地圖學(xué)學(xué)習(xí)課件

地圖學(xué)學(xué)習(xí)課件第1頁/共54頁第七章遙感制圖

§1遙感概述§2遙感信息的制圖應(yīng)用

§3衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖

§4從影像生成專題地圖

§5遙感系列制圖

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遙感制圖是指利用航天或航空遙感圖像資料制作或更新地圖的技術(shù)。其具體成果包括遙感影像地圖和遙感專題地圖。

遙感影像，因現(xiàn)勢性強(qiáng)，可作為新編地形圖的重要信息源。第3頁/共54頁§1遙感概述1.1遙感的概念與分類遙感(RemoteSensing)，其含義就是遙遠(yuǎn)的感知，即通過非直接接觸目標(biāo)的方式，獲取被探測目標(biāo)的信息。并能通過識別與分類，了解該目標(biāo)的質(zhì)量、數(shù)量、空間分布及其動(dòng)態(tài)變化的有關(guān)特征。第4頁/共54頁1.1遙感的概念與分類遙感技術(shù)是指從地面到高空，對地球和天體進(jìn)行觀測的各種綜合技術(shù)總稱，由遙感平臺、傳感儀器、信息接收、處理、應(yīng)用等部分組成。遙感平臺主要有飛機(jī)、人造衛(wèi)星和載人飛船。傳感儀器有可見光、紅外、紫外攝像機(jī)，紅外、多譜段掃描儀，微波輻射、散射計(jì)，側(cè)視雷達(dá)，專題成像儀，成像光譜儀等，并且在不斷向多譜段、多極化、高分辨率和微型化方向發(fā)展。第5頁/共54頁不同的遙感平臺航天遙感航空遙感近地面遙感第6頁/共54頁按遙感儀器搭載的工作平臺不同按傳感器的工作波段不同按具體的應(yīng)用目的不同航天遙感航空遙感近地面遙感可見光與近紅外遙感熱紅外遙感微波遙感環(huán)境遙感地質(zhì)遙感農(nóng)業(yè)遙感林業(yè)遙感城市遙感……遙感的分類：1.1遙感的概念與分類第7頁/共54頁1.2遙感的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域遙感的主要特點(diǎn)：

⑴宏觀性和綜合性⑵多波段性⑶多時(shí)相性第8頁/共54頁§2遙感信息的制圖應(yīng)用2.1遙感制圖的信息源

1.主要信息源2.空間分辨率及制圖比例尺的選擇3.波譜分辨率與波段選擇4.時(shí)間分辨率與時(shí)相的選擇第9頁/共54頁2.1遙感制圖的信息源1.主要信息源遙感衛(wèi)星： 美國的陸地衛(wèi)星(Landsat)、氣象衛(wèi)星(NOAA)、海洋衛(wèi)星(Seasat)

法國的SPOT衛(wèi)星 日本的MOS衛(wèi)星、JERS衛(wèi)星、ADEOS衛(wèi)星 歐空局的ERS衛(wèi)星和印度IRS衛(wèi)星

中國常使用的信息源：美國的Landsat－TM、NOAA－AVHRR法國的SPOT－HRV第10頁/共54頁2.空間分辨率及制圖比例尺的選擇空間分辨率即地面分辨率，指遙感儀器所能分辨的最小目標(biāo)的實(shí)地尺寸，也就是遙感圖像上一個(gè)像元所對應(yīng)地面范圍的大小。遙感圖像的空間分辨率愈高，圖像可放大的倍數(shù)愈大，地圖的成圖比例尺也愈大。圖像所需放大的倍數(shù)，應(yīng)以能否提供更多的有用信息為標(biāo)志。根據(jù)這一指標(biāo)所確定的最大放大倍數(shù)，稱為這種圖像的放大極限。2.1遙感制圖的信息源第11頁/共54頁一個(gè)像元所對應(yīng)地面范圍的大小即為遙感圖像的分辨率。第12頁/共54頁不同規(guī)模的環(huán)境特征對地面分辨率的要求巨型環(huán)境特征地殼10km大陸架2km洋流2km自然地帶2km大型環(huán)境特征區(qū)域地理400m礦產(chǎn)資源100m地勢資源1km環(huán)境質(zhì)量100m土壤水分140m中型環(huán)境特征植物群落50m作物估產(chǎn)50m洪水災(zāi)害50m污染監(jiān)測50m森林病害50m交通規(guī)劃50m作物長勢25m天氣狀況20m城市用水20m土種識別20m小型環(huán)境特征航行設(shè)計(jì)50m水污染控制20m水庫建設(shè)15m港口工程10m魚群分布10m交通密度5m第13頁/共54頁3.波譜分辨率與波段選擇波譜分辨率是由傳感器所使用的波段數(shù)目，也就是選擇的通道數(shù)，以及波段的波長和寬度所決定。波段號波段（m

