遙感導(dǎo)論課件

遙感地理信息系統(tǒng)

與全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用第一節(jié)遙感、地理信息系統(tǒng)

與全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用概述地理信息系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用全球定位系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用遙感技術(shù)及其在3S技術(shù)中的作用一.地理信息系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用地理信息系統(tǒng):計算機(jī)軟硬件支持下，應(yīng)用地理信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論，科學(xué)管理和綜合分析地理數(shù)據(jù)，提供管理、模擬、決策預(yù)測預(yù)報等任務(wù)所需的各種地理信息的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的功能地理信息采集功能地理數(shù)據(jù)管理功能空間分析與屬性分析功能地理信息的可視化功能二、全球定位系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用全球定位系統(tǒng):空間定位系統(tǒng)的種類全球定位系統(tǒng)全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)在3S技術(shù)中的作用精確的定位能力準(zhǔn)確定時與測速能力三、遙感技術(shù)及其在3S技術(shù)中的作用GIS的數(shù)據(jù)源利用遙感數(shù)據(jù)影象獲取地面高程,更新GIS高程數(shù)據(jù)第二節(jié)遙感、地理信息系統(tǒng)

與全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用實例3S技術(shù)在車輛導(dǎo)航與車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)及其功能GPS在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用對行駛中的車輛進(jìn)行定位車輛導(dǎo)航

一、3S技術(shù)在車輛導(dǎo)航與

車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用GIS在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行多種查詢完成簡單的計算支持電子地圖的無級縮放、分層顯示和管理提供輔助決策

一、3S技術(shù)在車輛導(dǎo)航與

車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用RS在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用利用高分辨率遙感影象圖作為電子地圖利用高分辨率遙感影象圖更新城市矢量道路圖3S在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用二、3S海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的綜合應(yīng)用應(yīng)用現(xiàn)狀RS海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的應(yīng)用GIS海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的應(yīng)用GPS海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的應(yīng)用3S海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的綜合應(yīng)用三、3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的綜合應(yīng)用精細(xì)農(nóng)業(yè)與3S的關(guān)系RS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用GIS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用GPS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用3S在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的綜合應(yīng)用3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中面臨的問題與解決對策四、3S技術(shù)土地研究中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)土地領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用GIS技術(shù)土地領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用土地管理信息系統(tǒng)土地利用動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)地籍管理信息系統(tǒng)GPS技術(shù)土地領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用五、3S技術(shù)全球變化研究中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)全球變化監(jiān)測中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)全球變化監(jiān)測中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)全球變化監(jiān)測中的綜合應(yīng)用六、3S技術(shù)全球變化研究中的綜合應(yīng)用環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與環(huán)境保護(hù)防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)城市規(guī)劃與城市管理SeaIce

Examplesofseaiceinformationandapplicationsinclude:iceconcentrationicetype/age/motionicebergdetectionandtrackingsurfacetopographytacticalidentificationofleads:navigation:safeshippingroutes/rescueicecondition(stateofdecay)historicaliceandicebergconditionsanddynamicsforplanningpurposeswildlifehabitatpollutionmonitoringmeteorological/globalchangeresearchAgriculturalapplications

croptypeclassificationcropconditionassessmentcropyieldestimationmappingofsoilcharacteristicsmappingofsoilmanagementpracticescompliancemonitoring(farmingpractices)

Oceans&CoastalMonitoringGeologicalapplicationssurficialdeposit/bedrockmappinglithologicalmappingstructuralmappingsandandgravel(aggregate)exploration/exploitationmineralexplorationhydrocarbonexplorationenvironmentalgeologygeobotanybaselineinfrastructureeventmappingandmonitoringgeo-hazardmappingplanetarymappingsedimentationmappingandmonitoringLanduseapplications:naturalresourcemanagementwildlifehabitatprotectionbaselinemappingforGISinputurbanexpansion/encroachmentroutingandlogisticsplanningforseismic/exploration/resourceextractionactivitiesdamagedelineation(tornadoes,flooding,volcanic,seismic,fire)legalboundariesfortaxandpropertyevaluationtargetdetection-identificationoflandingstrips,roads,clearings,bridges,land/waterinterface

LandCover&LandUse遙感的物理基礎(chǔ)第一節(jié)電磁波與電磁波譜電磁波及其特性電磁波譜電磁輻射源一、電磁波及其特性波的概念：波是振動在空間的傳播。機(jī)械波：聲波、水波和地震波電磁波（ElectroMagneticSpectrum)

