畢業(yè)論文遙感技術(shù)在土地利用資源調(diào)查的應(yīng)用

1、目 錄 HYPERLINK l _Toc202011990 目錄 PAGEREF _Toc202011990 h 1 HYPERLINK l _Toc202011991 前言 PAGEREF _Toc202011991 h 2 HYPERLINK l _Toc202011992 摘要 PAGEREF _Toc202011992 h 2 HYPERLINK l _Toc202011993 關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc202011993 h 2 HYPERLINK l _Toc202011994 項(xiàng)目背景 PAGEREF _Toc202011994 h 3 TOC o 1-3 h z u HY

2、PERLINK l _Toc227055144 一、 土地利用資源調(diào)查 PAGEREF _Toc227055144 h 4 HYPERLINK l _Toc227055145 1 背景 PAGEREF _Toc227055145 h 4 HYPERLINK l _Toc227055146 2 目的及意義 PAGEREF _Toc227055146 h 5 HYPERLINK l _Toc227055147 3 主要研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc227055147 h 6 HYPERLINK l _Toc227055148 二 遙感技術(shù) PAGEREF _Toc227055148 h 7 H

3、YPERLINK l _Toc227055149 1 遙感原理 PAGEREF _Toc227055149 h 7 HYPERLINK l _Toc227055150 1.1遙感 PAGEREF _Toc227055150 h 7 HYPERLINK l _Toc227055151 1.2地物波譜特性概述 PAGEREF _Toc227055151 h 9 HYPERLINK l _Toc227055152 1.3光學(xué)遙感成像原理概述 PAGEREF _Toc227055152 h 11 HYPERLINK l _Toc227055153 1.4可用于土地利用調(diào)查的資源遙感衛(wèi)星 PAGEREF

4、 _Toc227055153 h 13 HYPERLINK l _Toc227055154 2.遙感影像處理技術(shù)的目的及類別 PAGEREF _Toc227055154 h 16 HYPERLINK l _Toc227055155 3.遙感影像處理的技術(shù) PAGEREF _Toc227055155 h 17 HYPERLINK l _Toc227055156 4.遙感影像處理的應(yīng)用 PAGEREF _Toc227055156 h 18 HYPERLINK l _Toc227055157 三 土地資源遙感調(diào)查的流程 PAGEREF _Toc227055157 h 19 HYPERLINK l _

5、Toc227055158 1.土地資源遙感調(diào)查的一般步驟 PAGEREF _Toc227055158 h 19 HYPERLINK l _Toc227055159 2.遙感影像的解譯與地類分類 PAGEREF _Toc227055159 h 20 HYPERLINK l _Toc227055160 2.1遙感影像的解譯方法 PAGEREF _Toc227055160 h 20 HYPERLINK l _Toc227055161 2.2土地地類的目視解譯標(biāo)志的建立 PAGEREF _Toc227055161 h 21 HYPERLINK l _Toc227055162 2.3遙感影像的地類判讀

6、PAGEREF _Toc227055162 h 22 HYPERLINK l _Toc227055163 總結(jié) PAGEREF _Toc227055163 h 27 HYPERLINK l _Toc227055165 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc227055165 h 28 HYPERLINK l _Toc227055164 致謝 PAGEREF _Toc227055164 h 27遙感技術(shù)在土地利用資源調(diào)查的應(yīng)用任曉梅（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院測繪工程系 甘肅天水 741020）前言：隨著測繪事業(yè)的飛速發(fā)展，遙感技術(shù)也開始更多的應(yīng)用于測繪領(lǐng)域中來。慢慢地一個(gè)不為人所熟悉的名稱（遙感技術(shù)應(yīng)用

7、）也開始讓更多的人來了解它、熟悉它。讓更多的人大膽的去嘗試揭開它所神秘的面紗讓我們?nèi)タ辞宄娴拿婺俊＞瓦@樣很多大膽的人們選擇和運(yùn)用它，我也是這個(gè)龐大隊(duì)伍的其中之一員。下面我就在近一年實(shí)習(xí)中所遇到的問題和運(yùn)用解決問題做一簡單的介紹。就以遙感技術(shù)在土地利用資源調(diào)查的應(yīng)用的一些成熟方法，提出相應(yīng)觀點(diǎn)。摘要：土地調(diào)查是我國法定的一項(xiàng)重要制度，是全面查實(shí)查清土地資源的重要手段。1996年完成的第一次全國土地資源調(diào)查，到2007年開始的第二次全國土地大調(diào)查，航空航天遙感技術(shù)在此過程中經(jīng)歷了從部分采用到充分完全運(yùn)用的過程;使用的衛(wèi)星遙感影像分辨率也從幾十米級別到現(xiàn)在的亞米級別。衛(wèi)星遙感技術(shù)在土地資源調(diào)查

8、領(lǐng)域的應(yīng)用到了一個(gè)全新的時(shí)期。本文主要對遙感影像處理技術(shù)在土地利用資源調(diào)查的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)做了一些簡單闡述，并對技術(shù)的適宜，做了評價(jià)分析,根據(jù)不同處理要求選擇合適的樣本數(shù)據(jù)，按遙感影像的幾何精度糾正、增強(qiáng)處理、多源數(shù)據(jù)融合、解譯和分類四個(gè)部分進(jìn)行了討論，最后得出適宜性評價(jià)結(jié)論。本文中運(yùn)用的遙感影像處理技術(shù)、分析方法和適宜評價(jià)結(jié)論，將對土利用資源調(diào)查的工程實(shí)踐有一定的指導(dǎo)和參考意義。關(guān)鍵詞:土地利用資源調(diào)查 高分辨率 衛(wèi)星遙感影像 幾何精糾 正圖像增強(qiáng) 影像融合影像解譯AbstractLand Survey a legal important system in ourcountry.Also,i

9、t is a important means of investigating land soureetruly and distinetly in the round.The First National Land Survey had been completed in 1996.The Second National Survey has begun in 2007.Aerjal and Spacing remote technology has gone through the course Which is adopted from partly to entirely.On add

10、itional,the level of remote satellite image resolution has undergone from several decadeMerer to sub-one_meter nowadays.Application of remote sentsing technology in the field of land resource investigat enteries a new period,This paper made some experiment researches ,mainly about Application of foc

11、us remote sensing image processing technology on land utilizating resource investigation,and evaluated on its feasibility.The author selected fit sample data based on various processing request,made esperiment of remote sensing images in four session:Accourate rectification,enhancement processing,mu

12、lti_homed data fusion,interpretation and land classification,got feasible conclusion finally. The remote seosjng image processing technology, analysis method and feasible conclusion handed in this paper will have some direct and reference value in engineering practice on utilizating resource investi

13、gation.Keywords:1and utilizating resource investigation:high resolution:Satellite remote sensing image;accurate rectification;image enhancement;image fusion ;image fusion;image interpretation1 土地利用資源調(diào)查1.1 背景 人類面臨著尖銳的人口大幅度增長、非再生資源趨向枯竭和生態(tài)環(huán)境不斷惡化的巨大壓力等問題。保護(hù)土地資源和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是全面建設(shè)小康社會(huì)的重要保障，衛(wèi)星遙感技術(shù)的興起與發(fā)展使人們有可能

