2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——空間遙感數(shù)據(jù)處理及分析方法研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述遙感影像輻射校正和幾何校正的主要區(qū)別和聯(lián)系。2.比較監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類的主要優(yōu)缺點(diǎn)及其適用場(chǎng)景。3.闡述多光譜遙感影像和雷達(dá)遙感影像在數(shù)據(jù)特性及應(yīng)用方面的主要差異。4.簡(jiǎn)述大氣校正的必要性和常用的方法有哪些？5.空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率分別指什么？它們之間有何關(guān)系？6.舉例說(shuō)明遙感技術(shù)在資源調(diào)查或環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用。二、論述題1.論述遙感圖像增強(qiáng)的主要目的和常用方法，并分析不同方法的特點(diǎn)和適用情況。2.結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景，論述遙感圖像計(jì)算機(jī)分類的主要流程及其關(guān)鍵技術(shù)。3.分析遙感影像解譯標(biāo)志的類型及其在目視解譯中的作用。4.探討無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感在數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)和局限性。三、應(yīng)用題1.假設(shè)你獲得了一幅未經(jīng)處理的遙感影像，需要用于制作某區(qū)域土地利用現(xiàn)狀圖，請(qǐng)簡(jiǎn)述你需要進(jìn)行哪些主要的預(yù)處理步驟，并說(shuō)明每一步驟的目的。2.某研究區(qū)域發(fā)生了森林火災(zāi)，你需要利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)火災(zāi)范圍和火勢(shì)蔓延情況，請(qǐng)說(shuō)明你可以采用哪些遙感數(shù)據(jù)源和分析方法，并簡(jiǎn)述分析步驟。3.闡述如何利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，需要哪些遙感數(shù)據(jù)、參數(shù)或指標(biāo)，以及主要的技術(shù)流程。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：輻射校正是消除或減弱傳感器記錄的輻射值與地物實(shí)際反射率之間差異的過程，主要針對(duì)大氣影響、傳感器本身特性等引起的誤差。幾何校正是消除或減弱由于傳感器成像方式、地球曲率、地形起伏等因素引起的影像幾何畸變，使影像坐標(biāo)與地面實(shí)際坐標(biāo)相匹配。兩者聯(lián)系緊密，輻射校正后的數(shù)據(jù)是幾何校正的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的幾何位置信息是輻射數(shù)據(jù)定量的前提。解析思路：本題考查輻射校正和幾何校正的基本概念及關(guān)系。需要清晰定義兩者的目的，并指出它們?cè)谶b感數(shù)據(jù)處理流程中的先后順序和相互依存關(guān)系。強(qiáng)調(diào)輻射校正關(guān)注的是“量”的準(zhǔn)確性，幾何校正關(guān)注的是“位”的準(zhǔn)確性。2.答案：監(jiān)督分類需要先收集訓(xùn)練樣本，確定地物類別及其對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)（如光譜特征），然后利用這些參數(shù)對(duì)未知像元進(jìn)行分類。優(yōu)點(diǎn)是分類精度較高，尤其對(duì)光譜特征明顯的地物。缺點(diǎn)是需要大量的訓(xùn)練樣本，且對(duì)訓(xùn)練樣本的選取和質(zhì)量要求高，難以處理光譜特征相似但地物屬性不同的類別。非監(jiān)督分類不需要預(yù)先知道地物類別信息，通過算法自動(dòng)將像元聚集成不同的類別。優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需訓(xùn)練樣本，適用于未知地物的探索性研究。缺點(diǎn)是分類結(jié)果需要人工判讀和重新分類，精度通常不如監(jiān)督分類，且難以區(qū)分光譜相似的類別。解析思路：本題考查兩種主要分類方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。