遥感概论.ppt

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1、遥感概论,目录,第一章 绪论 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 第三章 遥感成像原理与图像特征 第四章 遥感图像处理 第五章 遥感图象目视解译与制图 第六章 遥感数字图像计算机解译 第七章 遥感应用,第一章 遥感绪论,1、遥感（Remote Sensing） 遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 2、遥感系统 遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用五大部分。 （ 见 P2 图 1.1 ）,3、遥感的分类 按遥感平台分类：近地面遥感；航空遥感；航天遥感等。

2、按传感器的探测波段分类： 紫外遥感： 0.05 0.38 可见光遥感： 0.38 0.76 红外遥感： 0.76 1000 微波遥感： 1 mm 10 m 多波段遥感：传感器由若干个窄波段组成 按工作方式分类： 主动遥感；被动遥感 按应用领域分类：陆地遥感、海洋遥感；农业遥感、城市遥感 （P4）,4、遥感的特点 大面积的同步观测 - 瞬时信息获取范围 时效性 - 同一地区信息获取的重复周期 信息的综合性和可比性 - 地球表面自然与人文景观的综合反映 - 卫星轨道的确定性、影像分幅的同一性、 同一系列传感器信息的兼容性 经济性 - 与传统信息获取手段相比 局限性 - 相对于整个电磁波谱段而言 自

3、行阅读：课本第一章第五节,第二章 电磁辐射与地物光谱特征,1、电磁波与电磁波谱 波：振动的传播称为波。 电磁波（电磁辐射）：电磁振源产生的电磁振荡在空间的传播。 电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依次排列制成的图表称为电磁波谱。（P17，F2.3） 电磁波的性质：波长与频率成反比；两者的乘积为光速；电磁波传播到气体、固体、液体介质时，会发生反射、折射、透射、吸收等现象。,2、遥感技术使用的电磁波分类名称和 波长（）范围： 名称 波长范围 紫外线 100 -0.38 可见光 0.38 - 0.76 近红外 076 - 3.0 中红外 30 - 8.0 热红外 80 -15.

4、0 远红外 15 - 1000 微 波 1 - 1000 无线电波 1000 （ 1 ）,3、电磁辐射与黑体辐射 辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外（发出）辐射。 辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J（焦耳）。 辐射通量（ ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量,单位: W (瓦)。 辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。 辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/m2 。 辐射通量密度、辐射亮度（P18）, 绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。 光谱吸收系数（吸收率）： （，T

5、） 光谱反射系数（反射率）： （，T） 绝对黑体： （，T）= 1 ； （，T）= 0 黑体辐射规律： （P20，F2.7） （1）黑体的辐射（发射）能量 - 辐射出射度（M）是波长 和温度 T 的函数；某一波长下黑体的辐射出射度M 是指在某一单位波长间隔（ ）的辐射出射度。在紫外、可见光和红外波段 M 与5 成反比；在微波波段，M 与2成反比与T成正比。,（2）黑体的总辐射出射度 M：黑体对所有波长的（发射）辐射能量的总和。在这种情况下 M M（T）。 即： M T4 （P20，F2.7） F2.7表明总辐射出射度 M与温度T的关系是：随着温度的升高， M的值急剧增大；不同温度下的M值在波长

6、能量曲线图中，展现为一系列互不相交的曲线（族）。 （3）黑体辐射出射度M 的最大值所对应的波长max 与黑体自身温度 T 的关系： max 与 T 成反比。 即：黑体温度越高，其总辐射出射度 M的曲线的峰值就越向短波方向偏移。（太阳的max =0.47 ；地球max =9.0 ）,4、实际物体的辐射 发射率 （比辐射率）的概念：物体（地物）的辐射出射度与同温度下黑体的辐射出射度之比。 物体的发射率等于该物体的吸收率： = 一般情况下,物体的发射率: 0 1 物体的发射率是温度和波长的函数。物体的发射率与身的性质、物理状况（如粗糙度、颜色等）有关；物体的表面温度受自身的比热、热惯量、热导率、热扩

