中科院遙感考博真題整理-資料下載頁

　　

【正文】 像時間長，系統(tǒng)的靈敏度和空間分辨率的提高可以實現(xiàn)。例如加拿大的CASI小型機載高光譜成像儀，有288個波段。CASI可以以兩種工作方式工作，既可以用多光譜工作又可以用高光譜方式工作。中國的推掃式高光譜成像儀(PHI)也屬于這種類型的儀器。監(jiān)督分類及其優(yōu)缺點 監(jiān)督分類，又稱為訓練分類法，即用被確認類別的樣本像元去識別其他未知像元的過程。首先需要從研究區(qū)域選取有代表性的訓練場地作為樣本，根據(jù)已知訓練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征函數(shù)（如像素亮度均值、方差等），建立判別函數(shù)，據(jù)此對樣本像元分類，依據(jù)樣本類別的特征來 非樣本像元的歸屬類別。常用的算法有平行算法、最小距離法及最大似然法等。監(jiān)督分類可分為兩個步驟：選擇訓練樣本和提取統(tǒng)計信息、選擇合適的分類算法。常用的分類算法有：平行算法、最小距離法、最大似然法。 監(jiān)督分類的優(yōu)點：①可根據(jù)應用目的和區(qū)域，有選擇地決定分類類別，避免出現(xiàn)一些不必要的類別；②可控制訓練樣本的選擇；③可通過檢查訓練樣本來決定訓練樣本是否被精確分類，從而能避免分類中嚴重錯誤；④避免了非監(jiān)督分類中對光譜集群組的重新歸類。 缺點：①其分類系統(tǒng)的確定、訓練樣本的選擇，人為主管因素較強，分析者定義的類別也許并不是圖像中存在的自然類別，導致多維數(shù)據(jù)空間中各類別并非獨一無二，而是有重疊；分析者所選擇的訓練樣本也可能并并代表圖像中的真實情形。②由于圖像中同一類別的光譜差異，如同一森林類，由于森林密度、年齡、陰影等地差異，其森林類的內部方差大，造成訓練樣本沒有很好的代表性；③訓練樣本的選取和評估需花費較多的人力、時間。④只能識別訓練樣本中所定義的類別，若某類別由于訓練者不知道或者數(shù)量太少未被定義，則監(jiān)督分類不能識別。水體的光譜特征圖像融合有哪些技術方法二、論述題遙感信息地學評價的標準及應用意義微波技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 光學影像的分類方法及特點 圖像分類總的目的是將圖像中每個像元根據(jù)其在不同波段的光譜亮度、空間結構特征或者其他信息，按照某種規(guī)則或算法劃分為不同的類別。最簡單的分類是只利用不同波段的光譜亮度值進行單像元自動分類。另一種則不僅考慮像元的光譜亮度值，還利用像元與其周圍像元之間的空間關系，如圖像紋理、特征大小、形狀、方向性、復雜性和結構，對像元進行分類。 根據(jù)分類過程中人工參與程度分為監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類以及兩者結合的混合分類等。 監(jiān)督分類，又稱為訓練分類法，即用被確認類別的樣本像元去識別其他未知像元的過程。首先需要從研究區(qū)域選取有代表性的訓練場地作為樣本，根據(jù)已知訓練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征函數(shù)（如像素亮度均值、方差等），建立判別函數(shù)，據(jù)此對樣本像元分類，依據(jù)樣本類別的特征來 非樣本像元的歸屬類別。監(jiān)督分類可分為兩個步驟：選擇訓練樣本和提取統(tǒng)計信息、選擇合適的分類算法。常用的分類算法有：平行算法、最小距離法、最大似然法。⑴最小距離法，最小距離法是以特征空間中的距離作為像素分類的依據(jù)，包括最小距離判別法和最近領域分類法。特征：最小距離分類原理簡單，分類精度不高，但計算速度快，它可以在快速瀏覽分類概況中。⑵平行算法，又稱為盒式?jīng)Q策規(guī)則，是根據(jù)訓練樣本的亮度值范圍形成一個多維數(shù)據(jù)空間，其他像元的光譜值如果落在訓練樣本的亮度值隨對應的區(qū)域，就被劃分到其對應的類別中。