遙感導(dǎo)論課件

第一章緒論1.1遙感的基本概念1.2遙感的技術(shù)特點(diǎn)1.3遙感的分類1.4遙感技術(shù)系統(tǒng)1.5遙感發(fā)展簡(jiǎn)史1.1遙感的基本概念遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門綜合性探測(cè)技術(shù)。廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦產(chǎn)、軍事等各領(lǐng)域，成為資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)調(diào)城市規(guī)劃不可缺少的有效手段。廣義遙感

泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)，包括對(duì)電磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、機(jī)械波（聲波、地震波）等的探測(cè)。狹義遙感

不直接接觸物體，從遠(yuǎn)處通過傳感器接收來自目標(biāo)地物的電磁波信息，經(jīng)過對(duì)信息的處理，判別出目標(biāo)物的屬性和特征。傳感器是收集、量測(cè)和記錄遙遠(yuǎn)目標(biāo)的信息的儀器，是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心。傳感器一般由信息收集、探測(cè)系統(tǒng)、信息處理和信息輸出4部分組成。

1.2遙感技術(shù)的特點(diǎn)宏觀性、綜合性--覆蓋范圍大一景TM影像為185×185平方公里；影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的。多波段性—信息量豐富綠光波段近紅外波段多時(shí)相性—?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測(cè)、變化分析198619922002效率高、成本低大大節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。美國(guó)陸地衛(wèi)星的經(jīng)濟(jì)投入與取得的效益比為1：80或更多。局限性不確定性—同物異譜、異物同譜分辯率受光學(xué)技術(shù)限制，目前最高0.45m，不能滿足高精度生產(chǎn)需求。發(fā)展高光譜高分辨率遙感，提高準(zhǔn)確性。1.3遙感的分類1按照遙感的工作平臺(tái)分類：地面平臺(tái)：為航空和航天遙感作校準(zhǔn)和輔助工作。航空平臺(tái)：80km以下，包括飛機(jī)和氣球。航天平臺(tái)：80km以上，包括高空探測(cè)火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)。

2按電磁波的波段分類：可見光遙感：電磁波波長(zhǎng)范圍：0.38-0.76μm紅外遙感：電磁波波長(zhǎng)范圍：0.76-1000μm微波遙感：磁波波長(zhǎng)范圍：1mm-10m3、按照遙感應(yīng)用的目的分類：環(huán)境遙感農(nóng)業(yè)遙感林業(yè)遙感地質(zhì)遙感4、按照資料的記錄方式：成像方式非成像方式5、按照傳感器工作方式分類：

主動(dòng)遙感：指?jìng)鞲衅鲙в心馨l(fā)射訊號(hào)（電磁波）的輻射源，能主動(dòng)發(fā)射電磁波，同時(shí)接收目標(biāo)物反射或散射回來的電磁波，以此所進(jìn)行的探測(cè)。被動(dòng)遙感：指?jìng)鞲衅鳠o輻射源，僅利用傳感器被動(dòng)的接收來自地物反射自然輻射源（如太陽(yáng)）的電磁輻射或自身發(fā)出的電磁輻射，而進(jìn)行的探測(cè)。1.4遙感技術(shù)系統(tǒng)

遙感技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)從地面到空間，從信息收集、存儲(chǔ)、傳輸處理到分析判讀、應(yīng)用的完整技術(shù)系統(tǒng)。遙感技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括：1.遙感信息獲取地物空間信息主要由搭載在遙感平臺(tái)上的傳感器來獲取。接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出2.遙感數(shù)據(jù)的傳輸與接收傳感器接收到地物目標(biāo)的電磁波信記錄在膠片或磁帶（存貯器）上，發(fā)回到地面接收站。3.數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用數(shù)據(jù)校正、遙感圖像解釋與分析、遙感制圖。1.5遙感發(fā)展史一.遙感發(fā)展概況RemoteSensing的提出：美國(guó)學(xué)者布魯伊特（E·L·Pruitt）于1960年提出。1961年美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)等組織發(fā)起的環(huán)境科學(xué)討論會(huì)上正式被采用。遙感發(fā)展的三個(gè)階段：萌芽階段航空遙感階段航天遙感階段1萌芽階段1839年，達(dá)格雷發(fā)表第一張空中相片；1858年，法國(guó)人用氣球攜帶照相機(jī)拍攝了巴黎的空中照片；1882年，英國(guó)人用風(fēng)箏拍攝地面照片；1903年，用鴿子拍攝地面照片。第一張空中像片GFTournachon

1820-1910

在氣球上拍攝第一張巴黎的航空像風(fēng)箏拍攝地震后的舊金山（1906.4.18)高2000英尺

GRLawrence2.航空遙感階段1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)，為航空遙感創(chuàng)造了條件。1909年，意大利人首次利用飛機(jī)拍攝地面照片。一戰(zhàn)中，航空照相技術(shù)用于獲取軍事情報(bào)。一戰(zhàn)后，航空攝影用于地形測(cè)繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查。1930年，美國(guó)開始全國(guó)航空攝影測(cè)量。1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片。

萊特兄弟發(fā)明的飛機(jī)一戰(zhàn)中用飛機(jī)進(jìn)和航空攝影及獲取航空影像二戰(zhàn)中拍攝的航空影像3.航天遙感階段遙感新時(shí)期的開始：1957年10月4日前蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星1960年，美國(guó)發(fā)射了TIROS-1和NOAA-1太陽(yáng)同步氣象衛(wèi)星。1972年，美國(guó)發(fā)射ERTS-1（后改名為L(zhǎng)andsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米。1982年，美國(guó)發(fā)射Landsat-4，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米。1986年法國(guó)發(fā)射SPOT-1，裝有PAN和XS遙感器，分辨率提高提高到10米。1988年9月7號(hào)，中國(guó)發(fā)射的第一顆“風(fēng)云1號(hào)”氣象衛(wèi)星。1999年，美國(guó)發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米。1999年，美國(guó)發(fā)射QUICKBIRD-2，空間分辨率提高到0.61米。二、我國(guó)遙感發(fā)展概況50年代，航空攝影和應(yīng)用工作。主要用于制圖以及鐵路、地質(zhì)、林業(yè)等領(lǐng)域的調(diào)查和勘測(cè)。70年代，全國(guó)普遍采用航空攝影測(cè)量技術(shù)。1970.4.24發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)東方紅1號(hào)。經(jīng)80年代及90年代初的發(fā)展，我國(guó)相繼完成了從單一黑白攝影向彩色、彩紅外、多波段攝影等多手段探測(cè)的航空遙感的轉(zhuǎn)變；遙感在地質(zhì)、測(cè)繪領(lǐng)域得到較廣泛應(yīng)用。三.遙感的發(fā)展趨勢(shì)空間分辨率越來越高高光譜遙感的迅速發(fā)展雷達(dá)衛(wèi)星成為重要的信息來源由資源遙感轉(zhuǎn)向環(huán)境遙感由定性遙感轉(zhuǎn)向定量遙感與GIS、GPS的進(jìn)一步結(jié)合--3S集成四、主要遙感圖像處理軟件ERDASIMAGINEPCIGeomaticaENVI四、國(guó)內(nèi)3S論壇集錦GIS帝國(guó)(/bbs/index.asp)地理信息系統(tǒng)論壇（/bbs/）GIS空間站(/bbs/)集思學(xué)院(Http:///bbs)超圖論壇(Http:///bbs)三思而行(Http://)GIS時(shí)代網(wǎng)（/）五、國(guó)內(nèi)遙感相關(guān)主要期刊《遙感學(xué)報(bào)》《遙感信息》《國(guó)土資源遙感》《遙感技術(shù)與應(yīng)用》《武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版》《測(cè)繪學(xué)報(bào)》《測(cè)繪通報(bào)》《地理與地理信息科學(xué)》《地理科學(xué)進(jìn)展》第二章電磁輻射與地物光譜特征

2.1電磁波與電磁波譜

2.2大氣層對(duì)電磁輻射的影響

2.3地物光譜特征2.1電磁波譜與電磁輻射一、電磁波二、電磁波譜三、遙感應(yīng)用電磁波段一、電磁波

1概念：電磁波是交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空中的轉(zhuǎn)化和傳播2特點(diǎn)：電磁波是橫波，傳播速度為光速有反射、吸收、透射、散射等。二、電磁波譜按電磁波波長(zhǎng)的長(zhǎng)短（或頻率的大?。来闻帕兄瞥傻膱D表稱電磁波譜。三、遙感應(yīng)用電磁波段紫外線、可見光、紅外線、微波遙感應(yīng)用各電磁波波長(zhǎng)紫外線波長(zhǎng)范圍為0.01-0.4μm。太陽(yáng)輻射含有紫外線，通過大氣層時(shí)，波長(zhǎng)短于0.3μm的能量幾乎都被吸收，只有0.3-0.4μm波長(zhǎng)到達(dá)地面。主要用于測(cè)定碳酸鹽巖分布，碳酸鹽巖對(duì)紫外線的反射比其它類型的巖石要強(qiáng)。另外，紫外線對(duì)水面飄浮的油膜比周圍的水面反射強(qiáng)烈，因此可以用于油污染的監(jiān)測(cè)?？梢姽獠ㄩL(zhǎng)范圍從0.38-0.76μm。它由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色光組成。人眼對(duì)可見光有敏銳的感覺，不僅對(duì)可見光的全色光，而且對(duì)不同波段的單色光，也都具有敏銳的分辨能力，所以可見光是作為鑒別物質(zhì)特征的主要波段。在遙感技術(shù)中是以光學(xué)攝影方式和掃描方式接收和記錄地物對(duì)可見光的反射特征。紅外線波長(zhǎng)范圍為0.76—1000μm。分為：近紅外（ 0.76-3.0μm）、中紅外（3.0-6.0μm）、遠(yuǎn)紅外（6.0-15.0μm）和超遠(yuǎn)紅外（15-1000μm）。近紅外在性質(zhì)上與可見光相似，所以又稱為光紅外。在遙感技術(shù)中采用攝影方式和掃描方式，接收和記錄地物對(duì)太陽(yáng)輻射的光紅外反射。中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外是產(chǎn)生熱感的原因，所以又稱為熱紅外。