7、散率等影响较大。 黑体的 = =1；灰体的 =常数1;选择性辐射体的 1,且随波长而变。 （P21，表2.3；P22，F2.10）,5、太阳辐射, 太阳常数：在不受大气影响的情况下，距太阳一个天文单位（通常指日地平均距离，约1.496108公里）内，垂直于太阳辐射方向上，单位面积单位时间内黑体接受到的太阳辐射能量。其数量为：1.360 103 瓦/平方米。 太阳辐射（太阳光谱）的主要特征 (P25,F2.11) (1)太阳辐射到达大气层顶时与60000K黑体的辐射能特征基本相同：辐射能的强度特征、辐射能随波长的分布特征。 (2)太阳辐射穿过大气层到达地面后，被大气反射、散射和吸收强度有所减少，

8、而且存在多个O3、CO2、H2O的吸收带。,(3)在0.30.47范围内，随波长的增加太阳辐射能急剧增长，在0.47左右达到极大值；随波长的继续增大，太阳辐射能逐渐减少，在中红外波段，太阳辐射能已相当微弱。 (4)在0.6附近有一个O3的吸收带；在0.7、0.9、1.1附近有三个水汽的吸收带、在1.4和1.9附近太阳辐射能完全被吸收；CO2 的强吸收带在2.7和4.3附近。 (5)到达地面的太阳辐射能43.5%集中在可见光波段38.6%集中在近红外波段。( P25,表2.4),6、大气吸收、大气散射与大气窗口 大气层次与成分 （自行阅读） 大气对太阳辐射的吸收作用 （P28,F2.14 ) 瑞

9、利散射：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射；主要由大气中的原子和分子引起。散射强度与波长的四次方成反比， I -4 。 -天为什么是蓝的？日出日落时天空是橙红色？ 米氏散射：当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射；主要由大气中的烟尘、小水滴和气溶胶引起。散射强度与波长的二次方成反比， I -2 。米氏散射在光线前进方向比向后方的散射更强。, 非选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射；散射强度与波长无关 。 -云雾中水滴粒子的直径与可见光相比；云为什么是白色的？ 散射作用与波长的关系： 瑞利散射主要发生在紫外、可见光和近红外波段；米氏散射发生在近紫外 红外波段，但在红外

10、波段米氏散射的影响超过瑞利散射；在微波波段，由于微波波长远大于云层中水滴的直径，因而属于瑞利散射类型；此时，散射强度与波长的四次方成反比，散射强度相对很弱，透射能力很强，故微波具有穿透云雾的能力。, 大气的折射与反射：大气的折射率与大气密度有关，密度越大折射率越大。因而，电磁波（太阳辐射）在大气中的传播轨迹是一条曲线（P31，F2.17）。 大气反射主要发生在云层顶部，并与云量密切相关。 大气窗口：将电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有： 0.3 1.3 1.5 1.8 和 2.0 3.5 3.5 5.5 8 14 0.8 2.5 c

11、,7、地球电磁辐射的基本特征,根据课本34页图2.20。自行总结,8、地球表面的热辐射特征 温度为300K的黑体，其电磁辐射的波长范围是：2.550。 地球表面的发射辐射能量集中于近红外波段和热红外波段；在热红外波段，地球的发射辐射能量远远大于太阳的电磁辐射能量，通常称地球的发射辐射为热辐射。 地球表面的热辐射（能量）与自身的发射率、波长、温度有关： M（，T）= （ ，T） M0（ ，T） 发射光谱曲线：某种地物的发射率随波长变化曲线。 观察图2.22可以发现：随着二氧化硅含量的减少（酸性-基性）岩石发射率的最小值向长波方向偏移。 由于地表温度的日变化，热红外遥感应在一天中的何时进行？,9、

12、地物的反射光谱特征, 反射率与镜面反射、漫反射（朗伯面）、实际物体反射（方向反射） 对于地球表面而言，入射辐射能量（入射辐照度）由太阳的直接辐射和经大气散射后又漫入射到地面的能量组成。在晴朗、干燥的天气下，后者可以忽略不计。 地物反射光谱曲线：地物反射率随波长的变化曲线。 课堂讨论：四种典型地物-雪、小麦、沙漠、湿地在可见近红外波段的反射光谱特征。 土壤、水体、岩石的反射光谱特征 地物反射光谱的实验室测量和野外测量,七、地物的透射光谱,1、可见光波段：透明地物 2、红外波段：半导体 3、微波,3、人工辐射源,(1)微波辐射源 * 全天时、全天候的探测能力 * 对干燥、松散的物质有一定的穿透能力