14、從太空的高度連續(xù)、重復(fù)地觀測地球，從而為人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地球的全貌與動(dòng)態(tài)變化，更準(zhǔn)確的摸清資源家底，更合理地規(guī)劃利用資源，更有效地治理和保護(hù)環(huán)境，提供了一種前所未有的強(qiáng)大技術(shù)手段。而土地科學(xué)緊密結(jié)合土地管理實(shí)踐，圍繞全面建設(shè)小康社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展的需要，在土地調(diào)查與評價(jià)，土地利用與規(guī)劃，土地經(jīng)濟(jì)與土地資產(chǎn)管理，土地信息與遙感技術(shù)，土地科學(xué)學(xué)科建設(shè)等方面開展了深入的研究，展現(xiàn)了蒸蒸日上的新景象。從1985年開始，我國耗資十億，歷時(shí)十二年，在1996年完成了我國有史以來最大規(guī)模、最為系統(tǒng)、最為詳細(xì)的一次的全國土地資源調(diào)查，徹底摸清了全國土地“家底”。當(dāng)時(shí)的土地詳查使用了最新的航片資料和地圖資料，采用了

15、當(dāng)時(shí)先進(jìn)的技術(shù)手段，取得了一套寶貴的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和圖件資料。但是，由于受當(dāng)時(shí)的人力、物力、財(cái)力及技術(shù)條件的限制，上一輪土地一詳查的時(shí)間跨度較大，大大影響了數(shù)據(jù)成果的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性，圖件成果也基本都是硬介質(zhì)的，而且，經(jīng)過十多年的發(fā)展變化，有些地方的年度變更也往往只是數(shù)據(jù)變更，圖件未作相應(yīng)的變更，造成土地利用現(xiàn)狀資料存在“實(shí)地、圖件、數(shù)據(jù)”三者不相一致的地方，不能很好地反映現(xiàn)狀，無法適應(yīng)信息化社會(huì)對土地管理工作的要求。第一次土地詳查采用的技術(shù)體系是部分遙感和地面調(diào)查技術(shù)，操作的方式是以手工操作為主，當(dāng)時(shí)的調(diào)查手段沒有充分的體現(xiàn)現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步?，F(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用程度不高，許多地方的圖紙經(jīng)過多年變更，

16、負(fù)載量過大顯示變更信息困難，但是手工繪制的紙質(zhì)介質(zhì)的圖紙難以反映實(shí)時(shí)信息，不利于數(shù)據(jù)的快速更新和成果的廣泛應(yīng)用，影響了調(diào)查成果的深度開發(fā)利用和廣泛共享。傳統(tǒng)的調(diào)查手段和調(diào)查成果與當(dāng)今信息化網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的要求越來越不適應(yīng)，予需建立和形成與社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的、現(xiàn)代技術(shù)得到充分應(yīng)用的土地調(diào)查體系和數(shù)據(jù)可持續(xù)更新的機(jī)制，確保土地管理職能到位。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日臻成熟，航空、航天遙感技術(shù)和全球定位技術(shù)大大提高了土地信息獲取的效率和準(zhǔn)確性;地理信息系統(tǒng)技術(shù)、通訊與計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進(jìn)步，使土地信息的獲取、存儲(chǔ)、更新、傳輸和共享服務(wù)等手段更趨完善。這些都為準(zhǔn)確、高效地開展新一輪土地調(diào)查提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)

17、支撐。多年來國家己經(jīng)開展的一系列土地調(diào)查工作，在土地調(diào)查工程的組織實(shí)施、技術(shù)流程、質(zhì)量控制等方面都為新一輪土地調(diào)查積累了極為豐富的寶貴經(jīng)驗(yàn)。從1999年1月1日開始實(shí)施的新土地管理法明確規(guī)定:國家建立土地調(diào)查制度，建立土地統(tǒng)計(jì)制度，建立全國土地管理信息系統(tǒng)，對土地利用狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。實(shí)踐證明，沒有良好現(xiàn)勢性的土地利用現(xiàn)狀圖件，實(shí)施“土地用途管制”就會(huì)成為一句空話。2001年國土資源部開始全面部署土地利用變更調(diào)查工作。2007年7月1日，國務(wù)院決定開展第二次全國土地大調(diào)查。新一輪國土資源大調(diào)查是國土資源部為促進(jìn)國土資源的宏觀規(guī)劃和科學(xué)管理，提高國土資源的合理開發(fā)、保護(hù)和利用水平，而開展的一項(xiàng)基

18、礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性重大工程項(xiàng)目。這樣的大背景下，在土地信息提取與遙感技術(shù)研究方面，成像光譜技術(shù)的應(yīng)用、遙感數(shù)據(jù)處理方法等領(lǐng)域擺在了較為突出的位置。新一輪土地調(diào)查改變了傳統(tǒng)的調(diào)查方法，充分利用航天、航空遙感技術(shù)，大規(guī)模應(yīng)用現(xiàn)勢性良好的遙感數(shù)據(jù)，制作遙感正射影像圖，作為調(diào)查的基本底圖。目前，多顆用于地球資源調(diào)查的民用衛(wèi)星在軌運(yùn)行，其空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率及影像質(zhì)量非常適于國土領(lǐng)域的土地資源調(diào)查，成像光譜技術(shù)及數(shù)據(jù)處理方法技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用為本論文的提供了良好的研究背景。1.2 目的及意義土地調(diào)查是我國法定的一項(xiàng)重要制度，是全面查實(shí)查清土地資源的重要手段。全國土地調(diào)查作為一項(xiàng)重大的

19、國情國力調(diào)查，目的是全面查清目前全國土地利用狀況，掌握真實(shí)的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立和完善土地調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和登記制度，實(shí)現(xiàn)土地資源信息的社會(huì)化服務(wù)，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及國土資源管理的需要。搞好土地調(diào)查，掌握真實(shí)準(zhǔn)確的土地?cái)?shù)據(jù)，是全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求;是推進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展，保障國家糧食安全和促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定、保護(hù)農(nóng)民利益等工作的重要內(nèi)容;是編制國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，加強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)宏觀調(diào)控，實(shí)施科學(xué)決策的重要依據(jù);是貫徹落實(shí)國務(wù)院關(guān)于深化改革嚴(yán)格土地管理的決定，提高政府依法行政能力和國土資源管理水平的迫切需要;是科學(xué)規(guī)劃、合理利用、有效保

20、護(hù)國土資源和實(shí)施最嚴(yán)格耕地保護(hù)制度的根本手段。國務(wù)院關(guān)于升展第二次全國上地調(diào)查的通知明確提出，在全國范圍內(nèi)利用遙感等先進(jìn)技術(shù)，以正射影像圖為基礎(chǔ)，逐地塊實(shí)地調(diào)查土地的地類和而積，逐地塊調(diào)查全國城鄉(xiāng)各類土地的所有權(quán)和使用權(quán)狀況，調(diào)查全國基本農(nóng)田的數(shù)量、分布和保護(hù)狀況，建立互聯(lián)共享的土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫及土地資源變化信息的快速更新機(jī)制。總休方案進(jìn)一步明確了技術(shù)路線和技術(shù)方法，運(yùn)用航天航空遙感、地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位和數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，采用內(nèi)外業(yè)相結(jié)合的調(diào)查方法，形成集信息獲取、處理、存儲(chǔ)、傳輸、分析和應(yīng)用服務(wù)為一體的土地調(diào)查技術(shù)流程，獲取全國每一塊土地的類型、面積、權(quán)屬和分布信息，建立連通的“