需分別闡述兩種方法的操作流程，并對(duì)比分析其優(yōu)缺點(diǎn)，例如對(duì)訓(xùn)練樣本的需求、分類精度、適用性等方面的差異。3.答案：多光譜遙感影像通常指獲取多個(gè)離散光譜波段（可見光、近紅外等）的影像，能反映地物豐富的光譜信息，適用于地物分類、植被參數(shù)反演等。其特點(diǎn)是光譜分辨率高，但空間分辨率相對(duì)較低。雷達(dá)遙感影像是利用電磁波與地面目標(biāo)相互作用后返回的回波信號(hào)形成的影像，具有全天候、全天時(shí)工作能力，能穿透部分覆蓋層（如植被、干燥土壤），適用于災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地形測(cè)繪等。其特點(diǎn)是穿透能力強(qiáng)，但光譜分辨率通常較低，影像幾何形態(tài)受極化方式等因素影響。兩者在數(shù)據(jù)特性、獲取方式、應(yīng)用領(lǐng)域等方面存在顯著差異。解析思路：本題考查不同類型遙感數(shù)據(jù)的基本特性及應(yīng)用差異。需分別介紹多光譜和雷達(dá)影像的數(shù)據(jù)獲取方式、主要特點(diǎn)（光譜分辨率、空間分辨率、全天候/天時(shí)等），并指出其在應(yīng)用上的不同側(cè)重。4.答案：大氣校正的必要性在于大氣中的水汽、氣溶膠等會(huì)吸收、散射和反射電磁波，導(dǎo)致傳感器接收到的輻射值與地物真實(shí)反射率之間存在偏差，影響遙感數(shù)據(jù)的定量精度。常用的方法包括基于物理模型的輻射傳輸模型（如6S模型）、基于經(jīng)驗(yàn)擬合的暗像元法、像元法、回歸分析法等。解析思路：本題考查大氣校正的必要性及方法。首先說(shuō)明大氣對(duì)遙感信號(hào)的影響，即為何需要大氣校正。然后列舉幾種主流的大氣校正方法，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理或應(yīng)用特點(diǎn)。5.答案：空間分辨率指遙感影像上能夠分辨的最小地物尺寸或像元大小，通常用米或英尺表示。光譜分辨率指遙感傳感器能夠分辨的光譜波段數(shù)量或波段寬度，反映了傳感器探測(cè)地物光譜細(xì)節(jié)的能力。時(shí)間分辨率指獲取同一區(qū)域遙感影像的時(shí)間間隔，或遙感平臺(tái)重復(fù)觀測(cè)同一區(qū)域的能力，對(duì)于監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化至關(guān)重要。三者關(guān)系是：高空間分辨率通常意味著較低的光譜分辨率或較高的傳感器成本；高光譜分辨率可以提供更精細(xì)的地物信息，但數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度增加；高時(shí)間分辨率對(duì)于變化監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，但受衛(wèi)星重訪周期限制。解析思路：本題考查遙感數(shù)據(jù)的基本分辨率概念及其關(guān)系。需準(zhǔn)確定義三種分辨率，并分析它們之間的相互制約關(guān)系或權(quán)衡。6.答案：遙感技術(shù)在資源調(diào)查中的應(yīng)用例如：利用多光譜衛(wèi)星影像進(jìn)行土地資源調(diào)查，繪制土地利用類型圖，監(jiān)測(cè)土地覆被變化；利用高分辨率影像進(jìn)行森林資源調(diào)查，估算森林面積、蓄積量等；利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水資源，如湖泊面積變化、河流水量變化等。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用例如：利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)大氣污染，如二氧化硫、氮氧化物等污染物的分布；利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化，通過分析葉綠素a含量等指標(biāo)；利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)土壤污染，識(shí)別污染區(qū)域范圍。解析思路：本題考查遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。需結(jié)合具體實(shí)例，說(shuō)明遙感技術(shù)在資源調(diào)查（如土地、森林、水）和環(huán)境監(jiān)測(cè)（如大氣、水體、土壤）等方面的具體應(yīng)用方式和作用。二、論述題1.答案：遙感圖像增強(qiáng)的主要目的是改善遙感圖像的視覺效果，突出地物特征，提高圖像的可解譯性，為后續(xù)的圖像處理和分析（如分類、目標(biāo)識(shí)別）提供更好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。