航天遙感課件

第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星第一節(jié)陸地衛(wèi)星1.發(fā)射時間和傳感器：美國國家航空航天局（NASA）在1967年制定了“地球資源技術(shù)衛(wèi)星”計(jì)劃ERTS），1975年ERTS-2發(fā)射前，改為“陸地衛(wèi)星”計(jì)劃（LANDSAT），共發(fā)射了7顆衛(wèi)星，到1983年陸地衛(wèi)星1—4停止使用，Landsat-5仍在使用，Landsat-6于1993年10月5日發(fā)射，兩天后失蹤。Landsat-7于1999年發(fā)射。衛(wèi)星名稱發(fā)射時間傳感器Landsat-11972.7.23MSS一臺（四通道：MSS4—MSS7），（8080m）RBV三臺（各一通道：RBV1,RBV2,RBV3),(8080m)Landsat-21975.1.22同Landsat-1Landsat-31978.3.5MSS一臺（五通道：MSS4—MSS8),(MSS8為220220m)RBV兩臺（各一個全色通道），（4040m）Landsat-41982.7.16MSS一臺（四通道：MSS1—MSS4），（8080m）TM一臺(七通道,TM1—7),(3030m,TM6為120120m)Landsat-51984.3.1同Landsat-4Landsat-71999.4ETM+，在Landsat-5基礎(chǔ)上，增加了一個全色波段，分辨率為15m，TM6分辨率為60米。第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星第一節(jié)陸地衛(wèi)星衛(wèi)星名稱發(fā)射第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星2.陸地衛(wèi)星上的傳感器

反束光攝象機(jī)（RBV）RBV1：綠通道，0.475～0.575m，（藍(lán)、綠光波段），RBV2：紅通道，0.580～0.680m，（黃、紅光波段），

RBV3：深紅～近紅外通道，0.690～0.830m，（紅、近紅外波段）以上三個傳感器的地面分辨力8080m，Landsat1-2用RBV1-2：全色波段，0.505～0.750m，地面分辨力3838m（4040m），Landsat-3用。多光譜掃描儀（MSS）：波段編號波段劃分1—3號衛(wèi)星4，5號衛(wèi)星45678（3號星）12340.5～0.6m，綠光波段0.6～0.7m，紅光波段0.7～0.8m，紅～近紅外波段80m80m0.8～1.1m，近紅外波段10.4～12.6m，熱紅外波段（遠(yuǎn)紅外）240m240m第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星2.陸地衛(wèi)星上的傳感器波段編第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星

專題制圖儀（TM）

第二代多光譜光學(xué)—機(jī)械掃描儀，在MSS基礎(chǔ)上改進(jìn)和發(fā)展的。

Landsat-5為雙向掃描共七個通道。TM1-5和TM7為30m30m的地面分辨力，TM6為120m120m。Landsat-7ETM+有八個通道，增加的全色波段分辨率為15m，TM6提高到60m60m。TM和ETM+波段范圍和地面分辨率通道代號光譜段波長范圍（m）地面分辨力（mm）TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7TM8藍(lán)綠紅近紅外短波近紅外中波遠(yuǎn)紅外近紅外長波全色波段0.45～0.520.52～0.600.63～0.690.76～0.901.55～1.7510.4～12.52.08～2.350.50～0.9030303030303030303030120120(ETM+6060)30301515（ETM+）第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星專題制圖儀（TM）通道代號第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星3.陸地衛(wèi)星的運(yùn)行特征近極地，近圓形太陽同步軌道。回歸周期（重復(fù)周期）：Landsat1-3為18天，Landsat4-7為16天。掃描寬度：185km185km。軌道高度：Landsat1-3為905.5km（近地）/918km（遠(yuǎn)地）Landsat4-7為705km。后續(xù)系列:Resource21計(jì)劃2005年發(fā)射。第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星3.陸地衛(wèi)星的運(yùn)行特征第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星表1.美國陸地衛(wèi)星及其遙感器的概況第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星表1.美國陸地衛(wèi)星及其遙感器第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星表1.美國陸地衛(wèi)星及其遙感器的概況

第四章航天遙感—陸地衛(wèi)星表1.美國陸地衛(wèi)星及其遙感器第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星第二節(jié)地球觀測實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（SPOT）法國及比利時、瑞典等歐共體國家設(shè)計(jì)研制，1986年2月22日由法國的阿麗安娜（Ariane）火箭送入太空，代號為SPOT-1。SPOT衛(wèi)星研制起步較晚，但由于采用了具有特色的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)，其很快在民用對地觀測領(lǐng)域占有一席之地。其特點(diǎn)是有斜向掃描，能立體成像。1.傳感器：

SPOT1：兩臺相同的高分辨力可見光掃描儀（HRV），軌道為圓形、近極地太陽同步軌道，回歸周期為26天。

SPOT2：兩臺HRV，一臺固體測高儀（DoRIS）。SPOT3：兩臺改進(jìn)型HRV，一臺DoRIS，一臺極地臭氧和氣溶膠測量儀（PoAM-Ⅱ）。SPOT4：兩臺HRVIR，加載一個植被探測儀（Vegetation）。SPOT5：兩臺HRG，一臺HRS，加載一個植被探測儀（Vegetation），。第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星第二節(jié)地球觀測實(shí)驗(yàn)第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星2.HRV的光譜段：（4個通道）

