考研遙感科學(xué)與技術(shù)2025年遙感圖像分析訓(xùn)練試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫(xiě)在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.遙感圖像的輻射分辨率通常指（）。A.傳感器區(qū)分地物波譜曲線差異的能力B.傳感器記錄亮度值的精細(xì)程度C.傳感器探測(cè)目標(biāo)溫度的能力D.傳感器獲取圖像空間細(xì)節(jié)的能力2.下列哪種大氣校正方法主要用于考慮大氣散射效應(yīng)？（）A.基于物理模型的大氣校正B.乘法大氣校正模型C.立體校正D.軌道校正3.在遙感圖像分類(lèi)中，屬于非監(jiān)督分類(lèi)方法的是（）。A.最大似然法B.支持向量機(jī)C.K-均值聚類(lèi)D.決策樹(shù)分類(lèi)4.下列哪種圖像增強(qiáng)方法主要通過(guò)改變圖像灰度直方圖來(lái)改善圖像視覺(jué)效果？（）A.空間域?yàn)V波B.主成分分析C.直方圖均衡化D.偽彩色增強(qiáng)5.用來(lái)衡量遙感圖像分類(lèi)精度的主要指標(biāo)是（）。A.圖像分辨率B.波段寬度C.準(zhǔn)確率、召回率、混淆矩陣D.傳感器類(lèi)型6.下列哪種傳感器通常工作在微波波段？（）A.Landsat8B.Sentinel-2C.ERS-1D.WorldView7.遙感圖像幾何校正的主要目的是（）。A.消除圖像的幾何畸變，使圖像坐標(biāo)與地面坐標(biāo)一致B.增強(qiáng)圖像的輻射亮度C.提高圖像的分辨率D.對(duì)圖像進(jìn)行色彩平衡8.下列哪種算法不屬于基于閾值的圖像分割方法？（）A.Otsu法B.超像素分割C.Sauvola法D.基于區(qū)域生長(zhǎng)的方法9.遙感圖像融合的主要目的是（）。A.提高圖像的時(shí)間分辨率B.提高圖像的空間分辨率和光譜分辨率C.增強(qiáng)圖像的輻射分辨率D.減少圖像的噪聲10.下列關(guān)于遙感圖像數(shù)字濾波的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）。A.濾波器可以是線性或非線性的B.低通濾波器可以去除圖像中的噪聲C.高通濾波器可以增強(qiáng)圖像的邊緣D.濾波會(huì)改變圖像的像素值二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在橫線上）1.遙感圖像獲取的主要方式有________遙感和________遙感。2.遙感圖像預(yù)處理的主要內(nèi)容包括輻射校正和________校正。3.圖像分類(lèi)前通常需要進(jìn)行圖像________，以減少數(shù)據(jù)量和突出地物特征。4.評(píng)價(jià)遙感圖像分類(lèi)精度的常用方法有混淆矩陣、______率和召回率。5.主成分分析（PCA）是一種常用的圖像________方法，可以用于數(shù)據(jù)壓縮和特征提取。6.傳感器平臺(tái)的高度決定了遙感圖像的________分辨率。7.無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)通常具有________視角、高分辨率和靈活機(jī)動(dòng)等特點(diǎn)。8.遙感圖像目視解譯的基本方法包括判讀標(biāo)志、________和解譯標(biāo)志。9.________是指?jìng)鞲衅饔涗浀拿總€(gè)像素點(diǎn)所代表的地面范圍大小。10.遙感圖像的波譜分辨率是指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分地物________差異的能力。三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填寫(xiě)在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.遙感圖像的影像比例尺是由傳感器類(lèi)型決定的。（）2.任何類(lèi)型的遙感圖像都必然包含地物反射和透射的信息。（）3.遙感圖像的解譯標(biāo)志分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志。（）4.遙感圖像融合的主要目的是生成高分辨率的全色影像。（）5.傳感器噪聲會(huì)降低遙感圖像的輻射分辨率。（）6.遙感圖像的幾何校正實(shí)質(zhì)上是一種空間插值過(guò)程。（）7.圖像分類(lèi)中的混淆矩陣可以用來(lái)評(píng)價(jià)分類(lèi)的總體精度。