遙感制圖全冊配套完整課件

遙感制圖全冊配套完整課件第一章緒論《遙感制圖》《遙感導(dǎo)論》《遙感數(shù)字圖像處理》《遙感制圖》《數(shù)字圖像處理》《遙感技術(shù)及其應(yīng)用》相關(guān)課程第一章緒論第二章電磁輻射與地物光譜特征第三章遙感成像原理與遙感圖像特征第四章遙感圖像處理第五章遙感圖像目視解譯方法第六章遙感數(shù)字圖像計算機解譯第七章遙感制圖方法第八章影像地圖的制作第九章普通地圖的更新第十章專題地圖與系列地圖的制作課程結(jié)構(gòu)（以前）第一章緒論第二章遙感成像原理與成像特征第三章遙感影像圖的輻射校正與修復(fù)第四章遙感影像圖的增強、復(fù)原與融合第五章遙感制圖的幾個基礎(chǔ)問題第六章數(shù)字高程模型的遙感生成方法第七章正射影像圖與三維景觀圖的制作第八章遙感影像地圖的制作第九章普通地圖的更新第十章遙感定性專題地圖的制作第十一章超分辨率遙感制圖第十二章遙感定量專題圖的制作第十三章太空遙感制圖第十四章遙感系列地圖與地圖集的制作課程結(jié)構(gòu)遙感（RemoteSensing）遙遠的感知”遙感的基本概念“千里眼”、“順風耳”

地球上每一個物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射信息和能量，其中有一種人類已經(jīng)認識到的形式——電磁波，并且發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠距離識別物體。廣義的遙感遙感是通過不與物體、區(qū)域或現(xiàn)象接觸獲取調(diào)查數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析得到物體、區(qū)域或現(xiàn)象有關(guān)信息的一門科學(xué)和技術(shù)。包括對重力、磁力、聲波、地震波的探測。遙感的基本概念狹義的遙感遙感是利用搭載在航空航天平臺上的傳感器記錄各種地球表面物體反射和發(fā)射的電磁能量變化，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。1988年ISPRS在日本京都第16屆大會上定義：攝影測量與遙感是對非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù)遙感的基本概念信息獲取：信息獲取是指運用遙感設(shè)備接收、記錄目標物電磁波特性的探測過程。信息獲取所采用的遙感技術(shù)裝備主要包括遙感平臺和傳感器。信息處理：信息處理是對所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理的技術(shù)過程。信息應(yīng)用：信息應(yīng)用是將遙感信息應(yīng)用于各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的使用過程。按遙感平臺分：地面遙感、航空遙感、航天遙感、太空（航宇）遙感按傳感器的探測波段分：紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多波段遙感按工作方式分：主動遙感、被動遙感按應(yīng)用領(lǐng)域分：資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、氣象遙感、……等等遙感類型遙感的發(fā)展遙感可以廣泛應(yīng)用于測繪、軍事、氣象、資源、環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、水利、城市規(guī)劃等多個領(lǐng)域2009年，全球遙感技術(shù)市場約為82億美元，預(yù)計到2014年，其將增長到110億美元，年復(fù)合增長率為6.1％。我國政府十分重視發(fā)展遙感技術(shù)，在《國家科學(xué)技術(shù)中長期規(guī)劃綱要(2006～2020)》中，已將高分辨率遙感對地觀測系統(tǒng)列為國家重大專項。溫家寶總理指出要“特別要大力推廣應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)，提高資料信息的綜合處理能力”；胡錦濤總書記提出“要加快遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用”。地圖的基本概念地圖就是依據(jù)一定的數(shù)學(xué)法則，使用制圖語言，通過制圖綜合，在一定的載體上，表達地球（或其他天體）上各種事物的空間分布、聯(lián)系及時間中的發(fā)展變化狀態(tài)的圖形。按照地圖的內(nèi)容，地圖可分為普通地圖、地形圖和專題地圖三種。（1）按其區(qū)域范圍分為：世界圖、半球圖、大洲圖、大洋圖、大海圖、國家（地區(qū)）圖、省區(qū)圖、市縣圖等。（2）按其專題學(xué)科分為：自然地圖、人口圖、經(jīng)濟圖、政治圖、文化圖、歷史圖。（3）按其具體應(yīng)用分為：參考圖、教學(xué)圖、地形圖、航空圖、海圖、海岸圖、天文圖、交通圖、旅游圖等。（4）按其使用形式分為：掛圖、桌面圖、地圖集（冊）等。（5）按其表現(xiàn)形式分為：縮微地圖、數(shù)字地圖、電子地圖、影像地圖等。（6）按其印刷開本分為：16開、8開、4開，對開，全張、兩全張、三全張、四全張，九全張。（7）按地圖分類：地圖集，電子地圖，三維地圖，衛(wèi)星地圖，影像地圖等。地圖的基本概念地圖4D產(chǎn)品

隨著技術(shù)的進步，地圖不在局限與以往的模式，現(xiàn)代數(shù)字地圖主要由DOM、DEM、DRG、DLG

以及復(fù)合模式組成。數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap簡稱DOM）是對遙感影像進行逐象元糾正，再按影像鑲嵌，根據(jù)圖幅范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù)。

DOM信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測性，從中可直接提取自然地理和社會經(jīng)濟信息。

地圖4D產(chǎn)品

數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel簡稱DEM）是以高程表達地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合。

DEM可制作透視圖、斷面圖，進行工程土石方計算、表面覆蓋面積統(tǒng)計，用于與高程有關(guān)的地貌形態(tài)分析、通視條件分析、洪水淹沒區(qū)分析。

數(shù)字線劃地圖（DigitalLineGraphic簡稱DLG）是現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素的分層矢量數(shù)據(jù)集，且保存要素間空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息。

