地圖學(xué)第七章課件

1、新編地圖學(xué)教程電子教案第 7 章 遙感制圖第7章 遙感制圖1 遙感概述2 遙感信息的制圖應(yīng)用3 衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖4 從影像生成專題地圖5 遙感系列制圖1 遙感概述1.1 遙感的概念與分類 1.遙感的概念 遙感簡(jiǎn)單的說(shuō)，它的含義就是遙遠(yuǎn)的感知，即通過(guò)非直接接觸目標(biāo)的方式，而能獲取被探測(cè)目標(biāo)的信息，并能通過(guò)識(shí)別與分類，了解該目標(biāo)的質(zhì)量、數(shù)量、空間分布及其動(dòng)態(tài)變化的有關(guān)特征。 遙感技術(shù)是指從地面到高空對(duì)地球和天體進(jìn)行觀測(cè)的各種綜合技術(shù)總稱，由遙感平臺(tái)、傳感儀器、信息接收、處理、應(yīng)用等部分組成。遙感平臺(tái)主要有飛機(jī)、人造衛(wèi)星和載人飛船。傳感儀器有可見(jiàn)光、紅外、紫外攝像機(jī)，紅外、多譜段掃描儀，微波

2、輻射、散射計(jì)，側(cè)視雷達(dá)，專題成像儀，成像光譜儀等，并且在不斷向多譜段、多極化高分辨率和微型化方向發(fā)展。 各種傳感儀器將記錄到的數(shù)字或圖像信息，通過(guò)校正、變換分解、組合等光學(xué)圖像處理或數(shù)字圖像處理后，以膠片、圖像或數(shù)字磁帶等方式提供給用戶。用戶在進(jìn)行分析判讀或在地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)支持下，制成專題地圖或統(tǒng)計(jì)圖表，為資源與環(huán)境的調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以及軍事偵察等提供信息服務(wù)。遙感的原理與流程 2. 遙感的分類 按遙感儀器搭載的工作平臺(tái)不同分為：航天遙感、航空遙感和近地面遙感； 按傳感器的工作波段不同分為：可見(jiàn)光與近紅外遙感、熱紅外遙感、微波遙感； 按具體應(yīng)用目的不同分為：環(huán)境遙感、地質(zhì)遙感、農(nóng)業(yè)遙感

3、、林業(yè)遙感、城市遙感等。1.2 遙感的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域 遙感信息的主要特點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方面： （1）宏觀性和綜合性 （2）多波段性 （3）多時(shí)相性 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。QuickBird衛(wèi)星北京公主墳立交橋 QuickBird衛(wèi)星是2001年10月18日在美國(guó)發(fā)射成功的目前世界上商業(yè)衛(wèi)星中分辨率最高、性能較優(yōu)的一顆衛(wèi)星。它在空間分辨率（0.61米），多光譜成像（1個(gè)全色通道、4個(gè)多光譜通道）、成像幅寬（16.5公里X 16.5公里）、成像擺角等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足更專業(yè)、更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的遙感用戶。 美國(guó)的IKONOS衛(wèi)星 毛主席紀(jì)念堂 IKONOS是美國(guó)空間

4、成像公司于1999年9月24日發(fā)射升空的世界第一顆高分辨率商用衛(wèi)星，是由美國(guó)洛克希德馬丁(Lockheed Martin)公司設(shè)計(jì)制造的。雷神（Raytheon）公司負(fù)責(zé)建立地面接收系統(tǒng)和影像處理系統(tǒng)即客戶服務(wù)系統(tǒng)。IKONOS衛(wèi)星不僅能夠提供高清晰度,分辨率達(dá)1米的衛(wèi)星影像,而且開(kāi)拓了一個(gè)新的更快捷、更經(jīng)濟(jì)獲得最新地球影像信息的途徑。IKONOS的影象的效果接近于航片，行人已可分辨。 Spot4衛(wèi)星 Spot三維衛(wèi)星影像 Spot對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)是由法國(guó)空間研究中心發(fā)展的，參與的國(guó)家還有比利時(shí)和瑞典。系統(tǒng)包含了衛(wèi)星、對(duì)衛(wèi)星控制和編程的地面設(shè)施、圖像制作處理和分發(fā)的機(jī)構(gòu)等。分辨率10-20米。