多譜段（相對于TM2，TM3，TM4）：XS1——0.50～0.59m（綠）

XS2——0.61～0.68m（紅）

XS3——0.79～0.89m（近紅外）全色波段：P——0.51～0.73m（綠～深紅），不含青、藍(lán)、紫。3.HRV地面分辨力：

多譜段：2020（mm）

全色波段：1010（mm）4.地面幅寬：6060（kmkm）（垂直觀測圖象）5.軌道：近極地圓形太陽同步軌道，軌道高度839km左右6.SPOT的產(chǎn)品：

按處理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為四級五等，由低精度到高精度依次為：1A，1B，2，3，4，S。7.目前運(yùn)行狀態(tài):

SPOT-3失效，SPOT-1關(guān)閉(節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用)

SPOT-2/4/5在軌運(yùn)行第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星2.HRV的光譜段：（第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星表2.

法國SPOT衛(wèi)星及其傳感器概況第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星表2.

法國SPOT第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星8.與Landsat系列相比，SPOT系列有如下特點(diǎn):

幾何分辨率高，SPOT5可高達(dá)2.5米使用CCD傳感器運(yùn)行在相同的軌道，形成星座維持三顆星在軌運(yùn)行，保證時間分辨率第四章航天遙感—法國SPOT衛(wèi)星8.與Landsat系第四章航天遙感—印度IRS系列衛(wèi)星第三節(jié)印度IRS系列衛(wèi)星

1988年印度發(fā)射第一顆IRS衛(wèi)星，此后又發(fā)射了多顆IRS系列衛(wèi)星。1994年發(fā)射的IRS-P2有一波譜的空間分辨率達(dá)到5.8m。目前中國衛(wèi)星地面站代理IRS-1C，1D數(shù)據(jù)，衛(wèi)星回歸周期為24天。表3.

印度IRS衛(wèi)星及其傳感器概況

第四章航天遙感—印度IRS系列衛(wèi)星第三節(jié)印度IRS第四章航天遙感—其它地球資源衛(wèi)星第四節(jié)其它地球資源衛(wèi)星1.加拿大Radarsat系列衛(wèi)星:加拿大在對地觀測方面，獨(dú)辟蹊徑，將目標(biāo)瞄準(zhǔn)在雷達(dá)衛(wèi)星。1980年列入計(jì)劃，1989年開始研制Radarsat-1，1995年發(fā)射入軌。Radarsat運(yùn)行在太陽同步軌道上，其傳感器為合成孔徑雷達(dá)（SAR），

多譜段掃描儀、先進(jìn)甚高分辨力輻射計(jì)和非成像的散射計(jì)。RadarsatSAR工作非常靈活，用戶可選擇入射角、分辨率和幅寬。其入射角可選20°-50°，分辨率可選10-100m，幅寬可選45-500km。壽命設(shè)計(jì)為5年，已使用至今。其特點(diǎn)是工作不受時間和氣候條件的限制，能夠全天時，全天候的工作。第四章航天遙感—其它地球資源衛(wèi)星第四節(jié)其它地球資源第四章航天遙感—其它地球資源衛(wèi)星2.日本的地球資源衛(wèi)星（JERS）系列：（1）JERS-1：1992.2.11發(fā)射。傳感器有：VNR（可見光近紅外輻射計(jì)）光學(xué)傳感器,地面分辨率18m24mSWIR（短波紅外輻射計(jì)）

SAR（合成孔徑雷達(dá)）：地面分辨率為18m18m。（2）ADEOS（先進(jìn)的地球觀測衛(wèi)星）系列：

ADEOS-1：1996.8.17發(fā)射，載有七臺傳感器：

AVNIR（16m16m，8m8m）、OCTS（700m700m）、NSCAT、IMG、ILAS、TOMS、POLDER。ADEOS-2：1999.3發(fā)射。3.俄羅斯的地理資源衛(wèi)星：“資源衛(wèi)星”系列：低軌道“粗制鉆石”（ALMAZ）衛(wèi)星系列第四章航天遙感—其它地球資源衛(wèi)星2.日本的地球資源衛(wèi)第四章航天遙感—我國的地球資源衛(wèi)星第五節(jié)我國的地球資源衛(wèi)星（CBERS）

中國和巴西聯(lián)合研制的中巴地球資源衛(wèi)星即資源一號衛(wèi)星，于1999年10月14日發(fā)射成功。經(jīng)過在軌測試后轉(zhuǎn)入應(yīng)用運(yùn)行階段。由北京、廣州和烏魯木齊三個地面接收站接收該衛(wèi)星獲取的我國境內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)。所接收影像的地面分辨率分別有19.5m、78m、256m等三種。資源二號衛(wèi)星現(xiàn)已在軌運(yùn)行，這將會為我國遙感事業(yè)的發(fā)展以及在國民生活中的應(yīng)用提供地面分辨率更高的衛(wèi)星影像。中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS）主要是立足于國內(nèi)的技術(shù)基礎(chǔ)研制的。它兼有SPOT-1和Landsat4的主要功能。太陽同步軌道，平均軌道高度:778km，衛(wèi)星壽命2年，回歸周期為26天，第四章航天遙感—我國的地球資源衛(wèi)星第五節(jié)我國的地球第四章航天遙感—我國的地球資源衛(wèi)星表4.

