水文遥感复习题.docx

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1、水文遥感第一次作业第一章遥感的物理基础一、名词解释：1、遥感：在遥感平台的支持下，不与目标地物相接触，利用传感器从远处将目标地物的地 磁波信息记录下来，通过处理和分析，揭示出地物性质及其变化的综合性探测技术。2、遥感技术：是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线对目标进行 探测和识别的技术。3、电磁波:是在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传播电磁能量的波。4、电磁波谱：把各种电磁波按真空中波长或频率的大小，依次排列，建立图表，即为电磁 波谱。5、绝对黑体：对任意波长电磁辐射都全部吸收的物体.6、绝对白体：能反射所有入射光的物体.7、灰体:在各种波长处的发射率相等的物体。8、绝

2、对温度：或热力学温度：按热力学温标度量的温度。单位为开尔文,符号“K”。9、辐射温度：如果实际物体的总辐射出射度(包括全部波长)与某一温度绝对黑体的总辐 射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。10、光谱辐射通量密度：指单位时间内，单位面积上所接受的光谱辐射能量。又称辐照通量 密度。符号为E,通常用瓦/米,表示。11、大气窗口:通过大气而较少被反射、吸收或散射的透过率较高的电磁辐射波段。12、发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。13、热惯量：是表示物体阻碍其自身热量变化的一种量度，是红外遥感的基础。14、热容量：某物质的比热与该物质质量的乘积。即系统在某一过程中，

3、温度升高或降低1所吸收或放出的热量15、光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。16、光谱反射特性曲线：是某物体的反射率随波长的变化规律，以波长为横轴，反射率为纵 轴的曲线。二、填空题：1、电磁波谱按频率由低到高排列主要由：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射 线、r射线,等组成。2、绝对黑体辐射通量密度是一斯蒂藩-玻尔兹曼 常数。和 维恩位移 的函数。3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度的四次方和斯蒂藩-玻尔兹曼常数。成正比关系。4、维恩位移定律表明绝对黑体的峰值波长乘绝对温度是常数2897. 8。当绝对黑体的温 度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。5、大气层顶上太

4、阳的辐射峰值波长为0.47 um三、选择题：(单项或多项选择)1、 (2, 3)绝对黑体的反射率等于1反射率等于0发射率等于1发射率等于0。2、 (2,6)物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系反射率 发射率 物体温度一 次方物体温度二次方 物体温度三次方物体温度四次方。3、 (3)大气窗口是指 没有云的天空区域 电磁波能穿过大气层的局部天空区域 电 磁波能穿过大气的电磁波谱段 没有障碍物阻挡的天空区域。4、 (6)大气瑞利散射与波长的一次方成正比关系与波长的一次方成反比关系与 波长的二次方成正比关系 与波长的二次方成反比关系 与波长的四次方成正比关 系与波长的四次方成反比关系与波长无关。5、

5、 (2)大气米氏散射 与波长的一次方成正比关系 与波长的一次方成反比关系 与 波长无关。四、问答题：1、电磁波谱由哪些不同特性的电磁波组成？它们有哪些不同点，又有哪些共性？答：电磁波谱按频率由高到低排列主要由r射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微 波、无线电波等组成。不同点：传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同。共性：传播的速度相同；遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射规律；都是横波，遵从 横波的一切特性。2、物体辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值波长是多少？答：1）温度，波长，与光谱反射率，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光谱透射率， 光度计视场角，光度计有效接受面积有

6、关。2）常温下黑体的辐射峰值波长是9.66Nm3、叙述沙土、植物和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。答：沙土：自然状态下，土壤表面反射曲线呈比较平滑的特征，没有明显的峰值和谷值。 干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物和土壤有机质有关。土壤含水量增加，土壤的 反射率就会下降。植物：在可见光波段绿光附近有一个波峰，两侧蓝、红光部分各有一个吸收带，近红 外波段（0.8-L0um）有一个反射陡坡，至l.lum附近有一峰值。近红外波段（L3-2.5um） 吸收率大增反射率下降。水：水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，近红外和中红外波段纯净的自然水体 的反射率很低，几乎趋近于零。水中含有泥沙，可见