特點：算法簡明、直接，能將大多數(shù)像元劃分到一個類別。但缺點是類別是當類別較多時，各類別所定義的區(qū)域容易重疊。⑶最大似然法，是經(jīng)常使用的監(jiān)督分類方法，它是通過求出每個像素對于各類別的歸屬概率，把該像素分到歸屬類別最大的類別中去的方法。特征：最大似然法使用的前提是假設訓練區(qū)地物的光譜特征和自然界大部分隨機現(xiàn)象一樣，近似服從正態(tài)分布，當總體分布不符合正態(tài)分布時，其分類可靠性將下降，此時不宜采用最大似然比分類法。這種方法的計算量較大，對不同類別的方差變化比較敏感。 非監(jiān)督分類，也稱為聚類分析或點群分析。即在多光譜圖像中搜尋，定義其自然相似光譜集群組的過程。非監(jiān)督分類不需要人工選擇訓練樣本，僅需極少的人工初始輸入，計算機按一定規(guī)則自動地根據(jù)像元光譜或空間等特征組成集群組，然后分析者將每個組和參考數(shù)據(jù)比較，將其劃分到某一類別中區(qū)，已發(fā)展的算法有ISODATA、鏈狀方法等。2004年中科院地理所遙感概論博士考題一、簡答題ETM影像的各波段特征B1 ：對葉綠素和葉色素濃度敏感，對水體穿透強，用于區(qū)分土壤與植被、落葉林與針葉林、近海水域制圖，有助于判別水深及水中葉綠素分布以及水中是否有水華等。 B2 ,綠波段：對健康茂盛植物的反射敏感,對綠的穿透力強,用于探測健康植物綠色反射率,按綠峰反射評價植物的生活狀況,區(qū)分林型,樹種和反映水下特征。 B3 ,紅波段：葉綠素的主要吸收波段,反映不同植物葉綠素吸收,植物健康狀況,用于區(qū)分植物種類與植物覆蓋率,其信息量大多為可見光最佳波段,廣泛用于地貌,巖性,土壤,植被,水中泥沙等方面。B4 ：對無病害植物近紅外反射敏感，對綠色植物類別差異最敏感,為植物通用波段,用于目視調查,作物長勢測量,水域測量，生物量測定及水域判別。 B5 ：對植物含水量和云的不同反射敏感，處于水的吸收波段,用于土壤濕度植物含水量調查,水分善研究,作物長勢分析,從而提高了區(qū)分不同作用長勢的能力，可判斷含水量和雪、云。在TM7個波段光譜圖像中，一般第5個波段包含的地物信息最豐富。 B6 ：可以根據(jù)輻射響應的差別,區(qū)分農林覆蓋長勢,差別表層濕度,水體巖石,以及監(jiān)測與人類活動有關的熱特征,作溫度圖，植物熱強度測量。B7 ,中紅外波段,為地質學家追加波段,處于水的強吸收帶,水體呈黑色,可用于區(qū)分主要巖石類型,巖石的熱蝕度,探測與交代巖石有關的粘土礦物。位于水的吸收帶，受兩個吸收帶控制。對植物水分敏感。B8 , 得到的是黑白圖象, 分辨率為15m, 用于增強分辨率, 提供分辨能力. 以上波段除8外分辨率均為30m。監(jiān)督分類的過程 監(jiān)督分類分為兩個步驟：①選擇訓練樣本和提取統(tǒng)計信息。訓練樣本的選擇需要分析者對要分類的圖像所在的區(qū)域有所了解，或進行初步的野外調查，或研究過有關圖件和高精度的航空照片，最終選擇的訓練樣本應能準確地代表整個區(qū)域內每個類別的光譜特征差異。顯然，訓練樣本的選擇是監(jiān)督分類的關鍵。訓練樣本的來源可以是實地收集或者屏幕選擇。實地收集是通過GPS定位，實地記錄的樣本。屏幕選擇是通過參考其他或根據(jù)分析者對該區(qū)的了解，在屏幕上數(shù)字化每一類別有代表性的像元或區(qū)域，或者用戶指定一個中心像元，機器自動評價器周圍像元，選擇與其相似的像元。通常運用地理分層法，分類錢，將區(qū)域所有相關的引起像元光譜變化的重要環(huán)境因子收集起來，在圖像上劃出不同環(huán)境因子的空間分布，然后基于不同的環(huán)境因子（地理層）選擇訓練樣本。②選擇合適的分類方法。1)最小距離法，最小距離法是以特征空間中的距離作為像素分類的依據(jù)，包括最小距離判別法和最近領域分類法。最小距離分類原理簡單，分類精度不高，但計算速度快，它可以在快速瀏覽分類概況中。2)平行算法，又稱為盒式?jīng)Q策規(guī)則，是根據(jù)訓練樣本的亮度值范圍形成一個多維數(shù)據(jù)空間，其他像元的光譜值如果落在訓練樣本的亮度值隨對應的區(qū)域，就被劃分到其對應的類別中。