常用方法包括：亮度/對(duì)比度拉伸、直方圖均衡化/規(guī)定化、空間域?yàn)V波（平滑、銳化）、頻率域?yàn)V波、主成分分析（PCA）等。亮度/對(duì)比度拉伸簡(jiǎn)單易行，但效果有限；直方圖均衡化能增強(qiáng)圖像整體對(duì)比度，但對(duì)局部細(xì)節(jié)效果不佳；空間域?yàn)V波中，平滑濾波去除噪聲，銳化濾波增強(qiáng)邊緣；頻率域?yàn)V波利用傅里葉變換等方法進(jìn)行濾波；PCA可以將多波段信息壓縮并突出主要信息。選擇方法需根據(jù)圖像特點(diǎn)和目標(biāo)任務(wù)，例如，對(duì)于目視解譯，常使用直方圖均衡化和銳化方法；對(duì)于分類，有時(shí)會(huì)先進(jìn)行濾波去噪或使用PCA降維。解析思路：本題要求全面論述圖像增強(qiáng)的目的、常用方法及特點(diǎn)。需首先明確增強(qiáng)的目的，然后列舉主要方法，并對(duì)每種方法進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，包括其原理和效果。最后，分析不同方法的特點(diǎn)和適用情況，體現(xiàn)對(duì)不同方法的理解深度。2.答案：遙感圖像計(jì)算機(jī)分類的主要流程包括：準(zhǔn)備階段（數(shù)據(jù)預(yù)處理，如輻射校正、幾何校正、圖像增強(qiáng)等）、分類階段（選擇分類方法，輸入?yún)?shù)，執(zhí)行分類）和后處理階段（分類結(jié)果精度評(píng)價(jià)，誤差校正，分類圖制作）。關(guān)鍵技術(shù)包括：特征選擇與提?。ㄟx擇最能區(qū)分地物的光譜、紋理、形狀等特征）、分類器選擇（如最大似然法、最小距離法、支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）、參數(shù)優(yōu)化（如訓(xùn)練樣本選擇、分類器參數(shù)調(diào)整）。流程中，數(shù)據(jù)預(yù)處理是基礎(chǔ)，特征選擇與提取是關(guān)鍵，分類器的選擇和參數(shù)優(yōu)化直接影響分類精度。后處理階段對(duì)于提高分類結(jié)果的可靠性至關(guān)重要，常用方法有混淆矩陣分析、抽樣檢查、面向?qū)ο蠓诸惖?。解析思路：本題要求論述分類流程和關(guān)鍵技術(shù)。需詳細(xì)描述分類的三個(gè)主要階段，并說(shuō)明每個(gè)階段的主要工作內(nèi)容。同時(shí)，要重點(diǎn)突出分類過程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，如特征工程和分類器選擇，并解釋其重要性。3.答案：遙感影像解譯標(biāo)志是用于識(shí)別和區(qū)分不同地物的特征，分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志。直接解譯標(biāo)志是地物自身特征，如顏色（光譜特征）、形狀（幾何特征）、大小、紋理（空間結(jié)構(gòu)特征）。間接解譯標(biāo)志是地物與其環(huán)境相互作用形成的特征，如水系格局、道路網(wǎng)絡(luò)、植被覆蓋類型、建筑分布等。解譯標(biāo)志在目視解譯中起著至關(guān)重要的作用，它們是連接遙感影像與地物實(shí)體的橋梁。通過分析解譯標(biāo)志，解譯者可以識(shí)別地物類型，判斷地物屬性，從而完成對(duì)遙感影像的解譯和地圖編制。例如，通過識(shí)別影像中的水色、水流方向等直接標(biāo)志，可以解譯出河流；通過分析河流兩岸的土地利用類型和植被分布等間接標(biāo)志，可以推斷該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況。解析思路：本題要求闡述解譯標(biāo)志的類型及其作用。需準(zhǔn)確區(qū)分直接和間接解譯標(biāo)志，并舉例說(shuō)明。重點(diǎn)在于解釋解譯標(biāo)志如何幫助解譯者識(shí)別地物，以及它們?cè)谀恳暯庾g流程中的核心地位。4.答案：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感在數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：一是高空間分辨率，無(wú)人機(jī)通常搭載高分辨率相機(jī)，可獲取厘米級(jí)甚至更高分辨率的影像，能夠觀測(cè)到更細(xì)微的地物細(xì)節(jié)；二是靈活機(jī)動(dòng)，無(wú)人機(jī)可以根據(jù)任務(wù)需求隨時(shí)起降，靈活調(diào)整飛行航線和高度，能夠快速響應(yīng)突發(fā)事件，滿足小范圍、高精度的數(shù)據(jù)獲取需求；三是成本相對(duì)較低，對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的購(gòu)置和運(yùn)行成本可能低于衛(wèi)星遙感；四是數(shù)據(jù)獲取周期短，可以實(shí)現(xiàn)高頻次、重復(fù)觀測(cè)，有利于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。