7、光波段反射率会增加，含有水生植物时， 近红外波段反射增强。4、地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？答：主要影响因素：物体本身的性质（表面状况）、入射电磁波的波长和入射角度。太阳 位置，传感器位置，地理位置，地形，季节气候变化，地面温度变化，地物本身的变异，大 气状况。5、何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因，并列出用于从空间对地面遥感的大气窗口的 波长范围。答：电磁波中有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利， 这些波段通常称为“大气窗口”。形成原因：由于大气反射、吸收和散射的共同影响，使有些波段在穿透大气时，电磁波透过 率很小，甚至完全无法透过大气层，只有部分波段的电

8、磁波才能通过，形成了大气窗口。1、0.301.15 口 m大气窗口，包括全部可见光波段、部分紫外波段和部分近红外波段，是遥 感技术应用最主要的窗口之一；2、l.32.5um大气窗口属于近红外波段，该窗口习惯分为L40l.90 口 m以及2.002.50 R m 两个窗口，透射率在60%95%之间；3、3.55.0Pm大气窗口属于中红外波段，透射率约为60%70%；4、814 Hm热红外窗口，透射率为80%左右，属于地物的发射波谱；5、L0mmlm微波窗口，分为毫米波、厘米波、分米波。6、传感器从大气层外探测地面物体时，接收到哪些电磁波能量？答：（1）太阳辐射透过大气并被地表反射进入传感器的能量

9、（2）太阳辐射被大气散射后被地表反射进入传感器的能量（3）太阳辐射被大气散射后直接进传感器的能量（4）太阳辐射被大气反射后进入传感器的能量（5）被视场以外地物反射进入视场的交叉辐射项（6）目标自身辐射的能量。第二章遥感平台及运行特点一、名词解释：1、遥感平台：遥感中搭载传感器的工具。2、遥感传感器：是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。3、卫星轨道参数：确定轨道在空间的具体形状位置的参数。4、升交点赤经：卫星轨道的升交点与春分点之间的角距。5、轨道倾角：卫星轨道面与赤道面之间的二面角。6、近地点角距：卫星轨道的近地点与升交点之间的角距。7、地心直角坐标系：以地心为坐标原点，x轴由地心指向

10、春分点，y轴在赤道面内且与x 轴垂直，z轴垂直赤道面。8、大地地心直角坐标系：以地心为坐标原点，x轴指向格林尼治子午圈与赤道面的交点，y 轴在赤道面内且与x轴垂直，z轴垂直赤道面。9、开普勒第三定理：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成 正比。10、重复周期：指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间运行后回到该地上空所需的时间。11、近圆形轨道：实际轨道高度变化在905-918km之间，偏心率为0. 0006。12、与太阳同步轨道：是指卫星轨道面与日地连线在黄道面内的夹角保持不变的轨道。13、近极地轨道：卫星轨道倾角为99.125。14、MODIS：是搭载在terra和a

11、qua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测 数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。15、IKONOS：是Spacingimaging公司于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供 高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。16、Quick Bird：于2001年10月18日由美国DigitalGlobe公司在美国范登堡空军基地发 射，是目前世界上唯一能提供亚米级分辨率的商业卫星，具有引领行业的地理定位精度，卫 星影像分辨率为0.61m。17、Radar sat：加拿大的Radarsat-1是世界上第一个商业化的SAR运行系统，由加拿大太 空署、美国政

12、府、加拿大私有企业于1995年11月4日合作发射，其地面分辨率为8. 5m, 卫星高度为790800km,倾角为,重复周期为24d,与太阳同步，SAR在C波段用HH极化， 波长入射角在范围可调。18、小卫星：是指质量低于1000千克的卫星。一、填空题：1、遥感卫星轨道的四大特点 近圆形轨道、近极地轨道、与太阳同步轨道、可重复轨道。2、卫星轨道参数有 包括轨道倾角i、升交点赤经Q、近地点角距川、长半轴a、扁率/和 近地点时刻匕）。3、卫星姿态角是俯仰、滚动、航偏o4、遥感平台的种类可分为 地面平台、航天平台、航空平台 三类。5、卫星姿态角可用 红外姿态测量仪、陀螺仪、星相机等方法测定。6、与太阳

