遙感基礎(chǔ)知識(shí)及遙感圖像處理方法

遙感基礎(chǔ)知識(shí)及遙感圖像處理方法第1頁(yè)/共120頁(yè)遙感的基礎(chǔ)知識(shí)? 遙感；遠(yuǎn)距離不接觸物體而獲得其信息。? 遙感數(shù)據(jù)是非常重要的源數(shù)據(jù)? 遙感原理及遙感過(guò)程很復(fù)雜? 可見(jiàn)光-反射紅外遙感? 熱紅外遙感? 微波遙感第2頁(yè)/共120頁(yè)電磁波譜第3頁(yè)/共120頁(yè)太陽(yáng)輻射光譜第4頁(yè)/共120頁(yè)大氣吸收? 太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層時(shí)，大氣中的氧氣、氮?dú)?、水蒸氣等?duì)不同波長(zhǎng)的輻射有吸收作用第5頁(yè)/共120頁(yè)大氣窗口第6頁(yè)/共120頁(yè)遙感數(shù)據(jù)的特征? 空間分辨率? 光譜分辨率? 時(shí)間分辨率? 輻射分辨率第7頁(yè)/共120頁(yè)?

空間分辨率：可以識(shí)別的最小地面距離或是最小目標(biāo)的大?。ㄖ笀D像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大?。? 表示方法一般有３種：１．像元(pixel)：指單個(gè)像元所對(duì)應(yīng)的地面面積的大小。如quickbird

一個(gè)像元相當(dāng)?shù)孛婷娣e0.61m*0.61m;ＴＭ的一個(gè)像元相當(dāng)?shù)孛婷娣e為28.5m*28.5m,多簡(jiǎn)稱(chēng)３０ｍ第8頁(yè)/共120頁(yè)? ２．線(xiàn)對(duì)數(shù)(linepairs)：對(duì)于攝影系統(tǒng)而言，影像最小單元常通過(guò)1mm間隔內(nèi)包含的線(xiàn)

對(duì)數(shù)確定，單位為線(xiàn)對(duì)/mm。線(xiàn)對(duì)是指一對(duì)同等大小的明暗條紋或規(guī)則間隔的明暗對(duì)數(shù)? ３．瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)：指遙感器單個(gè)探測(cè)元件的受光角度或觀測(cè)視野，單位為毫弧度(mrad)。IFOV

越小，最小可分辨單元越小，空間分辨率越高。第9頁(yè)/共120頁(yè)? 一般來(lái)說(shuō)，遙感系統(tǒng)的空間分辨率越高，其識(shí)別物體的能力越強(qiáng)。如：NOAA—LANDSAT---SPOT---IKNOS---QUICKBIRD，空間分辨率逐漸增高，其識(shí)別物體的能力也是逐漸增強(qiáng)第10頁(yè)/共120頁(yè)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(zhǎng)位置、及波長(zhǎng)間隔的大小。（通道數(shù)、每個(gè)通道的中心波長(zhǎng)、帶寬）? 如黑白航片用一個(gè)綜合波段(0.4-0.7微米)Landsat

MSS/TM

４，７個(gè)波段? MODIS有３６個(gè)波段?

高光譜數(shù)據(jù)專(zhuān)題研究的針對(duì)性強(qiáng)，對(duì)物體的識(shí)別精度高，遙感應(yīng)用分析的效果好。但也有其缺點(diǎn)。第11頁(yè)/共120頁(yè)時(shí)間分辨率Temporal

resolution:

是關(guān)于遙感影像間隔時(shí)間的一項(xiàng)性能指標(biāo)。遙感器按照一個(gè)的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這個(gè)重復(fù)周期又叫回歸期。這種重復(fù)觀測(cè)的最小時(shí)間間隔稱(chēng)為時(shí)間分辨率。如：landsat4、５為１６天，ＳＰＯＴ為１～４天，ＮＯＡＡ為幾小時(shí)。第12頁(yè)/共120頁(yè)輻射分辨率輻射分辨率(radiant

resolution)指遙感器對(duì)對(duì)光譜信號(hào)強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分能力。如：landsat

/MSS起初以６bits(取值范圍0~63);landsat4,5/TM，７個(gè)波段中的６個(gè)波段３０ｍ分辨率的，以８bits

(取值范圍：0-255)；

MOIDS

所有通道都用12bit(取值范圍：0-2048)第13頁(yè)/共120頁(yè)空間分辨率與輻射分辨率的關(guān)系? 瞬時(shí)視場(chǎng)（ＩＦＯＶ）越大，最小可分像素越大，空間分辨率越低；但是ＩＦＯＶ越大，光通量獲得的入射量越大，輻射測(cè)量越敏感，對(duì)微弱能量差異的檢測(cè)力越強(qiáng)，則輻射分辨率越高。因此空間分辨率的增大，將伴隨輻射分辨率降低。可見(jiàn)空間分辨率與輻射分辨率難以?xún)扇?。?4頁(yè)/共120頁(yè)地物波譜? 地物的電池波的響應(yīng)特性隨電磁波長(zhǎng)改變而有規(guī)律的變化。? 不同類(lèi)型的地物，其電磁波響應(yīng)特性不同，地物波譜特征是遙感識(shí)別地物的基礎(chǔ)第15頁(yè)/共120頁(yè)幾種常見(jiàn)的地物波譜特征? 植物? 土壤? 巖石第16頁(yè)/共120頁(yè)植物? 在可見(jiàn)光的藍(lán)紫光波段，反射率低于１０％，至綠光反射率增高，曲線(xiàn)出現(xiàn)一個(gè)小反射峰（綠峰）之后，反射率急劇下降至０．６８微米處，形成很深的紅光吸收谷（紅谷）進(jìn)入紅外區(qū)，反射率陡升，達(dá)到頂峰后，變化平緩，反射率在５０％左右，過(guò)１．３微米處反射率明顯下降，曲線(xiàn)的起伏現(xiàn)象更突出。?葉綠素吸收水分吸收第17頁(yè)/共120頁(yè)第18頁(yè)/共120頁(yè)第19頁(yè)/共120頁(yè)衛(wèi)