中巴衛(wèi)星（CBERS）及其傳感器概況

第四章航天遙感—我國的地球資源衛(wèi)星表4.

中巴衛(wèi)星（第四章航天遙感—其它衛(wèi)星傳感器第六節(jié)其他衛(wèi)星傳感器

以上介紹的均為陸地衛(wèi)星，此外還有：美國的海洋衛(wèi)星SEASAT，氣象衛(wèi)星NOAA；日本的海洋觀測衛(wèi)星MOS-1，MOMO-1，歐洲遙感衛(wèi)星ERS，中國“長征二號”火箭運(yùn)載返回式RS衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星FY-1，2。FY-1：1.1km1.1km，兩臺AVHRR，每臺5個通道。通道1～4每24小時覆蓋全球一次，通道5每12小時覆蓋全球一次。FY-2：可見光通道、熱紅外通道、水汽通道。每半小時出一幅覆蓋地球表面1/3的云圖。衛(wèi)星傳感器波長范圍（m）空間分辨率覆蓋范圍重訪周期主要用途NOAA—AVHRR0.58～0.68（紅）0.72～1.10（近紅外）3.55～3.93（熱紅外）10.3～11.3（熱紅外）11.5～12.5（熱紅外）1.1km1.1km24002400（kmkm）0.5天植被、云、冰雪植物、水陸界面熱點(diǎn)、夜間云云及地表溫度大氣及地表溫度NOAA—AVHRR的主要參數(shù)和應(yīng)用第四章航天遙感—其它衛(wèi)星傳感器第六節(jié)其他衛(wèi)星傳感器第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器第六節(jié)高分辨率衛(wèi)星及其傳感器1.依科諾斯（IKONOS）

依科諾斯衛(wèi)星是美國Spaceimage公司于1999年9月發(fā)射的高分辨率商用衛(wèi)星，衛(wèi)星飛行高度680km，每天繞地球14圈，星上裝有SpaceImaging空間成像儀掃描寬度為11km，可采集1m分辨率的黑白影像和4m分辨率的多波段(紅、綠、藍(lán)、近紅外)影像，重訪周期為3天。由于其分辨率高、覆蓋周期短，故在軍事和民用方面均有重要用途。2.快鳥（QuickBird）

美國EarthWatch衛(wèi)星搭載的傳感器，共有5個波段，其中4個多譜段，1個全色波段，光譜范圍為450nm—900nm，空間分辨率最高可達(dá)0.61米。3.軌道觀測一號（OrbView-1）美國OrbitalSciences衛(wèi)星的OrbView-1，衛(wèi)星軌道高度為460km，共有5個波段，其中4個多譜段（8米分辨率），1個全色波段（1米、2米分辨率），光譜范圍與QuickBird相同。以上為典型的高空間分辨率衛(wèi)星及搭載的傳感器。第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器第六節(jié)高分辨第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器IKONOS衛(wèi)星及其傳感器主要成像參數(shù)波段全色波段多光譜分辨率1米4米

波長

450-900nm

藍(lán)：450-530nm綠：520-610nm紅：640-720nm近紅外：770-880nm量化值11位成像模式單景11公里X11公里軌道高度680公里重訪周期3天第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器IKONOS衛(wèi)第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器成像方式推掃式成像傳感器全波段多光譜分辨率0.61米（星下點(diǎn)）2.44米（星下點(diǎn)）

波長

450-900nm

藍(lán)：450-520nm綠：520-600nm紅：630-690nm近紅外：760-900nm量化值11位成像模式單景16.5公里X16.5公里條帶16.5公里X165公里軌道高度450公里重訪周期1–6天（70厘米分辨率，取決于緯度高低）QuickBird傳感器主要成像參數(shù)第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器成像方式推掃式成第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器4.成像光譜技術(shù)：多光譜（Multispectral）：

光譜分辨率在10-1m數(shù)量級范圍內(nèi)，傳感器在可見光和近紅外范圍內(nèi)僅有工作幾個波段，如美國的陸地衛(wèi)星TM和法國的SPOT等。高光譜（Hyperspectral）：