5、 RADARSAT衛(wèi)星及圖像 RADARSAT衛(wèi)星是加拿大于95年11月4日發(fā)射的，它具有7種模式、25種波束，不同入射角，因而具有多種分辨率、不同幅寬和多種信息特征。適用于全球環(huán)境和土地利用、自然資源監(jiān)測(cè)等。分辨率10-30米（工作模式有精細(xì)、標(biāo)準(zhǔn)模式）。 2.空間分辨率及制圖比例尺的選擇 空間分辨率即地面分辨率，指遙感儀器所能分辨的最小目標(biāo)的實(shí)地尺寸，也就是遙感圖像上一個(gè)像元所對(duì)應(yīng)地面范圍的大小。 由于遙感制圖是利用遙感圖像來(lái)提取專題制圖信息的，因此在選擇遙感圖像空間分辨率時(shí)要考慮以下兩點(diǎn)要素：一是判讀目標(biāo)的最小尺寸，二是地圖成圖比例尺。 遙感圖像的空間分辨率與地圖比例尺有密切關(guān)系：空間分

6、辨率越高圖像可放大的倍數(shù)越大，地圖的成圖比例尺也越大。 4.時(shí)間分辨率與時(shí)相的選擇 時(shí)間分辨率是指對(duì)同一地區(qū)遙感影像重復(fù)覆蓋的頻率。 由于遙感圖像信息的時(shí)間分辨率差異較大，因此，用遙感制圖的方式反映某種制圖對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，不僅要搞清這種制圖對(duì)象本身變化的時(shí)間間隔或變化周期，同時(shí)還要了解有沒(méi)有與之相對(duì)應(yīng)的遙感信息源。同時(shí)還應(yīng)該看到，時(shí)間分辨率和時(shí)相的選擇，二者之間存在著非常密切的關(guān)系。只有具有較多種類的時(shí)間分辨率的遙感信息，才能比較容易的挑選出滿足要求的理想時(shí)相，不會(huì)因?yàn)橹T如氣象等因素的影響而得不到所要求的時(shí)相信息。 2.2 遙感圖像的處理方法 1.遙感圖像的糾正處理 人造衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中，由

7、于飛行姿態(tài)和飛行軌道、飛行高度的變化以及傳感器本身誤差的影響等，常常會(huì)引起衛(wèi)星遙感圖像的幾何畸變，因此，把遙感數(shù)據(jù)提供給編制專題圖之前，必須經(jīng)過(guò)糾正處理，包括粗處理和精處理。 2.遙感圖像的增強(qiáng)處理 在進(jìn)行遙感圖像判讀之前，要進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，包括光學(xué)圖像增強(qiáng)處理和數(shù)字圖像增強(qiáng)處理。光學(xué)圖像增強(qiáng)處理主要是為了加大不同地物影像的密度差。常用的方法有假彩色合成、等密度分割、圖像相關(guān)掩膜。數(shù)字圖像增強(qiáng)處理的主要特點(diǎn)是借助計(jì)算機(jī)來(lái)加大圖像的密度差，常用的方法有反差增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)、空間濾波等。 2.計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別與分類 計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別，又稱模式識(shí)別，是將經(jīng)過(guò)精處理的遙感圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算機(jī)研究獲得的圖像