m）選擇原理和主要應(yīng)用TM10.45-0.52藍(lán)對葉綠素和葉色素濃度敏感，用于區(qū)分土壤與植被、落葉林與針葉林、近海水域制圖TM20.52-0.60綠對無病害植物葉綠素反射敏感TM30.63-0.69紅對葉綠素吸收敏感，用于區(qū)分植物種類TM40.76-0.90近紅對無病害植物紅外反射敏感，用于生物量測定及水域判別TM51.55-1.75中紅對植物含水量和云的不同反射敏感，可判斷含水量和雪、云TM72.08-2.35中紅對植物含水量和礦物氫氧根敏感，可用于地質(zhì)制圖，探測巖石的水熱蝕變TM610.4-12.5遠(yuǎn)紅作溫度圖，植物熱強(qiáng)度測量TM的波段特性2.1遙感制圖的信息源第14頁/共54頁4.時(shí)間分辨率與時(shí)相的選擇時(shí)間分辨率是指對同一地區(qū)遙感影像重復(fù)覆蓋的頻率。時(shí)間分辨率現(xiàn)有衛(wèi)星日或小時(shí)NOAA月或旬Landsat-TM;SPOT2.1遙感制圖的信息源第15頁/共54頁2.2遙感圖像的處理方法

1.遙感圖像的糾正處理2.遙感圖像的增強(qiáng)處理§2遙感信息的制圖應(yīng)用第16頁/共54頁1.遙感圖像的糾正處理2.2遙感圖像的處理方法人造衛(wèi)星在運(yùn)行過程中，由于飛行姿態(tài)和飛行軌道、飛行高度的變化以及傳感器本身誤差的影響等，常會(huì)引起衛(wèi)星遙感圖像的幾何畸變。因此，在用于制圖之前，必須經(jīng)過糾正處理（預(yù)處理），這包括粗處理和精處理。粗處理是為消除傳感器本身及外部因素的影響所引起的各種系統(tǒng)誤差而進(jìn)行的處理。精處理是指為進(jìn)一步提高衛(wèi)星遙感圖像的幾何精度而進(jìn)行的幾何校正和輻射校正，以滿足專題制圖的要求。第17頁/共54頁2.遙感圖像的增強(qiáng)處理在對遙感圖像判讀之前，要進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，這包括光學(xué)處理和數(shù)字處理兩類。光學(xué)圖像增強(qiáng)處理是為了加大不同地物影像的密度差。常用方法有假彩色合成、等密度分割和圖像相關(guān)掩膜；其中以假彩色合成最為常用。數(shù)字圖像增強(qiáng)處理功能齊全、反應(yīng)速度快、操作靈活，是目前廣泛使用的一種處理方法。特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)數(shù)字處理技術(shù)提高圖像密度差。常用方法有反差增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)、空間濾波等。2.2遙感圖像的處理方法第18頁/共54頁2.3遙感圖像的專題信息提取

1.目視判讀2.計(jì)算機(jī)自動(dòng)識別與分類第19頁/共54頁

1.目視判讀

常用方法

直接判定法對比分析法邏輯推理法

工作程序

判讀前的準(zhǔn)備工作建立判讀標(biāo)志室內(nèi)判讀及野外驗(yàn)證2.3遙感圖像的專題信息提取第20頁/共54頁2.計(jì)算機(jī)自動(dòng)識別與分類計(jì)算機(jī)自動(dòng)識別，又稱模式識別，是將經(jīng)過精處理的遙感實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算機(jī)研究獲得的圖像特征進(jìn)行的處理。具體的方法有：