21、國家一省一市一縣”四級土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。開展地籍權(quán)屬調(diào)查和地籍測繪工作，并建立城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng)。第二次全國土地調(diào)查，將充分運(yùn)用航空航天遙感技術(shù)、GPS技術(shù)和數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等手段，變土地調(diào)查的事后管理為事前管理和事中跟蹤監(jiān)測。專業(yè)人士指出，衛(wèi)星遙感技術(shù)具有全天候、動(dòng)態(tài)、重復(fù)探測、成像周期短等特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地反映地面信息的變化，為大范圍獲取土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和全面更新提供重要信息源。不同于以往土地調(diào)查偏重于土地利用現(xiàn)狀的掌握，新一輪土地調(diào)查不僅要摸清土地家底，更重要的是要依靠高科技手段建立全國每一塊土地的影像庫和覆蓋全國的土地利用數(shù)據(jù)庫，建立土地資源信息共享平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)國家及時(shí)掌控全國各地

22、的土地利用動(dòng)態(tài)變化趨勢的目標(biāo)。在整個(gè)土地調(diào)查過程中，高科技手段的應(yīng)用是全方位的。首先通過統(tǒng)一購置遙感影像，制作地方調(diào)查基礎(chǔ)底圖，保證基礎(chǔ)底圖的客觀性和統(tǒng)一性。其次利用地理信息系統(tǒng)與遙感相結(jié)合的手段，對土地調(diào)查成果數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全面檢查核實(shí)，保證調(diào)查成果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。第三將土地調(diào)查成果按照“國家一省一市一縣”四級管理模式，實(shí)現(xiàn)全國各級土地利用數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)土地信息的快速上傳、快速分析和快速統(tǒng)計(jì)，在國土資源系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)土地調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、公開化，同時(shí)，利用各種科技手段，加強(qiáng)對各地土地利用狀況的跟蹤監(jiān)測。本課題研究遙感影像處理技術(shù)在土地利用資源調(diào)查中的應(yīng)用，并對技術(shù)的適

23、宜性做了評價(jià)分析。1.3 主要研究內(nèi)容1、介紹課題的背景、研究的目的及意義；2、遙感原理以及遙感處理技術(shù)的概述；3、影像目視解譯技術(shù)在土地利用調(diào)查的地類判別中的應(yīng)用；2 遙感技術(shù)2.1 遙感原理2.1.1遙感遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的對地觀察綜合性技術(shù)。遙感一詞來自英語Remote Sensing，即“遙遠(yuǎn)的感知”。廣義的理解，泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括對電磁場、力場、機(jī)械波等的探測，我們一般說的遙感是指狹義理解上的意思即主要指的是電磁波探測。準(zhǔn)確的說，遙感是指應(yīng)用探測儀器，不與目標(biāo)物接觸，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。可

24、以概括的說，遙感技術(shù)應(yīng)具備三個(gè)要素：1、以一專用設(shè)備(遙感器接收、記錄遠(yuǎn)方地物電磁波輻射(包括反射或地物自身發(fā)射)的信號(hào);2、將遙感器接收的電磁輻射信號(hào)形成圖像;3、通過對圖像的處理和分析，不與之接觸就可感知遠(yuǎn)方事物。根據(jù)遙感的定義，遙感系統(tǒng)包括:被測目標(biāo)的信息特征、信息的獲取、信息的傳輸與記錄、信息的處理和信息的應(yīng)用五大部分。任何目標(biāo)物都具有發(fā)射、反射和吸收電磁波的性質(zhì)，這是遙感的信息源。目標(biāo)物與電磁波的相互作用，構(gòu)成了目標(biāo)物的電磁波特性，它是遙感探測的依據(jù);接受、記錄目標(biāo)物電磁波的儀器叫傳感器或遙感器，如掃描儀、攝影機(jī)、雷達(dá)等，而裝傳感器的平臺(tái)叫遙感平臺(tái)，主要有地面平臺(tái)、空中平臺(tái)、空間平臺(tái)

25、:傳感器接收目標(biāo)物的電磁波信息，記錄在數(shù)字磁介質(zhì)或膠片上，膠片是由人或回收艙送到地面回收，而數(shù)字磁介質(zhì)上記錄的信息則可通過衛(wèi)星上的微波天線傳輸給地面的衛(wèi)星接收站:地面站接收到遙感衛(wèi)星發(fā)送回來的數(shù)字信息，記錄在高密度的磁介質(zhì)上如光盤或磁帶等，并進(jìn)行一系列的處理，如信息恢復(fù)、輻射校正、衛(wèi)星姿態(tài)校正、投影變換等，再轉(zhuǎn)換成用戶可使用的通用數(shù)據(jù)格式，或轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，才能被用戶使用;最后就是應(yīng)用了，遙感獲取信息的目的就是應(yīng)用，這由各專業(yè)人員按不同的應(yīng)用目的進(jìn)行，再應(yīng)用過程中，也需要大量的信息處理和分析，如不同遙感信息的融合及遙感與非遙感信息的復(fù)合等?？傊?，遙感技術(shù)是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)，涉及到航空、光電、物

26、理、計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)等諸多領(lǐng)域，它的發(fā)展與這些相關(guān)領(lǐng)域是密不可分的。遙感技術(shù)主要體現(xiàn)以下五個(gè)方面的特點(diǎn):1、大面積的同步觀測在地球上，進(jìn)行資源和環(huán)境調(diào)查時(shí)，大面積同步觀測所取得的數(shù)據(jù)是最寶貴的。依靠傳統(tǒng)的地面調(diào)查，實(shí)施起來非常困難，工作量大。而遙感觀測則可以為此提供最佳的獲取信息的方式，并且不受地形阻隔等限制。遙感平臺(tái)越高，視角越廣，可以同步探測到的范圍就越大，容易發(fā)現(xiàn)地面上一些重要目標(biāo)物的空間分布的宏觀規(guī)律，而有些宏觀規(guī)律，依靠地面觀測是難以發(fā)現(xiàn)或必須經(jīng)長期大面積的調(diào)查才能發(fā)現(xiàn)的。2、時(shí)效性遙感探測，尤其是空間遙感探測，可以在短時(shí)間內(nèi)對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測，發(fā)現(xiàn)地球上很多事物的動(dòng)態(tài)變化。這對