星

及衛(wèi)星數(shù)據(jù)簡(jiǎn)

介(中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站網(wǎng))第20頁(yè)/共120頁(yè)Landsat衛(wèi)星? Landsat是美國(guó)于1972年在世界上第1次發(fā)射的真正的地球觀測(cè)衛(wèi)星

。1~4號(hào)星均相繼實(shí)效，現(xiàn)在運(yùn)行的是5號(hào)星，6號(hào)星發(fā)射失敗

。

1999年4月15日，陸地衛(wèi)星-7(Landsat-7)發(fā)射成功。? Landsat－4、5、6號(hào)采用飛行高度為705km，軌道傾角為98度的太陽(yáng)同步準(zhǔn)回歸軌道，通過(guò)赤道時(shí)刻為地方平均時(shí)上午9:39。它用16天時(shí)間對(duì)整個(gè)地球觀測(cè)一遍，第17天返回到同一地點(diǎn)的上空（17日回歸）。衛(wèi)星上搭載多光譜掃描儀（MSS）和專(zhuān)題掃描儀（TM）兩種遙感器。TM是4號(hào)星以后搭載的。? 陸地衛(wèi)星-7(Landsat-7)

，軌道高705km、傾角98.2°? 陸地衛(wèi)星覆蓋地球范圍N

81°--

S81.5°第21頁(yè)/共120頁(yè)Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)的特點(diǎn)MSS（Multi

SpectralScanner)多光譜掃描儀，選用可見(jiàn)光-近紅外（0.5-1.1微米）譜段，四個(gè)波段。（landsat

1-3）18daysTM

(Thematic

Mapper)

專(zhuān)題制圖儀，使一種改進(jìn)的多光譜掃描儀，可見(jiàn)光-短波紅外（0.45-12.5微米）譜段，七個(gè)波段。（

landsat

4-6）16daysETM（EnhancedThematicMapper）改進(jìn)專(zhuān)題制圖儀，增加一個(gè)全色波段（pan）。（

landsat7）16days第22頁(yè)/共120頁(yè)? landsat1-3/MSS，空間分辨率為80m? landsat4-6/TM，可見(jiàn)光-短波紅外（TM1-5，7）波段的空間分辨率為30m，TM6熱紅外波段的空間分辨率為120m?

landsat7/ETM，可見(jiàn)光-短波紅外（ETM1-5，7）波段的空間分辨率為30m，ETM+熱紅外波段的空間分辨率為60m，全色15m。? Landsat衛(wèi)星圖像的掃描寬度為185km第23頁(yè)/共120頁(yè)表1

MSS及TM的觀測(cè)參數(shù)

單位：（mW/cm2.sr）遙感器波段波長(zhǎng)范圍（μm）空間分辨率MSS40.5-0.6

綠色80m50.6-0.7

紅色80m60.7-0.8

近紅外80m70.8-1.1

近紅外80mTM10.45-0.52

藍(lán)色30m20.52

–0.60

綠色30m30.63-0.69

紅色30m40.76-0.90

近紅外30m51.55-1.75

短波紅外30m610.4-12.5

熱紅外120m72.08-2.35

短波紅外30m第24頁(yè)/共120頁(yè)陸地衛(wèi)星7號(hào)攜帶了增強(qiáng)型主題成像傳感器（ETM+）近極近環(huán)形太陽(yáng)同步軌道軌道高度：705公里傾角:98.22o運(yùn)行周期：98.9分鐘24小時(shí)繞地球:15圈穿越赤道時(shí)間:上午10點(diǎn)掃描帶寬度:185公里重復(fù)周期:16天衛(wèi)星繞行:233圈1景約相當(dāng)?shù)孛嫔?85×170km2的面積。波段號(hào)類(lèi)型波譜范圍地面分辨率1Blue-Green0.450-0.51530m2Green0.525-0.60530m3Red0.630-0.6930m4Near

IR0.775-0.9030m5SWIR1.550-1.7530m6LWIR10.40-12.560m7SWIR2.090-2.3530m8Pan0.520-0.9015m第25頁(yè)/共120頁(yè)? MSS,TM的數(shù)據(jù)是以景為單元構(gòu)成的，各景的位置根據(jù)衛(wèi)星軌道所確定的軌道號(hào)和由中心緯度所確定的行號(hào)進(jìn)行確定。這一系統(tǒng)稱(chēng)WRS（world

reference

system），中國(guó)全土可用軌道號(hào)從113到151

，行號(hào)從23到45的約530景覆蓋。沈陽(yáng)市119-31? 一景TM影像大約230M、MSS為30M、ETM為398M? 光學(xué)機(jī)械掃描系統(tǒng)第26頁(yè)/共120頁(yè)第27頁(yè)/共120頁(yè)TM影像數(shù)據(jù)特點(diǎn)

