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遥感概念特点趋势概念:不直接接触的情况下,对目标物远距离感知用传感器获取反映地表特征的各种数据,通过传输和处理,提取有用信息特点1波谱辐射量化性;2宏观性;3多源性多平台多波段;4周期性时效性;5综合性和可比较性;6经济性;7获取信息手段灵活;8应用广泛;发展趋势1传感器分辨率的大幅提高;2开展多平台多层面动态观测;3光谱探测能力提高,成像谱段范围拉大;4图像处理硬件系统转向数字处理系统
5.处理软件翻新,向自动化智能化可视化方向发展遥感技术的应用.在测绘中的应用制作卫星影像图,陆地地形图等.环境监测海洋监测、地质调查、林业监测等.防灾减灾灾前预警、灾中指导救灾、灾后评估分析图像处理软件功能
1.图像处理影像增强、图像滤波、目标检测
2.图像校正几何校正、辐射校正
3.多图像处理图像运算图像变换
4.图像信息获取直方图统计
5.图像分类监督非监督分类
6.专题图制作正射影像图
7.三维虚拟显示
8.GIS系统接□遥感与GIS融合形成标准假彩色图像
2.影像纠正(控制点输入、重采样校正输出);辐射校正(传感器定标)
3.图像增强(空间域频率域)影像剪切
4.图幅整饰像元与图斑的区别,在信息提取中的作用像元图像的基本组成单位,具有光谱,空间和时间信息用于统计分类,硬分类目标地物的基本组成部分,可反映空间位置和关系信息,具有颜色,形状纹理和层次结构普通照片和遥感图像之间的相同点和不同点?相同都是利用光学或者数字仪器进行成像,基础是地物的波谱特性不同高度,范围,比例尺,曝光条件,几何信息,处理方式,所用波段不同,一个有空间位置概念,一个没有获取的原始遥感图像的要求比例尺一致,尽可能获得大范围的影像,光照要一致,有重复观测利用包招图像来进行变化幽根据成图比例尺选择图像;进行图像的预处理几何处理和辐射处理,目的是使图像具有一致的几何关系和相近的色调;选择合适的算法进行变化检测;评定精度用TM多光谱与SPOT全色进行融合的原理和步骤原理将多源遥感图像按照一定的算法,在规定的地理坐标系,将不同传感器获取的影像中所提供的各种信息进行综合,生成新的图像意义既提高多光谱图像空间分辨率,又保留其多光谱特性
①提高空间分辨力
②改善配准精度
③增强特征
④改善分类
⑤对多时相图像用于变化检测
⑥修补图像的缺陷步骤如下1将TM影像与SPOT影像进行几何配准,并对TM432多光谱影像进行重采样,使之与SPOT全色图像的分辨率相同2分别计算TMSPOT的相关系数;3用全色波段图像和多光谱波段图像按下式组合HIS融合过程.待融合全色影像和多光谱影像进行几何配准,将多光谱影像重采样与全色分辨率相同;.多光谱影像变换转换到IHS空间.对全色影像I】和IHS空间中的亮度分量I进行直方图匹配.用全色影像I】代替IHS空间的亮度分量.将PHS逆变换到RGB空间,即得到融合影像遥感影像变形的主要原因是什么?几何变形指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在参考坐标系统中的对应坐标间的差异分为静态误差和动态误差a)遥感平台位置和运动状态变化的影响b)地形起伏的影响地球表面曲率的影响d)大气折射的影响e)地球自转的影响像点和对应物点空间关系(几何校正)模型共线方程模型最精确,物理模型,适用于所有参数已知的传感器多项式模型通用模型,适用于地形起伏不大的地区有理函数模型适用于高分辨率传感器,具有一般性,保密性,高效性,精度局限性几何纠正步骤及影响精度因素.根据成像方式确定影像坐标和地面坐标数学模型多项式法、共线方程法(地形起伏大,多项式纠正精度不能满足要求时,用共线方程纠正)有理函数法.根据模型确定纠正公式.根据地面控制点和对应像点坐标进行平差,计算变化参数,评价精度.对原始影像进行集合变化计算,像素亮度重采样