13、 (2)激光辐射源,第三章 遥感成像原理与图像特征,1、气象卫星系列 高轨气象卫星（静止气象卫星）- 地球同步轨道 轨道高度：36000公里 信息采集时间周期：约20分钟 分辨率：1.25 5公里 主要应用领域：全球性大气环流；全球性天气过程,日本静止卫星,GMS,全球圆盘图,空间分辨率为：可见光 公里、 红外5公里,1.25, 低轨气象卫星- 近极地太阳同步轨道 轨道高度：800 1600公里 信息采集时间周期：每天固定时间经过固定地点; 美国NOAA卫星系列,双星运行,上下午各获取一次信息。 扫描宽度：2800公里 分辨率：星下点1.1公里，边缘部分4公里 NOAA气象卫星的光谱特征：,相

14、关资料： NOAA ( National Oceanic Atmospheric Administration ) 是美国国家海洋与大气管理局的英文缩写。1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗极轨气象卫星（TIROS-1），奠定了气象卫星业务系统的技术基础。现在，极轨气象卫星已经发展到第四代。第三代极轨气象卫星 TIROS-N 于1978年10月13日发射成功并开始运行。这个系列共有11颗卫星：TIROS-N / NOAA-A 到J。NOAA极轨气象卫星系列发射前以字母标号，入轨运行后以数字标号代替，如 1984年12月12日发射的NOAA-F 运行后更名为NOAA-9。NOAA 极轨气象

15、卫星采用双星运行模式，单号星从南向北飞，经过赤道时间为地方时14：30；双号星从北向南飞，经过赤道时间为地方时07：30。目前，在轨运行的是NOAA-13、 NOAA-14和 NOAA-15（据悉，未能正常工作）。,中国,FY-1B,气象卫星四轨拼接图象,地面分辨率 公里,1.1,2、陆地卫星系列 美国陆地卫星系列 Landsat,美国陆地卫星系列 Landsat 57主要传感器的空间分辨率： TM、ETM：30米 ETM+ ：15米 相关资料： 地球观测系EOS（Earth Observation System）是MTPE计划的核心。EOS 包括多个卫星系列计划，主要有：EOSAM 卫星系列

16、； EOS-PM 卫星系列；EOS-COLOR 彩色卫星计划；EOS-AERO 卫星系列气溶胶计划；EOS-ALT 卫星系列测高计划；EOSCHEM 卫星系列化学计划；以及早已实施的陆地卫星系列（Landsat）。 Landsat7 已于1999年4月15日发射升空。而EOSAM1 将携带中分辨率成像光谱仪（MODIS）发射到705公里上空的太阳同步轨道，与Landsat7按同天轨道、前后相距1560分钟结伴飞行。这样，可在几乎相同的大气植被条件下，同时获取高分辨率（30米或15米）和中分辨率（2501000米）的多光谱数据。, 法国 SPOT 卫星系列： 轨道高度: 约830公里 卫星覆盖周

17、期: 26天 扫描宽度: 60 (60 ) 公里 空间分辨率: 全色波段-10米; 多光谱波段- 20米 优势特征：卫星搭载的传感器具有倾斜（侧视）能力，可以获取相邻轨道的地表信息，使重叠率达到 60，构成“立体像对”。 信息获取的重复周期：一般地区 35天；部分地区达到1天（提前申请，由地面控制中心编程控制传感器的姿态来实现）。,阅读自学: 课本3.1节3.3节; 自学的重点内容是: (1) 高空间分辨率陆地卫星的性能特征 (2) 海洋遥感的主要特点 (3) 信息获取的主要方式: 扫描方式与摄影方式 (4) 摄影像片的主要特征: 投影方式、像片比例尺、投影距离的影响、投影面倾斜的影响、地形起