算法簡明、直接，能將大多數(shù)像元劃分到一個類別。但缺點是類別是當類別較多時，各類別所定義的區(qū)域容易重疊。3)最大似然法，是經(jīng)常使用的監(jiān)督分類方法，它是通過求出每個像素對于各類別的歸屬概率，把該像素分到歸屬類別最大的類別中去的方法。最大似然法使用的前提是假設訓練區(qū)地物的光譜特征和自然界大部分隨機現(xiàn)象一樣，近似服從正態(tài)分布，當總體分布不符合正態(tài)分布時，其分類可靠性將下降，此時不宜采用最大似然比分類法。這種方法的計算量較大，對不同類別的方差變化比較敏感。高光譜遙感及其特點 高光譜遙感是高光譜分辨率遙感的簡稱。它是在電磁波譜的可見光，近紅外，中紅外和熱紅外波段范圍內，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術。它將成像技術與光譜技術結合在一起，在對目標的空間特征成像的同時，對每個空間像元經(jīng)過色散形成幾十乃至幾百個窄波段以進行連續(xù)的光譜覆蓋，這樣形成的遙感書局可以用“圖像立方體”來形象的描述。同傳統(tǒng)遙感技術相比，其所獲取的圖像包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息。 特點：①波段多，波段寬度窄。成像光譜儀在可見光和近紅外光譜區(qū)內有數(shù)十甚至數(shù)百個波段。②光譜響應范圍廣，光譜分辨率高。成像光譜儀響應的電磁波長從可見光延伸到近紅外，甚至到中紅外。成像光譜儀采樣的間隔小，光譜分辨率達到納米級，一般為10nm左右，精細的光譜分辨率反映了地物光譜的細微特征。③可提供空間域信息和光譜域信息，即“譜像合一”，并且由成像光譜儀得到的光譜曲線可以與地面實測的同類光譜曲線相類比。在成像高光譜遙感中，以波長為橫軸，灰度值為縱軸建立坐標系，可以使高光譜圖像中的每一個像元在各通道的灰度值都能產(chǎn)生一條完整的、連續(xù)的光譜曲線，即所謂的“譜線合一”。④數(shù)據(jù)量大，信息冗余多，高光譜數(shù)據(jù)的波段眾多，其數(shù)據(jù)量巨大，而且由于相鄰波段的相關性高，信息冗余度增加。⑤數(shù)據(jù)描述模型多，分析更加靈活。高光譜影像通常三種描述模型：圖像模型、光譜模型與特征模型。植被指數(shù)及其計算方法干涉雷達遙感 干涉雷達遙感是正在發(fā)展中的極具潛力的微波遙感新技術，起初，主要應用于生成數(shù)字高程模型和制圖，后來被擴展為差分干涉技術并應于測量微小的地表形變，用于研究地震形變、火山活動、冰川漂移、城市沉降以及山體滑坡等方面。二、論述題遙感信息融合方法及其比較遙感圖像分類的方法遙感分辨率及其地學意義2002年中科院地理所遙感概論博士考題一 、名詞解釋波譜分辨率密度分割 密度分割是一種用于影像密度分層顯示的彩色增強技術。原理是將具有連續(xù)色調的單色影像按一定密度范圍分割成若干等級，經(jīng)分層設色顯示出一種新彩色影像。常用于航空像片、多光譜掃描影像和熱紅外掃描影像等單色影像的彩色增強。因地物光譜特性是由其影像密度（灰度）反映的，而人眼對灰度的辨別能力不足以充分利用影像灰度的細微差別所提供的地物特征信息，故密度分割是一種有助于目視判讀的影像密度分析方法。通常用電子光學或數(shù)字圖像處理來實現(xiàn)。如電子光學密度分割儀，利用電視攝像對單色影像進行掃描，把每個像點密度轉換成電壓信號，經(jīng)線性或對數(shù)分級后，把影像密度分割成132或64級，再用不同顏色顯示在屏幕上。這種彩色影像層次分明，可定量計算和顯示某一級密度影像所占的百分比，有助于識別那些具有均衡密度的面狀地物性質、空間分布和數(shù)量特征，如作物分類、水體污染等，也應用于非遙感領域如影像醫(yī)學等。對于具有多種密度組合或受高差及太陽光照綜合影響而具有強烈密度反差的地物，密度分割則有較大局限甚至無能為力。密度分割時，分級的數(shù)量以及每級的密度范圍，要根據(jù)各種地物的波譜特性、空間分布、相互關系以及判讀要求來確定。