5.精度两介影响因素上一题5因素加6)纠正模型的选择7)参考点精度辐射校正目的意义指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声为校正或消除由于太阳位置、大气条件地形影响和传感器本身的性能等引起的各种失真,便于图像使用和解译辐射校正模型及特点1基于辐射传输方程,需要测定相关参数;精度高但难度大2基于地面辐射场,由地面辐射场辅助反算大气影响,条件高3基于某些波段特性,例红外波段的特性,选择吸收强的目标如纯净水,但实际很难找到这样的目标大气对遥感成像有哪些影响?如何消除有吸收、散射和反射作用,对遥感成像的几何、辐射精度都有影响几何影响大气折射引起图像变形,需根据变形的机理进行几何精纠正辐射影响大气对太阳和地物辐射有衰减作用,大气的散射和反射光有部分进入传感器,造成辐射误差,需辐射校正获取天气预报结果的步骤1几何纠正将气象卫星图像进行配准粗纠正只作系统误差改正精纠正消除图像几何变形步骤同上2变化监测对配准后的图像进行对比分析,可以监测到雨层的变化状态,移动方向和轨迹变化检测之前先对图像进行预处理3通过时间分辨率可以计算预测得到降雨时间4通过空间分辨率可以预测得到雨层的移动距离,推断某地下雨用R代表地学真实信息,R代表图像上提取的信息,为实现AR=R—R=min试分析导致AR的因素,如何使其min遥感图像获取信息的过程中存在着各种几何变形和辐射变形,在图象变换、特征选择过程以及信息提取等方面也存在误差,使得AR的出现不可避免但分析误差成因,可尽可能的减少误差使AR二R—Rmin几何变形主要来源于以下
(1)传感器成像方式
(2)传感器外方位元素变化
(3)地形起伏引起的像点位移
(4)地球曲率引起的图像变形
(5)大气折射所引起的图像变形
(6)地球自转的影响对于几何变形,可通过几何处理来进行误差纠正辐射变形传感器接收到的地磁波能量与目标本身辐射的能量不一致,可通过辐射校正来校正或消除其影响特征变换有利于区分感兴趣的地物,而特征选择在于选择最佳的有利于分类的特征而不影响分类精度信息提取有目视判读和计算机分类,由于各种因素,分类结果还存在一定误差通过提高图像预处理精度以及改进分类算法来提高信息提取的精度景物特征和判读标志景物特征光谱特征、空间特征和时间特征判读标志地物在影像上特有的表现形式色,形,位色目标地物的形状、颜色和阴影形目标地物在影像上的形状,纹理、大小等位目标地物在影像上的空间位置以土地覆盖为例水域呈深蓝色,水库多分布于山谷、河流呈弯曲流畅带状农田鲜红色,有规则分布在平地草地灰白色稍有淡红,不规则分布在宽敞的坡地请分析目视判读和计算机分类的异同点目的相同,方法不同目视判读直接利用人类的自然识别智能,而计算机用计算机分类人工模拟人类的识别功能目视判读更直观准确,具有综合性主观性,可靠性,受目视能力的限制,具有不同时兴计算机识别效率高,客观性同步性波段能力比目视(至多三个波段)强,可以判读到像元级别,但精度不高遥感图像目视判读的依据有哪些,有哪些影响因素?依据:地物的景物特征:光谱特征、空间特征和时间特征影响遥感图像目视判读的因素有.地物本身的复杂性,如同谱异物和同物异谱现象及地物纹理特性的复杂性.传感器特性的影响,如几何分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率和时间分辨率等.目视能力的影响,不同的人视力和色彩分辨力不同,影响目视判读目视判读方法直接判读法、对比分析法、事项动态对比分析法、信息复合法、综合推理法和地理相关分析法目视判读提取信息时,不同分辨率图像,需要的特征和影响因素目视判读需要的特征是一样的,地物的光谱特征是基础TM和SPOT判读的一般为面积较大的地物类,而快鸟的地物特征已经精确到房屋树木影响TM和SPOT判读的因素有地物的波谱特性、传感器的分辨率等,而快鸟除了传感器的分辨率外,还有地物的空间特征、阴影、覆盖等基于统计特性的计算机自动分类的不足及解决方案.但基于统计的模式识别只顾及了模式之间的结构关系,注重模式的数值特征,孤立分析每一个模式,没有对模式内部的结构关系进行分析;
