遙感基礎(chǔ)與運(yùn)用

5/5遙感基礎(chǔ)與運(yùn)用一緒論遙感技術(shù)是從不同高度的平臺(tái)上，使用各種傳感器,接受來自地球表層各類地物的各種電磁波信息，并對這些信息進(jìn)行加工處理，從而對不同地物及其特性進(jìn)行遠(yuǎn)距離的探測和識(shí)別的綜合技術(shù)。遙感技術(shù)的特點(diǎn)：宏觀性綜合性強(qiáng)綜合效益高信息量大,技術(shù)先進(jìn)，準(zhǔn)確性高獲取信息塊,更新周期短，動(dòng)態(tài)信息豐富應(yīng)用領(lǐng)域廣泛按傳感器工作方式分為:主動(dòng)式遙感和被動(dòng)式遙感主動(dòng)式遙感：傳感器帶有能發(fā)射訊號(hào)的輻射源，工作時(shí)向目標(biāo)物發(fā)射，同時(shí)接受目標(biāo)物反射或散射回來的電磁波，以此進(jìn)行探測。被動(dòng)式遙感:利用傳感器直接接受來自地物反射自然輻射源的電磁輻射或自身發(fā)出的電磁輻射而進(jìn)行的探測.傳感器是記錄地物反射或發(fā)射電磁波能量的裝置.二遙感物理基礎(chǔ)1.電磁波：交變的電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播過程2．電磁波譜:將各種電磁波按波長的大小依次排成的圖表３.電磁波按波長遞增可劃分為紫外線，可見光，紅外線,微波電磁波波長特征應(yīng)用紫外線0.01-0.３8ｕm1對紫外線吸收較強(qiáng)；2。能使溴化銀底片感光;1．用于測定碳酸巖的分布2.用于油污的監(jiān)測可見光0．38－0。７６ｕm由紅，橙，黃,綠，青,藍(lán),紫光組成；2.人眼對可見光有敏銳的分辨率；１．鑒別物質(zhì)特性的主要波段2。以光學(xué)攝影或掃描方式接收和記錄地物對可見光的反射特征紅外線0。.76-100０um1。近紅外性質(zhì)與可見光相似2．中紅外，遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外為熱紅外1.利用紅外遙感可以再夜間工作２．紅外線不易為天空微粒所散射，這點(diǎn)比可見光優(yōu)越微波1mm-1m1．微波輻射屬熱輻射性質(zhì)２。具有穿透云霧不受天氣影響，進(jìn)行全天侯全天時(shí)的遙感探測3.對植被，冰雪,土壤等表層覆蓋物具有一定的穿透能力１.可以采用主動(dòng)或被動(dòng)的方式呈像，是具有發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段4．電磁輻射源:自然輻射源（太陽輻射，地球的電磁輻射）人工輻射（微波輻射，激光輻射)地物反射光譜曲線:定義:根據(jù)地物反射率與波長之間的關(guān)系而繪成的曲線作用:是遙感識(shí)別地物性質(zhì)的基本原理。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的物體.黑體輻射的三個(gè)特性輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)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(dòng)８。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。大氣窗口：通過大氣而較少被反射，吸收或散射的透射率較高的電磁輻射波段航空遙感與航測成圖航空遙感：是指利用各種飛機(jī)、飛艇、氣球等作為傳感器運(yùn)載工具在空中進(jìn)行的遙感技術(shù)，是由航空攝影偵察發(fā)展而來的一種多功能綜合性探測技術(shù)感光材料的主要特性：感光度：感光材料對光的敏感程度,即感光速度.反差系數(shù)（r）:景物中最亮部分與最暗部分的亮度之比.寬容度：感光材料按比例記錄景物亮度的曝光量范圍。豎直航空攝影可分為面積航空攝影,帶狀航空攝影，獨(dú)立地塊航空攝影。質(zhì)量要求相片傾斜角α≤2°，αmａx≤3°實(shí)際飛行航高與預(yù)定航高之差不應(yīng)大于5％同一航線上攝站(指攝影瞬間航攝儀的位置)航高之差不應(yīng)超過3０ｍ同一航帶內(nèi)最大航高與最小航高之差不得大于50m,航線的彎曲度一般不應(yīng)大于3%一般情況下要求航向重疊保持在6０％～６5％，個(gè)別最大不得大于75%,最小不得小于56%。旁向重疊度保持在15%～３0％，個(gè)別不能小于13%。航片旋偏角〈6°，最大不超過８°。航向重疊度為6０%－６5%，最小不得小于５6%，個(gè)別不得大于７5％。旁向?yàn)?5%—30％,個(gè)別最小不得小于１５％。壓平線一般要求彎曲不得大于０．０5—0.1mm。航攝技術(shù)的擬定P63．人造衛(wèi)星及航天遙感人造衛(wèi)星按用途分為:科學(xué)衛(wèi)星,技術(shù)衛(wèi)星,應(yīng)用衛(wèi)星.Ｌandｓats]參數(shù)編號(hào)掃描寬度km重復(fù)周期波段傳感器11８５１８4MSSＲBV218518４MＳSＲBＶ3185184MSS（含熱紅外）RBV（2臺(tái)，波段不同)41８51６7MSSTＭ５185１6７MSSTM618５16８ＥTＭ7１84168ＥTM+3傳感器參數(shù)代號(hào)波段分辨率反束光導(dǎo)管攝影（RＶB）３12６多光譜掃描儀（MSS）4８０專題制圖儀（TＭ)730，熱紅外為120改進(jìn)型增強(qiáng)專題制圖儀（ETＭ+)830，熱紅外為６0，全色為154.