由振源發(fā)出的電磁振蕩在空氣中傳播。演示電磁波是通過電場和磁場之間相互聯(lián)系傳播的：原理電磁輻射:這種電磁能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。電磁波的特性電磁波是橫波在真空中以光速傳播電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動性；在與物質(zhì)相互作用時，主要表現(xiàn)為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。波動性：電磁波是以波動的形式在空間傳播的，因此具有波動性粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實質(zhì)是光子微粒的有規(guī)律的運動。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計性波粒二象性的程度與電磁波的波長有關(guān)：波長愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長愈長，輻射的波動特性愈明顯。二、電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按其長短，依次排列制成的圖表。

在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，其按波長可分為長波、中波、短波和微波。波長最短的是γ射線

電磁波的波長不同，是因為產(chǎn)生它的波源不同。2、遙感常用的電磁波波段的特性TheElectromagneticSpectrumMorethanmeetstheeye!ExamplesfromSpace!WavelengthThedistancefromonewavecresttothenextRadiowaveshavelongestwavelengthandGammarayshaveshortest!WavelengthUnitsMeters(likeonlastslideandinbook,p.613)Morecommonlyinnanometers(1nm=10-9

meters)AngstromsstillusedNamedforSwedishAstronomerwhofirstnamedthesewavelengths1nanometer=10AoLanguageoftheEnergyCycle:

TheElectromagneticSpectrumSpeedoflight=wavelength(l)xfrequency

=3x108m/sinvacuumWavenumber=1/wavelength(cm-1)FrequencyinGHz(1Hz=sec–1)EnergyWavelengthlSolarSpectrum=Shortwavespectrum=visiblespectrum:

Sunat6000K;peakemissionat0.5mmCO2H2OO3TerrestrialSpectrum=LongwaveSpectrum=InfraredSpectrum=ThermalSpectrum:

SaharaDesertonNimbus4SatelliteTheoreticalPlanckcurves:Earth~300K,peakemission~15mmEarthSpectrumIncomingfromSun:Highenergy,shortwavelengthOutgoingfromEarthLowenergyLongwavelength0.5mm10mm20mmElectromagneticSpectrumHighenergyShortwavelength/highfrequencyEmittedathighTSunEarth2、遙感常用的電磁波波段的特性紫外線(UV)：0.01-0.4μm，碳酸鹽巖分布、水面油污染?？梢姽猓?.4-0.76μm，鑒別物質(zhì)特征的主要波段；是遙感最常用的波段。紅外線(IR)

：0.76-1000μm。近紅外0.76-3.0μm’中紅外3.0-6.0μm；遠(yuǎn)紅外6.0-15.0μm；超遠(yuǎn)紅外15-1000μm。（近紅外又稱光紅外或反射紅外；中紅外和遠(yuǎn)紅外又稱熱紅外。微波：1mm-1m。全天候遙感；有主動與被動之分；具有穿透能力；發(fā)展?jié)摿Υ?。三、電磁輻射源自然輻射源太陽輻射：是可見光和近紅外的主要輻射源；常用5900的黑體輻射來模擬；其輻射波長范圍極大；輻射能量集中-短波輻射。大氣層對太陽輻射的吸收、反射和散射。地球的電磁輻射：小于3μm的波長主要是太陽輻射的能量；大于6μm的波長，主要是地物本身的熱輻射；3-6μm之間，太陽和地球的熱輻射都要考慮。太陽輻射照度分布曲線太陽與地球輻射的電磁波譜人工輻射源：主動式遙感的輻射源。雷達(dá)探測。分為微波雷達(dá)和激光雷達(dá)。微波輻射源：0.8-30cm激光輻射源：激光雷達(dá)—測定衛(wèi)星的位置、高度、速度、測量地形等。第二節(jié)地物的光譜特性

任何地物都有自身的電磁輻射規(guī)律，如反射、發(fā)射、吸收電磁波的特性。少數(shù)還有透射電磁波的特性。地物的這種特性稱為：地物的光譜特性。地物的反射率、吸收率和透射率對于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即為弱輻射體；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。一、地物的反射光譜特性地物的反射率（反射系數(shù)或亮度系數(shù)）：地物對某一波段的反射能量與入射能量之比。反射率隨入射波長而變化。影響地物反射率大小的因素：入射電磁波的波長入射角的大小地表顏色與粗糙度地物的反射光譜：地物的反射率隨入射波長變化的規(guī)律。地物反射光譜曲線：根據(jù)地物反射率與波長之間的關(guān)系而繪成的曲線。地物電磁波光譜特征的差異是遙感識別地物性質(zhì)的基本原理。不同地物在不同波段反射率存在差異：雪、沙漠、濕地、小麥的光譜曲線傳感器探測波段的設(shè)計，是通過分析比較地物光譜數(shù)據(jù)而確定的。多光譜掃描儀（MSS）的波段設(shè)計：

MSS1(0.5-0.6μm)MSS2(0.6-0.7μm)MSS3(0.7-0.8μm)MSS4(0.8-1.1μm)同類地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。不同植物；植物病蟲害地物的光譜特性具有時間特性和空間特性。時間特性空間特性不同植物光譜曲線比較植被的病蟲害時間特征

地物發(fā)射電磁波的能力以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)；地物的發(fā)射率是以黑體輻射作為參照標(biāo)準(zhǔn)。黑體：在任何溫度下，對各種波長的電磁輻射的吸收系數(shù)等于1（100%）的物體。黑體輻射(BlackBodyRadiation)：黑體的熱輻射稱為黑體輻射。二、地物的發(fā)射光譜特性1.