18、伏的影响 (5) 高光谱成像光谱仪的主要特征: 高的光谱分辨率,3、微波遥感 微波遥感的主要波段：X：2.423.75cm；C：3.757.5cm；L：1530cm 微波遥感的特点： (1) 全天候、全天时的信息获取能力 (2) 对某些地物的特殊识别能力,如水和冰 (微波波段发射率的差异) (3) 对冰、雪、森林、土壤（尤其对干燥、松散物质）有一定的穿透能力 (4) 适宜对海面动态情况 (海面风、海浪）进行监测, 主动微波遥感-侧视雷达、合成孔径雷达, 雷达遥感的信息特征 (1) 雷达影像的色调差异主要取决于回波的强弱 (2) 一般来说,距离近的物体回波强,距离远的物体回波较弱 (3) 金属物

19、体往往都有较强的回波 (4) 平行于航向的物体回波较强 (5) 受地形起伏的影响,雷达波不能到达之处,形成雷达阴影 (6) 受天线角度影响,地面镜面目标无回波 (7) 在雷达影像上,线状地物一般比较清晰 (8) 雷达影像的立体感较强,多波段、多极化雷达影象,中国昆仑山地区雷达影象,4、遥感图像的特征 空间分辨率： 扫描成像-像元：扫描仪瞬时视场所对应的地面实际大小 摄影成像-线对/米。( 线对:能分辨的地物的最小距离) 信息识别目标的空间尺度与遥感信息空间分辨率的关系 ( P81,表3.8) 光谱分辨率: 传感器所能分辨的最小波长间隔 (传感器各个波段的宽度) (P82,F3.26) 遥感图像

20、的时间分辨率: 对同一地点进行第二次信息获取的时间间隔 动态监测目标的时间尺度与遥感信息时间分辨率的一致性,第四章 遥感图像处理,1、遥感光学原理与光学处理 视觉特征： 亮度对比（反差）：视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比。 颜色对比（色差）：视场中相邻区域的颜色差异。 颜色性质的描述（彩色立体，P86，F4.1）： 明度：人眼对光源或物体明亮程度的感觉。（与物体的反射率有关） 色调：指色彩的差异。（与视觉接收到的波长有关） 饱和度：指色彩纯洁的程度。（与色光中是否混有白光以及白光占有的比例）, 加色法与减色法： 三原色：若三种颜色其中的任何一种都不能由其它 两种颜色混合相加产生，这三种颜

21、色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。 加色法：采用红、绿、蓝三种色光为基色，按比例混合叠加产生其它色彩的方法。 减色法：从自然光（白光）中减去一种或两种基色光而产生色彩的方法。 加色法彩色合成与减色法彩色合成（P9192）,加色法三原色,减色法三原色,不同色调的亮度变化,相同色调的亮度变化,最亮,最暗,亮,暗,2、数字图像与数字图像直方图 数字图像：将某一特定波长范围内（波段）物体（地物）的发射或反射能量做等间隔的量化，形成一幅以数字形式表示每个像元明暗特征的图像。 像元大小：与信息获取方式有关（传感器；扫描仪

22、） 量化等级：传感器方式- 7bit ；扫描仪方式- 自定 数字图像直方图：以每个像元为统计单元，表示图像中各亮度值或亮度区间出现频率的分布图。 数字图像直方图既表示出一幅（一景）图像亮度的整体特征，也表示出这幅图像中地物的类别特征。（TM图像） 每幅图像中地物的亮度特征与该幅图像的波段密切相关。,3、遥感的辐射传输模型 传感器获得的能量信息：（P99；F4.16） 地物对太阳辐射的反射； 地物对向下的天空光（大气散射作用）的反射； 向上天空光进入传感器； 微波波段内地物的发射辐射能量。（具体分析） 大气散射作用分析 瑞利散射：紫外与可见光中的短波部分 米氏散射：红外部分 向上天空光的作用：在

23、可见光波段叠加了一个近于常数的附加值（P99，F4.16；P100；F4.17）。,4、大气影响的粗略校正（数字图像的辐射校正）, 校正目的：消除“天空光”的影响 校正方法 (1) 红外波段直方图最小值去除法：在红外波段，洁净水体的反射率为零；阴影部分的反射率接近于零。如果，这些地物的反射率不为零，则是“天空光”的作用。因此，可以按照上述地物在红外波段的亮度值从各个波段中减去（P102，F4.19）。 (2) 回归分析法：将各类地物（在可见光波段亮度特征从黑到白）同一像元在可见光与红外波段的亮度值为纵横坐标，建立回归方程，其截距即为各个波段应减去的亮度值（P102，F4.20）。,5、遥感数字