法國SＰOT衛(wèi)星系列（1—-－５)軌道高度：約83０公里衛(wèi)星覆蓋周期：26天掃描寬度：60×60公里空間分辨率:全色波段－-－10米;多光譜波段—--20米數(shù)字圖像：是能被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的用數(shù)字表示的圖像數(shù)字圖像直方圖的概念：表示灰度值出現(xiàn)頻率的圖形,橫坐標(biāo)是灰度值,縱坐標(biāo)是像元的個(gè)數(shù)或者像元的百分比7．引起遙感影像位置畸變的原因是什么？幾何校正的步驟是什么?如果不作幾何校正,遙感影像有什么問題？如果作了幾何校正，又會(huì)產(chǎn)生什么新的問題？答：幾何畸變:遙感圖像在幾何位置上發(fā)生變化,產(chǎn)生諸如行列不均勻,像元大小與地物大小對應(yīng)不正確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變，稱幾何畸變,即圖像上像元在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與在地圖坐標(biāo)系等參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)之間的差異.遙感影像變形的原因：①遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的影響：航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。②地形起伏的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移.③地球表面曲率的影響：一是像點(diǎn)位置的移動(dòng)；二是像元對應(yīng)于地面寬度不等,距星下點(diǎn)愈遠(yuǎn)畸變愈大，對應(yīng)地面長度越長.④大氣折射的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。⑤地球自轉(zhuǎn)的影響：產(chǎn)生影像偏離。幾何校正的一般過程：圖像幾何校正是從具有幾何變形的圖像中消除變形的過程.一般步驟如下:（1）確定校正方法：根據(jù)遙感圖像幾何畸變的性質(zhì)和可用于校正的數(shù)據(jù)確定校正方法.(2）確定校正公式:確定原始圖像上的像點(diǎn)和幾何校正后圖像上的像點(diǎn)之間的變換公式，并根據(jù)控制點(diǎn)等數(shù)據(jù)確定變換公式中的位置參數(shù)。（3)驗(yàn)證校正方法、校正公式的有效性。(４）對原始輸入圖像進(jìn)行重采樣，得到修熬出幾何畸變的圖像。如果不作幾何校正，遙感圖像則有在幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等。有時(shí)根據(jù)遙感平臺(tái)的各種參數(shù)已做過一次校正，但仍不能滿足要求,就需要作遙感影響相對于地面坐標(biāo)、地圖投影坐標(biāo)系統(tǒng)的配準(zhǔn)校正,以及不同類型或不同時(shí)相的遙感影響之間的幾何配準(zhǔn)復(fù)合分析，以得到比較精確的結(jié)果。B在作幾何較正時(shí)，控制點(diǎn)的選取很重要.若圖像一角沒有任何控制點(diǎn)，估計(jì)幾何校正后這一角的位置畸變將縮小還是增大？為什么?位置畸變增大。在圖象邊緣處，在地面特征變化大的地區(qū)，如河流拐彎處等，由于沒有控制點(diǎn),而靠計(jì)算推出對應(yīng)點(diǎn),會(huì)使圖像變形。圖象一角若沒有任何控制點(diǎn)，則會(huì)出現(xiàn)外推現(xiàn)８．監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的主要區(qū)別，比較監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的優(yōu)缺點(diǎn)。監(jiān)督分類指根據(jù)已知樣本區(qū)類別信息對非樣本區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的方法.其基本思想是：根據(jù)已知樣本類別和類別的先驗(yàn)知識(shí),確定判別函數(shù)和相應(yīng)的判別準(zhǔn)則,然后將未知類別的樣本和觀測值代入判別函數(shù)，再根據(jù)判別準(zhǔn)則判定該樣本的所屬類別。非監(jiān)督分類指事先對分類過程不施加任何先驗(yàn)知識(shí)，僅憑遙感影像地物的光譜特征的分布規(guī)律進(jìn)行分類,即按自然聚類的特性進(jìn)行“盲目”分類。比較監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類的優(yōu)缺點(diǎn)。根本區(qū)別在于是否利用訓(xùn)練場地來獲取先驗(yàn)的類別知識(shí)。監(jiān)督分類的關(guān)鍵是選擇訓(xùn)練場地。監(jiān)督分類法優(yōu)點(diǎn)是：簡單實(shí)用，運(yùn)算量小.缺點(diǎn)是：受訓(xùn)練場地個(gè)數(shù)和訓(xùn)練場典型性的影響較大。