2.3遙感圖像的專題信息提取統(tǒng)計(jì)概率法：是根據(jù)物體的光譜特征進(jìn)行自動(dòng)識別。語言結(jié)構(gòu)法：是根據(jù)物體的圖形進(jìn)行識別。模糊數(shù)學(xué)法：是根據(jù)物體最明顯的本質(zhì)特征（光譜的或圖像的本質(zhì)特征）進(jìn)行識別。

第21頁/共54頁計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類可分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類2.3遙感圖像的專題信息提取監(jiān)督分類：是根據(jù)已知實(shí)驗(yàn)樣本提出的特征參數(shù)建立判讀函數(shù)，對各待分類點(diǎn)進(jìn)行分類的方法。非監(jiān)督分類：是事先并不知道待分類點(diǎn)的特征，而是僅根據(jù)各待分點(diǎn)特征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征，建立決策規(guī)則并進(jìn)行分類的一種方法。第22頁/共54頁§3衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖

3.1概念衛(wèi)星影像鑲嵌圖：不另外進(jìn)行影像的幾何糾正，將多幅影像依像幅邊框的經(jīng)緯度位置，鑲輯拼貼成的影像圖。衛(wèi)星影像圖：經(jīng)過影像的幾何糾正和增強(qiáng)，圖上繪制出較全面的地理要素，稱衛(wèi)星影像圖。衛(wèi)星影像地圖：在衛(wèi)星影像上能夠根據(jù)數(shù)字地面模型，進(jìn)行共線方程糾正，有詳細(xì)的地理要素的影像圖。利用衛(wèi)星影像編圖，根據(jù)它的技術(shù)條件和線劃的地理要素可分為：第23頁/共54頁3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯

1.衛(wèi)星數(shù)據(jù)的幾何糾正 2.像元亮度值的重采樣 3.影像鑲嵌 4.彩色合成 5.多種信息復(fù)合 6.矢量數(shù)據(jù)的符號化 7.圖像的輸出產(chǎn)品第24頁/共54頁1.衛(wèi)星數(shù)據(jù)的幾何糾正3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第25頁/共54頁2.像元亮度值的重采樣

幾何糾正及圖像投影變換后，輸出像元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，即像元的大小、形狀、相互的幾何關(guān)系發(fā)生變化，所以必須對輸出像元包括亮度值重新分配，即按規(guī)則格網(wǎng)重新采樣，同時(shí)改善和提高影像質(zhì)量。幾何糾正和重采樣是一個(gè)統(tǒng)一進(jìn)行的過程。3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第26頁/共54頁3.影像鑲嵌相鄰影像鑲嵌時(shí)，色調(diào)會(huì)有差異，可通過對像元的線性拉伸或亮度直方圖的匹配，消除相互的差異。3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第27頁/共54頁4.彩色合成彩色合成時(shí)，選擇三個(gè)波段的圖案，一個(gè)賦予紅色，一個(gè)賦予綠色，一個(gè)賦予藍(lán)色，所得結(jié)果為假彩色。它可使影像在視覺上獲得豐富的信息。3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第28頁/共54頁5.多種信息復(fù)合復(fù)合影像的生成：(1)對多光譜影像進(jìn)行內(nèi)插，使它和全色影像具有相同的像元密度。(2)進(jìn)行多項(xiàng)式幾何糾正和對全色影像重采樣。(3)進(jìn)行多光譜影像和全色波段的輻射校正和影像灰階配準(zhǔn)。3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第29頁/共54頁6.矢量數(shù)據(jù)的符號化衛(wèi)星影像圖的地圖符號是在屏幕上參照（判讀）地形圖上的同名點(diǎn)進(jìn)行的影像符號化，即在柵格圖像上用鼠標(biāo)輸出的矢量圖形。3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第30頁/共54頁7.圖像的輸出產(chǎn)品主要形式是噴墨彩圖、像紙圖像和印刷品。3.2衛(wèi)星影像圖的生產(chǎn)和編輯第31頁/共54頁選自中華地圖網(wǎng)第32頁/共54頁§4從影像生成專題地圖4.1概述

