2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——遙感數(shù)據(jù)處理與地表變化監(jiān)測考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填入括號內(nèi)）1.下列哪種傳感器屬于被動式光學(xué)遙感傳感器？（）A.雷達(dá)（Radar）B.紅外測溫儀（InfraredThermometer）C.衛(wèi)星通信天線（SatelliteCommunicationAntenna）D.太陽能電池板（SolarPanel）2.遙感圖像大氣校正的主要目的是？（）A.消除圖像中的云層干擾B.改善圖像的幾何清晰度C.消除或減弱大氣對地物光譜信息的影響D.增強(qiáng)圖像的輻射亮度3.在遙感圖像監(jiān)督分類中，選擇訓(xùn)練樣本的主要依據(jù)是？（）A.樣本數(shù)量要盡可能多B.樣本必須覆蓋待分類區(qū)域的主要地物類別C.樣本必須均勻分布于整個圖像D.樣本的光譜特征必須與已知地物完全一致4.下列哪種方法不屬于像元級變化檢測技術(shù)？（）A.光譜變化向量分析（SpectralChangeVectorAnalysis）B.紋理變化檢測（TextureChangeDetection）C.面向?qū)ο笞兓瘷z測（Object-BasedChangeDetection）D.多時(shí)相圖像相關(guān)分析法（Multi-temporalImageCorrelation）5.遙感影像幾何精校正的主要步驟不包括？（）A.選擇控制點(diǎn)（GroundControlPoints,GCPs）B.選擇糾正變換模型（TransformationModel）C.進(jìn)行輻射定標(biāo)（RadiometricCalibration）D.進(jìn)行圖像鑲嵌（ImageMosaicking）6.評價(jià)遙感圖像分類精度最常用的指標(biāo)是？（）A.像素總數(shù)（TotalNumberofPixels）B.地物類別數(shù)量（NumberofLandCoverClasses）C.混淆矩陣（ConfusionMatrix）或Kappa系數(shù)（KappaCoefficient）D.圖像分辨率（ImageResolution）7.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不用于遙感圖像的圖像增強(qiáng)？（）A.直方圖均衡化（HistogramEqualization）B.主成分分析（PrincipalComponentAnalysis,PCA）C.銳化濾波（SharpeningFilter）D.圖像分類（ImageClassification）8.使用合成孔徑雷達(dá)（SAR）數(shù)據(jù)進(jìn)行變化檢測的主要優(yōu)勢在于？（）A.能穿透云霧進(jìn)行全天候監(jiān)測B.能提供高空間分辨率影像C.能獲取地物的光譜信息D.成本通常低于光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)9.產(chǎn)生遙感圖像幾何畸變的主要原因是？（）A.大氣散射B.傳感器自身故障C.地球曲率、傳感器姿態(tài)及地形起伏D.地物光譜反射率差異10.遙感在監(jiān)測城市擴(kuò)張中的應(yīng)用，主要利用遙感數(shù)據(jù)來？（）A.測量城市人口密度B.評估城市空氣質(zhì)量C.獲取城市建筑物三維模型D.分析城市土地利用/覆蓋變化二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.傳感器輻射分辨率（SensorRadiometricResolution）2.光譜特征曲線（SpectralFeatureCurve）3.變化向量制圖（ChangeVectorMap,CVM）4.正射校正（Orthorectification）5.遙感影像鑲嵌（ImageMosaicking）三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述輻射校正和大氣校正的主要區(qū)別與聯(lián)系。2.簡述監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類的基本原理和主要區(qū)別。3.簡述像元級變化檢測和對象級變化檢測的主要區(qū)別。