24、图像的几何校正 遥感图像几何畸变的原因：传感器姿态、地形起伏、地球曲率、地球自转（P104，F4.21；P106，F4.26） 几何校正方法：地面控制点较正法 几何校正技术关键：地面控制点（ GCP ）的选取、地面控制点的数目及校正方程的次数。 GCP：NUM(n+1)(n+2)/2 - n：二元多项式的次数 校正步骤：、调入图像，比较观察； 、确定二元多项式的次数 、确定GCP的个数； 、选取GCP，尽可能均匀分布在图像上； 、再采样计算，得到校正后的新图像,6、数字图像的对比度增强（反差增强） 图象增强的含义：是对视觉效果或识别效果而言的，是针对应用领域中的被识别目标而言的。（被识别目标本

25、身必须存在差异） 反差增强：从图像亮暗程度上改善图像质量。 （1）线性拉伸：以线性函数加大图像的对比度。 效果:整幅图像的质量改善。 （2）分段线性拉伸：以分段线性函数加大图像中某个（或某几个）亮度区间的对比度。 效果:局部亮度区间的质量改善。 注意：如果被处理图像的亮度范围是0-255的话,则增强的亮度部分为正改善,余者是负改善.,(3) 指数增强: 按指数函数所做的反差增强. 效果: 是一个渐变增强过程（线性增强是突变）,主要增强高亮度部分，亮度越高，增强效果越明显。 (4) 对数增强: 按对数函数所做的反差增强. 效果: 是一个渐变增强过程（线性增强是突变）,主要增强低亮度部分，亮度越低

26、，增强效果越明显。,7、空间滤波- 图像的平滑与锐化, 图像平滑：邻域平均；多图像平均 空间滤波（图像锐化、边缘检测）： 图像与模板之间进行卷积运算。 不同的模板产生不同的边缘检测效果。,8、彩色空间变换 假彩色密度分割：单波段黑白遥感图像按亮度值分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像的方法，称为假彩色密度分割。 每层的色彩可以与地物的真实色彩不同，而称为假彩色；每层亮度范围的确定尽可能与某类实际地物的亮度范围相一致；相邻亮度层的色彩，尽可能区别鲜明。 加色法彩色合成：根据信息识别的目的和传感器的光谱效应，从多个波段中选取三个波段，分别赋以红、绿、蓝，得到一幅彩色图像的方法。 模拟真

27、彩色合成：TM3+TM2+TM1 （R、G、B） 标准假彩色合成：TM4+TM3+TM2 （R、G、B）, 多波段彩色变换： RGB彩色空间：以加色法彩色合成原理，选择遥感图像的某三个波段，分别赋以红、绿、蓝，所构成的彩色空间。 HLS彩色空间的概念：以色调、明度、饱和度构成的彩色空间。 彩色空间变换 （P121） 步骤 : (1) 由RGB 彩色空间变换到 HIS彩色空间； (2)在HIS空间中，对 、分量（波段）分别增强； (3) 由HIS空间变换到RGB空间中，再次按加色法合成,可以达到好的识别效果； 原理:对色调增强，使色调变化更多，层次缤纷; 对亮度增强，使亮度“间距”加大; 对饱和

28、度增强，便颜色饱合程度更大,提高色彩的纯度,加大了相邻色彩的差异。,9、数字图像的算术运算 差值运算：两幅或多幅经空间配准的图像（通常是指同一景图像的不同波段），对应像元亮度值之间的减法运算，运算结果生成一幅差值影像。 应用特点：目标与背景反差较小的信息提取。如：冰雪覆盖区、黄土高原区的接线特征、海岸带的潮汐线等。 同一地区的动态变化。利用同一地区不同时相的影像进行差值运算，反映变化特征。如：城市扩张等。 比值运算：两幅图像对应像元亮度值相除。 比值植被指数：近红外波段/红波段 归一化植被指数：（近红外红）/（近红外+红） （P122）,10、多光谱变换 -变换：从一个多维空间到另一正交多维空

