異），通過兩個通道測量值的各種組合來剔除大氣的影響，進(jìn)行大氣和地表比輻射率的訂正。4.時間分辨率（P43）時間分辨率是關(guān)于遙感影像間隔時間的一項性能指標(biāo)。遙感探測器按一定的時間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)周期，又稱回歸周期。它是由飛行器的軌道高度、軌道傾角、運(yùn)行周期、軌道間隔、偏移系數(shù)等參數(shù)所決定。這種重復(fù)觀測的最小時間間隔稱為時間分辨率。1.黑體（P106）黑體被定義為完全的吸收體和發(fā)射體。它吸收和重新發(fā)射它所接收到的所有能量（沒有反射）。它的吸收率和發(fā)射率均為1。也就是說，在任何溫度下，對各種波長的電磁輻射能的吸收系數(shù)恒等于1的物體稱為黑體。2.地表反照率（P34，P321）反射率的特征也可表示為反照率（Albedo），又稱半球反射率，可定義為目標(biāo)物的出射度與入射度之比（即單位時間、單位面積上各個方向出射的總輻射能量M與入射總輻射能量E之比），常用α表示為：α=M/E。以太陽光作為入射光的地表半球反射率，稱為地表反照率（即自然物體的半球反射率）。3.多角度遙感即利用傳感器從不同方向多個角度對同一地物進(jìn)行觀測，以獲取地物信息的技術(shù)手段稱為多角度遙感。多角度遙感與常規(guī)單一方向遙感相比，能夠獲取更多的地物信息，這將有助于提高遙感定量反演的精度。評分標(biāo)準(zhǔn)：①多個角度觀測2分，②獲取更多信息1分，③與常規(guī)遙感手段比較1分。4.亮度溫度（P115）物體的亮度溫度（Tb）是指輻射出與觀測物體相等的輻射能量的黑體溫度。即44skinbMTTεσσ==，1/4bskinTTε=式中：ε為物體的比輻射率（發(fā)射率）；σ為波耳茲曼常數(shù)；M為物體的輻射出射度；Tskin為物體的動力學(xué)溫度（分子運(yùn)動溫度）。5.空間分辨率（P36）空間分辨率，又稱地面分辨率。后者是針對地面而言，指可以識別的最小地面距離或最小目標(biāo)物的大小。前者是針對遙感器或圖像而言的，指圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，或指遙感器區(qū)分兩個目標(biāo)的最小角度或線性距離的度量。它們均反映對兩個非常靠近的目標(biāo)物的識別、區(qū)分能力，有時也稱分辨力或解像力。一般有像元、線對數(shù)、瞬時視場三種表示方法。6.熱點效應(yīng)由于太陽方向與觀測方向不同，在一個像元內(nèi)存在光照植被、光照土壤、陰影植被和陰影土壤四個分量。當(dāng)觀測方向與太陽方向完全重合時，像元內(nèi)只能觀測到光照植被和光照土壤，此時像元最亮，這稱為熱點（蘇理宏，李小文等，植被冠層熱點的季相和日相變化，遙感學(xué)報，2002年第4期）。7.輻照度（P13）輻射照度（Irradiance），簡稱輻照度，指面輻射源在單位時間內(nèi)，從單位面積上接收的輻射能量，即照射到物體單位面積上的輻射通量，常用E表示，單位為瓦/米2（W·m-2），表達(dá)為d/dEAφ=式中：dφ為面輻射源輻射通量微元，dA為面輻射源的面積微元。8.6S模型（P28）一種大氣校正模型，英文全稱為theSecondSimulationofSatelliteSignalintheSolarSpectrum（太陽光譜中衛(wèi)星信號的二次模擬）。它是法國大氣光學(xué)實驗室的Tanre等人在原有的5S模型基礎(chǔ)上提出、發(fā)展的改進(jìn)版。6S大氣校正模型適用于可見光-近紅外（0.25~4μm）的多角度數(shù)據(jù)。它對不同情況下（不同的遙感器、不同地面狀況）太陽光在太陽-地面目標(biāo)-遙感器整個傳輸路徑中所受到的大氣影響進(jìn)行了描述。9.圖像地理編碼（P177）圖像地理編碼（Geo-coding）：是一種特殊的圖像糾正方式，把圖像糾正到一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系，以使地理信息系統(tǒng)中來自不同遙感器的圖像和地圖能方便地進(jìn)行不同層之間的操作運(yùn)算和分析。10.成像光譜儀（P94）成像光譜儀仍屬多光譜掃描儀的范疇。它在結(jié)構(gòu)和成像原理方面與光機(jī)掃描儀、推掃式掃描儀有不少的相似。由于采用成像光譜技術(shù)，成像光譜儀具有高光譜分辨率、圖譜合一、高空間分辨率、高信噪比等突出特點。與傳統(tǒng)的多光譜掃描儀相比，成像光譜儀能夠得到上百通道、連續(xù)波段的圖像，每個圖像像元可以提取一條光譜曲線。成像光譜儀不是在“點”上的光譜測量，而是在連續(xù)空間上進(jìn)行光譜測量，因此它是光譜成像的；其光譜通道不是離散的而是連續(xù)的，因此從它的每個像元均能提取一條平滑而完整的光譜曲線。成像光譜儀的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域“成像無光譜”和“光譜不成像”的歷史問題（童慶禧、張兵、鄭蘭芬，《高光譜遙感的多學(xué)科應(yīng)用》，電子工業(yè)出版社，2006.5）。評分標(biāo)準(zhǔn)：①多光譜掃描儀1分，②上百個通道、連續(xù)波段1分，③提取光譜曲線1分，④其他特點1分。一、名詞解釋（每題4分，共40分）1.定量遙感定量遙感是當(dāng)前遙感發(fā)展的前沿。它利用遙感器獲取的地表地物的電磁波信息，在計算機(jī)系統(tǒng)支持下，通過數(shù)學(xué)的或物理的模型將遙感信息與觀測地表目標(biāo)參量聯(lián)系起來，定量地反演或推算出某些地學(xué)、生物學(xué)及大氣等目標(biāo)參量或地物定量信息。2.圖像鑲嵌（P179）當(dāng)研究區(qū)超出單幅遙感圖像所覆蓋的范圍時，通常需要將兩幅或多幅圖像拼接起來形成—幅或一系列覆蓋全區(qū)的較大圖像，這個過程就是圖像鑲嵌。3.朗伯余弦定律（P32）一個完全的漫射體稱為朗伯體，其電磁波的反射服從于朗伯余弦定律。從任何角度觀察朗伯表面，其反射輻射能量（反射輻射亮度）都相同。朗伯余弦定律的表達(dá)式為式中：θ為觀測方向與法線的夾角；I(θ)為θ方向的輻射強(qiáng)度；I0為法線方向的輻射強(qiáng)度。注意到輻射亮度L(θ)與輻射強(qiáng)度I(θ)的關(guān)系：()()/cosLIAθθ=，因此上式轉(zhuǎn)換成輻射亮度后有即反射輻射亮度與方向無關(guān)。4.紋理（P168）紋理（Texture）即圖像的細(xì)部結(jié)構(gòu)，指圖像上色調(diào)變化的頻率。它是一種單一細(xì)小持征的組合。這種單一持征可以很小，以至于不能在圖像上單獨(dú)識別。目視解譯中，紋理指圖像上地物表面的質(zhì)感（平滑、粗糙、細(xì)膩等印象），一般以平滑/粗糙度劃分不同層次。5.極化（P11）極化又稱偏振，是橫波中呈現(xiàn)出的一種特殊現(xiàn)象。電磁波作為一種橫波，其相互垂直的電場和磁場的振動方向是與傳播方向垂直的。傳播方向確定后，其振動方向并不是惟一的。它可以是垂直于傳播方向（x軸）的任何方向（即y、z平面內(nèi)的任一方向）。它可以是不變的，也可以隨時間按一定方式變化或按一定規(guī)律旋轉(zhuǎn)。電場的極化是用來描述給定位置電場矢量的方向隨時間的變化，定義為空間某點處固定位置電場方向矢量的終點隨時間變化所形成的軌跡（郭華東《雷達(dá)對地觀測理論與應(yīng)用》，科學(xué)出版社，2000）。評分標(biāo)準(zhǔn)：兩種回答都可以，但都應(yīng)說明電磁場振動方向（即電場矢量方向）隨時間變化。6.合成孔徑雷達(dá)（P147）即采用“合成天線”技術(shù)制成的雷達(dá)。這種技術(shù)考慮到在雷達(dá)探測過程中，由于目標(biāo)與飛行器的相對運(yùn)動，目標(biāo)在雷達(dá)波束中將有一段停留時間，同時雷達(dá)可在飛行軌道的不同位置對目標(biāo)進(jìn)行觀測。因此，可以通過線性調(diào)頻調(diào)制的“方位壓縮技術(shù)”，構(gòu)成“合成天線”。它如同一個沿直線方向運(yùn)動著的線列小天線，移動到每個位置（或時間）發(fā)射一個信號，接收并分別存儲每點的目標(biāo)回波信號的振幅和相位信息，然后把存儲的不同時刻的全部回波信號，進(jìn)行合成處理（補(bǔ)償因時間和距離不同所引起的相位差），方能得到地面的實際圖像。這個處理過程相當(dāng)于組成一個比實際天線大得多的合成天線，以獲得高的方位分辨率。7.彩色紅外片（P74）彩紅外膠片的三層感光乳膠層中，以感紅外光層替代了天然彩色膠片的感藍(lán)光層，因此，片基以上依次為感紅層，感綠層，感紅外層。當(dāng)目標(biāo)反射0.5~0.9μm波長范圍內(nèi)的電磁波能量入射到膠片上時，其中的紅外分量、綠光分量、紅光分量分別在相應(yīng)的乳膠層感光，經(jīng)顯影、定影處理后，在膠片（負(fù)片）上分別呈青、黃、品紅影像，面在像片（正片）上分別呈現(xiàn)紅、藍(lán)、綠（負(fù)片色彩的互補(bǔ)色）的彩色影像。