4.簡述選擇遙感影像預(yù)處理方法時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用領(lǐng)域及主要優(yōu)勢。2.論述選擇合適的遙感數(shù)據(jù)源（傳感器類型、空間/光譜/時(shí)間分辨率等）進(jìn)行地表變化監(jiān)測時(shí)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)某遙感影像的地面分辨率（GSD）為30米，影像覆蓋區(qū)域的總像素?cái)?shù)為500x400。請計(jì)算該影像覆蓋的地面總面積是多少平方公里？如果該影像的像元輻射亮度值為200DN（DigitalNumber），經(jīng)過輻射定標(biāo)后得到的地物表觀反射率為0.15。請說明輻射定標(biāo)的基本原理，并計(jì)算該地物的表觀反射率與實(shí)際反射率（地面反射率）之間可能存在的主要差異來源及其影響。2.某研究區(qū)域使用了1990年和2000年兩期Landsat光學(xué)影像進(jìn)行變化檢測。已知1990年影像覆蓋該區(qū)域的植被指數(shù)均值為0.5，非植被地物（建筑、道路等）的均值為0.1。2000年影像分析顯示，植被覆蓋有所增加，植被指數(shù)均值為0.6，非植被地物均值仍為0.1。請簡述像元級變化向量制圖（CVM）的基本思想，并說明如何利用這兩期影像的均值變化來定性分析該區(qū)域可能發(fā)生的變化類型及其空間分布特征（無需具體繪制圖形，只需說明分析思路）。六、操作題（每題15分，共30分）1.假設(shè)你需要對一幅Landsat8影像進(jìn)行大氣校正。請簡述使用ENVI軟件進(jìn)行FLAASH大氣校正的基本操作步驟（包括必要的參數(shù)設(shè)置說明），并說明在進(jìn)行大氣校正前需要獲取哪些關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如大氣參數(shù)文件、傳感器參數(shù)文件等）。2.假設(shè)你已經(jīng)獲得了一幅包含城市和周邊鄉(xiāng)村的遙感影像，并且已經(jīng)完成了圖像的幾何精校正和影像分類。請簡述如何使用ENVI或ArcGIS軟件的基本工具，計(jì)算該分類影像的總體分類精度（要求說明需要使用哪些工具或函數(shù)，以及大致的操作流程），并解釋分類精度評價(jià)的基本原理。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.C5.C6.C7.B8.A9.C10.D二、名詞解釋1.傳感器輻射分辨率：指傳感器區(qū)分地物輻射亮度微小差異的能力，通常用能區(qū)分的最小輻射亮度差或比特?cái)?shù)來表示。2.光譜特征曲線：指地物在不同波段反射或發(fā)射電磁波能量的分布曲線，反映了地物的光譜特性。3.變化向量制圖（CVM）：一種基于光譜變化向量的變化檢測方法，通過計(jì)算多時(shí)相影像中每個像元的光譜向量變化方向和長度來識別地表覆蓋的變化。4.正射校正：指消除或減弱遙感影像由于地球曲率、傳感器傾斜以及地形起伏等因素引起的幾何畸變，使影像具有地圖投影的幾何精度。5.遙感影像鑲嵌：指將多幅相鄰的、經(jīng)過幾何校正的遙感影像，按照一定的重疊區(qū)域進(jìn)行接邊處理，合并成一幅覆蓋更大范圍的單幅影像的過程。三、簡答題1.輻射校正主要消除傳感器本身記錄的輻射亮度值與地物實(shí)際反射率之間的差異，包括大氣散射等對傳感器接收到的輻射的影響。大氣校正則進(jìn)一步消除大氣對地物向上輻射到傳感器的能量所造成的影響，即大氣散射和吸收對地物真實(shí)光譜信息的衰減和扭曲。兩者聯(lián)系在于，通常大氣校正需要在輻射校正之后進(jìn)行，因?yàn)榇髿庑Ｕ枰玫絺鞲衅饔涗浀脑驾椛淞炼戎?。輻射校正處理的是傳感器記錄值本身，而大氣校正是為了恢?fù)地物的真實(shí)光譜反射率或輻射亮度。2.監(jiān)督分類需要先利用少量已知地物類別標(biāo)簽的樣本（訓(xùn)練樣本）來建立分類規(guī)則（如光譜曲線、統(tǒng)計(jì)特征等），然后利用這些規(guī)則對未知地物像元進(jìn)行分類。非監(jiān)督分類則不需要訓(xùn)練樣本，直接根據(jù)影像數(shù)據(jù)本身的統(tǒng)計(jì)特征或空間結(jié)構(gòu)，自動將像元劃分為不同的類別。