2.监督分类需要事先知道样本区类别的信息而非监督分类在整个分类过程中不受类别先验知识的影响,分类后每一类别代表什么实际地物仍不清楚提出的方案1引入句法模式识别2结合神经网络3结合辅助数据影响监督分类因素训练样区的选择样本选择应具有代表性,越合理则分类效果越好图像的质量待分类图像自身的质量对分类结果有影响分类方法最小距离、最大似然法等不同分类方法分类后的再处理对结果也有一定影响监督法分类流程知道样本区类别的信息的情况下对非样本数据进行分类的方法即监督法分类主要步骤,.确定感兴趣的类别数建立先验知识.特征变换和特征选择减少参加分类的影像数,加快分类速度.选择训练样区注意准确性、代表性和统计性.确定判别函数和规则利用训练样本的数据统计计算出判别函数的参数.对非训练样区进行分类.对可能存在的误分目标进行人工干预
7.对结果精度评价特征变换意义将原有的m测量值合并通过某种变换产生n个新特征,意义表现在
①减少特征之间的相关性,用尽可能少的特征来包括所有原始信息
②使得待分类别之间的差异在变换后的特征中更明显,从而改善分类结果
③减少数据量最大似然法分类步骤,图绘最大似然法和最小距离法分类的判别边界及错分概率假设同类地物在特征空间服从正态分布,可以把某特征矢量X落入某类集群的条件概率当成分类判别函数,diX=PX/wiPwiX落入某集群的条件概率最大的类为X的类别,即对于所有可能的=12,…,m;jxi有diXdjX,则X属于i类1城市遥感中,将遥感影像和GIS数据结合起来监测城市扩张2环境监测中,将遥感数据和GIS数据结合进行灾害预报电磁波的特性
1、衍射光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象研究衍射现象对设计遥感仪器和提高遥感图像几何分辨率具有重要意义
2、极化电场强度的取向和幅值随时间而变化影像判读意义重大
3、叠加、相干、多普勒效应几列波在相遇的区域内,质点的振动为各波存在时单独引起的位移矢量和相干波两列频率相同振动方向一致、相差恒定的波多普勒效应波源和观察者间相对运动,观察者感到频率发生变化遥感基础,重要性体现在答地物发射或反射电磁波的性质不同基于此,可以传感器成像获取图像,利用遥感图像来进行地物分类、识别、变化检测等遥感技术提取目标信息时需用到多光谱原因地物在有限波段内波普特性曲线比较一致难区分,需要增加一些曲线差别比较大的波段来区分分析植被的反射波谱特性绿色植物具有相似的反射波谱特性以区分植被与其他地监督法分类的优缺点优点
①有选择的决定分类类别,避免出现一些不必要的类别;
②可以控制训练样本的选择;
③可以通过检查训练样本,避免分类中的严重错误,分类精度高;
④避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类;
⑤分类速度快缺点
①主观性;
