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(shí)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(shí)間傳感器Landsat-11972.7.23MSS一臺(tái)（四通道：MSS4—MSS7），（8080m）RBV三臺(tái)（各一通道：RBV1,RBV2,RBV3),(8080m)Landsat-21975.1.22同Landsat-1Landsat-31978.3.5MSS一臺(tái)（五通道：MSS4—MSS8),(MSS8為220220m)RBV兩臺(tái)（各一個(gè)全色通道），（4040m）Landsat-41982.7.16MSS一臺(tái)（四通道：MSS1—MSS4），（8080m）TM一臺(tái)(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(gè)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(gè)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(hào)波段劃分1—3號(hào)衛(wèi)星4，5號(hào)衛(wèi)星45678（3號(hào)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(gè)通道。TM1-5和TM7為30m30m的地面分辨力，TM6為120m120m。Landsat-7ETM+有八個(gè)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(hào)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(hào)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(shí)、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(hào)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(duì)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(tái)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(tái)HRV，一臺(tái)固體測高儀（DoRIS）。SPOT3：兩臺(tái)改進(jìn)型HRV，一臺(tái)DoRIS，一臺(tái)極地臭氧和氣溶膠測量儀（PoAM-Ⅱ）。SPOT4：兩臺(tái)HRVIR，加載一個(gè)植被探測儀（Vegetation）。SPOT5：兩臺(tái)HRG，一臺(tái)HRS，加載一個(gè)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(gè)通道）

多譜段（相對(duì)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(jí)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(shí)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(duì)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(shí)間和氣候條件的限制，能夠全天時(shí)，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(tái)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(hào)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(gè)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(hào)衛(wèi)星現(xiàn)已在軌運(yùn)行，這將會(huì)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(hào)”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(tái)AVHRR，每臺(tái)5個(gè)通道。通道1～4每24小時(shí)覆蓋全球一次，通道5每12小時(shí)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(shí)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(gè)波段，其中4個(gè)多譜段，1個(gè)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(hào)（OrbView-1）美國OrbitalSciences衛(wèi)星的OrbView-1，衛(wèi)星軌道高度為460km，共有5個(gè)波段，其中4個(gè)多譜段（8米分辨率），1個(gè)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(jí)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(gè)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(jí)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(gè)甚至上百個(gè)，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(shí)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(duì)對(duì)象進(jìn)行光譜特征成像的同時(shí)，對(duì)每個(gè)象元經(jīng)色散分光形成幾十個(gè)甚至上百個(gè)窄波段以進(jìn)行連續(xù)的光譜覆蓋，獲得的圖象同時(shí)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(gè)傳感器之一，每12天可以覆蓋全球一次，具有對(duì)全球觀測的能力。

有36個(gè)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(gè)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(gè)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(duì)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(duì)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(gè)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(gè)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(gè)矩陣；

采樣周期：相鄰兩個(gè)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(hào)行號(hào)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(gè)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(chǔ)空間，字節(jié)型最常用，即每個(gè)像元亮度記錄為一個(gè)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(duì)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(duì)圖象灰度可分解為多級(jí)，可以檢測出圖象的微小細(xì)節(jié)，并能對(duì)圖象信息作定量分析；處理周期短，速度快，適于進(jìn)行動(dòng)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(shí)二維平面的信息，由于：

傳感器本身的缺陷；平臺(tái)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(gè)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(shí)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(shí)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(jià)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(shí)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(shí)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(duì)于動(dòng)態(tài)監(jiān)測，能夠獲得與監(jiān)測周期相一致的時(shí)間序列信息；最佳時(shí)相的選擇：由于不同時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)波段分別作為紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道合成一幅彩色圖像，以利于地物的識(shí)別。對(duì)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(shí)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(shí)相、季相對(duì)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(shí)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(jí)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(duì)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(gè)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(shí)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(tái)、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(duì)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(duì)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(gè)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(duì)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(dòng)，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(gè)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(huì)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(gè)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(duì)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(duì)一幅遙感圖象進(jìn)行傅立葉變換后，將得到一個(gè)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(duì)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(dòng)態(tài)范圍并增強(qiáng)對(duì)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(duì)像元逐個(gè)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(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)范圍為（a，b），擴(kuò)展后的像元值為Z’，變動(dòng)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(gè)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(duì)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(gè)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(gè)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(duì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)遙感圖像的觀察、分析和比較，判斷和識(shí)別遙感資料所表示的地物的類型、性質(zhì)，獲取感知對(duì)象的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布特征及其演變規(guī)律。