全書教學(xué)課件：遙感技術(shù)基礎(chǔ)(長(zhǎng)安大學(xué))

第一章緒論本章主要內(nèi)容遙感基本概念及其發(fā)展特點(diǎn)遙感技術(shù)的發(fā)展遙感技術(shù)的分類空間遙感主要活動(dòng)概述“遙感”（RemoteSensing),即”遙遠(yuǎn)的感知”,它是一種遠(yuǎn)距離不直接接觸物體而取得其信息的探測(cè)技術(shù).這個(gè)術(shù)語(yǔ)的出現(xiàn)是在1962年,當(dāng)時(shí)美國(guó)決定使兩項(xiàng)原先屬于軍事保密的新技術(shù)—側(cè)視雷達(dá)成像技術(shù)和紅外掃描成像技術(shù)公開于民用。為此美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)召開了一個(gè)取名為”環(huán)境遙感”(RemoteSensingofEnvironment)的專題討論會(huì),從此遙感這個(gè)術(shù)語(yǔ)便正式地以特定的含義在學(xué)術(shù)界以及科技應(yīng)用中得到了流傳和使用。RemoteSensing狹義遙感與廣義遙感

廣義遙感----包括空對(duì)地、地對(duì)空、空對(duì)空遙感.這不僅把整個(gè)地球大氣圈、水圈、巖石圈作為研究對(duì)象(地球遙感),而且把探測(cè)范圍擴(kuò)大到地球以外的日地空間(宇宙遙感).從遙感利用的媒介來(lái)看,廣義遙感包括:電磁波遙感(光、熱、無(wú)線電波);力場(chǎng)遙感(重力、磁力);聲波遙感;地震波遙感.本課程所討論的內(nèi)容是狹義的指電磁波遙感.

狹義遙感----主要是空對(duì)地遙感,即在離開地面的平臺(tái)上(包括衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球和高塔等)裝上遙感儀器,對(duì)地面進(jìn)行探測(cè).它主要是以電磁波為媒介,包括紫外---可見光---紅外---微波的范圍.換句話說(shuō),狹義遙感是把遙感看作對(duì)地球表面進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)立體觀測(cè)系統(tǒng).遙感傳感器與遙感平臺(tái)

遙感傳感器——收集、量測(cè)、記錄地物各種電磁波特征的儀器,如照相機(jī)、掃描儀等。

遙感平臺(tái)——裝載傳感器的設(shè)備,如船、塔、飛機(jī)、氣球、衛(wèi)星、飛船、火箭等。遙感的基本概念“遙感”（RemoteSensing),就是用裝載在飛機(jī)或人造衛(wèi)星等不同高度平臺(tái)上的傳感器，收集由地面目標(biāo)物輻射和反射來(lái)的電磁波信息，記錄在膠片或磁帶上，經(jīng)過(guò)回收膠片或無(wú)線電傳輸，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工、處理、判譯、識(shí)別出目標(biāo)物及其所處環(huán)境條件的一種綜合技術(shù)。遙感衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)遙感影像遙感的一般過(guò)程遙感的特點(diǎn)時(shí)效性數(shù)據(jù)的綜合性和可比性經(jīng)濟(jì)性局限性大面積同步觀測(cè)遙感技術(shù)的主要任務(wù)研究地物的電磁波輻射特性。研究遙感信息的探測(cè)手段、主要傳感器。研究遙感信息的傳輸和處理系統(tǒng)。研究遙感信息的應(yīng)用。當(dāng)代遙感技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)不斷研制新型傳感器，今后的趨勢(shì)是將多種傳感器放到同一個(gè)衛(wèi)星計(jì)劃中去。形成多級(jí)分辨率影像序列的金字塔，以提供從粗到精的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)源?？梢苑磸?fù)獲取同一地區(qū)影像數(shù)據(jù)的多時(shí)相性。盡可能增加更多譜段的遙感數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)的現(xiàn)狀航天遙感平臺(tái)方面我國(guó)先后發(fā)射了返回式遙感衛(wèi)星、國(guó)土普查衛(wèi)星、極軌氣象衛(wèi)星、靜止氣象衛(wèi)星、小衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星等多顆衛(wèi)星,形成了衛(wèi)星對(duì)地球的全方位觀測(cè)系統(tǒng)。航天傳感器方面我國(guó)自行或合作研制了多種傳感器,如中巴資源衛(wèi)星上搭載的CCD相機(jī)、紅外多光譜掃描儀(IRMSS)和寬視場(chǎng)成像儀(WFI);星載太陽(yáng)輻照度監(jiān)測(cè)儀和多通道掃描輻射計(jì)等。航空遙感方面我國(guó)正在積極開展先進(jìn)的機(jī)載對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的研制,該系統(tǒng)由5個(gè)傳感器組成,工作波段覆蓋了可見光紅外和微波整個(gè)系列;平臺(tái)采用高、中、低空飛機(jī)構(gòu)成面向應(yīng)用目標(biāo)的分式系統(tǒng)。遙感技術(shù)的現(xiàn)狀遙感應(yīng)用方面在日常的天氣、海洋、環(huán)境預(yù)報(bào)及災(zāi)害監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查、土地利用、城市規(guī)劃、作物估產(chǎn)、國(guó)土普查、鐵路選線、水庫(kù)及港口選址、荒漠化監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)氣候變化及國(guó)防方面均取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。基礎(chǔ)研究方面我國(guó)開展了目標(biāo)輻射特性、大氣傳輸特性、反演方法和輻射定標(biāo)等的研究.同時(shí),在INSAR和D-INSAR方法、成像光譜儀數(shù)據(jù)處理、遙感中的空間推理、專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘、多源遙感數(shù)據(jù)融合等前沿技術(shù)方面也開展了卓有成效的研究。遙感技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)盡管航天遙感領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)射了無(wú)數(shù)遙感衛(wèi)星和遙感器,然而我們的遙感仍然處于定性遙感階段,還難以滿足不同用戶的需求;在大氣輻射傳輸、地物反射與發(fā)射等基礎(chǔ)研究方面還有諸多不盡人意的地方;海量遙感數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用、遙感數(shù)據(jù)的融合、遙感數(shù)據(jù)的壓縮、遙感信息挖掘等仍然是遙感面臨的重要問(wèn)題;遙感是應(yīng)產(chǎn)業(yè)化、私營(yíng)化、還是集中化以及遙感的國(guó)際合作等政策性問(wèn)題還有待于我們進(jìn)一步探索。作為空間信息科學(xué)的重要組成部分,攝影測(cè)量與遙感學(xué)科如何更好地與GPS和GIS集成,更好地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),我們?nèi)杂性S多工作要做.為實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國(guó)和數(shù)字地球,攝影測(cè)量與遙感責(zé)無(wú)旁貸,但要真正達(dá)到這個(gè)目標(biāo),還有很長(zhǎng)的路要走.遙感的技術(shù)系統(tǒng)遙感信息源空間信息獲取遙感數(shù)據(jù)的傳輸與接收遙感圖像處理遙感信息的分析與提取遙感信息的應(yīng)用遙感技術(shù)的分類按遙感器所選用的能源分電磁波遙感技術(shù)、聲學(xué)遙感技術(shù)、物理場(chǎng)遙感技術(shù)等。按傳感器使用的運(yùn)載工具分航空遙感、航天遙感和地面遙感。按傳感器有無(wú)能源作用分有源遙感技術(shù)和無(wú)源遙感技術(shù)。按遙感的對(duì)象和目的分地球資源遙感技術(shù)、環(huán)境遙感技術(shù)、氣象遙感技術(shù)、海洋遙感技術(shù)等。遙感技術(shù)的分類按記錄信息的表現(xiàn)形式分圖像方式和非圖像方式。遙感技術(shù)的分類

被動(dòng)遙感傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動(dòng)的接受目標(biāo)物自身發(fā)射和對(duì)自然輻射反射的能量。主動(dòng)遙感與被動(dòng)遙感

主動(dòng)遙感探測(cè)由人工發(fā)射的能源經(jīng)被測(cè)物體反射回來(lái)的電磁波的能量分布。大氣吸收散射地球反射地球輻射主動(dòng)遙感遙感技術(shù)的分類空間遙感的主要活動(dòng)20世紀(jì)六十年代以后，隨著空間技術(shù)的迅速發(fā)展，成千上百顆人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船及其它各種空間飛行器被送入太空。人們長(zhǎng)期盼望的觀察宇宙空間的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

20世紀(jì)九十年代以來(lái)，國(guó)際上發(fā)射了一系列的資源遙感衛(wèi)星。在今后幾年里，還將有一些遙感衛(wèi)星發(fā)射升空，這些遙感衛(wèi)星攜帶各具特色的傳感器，一方面標(biāo)志著遙感技術(shù)的新水平，另一方面也為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)全球遙感應(yīng)用的發(fā)展提供新的動(dòng)力和水平。

航天飛機(jī)

一種有人駕駛的空間飛行器，該計(jì)劃由美國(guó)于1969年提出，它是載人飛船技術(shù)、運(yùn)載火箭技術(shù)和航空技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物。美國(guó)陸地衛(wèi)星(Landsat)

1972年7月23日發(fā)射第一顆陸地衛(wèi)星。陸地衛(wèi)星在重復(fù)成像的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生世界范圍的影像。目前,LandSat—1,2,3,4,5,7均已發(fā)射。

法國(guó)資源衛(wèi)星(SPOT)

SPOT-1衛(wèi)星是法國(guó)于1986年2月發(fā)射的高性能地球觀測(cè)衛(wèi)星，目前SPOT-2，3，4、5衛(wèi)星已相繼升空。美國(guó)IKONOS衛(wèi)星IKONOS—2于1999年9月24日發(fā)射。衛(wèi)星運(yùn)行在高度為681.8公里、傾角98.1度的極軌道上。IKONOS軌道為太陽(yáng)同步軌道，所有IKONOS的圖象均在上午獲得。