（）8.任何圖像增強(qiáng)方法都能顯著提高圖像的解譯精度。（）9.遙感圖像的輻射分辨率越高，傳感器區(qū)分地物細(xì)微波譜差異的能力就越強(qiáng)。（）10.多光譜圖像比全色圖像包含更多的地物光譜信息。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述輻射校正的主要目的和基本步驟。2.簡(jiǎn)述遙感圖像分類(lèi)的主要流程。3.簡(jiǎn)述空間域?yàn)V波的基本原理，并列舉兩種常用的空間域?yàn)V波方法及其作用。4.簡(jiǎn)述什么是遙感圖像的影像比例尺，并說(shuō)明其影響因素。五、綜合題（每題10分，共20分）1.某研究區(qū)域需要提取水體信息?，F(xiàn)有Landsat8OLI影像和Sentinel-2MSI影像。請(qǐng)簡(jiǎn)述利用這兩種影像提取水體信息的不同方法，并比較這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。2.假設(shè)你獲得了一幅包含城市和農(nóng)田的遙感圖像。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)短的流程，說(shuō)明如何利用遙感圖像處理軟件對(duì)該圖像進(jìn)行預(yù)處理、分類(lèi)，并初步評(píng)價(jià)分類(lèi)結(jié)果。請(qǐng)列出主要步驟和可能使用的工具或方法。六、論述題（15分）試述遙感圖像幾何校正的必要性和主要步驟，并分析影響遙感圖像幾何精度的因素。試卷答案一、選擇題1.B解析：輻射分辨率指?jìng)鞲衅饔涗浐蛥^(qū)分地物反射或發(fā)射的電磁波輻射能量的精細(xì)程度，通常用灰度級(jí)數(shù)或動(dòng)態(tài)范圍來(lái)表示。2.B解析：乘法大氣校正模型（如暗像元法）主要考慮大氣對(duì)地物的衰減效應(yīng)，認(rèn)為地物亮度是大氣光學(xué)厚度和地物自身亮度的乘積?；谖锢砟Ｐ偷拇髿庑Ｕ紤]了更多大氣參數(shù)。立體校正和軌道校正是幾何校正相關(guān)內(nèi)容。3.C解析：非監(jiān)督分類(lèi)方法不需要先驗(yàn)知識(shí)，直接對(duì)像元進(jìn)行聚類(lèi)，K-均值聚類(lèi)屬于此類(lèi)。最大似然法、支持向量機(jī)和決策樹(shù)分類(lèi)都屬于監(jiān)督分類(lèi)方法。4.C解析：直方圖均衡化通過(guò)修改圖像灰度直方圖，使圖像灰度分布更均勻，從而增強(qiáng)圖像對(duì)比度?？臻g域?yàn)V波通過(guò)鄰域像素操作平滑或銳化圖像。主成分分析是降維方法。偽彩色增強(qiáng)是改變圖像色彩表現(xiàn)。5.C解析：準(zhǔn)確率、召回率、混淆矩陣是評(píng)價(jià)分類(lèi)精度的核心指標(biāo)，可以全面反映分類(lèi)正確性。圖像分辨率、波段寬度、傳感器類(lèi)型與分類(lèi)精度評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)關(guān)。6.C解析：ERS-1是歐洲地球資源衛(wèi)星，屬于合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星，工作在微波波段。Landsat8和Sentinel-2是光學(xué)衛(wèi)星。WorldView是商業(yè)光學(xué)衛(wèi)星。7.A解析：幾何校正是為了消除由于傳感器、大氣、地球曲率等因素引起的圖像幾何畸變，使圖像上的點(diǎn)與地面對(duì)應(yīng)點(diǎn)精確匹配。8.B解析：超像素分割屬于基于區(qū)域的方法，將圖像分割成一致性較好的超像素區(qū)域。Otsu法、Sauvola法是基于閾值的分割方法。基于區(qū)域生長(zhǎng)的方法也是閾值分割的一種類(lèi)型，但更強(qiáng)調(diào)區(qū)域間的相似性傳播。9.B解析：圖像融合旨在結(jié)合不同傳感器或不同時(shí)相影像的優(yōu)勢(shì)，生成兼具高空間分辨率和高光譜分辨率（或更高時(shí)間/輻射分辨率）的新影像，以提升信息量和解譯能力。10.D解析：濾波是通過(guò)特定算法處理圖像像素鄰域，改變像素值以達(dá)到平滑、銳化、去噪等目的。因此，濾波必然會(huì)改變圖像的像素值。二、填空題1.航天，航空解析：遙感按平臺(tái)高度分為航天遙感（高度較高）和航空遙感（高度相對(duì)較低）。2.幾何解析：預(yù)處理主要包括輻射校正（解決成像過(guò)程中能量損失和轉(zhuǎn)化問(wèn)題）和幾何校正（解決成像過(guò)程中幾何變形問(wèn)題）。