遙感基礎(chǔ)入門知識

1遙感根底2060年月進(jìn)展起來的對地觀測綜合性技術(shù)無記錄的地面遙感階段(1608~1838)；有記錄的地面遙感階段(1839~1857)；空中攝影遙感階段(1858~1956);航天遙感階段(1957年至今)。遙感技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益高。隨著科技的進(jìn)展，遙感技術(shù)也在不斷進(jìn)步，遙感探測的波段不斷延長，波段的分割越的空間區(qū)分率不斷提高；數(shù)字成像技術(shù)的進(jìn)展，打破了傳統(tǒng)攝影與掃描成像的界限。此外，GPS的集成可同時(shí)取得經(jīng)緯度坐標(biāo)和地面高程數(shù)據(jù)。遙感信息融合包括數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。決策層融合有望在高光譜光譜遙感信息可以和其他信息進(jìn)展融合，對于高空間區(qū)分率或其它遙感信息分類精度不夠、同物異譜或同譜異物現(xiàn)象可以通過高光譜遙感信息關(guān)心解決，最終將分類結(jié)果驚醒融合即可。其中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問題是如何依據(jù)不同狀況設(shè)計(jì)有效的融合算法。高光譜遙感技術(shù)的特點(diǎn)：高光譜遙感是高光譜區(qū)分率遙感(HyperspectralRemoteSensing)的技術(shù)。高光譜遙感技術(shù)的特點(diǎn)：1〕高光譜遙感的成像光譜儀可以分別成幾十甚至數(shù)百個(gè)很窄的波段來承受信息，光譜區(qū)分率高(5~10nm)，波段連續(xù)性強(qiáng)(在0.4um~2.5um范圍內(nèi)有幾百個(gè)波段)；2〕全部波段排列在一起能形成一條連續(xù)的完整的光譜曲線；3〕光譜的掩蓋范圍從可見光到熱紅外的全部電磁輻射波譜范圍；4〕高光譜數(shù)據(jù)是一個(gè)光譜圖像的立方體，現(xiàn)了遙感數(shù)據(jù)圖像維與光譜維信息的有機(jī)融合。高光譜遙感信息智能處理的優(yōu)勢和意義主要在于：促進(jìn)當(dāng)前高光譜遙感信息處理中一集成處理供給支持。多譜段遙感信息的處理過程是：①數(shù)據(jù)治理：地面臺站接收的原始信息經(jīng)過攝影處理、變換、數(shù)字化后被轉(zhuǎn)換成為正片或計(jì)算機(jī)兼容的磁帶，將得到的照片裝訂成冊，并編目供給用戶選用。②預(yù)處理：利用處理設(shè)備對遙感圖像的幾何外形和位置誤差、圖像輻射強(qiáng)度信息誤差等系統(tǒng)誤差進(jìn)展幾何校正和輻射校正。多譜段遙感信息的處理過程是：①數(shù)據(jù)治理：地面臺站接收的原始信息經(jīng)過攝影處理、變換、數(shù)字化后被轉(zhuǎn)換成為正片或計(jì)算機(jī)兼容的磁帶，將得到的照片裝訂成冊，并編目供給用戶選用。②預(yù)處理：利用處理設(shè)備對遙感圖像的幾何外形和位置誤差、圖像輻射強(qiáng)度信息誤差等系統(tǒng)誤差進(jìn)展幾何校正和輻射校正。③精處理：消退遙感平臺隨機(jī)姿勢誤差和掃描速度誤差引起的幾何畸變，稱為幾何精校正；消退因不同譜段的光線通過大氣層時(shí)受到不同散射而引起的畸變，稱為大氣校正。④信息提?。喊从脩粢筮M(jìn)展多譜段分類、相關(guān)掩模、假彩色合成、圖像增加、密度分割等。⑤信息綜合：將地面實(shí)況調(diào)查與不同高度、不同譜段遙感獲得的信息綜合編輯，并繪制成各種專題圖。從遙感影像中去除大氣的影像，即進(jìn)展大氣校正。是高光譜遙感數(shù)據(jù)處理中極為重要的環(huán)節(jié)。通過應(yīng)用大氣校正模型FLAASH，爭論選擇了適宜的大氣模式、水汽含量、氣溶膠模型、波譜區(qū)分率和多散射模型等參數(shù)。國內(nèi)外已經(jīng)提出了不少的大氣校正模型，主要有：輻射傳輸模型法、黑暗像元法、不變目標(biāo)法和直方圖匹配法等。校正精度較高的方法是輻射傳輸模型法。該方法是利用電磁波大氣中的輻射傳輸原理6S、MORTRAN、LOWTRANATCOR模型。大氣對電磁輻射的影像主要是吸取和散射，它提高了大氣層的平均亮度值，并疊加在質(zhì)組成。