中巴資源衛(wèi)星(CBERS)1999年10月中巴資源衛(wèi)星（CBERS-1)發(fā)射成功。中巴資源衛(wèi)星系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分發(fā)和用戶服務(wù)、運(yùn)行管理、衛(wèi)星有效載荷業(yè)務(wù)測(cè)控、應(yīng)用示范及分析模型、數(shù)據(jù)模擬、應(yīng)用評(píng)價(jià)七個(gè)分系統(tǒng)組成。2003年，CBERS-2發(fā)射成功。美國(guó)快鳥衛(wèi)星(QuickBird)

美國(guó)DigitalGlobe公司的高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星-快鳥（Quickbird-2）于2001年10月18日發(fā)射成功，經(jīng)過(guò)軌道調(diào)試和試運(yùn)行，目前已開始正式運(yùn)行、提供圖象接收服務(wù)。1957年，蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。遙感技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史1960年，美國(guó)發(fā)射TIROS-1和NOAA-1太陽(yáng)同步衛(wèi)星。1972年，美國(guó)發(fā)射Lansat-1，分辨率為79米。1982年，Lansat-4發(fā)射，分辨率提高到30米。1986年，法國(guó)發(fā)射SPOT-1衛(wèi)星，分辨率為10米。1999年，美國(guó)發(fā)射IKONOS，分辨率提高到1米。同年10月，中巴資源衛(wèi)星發(fā)射成功。2001年，美國(guó)QuickBird-2衛(wèi)星發(fā)射成功，分辨率提高到0.61米。1999年，Lansat-7發(fā)射，分辨率提高到15米。2002年，法國(guó)發(fā)射SPOT-5衛(wèi)星，分辨率為2.5米。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)遙感的基本概念及其特點(diǎn)難點(diǎn)遙感的技術(shù)系統(tǒng)第二章遙感技術(shù)的

物理基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容電磁輻射理論電磁輻射源地物的電磁輻射特性大氣傳輸特性輻射傳輸方程電磁波的產(chǎn)生

物質(zhì)是由無(wú)數(shù)分子組成。分子是由原子組成，原子是由原子核和環(huán)繞它旋轉(zhuǎn)的分子組成。原子和分子受到光和熱作用時(shí)，原子內(nèi)部的原子核和電子的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，物質(zhì)的這種內(nèi)部狀態(tài)的變化就產(chǎn)生了電磁波。電磁波在傳播中遵循波的反射、折射、衍射、干涉、吸收、散射等傳播定律。電磁輻射理論外層電子的離子化和激勵(lì)電磁輻射電磁輻射：變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)，并以輻射方式向外傳播。電磁輻射的基本特性：波粒二象性，宏觀的波動(dòng)性和微觀的粒子性。電磁波的基本要素：頻率傳播方向振幅偏振面電磁輻射理論電磁輻射理論電磁輻射的基本特性波粒二象性：宏觀的波動(dòng)性和微觀的粒子性。E：電場(chǎng)強(qiáng)度；H：磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量；V：傳播方向電磁波譜電磁輻射理論電磁波譜圖電磁輻射源絕對(duì)黑體輻射一定溫度下各波長(zhǎng)的電磁波都達(dá)到最大出射度的物體。絕對(duì)黑體是一種理想的輻射體，自然界中很難發(fā)現(xiàn)這樣的物體。黑體被廣泛用作熱輻射測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)輻射源。天然電磁輻射源

實(shí)際物體在一定溫度下只能吸收投射到其表面的部分電磁輻射。發(fā)射率：實(shí)際物體輻射出射度與同溫黑體輻射出射度之比。實(shí)際物體又分灰體和選擇性輻射體。自然界中的大多數(shù)物體都可近似看作灰體。電磁輻射源實(shí)際物體輻射電磁輻射源灰體：在整個(gè)電磁波譜范圍內(nèi)發(fā)射率都為常數(shù)的物體。選擇性輻射體：發(fā)射率隨波長(zhǎng)的變化而變化。實(shí)際物體輻射黑體、灰體、選擇性輻射體發(fā)射率之間的關(guān)系太陽(yáng)輻射太陽(yáng)光的光譜特性電磁輻射源太陽(yáng)輻射度分布曲線太陽(yáng)輻射太陽(yáng)常數(shù)S:

表示太陽(yáng)的電磁輻射。指在大氣層頂部之上，平均日—地距離處，垂直于太陽(yáng)射線的單位面積上，單位時(shí)間內(nèi)接受到的太陽(yáng)輻射總能量。太陽(yáng)的光譜照度E：取決于日—地距離和太陽(yáng)高度角的變化。電磁輻射源—單位波長(zhǎng)的太陽(yáng)常數(shù)地球的電磁輻射

地球是一天然電磁輻射源。地球除反射太陽(yáng)輻射外，還以火山噴發(fā)、溫泉、大地?zé)崃鞯刃问较蛴钪婵臻g不斷地輻射能量。電磁輻射源地球電磁輻射特性人工電磁輻射源微波輻射源無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短，頻率最高的部分。這種超高頻電磁振蕩主要由微波諧振器產(chǎn)生。具有如下特點(diǎn)：“似光性”傳播特性與可見光相似；頻率高、可用頻帶寬、信息容量大；可穿透電離層；具有一定穿透性。激光輻射源激光由20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型人工輻射源，由各類激光器發(fā)射。具有方向性好、亮度高、單色性和相關(guān)性強(qiáng)等特點(diǎn)。電磁輻射源地物的電磁輻射特性

任何物體對(duì)外來(lái)電磁波均有反射、吸收和透射作用。同時(shí)，任何物體只要其溫度高于絕對(duì)零度，都會(huì)不斷向外界發(fā)射電磁波（熱輻射）。目前遙感傳感器所能接收、探測(cè)的主要是地物反射、發(fā)射的電磁波信息。在入射電磁波與反射、吸收、透射電磁波之間，遵循能量守恒定律：

吸收率、反射率、透射率分別表示物體對(duì)外來(lái)電磁波吸收、反射、和透射能力的大小。不同物體，這些能力不同。另外，不同物體發(fā)射電磁波的能力也不同。地物對(duì)外來(lái)電磁波的反射、吸收、透射以及地物本身發(fā)射電磁波的特性，即地物的電磁輻射特性中，都含有豐富的遙感信息。地物的電磁輻射特性不同界面的反射界面起伏高度相對(duì)于入射電磁波而言很小時(shí)產(chǎn)生鏡面反射。反射電磁波具有嚴(yán)格的方向性、位相相干，并有偏振化現(xiàn)象。界面起伏高度相對(duì)于入射電磁波而言比較大時(shí)產(chǎn)生漫反射。反射的電磁波無(wú)方向性、位相不相干、無(wú)偏振化現(xiàn)象。界面起伏高度介于上述兩種情況之間時(shí)產(chǎn)生混合反射。不同方向上反射電磁波強(qiáng)度不同，在相當(dāng)于鏡面反射的方向上反射能量較強(qiáng)。不同界面對(duì)同一波長(zhǎng)的入射電磁波產(chǎn)生不同的反射。同一界面對(duì)不同波長(zhǎng)的入射電磁波產(chǎn)生不同的反射。地物的電磁輻射特性地物反射電磁波的特性

亮度系數(shù)：相同照度條件下，某物體表面亮度與純白表面亮度之比。即：

實(shí)際應(yīng)用中，還常用光譜反射率和光譜亮度系數(shù)來(lái)反映物體對(duì)一定波長(zhǎng)的電磁波的反射能力。地物的電磁輻射特性反射光譜曲線各種物體的反射率同類植物不同生長(zhǎng)期的反射曲線地物顏色與反射光譜特性的關(guān)系地物的電磁輻射特性

任何一種物體的顏色，都是它在可見光波段反射光譜特性的集中表現(xiàn)，因而是一種極富鑒別的重要特征。物體的顏色取決于它對(duì)光源發(fā)出的可見光的吸收、反射情況。

根據(jù)物體對(duì)光波的吸收特性，將其分為消色物體和彩色物體。消色物體對(duì)入射白光中的各種色光的吸收是非選擇性的。彩色物體對(duì)入射白光具有選擇性吸收的特性。

各種物體對(duì)可見光均有固定的吸收、反射（或透射）的光譜特性，而無(wú)固定的顏色。物體的顏色是隨光源成份的不同而變化的。地物的電磁輻射特性地物發(fā)射電磁波的特性物體的波譜特征：自然界中的所有物體，都以它們自身特有的規(guī)律來(lái)不等量地吸收、反射或發(fā)射電磁波，甚至同一物體的不同自然狀態(tài)的吸收、反射、發(fā)射的電磁波也不同。地物的發(fā)射波譜特征：地物的發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的函數(shù)關(guān)系。地物的發(fā)射波譜曲線：地物的發(fā)射率與波長(zhǎng)的相關(guān)曲線。地物的發(fā)射電磁波屬長(zhǎng)波輻射，能量主要集中在遠(yuǎn)紅外段。大氣傳輸特性大氣成份二氧化碳、臭氧、氮?dú)獾攘叫〉姆肿?。氣溶膠、水汽、煙、塵埃等粒徑大的氣溶膠。大氣的吸收水汽的吸收：吸收波長(zhǎng)很寬，對(duì)大氣影響很廣泛。臭氧的吸收：吸收波長(zhǎng)較復(fù)雜。二氧化碳吸收：主要吸收大于2μ的紅外線。大氣反射大氣中的云層和較大的塵埃能將太陽(yáng)輻射中的一部分能量發(fā)射到空中，削弱了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射。大氣傳輸特性大氣散射瑞利散射：散射粒子大小比起波長(zhǎng)要小得多時(shí)粒子所引起的散射。米氏散射：散射粒子比起波長(zhǎng)要大的散射。無(wú)選擇性散射：微粒直徑遠(yuǎn)比波長(zhǎng)大的散射。太陽(yáng)直接輻射與天空輻射太陽(yáng)直接輻射：太陽(yáng)直接投射到地面的輻射。天空輻射：被大氣散射后，由散射點(diǎn)自天空向地面的輻射。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的衰減反射作用影響最大?？梢姽獾乃p以大氣散射為主。紫外輻射和紅外輻射的衰減以選擇性吸收為主。