TM1：0.45-0.52微米，藍(lán)波段。對(duì)水體穿透力強(qiáng)，對(duì)葉綠素與葉色素濃度反映敏感，有助于判別水深、水中葉綠素分布、沿岸水和進(jìn)行近海水域制圖等。

TM2：0.52-0.60微米，綠波段。對(duì)健康茂盛植物綠反射敏

感，對(duì)水的穿透力較強(qiáng)。用于探測(cè)健康植物綠色反射率，按“綠峰”反射評(píng)價(jià)植物生活力，區(qū)分林型、樹(shù)種和反映水下特征等。對(duì)水體金屬污染和化學(xué)污染研究的效果好。

TM3：0.63-0.69微米，紅波段，為葉綠素的主要吸收波段。反映不同植物的葉綠素吸收、植物健康狀況，用于區(qū)分植物種類(lèi)與植物覆蓋度。其信息量大，為可見(jiàn)光最佳波段。廣泛應(yīng)用于地貌、巖性、土壤、植被、水中泥沙流等方面的觀測(cè)。

TM4：0.76-0.90微米，近紅外波段。對(duì)綠色植物類(lèi)別差異

最敏感（受植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)控制），為植物通用波段。用于生物量調(diào)查、作物長(zhǎng)勢(shì)測(cè)定、水域判別等。第28頁(yè)/共120頁(yè)

TM5：1.55-1.75微米，中紅外波段。處于水的吸收帶（1.4-1.9微米）內(nèi)，反映含水量敏感，用于土壤濕度、植物含水量調(diào)查、水分狀況的研究，作物長(zhǎng)勢(shì)分析等，從而提高了區(qū)分不同作物類(lèi)型的能力。易于區(qū)分云與雪。

TM6：10.4-12.5微米，熱紅外波段?？梢愿鶕?jù)輻射響應(yīng)的差別，區(qū)分農(nóng)、林覆蓋類(lèi)型，辨別地面濕度、水體、巖石，以及監(jiān)測(cè)與人類(lèi)活動(dòng)有關(guān)的熱特征，進(jìn)行熱制圖。

TM7：2.08-2.35微米，中紅外波段。此為地質(zhì)學(xué)家增加

的波段。處于水的強(qiáng)吸收帶，水體呈黑色?？捎糜趨^(qū)分主要巖石類(lèi)型、巖石的水熱蝕變，探測(cè)與巖石有關(guān)的粘土礦物等。TM影像數(shù)據(jù)特點(diǎn)第29頁(yè)/共120頁(yè)Tm數(shù)據(jù)5個(gè)具有明確意義的特征變量? 亮度：構(gòu)成亮度的主要成分是可見(jiàn)光tm1，2，3的灰度值代表可見(jiàn)光藍(lán)、綠、紅光的亮度。Tm4，5

對(duì)亮度也有貢獻(xiàn)? 綠度：對(duì)綠度貢獻(xiàn)最大的是對(duì)植物高反射的TM4。TM3與TM4

呈負(fù)相關(guān)NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)? 濕度：TM5，7處于水吸收帶之間，受到水吸收帶控制，對(duì)濕度反映敏感? 透射度：Tm1、2

研究水深，水下地形，渾濁度? 熱度：TM6

熱紅外波段第30頁(yè)/共120頁(yè)? 陸地衛(wèi)星影像常以彩色方式表現(xiàn)? 最常用的是:標(biāo)準(zhǔn)假彩色：MSS：7，5，4分別付給R，G，BTM

：4，3，2

分別付給R，G，B? 天然真彩色：1---

---B2------G3-------R第31頁(yè)/共120頁(yè)第32頁(yè)/共120頁(yè)第33頁(yè)/共120頁(yè)SPOT? SPOT是地球觀察衛(wèi)星系統(tǒng)。是由瑞典、比利時(shí)等國(guó)家參加，由法國(guó)國(guó)家空間研究中心（CNES）設(shè)計(jì)制造的。1986年發(fā)射第一顆，到1998年已經(jīng)發(fā)射了四顆。SPOT的軌道是太陽(yáng)同步圓形近極地軌道，高度830

km左右，衛(wèi)星的覆蓋周期是26天，重復(fù)感測(cè)能力一般3～5天，部分地區(qū)達(dá)到1天。? 法國(guó)SPOT-4

1998年3月發(fā)射，衛(wèi)星軌道參數(shù)：軌道高度：832公里軌道傾角：98.721o軌道周期：101.469分/圈重復(fù)周期：369圈/26天降交點(diǎn)時(shí)間：上午10：30分掃描帶寬度：

60公里兩側(cè)側(cè)視：+/-27o

掃描帶寬：950公里SPOT

4第34頁(yè)/共120頁(yè)?

傳感器為2臺(tái)高分辯率可見(jiàn)光掃描儀（HighResolutionVisiblesensor——HRV）

，它能滿(mǎn)足資源調(diào)查、環(huán)境管理與監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物估產(chǎn)、地質(zhì)與礦產(chǎn)勘探、土地利用、測(cè)制地圖及地圖更新等多方面的需求。第35頁(yè)/共120頁(yè)SPOT HRV? 優(yōu)點(diǎn)：?

圖像空間分辨率高，可達(dá)10-20米。地面掃描寬度117公里（每臺(tái)60公里，兩臺(tái)間重疊3公里）。?