8.重采樣（P178）遙感圖像幾何校正中，重新定位后的像元在原圖像中分布是不均勻的，即輸出圖像像元點在輸入圖像中的行列號不是或不全是整數(shù)關(guān)系。因此需要根據(jù)輸出圖像上的各像元在輸入圖像中的位置，對原始圖像按一定規(guī)則重新采樣，進(jìn)行亮度值的插值計算，建立新的圖像矩陣。常用的重采樣方法包括：①最鄰近像元法，②雙線性內(nèi)插法，③三次卷積內(nèi)插法等。評分標(biāo)準(zhǔn)：①重新定位后像元行列號不是或不全是整數(shù)關(guān)系2分，②亮度值插值計算1分，③常用方法1分。9.分類樹（P223）在遙感圖像分類中，根據(jù)地面景物的總體規(guī)律及內(nèi)在聯(lián)系而建立的一種樹狀結(jié)構(gòu)的框架，即稱為分類樹。建立分類樹后可以根據(jù)分類樹的結(jié)構(gòu)逐級分層次地把所研究的目標(biāo)一一區(qū)分、識別出來，即分層分類法。10.DN值（P172）數(shù)字圖像是由一系列像元組成，每個像元有一數(shù)值（DN——DigitalNumber）表示，稱為像元的亮度值或灰度值。評分標(biāo)準(zhǔn)：答出像元的亮度值或灰度值即可。二、問答題（每題15分，共60分）1.簡述典型地物的光譜特征（土壤、水體、植被）。（植物、土壤：P50-53；水體：P414-416）植物：健康綠色植物的波譜持征主要取決于它的葉子。在可見光譜段內(nèi)，植物的光譜特性主要受葉的各種色素的支配，其中葉綠素起著最重要的作用。由于色素的強(qiáng)烈吸收，葉的反射和透射很低。在以0.45μm為中心的藍(lán)波段及以0.67μm為中心的紅波段，葉綠素強(qiáng)烈地吸收輻射能（＞90％）而呈吸收谷。在這兩個吸收谷之間（0.54μm附近）吸收較少，形成綠色反射峰（10％~20％）而呈現(xiàn)綠色植物。假若植物受到某種形式的抑制，阻止它正常生長發(fā)育，導(dǎo)致葉綠素含量降低，葉綠素在藍(lán)、紅波段的吸收減少反射增強(qiáng)，特別是紅反射率升高，以至于植物轉(zhuǎn)為黃色（綠色+紅色=黃色）當(dāng)植物衰老時，由于葉綠素逐漸消失，葉黃素、葉紅素在葉子的光譜響應(yīng)中起主導(dǎo)作用，因而秋天樹葉變黃或楓葉變紅。在近紅外譜段內(nèi)，植物的光譜特征取決于葉片內(nèi)部的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。葉的反射及透射能相近（各占入射能的45％~50％），而吸收能量很低（＜5％）。在0.74μm附近，反射率急劇增加。在近紅外0.74~1.3μm譜段內(nèi)形成高反射。這是由于葉子的細(xì)胞壁和細(xì)胞空隙間折射率不同，導(dǎo)致多重反射引起的。由于植物類別間葉子內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化大，故植物在近紅外的反射差異比在可見光區(qū)域大得多，這樣我們就可以通過近紅外譜段內(nèi)反射率的測量來區(qū)分不同的植物類別。在短波紅外譜段內(nèi)（1.3μm以外），植物的入射能基本上均吸收或反射，透射極少。植物的光譜持性受葉子總含水量的控制，葉子的反射率與葉內(nèi)總含水量約呈負(fù)相關(guān)，即反射總量是葉內(nèi)水分含量及葉片厚度的函數(shù)。由于葉子細(xì)胞間及內(nèi)部的水分含量，綠色植物的光譜反射率受到以1.4μm、1.9μm、2.7μm為中心的水的吸收帶的控制，而呈跌落狀態(tài)的曲線。其中1.4μm和1.9μm處的兩個吸收帶是影響葉子短波紅外波段光譜相應(yīng)的主要頻帶。1.1μm和0.96μm處的水的吸收帶，雖然強(qiáng)度很小，但在多層葉片下，對反射率仍有顯著影響。位于三個吸收帶之間的1.6μm和2.2μm處有兩個反射峰。所有的健康綠色植物均具有基本的光譜特性，其光譜響應(yīng)曲線雖有一定的變化范圍，而呈一定寬度的光譜帶，但總的“峰-谷”形態(tài)變化是基本相似的。這是因為影響其波譜特性的主導(dǎo)控制因素一致。但是，不同的植物類別，其葉子的色素含量、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、含水量均有不同。因而光譜響應(yīng)曲線總存在著一定的差異。即使同一植物，隨葉的新老、稀密、季節(jié)不同、土壤水分及組分含量差異，或受大氣污染、病蟲害影響等，均會導(dǎo)致整個譜段或個別譜段內(nèi)反射率的變化，而且往往近紅外波段比可見光波段能更清楚地觀測到這些變化。這種變化相差異，是人們鑒別和監(jiān)測植物的依據(jù)。土壤：土壤光譜反射率曲線的“峰-谷”變化較弱，曲線的形態(tài)遠(yuǎn)沒有植物那么復(fù)雜?？偟目磥恚寥赖姆瓷渎室话愣际请S著波長的增加而增加，在可見光和近紅外波段尤為明顯。土壤對所有入射能均吸收或反射，無透射。但是，土壤本身是一種復(fù)雜的混合物。影響土壤反射率的因素很多，包括水分含量、土壤結(jié)構(gòu)（砂、粉砂、黏土的比例）、有機(jī)質(zhì)含量、氧化鐵的存在以及表面粗糙度等。這些因素是復(fù)雜的、變化的和相關(guān)的。水體：對水體來說，水體的光譜特征主要是由水體本身的物質(zhì)組成決定，同時又受到各種水狀態(tài)的影響。在可見光波段0.6μm之前，水的吸收少、反射率較低、大量透射。其中，水面反射率約5％左右，并隨著太陽高度角的變化呈3％~10％的變化；水體可見光反射包含水表面反射、水體底部物質(zhì)反射及水中懸浮物質(zhì)（浮游生物或葉綠素、泥沙及其他物質(zhì)）的反射3方面的貢獻(xiàn)。對于清水，在藍(lán)-綠光波段反射率4％~5％，0.6μm以下的紅光部分反射率降到2％~3％，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。這一特征與植被和土壤光譜形成十分明顯的差異，因而在紅外波段識別水體是較容易的。由于水在紅外波段（NIR、SWIR）的強(qiáng)吸收，水體的光學(xué)特征集中表現(xiàn)在可見光在水體中的輻射傳輸過程。它包括界面的反射、折射、吸收、水中懸浮物質(zhì)的多次散射（體散射特征）等。而這些過程及水體“最終”表現(xiàn)出的光譜特征又是由以下因素決定的，包括水面的入射輻射、水的光學(xué)性質(zhì)、表面粗糙度、日照角度與觀測角度、氣-水界面的相對折射率以及在某些情況下還涉及水底反射光等。2.比較K-L變換與K-T變換的異同。（P187-189，P378-380）K-L變換又稱主成分分析（PrincipalComponentsAnalysis，PCA），是一種除去波段之間的多余信息，將多波段的圖像信息壓縮到比原波段更有效的少數(shù)幾個轉(zhuǎn)換波段的方法。在實際的主成分分析中，各主成分是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換而獲得。在對TM數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析后，得到的前三個主分量PC1、PC2、PC3可包含原數(shù)據(jù)95%以上的信息。因此，主成分圖像能大量地壓縮數(shù)據(jù)量從而節(jié)省特征提取的處理時間。K-T變換又稱穗帽變換（TC），是指在多維光譜空間中，通過線性變換、多維空間的旋轉(zhuǎn)，將植物、土壤信息投影到多維空間的一個平面上，在這個平面上使植被生長狀況的時間軌跡（光譜圖形）和土壤亮度軸相互垂直。也就是，通過坐標(biāo)變換使植被與土壤的光譜持征分離。植被生長過程的光譜圖形呈所謂的“穗帽”圖形；而土壤光譜則構(gòu)成一條土壤亮度線，有關(guān)土壤特征（含水量、有機(jī)質(zhì)含量、粒度大小、土壤礦物成分、土壤表而粗糙度等）的光譜變化都沿土壤亮度線方向產(chǎn)生。K-T變換得到的4個新波段沒有直接的物理意義，但此信息與地面景物是有關(guān)聯(lián)的。其中第一分量（TC1）表征“土壤亮度”，它反映土壤亮度信息；第二分量（TC2）表征“綠度”，它與綠色植被長勢、覆蓋度等信息直接相關(guān)；第三分量為“黃度”，無確定意義位于TCl、TC2的右側(cè)；第四分量無景觀意義，主要為噪聲（包含系統(tǒng)噪聲和大氣信息）。第一、二分量往往集中了95％或更多的信息。因此，植被、土壤信息主要集中在由TC1、TC2組成的二維圖形中。K-L變換與K-T變換的共同點在于兩者都是線性變換，從這個意義上說，K-T變換是一種特殊的K-L變換。它們的區(qū)別在于：K-L變換的相關(guān)系數(shù)是原數(shù)據(jù)波段間協(xié)方差或相關(guān)系數(shù)的函數(shù)。這個特征使得K-L變換可以根據(jù)實際的圖像產(chǎn)生從數(shù)據(jù)壓縮角度看來最好的轉(zhuǎn)換，但卻使得從不同圖像得到的主成分難以進(jìn)行互相比較。也就是說，K-L變換得到的主分量沒有物理或景觀意義，僅僅反映了包含原數(shù)據(jù)量的多少。