PowerSource:BlackbodyRadiation

Planck’sLaw:TheamountandspectrumofradiationemittedbyablackbodyisuniquelydeterminedbyitstemperatureMaxPlanck(1858–1947)NobelPrize1918Emissionfromwarmbodiespeakatshortwavelengthswavelength620K380K3、黑體輻射定律(1)朗克熱輻射定律表示出了黑體輻射通量密度與溫度的關(guān)系以及按波長分布的規(guī)律。黑體輻射的三個特性(p20)

輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個最大值。溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不同。隨著溫度的升高，輻射最大值所對應(yīng)的波長向短波方向移動。(2)玻耳茲曼定律

Stefan-Boltzmann'slaw

即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎(chǔ)。溫度3005001000200030004000500060007000波長9。665。802。901。450。970。720。580。480。41(3)維恩位移定律：Wien'sdisplacementlaw

隨著溫度的升高，輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動。4、地物的發(fā)射率和基爾霍夫定律發(fā)射率(Emissivity)：地物的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）W與同溫下的黑體輻射出射度W黑的比值。它也是遙感探測的基礎(chǔ)和出發(fā)點。影響地物發(fā)射率的因素：

地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物，一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。按照發(fā)射率與波長的關(guān)系，把地物分為：黑體或絕對黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)?；殷w(greybody)：發(fā)射率小于1，常數(shù)選擇性輻射體：反射率小于1，且隨波長而變化。基爾霍夫定律：在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比，對于任何物體都是一個常數(shù)，并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W黑。在給定的溫度下，物體的發(fā)射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發(fā)射率也越大。地物的熱輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構(gòu)成了紅外遙感的理論基礎(chǔ)。5、黑體的微波輻射

任何物體在一定的溫度下，不僅向外發(fā)射紅外輻射，也發(fā)射微波輻射。二者基本相似。但微波是地物低溫狀態(tài)下的重要輻射特性，溫度越低，微波輻射越明顯。微波輻射比紅外輻射弱得多，但技術(shù)上可以經(jīng)過處理來接收。瑞里—金斯公式黑體輻射的微波功率與溫度成正比，與波長的平方成反比。

微波波段與紅外波段發(fā)射率的比較：不同地物之間微波發(fā)射率的差異比紅外發(fā)射率要明顯得多，因此，在可見光和紅外波段中不易識別的地物，在微波波段中則容易識別。（表2-6）6、地物的發(fā)射光譜發(fā)射光譜：地物的發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律。發(fā)射光譜曲線：按照發(fā)射率和波長之間的關(guān)系繪成的曲線。巖石的發(fā)射光譜分析（圖2-12）

亮度溫度：衡量地物輻射特征的重要指標(biāo)。指等物體的輻射功率等于某一黑體的輻射功率時，該黑體的絕對溫度即為亮度溫度。

Thetemperatureoftheblackbodywhichradiatesthesameradiantenergyasanobservedobjectiscalledthebrightnesstemperatureoftheobject.

亮度溫度與實地溫度的關(guān)系：總小于實地溫度。透射率：入射光透射過地物的能量與入射總能量的百分比。透射率隨著電磁波的波長和地物的性質(zhì)而不同?？梢姽?、紅外、微波的透射能力。三、地物的透射光譜特性第三節(jié)大氣和環(huán)境對遙感的影響大氣的成分和結(jié)構(gòu)大氣對太陽輻射的影響大氣窗口環(huán)境對地物光譜特性的影響一、大氣的成分大氣的傳輸特性：大氣對電磁波的吸收、散射和透射的特性。這種特性與波長和大氣的成分有關(guān)。大氣的成分：多種氣體、固態(tài)和液態(tài)懸浮的微粒混合組成的。大氣物質(zhì)與太陽輻射相互作用，是太陽輻射衰減的重要原因。二、大氣的結(jié)構(gòu)大氣的垂直分層：對流層、平流層、中氣層、熱層和大氣外層。對流層：航空遙感活動區(qū)。遙感側(cè)重研究電磁波在該層內(nèi)的傳輸特性。平流層：較為微弱。中氣層：溫度隨高度增加而遞減。熱層：增溫層。電離層。衛(wèi)星的運行空間。大氣外層：1000公里以外的星際空間。三、大氣對太陽輻射的影響太陽輻射的衰減過程：30%被云層反射回；17%被大氣吸收；22%被大氣散射；31%到達(dá)地面。（圖2-3）大氣的透射率公式：透射率與路程、大氣的吸收、散射有關(guān)。（一）大氣的吸收作用氧氣：小于0.2