靈敏度高。在良好的光照條件下可探測(cè)出低于0.5%的地面反射變化。?

帶有可定向的反射鏡，使儀器具有偏離天頂點(diǎn)（傾斜）觀察的能力（傾角±27o），可獲得垂直與傾斜圖像，使重復(fù)周期從26天縮短到4-5天。?

具有立體觀測(cè)能力。第36頁(yè)/共120頁(yè)SPOTSPOT4，在3的增加了寬視植被探測(cè)儀VGTVGT的分辨率是1.15km掃描寬度為：2250kmSPOT

5

，在改進(jìn)4

的基礎(chǔ)上增加了1臺(tái)高分辨率立體成像儀，空間分辨率可達(dá)2.5m第37頁(yè)/共120頁(yè)SPOT

1-

3波段波長(zhǎng)分辨率用途XS10.5-0.5920米位于植被葉綠素光譜反射曲線(xiàn)最大值的綠色波長(zhǎng)附近，對(duì)植被識(shí)別有利，同時(shí)位于水體最小衰減值的長(zhǎng)波一邊，能探測(cè)水的混濁度和10-20米的水深。XS20.61-0.6820米位于葉綠素吸收帶，為可見(jiàn)光最佳波段，紅色用于識(shí)別作物、裸露土壤和巖石表面狀況。XS30.79-0.8920米能很好地穿透大氣，植被表現(xiàn)得特明亮，近紅外水體表現(xiàn)很暗。全色0.51-0.73微米10米第38頁(yè)/共120頁(yè)SPOT

5波段波長(zhǎng)（微米）HRG高分辯率可見(jiàn)光掃描儀VEG植被探測(cè)儀HRS立體成像儀pan0.49-0.692.5，5M10KMB0.43-0.471KMVIS0.49-0.6110MR0.61-0.6810M1KMNIR0.78-0.8910M1KMSwir1.58-1.7820M1KM視場(chǎng)60KM2250KM120KM第39頁(yè)/共120頁(yè)第40頁(yè)/共120頁(yè)第41頁(yè)/共120頁(yè)CBERS? CBERS-1中巴資源衛(wèi)星由中國(guó)與巴西于1999年10月14日合作發(fā)射，是我國(guó)的第一顆數(shù)字傳輸型資源衛(wèi)星第42頁(yè)/共120頁(yè)衛(wèi)星參數(shù)太陽(yáng)同步軌道軌道高度：778公里,傾角:98.5o重復(fù)周期：26天平均降交點(diǎn)地方時(shí)為上午10：30，相鄰軌道間隔時(shí)間為4天掃描帶寬度:185公里星上搭載：CCD傳感器、IRMSS紅外掃描儀、廣角成像儀。紅外多光譜掃描儀：波段數(shù)：

4CCD相機(jī)：波段數(shù)：

5廣角成像儀：波段數(shù)：

2波譜范圍：波譜范圍：波譜范圍：B6：0.50

–1.10(um)B1：0.45

–0.52(um)B10：0.63

–0.69(um)B7：1.55

–1.75(um)B2：0.52

–0.59(um)B11：0.77

–0.89(um)B8：2.08

–2.35(um)B3：0.63

–0.69(um)覆蓋寬度：890公里B9：10.4

–12.5(um)覆蓋寬度：119.50公里B4：0.77

–0.89(um)B5：0.51

–0.73(um)空間分辨率：256米空間分辨率：B6

–B8：77.8米覆蓋寬度：113公里B9：156米空間分辨率：19.5米(天底點(diǎn))側(cè)視能力：-32

士32第43頁(yè)/共120頁(yè)CBERS數(shù)據(jù)第44頁(yè)/共120頁(yè)CBERS? 由于提供了從20米—256米分辨率的11個(gè)波段不同幅寬的遙感數(shù)據(jù)，成為資源衛(wèi)星系列中有特色的一。? 可見(jiàn)光-近紅外（0.45-0.83）的分辨率為20m，空間分辨率較高? 目視解譯的精度較高? 數(shù)據(jù)免費(fèi)? 但計(jì)算機(jī)分類(lèi)的效果據(jù)說(shuō)十分不好，我沒(méi)有試驗(yàn)過(guò)。第45頁(yè)/共120頁(yè)CBERS-1衛(wèi)星資料索引第46頁(yè)/共120頁(yè)SPOT

and

CBERS

屬于推掃式掃描系統(tǒng)第47頁(yè)/共120頁(yè)MODIS

數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)（中等分辨率的航天成像光譜儀）? 36個(gè)光譜通道（0.4-14.3微米），其中可見(jiàn)光20個(gè)通道，熱紅外16個(gè)通道。譜帶窄。? 空間分辨率：ch1，2

為250m；ch3-7為500m；其余的為1000m。? 寬視域（掃描角士55o

）掃描寬度達(dá)2330km，? 周期短，1-2天可對(duì)全球觀測(cè)一次? 具有較高的輻射分辨率，所有通道都用12bit（212=2048

）記錄，且有較高的校正精度和靈敏度，? 數(shù)據(jù)免費(fèi)第48頁(yè)/共120頁(yè)MODIS? 1999年12月18日，美國(guó)成功地發(fā)射了地球觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）的第一顆極地軌道環(huán)境遙感衛(wèi)星Terra(EOS-AM1)

。這顆衛(wèi)星是美國(guó)國(guó)家宇航局(NASA)

地球行星計(jì)劃中總數(shù)15顆衛(wèi)星的第一顆，也是第一個(gè)提供對(duì)地球過(guò)程進(jìn)行整體觀測(cè)的系統(tǒng)。?