微波微波的波長(zhǎng)范圍1mm-lm。微波遙感是借助微波散射現(xiàn)象來探測(cè)地物的性質(zhì)。它的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）微波易于聚成較窄的發(fā)射波束（2）微波近似直線傳播，不受電離層影響。（3）地面目標(biāo)對(duì)微波散射性能好。（4）受自然界中的電磁波干擾小。（5）具有一定的穿透性。

2.2大氣層對(duì)電磁輻射的影響一、太陽(yáng)輻射二、大氣層對(duì)電磁輻射的影響三、大氣窗口一、太陽(yáng)輻射

太陽(yáng)輻射是地球及大氣電磁輻射的能源，也是被動(dòng)式遙感系統(tǒng)中主要的輻射源。太陽(yáng)表面溫度約有6000K。與5800K的理想黑體所產(chǎn)生的光譜曲線很相似。太陽(yáng)輻射能主要集中在0.3--3.0μm。最大輻射強(qiáng)度位于波長(zhǎng)0.47μm左右。太陽(yáng)輻射總能量的46％集中在0.4一0.76μm間的可見光波段。二、大氣層對(duì)電磁輻射的影響1大氣層結(jié)構(gòu)在垂直方向上分：對(duì)流層平流層電離層大氣外層對(duì)流層為大氣的底層，頂部平均位于12km。高度每增加1km，溫度下降6.5K

，氣象變化強(qiáng)，是現(xiàn)代航空遙感主要活動(dòng)的區(qū)域。在對(duì)流層內(nèi)，由于大氣層的吸收作用，使電磁波傳播受到衰減。

平流層平流層頂部平均高度80km，層內(nèi)氣流比較穩(wěn)定，沒有垂直對(duì)流。在25km以下氣溫一般保持恒溫約為-55oC。在25-315km以上氣溫隨高度遞增（臭氧吸收了太陽(yáng)紫外光），在該層內(nèi)電磁波的傳播特性與對(duì)流層內(nèi)的傳播特性相似。電離層頂部高度1000km，大氣十分稀薄，處于電離狀態(tài)。氧原子和氨原子在分解和游離時(shí)吸收了多余的能量，使氣溫升高，300km的高度氣溫可達(dá)600-800oC。對(duì)可見光、紅外直至微波的影響較小，基本上是透明的。它是人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的主要空間層。大氣外層該位于離地面1000km高度以上直至幾萬公里，該層空氣極為稀薄。并不斷向星際空間散逸。該層對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行基本上沒有影響。

2大氣成分由氣體、水蒸氣和懸浮的微?；旌辖M成。氣體：N2、O2、H2O、CO、CO2、N2O、CH4、O3。懸浮微粒：塵埃、冰晶、鹽晶、水滴等，統(tǒng)稱為氣溶膠，形成霾、霧和云。在80km以下的大氣中，除H2、O2、O3等少數(shù)可變氣體外，各種氣體均勻混合，所占比例幾乎不變，又為均勻?qū)?。在該層中大氣物質(zhì)與太陽(yáng)輻射相互作用，是使太陽(yáng)輻射能衰減的主要原因。3大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的影響太陽(yáng)輻射在通過大氣層時(shí)，約有30％被云層和其它大氣成分反射回宇宙空間，約有17％被大氣吸收，約有22％被大氣散射，僅有31％的太陽(yáng)輻射直射到地面。太陽(yáng)輻射通過大氣的透射率（τ）為：

τ=e-(α+γ)χα：為大氣中氣體分子對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收系數(shù)γ：為大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射系數(shù)χ：為路程長(zhǎng)度（即通過大氣的厚度）1）大氣的吸收作用太陽(yáng)輻射通過大氣層時(shí)，大氣層中H2O、O2、CO2、O3對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生選擇性吸收，由于各種氣體對(duì)太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)吸收的特性不同，使有些波段范圍通過大氣層到達(dá)地面，而另一些波段則全部被吸收不能到達(dá)地面。因此，造成了許多不同波段的大氣吸收帶。氧（O2）：在波長(zhǎng)0.155μm處吸收最強(qiáng)。在低層大氣內(nèi)幾乎觀測(cè)不到小于0.2μm的太陽(yáng)輻射，在0.69μm和.76μm附近，各有一個(gè)窄吸收帶。臭氧（O3）：對(duì)太陽(yáng)輻射能量吸收很強(qiáng)。在0.2-0.36μm和0.6μm附近有兩個(gè)吸收帶，臭氧主要分布在30km高度附近，因而對(duì)高度小于10km的航空遙感影響不大，而對(duì)航天遙感則有影響。水（H2O）：它是吸收太陽(yáng)輻射能量最強(qiáng)的介質(zhì)。從可見光、紅外直至微波波段，都有水汽的吸收帶。主要吸收帶是處于紅外線和可見光中的紅光波段內(nèi)，其中紅外部分吸收最強(qiáng)。在0.5-0.9μm有四個(gè)窄吸收帶，在0.95-2.85μm有5個(gè)寬吸收此外，在6.25μm附近有一個(gè)強(qiáng)吸收帶。二氧化碳（CO2）：它的吸收作用主要在紅外區(qū)內(nèi)。在1.35-2.85μm有3個(gè)寬弱吸收帶。另外在2.7μm、4.3μm與14.5μm為強(qiáng)吸收帶。由于太陽(yáng)輻射在紅外區(qū)能量很少，這一吸收帶可忽略不計(jì)。塵埃：它對(duì)太陽(yáng)輻射也有一定的吸收作用，但吸收量很少。當(dāng)有沙暴、煙霧和火山爆發(fā)等現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，大氣中塵埃急劇增加，這時(shí)它的吸收作用才比較顯著。2）大氣的散射作用大氣散射集中于可見光區(qū)，是太陽(yáng)輻射能衰減的主要原因。散射的強(qiáng)弱可用散射系數(shù)表示：?為波長(zhǎng)的指數(shù)，它由微粒直徑（d）的大小決定。根據(jù)波長(zhǎng)與散射微粒的大小之間的關(guān)系，散射可分為三種：瑞利散射當(dāng)大氣微粒的直徑（d）比輻射波長(zhǎng)（λ）小得多時(shí)，即：當(dāng)d＜λ/10時(shí)，?＝4，發(fā)生的散射稱瑞利散射。

γ∞1/λ4可見光對(duì)瑞利散射的影響較大。常見雨過天睛后，晴朗天空呈碧藍(lán)色，大氣中的粗粒物質(zhì)被雨水帶走，大氣中的氣體分子粒徑較小，把波長(zhǎng)較短的藍(lán)光散射到天空中的緣故。米氏散射當(dāng)大氣中微粒的直徑與輻射波長(zhǎng)相近時(shí)，即d≈λ，?=2，發(fā)生的散射稱為米氏散射。

γ=1/λ2它是由大氣中氣溶膠所引起的散射。云霧等懸浮粒子的大小與0.76-15μm的紅外線的波長(zhǎng)差不多，因此，云、霧對(duì)紅外線的米氏散射是不可忽視的。非選擇性散射

當(dāng)微粒的直徑比波長(zhǎng)大得多時(shí)，即d＞λ，?＝0，γ＝1，所發(fā)生的散射稱為非選擇性散射。這種散射與波長(zhǎng)無關(guān)，即任何波長(zhǎng)散射強(qiáng)度相同。如大氣中的水滴、霧、煙、塵埃等氣溶膠對(duì)太陽(yáng)輻射，常常會(huì)出現(xiàn)這種散射。云或霧之所以看起來是白色，是因?yàn)樗鼘?duì)各種波長(zhǎng)的電磁波的散射是一樣的。三、大氣窗口大氣層的反射、吸收和散射作用，削弱了太陽(yáng)輻射的能量。把太陽(yáng)輻射通過大氣層時(shí)，反射、吸收和散射比較低，即透射率高的波段范圍，稱為大氣窗口。主要的大氣窗口：0.3-1.3μm：包括部分紫外（0.3-0.38μm）、可見光（0.4-0.76μm）和部分近紅外波段（0.76-1.3μm），屬于地物的反射光譜。對(duì)電磁波的透射率達(dá)90%以上?？梢圆捎脭z影方式、掃描方式成像，膠卷感光的波譜區(qū)間在0.32-1.32μm范圍，超出這個(gè)波譜范圍則不能采用攝影方式成像。1.3-2.5μm：近紅外波段的中段。仍屬于地物反射光譜，但不能用膠片攝影，僅能用光譜儀和掃描儀來記錄地物的電磁波信息。透射率都接近80％。目前近紅外窗口應(yīng)用不多，但在某些波段對(duì)區(qū)分蝕變巖石有較好的效果，因此在遙感地質(zhì)應(yīng)用方面很有潛力。TM設(shè)有1.55-1.75μm和2.08-2.35μm兩個(gè)波段。3.5-4.2μm：中紅外波段。包括地物反射光譜、發(fā)射光譜，屬于混合光譜范圍。中紅外窗口應(yīng)用很少，目前多用于航空多光譜掃描方式成象。8-14μm：遠(yuǎn)紅外波段，熱輻射光譜。透射率約為60—70％。是地物在常溫下熱輻射能量最集中的波段，在遙感地質(zhì)、環(huán)境遙感中應(yīng)用較多。利用掃描儀和熱輻射計(jì)來獲得地物發(fā)射的電磁波信息。0.8-25cm：微波窗口，屬于發(fā)射光譜范圍。不受大氣干擾，透射率可達(dá)100％，是全天候的遙感波段。2.3地物光譜特征地物的光譜特性是遙感技術(shù)的重要理論依據(jù)，它既為傳感器工作波段的選擇提供依據(jù)，又是遙感數(shù)據(jù)正確分析和判讀的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也可作為利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字圖像處理和分類時(shí)的參考標(biāo)準(zhǔn)。一、地物的反射光譜特征二、地物的發(fā)射光譜特征一、地物反射光譜特征輻射能量入射到任何地物表面上，一部分被反射；一部分被吸收，還有一部分透射穿過地物。根據(jù)能量守恒定律可得：