μm；0.155為峰值。高空遙感很少使用紫外波段的原因。臭氧：數(shù)量極少，但吸收很強(qiáng)。兩個吸收帶；對航空遙感影響不大。水：吸收太陽輻射能量最強(qiáng)的介質(zhì)。到處都是吸收帶。主要的吸收帶處在紅外和可見光的紅光部分。因此，水對紅外遙感有極大的影響。二氧化碳：量少；吸收作用主要在紅外區(qū)內(nèi)?？梢院雎圆挥?。AbsorptionIncontrasttoscatter,atmosphericabsorptionresultsintheeffectivelossofenergytoatmosphericconstituents.Thisnormallyinvolvesabsorptionofenergyatagivenwavelength.Themostefficientabsorbersofsolarradiationinthisregardare:WaterVapourCarbonDioxideOzoneAbsorptionofEMenergybytheatmosphere（二）大氣的散射作用

散射作用：太陽輻射在長波過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個方向散開。改變了電磁波的傳播方向；干擾傳感器的接收；降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、影像模糊，影響判讀。大氣散射集中在太陽輻射能量最強(qiáng)的可見光區(qū)。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。ScatteringAtmosphericscatteringistheunpredictablediffusionofradiationbyparticlesintheatmosphere.Threetypesofscatteringcanbedistinguished,dependingontherelationshipbetweenthediameterofthescatteringparticle(a)andthewavelengthoftheradiation(

).ScatteringofEMenergybytheatmosphereRayleighScattera<

Rayleighscatteriscommonwhenradiationinteractswithatmosphericmolecules(gasmolecules)andothertinyparticles(aerosols)thataremuchsmallerindiameterthatthewavelengthoftheinteractingradiation.TheeffectofRayleighscatterisinverselyproportionaltothefourthpowerofthewavelength.Asaresult,shortwavelengthsaremorelikelytobescatteredthanlongwavelengths.Rayleighscatterisoneoftheprincipalcausesofhazeinimagery.Visuallyhazediminishesthecrispnessorcontrastofanimage.RelationshipbetweenpathlengthofEMradiationandthelevelofatmosphericscatterMieScattera<=>

Miescatterexistswhentheatmosphericparticlediameterisessentiallyequaltotheenergywavelengthsbeingsensed.WatervapouranddustparticlesaremajorcausesofMiescatter.ThistypeofscattertendstoinfluencelongerwavelengthsthanRayleighscatter.AlthoughRayleighscattertendstodominateundermostatmosphericconditions,Mie

scatterissignificantinslightlyovercastones.Non-selectivescattera>

Non-selectivescatterismoreofaproblem,andoccurswhenthediameteroftheparticlescausingscatteraremuchlargerthanthewavelengthsbeingsensed.Waterdroplets,thatcommonlyhavediametersofbetween5and100mm,cancausesuchscatter,andcanaffectallvisibleandnear-to-mid-IRwavelengthsequally.Consequently,thisscatteringis“non-selective”withrespecttowavelength.Inthevisiblewavelengths,equalquantitiesofbluegreenandredlightarescattered.Non-SelectivescatterofEMradiationbyacloud三種散射作用瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長小得多時，此時的散射稱為瑞利散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍(lán)光是4微米紅外線散射的1萬倍。瑞利散射對可見光的影響較大，對紅外輻射的影響很小，對微波的影響可以不計。多波段中不使用藍(lán)紫光的原因：顏色紅橙黃黃綠青蘭紫紫外線波長0.70.620.570.530.470.40.3散射率11.62.23.34.95.430.0無云的晴天，天空為什么呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽為什么都偏橘紅色？米氏散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長差不多時的大氣散射。云、霧的粒子大小與紅外線的波長接近，所以云霧對對紅外線的米氏散射不可忽視。無選擇性散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長大得多時所發(fā)生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強(qiáng)度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產(chǎn)生非選擇性散射。云霧為什么通常呈現(xiàn)白色？結(jié)論