光譜分辨率在10-2m數(shù)量級范圍內(nèi)，且波段的連續(xù)性強(qiáng)，在可見光到近紅外光譜區(qū)光譜通道多達(dá)數(shù)十個甚至上百個，能夠?qū)δ繕?biāo)成像又可以測定目標(biāo)物的波譜特性，可以極大地提高地物類型的識別能力，并反演一些定量的地物參數(shù)，如植物的理化特性。第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器4.成像光譜技術(shù)第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器成像光譜技術(shù)：是目前高光譜技術(shù)的核心技術(shù)，它將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起，在對對象進(jìn)行光譜特征成像的同時，對每個象元經(jīng)色散分光形成幾十個甚至上百個窄波段以進(jìn)行連續(xù)的光譜覆蓋，獲得的圖象同時包含豐富的空間、輻射和光譜三重信息。目前，世界上一些發(fā)達(dá)國家都在研制成像光譜衛(wèi)星。MODIS（ModerateResolutionImagingSpectroradiometer）：美國EOS計(jì)劃中的成像光譜儀，是Terra衛(wèi)星（以前叫EOSAM-1）所帶的5個傳感器之一，每12天可以覆蓋全球一次，具有對全球觀測的能力。

有36個譜段，按不同的應(yīng)用目的（陸地、海色、大氣水蒸汽、大氣溫度等）分為11個大類，波譜范圍從0.4μm到14.4μm

空間分辨率：250m（band1-2），500（band3-7），1000m（band8-36）

除Terra外，Aqua（原名EOS-PM）也裝有MODIS傳感器。Terra上午10:30由北向南（降軌）過赤道；

Aqua下午1:30由南向北（升軌）過赤道數(shù)據(jù)政策：免費(fèi)第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器成像光譜技術(shù)：第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器由NASA主要研制的EO-1高光譜衛(wèi)星，星上搭載了先進(jìn)陸地成像儀ALL和高光譜成像儀Hyperim，光譜范圍在0.42.5m，共有486個波段，空間分辨率為30米。此外還有Orbview-4、NEMO、ASTER，歐空局的MERIS和澳大利亞的ARIES衛(wèi)星等，標(biāo)志著成像光譜技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化階段。5.當(dāng)前美國民用對地觀測衛(wèi)星的限定政策全色：0.5m空間分辨率多光譜：2m空間分辨率高光譜：產(chǎn)品8m分辨率，原始數(shù)據(jù)20m分辨率SAR：3m分辨率第四章航天遙感—高分辨率衛(wèi)星及其傳感器由NAS第四章航天遙感—復(fù)習(xí)思考題1．了解LandsatETM+的光譜段和地面分辨力特征、回歸周期、掃描寬度等。2．了解SPOT—HRVIR,HRG的光譜段和地面分辨力特征、回歸周期、掃描寬度3．了解NOAA-AVHRR、IRS、CBERS、IKONOS、QUICKBIRD、MODIS等衛(wèi)星傳感器的特點(diǎn)。第四章航天遙感—復(fù)習(xí)思考題1．了解LandsatET第五章遙感數(shù)字圖象處理—數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)1.數(shù)字圖象與模擬圖象：對模擬圖象進(jìn)行采樣獲得數(shù)字圖象。

模擬圖象：灰度和顏色連續(xù)變化；

數(shù)字圖象：模擬圖象經(jīng)采樣和量化后成為一幅由一系列灰度值不連續(xù)的、按行列有規(guī)律地排列的像元組成的圖象。

模擬圖象到數(shù)字圖象的轉(zhuǎn)化（A/D轉(zhuǎn)換）：包括采樣和量化兩個過程：

采樣：位置離散化，將模擬圖象按縱橫兩方向分割為若干個形狀、大小相同的像元，即等間隔取樣成離散值，各像元的位置其所在的行和列表示，一幅圖象可以表示成一個矩陣；

采樣周期：相鄰兩個像元中心的間距。

香農(nóng)（Shannon）采樣原理：以模擬波形中所含最大頻率的倒數(shù)的1/2為周期進(jìn)行采樣，將不產(chǎn)生信息的損失。

灰度、顏色的連續(xù)分布模擬圖象數(shù)字圖象采樣列號行號第五章遙感數(shù)字圖象處理—數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)第一第五章遙感數(shù)字圖象處理—數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)量化：以每個像元的平均灰度或中心部分的灰度作為該像元的灰度值的處理過程。數(shù)字圖象中的像元值可以是整型、實(shí)型和字節(jié)型。為了節(jié)省存儲空間，字節(jié)型最常用，即每個像元亮度記錄為一個字節(jié)（byte），8bit。2.數(shù)字圖象處理系統(tǒng)：

數(shù)據(jù)輸入：各種數(shù)據(jù)格式圖象輸入、變換。彩色合成：分析信息量，選擇合理的彩色合成方案。

數(shù)據(jù)處理：

校正：輻射校正、幾何校正。圖象增強(qiáng)：頻域和空域增強(qiáng)，包括彩色增強(qiáng)、反差增強(qiáng)、比值增強(qiáng)、濾波等等。再生（復(fù)原）：平滑等。 變換：增強(qiáng)變換、主成分變換。分類：有監(jiān)分類、無監(jiān)分類。