②由于图象中间类别的光谱差异,使得训练样本没有很好代表性;混淆矩阵作用及可得到的具体指标用来进行精度评定可以得到各种类别正确分类和错误分类的程度,个体精度总体精度,加权精度,用户精度,制图精度和k叩pa系数监督分类与非监督分类的区别监督法同上非监督法数量小的类别可被区分,认为误差减小,得到的集群不一定是人们想要的,难对产生的类别进行控制,不同图像之间的对比困难ISODATA(迭代自组织数据分析算法)1)初始化;2)选择初始中心;3)按一定规则对所有像元划分;4)重新计算每个集群的均值和方差;按初始化的参数进行分裂和合并;5)结束,迭代次数或者两次迭代之间类别均值变化小于阈值;6)否则,重复3・5;7)确认类别,精度评定影响遥感图像分类精度的因素,并提出高精度分类的方案
1.分类前预处理校正变换空间信息提取
2.分类树与分层分类一次分类不能满足精度要求时,进行多次分类
3.混合分类,监督法与非监督法
4.多种信息复合遥感信息非遥感信息(高程信息,纹理信息)
5.与GIS集成GIS与遥感数据复合分类
6.基于目标的遥感影像分类基于目标的信息提取步骤多尺度分割;确定分类体系和分类器;利用成员函数对目标特征模糊化;分类;精度评定物叶绿素对蓝光和红光吸收强,对绿色反射强,在绿波段有波峰,在蓝红波段有吸收带;在近红外微米)有一个反射陡坡,形成了植被独有特征;在近红外波段(
1.3-
2.5微米)受含水量的影响,吸收率大增,反射率大大下降;植被中又分有很多子类,受季节、含水量、波谱段不同等影响使植物波谱间依然存在细部差别TM:蓝绿红,近红中红热红中红;spot4:蓝绿红,近红五种植被指数形式归一化差分植被才旨数(NDVI):I=RNIR-RR/RNIR+RR比值植被指数RVI=RNIR/RR垂直植被指数PVI=aRNIR-bRR差值植被指数『RNIR-RR土壤纠正植被指数SAVI:SAVI=RNIR-RR/RNIR+RR+L1/LRR为红光波段,RNIR为近红外波段,L为土壤调整因素地物反射波谱特性曲线的意义波谱特性各种地物各自所具有的电磁波特性波谱特性曲线以波长为横坐标,反射率为纵坐标所得的曲线是选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据;是选择合适的飞行时间的基础资料;是遥感图像数字处理的前提,是定量遥感的基础光谱响应曲线的遥感应用光谱响应曲线多波段传感器每波段里传感器接收的是该区间的地物辐射能量的积分值用亮度值与波段的关系表示波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值两曲线区别联系地物反射波谱特性用连续曲线表示多波段传感器用一个个波段进行探测,每波段接收的是该区间地物辐射能量的积分值利用光谱响应曲线可进行地物提取,从而进行后续应用例如NDVINDWI黑体辐射特点
1、温度越高,总辐射通量密度越大,不同温度的曲线不同
2、随温度升高,辐射最大值所对应的波长向短波方向移动
3、辐射通量密度随波长连续变化,每条曲线只有一个最大值玻耳兹曼定律黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加,它与温度的四次方成正比维恩位移定律随温度升高,辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动瑞里一金斯公式辐射通量密度随波长连续变化,每条曲线只有一个最大值从大气、电磁波作用分析天气现象1太阳红色日出日落时,太阳斜射通过较厚大气会衰减,光中的红光最多,在通过大气后太阳光所剩下的主要为红光2天空蓝色晴朗天空,光通过大气时发生瑞利散射,散射强度和波长的四次方呈反比,蓝光波长短,散射多3下雨见不到太阳天空有云层,满足均匀反射,各波长可见光散射强度相同刺水散射大,可见光难通过云层4云是白色的云是小水滴和粉尘组成,直径比光的波长长,瑞利散射少;一部分光发生迈以散射,散射的光射到地球;一部分直接穿透水滴间的链隙3种情况都对阳光的成分没有影响大气对遥感成像影响大气吸收的影响造成遥感影像暗淡,大气对紫外线有强吸收作用,因此现阶段遥感中很少用到紫外线波段资源卫星、气象卫星波段选择原则太阳辐射在到达地面前穿过大气,不同电磁波段衰减的程度不同因此根据不同目的,遥感选择的电磁波不同对资源卫星,应选大气窗口波段对于气象卫星,应选受大气影响较大的波段,这些波段受大气反射,吸收和散射的影像较大卫星姿态角测定方法使用姿态测量仪测定.红外线测量仪受纬度季节变化影响最小,能克服冷云的影响,精度较高.恒星摄影机要求指向地球方向摄影,应考虑防止大气反射光和散射光进入相机