而K-T變換得到的4個分量有一定的景觀含義，它獨(dú)立于單個圖像，不同圖像產(chǎn)生的土壤亮度和綠度可以互相比較。K-T變換的一個缺點是它依賴于遙感器（主要是波段），因此其轉(zhuǎn)換系數(shù)對每種遙感器是不同的。評分標(biāo)準(zhǔn)：①K-L、K-T變換的概念6分，②K-T變換4分量含義4分，③K-L、K-T變換相同點2分，不同點3分。3.比輻射率與哪些因素有關(guān)？并作簡要分析。（P107-108）所謂比輻射率，又稱發(fā)射率，用ε(T,λ)表示。比輻射率被定義為，物體在溫度T、波長λ處的輻射出射度Ms(T,λ)與同溫度、同波長下的黑體輻射出射度MB(T,λ)的比值，即(,)(,)(,)SBMTTMTλελλ=或()ελ=物體的輻射出射度同溫度下黑體的輻射出射度比輻射率是一個無量綱的量，ε的取值在0~1之間。物體的比輻射率是物體發(fā)射能力的表征。它不僅依賴于地表物體的組成成分，而且與物體的表面狀態(tài)（表面粗糙度等）及物理性質(zhì)（介電常數(shù)，含水量、溫度等）有關(guān)，并隨著所測定的輻射能的波長（λ）、觀測角度（θ）等條件的變化而變化。測量波長與物體組成成分對比輻射率的影響：在8~14μm的熱紅外波段，許多物體的比輻射率都大于0.90，清水可達(dá)0.98~0.99，接近黑體，但是仍有一些物體，如粗鐵片、鋁箔、亮金等，其比輻射率小于0.7甚至更低。觀測角度與表面粗糙度對比輻射率的影響：對于光滑表面，比輻射率隨觀測角的增加逐漸增加，到布儒斯特（Brewster）角時達(dá)到最大，然后迅速下降，到90°時降為0；粗糙表面為朗伯面，其發(fā)射各向同性，比輻射率不隨角度變化；介于兩者間的一般粗糙面并非朗伯體特征，其發(fā)射各向異性，比輻射率隨角度變化的規(guī)律很復(fù)雜。但實驗已證明，隨著粗糙度增大，比輻射率隨觀測角度變化要小些。另外對于非同溫混合像元，過去使用的“復(fù)合比輻射率”“有效發(fā)射率”等概念也顯得不夠明確，像元尺度下的比輻射率、溫度等物理概念需要重新定義，這些也給像元比輻射率增加了新的影響因素。4.列舉大氣校正的常用方法，并就其中一種進(jìn)行詳細(xì)說明。（P25-28）遙感所利用的各種輻射能（這里主要指太陽短波輻射能）均要與地球大氣層發(fā)生相互作用——或散射、或吸收，而使能量衰減，并使光譜分布發(fā)生變化。大氣的衰減作用對不同波長的光是有選擇性的，因而大氣對不同波段的圖像的影響是不同的。另外，太陽-目標(biāo)-遙感器之間的幾何關(guān)系不同，則所穿越的大氣路徑長度不同，使圖像中不同地區(qū)地物的像元灰度值所受大氣影響程度不同，且同一地物的像元灰度值在不同獲取時間所受大氣影響程度也不同。消除這些大氣影響的處理，稱為大氣校正（糾正）。大氣校正可以分為基于圖像特征模型、地面線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃痛髿廨椛鋫鬏斃碚撃Ｐ腿N類型。①基于圖形特征模型的大氣校正并不需要進(jìn)行實際地面光譜及大氣環(huán)境參數(shù)的測量，而僅利用遙感圖像自身的信息就能對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)。常用的方法有：暗目標(biāo)法（darkobject）、平面場模型FF、內(nèi)在平均相對反射率模型（IARR）、對數(shù)殘差修正模型（LRC）等。暗目標(biāo)法的基本思想是：在一幅圖像中總可以找到某種或某幾種地物，其輻射亮度或反射率接近0，但是實測表明這些位置上的像元亮度不為零。這個值就應(yīng)該是大氣散射導(dǎo)致的程輻射度值。因此在最簡單的校正中，只需將每一波段中每個像元的亮度值都減去本波段的最小值。②地面線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，即獲取遙感影像上特定地物的灰度值及其成像時相應(yīng)的地面目標(biāo)反射光譜的測量值，建立兩者之間的回歸方程式，在此基礎(chǔ)上對整幅遙感圖像進(jìn)行輻射灰度糾正。③輻射傳輸模型即利用輻射傳輸方程對大氣效應(yīng)進(jìn)行校正。輻射傳輸方程是描述電磁輻射在散射、吸收介質(zhì)中傳輸?shù)幕痉匠?。考慮到大氣的熱輻射、衰減（吸收與散射）以及天空散射作用，輻射傳輸方程可用下式表示：42200d()(,)()dd4IkBTPIsπρωρρπ′′′=+ΩΩ?Ω?Ω??∫式中：dI為亮度的變化部分；ds為光路長；ρ為物質(zhì)密度；B(T)為普朗克函數(shù)；T為大氣的熱力學(xué)溫度；ω0為單一散射反照率；k為消光系數(shù)；P為散射相位函數(shù)；Ω為入射方向立體角；Ω’為散射方向立體角)；I為入射亮度。式中右邊三項分別代表大氣的熱輻射、散射和衰減所引起的能量變化。應(yīng)用大氣輻射傳輸模型進(jìn)行遙感影像大氣校正需要解決兩個關(guān)鍵問題：一是有關(guān)大氣介質(zhì)持征數(shù)據(jù)的獲取，二是適用的大氣輻射傳輸模型的研究。目前國內(nèi)外學(xué)者發(fā)展了多種不同類型的大氣輻射傳輸模型并開發(fā)了相關(guān)軟件，如LOWTRAN、MODTRAN系列以及5S、6S模型等。評分標(biāo)準(zhǔn)：①大氣校正的概念4分，②常用方法（至少給出6種）6分，③舉例說明（要求說明校正原理、基本思想、校正過程，如舉輻射傳輸方程校正模型，還應(yīng)給出基本的輻射傳輸方程）5分。三、論述題（每題25分，共50分）1.論述遙感植被解譯的應(yīng)用。遙感植被解譯有極為廣泛的用途，資源衛(wèi)星都把植被的探測作為重要的目標(biāo)，無論是傳感器波段的選擇或是重訪周期（時相分辨率）的選擇都充分考慮植被的生長規(guī)律。（1）植被制圖應(yīng)用遙感影像進(jìn)行植被的分類制圖，尤其是大范圍的植被制圖，是一種非常有效而且節(jié)約大量人力物力的工作，已被廣泛的采用。在我國內(nèi)蒙古草場資源遙感調(diào)查、“三北”防護(hù)林遙感調(diào)查、水土流失遙感調(diào)查、洪湖水生植被調(diào)查、洞庭湖蘆葦資源的調(diào)查、天山博斯騰湖水生植物調(diào)查、新疆塔里木河流域胡楊林調(diào)查、華東地區(qū)植被類型制圖、南方山地綜合調(diào)查等許多研究中，都充分利用了遙感影像，其制圖精度超過了傳統(tǒng)方法。此外，在湖北的神農(nóng)架地區(qū)以及湖北、四川部分地區(qū)的大熊貓棲息地的調(diào)查中，利用遙感影像把大熊貓的主要食用植物箭竹與其他植物區(qū)別開來，從而為圈定大熊貓的棲息地起到了重要的作用（2）城市綠化調(diào)查與生態(tài)環(huán)境評價改善城市的生態(tài)外境，提高城市綠化水平是我國城市生態(tài)建設(shè)的重要問題。近20年來，我國應(yīng)用高分辨率遙感影像進(jìn)行城市綠化調(diào)查已取得了顯著的成效。我國的幾個主要特大城市都進(jìn)行過這方面的工作，北京市8301工程，上海市的三輪遙感綜合調(diào)查，廣州市、天津市、桂林市都應(yīng)用航空遙感影像，做出了城市綠地分布、綠地類型等圖件，進(jìn)行定量研究。上海市在第二輪航空遙感綜合調(diào)查中，通過遙感影像解譯與野外實測相結(jié)合找出遙感影像特征與植株高度、胸徑的關(guān)系，提出“三維綠化指數(shù)”或“綠量”指標(biāo)，以代替原先的“綠化覆蓋率”指標(biāo)來評價城市綠化水平。研究指出，相同面積的草地、灌木和喬木具有相同的“綠化覆蓋率”，但具有不同的“綠量”，其中，喬木具有最高的“緣量”，而草地的綠量最小，同樣面積的喬木制氧和凈化空氣的效率為草地的4~5倍。要提高城市綠化水平，不僅要提高綠化覆蓋率，而更重要的是要提高“三維綠化指數(shù)”，也就是說要提高綠化的質(zhì)量，這對改善城市生態(tài)建設(shè)和管理的理論和實踐都有重要指導(dǎo)意義。（2）城市綠化調(diào)查與生態(tài)環(huán)境評價改善城市的生態(tài)外境，提高城市綠化水平是我國城市生態(tài)建設(shè)的重要問題。近20年來，我國應(yīng)用高分辨率遙感影像進(jìn)行城市綠化調(diào)查已取得了顯著的成效。我國的幾個主要特大城市都進(jìn)行過這方面的工作，北京市8301工程，上海市的三輪遙感綜合調(diào)查，廣州市、天津市、桂林市都應(yīng)用航空遙感影像，做出了城市綠地分布、綠地類型等圖件，進(jìn)行定量研究。上海市在第二輪航空遙感綜合調(diào)查中，通過遙感影像解譯與野外實測相結(jié)合找出遙感影像特征與植株高度、胸徑的關(guān)系，提出“三維綠化指數(shù)”或“綠量”指標(biāo)，以代替原先的“綠化覆蓋率”指標(biāo)來評價城市綠化水平。研究指出，相同面積的草地、灌木和喬木具有相同的“綠化覆蓋率”，但具有不同的“綠量”，其中，喬木具有最高的“緣量”，而草地的綠量最小，同樣面積的喬木制氧和凈化空氣的效率為草地的4~5倍。