數(shù)字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數(shù)字化產(chǎn)品。

遙感技術(shù)的發(fā)展為古老的地圖學(xué)賦予了新的生命活力，為地圖制作提供了豐富多樣的信息源，使地圖學(xué)從內(nèi)容到形式以及制作方面都發(fā)生了全新的變化。1.遙感技術(shù)為地圖制作提供了新的、豐富的信息源遙感數(shù)據(jù)具有全球性、完整性、系統(tǒng)性和周期性，因而為地圖編制解決了一系列難題：保證地圖的完整性。遙感數(shù)據(jù)可以覆蓋地球的每一個角落，一般情況下不存在數(shù)據(jù)的空白區(qū)。近三十年來，不少國家利用陸地衛(wèi)星圖像修編和更新了普通地圖，并新編了各種專題地圖，尤其是填補了過去人們難以進入的制圖區(qū)域的空白。保證地圖現(xiàn)勢性。由于遙感信息源更新的周期短，利用遙感信息制圖可提高地圖的現(xiàn)勢性，大大縮短地圖的更新周期。保證地圖制作的經(jīng)濟性遙感制圖的意義2.遙感技術(shù)為制圖工藝帶來了新變化遙感技術(shù)與地圖科學(xué)的結(jié)合，打破了從線劃圖到線劃圖，從大比例尺圖到小比例尺圖的傳統(tǒng)地圖制圖模式，使地圖制圖可以建立在遙感圖像的基礎(chǔ)上。從遙感圖像直接成圖，這是地圖學(xué)史上的又一次飛躍。傳統(tǒng)的地圖制圖過程中，制圖綜合質(zhì)量受制圖人員條件的限制（對地理特征的認識水平、制圖熟練程度等）。而遙感制圖則有利于地圖質(zhì)量的提高。傳統(tǒng)的經(jīng)地面調(diào)查編制而成的各種專題地圖，受制圖時間、條件、人員水平差異的限制，往往使得同一制圖區(qū)域范圍內(nèi)，不同專題圖相關(guān)專業(yè)的內(nèi)容和類型界線出現(xiàn)矛盾現(xiàn)象。而遙感制圖是根據(jù)統(tǒng)一的信息源進行遙感圖像解譯成圖，這種成圖方法有利于各專題圖幅之間內(nèi)容的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。遙感制圖的意義3.遙感技術(shù)發(fā)展了地圖學(xué)理論對地圖信息論的影響地圖信息論是研究地圖圖形顯示、傳遞、存儲、處理和利用空間信息的理論。遙感圖像的宏觀性、多光譜特性和多時相特性，充實和豐富了地圖信息。通過對多波段、多時相、多種遙感圖像的分析，使得通過遙感圖像所提取的信息，要超過一般地面觀察所能獲取的信息。因此，開展對地圖信息與遙感信息特征結(jié)合方面的理論研究，對地圖學(xué)理論的發(fā)展具有重要的實際意義。遙感制圖的意義地圖信息傳輸論是研究地圖信息傳遞過程和方法的理論。遙感制圖在制圖程序上改變了常規(guī)制圖的模式，也改善了地圖信息傳輸?shù)哪Ｊ?，它對地圖信息傳輸理論的影響主要表現(xiàn)在：（1）改變了地圖信息傳輸?shù)哪Ｊ?。客觀世界制圖者的認識地圖用圖者的認識客觀世界(遙感圖像)制圖者的認識地圖用圖者的認識(常規(guī)制圖信息傳輸模式示意圖)遙感制圖信息傳輸模式示意圖:遙感制圖的意義（2）減少制圖過程中信息的損失和變形（避免多次綜合）（3）提高地圖應(yīng)用的效率對地圖模型論的影響地圖模型論是把地圖作為一種模型來看待，并用模型法來解釋地圖的制作和應(yīng)用的理論。遙感圖像把地圖模型和對實地進行分析研究的結(jié)合變?yōu)楝F(xiàn)實，這就改變了傳統(tǒng)地圖圖形來自野外調(diào)查制圖的、根據(jù)特征點轉(zhuǎn)繪類型界線的作法，依據(jù)遙感圖像的影像特征，進行專題類型界線的線轉(zhuǎn)繪，這種作法可以保證遙感系列制圖各專題要素內(nèi)容的正確性與協(xié)調(diào)性。對地圖感受論的影響地圖感受論是研究應(yīng)用生理學(xué)和心理學(xué)的一些理論來探討讀圖過程，為取得較好的地圖傳輸效果，為選擇最佳的地圖圖形與色彩設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。遙感影像越來越多地出現(xiàn)在各種專題地圖當中，這為地圖感受論提出了廣泛的研究課題。遙感制圖的意義謝謝！授課完畢第二章遙感成像原理與成像特征

沈煥鋒

武漢大學(xué)

資環(huán)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

shenhf@《遙感制圖》提綱主動遙感與被動遙感遙感的主要成像手段

國內(nèi)外遙感觀測平臺觀測平臺的組網(wǎng)技術(shù)2356遙感衛(wèi)星運行軌道1遙感影像的分辨率4地球同步衛(wèi)星：相對靜止在赤道某一點上空，運行方向、速度與地球自轉(zhuǎn)相同，靜止衛(wèi)星。太陽同步衛(wèi)星：軌道近似穿越極地，通過地球上同一點上空的時間一致。遙感衛(wèi)星軌道提綱主動遙感與被動遙感遙感的主要成像手段

國內(nèi)外遙感觀測平臺觀測平臺的組網(wǎng)技術(shù)2356遙感衛(wèi)星運行軌道1遙感影像的分辨率4主動遙感：探測儀器發(fā)出特定波長的信號，然后探測被地面或大氣反射到儀器的信號。大氣主動遙感26被動遙感：探測儀器獲取目標物體自身發(fā)射或是反射來自自然輻射源的電磁波信息的遙感系統(tǒng)

。被動遙感提綱主動遙感與被動遙感遙感的主要成像手段

國內(nèi)外遙感觀測平臺觀測平臺的組網(wǎng)技術(shù)2334遙感衛(wèi)星運行軌道1遙感影像的分辨率4遙感成像手段遙感必須利用某種電磁波優(yōu)勢:

遙感成像手段可見光與近紅外遙感(被動)可獲取真彩色影像可獲取高空間分辨率影像（全色波段）可直接反演多種物理參量不足:

不能晝夜連續(xù)觀測受天氣條件影響大0.40um~0.76um,0.76um~3.0um反射能量遙感成像手段可見光與近紅外遙感GeoEye影像HJ-1影像遙感成像手段熱紅外遙感8um~14um發(fā)射能量優(yōu)勢:

全天時成像直接反演陸表溫度不足:

受天氣條件限制空間分辨率不高遙感成像手段熱紅外遙感發(fā)射能量武漢市影像圖熱紅外溫度反演圖遙感成像手段微波遙感0.8cm~30cm優(yōu)勢:

全天時、全天候具備一定的穿透能力不足:

幾何變形大相干斑現(xiàn)象嚴重主動（合成孔徑雷達）被動（微波輻射計）遙感成像手段微波遙感地表形變遙感成像手段激光雷達優(yōu)勢:

高精度高程信息（空）高精度大氣信息（星、地）不足:

高程測量衛(wèi)星應(yīng)用困難幾何、物理信息難以同時獲取遙感成像手段激光雷達遙感成像手段激光雷達提綱主動遙感與被動遙感遙感的主要成像手段

國內(nèi)外遙感觀測平臺觀測平臺的組網(wǎng)技術(shù)2356遙感衛(wèi)星運行軌道1遙感影像的分辨率4空間分辨率

空間（地面）分辨率：是指傳感器所能分辨的最小的目標大小，一般指影像中一個像素點所代表的目標實際范圍的大小?？臻g分辨率空間分辨率北京故宮_SPOT_2.5m北京故宮_QuickBird_0.6m衛(wèi)星/傳感器地面分辨率(全色/多光譜)(m)

GeoeyeWorldView-10.410.5

QuickBird0.61/2.44

IKONOS1/4

SPOT/HRV2.5/5

Landsat/ETM15/30

Landsat/TM30

Terra/MODIS250-1000NOAA/AVHRR>1100空間分辨率GeoEye影像—0.41米MODIS影像—1000米空間分辨率空間分辨率地面遙感航空遙感飛機航天遙感

衛(wèi)星、航天飛機、飛船空間分辨率DMC航空遙感影像時間分辨率時間分辨率是對同一地點進行重復(fù)觀測的時間間隔，也可以稱作重訪周期。重訪周期越短，時間分辨率越高。不同傳感器的時間分辨率IKONOS重訪周期為14天；SPOT/HRV重訪周期為26天；Landsat/TM重訪周期為16天；HJ-1A星重訪周期為4天；Terra/MODIS重訪周期為1～2天；QuickBird重訪周期為6天NOAA/AVHRR重訪周期為12小時；影響因素：觀測視角衛(wèi)星高度側(cè)擺能力不同傳感器的時間分辨率2010-07-262010-07-282010-07-302010-07-312010-08-022010-08-032010-08-042010-08-052010-08-082010-08-10中國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測衛(wèi)星影像2004_07_052004_05_07不同時相影像的應(yīng)用雅典奧林匹克運動場2004_4_192003_03_04北京奧運會拆遷情況監(jiān)測不同時相影像的應(yīng)用地震前地震后2008_05_24不同時相影像的應(yīng)用映秀鎮(zhèn)災(zāi)后重建