13、同步轨道有利于 使卫星以同一地方时间通过地面上空,有利于卫星在相近的光 照条件下对地面进行观测，卫星上的电池得到稳定的太阳照度。7、LANDSAT系列卫星带有TM探测器的是Landsat4 / 5；带有ETM探测器的是Landsat6。8、SPOT系列卫星可产生异轨立体影像的是SPOT 1-5；可产生同轨立体影像的是一 SPOT 5。9、ZY-1卫星空间分辨率为 19. 51n。10、美国高分辨率民用卫星有 IKONOS, Quick Bird, Orbview , GeoEye-1 0IK小卫星主要特点包括 重量轻，体积小；研发周期短，成本底；发射灵活，启用速度快, 抗毁性强；技术性能高。1

14、2、可构成相干雷达影像的欧空局卫星是穿至AI。二、选择题：(单项或多项选择)1、 (2)卫星轨道的升交点和降交点是卫星轨道与地球黄道面的交点地球赤道面的交 点地球子午面的交点。2、 (3)卫星与太阳同步轨道指卫星运行周期等于地球的公转周期卫星运行周期等于 地球的自转周期卫星轨道面朝向太阳的角度保持不变。3、 (2)卫星重复周期是卫星获取同一地区影像的时间间隔经过地面同一地点上空的 间隔时间卫星绕地球一周的时间。三、问答题：1、根据Landsat-5的运行周期，求该卫星的轨道高度。解：依据开普勒第三定律：H芈-R其中 R二6372. 797km, T=103. 267X60s得 H=915.07

15、11km.2、以Landsat-1为例，说明遥感卫星轨道的四大特点及其在遥感中的作用。答：1)近圆形轨道：实际轨道高度变化在905918km之间，偏心率为0. 006,为近似圆 形；使在不同地区获得的图像比例尺一致。便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像， 避免造成扫描行之间不衔接现象。2)近极地轨道：轨道倾斜角设计为99.125。，有利于增大卫星对地面总的观测范围。 最南和最北分别能达到北纬和南纬，利用地球自转并结合轨道运行周期和图像宽度的设计, 可以观测到南北纬之间的广大地区。3)与太阳同步轨道：有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测；有利于卫星 在固定的时间飞临地面接收站上空，使卫星

16、上的太阳电池得到稳定的太阳照度。4)可重复轨道：有利于对地面地物或自然现象的文化动态监测。3、叙述地心直角坐标系与地心大地直角坐标系的差别和联系。答：联系：地心空间直角坐标系和地心大地坐标系是GPS定位常用的坐标系统。两种坐标 可以互相转换。差别：直角坐标系与地球椭球无关，而地心大地坐标系则是一种以椭球面和法线为基 准的地球坐标系。在地心空间直角坐标系中，原点0与地球质心重合，Z轴指向地球北 极，X轴指向经度原点E, Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。于是，P点的坐标可以 表示为P(X, Y, Z)o在地心大地坐标系中，地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴 与自转轴重合，起始 大地子午面)

17、与起始天文子午面重合。这样，P点的坐标可以表示 为P(L, B, II) o其中，L表示大地经度，即过P点的大地子午面与起始大地子午面的夹 角。B表示大地纬度，即P点的法线方向与赤道面的夹角。H表示大地高，即P点沿法 线方向到椭球面的距离。4、简述遥感平台的发展趋势。答：从一源到多源，宏观到微观，静态到动态，定性到定量，目视到自动，单一到集成， 地球到星球。1、传感器分辨率的大幅提高；2、遥感平台有遥感卫星，宇宙飞船,航天飞 机有一定时间间隔的短中期观测发展为以国际空间站为主的，多平台，多层面,长期的动 态观测；3、光谱探测能力急剧提高，成像谱段范围拉大，光谱分辨率提高；4、遥感图像 处理硬件