1.目視解釋的專題制圖2.數(shù)字圖像處理的專題制圖第33頁/共54頁1.目視解釋的專題制圖4.1概述（1）影像預(yù)處理：包括圖像校正、圖像增強(qiáng)，有時(shí)還需要實(shí)驗(yàn)室提供監(jiān)督或非監(jiān)督分類圖像。（2）目視解譯：經(jīng)過建立影像判讀標(biāo)志，野外判讀，室內(nèi)解譯，得到繪有圖斑的專題解譯原圖。（3）地圖概括：按比例尺及分類的要求，進(jìn)行專題解譯原圖（圖斑）的概括。（4）地圖整飾：在轉(zhuǎn)繪完專題圖斑的地理底圖上進(jìn)行專題地圖整飾工作。第34頁/共54頁2.數(shù)字圖像處理的專題制圖(1)影像預(yù)處理：同目視解譯類似。(2)按專題要求進(jìn)行影像分類。(3)專題類別的地圖概括：包括在預(yù)處理中消除影像的孤立點(diǎn)（噪聲點(diǎn)），依成圖比例尺對圖斑尺寸的限制進(jìn)行柵格影像的概括。(4)圖斑的柵格/矢量變換。(5)與地理底圖疊加，生成專題地圖。4.1概述第35頁/共54頁4.2圖像分類

1.統(tǒng)計(jì)模式識別2.以地學(xué)知識及專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的識別第36頁/共54頁1.統(tǒng)計(jì)模式識別（1）主成分變換（2）纓帽變換（3）最大似然判別屬監(jiān)督分類（4）最小距離判別4.2圖像分類第37頁/共54頁2.以地學(xué)知識及專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的識別（1）知識獲?。?）整理數(shù)據(jù)流（3）建立知識庫（4）進(jìn)行知識的影像分類4.2圖像分類第38頁/共54頁4.3圖斑的地圖概括圖斑概括的實(shí)質(zhì)圖斑概括需考慮的問題圖斑概括的過程概括的框架結(jié)構(gòu)和實(shí)例第39頁/共54頁4.3圖斑的地圖概括1.圖斑概括的實(shí)質(zhì)第40頁/共54頁2.圖斑概括需考慮的問題遙感數(shù)據(jù)的特性，如傳感器的空間分辨率常決定它能否滿足專題地圖比例尺的要求。根據(jù)專題地圖的用途、區(qū)域特點(diǎn)和比例尺，確定專題圖斑選取的尺寸（閾值）。根據(jù)專題知識的需要，確定舍去的圖斑應(yīng)如何合并，如何進(jìn)行概括的表示。4.3圖斑的地圖概括第41頁/共54頁3.圖斑概括的過程圖像處理得到的分類原圖依成圖比例尺、圖斑屬性、形狀、尺寸，對圖斑確定刪除界限根據(jù)相鄰圖斑的屬性、形狀和尺寸決定圖斑應(yīng)合并到哪一類中圖斑概括：把應(yīng)舍去的圖斑合并到相鄰圖斑，并進(jìn)行邊界平滑符合地圖概括要求的專題圖圖斑無需刪除4.3圖斑的地圖概括第42頁/共54頁4.概括的框架結(jié)構(gòu)和實(shí)例組織圖斑進(jìn)行概括的文本編輯器是基于知識的框架結(jié)構(gòu)。通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，已進(jìn)行圖斑概括的專題分類圖便可以產(chǎn)生。4.3圖斑的地圖概括第43頁/共54頁4.4圖斑邊界的矢量化柵格邊界的矢量化可分四個(gè)過程： （1）勾邊 （2）細(xì)化 （3）找節(jié)點(diǎn) （4）轉(zhuǎn)矢量第44頁/共54頁4.4圖斑邊界的矢量化經(jīng)過細(xì)化的柵格轉(zhuǎn)化為矢量的圖斑界線第45頁/共54頁圖像矢量化的結(jié)果4.4圖斑邊界的矢量化第46頁/共54頁§5遙感系列制圖

5.1遙感系列地圖與地理底圖提取遙感圖像的專題信息構(gòu)成類型圖后，必須將類型界線轉(zhuǎn)繪到具嚴(yán)格數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的地理底圖上。遙感系列地圖是根據(jù)共同的制圖目的，利用同一的制圖信息源，按照統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則，成套編制的遙感專題地圖。系列地圖是在內(nèi)容上和時(shí)間上相關(guān)聯(lián)的一組地圖。第47頁/共54頁5.1遙感系列地圖與地理地圖1.地理底圖編制要點(diǎn)地圖投影的選擇中