要提高城市綠化水平，不僅要提高綠化覆蓋率，而更重要的是要提高“三維綠化指數(shù)”，也就是說要提高綠化的質(zhì)量，這對改善城市生態(tài)建設(shè)和管理的理論和實踐都有重要指導(dǎo)意義。（3）草場資源調(diào)查草場上牧草的長勢好壞與牧草的產(chǎn)量直接相關(guān)，而產(chǎn)草量是載畜量（單位面積草場可養(yǎng)牲畜的頭數(shù)）的決定因素。我國在內(nèi)蒙古草場遙感綜合調(diào)查、天山北坡草場調(diào)查、湖北西南山區(qū)草場調(diào)查、西藏北部草場調(diào)查中，在應(yīng)用遙感技術(shù)確定草場類型，進(jìn)行草場質(zhì)量評價的基礎(chǔ)上，內(nèi)蒙古草場資源遙感結(jié)合地面樣點光譜測量數(shù)據(jù)，指出比值植被指數(shù)RVI=NIR/R與產(chǎn)草量W有良好的關(guān)系：W＝—86.9+162.65RVI（相關(guān)系數(shù)r=0.966）根據(jù)這一方程計算出全自治區(qū)草場的總產(chǎn)草量。為保證草場的更新和持續(xù)利用，可供牲畜食用的草量僅為總產(chǎn)草量的50%左右，按此比例得出全自治區(qū)可食產(chǎn)草量為91286657.02t。以每頭綿羊平均日食鮮草3.5kg計算，求出全自治區(qū)的適宜載畜量為7066.3萬頭綿羊單位（其他大牲畜l頭相當(dāng)1.5頭綿羊單位）。將這一指標(biāo)與實際載畜量進(jìn)行比較，可以確定哪些草場還有潛力，哪些草場屬于超載，從而為畜牧業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)。在具體工作中還可以劃分出不同草場類型，不同產(chǎn)草量等級，分別確定合理的載畜量。（4）林業(yè)資源調(diào)查林業(yè)部門是我國采用遙感技術(shù)進(jìn)行資源調(diào)查最早的部門之一，在我國的各大林區(qū)都應(yīng)用過遙感影像制作森林分布圖、宜林地分布圖等，并對林地的面積變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。其中尤其是1987~1990年之間全面開展的“三北”防護(hù)林遙感綜合調(diào)查的重點科技攻關(guān)項目，對橫貫我國的東北、華北和西北已建的防護(hù)林網(wǎng)的分布、面積、保存率和有效性進(jìn)行評估。在調(diào)查研究中采用陸地衛(wèi)星TM影像，國土衛(wèi)星影像和試點區(qū)的航空遙感影像進(jìn)行解譯，制作了林地分布、立地條件、土地利用、土地類型等多種專題圖，典型地區(qū)建立了資源與環(huán)境信息系統(tǒng)。結(jié)果表明，我國“三北”防護(hù)林建設(shè)取得了重大成就，“三北”地區(qū)森林覆蓋率由1997年的6.31%增加到8.43%，使農(nóng)田生態(tài)環(huán)境得到部分改善。通過調(diào)查還對防護(hù)樹種結(jié)構(gòu)等問題提出了改進(jìn)的建議。這項調(diào)查的成果，為我國“三北”防護(hù)林建設(shè)的科學(xué)決策提供依據(jù)，有效地促進(jìn)了遙感的實用化。評分標(biāo)準(zhǔn)：以上答案參考梅安新等《遙感導(dǎo)論》（高等教育出版社，2001）P247-249?？忌缒芑卮鸪銎渌麘?yīng)用，如遙感作物估產(chǎn)、植被動態(tài)變化分析、植被找礦等，并說明原理、方法，同樣可以得分。2.我國現(xiàn)階段遙感發(fā)展所面臨的問題及對策。（P4-7）我國遙感從20世紀(jì)70年代開始發(fā)展到現(xiàn)階段，一個關(guān)鍵問題仍是進(jìn)一步實用化，特別是航天遙感的實用化?，F(xiàn)在雖然遙感廣泛應(yīng)用于許多方面，并在資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測、海洋漁業(yè)、地質(zhì)找礦等領(lǐng)域取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但是，總的看來，遙感應(yīng)用的整體水平還不能滿足實用的要求。突出地表現(xiàn)在兩個方面：一是實時監(jiān)測與處理能力尚不能滿足如災(zāi)害監(jiān)測、漁情預(yù)報、精細(xì)農(nóng)業(yè)等所要求的同步、準(zhǔn)同步地完成數(shù)據(jù)獲取、分析處理、快速提供連續(xù)不斷的實用信息。也就是說遙感的時效性尚未充分體現(xiàn)，以達(dá)到實用；二是遙感圖像自動識別，專題待征提取，特別是遙感數(shù)據(jù)定量。這里有的方面的原因：一是遙感技術(shù)本身的局限性。如遙感數(shù)據(jù)的定標(biāo)，遙感儀器所輸出的遙感數(shù)據(jù)——輻射值是經(jīng)過嚴(yán)格定標(biāo)的，但由于儀器的老化，靈敏度將減弱，性能將發(fā)生變化。以NOAA/AVHRR為例，其可見光和近紅外波段儀器的增益平均每年衰減5％左右。因而遙感儀器需要隨時定標(biāo)和校準(zhǔn)，以保證遙感數(shù)據(jù)的可靠性。再就是遙感數(shù)據(jù)的定位。目前主要還是依賴于衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)所提供的軌道、姿態(tài)參數(shù)以及軌道公式對衛(wèi)星的姿態(tài)等變化進(jìn)行定位糾正，這種定位精度的殘余誤差仍不小，尚不能達(dá)到實用要求。另外．任何遙感系統(tǒng)的空間分辨率是有限的，它所獲取的遙感數(shù)據(jù)，多數(shù)是以混合像元的方式表達(dá)，這也限制了遙感定量化精度。還有，遙感數(shù)據(jù)處理方法的局限，如大氣糾正中，大氣參數(shù)的隨機(jī)性難以測定與反演，這限制了大氣糾正的精度和遙感定量化水平等。二是人們認(rèn)識上的局限性。即人們對遙感成像及傳輸機(jī)理、影像特征、地學(xué)規(guī)律的認(rèn)識是隨著遙感及各學(xué)科的發(fā)展而逐步深化的。我們所利用的遙感數(shù)據(jù)多是采用垂直對地觀測來采集數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)分析的前提多是把地物與電磁波的相互作用簡化為各向同性、均勻的“朗伯體”（Lambertian），而忽略了它明顯的方向性特征。這顯然是不恰當(dāng)?shù)摹Ａ硗?，在推斷地表溫度時，也因比輻射率難以測定，而忽略了比輻射率和環(huán)境輻照度的差異影響。簡單地假設(shè)地表發(fā)射率為1（即為黑體），用亮度溫度來代替地表溫度。但事實上地表發(fā)射率并非為1，而發(fā)射率誤差0.01（測量上1％的誤差），則可導(dǎo)致近lK的溫度誤差。對于這種簡化尚缺乏充分的認(rèn)識。再就是在遙感定量反演和應(yīng)用中，反演模型和應(yīng)用分析模型的建立，往往對環(huán)境條件的復(fù)雜性、參數(shù)的多變性認(rèn)識不足，建模的假設(shè)條件多，過于理想化、概念化，因而所得的結(jié)果多是不確定性的，其精度難以滿足實用需求。要解決遙感實用化的問題，涉及到遙感過程每個環(huán)節(jié)的進(jìn)展。首先是遙感數(shù)據(jù)源的改善，即高光譜、高幾何分辨率、高靈敏度、多角度、多類型遙感器的研制和運(yùn)行。所謂高幾何分辨率指的是空間分辨率，除了目前的Landsat/TM——30m，SPOT——2.5~20m，Landsat/ETM（全色波段）——15m等外，美國已發(fā)射的一些商業(yè)衛(wèi)星如：QuickBird（1999）——0.6lm、“Qrbview-l”（1997~2002）——1~2m、IKONOS（1999）——1m等，空間分辨率有很大的提高。近幾年，美、俄、法、日等同還將發(fā)射一系列超高分辨率的遙感衛(wèi)星和小衛(wèi)星，其目標(biāo)均在1~3m之內(nèi)，直接用于大比例尺制圖。所謂高定位精度，指GPS定位，微波、激光測距，以及三維立體觀測，如SPOT1~4的異軌側(cè)視立體觀測、JERS-1/OPS的同軌前后立體觀測以及SPOT5的前后實時立體觀測等。推出—系列星載多角度遙感器，如ADEOS（日本）/Poder（法）于1996年下半年發(fā)射，為第一代多角度遙感衛(wèi)星；EOS-MISR、ASTER于1999年12月發(fā)射，均為多角度光譜儀；以及計劃中的ADEOSII／Polder、GLI（GlobalImager）等，它們將實現(xiàn)從單一垂直觀測向多角度觀測的方向轉(zhuǎn)化，不僅利用多光譜觀測提取地物組分的波譜信息，而且利用多角度觀測提取地物空間結(jié)構(gòu)的三維信息進(jìn)行精確的空間定位、定量遙感研究和多維分析。