18、系统从光学处理设备全面转向数字处理系统.处理软件不断翻新，向自动化,智 能化与GIS集成一体化和可视化方向发展；5、信息的提取速度加快，采用计算机自动 识别和专家系统，6、多种方式的立体观测；7、定性定量的分析，应用方面更加广泛。5、LANDSAT系列卫星、SPOT系列卫星？答：Landsat系列卫星上装载的是MSS多光谱、TM专题制图仪、ETM+传感器。通过扫描镜的摆动，获取垂直飞行方向上两边共185km范围内的来自景物的辐射能量，配合卫星的 往前飞行获得地表的二维图像。SPOT系列卫星上装载的是2台相同的HRV或HRVIR扫描仪，使用CCD元件做探测器, 在瞬间能同时得到垂直航向的一条图像

19、线，不需要用摆动的扫描镜，以推扫方式获得沿 轨迹的连续图像条带。单台HRV图像幅宽为60km,两台HRV图像幅宽为117km,有3km 的重叠。HRV的平面反射镜可绕卫星前进方向滚动轴(X轴)旋转，平面向左右两侧偏离 垂直方向最大可达，从天底点向轨道任意一侧可观测到450km附近的景物，可在邻近 轨道间获取立体影像。水文遥感第二次作业一、 名词解释，瞬时视场(IFOV)：是指传感器内单个探测元件的受光角度或观测视野,单位为毫弧度(mrad)。空间分辨率：指像素所代表的的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨 的最小单元。光谱分辨率：光谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨

20、的最小波长间隔。间隔 越小，分辨率越高。多项式法几何纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形本身进行模拟。影像的辐射畸变：图像像元上的亮度直接反映了目标地物光谱反射率的差异，但也受到其他 严肃影响而发生改变，这一改变的部分就是需要矫正的部分称为辐射畸变。影像的灰度直方图：是灰度级的函数，它表示图像中具有每种灰度级的像素的个数，反映图 像中每种灰度出现的频率。直方图均衡化：将直方图的高峰在水平方向压缩，向左右展开成为一个有同样高度的宽而低 的新直方图。直方图匹配：是指使一幅图像的直方图变成规定形状的直方图而进行的图像增强方法。监督分类：根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数，建立判别函数

21、，然后把图像中 各个像元点归化到给定类中的分类处理。非监督分类：根据图像数据本身的统计特征及点群的分布情况，从统计学的角度对图像数据 进行类别划分。二、填空题1、遥感传感器的基本组成部件包括 收集器、探测器、处理器、记录与输出设备。2、遥感图像出现辐射失真的原因有 由于传感器响应特性和大气的吸收、散射以及其它随 机因素影响。3、遥感图像的特征包括光谱特征、边缘特征、纹理特征、形状特征。4、在遥感图像的计算机自动分类中，“边学习边分类”的方法是非监督分类,“先学习后 分类”的方法是一监督分类。三、问答题1、虽然遥感图像的空间分辨率越高图像越清楚，但现存的卫星传感器还有低、中、高分辨 率之分，为什

22、么存在这种现象？答：一般来说，遥感系统的空间分辨率越高，其识别物体的能力越强，但实际上每一目标 在图像上的可分辨程度，不完全决定于空间分辨率的具体值，而是和它的形状大小以及它与 周围物体的亮度结构的相对差有关(反差)。2、用表格方式给出EOS Aqua和Terra卫星的轨道参数。答：TERRA发射时间199蚌12月18日2002年5月4日2004年7月15日运载火箭ATLAS HASDELTA CLASSDELTA CLASS轨道高度太阳同步，70脍里太阳同步，70蚣里太阳同步，70脍里轨道周期98 8分钟98吩钟98吩钟过境时间上午10: 30下午1: 30下午1: 30地面重复周期16天1

23、6天16天重量5.19蚣斤2, 934公斤3, 00脍斤展开前体积3 5米x3 5米x6 8米268米x24蛛x64眯2 7米 X2 28米 x6 91 米星载传感器数据量泠6个4个星载传感器名称MODIS、MISR、CERES、MOPITTx ASTERAIRS、AM SU-A.CERES、MODIS、HSB、AMSR-EHIRDLSs MLS、OMI、TES遥测s波段s波段s波段数据下行X波段(8212 5MHZ)X波段(8160MHz)X波段(MHZ)总供电功率3.000瓦4.860瓦4600瓦卫星设计寿命5年6年6#3、遥感图像的灰度线性变换公式为d.=/萼 Smax-d .)u (z