29、间的变换。 性质: (1) 是多波段图像的线性变换（原图像线性矩阵）; (2) 是从仿射空间到正交空间的变换; (3) 线性变换矩阵的行是原图像空间的特征向量;所以变换后第i个结果图像是原图像空间各个分量以第i个特征分量为权重的加权和。 (4)变换后图像的协方差矩阵是一个对角阵，对角线上的元素是原图像空间协方差矩阵的特征值，而且对角线上的元素按从大到小顺序的排列。 (5)设原图像的维数是,取N，用前M个变量来表示原始图像空间的话，则其均方误差是所有正交换中最小的。,-变换应用的技术要点： (1) 去相关：把该一幅图像中的主要地物类型全部选上。 (2)提取信息：针对要提的信息选取训练区。 T 变

30、换( 缨帽变换 )： 性质: (1) 仅适用于TM图像15、7波段的线性变换; (2) 线性变换矩阵为66 的常数矩阵,而且是经验矩阵; (3) 变换后依然得到6个图像。其中：第一个图像反映亮度特征，是原图像亮度的加权和；第二个图像表示绿度，反映绿色生物量特征；第三个图像表示湿度，反映土壤的湿度特征；其余三个分量与地物特征没有明确的对应关系。,第五章 遥感图象目视解译与制图,1、遥感图像目视解译原理 目标地物特征： 色：目标地物的颜色、色调、阴影。 形：形状、大小、图形、纹理（局部地域范围内的图形结构） 位：目标地物分布的空间位置与相关布局。 目标地物的识别特征： 色调：视觉可识别的灰度（亮度

31、）差异。 颜色（色彩）：地物表面颜色，各种颜色在可见光波段（或传感器各个波段的亮度特征）。 形状：地物顶部（或投影）的几何形态，如水系形态。,大小：目标地物投影面积的相互比较 。 阴影：可以形成视觉上的立体感。阴影分为本影和落影。 在中心投影的影像上，受方位和距离的影响。 纹理：局部地域的内部结构。如：菜地的畦垅结构、不同树种的顶冠结构、居民小区的建筑分布结构等。 空间位置：地物分布的位置特征，如：梯田在较缓的山坡上。 相关布局：不同地物空间分布的内在联系。如：水库必定有一个拦水的坝体；体育场通常有400米跑道；学校应该有运动场；大型商业中心一般在城市主干交通线两侧或城市中心区；新开发区一般位

32、于城市边缘地带等。,2、遥感图像目视解译基础 摄影像片的种类 黑白全色像片：0.4 0.76 彩色像片： 0.4 0.76 ；三层彩色感光乳剂。 黑白红外像片： 0.4 1.1。 彩（色）红外像片： 0.4 1.1；红外波段在红层感光，红橙波段绿层感光，篮绿波段在蓝层感光。 彩红外像片典型特征：植被色调以红为主；水体为篮青色。 热红外像片： 8 14。 热红外像片典型特征：热阴影； 高速运动热物体的“拖迹”； 受风的影响较大。, 摄影像片的基本特征： (1) 投影方式：中心投影 (2) 视觉感受：地物顶（冠）的形态 (3) 阴影：本影与落影受地物在相片上的方位影响。 摄影像片的解译（判读）标志

33、 (1) 直接判读标志：色调与色彩（颜色）；形状；大小； 阴影；纹理；相对位置。 (2) 间接判读标志：相关布局；内在联系。 阅读：P141，5.1.3 节 P171，5.2.4 节之前的部分 重点：理解各种遥感像片解译标志的相同与不同之处。,3、遥感像片目视解译方法与步骤 目视解译方法： (1) 直接判读法：依据解译标志做出的直接判断，如：赛马场。 (2) 对比分析法：依据解译标志的相近程度，从已知到未知的 推断过程，如：树种的解译。 (3) 综合推理法：依据已有知识，经过分析、比较、综合而做出的推断，如：教学楼（办公楼）与居民楼；铁路与公路的解译。 (4) 信息复合法：依据辅助资料，结合解