所謂高光譜、高靈敏度，指的是高光譜分辨率的成像光譜儀，可有幾十至上百個波段，波段數(shù)越多，越能充分利用處物在不同波段光譜響應(yīng)特征的差別，波段取樣間隔可達(dá)5~10nm（納米）可以顯示每個像元的光譜曲線，以便直接針對地物特征峰值波長的微小差異來識別物質(zhì)；EOS-MODIS中分辨率星載成像光譜儀（可見光-紅外，36個波段）的運(yùn)行；加上采用多種遙感儀器載于同一平臺上，構(gòu)成一個自校、互校系統(tǒng)，以提高觀測數(shù)據(jù)的靈敏度、準(zhǔn)確度。如美國EOS計劃將多種遙感器，同放在一個極軌平臺上，一個儀器測得的數(shù)據(jù)往往是另一儀器校準(zhǔn)、糾正的參數(shù)；再如TOPEX衛(wèi)星（美、法，1993）用GPS加微波測高儀直接得海況的三維空間和高度數(shù)據(jù)，測高精度達(dá)±2cm，并用微波輻射計測大氣參數(shù)用于大氣糾正。關(guān)于多種類型遙感器的研制和新發(fā)展，除了光學(xué)遙感器外，還有成像雷達(dá)，以它全天時、全天候、高分辨率、穿透性等獨(dú)特的優(yōu)勢，從航天飛機(jī)成像雷達(dá)單波段、單極化、單入射角的SIR-A發(fā)展到多波段、多極化、多入射角的SIR-C/X-SAR（1994），加拿大雷達(dá)衛(wèi)星（1995），并進(jìn)一步發(fā)展到干涉雷達(dá)實時獲得地表三維信息，極化雷達(dá)同時獲得地物不同極化特征信息，以便更準(zhǔn)確地探測目標(biāo)持征；并進(jìn)一步開拓新的工作波段，如毫米波（30~300GHz）和亞毫米波（300~3000GHz）；研制新的遙感器，如微波掃描儀、激光雷達(dá)、智能化遙感器等；再加上遙感儀器內(nèi)外定標(biāo)精度的提高，大氣探側(cè)儀器精度的提高等等。以上多方面的改進(jìn)，使所獲得的遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量有很大的改善。其次是遙感數(shù)據(jù)處理分析方法和手段的發(fā)展，以提高遙感的時效性和精度。隨著遙感的發(fā)展，采集數(shù)據(jù)的手段增多，所獲得數(shù)據(jù)量劇增，給數(shù)據(jù)的處理分析帶來一系列新問題，如數(shù)據(jù)壓縮、大容量數(shù)據(jù)的處理、多源數(shù)據(jù)的融合，以及從各類遙感數(shù)據(jù)（成像光譜、成像雷達(dá)、多角度遙感等），快速、高精度地處理、識別和提取有用信息等等。顯然，過去計算機(jī)數(shù)字圖像處理中那種以像元為最小處理單元，以光譜亮度值為基本處理對象，以二維空間的數(shù)學(xué)模型為理論基礎(chǔ)的常規(guī)方法，已不能滿足實用化需求，需發(fā)展混合像元的分解模型，將最小處理單元由像元向亞像元過渡，發(fā)展紋理特征分析和以空間特征為基礎(chǔ)的遙感數(shù)據(jù)處理分析，提高圖像識別的智能化水平，發(fā)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波理論、模糊數(shù)學(xué)、專家系統(tǒng)、認(rèn)知科學(xué)等新科學(xué)方法在理感數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用，同時還需借助G1S，引入大量非遙感數(shù)據(jù)（DEM、自然和人文經(jīng)濟(jì)信息等），建立環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫，并在GPS快速準(zhǔn)確定位基礎(chǔ)上，實現(xiàn)在分析決策模型支持下，快速的多源、多維復(fù)合分析。最后是溫感定量反演方法的研究。遙感應(yīng)用實質(zhì)上是個“反演”問題。這里涉及兩方面問題，一是從遙感原始測量值中模擬和反演各類有價值的地表參數(shù)。如地表反照率、地表真實溫度、土壤水分、植被結(jié)構(gòu)、植被覆蓋度、葉面指數(shù)、生物量、地表租糙度等；二是建立有價值的遙感應(yīng)用分析模型。遙感的成像過程是十分復(fù)雜的。它經(jīng)歷從輻射源-大氣層-地球表面-大氣層-探測器等一系列復(fù)雜過程。這一過程中的每個環(huán)節(jié)都受到多種因素的干擾。因而對這些過程的定量描述——即遙感建模，涉及到許多的參數(shù)以及一系列理論問題，如方向性、尺度效應(yīng)與轉(zhuǎn)換、“不定解”、敏感度等。這正是目前遙感基礎(chǔ)理論研究的熱點、難點問題。它吸引著國內(nèi)外不少學(xué)者的關(guān)注，并取得不少可喜的成果。至于遙感應(yīng)用分析模型的深化，這里有個學(xué)科帶動遙感的問題。只有對學(xué)科現(xiàn)象充分理解（認(rèn)識）的前提下，才能把地學(xué)（生物學(xué)）規(guī)律、過程，經(jīng)過一種“抽象”轉(zhuǎn)換成有效的數(shù)學(xué)物理模型。如：遙感研究洪水預(yù)報問題，必須要建立一個合適的水文模型。它涉及到水量、含沙量、流速、河床坡度形態(tài)、河床粗糙度、河網(wǎng)密度等一系列因子以及它們之間的關(guān)系；研究水土流失，要有土壤侵蝕模型（水土流失模型），它涉及到降雨因子（雨量、強(qiáng)度）、土壤可蝕性因子（土壤質(zhì)地、組成、結(jié)構(gòu)等）、地形因子（坡度、坡長）、生物學(xué)因子（植被覆蓋度、作物類別等）、人為因子（耕作條件，植樹、種草等保護(hù)性措施）等多種環(huán)境因子，且每個因子所起的作用大小又不同；研究作物估產(chǎn)涉及到作物類型、長勢、農(nóng)業(yè)小氣候、水文、土壤、葉面指數(shù)、葉傾角分布、生物量等大量因子，相應(yīng)建立有關(guān)的綠度指數(shù)模型、作物估產(chǎn)模型、農(nóng)田蒸散估算模型、土壤水分監(jiān)測模型、干旱指數(shù)模型等等。再比如，全球環(huán)流模型、天氣數(shù)值預(yù)報及氣候預(yù)報模型的深化，除了需要揭示大氣運(yùn)動變化規(guī)律外，還需要了解其初始場和下墊面邊界條件，即海洋及陸地表面特征，如山川、冰雪、植被、裸地、沙漠、城鎮(zhèn)等的變化（年、月、日變化）對地表反照率、溫度、降雨等的動態(tài)影響。所有這些均涉及到大量因子和知識。它們有的可以通過遙感數(shù)據(jù)的反演或遙感圖像數(shù)據(jù)的提取而獲得，有的則是實驗數(shù)據(jù)、定點測量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)，以及其他先驗知識等。大量的數(shù)據(jù)需要在GIS支持下，進(jìn)行綜合集成，方可實現(xiàn)綜合處理分析、建立應(yīng)用分析模型?？梢?，應(yīng)用模型的深化是個涉及的問題很復(fù)雜、難度相當(dāng)大的問題。而遙感定量反演研究的深化，勢必推動相關(guān)學(xué)科定量化的進(jìn)程，并將進(jìn)一步帶動遙感和地球科學(xué)的發(fā)展。二、問答題（每題15分，共60分）1.請寫出遙感圖像幾何校正的步驟，并說明如何利用DTM進(jìn)行地形校正。（P176-179，P301-302）原始遙感圖像通常包含嚴(yán)重的幾何變形。這些幾何變形的原因有遙感器方位元素的變化（如遙感器航高航速的變化、俯仰、翻滾、偏航等）、地形起伏、地球曲率、大氣折射、地球自轉(zhuǎn)等等。幾何校正的目的就是要糾正這些系統(tǒng)及非系統(tǒng)性因素引起的圖像變形，從而使之實現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)圖像或地圖的幾何整合。遙感數(shù)字圖像幾何校正的一般步驟包括：準(zhǔn)備工作，原始數(shù)字圖像輸入，建立糾正變換函數(shù)，確定輸出影像范圍，像元位置幾何變換，像元灰度重采樣，輸出糾正后數(shù)字圖像。利用地面控制點和多項式糾正模型進(jìn)行幾何精校正的具體步驟如下：（1）地面控制點（GCP）的選取這是幾何糾正中最重要的一步。地面控制點應(yīng)當(dāng)具有以下特征：①地面控制點在圖像上有明顯的、清晰的定位識別標(biāo)志，如道路交叉點口、建筑邊界、農(nóng)田界線；②地面控制點上的地物不隨時間而變化，以保證當(dāng)兩幅不同時段的圖像或地圖幾何糾正時，可以同時識別出來；③在沒有做過地形糾正的圖像上選控制點時，應(yīng)在同一地形高度上進(jìn)行。此外，地面控制點應(yīng)當(dāng)均勻地分布在整幅圖像內(nèi)，且要有一定的數(shù)量保證。地面控制點的數(shù)量、分布和精度直接影響幾何糾正的效果?？刂泣c的精度和選取的難易程度與圖像的質(zhì)量、地物的特征及圖像的空間分辨率密切相關(guān)。（2）多項式糾正模型的選取即選擇合適的坐標(biāo)變換函數(shù)式（數(shù)學(xué)糾正模型），建立圖像坐標(biāo)(x,y)與其參考坐標(biāo)(X,Y)之間的關(guān)系式，通常選用多項式糾正模型。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為0000NNiijijijNNiijijijxaXYybX?