大氣以兩種方式影響著傳感器所記錄的地面目標(biāo)的“亮度”或“輻射亮度〕的吸取及散射作用使到達(dá)目標(biāo)的太陽輻射能量和從目標(biāo)反射的能量均衰減；2〕大氣本身作為一個(gè)反射體〔散射體〕的程輻射使得能量增加，但它與所探測的地面信息無關(guān)。1〕基于閱歷或統(tǒng)計(jì)的方法：這類方法與模式大多建立在某種特定或抱負(fù)條件下，有用性收到肯定限制；2〕基于大氣輻射傳輸模型的方法：利用基于簡單的輻射傳輸原理建立起來的精度較高大氣校正模型射傳輸原理建立起來的模型對遙感圖像進(jìn)展大氣校正。大氣輻射傳輸模型能比較合理地描述大氣散射、大氣吸取和反射等過程，而且可以產(chǎn)列的大氣環(huán)境參數(shù)〔如大氣光學(xué)厚度、溫度、氣壓、濕度和大氣分布狀況等〕進(jìn)展測量，而且校正模式的準(zhǔn)確性取決于輸入的大氣參數(shù)的準(zhǔn)確性。應(yīng)用大氣輻射傳輸模型進(jìn)展遙感影像的大氣校正需要解決兩個(gè)關(guān)鍵性的問題：1〕有關(guān)大氣介質(zhì)特征參數(shù)的獵??；2〕具體使用的大氣輻射傳輸模型的爭論。高光譜遙感與常規(guī)遙感的區(qū)分在于常規(guī)遙感又稱寬波段遙感，波段寬一般為100nm,且波段在波譜上不連續(xù)，并不完全掩蓋整個(gè)可見光至紅外光〔0.4~24um〕光譜范圍。高光譜遙感使原來在寬波段遙感中不行探測的物質(zhì)在高光譜遙感中能被探測到。葉面積指數(shù)通常是指單位面積土地上全部葉片外表積的綜合，或單位面積上植物葉片構(gòu)造化的定量信息。葉面積指數(shù)是與生物量和葉綠素是衡量作物生長狀況的重要指標(biāo)。高光譜遙感信息智能處理的根本思想是：針對高光譜遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在人工智能、關(guān)心信息和背景數(shù)據(jù)等作為處理過程中直接和間接的判據(jù)程是前提，優(yōu)化的處理策略是根底，牢靠的領(lǐng)域?qū)W問是關(guān)鍵，有效的推理機(jī)制是保證。GIS在高光譜遙感信息處理中可以發(fā)揮的作用主要包括：1〕供給訓(xùn)練區(qū)或參考區(qū)，作為高光譜遙感信息處理的背景信息；2〕:3〕GIS中的局部信息或數(shù)據(jù)惡意直接參與分類和信息處理或作為關(guān)心的解譯依據(jù)；4〕GIS對處理結(jié)得更好的效果，決策層融合有望在高光譜遙感信息智能處理中發(fā)揮重要作用。高光譜遙感信息具有數(shù)據(jù)量大、波段多、波段相關(guān)性強(qiáng)、信息榮譽(yù)多、圖譜一體化等智能處理有助于解決當(dāng)前高光譜遙感信息處理中存在的諸如數(shù)據(jù)量大、處理過程簡單、速度慢、效率低、過多依靠于專家閱歷和人工參與等問題。智能信息處理的核心和關(guān)鍵是學(xué)問和推理機(jī)制的引入，以高光譜遙感信息中典型地物域。識獵取方法之一，其依據(jù)特定的任務(wù)要求，充分英語領(lǐng)域?qū)＜揖哂械膶I(yè)技能和學(xué)問，形成對特定對象的規(guī)章化描述作為后續(xù)信息處理的指導(dǎo)。早期高光譜遙感信息處理中往往要通過轉(zhuǎn)接獵取一些特定的規(guī)章與特定，如通過對某類地物光譜無限的分析和不同地物光譜曲線的比較定對特定地物分類或提取有效的波段和特征。統(tǒng)計(jì)歸納是一種簡潔易行的學(xué)問獵取方法。通過對原操作數(shù)據(jù)集或某一子集的同級、取，分別組成假設(shè)干集合，通過集合求交等運(yùn)算，覺察該類地物識別中有效特征的波段位置。分兩類地物有用的波段和相應(yīng)的特征。依據(jù)高光譜遙感信息的特點(diǎn)，學(xué)問可以承受產(chǎn)生式規(guī)章、決策樹等方法進(jìn)展描述，產(chǎn)生式規(guī)章多用于分類處理，而決策樹組織的學(xué)問則可以應(yīng)用于典型信息提取和地物識別。高光譜遙感信息處理中一些有待結(jié)局的問題包括波段選擇與數(shù)據(jù)壓縮、混合像元分解、高光譜分類、地物細(xì)分識別、定量反演等。波段選擇的任務(wù)是從幾十、上百個(gè)波段中選擇假設(shè)干最有效的組合方案用于信息提取、干波段進(jìn)展分析，在保證精度的同時(shí)降低了數(shù)據(jù)量，提高了運(yùn)算效率。混合像元分解是高光譜遙感信息處理中一個(gè)相仿重要的問題，目前所應(yīng)用的一些模型包括線性分解模型、非線性分解模型〔往往先線性化后再分解、修正的高斯模型、光譜吸取法的缺乏。