2009_05_212010_04_27不同時相影像的應(yīng)用撫州臨川區(qū)撫河干流唱凱堤監(jiān)測

不同時相影像的應(yīng)用甘肅舟曲縣泥石流（2010-8-7）1988年1991年1996年1998年2002年武漢市城市擴張分析洪水淹沒后的巴拉圭洪水淹沒前的巴拉圭全球NDVI(植被指數(shù))多源遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用光譜分辨率紅綠藍光譜分辨率：指傳感器在接收目標輻射的波譜時能夠分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率越高。光譜分辨率全色影像一個波段多光譜影像多于一個波段高光譜影像上百個波段超光譜影像上千個波段光譜分辨率衛(wèi)星/傳感器波段范圍（um）衛(wèi)星/傳感器波段范圍（um）衛(wèi)星/傳感器波段范圍（um）LandsatTM0.45～0.52（藍）0.52～0.60（綠）0.63～0.69（紅）0.76～0.90（近紅外）1.55～0.75（中紅外）10.4～12.4（熱紅外）2.05～2.35（中紅外）MODIS0.620～0.6700.841～0.8760.459～0.4790.545～0.5651.230～1.2501.628～1.6522.105～2.1550.405～0.4200.438～0.4480.483～0.4930.526～0.5360.546～0.5560.662～0.6720.673～0.6830.743～0.7530.862～0.8770.890～0.9200.931～0.941MODIS0.915～0.9653.600～3.8403.929～3.9893.929～3.9894.020～4.0804.433～4.4984.482～4.5491.360～1.3906.535～6.8957.175～7.4758.400～8.7009.380～9.80010.780～11.28011.770～12.27013.185～13.48513.485～13.78513.785～14.08514.085～14.385NOAA-AHRR0.58～0.68（紅）0.72～1.10（近紅外）3.55～3.93（熱紅外）10.3～11.3（熱紅外）11.3～12.5（熱紅外）SPOT-HRV0.50～0.59（綠）0.61～0.68（紅）0.79～0.89（近紅外）0.51～0.73（可見光）不同多光譜傳感器的光譜分辨率：光譜分辨率AVIRIS（可見光／紅外成像光譜儀）：224波段影像立方體光譜曲線明礬石在不同傳感器下的光譜曲線光譜分辨率光譜分辨率典型地物的光譜特征光譜分辨率不同長勢的松樹光譜曲線

不同植物光譜曲線光譜分辨率輻射分辨率

在影像中表現(xiàn)為影像的灰度級：字節(jié)型整型浮點型雙浮點型輻射分辨率：是傳感器接收地面反射或發(fā)射信號時，能夠分辨的最小輻射度差。遙感影像融合不同傳感器的遙感影像數(shù)據(jù)在時間、空間和光譜方面差異很大，僅僅利用一種遙感影像數(shù)據(jù)難以滿足應(yīng)用要求，而多源遙感數(shù)據(jù)所提供的信息具有冗余性、互補性。空間分辨率

時間分辨率

光譜分辨率123相互制約影像融合（空間、光譜）低空間分辨率、高光譜分辨率高空間分辨率、低光譜分辨率高空間分辨率、高光譜分辨率影像融合（空間、光譜）98年長江洪水的遙感監(jiān)測（雷達與TM影象的復(fù)合）影像融合（空間、時間）

MODIS影像：28/12/2003,30/12/2003,01/01/2004,04/01/2004,06/01/2004和08/01/2004.

影像融合（空間、時間）影像超分辨率（空間、時間）

原始影像

融合影像對高時間、空間分辨率的期待3S（RS、GPS、GIS）集成視頻提綱主動遙感與被動遙感遙感的主要成像手段

國內(nèi)外遙感觀測平臺觀測平臺的組網(wǎng)技術(shù)2356遙感衛(wèi)星運行軌道1遙感影像的分辨率4國外主要衛(wèi)星遙感平臺Landsat衛(wèi)星EO-1衛(wèi)星

SPOT衛(wèi)星QuickBird衛(wèi)星GeoEye衛(wèi)星Terra/Aqua衛(wèi)星

Calipso衛(wèi)星Landsat衛(wèi)星

陸地衛(wèi)星Landsat，1972年發(fā)射第一顆，已連續(xù)38年為人類提供陸地衛(wèi)星圖像，共發(fā)射了7顆，傳感器主要有MSS,TM,ETM。

陸地衛(wèi)星的運行特點：

（1）近極地、近圓形的軌道；

（2）軌道與太陽同步；（3）軌道高度為700～900km；（4）運行周期為99～103min/圈；

Landsat5Landsat參數(shù)衛(wèi)星參數(shù)發(fā)射時間周期波段傳感器運行情況Landsat-11972.7.23184MSS1978退役Landsat-21975.1.12184MSS1976年失靈,1980年修復(fù),1982退役Landsat-31978.3.5184MSS1983退役Landsat-41982.7.16167MSS、TM1983年TM傳感器失效,退役Landsat-51984.3167MSS、TM在役服務(wù)Landsat-61993.1發(fā)射失敗Landsat-71999.4.15168ETM＋2003.5月出現(xiàn)故障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)—機械掃描儀所獲得的遙感數(shù)據(jù)波段光譜段顏色光譜分辨率（μm）空間分辨率（m）4綠0.5-0.679×795紅0.6-0.779×796紅～近紅外0.7-0.879×797近紅外0.8-1.179×798遠紅外10.4-12.6240×240MSS的波譜段注：1、MSS的第4、5、6和7波段在Landsat-4/5上被重新編號為1、2、3和4波段。2、MSS的第8波段僅在Landsat-3上才有。

Landsat上的TM傳感器

TM數(shù)據(jù)是第二代多光譜段光學(xué)—機械掃描儀，是在MSS基礎(chǔ)上改進和發(fā)展而成的一種遙感器。TM采取雙向掃描，提高了掃描效率，縮短了停頓時間，并提高了檢測器的接收靈敏度。

ETM+數(shù)據(jù)是第三代推帚式掃描儀，是在TM基礎(chǔ)上改進和發(fā)展而成的一種遙感器。TM和ETM+的波譜段波段光譜段顏色光譜分辨率（μm）星下點空間分辨率（m）TMETM+1藍綠波段

0.45-0.5230×3030×302綠紅波段

0.52-0.6030×3030×303紅波段

0.63-0.6930×3030×304近紅外波段

0.76-0.9030×3030×305近紅外波段

1.55-1.7530×3030×306熱紅外波段

10.4-12.5120×12060×607近紅外波段

2.08-2.3530×3030×308全色波段0.52-0.90-15×15TM影像武漢地區(qū)的影像，由TM3、2、1波段合成EO-1衛(wèi)星EO-1是為接替LANDSAT7于2000發(fā)射的一顆新型地球觀測衛(wèi)星，是一顆實驗性的高光譜星載衛(wèi)星，。傳感器：

1、 高級陸地成像儀ALI

2、 LEISA大氣校正儀LAC

3、 高光譜儀HYPERION第一顆也是最具代表性的高光譜衛(wèi)星共計242個波段，空間分辨率：30m×30mSPOT衛(wèi)星

法國SPOT：一共發(fā)射5顆衛(wèi)星。主要成像系統(tǒng)：（1）HRV、HRG：高分辨率幾何成像裝置

（2）HRS：立體成像儀（測繪衛(wèi)星）

（3）VGT：植被探測儀

應(yīng)用最廣泛的測繪衛(wèi)星SPOT衛(wèi)星軌道高度832km軌道傾角98.7°運行一圈的周期101.46min日繞總?cè)?shù)14.19圈重復(fù)周期26d降交點地方太陽時10:30(±15min)HRV地面掃描寬度60km舷向每行像元數(shù)3000/6000個SPOT傳感器HRV是推帚式掃描儀。探測元件為4根平行的CCD線列，每根探測一個波段，每線含3000（HRV1～3）或6000（PAN波段）個CCD元件。光譜段（μm）光譜特性分辨率(m)

0.50-0.59綠20

0.61-0.68紅20

0.79-0.89近紅外20

0.51-0.73綠-紅全波段10HRV的波譜段光譜段（μm)光譜特性分辨率(m)0.50-0.58綠100.61-0.67紅100.78-0.89近紅外100.49-0.715全色波段5SPOT衛(wèi)星0.48～0.71全色波段102.5HRGHRS北京故宮_SPOT_2.5mSPOT衛(wèi)星QuickBird衛(wèi)星高分辨率的商業(yè)衛(wèi)星，具有高地理定位精度，海量星上存儲。衛(wèi)星軌道高度450km,傾角98°,衛(wèi)星重訪周期1～6天（與緯度有關(guān)）。傳感器為推掃式成像掃描儀。第一顆空間分辨率低于1m的民用衛(wèi)星（2001年發(fā)射）QuickBird數(shù)據(jù)的波譜段光譜段顏色波段范圍/(μm)分辨率(m)藍綠波段