制圖輸出：比例尺變換、注記、公里網(wǎng)、疊加矢量圖、圖象格式變換等。第五章遙感數(shù)字圖象處理—數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)第五章遙感數(shù)字圖象處理—數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)3.遙感數(shù)字圖象處理的優(yōu)點(diǎn)：

原始信息精確保存：無論拷貝多少次，原始數(shù)據(jù)都能精確保存下來；處理的可重復(fù)性：用同一種方法對同一圖象進(jìn)行處理多次，都可以得到相同的效果；

能充分利用遙感圖象信息：對圖象灰度可分解為多級，可以檢測出圖象的微小細(xì)節(jié)，并能對圖象信息作定量分析；處理周期短，速度快，適于進(jìn)行動態(tài)分析，和各種處理方法進(jìn)行比較；處理方法多樣：以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，方法廣泛；便于提取特征信息；圖象處理的結(jié)果可以直接以數(shù)字化形式提供給用戶，或無限度可重復(fù)輸出。第五章遙感數(shù)字圖象處理—數(shù)字圖象與數(shù)字圖象處理系統(tǒng)3.第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理第二節(jié)圖象預(yù)處理1.必要性:傳感器獲得和記錄的遙感信息是經(jīng)過概括和簡化了的不連續(xù)的瞬時二維平面的信息，由于：

傳感器本身的缺陷；平臺的姿態(tài)；

感知和傳輸中大氣的影響；地形的影響以及其它因素的干擾獲得的遙感數(shù)據(jù)含有光譜和幾何特征上的失真和畸變。因此，原始的遙感數(shù)據(jù)必須經(jīng)過預(yù)處理，消除幾何和光譜畸變，即通過必要步驟進(jìn)行圖象復(fù)原。圖像的復(fù)原旨在消除圖像在整個成像過程中產(chǎn)生的像質(zhì)褪化和各種畸變，盡可能使圖像恢復(fù)到更接近于客觀實(shí)體的真實(shí)圖像。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理第二節(jié)圖象預(yù)處理第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理2.信息源與最佳時相的選擇：

選擇依據(jù)：主要是根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)和范圍確定遙感數(shù)據(jù)源。在一定應(yīng)用目標(biāo)和要求下，主要是考察：

遙感數(shù)據(jù)的空間分辨力；

遙感數(shù)據(jù)的時間分辨力；遙感圖象的光譜分辨力；

一次成像的覆蓋范圍和價格等等。例如：在區(qū)域森林火災(zāi)和病蟲害等宏觀監(jiān)測中，NOAA-AVHRR、LandsatTM都是合適的遙感信息源；在中等區(qū)域或流域的中觀調(diào)查和監(jiān)測中，LandsatTM、SPOT等可以作為主要信息源；在局部或典型地區(qū)的微觀調(diào)查、規(guī)劃和監(jiān)測中，可以應(yīng)用高分辨率的IKONOS、IRS、QuickBird等信息源。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理2.信息源與最佳時相第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理基本原則：

能夠識別不同類型的信息；

提取的信息滿足應(yīng)用所需的精度并且反映準(zhǔn)確的空間位置和特征；對于動態(tài)監(jiān)測，能夠獲得與監(jiān)測周期相一致的時間序列信息；最佳時相的選擇：由于不同時期太陽輻射、氣候、植被覆蓋、土壤水分等環(huán)境因素的變化，造成地物電磁輻射的差異，因此地物在不同時間內(nèi)光譜和空間特征具有明顯的變化規(guī)律，反映在遙感影像上，各種地物的光譜和幾何特征因成像季節(jié)和日期不同表現(xiàn)出色調(diào)和幾何特征上的差別。因此，根據(jù)光譜特征的時間效應(yīng)，分析地物的季相變化規(guī)律，選擇信息量最豐富、時相特征明顯的影像，才能達(dá)到影像增強(qiáng)和特征信息提取的最佳效果。例如：在生物量估測、變化監(jiān)測中，最佳時相的選擇是獲得精確估計(jì)和監(jiān)測的基礎(chǔ)：在林業(yè)應(yīng)用中，植被信息提取應(yīng)根據(jù)氣候特征選擇，土壤信息的提取則應(yīng)選擇冬季數(shù)據(jù)等等。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理基本原則：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理3.彩色圖象合成：基本原理：選擇合適的三個波段分別作為紅、綠、藍(lán)三個通道合成一幅彩色圖像，以利于地物的識別。對于多光譜、高光譜數(shù)據(jù)源，可以提供的數(shù)據(jù)的波長范圍寬，波段多，相應(yīng)地在彩色圖象合成時有較多的波段組合方式。在各種可能的組合中如何選擇最優(yōu)的組合方案，挖掘多波段圖像的信息潛力，使得合成的圖象能夠容納最多的目標(biāo)信息，是多波段圖像處理的關(guān)鍵內(nèi)容之一?；驹瓌t：最優(yōu)波段組合應(yīng)遵循以下原則：