受環(huán)境影響較大，隨機(jī)性大.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)督分類優(yōu)點(diǎn)是：事先不需要對研究區(qū)了解，減少人為因素影響,減少時(shí)間，降低成本。不需要更多的先驗(yàn)知識(shí)，據(jù)地物的光譜統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行分類。缺點(diǎn)是:運(yùn)算量大。當(dāng)兩地物類型對應(yīng)的光譜特征差異很小時(shí)，分類效果不如監(jiān)督分類效果好。９遙感圖像的數(shù)據(jù)格式:BＳQ,BＩL，ＢＩP遙感影像變形的原因遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的影響地形起伏的影響地球表面曲率的影響大氣折射的影響地球自轉(zhuǎn)的影響圖像增強(qiáng)的目的改善圖像的視覺效果,提高清晰度。將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機(jī)器分析處理的形式10?？臻g濾波：以突出圖像上的某些特征為目的，通過像元與周圍相鄰像元的關(guān)系,采取空間域中的鄰域處理方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)方法。11。圖像卷積運(yùn)算：在圖像的左上角開一個(gè)與模板同樣大小的活動(dòng)窗口，圖像窗口與模板像元的亮度值相乘再相加,得到新像元的灰度值。第七章土地資源遙感調(diào)查及土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測1。土地遙感調(diào)查:運(yùn)用遙感技術(shù)，對一定區(qū)域內(nèi)的土地資源的數(shù)量，質(zhì)量，分布,和利用狀況及變化規(guī)律的調(diào)查。２,土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測的遙感圖像預(yù)處理方法波段最佳組合圖像的增強(qiáng)處理圖像幾何精度校正不同時(shí),不同分辨率圖像的配準(zhǔn)多光譜TM圖像與Spot全色圖像的融合土地資源變化提取方法變化信息直接提取法:圖形差值法，圖像比值法，植被指數(shù)法計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別分類比較法目視解譯法4，如何開展土地遙感調(diào)查第一，準(zhǔn)備工作，主要包括組織準(zhǔn)備，資料準(zhǔn)備，物質(zhì)準(zhǔn)備，技術(shù)培訓(xùn)和試點(diǎn)工作第二,野外概查，包括最佳路線的確定,按國家標(biāo)準(zhǔn)確定調(diào)查工作分類系統(tǒng)，建立影像解譯標(biāo)志.第三，室內(nèi)預(yù)判,在室內(nèi)根據(jù)遙感圖像成象規(guī)律與建立的解譯標(biāo)志及相關(guān)資料，確定各土地資源類型，位置，和范圍。第四，外業(yè)調(diào)繪,主要包括地類,線狀地物，境界與土地權(quán)屬界的調(diào)繪，認(rèn)可書和原由書的填寫，地物補(bǔ)測繪圖，凈耕地系數(shù)測算第五，內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)繪,同一比例尺,糾正遙感圖像誤差第六，土地面積量算，在轉(zhuǎn)繪好的以地形圖為基礎(chǔ)的專業(yè)圖上,本著以圖幅為基本控制，分幅進(jìn)行量算，自上而下逐級(jí)進(jìn)行匯總的原則，量算地類面積。第七,成果整理，清繪出滿足出版社要求的出版原圖和編寫調(diào)查報(bào)告第八,成果驗(yàn)收,對照技術(shù)規(guī)程和精度要求驗(yàn)收外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測的地物，內(nèi)業(yè)：轉(zhuǎn)繪,面積量算精度，成圖,報(bào)告質(zhì)量.土壤遙感調(diào)查1.土壤遙感調(diào)查:利用遙感技術(shù)對成土因素﹑土壤景觀進(jìn)行調(diào)查,分析研究成土過程﹑土壤分布規(guī)律和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，確定土壤類型及其特征特性，并測繪土壤分布圖和進(jìn)行面積量算的整個(gè)過程。2。土壤遙感調(diào)查的特點(diǎn)遙感影像能直接反應(yīng)地面特征調(diào)查與制圖的速度快調(diào)查與制圖的費(fèi)用低制圖精度高動(dòng)態(tài)監(jiān)測效果好地面分辨率差異大遙感影像有變形誤差如何進(jìn)行土壤遙感調(diào)查第一,準(zhǔn)備工作，主要包括組織準(zhǔn)備，資料準(zhǔn)備,物質(zhì)準(zhǔn)備，技術(shù)培訓(xùn)和試點(diǎn)工作第二，感圖像的土壤解譯,遙土壤遙感概查確定路線擬定調(diào)查區(qū)的土壤工作分類系統(tǒng)；建立土壤遙感解譯標(biāo)志。第三,圖壤遙感外業(yè)調(diào)查,航衛(wèi)片的調(diào)繪,土壤剖