27、于研究地球上不同周期的動(dòng)態(tài)變化非常重要。不同高度的遙感平臺(tái)其重復(fù)觀測的周期不同，地球同步軌道衛(wèi)星可以每半小時(shí)對地觀測一次;太陽同步軌道衛(wèi)星可以每天2次對同一地區(qū)進(jìn)行觀測。這兩種衛(wèi)星可以探測地球表面及大氣在一天或幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)的短周期變化。地球資源衛(wèi)星則分別以16天、26天或4-5天對同一地區(qū)重復(fù)觀測一次，以獲得一個(gè)重訪周期內(nèi)的某些事物的動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)的地面調(diào)查則須在大量的人力、物力，用幾年甚至幾十年時(shí)間才能獲得地球上大范圍地區(qū)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。因此，遙感大大提高了觀測的時(shí)效性。這對于天氣預(yù)報(bào)、火災(zāi)、水災(zāi)等災(zāi)情監(jiān)測，以及軍事行動(dòng)等都非常重要。3、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性遙感獲得的地物電磁波特性數(shù)

28、據(jù)綜合反映了地球上許多自然、人文信息。紅外遙感晝夜均可探測，微波遙感可全天候全天時(shí)探測，人們可以從中有選擇的提取所需要的信息。由于遙感的探測波段、成像時(shí)間、成像方式、數(shù)據(jù)記錄等均可按要求設(shè)計(jì)，使其獲得的數(shù)據(jù)其有同一性或相似性。同時(shí)考慮到新的傳感器和信息記錄都可向下兼容，所以數(shù)據(jù)具有可比性。與傳統(tǒng)地面調(diào)查和考察比較，遙感數(shù)據(jù)可以較大程度地排除人為干擾。4、經(jīng)濟(jì)性遙感的費(fèi)用投入與所獲得的效益，與傳統(tǒng)的方法相比，可以大大地節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。有人估計(jì)，美國陸地衛(wèi)星的經(jīng)濟(jì)投入與取得的效益比為1:80甚至更大。5、局限性目前，遙感技術(shù)所利用的電磁波還很有限，僅是其中

29、的幾個(gè)波段范圍。在電磁波譜中，尚有許多譜段的資源有待于進(jìn)一步開發(fā)。此外，己經(jīng)被利用的電磁波譜段對許多地物的某些特征還不能準(zhǔn)確反映，還需要發(fā)展高光譜分辨率遙感以及遙感以外的其他許多手段相配合，特別是地面調(diào)查和驗(yàn)證尚不可缺少。但隨著遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，所能利用的電磁波譜段將越來越多，成像的空間分辨率和光譜分辨率也越來越高，其感測的目標(biāo)更廣，對地球上的資源和環(huán)境的調(diào)查、監(jiān)測將起到更大的作用。2.1.2地物波譜特性概述遙感技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種地物目標(biāo)的電磁輻射測量技術(shù)，任何遙感圖像都是地物電磁波譜特性的客觀記錄，因此遙感圖像的應(yīng)用處理與分析解譯過程，也就是個(gè)反演問題，即從記錄電磁波譜輻射能量的圖像反推出

30、地物目標(biāo)的屬性類別及其時(shí)空的分布變化。在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查中，土地利用地類的分類實(shí)質(zhì)是不同地物在影像上所反映光譜特性的分類而已，特別是地物的自動(dòng)解譯上地物的光譜特性的研究就尤為重要。目前遙感涉及的地物波譜主要包括0. 36 m2. 5m的反射光譜段，3m5m的反射發(fā)射光譜段，8m14m的發(fā)射光譜段和大于lcm的某些微波譜段。各種物體受到太陽輻射后，由于其本身性質(zhì)，包括表面狀況的不同都會(huì)發(fā)生強(qiáng)弱不同的反射。以被動(dòng)方式收集和記錄地物目標(biāo)反射太陽輻射或自身發(fā)射從可見光到紅外區(qū)的輻射能量的光學(xué)遙感是應(yīng)用最廣泛的遙感類別。地物其化學(xué)組成、表面物理特性各不相同，所呈現(xiàn)的波譜特性也隨之千差萬別。不過從地物的本

31、質(zhì)而言，大致可概括為植物、水體、巖體、土壤四大類，其波譜特性也是有一定規(guī)律的。1、植物綠色植物具有獨(dú)特的光譜反射特性，正常生長的植物在可見光的藍(lán)紫光波段，反射率相當(dāng)?shù)?，一般低?0%，普遍低于巖礦、土壤，僅可能略高于清潔的水體，至綠光區(qū)反射率增高，光譜反射曲線出現(xiàn)一個(gè)小反射峰(綠峰)之后，反射率急劇下降至0. 67m或0. 68m，形成很深的吸收谷(紅谷)，進(jìn)入紅外區(qū)(實(shí)際上一般自0.7m開始)反射率急劇上升，至0. 81m附近達(dá)到頂峰(紅外肩)，這段區(qū)間的反射曲線很陡峭，幾乎為近垂直的曲線。達(dá)到頂峰后植被反射率的變化趨于平穩(wěn)，曲線形態(tài)近似為略向長波方向傾斜并略有波狀起伏的高平臺(tái)(紅外平臺(tái))，

32、反射率一般在50%以下。過1.3m反射率下降幅度明顯增加，曲線波狀起伏現(xiàn)象更趨突出。2、水體太陽輻射到達(dá)水面后，一部分被水面直接反射回空中形成水面反射光，強(qiáng)度與水面狀況有關(guān)，但除了發(fā)生鏡面反射的情況之外，一般僅占到入射光的3. 5%左右;其余光透射進(jìn)水中，大部分被水體吸收，部分被水中懸浮泥沙和有機(jī)生物散射，構(gòu)成水中散射光;部分透過水層，到達(dá)水底再反射，這部分光與水中到達(dá)水面的反射光一起組成水中光，回到水面在折向空中，所以遙感器接收到的光包括水面反射光和水中光(當(dāng)然還有天空散射光)。一般清水的反射率在可見光區(qū)都很低(僅藍(lán)光波段稍高)，以后隨波長增加而進(jìn)一步降低，至0. 75m以后的紅外波段水幾乎

33、成了全吸收體。泥沙含量很高的混濁水，在可見光區(qū)的反射率明顯提高，提高的幅度隨懸浮泥沙的濃度和粒徑而增加，其最高反射率有自黃綠光區(qū)向紅光和近紅外區(qū)移動(dòng)的趨勢;在清澈的水體中，水底的反射光和水中的散射光強(qiáng)度，與水的深度呈良好的負(fù)相關(guān)，據(jù)測定，清潔水對0.47m0.55m左右的光譜散射作用最弱，即穿透能力最強(qiáng)。近年來，我國由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，導(dǎo)致大部分水域遭受不同程度的污染，其中最普遍的是水體富營養(yǎng)化，促使藻類等水生生物大量繁殖。水生生物體 中的葉綠素和藻膽素等會(huì)改變純水在近紅.外波段的強(qiáng)吸收性，使曲線多少顯示近紅外的“陡坡效應(yīng)”。3、巖礦巖石礦物和植被、水體兩類地物不同，其反射率一般隨著波長的增加(從

