《衛(wèi)星遙感圖像的輻射校正處理技術(shù)與應(yīng)用》課件

《衛(wèi)星遙感圖像的輻射校正處理技術(shù)與應(yīng)用》本課程將介紹衛(wèi)星遙感圖像輻射校正處理技術(shù)及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，從基本概念到前沿進(jìn)展，深入淺出地探討輻射校正的原理、方法、應(yīng)用案例和未來(lái)展望。課程大綱遙感圖像的基本概念電磁輻射和輻射傳輸原理遙感圖像拍攝和成像過(guò)程遙感圖像的輻射校正處理輻射校正處理的方法與算法輻射校正技術(shù)在遙感應(yīng)用中的案例分析輻射校正技術(shù)的挑戰(zhàn)與展望典型遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)介紹結(jié)語(yǔ)遙感圖像的基本概念定義利用傳感器獲取目標(biāo)物體的電磁輻射信息，并將其轉(zhuǎn)換成圖像的過(guò)程。類(lèi)型分為可見(jiàn)光、紅外、微波等不同波段，對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用土地利用分類(lèi)、植被監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。電磁輻射和輻射傳輸原理1電磁波以波的形式傳播的電磁能量，包括可見(jiàn)光、紅外、微波等。2輻射傳輸電磁波在介質(zhì)中傳播的過(guò)程，涉及反射、散射、吸收等現(xiàn)象。3輻射定律描述物體發(fā)射、反射和吸收電磁輻射的規(guī)律，例如普朗克定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律。遙感圖像拍攝和成像過(guò)程1傳感器掃描衛(wèi)星或飛機(jī)上的傳感器掃描地面，接收目標(biāo)物體的電磁輻射。2信號(hào)接收傳感器接收到的電磁輻射信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。3圖像生成數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)處理，生成可視化的遙感圖像。遙感圖像的輻射校正處理定義消除遙感圖像中由于大氣、傳感器等因素造成的輻射誤差，還原真實(shí)地表信息。目的提高遙感圖像的精度，確保不同時(shí)相、不同傳感器圖像之間的可比性。方法包括大氣校正、地表反射校正、幾何校正等。大氣校正1大氣影響大氣對(duì)電磁波的吸收、散射和反射會(huì)造成圖像的誤差。2校正方法利用大氣模型或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行校正，消除大氣影響。3結(jié)果還原地表真實(shí)反射率，提高圖像質(zhì)量。地表反射校正1目標(biāo)消除地表反射率差異，使不同地物類(lèi)型在圖像中具有相同的亮度。2方法采用相對(duì)校正或絕對(duì)校正方法，根據(jù)地表反射率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正。3應(yīng)用土地利用分類(lèi)、植被監(jiān)測(cè)、水體遙感等。幾何校正1幾何誤差傳感器位置、姿態(tài)、地球曲率等因素會(huì)導(dǎo)致圖像的幾何變形。2校正方法利用控制點(diǎn)或數(shù)字高程模型進(jìn)行幾何校正。3結(jié)果消除幾何變形，使圖像與地理坐標(biāo)系一致。輻射校正處理的方法與算法經(jīng)典輻射校正方法基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法，簡(jiǎn)單易行，但精度有限。物理模型輻射校正方法利用大氣輻射傳輸模型進(jìn)行校正，精度較高，但計(jì)算量大。半經(jīng)驗(yàn)輻射校正方法結(jié)合經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法和物理模型，兼顧精度和效率。基于機(jī)器學(xué)習(xí)的輻射校正方法利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，自動(dòng)學(xué)習(xí)輻射校正模型，可實(shí)現(xiàn)高精度校正。經(jīng)典輻射校正方法物理模型輻射校正方法半經(jīng)驗(yàn)輻射校正方法基于機(jī)器學(xué)習(xí)的輻射校正方法算法選擇支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)等。訓(xùn)練樣本需要大量真實(shí)地表反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。精度評(píng)估利用獨(dú)立的驗(yàn)證數(shù)據(jù)評(píng)估模型的泛化能力。輻射校正技術(shù)在遙感應(yīng)用中的案例分析土地利用分類(lèi)根據(jù)地物類(lèi)型的輻射特征，進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別。植被監(jiān)測(cè)利用植被指數(shù)反映植被生長(zhǎng)狀況，監(jiān)測(cè)植被變化。水體遙感分析水體的光譜特征，監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化。地質(zhì)礦產(chǎn)探測(cè)利用地質(zhì)礦產(chǎn)的光譜特征，進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探。土地利用分類(lèi)目標(biāo)識(shí)別不同土地利用類(lèi)型，例如耕地、森林、水體等。方法利用遙感圖像的光譜信息，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行分類(lèi)。應(yīng)用土地資源管理、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等。植被監(jiān)測(cè)1植被指數(shù)利用不同的波段組合計(jì)算植被指數(shù)，反映植被生長(zhǎng)狀況。2變化監(jiān)測(cè)比較不同時(shí)相的植被指數(shù)，監(jiān)測(cè)植被覆蓋度、生長(zhǎng)狀況等的變化。