0.45-0.522.44綠紅波段

0.52-0.602.44紅波段

0.63-0.692.44近紅外波段

0.76-0.902.44全色波段0.45-0.900.61QuickBird影像圖圖中影像分辨率為0.6mGeoEye-1衛(wèi)星高分辨率：全色影像分辨率0.41米，多光譜影像分辨率1.65米，定位精度達到3米，2009年發(fā)射。大規(guī)模測圖能力：每天采集近70萬平方公里的全色影像數(shù)據(jù)或近35萬平方公里的全色融合影像數(shù)據(jù)重訪周期短：3天時間內(nèi)重訪地球任一點進行觀測空間分辨率最高的民用衛(wèi)星GeoEye-1影像參數(shù)相機模式全色和多光譜同時（全色融合）單全色單多光譜分辨率星下點全色：0.41；側(cè)視28°全色：0.5m；星下點多光譜：1.65m波長全色：450nm-800nm多光譜藍：450

nm-510nm綠：510

nm-80nm紅：655-nm-690nm近紅外：780nm-920nm定位精度（無控制點）立體

CE90:4m；LE90：6m單片

CE90：5m重訪周期2-3天

單片影像日獲取能力全色：近700,000k㎡/天全色融合：近350,000k㎡/天GeoEye-1衛(wèi)星影像墨西哥灣，橙紅色為泄露的石油Terra\Aqua衛(wèi)星Terra、Aqua沿地球近極地軌道航行，軌道高度是705km，Terra為上午星，Aqua為下午星。傳感器：

1、云與地球輻射能量系統(tǒng)CERES

2、中分辨率成像光譜儀MODIS

3、多角度成像光譜儀MISR

4、星載輻射計ASTER

5、流層污染測量儀MOPITTMODIS傳感器參數(shù)軌道與傾角：705公里，太陽同步，近極地園軌道掃描頻率：20.3轉(zhuǎn)/分鐘，與軌道垂直掃描測繪寬帶：2330km掃描角度：±55°成像周期：1/2天波段：36個空間分辨率：250m（1-2波段），500m（3-7波段），1000m（8-36波段）MODIS是在大尺度陸表監(jiān)測方面應(yīng)用最為廣泛的遙感數(shù)據(jù)MODIS影像

大西洋的颶風分辨率：500mCalipso衛(wèi)星其上安裝3臺儀器，其中最主要的是3通道激光測距儀，即主動式的激光雷達。主要用于研究云層和氣溶膠的形成、演變、互動，以及對地球空氣質(zhì)量、氣象、和氣候的影響。目前唯一的載有激光雷達傳感器的衛(wèi)星COSMO-SkyMed衛(wèi)星COSMO-SkyMed是意大利航天局和意大利國防部共同研發(fā)，是一個軍民兩用的對地觀測系統(tǒng)，能夠在任何氣象條件下日夜觀測地球。全球第一顆分辨率高達1米的雷達衛(wèi)星國內(nèi)主要遙感平臺

風云系類衛(wèi)星

海洋系類衛(wèi)星

中巴資源系類衛(wèi)星

環(huán)境小衛(wèi)星星座

測繪衛(wèi)星資源3號風云系類衛(wèi)星業(yè)務(wù)衛(wèi)星FY-1第一代極軌氣象衛(wèi)星，以三軸穩(wěn)定方式對地觀測。目前為止該系列氣象衛(wèi)星已發(fā)射了四顆，分別是FY-1A/1B/1C/1D,其中FY-1A和FY-1B為試驗衛(wèi)星，F(xiàn)Y-1C和FY-1D為業(yè)務(wù)衛(wèi)星。FY-2第一代靜止氣象衛(wèi)星，以自旋穩(wěn)定方式觀測地球。每小時或每半小時獲取一次對地觀測的可見光，紅外與水汽云圖。該系中FY-2A和FY-2B屬于試驗衛(wèi)星，F(xiàn)Y-203星失敗，F(xiàn)Y-2C和FY-2D已投入業(yè)務(wù)運行。FY-3第二代極軌氣象衛(wèi)星，以三軸穩(wěn)定方式對地觀測，可實現(xiàn)全球、全天候、多光譜、三維、定量對地觀測。FY-3(01批)為試驗星，共兩顆，A星于2008年5月27日發(fā)射。研制衛(wèi)星FY-4第二代靜止氣象衛(wèi)星，用于獲取高質(zhì)量的多信道地球圖像，大氣溫度、濕度的垂直分布、臭氧總含量、氣溶膠、土壤溫度和植被等環(huán)境參數(shù)，并可對衛(wèi)星軌道高度的空間進行監(jiān)測。

風云系類衛(wèi)星海洋一號（HY-1A）衛(wèi)星于2002年5月15日發(fā)射,是中國第一顆用于海洋水色探測的試驗型業(yè)務(wù)衛(wèi)星。星上裝載一臺十波段的海洋水色掃描儀、一臺是四波段的CCD成像儀.HY-1B于2007年4月11日發(fā)射,是HY-1A的后續(xù)星。該衛(wèi)星在HY-1A基礎(chǔ)上研制，其觀測能力和探測精度進一步增強和提高。

海洋系類衛(wèi)星海洋系類衛(wèi)星中巴資源系類衛(wèi)星CBERS-1/02星特性軌道：太陽同步回歸凍結(jié)軌道

平均高度：778公里

降交點地方時：10:30

回歸周期：26天

平均節(jié)點周期：100.26分鐘每日圈數(shù)：14+9/26

相鄰軌道間距離：107.4公里

相鄰軌道間隔時間：3天中巴資源系類衛(wèi)星傳感器名稱CCD相機寬視場成像儀(WFI)紅外多光譜掃描儀(IRMSS)傳感器類型推掃式推掃式（分立相機）振蕩掃描式（前向和反向）可見/近紅外波段1：0.45～0.52微米

2：0.52～0.59微米

3：0.63～0.69微米

4：0.77～0.89微米

5：0.51～0.73微米10：0.63～0.69微米

11：0.77～0.89微米6：0.50～0.90微米短波紅外波段無無7：1.55～1.75微米

8：2.08～2.35微米熱紅外波段無無9：10.4～12.5微米輻射量化8bit8bit8bit掃描帶寬113公里890公里119.5公里每波段象元數(shù)5812象元3456象元波段6、7、8：1536象元

波段9：768象元空間分辨率（星下點）19.5米258米波段6、7、8：78米

波段9：156米具有側(cè)視功能?有（-32°～+32°）無無視場角8.32°59.6°8.80°CBERS-1/02衛(wèi)星中巴資源系類衛(wèi)星平臺有效載荷波段號光譜范圍(μm)分辨率幅寬(km)側(cè)擺能力重訪時間數(shù)傳率(Mbps)CBERS-02BCCD相機B010.45～0.5220113±32°26106B020.52～0.5920B030.63～0.6920B040.77～0.8920B050.51～0.7320高分相機

(HR)B060.5～0.82.3627無10460寬視場成像儀

(WFI)B070.63～0.69258890無51.1CBERS-02B：我國空間分辨率最高的民用衛(wèi)星中巴資源系類衛(wèi)星CBERS02B

首都機場

環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測小衛(wèi)星星座平臺有效載荷波段號光譜范圍(μm)空間分辨率(m)重訪時間(天)HJ-1A星CCD相機10.43-0.5230420.52-0.603030.63-0.693040.76-0.9030高光譜成像儀－0.45-0.95（110-128個譜段）1004HJ-1B星CCD相機10.43-0.5230420.52-0.603030.63-0.693040.76-0.9030紅外多光譜相機50.75-1.10150（近紅外）461.55-1.7573.50-3.90810.5-12.5300環(huán)境小衛(wèi)星星座洞庭湖-HJ星數(shù)據(jù)

太湖-HJ星數(shù)據(jù)

環(huán)境小衛(wèi)星星座2010-07-262010-07-282010-07-302010-07-312010-08-022010-08-032010-08-042010-08-052010-08-082010-08-10中國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測衛(wèi)星影像測繪衛(wèi)星-資源3號配置四臺相機：（1）1臺地面分辨率優(yōu)于2.5米的正視全色TDICCD相機；（2）2臺地面分辨率優(yōu)于4米的前視、后視全色TDICCD相機；（3）1臺地面分辨率優(yōu)于10米的正視多光譜相機。