3.預(yù)處理解析：圖像預(yù)處理，如輻射校正、幾何校正、大氣校正等，可以為后續(xù)的分類(lèi)、解譯等分析步驟提供更高質(zhì)量、更符合實(shí)際的地物信息。4.召回解析：評(píng)價(jià)分類(lèi)精度的指標(biāo)包括總體精度（OverallAccuracy）、Kappa系數(shù)、生產(chǎn)者精度（Producer'sAccuracy）、用戶精度（User'sAccuracy）、召回率（RecallRate）等。5.降維解析：主成分分析（PCA）是一種線性變換方法，將原始多波段高維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個(gè)相互無(wú)關(guān)的主成分，保留主要信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維和特征提取。6.空間解析：傳感器距離地面（或被觀測(cè)目標(biāo)）的遠(yuǎn)近（即平臺(tái)高度）直接影響成像地面像元的大小，高度越高，像元越大，空間分辨率越低。7.高解析：無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)通常位于較低空域，其傳感器視角相對(duì)較高（俯角較大），能夠獲取高分辨率影像，并且飛行靈活，可適應(yīng)復(fù)雜地形和任務(wù)需求。8.解譯標(biāo)志解析：目視解譯方法包括判讀標(biāo)志（識(shí)別地物的依據(jù)）、解譯標(biāo)志（包括直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志）和解譯流程。9.圖像分辨率解析：圖像分辨率是指圖像記錄地物空間細(xì)節(jié)的能力，其量度是每個(gè)像素點(diǎn)在地面上的實(shí)際尺寸，也稱為地面采樣距離（GSD）。10.波譜解析：波譜分辨率指?jìng)鞲衅髂軌騾^(qū)分地物在不同光譜波段上反射或發(fā)射的電磁波能量差異的能力，即傳感器記錄地物光譜信息的精細(xì)程度。三、判斷題1.錯(cuò)誤解析：遙感圖像的影像比例尺由傳感器焦距、傳感器與地面的距離等因素決定，而非傳感器類(lèi)型。同一種傳感器也可能獲取不同比例尺的影像。2.錯(cuò)誤解析：被動(dòng)遙感依賴地物自身發(fā)射或反射的電磁波，而主動(dòng)遙感則主動(dòng)向目標(biāo)發(fā)射電磁波并接收反射信號(hào)。并非所有遙感圖像都同時(shí)包含兩者信息，例如雷達(dá)圖像主要包含反射信息。3.正確解析：解譯標(biāo)志是判讀地物的重要依據(jù)，分為直接解譯標(biāo)志（地物自身特征）和間接解譯標(biāo)志（地物相關(guān)環(huán)境特征）。4.錯(cuò)誤解析：遙感圖像融合的目的通常是生成兼具多源影像優(yōu)勢(shì)的高質(zhì)量信息，例如融合高空間分辨率全色影像和高光譜分辨率多光譜影像，而非僅僅生成全色影像。5.正確解析：傳感器噪聲會(huì)降低圖像信噪比，使得地物真實(shí)輻射信息被淹沒(méi)，從而降低傳感器區(qū)分地物細(xì)微輻射差異的能力，即降低了輻射分辨率。6.正確解析：幾何校正通過(guò)在影像網(wǎng)格點(diǎn)和地面控制點(diǎn)之間建立映射關(guān)系，并利用插值方法計(jì)算未采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值，其本質(zhì)是空間位置的重采樣或映射。7.錯(cuò)誤解析：混淆矩陣可以詳細(xì)列出各類(lèi)別之間的錯(cuò)分情況，是計(jì)算準(zhǔn)確率、召回率、F1分?jǐn)?shù)等精度指標(biāo)的基礎(chǔ)，但總體精度（OverallAccuracy）是直接由混淆矩陣計(jì)算得出的一個(gè)綜合指標(biāo)。8.錯(cuò)誤解析：圖像增強(qiáng)是為了改善圖像視覺(jué)效果或突出特定信息，但不一定能提高解譯精度。過(guò)度增強(qiáng)或不當(dāng)增強(qiáng)可能破壞地物真實(shí)信息，反而降低解譯可靠性。9.正確解析：輻射分辨率越高，意味著傳感器能記錄更多灰度級(jí)，區(qū)分地物細(xì)微光譜反射或發(fā)射差異的能力越強(qiáng)。10.正確解析：多光譜圖像包含多個(gè)離散的光譜波段，能記錄地物在多個(gè)特定波段的信息，提供更豐富的光譜特征。全色圖像通常只有一個(gè)波段，分辨率高但光譜信息單一。四、簡(jiǎn)答題1.