Pλ=Pρ+Pα+PτPλ總能量；Pρ反射能量；Pα吸收能量；Pτ透射能量。除以Pλ，則有：

ρ+α+τ=1ρ、α、τ分別為反射率、吸收率、透射率1地物反射率不同地物對(duì)入射光的反射能力是不一樣的，通常采用反射率（或反射系數(shù)）來表示。反射率等于地物的反射能量與入射的總能量的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。

ρ=Pρ/Pλ*100%2地物反射光譜特征地物反射率與入射光波波長(zhǎng)密切相關(guān)，地物反射率是入射電磁波波長(zhǎng)的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系稱之為地物反射光譜特征?？梢杂们€表示，稱之為地物反射光譜曲線。植被的光譜特征土壤光譜特征水體光譜特征巖石光譜特征不同地物，反射率不同。同一物質(zhì)，不同存在形態(tài)，反射率不同。同一類地物，反射光譜曲線相似，但又存在差異。反射率與影像色調(diào)：反射率高，色調(diào)淺。3影響反射率的因素表面的粗糙程度；表面的風(fēng)化程度；含水性；光照度；陰坡、陽(yáng)坡；植被發(fā)育程度。二、地物的發(fā)射光譜特征任何地物當(dāng)溫度高于絕對(duì)溫度0度時(shí)，就存在著分子熱運(yùn)動(dòng)，都向周圍空間輻射能量。地物發(fā)射電磁波的能力是以發(fā)射率作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，而地物的發(fā)射率又是以黑體輻射作為基準(zhǔn)。一、熱輻射基本定律物體根據(jù)吸收率的大小分為：黑體、灰體、選擇性輻射體。黑體：其ελ＝ε=1，不隨波長(zhǎng)變化?；殷w：其ελ＝ε=常數(shù)＜1(因而吸收率α＜1，ε不隨波長(zhǎng)變化。選擇性輻射體：其ελ隨波長(zhǎng)而變化，而且ελ＜1（因而吸收率a也隨波長(zhǎng)變化，并且a＜1。1普朗克定律：黑體輻射能量是溫度的函數(shù)：Wλ：為單位面積單位時(shí)間單位波長(zhǎng)區(qū)間輻射能量，h：為普朗克常數(shù)=（6．62560.0005）；K：為玻爾茲曼常數(shù)=（1.38054土0.00018）；e：為自然對(duì)數(shù)的底=2.718；C為光速；λ為波長(zhǎng)；T為絕對(duì)溫度；λ為波長(zhǎng)T為絕對(duì)溫度

不同溫度下的黑體光譜曲線：

不同溫度下，有不同的發(fā)射光譜；輻射能量隨波長(zhǎng)連續(xù)變化，曲線只有一個(gè)最大值；溫度愈高，輻射通量密度也愈大；不同溫度的曲線是不相交的；隨著溫度的升高，輻射最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)移向短波方向。2斯蒂芬－爾茲曼定律單位面積單位時(shí)間全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射總能量：σ：斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，5.6697土0.00297T：黑體絕對(duì)溫度3維恩定律黑體熱輻射的峰值波長(zhǎng)與絕對(duì)溫度成反比：λmax：為某一溫度下輻射能量的峰值波長(zhǎng)；B=2879.8（um.k)。二、地物的熱輻射特征1地物發(fā)射率自然界中黑體輻射是不存在的，一般地物的輻射要比黑體輻射小。地物的發(fā)射率是指地物單位面積上輻射能量W與同一溫度下同面積黑體輻射能量之比值。地物發(fā)射率地物種類、表面狀態(tài)、溫度等有關(guān)，而且與波長(zhǎng)有關(guān)。2基爾霍夫定律在任一給定的溫度下，地物單位面積上的輻射能量W和吸收率a之比，對(duì)任何地物都是一個(gè)常數(shù)，等于該溫度下同面積黑體輻射能量。根據(jù)發(fā)射率的定義：得：α=ε即一定的溫度下，任何地物的發(fā)射率，在數(shù)值上等于該溫度下的吸收率。亦即地物的吸收率愈大，發(fā)射率也愈大。物體的輻射能量：熱輻射能量與發(fā)射率成正比，與溫度四次方成正比。地物微小的溫度差異，就會(huì)引起紅外輻射能量較顯著變化。物體熱輻射能量主要由溫度決定。遙感熱紅外圖像主要反映是物體表面的溫度。3發(fā)射光譜特征地物的發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的函數(shù)關(guān)系，稱為地物發(fā)射光譜。

每一種地物在一定溫度時(shí)，都有一定的發(fā)射率，各種地物的發(fā)射率不同。這種地物發(fā)射率的差異是紅外遙感技術(shù)的重要依據(jù)。

不同巖石的發(fā)射率巖漿巖的

發(fā)射光譜4影響地物發(fā)射光譜的因素地物的發(fā)射率與地物表面的粗糙度、顏色和溫度等有關(guān)。地物表面比較粗糙或顏色發(fā)暗，其發(fā)射率較高；地物表面比較光滑或顏色明亮，其發(fā)射率較低；比熱大的、熱慣性大的地物，其發(fā)射率就大；水體比熱大，在白天比巖石植被發(fā)射率較低，夜晚時(shí)發(fā)射率高于巖石植被。利用紅外遙感研究地?zé)帷嵛廴疽约疤綔y(cè)地下水等是行之有效的方法。水等地物表面溫度的晝夜變化第三章遙感成像原理與遙感圖像特征3.1遙感平臺(tái)3.2攝影成像3.3掃描成像3.4微波遙感與成像3.5遙感圖像特征3.1遙感平臺(tái)一、氣象衛(wèi)星系列二、陸地衛(wèi)星系列三、海洋衛(wèi)星系列一、氣象衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星三個(gè)發(fā)展階段：20世紀(jì)60年代：第一代氣象衛(wèi)星，TIROS。20世紀(jì)70年代：第二代氣象衛(wèi)星，ITOS-1，

TIROS的改進(jìn)型。1978年以后：第三代氣象衛(wèi)星，NOAA。

日本

GMS高軌氣象衛(wèi)星地球同步軌道（靜止氣象衛(wèi)星）軌道高度：36000公里信息采集時(shí)間周期：約20分鐘分辨率：1.25~5公里主要應(yīng)用領(lǐng)域：全球性大氣環(huán)流；全球性天氣過程

低軌氣象衛(wèi)星

近極地太陽(yáng)同步軌道軌道高度：800-1600公里周期：每天固定時(shí)間經(jīng)過固定地點(diǎn);

觀測(cè)寬度：2800公里美國(guó)NOAA衛(wèi)星：

雙星運(yùn)行,上下午各獲取一次信息。

掃描寬度：2800公里

分辨率：星下點(diǎn)1.1公里，邊緣部分4公里

中國(guó)FY-1B氣象衛(wèi)星四軌拼接圖象地面分辨率公里1.1二、陸地衛(wèi)星系列1美國(guó)陸地衛(wèi)星系列Landsat陸地衛(wèi)星Landsat，1972年發(fā)射第一顆，已連續(xù)31年為人類提供陸地衛(wèi)星圖像，共發(fā)射了7顆，產(chǎn)品主要有MSS,TM,ETM，屬于中高度、長(zhǎng)壽命的衛(wèi)星。陸地衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)：（1）近極地、近圓形的軌道；（2）軌道高度為700～900km；（3）運(yùn)行周期為99～103min/圈；（4）軌道與太陽(yáng)同步。

Landsat

Landsat軌道參數(shù)

Landsat衛(wèi)星的傳感器(1)MSS：多光譜掃描儀，5個(gè)波段。(2)TM

：主題繪圖儀，7個(gè)波段。(3)ETM+：增強(qiáng)主題繪圖儀，8個(gè)波段。

MSS的波譜段

TM數(shù)據(jù)的波譜段TM10.45~0.52μm藍(lán)綠波段TM20.52~0.60μm綠紅波段TM30.63~0.69μm紅波段TM40.76~0.90μm近紅外波段TM51.55~1.75μm近紅外波段TM610.4~12.5μm熱紅外波段TM72.08~2.35μm近紅外波段