3.GPS:三个GPS同时接收4颗以上卫星信号,反算每台接收机的三维坐标资源卫星轨道特点
1、近极地轨道平面与赤道平面的夹角近90度轨道倾角越大覆盖面积越大
2、近圆形获取图像有相近的比例尺;成像扫描仪有固定扫描频率
3、与太阳同步使卫星通过同一纬度的平均地方时不变,有利于在最佳光照条件下获取高质量影像
4、可重复观测卫星的按一定的周期运行一个重复周期对地球扫描一次MODIS中等分辨力成像光谱仪波段不连续,数量少,地面分辨率低250M500M1000M,每1-2天可覆盖全球一遍,主要用于大气、海洋和陆地探测SPOT多光谱,ETMMODIS植被指数计算公式答归一化差分植被指数用以提取植被,ETM、MODIS和SPOT获取植被指数计算公式如下I=星r=--4=屠.星NDVInn即附n.nNDV!DiDETM://MODIS:与+4SPOT:鸟+4TMMSSHRVSAR区别TM是高级的多波段扫描型的地球资源探测仪器,TM的探测器共有100个分七个波段,每组16个错开排列多光谱型HRV四个谱段每个波段有3000个探测元件一行影像相对地面20mx60km每个像元用8bit对亮度进行编码全色HRV6000个CCD元件组成一行,一个像元大小为10mx10m编码采用相邻像元亮度差进行ETM+与MSS不同TM是MSS的改进,增加了扫描改正器使,往返方向都对地面扫描,具有更高的空间分辨率和频谱选择性,更好的几何真度,更高的辐射准确度SPOTHRV与TM不同HRV是对像面扫描成像,其上装有CCD元件,能瞬间同时得到垂直于航线的一条扫描线,以推扫方式获取沿轨道连续图像;TM是多光谱扫描仪对物面扫描成像,它是靠扫描镜来回扫描获取垂直于轨道的图像线SAR图像特征1垂直飞行方向的比例尺由小变大2造成山体前倾,朝向传感器的山坡影像被压缩,背向传感器的山坡被拉长,与中心投影相反,出现不同地物点重影3高差产生的投影差与中心投影影像差位移方向相反,位移量不同SAR技术发展趋势1)高分辨率宽测绘带2)多极化能够获取目标的极化散射回波特性,提高获取信息能力3)超小型星载SAR:体积小重量轻、技术含量高制造费用低4)多模式星载SAR:在条带扫描聚束滑动聚束模式间切换比较多光谱TM图像与SAR图像的异同点?成像方式不同;地形起伏的影响不同;分辨率不同;光源TM是利用多光谱成像,SAR利用微波成像;抗干扰能力SAR使用微波段,抗干扰能力强,全天候;应用目的不同侧视雷达图像的特征Q)几何特征同SAR⑵辐射特征天线接收到的目标回波功率强,色调浅,否则色调深回波强度与发射功率,波长,极化方式有关还与平台高度,侧视角,目标粗糙度有关入射角朝向飞机方向的坡面反射强烈,很亮地面粗糙程度地面地物微小起伏小于雷达波波长发生镜面漫反射地物的电特性物体复合介电常数高,反射雷达波强获取全球表面影像航天飞机雷达地形测图计划SRTM测制全球的三维地形奋进号航天飞机使用干涉成像雷达技术获取地球表面覆盖总面积达到
1.1亿平方公里的三维雷达数据标志着空间遥感技术进入从二维信息获取到三维信息获取的新阶段遥感数据获取DOM遥感卫星数据时效性好、覆盖范围大,对卫星图像进行正射校正,继而制作DOMo数字正射影像图具有地形图垂直投影的特性,内容丰富,具体流程L数据预处理图像。