答：輻射校正的主要目的是消除成像過(guò)程中大氣、傳感器本身以及太陽(yáng)輻射等引起的能量衰減和轉(zhuǎn)換誤差，使圖像記錄的亮度值能真實(shí)反映地物自身的輻射能量或反射率?；静襟E通常包括：(1)傳感器定標(biāo)：將傳感器記錄的原始數(shù)字量（DN）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輻射亮度或表觀輻射亮度。(2)大氣校正：根據(jù)大氣模型和參數(shù)（或利用暗像元法等），消除大氣對(duì)地物輻射能量的吸收和散射影響，得到地表反射率或輻射亮度。(3)（可選）太陽(yáng)高度角校正：對(duì)于某些模型，需要考慮太陽(yáng)角度對(duì)地物反射率的影響。2.答：遙感圖像分類(lèi)的主要流程包括：(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：獲取待分類(lèi)的遙感影像，并進(jìn)行必要的預(yù)處理，如輻射校正、幾何校正、大氣校正、圖像增強(qiáng)等。(2)圖像預(yù)處理：根據(jù)分類(lèi)需求進(jìn)行特征提取或選擇，如計(jì)算植被指數(shù)、進(jìn)行主成分分析、圖像降噪、邊緣檢測(cè)等。(3)選擇分類(lèi)方法：根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和分析目標(biāo)，選擇合適的分類(lèi)算法，如監(jiān)督分類(lèi)（最大似然法、支持向量機(jī)等）、非監(jiān)督分類(lèi)（K-均值聚類(lèi)等）或半監(jiān)督分類(lèi)。(4)參數(shù)設(shè)置與分類(lèi)：設(shè)置分類(lèi)器參數(shù)，執(zhí)行分類(lèi)操作，得到初步的分類(lèi)結(jié)果。(5)分類(lèi)后處理：對(duì)分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)（如制作混淆矩陣、計(jì)算精度指標(biāo)），根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)地圖的細(xì)化、修改或去除噪聲類(lèi)別。(6)結(jié)果輸出與應(yīng)用：生成最終分類(lèi)圖，并可用于后續(xù)的空間分析和應(yīng)用。3.答：空間域?yàn)V波的基本原理是通過(guò)在圖像中移動(dòng)一個(gè)小的鄰域（或稱為窗口、模板），對(duì)每個(gè)像素與其鄰域內(nèi)其他像素的像素值進(jìn)行特定運(yùn)算，得到該像素新的值。運(yùn)算規(guī)則由設(shè)計(jì)的濾波器決定。常用的空間域?yàn)V波方法及其作用：(1)均值濾波：計(jì)算鄰域內(nèi)所有像素值的平均值來(lái)代替中心像素值。作用是平滑圖像，減弱圖像噪聲，但可能導(dǎo)致圖像邊緣模糊。(2)中值濾波：計(jì)算鄰域內(nèi)所有像素值的中值來(lái)代替中心像素值。作用是平滑圖像噪聲（尤其對(duì)椒鹽噪聲效果好），同時(shí)能較好地保持圖像邊緣。4.答：遙感圖像的影像比例尺是指圖像上兩點(diǎn)之間的距離與相應(yīng)地面實(shí)際距離之比，通常用分子為1的分?jǐn)?shù)表示（如1:10000）。影響因素主要包括：(1)傳感器焦距：焦距越長(zhǎng)，成像放大倍數(shù)越大，比例尺通常越大。(2)傳感器與地面的距離（高度）：距離越近，成像放大倍數(shù)越大，比例尺越大。(3)地球的曲率：對(duì)于大范圍測(cè)繪，地球曲率會(huì)隨經(jīng)緯度變化而影響比例尺。(4)成像方位角：傳感器成像方向與地面法線方向的夾角也會(huì)對(duì)局部比例尺產(chǎn)生影響。五、綜合題1.答：利用Landsat8OLI和Sentinel-2MSI影像提取水體信息的方法及優(yōu)缺點(diǎn)比較：Landsat8OLI影像：方法：可以利用其Band5（近紅外）、Band4（紅光）、Band3（綠光）進(jìn)行計(jì)算水體指數(shù)，如歸一化差異水體指數(shù)（NDWI），然后設(shè)定閾值進(jìn)行分類(lèi)。也可以利用Band2（全色）和Band3、Band4、Band5進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)，選擇已知水體的樣本訓(xùn)練。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)免費(fèi)、長(zhǎng)時(shí)間序列、覆蓋范圍廣。缺點(diǎn)：空間分辨率相對(duì)較低（30米），光譜分辨率一般，易受云雨影響。