34、可見光短波光算起)而逐漸增高。但是，不同的巖礦類型，由于其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀等的差異，導(dǎo)致光譜反射形態(tài)發(fā)生許多變化。值得提到的是，在自然界，巖石礦物常常為土壤和植被所覆蓋，覆蓋度大小不一，在反演和解譯時(shí)應(yīng)予以注意。4、土壤土壤是巖礦的風(fēng)化產(chǎn)物，因此土壤和巖礦的光譜反射特性在整體上一致，即反射率從可見光的短波段起隨波長的增加而逐漸抬升。但土壤是巖礦經(jīng)歷不同的風(fēng)化過程，又是在不同的生物氣候因子和人類長期耕作活動(dòng)的共同作用下形成的，因此，土壤類別是多種多樣的。凡有機(jī)質(zhì)含量高、顏色暗的土壤多形成平直形曲線，尤其在可見光波段，斜率小而穩(wěn)定，基本上呈一條與X軸有一個(gè)夾角的近似曲線。在進(jìn)入后紅外波段后，曲

35、線稍有抬升和下降。水耕熟化形成的水稻土是我國分布范圍遼闊、具有獨(dú)特發(fā)生屬性與形態(tài)結(jié)構(gòu)的耕作土壤，光譜曲線屬緩斜型:自光譜的紫光端向紅光端緩緩抬升;在0. 45 m或0. 62 m附近可能出現(xiàn)程度不等的小波折;在0. 62 m和0. 9m之后反射率上升趨緩形成兩個(gè)拐點(diǎn)，這是土壤中含有一定量鐵離子的反映。南方濕熱條件下發(fā)育的紅壤形成陡坎形曲線。其主要特征是:在可見光區(qū)曲線陡峻，斜率劇增。但斜率增高程度不等，形成幾個(gè)波折。一般在0. 45m附近出現(xiàn)小凸面;至0. 48m以后曲線急劇上升，斜率明顯增高，幾乎成為垂直于X軸的直線，形成陡坎;至0. 62 11 m曲線稍趨緩和;0. 74以后，斜率進(jìn)一步下

36、降;進(jìn)入紅外波段后，一般在0.9m, l.lm, 1.4m, 1.9m和2. 2m附近有程度不等的吸收谷，最后曲線緩緩降至2. 5 m, 0. 45m0. 48m為吸收帶，0. 52m0. 58 m為反射峰，都系土壤中含有相當(dāng)數(shù)量的赤鐵礦、褐鐵礦與游離高價(jià)鐵等所致。總的來說，土壤光譜反射特性的差異.與變化都取決于土壤的組成與表面狀態(tài)，其中最為重要的是腐殖質(zhì)含量，含量愈高，反射率愈低，光譜的曲線愈趨低平;土壤濕度對反射特性的巨大影響也不能忽視，一般可以認(rèn)為當(dāng)土壤含水量超過凋萎系數(shù)而未達(dá)到最大田間持水量時(shí)，土壤光譜反射率隨含水量增高而下降，兩者呈負(fù)相關(guān)。特別是近紅外波段，更是如此。但是當(dāng)含水量進(jìn)一

37、步增加，超過最大田間持水量或降低到小于凋萎系數(shù)時(shí)，則反射率趨于穩(wěn)定，變化幅度明顯減小，甚至在可見光區(qū)還可能出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。2.1.3光學(xué)遙感成像原理概述光學(xué)遙感指以被動(dòng)方式收集和記錄地物目標(biāo)反射太陽輻射或自身發(fā)射從可見光到紅外區(qū)的輻射能量而成像的遙感技術(shù)，主要是相對于主動(dòng)方式 (如雷達(dá)成像)而一言，包括攝影成像、光機(jī)掃描成像、CCD固體推帚式掃描成像、高光譜成像等多種類型。目前廣泛應(yīng)用于土地覆蓋調(diào)查的傳感器主要為光學(xué)遙感，且常用光機(jī)掃描成像、CCD固體推帚式掃描成像兩種類型。本文討論涉及的也是這兩個(gè)類型。1、光機(jī)掃描成像光機(jī)掃描遙感成像是20世紀(jì)50年代為了發(fā)展熱紅外遙感，解決不能直接用膠片記錄

38、成像的那部分波譜信號(hào)產(chǎn)生圖像問題而開發(fā)的新技術(shù)，后來與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，并逐步擴(kuò)展到電磁波譜的其他部分，形成包括單通道熱紅外掃描儀、雙通道熱紅外掃描儀、微波掃描儀以及從紫外到近紅外以至短波紅外、熱紅外的多波段掃描儀等多類掃描遙感器。它能以被分割得相當(dāng)精確的波段通道來分別收集記錄地物目標(biāo)的波譜信號(hào)，并可以用數(shù)字進(jìn)行記錄和傳輸，從而為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和更精確、更細(xì)微的足量探測提供可靠的信息源。掃描成像與其他成像方式(相機(jī)攝影成像)的區(qū)別或者說它的特點(diǎn)在于:整個(gè)圖像不是依賴快門在曝光瞬間使膠片平面上發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)來記錄成像，而是隨運(yùn)載工具(飛機(jī)、衛(wèi)星等)，在向前移動(dòng)的過程中，進(jìn)行連續(xù)橫向(即與飛行平臺(tái)前進(jìn)

39、方向垂直)行掃描來獲取地物目標(biāo)反射或自身發(fā)射出的電磁波譜信號(hào)，逐行記錄成像。也就是說，地物目標(biāo)的波譜特性，是直接由與運(yùn)載工具飛行方向成直角轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的反射鏡或棱鏡組成的光機(jī)系統(tǒng)收集，經(jīng)過分光在聚焦到探測器上。探測器由感應(yīng)可見光與近紅外的硅光電二極管、感應(yīng)短波紅外與中紅外的姻銻、錮砷或感應(yīng)熱紅外的蹄福汞等光敏、熱敏元件所組成。這些探測元件把接收到的輻射能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換等處理形成不同亮度的條帶影像。連續(xù)不斷的行掃描就把條帶影像組合成覆蓋一塊地面的影像。采用光機(jī)掃描成像的傳感器典型代表是美國1972年到1999年陸續(xù)發(fā)射的地球資源衛(wèi)星(LandSat 1-7)上搭載的MSS ( Mu1t

40、i Spectral Scanner)、TM(Thematic Mapper)、ETM+(Enhancement Thematic Mapper)。2、推掃式掃描成像推掃式掃描成像不同于光機(jī)掃描成像，在這種遙感成像系統(tǒng)中使用一排排光電探測器CCD陣列組件，每個(gè)探測器“看到”地面上相應(yīng)的一塊地方。一排探測器的組合就可以看到地而的一個(gè)條帶。這樣就可以不用擺動(dòng)反射鏡，而是隨著遙感平臺(tái)的前進(jìn)，一行行地向前推進(jìn)來捕捉地物目標(biāo)信息，連續(xù)采樣就一行接一行地像推帚掃地一樣形成一條沿衛(wèi)星地面軌跡垂直分布的成像帶。由于衛(wèi)星的運(yùn)行速度恒定，當(dāng)確定了采樣間隔后，CCD上光敏元件所接收的入射光量僅受控于相應(yīng)的地物亮度，