測繪衛(wèi)星-資源3號測繪衛(wèi)星-資源3號提綱主動遙感與被動遙感遙感的主要成像手段

國內(nèi)外遙感觀測平臺觀測平臺的組網(wǎng)技術(shù)2334遙感衛(wèi)星運行軌道1遙感影像的分辨率4對地觀測技術(shù)現(xiàn)狀地球陸表事件對地球陸表事件，監(jiān)測不同步、不全面、不連續(xù)地面?zhèn)鞲衅鳎罕臼兰o將達到上百萬個在軌運行衛(wèi)星：美國160多顆，我國到2020預(yù)計80多顆航空觀測平臺：無人機、飛艇、氣球等日益增多觀測平臺缺乏有效關(guān)聯(lián)A-Train軌道列車美國國家航空航天局(NASA)，以多衛(wèi)星的編隊組合方式飛行,實現(xiàn)多平臺、多傳感器、多譜段的協(xié)同對地觀測。對地觀測傳感網(wǎng)Nature（vol.440,2006）雜志發(fā)表封面論文指出，傳感網(wǎng)（SensorWebs）是2020年的計算遠景，它是一個觸及現(xiàn)實世界的信息科學(xué)，將是下一個科技前沿。

NASASensorWeb概念圖航天衛(wèi)星觀測平臺地面觀測平臺航空觀測平臺服務(wù)中心空天地一體化對地觀測傳感網(wǎng)水體污染事件感知局部離散觀測數(shù)據(jù)協(xié)同觀測全局連續(xù)觀測數(shù)據(jù)高效處理點面數(shù)據(jù)同化與提取決策支持輔助決策與事件預(yù)警協(xié)同觀測系統(tǒng)地表形變大氣監(jiān)測水利污染程度變化信息……①事件②任務(wù)③觀測④數(shù)據(jù)⑤處理⑥決策聚焦服務(wù)水體監(jiān)測大氣水體地表聚焦服務(wù)總結(jié)與思考

思考：對同一衛(wèi)星傳感器而言，地球上不同地理位置對應(yīng)的時間分辨率是否相同？水質(zhì)監(jiān)測、戰(zhàn)場損傷評估分別對哪種分辨率有較高的要求？進行城市熱島、東湖水葉綠素含量反演研究分別應(yīng)選擇什么波段的遙感數(shù)據(jù)？對地觀測傳感網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別？謝謝！授課完畢第三章遙感影像圖的輻射校正與修復(fù)

沈煥鋒

武漢大學(xué)

資環(huán)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

shenhf@《遙感制圖》提綱遙感傳感器輻射校正遙感影像大氣輻射校正航空影像的不均勻校正影像條帶去除與修復(fù)2356遙感影像輻射校正概念1太陽、地形輻射校正4遙感影像去云處理7輻射校正概述利用傳感器觀測目標的反射或輻射的電磁能量時，傳感器所得到的測量值與目標的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量是不一致的。這是由于遙感圖像的成像過程非常復(fù)雜，傳感器輸出的能量包含了由于太陽位置和角度條件、大氣條件、地形影響和傳感器本身的性能所引起的各種失真。這些失真不是地面目標本身的輻射，會對圖像的使用和理解產(chǎn)生一定影響。為了得到地面目標的真實光譜特性，必須清除這些失真的影響，進行輻射校正。輻射校正概述輻射校正概述輻射校正：在遙感領(lǐng)域，消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中各種失真的過程稱為遙感圖像輻射校正。輻射定標：一般把消除傳感器本身影響的輻射校正過程稱之為輻射定標。引起輻射誤差的主要原因有：

因傳感器本身的響應(yīng)特性引起的輻射誤差；

因大氣影響引起的輻射誤差；因太陽光照條件引起的輻射誤差；因地形影響引起的輻射誤差。輻射校正概述絕對輻射校正：對目標做定量描述，要得到目標的輻射絕對值。相對輻射校正：只得到目標中某一點（波段）輻射亮度與其它點（波段）的相對值。相對輻射定標恢復(fù)丟失信息CCD間校正CCD內(nèi)校正去條帶輻射校正概述原始數(shù)字信號

遙感器校正大氣校正

光照及地形校正

遙感器入瞳輻射值

地表輻射值地表真實反射值完整的輻射校正過程

大氣輻射傳輸理論

輻射能量:以電磁波形式向外傳播的能量，單位為焦（J）。輻射通量：輻射功率，單位時間通過某一表面的輻射能量，單位位焦耳/秒，瓦（J/s）輻射出射度：輻射通量密度，單位時間單位面積輻射的輻射能量，單位瓦/米輻射照度：單位時間單位面積接收的輻射能量，單位瓦/米輻射強度：點輻射源在單位立體角、單位時間，向某一方向發(fā)射的輻射能量，單位：瓦/球面度輻射亮度：簡稱輻亮度，輻射源在單位立體角、單位時間內(nèi)向垂直于輻射方向單位面積上輻射的輻射能量，單位：瓦/球面度*米

大氣輻射傳輸理論

可見光及近紅外譜段（0.4~2.5um）

大氣輻射傳輸理論式中：

——衛(wèi)星遙感器入瞳處接收的輻射亮度；

——地面接收到的輻射亮度；

——大氣透過率和由于大氣散射造成的相上大氣光譜輻射亮度，即路程總輻射

——地物表面反射率

——大氣層外相應(yīng)波長的太陽光譜輻射照度

——太陽天頂角

——遙感器觀測角

——大氣向地面散射相應(yīng)波長的太陽光譜輻照度

——入射方向的大氣輻射總透過率?！^測方向的大氣輻射總透過率。

大氣輻射傳輸理論熱紅外波段：3～5um和8～14um兩個大氣窗口

大氣輻射傳輸理論

為遙感器接收到的輻射亮度；為地表物理溫度時的普朗克黑體輻射亮度；為地表比輻射率；為觀測方向的大氣輻射總透過率；為大氣上行輻射和下行輻射。

提綱遙感傳感器輻射校正遙感影像大氣輻射校正航空影像的不均勻校正影像條帶去除與修復(fù)2356遙感影像輻射校正概念1太陽、地形輻射校正4遙感影像去云處理7傳感器的輻射定標傳感器定標是遙感信息定量化的前提，遙感數(shù)據(jù)的可靠性及應(yīng)用的深度和廣度在很大程度上取決于遙感器的定標精度。所謂遙感器定標就是指建立遙感器每個探測元所輸出信號的數(shù)值量化值與該探測器對應(yīng)象元內(nèi)的實際地物輻射亮度值之間的定量關(guān)系。

——波段i的入瞳輻射能量；——波段i感器輸出的亮度值；——波段i的定標增益系數(shù)；——波段i的定標偏置量。

傳感器的輻射定標

傳感器定標容包括發(fā)射前的實驗室定標、星上定標和輻射校正場定標。發(fā)射前的實驗室定標是原始定標,準確度最高，隨后各階段的定標應(yīng)在此原始數(shù)據(jù)上對比、修正；星上絕對定標也很重要,因為它直接反映了遙感器隨衛(wèi)星發(fā)射入軌運行的實際情況；輻射校正場是綜合性定標,是在地面用多種方法對比的真實性檢驗,對前兩項定標進行修正,它是衛(wèi)星上天后重要的定標方法。

實驗室定標衛(wèi)星在發(fā)射前都要經(jīng)過實驗室定標，為了得到增益和偏置，一般方法是使傳感器對著n檔已知輻亮度的輻射源進行測量，從而得到n個量測方程，對方程進行求解得到增益系數(shù)和偏置量，如最小二乘求解的公式如下：