太陽輻射衰減的原因是什么？在可見光和近紅外波段，大氣最主要的散射作用是什么？無云的晴天，天空為什么呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽為什么都偏橘紅色？微波為什么具有極強(qiáng)的穿透云層的作用？為什么在選擇遙感工作波段時，要考慮大氣層的散射和吸收作用？四、大氣窗口1、大氣窗口：通過大氣而較少被反射、吸收或散射的投射率較高的電磁輻射波段。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。常見的大氣窗口：AtmosphericWindowsSomesensors,especiallythoseonmeteorologicalsatellites,seektodirectlymeasureabsorptionphenomenasuchasthoseassociatedwithCO2andothergaseousmolecules.NotethattheatmosphereisnearlyopaquetoEMradiationinthemidandfarIRInthemicrowaveregion,bycontrast,mostoftheEMradiationmovesthroughunimpeded-sothatradaratcommonlyusedwavelengthswillnearlyallreachtheEarthsurfaceunimpeded-althoughspecificwavelengthsarescatteredbyraindrops.五、環(huán)境對地物光譜特性的影響地物的物理性狀光源的輻射強(qiáng)度：緯度與海拔高度季節(jié)：太陽高度不同探測時間：時間不同，反射率不同。氣象條件遙感數(shù)字圖像的計算機(jī)解譯93§1、數(shù)字圖像的性質(zhì)和特點遙感數(shù)字圖像遙感數(shù)字圖像是以數(shù)字表示的遙感圖像,其最基本的單元是像素.像素是成像過程的采樣點,也是計算機(jī)處理圖像的最小單元.像素具有空間特征和屬性特征.像素的屬性特征采用亮度值來表達(dá).正像素;混合像素94§1、數(shù)字圖像的性質(zhì)和特點

二、遙感數(shù)字圖像的特點便于計算機(jī)處理與分析圖像信息損失少抽象性強(qiáng)95§1、數(shù)字圖像的性質(zhì)和特點96

三.遙感數(shù)字圖像的表示方法遙感數(shù)字圖像是以二維數(shù)組來表示的.§1、數(shù)字圖像的性質(zhì)和特點97三.遙感數(shù)字圖像的表示方法遙感圖像按照波段數(shù)量分為:單波段數(shù)字圖像:SPOT的全色波段.多波段數(shù)字圖像:TM的7個波段數(shù)據(jù).多波段數(shù)字圖像的三種數(shù)據(jù)格式BSQ格式(Bandsequential)BIP格式(Bandinterleavedbypixel)BIL格式(Bandinterleavedbyline)§1、數(shù)字圖像的性質(zhì)和特點空間采樣：將航空像片具有的連續(xù)灰度信息轉(zhuǎn)化為每行有m個單元，每列有n個單元的像素組合。屬性量化：可得到每個像元的數(shù)字模擬量，與航空像片中對應(yīng)位置上的灰度相對應(yīng)。98四.航空像片的數(shù)字化§2、遙感圖像的計算機(jī)分類99一、分類原理與基本過程遙感圖像計算機(jī)分類的依據(jù)是遙感圖像像素的相似度。常使用距離和相關(guān)系數(shù)來衡量相似度。采用距離衡量相似度時，距離越小相似度越大。采用相關(guān)系數(shù)衡量相似度時，相關(guān)程度越大，相似度越大。100遙感圖像計算機(jī)分類方法監(jiān)督分類法：選擇具有代表性的典型實驗區(qū)或訓(xùn)練區(qū)，用訓(xùn)練區(qū)中已知地面各類地物樣本的光譜特性來“訓(xùn)練”計算機(jī)，獲得識別各類地物的判別函數(shù)或模式，并以此對未知地區(qū)的像元進(jìn)行分類處理，分別歸入到已知的類別中。非監(jiān)督分類：是在沒有先驗類別（訓(xùn)練場地）作為樣本的條件下，即事先不知道類別特征，主要根據(jù)像元間相似度的大小進(jìn)行歸類合并（即相似度的像元歸為一類）的方法。一、分類原理與基本過程遙感數(shù)字圖像計算機(jī)分類基本過程根據(jù)圖像分類目的選取特定區(qū)域的遙感數(shù)字圖像，需考慮圖像的空間分辨率、光譜分辨率、成像時間、圖像質(zhì)量等。根據(jù)研究區(qū)域，收集與分析地面參考信息與有關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)分類要求和圖像數(shù)據(jù)的特征，選擇合適的圖像分類方法和算法。制定分類系統(tǒng)，確定分類類別。找出代表這些類別的統(tǒng)計特征為了測定總體特征，在監(jiān)督分類中可選擇具有代表性的訓(xùn)練場地進(jìn)行采樣，測定其特征。在非監(jiān)督分類中，可用聚類等方法對特征相似的像素進(jìn)行歸類，測定其特征。對遙感圖像中各像素進(jìn)行分類。分類精度檢查。對判別分析的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計檢驗。101二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類102

（1）、最小距離分類法Step2–foreachunclassifiedpixel,calculatethedistancetoaverageforeachtrainingarea二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類103

（1）、最小距離分類法最近鄰域分類法

NearestNeighbour

。DefinesatypicalpixelforeachclassAssignspixelsonthebasisofspectraldistanceCanseparatediverseclassesBoundaryproblemsremainunresolved二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類104

