遙感圖像處理：第二講遙感影像及統(tǒng)計(jì)分析

1、第一講回顧：1. 遙感及其相關(guān)概念2. 遙感平臺(tái)3. 傳感器4. 遙感的技術(shù)特點(diǎn)5. 遙感信息科學(xué)第二講 遙感影像及其統(tǒng)計(jì)分析遙感數(shù)字圖像處理教程教學(xué)提綱一、遙感成像過程二、遙感數(shù)字影像數(shù)據(jù)三、遙感影像其他數(shù)據(jù)四、遙感影像的信息內(nèi)容五、遙感影像特征的統(tǒng)計(jì)分析退出一、遙感成像過程返回二、遙感數(shù)字影像數(shù)據(jù)（一）四種數(shù)據(jù)源（二）影像數(shù)據(jù)格式（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（四）影像數(shù)據(jù)的輔助信息（一）四種數(shù)據(jù)源（1）多光譜數(shù)據(jù)源光 譜 分 辨 率 在 /10 數(shù) 量 級(jí) 范 圍 的 稱 為 多 光 譜(Multispectral)，這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區(qū)只有幾個(gè)波段，如美國 Landsat MSS

2、（4個(gè)波段），TM（7個(gè)波段），ETM+（8個(gè)波段），法國的SPOTHRV等。（一）四種數(shù)據(jù)源（2）高光譜數(shù)據(jù)源光譜分辨率在/100的遙感信息稱之為高光譜遙感(Hyperspectral); 隨著遙感光譜分辨率的進(jìn)一步提高，在達(dá)到/1000時(shí)，遙感即進(jìn)入超高光譜(Ultraspeetral)階段。高光譜圖像一般具有數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)波段，具有很高的地物識(shí)別能力，但是其空間分辨率可能較低，如MODIS傳感器，36個(gè)波段，空間分辨率為2501000m。（一）四種數(shù)據(jù)源（3）全色波段數(shù)據(jù)源全色波段，一般指使用0.5微米到0.75微米左右的單波段，即從綠色往后的可見光波段。因?yàn)槭菃尾ǘ?，在圖上顯示是灰度圖

3、片。全色遙感影象一般空間分辨率高，但無法顯示地物色彩。實(shí)際操作中，我們經(jīng)常將之與多波段影象融合處理，得到既有全色影象的高分辨率，又有多波段影象的彩色信息的影象。（一）四種數(shù)據(jù)源（4）微波遙感數(shù)據(jù)源側(cè)視雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等數(shù)據(jù)源，航天飛機(jī)也可載合成孔徑雷達(dá)。返回（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)形式：灰度值矩陣（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)形式：灰度值矩陣（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)形式：灰度值矩陣（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)形式：灰度值矩陣（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)形式：灰度值矩陣（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)文件格式：（二）影像數(shù)據(jù)格式（1）BSQ方式(band sequential)各波段的二維影像數(shù)據(jù)按波段順序排列。(像元號(hào)順序)

4、，行號(hào)順序)，波段順序)（二）影像數(shù)據(jù)格式(2)BIL方式(band interleaved by line)對每一行中代表一個(gè)波段的光譜值進(jìn)行排列，然后按波段順序排列該行，最后對各行進(jìn)行重復(fù)。(像元號(hào)順序)，波段順序)，行號(hào)順序)（二）影像數(shù)據(jù)格式(3)BIP方式(band interleaved by pixel)在一行中，每個(gè)像元按光譜波段次序進(jìn)行排列，然后對該行的全部像元進(jìn)行這種波段次序排列，最后對各行進(jìn)行重復(fù)。(波段順序，像元號(hào)順序)，行號(hào)順序)（二）影像數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)文件格式：返回（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率分辨率是用于記錄數(shù)據(jù)的最小度量單位。廣義上一般用來描述在顯示設(shè)備上所能夠顯示的點(diǎn)的

5、數(shù)量(行、列)，或在影像中一個(gè)像元點(diǎn)所表示的面積。在描述遙感數(shù)據(jù)時(shí)，存在四種類型的分辨率：光譜分辨率指遙感器所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長位臵、及波長間隔的大小。遙感成像的波段范圍，分得愈細(xì)，波段愈多，光譜分辨率就愈高，反之光譜分辨率越粗糙?，F(xiàn)在的技術(shù)可以達(dá)到56nm（納米）量級(jí)，400多個(gè)波段。細(xì)分光譜可以提高自動(dòng)區(qū)分和識(shí)別目標(biāo)性質(zhì)和組成成分的能力。即光譜分辨率越高，專題研究的針對性越強(qiáng)，對物體的識(shí)別精度越高，遙感應(yīng)用分析的效果也就越好。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（1）光譜分辨率多波段并非簡單的越多越好，而要區(qū)別對待。波段分得越細(xì)，各波段數(shù)據(jù)間的相關(guān)性可能越小，增加數(shù)據(jù)的冗余度，往往相鄰波