41、在陣列電極電壓作用下注入的光子生成載流子，形成了與光信號(hào)相當(dāng)?shù)碾姾煞植?，從而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)。而當(dāng)相鄰軌道對同一地面傾斜掃描，可以獲得立體像對。同時(shí)由于掃描鏡可以旋轉(zhuǎn)，從而增加了掃描儀的視域，因此對地面掃描觀測的頻率大為提高。由于CCD探測器不需外部機(jī)械掃描，尺寸變形小，量子效率高，無尖峰噪聲，所以有較高的分辨率，它兼得照相機(jī)和光機(jī)掃描成像的優(yōu)點(diǎn)，因此被普遍認(rèn)為是提高遙感圖像空間分辨率最有前途的遙感器之一。事實(shí)上，采用推帚式掃描成像傳感器成為當(dāng)今多數(shù)高分辨率地球遙感資源衛(wèi)星的主流選擇。典型代表是法國的1986年至2002年發(fā)射的SPOT 1-5衛(wèi)星上搭載的HRV (High Resoluti

42、on Visible)、HRVIR(High Resolution Visible Infrared)傳感器。2.1.4可用于土地利用調(diào)查的資源遙感衛(wèi)星目前，多空間尺度、多時(shí)間尺度以及多光譜尺度的海量衛(wèi)星遙感獲取技術(shù)己經(jīng)形成，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中諸多行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用提供了豐富的影像數(shù)據(jù)源，并在應(yīng)用研究土呈現(xiàn)著諸多特點(diǎn):1、空間分辨率民用資源遙感衛(wèi)星影像的空間分辨率已達(dá)到分米級，并形成了多級空間分辨率體系。其跨度從美國國家海洋與大氣管理局氣象衛(wèi)星的1. 1千米，Landsat-1 MSS的80米，TM全色影像的15米，法國SPOT-5全色影像的2. 5米、IKONOS和OrbView-3的1米到Qu

43、ickBird, WorldView的0. 61, 0. 5米。不同的應(yīng)用領(lǐng)域以及不同層次的應(yīng)用研究所需影像數(shù)據(jù)的空間分辨率不同。低、中、高多級衛(wèi)星影像恰恰可以提供從粗到精的數(shù)據(jù)源，以滿足行業(yè)的需求。目前，國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對高分辨率衛(wèi)星影像的需求最為迫切，在大比例尺土地詳查的應(yīng)用中，因?yàn)橥恋乩煤屯恋馗采w特別強(qiáng)調(diào)影像的地類判別能力以及地類面積的量測精度，所以對空間分辨率要求較高。又如，在進(jìn)行土地規(guī)劃、土地變化監(jiān)測時(shí)，研究對象大多屬于尺度相對較小，并且空間信息較為重要的地物。也就是說，需要在較小的空間尺度上觀察地表的細(xì)節(jié)變化、進(jìn)行大比例尺制圖，因此對空間分辨率也提出了嚴(yán)格要求。此外，在“數(shù)字地球”和

44、“數(shù)字中國”如火如茶地建設(shè)過程中，尤其是在大比例尺、高精度的“數(shù)字城市”建設(shè)中，因區(qū)域發(fā)展較快、地物地貌變化較大，所以急需高空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對地物的更新，從而真實(shí)反映城市的快速發(fā)展。2、時(shí)間分辨率時(shí)間分辨率指遙感影像對同一地區(qū)重復(fù)覆蓋的頻率，即多長時(shí)間可以重復(fù)獲得一次新的遙感信息。目前，一般對地觀測衛(wèi)星的重訪周期為15-25天，IKONOS最小重訪周期為3天，Qu i c kB i rd為16天，MODIS為12天，氣象衛(wèi)星則可以不間斷地對大氣現(xiàn)象進(jìn)行觀測。與所需空間分辨率類似，不同行業(yè)對影像時(shí)間分辨率也有不同的要求。對于大尺度植物生長、自然和人為污染等監(jiān)測，要求的時(shí)間分辨率較低，一

45、般為幾天到幾周時(shí)間；對大氣溫度、水氣、土壤狀況和災(zāi)害監(jiān)測等方面要求遙感衛(wèi)星重訪周期較短，為幾小時(shí)到一天。隨著時(shí)間分辨率的提高，衛(wèi)星影像在地物動(dòng)態(tài)變遷、資源和環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測、農(nóng)作物生長、農(nóng)作物災(zāi)害、自然災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域的作用越來越大。其中，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，由于作物生長狀況以及作物受災(zāi)狀況變化快，所以對衛(wèi)星影像的時(shí)間分辨率要求較高。比如，利用NOAA AVHRR數(shù)據(jù)進(jìn)行作物長勢監(jiān)測，既可以實(shí)時(shí)監(jiān)測作物的生長，也可以獲得作物生長過程的NDVI時(shí)間曲線，從而分析作物的生長趨勢。在退耕還林工程的實(shí)施過程中，需要使用連續(xù)性衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，以保證動(dòng)態(tài)監(jiān)測的連續(xù)進(jìn)行。對于自然災(zāi)害、特別是重大自然災(zāi)害如森林火災(zāi)和大面

46、積洪澇災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測，需要具有高時(shí)間分辨率的衛(wèi)星遙感影像。此外，資源與環(huán)境的現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測、地形圖的更新等，對衛(wèi)星影像的時(shí)間分辨率要求也相對較高。3、光譜分辨率光譜分辨率是指傳感器所能記錄的電磁反射波譜中某一特定的波長范圍值。光譜分辨率的增加，既使大氣的各類電磁波譜得到充分利用，又可以將光譜段劃分更細(xì)。所以，高光譜遙感能提供更多的精細(xì)光譜信息，從而提高識(shí)別目標(biāo)性質(zhì)和組成成分的能力。目前，高光譜影像在精確研究地表物體，識(shí)別其類型，鑒別物質(zhì)成分，實(shí)現(xiàn)地物精確分類等方面發(fā)揮了重要的作用。由于普通光譜分辨率的遙感影像不能滿足礦物、巖石的類型、各種污染物的成分、農(nóng)作物、森林種類的定量分析，所

47、以地質(zhì)調(diào)查、精細(xì)農(nóng)業(yè)、植被、水環(huán)境等領(lǐng)域?qū)Ω吖庾V遙感影像的需求較高。一直以來，高光譜遙感在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用最為成熟。主要是因?yàn)樵诘刭|(zhì)及礦產(chǎn)資源信息的解譯中，需要在可見光至熱紅外的波譜范圍內(nèi)對不同巖性和礦物成分進(jìn)行區(qū)分，而高光譜遙感恰恰具有細(xì)分波段的功能。因此，各種礦物和巖石在電磁波譜上顯示的診斷性光譜特征得到了充分利用。近年來，高光譜衛(wèi)星影像在植被調(diào)查和監(jiān)測、農(nóng)作物監(jiān)測以及農(nóng)作物估產(chǎn)等方面也具有了廣闊的應(yīng)用潛力，主要表現(xiàn)在植被信息的反演、農(nóng)作物長勢的監(jiān)測和農(nóng)作物理化特性的反演等方面。4、影像質(zhì)量國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展諸多行業(yè)除了對衛(wèi)星影像的分辨率有不同要求之外，對影像質(zhì)量也提出了很多要求。由于衛(wèi)