ETM數(shù)據(jù)的波譜段ETM10.45~0.52μm藍(lán)綠波段ETM20.52~0.60μm綠紅波段ETM30.63~0.69μm紅波段ETM40.76~0.90μm近紅外波段ETM51.55~1.75μm近紅外波段ETM610.4~12.5μm熱紅外波段ETM72.08~2.35μm近紅外波段ETM8（PAN）0.52~0.90μm可見光—近紅外

MSS數(shù)據(jù)獲取原理圖

MSS數(shù)據(jù)是一種多光譜段光學(xué)—機(jī)械掃描儀所獲得的遙感數(shù)據(jù)。TM傳感器2SPOT衛(wèi)星系列1978年，法國(guó)、比利時(shí)、瑞典等設(shè)計(jì)、研制，名為“地球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”的衛(wèi)星(SPOT)。共設(shè)計(jì)發(fā)射5顆。為中等高度圓形近極地太陽(yáng)同步軌道。主要成像系統(tǒng)：HRV，HRG、HRS，VEGETATION即高分辨率幾何成像裝置、高分辨率立體成像裝置、植被探測(cè)器SPOT衛(wèi)星的軌道參數(shù)標(biāo)稱軌道高度832km軌道傾角98.7°運(yùn)行一圈的周期101.46min日繞總?cè)?shù)14.19圈重復(fù)周期26d降交點(diǎn)地方太陽(yáng)時(shí)10:30(±15min)HRV地面掃描寬度60km舷向每行像元數(shù)3000/6000個(gè)

SPOT衛(wèi)星

SPOT的HRV波譜段

光譜段

光譜特性

分辨率0.50~0.59μm

綠20m0.61~0.68μm

紅20m0.79~0.89μm

近紅外20m0.51~0.73μm

綠—紅全波段10mSPOT1~3號(hào)衛(wèi)星上攜帶兩臺(tái)HRV傳感器SPOT的HRG、HRS波譜段

光譜段/μm

光譜特性

分辨率/m0.50~0.58

綠200.61~0.67

紅200.78~0.89

近紅外200.49~0.715綠~紅全波段5

SPOT5衛(wèi)星上HRG（高分辨率幾何裝置）與HRV基本相同。

HRS是SPOT5特有的一個(gè)高分辨率立體成像裝置，工作波段0.48～0.71μm

。美國(guó)空間成像公司(Space-Imaging)的IKONOS衛(wèi)星是最早獲得許可之一。經(jīng)過5年的努力，于1999年9月24日空間成像公司率先將IKONOS-2高分辨率(全色1m，多光譜4m)衛(wèi)星，由加州瓦登伯格空軍基地發(fā)射升空。

3IKONOS數(shù)據(jù)太陽(yáng)同步軌道，傾角為98.1°高度681km(赤道上)軌道周期為98.3min，下降角在上午10:30重復(fù)周期l～3d全色：1m分辨率傳感器多光譜：四波段4m分辨率傳感器。傳感器為三線陣CCD推帚式成像，因此在正常模式下，它可取得正視、后視和前視推掃成像。

IKONOS運(yùn)行特征IKONOS光譜段全色光譜響應(yīng)范圍：

0.15～0.90μm多光譜對(duì)應(yīng)Landsat-TM的波段：

MSI-10.45～0.52μm藍(lán)綠波段

MSI-20.52～0.60μm綠紅波段

MSI-30.63～0.69μm紅波段

MSI-40.76～0.90μm近紅外波段IKONOS數(shù)據(jù)特點(diǎn)IKONOS圖像可以實(shí)現(xiàn)模量傳遞函數(shù)(MTF)的補(bǔ)償，為此衛(wèi)星的傳感器設(shè)計(jì)了進(jìn)行MTF的測(cè)量。有了這些測(cè)量值，可以對(duì)因光學(xué)和檢測(cè)器等引起的像質(zhì)模糊進(jìn)行補(bǔ)償。

IKONOS衛(wèi)星內(nèi)設(shè)有GPS天線，接收的信號(hào)被記錄下來，經(jīng)過處理可以提供每個(gè)圖像的星歷參數(shù)；傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三軸穩(wěn)定裝置和量測(cè)裝置，以獲得相應(yīng)姿態(tài)數(shù)據(jù)。

IKONOS衛(wèi)星的外形

IKONOS圖像地區(qū)：上海浦東分辨率：

1m采集時(shí)間：

2000年

3月26日DigitalGlobe公司于2001年10月18日在美國(guó)成功發(fā)射的高分辨率商業(yè)衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道高度450km,傾角98°,衛(wèi)星重訪周期1～6d（與緯度有關(guān)）。QuickBird圖像，最高的分辨率為0.61m，幅寬16.5km?？蓱?yīng)用于制圖、城市詳細(xì)規(guī)劃、環(huán)境管理、農(nóng)業(yè)評(píng)估。4QuickBird數(shù)據(jù)

QuickBird的光譜段數(shù)據(jù)類型

波段范圍/μm分辨率/m多波段藍(lán)：0.45~0.522.44綠：0.52~0.602.44紅：0.63~0.692.44近紅外：0.76~0.902.44全波段0.45~0.900.61

QuickBird傳感器結(jié)構(gòu)圖QuickBird影像圖華盛頓紀(jì)念碑5CBERS數(shù)據(jù)CBERS是中國(guó)和巴西合作研制的遙感衛(wèi)星1997年10月發(fā)射CBERS-l1999年10月發(fā)射CBERS-2衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為2年。太陽(yáng)同步極軌道軌道高度778km軌道傾角是98.5°每天繞地球飛行14圈。衛(wèi)星穿越赤道時(shí)當(dāng)?shù)貢r(shí)間總是上午10:30衛(wèi)星重訪地球上相同地點(diǎn)的周期為26天。CBERS衛(wèi)星特征三種成像傳感器:高分辨率像機(jī)(CCD)紅外多譜段掃描儀(IR-MSS)廣角成像儀(WFI)WFI的分辨率:256m，IR-MSS分辨率:78m和156m，CCD分辨率:19.5m。2號(hào)星上攜帶全色2.5米分辨率HR傳感器

CBERS傳感器CBERS衛(wèi)星傳感器CBERS的CCD光譜段

高分辨率CCD像機(jī)具有與陸地衛(wèi)星的TM類似的幾個(gè)譜段(5個(gè)譜段)，其星下點(diǎn)分辨率為19.5m，高于TM；覆蓋寬度為113km。

B1:0.45～0.52μm，藍(lán)。

B2:0.52～0.59μm，綠。

B3:0.63～0.69μm，紅。

B4:0.77～0.89μm，近紅外。

B5:0.51～0.73μm，全波段。CBERS的IR-MSS光譜段IR-MSS(4個(gè)譜段)，覆蓋寬度為119.5km。

B6:0.50～1.10μm，藍(lán)綠～近紅外,77.8m。

B7:1.55～1.75μm，相當(dāng)于TM5,77.8m。

B8:2.08～2.35μm，相當(dāng)于TM7,77.8m。

B9:10.4～12.5μm，相當(dāng)于TM6,156m。CBERS的WFI光譜段WFI(2個(gè)譜段)，覆蓋寬度890km。

B10:0.63～0.69μm，紅,分辨率為256m。

B11:0.77～0.89μm，近紅外,分辨率為256m。Tobecontinued…三、海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)

SEASAT數(shù)據(jù)

MOS數(shù)據(jù)

ERS數(shù)據(jù)

RADARSAT數(shù)據(jù)

SEASAT數(shù)據(jù)美國(guó)海洋衛(wèi)星近極地近圓形太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星載有5種傳感器其中3種是成像傳感器：合成孔徑側(cè)視雷達(dá)(SAR-A)

多通道微波掃描輻射計(jì)(SNMR)

可見光-紅外輻射計(jì)(VIR)。MOS數(shù)據(jù)日本海洋觀測(cè)衛(wèi)星近圓形近極地太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星載有3種遙感器：多譜段電子自掃描輻射計(jì)(MESSR)

可見光-熱紅外輻射計(jì)(VTIR)

微波輻射計(jì)(MSR)ERS數(shù)據(jù)歐洲遙感衛(wèi)星圓形極地太陽(yáng)同步軌道雷達(dá)地面分辨率可達(dá)30m

主要用于海洋學(xué)、冰川學(xué)、海冰制圖、海洋污染監(jiān)測(cè)、船舶定位、導(dǎo)航，水準(zhǔn)面測(cè)量、岸洋巖石圈的地球物理及地球固體潮和土地利用制圖等領(lǐng)域。RADARSAT數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來源：加拿大遙感衛(wèi)星。圓形近極地太陽(yáng)同步軌道。成像遙感器：合成孔徑雷達(dá)(SAR)

多譜段掃描儀高分辨率輻射計(jì)(AVHRR)非成像遙感器：散射計(jì)3.2攝影成像與航空像片特征

使用光學(xué)鏡頭成像，用感光膠片記錄物體影像，據(jù)使用波長(zhǎng)細(xì)分可見光攝影、近紅外攝影、多光譜攝影。一、攝影機(jī)二、攝影像片的幾何特征三、攝影膠片的物理特征四、航空像片特征一、攝影機(jī)分幅式攝影機(jī)全景式攝影機(jī)多光譜攝影機(jī)二、攝影像片的幾何特征1攝影種類：垂直攝影、傾斜攝影2攝影像片的幾何特征：中心投影及影響因素3像片比例尺4投影誤差(像點(diǎn)位移）三、攝影膠片的物理特征光學(xué)密度：膠片感光后顯影后，表現(xiàn)出的深淺程度。感光度：膠片感光的速度。反差與反差系數(shù)：反差指膠片的明暗的密度差。反差系數(shù)指負(fù)片影像與景物亮度差之比。四、航空像片特征