6、段區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)相互交叉、重復(fù)，而未必能得到預(yù)期的識(shí)別效果。此外，波段越多，數(shù)據(jù)量越大，也會(huì)給數(shù)據(jù)傳輸、處理和鑒別帶來新的困難。遙感器光譜分辨率的確定必須要綜合考慮多種因素，通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納而成。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（1）光譜分辨率（2）空間分辨率空間分辨率是針對遙感器或圖像而言，指圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，或指遙感器區(qū)分兩個(gè)目標(biāo)的最小角度或線性距離的度量。又稱地面分辨率。地面分辨率是針對地面而言，指可以識(shí)別的最小地面距離或最小目標(biāo)物的大小?？臻g分辨率越高，則目標(biāo)和面積值越小。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（2）空間分辨率30 Meter10 Meter

7、1 Meter（2）空間分辨率（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（2）空間分辨率高空間分辨率圖像：空間分辨率小于10m，常用的傳感器有SPOT的HRG，QuickBird，IKNOS的全色傳感器等；中空間分辨率圖像：空間分辨率10100mm，例如TM，MSS等。低空間分辨率圖像：空間分辨率大于100m，例如NOAA的AVHRR，MODIS等。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率環(huán)境特征地面分辨率要求環(huán)境特征地面分辨率要求I.巨型環(huán)境特征III.中型環(huán)境特征地殼10km作物估產(chǎn)50m自然地帶2km天氣狀況20m洋流5km交通道路規(guī)劃50mII.大型環(huán)境特征IV.小型環(huán)境特征區(qū)域地理400m水庫建設(shè)1050m土壤水分140

8、m魚群分布與遷移10m森林清查400m城市居住密度分析10m海岸帶變化100m城市交通密度分析5m（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（3）輻射分辨率指遙感器對光譜信號(hào)強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分能力。即探測器的靈敏度遙感器感測元件在接收光譜信號(hào)時(shí)能分辨的最小輻射度差，或指對兩個(gè)不同輻射源的輻射量的分辨能力。在影像中一般用灰度的分級(jí)數(shù)來表示，即最暗-最亮灰度值（亮度值）間分級(jí)的數(shù)目量化級(jí)數(shù)。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（3）輻射分辨率輻射分辨率計(jì)算公式：RL =（Rmax-Rmin ）/D其中Rmax為最大輻射量值，Rmin為最小輻射量值，D為量化級(jí)。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率對于空間分辨率與輻射分辨率而言，有一點(diǎn)需要說明：

9、一般瞬時(shí)視場IFOV越大，最小可分像素越大，空間分辨率越低；但是，IFOV越大，光通量即瞬時(shí)獲得的入射能量越大，輻射測量越敏感，對微弱能量差異的檢測能力越強(qiáng)，則輻射分辨率越高?？臻g分辨率的增大，將伴之以輻射分辨率的降低。可見，高空間分辨率與高輻射分辨率難以兩全，二者之間必須有個(gè)折中。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率（3）輻射分辨率（4）時(shí)間分辨率是指對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)觀察的頻率。例如，是每16天還是每3天重復(fù)一次。（三）影像數(shù)據(jù)的分辨率返回（四）影像數(shù)據(jù)的輔助信息返回三、遙感影像其他數(shù)據(jù)返回（一）定標(biāo)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)（二）地面實(shí)況調(diào)查（三）地面定位數(shù)據(jù)（四）地圖數(shù)據(jù)（五）數(shù)字地形數(shù)據(jù)（一）定標(biāo)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)定標(biāo)(

10、calibration)是把所得到的測量值變換成絕對亮度的操作，或變換為與地表反射率及表面溫度等物理量有關(guān)的相對值的處理過程?；蛘哒f遙感器定標(biāo)就是建立遙感器每個(gè)探測器輸出值與該探測器對應(yīng)的實(shí)際地物輻射亮度之間的定量關(guān)系。（一）定標(biāo)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)（一）定標(biāo)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)（一）定標(biāo)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)由于大氣散射的影響，必須對觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，常常用基于地面實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證的方法。這些地面數(shù)據(jù)被稱為驗(yàn)證數(shù)據(jù)。（一）定標(biāo)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)返回（二）地面實(shí)況調(diào)查地面實(shí)況調(diào)查(ground truth)是指為了檢驗(yàn)遙感數(shù)據(jù)與觀測目標(biāo)物的對應(yīng)關(guān)系而對地面實(shí)況信息進(jìn)行觀測、測量、收集的工作。返回（三）地面定位數(shù)據(jù)在進(jìn)行遙感影像的幾何精校正時(shí)，必須要有地面控制點(diǎn)。適于作為地面控制點(diǎn)的是可以在影像上辨認(rèn)出的一點(diǎn)和它所對應(yīng)的地面上相同的一點(diǎn)，而且可以正確知道該點(diǎn)在影像上的位臵(像元號(hào)、行號(hào))和在地圖上的位臵(緯度、經(jīng)度、高度)。（三）地面定位數(shù)據(jù)定位方法有：（1）地形圖法：簡單，但不適于缺乏高精度地形圖的地區(qū)。（2）GPS定位法：Global Positioning System：返回（四）地圖數(shù)據(jù)地圖信息可以提供如下功能：調(diào)查區(qū)域的概查：幾何校正控制點(diǎn)的