34、译标志做出推断，如：依据植被类型图结合像片的色调、纹理特征做出解译。 (5) 地理相关分析法：依据地学知识和地学基本规律做出的推断解译，如：利用植被的垂直分带性和水平分带性，对植被类型的解译。, 目视解译的主要步骤 (1) 准备阶段： 对解译任务的深刻理解- 精度、分类体系（标准）、比例尺。 收集相关资料- 与任务内容有关的各种资料、相关的国家 （部颁）标准、各种最新（历史）图件。 选择能够满足任务要求的遥感图像（如果可能）- 像片片种、 比例尺（分辨率）、时相选择。 (2) 建立解译标志，进行初步解译阶段： 建立解译标志- 根据分类体系，在任务工作区内选择典型的 有代表性的地物影像做为解译的

35、像片标志，按照色调 （色彩）、形状、大小、阴影、纹理写出文字描述。 初步解译- 按照各类地物的编码，勾绘图斑，并标注编码。,(3) 实地校核阶段： 无把握地物的实地调绘- 类型归属、边界确定。 无法解译地物的实地调绘- 分析总结原因、完善解译标志。 (4) 修订解译标志，详细解译阶段： 根据实地校核，修改解译标志体系，解译工作全面展开。直至整个工作区完全被各类图斑所覆盖，不允许有“天窗”存在。 (5) 解译成果转绘与制图阶段： 成果转绘- 画在像片（或硫酸纸）上的解译图需要转绘到相应比例尺的地形图上，以去除像片的几何误差，并完成工作区内各张像片的接边工作。 制图- 转绘成图、图件整饰（图名、图

36、例、比例尺等） 撰写文字报告- 技术路线、成果特点、数据统计与分析。,4、遥感制图,P176 186 第5.3 节 自行阅读 阅读重点： （1）遥感影像地图 （2）计算机辅助遥感制图的过程和步骤,第六章 遥感数字图像计算机解译,1、遥感数字图像与像片数字化 数字图像特征 (1) 数字图像是将传感器接受到的电磁辐射强度转化为以数字（亮度级）表示的图像。 (2) 电磁辐射强度的量化等级通常为27，即0 127；数字图像处理的亮度范围是28，即0 255。两者之间存在差异是为了给图像处理留出必要的“空间”。 (3) 数字图像每个像元代表的地面范围取决于传感器的空间分辨率。 (4) 每景数字图像的行数

37、、每行的像元个数与传感器（及其空间分辨率）有关（见P160，表5.8）。 (5) 数字图像多个波段的几何位置经过精确配准。, 遥感像片数字化 (1) 空间采样：一般情况下，采样后数字图像的比例尺应大于或等于原图像的比例尺。采样间隔以每英寸采多少点计算。 (2) 黑白像片的量化等级为8位,即0 255。 (3) 试采样时,注意反差调节。 (4) 多波段数字化时,注意波段配准。 (5) 彩色像片数字化：分别加红、绿、篮三色滤色镜，量化成24位，每个波段8位。,2、数字图像的计算机分类 分类原理：依据被分类地物的光谱特征，找出能够反映被识别各类地物光谱（亮度）差异的特征波段，建立分类识别模式，进行分

38、类。 统计可分性的量度： (1) 离散度 用各类的平均值（类中心的空间位置）和方差（类中元素的分散程度）来描述。 (2) 空间距离 表示类与类之间的差异,通常用欧氏距离或马氏距离来描述。 当两类别间的空间距离比两者均方差的和要大时，类与类可分； 当两类别间的空间距离比两者均方差的和要小时，类与类不可分。,(3) 相似系数 - 表示类与类之间的相似程度。 (4) 判别函数 - 区分各个类别的曲线或曲面。 当识别目标为多类时，往往是一组判别函数（需注意：各个判别函数空间范围之间的逻辑关系）。 数字图像计算机分类的一般过程与步骤 ( P195 196 ) (1) 按照识别目标,选择相应传感器图像,确