3應(yīng)用森林資源管理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理等。水體遙感水體特征利用水體光譜特征，識(shí)別水體類(lèi)型、水質(zhì)狀況等。水質(zhì)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)水體中的葉綠素、懸浮物、營(yíng)養(yǎng)鹽等指標(biāo)，評(píng)估水體污染程度。應(yīng)用水資源管理、水環(huán)境保護(hù)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。地質(zhì)礦產(chǎn)探測(cè)1礦物光譜不同礦物具有獨(dú)特的反射光譜特征。2光譜分析分析遙感圖像的光譜信息，識(shí)別礦物類(lèi)型，進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探。3應(yīng)用礦產(chǎn)資源勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。氣象和環(huán)境監(jiān)測(cè)1氣象參數(shù)利用遙感圖像獲取氣象參數(shù)，例如云量、氣溫、降水量等。2環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)空氣污染、土壤污染、水體污染等環(huán)境問(wèn)題。3應(yīng)用氣象預(yù)報(bào)、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)警等。輻射校正技術(shù)的挑戰(zhàn)與展望1傳感器特性不同傳感器具有不同的輻射特性，需要針對(duì)不同傳感器進(jìn)行校正。2大數(shù)據(jù)處理遙感圖像數(shù)據(jù)量龐大，需要高效的輻射校正算法和平臺(tái)。3深度學(xué)習(xí)應(yīng)用利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，自動(dòng)學(xué)習(xí)輻射校正模型，提高精度和效率?；趥鞲衅魈匦缘妮椛湫Ｕ齻鞲衅髂Ｐ徒鞲衅髂Ｐ停M傳感器響應(yīng)特性，進(jìn)行輻射校正。校正參數(shù)利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)，獲取傳感器模型的參數(shù)，進(jìn)行校正。應(yīng)用提高不同傳感器圖像之間的可比性，促進(jìn)遙感數(shù)據(jù)融合。大數(shù)據(jù)時(shí)代的輻射校正云計(jì)算平臺(tái)利用云計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模遙感數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。并行處理采用并行計(jì)算技術(shù)，提高輻射校正效率。大數(shù)據(jù)分析利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘遙感數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的深層信息?；谏疃葘W(xué)習(xí)的輻射校正深度學(xué)習(xí)模型利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型進(jìn)行輻射校正。自動(dòng)學(xué)習(xí)模型可以自動(dòng)學(xué)習(xí)輻射校正模型，無(wú)需人工干預(yù)。精度提升深度學(xué)習(xí)模型可以實(shí)現(xiàn)高精度輻射校正，提高遙感圖像質(zhì)量。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和森林管理作物監(jiān)測(cè)利用遙感圖像監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況，優(yōu)化施肥、灌溉等措施。森林健康監(jiān)測(cè)森林健康狀況，識(shí)別病蟲(chóng)害、火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)。資源管理實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和森林管理，提高資源利用效率。遙感影像融合與定量分析1數(shù)據(jù)融合將不同傳感器、不同時(shí)相的遙感圖像進(jìn)行融合，獲取更全面的信息。2定量分析利用輻射校正后的遙感圖像進(jìn)行定量分析，獲取地表參數(shù)。3應(yīng)用土地利用變化監(jiān)測(cè)、植被生長(zhǎng)狀況評(píng)估、水質(zhì)分析等。遙感數(shù)據(jù)處理的云計(jì)算應(yīng)用云計(jì)算服務(wù)利用云計(jì)算服務(wù)，提供遙感數(shù)據(jù)處理的平臺(tái)和工具。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云平臺(tái)上存儲(chǔ)和管理遙感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理利用云平臺(tái)上的工具進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)處理，例如輻射校正、幾何校正等。遙感圖像處理軟件工具1ENVI功能強(qiáng)大，支持多種遙感數(shù)據(jù)處理。2ERDASIMAGINE提供全面的遙感圖像處理功能，支持多種格式。3ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件，可用于遙感數(shù)據(jù)處理和分析。4QGIS開(kāi)源地理信息系統(tǒng)軟件，支持多種遙感數(shù)據(jù)處理。典型遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)介紹1GoogleEarthEngine提供海量遙感數(shù)據(jù)和云計(jì)算能力，支持多種數(shù)據(jù)處理和分析。2SentinelHub提供Sentinel衛(wèi)星數(shù)據(jù)和云計(jì)算服務(wù)，支持多種數(shù)據(jù)處理和分析。3PlanetLabs提供高分辨率衛(wèi)星影