具有最大信息量；

組合波段間具有最小相關(guān)性的原則。在分類中，一般通過地物的波譜特性分析以及量化分析方法，還要考慮不同的時相、季相對判讀效果的影響。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理3.彩色圖象合成：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理優(yōu)化波段組合數(shù)量化分析：根據(jù)各種組合的最優(yōu)化量值進(jìn)行排序，選取其中值最大且符合季節(jié)特性的波段組合。波段優(yōu)化組合數(shù)量化分析方法主要有：最大離散度方法、最大熵值法、最小信息相關(guān)法、方差─協(xié)方差矩陣法等。信息量分析：遙感圖像信息量的大小與波段位置和范圍、地物類別、季節(jié)因素等許多因素有關(guān)，信息量分析是彩色圖像合成的基礎(chǔ)，也是信息源的時相和季相選擇的主要依據(jù)。信息量的定義為：其中，Pi為第i灰階出現(xiàn)的頻率，H為單波段的信息量。在遙感圖像處理軟件中，通過各波段的灰度圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)，計(jì)算各波段的信息量。

第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理優(yōu)化波段組合數(shù)量化第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理統(tǒng)計(jì)特征值分析：

把各波段圖像調(diào)入圖像處理系統(tǒng)中，統(tǒng)計(jì)各波段的灰度級范圍、均值和標(biāo)準(zhǔn)差以及波段之間的相關(guān)系數(shù)矩陣，為圖像的進(jìn)一步處理和圖像彩色合成方案的選擇提供依據(jù)。優(yōu)化波段組合的確定方法：一是可以通過不同地物的波譜反射特性以及傳感器各波段的特征，結(jié)合波段信息量和相關(guān)性分析來確定；二是應(yīng)用數(shù)量化分析方法分析組合波段的信息量和波段間的相關(guān)性。常用的數(shù)量化方法有：信息量/相關(guān)系數(shù)：其中，Hi為參與組合的各波段的信息量，Rij為各波段之間的相關(guān)系數(shù)；方差/相關(guān)系數(shù)：最大熵值法：，其中，為子協(xié)方差矩陣。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理統(tǒng)計(jì)特征值分析：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理通過以上方法計(jì)算最優(yōu)化量值，選擇OIF最大的組合作為最優(yōu)波段組合方案，合成彩色圖像。實(shí)際應(yīng)用中，還可以應(yīng)用主成分分析法、比值法等形成新的波段數(shù)據(jù)，利用經(jīng)過多波段運(yùn)算獲得的新的波段進(jìn)行組合，得到最佳合成圖像。4．輻射校正輻射校正的目的主要是消除圖像的光譜畸變，一般包括：傳感器校正、大氣輻射校正、地形輻射校正和地物反射模型校正。其中，傳感器校正需要傳感器的校正參數(shù)，一般用戶無法獲得。常用的大氣校正方法有：以紅外波段的最低值校正可見光波段，回歸法和相對散射模型法等。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理通過以上方法計(jì)第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理5.幾何校正：

原因、目的和步驟：

原因：衛(wèi)星圖像的幾何性能受衛(wèi)星軌道與成像姿態(tài)的穩(wěn)定性、掃描偏差、地形起伏等等多種因素的影響而發(fā)生幾何畸變。

目的：經(jīng)運(yùn)算處理把處于兩個坐標(biāo)空間的原圖像變換到新的圖像坐標(biāo)空間，得到某種歸正的投影圖，使沒有任何實(shí)際地理坐標(biāo)信息的圖象變換到特征的地理坐標(biāo)空間，滿足不同類型或不同時相的遙感影像之間的幾何配準(zhǔn)和復(fù)合分析，以及遙感圖象與其它來源的信息的匹配。

步驟：幾何校正分兩步，

粗校正：由接收部門根據(jù)遙感平臺、地球、傳感器的各種參數(shù)進(jìn)行；

精校正：用戶根據(jù)使用目的的不同或投影及比例尺進(jìn)行。因此，對于用戶來說，主要需做幾何精校正。幾何校正的精度直接影響專題圖的定位、面積量算及定性定量分析的精度第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理5.幾何校正：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理幾何精校正的方法和步驟：

方法：幾何精校正的方法很多，一般用多項(xiàng)式法通過地面控制點(diǎn)進(jìn)行。步驟：一是象元空間位置變換，二是象元灰度值的重采樣。

位置變換：通過精確測定或量算一定數(shù)量的控制點(diǎn)的圖象坐標(biāo)和實(shí)際地物點(diǎn)的平面坐標(biāo)，建立待匹配的兩種坐標(biāo)系的對應(yīng)點(diǎn)關(guān)系，計(jì)算圖象各象元在新的坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)值；象元空間位置變換采用二元多項(xiàng)式的方法，其公式為：

其中，x,y為象元原始坐標(biāo)，X,Y為同名象元的地圖坐標(biāo)，n為多項(xiàng)式的階。一階多項(xiàng)式為線性變換，二階或三階多項(xiàng)式為非線性變換，而圖像的幾何畸變很難通過簡單的線性關(guān)系來描述。多項(xiàng)式階數(shù)越高，所做的變換越復(fù)雜，說明原圖像的扭曲程度也較大，所需選取的控制點(diǎn)數(shù)也越多。多項(xiàng)式階數(shù)與所需選取的最少控制點(diǎn)個數(shù)的關(guān)系為：