目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間平臺(tái)上對(duì)太陽(yáng)輻射、大氣、海洋和陸地進(jìn)行綜合觀測(cè)，獲取有關(guān)海洋、陸地、冰雪圈和太陽(yáng)動(dòng)力系統(tǒng)等信息，進(jìn)行土地利用和土地覆蓋研究、氣候季節(jié)和年際變化研究、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)和分析研究、長(zhǎng)期氣候變率和變化研究以及大氣臭氧變化研究等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣和地球環(huán)境變化的長(zhǎng)期觀測(cè)和研究。第49頁(yè)/共120頁(yè)第50頁(yè)/共120頁(yè)用DODIS做的NDVI圖第51頁(yè)/共120頁(yè)IKONOS-2高分辨率商業(yè)衛(wèi)星? 自1994年美國(guó)總統(tǒng)克林頓簽署總統(tǒng)令，允許商業(yè)公司銷(xiāo)售高分辨率衛(wèi)星圖像以后，

美國(guó)發(fā)射

了4顆高分辨率商業(yè)衛(wèi)星，其中失敗了3顆("晨鳥(niǎo)"、IKONOS-1和快鳥(niǎo)-1)，只有Space

Imaging公司的第2顆衛(wèi)星IKONOS-2于1999年9月24日發(fā)射成功，目前運(yùn)行正常。其地面分辨率1m(Pan)、4m(Ms)；地理定位精度在無(wú)地面控制點(diǎn)情況下為12m(水平)、10m(高程)，在有控

制點(diǎn)時(shí)為2m(水平)、3m(高程)。此衛(wèi)星既可用于測(cè)繪制圖，也可用于陸地遙感第52頁(yè)/共120頁(yè)第53頁(yè)/共120頁(yè)第54頁(yè)/共120頁(yè)第55頁(yè)/共120頁(yè)QuickBird? QuickBird是2001年10月18日在美國(guó)發(fā)射成功的高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，QuickBird在空間分辨率（0.61米），多光譜成像（1個(gè)全色通道、4個(gè)多光譜通道）、成像幅寬（16.5公里X16.5公里）? 衛(wèi)星軌道高度

450公里衛(wèi)星回訪時(shí)間1—3.5天（與緯度有關(guān)） 圖像分辨率全色：61厘米到72厘米多光譜：244厘米到288厘米第56頁(yè)/共120頁(yè)第57頁(yè)/共120頁(yè)第58頁(yè)/共120頁(yè)第59頁(yè)/共120頁(yè)Radasat? 加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星Radasat的特點(diǎn)是：? 按照入射角、覆蓋厚度、空間分辨率的不同組合，可以有8種不同的工作模式。? 高分辨率的精細(xì)模式空間分辨率可達(dá)9m，覆蓋寬度45km? 寬覆蓋模式，空間分辨率僅為100m，掃描寬度可達(dá)510km，具有全球快速成像的能力。第60頁(yè)/共120頁(yè)雷達(dá)成像的特點(diǎn)? 全天時(shí)、全天候、不受天氣干擾? 高空間分辨率? 具有穿透能力? 立體效應(yīng)? 對(duì)地物的幾何形狀敏感? 在地質(zhì)構(gòu)造、找礦、洪澇災(zāi)害調(diào)查、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊第61頁(yè)/共120頁(yè)第62頁(yè)/共120頁(yè)第63頁(yè)/共120頁(yè)ERDAS

軟件應(yīng)用郗鳳明2007年8月第64頁(yè)/共120頁(yè)?

數(shù)據(jù)輸入/輸出?

影像校正?

投影轉(zhuǎn)換?

影像拼接?

影像剪切?

投影變換?

影像增強(qiáng)?

分類(lèi)?

三維飛行Modeler

模塊第65頁(yè)/共120頁(yè)第66頁(yè)/共120頁(yè)數(shù)據(jù)輸入Import/export

模塊1.二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸入（Generic

Binary)2.

如何從頭文件中獲得信息（行列數(shù)）3.

數(shù)據(jù)格式：BIP按照波段順序交叉排列像元記錄圖像數(shù)據(jù)BIL按照波段順序交叉排列掃描行記錄圖像數(shù)據(jù)BSQ

按照波段的順序依次掃描記錄圖像HDF

一個(gè)頭文件，一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象組合多波段數(shù)據(jù)：Interpreter----Utilities-----layerstack （示范輸入TM數(shù)據(jù)，并組合）第67頁(yè)/共120頁(yè)HDF數(shù)據(jù)輸入Type：TM

LANDSAT-7

HDFFORMATTMLANDSAT-7FAST

L7A….TM

LANDSAT-7FAST

L7A…格式的文件? 有三種波段：全色波段(.HPN

)、VNIR／SWIR波段(.HRF)、熱紅外波段(.HTM)。每種波段類(lèi)型的頭文件都包含有三個(gè)1536字節(jié)的ASCII碼記錄：管理記錄、輻射記錄以及幾何記錄。（看ETM+數(shù)據(jù)，及輸入）第68頁(yè)/共120頁(yè)? Import/export

模塊,是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的好工具? 可以實(shí)現(xiàn)很多不同數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)換如：IMAGE-----TIFF----JPG-----GIRD第69頁(yè)/共120頁(yè)影像級(jí)別說(shuō)明?