8、特征進(jìn)行的處理。具體處理方法有： 統(tǒng)計(jì)概率法：是根據(jù)物體的光譜特征進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別； 語(yǔ)言結(jié)構(gòu)法：是根據(jù)物體的圖形進(jìn)行識(shí)別； 模糊數(shù)字法：是根據(jù)物體最明顯的本質(zhì)特征進(jìn)行識(shí)別。 計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類 ，可分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種。 監(jiān)督分類：是根據(jù)已知試驗(yàn)樣本提出的特征參數(shù)建立判讀函數(shù)，對(duì)各待分類點(diǎn)進(jìn)行分類的方法。 非監(jiān)督分類：是事先并不知道待分類點(diǎn)的特征，而是僅根據(jù)各待分點(diǎn)特征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征，建立決策規(guī)則并進(jìn)行分類的一種方法。3 衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖3.1 概念 利用衛(wèi)星影像編圖，根據(jù)他的技術(shù)條件和線劃的地理要素，可分為：衛(wèi)星影像鑲嵌圖、衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖三種。 衛(wèi)星影像鑲嵌圖：不另外進(jìn)行

9、影像的幾何糾正，將多幅影像依像幅邊框顯示的經(jīng)緯度位置，鑲輯拼貼而成的影像圖。 衛(wèi)星影像圖：進(jìn)行了影像平面位置的幾何糾正和影像增強(qiáng)，圖上繪制出較全面的地理要素的影像圖。 衛(wèi)星影像地圖：在衛(wèi)星影像上，能夠依據(jù)數(shù)字地面模型（DEM)，進(jìn)行共線方程糾正，有詳細(xì)的地理要素的影像圖。3.2 衛(wèi)星影像圖的產(chǎn)生和編制衛(wèi)星影像圖的產(chǎn)生和編制過(guò)程包括：（1）衛(wèi)星數(shù)據(jù)的幾何糾正（2）像元亮度的重采樣（3）影像鑲嵌（4）彩色合成（5）多種信息復(fù)合（6）矢量數(shù)據(jù)的符號(hào)化（7）圖像的輸出產(chǎn)品4 從影像生成專題地圖 4.1 概述 1.目視解釋的專題地圖 （1）影像預(yù)處理 包括遙感數(shù)據(jù)的圖像校正、圖像增強(qiáng)，有時(shí)還需要實(shí)驗(yàn)室提

10、供監(jiān)督或非監(jiān)督分類的圖像。 （2）目視解譯 經(jīng)過(guò)建立影像判讀標(biāo)志，野外判讀，室內(nèi)解譯，得到繪有圖斑的專題解譯原圖。 （3）地圖概括 按比例尺及分類的要求，進(jìn)行專題解譯原圖的概括。專題地圖需要正規(guī)的地理底圖，所以地圖概括的同時(shí)也進(jìn)行圖斑向地理底圖的轉(zhuǎn)繪。 （4）地圖整飾 在轉(zhuǎn)繪完專題圖斑的地理底圖上進(jìn)行專題地圖的整飾工作。 2. 數(shù)字圖像處理的專題制圖 （1）影像預(yù)處理 同目視解譯類似，影像經(jīng)過(guò)圖像校正、圖像增強(qiáng)，得到供計(jì)算機(jī)分類用的遙感影像數(shù)據(jù)。 （2）按專題要求進(jìn)行影像分類。 （3）專題類別的地圖概括 包括在預(yù)處理中消除影像的孤立點(diǎn)，依成圖比例尺對(duì)圖斑尺寸的限制進(jìn)行柵格影像的概括。 （4）圖斑的柵格/矢量變換。 （5）與地理底圖疊加，生成專題地圖。 4.2 圖像分類統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別 （1）主成分變換 5 遙感系列制圖5.1 遙感系列地圖與地理底圖 系列地圖，簡(jiǎn)單說(shuō)就是在內(nèi)容上和時(shí)間上有關(guān)聯(lián)的一組地圖。我們所討論的系列地圖，是指根據(jù)共同的制圖目的，利用統(tǒng)一的制圖信息源，按照統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則，成套編制的遙感專題地圖。 地理底圖的編制程序：采用常規(guī)的方法編制地理底圖時(shí)，首先選擇制圖范圍內(nèi)相應(yīng)比例尺的地形圖，進(jìn)行展點(diǎn)、鑲嵌、照像，制成地圖薄膜片，然后將膜片蒙在影