監(jiān)督分類的精度通常較高，但依賴于訓(xùn)練樣本的質(zhì)量和選擇；非監(jiān)督分類無需樣本，但分類結(jié)果需要人工解譯和后處理，精度可能受影響。3.像元級變化檢測將每個像元視為獨(dú)立單元，比較其在不同時(shí)相影像中的光譜信息（如直接比較亮度值、計(jì)算變化向量等）來判斷是否發(fā)生變化。對象級變化檢測則先將影像分割成同質(zhì)對象（如建筑物、地塊），然后比較這些對象的特征（如光譜、紋理、形狀等）在多時(shí)相間的變化。對象級方法能克服像元級方法易受混合像元影響、結(jié)果不連貫的缺點(diǎn)，能更好地反映地物的實(shí)際邊界和結(jié)構(gòu)變化。4.選擇遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理方法時(shí)應(yīng)考慮：①數(shù)據(jù)源本身的質(zhì)量（輻射質(zhì)量、幾何質(zhì)量）；②研究目標(biāo)與區(qū)域特征（如監(jiān)測對象類型、地形起伏、植被覆蓋度）；③遙感影像的類型（光學(xué)、雷達(dá)等）；④分析流程的需求（如后續(xù)是否需要分類、變化檢測）；⑤可用的計(jì)算資源和技術(shù)能力（軟件、硬件、時(shí)間）；⑥預(yù)期誤差范圍和精度要求。四、論述題1.遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用廣泛，主要包括：①災(zāi)害監(jiān)測：快速獲取火災(zāi)、洪水、干旱、地震等災(zāi)害范圍和影響信息，支持應(yīng)急響應(yīng)和災(zāi)后評估；②植被資源調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測森林覆蓋率、生物量、植被指數(shù)變化，評估生態(tài)系統(tǒng)健康狀況；③土地利用/土地覆被變化監(jiān)測：追蹤城市擴(kuò)張、耕地減少、濕地退化等過程，評估人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響；④水環(huán)境監(jiān)測：監(jiān)測水體面積、水質(zhì)參數(shù)（如葉綠素a）、富營養(yǎng)化狀況；⑤生物多樣性調(diào)查：輔助識別關(guān)鍵棲息地、遷徙路線，監(jiān)測珍稀物種分布范圍變化；⑥氣候變化研究：長期監(jiān)測極地冰川融化、海平面上升、沙塵暴等與氣候變化相關(guān)的生態(tài)現(xiàn)象。主要優(yōu)勢在于：①獲取范圍廣、時(shí)效性強(qiáng)，能覆蓋大區(qū)域并快速更新數(shù)據(jù)；②非接觸式、低成本，避免地面調(diào)查風(fēng)險(xiǎn)和大量人力物力投入；③多維度信息，可同時(shí)獲取光譜、紋理、雷達(dá)后向散射等多種信息；④支持動態(tài)監(jiān)測和時(shí)空分析，利于揭示生態(tài)過程和變化規(guī)律。2.選擇合適的遙感數(shù)據(jù)源進(jìn)行地表變化監(jiān)測需考慮：①傳感器類型與特性：根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)選擇合適的傳感器平臺（光學(xué)、雷達(dá)、高光譜、熱紅外等）。光學(xué)數(shù)據(jù)適用于可見光、近紅外波段，可獲取光譜信息，但受天氣影響大；雷達(dá)數(shù)據(jù)穿透云霧，可全天候工作，適用于地形測繪和某些地物監(jiān)測；高光譜數(shù)據(jù)提供連續(xù)光譜曲線，利于精細(xì)地物識別和變化檢測；熱紅外數(shù)據(jù)用于監(jiān)測地物熱輻射特征。②空間分辨率：需根據(jù)監(jiān)測對象的大小選擇。城市擴(kuò)張、土地利用變化通常需要中高分辨率（如10-30米）；森林變化、農(nóng)業(yè)區(qū)劃可能需要較低分辨率（如100米）；建筑物識別則需要更高分辨率（如亞米級）。③光譜分辨率：高光譜數(shù)據(jù)適用于需要區(qū)分細(xì)微光譜差異的變化監(jiān)測（如作物長勢、水質(zhì)參數(shù)）；多光譜數(shù)據(jù)（如Landsat、Sentinel-2）適用于常規(guī)分類和變化檢測。④時(shí)間分辨率：取決于監(jiān)測變化的速率?？