大氣傳輸特性大氣窗口波長(zhǎng)名稱透過(guò)率應(yīng)用0.15—0.20μm遠(yuǎn)紫外窗口小于25%尚未應(yīng)用0.30—1.15μm可見光窗口大于80%包括全部可見光波段、部分紫外波段、部分近紅外波段，遙感技術(shù)的主要窗口之一。1.4—1.9μm近紅外窗口60%—95%1.55—1.75μm波段有利于遙感2.05—3.0μm近紅外窗口大于80%2.08—2.35μm波段有利于遙感3.5—5.0μm中紅外窗口60%—70%白天、夜間都可應(yīng)用，掃描成像8—14μm熱紅外窗口大于80%主要窗口之一，9.6μm處O3強(qiáng)吸收15—23μm遠(yuǎn)紅外窗口小于10%尚未應(yīng)用25—90μm遠(yuǎn)紅外窗口40%—50%尚未應(yīng)用1.0—1.8mm毫米波窗口35%—40%尚未應(yīng)用2.0—5.0mm毫米波窗口50%—70%尚未應(yīng)用8mm—1m微波窗口100%主要用于微波掃描和微波雷達(dá)電磁波遙感的能量傳輸影響傳感器接收能量大小的因素：太陽(yáng)輻射能的光譜分布特性。大氣傳輸特性。太陽(yáng)高度角和方位角。地物的波譜特性。傳感器的高度和位置。傳感器的性能和記錄方式。輻射傳輸方程傳感器接收的輻射亮度：重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)地物的電磁輻射特性大氣窗口難點(diǎn)電磁波遙感的能量傳輸及輻射傳輸方程第三章遙感工作系統(tǒng)本章主要內(nèi)容地物波譜測(cè)試及地面遙感實(shí)驗(yàn)遙感平臺(tái)遙感傳感器遙感工作系統(tǒng)

整個(gè)遙感工作系統(tǒng)可以分為星載（機(jī)載）分系統(tǒng)和地面分系統(tǒng)兩大部分。星載分系統(tǒng)由遙感平臺(tái)和傳感器組成，負(fù)責(zé)從高空收集地物的電磁輻射信息，是整個(gè)遙感工作系統(tǒng)的核心部分。地面分系統(tǒng)由遙感測(cè)試系統(tǒng)和地面控制處理系統(tǒng)兩部分組成，前者負(fù)責(zé)地物波譜測(cè)度研究和地面實(shí)況調(diào)查，后者負(fù)責(zé)對(duì)星載分系統(tǒng)的控制、遙感數(shù)據(jù)接收與處理等具體工作。遙感工作系統(tǒng)示意圖地物波譜測(cè)試測(cè)量地物對(duì)太陽(yáng)輻射的反射特性測(cè)量地物自身的發(fā)射（熱輻射）特性測(cè)量地物的微波輻射特性地面遙感實(shí)驗(yàn)地物反射波譜測(cè)試實(shí)驗(yàn)室測(cè)試野外測(cè)試302型野外分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖地面遙感實(shí)驗(yàn)302型野外分光光度計(jì)工作原理

從被測(cè)物體反射出來(lái)的復(fù)合光束，經(jīng)單色儀的分光棱鏡被分為單色光，單色光經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（光電管）接收并轉(zhuǎn)換成電流，再由微電流計(jì)將物體反射的光能量顯示出來(lái)。設(shè)被測(cè)物體和標(biāo)準(zhǔn)板均為郎伯反射面，且令物體到儀器之間的大氣透過(guò)率為1；大氣向上散射的物體輻射忽略不計(jì)，由輻射傳輸方程得目標(biāo)物體和標(biāo)準(zhǔn)板到儀器的輻射亮度分別為：

在用比較法—同一波長(zhǎng)分別測(cè)量物體和標(biāo)準(zhǔn)板的光譜反射率進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可認(rèn)為太陽(yáng)的照度條件和儀器響應(yīng)率均不變。同時(shí)認(rèn)為儀器的輸出信號(hào)（如電流強(qiáng)度I）與輻射亮度成正比。則有：

兩式相比為：物體發(fā)射波譜特性的測(cè)試紅外輻射計(jì)用來(lái)測(cè)量物體發(fā)射波譜特性的儀器。發(fā)射率ε的測(cè)量溫度T的測(cè)量直接測(cè)量輻射亮度地面遙感實(shí)驗(yàn)地面遙感實(shí)驗(yàn)其他地面遙感實(shí)驗(yàn)遙感儀器實(shí)驗(yàn)與校準(zhǔn)地面實(shí)況調(diào)查實(shí)驗(yàn)區(qū)遙感平臺(tái)遙感平臺(tái)是指安裝傳感器的運(yùn)載工具。近地面平臺(tái)航空平臺(tái)航天平臺(tái)遙感平臺(tái)開普勒行星運(yùn)行三定律開普勒第一定律衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一橢圓，而該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)與地心的質(zhì)心相重合。開普勒第三定律行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。開普勒第二定律衛(wèi)星的向徑（行星至太陽(yáng)的連線）在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。遙感平臺(tái)衛(wèi)星的空間軌道參數(shù)衛(wèi)星的空間軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω近地點(diǎn)角距ω軌道傾角i衛(wèi)星軌道的長(zhǎng)半軸a衛(wèi)星對(duì)到的扁心率e衛(wèi)星運(yùn)行的周期T遙感平臺(tái)衛(wèi)星的三軸姿態(tài)

衛(wèi)星的三個(gè)坐標(biāo)軸：當(dāng)衛(wèi)星在理想穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，以衛(wèi)星的質(zhì)心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，在軌道面內(nèi)，指向衛(wèi)星運(yùn)行方向的為x軸，垂直軌道面的為y軸，垂直于地球的為z軸。遙感平臺(tái)運(yùn)行周期衛(wèi)星繞地球一圈所需的時(shí)間?？臻g衛(wèi)星的運(yùn)行方式重復(fù)周期衛(wèi)星回到上次地面軌跡上空運(yùn)行時(shí)所需要的天數(shù)。地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星軌道面與太陽(yáng)地球連線之間在黃道面內(nèi)的夾角，不隨地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)而改變。遙感平臺(tái)陸地衛(wèi)星的軌道參數(shù)遙感平臺(tái)SPOT衛(wèi)星參數(shù)SPOT-5SPOT-4SPOT-1，2，3發(fā)射日期2002.51998.31，1986.22，1990.13，1993.9發(fā)射器阿麗亞那4型火箭阿麗亞那4型火箭阿麗亞那2/3型火箭軌道太陽(yáng)同步太陽(yáng)同步太陽(yáng)同步降交點(diǎn)過(guò)赤道當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午10時(shí)30分上午10時(shí)30分上午10時(shí)30分軌道高度/km822822822傾角（°）98.798.798.7速度/kmps7.47.47.4姿態(tài)控制指向地球和偏軌軸控制指向地球指向地球軌道周期/min101.4101.4101.4軌道循環(huán)周期/d262626設(shè)計(jì)壽命/a553QuickBird—2發(fā)射日期2001年10月18日衛(wèi)星軌道高度及傾角450km98o太陽(yáng)同步衛(wèi)星回訪時(shí)間1—3.5天（與緯度有關(guān)）圖像分辨率&&光譜特性全色：61—72cm黑白：445—990nm多光譜：244—288cm藍(lán)：450—520nm綠：520—600nm紅：630—690nm近紅外：760—900nm成像幅寬16.5km*16.5km圖像數(shù)字質(zhì)量11bits存儲(chǔ)多光譜波段紅、綠、藍(lán)、近紅外衛(wèi)星軌道周期93.4分鐘每軌拍攝約57景QuickBird衛(wèi)星參數(shù)CBERS—1衛(wèi)星參數(shù)遙感平臺(tái)CBERS—2衛(wèi)星參數(shù)發(fā)射日期設(shè)計(jì)壽命觀測(cè)周期（天）遙感器名稱波段/頻率（μm)

空間分辨率（米）軌道傾角軌道高度(km)2003年10月21日2年26CCD相機(jī)紅外多光譜掃描儀寬視場(chǎng)成像儀B10.45-0.52

B20.52-0.59

B30.63-0.69

B40.77-0.89

B50.51-0.73B60.50-0.90

B71.55-1.75

B82.08-2.35B910.4-12.5B100.63-0.69

B110.77-0.8919.577.815625698.5o778遙感傳感器

傳感器是指收集、量測(cè)、記錄地物各種電磁波特征的儀器。

傳感器的組成部分：收集系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)。

傳感器的分類：光學(xué)攝影類型、光電成像類型、微波成像類型。遙感傳感器光學(xué)攝影類型的傳感器單鏡頭畫幅式攝影機(jī)主要由收集器—物鏡和探測(cè)器—感光膠片組成。另外還需要有暗盒，快門，光欄，機(jī)械傳動(dòng)裝置等，曝光后的底片上只有一個(gè)潛像，須經(jīng)攝影處理后才能顯示出來(lái)影像?？p隙攝影機(jī)在攝影機(jī)焦面前放置一開縫檔板，將縫隙外的影像全擋去，攝影瞬間所獲取的影像，是與航向垂直，且與縫隙等寬的一條地面影像。多光譜攝影機(jī)對(duì)同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個(gè)波段影像的攝影機(jī)。其目的是充分利用地物在不同光譜區(qū)，有不同的反射特征，來(lái)增多獲取目標(biāo)的信息量，以便提高影像的判讀和識(shí)別能力。全景攝影機(jī)在物鏡焦面上，平行于飛行方向設(shè)置一狹縫，并隨物鏡作垂直航線方向掃描，得到一幅掃描成的影像圖。遙感傳感器光電成像類型的傳感器機(jī)載紅外掃描儀Mss多光譜掃描儀TM專題制圖儀ETM+HRV掃描儀印度IRS系列衛(wèi)星上的傳感器

收集電磁波能量，通過(guò)儀器內(nèi)的光敏或熱敏探測(cè)器轉(zhuǎn)變成電能后再記錄下來(lái)。感光范圍除膠片感光區(qū)外，能覆蓋整個(gè)紅外區(qū)。收集的數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線電頻道向地面發(fā)送應(yīng)獲取的信息。機(jī)載紅外掃描儀各部件作用