1、航空攝影的分類

2、航空像片的感光片性能

3、航空像片的特性

4、航空像片的分辨率

5、彩色紅外像片

6、黑白像片的色調(diào)

7、航空像片的比例尺

8、光機(jī)掃描圖像

1、航空攝影的分類2、航空像片的感光片性能

感光度：感光的快慢程度。

反差：最大光學(xué)密度與最小光學(xué)密度之差。

分辨率：對(duì)景物細(xì)微部分的表現(xiàn)能力，用線對(duì)數(shù)(mm)表示。

3、航空像片的特性航片屬于中心投影航片的比例尺隨航高而改變。像點(diǎn)位移：地形的起伏和投影面的傾斜會(huì)引起航片上像點(diǎn)的位置的變化。航空像片用亮度系數(shù)來表示地物的反射率。

4、航空像片的分辨率是衡量膠片分辨地物細(xì)部能力的一種指標(biāo)。用單位距離內(nèi)能分辨的線寬與間隔相等的平行細(xì)線的數(shù)目來表示。主要取決于航攝相機(jī)的鏡頭分辨率和感光乳劑的分辨率。5、航空像片的色調(diào)黑白像片上某一部分的黑白深淺的程度稱為色調(diào)，它能反映物體反射率的大小。影響航空像片色調(diào)的因素：地物表面亮度（取決于攝影時(shí)的照度和地物自身的亮度系數(shù)）；感光材料（攝影時(shí)應(yīng)選取感光度高、反差系數(shù)適中、分辨率較高的感光片）；攝影技術(shù)（包括曝光量的選擇、感光片的沖洗以及印像、放大技術(shù)）。6、航空像片的比例尺航攝相機(jī)的焦距f與航高H的比航片的比例尺：1／M=f/H比例尺隨著圖像處理而變化地形起伏也會(huì)影響比例尺

亮度系數(shù)物體的亮度與絕對(duì)白體理想表面的亮度之比。特點(diǎn)：（1）亮度系數(shù)0≤P≤1；（2）干濕程度不同，亮度系數(shù)也不同；（3）亮度系數(shù)與物體表面的顏色有關(guān)；（4）表面光滑的物體比粗糙的物體亮度系數(shù)大。3.3掃描成像光學(xué)/機(jī)械掃描成像在掃描儀前方安裝光學(xué)鏡頭，借助于遙感平臺(tái)沿航向運(yùn)動(dòng)和儀器本身光學(xué)機(jī)械舷向掃描來獲取地面航向條帶圖像的一種儀器，簡(jiǎn)稱光機(jī)掃描儀。

目前常用的有紅外掃描儀和多光譜段掃描儀。光機(jī)掃描儀的工作波長(zhǎng)范圍比攝影機(jī)寬得多，可達(dá)0.3～14μm(包括近紫外、可見光、近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外)。固體自掃描成像用固定的探測(cè)元件（CCD），通過遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行掃描成像。高光譜成像掃描

3.4、微波遙感微波遙感的主要波段：

X：2.42~3.75cm；

C：3.75~7.5cm；

L：15~30cm微波遙感的特點(diǎn)：

(1)全天候、全天時(shí)的信息獲取能力

(2)對(duì)某些地物的特殊識(shí)別能力

(3)有一定的穿透能力

(4)適宜對(duì)海面進(jìn)行監(jiān)測(cè)雷達(dá)由發(fā)射機(jī)通過天線在很短的時(shí)間內(nèi)，向目標(biāo)地物發(fā)射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標(biāo)地物反射的回波信號(hào)而進(jìn)行顯示的一種傳感器。按照雷達(dá)的工作方式可分為：成像雷達(dá)和非成像雷達(dá)。成像雷達(dá)中又可分為真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)和合成孔徑側(cè)視雷達(dá)。側(cè)視雷達(dá)側(cè)視雷達(dá)的天線與遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向形成角度，朝向一側(cè)或兩側(cè)傾斜安裝，向側(cè)下發(fā)射微波，接收回波信號(hào)（包括振幅、位相、極化）。工作原理（P.75圖3.21)。分辨率分為：距離分辨率：垂直于飛行的方向方位分辨率：平行于飛行的方向合成孔徑側(cè)視雷達(dá)是利用遙感平臺(tái)的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，將一個(gè)小孔徑的天線安裝在平臺(tái)的側(cè)方，以代替大孔徑的天線，提高方位分辨率的雷達(dá)。遙感平臺(tái)在勻速前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中，以一定的時(shí)間間隔發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，天線在不同的位置上接收回波信號(hào)，并記錄和儲(chǔ)存下來。合成孔徑側(cè)視雷達(dá)

3.5遙感圖像的特征

空間分辨率：掃描成像----像元，掃描儀瞬時(shí)視場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的地面實(shí)際大小攝影成像----線對(duì)/米，(線對(duì):能分辨的地物的最小距離)

信息識(shí)別目標(biāo)的空間尺度與遙感信息空間分辨率的關(guān)系

光譜分辨率:傳感器所能分辨的最小波長(zhǎng)間隔

(波段的寬度)。時(shí)間分辨率:

對(duì)同一地點(diǎn)進(jìn)行第二次信息獲取的時(shí)間間隔。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的時(shí)間尺度與遙感信息時(shí)間分辨率的一致性。裸露土地在紅波段高反射率（亮）在近紅外低反射率（暗）綠色植被在紅波段低反射率（暗）在近紅外高反射率（亮）紅色波段近紅外波段

航空影像(0.5m)

IKONOS(1.0m)

SPOT-4

(10m)QuickBird(0.61m)

SPOT-5(2.5m)Landsat-7ETM+(15m)不同空間分辨率的影像比較第四章遙感圖像處理4.1數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)4.2圖像輻射校正4.3圖像幾何校正4.4遙感圖像增強(qiáng)處理4.1數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)一、光學(xué)圖像與數(shù)字圖像（一）基本概念

早期的遙感技術(shù)通過攝影成像方法得到的像片稱之為光學(xué)圖像。能在計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)、運(yùn)算、顯示和輸出的圖像稱為數(shù)字圖像。

遙感圖像可以看成是由無數(shù)個(gè)很小的單元（像元）組成的，每個(gè)像元的明暗程度記錄了成像瞬間的物體的電磁輻射強(qiáng)度。圖像的表示：O圖像xy(x,y)表示像元的位置；f(x,y)表示（x,y)位置上的對(duì)應(yīng)地物電磁輻射強(qiáng)度。O圖像xy1234213456Pixel遙感影像經(jīng)過“離散化”取樣才能變成計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)和運(yùn)算的數(shù)字圖像。函數(shù)f(x,y)的取值：離散整數(shù)取樣是根據(jù)需要，將灰度空間分成2n級(jí)（目前n的取值有1、4、7、8，甚至更多），然后根據(jù)方格內(nèi)電磁輻射強(qiáng)弱取其平均值整數(shù)作為函數(shù)f(x,y)的值。一幅圖像表示為數(shù)字圖像其實(shí)質(zhì)是一個(gè)數(shù)字矩陣。數(shù)字矩陣可以計(jì)算機(jī)里進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)算。像元：坐標(biāo)數(shù)值行、列定義像元位置數(shù)值通常用8bits記錄28=256灰度值范圍為0-255每個(gè)像元是圖像的基本元素遙感影像的表現(xiàn)（二）圖像數(shù)字化

一幅光學(xué)圖像經(jīng)過離散取樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過程即圖像數(shù)字化。

圖像數(shù)字化內(nèi)容：（1）圖像空間位置的數(shù)字化，即圖像的空間取樣。（2）圖像灰度的數(shù)字化，即指從圖像灰度的連續(xù)變化中進(jìn)行離散的采樣，目前經(jīng)常使用的灰度量度有2級(jí)，64級(jí)，128級(jí)，256級(jí)。除光學(xué)圖像可以數(shù)字化為數(shù)字圖像外，更多的遙感圖像源于傳感器獲得后直接的數(shù)字產(chǎn)品，如：SPOT,MSS,TM,ETM等航天遙感數(shù)字。（三）灰度直方圖

表示一幅數(shù)字圖像像元灰度分布狀態(tài)。橫軸表示灰度級(jí)，縱軸（Pi=mi/M)表示灰度級(jí)為gi的像元個(gè)數(shù)mi占像元總數(shù)Ｍ的百分比。將2n個(gè)Pi繪于圖上，所形成的統(tǒng)計(jì)直方圖叫灰度直方圖。通過灰度直方圖可以直觀地了解圖像增強(qiáng)的效果。二、遙感圖像處理的主要內(nèi)容1.圖像校正：輻射校正、幾何校正等；2.增強(qiáng)處理：彩色增強(qiáng)、直方圖增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、多源信息融合等；3.圖像變換：消除干擾、濾掉噪聲、提高圖像的質(zhì)量，如Ｋ－Ｌ變換等；4.圖像分類：非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類等。4.2圖像輻射校正一、圖像輻射校正（一）光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差校正光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差主要是由鏡頭中心和邊緣的透射光的強(qiáng)度不一致造成的，它使得在圖像上不同位置的同一類地物有不同的灰度值。設(shè)原始圖像灰度值g，校正的圖像灰度g’,則有g(shù)’=g/cosα