==?==?=????=??ΣΣΣΣ式中：aij，bij為多項式系數(shù)；N是多項式的次數(shù)。N的選取，取決于圖像變形的程度、地面控制點的數(shù)量和地形位移的大小。當(dāng)多項式的次數(shù)N選定后，用所選定的控制點坐標(biāo)，按最小二乘法回歸求出多項式系數(shù)（又稱換算參數(shù)）并計算均方根誤差，評價糾正精度。（3）像元灰度值重采樣重新定位后的像元在原圖像中分布是不均勻的，即輸出圖像像元點在輸入圖像中的行列號不是或不全是整數(shù)關(guān)系。因此需要根據(jù)輸出圖像上的各像元在輸入圖像中的位置，對原始圖像按一定規(guī)則重新采樣，進(jìn)行亮度值的插值計算，建立新的圖像矩陣。常用的重采樣方法包括：①最鄰近像元法，②雙線性內(nèi)插法，③三次卷積內(nèi)插法等。①最鄰近像元法：最鄰近像元法是將最鄰近的像元值賦予新的像元。該方法的優(yōu)點是輸出圖像仍然保持原來的像元值，簡單、快速，但這種方法最大可產(chǎn)生半個像元的位置偏侈，可能造成輸出圖像中某些地物的不連貫。②雙線性內(nèi)插法：雙線性內(nèi)插法是使用鄰近4個點的像元值，按照其距內(nèi)插點的距離賦予不同的權(quán)重，進(jìn)行線性內(nèi)插。該方法具有平均化的濾波效果，邊緣受到平滑作用，而產(chǎn)生一個比較連貫的輸出圖像，其缺點是破壞了原來的像元值，在后來的波譜識別分類分析中，會引起一些問題。③三次卷積內(nèi)插法：三次卷積內(nèi)插法較為復(fù)雜，它是使用內(nèi)插點周圍的16個像元值，用三次卷積函數(shù)進(jìn)行內(nèi)插。這種方法對邊緣有所增強(qiáng)、并具有均衡化和清晰化的效果。但是它仍然破壞了原來的保正值，且計算量較大。在多數(shù)的應(yīng)用中，運(yùn)用地而控制點進(jìn)行幾何糾正可達(dá)到要求的精度，是應(yīng)用得最廣的一種幾何糾正方法。但它也有缺點，主要問題在于：①對圖像亮度值的重新采樣，改變了原圖像數(shù)據(jù)，影響到圖像分類的結(jié)果。由于像元亮度值是一個綜合信息，重采樣的地物光譜持征包括各波段的均值、方差、協(xié)方差、相關(guān)系數(shù)等地物之間的對比度等會發(fā)生變化。當(dāng)采樣間隔增大，其分辨率會降低、某些地物信息會隨之完全損失。②應(yīng)用多項式糾正模型無法糾正地形引起的位移。③為了得到較小的殘余誤差（即高精度的幾何校正），—般需要大量的地面控制點。這需要較多的人工時間選取這些高精度的控制點，對于一些低空間分辨率的圖像尤其困難。利用DTM進(jìn)行地形校正通過地面控制點的幾何糾正，并不包括對地形起伏而造成的位移的改正。而對于多光譜掃描數(shù)據(jù)的精確糾正，在地形起伏地區(qū)必須考慮因地形起伏造成的像元位移。利用DTM校正步驟如下：①地表面的A點，其理想的像元位置應(yīng)為a’點。但由于地形起伏（高程h）引起的誤差，像點發(fā)生位移，則在圖像上記錄為a點。②此圖像（因有變形，可以看作一個曲面）在通過地面控制點糾正時，把a(bǔ)點校正到一個地圖坐標(biāo)系統(tǒng)上，設(shè)a點在地圖上的對應(yīng)點是m點（m的地圖坐標(biāo)為(x,y)）（用m校正a），經(jīng)幾何糾正，坐標(biāo)變換后，a點被重新定位到m點（而在新產(chǎn)生的圖像格網(wǎng)中不處于行列號的整數(shù)位置）。③再重新采樣到一個新的格網(wǎng)點m’上，并得到其相應(yīng)像元m’的圖像坐標(biāo)（和亮度值），即a點→m’點。這是用地面控制點糾正的結(jié)果。④而m’點與a’點間的誤差，是由地形起伏引起的，它和高程h直接相關(guān)（也與H、f相關(guān)）。如果地表形態(tài)用一個數(shù)字地形模型（DTM）的數(shù)字曲面來表示的話，那么A點的坐標(biāo)(x,y,z)是可以查得約。DTM曲面可以用適當(dāng)高次的多項式來擬合。那么a’的圖像位置則可以通過曲面與圖像平面的關(guān)系計算出來。也就是建立兩圖像數(shù)據(jù)間的變換函數(shù)關(guān)系式，計算其糾正參數(shù)以及由地形起伏引起的誤差內(nèi)插等過程，從而計算出a’的圖像位置，將高程誤差得以糾正，而得到經(jīng)高程誤差糾正和重采樣的幾何精糾正圖像。所以在遙感圖像的精糾正中，應(yīng)考慮到DTM的參與。這里DTM實際起著加密控制點的作用。評分標(biāo)準(zhǔn)：①幾何校正概念4分，其中幾何誤差來源2分，校正目的2分，②幾何精校正步驟7分，其中幾何校正的一搬步驟1分，利用控制點進(jìn)行幾何精校正中控制點選取、多項式模型選擇、重采樣方法各2分，并要求簡要說明，③利用DTM進(jìn)行地形校正4分，其中4個步驟每步1分。2.光機(jī)掃描成像與CCD成像的比較。（P76，P87-88）光學(xué)機(jī)械掃描系統(tǒng)（Optia1-MechanicalScanning），利用平臺的行進(jìn)和旋轉(zhuǎn)掃描鏡對與平臺行進(jìn)的垂直方向的地面（物平面）進(jìn)行掃描，獲得二維遙感數(shù)據(jù)，故又稱物面掃描系統(tǒng)（across—track）。光機(jī)掃描是行掃描，每條掃描線均有一個投影中心，所得的影像是多中心投影影像。影像的飛行方向和掃描方向的比例尺是不一致的。在一條掃描線上，因中心投影及地面起伏會產(chǎn)生像點位移，且離投影中心越遠(yuǎn)，像點位移量越大。這構(gòu)成了光機(jī)掃描影像的最基本的幾何特性。CCD掃描屬于推掃式掃描。推掃式掃描（Push-BroomScanning）系統(tǒng)，又稱“像面”（along-track）掃描系統(tǒng)，采用廣角光學(xué)系統(tǒng)，在整個視場內(nèi)成像。它所記錄的多光譜圖像數(shù)據(jù)是沿著飛行方向的條幅。與光機(jī)掃描系統(tǒng)相似的是，它也利用飛行器的前向運(yùn)動，借助于與飛行方向垂直的“掃描”線記錄而構(gòu)成二維圖像。也就是說，它通過飛行器與探測器成正交方向的移動獲得目標(biāo)的二維信息。但是推掃式掃描系統(tǒng)與光機(jī)掃描系統(tǒng)對每行數(shù)據(jù)的記錄方式有明顯差異。后者是利用旋轉(zhuǎn)掃描鏡，一個像元一個像元地輪流采光，即沿掃描線逐點掃描成像；前者，推掃式掃描系統(tǒng)不用掃描鏡，而是把探測器按掃描方向（垂直于飛行方向）陣列式排列來感應(yīng)地面響應(yīng)，以替代機(jī)械的真掃描。具體地說，就是通過儀器中的廣角光學(xué)系統(tǒng)——平面反射鏡采集地面輻射能，并將之反射到反射鏡組，再通過聚焦投射到焦平面的陣列探測元件上。這些光電轉(zhuǎn)換元件同時感應(yīng)地面響應(yīng)，同時采光，同時轉(zhuǎn)換為電信號、同時成像。若探測器按線性陣列排列，則可以同時得整行數(shù)據(jù)；若面陣式排列，則同時得到的是整幅圖像。線性陣列的推掃式掃描系統(tǒng)較光機(jī)掃描系統(tǒng)有許多優(yōu)點：①線性陣列系統(tǒng)可以為每個探測器提供較長的停留時間，以便更充分地測量每個地面分辨單元的能量。因此，它能夠有更強(qiáng)的記錄信號和更大的感應(yīng)范圍（動態(tài)范圍），增加了相對信噪比，從而得到更高的空間和輻射分辨率。②由于記錄每行數(shù)據(jù)的探測器元件間有固定的關(guān)系，且它消除了出掃描過程中掃描鏡速度變化所引起的幾何誤差，具有更大的穩(wěn)定性。因此，線性陣列系統(tǒng)的幾何完整性更好、幾何精度更高。③由于CCD是固態(tài)微電子裝置，一般它們體積小、重量輕、能耗低。④由于沒有光機(jī)掃描儀的機(jī)械運(yùn)動部件，線性系統(tǒng)穩(wěn)定性更好，且結(jié)構(gòu)的可靠性高，使用壽命更長。推掃式掃描系統(tǒng)也有它固有的問題，如大量探測器之間靈敏度的差異，往往會產(chǎn)生帶狀噪聲，需要進(jìn)行校準(zhǔn)；目前長于近紅外波段的CCD探測器的光譜靈敏度尚受到限制；推掃式掃描儀的總視場一般不如光機(jī)掃描儀。評分標(biāo)準(zhǔn)：①光機(jī)掃描成像與CCD成像原理每個4分，共8分，②CCD成像的優(yōu)點，4小點每個1分，共4分，③CCD成像的缺點，3小點每個1分，共3分。3.請說明利用雷達(dá)探測地物的機(jī)理及其優(yōu)勢。（P137-138，P145-156）雷達(dá)（RADAR——RadioDetectionAndRanging）是一種主動微波遙感儀器。從其英文名上看，雷達(dá)是用無線電波探測物體并測定物體距離（位置）。一個雷達(dá)成像系統(tǒng)，基本包含發(fā)射器、雷達(dá)天線、接收器、記錄器等四個部分。由脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生高功率調(diào)頻信號（即電磁波計時脈沖）；經(jīng)發(fā)射器，以一定的時間間隔（脈沖長度）反復(fù)發(fā)射具有特定波長的微波脈沖；通過發(fā)射天線向飛行器的一側(cè)沿扇狀波束寬度發(fā)射雷達(dá)信號照射與飛行方向垂直的狹長地面條帶，此波束在方位方向上窄，在距離方向上很寬；借助于發(fā)射/接收轉(zhuǎn)換開關(guān)（它使天線處于發(fā)射/接收輪換工作狀態(tài)），再通過天線接收地面返回的能量（即地物對雷達(dá)波束的后向散射能——它是發(fā)射脈沖與地面相互作用的產(chǎn)物，帶有大量的地物特征信息）；接收器將接收的能量處理成一種振幅/時間視頻信號；這種信號再通過膠片記錄儀產(chǎn)生圖像。其中陰極射線管（CRT）膠片記錄裝置，把信號以兩種形式記錄在膠片上。一種是直接掃描而得圖像產(chǎn)品，其回波信號的強(qiáng)度以掃描線的灰度色調(diào)來表示。另一種是數(shù)字膠片，即波帶片。由于雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)是將地物的后向散射能以時間序列記錄下來的數(shù)據(jù)，所以輸出的是既有回波振幅信息又有相位信息的光學(xué)全息片；這種數(shù)字膠片必須經(jīng)過光學(xué)相干處理器進(jìn)行數(shù)/模變換（D/A）的成像處理，方能重建雷達(dá)圖像?？梢?，雷達(dá)是根據(jù)微波傳播、接收的時差和多普勒變化以及回波的振幅、相位和極化方式來探測目標(biāo)的距離及目標(biāo)的物理性質(zhì)。雷達(dá)接收的回波信號為地物對發(fā)射脈沖的后向散射信號。常見地物中，樹因表面粗糙，多呈各方向的散射，其后向散射較強(qiáng)，為中等強(qiáng)度回波；河流的水體，表面平滑，多呈鏡面散射，天線接收不到回波；山體正面強(qiáng)回波，山背面因山體所阻擋為雷達(dá)陰影區(qū)，無回波。利用雷達(dá)探測地物，具有以下優(yōu)勢：（1）高空間分辨率雷達(dá)遙感可以獲得高分辨率的雷達(dá)圖像。這是因為：①雷達(dá)是以時間序列來記錄數(shù)據(jù)，而不像相機(jī)、光機(jī)掃描儀是根據(jù)多波長透鏡的角距離來記錄數(shù)據(jù)。成像雷達(dá)由于反射和接收信號的時延正比于到目標(biāo)的距離，因此只要精確地分辨回波信號的時間關(guān)系，即使長距離也能夠獲得高分辨率的雷達(dá)圖像。②地物目標(biāo)對微波的散射性能好，而地球表面自身的微波輻射能小。這種微弱的微波輻射，對雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射出的雷達(dá)波束及回波散射干擾小。③除了個別特定頻率對水汽和氧分子的吸收外，大氣對微波的吸收與散射均較小，微波通過大氣的衰減量小。（2）穿透能力微波除了能穿云破霧以外，對一些地物（介質(zhì)），如巖石、土壤、松散沉積物、植被、冰層等，有穿透一定深度的能力。因此，它不僅反映地球表面的信息，還可以在一定程度上反映地表以下物質(zhì)的信息。（3）立體效應(yīng)雷達(dá)散射及雷達(dá)波束對地面傾斜照射，產(chǎn)生雷達(dá)陰影，即圖像暗區(qū)。此明暗效應(yīng)能增強(qiáng)圖像的立體感。這種明顯的地形起伏感，對地形、地貌及地質(zhì)構(gòu)造等信息有較強(qiáng)的表現(xiàn)力和較好的探測效果。（4）幾何特性包括：斜距圖像比例失真、透視收縮、疊掩現(xiàn)象、雷達(dá)視差與立體觀察等。雖然這些幾何特征給雷達(dá)圖像解譯帶來一些不便，但是另一方面，這些特征也提供了地物大量的立體信息，可用于進(jìn)行地形、地物的量測和分析。如利用干涉雷達(dá)可以得到高精度（厘米級）的三維數(shù)據(jù)。（5）其他特點①對與水有關(guān)信息的識別能力更強(qiáng)。主要是由于隨著水分含量的變化，物體的介電常數(shù)變化明顯，使雷達(dá)后向回波出現(xiàn)20~80dB的顯著變化。因此，雷達(dá)圖像突出水體信息并對土壤水分、地表濕度、物質(zhì)的含水量等反映明顯。據(jù)此可以運(yùn)用多時相雷達(dá)圖像進(jìn)行土壤水分動態(tài)監(jiān)測。②對松散沉積物的表面結(jié)構(gòu)反映明顯。由于以地表形態(tài)結(jié)構(gòu)為特征的表面粗糙度對雷達(dá)回波強(qiáng)度的影響很大，松散沉積物的不同物質(zhì)組成往往構(gòu)成對微波波長不同粗糙度的表面，造成雷達(dá)回波強(qiáng)度的明顯差異。因而，在缺乏植被的干旱、半干旱地區(qū)，對洪積扇帶及松散沉積物等的分類、組成物質(zhì)、顆粒大小、表面結(jié)構(gòu)、疊置關(guān)系等均反映清晰，利于研究。③對居民點及線性地物的表現(xiàn)尤為明顯。居民點中建筑物的墻、堤壩的壁等與地面構(gòu)成二面或多面角反射體，造成雷達(dá)波束雙向或多次角反射，且反射方向相同或相交，使回波大大增強(qiáng)。因而在雷達(dá)圖像上，居民點多呈明顯亮班，易于識別。至于線性地物（如公路、鐵路、渠道等）除了上述原因外，還隨它的定向與雷達(dá)波束方向的夾角不同，而在圖像上有不同的表現(xiàn)。當(dāng)坡面迎著雷達(dá)波束時，不僅陰影的明暗效應(yīng)能提高識別能力，而且產(chǎn)生的角反射效應(yīng)，使回波大大增強(qiáng)，更利于識別。4.植被指數(shù)與哪些因素有關(guān)？并作簡要分析。（P383-387，P54）影響植被指數(shù)的因素主要有：物候期——農(nóng)事歷、作物排列方向、大氣效應(yīng)、土壤背景、太陽高度角與方位角、地形效應(yīng)及遙感器等。（1）物候歷——農(nóng)事歷植物在其生長周期中，從發(fā)芽生長、開花結(jié)果到衰老死亡，它的生理、外形、結(jié)構(gòu)上均會變化，這使它的化學(xué)、物理、生物性質(zhì)出現(xiàn)季節(jié)性變化——季相節(jié)律，其光譜特征也隨之發(fā)生相應(yīng)變化。比如，中緯度地區(qū)的落葉林的林冠層季相變化是十分明顯的，秋冬時節(jié)葉子全部脫落，到第二年開春又恢復(fù)生機(jī)；常綠林雖不如落葉林那么明顯卻有更精細(xì)的物候循環(huán)，它的葉子先后不同的分別衰老、脫落，而整體外觀保持常綠。植物衰老時葉肉組織的細(xì)胞壁道破壞，使近紅外反射率下降而可見光亮度增高；葉綠素的變化產(chǎn)生“紅邊紅移”現(xiàn)象等。因此通過遙感可以監(jiān)測植物的物候變化。Dethier等（1973）曾用不同時相的遙感圖像和數(shù)據(jù)，觀察北半球春季植被剛生長發(fā)綠時出現(xiàn)的地理界線“綠波”，和秋末植被成熟、干枯時出現(xiàn)的“褐波”，研究綠波、褐波的推移規(guī)律等宏觀物候現(xiàn)象。對于農(nóng)作區(qū)，物候期表現(xiàn)為地方農(nóng)事歷，即耕作、播種、發(fā)芽、生長、成熟、收獲、休閑等季相循環(huán)周期。每個地區(qū)、每種作物均有它自身的農(nóng)事歷，這是由作物的生長特點、地方氣候、地方農(nóng)業(yè)耕作方式與習(xí)慣等決定的。正因為值被具有明顯的季相節(jié)律、物候變化，因此在植物遙感、植被指數(shù)提取中，遙感數(shù)據(jù)時相的選擇是十分重要的。針對不向應(yīng)用目的需要選擇不同物候期的值被指數(shù)，如對于小麥遙感估產(chǎn)可能選擇小麥拔節(jié)到乳熟期的植被指數(shù)為最佳；Idso等提出可用植被指數(shù)繼開花后減小的速率——即衰老率來估產(chǎn)，也可根據(jù)冬小麥植被指數(shù)的季節(jié)變化曲線作為參考，來確定提取冬小麥專題信息的最佳時段。另外，植被指數(shù)還隨著葉傾角、葉子層數(shù)、作物耕作的方向、間隔和冠層的光學(xué)特性的變化而變化。因而，不同的植被狀態(tài)可能會有相同的植被指數(shù)。（2）大氣效應(yīng)大氣對組成植被指數(shù)的紅與近紅外波段有不同的衰減系數(shù)。大氣的吸收與散射一般使植被的紅光輻射增強(qiáng)（因散射、上行程輻射中大氣的貢獻(xiàn)）、近紅外輻射降低（出散射和水汽吸收等衰減作用），兩者對比度下降，導(dǎo)致植被指數(shù)發(fā)生變化。盡管大氣效應(yīng)影響各種植被指數(shù)，且總效果往往使植被指數(shù)信號下降，但其影響的程度都有很大的不同。差值植被指數(shù)在渾濁和晴朗的天氣條件下變化很小，而比值植被指數(shù)數(shù)值可下降50%，其他指數(shù)位于上述兩者之間。大氣效應(yīng)對NDVI的影響以氣溶膠最嚴(yán)重，水汽次之，再次是瑞利散射。大氣氣溶膠對植被指數(shù)的影響主要表現(xiàn)為光程輻射（附加效應(yīng)）和透過率（多重效應(yīng)）。前者與背景無關(guān)，易于修正；后者依賴于地面亮度較難修正。研究表明，厚云與云的陰影降低NDVI值；卷云的干擾可以使NDVI值產(chǎn)生15%的明顯差異。這些均說明大氣效應(yīng)使植被指數(shù)變化。