旋轉(zhuǎn)掃描鏡的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)地面橫越航線方向的掃描，并將地面輻射來(lái)的電磁波反射到反射鏡組。反射鏡組的作用是將地面輻射來(lái)的電磁波聚焦在探測(cè)器上。探測(cè)器是將輻射能轉(zhuǎn)變成電能。致冷器是隔離周圍的紅外光直接照射探測(cè)器。電子處理裝置主要是對(duì)探測(cè)器輸出的視頻信號(hào)放大和進(jìn)行光電變換，它由低噪聲前置放大器和電光變換線路組成。輸出端是一個(gè)陰極射線管和膠片傳動(dòng)裝置。視頻信號(hào)經(jīng)電光變換線路調(diào)制陰極射線管的陰極，這時(shí)陰極射線管的屏幕上的掃描線的亮度變化相應(yīng)于地面掃描視場(chǎng)內(nèi)的輻射量變化。膠片感光后得到掃描線的影像。遙感傳感器機(jī)載紅外掃描儀結(jié)構(gòu)原理圖機(jī)載紅外掃描儀掃描成像過(guò)程

當(dāng)旋轉(zhuǎn)掃描鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一個(gè)鏡面對(duì)地面橫越航線方向掃視一次，在掃描視場(chǎng)內(nèi)的地面輻射能，由刈幅的一邊到另一邊依次進(jìn)入傳感器，經(jīng)探測(cè)器輸出視頻信號(hào)，再經(jīng)電子放大器放大和調(diào)制，在陰極射線管上顯示出一條相應(yīng)于地面掃描視場(chǎng)內(nèi)的景物的影像線，這條影像經(jīng)感光后在底片記錄下來(lái)，接著第二個(gè)掃描鏡面掃視地面，由于飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，膠片也作同步旋轉(zhuǎn)，記錄的第二條影像正好與第一條銜接。依次下去，就得到一條與地面范圍相應(yīng)的二維條帶影像。紅外掃描儀地面分辨力圖遙感傳感器Mss多光譜掃描儀的結(jié)構(gòu)Mss(MultispectralScanner)是由掃描反射鏡、校正器、聚光系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)快門、光學(xué)纖維、濾光器和檢波器組成。掃描反射鏡是一個(gè)表面鍍銀的橢圓鈹反射鏡，它圍繞正常位置擺動(dòng)的幅度約為±2.89o，擺動(dòng)頻率為13.62HZ，對(duì)垂直于衛(wèi)星軌跡方向的地面進(jìn)行掃描。聚光系統(tǒng)是將經(jīng)掃描反射的信號(hào)聚焦在光學(xué)纖維上。光學(xué)纖維是將驚濾光器分光后的光訊號(hào)傳導(dǎo)至探測(cè)器。遙感傳感器Mss多光譜掃描儀結(jié)構(gòu)示意圖Mss多光譜掃描儀的成像過(guò)程

地面光訊號(hào)經(jīng)掃描反射鏡，反射至第一和第二反射鏡組成的光學(xué)聚焦系統(tǒng)，聚焦在光學(xué)纖維板上。光學(xué)纖維板上各像元的光訊號(hào)經(jīng)濾光器分光后，由光學(xué)纖維板傳導(dǎo)至探測(cè)元件，并由中繼光學(xué)系統(tǒng)傳入構(gòu)成光闌的探測(cè)器中。遙感傳感器Mss多光譜掃描儀掃描過(guò)程圖TM專題制圖儀TM(ThematicMapper)專題制圖儀裝于Landsat4、5、7號(hào)衛(wèi)星上。它也是一臺(tái)多光譜掃描儀。它由掃描鏡，主、次反射鏡組成的望遠(yuǎn)鏡，掃描行改正器，濾波器，探測(cè)器，中遠(yuǎn)紅外的分光折射鏡，致冷設(shè)備和輻射參考源，電子處理器件組成。

TM中的掃描鏡由鈹制成，用一個(gè)輕型卵網(wǎng)結(jié)構(gòu)支撐，具有低慣性和抗彎曲性能。

TM采用帶通濾光片分光。掃描儀中的電子處理器件，對(duì)全部波段的探測(cè)器輸出信號(hào)做前置放大，編碼和傳輸。

TM探測(cè)器共有100個(gè)，分七個(gè)波段。遙感傳感器TM個(gè)波段波長(zhǎng)范圍、顯示和判讀特征表ETM+Landsat7上的ETM+是由TM（Landsat4、5)和ETM（Landsat6)發(fā)展而來(lái)的。它是一個(gè)正對(duì)星下點(diǎn)成像、多光譜、垂直軌道掃描、可獲取高地面分辨率影像的輻射計(jì)。掃描寬度為185公里。

ETM+在可見光和近紅外（VNIR）范圍內(nèi)有4個(gè)分色波段，另有一個(gè)全色波段（Pan），這5個(gè)波段的傳感器位于新開發(fā)的大規(guī)模硅探測(cè)陣列上，硅探測(cè)陣列安裝于主焦面（溫焦面）上。在冷焦面上分布有兩個(gè)短波紅外波段（SWIR）的Insb探測(cè)器和一個(gè)長(zhǎng)波紅外（LWIR）或稱熱紅外波段的HgCdTe探測(cè)器。遙感傳感器ETM+波段描述表HRV掃描儀

法國(guó)SPOT衛(wèi)星上裝載的HRV（HighResolutionVisiblerangeinstruments）是一種線陣列推掃式掃描儀。儀器中有一個(gè)平面反射鏡，將地面輻射來(lái)的電磁波反射到反射鏡組，然后聚集在CCD線陣列元件上，CCD的輸出端以一路時(shí)序視頻信號(hào)輸出。使用CCD元件做探測(cè)器，在瞬間能同時(shí)得到垂直于航線的一條影像線。

SPOT衛(wèi)星上的HRV分兩種形式，一種是多光譜型式的HRV，另一種是全色HRV。遙感傳感器SPOT-5SPOT-4SPOT-1，2，3裝置兩個(gè)高分辨率幾何裝置（HRG）

兩個(gè)高分辨率可見光及短波紅外成像裝置（HRVIR）

兩個(gè)高分辨率及可見光成像裝置（HRV）波段及分辨率1個(gè)全色波段10m）3個(gè)多光譜波段(10m)1個(gè)短波紅外波段(20m)1個(gè)全色波段（10m）3個(gè)多光譜波段(10m)1個(gè)短波紅外波段（20m）1個(gè)全色波段（10m）3個(gè)多光譜波段（10m)波譜范圍/μmPAN:0.48~0.71B1:0.50~0.59B2:0.61~0.68B3:0.78~0.89B4:1.58~1.75PAN:0.61~0.68B1:0.50~0.59B2:0.61~0.68B3:0.78~0.89B4:1.58~1.75PAN:0.50~0.73B1:0.50~0.59B2:0.61~0.68B3:0.78~0.89影像視場(chǎng)范圍60kmⅹ60km至80km

60kmⅹ60km至80km

60kmⅹ60km至80km

像元長(zhǎng)度8bits8bits8bits能否接受編程能能能重訪間隔/d1~41~41~4SPOT成像裝置特征印度IRS系列衛(wèi)星上的傳感器

新一代衛(wèi)星，IRS—1C和IRS—1D，裝備有3種傳感器：分辨率為23m的多光譜傳感器LISS—Ⅲ；分辨率為5.8m并具備立體成像能力的全色波段傳感器Pan和分辨率為188m的寬視場(chǎng)傳感器WiFS。LISS—Ⅲ和LISS—Ⅰ、LISS—Ⅱ相比，不僅分辨率提高，波段也作了調(diào)整，去掉了相當(dāng)于TM1的藍(lán)波段，增加了相當(dāng)于TM5的短波紅外波段，調(diào)整后的波段能產(chǎn)生更使用的一些波段組合。Pan用于高分辨率和立體成像，而WiFS則可進(jìn)行大范圍的遙感觀測(cè)。遙感傳感器印度IRS系列衛(wèi)星及所攜傳感器遙感傳感器微波成像型傳感器微波輻射計(jì)一種無(wú)源遙感器，其目的是測(cè)量自然界物體之間的亮度溫度差。微波掃描儀有掃描功能的微波輻射計(jì)。雷達(dá)一種有源遙感器，它使用人工輻射源向目標(biāo)發(fā)射波束，然后接受回波，進(jìn)而確定物體的散射特性。真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)工作原理

天線裝在飛機(jī)或衛(wèi)星的側(cè)面，發(fā)射機(jī)向側(cè)面內(nèi)發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖，由天線收集后，被接收機(jī)接收。由于地面各點(diǎn)到飛機(jī)的距離不同，接收機(jī)接收到許多信號(hào)，它們到飛機(jī)距離的遠(yuǎn)近，先后依次被記錄。信號(hào)的強(qiáng)度與輻照帶內(nèi)各種地物的特性、形狀、坡向等有關(guān)。回波信號(hào)經(jīng)電子處理器的處理，在陰極射線管上形成一條相應(yīng)于輻照帶內(nèi)各種地物反射性的影像線，記錄在膠片上。飛機(jī)向前飛行時(shí)，對(duì)一條一條輻照帶連續(xù)掃描，在陰極射線管處的膠片與飛機(jī)速度同步轉(zhuǎn)動(dòng)，就得到沿飛機(jī)航線側(cè)面的由回波信號(hào)強(qiáng)弱表示的條帶影像。遙感傳感器真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)工作原理圖合成孔徑側(cè)視雷達(dá)工作原理

用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一條直線不斷移動(dòng)，在移動(dòng)中選擇若干個(gè)位置，在每一個(gè)位置上發(fā)射一個(gè)信號(hào)，接收相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號(hào)貯存記錄下來(lái)。存貯時(shí)必須同時(shí)保存接收信號(hào)的幅度和相位。當(dāng)輻射單元移動(dòng)一段距離后存貯的信號(hào)和實(shí)際天線線陣列諸單元所接收的信號(hào)非常相似。合成孔徑天線是在不同位置上接收同一地物的回波信號(hào)，真實(shí)孔徑天線則在一個(gè)位置上接收目標(biāo)的回波。遙感傳感器合成孔徑側(cè)視雷達(dá)工作原理圖重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)地物反射波譜特性測(cè)試地物發(fā)射波譜特性測(cè)試航天遙感平臺(tái)各種衛(wèi)星軌道參數(shù)難點(diǎn)各種類型的傳感器及其工作原理第四章遙感圖像特征本章主要內(nèi)容彩色紅外航空像片特性遠(yuǎn)紅外圖像特性側(cè)視雷達(dá)圖像特性資源衛(wèi)星圖像特性