GCPnums=(t+1)(t+2)/2，其中t為多項(xiàng)式階數(shù)。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理幾何精校正的方法和第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理具體方法：選擇均勻分布且在影像圖與地形圖上都易確定的同名地物點(diǎn)，如小河流、溝渠交點(diǎn)、水庫壩的交點(diǎn)等，分別讀取影像圖和地形圖上相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，建立⑴式所示的方程式并用最小二乘法求系數(shù)aij和bij，得到變換矩陣，用此矩陣把圖像坐標(biāo)空間與地形圖坐標(biāo)空間對應(yīng)起來。也可以通過DGPS精確定位，獲得控制點(diǎn)的精確位置坐標(biāo)。重采樣：確定校正后圖像上每點(diǎn)的亮度值。通常有三種方法：鄰近元法：用距離輸出象元最近的象元亮度值作為象元值。優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡單，不丟失細(xì)節(jié)；缺點(diǎn)：具有明顯的不連續(xù)性，特別是線狀地帶常出現(xiàn)斷點(diǎn)或階梯狀抖動，適用于分類前的采樣和定性分析。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理具體方法：選擇均第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理雙線性內(nèi)插：用雙線性函數(shù)在22窗口內(nèi)4個象元的灰度值進(jìn)行加權(quán)線性內(nèi)插優(yōu)點(diǎn)：具有平滑作用，因而不會出現(xiàn)鋸齒狀邊緣，比鄰近元法在空間上更準(zhǔn)確；缺點(diǎn)：較鄰近元法計(jì)算稍復(fù)雜，由于是象元亮度值的加權(quán)平均，故有低頻卷積作用，因而出現(xiàn)模糊現(xiàn)象適用于象元大小有改變的情況。立方卷積法：用16個象元即44窗口內(nèi)的象元亮度值用立方函數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均優(yōu)點(diǎn)：可以比較完整地復(fù)原圖像，立方曲線加權(quán)使得圖像銳化并將噪聲平滑掉；缺點(diǎn)：計(jì)算復(fù)雜；適用于象元大小變化較大的情況。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象預(yù)處理雙線性內(nèi)插：用雙線性第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)第三節(jié)圖象增強(qiáng)1.目的:圖像增強(qiáng)是專題特征信息提取的基礎(chǔ)，是根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)對圖像做增強(qiáng)處理，突出主要的感興趣的信息，抑制次要的不需要的信息。2.方法:一般分為頻域法和空域法

頻域法增強(qiáng)處理：

傅立葉變換理論：任何一條復(fù)雜的曲線，經(jīng)傅立葉變換，可以分解成若干條簡單曲線（正弦波曲線），即復(fù)雜曲線可看作若干條不同頻率的正弦波曲線的疊加。遙感圖象像元灰度值的分布曲線就是一條復(fù)雜曲線，可以分解。根據(jù)傅立葉變換理論，對一幅遙感圖象進(jìn)行傅立葉變換后，將得到一個分布形式完全不同于原圖象的變換域——頻率域平面。原圖象上的灰度突變部分（如物體的邊緣、水陸交界處等）、圖象結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域、圖象細(xì)節(jié)及干擾噪聲等，信息大多集中在高頻區(qū)；原圖象上灰度變換平緩的部位，如大片水體、大片平原、區(qū)域概貌等信息，信息大多集中在頻率域的低頻區(qū)。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)第三節(jié)圖象增強(qiáng)第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)

頻域增強(qiáng)的思想：對原始圖像的傅立葉變換頻譜進(jìn)行各種改造，通過設(shè)置濾波器，使得高頻和低頻成分的比例發(fā)生變化，突出或抑制特定頻率范圍的信息，經(jīng)過傅立葉反變換得到增強(qiáng)了的圖像。頻域增強(qiáng)的方法：常用的頻域增強(qiáng)處理方法有高通濾波、低通濾波、同態(tài)濾波以及帶通或帶阻濾波等等。其中，低通濾波：讓低頻成分通過，抑制高頻成分，起到平滑去噪聲的作用；高通濾波：使圖像得到銳化處理；同態(tài)濾波：用于壓縮圖像灰度的動態(tài)范圍并增強(qiáng)對比度。例如，要突出地形的局部變化特征，可以采用高通濾波增強(qiáng)技術(shù)?？沼蚍ㄔ鰪?qiáng)處理：

空域增強(qiáng)的思想：空域增強(qiáng)是在原來的圖像灰度空間上直接運(yùn)算處理，通常針對像元逐個進(jìn)行處理。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)頻域增強(qiáng)的思想：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)空域增強(qiáng)的方法：

常用的方法包括灰度擴(kuò)展、直方圖均衡化、分段線性對比度拉伸、直方圖匹配技術(shù)、比值增強(qiáng)處理、卷積濾波、Crisp濾波和自適應(yīng)濾波等方法。其中，反差增強(qiáng)處理、比值增強(qiáng)處理是常用的方法。反差增強(qiáng)處理：包括線性灰度擴(kuò)展、對數(shù)變換、指數(shù)變換、直方圖均衡化、