24、7 lmin，max min其中，dmax,4加也分别影像变换后的最高、最低灰度值，dmax, dm几分别为影像变换前的最高、最低灰度值。按照这一公式，计算下表中变换后的灰度值。原图像 灰度1()1213151617 2352变换后 的灰度01218303643 792555、伪彩色增强与假彩色增强有何区别?答:伪彩色增强是把灰度图像的各个不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同 的彩色，得到一幅彩色图像的技术，是原图像细节更易辨认，目标更容易识别。假彩色增强是对一幅自然彩色图像或同一景物的多光谱图像，通过映射函数变换成新的 三基色分量，彩色合成使感兴趣的目标呈现出与原图像中不同的、奇异

25、的彩色。使景物呈现 出与人眼色觉相匹配的颜色，以提高对目标的分辨率。6、监督分类的基本操作步骤是什么？ 答：(1)确定类别数。(2)特征变换和特征选择。(3)选择训练样区。(4)确定判别函数和判别规则。(5)根据判别函数和判别规则对非训练样区的图像区域进行分类。(6)对可能存在的误差进行人工干预改正。(7)对结果利用现有资料进行精度评价。第四章及以后章节一、问答题：1、降水遥感估算的方法有哪些？答：地基雷达、可见光/红外遥感(包括生命期法和云指数法)、空基微波遥感(包 括主动遥感和被动遥感)。2、遥感降水数据产品主要有哪些？答：热带降雨观测计划-TRMM和我国的风云二号(FY-2)系列。3、植

26、被指数有哪些不同的形式？答：1)比值植被指数；2)归一化植被指数；3)环境植被指数；4)绿被植被指数；5) 正交植被指数。4、Priestly-Taylor潜在蒸散发估算模型的形式是怎样的？其中哪些参量可以从 遥感数据中获得？答：1) Priestly-Taylor 公式：ETp- a、+ 丫 )2) ETP潜在蒸散发(mm)； a 一Priestly-Taylor系数；Rn地表净辐射量 (W/m2),反映下垫面能量收支状况；G土壤热通量(W/m2),通常情况下与热辐 射Rn呈现一定的比例关系；入为汽化潜热(MJ/kg) ； 一饱和水气压-温度曲线斜 率(kPa/)； 丫为干湿表常数(kPa/

27、)。5、Penman-Monteith潜在蒸散发估算模型的形式又是怎样的？答:E。=(；+yEa)/(A + y )L其中二(es-ea) / (Ts-Ta)为饱和水汽压对温度的导数，即在平均气温Ta时饱和水汽压曲线的斜率.6、土壤水分遥感监测有哪些方法？答：热惯量法、作物缺水指数法、植被指数法、NDVI-Ts特征空间法、微波遥 感法等。7、分布式LCM模型的结构是怎样的？需要哪些输入数据？答：1）由产流模型、汇流模型、参数优选模型三部分构成；2）所需数据源主要包括三种：降雨数据、下垫面数据以及地形数据。8、MS-DTVGM模型的体系结构由哪些部分构成？其需要的输入数据有哪些？ 输出的参量是什么？答：1）由植被截留模型、融雪模型、蒸散发模型、产流模型和汇流模型几个部 分构成；2）需要的输入数据有：气温、地表温度、积雪密度、水密度、积雪覆盖、 降水量、植被覆盖度、叶面积指数、归一化植被指数、根系深度、潜在蒸 散发、土壤湿度、土壤饱和含水量、土壤田间持水量、土壤萎蕉含水量、 土壤饱和后径流系数、土壤水影响系数、覆被影响参数、土壤水出流系数、 地下水出流系数、下渗率。3）输出参量：有效融雪量、蒸散发、地表径流、壤中流、地下径流、总产流。