遙感圖像是成像方式遙感所獲得的目標(biāo)物信息的影像產(chǎn)品。遙感圖像常見遙感圖像種類彩紅外航空像片特性航空像片的幾何性質(zhì)

航空像片一般是指航空平臺(tái)攝影機(jī)所獲取的可見光及彩紅外的光學(xué)攝影像片。航空像片比衛(wèi)星攝影圖像位移量大。同幅航空像片的比例尺是不一致的。航空像片的空間分辨率與其像片分辨率與比例尺有關(guān)。航空像片的航向重疊度一般為60%，旁向重疊度一般為30%。彩紅外航空像片特性彩色紅外像片

彩色紅外像片是一種具有紅外信息特點(diǎn)的高分辨率遙感圖像。膠片的感光膜是由三個(gè)乳膠層組成，片基以上依次為感紅層、感綠層、感紅外層。當(dāng)目標(biāo)反射0.5—0.9微米波長(zhǎng)內(nèi)的電磁波能量入射到膠片上時(shí)，其中的紅外分量、綠光分量、紅光分量分別使這三層乳劑感光，負(fù)片上分別呈青、黃、品紅色影像，而像片上又分別出現(xiàn)它們的補(bǔ)色紅、藍(lán)、綠以及它們疊加后的一系列間色、復(fù)色，增加了色相。

地物在彩色紅外像片上的影像色彩主要取決于它對(duì)紅、綠、紅外光的反射特性。遠(yuǎn)紅外圖像

遠(yuǎn)紅外圖像是用熱紅外掃描儀掃描成像的。遠(yuǎn)紅外圖像種類遠(yuǎn)紅外圖像特性遠(yuǎn)紅外圖像的幾何特性投影性質(zhì)遠(yuǎn)紅外掃描圖像由一行行掃描線構(gòu)成，每條掃描線都有一個(gè)投影中心，屬于多中心投影。在圖像上，許多投影中心的連線構(gòu)成一條投影軸線，它代表一條航帶的飛行軌跡。在時(shí)間上，遠(yuǎn)紅外掃描片的成像方式是連續(xù)的，構(gòu)成一條不分幅的連續(xù)條帶狀圖像。地面分辨力主要取決于掃描儀瞬時(shí)視場(chǎng)角的大小和航高。瞬時(shí)視場(chǎng)角是指掃描儀的掃描光學(xué)系統(tǒng)在任一瞬間向地面張開的立體角。瞬時(shí)視場(chǎng)角所包括的地面范圍叫瞬時(shí)視場(chǎng)。比例尺航向比例尺（沿飛行方向的比例尺）和切線比例尺（沿掃描方向的比例尺）。航向比例尺取決于膠片移動(dòng)速度和飛行速度之比。切線比例尺等于像點(diǎn)直徑與掃描方向瞬時(shí)視場(chǎng)線度之比。遠(yuǎn)紅外圖像特性遠(yuǎn)紅外瞬時(shí)視場(chǎng)角示意圖地面分辨率力掃描角的變化示意圖遠(yuǎn)紅外圖像特性波譜分辨力區(qū)分地物發(fā)射波譜特征有微小差異的能力。遠(yuǎn)紅外圖像的物理特性溫度分辨力區(qū)分地面微小溫度差異的能力。遠(yuǎn)紅外圖像的解像力圖像能夠被解譯的能力（從圖像上能看出多少信息）。遠(yuǎn)紅外圖像的干擾和畸變掃描畸變飛行姿態(tài)不穩(wěn)定造成的畸變氣象因素對(duì)圖像的影響無(wú)線電波、雷達(dá)微波等其他干擾因素的影響遠(yuǎn)紅外圖像特性遠(yuǎn)紅外圖像特性遠(yuǎn)紅外圖像解譯標(biāo)志色調(diào)標(biāo)志遠(yuǎn)紅外圖像的色調(diào)主要反映地物的表面溫度，表面溫度愈高的地物圖像色調(diào)愈淺。形態(tài)標(biāo)志地物在遠(yuǎn)紅外圖像上呈現(xiàn)的形狀和大小，都可作為判斷地物屬性的標(biāo)志。陰影遠(yuǎn)紅外圖像上的陰影屬于熱陰影。它是由于地形的陰坡與陽(yáng)坡光照不同而產(chǎn)生明顯溫差造成的。微波的顯著特征側(cè)視雷達(dá)圖像特性微波在各種氣象條件下都能穿透大氣層。微波對(duì)地面某些物體具有較強(qiáng)的穿透力。其穿透深度隨地物性質(zhì)不同而異，并隨波長(zhǎng)的增加而增加。地物對(duì)微波的反射與對(duì)可見光或熱紅外電磁波的反射無(wú)關(guān)。側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特性側(cè)視雷達(dá)圖像特性地面分辨力主要取決傳感器本身的地面分辨力。有方位分辨力（航向上的分辨力）和距離分辨力（垂直航線方向上的分辨力）兩種。傾斜射程圖像的比例尺變形由于傾斜射程圖像的產(chǎn)生直接與信號(hào)返回的時(shí)間有關(guān)，導(dǎo)致在近射程部分圖像被壓縮，比例尺變小，在遠(yuǎn)射程部分圖像被放大，比例尺變大。雷達(dá)圖像的影像位移一維且垂直航線方向上的目標(biāo)物影像位移。立體雷達(dá)圖像獲取雷達(dá)立體圖像像對(duì)的方式有兩種：第一種采用不同側(cè)獲得立體像對(duì)。第二種采用同側(cè)不同高獲取立體像對(duì)。側(cè)視雷達(dá)圖像特性不同射程處地面影像位移情況側(cè)視雷達(dá)圖像特性獲得立體雷達(dá)圖像的兩種方式側(cè)視雷達(dá)圖像特性側(cè)視雷達(dá)圖像的色調(diào)特征地物表面的粗糙度雷達(dá)使用的波長(zhǎng)雷達(dá)波照射俯角地物的物理電學(xué)特性雷達(dá)微波的極化性質(zhì)

側(cè)視雷達(dá)圖像上色調(diào)的深淺取決于地物后向散射（朝向天線方向返回的散射波在雷達(dá)術(shù)語(yǔ)中叫后向散射）回波強(qiáng)弱，回波愈強(qiáng)，圖像上色調(diào)愈淺。影響地物后向散射回波強(qiáng)弱的因素有：側(cè)視雷達(dá)圖像特性雷達(dá)波極化性質(zhì)示意圖資源衛(wèi)星圖像特性Mss圖像和TM圖像特性投影性質(zhì)二者均屬“多中心投影”，掃描線中央的比例尺和分辨力作為衛(wèi)星圖像的比例尺和分辨力。圖像的幾何扭曲圖像上反映地物間的相對(duì)幾何位置與地面對(duì)應(yīng)地物的實(shí)際位置不同。影響幾何扭曲的主要因素有：地球自轉(zhuǎn)、衛(wèi)星平臺(tái)的運(yùn)行高度、速度及姿態(tài)的變化等。圖像的經(jīng)緯度粗制圖像邊邊框處的經(jīng)緯度是根據(jù)成像的精確時(shí)間、衛(wèi)星的姿態(tài)數(shù)據(jù)及前進(jìn)方向等因素，通過(guò)計(jì)算，先求得每幅圖像上像主點(diǎn)的經(jīng)緯度后推算出來(lái)的。精制圖像的經(jīng)緯度是經(jīng)過(guò)地面控制點(diǎn)糾正后計(jì)算得到的。Mss圖像和TM圖像特性資源衛(wèi)星圖像特性圖像產(chǎn)品和注記圖像產(chǎn)品：圖像膠片（正片或負(fù)片）和像片、數(shù)字圖像。圖像注記：重疊符號(hào)、經(jīng)緯度注記、縱向重疊注記、灰階、文字注記等。圖像間的重疊——航向重疊（占9%）和旁向重疊（占8%）。圖像的地面分辨力取決于掃描儀的瞬時(shí)視場(chǎng)角（IFOV）與平臺(tái)高度。資源衛(wèi)星圖像特性HRV成像特點(diǎn)

HRV掃描儀有兩種工作方式，即多波段方式和全色方式。垂直掃描成像

SPOT衛(wèi)星運(yùn)行與太陽(yáng)同步，地面軌跡26天重復(fù)一次，對(duì)任一地區(qū)可以周期性地用同樣角度有規(guī)律的進(jìn)行掃描。傾斜掃描成像

HRV的可旋轉(zhuǎn)反光鏡，可由地面控制。旁向傾斜±29o，以0.6o間隔分檔，這樣該反光鏡就可以從91個(gè)位置，對(duì)地面軌跡為中心的950km寬度范圍內(nèi)的任何地段進(jìn)行掃描。重復(fù)掃描成像

SPOT衛(wèi)星在26天周期內(nèi)，可以按指令改變掃描鏡傾斜角，從不同軌道對(duì)同一地面點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)掃描。立體成像同一地區(qū)，可以從不同軌道掃描獲得圖像，構(gòu)成對(duì)該地區(qū)進(jìn)行立體觀察的立體像對(duì)。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)遠(yuǎn)紅外圖像特性側(cè)視雷達(dá)圖像特性難點(diǎn)側(cè)視雷達(dá)圖像特性資源衛(wèi)星圖像特性第五章遙感圖像處理本章主要內(nèi)容遙感信息數(shù)據(jù)的種類及其傳輸遙感圖像的誤差來(lái)源遙感圖像的幾何關(guān)系遙感圖像的幾何處理多圖像幾何配準(zhǔn)遙感圖像的光學(xué)增強(qiáng)遙感圖像的數(shù)字增強(qiáng)遙感信息資料的種類圖像圖像形象直觀，便于目視解譯。磁帶磁帶數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，適用于計(jì)算機(jī)處理。