GIS支持下的高光譜遙感信息處理：GIS中的空間信息和空間分析功能與高光譜遙感信息相結(jié)合，有望為高光譜遙感信息智能處理供給支持。名詞解釋輻射畸變是指遙感傳感器在接收來自地物的電磁波輻射能時(shí)〔地形影響和太陽高度角影響以及大氣作用等影響，而導(dǎo)致的遙感傳感器測量值與地物實(shí)際的光譜輻射率的不全都。幾何畸變是指圖像中的幾何圖形與該物體在選定投影中幾何圖形的差異地球自轉(zhuǎn)，地面曲率、地形起伏等引起的。遙感信息處理遙感信息智能處理當(dāng)前幾個(gè)重要的方向包括遙感信息自動分類、基于學(xué)問的遙感影像分類、GIS支持下的遙感分類和信息提取、遙感影像理解專家系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)挖掘、遙感影像人工神經(jīng)網(wǎng)分類等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于高光譜遙感信息處理集中可行的方法包括：1〕先進(jìn)展降維操作，然后應(yīng)用于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理；2〕將多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合；3〕多層并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。GIS在高光譜遙感信息處理中可以發(fā)揮的作用主要包括：供給訓(xùn)練區(qū)或參考區(qū)，作為高光譜遙感信息處理的背景信息；供給圖像處理中需要的空間分析功能；GIS中的局部信息或數(shù)據(jù)可以直接參與分類和信息處理或作為關(guān)心的解譯依據(jù)；GIS對處理構(gòu)造進(jìn)展推斷或分析等后處理。應(yīng)用遙感對城市擴(kuò)展進(jìn)展?fàn)幷撝饕ㄟ^以下三種信息處理策略：1〕土地掩蓋分類與變化分析〔轉(zhuǎn)移矩陣、景觀格局參數(shù)等；〕專題信息提取I建筑用地等3〕城市生態(tài)物理參數(shù)遙感定量反演〔地表溫度、制備掩蓋度等；遙感的4大組成局部：遙感信息在介質(zhì)中的傳播理論和時(shí)空規(guī)律；地物微波遙感信息處理及成像機(jī)理分析；遙感信息處理(remote-sensinginformationprocessing)是對遙感器獲得的信息進(jìn)展加工處理的技術(shù)。遙感信息通常以圖像的形式消滅，故這種處理也稱遙感圖像信息處理。遙感圖像信息處理的主要目的是：①消退各種輻射畸變和幾何畸變，使經(jīng)過處理后的要的專題信息。遙感信息處理分為模擬處理和數(shù)字處理兩類。模擬處理方法是首容量的計(jì)算機(jī)，不易到達(dá)實(shí)時(shí)處理的要求。遙感影像綜合處理平臺：航天量子擁有功能強(qiáng)大、系統(tǒng)配套的遙感信息工程系列軟件，包括大型綜合遙感平臺PCIGeomaticaTeraMatirx、高區(qū)分率影像信息自動提取工具eCognition、專業(yè)級的SAREarthView、大數(shù)據(jù)量遙感影像漫游和情報(bào)解譯工具等，可以供給遙感信息工程應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)、功能完善、包羅萬象的解決方案。Geomatica9GIS空間分供給了一個(gè)較為完善的平臺。TeraMatirx是一個(gè)功能完善的遙感數(shù)據(jù)處理軟件，具有通用遙感圖像處理系統(tǒng)的各種主要功能。包括多種格式影像的輸入輸出、影像預(yù)處理、圖像增加、圖像濾波、影像配準(zhǔn)、正射訂正、影像融合、影像鑲嵌和勻光、以及制圖和整飭等功能。eCognition是世界上第一個(gè)面對對象的高空間區(qū)分率遙感影像的特征分析和信息提取工信息自動提取系統(tǒng)。遙感影像綜合處理大型綜合遙感平臺Ia和多功能的遙感數(shù)據(jù)處理軟種常用遙感圖像、柵格及矢量格式數(shù)據(jù)，可進(jìn)展多種多樣的遙感影像綜合處理。常規(guī)圖像處理：包括幾何校正、大氣校正、反差調(diào)整、圖象增加、圖像拉伸、圖像濾波、數(shù)據(jù)融合等；顏色與色調(diào)處理：包括顏色自動匹配、直方圖匹配、最小平方直方圖匹配、色調(diào)平衡與校正、顏色過渡與平滑處理等；DEMDEM矢量-柵格轉(zhuǎn)換等；光譜分析處理：包括多光譜分析、高光譜