48、星影像在成像或傳輸過程中可能會(huì)出現(xiàn)幾何畸變、信息量減少、并附加額外噪聲而引起影像質(zhì)量的下降，并進(jìn)而使得衛(wèi)星影像難以滿足行業(yè)的應(yīng)用需求。因此，從衛(wèi)星遙感影像上提取和挖掘信息之前，必須對其進(jìn)行處理，至于選擇何種方法以及需要達(dá)到什么樣的目的，這都因行業(yè)的需求而異。盡管如此，幾乎所有遙感行業(yè)都需要對影像進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像的幾何校正、輻射校正、圖像增強(qiáng)等。首先，衛(wèi)星成像時(shí)因傾斜掃描、地形起伏及傳感器姿態(tài)角的變化，使遙感影像產(chǎn)生像點(diǎn)位移，造成影像變形，所以需對影像進(jìn)行幾何校正來消除幾何畸變。其次，衛(wèi)星影像的灰度可能與目標(biāo)物的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量不一致，于是造成了影像的失真，并改變影像的色調(diào)和

49、色彩。這就要求對由傳感器靈敏度特性、太陽高度角及地形引起的輻射畸變進(jìn)行校正，來消除圖像色調(diào)和色彩的失真，提高影像質(zhì)量。此外，為了提高衛(wèi)星影像的判別性能，需要對圖像中的信息有選擇地加強(qiáng)和抑制，改善圖像的視覺效果。這主要通過圖像增強(qiáng)處理來實(shí)現(xiàn)，常用的方法包括灰度變換、彩色合成、HIS變換等。通過圖像校正、圖像增強(qiáng)等相關(guān)處理，衛(wèi)星影像的質(zhì)量得到了相應(yīng)的提高，使其更能滿足應(yīng)用行業(yè)的要求。綜上所述，衛(wèi)星遙感多層次、多時(shí)相、多光譜的特性，以及衛(wèi)星遙感影像處理技術(shù)的不斷改進(jìn)，使衛(wèi)星遙感的應(yīng)用范圍越來越廣。其應(yīng)用的廣泛性又將使行業(yè)對衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量提出更高的要求，進(jìn)而促進(jìn)衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。 表2

50、一1可用于土地利用調(diào)查的資源遙感衛(wèi)星2.2遙感影像處理技術(shù)的目的及類別遙感技術(shù)系統(tǒng)，是人類在模擬人的視覺系統(tǒng)基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的高科技觀測系統(tǒng)。這種先進(jìn)手段獲得的圖像重現(xiàn)了地物目標(biāo)電磁輻射特性的空間分布狀況，是通過檢測和度量地物目標(biāo)電磁輻射能量所得到的客觀記錄。它把人眼看得到的和看不到的景物信息都轉(zhuǎn)化成了人眼能看到的圖像。早期遙感圖像系統(tǒng)用感光材料(膠片)記錄的圖像為模擬圖像，后來發(fā)展的傳輸型遙感系統(tǒng)所獲得的圖像均為數(shù)字圖像或稱離散圖像。模擬圖像類似于人眼觀測事務(wù)所產(chǎn)生的圖像，便于目視分析、解譯。數(shù)字圖像則不為人眼所熟悉，但便于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離傳輸和計(jì)算機(jī)分析處理。遙感圖像實(shí)質(zhì)上是一幅反映地物目

51、標(biāo)電磁輻射特性的能量分布圖。在同一空間位置可以產(chǎn)生不同波段、不同時(shí)間和不同極化的遙感圖像。這些圖像的組合稱為多元圖像，如TM, SPOT等都是典型的多波段組合的多元圖像。它可以充分地顯示各種地物的波譜特征，從而更有助于識(shí)別區(qū)分不同地物，提取不同的有用信息。多時(shí)相圖像是另一類多元圖像，指在特定波段上，不同時(shí)間(不同日期)獲取的遙感圖像。這種圖像對于研究和.監(jiān)測地物的動(dòng)態(tài)演變特別有用。遙感衛(wèi)星軌道的重訪和遙感器探測角度的可調(diào)整性，在很大程度上都立足于提高遙感觀測頻度，取得更有效的多時(shí)相圖像。任何遙感系統(tǒng)獲得的原始圖像數(shù)據(jù)均是三維景物的二維投影顯示，存在不同程度、不同性質(zhì)的幾何形態(tài)畸變和輻射量的失真

52、等現(xiàn)象。這些畸變和失真均會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響其應(yīng)用效果，必須進(jìn)行消除處理。有的原始遙感圖像數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式不適合于人眼觀測，難于直接進(jìn)行目視分析解譯。另外遙感圖像往往都是地物景物的綜合反映，多種信息混雜在一起，甚至有些信息彼此疊掩，相互抑制，那么對原始遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是十分必要的。早期遙感技術(shù)系統(tǒng)以膠片記錄圖像，數(shù)字技術(shù)沒有發(fā)展起來，對這類模擬圖像只能采用光學(xué)處理方法。現(xiàn)在的遙感技術(shù)系統(tǒng)大多采用數(shù)字技術(shù)，直接獲得數(shù)字信號(hào)。即使獲得的是模擬圖像也以方便地轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種處理后在轉(zhuǎn)換成連續(xù)的模擬圖像輸出，供目視分析應(yīng)用。數(shù)字圖像處理己經(jīng)成為遙感圖像處理技術(shù)的主體。遙感影

53、像處理的目的和內(nèi)容，概括為三個(gè)基本方面:1、對接收系統(tǒng)獲得的遙感信號(hào)進(jìn)行處理和記錄，回放出原始遙感圖像，對圖像中存在的畸變及失真現(xiàn)象，根據(jù)成像機(jī)理與相應(yīng)的構(gòu)象方程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行補(bǔ)償和校正。這可統(tǒng)稱為圖像恢復(fù)或校正處理。2、根據(jù)人眼的視覺原理與觀察事物的特點(diǎn)對遙感圖像進(jìn)行各種變換和增強(qiáng)，以改善和提高遙感圖像中反映地物目標(biāo)特性的視覺效果與可識(shí)別性。這可統(tǒng)稱為遙感圖像的變換和增強(qiáng)處理;3、對原始遙感圖像所反映的地物目標(biāo)波譜特性進(jìn)行反演、統(tǒng)計(jì)和分析解譯，提取出地物目標(biāo)類別及其空間分布等信息，這可統(tǒng)稱為遙感圖像特征信息分析提取與識(shí)別分類處理。從遙感接收系統(tǒng)捕獲到遙感衛(wèi)星傳遞下來的遙感信號(hào)，經(jīng)過多種處理過程

54、，最后得到適合應(yīng)用者需要的優(yōu)質(zhì)圖像與有用信息的全過程都屬于圖像處理。其中有些圖像處理工作只從圖像總體出發(fā)，著眼于改善和提高圖像整體質(zhì)量;有些圖像處理工作則密切結(jié)合具體的應(yīng)用目的與對象，期望通過圖像處理從數(shù)據(jù)中獲取有用信息，以至從信息中提取出可用于指導(dǎo)科學(xué)決策的知識(shí)。2.3遙感影像處理的技術(shù)現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)所獲得的圖像數(shù)據(jù)都是地物目標(biāo)電磁輻射能量(包括反射和自身發(fā)射)，經(jīng)過大氣層衰減后的綜合記錄。經(jīng)過衛(wèi)星地面接收站處理后，使得圖像得到很大程度的復(fù)原。然而在遙感圖像上，特別是多光譜、熱紅外和微波圖像上，地物目標(biāo)的幾何特征被消弱和淡化，它們的波譜特征主要以不同的亮度值，即灰度差異綜合反映出來，所感興

