課件地物光譜特征與遙感數(shù)字圖像信息提取

地物光譜特征與遙感數(shù)字圖像信息提取本課程將探討地物光譜特征及遙感數(shù)字圖像信息提取的關(guān)鍵概念和技術(shù)。我們將深入了解電磁輻射、各波段特征、圖像處理方法及其廣泛應(yīng)用。緒論遙感技術(shù)概述遙感是通過(guò)電磁波獲取地球表面信息的科學(xué)技術(shù)。發(fā)展歷程從航空攝影到衛(wèi)星遙感，技術(shù)不斷進(jìn)步。應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘探、城市規(guī)劃等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。電磁輻射和地物光譜特征電磁輻射電磁輻射是能量傳播的一種形式，包括可見(jiàn)光、紅外線等。地物光譜特征不同地物對(duì)電磁波的反射、吸收和發(fā)射特性各不相同?？梢?jiàn)光波段地物光譜特征植被綠色波段反射率高，呈現(xiàn)綠色。水體藍(lán)綠波段反射率高，呈現(xiàn)藍(lán)色。土壤紅色波段反射率高，呈現(xiàn)褐色。近紅外波段地物光譜特征植被近紅外波段反射率很高，有利于植被識(shí)別和健康狀況評(píng)估。水體近紅外波段吸收率高，在圖像上呈現(xiàn)暗色。土壤反射率介于植被和水體之間，受含水量影響明顯。中紅外波段地物光譜特征1水分敏感中紅外波段對(duì)地物含水量變化敏感。2礦物識(shí)別有助于識(shí)別某些礦物質(zhì)和巖石類(lèi)型。3植被分析可用于評(píng)估植被的水分脅迫狀況。遠(yuǎn)紅外波段地物光譜特征熱輻射主要反映地物的熱輻射特性。晝夜差異可觀測(cè)地物晝夜溫度變化。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛用于城市熱島效應(yīng)研究和火災(zāi)監(jiān)測(cè)。微波波段地物光譜特征1全天候觀測(cè)2穿透能力強(qiáng)3地表粗糙度敏感4介電特性敏感微波遙感可在云層覆蓋和夜間條件下工作，廣泛應(yīng)用于海洋、極地等領(lǐng)域。光譜特征對(duì)比分析波段植被水體土壤可見(jiàn)光綠色高反射藍(lán)綠高反射紅色高反射近紅外高反射強(qiáng)吸收中等反射中紅外水分敏感強(qiáng)吸收礦物特征遙感數(shù)字圖像組成要素像素圖像的最小單元，包含特定的光譜信息。分辨率包括空間、光譜、輻射和時(shí)間分辨率。波段不同波長(zhǎng)范圍的電磁波信息。遙感數(shù)字圖像信息的種類(lèi)1光譜信息反映地物的光譜特征。2空間信息反映地物的形狀、大小和分布。3時(shí)間信息反映地物隨時(shí)間的變化特征。4紋理信息反映地物表面的結(jié)構(gòu)特征。遙感數(shù)字圖像信息提取的重要性1科學(xué)決策支持2資源管理優(yōu)化3環(huán)境監(jiān)測(cè)加強(qiáng)4災(zāi)害預(yù)警提升遙感信息提取為各領(lǐng)域提供了準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)了可持續(xù)發(fā)展。遙感影像預(yù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)接收接收原始遙感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解碼將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀格式。輻射校正消除傳感器和大氣影響。幾何校正糾正圖像幾何變形。遙感影像幾何校正目的消除圖像變形，使之與地圖投影一致。方法控制點(diǎn)配準(zhǔn)、多項(xiàng)式擬合、重采樣等。遙感影像輻射校正傳感器校正消除傳感器系統(tǒng)引起的輻射畸變。大氣校正消除大氣對(duì)電磁波傳輸?shù)挠绊憽５匦涡Ｕ匦纹鸱鼘?duì)輻射的影響。遙感影像大氣校正1暗像元法利用影像中的暗目標(biāo)進(jìn)行校正。2輻射傳輸模型基于大氣物理模型進(jìn)行校正。3經(jīng)驗(yàn)線性法利用地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立校正關(guān)系。遙感影像分類(lèi)方法概述監(jiān)督分類(lèi)基于已知樣本進(jìn)行分類(lèi)。無(wú)監(jiān)督分類(lèi)自動(dòng)聚類(lèi)，無(wú)需先驗(yàn)知識(shí)。面向?qū)ο蠓诸?lèi)結(jié)合空間和光譜信息分類(lèi)。監(jiān)督分類(lèi)方法最大似然法基于概率統(tǒng)計(jì)理論，適用于正態(tài)分布數(shù)據(jù)。最小距離法計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，但精度較低。支持向量機(jī)適用于高維數(shù)據(jù)，分類(lèi)精度高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，但需大量訓(xùn)練樣本。無(wú)監(jiān)督分類(lèi)方法1K-均值聚類(lèi)2ISODATA算法3層次聚類(lèi)無(wú)監(jiān)督分類(lèi)不需要先驗(yàn)知識(shí)，適用于快速分類(lèi)和未知地區(qū)分析。但結(jié)果解釋需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)。目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別特征提取提取目標(biāo)的光譜、紋理等特征。模式匹配將提取的特征與已知模式比對(duì)。決策分類(lèi)根據(jù)匹配結(jié)果確定目標(biāo)類(lèi)別。變化檢測(cè)技術(shù)圖像差分法計(jì)算不同時(shí)相影像的差值，識(shí)別變化區(qū)域。后分類(lèi)比較法比較不同時(shí)期的分類(lèi)結(jié)果，分析變化。影像融合技術(shù)IHS變換結(jié)合全色和多光譜影像，提高空間分辨率。主成分分析減少數(shù)據(jù)冗余，突出主要信息。小波變換多尺度分析，保持光譜和空間細(xì)節(jié)。遙感信息應(yīng)用實(shí)例遙感信息在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用森林監(jiān)測(cè)評(píng)估森林覆蓋變化和生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。污染監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)大氣、水體污染擴(kuò)散情況。生物多樣性評(píng)估棲息地質(zhì)量和物種分布。遙感信息在資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用1礦產(chǎn)勘探利用光譜特征識(shí)別礦產(chǎn)分布。2水資源評(píng)估監(jiān)測(cè)地表水和地下水資源變化。3土地利用規(guī)劃分析土地覆蓋類(lèi)型和變化趨勢(shì)。遙感信息在城市規(guī)劃中的應(yīng)用城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)分析城市邊界變化和用地結(jié)構(gòu)演變。交通規(guī)劃評(píng)估交通網(wǎng)絡(luò)布局和擁堵?tīng)顩r。綠地規(guī)劃分析城市綠地分布和生態(tài)廊道規(guī)劃。遙感信息在災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用1洪水監(jiān)測(cè)快速繪制洪水淹沒(méi)范圍圖。2地震評(píng)估評(píng)估地震影響范圍和損失程度。3火災(zāi)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)蔓延情況。4滑坡預(yù)警分析地形變化，預(yù)測(cè)潛在滑坡區(qū)。遙感信息在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用作物監(jiān)測(cè)評(píng)估作物生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量預(yù)測(cè)。灌溉管理優(yōu)化灌溉策略，提高水資源利用效率。病蟲(chóng)害防治早期發(fā)現(xiàn)和精準(zhǔn)防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害。遙感信息的發(fā)展趨勢(shì)高分辨率空間和光譜分辨率不斷提高。智能化處理深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)廣泛應(yīng)用。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)