實驗室定標另外，如果知道傳感器輸出及對應(yīng)光源輻射值的上下限，可以直接用以下公式得到增益和偏置：

——傳感器能夠輸出的最大值——傳感器能夠輸出的最小值——對應(yīng)的光源輻射值

——對應(yīng)的光源輻射值實驗室定標積分球：在實驗室定標過程中，要得到已知輻射能量的輻射源，其中積分球輻射源是各類光學(xué)輻射測量儀器輻射定標的主要設(shè)備。積分球是一個內(nèi)壁均勻噴涂高反射率漫射材料（如聚四氟乙烯、硫酸鋇等）并內(nèi)置多個小體積光源的球形腔體。在利用積分球輻射源進行輻射定標工作時，可通過改變內(nèi)部點亮的燈的個數(shù)來調(diào)節(jié)其輻射輸出。由于積分球內(nèi)壁漫反射涂層的“積分”作用，理論上可以在積分球出光面任一位置獲得均勻的朗伯輻射，且通過點亮燈個數(shù)來調(diào)節(jié)亮階，并能保持色溫不變。實驗室定標實驗室定標星上定標當衛(wèi)星發(fā)射入軌后，由于發(fā)射的影響和空間工作的環(huán)境溫度變化，發(fā)射前的定標關(guān)系可能發(fā)生變化，這要采用新的定標源，得出新的定標系數(shù)，即進行星上定標。星上定標既可以檢測衛(wèi)星內(nèi)部變化，又能提供實時定標數(shù)據(jù)。實標系數(shù)直接用于傳感器計數(shù)值向輻亮度和等效亮溫轉(zhuǎn)換。根據(jù)定標源的不同又分為星上定標燈定標、太陽定標、月亮定標等。輻射校正場定標

基于地面輻射較正場的定標，特指在遙感輻射定標場地選擇的基礎(chǔ)上，在遙感器處在正常運行和外界環(huán)境條件下，通過同步測量來對遙感器定標的一種方法。即在遙感器飛越輻射定標場上空，在定標揚選擇若干像元區(qū)，測量遙感器對應(yīng)的各波段地物的光譜反射率和大氣光譜參量，并利用大氣輻射傳輸模型給出遙感器入瞳處各光譜帶的輻射亮度，最后確定它與遙感器對應(yīng)輸出的數(shù)字量化的數(shù)量關(guān)系，求解定標系數(shù)，并進行誤差分析。

輻射校正場定標其重要性在于該定標方法實現(xiàn)了對遙感器運行狀態(tài)下與獲取地面圖像完全相同條件的絕對校正，可以從衛(wèi)星發(fā)射到遙感器失效整個過程提供校正，可對遙感器進行真實性檢驗和對一些模型的正確性進行檢驗。輻射較正場校正方法有反射基法、改進的反射基法（又稱輻照度基法）和輻亮度基法，其中反射基法和改進的反射基法因其比較易于實現(xiàn)而常被人們作為場地輻射校正的首選方法。輻射校正場定標反射基法:此方法在衛(wèi)星過頂時，通過同步測量獲取地表反射比、大氣總光學(xué)厚度、氣溶膠光學(xué)厚度等參量，然后利用大氣輻射傳輸模型計算出傳感器入瞳處的輻射度，再與衛(wèi)星遙感圖象上對應(yīng)區(qū)域象元的灰度值相比，得到衛(wèi)星傳感器的絕對輻射標定系數(shù)。輻射校正場定標輻照度基法:又稱為改進的反射基法，主要是在同步觀測中增加了漫射輻照度與總輻照度的測量，從而在解大氣輻射傳輸方程中對大氣氣溶膠模型的依賴性，這種方法使用解析近似方法來計算反射率,從而可大大縮減計算時間和計算復(fù)雜性。

輻射校正場定標輻亮度基法:輻亮度基法主要采用經(jīng)過嚴格光譜與輻射度標定的輻射計，通過航空平臺實現(xiàn)與衛(wèi)星傳感器觀測幾何相似的同步測量，把機載輻射計測量的輻射度作為己知量，去標定飛行中衛(wèi)星傳感器的輻射量，從而實現(xiàn)衛(wèi)星傳感器的標定。這種方法要求對機載輻射計要進行精確標定，星、機、地同步觀測，機、地觀測幾何一致。并且要對飛機與衛(wèi)星之間路徑的大氣影響進行訂正。輻射校正場定標上述測量原理決定了輻亮度法具有以下特點：(1)測量所采用的輻射計必須進行絕對輻射定標，且最終輻射校正系數(shù)的誤差以輻射計的定標誤差為主；(2)由于僅需對飛行高度以上的大氣進行訂正，回避了低層大氣的訂正誤差，有利于提高校正精度；(3)由于搭載于飛機上的輻射計地面視場較大，可在瞬間連續(xù)獲取大量數(shù)據(jù)，所以對場地表面均勻性的要求較低。輻射校正場定標美國國家航空和宇宙航行局NASA和亞利桑那(Arizona)大學(xué)在美國新墨西哥州的白沙(WSMR)和加利福尼亞州的愛德華空軍基地的干湖床(EAFB)建立了輻射校正場,并已對多顆衛(wèi)星進行了場地標定工作。法國在馬塞市附近也建立了Lacrau輻射校正場,并開展了多次輻射校正工作。歐空局在非洲撒哈拉沙漠日本與澳大利亞合作在澳大利亞北部沙漠地區(qū)建立了地面輻射校正場。根據(jù)美、法公布的資料,目前用輻射校正場的方法對可見光和近紅外波段的標正精度可達6～3%左右。

輻射校正場定標

我國根據(jù)美、法等國家多年開展遙感衛(wèi)星探測器絕對輻射校正的經(jīng)驗和輻射校正場的選址條件,在國家計委、原國防科工委和原航天總公司領(lǐng)導(dǎo)的支持下,于1993年和1994年先后組織有關(guān)專家通過現(xiàn)場考察,確定甘肅省敦煌市西部黨和洪積扇區(qū)為可見光和近紅外波段的絕對輻射校正場,青海省的青海湖為熱紅外波段的絕對輻射校正場

武漢大學(xué)：河南登封驗校場提綱遙感傳感器輻射校正遙感影像大氣輻射校正航空影像的不均勻校正影像條帶去除與修復(fù)2356遙感影像輻射校正概念1太陽、地形輻射校正4遙感影像去云處理7大氣校正成像光譜儀所獲取的數(shù)據(jù)不能正確反映地物的真實信息，極大地影響著遙感信息的提取和參數(shù)反演的精度，如大氣的散射作用降低遙感影像的反差比。反差比公式定義為

在實際遙感影像成像過程中散射使影像的反差比降低，反差比降低則使影像的分辨率降低。散射作用所增加的亮度值不含有任何地面信息，但卻降低了反差比，因而進行大氣校正是十分必要的。大氣校正基于影像特征模型地面線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ?/p>

利用波段特性進行大氣校正

大氣輻射傳輸理論模型方法

基于影像特征模型暗目標法：此方法假設(shè)整幅圖像的大氣散射影響均一，在圖像上選取暗目標如“清水”，直接把暗目標的亮度值來取代大氣程輻射。平面場模型：這種模型要求在處理的影像數(shù)據(jù)中,存在分布均勻、一定面積的非吸收特征的純凈地物。處理時在其中選擇某一高反照比區(qū)域，并求出樣區(qū)中像元的亮度平均值。然后對圖像中每一個像元都除以該光譜灰度值，計算公式

基于影像特征模型內(nèi)部平均相對反射模型：對整個影像的光譜值進行平均,得到整幅圖像的平均參考光譜,對圖像中每一像元的光譜都除以該平均參考光譜,便得到了定標后的成像光譜遙感圖像。計算公式：

基于影像特征的模型對數(shù)殘差模型：該模型是假設(shè)輻射值入瞳與在波長λ處的像元i的反射率具有以下關(guān)系：式中,是地形因子,對一給定的像元,相對所有的光譜段它是一常數(shù),由它可以說明輻射亮度的變化是由于探測角度及坡向的差異帶來的；是照度因子,它描述了太陽的輻射亮度曲線,在給定的光譜段,對所有的像元它都保持恒定?；谟跋裉卣髂Ｐ蛯ι鲜竭M行對數(shù)運算,可得：