圖像和磁帶之間，可以通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換或數(shù)模轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。遙感信息數(shù)據(jù)的種類及其傳輸遙感圖像的種類圖像攝影影像掃描影像數(shù)字化影像遙感波帶片遙感信息數(shù)據(jù)的種類及其傳輸遙感磁帶的種類模擬磁帶數(shù)字磁帶高密度數(shù)字磁帶計(jì)算機(jī)兼容磁帶遙感信息數(shù)據(jù)的種類及其傳輸遙感信息數(shù)據(jù)傳輸

空中的遙感設(shè)備能否將傳感器所獲取的信息數(shù)據(jù)適時(shí)傳送到地面，是衡量一項(xiàng)遙感計(jì)劃成敗的關(guān)鍵。實(shí)時(shí)傳輸非實(shí)時(shí)傳輸遙感信息數(shù)據(jù)的種類及其傳輸遙感圖像的誤差來(lái)源外部誤差外部因素引起的輻射誤差外部因素引起的幾何誤差地球自轉(zhuǎn)的影響衛(wèi)星攝影姿態(tài)的影響內(nèi)部誤差內(nèi)部輻射誤差內(nèi)部幾何誤差處理誤差遙感圖像的幾何關(guān)系光學(xué)圖像光學(xué)圖像與數(shù)字圖像

人眼可觀察的圖像，圖像灰度空間的分布是連續(xù)無(wú)間斷的。數(shù)字圖像

光學(xué)圖像被離散化后的圖像，便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理。采樣灰度的離散化。量化空間坐標(biāo)的離散化。遙感圖像的幾何關(guān)系1.遙感器坐標(biāo)系統(tǒng)S—UVW，S為坐標(biāo)原點(diǎn)，系投影中心，U軸取遙感平臺(tái)的飛行方向，V軸垂直于U軸，W軸垂直于UV平面。2.地面坐標(biāo)系統(tǒng)O—XYZ，可選任意一個(gè)三維直角坐標(biāo)系，當(dāng)所攝物體為地面時(shí)，Z軸與原點(diǎn)處的天頂方向一致，XY平面垂直于Z軸。3.圖像坐標(biāo)系統(tǒng)o-xyf,x,y為像點(diǎn)在圖像上的平面坐標(biāo)，f為成像時(shí)的等效焦距。遙感圖像的坐標(biāo)系統(tǒng)遙感圖像的幾何關(guān)系遙感圖像的投影方程式TM和MSS圖像的共線方程HRV圖像的共線方程遙感圖像的幾何處理遙感圖像的幾何處理包括精處理和粗處理遙感圖像的幾何糾正就是將含有各種變形誤差的遙感影像，納入某種地圖投影。遙感圖像的幾何糾正一般分光學(xué)糾正和數(shù)字糾正兩大類遙感圖像的幾何處理遙感圖像的光學(xué)微分糾正通過(guò)立體模型量測(cè)制作正射像片通過(guò)地圖數(shù)字化制作正射像片遙感圖像的幾何處理遙感數(shù)字圖像糾正過(guò)程遙感圖像的數(shù)字糾正

遙感圖像的數(shù)字糾正是指通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)離散結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像中的每個(gè)像元逐個(gè)地進(jìn)行糾正處理的方法。這種方法能精確地改正動(dòng)態(tài)掃描圖象所具有的各種誤差。其基本原理是利用影像坐標(biāo)和地面坐標(biāo)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即輸入圖像與輸出圖像尖的坐標(biāo)變換關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。輸入圖像與輸出圖像間的坐標(biāo)變換關(guān)系

直接糾正法—對(duì)原圖像中的每個(gè)像元（x,y）進(jìn)行變換糾正，求得新圖像的位置（X，Y），同時(shí)把原圖像（x,y）的灰度值送到新圖像（X，Y）的位置上。

間接糾正法—從某一個(gè)有規(guī)律的數(shù)字地面模型的節(jié)點(diǎn)（X，Y）出發(fā)，依次對(duì)每個(gè)像元（X，Y）進(jìn)行變換糾正，反求該像元在原圖像坐標(biāo)系中的位置（x,y），并將原圖像位置的灰度值填回到輸出的像元（X，Y）上。糾正后數(shù)字圖像的邊界范圍

糾正后的數(shù)字圖像與原始圖像的形狀和方向都不一致，所以變換前，必須為計(jì)算機(jī)輸出圖像預(yù)留一定的存貯空間和該空間邊界的地圖坐標(biāo)定義值，即必須預(yù)先確定糾正后數(shù)字圖像的邊界范圍。糾正后數(shù)字圖像灰度值的重采樣

投影點(diǎn)的點(diǎn)位不為整數(shù)時(shí)，投影點(diǎn)的灰度值根據(jù)周圍陣列像元的灰度來(lái)確定方法稱為灰度值重采樣。最鄰近法以離投影點(diǎn)最近的一個(gè)像元的灰度值作為輸出像元的灰度值。雙線性內(nèi)插法以投影點(diǎn)周圍鄰近四個(gè)像元的灰度值確定輸出像元的灰度值。雙三次卷積法以投影點(diǎn)周圍鄰近四個(gè)像元的灰度值確定輸出像元的灰度值。卷積及其性質(zhì)

卷積是研究?jī)蓚€(gè)函數(shù)傅立葉變換之間的關(guān)系，這也就構(gòu)成了空間域和頻率域的基本關(guān)系。一維卷積二維卷積坐標(biāo)縮放性卷積的性質(zhì)線性交換性

平移不變性結(jié)合性遙感圖像的多項(xiàng)式糾正遙感圖像的幾何處理基本思想

圖像變形規(guī)律可以看作為平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭和彎曲等形變的合成?；具^(guò)程

利用有限個(gè)地面控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)，解求多項(xiàng)式的系數(shù)，然后將各像元的坐標(biāo)代入多項(xiàng)式進(jìn)行計(jì)算，便可求得糾正后的坐標(biāo)。遙感圖像的幾何處理遙感圖像的共線方程糾正法基于大地地心坐標(biāo)的各種遙感圖像的共線方程共線方程糾正原理多圖像幾何配準(zhǔn)基本思想

同一地區(qū)的多時(shí)相圖像，或不同遙感器獲取的圖像。相對(duì)配準(zhǔn)

多圖像的同名影像互相重疊。絕對(duì)配準(zhǔn)

多圖像納入某一地圖坐標(biāo)系統(tǒng)。多圖像幾何配準(zhǔn)多圖像自動(dòng)配準(zhǔn)的基本原理

根據(jù)對(duì)兩個(gè)圖像的相似性的量度，即在兩個(gè)圖像的相對(duì)移動(dòng)中，找出其相似性量度值最大，或差別最小的位置作為圖像配準(zhǔn)的位置。兩個(gè)圖像的相似性的量度圖像的互相關(guān)法絕對(duì)差值法遙感圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)的目的改善遙感圖像目視判讀的視覺效果，實(shí)質(zhì)是增強(qiáng)圖像上各種判讀類別之間的反差。圖像增強(qiáng)的方法光學(xué)增強(qiáng)數(shù)字增強(qiáng)光學(xué)增強(qiáng)的相關(guān)掩模法相關(guān)影像

不同時(shí)間，不同波段，不同傳感器在不同位置獲取的同一地區(qū)的影像。母片

從傳感器上首次得到的膠片的影像。模片

用母片拷貝的正片或負(fù)片。相關(guān)模片

用相關(guān)影像的膠片拷貝出來(lái)的模片。相關(guān)掩模技術(shù)

對(duì)相關(guān)模片進(jìn)行不同組合，搭配以及相互疊掩的一系列圖像處理技術(shù)。相關(guān)掩模技術(shù)的前提條件

各模片上的各種同名地物必須精確配準(zhǔn)。模片的種類γ模片等γ模片半γ模片變?chǔ)媚ＦＦ咄Ｆ屯Ｆ瑤Ｆ让芏饶ＦＦB掩零密度模片和無(wú)窮大等密度模片的疊掩規(guī)律0〈D〈∞模片的疊掩規(guī)律相關(guān)掩模技術(shù)的幾種增強(qiáng)處理反差調(diào)整同號(hào)模片相加，合成模片影像的反差加大，異號(hào)模片相加，合成模片影像的反差就下降，前者可使影像的反差增強(qiáng)，后者達(dá)到減小反差的目的。彩色合成用同一景物的不同波段的影像分別拷貝成正模片或負(fù)模片，然后對(duì)不同波段影像的模片配以不同的濾光片或染上不同的顏色，合成彩色影像。假彩色密度分割把圖像連續(xù)變化的密度離散化，并按一定的密度間隔分為若干等級(jí)而不改變圖像的特征，并給每一級(jí)賦予不同的顏色，形成假彩色圖像。等照度變換將多光譜像片分別復(fù)制出一張負(fù)片，再將每張負(fù)片個(gè)拷貝兩張半γ值正模片，然后將每個(gè)光譜段的負(fù)片和另兩個(gè)光譜段的半γ值正模片重合，構(gòu)成一個(gè)新的組合模片，供彩色合成用。黑白發(fā)色拷制三張不同性質(zhì)的模片，將一張黑白像片變?yōu)椴噬衿岣邎D像中細(xì)微的灰度變化，從而提高判讀效果。邊緣增強(qiáng)將一張負(fù)模片，拷貝出一張正模片，在曬印時(shí)將負(fù)片（或正片）向某一個(gè)方向拉開一張，使得影像中密度突變處顯現(xiàn)。影像相減采用不同時(shí)間獲取的影像，采用影像相減，可以顯示許多自然現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)變化。專題提取根據(jù)各光譜段影像密度的差異，選擇不同閥值密度制作模片，最后通過(guò)不同光譜段正、負(fù)模片的組合，相互疊掩，使一些目標(biāo)影像和背景的反差為零，從畫面上消失而使另一些目標(biāo)影像保留下來(lái)，達(dá)到提取某些目標(biāo)的目的。相關(guān)掩模技術(shù)的幾種增強(qiáng)處理遙感圖像數(shù)字增強(qiáng)圖像數(shù)字增強(qiáng)的方法空間域增強(qiáng)—通過(guò)改變單個(gè)像元及相鄰像元的灰度值來(lái)增強(qiáng)圖像。頻率域增強(qiáng)—對(duì)圖像進(jìn)行傅立葉變換，然后對(duì)變換后的頻率域圖像的頻譜進(jìn)行修改，達(dá)到增強(qiáng)的目的。圖像增強(qiáng)的主要內(nèi)容輻射增強(qiáng)頻率域增強(qiáng)多圖像代數(shù)運(yùn)算空間域增強(qiáng)彩色增強(qiáng)多光譜圖像增強(qiáng)輻射增強(qiáng)