局限性在于：一是有效載荷有限，通常只能搭載小型傳感器，數(shù)據(jù)獲取范圍和內(nèi)容受限制；二是續(xù)航時(shí)間短，受電池容量限制，單次飛行時(shí)間通常在幾十分鐘到幾小時(shí)；三是易受天氣影響，飛行受風(fēng)力、雨雪等天氣條件限制；四是數(shù)據(jù)傳輸和處理能力相對(duì)較弱，大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和處理需要較高技術(shù)支持。解析思路：本題要求對(duì)比分析無(wú)人機(jī)遙感的優(yōu)缺點(diǎn)。需從空間分辨率、靈活性、成本、觀測(cè)頻率等多個(gè)方面闡述其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，也要指出其在有效載荷、續(xù)航、天氣適應(yīng)性、數(shù)據(jù)傳輸處理等方面的局限性。通過對(duì)比，展現(xiàn)對(duì)兩種技術(shù)特點(diǎn)的清晰認(rèn)識(shí)。三、應(yīng)用題1.答案：制作土地利用現(xiàn)狀圖需要進(jìn)行的主要預(yù)處理步驟包括：輻射校正（消除大氣和傳感器本身的影響，使影像數(shù)據(jù)定量化）、幾何校正（消除幾何畸變，使影像坐標(biāo)與地面坐標(biāo)匹配，通常使用控制點(diǎn)進(jìn)行校正）、圖像增強(qiáng)（如直方圖均衡化，增強(qiáng)圖像對(duì)比度，便于目視解譯）、圖像鑲嵌（如果獲取了多幅影像，需要將它們拼接成一幅完整的影像）、圖像分類（根據(jù)地物光譜和紋理特征，自動(dòng)或半自動(dòng)劃分不同土地利用類型）。每一步的目的都是為了提高影像質(zhì)量，突出地物特征，為后續(xù)的土地利用分類和制圖工作提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。解析思路：本題要求針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景，列舉并說(shuō)明必要的預(yù)處理步驟。需按照遙感數(shù)據(jù)處理的常規(guī)流程進(jìn)行，列出關(guān)鍵步驟，并簡(jiǎn)要說(shuō)明每個(gè)步驟的目的及其與最終目標(biāo)（制作土地利用圖）的聯(lián)系。2.答案：監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)范圍和火勢(shì)蔓延情況，可以采用多光譜/高光譜衛(wèi)星影像、航空遙感影像或無(wú)人機(jī)遙感影像。分析方法包括：火災(zāi)探測(cè)（利用熱紅外波段或多光譜波段差異，識(shí)別熱點(diǎn)）、火災(zāi)范圍提?。▓D像分割或閾值分割等方法，提取火災(zāi)區(qū)域）、火勢(shì)蔓延監(jiān)測(cè)（對(duì)比不同時(shí)相的影像，分析火災(zāi)范圍變化，判斷蔓延速度和方向）。主要技術(shù)流程為：數(shù)據(jù)獲?。ㄟx擇合適的遙感數(shù)據(jù)源和傳感器）、數(shù)據(jù)預(yù)處理（輻射校正、幾何校正等）、火災(zāi)熱點(diǎn)識(shí)別（利用影像的熱紅外信息或光譜特征差異）、火災(zāi)范圍提取與繪制（利用圖像處理技術(shù)分割火災(zāi)區(qū)域，并生成火災(zāi)范圍圖）、火勢(shì)蔓延監(jiān)測(cè)與分析（對(duì)比多時(shí)相數(shù)據(jù)，分析火勢(shì)蔓延趨勢(shì)）。解析思路：本題要求結(jié)合具體場(chǎng)景，提出數(shù)據(jù)源選擇、分析方法和技術(shù)流程。需說(shuō)明為何選擇特定數(shù)據(jù)源（如熱紅外波段），提出具體的應(yīng)用分析方法（如熱點(diǎn)識(shí)別、范圍提?。催壿嬳樞蛎枋稣麄€(gè)處理流程。3.答案：利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，主要利用衛(wèi)星或航空平臺(tái)獲取的多光譜/高光譜遙感影像。需要的主要參數(shù)或指標(biāo)包括：葉綠素a濃度（常用藍(lán)綠光波段比值或特定波段反射率來(lái)估算）、懸浮物濃度（常用黃綠光波段比值來(lái)估算）、水體透明度（利用水體對(duì)光的穿透特性，如藍(lán)光波段反射率變化）等。主要技術(shù)流程為：數(shù)