α為像點(diǎn)成像時(shí)光線與主光軸夾角。（二）光電掃描儀內(nèi)部輻射誤差的校正

兩類誤差：（1）光電轉(zhuǎn)換誤差；（2）探測(cè)器增益變化引起的誤差。消除方法：楔校準(zhǔn)處理方法二、大氣校正消除由大氣散射引起的輻射誤差的處理過程。（一）公式法與衛(wèi)星掃描同步進(jìn)行野外波譜測(cè)試，將地面測(cè)量結(jié)果與衛(wèi)星影像對(duì)應(yīng)像元亮度值進(jìn)行回歸分析，回歸方程為：式中，LAi為衛(wèi)星觀測(cè)值；Ri為地面反射率；

a和b為回歸系數(shù)；系數(shù)a為大氣散射引起對(duì)輻射的干擾部分

a=SiLBiSi為系統(tǒng)增益因素；Lbi為大氣路徑輻射率；b表示輻射率Lai隨地面反射率Ri遞增而增長(zhǎng)的程度大小；Ti為大氣透射率；Hi為太陽(yáng)輻照度；θ為太陽(yáng)天頂角；計(jì)算方法是對(duì)各個(gè)波段分別進(jìn)行，i代表各波段的序號(hào)。計(jì)算Lai時(shí)需要獲得當(dāng)時(shí)具體氣象參數(shù)。由前面的公式可得：

L’Ai即為校正后圖像灰度值；a為大氣附加輻射部分。將上式代入可得：（二）回歸分析法用長(zhǎng)波數(shù)據(jù)來校正短波數(shù)。在不受大氣影響的波段（如TM5）和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標(biāo)，將每一目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段灰度值提取出來進(jìn)行回歸分析。為TM5波段的亮度均值；為TM1亮度均值；a1,b1計(jì)算如下：T1、T5表示TM1與TM5波段灰度值，為TM1波段校正后的灰度值。輻射回歸分析圖：（三）直方圖校正法

通過灰度直方圖對(duì)比找出校正量。4.3圖像幾何校正一、遙感圖像幾何畸變來源（1）遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化（2）地形起伏影響（3）地球表面曲率的影響

（4）大氣折射的影響（5）地球自轉(zhuǎn)的影響二、遙感圖像幾何校正原理包括光學(xué)校正和數(shù)字糾正兩種方法。數(shù)字糾正是對(duì)圖像每個(gè)像元逐個(gè)地解析糾正處理，其包括兩方面：一是像元坐標(biāo)變換；二是像元灰度值重新計(jì)算（重采樣）。（一）坐標(biāo)變換首先要確定原始圖像和糾正后圖像之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。包括：從原始圖像陣列出發(fā)，依次對(duì)其中每一個(gè)像元分別計(jì)算其在輸出（糾正后）圖像的坐標(biāo)，即：),(),(yxFXFYxyxy==(二）輸出圖像的邊界大小1、先求出原始圖像四個(gè)角點(diǎn)（1,2,3,4）在糾正后圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（1’,2’,3’,4’）的坐標(biāo)（X1’,Y1’）(X2’,Y2’)(X3’,Y3’)(X4’,Y4’)。),(),(yxFXFYxyxy==2、求出最大值和最小值（Xb、Yb和Xa、Ya）；3、令地面上坐標(biāo)（Yb、Xa）和(Ya、Yb)的點(diǎn)（圖像左上角點(diǎn)）為輸出圖像的第一行第一列像元，以dx和dy劃分網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格代表輸出圖像的一個(gè)像元，在它輸出圖像陣列中的位置為：

X，Y為地面某網(wǎng)格中心的坐標(biāo)值；I，J為該網(wǎng)格位于輸出圖像陣列中的行列序號(hào)；dx,dy為輸出圖像陣列像元的地面尺寸。（三）數(shù)字圖像灰度值的重采樣校正前后圖像的分辨率變化、像元點(diǎn)位置相對(duì)變化引起輸出圖像陣列中的同名點(diǎn)灰度值變化。重采樣：P’的灰度值取決于周圍列陣點(diǎn)上像元的灰度值對(duì)其所作的貢獻(xiàn)，這就是灰度值重采樣。1、最近鄰法從周圍四個(gè)點(diǎn)中用距離投影點(diǎn)最近像元灰度值代替輸出像元灰度值。2、雙線性內(nèi)插法

投影點(diǎn)周圍4個(gè)相鄰像元灰度值，利用X方向和Y方向進(jìn)行三次插值。3、雙三次卷積法取與投影點(diǎn)鄰近的16個(gè)象元灰度值（4*4），計(jì)算輸出象元的灰度值。三、數(shù)字圖像幾何校正方法有多項(xiàng)式糾正法和共線方程糾正法。前者較常用。多項(xiàng)式糾正法的基本思想：回避成像的空間幾何過程，而真接對(duì)圖像變形的本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬。常用的二元齊次多項(xiàng)式糾正變換方程為：式中，x,y為某像元的原始圖像坐標(biāo)；X,Y為糾正后同名點(diǎn)的地面（或地圖）坐標(biāo)；ai,bi為多項(xiàng)式系（i=0,1,2…多項(xiàng)式系數(shù)求出后，根據(jù)上述公式可以求解原始圖像任一像元的坐標(biāo)，并對(duì)圖像灰度進(jìn)行內(nèi)插，獲取某種投影的糾正圖像。一般選擇最小控制點(diǎn)的數(shù)量為:(n+1)(n+2)/2,為多項(xiàng)式次數(shù)。4.4遙感圖像增強(qiáng)處理一、彩色增強(qiáng)處理二、反差增強(qiáng)三、空間濾波四、彩色變換五、圖像運(yùn)算六、多光譜變換七、多源信息復(fù)合一、彩色增強(qiáng)處理

假彩色合成選取同一目標(biāo)的三個(gè)多光譜數(shù)據(jù)合成一幅彩色圖像。二、反差增強(qiáng)又稱對(duì)比度變換、對(duì)比度擴(kuò)展。對(duì)比度變換直方圖拉伸直方圖均衡直方圖匹配線性變換（分段線性）非線性變換1、直方圖拉伸（1）線性變換增強(qiáng)前后灰度函數(shù)關(guān)系符合線性關(guān)系式：

x’=kx+bx’增強(qiáng)后的灰度值,x增強(qiáng)前的灰度值,b常數(shù),k斜率InputDNOutputDNb1255255a1a2b2xaxb（2）分段線性變換原始圖象變換后圖象（3）非線性變換2、直方圖均衡化非線性的增強(qiáng)方法。將每個(gè)灰度區(qū)間等概率分布，代替了原來的隨機(jī)分布，即增強(qiáng)后的每個(gè)灰度級(jí)內(nèi)有大致相同的象元數(shù)；通過改變灰度區(qū)間來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)灰度值的出現(xiàn)頻率來分配它們的亮度顯示范圍，頻率高的部分被增強(qiáng)了,頻率低的部分被壓縮。增強(qiáng)了峰值處的對(duì)比度，而減弱兩端（最亮和最暗）的對(duì)比度。原始的直方圖均衡化后的直方圖3、直方圖匹配把原圖象的直方圖變換為某種指定形狀的直方圖或某一參考圖象的直方圖，然后按照已知的指定形態(tài)的直方圖調(diào)整原圖象各象元的灰級(jí)，最后得到一個(gè)直方圖匹配的圖象。使用的模板有正態(tài)拉伸匹配、暗區(qū)拉伸匹配、亮區(qū)拉伸匹配。主要應(yīng)用于有一幅很好的圖象作為標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對(duì)另一圖象進(jìn)行匹配，以改善被處理圖象的質(zhì)量應(yīng)用于數(shù)字鑲嵌。三、空間濾波（鄰域增強(qiáng)）對(duì)比度變換：點(diǎn)增強(qiáng)，是單個(gè)像元的運(yùn)算，從整體上改善圖像質(zhì)量；空間濾波：中心像元與周圍相鄰像元間的運(yùn)算，用于去噪聲、圖像平滑、銳化和相關(guān)運(yùn)算。1、圖像卷積運(yùn)算模板圖像窗口作用：抑制噪聲，增強(qiáng)地物的某些特征2、平滑圖像中某些亮度變化過大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點(diǎn)（噪聲）時(shí)，采用平滑的方法可以減小變化，使亮度平緩或去掉“噪聲”點(diǎn)。均值平滑（濾波）：每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)取平均值來代替該像元值。中值濾波：每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)取中間亮度值來代替該像元值。均值平滑模板原始圖像均值濾波圖像3、銳化為了突出圖像的邊緣、線狀目標(biāo)或某些亮度變化率大的部分，可采用銳化方法。銳化后的圖像不再具有原圖像的特征，成為邊緣圖像。（1）羅伯特(Roberts)梯度r(i,j)r(i,j+1)r(i+1,j)r(i+1,j+1)意義在于用交叉的方法檢測(cè)出像元與其鄰域在上下之間或左右之間或斜方向之間的差異。（2）索伯爾(Sobel)梯度（3）Laplace算法算法意義是檢測(cè)亮度變化率的變化率，相當(dāng)于二階微分。