全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)是利用多顆導航衛(wèi)星的無線電信號，對地球表面某地點進行定位、報時或地表移動物體進行導航的技術系統(tǒng)。由三部分組成：①導航衛(wèi)星；②地面站，包括主控站、監(jiān)測站與注入站；③空間定位衛(wèi)星導航儀，包括空間定位系統(tǒng)接收機、信息處理、控制與顯示設備與天線。基本原理為：分布在地球上空的多顆導航衛(wèi)星，不停地發(fā)射可用來計求算并確定地球表層某點精確位置與精密時間的無線電信號，空間定位系統(tǒng)接收機接收來自導航衛(wèi)星的信號，導航儀根據(jù)星歷表信息求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號時在太空中的位置，測量計算衛(wèi)星發(fā)射信號的精確時間，然后根據(jù)已知的空間定位衛(wèi)星的瞬時坐標和信號到達該點時間，通過計算，求得衛(wèi)星至空間定位系統(tǒng)接收機之間的幾何距離，在此基礎上計算出用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。遙感制圖 計算機輔助遙感制圖是在計算機系統(tǒng)支持下，根據(jù)地圖制圖原理，應用數(shù)字圖像處理技術和數(shù)字地圖編輯加工技術，實現(xiàn)遙感影像地圖制作和成果表現(xiàn)得技術方法。基本過程包括：①遙感影像信息選取與數(shù)字化；②地理基礎底圖的選取與數(shù)字化；③遙感影像幾何糾正與圖像處理；④遙感影像鑲嵌與地理基礎底圖拼接。⑤地理基礎底圖與遙感影像復合；⑥符號注記圖層生成；⑦影像地圖圖面配置；⑧遙感影像地圖制作與印刷。監(jiān)督分類二、簡答多源數(shù)據(jù)信息融合的基本原理 雷達遙感的主要特征 (1)能全天候、全天時工作：由于微波具有穿云透霧和克服夜障的能力，使得微波遙感能全天候、全天時工作。這一點對于經(jīng)常有云，雨日多的熱帶雨林地區(qū)更有意義。(2)對某些地物具有特殊的波譜特征：許多地物間微波輻射能力差別較大，因而可以較容易地分辨出可見光和紅外遙感所不能區(qū)別的某些目標物的特征。(3)對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力：微波遙感的這種特性對隱藏在林下的地形、地質構造、軍事目標，以及埋藏于地下的工程、礦藏、地下水探測具有重要意義。(4)對海洋遙感具有特殊意義：微波對海水特別敏感，其波長很適于海面動態(tài)情況（海面風、海浪等）的觀測。(5)分辨率較低，但特性明顯：由于波長較長，衍射現(xiàn)象顯著，故分辨率較低，且觀測精度和取樣速度不好協(xié)調，欲保證精度就需要有較長的積分時間，取樣速度就要降低，通常是以犧牲精度來提高取樣速度的，但特性明顯是其顯著優(yōu)點。紋理特征提取的方法遙感信息地學評價標準三、問答成像光譜儀的基本原理遙感影像解譯的主要標志 遙感影像解譯標志主要從三種不同的遙感影像介紹：遙感攝影像片、熱紅外影像、微波影像。⑴遙感攝影像片，但大多數(shù)為大比例尺像片，在像片中各種人造地物的形狀特征與圖型結構清晰可辨，這為解譯提供了更多的依據(jù)。遙感攝影像片解譯標志又稱為判讀標志，它指能夠反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感影像各種特征，這種特征能幫助判讀者識別遙感圖像上目標地物或現(xiàn)象。解譯標志分為直接判讀標志和間接判讀標志。①直接判讀標志，直接判讀標志是指能夠直接反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感圖像的各種特征，它包括遙感攝影像片上的色調、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖型等，解譯者利用直接解譯標志可以直觀識別遙感像片上的目標地物。1）形狀：形狀描述了一個目標地物的外形