這種變化限制了對植被的檢測和對植被脅迫現(xiàn)象的探測。甚至有的研究發(fā)現(xiàn)，不確定的大氣影響所產(chǎn)生的冠層光譜變化有時超過植被自身的變化。因此，在計算NDVI、RVI等植被指數(shù)之前，需要對大氣效應(yīng)進(jìn)行修正。（3）土壤背景和環(huán)境環(huán)境因素對植物波譜的影響是多方面的。事實上，野外植物波譜不應(yīng)理解為植物的生理被譜而應(yīng)是植物的環(huán)境波譜。這里的環(huán)境背景主要指土壤，也就是說，土壤是野外植物波譜的組成部分。土壤濕度、土壤有機(jī)質(zhì)含量等的變化，均引起土壤反射率的明顯變化，也必然影響到土壤上生長的植物波譜特性，從而影響到植被指數(shù)。（4）其他因素太陽高度角、方位角及觀察角的影響主要反映在大氣路徑長度和地表BRDF效應(yīng)。二向反射函數(shù)（BRDF）把地表反射輻射描述為太陽高度角、衛(wèi)星視角以及太陽與衛(wèi)星遙感器之間夾角的一個函數(shù)。由于植被表面結(jié)構(gòu)的非均勻性以及表面反射輻射的各向異性，直接影響到植冠二向反射（BRDF），這是使NDVI值不確定性的原因之一。它使不同時相的植被指數(shù)缺乏可比性。因此NDVI數(shù)據(jù)依賴于BDRF。甚至同一時相寬視角衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的植被指數(shù)值可因太陽高度角的變化而變化。如AVHRR具有寬視場角（±55°）以及太陽高度角（20°~90°）；MODIS的視場角也為±55°，軌道兩側(cè)邊緣太陽照射角之差可多達(dá)20°，何況太陽高度角還因緯度及在一年中不同時間和位置的不同而變化。因而，定量遙感中需要通過BRDF模型對植被指數(shù)進(jìn)行角度訂正。顯然，傳統(tǒng)遙感中，在使用光譜數(shù)據(jù)前，往往把衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的太陽高度角糾正到太陽垂直照射的狀態(tài)下，進(jìn)行太陽高度角、觀察角、觀察方位角的歸—化訂正，這是不合適的。它僅考慮了大氣路徑長度的影響，而忽略了方向反射效應(yīng)。事實上，地表非朗伯體，植被二向性反射（BRDF）變化與植被冠層結(jié)構(gòu)合關(guān)，而冠層結(jié)構(gòu)受太陽高度角的影響，故植被指數(shù)依賴于太陽高度角。在地形起伏的山區(qū)、地形的陰影效應(yīng)，往往掩蓋了部分植被，使植被指數(shù)發(fā)生變化。最簡便的方法——比值法或比值合成法可以消除部分陰影的影響，提高校被信息提取的能力。另外，遙感器本身的輻射定標(biāo)以及多種遙感器間光譜波段響應(yīng)函數(shù)、空間分辨率、視場角等的差異，均會對植被指數(shù)的植被檢測能力和數(shù)值的可比性發(fā)生影響。因而需要對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射糾正，以及各波段光譜響應(yīng)函數(shù)間的糾正處理，以保證多源數(shù)據(jù)的綜和分析和大尺度植被遙感動態(tài)監(jiān)測的可靠性。三、論述題（每題25分，共50分）1.遙感地學(xué)相關(guān)分析原理、方法與應(yīng)用。（P211-222）所謂遙感地學(xué)相關(guān)分析，是指充分認(rèn)識地物之間、地物與遙感信息之間的相關(guān)性，并借助這種相關(guān)性，在遙感圖像上尋找目標(biāo)識別的相關(guān)因子即間接解譯標(biāo)志，通過圖像處理與分析，提取出這些相關(guān)因子，從而推斷和識別目標(biāo)本身。在遙感的實際應(yīng)用中，無論是目視解譯還是圖像數(shù)據(jù)分析過程中地學(xué)相關(guān)分析法都被十分廣泛地應(yīng)用。選擇的因子必須具備以下條件：一是與目標(biāo)的相關(guān)性明顯；二是在圖像上有明顯的顯示或通過圖像分析處理可以提取和識別。遙感地學(xué)相關(guān)分析常用方法有：主導(dǎo)因子相關(guān)分析法、多因子相關(guān)分析法、指示標(biāo)志分析法等。（1）主導(dǎo)因子相關(guān)分析法所謂主導(dǎo)因子相關(guān)分析法就是在地學(xué)相關(guān)分析中，首先要考慮與目標(biāo)信息關(guān)系最密切的主導(dǎo)因子。在影響地表生態(tài)環(huán)境形成的各因素中，地形無疑是一個主導(dǎo)性因素。它決定了地表水、熱、能量等的重新分配，從而引起地表結(jié)構(gòu)的分異。地形因子包括高程、坡度、坡向等地形持征因素，也可以表達(dá)為綜合性的地貌類型。地貌類型的劃分與所在地理區(qū)域有關(guān)，不同的區(qū)域會有不同的地貌類型劃分原則。如黃土高原地區(qū)主要分為塬、梁、峁和各類溝谷等地貌類型，沿江地區(qū)河流的侵蝕與堆積形成河床、河漫灘、階地、沖積平原等地貌類型。地形因子的影響或差別造成區(qū)域土壤、植被分布的差異。在區(qū)域圖像分析過程中、由于地形部位的差別往往造成同物異譜或異物同譜現(xiàn)象，以致解譯識別發(fā)生錯誤。地形主導(dǎo)因子相關(guān)分析方法的目的就是根據(jù)地形因子影響某些地物類型光譜變異的先驗知識，建立相關(guān)分析模型，提高識別相關(guān)地物的能力與正確率。（2）多因子相關(guān)分析法在遙感圖像分析過程中，由于需識別對象受到多種因素的影響與干擾，影像特征往往不明顯，而且相關(guān)因素較多，難以確定相對于影像特征較明顯的主導(dǎo)因子。為此采用多因子數(shù)理統(tǒng)計分析方法，通過因子分析，從多個因子中選擇有明顯效果的相關(guān)變量，再通過選擇的若干相關(guān)變量分析，以達(dá)到識別目標(biāo)對象的目的。如在遙感地質(zhì)找礦中，為確定與找礦有關(guān)的變量，可選出45種變量，將它們歸納為：線性影像特征密度、礦床礦點密度、航空磁異常、巖漿巖、地層、地震參數(shù)、化探異常元素、重砂異常元素等8大類。然后對這8類變量進(jìn)行測定，經(jīng)過統(tǒng)計分析，計算復(fù)相關(guān)系數(shù)，得到斷裂構(gòu)造起控巖、控礦的重要作用，與成礦關(guān)系最密切；巖體、地層、物化探異常均與成礦有關(guān)；惟有地震與成礦無關(guān)，說明地震構(gòu)造是成礦后發(fā)生的。（3）指示標(biāo)志分析法地球表面環(huán)境的形成與發(fā)展是地球大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈等各圈層相互作用的綜合表現(xiàn)。它體現(xiàn)出一定的規(guī)律性特點（即環(huán)境本底）。由于環(huán)境各組分相互關(guān)系的變化，往往造成局部區(qū)域內(nèi)，自然環(huán)境“正?！钡慕M合關(guān)系、空間分布規(guī)律等會遭到“破壞”，而引起一系列生物地球化學(xué)異常現(xiàn)象的出現(xiàn)。在遙感中，對這些“異?！爆F(xiàn)象的研究主要通過各環(huán)境要素間的相關(guān)性，在圖像上尋找相關(guān)因子和“異?！睒?biāo)志。這在遙感生物地球化學(xué)找礦及地植物學(xué)找礦，找地?zé)?、油氣藏，以及對環(huán)境污染、植物病蟲害的監(jiān)測等方面有廣泛應(yīng)用。以遙感生物地球化學(xué)及地植物學(xué)找礦為例，近地表的礦床和礦化地層，經(jīng)風(fēng)化后，地球化學(xué)元素的遷移、集中，往往形成元素富集的分散流和分散暈（礦化暈），從而造成一定范圍內(nèi)的地球化學(xué)元素異常。這種異常也會引起土壤化學(xué)性質(zhì)的變化（如微量元素的過量或缺少）以及地表植被異常（如引起植物體內(nèi)化學(xué)成分、水分、結(jié)構(gòu)及其他生理機(jī)制的相應(yīng)變化，以至于某些植物生長受壓抑、病變或特別茂盛、植物群體分布特別稀疏或集中等），形成所謂的“生物地球化學(xué)異?！被颉暗刂参飳W(xué)異?！薄＿@種異常往往導(dǎo)致出現(xiàn)一些持有的指示植物。如中非的“銅花”、我國的“銅草”都是銅（Cu）的典型指示植物，可以準(zhǔn)確地追蹤富銅區(qū)、銅礦的蹤跡；杜松是探鈾（U）的指示植物；波希米亞的七瓣蓮為錫（Sn）的指示植物等。研究表明：微量元素能促進(jìn)植物體中酶的活化，對細(xì)胞新陳代謝有催化作用，可以促進(jìn)植物正常生長。這些元素若過量或缺少都特使植物發(fā)生病變，表現(xiàn)出植物生理持征、形態(tài)、色澤等的明顯異常，植物反射光譜也發(fā)生變異。這些異常還會出現(xiàn)植物長勢、密度、植物組合等明顯異常，可能使一些植物屬種消失．而出現(xiàn)另一些特有的屬種。這均使植物反射光譜產(chǎn)生變異，并引起植物群落波譜特征的變化。在遙感圖像上，影