（4）定向檢測(cè)垂直定向檢測(cè)水平定向檢測(cè)Laplace算法1、單波段彩色變換單波段彩色變換是灰度圖像的彩色表示或顯示。又稱密度分割。密度分割：將連續(xù)的灰度值轉(zhuǎn)換為少量的灰度區(qū)間，并用不同的顏色表示，增強(qiáng)了圖像的目視解譯效果四、彩色變換TM3密度分割（5級(jí)）粗略顯示水體、植被、裸地/城鎮(zhèn)等HLS變換2、多波段彩色變換五、圖像運(yùn)算兩幅或多幅單波段圖像，空間配準(zhǔn)后可進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)。

1、差值運(yùn)算：兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對(duì)應(yīng)像元的亮度（灰度）值相減。差值圖像提供了不同波段或不同時(shí)相圖像間的差異信息。2、比值運(yùn)算：兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對(duì)應(yīng)像元的亮度（灰度）值相除（除數(shù)不為0）。比值圖像，像元的亮度反映了兩個(gè)波段光譜比值的差異，常用來檢測(cè)植被，消除“同物異譜”現(xiàn)象。1、差值運(yùn)算TM4-3-2TM4-TM32、比值運(yùn)算1）除數(shù)為零2）像元灰度值大于255。植被指數(shù)：是基于植被葉綠素在紅色波段的強(qiáng)烈吸收以及在近紅外波段的強(qiáng)烈反射，通過紅和近紅外波段的比值或線性組合實(shí)現(xiàn)對(duì)植被信息狀態(tài)的表達(dá)。植被指數(shù)有許多不同的表達(dá)公式：SR=NIR/R（simpleratio）（比值植被指數(shù)）NDVI=（NIR-R）/(NIR+R)（歸一化差值植被指數(shù)）SAVI=（1+L）（NIR-R）/（NIR+R+L），L=0.5（土壤修正植被指數(shù)）如對(duì)TM數(shù)據(jù)：

NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3）六、多光譜變換1、n維多光譜空間2、K-L變換又稱主成分變換，主成分分析（PCA,PrincipalComponentAnalysis）作用：去除相關(guān)性、突出地物特征壓縮數(shù)據(jù)剔除噪聲基本原理：求出一個(gè)變換矩陣，經(jīng)變換形成一組新的主分量波段。公式為：Y=AXY為變換后的主分量空間像元矢量X為變換前的多光譜空間像元矢量A為變換矩陣。是X空間協(xié)方差矩陣Σx的特征向量矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。步驟：計(jì)算原始圖象的協(xié)方差矩陣；計(jì)算的特征值和特征向量；生成主成分原始圖象TM1-5，7主成分圖象PC1-63、K-T變換[（Kauth-Thomas）變換]是一種線性變換，使坐標(biāo)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)之后坐標(biāo)軸的方向與地物，特別是和植被生長(zhǎng)及土壤有密切的關(guān)系。Y=BX七、多源信息復(fù)合將多種遙感平臺(tái)，多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)之間以及遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)之間的信息組合匹配的技術(shù)。遙感信息復(fù)合遙感與非遙感信息復(fù)合不同傳感器的遙感信息復(fù)合不同時(shí)相的遙感信息復(fù)合1、遙感信息復(fù)合1）不同傳感器的遙感信息復(fù)合（以TM與SPOT圖像為例）步驟（1）配準(zhǔn)（2）復(fù)合方法一：直接復(fù)合法如：TM432每個(gè)波段圖像與SPOT圖像作逐點(diǎn)運(yùn)算，生成三幅圖像，然后進(jìn)行彩色合成，生成復(fù)合圖像。1）不同傳感器的遙感信息復(fù)合（以TM與SPOT圖像為例）方法二：代換法①TM多光譜圖像作PCA變換，用SPOT全色圖像代換變換后的第一主成分，然后作反變換；②TM作HLS變換，用SPOT全色圖像代換變換后的明度成分，然后作反變換。2、遙感與非遙感信息復(fù)合步驟：1、地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化（1） 網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成（2） 與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)2、最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選?。嚎蛇xPCA變換后的前兩個(gè)波段。3、復(fù)合第五章遙感圖像目視解譯與制圖5.1遙感圖像目視解譯原理5.2遙感圖像目視解譯方法5.3遙感制圖概述遙感圖像解譯：從遙感圖像上獲取目標(biāo)地物信息的過程。分為目視解譯和計(jì)算機(jī)解譯。目視解譯：指通過直接觀察或借助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標(biāo)地物信息的過程。需要豐富的專業(yè)知識(shí)，邏輯判斷、空間推理、綜合分析。計(jì)算機(jī)解譯：以計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)為支撐，利用模式識(shí)別與人工智能技術(shù)，根據(jù)遙感圖像中目標(biāo)地物的光譜特征和空間結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合專家的經(jīng)驗(yàn)（知識(shí)庫(kù)），進(jìn)行分析和推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感圖像的理解，完成信息提取的過程。5.1遙感圖像目視解譯原理大小形狀、色調(diào)灰階畸變失真、成圖比例增強(qiáng)處理、信息提取邏輯推理、對(duì)比分析空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間特點(diǎn)化學(xué)組分、物理屬性遙感圖象地表景觀目視解譯一、遙感目視解譯的過程目視解譯是遙感成像的逆過程1地物影像特征色：色調(diào)、顏色和陰影等；形：形狀、大小、紋理、圖型；位：空間位置、相關(guān)布局等。

二、遙感圖像目標(biāo)地物識(shí)別特征2解譯標(biāo)志遙感圖像上能夠區(qū)分、識(shí)別、判斷地物屬性、性質(zhì)和相互關(guān)系的影象特征。直接標(biāo)志：能夠直接判讀和確定目標(biāo)物屬性、性質(zhì)影像特征。是目標(biāo)物自身特點(diǎn)在影象上的直接表現(xiàn)。間接標(biāo)志：與地物屬性有內(nèi)在聯(lián)系，通過相關(guān)分析能確定其性質(zhì)和屬性的影像特征。（1）直接解譯標(biāo)志形態(tài)(Shape)大小(Size)色調(diào)(Tone)顏色(Color)陰影(Shadow)圖型（樣式）(Pattern)布局(Association)紋理(Texture)位置(Site)形狀

地物呈現(xiàn)的外部輪廓。需要根據(jù)影象比例尺和分辨率具體分析。目標(biāo)地物在遙感圖像上。

色調(diào)

全色遙感圖像中白黑深淺程度（灰度）。色調(diào)是區(qū)分目標(biāo)地物的基本標(biāo)志。

顏色彩色遙感圖像：真彩色、假彩色

真彩色圖像上地物顏色能真實(shí)反映實(shí)際地物顏色特征，符合人的認(rèn)知習(xí)慣。目視判讀前,需對(duì)圖像進(jìn)行彩色合成，以增強(qiáng)目視解譯效果。陰影分本影和落影。增強(qiáng)地物的立體感；同時(shí)也造成同物異譜現(xiàn)象。圖型即影紋圖案。目標(biāo)地物規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。紋理遙感圖像中目標(biāo)地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化形成的影像結(jié)構(gòu)。即地物影像上的色調(diào)變化的空間布局和頻率的變化。如點(diǎn)狀、粒狀、線狀、斑狀等。紋理描述：粗糙、平滑。

花崗巖的紋理片麻巖的紋理布局

物體間的空間配置。物體間一定的位置關(guān)系和排列方式，形成了很多天然和人工目標(biāo)特點(diǎn)。

位置地物分布的地點(diǎn)。包括地理位置和相對(duì)位置。

（2）間接解譯標(biāo)志從目標(biāo)地物其它相關(guān)事物間之間的聯(lián)系，通過邏輯推理進(jìn)行判斷。建立間接標(biāo)志需要豐富的知識(shí)背景和推理分析，是一種綜合分析、相關(guān)分析的方法。如進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造分析，水系形態(tài)、地貌類型常作為間接解譯標(biāo)志；城市人口判讀，將建筑物密度、樓層數(shù)、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)作為間接解譯標(biāo)志。水系可作為地質(zhì)地貌解譯的間接標(biāo)志輻射型水系(火山)向心型水系(盆地)格子狀水系(斷層)一、遙感圖像目視解譯的認(rèn)知過程自下向上過程自上向下過程圖像信息獲取特征提取識(shí)別證據(jù)選取圖像辨識(shí)提出假設(shè)特征匹配5.2遙感圖像目視解譯方法二、遙感圖像目視解譯方法（1）直接判讀法

使用直接判讀標(biāo)志解譯分析，有色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖案等。（2）對(duì)比分析法

同類地物對(duì)比分析、空間對(duì)比分析、時(shí)相動(dòng)態(tài)對(duì)比法。（3）信息復(fù)合法

利用專題圖或地形圖與遙感圖像復(fù)合，根據(jù)專題圖或者地形圖提供的多種輔助信息，識(shí)別遙感圖像上目標(biāo)地物。（4）綜合推理法綜合考慮遙感圖像多種解譯特征，結(jié)合專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，分析、推斷某種目標(biāo)地物的方法。（5）地理相關(guān)分析法根據(jù)地理環(huán)境中各種地理要素之間的相互依存，相互制約的關(guān)系，借助專業(yè)知識(shí)，分析推斷某種地理要素性質(zhì)、類型、狀況與分布的方法。三、遙感圖像目視解譯步驟1、目視解譯準(zhǔn)備工作階段(1)解譯判讀訓(xùn)練