Sentinel-2MSI影像：方法：可以利用其高空間分辨率的Band3、Band8（近紅外）計(jì)算NDWI或其他水體指數(shù)，進(jìn)行閾值分割或監(jiān)督分類(lèi)。Sentinel-2具有10個(gè)光譜波段，可選擇更多波段信息進(jìn)行更精細(xì)的指數(shù)計(jì)算或深度學(xué)習(xí)分類(lèi)。優(yōu)點(diǎn)：空間分辨率高（10米），光譜分辨率較好，數(shù)據(jù)獲取快，覆蓋范圍廣，免費(fèi)。缺點(diǎn)：時(shí)間頻率相對(duì)Landsat較低，數(shù)據(jù)可能存在云覆蓋。綜合利用：可以先用Sentinel-2高分辨率影像提取初步水體結(jié)果，再利用Landsat長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證、清洗或填坑。或者，利用Landsat計(jì)算指數(shù)進(jìn)行大范圍快速篩查，再利用Sentinel-2精確提取。2.答：遙感圖像處理流程設(shè)計(jì)：(1)數(shù)據(jù)導(dǎo)入與預(yù)處理：*導(dǎo)入遙感影像（如Landsat8或Sentinel-2影像）。*進(jìn)行輻射校正，將DN值轉(zhuǎn)換為輻射亮度或反射率。*進(jìn)行幾何校正，消除幾何畸變，賦予影像地理坐標(biāo)（如WGS84坐標(biāo)系）。*（根據(jù)需要）進(jìn)行大氣校正，獲取地表真實(shí)反射率。*（根據(jù)需要）進(jìn)行圖像增強(qiáng)，如對(duì)比度拉伸、主成分分析等，突出地物特征。(2)特征提?。蛇x）：*計(jì)算植被指數(shù)（如NDVI、NDWI）。*提取邊緣信息。*選擇感興趣區(qū)域（ROI）。(3)圖像分類(lèi)：*選擇分類(lèi)方法，如最大似然法（適用于光譜差異明顯的地物）、支持向量機(jī)（適用于非線性邊界、高維數(shù)據(jù)）等。*若選擇監(jiān)督分類(lèi)，需要收集樣本（選擇城市和農(nóng)田的典型像元），并訓(xùn)練分類(lèi)器。*執(zhí)行分類(lèi)操作，生成初步分類(lèi)結(jié)果圖。(4)精度評(píng)價(jià)：*選擇地面真實(shí)樣本（可以通過(guò)野外采樣、高分辨率影像判讀等方式獲?。?制作混淆矩陣，計(jì)算總體精度、Kappa系數(shù)、生產(chǎn)者精度、用戶精度等指標(biāo)。*分析分類(lèi)錯(cuò)誤類(lèi)型。(5)后處理與結(jié)果輸出：*根據(jù)精度評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)分類(lèi)錯(cuò)誤區(qū)域進(jìn)行人工修改或使用分類(lèi)后處理工具（如去除離群點(diǎn)、斑點(diǎn)去除）。*添加圖例、坐標(biāo)信息等，輸出最終的分類(lèi)圖?？赡苁褂玫墓ぞ呋蚍椒ǎ篍NVI、ERDASIMAGINE、PCIGeomatica、ArcGIS等遙感圖像處理軟件或編程語(yǔ)言（如Python結(jié)合GDAL、Rasterio、Scikit-image等庫(kù)）。六、論述題答：遙感圖像幾何校正的必要性在于：遙感影像是通過(guò)傳感器從空間對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行成像，在成像過(guò)程中，由于傳感器自身參數(shù)、大氣擾動(dòng)、地球曲率、衛(wèi)星軌道和姿態(tài)變化等多種因素的綜合影響，圖像上像元的位置會(huì)發(fā)生畸變，即影像上的點(diǎn)不與地面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)精確重合。這種幾何畸變會(huì)導(dǎo)致圖像無(wú)法直接用于精確的地形測(cè)繪、變化檢測(cè)、資源調(diào)查等需要地理參考的應(yīng)用。幾何校正的目的就是消除或減弱這些畸變，將影像的幾何位置關(guān)系校正到與地面坐標(biāo)系一致，使得圖像數(shù)據(jù)能夠真實(shí)、準(zhǔn)確地反映地物在地面上的分布位置。遙感圖像幾何校正的主要步驟通常包括：(1)選擇校正模型：根據(jù)傳感器類(lèi)型、成像方式（如光學(xué)、雷達(dá)）、飛行平臺(tái)（航天、航空）以及地面覆蓋范圍和精度要求，選擇合適的幾何校正模型。常用模型包括基于多項(xiàng)式的模型（如二次或三次多項(xiàng)式）、基于相似變換的模型（如仿射變換、相似變換）、基于特征點(diǎn)的模型（如單像方位元素