（2）、多級切割分類法通過設(shè)定在各軸上的一系列分割點，將多維特征空間劃分成分別對應(yīng)不同分類類別的互不重疊的特征字空間的分類方法。對于一個未知類別的像素來說，它的分類取決于它落入哪個類別特征字空間中。二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類105

（3）、特征曲線窗口分類法特征曲線是地物光譜特征曲線參數(shù)構(gòu)成的曲線。以特征曲線為中心取一個條帶，構(gòu)造一個窗口，凡是落在此窗口內(nèi)的地物即被認(rèn)為是一類，反之，則不屬于該類。二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類106

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)通過求出每個像素對于各類別的歸屬概率，把該像素分到歸屬概率最大的類別中去的方法。假定訓(xùn)練區(qū)地物的光譜特征和自然界大部分隨機(jī)現(xiàn)象一樣，近似服從正態(tài)分布。MaximumLikelihoodDefinesatypicalpixelforeachclassCalculatestheprobabilitythateachpixelintheimagebelongstothatclassMapsclassesonthebasisofconfidencelevelsBoundaryproblemsresolved二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類107

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類108

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)二、圖像分類方法1、監(jiān)督分類109

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)二、圖像分類方法2、非監(jiān)督分類110

（1）、分級集群法確定評價各樣本相似程度所采用的指標(biāo)初定分類總數(shù)；計算樣本間的距離，據(jù)距離最近的原則判定樣本歸并到不同類別；歸并后的類別作為新類，與剩余的類別重新組合，然后再計算并改正其距離。分級集群方法的特點是分級進(jìn)行的，可能導(dǎo)致對一個像元的操作次序不同，得到不同的分類結(jié)果。這是該方法的缺點。

二、圖像分類方法2、非監(jiān)督分類111

（2）、動態(tài)聚類法在初始狀態(tài)給出圖像粗糙的分類，然后基于一定原則在類別間重新組合樣本，直到分類比較合理為止。二、圖像分類方法1123、監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類方法比較根本區(qū)別在于是否利用訓(xùn)練場地來獲取先驗的類別知識。監(jiān)督分類的關(guān)鍵是選擇訓(xùn)練場地。訓(xùn)練場地要有代表性，樣本數(shù)目要能夠滿足分類要求。此為監(jiān)督分類的不足之處。非監(jiān)督分類不需要更多的先驗知識，據(jù)地物的光譜統(tǒng)計特性進(jìn)行分類。當(dāng)兩地物類型對應(yīng)的光譜特征差異很小時，分類效果不如監(jiān)督分類效果好。三、圖像分類中的有關(guān)問題

1、未充分利用遙感圖像提供的多種信息

只考慮多光譜特征，沒有利用到地物空間關(guān)系、圖像中提供的形狀和空間位置特征等方面的信息。統(tǒng)計模式識別以像素為識別的基本單元,未能利用圖像中提供的形狀和空間位置特征,其本質(zhì)是地物光譜特征分類.水體的分類.

113三、圖像分類中的有關(guān)問題1142、提高遙感圖像分類精度受到限制大氣狀況的影響：吸收、散射。下墊面的影響：下墊面的覆蓋類型和起伏狀態(tài)對分類具有一定的影響。其他因素的影響：云朵覆蓋；不同時相的光照條件不同，同一地物的電磁輻射能量不同；地物邊界的多樣性。§3、遙感圖像多種特征的抽取一、地物邊界跟蹤法點狀地物與面狀地物的邊界跟蹤線裝地物信息檢測與跟蹤二、形狀特征描述與提取地物形狀特征的描述地物形態(tài)特征的提取115§3、遙感圖像多種特征的抽取

三、地物空間關(guān)系特征描述與提取不同地物之間的空間關(guān)系：方位關(guān)系、包含關(guān)系、相鄰關(guān)系、相交關(guān)系、相貫關(guān)系?？臻g關(guān)系特征提取與描述（1）方位關(guān)系的提?。?）包含關(guān)系特征提取與描述（3）相鄰關(guān)系特征抽取（4）相交關(guān)系特征抽?。?）相關(guān)關(guān)系特征的提取116§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)

專家系統(tǒng)：把某一特定領(lǐng)域的專家知識與經(jīng)驗形式化后輸入到計算機(jī)中，由計算機(jī)模仿專家思考問題與解決問題，是代替專家解決專業(yè)問題的技術(shù)系統(tǒng)。遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的組成圖像處理與特征提取子系統(tǒng)遙感圖像解譯知識獲取子系統(tǒng)遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理計算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢

117§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)1、圖像處理與特征提取子系統(tǒng)：包括圖像處理、地形圖數(shù)字化、精糾正、特征提取，結(jié)果存貯在遙感數(shù)據(jù)庫內(nèi)。2、遙感圖像解譯知識獲取系統(tǒng)：獲取遙感圖像解譯專家知識，并把專家知識形式化表示，存貯在知識庫中。3、狹義的遙感圖像解譯專家系統(tǒng)。118一、遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的組成§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)1、圖像處理：圖像濾波可消除圖像的噪聲；圖像增強(qiáng)可突出目標(biāo)物體與背景的差異；大氣糾正可消除大氣散射、霧霽等影響；幾何精校正后的數(shù)字影像可與專題圖精確復(fù)合；2、分類與特征提取子系統(tǒng)

從圖像中抽取光譜特征、圖像特征和空間特征，為專家系統(tǒng)進(jìn)行推理、判斷及分析提供依據(jù)。

119二、圖像處理與特征提取子系統(tǒng)§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)1、遙感圖像解譯知識獲取系統(tǒng)的主要功能是知識獲取.2、知識獲取有三個層次:增加遙感解譯新知識發(fā)現(xiàn)原有錯誤知識,修改或補(bǔ)充新知識根據(jù)解譯結(jié)果,自動總結(jié)經(jīng)驗，修改錯誤知識,增加新知識.4、遙感圖像解譯描述性知識可以采用框架式方法表示框架知識表示方法的特點5、過程性知識采用產(chǎn)生式規(guī)則知識表示方法產(chǎn)生式規(guī)則的特點120三、遙感圖像解譯知識獲取子系統(tǒng)§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)1、遙感圖像數(shù)據(jù)庫包括遙感圖像數(shù)據(jù)和每個地物單元的不同特征，由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理。2、解譯知識庫包括專家解譯知識和背景知識，由知識庫管理系統(tǒng)管理。3、推理機(jī)采用正向推理和反向推理相結(jié)合的方式進(jìn)行遙感圖像解譯。121四、遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理

推理機(jī)具有兩種運行形式咨詢式：用戶和系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對話，解譯系統(tǒng)根據(jù)用戶提供的區(qū)域信息和任務(wù)要求，完成遙感圖像解譯。隱蔽式：解譯過程中圖像數(shù)據(jù)同解譯知識的結(jié)合在專家系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行。數(shù)據(jù)的傳遞、知識的調(diào)用都在系統(tǒng)內(nèi)部獨立完成§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)122五、計算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢1、抽取遙感圖像多種特征

對高分辨率衛(wèi)星圖像的自動解譯來說，一般分別對目標(biāo)地物采用地、中、高三個層次進(jìn)行特征抽取和表達(dá)。

低層次的對象是像素，每個像素對應(yīng)的數(shù)值是該地物波譜特征的表征；中層次主要抽取和描述目標(biāo)的形態(tài)、紋理等空間特征；高層次主要抽取和描述識別目標(biāo)與相鄰地物之間的空間關(guān)系。§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)

GIS數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)自動解譯中發(fā)揮以下重要作用：（1）對遙感圖像進(jìn)行輻射校正，消除或降低地形差異的影響；（2）作為解譯的直接證據(jù)，增加遙感圖像的信息量；（3）作為解譯的輔助證據(jù)，減少自動解譯中的不確定性；（4）作為解譯結(jié)果的檢驗數(shù)據(jù)，降低誤判率。123五、計算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢2、逐步完成GIS各種專題數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，利用GIS數(shù)據(jù)減少自動解譯中的不確定性§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)

需要從以下兩方面開展工作：建立解譯知識庫和背景知識庫。解譯知識庫是遙感圖像解譯認(rèn)識和經(jīng)驗經(jīng)形式化后記錄在貯存介質(zhì)上的。背景知識庫是有關(guān)遙感解譯背景知識與經(jīng)驗的集合，以地學(xué)知識為主。根據(jù)遙感圖像解譯的特點來構(gòu)造專家系統(tǒng)。124五、計算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢3、建立適用于遙感圖像自動解譯的專家系統(tǒng)，提高自動解譯的靈活性§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)