Level

1：經(jīng)過(guò)輻射校正，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)幾何校正的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并將衛(wèi)星下行掃描行數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)后按標(biāo)稱(chēng)位置排列。Level

1產(chǎn)品也稱(chēng)為輻射校正產(chǎn)品。? Level

2：經(jīng)過(guò)輻射校正和幾何校正的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并將校正后的圖像數(shù)據(jù)映射到指定的地圖投影坐標(biāo)下。Level

2產(chǎn)品也稱(chēng)為系統(tǒng)校正產(chǎn)品。在地勢(shì)起伏小的區(qū)域，Landsat－7系統(tǒng)校正產(chǎn)品的幾何精度可以達(dá)到250米以?xún)?nèi)，Landsat－5系統(tǒng)校正產(chǎn)品的幾何精度取決于預(yù)測(cè)星歷數(shù)據(jù)的精度。? Level

3：經(jīng)過(guò)輻射校正和幾何校正的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同時(shí)采用地面控制點(diǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的幾何精度。

Level

3產(chǎn)品也稱(chēng)為幾何精校正產(chǎn)品。幾何精校正產(chǎn)品的幾何精度取決于地面控制點(diǎn)的可用性。? Level4：經(jīng)過(guò)輻射校正、幾何校正和幾何精校正的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同時(shí)采用數(shù)字高程模型（DEM）糾正地勢(shì)起伏造成的視差。Level

4產(chǎn)品也稱(chēng)為高程校正產(chǎn)品。高程校正產(chǎn)品的幾何精度取決于地面控制點(diǎn)的可用性和DEM數(shù)據(jù)的分辨率第70頁(yè)/共120頁(yè)影像校正? 對(duì)遙感成像過(guò)程中產(chǎn)生畸變,消除畸變的處理過(guò)程叫圖像校正? 輻射校正? 幾何校正第71頁(yè)/共120頁(yè)圖像幾何精校正方法（按控制點(diǎn)校正方法）第72頁(yè)/共120頁(yè)控制點(diǎn)的選取幾何校正的第一步便是位置計(jì)算，首先是對(duì)所選取的二元多項(xiàng)式

求系數(shù)。這時(shí)必須已知一組控制點(diǎn)坐標(biāo)?？刂泣c(diǎn)數(shù)目的確定其最低限是按未知系數(shù)的多少來(lái)確定的。一次多項(xiàng)式有6個(gè)系數(shù)，

就需要有6個(gè)方程來(lái)求解，需3個(gè)控制點(diǎn)的3對(duì)坐標(biāo)值，即6個(gè)坐標(biāo)數(shù)。

2次多項(xiàng)式有

12個(gè)系數(shù)，需要

12個(gè)方程（6個(gè)控制點(diǎn)）。依次類(lèi)推，n次多項(xiàng)式，控制點(diǎn)的最少數(shù)目為(n+1)(n+2)/2。實(shí)際工作表明，選取最少數(shù)目的控制點(diǎn)來(lái)校正圖像，效果往往

不好。在圖像邊緣處，在地面特征變化大的地區(qū)，如河流拐彎處等，由于沒(méi)有控制點(diǎn)，而靠計(jì)算推出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，會(huì)使圖像變形。

因此，在條件允許的情況下，控制點(diǎn)數(shù)的選取都要大于最低數(shù)

很多。第73頁(yè)/共120頁(yè)幾何精校正Dataprep-----Image

GeometricCorrection?分別在兩個(gè)窗口中分別打開(kāi)待校正的影像和參考影像TM影像的幾何校正做示范第74頁(yè)/共120頁(yè)重采樣方法? 最鄰近法：最鄰近法是將鄰近的像元值直接賦予新像元? 雙線(xiàn)性?xún)?nèi)插法：使用鄰近4個(gè)點(diǎn)的像元，按照其距內(nèi)插點(diǎn)的距離賦予不同的權(quán)重，進(jìn)行線(xiàn)性?xún)?nèi)插? 三次卷積內(nèi)插：使用內(nèi)插點(diǎn)周?chē)?6個(gè)像元值，用三次卷積函數(shù)進(jìn)行內(nèi)插。第75頁(yè)/共120頁(yè)地形圖或者地圖的校正? １．地圖及地形圖有明確的經(jīng)緯度坐標(biāo)? ２．無(wú)明確的經(jīng)緯度坐標(biāo)，但是有清晰的地物信息和其他信息第76頁(yè)/共120頁(yè)地圖及地形圖有明確的經(jīng)緯度坐標(biāo)的校正方法? 在一個(gè)窗口中打開(kāi)待校正的地形圖第77頁(yè)/共120頁(yè)Setgeometricmodel:

polynomialPolynomialorder:1Projection:add\change

projection—選擇geographicGCPTool:

keyboard

only? 依次輸入四個(gè)角的經(jīng)緯度，單位之間用空格? 重采樣，重投影做示范第78頁(yè)/共120頁(yè)投影轉(zhuǎn)換DataPrep-----Reproject第79頁(yè)/共120頁(yè)圖像拼接Mosaic

tool做示范第80頁(yè)/共120頁(yè)Add

ImagesSetinputmodelSetintersection? 要求：相同的投影，相同的像元大小第81頁(yè)/共120頁(yè)影像剪切DataPrep-----subset

image（規(guī)則圖形剪切，不規(guī)則多邊形可設(shè)置坐標(biāo)，通過(guò)ＡＯＩ）做示范Interpreter-|-utility---Mask1.生成mask圖層.img:vector-to-rastor2.mask，setuprecord設(shè)置區(qū)域內(nèi)值為１，區(qū)域外的值為０? Operator：圖像單波段或全波段預(yù)算（＋，－，＊，／，power,mod）等圖像代數(shù)運(yùn)算第82頁(yè)/共120頁(yè)影像增強(qiáng)?