是像元i在光譜段λ處信號值的對數(shù)；是對所有光譜段(每像元一個值)上,像元i的對數(shù)平均；是對一給定的光譜段(每一個通道一個值)上,所有像元對數(shù)的平均?；谟跋裉卣髂Ｐ屠蒙鲜?對成像光譜遙感數(shù)據(jù)進行處理,便可對圖像數(shù)據(jù)進行定標。在實際應(yīng)用中,所有波長上所有像元的對數(shù)平均(每幅圖像一個值)值也加在上式中參加運算。地面線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ瓦@種方法要求野外測試與衛(wèi)星掃描同時進行，通常選用同類儀器測量，將地面測量結(jié)果與衛(wèi)星影像對應(yīng)的亮度值進行回歸分析，回歸方程為：式中：a為常數(shù)；

b為回歸系數(shù)R為地面反射率

L為影像輻射值

地面線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ驮讷@取地面目標圖像的同時，也可預(yù)先在地面設(shè)置反射率已知的標志，或事先測出若干地面目標的反射率。由于遙感過程是動態(tài)的，在地面特定地區(qū)、特定條件和一定時間段內(nèi)測定的地面目標反射率不具有普遍性，因此該方法僅適用于包含特定地面實況數(shù)據(jù)的圖像。

利用波段特性進行校正波段間的回歸分析法：

該方法理論依據(jù)在于大氣散射的選擇性，即大氣散射對短波影響大，對長波影響小。因此對遙感衛(wèi)星來說有些波段受散射影響較重，有些波段受散射影響較小。為處理問題方便，可以把受散射影響最小的波段所成影像當做無散射影響的標準影像，通過對不同波段的對比分析計算出大氣干擾值。

利用波段特性進行校正在不受大氣影響的波段和待校正的波段影像中，選擇從最亮到最暗的一系列目標，對每一個目標兩個波段進行回歸分析。例如我們要用第m波段的數(shù)據(jù)，校正第n波段的數(shù)據(jù)，其亮度值分別是,回歸方程為：利用波段特性進行校正

直方圖法：如果影像中存在亮度為零的目標，如深海水體、陰影等，則其對應(yīng)影像的的亮度值應(yīng)該為零，實際上只有在沒有大氣影響的情況下，其亮度值才可能為零，其它目標由于受大氣散射、輻射使得目標的亮度值不為零。根據(jù)具體大氣條件，各波段要校正的大氣影響是不同的。為確定的大氣影響，顯示有關(guān)影像的直方圖，從圖上可以得到m波段最黑的目標亮度為零，則n波段最小值與其之差即為大氣的影響。輻射傳輸理論模型方法利用大氣模型進行大氣校正可以看做為輻射校正場定標中求解入瞳輻射值的反過程，后者是利用地面量測值推算入瞳輻射值，前者是利用儀器定標后的入瞳輻射值推算地面值。

在當前有很多的輻射傳輸模型，應(yīng)用廣泛的有20多個。其中以MODTRAN、LOWTRAN、6S、ATCOR模型應(yīng)用最為廣泛，它們的共同特點是提供大量的參數(shù)文件查找表以方便用戶選擇適宜的大氣狀況參數(shù)條件。

提綱遙感傳感器輻射校正遙感影像大氣輻射校正航空影像的不均勻校正影像條帶去除與修復(fù)2356遙感影像輻射校正概念1太陽、地形輻射校正4遙感影像去云處理7太陽位置輻射校正

太陽高度角引起的輻射畸變校正是將太陽光線傾斜照射時獲取的影像校正為太陽光垂直照射時獲取的影像，因此在做輻射校正時，需要知道成像時刻的太陽高度角。太陽高度角可以根據(jù)成像的時間、季節(jié)和地理位置確定。

——太陽高度角；

——圖像對應(yīng)地區(qū)的地理緯度；——太陽赤緯（成像時太陽直射點的地理緯度）；

t——

時角（地區(qū)經(jīng)度與成像時太陽直射點精度的經(jīng)差）。太陽位置輻射校正太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均灰度來實現(xiàn)的，在太陽高度角求出以后，可以用太陽斜射與直射得到的圖像和的如下關(guān)系求解：

也可以用以下公式計算：式中為天頂角（即90度減去太陽高度角）。太陽位置輻射校正原始圖像校正圖像影像獲取時間：2000年7月15日13時30分經(jīng)度：緯度：

地形輻射校正地形坡度對進入傳感器的太陽光線的輻射亮度有影響，特別是對于山區(qū)，由于地形起伏使相同的地物呈現(xiàn)出不同的亮度值。地形輻射校正（余弦校正）簡單的余弦校正方法：簡單的余弦校正方法，由以下公式給出：

——傾斜地面象素的輻射值；——水平地面象素的輻射值；——太陽天頂角；

——光線入射角。地形輻射校正（余弦校正）適用于地形起伏較小、太陽高度角較大的情況。在地形起伏較大的情況下，校正結(jié)果會隨著入射角的變化而顯著變化。極端情況i=90度，結(jié)果無限大。地形輻射校正（Minnaert校正）Minnaert校正公式k體現(xiàn)地表的粗糙程度和雙向性反射程度，k=1時表明地表為朗伯體，模型即為余弦校正(0<k<1)。C校正：

C校正是余弦校正中一種具有代表性的校正方法，它是一種線性擬合的方法。其基本思想是通過選取一定數(shù)量的象素，將象素值和對應(yīng)的入射角擬合成一條直線，由此確定入射角和象素DN值的關(guān)系。然后將直線投影到水平地表對應(yīng)的直線上，從而對影像進行校正。C校正能較好地模擬影像象素值和入射角之間的關(guān)系，既能保證影像的校正，減小由于坡度產(chǎn)生的同種地物類型象素值的差異，又可避免由于入射角太高而引起的校正過度的情況，因此該方法是目前最常用的校正方法。

地形輻射校正（C校正）C校正模型的基本思想：對于任意波段中的影像象素的DN值和其對應(yīng)的太陽入射角都遵循線性關(guān)系。理想情況下，當入射角為零或小于零時，表明該點缺乏太陽光照，DN值應(yīng)該為零，該直線應(yīng)通過原點。然而，在實際情況下，由于大氣散射和地表相鄰象素折射的緣故，象素DN值和太陽入射角滿足：地形輻射校正（C校正）為傾斜地面象素的輻射值，a、b為擬合的線性方程的系數(shù)，為象素對應(yīng)的太陽入射角的余弦值。對于水平地面，象素對應(yīng)的太陽入射角就是太陽天頂角，其DN值和太陽入射角的關(guān)系為：地形輻射校正（C校正）其中，為水平地面象素的輻射值，為太陽天頂角余弦值。把傾斜地面對應(yīng)的直線投影到水平地面對應(yīng)的直線上，即