焖僮兓^程（如洪水、城市熱島效應(yīng)）需要高時(shí)間頻率數(shù)據(jù)（如每日或數(shù)日）；緩慢變化過程（如森林演替、土地退化）可采用年度或數(shù)年一次的數(shù)據(jù)。⑤輻射分辨率：需滿足區(qū)分地物細(xì)微光譜/輻射差異的需求。高輻射分辨率（如12位或14位）有利于提高分類和變化檢測精度。⑥覆蓋范圍與數(shù)據(jù)獲取成本：根據(jù)研究區(qū)域大小選擇合適的傳感器幅寬和重訪周期，同時(shí)考慮數(shù)據(jù)獲取和處理的費(fèi)用。⑦數(shù)據(jù)質(zhì)量與精度：關(guān)注影像的幾何精度、輻射定標(biāo)精度、云覆蓋率等，確保滿足分析需求。五、計(jì)算題1.地面面積=影像像素?cái)?shù)×地面分辨率=(500pixels×400pixels)×30m/pixel=600,000pixels×30m/pixel=18,000,000m2=18km2。輻射定標(biāo)是將傳感器記錄的原始數(shù)字量（DN）轉(zhuǎn)換為地物物理量（如輻亮度、表觀反射率）的過程?；驹硎抢脗鞲衅髯陨韰?shù)和已知地物反射率的標(biāo)準(zhǔn)板（定標(biāo)板）或模型關(guān)系，建立DN值與物理量之間的轉(zhuǎn)換公式。表觀反射率與實(shí)際反射率（地面反射率）的主要差異來源包括大氣散射和吸收（導(dǎo)致到達(dá)傳感器的能量衰減和光譜變形）、傳感器光譜響應(yīng)函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)光源/地面不匹配、成像幾何角度差異、以及地物自身在觀測時(shí)刻的光譜狀態(tài)變化（如含水量、葉綠素濃度等）。這些因素都會導(dǎo)致傳感器記錄的表觀反射率偏離地物的真實(shí)反射能力。2.像元級變化向量制圖（CVM）的基本思想是：將多時(shí)相影像中每個像元在兩個時(shí)相間的光譜向量（由兩期影像對應(yīng)波段的DN值差和DN值和組成）在光譜變化空間中連接起來，形成一條變化向量。向量的方向和長度分別代表了該像元變化的類型和程度。通過分析這些向量的分布模式（如主要指向何方，聚集區(qū)域等），可以識別出不同的地物變化類型（如新增建筑、植被增加/減少、水體變化等）。利用1990年和2000年影像的均值變化定性分析：植被指數(shù)均值從0.5增加到0.6，表明研究區(qū)域整體植被覆蓋有所增加；非植被地物均值保持不變（0.1），說明建筑、道路等非植被面積在整體上沒有顯著變化。結(jié)合這兩個均值變化，可以推斷該區(qū)域可能發(fā)生了“植被擴(kuò)張”的變化，即部分非植被地物（如裸地、草地）被植被覆蓋（如綠化、自然演替），或者原有植被區(qū)域長勢變好。這種變化可能主要分布在原本非植被區(qū)域或植被稀疏區(qū)域。如果僅從均值變化看，無法確定具體是哪些像元發(fā)生了變化，以及變化的精確空間位置和類型，需要通過繪制CVM圖才能詳細(xì)分析。六、操作題1.使用ENVI軟件進(jìn)行FLAASH大氣校正的基本操作步驟：①打開待校正的多時(shí)相影像（通常是Landsat系列數(shù)據(jù)）；②啟動FLAASH工具（通常在Tools->AtmosphericCorrection->FLAASH菜單下）；③在FLAASH對話框中，指定輸入影像（待校正影像）；④選擇或創(chuàng)建大氣參數(shù)文件（AtmosphericProfile，可以是默認(rèn)文件、根據(jù)傳感器類型選擇或使用ATCOR2生成的文件）；⑤選擇或創(chuàng)建傳感器參數(shù)文件（SensorParameters，根據(jù)使用的傳感器類型和波段選擇）；⑥配置校正參數(shù)，如選擇輸出影像類型（Reflectance或Radiance）、是否進(jìn)行云檢測等；⑦點(diǎn)擊“Run”執(zhí)行大氣校正；⑧校正完成后，保存輸出影像。進(jìn)行大氣校正前需要獲取的關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括：①傳感器參數(shù)文件（包含傳感器的光譜響應(yīng)函數(shù)、增益、偏移等）；②大氣參數(shù)文件（包含大氣分子、氣溶膠、水汽等參數(shù)信息，可以是基于模型的默認(rèn)值，也可以是實(shí)測值）；③（如果使用ATCOR2等工具生成大氣參數(shù)文件）需要輸入的地面氣象數(shù)據(jù)（如