55、趣的信息和不需要的信息混在一起，相互干擾、彼此抑制。所以說，原始遙感影像是多種“信息”與“噪聲”的混合體。只有通過對這些圖像數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理、分析與解譯，使得混合信息得到有效的分離、分解，無用信息與噪聲等干擾因素得到抑制和排除，有用信息得到增強(qiáng)和突出，這樣才能把通過遙感技術(shù)獲得的遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息，進(jìn)而從這些信息中提煉出珍貴的知識(shí)，也就是說遙感衛(wèi)星地面接收站接收到的遙感信號(hào)，必須經(jīng)過系統(tǒng)處理、應(yīng)用處理及分析解譯這幾個(gè)過程，即遙感影像處理技術(shù)的圖像恢復(fù)或校正處理、遙感圖像的變換和增強(qiáng)處理、遙感圖像特征信息分析提取與識(shí)別分類處理三個(gè)類別，才能把遙感圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息和知識(shí)并作為決策的依

56、據(jù)。遙感衛(wèi)星地面接收站通過天線跟蹤衛(wèi)星，接收到衛(wèi)星傳送下來的遙感信號(hào)，經(jīng)接收處理，記錄在高密度存儲(chǔ)介質(zhì)上，成為原始數(shù)據(jù)，處理站并進(jìn)行系統(tǒng)處理。這時(shí)的處理不考慮具體的應(yīng)用目的和對象，只從成像機(jī)理出發(fā)，依據(jù)遙感圖像的幾何構(gòu)象方程與輻射傳輸方程，消除成像過程中的系統(tǒng)性誤差。導(dǎo)致遙感圖像輻射量失真的因素很多，除了由遙感器靈敏度特性引起的畸變之外，還有視場角、太陽角、地形起伏及大氣吸收、散射等的強(qiáng)烈影響。這時(shí)的系統(tǒng)輻射校正主要消除的是遙感器本身的輻射誤差而不包括其它輻射失真。從衛(wèi)星接收到原始數(shù)據(jù)后，先進(jìn)行數(shù)據(jù)分解，分別建立原始遙感圖像數(shù)據(jù)文件和遙測輔助信息數(shù)據(jù)文件，然后根據(jù)從輻射傳輸方程推導(dǎo)出的遙感圖像

57、輻射誤差校正模型，在圖像處理系統(tǒng)軟硬件的支持下，進(jìn)行系統(tǒng)輻射校正。由于衛(wèi)星姿態(tài)、速度、地球自轉(zhuǎn)、地球曲率以及掃描不均勻、監(jiān)測器采樣延遲等造成的各波段不配準(zhǔn)、同一波段掃描行間的錯(cuò)動(dòng)和正反向掃描的不連續(xù)等，均能引起系統(tǒng)的幾何誤差。系統(tǒng)幾何校正也是根據(jù)遙測輔助信息數(shù)據(jù)文件中有關(guān)衛(wèi)星姿態(tài)、位置、星歷數(shù)據(jù)以及遙感器狀態(tài)等數(shù)據(jù)換算出理論校正公式所需要的參數(shù)。值得注意的是，系統(tǒng)幾何校正不能糾正地形起伏引起的投影差和像點(diǎn)位移，也不能消除因星歷、姿態(tài)等遙測數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確產(chǎn)生的誤差。所以系統(tǒng)幾何校正只能稱為粗幾何校正。2.4遙感影像處理的應(yīng)用我們一般使用的遙感數(shù)據(jù)就是遙感影像圖，它能根據(jù)專題的不同直觀形象的反映出地

58、表的各類信息。隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，遙感的數(shù)據(jù)成果在越來越多的行業(yè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，而不同的用戶需求也對遙感數(shù)據(jù)提出了越來越多的要求。根據(jù)獲取數(shù)據(jù)的不同可以把它主要分為:地質(zhì)遙感、水體遙感、植被遙感、土壤遙感等。地質(zhì)遙感的主要任務(wù)是通過遙感影像的解譯確定一個(gè)地區(qū)的巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造，分析構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的狀況，為地質(zhì)制圖、礦產(chǎn)資源的探查、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查等服務(wù)。水體遙感的任務(wù)是通過對遙感影像的分析，獲得水體的分布、泥沙、有機(jī)質(zhì)等狀況和水深、水溫等要素的信息，從而對一個(gè)地區(qū)的水資源和水環(huán)境作出評價(jià)，為水利、交通、航運(yùn)及資源環(huán)境等部門提供決策服務(wù)。植被調(diào)查是遙感的重要應(yīng)用領(lǐng)域。植被是環(huán)境的重要組成

59、因子，也是反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境的最好標(biāo)志之一，同時(shí)也是土壤、水文等要素的解譯標(biāo)志。個(gè)別植物還是找礦的指示植物。植被解譯的目的是在遙感影像上有效的確定植被的分布、類型、長勢等信息，以及對植被的生物量作出估算，因而，它可以為環(huán)境監(jiān)測、生物多樣性保護(hù)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等有關(guān)部門提供信息服務(wù)。土壤是覆蓋地球表面的具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的資源。地球的巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈與土壤相互影響、相互作用。土壤遙感的任務(wù)是通過遙感影像的解譯，識(shí)別和劃分土壤類型，制作土壤圖，分析土壤的分布規(guī)律，為改良土壤、合理利用土壤服務(wù)。3 土地資源遙感調(diào)查的流程3.1土地資源遙感調(diào)查的一般步驟始于20世紀(jì)80年代的全國土地利用現(xiàn)狀詳查，2

60、000年以后逐漸開展的土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查，1999年開始全國土地變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目，以及2007年開始實(shí)施的全國第二次土地利用調(diào)查，都部分或全部采用了遙感衛(wèi)星影像技術(shù)的方法。土地資源遙感調(diào)查一般經(jīng)過如下幾個(gè)步驟:1、準(zhǔn)備階段土地資源遙感調(diào)查準(zhǔn)備階段的主要任務(wù)是收集、整理、分析各種需要的資料，包括地形圖、航片、衛(wèi)片、相關(guān)圖件和文字等。2、野外踏勘，建立解譯標(biāo)志在野外踏勘、分析資料的基礎(chǔ)上，制定土地利用類型和土地類型分類系統(tǒng)。遙感調(diào)查工作的分類系統(tǒng)主要以調(diào)查任務(wù)的要求和遙感影像特征及其可解譯策劃能程度為荃本依據(jù)，除了考慮遙感調(diào)查的特點(diǎn)外，應(yīng)與全國統(tǒng)一規(guī)程的分類系統(tǒng)基本一致。建立影像解譯標(biāo)志是調(diào)查的