這就得到了C校正方程地形輻射校正（C校正）其中

c=a/b地形輻射校正原始影像余弦校正C校正DEM提綱遙感傳感器輻射校正遙感影像大氣輻射校正航空影像的不均勻校正影像條帶去除與修復(fù)2356遙感影像輻射校正概念1太陽、地形輻射校正4遙感影像去云處理7輻射均勻性校正在遙感數(shù)據(jù)的獲取過程中，引起圖像中輻射值變化的因素有：地物變化和光照、大氣、成像位置等成像條件的變化。非地物變化因素造成的圖像中輻射值的變化往往使整幅影像呈現(xiàn)出灰度不均勻的現(xiàn)象，稱這種現(xiàn)象為輻射不均勻現(xiàn)象。輻射不均勻?qū)b感影像成圖、變化檢測等圖像后續(xù)處理工作均會造成影響，因此，消除輻射不均勻的影響，即進行輻射均勻性校正，是對遙感影像后續(xù)應(yīng)用的前提和保證。輻射不均勻影像舉例輻射均勻性校正方法1-Mask法Mask原理Mask技術(shù)是攝影中一種影像復(fù)制方法。用一張模糊的透明正片作為遮光板，這張影像模糊的或邊緣不清晰的透明正片稱為Mask，然后將這張模糊的透明正片和負片按輪廓線疊加在一起，使用硬性相紙曬像使得負片中大反差減小、小反差增大，以達到反差基本一致，最終得到一張照度與顏色均勻并且反差適中的相片，即恢復(fù)影像。Mask反差疊加曬像的結(jié)果反差結(jié)果反差（經(jīng)進一步硬性相紙?zhí)幚恚㎝ask原理示意圖：原始負片反差Mask法用于遙感影像輻射均勻性校正模型 其中，表示不均勻光照影像，表示理想條件下受光均勻的影像，即通過均勻性校正后的影像，表示背景影像。 由此模型可以看出，輻射不均勻影像可以看做是由輻射均勻影像疊加了一個背景影像的結(jié)果。如果能很好的模擬出背景影像，并將其從原影像中減去即可得到輻射均勻的影像。Mask法用于遙感影像輻射均勻性校正算法流程圖輸入影像低通濾波背景影像相減運算拉伸處理輸出影像這里，低通濾波采用高斯濾波，且高斯核的大小隨影像尺寸的增大而增大原始影像應(yīng)用舉例Mask校正后影像輻射均勻性校正方法2-同態(tài)濾波法原理圖象的灰度由照射分量和反射分量合成。反射分量反映圖象內(nèi)容，隨圖象細節(jié)不同在空間上作快速變化。照射分量在空間上通常均具有緩慢變化的性質(zhì)。照射分量的頻譜落在空間低頻區(qū)域，反射分量的頻譜落在空間高頻區(qū)域。特點頻率域運算消除不均勻照度的影響,增強圖象細節(jié)。輻射均勻性校正方法2-同態(tài)濾波法圖像的照度-反射模型其中為照度，為反射系數(shù)同態(tài)濾波的目的：消除不均勻照度的影響而又不損失圖象細節(jié)。lnFFTH(u,v)FFT-1exp輸入影像f(x,y)輸入影像

g(x,y)同態(tài)濾波流程圖：

確定H(u,v)壓縮i(x,y)分量的變化范圍，削弱I(u,v)；增強r(x,y)分量的對比度，提升R(u,v)，增強細節(jié)。

具體步驟：具體步驟：rL<1rH>1由于該種形式的濾波器與高通濾波器相似，我們可以通過稍微修改Gassian濾波器來得到：確定H(u,v)具體步驟：

應(yīng)用舉例原始影像同態(tài)濾波后影像輻射均勻性校正方法3-Retinex法Retinex理論為什么叫做Retinex?—

Retinex：Retina(視網(wǎng)膜)+cortex(大腦皮層)；—

一種跨越了影像和人類視覺鴻溝的方法起源—

最早由EdwinLand于1963年提出；—

它是一種人類視覺對亮度和色彩感觀的模型；—1977年E.Land在美國科學(xué)雜志上發(fā)表了TheRetinexTheoryofColorVision無理論，只有實驗驗證了Retinex—

一種自動的影像處理過程；—

獨立于屏幕顯示變量輻射均勻性校正方法3-Retinex法Retinex原理影像可以分為兩部分：光照分量與反射分量，二者的乘積即為影像本身。通過視網(wǎng)膜和大腦皮層的神經(jīng)反饋與處理，人眼最終感受到的是由每個點的反射值組成的影像，這一幅影像不會因為光照條件的變化而發(fā)生變化，即保持了影像的亮度和色彩恒常性。因此，Retinex理論屬于一種恒常理論。輻射均勻性校正方法3-變分Retinex法算法模型其中，S為原始影像，L為光照分量，R為反射分量。該模型與同態(tài)濾波模型類似，不同的是運算直接在空間域進行。算法流程圖光照分量估計方法隨機路徑法運算速度慢，效率不高中心環(huán)繞法以高斯核模糊影像作為光照分量，會產(chǎn)生光暈現(xiàn)象多尺度的中心環(huán)繞法可以在一定程度上削弱光暈現(xiàn)象基于模型方程的方法泊松方程變分方程基于變分Retinex的輻射不均勻性校正最小化:約束條件:并且

on懲罰項1：保證光照影像的空間平滑性懲罰項2：保證l和s之間的相似度，由參數(shù)α來控制其權(quán)重懲罰項3：保證r的空間平滑性，由參數(shù)β來控制其權(quán)重模型其中，l,s,r分別對應(yīng)L,S,R取對數(shù)后的值應(yīng)用舉例由實驗結(jié)果可以看出，該方法在消除了光照不均的同時，也消除了原始影像的色偏現(xiàn)象,好于Mask方法。原始航空影像Retinex校正影像Mask校正影像原始航空影像Retinex校正影像Mask校正影像提綱遙感傳感器輻射校正遙感影像大氣輻射校正航空影像的不均勻校正影像條帶去除與修復(fù)2356遙感影像輻射校正概念1太陽、地形輻射校正4遙感影像去云處理7條帶噪聲和死像元橫向條帶死像元列低通濾波條帶修復(fù)Gassian濾波：巴特沃思濾波：矩匹配條帶修復(fù)矩匹配方法步驟：（1）求條帶行（列）的均值和標準偏差,,。（2）求參考條帶行（列）的均值和標準偏差，，條帶行（列）一般就近選擇；（3）用以下公式進行校正去條帶時，把每一行看作一幅影像，把條帶行的直方圖調(diào)整到參考行的形狀。直方圖匹配條帶修復(fù)直方圖匹配條帶修復(fù)直方圖匹配步驟：①對條帶行（列）作直方圖均衡化處理；②按照參考行（列）的灰度概率密度函數(shù)pz(z)，求得變換函數(shù)G(z)；③用步驟①得到的灰度級s作逆變換z=G-1(s)。內(nèi)插法死像元修復(fù)內(nèi)插法的基本公式為為權(quán)值。死像元值用它左右或上下的2n個值加權(quán)平均得到。最大后驗方法建立觀測模型其中，g為觀測影像，z為要求影像，G、B為增益和偏置，n為噪聲。死像元修復(fù)時，B

為0矩陣，G為對角矩陣，對角線上元素要么為0，要么為1；條帶修復(fù)時，G、B為非0對角矩陣，其值可有基本條帶修復(fù)方法得到，如直方圖匹配。最大后驗方法貝葉斯法則：似然函數(shù)最大后驗估計（MAP）理論：先驗函數(shù)最大后驗方法似然函數(shù)：高斯分布

K

為協(xié)方差矩陣，如果假定噪聲為獨立分布，其為對角矩陣最大后驗方法先驗函數(shù):

Huber-Markov先驗?zāi)Ｐ?、總變差（TV）模型

Huber函數(shù)最大后驗方法梯度最優(yōu)化Butterworth濾波矩匹配直方圖匹配MAP方法原始影像條帶修復(fù)實驗條帶修復(fù)實驗Meancross-trackprofiles

thedestripedimageoriginalimage條帶修復(fù)實驗Butterworth濾波矩匹配直方圖匹配MAP方法原始影像條帶修復(fù)實驗OriginalButterworthMomentHistogramProposedAquaBand26Sample1(ICV)17.0422.0827.9531.3636.27Sample2(ICV)16.4123.8630.5027.5635.48Sample3(MRD)0.0%14.5%0.0%0.0%0.0%AquaBand30Sample1(ICV)7.9414.4924.4222.7227.36Sample2(ICV)9.6615.7421.0324.8630.52Sample3(MRD)0.0%62.8%0.0%0.0%0.0%TerraBand28Sample1(ICV)12.1121.1025.7227.4732.99Sample2(ICV)14.5522.7833.9936.3446.98Sample3(MRD)0.0%8.8%0.0%0.0%0.0%TerraBand30Sample1(ICV)60.61134.1861.3570.47177.95Sample2(ICV)51.8686.4377.6874.8387.17Sample3(MRD)0.0%11.1%0.0%0.0%0.0%ICV(偏差逆系數(shù))和MRD(平均標準偏差)評價條帶修復(fù)實驗OriginalButterworthMomentHistogramProposedAquaBand261.002.122.362.613.35AquaBand301.004.264.825.056.89Te