空間增強(qiáng)：集中于圖像的空間特征，考慮每個(gè)像元及其周?chē)裨g的關(guān)系，使圖像的空間幾何特征如邊緣、物體形狀、大小、線(xiàn)形特征等突出或降低。? 輻射增強(qiáng)：對(duì)單個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換?

光譜增強(qiáng)：對(duì)多波段的美個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換?

傅立葉變換：空間域－〉頻譜域?qū)︻l譜域進(jìn)行濾波、掩模等編輯，減少或消除圖像的高頻成分或低頻成分。第83頁(yè)/共120頁(yè)空間增強(qiáng)? 卷積增強(qiáng)將整個(gè)圖像按照象元分塊進(jìn)行平均處理，用于改變圖像的空間頻率特征Interpreter------SpatialEnhancement—convolution高通濾波：強(qiáng)調(diào)了空間細(xì)節(jié)，失去了大范圍亮度

做示范低通濾波：平滑圖像增強(qiáng)圖像的低頻成分，減弱圖像中的高頻成分第84頁(yè)/共120頁(yè)空間增強(qiáng)分辨率融合（Resolution

Merge）：對(duì)不同分辨率的景觀融合注：首先要精確的校正影像（相同的投影等）PrincipalComponent(主成分變換）:建立在圖像統(tǒng)計(jì)特征基礎(chǔ)上的多維線(xiàn)性變換，方差信息濃縮、數(shù)據(jù)量壓縮，多以高分辨率數(shù)據(jù)代替第一主成分變換，然后逆變換Multiplicative(乘積變換)：應(yīng)用最基本的乘積組合算法合成Brovey

Transform(比值變換）：將輸入的紅綠藍(lán)三個(gè)波段與高分辨率數(shù)據(jù)按公式計(jì)算各波段數(shù)值做示范第85頁(yè)/共120頁(yè)輻射增強(qiáng)LUTStretch(查找表拉伸）：是對(duì)比度拉伸的總和，通過(guò)修改圖像查找表使輸出圖像值發(fā)生變化。可以實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性拉伸、分段線(xiàn)性拉伸、非線(xiàn)性拉伸。直方圖均衡化（Histogram

Equalization):對(duì)影像非線(xiàn)性拉伸，使一定灰度范圍內(nèi)的象元數(shù)量大體相等。做示范第86頁(yè)/共120頁(yè)輻射增強(qiáng)直方圖匹配（histogramMatch):使兩幅影像對(duì)應(yīng)波段的直方圖相類(lèi)似。多作為圖像拼接或多時(shí)相影像進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化研究的預(yù)處理。?

通過(guò)直方圖的匹配可以部分消除由于太陽(yáng)高度角或大氣影響造成的相鄰圖像的效果差異第87頁(yè)/共120頁(yè)光譜增強(qiáng)Principal

Components

Analysis(主成分分析)（K－L變換）:去除波段之間的多余信息，將多波段的圖像信息到比原波段更有效的少數(shù)幾個(gè)轉(zhuǎn)換波段。在盡可能不丟失信息的同時(shí)，用幾個(gè)綜合性波段代表多波段的原圖像。Interpreter－

Spectral

Enhancement－Principal

Components做示范第88頁(yè)/共120頁(yè)光譜增強(qiáng)?

主成分逆變換：將主成分變換得到圖像重新恢復(fù)到ＲＧＢ彩色空間中，輸入必須是主成分變換得到的圖像，而且必須有當(dāng)時(shí)的特征矩陣（*.mtx）參與變換。Decorrelationstretch(去相關(guān)拉伸）：與K－L變換結(jié)合相用，對(duì)主成分進(jìn)行對(duì)比度拉伸，再逆變換達(dá)到影像增強(qiáng)目的第89頁(yè)/共120頁(yè)光譜增強(qiáng)? Tasseled

Cap(纓帽變換或穗帽變換）（K－T變換）：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的變換矩陣將圖像投影綜合變換到三維空間，其立體形態(tài)形似帶纓穗的帽子，變換后能看到穗帽的最大剖面，充分反映植物生長(zhǎng)枯萎程度、土地信息變化，大氣散射物理影響和其它景物變化程度的一種線(xiàn)性特征變換的圖像處理方法。是一種特殊的主成分分析，其轉(zhuǎn)換系數(shù)是固定的，它能夠效好的分離土壤和植被。做示范第90頁(yè)/共120頁(yè)光譜增強(qiáng)? K－t變換后得到的第一個(gè)分量表示土壤亮度，第二個(gè)分量表示綠度，第三個(gè)分量隨傳感器不同而表達(dá)不同的含義。如，MSS的第三個(gè)分量表示黃度，沒(méi)有確定的意義；TM的第三個(gè)分量表示濕度。第91頁(yè)/共120頁(yè)光譜增強(qiáng)色彩變換（RGB

toIHS

):將遙感影像從Ｒ、Ｇ、Ｂ３種顏色組成的彩色空間轉(zhuǎn)到以Ｉ亮度，Ｈ色度和Ｓ飽和度作為定位參數(shù)的彩色空間做示范第92頁(yè)/共120頁(yè)光譜增強(qiáng)Indices(指數(shù)計(jì)算):? RVI＝NIR/R（比值植被指數(shù)