39、定特征波段。 (2) 收集并分析相关地面参考信息（相关图件）。 (3) 按照识别目标和相关标准，建立分类体系（类别数）。 (4) 特征波段预处理 - 信息增强处理。 (5) 分析各个类别在特征波段中的统计特征。 (6) 确定判别函数，逐像元进行分类识别。 (7) 分类精度验证 - 实地验证、间接验证。 (8) 修改判别函数，最后分类，结果统计，完成报告。,3、非监督分类和监督分类 非监督分类 ( P199 ) (1) 概念：仅依据影像上各类地物光谱信息，按照贝叶斯准则（错分损失最小），无人为干预的统计分类方法。 (2) 原理：以多个特征波段所建立的多维空间中的极大值为类中心，以贝叶斯准则建立判

40、别函数，自动进行识别分类。 (3) 方法要点与步骤： 、建立特征空间； 、预分类别数特征波段数+1（注意：初始类别数可远大于期望类别数，进行试分）； 、搜索特征空间中多维直方图的极大值； 、按预分类别数系统自动归并极大值，并确定方差范围。 、分类，得到初步结果。, 监督分类 ( P 196 198 ) (1) 概念: 监督是指人为干预下的训练样本选取过程。依据训练样本的亮度特征建立“判别函数”，进行预分类；再依据预分类结果，调整训练样本，取得好的分类结果的过程，称为监督分类。 (2) 训练区的实际意义: 获得建立判别函数所必须的统计量。这些统计参数包括- 均值、方差、协方差。 (3) 监督分类

41、的关键- 训练样本的选取 、类别数:如果特征空间( 波段数 )的维数是n，则预分类的类别数一定要 n+1 ,甚至可以达到3n 。 B、代表性:训练样本应该反映该类地物的亮度特征；且需注意同类地物空间分布的不连续性（如；可以分别在块草地中选取训练样本）。,、亮度分布：从亮度特征角度而言，对于同一类地物具有不同亮度特征情况，通常都要选取（同物异谱）。 、纯度的把握： 一般来说，在已知类别的中间部位较高； 如果过纯，则方差过小，导致许多此类地物的像元被拒分； 如果不纯，则方差过大，导致不是此类地物的像元被分到该类别中，导致出现“错分”的情况； 把握纯度的方法：读像元的亮度值，确定该类地物的亮度分布区

42、间；同时，注意其它地物亮度值与其近似部分的像元亮度分布区间，依“错分损失最小”的原则，确定“分类界限”。, 非监督分类与监督分类 的结合 通常非监督分类做为监督分类的前导；如果监督分类的最终结果要类，那么做非监督分类时致少要类。以此保证分类的纯度，因为方差小，错分的可能性也小。 分层分类 逐层次地建立特征空间，逐步分类，达到预期的分类目的。一般来说，分层分类的识别精度较高。 例：取自遥感定量方法 数据：个波段 识别目标：作物、树、水、镜面反射体。雪、2、3、4、5。 优势：如分层结构好，判别函数将十分简单，分类精度高。,4、遥感图像多种特征的抽取 （P203212) 该节内容过深，不做要求！

43、5、遥感图像解译专家系统 （P224 ） 专家系统构建概要 卫星图像识别（解译）机理分析 知识获取与知识形式化 表示 建立专家知识库和背景知识库 遥感图象解译专家系 统构建, 自动制图专家系统构建 数字遥感图像 几何纠正和辐射纠正 目标地物光 谱特征抽取 目标地物形状特征与描述、空间位置抽取与描 述 地理专题信息复合（必要时进行） 运用遥感图像解 译专家系统实现数字图像智能化识别 产生专题图 （在 地理信息系统支持下）实现地理数据库更新,第七章 遥感应用,1、地质遥感 岩性识别- 各类岩石的反射光谱特征 沉积岩、岩浆岩的识别 地质构造识别- 纹理特征与线性特征 水平岩层、倾斜岩层； 断层识别。 2、水体遥感 水体的光谱特征 水体的界线、悬浮物、污染物,3、植被遥感 植被的反射光谱特征 不同类型植被的识别 植被长势监测与作物估产 植被类型制图 4、土壤遥感与制图 5、高光谱遥感应用 高光谱遥感的主要特征 高光谱遥感的地质应用 高光谱遥感的植被类型识别应用,