輻射增強(qiáng)是一種通過(guò)直接改變圖像中像元的亮度值來(lái)改變圖像的對(duì)比度。

輻射增強(qiáng)主要以灰度直方圖作為處理基礎(chǔ)。

灰度直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)，描述的是圖像中具有該灰度級(jí)的像元的個(gè)數(shù)。線性變換原圖像f(i,j)的灰度范圍為[a1,a2]；經(jīng)線性變換后圖像g(i,j)的灰度范圍為[b1,b2]。變換方程為：分段線性變換分段線性變換是在圖像的灰度范圍內(nèi)取幾個(gè)間斷點(diǎn)，每相鄰兩間斷點(diǎn)之間各自進(jìn)行線性變換，每段的線性變換方程不同，可以拉伸，也可以壓縮，斷點(diǎn)位置用戶根據(jù)處理的需要確定。非線性變換

指數(shù)變換

對(duì)數(shù)變換

平方根變換直方圖均衡化直方圖均衡化是將隨機(jī)分布的影像直方圖修改成均勻分布的輸出影像直方圖。直方圖規(guī)定化原直方圖均衡化后直方圖參考圖像直方圖直方圖規(guī)定化是指使一幅圖像的直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖而對(duì)圖像進(jìn)行變換的增強(qiáng)方法?？臻g域增強(qiáng)

輻射增強(qiáng)是通過(guò)單個(gè)像元的運(yùn)算在整體上改善圖像的質(zhì)量?？臻g域增強(qiáng)則是有目的的突出圖像上的某些特征。

空間增強(qiáng)的目的性很強(qiáng)，處理后的圖像從整體上看可能與原圖像差異很大，但卻突出了需要的信息或削弱了不需要的信息，從而達(dá)到增強(qiáng)的目的。

空間濾波：在被處理像元周圍像元參與下進(jìn)行運(yùn)算處理的方法?？臻g域平滑均值平滑010111010

均等地對(duì)待鄰域中的每個(gè)像元，對(duì)于每個(gè)像元在以它為中心的鄰域內(nèi)去平均值，作為該像元的灰度值。常用的鄰域有4-鄰域和8-鄰域。模板如下圖所示：111111111中值平滑

對(duì)以每個(gè)像元為中心的M*N鄰域內(nèi)所有的像元按灰度值大小排序，用其中值作為中心像元新的灰度值。空間域銳化梯度法Prewitt梯度Laplace算法1-10010-10-101-101-1010101-41010-1-1-1000111t1=t2=t1=t2=頻率域增強(qiáng)頻率域增強(qiáng)的一般過(guò)程

在頻率域增強(qiáng)技術(shù)中，平滑主要是保留圖像的低頻部分抑制高頻部分，銳化則保留圖像的高頻部分而削弱低頻部分。頻率域平滑

低通濾波器：削弱或抑制高頻部分而保留低頻部分的濾波器。理想低通濾波器Butterworth低通濾波器指數(shù)低通濾波器頻率域銳化

高通濾波器：削弱或抑制低頻部分而保留高頻部分的濾波器。理想高通濾波器Butterworth高通濾波器指數(shù)高通濾波器彩色增強(qiáng)偽彩色增強(qiáng)把一幅灰度圖像的不同灰度按一定的函數(shù)關(guān)系變成彩色，得到一幅彩色圖像的方法。假彩色增強(qiáng)選擇多波段遙感影像中的某三個(gè)波段，分別賦予其紅、綠、藍(lán)三種原色，即可在屏幕上合成彩色圖像。彩色變換不同色彩空間之間的變換。常用的色彩空間變換方法有：IHS變換，YIQ變換，YUV變換等。IHS變換

計(jì)算機(jī)彩色顯示器的顯示系統(tǒng)采用的是RGB色彩模式，即圖像中的每個(gè)像素是通過(guò)紅、綠、藍(lán)三種色光按不同的比例組合來(lái)顯示顏色的。但人眼不能直接感覺紅、綠、藍(lán)三色的比例，只能通過(guò)感知顏色的亮度、色調(diào)以及飽和度來(lái)理解顏色，故需轉(zhuǎn)換到IHS空間。IHS模型中各表示分量的物理含義：①亮度Intensity，主要表現(xiàn)圖像的空間結(jié)構(gòu)信息，由圖像的地物反射能量決定。②色度Hue，指組成色彩的主波長(zhǎng)，由紅綠藍(lán)三色的比重所決定。③顏色的純度飽和度Saturation，表示相對(duì)中性灰色而言顏色的純度，主要反映地物的光譜信息。IHS模型的色彩空間：IHS定義了一個(gè)柱形彩色空間。明度I沿著軸線從底部的黑變到頂部的白。色度H由圓柱底面圓的角度表示。假定0o為紅色，120o為綠色，240o為藍(lán)色，則色度0o到240o覆蓋了所有可見光譜的色彩。飽和度S是色度環(huán)的原點(diǎn)到彩色點(diǎn)的半徑長(zhǎng)度。圓心的飽和度為0，圓周上的飽和度為1。IHS變換常用的方法有：球體變換和圓柱體變換等多圖像代數(shù)運(yùn)算加法運(yùn)算可以有效地減少圖像的加性隨機(jī)噪聲。減法運(yùn)算提供了不同波段或不同時(shí)相圖像間的差異信息。比值運(yùn)算反映了兩個(gè)波段光譜比值的差異。多光譜圖像增強(qiáng)多光譜增強(qiáng)采用對(duì)多光譜圖像進(jìn)行線性變換的方法，減少多個(gè)波段信息之間的冗余，達(dá)到保留主要信息，壓縮數(shù)據(jù)量，增強(qiáng)和提取更具有目視解譯效果的新波段數(shù)據(jù)的目的。多光譜空間一個(gè)n維坐標(biāo)系，每一個(gè)坐標(biāo)軸代表多波段圖像的一個(gè)波段，坐標(biāo)值表示該波段像元的灰度值，圖像中的每個(gè)像元對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)空間中的一個(gè)點(diǎn)。多光譜增強(qiáng)主要有兩種變換：

①K—L變換，又稱主成分變換。

②K—T變換，又稱纓帽變換

對(duì)某一n個(gè)波段的多光譜圖像實(shí)行一個(gè)線變換，即對(duì)多光譜圖像組成的光譜空間X乘以一個(gè)線性變換矩陣A，產(chǎn)生一幅新的n個(gè)波段的多光譜圖像。其表達(dá)式為：Y=A*X

根據(jù)主成分變換的數(shù)學(xué)原理，A是X空間的協(xié)方差矩陣的特征向量矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。即：K-L變換

則：K-L變換分析

數(shù)據(jù)壓縮：經(jīng)過(guò)K—L變換，多光譜圖像變成了新的主成分圖像，像元的亮度值不再表示地物原來(lái)的光譜值。但變換后的前幾個(gè)主分量包含了絕大部分的地物信息，在一些情況下幾乎是100%，因此可以只取前幾個(gè)主分量，既獲得了絕大部分地物信息，又減少了數(shù)據(jù)量。圖像增強(qiáng)：K—L變換的前幾個(gè)主分量包含了主要的地物信息，噪聲相對(duì)較少；而隨著信息量的逐漸減小，最后的主分量幾乎全部是噪聲信息。因此，K—L變換突出了主要信息，抑制了噪聲，達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。分類前預(yù)處理。多光譜圖像的每個(gè)波段并不都是分類最好的信息源，因而分類前的一項(xiàng)重要工作就是特征選擇，即減少分類的波段數(shù)并提高分類效果。K—L變換是特征選擇常用的方法。K—T變換是Kauth-Thomas于1976年發(fā)現(xiàn)的一種線性變換。對(duì)原圖像的坐標(biāo)空間進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，變換后新的坐標(biāo)軸的方向與地物，特別是和植被生長(zhǎng)及土壤有密切廣西。。變換公式為：Y=C*X+aX為變換前多光譜空間的像元矢量；Y為變換后多光譜空間的像元矢量；C為變換矩陣；a為避免出現(xiàn)負(fù)值所加的常數(shù)K-T變換Crist和Cicone再1984年提出對(duì)TM數(shù)據(jù)做K—T變換時(shí)的轉(zhuǎn)換矩陣：K-T變換分析K—T變換為植被研究，特別是分析農(nóng)業(yè)特征提供了一個(gè)優(yōu)化顯示的方法，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)壓縮。

K—T變換的研究主要集中于MSS和TM數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析。對(duì)MSS數(shù)據(jù)，Y的幾個(gè)分量都相互垂直，y1稱為亮度分量，主要反映土壤反射率變化的信息；y2稱為綠度分量，主要反映了地面植物的綠度；y3稱為黃度分量，主要說(shuō)明了植物的枯萎程度；y4沒(méi)有實(shí)際意義。

TM數(shù)據(jù)，y1亮度—TM六個(gè)波段亮度值的加權(quán)和，反映了總體的亮度變化；y2綠度—與亮度分量垂直，是近紅外與可見光波段的對(duì)比。y3濕度—與土壤的濕度有關(guān)。其余分量尚未發(fā)現(xiàn)與地面景觀有明確的關(guān)系。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)遙感圖像的數(shù)字增強(qiáng)遙感圖像的幾何處理難點(diǎn)遙感圖像的數(shù)字增強(qiáng)第六章遙感圖像判讀及分類本章主要內(nèi)容遙感圖像的目視判讀計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別與分類的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別分類的幾種方法遙感圖像判讀