）? NDVI＝

(NIR－R)/(NIR＋R)歸一化植被指數(shù)? DVI\EVI＝NIR-R，

差值\環(huán)境植被指數(shù)? GVI：綠度植被指數(shù)，k-t變換后表示綠度的分量? PVI：直植被指數(shù)，在R-NIR的二為坐標(biāo)系內(nèi)，植被像元到土壤亮度線(xiàn)的垂直距離

。PVI＝((S

R-VR)2+(SNIR-VNIR)2)1/2

S是土壤反射率，V是植被反射率第93頁(yè)/共120頁(yè)指數(shù)計(jì)算? RVI——比值植被指數(shù)：RVI=NIR/R，或兩個(gè)波段反射率的比值。1、綠色健康植被覆蓋地區(qū)的RVI遠(yuǎn)大于1，而無(wú)植被覆蓋的地面（裸土、人工建筑、水體、植被枯死或嚴(yán)重蟲(chóng)害）的RVI在1附近。植被的RVI通常大于2；2、RVI是綠色植物的靈敏指示參數(shù)，與LAI、葉干生物量(DM)、葉綠素含量相關(guān)性高，可用于檢測(cè)和估算植物生物量；3、植被覆蓋度影響RVI，當(dāng)植被覆蓋度較高時(shí)，RVI對(duì)植被十分敏感；當(dāng)植被覆蓋度<50%時(shí)，這種敏感性顯著降低；4、RVI受大氣條件影響，大氣效應(yīng)大大降低對(duì)植被檢測(cè)的靈敏度，所以在計(jì)算前需要進(jìn)行大氣校正，或用反射率計(jì)算RVI。做示范第94頁(yè)/共120頁(yè)指數(shù)計(jì)算? NDVI——?dú)w一化植被指數(shù)：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。1、NDVI的應(yīng)用：檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等；2、-1<=NDVI<=1，負(fù)值表示地面覆蓋為云、水、雪等，對(duì)可見(jiàn)光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大；3、NDVI的局限性表現(xiàn)在，用非線(xiàn)性拉伸的方式增強(qiáng)了NIR和R的反射率的對(duì)比度。對(duì)于同一幅圖象，分別求RVI和NDVI時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對(duì)高植被區(qū)具有較低的靈敏度；4、NDVI能反映出植物冠層的背景影響，如土壤、潮濕地面、枯葉、粗超度等，且與植被覆蓋有關(guān)；第95頁(yè)/共120頁(yè)指數(shù)計(jì)算? GVI——綠度植被指數(shù)，k-t變換后表示綠度的分量。通過(guò)k-t變換使植被與土壤的光譜特性分離。植被生長(zhǎng)過(guò)程的光譜圖形呈所謂的"穗帽"狀，而土壤光譜構(gòu)成一條土壤亮度線(xiàn)，土壤的含水量、有機(jī)質(zhì)含量、粒度大小、礦物成分、表面粗糙度等特征的光譜變化沿土壤亮度線(xiàn)方向產(chǎn)生。第96頁(yè)/共120頁(yè)指數(shù)計(jì)算? PVI——垂直植被指數(shù)，在R-NIR的二為坐標(biāo)系內(nèi)，植被像元到土壤亮度線(xiàn)的垂直距離。PVI=((S

R-VR)2+(SNIR-VNIR)2)1/2，S是土壤反射率，V是植被反射率。1、較好的消除了土壤背景的影響，對(duì)大氣的敏感度小于其他VI2、PVI是在R-NIR二位數(shù)據(jù)中對(duì)GVI的模擬，兩者物理意義相同第97頁(yè)/共120頁(yè)傅立葉變換Fourier

Analysis:

將遙感圖像從空間域轉(zhuǎn)換到頻率域，RGB－－二維正弦圖像－－濾波、掩膜（消除高頻或低頻）－－逆變換第98頁(yè)/共120頁(yè)? １．把輸入的空間域彩色數(shù)據(jù)圖像轉(zhuǎn)換成傅立葉圖像(*.fft)

fouriertransform? ２．打開(kāi)傅立葉編輯器，進(jìn)行傅立葉圖像編輯（濾波類(lèi)型、濾波器等）高／低通濾波掩膜? 3.

保存傅立葉處理圖像? 4.

執(zhí)行傅立葉逆變換? 5.

察看處理效果，不好重做做示范第99頁(yè)/共120頁(yè)三維地形的生成與顯示?Data

Prep|

CreateSurface第100頁(yè)/共120頁(yè)顯示? 在窗口中同時(shí)打開(kāi)下層的DEM和上層的影像文件。（.img）Utility

|

Image

DrapeUtility

|

Options,

SunPositioning

,Currentposition等命令做示范第101頁(yè)/共120頁(yè)分類(lèi)? 非監(jiān)督分類(lèi)? 監(jiān)督分類(lèi)? 分類(lèi)結(jié)果評(píng)價(jià)? 分類(lèi)后處理第