直方圖匹配技術(shù)等。線性擴(kuò)展：將像元值的變動范圍按線性關(guān)系擴(kuò)展到指定范圍。設(shè)原圖象的像元值為Z，其變動范圍為（a，b），擴(kuò)展后的像元值為Z’，變動范圍為(Z1,Z2),則:

直方圖均衡化：用特定的變換函數(shù)將不同像元值區(qū)間內(nèi)的像元數(shù)進(jìn)行均衡處理，使整個像元值范圍內(nèi)的像元數(shù)的分布更均勻一些。直方圖匹配：對直方圖進(jìn)行一定的修改，使之變?yōu)槟撤N指定形態(tài)的直方圖。

第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)空域增強(qiáng)的方法：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)

比值增強(qiáng)處理：可以壓抑由于地形起伏、坡度和坡向引起的輻射變化，從而消除由于地形因子所造成的陰影以及大氣噪聲的影響；比值變換增大了不同地物在兩個比值波段上的細(xì)微差異，使在單波段圖像上不易覺察的色調(diào)變化更加明顯；比值法可以應(yīng)用原始圖像多個波段的信息，增加了信息量，便于比較分析。特別是在地形變化劇烈的山區(qū)，比值變換可以顯示其更大的優(yōu)越性。一般的遙感圖像處理軟件均提供了常用的圖像增強(qiáng)算法，用戶可通過不同增強(qiáng)算法實(shí)驗(yàn)和分析比較，選定最佳方案，對圖象進(jìn)行增強(qiáng)處理，改善圖像質(zhì)量，增強(qiáng)地物和地形的識別能力，提高解譯精度。除了增強(qiáng)算法之外，還可以應(yīng)用各種變換方法提取信息，如通過植被指數(shù)運(yùn)算進(jìn)行生物量估測等。目前，隨著遙感信息傳輸機(jī)理和模式識別理論的發(fā)展，遙感圖像的信息提取技術(shù)也有了新的發(fā)展，如分形幾何學(xué)在信息提取的中應(yīng)用，應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)理論進(jìn)行類型的識別，紋理分析方法應(yīng)用于信息提取等等。第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象增強(qiáng)比值增強(qiáng)處理：第五章遙感數(shù)字圖象處理—遙感制圖第四節(jié)遙感制圖遙感制圖包括圖像的鑲嵌、重采樣和制圖輸出等。1.圖像鑲嵌：圖象鑲嵌是兩幅或多幅圖象的鑲嵌。不同幅的圖像可能是在不同季節(jié)、不同大氣條件下傳感器以不同姿態(tài)獲取的地面反射、輻射電磁波強(qiáng)度數(shù)據(jù)，幾何特征和輻射強(qiáng)度都有可能有較大差別，鑲嵌時涉及許多技術(shù)問題。鑲嵌處理的關(guān)鍵在于相鄰影像的幾何、灰度配準(zhǔn)。幾何校正配準(zhǔn)：可以采用map——map校正方法，分別在兩幅圖象上選擇同名地物點(diǎn)作為控制點(diǎn)，應(yīng)用前面所述的幾何校正方法實(shí)現(xiàn)幾何配準(zhǔn)。重疊區(qū)內(nèi)影像灰度配準(zhǔn)：可以采用直方圖匹配技術(shù)。進(jìn)行直方圖匹配后，確定相鄰圖幅的接邊，對于接縫區(qū)域可以通過加權(quán)平滑處理等方法，使地物由于時相或其它因素的變化而產(chǎn)生的信息分量在交迭區(qū)中構(gòu)成一穩(wěn)定的漸變。第五章遙感數(shù)字圖象處理—遙感制圖第四節(jié)遙感制圖第五章遙感數(shù)字圖象處理—遙感制圖2.圖像重采樣：圖像重采樣是為滿足不同比例尺的專題圖制圖要求，對影像的放大縮小。重采樣的一般方法有鄰近元法、雙線性內(nèi)插法和立方卷積法。3．遙感制圖：經(jīng)過上述處理的遙感圖象，可以用來制作用于判讀或調(diào)查的影像圖。制作影像圖的主要步驟包括：區(qū)域裁剪、加注公里網(wǎng)、比例尺、方向標(biāo)志、主要地物注記、圖例等等?？梢栽谶b感圖象處理軟件或通用的圖象處理中進(jìn)行。第五章遙感數(shù)字圖象處理—遙感制圖2.圖像重采樣：第五章遙感數(shù)字圖象處理—圖象解譯及專題圖編制

第五節(jié)圖象解譯及專題圖編制

遙感圖像解譯是專題信息提取的主要步驟，通過對遙感圖像的觀察、分析和比較，判斷和識別遙感資料所表示的地物的類型、性質(zhì)，獲取感知對象的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布特征及其演變規(guī)律。