遙感圖像的核心問(wèn)題是根據(jù)輻射能在各種圖像上的表現(xiàn)特征，判讀出地面特征。所謂判讀就是對(duì)圖像中內(nèi)容進(jìn)行分析、判讀、解釋，弄清楚圖像中的線條、輪廓、色彩、花紋等內(nèi)容對(duì)應(yīng)著地表上的什么景物及景物處于什么狀態(tài)。

景物特征主要有光譜特征，空間特征和時(shí)間特征，此外在微波區(qū)還有偏振性。

判讀最基本的方法：目視判讀和計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別和分類。

判讀標(biāo)志—各種地物在影像上的各種特有的表現(xiàn)形式。光譜特征及其判讀標(biāo)志

地物的波譜響應(yīng)曲線與其光譜特性曲線的變化趨勢(shì)是一致的。地物在多波段影像上特有的這種波譜響應(yīng)就是地物的光譜特征判讀標(biāo)志。光譜特性曲線與波譜響應(yīng)空間特征及其判讀標(biāo)志

空間特征：景物的各種幾何形態(tài)直接判讀標(biāo)志

形狀、大小、顏色和色調(diào)、陰影、位置、結(jié)構(gòu)、紋理、分辨率、立體外貌等。間接判讀標(biāo)志

水系、地貌、土質(zhì)、植被、氣候、人文活動(dòng)等。遙感影像的目視判讀目視判讀的一般方法

總體觀察、對(duì)比分析、綜合分析、參數(shù)分析。目視判讀的一般過(guò)程

準(zhǔn)備階段—建立判讀標(biāo)志階段—室內(nèi)初步判讀階段—野外驗(yàn)證階段—成果整理階段。影響目視判讀成果質(zhì)量的因素

資料質(zhì)量、環(huán)境情況、人為因素。多光譜遙感圖像的判讀判讀標(biāo)志是按波段建立的，尤其是色調(diào)這一標(biāo)志隨波段變化十分明顯，由地物反射波譜特性和傳感器工作波段可推知物體在圖像上的色調(diào)。判讀方法主要靠各波段圖像的對(duì)比分析，充分顧及地物波譜特性與圖像灰度的關(guān)系?？勺鞑噬铣商幚?，以顏色來(lái)反映物體波譜特性差別，大大提高人眼的辨別能力而增強(qiáng)判讀性能。不同顏色的城市建筑物在不同波段范圍內(nèi)色調(diào)的變化熱紅外圖像的判讀熱紅外圖像的輻射特性主要反映在物體溫度和發(fā)射性能上，一般情況下，溫度高的物體顯示為亮色調(diào)，溫度低的物體顯示為暗色調(diào)?！靶螤睢焙汀按笮　敝荒鼙憩F(xiàn)溫度分布的“形狀”和“大小”?！瓣幱啊痹跓峒t外圖像上的表現(xiàn)與常規(guī)圖像相似，但太陽(yáng)照射情況改變后，溫度不會(huì)立即變化，因此陰影也不會(huì)馬上消失，這是熱圖像陰影的特點(diǎn)。雷達(dá)圖像的判讀雷達(dá)回波強(qiáng)度決定圖像像素的灰度、回波延續(xù)的時(shí)間決定像素的位置。雷達(dá)回波強(qiáng)度由雷達(dá)信號(hào)的發(fā)射特性，地面特性等因素決定。側(cè)視雷達(dá)圖像相當(dāng)于低太陽(yáng)入射角攝影圖像，色調(diào)的明暗度差別明顯，次要細(xì)節(jié)大大被抑制，線性形跡明顯得到顯示。模式與模式識(shí)別模式某種具有空間或幾何特征的東西，通俗講是某種事物的標(biāo)準(zhǔn)形式或使人可以照著做的標(biāo)準(zhǔn)樣式。模式識(shí)別模式識(shí)別系統(tǒng)對(duì)被是的自然模式作一系列的測(cè)量，然后將測(cè)量結(jié)果與“模式字典”中一組“典型的”測(cè)量值相比較，若和字典中的某一“詞目”的比較結(jié)果相吻合，得出所需要的分類結(jié)果的過(guò)程。地物在特征空間的聚類統(tǒng)計(jì)特性地物的集群特性地物的分布函數(shù)特征選擇與特征提取

特征選擇——從眾多特征中挑選出可以參加分類運(yùn)算的若干個(gè)特征。特征提取——在特征選擇之后，利用特征提取算法從原始特征中求出最能反映其類別特性的一組新特征，完成樣本空間到特征空間的轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別分類

計(jì)算機(jī)遙感圖像分類是統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別技術(shù)在遙感領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的關(guān)鍵是提取待識(shí)別模式的一組統(tǒng)計(jì)特征值，然后按照一定準(zhǔn)則作出決策，從而對(duì)數(shù)字圖像予以識(shí)別。遙感圖像分類的主要依據(jù)是地物的光譜特征，即地物電磁波輻射的多波段測(cè)量值。分類是對(duì)圖像上每個(gè)像素按照亮度接近程度給出對(duì)應(yīng)類別，以達(dá)到大致區(qū)分遙感圖像中多種地物的目的。計(jì)算機(jī)分類處理的一般過(guò)程原始圖像的預(yù)處理對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)作成像處理，以及圖像的幾何校正、輻射校正、量化、采樣、預(yù)濾波、去噪聲等處理，以便獲得一幅比較清晰，對(duì)比度強(qiáng)，位置準(zhǔn)確的圖像以提高分類精度。訓(xùn)練區(qū)選擇從待處理數(shù)據(jù)中抽取具有普遍性、代表性的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本。特征選擇和特征提取圖像分類運(yùn)算根據(jù)影像特點(diǎn)和分類目的設(shè)計(jì)或選擇恰當(dāng)?shù)姆诸惼骷捌渑袆e規(guī)則，對(duì)特征矢量集進(jìn)行劃分，完成分類工作。檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)分類的精度和可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果輸出包括分類結(jié)果圖像的輸出，以及分類結(jié)果的統(tǒng)計(jì)值，例如各類別的地物占地面積、類別集群的統(tǒng)計(jì)中心和方差等。

計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別分類的方法有監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類和聯(lián)合分類。監(jiān)督分類—首先從研究區(qū)域選取有代表性的訓(xùn)練場(chǎng)地作為樣本。根據(jù)已知訓(xùn)練區(qū)提供的樣本，通過(guò)選擇特征參數(shù)（如像素的亮度均值、方差等），建立判別函數(shù)，據(jù)此對(duì)樣本像元進(jìn)行分類，依據(jù)樣本類別的特征來(lái)識(shí)別非樣本像元的歸屬類別。非監(jiān)督分類—在沒(méi)有先驗(yàn)類別（訓(xùn)練場(chǎng)地）作為樣本的條件下，主要根據(jù)像元間相似度的大小進(jìn)行歸類合并的方法。聯(lián)合分類—監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類的結(jié)合。先在數(shù)據(jù)上進(jìn)行非監(jiān)督分類，產(chǎn)生分類樣區(qū)的原始分類圖，用于計(jì)算機(jī)指定可分的群類，然后用野外測(cè)量的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)分類圖。將訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的特征空間群類與地圖單元聯(lián)系起來(lái)，發(fā)現(xiàn)有些群類必須再分或合并，使之與實(shí)際相符，這一步可用監(jiān)督分類法修改群類，最后將訓(xùn)練數(shù)據(jù)用于整幅影像的分類。計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別分類的方法監(jiān)督分類法

步驟：（以最大似然法為例）：選擇有代表性的實(shí)驗(yàn)區(qū)。將已知地物類別的圖像進(jìn)行灰度統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算，求其均值、方差和協(xié)方差矩陣。選擇判別函數(shù)確定其判別規(guī)則。例如，用概率判別函數(shù)，計(jì)算一個(gè)給定像元屬于每一類的概率。用已知的其余像元進(jìn)行檢核。輸入未知地區(qū)的數(shù)字圖像，算出該地區(qū)各種地物在各波段的特征參數(shù)和落于已知類別的概率。將已知地區(qū)和未知地區(qū)各種地物特征參數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)像元落入某一點(diǎn)群內(nèi)，它就歸屬于某一類。即從未知像元落于已知類別的概率中，找出最大值所屬的類別，就是未知像元的類別。打印輸出或自動(dòng)繪圖—得到未知地區(qū)的地物分類結(jié)果。非監(jiān)督分類法ERDASIMAGINE的非監(jiān)督分類過(guò)程（基于ISODATA算法）：打開非監(jiān)督分類模塊，選擇輸入、輸出的影像。給定執(zhí)行非監(jiān)督分類所需參數(shù)的初始值。在聚類選項(xiàng)中，指定由圖像文件整體的統(tǒng)計(jì)值產(chǎn)生自由聚類。定義最大循環(huán)次數(shù)。設(shè)置循環(huán)收斂閥值。執(zhí)行非監(jiān)督分類。分類評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的主要方法是將分類后的結(jié)果與原始影像疊加，查看每一類的分類精度。若不符合要求，就重新調(diào)整參數(shù)，重新分類。若達(dá)到分類精度，就打開分類圖像屬性表，給各類別賦相應(yīng)的顏色、確定各類別專題意義、標(biāo)注類別的名稱等.重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)遙感影像的識(shí)別計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類的方法

難點(diǎn)監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類

第七章遙感專題制圖本章主要內(nèi)容遙感專題制圖的概念遙感專題制圖的編制遙感專題制圖的符號(hào)和表示方法遙感專題制圖的概念遙感專題制圖為了達(dá)到一定的目的和完成某一任務(wù)，利用遙感資料進(jìn)行分析，判讀和統(tǒng)計(jì)進(jìn)而制作地圖的過(guò)程。按內(nèi)容和專題性質(zhì)分類：自然地圖、社會(huì)經(jīng)濟(jì)地圖、其它專題地圖按反映內(nèi)容的概括程度分類：解析型、組合型、綜合型設(shè)計(jì)制作遙感專題地圖的一般要求根據(jù)專