1）判讀知識(shí)、專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)

2）實(shí)踐訓(xùn)練學(xué)習(xí)別人的判讀經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例，與實(shí)地對(duì)照并參考一些典型試驗(yàn)區(qū)的進(jìn)行分析等。(2)搜集充足的資料(3)了解圖像的來源、性質(zhì)和質(zhì)量2、初步解譯與判讀區(qū)的野外考察初步解譯：了解解譯區(qū)地理、地質(zhì)概況，確立典型樣區(qū)解譯標(biāo)志，探索解譯方法，為全面解譯奠定基礎(chǔ)。野外考察：對(duì)各種地物的判讀標(biāo)志進(jìn)行驗(yàn)證和修正，系統(tǒng)地建立影像解譯標(biāo)志。以此作為建立地區(qū)性的判讀標(biāo)志的依據(jù)。3、室內(nèi)詳細(xì)判讀統(tǒng)籌規(guī)劃、分區(qū)判讀，由表及里、循序漸進(jìn)，去偽存真、靜心解譯。4、野外驗(yàn)證與補(bǔ)判野外驗(yàn)證包括：檢驗(yàn)專題解譯中圖斑的內(nèi)容是否正確;檢驗(yàn)解譯標(biāo)志。疑難問題的補(bǔ)判：對(duì)室內(nèi)判讀中遺留的疑難問題的再次解譯。四、遙感圖像目視解譯的一般原則先整后局部：從整體到局部對(duì)遙感圖像進(jìn)行觀察。先易后難：先確認(rèn)易識(shí)別的地物，從已知到未知。多源圖像綜合分析：不同傳感器、不同波段、不同時(shí)相圖像綜合解譯。先地理后專題：先對(duì)地形地貌、植被、水系等進(jìn)行解譯分析，再對(duì)專題要素進(jìn)行解譯。圖像解譯與地面調(diào)查相結(jié)合。解決解譯中的不確定性（即同物異譜、異物同譜）。5.3遙感制圖一、遙感影像地圖是一種以遙感影像和一定的地圖符號(hào)來表現(xiàn)制圖對(duì)象地理空間分布和環(huán)境狀況的地圖。按其表現(xiàn)內(nèi)容分為：普通影像地圖專題影像地圖按獲取遙感信息傳感器的不同：航空攝影影像地圖掃描影像地圖雷達(dá)影像地圖考古二、遙感影像圖制圖1、影像地圖的設(shè)計(jì)2、遙感影像的選擇、處理和識(shí)別3、地理基礎(chǔ)底圖的選取一般選地形圖作為地理基礎(chǔ)底圖4、影像幾何糾正5、制作線劃注記版6、遙感影像地圖的制印三、計(jì)算機(jī)輔助遙感制圖指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下，根據(jù)地圖制圖原理，應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)和數(shù)字地圖編輯加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遙感影像地圖制作和成果表現(xiàn)的技術(shù)方法。其制作過程為：1、遙感影像信息選取與數(shù)字化2、地理基礎(chǔ)底圖的選取與數(shù)字化3、遙感影像幾何糾正與圖像處理4、遙感影像鑲嵌與地理基礎(chǔ)底圖的拼接5、地理基礎(chǔ)底圖與遙感影像復(fù)合6、符號(hào)注記圖層生成7、影像地圖圖面配置8、遙感影像地圖制作與印刷第六章遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯6.1數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)6.2遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)6.3遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類6.1數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)一、光學(xué)圖像與數(shù)字圖像早期的遙感技術(shù)通過攝影成像方法得到的像片稱之為光學(xué)圖像。能在計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)、運(yùn)算、顯示和輸出的圖像稱為數(shù)字圖像。遙感圖像是由無數(shù)個(gè)很小的單元（像元）組成的，每個(gè)像元的明暗程度記錄了成像瞬間的物體的電磁輻射強(qiáng)度（反射率或發(fā)射率）。二、圖像的表示O圖像xy(x,y)表示像元的位置；f(x,y)表示（x,y)位置上的對(duì)應(yīng)地物電磁輻射強(qiáng)度。O圖像xy1234213456Pixel函數(shù)f(x,y)的取值：離散整數(shù)取樣是根據(jù)需要將灰度空間分成2n級(jí),根據(jù)方格內(nèi)電磁輻射強(qiáng)弱取其平均值整數(shù)作為函數(shù)f(x,y)的值。一幅數(shù)字圖像其實(shí)質(zhì)是一個(gè)數(shù)字矩陣。數(shù)字矩陣可以計(jì)算機(jī)里進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)算。6.2遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)遙感數(shù)字圖像:

以數(shù)字形式表現(xiàn)的遙感影像?；締挝粸橄袼兀ㄏ裨怯?jì)算機(jī)圖像處理的最小單元。像元的大小由傳感器的瞬時(shí)視場(chǎng)角決定，對(duì)應(yīng)的地面的投影面積或大小即空間分辨率或地面分辨率。空間特征屬性特征1、遙感數(shù)字圖像的特點(diǎn)1）便于計(jì)算機(jī)處理與分析

2）圖像信息損失低

3）抽象性強(qiáng)2、遙感數(shù)字圖像的類型1）二值數(shù)字圖像2）單波段數(shù)字圖像3）多波段數(shù)字圖像多波段圖像的顯示色彩合成不同的波段賦予不同的原色3、遙感數(shù)字圖像的存貯格式1）BSQ（Bandsequential）

2）BIP（Bandinterleavedbypixel）

3）BIL（Bandinterleavedbyline）

4、光學(xué)影像—遙感數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)化1）空間采樣：確定采樣間距2）屬性量化：8位，24位6.3遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類通過模式識(shí)別理論，利用計(jì)算機(jī)將遙感圖象自動(dòng)分成若干地物類別的方法。如土地覆蓋/土地利用分類、森林類型分類、植被類型分類。

一、基本概念特征（feature）：在多波段圖象中，每個(gè)波段都可看作一個(gè)變量，稱為特征變量。特征變量構(gòu)成的空間稱特征空間。特征提取(featureextraction)：找出反映地物類別差異的特征變量用于分類的過程。不同的地物具有不同的光譜特征，同類地物具有相同或相似的光譜特征。遙感圖象計(jì)算機(jī)分類即是基于數(shù)字圖象中反映的同類地物的光譜相似性和異類地物的光譜差異性。根據(jù)遙感圖像中像元的相似度將目標(biāo)地物分為不同類型。相似度常用的度量指標(biāo)：距離、相關(guān)系數(shù)。二、基本原理歐氏距離:N,波段數(shù);dij第個(gè)i像元與第j個(gè)像元在N維空間中的距離;xik為第個(gè)k波段上第i個(gè)像元的灰度值;絕對(duì)距離:常用的距離和有關(guān)統(tǒng)計(jì)量馬氏距離:相關(guān)系數(shù):三、遙感數(shù)字圖像的分類方法分類方式：監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類。分類器：統(tǒng)計(jì)分類、模糊分類、鄰域分類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類等。從研究區(qū)域選取有代表性的訓(xùn)練區(qū)作為樣本。根據(jù)已知訓(xùn)練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征參數(shù)（如像素亮度均值、方差等），建立判別函數(shù)，據(jù)此對(duì)數(shù)字圖像待分像元進(jìn)行分類，依據(jù)樣本類別的特征來識(shí)別非樣本像元的歸屬類別。(一）監(jiān)督分類常用的監(jiān)督分類方法：1、最小距離分類法2、多級(jí)切割分類法3、特征曲線窗口法4、最大似然分類法1、最小距離分類法一種相對(duì)簡(jiǎn)化了的分類方法。假設(shè)N維空間存在M個(gè)類別，某一像元距哪類距離最小，則判歸該類通過訓(xùn)練樣本事先確定類別數(shù)、類別中心，然后進(jìn)行分類。分類的精度取決于訓(xùn)練樣本的準(zhǔn)確與否最小距離分類法2、多級(jí)切割分類法

在各特征軸上設(shè)置一系列分割點(diǎn)。將多維特征空間劃分成分別對(duì)應(yīng)不同分類類別的互不重疊的特征子空間。3、最大似然法建立在貝葉斯準(zhǔn)則基礎(chǔ)上，分類錯(cuò)誤概率最小的一種非線性分類，是應(yīng)用比較廣泛、比較成熟的一種監(jiān)督分類方法。求出每個(gè)像素對(duì)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。最大似然法訓(xùn)練區(qū)：已知覆蓋類型的代表樣區(qū)，用于描述主要特征類型的光譜屬性。其精度直接影響分類結(jié)果檢驗(yàn)區(qū)：用于評(píng)價(jià)分類精度的代表樣區(qū)。在監(jiān)督分類中，訓(xùn)練階段的質(zhì)量決定著分類階段的成功與否，也決定著從分類中所獲取的信息的價(jià)值。用于圖象分類的訓(xùn)練區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，一定要充分反映每種信息類型中光譜類別的所有組成。樣本的采集要具有代表性、完整性，盡量采集多個(gè)樣區(qū)。原始圖象

分類圖象專題制圖

根據(jù)事先指定的某一準(zhǔn)則，而進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別歸類，無須人為干預(yù)，分類后需確定地面類別。在非監(jiān)督分類中，先確定光譜可分的類別，然后定義它們的信息類。（二）非監(jiān)督分類TM4-3-2假彩色合成圖像非監(jiān)督分類結(jié)果:15個(gè)光譜類非監(jiān)督分類4-