既可以發(fā)揮圖像解譯專家知識的指導(dǎo)作用，在一定程度上為模式識別提供經(jīng)驗性的知識，又可以利用數(shù)字遙感圖像本身提供的特征，有助于提高計算機(jī)解譯的靈活性。125五、計算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢4、模式識別與專家系統(tǒng)相結(jié)合§4、遙感圖像專家解譯系統(tǒng)（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetworks)在遙感圖像識別中的應(yīng)用。（2）小波分析在遙感圖像識別中的應(yīng)用。（3）分形技術(shù)在遙感圖像識別中的應(yīng)用。（4）模糊分類方法遙感圖像識別中的應(yīng)用。126五、計算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢5、計算機(jī)解譯新方法的應(yīng)用遙感應(yīng)用第一節(jié)地質(zhì)遙感第二節(jié)水體遙感第三節(jié)植被遙感第四節(jié)土壤遙感第五節(jié)高光譜遙感的應(yīng)用第一節(jié)地質(zhì)遙感一、巖性的識別巖石的反射光譜特征：與巖石本身的礦物成分和顏色密切相關(guān)組成巖石的礦物顆粒大小和表面粗糙度的影響巖石表面濕度的影響。一、巖性的識別2、沉積巖的影像特征及其識別沉積巖最大特點是成層性沉積巖常常形成不同的地貌特點沉積巖的解譯應(yīng)著重標(biāo)志性巖層的建立.疏松的陸相碎屑巖直接與形成的地貌有關(guān)一、巖性的識別3、巖漿巖的影像特征及其識別巖漿巖呈團(tuán)塊狀和短的脈狀,與沉積巖在形狀結(jié)構(gòu)上明顯不同。酸性巖以花崗巖為代表，色調(diào)淺,易與圍巖區(qū)分,形態(tài)常顯圓形,橢圓形和多邊形.基性巖色調(diào)深容易風(fēng)化剝蝕成負(fù)地形:方山,臺地.中性巖介于二者之間?；鹕綆r最易識別.4、變質(zhì)巖的影像特征及其識別與原始母巖的特征相似，由于變質(zhì)作用，使得影像特征更復(fù)雜。二、地質(zhì)構(gòu)造的識別1、水平巖層的識別：硬巖的陡坎與軟巖的緩坡呈同心圓狀分布。2、傾斜巖層的識別：

在低分辨率遙感影像上，根據(jù)順向坡有較長坡面，逆向坡坡長較短的特性判斷巖層的傾向。在高分辨率的遙感影像上常出現(xiàn)巖層三角面，據(jù)此可確定巖層的產(chǎn)狀3、褶皺及其類型的識別

注意不同分辨率遙感影像的綜合應(yīng)用。選擇影像上顯示最穩(wěn)定、延續(xù)性最好的平行色帶作為標(biāo)志層。標(biāo)志層的色帶呈圈閉的圓形、橢圓形、橄欖形、長條形或馬蹄形等，是確定褶皺的重要標(biāo)志。

二、地質(zhì)構(gòu)造的識別4、斷層及其類型的識別：斷層在遙感影像上有兩種表現(xiàn)：一是線性的色調(diào)異常；二是兩種不同色調(diào)的分界面呈線狀延伸。地質(zhì)構(gòu)造標(biāo)志、地貌標(biāo)志、水系標(biāo)志等影像特征也是判斷斷層存在的重要標(biāo)志。5、活動斷層的確定除了具備斷層的影像特征外，還具有以下特征：山形、溝谷的明顯錯位和變形；山形走向突然中斷；山前現(xiàn)代或近代洪積扇錯開；震中呈線形排列，活動頻繁。

三、構(gòu)造運動的分析上升運動，在地貌上表現(xiàn)為山地的抬升及河流的切割；地殼的下沉區(qū)在地貌上表現(xiàn)為負(fù)地形。兩者接觸帶上往往有斷裂存在。在水系上，上升區(qū)表現(xiàn)為放射狀水系；下降區(qū)則表現(xiàn)為匯聚狀水系。第二節(jié)水體遙感一、水體的光譜特征：

傳感器所接受的輻射包括水面反射光、懸浮物反射光、水底反射光和天空散射光。不同水體的水面性質(zhì)、水中懸浮物的性質(zhì)和數(shù)量、水深和水底特性的不同，傳感器上接收的反射光譜特性存在差異,為遙感探測水體提供了基礎(chǔ)。第二節(jié)水體遙感二、水體界線的確定在近紅外圖像上，水體呈黑色；在雷達(dá)圖像上，水體呈黑色。三、水體懸浮物的確定1、泥沙的確定渾濁水體的反射光譜曲線整體高于清水；波譜反射峰值向長波方向移動。（“紅移）隨著懸浮泥沙濃度的加大，可見光對水體的透射能力減弱，反射能力加強(qiáng)。波長較短的可見光，如藍(lán)光和綠光對水體的穿透力較強(qiáng)，可反映出水面下一定深度的泥沙分布狀況。三、水體懸浮物的確定2、葉綠素的確定水體葉綠素濃度增加，藍(lán)光波段的反射率下降，綠光波段的反射率增高；水面葉綠素和浮游生物濃度高時，近紅外波段仍存在一定的反射率，該波段影像中水體不呈黑色，而呈灰色，甚至淺灰色。四、水溫的探測白天水體為暗色調(diào)，夜晚為淺色調(diào)。五、水體污染的探測1、水體污染物濃度大且使水色顯著地變黑、紅、黃等，與背景水色有較大