遥感导论课件

第一章绪论1.1遥感的基本概念1.2遥感的技术特点1.3遥感的分类1.4遥感技术系统1.5遥感发展简史1.1遥感的基本概念遥感技术是20世纪60年代发展起来的一门综合性探测技术。广泛应用于各种农业、林业、矿产、军事等各领域，成为资源调查、环境监调城市规划不可缺少的有效手段。广义遥感

泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、重力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义遥感

不直接接触物体，从远处通过传感器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标物的属性和特征。传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪器，是遥感技术系统的核心。传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。

1.2遥感技术的特点宏观性、综合性--覆盖范围大一景TM影像为185×185平方公里；影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。多波段性—信息量丰富绿光波段近红外波段多时相性—动态监测、变化分析198619922002效率高、成本低大大节省人力、物力、财力和时间。美国陆地卫星的经济投入与取得的效益比为1：80或更多。局限性不确定性—同物异谱、异物同谱分辩率受光学技术限制，目前最高0.45m，不能满足高精度生产需求。发展高光谱高分辨率遥感，提高准确性。1.3遥感的分类1按照遥感的工作平台分类：地面平台：为航空和航天遥感作校准和辅助工作。航空平台：80km以下，包括飞机和气球。航天平台：80km以上，包括高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。

2按电磁波的波段分类：可见光遥感：电磁波波长范围：0.38-0.76μm红外遥感：电磁波波长范围：0.76-1000μm微波遥感：磁波波长范围：1mm-10m3、按照遥感应用的目的分类：环境遥感农业遥感林业遥感地质遥感4、按照资料的记录方式：成像方式非成像方式5、按照传感器工作方式分类：

主动遥感：指传感器带有能发射讯号（电磁波）的辐射源，能主动发射电磁波，同时接收目标物反射或散射回来的电磁波，以此所进行的探测。被动遥感：指传感器无辐射源，仅利用传感器被动的接收来自地物反射自然辐射源（如太阳）的电磁辐射或自身发出的电磁辐射，而进行的探测。1.4遥感技术系统

遥感技术系统是一个从地面到空间，从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。遥感技术系统关键技术包括：1.遥感信息获取地物空间信息主要由搭载在遥感平台上的传感器来获取。接收预处理用户应用处理分析结果、图表输出2.遥感数据的传输与接收传感器接收到地物目标的电磁波信记录在胶片或磁带（存贮器）上，发回到地面接收站。3.数据处理与应用数据校正、遥感图像解释与分析、遥感制图。1.5遥感发展史一.遥感发展概况RemoteSensing的提出：美国学者布鲁伊特（E·L·Pruitt）于1960年提出。1961年美国密执安大学等组织发起的环境科学讨论会上正式被采用。遥感发展的三个阶段：萌芽阶段航空遥感阶段航天遥感阶段1萌芽阶段1839年，达格雷发表第一张空中相片；1858年，法国人用气球携带照相机拍摄了巴黎的空中照片；1882年，英国人用风筝拍摄地面照片；1903年，用鸽子拍摄地面照片。第一张空中像片GFTournachon

1820-1910

在气球上拍摄第一张巴黎的航空像风筝拍摄地震后的旧金山（1906.4.18)高2000英尺

GRLawrence2.航空遥感阶段1903年，莱特兄弟发明飞机，为航空遥感创造了条件。1909年，意大利人首次利用飞机拍摄地面照片。一战中，航空照相技术用于获取军事情报。一战后，航空摄影用于地形测绘和森林调查与地质调查。1930年，美国开始全国航空摄影测量。1937年，出现了彩色航空像片。

莱特兄弟发明的飞机一战中用飞机进和航空摄影及获取航空影像二战中拍摄的航空影像3.航天遥感阶段遥感新时期的开始：1957年10月4日前苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星1960年，美国发射了TIROS-1和NOAA-1太阳同步气象卫星。1972年，美国发射ERTS-1（后改名为Landsat-1），装有MSS传感器，分辨率79米。1982年，美国发射Landsat-4，装有TM传感器，分辨率提高到30米。1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分辨率提高提高到10米。1988年9月7号，中国发射的第一颗“风云1号”气象卫星。1999年，美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米。1999年，美国发射QUICKBIRD-2，空间分辨率提高到0.61米。二、我国遥感发展概况50年代，航空摄影和应用工作。主要用于制图以及铁路、地质、林业等领域的调查和勘测。70年代，全国普遍采用航空摄影测量技术。1970.4.24发射第一颗人造地球卫东方红1号。经80年代及90年代初的发展，我国相继完成了从单一黑白摄影向彩色、彩红外、多波段摄影等多手段探测的航空遥感的转变；遥感在地质、测绘领域得到较广泛应用。三.遥感的发展趋势空间分辨率越来越高高光谱遥感的迅速发展雷达卫星成为重要的信息来源由资源遥感转向环境遥感由定性遥感转向定量遥感与GIS、GPS的进一步结合--3S集成四、主要遥感图像处理软件ERDASIMAGINEPCIGeomaticaENVI四、国内3S论坛集锦GIS帝国(/bbs/index.asp)地理信息系统论坛（/bbs/）GIS空间站(/bbs/)集思学院(Http:///bbs)超图论坛(Http:///bbs)三思而行(Http://)GIS时代网（/）五、国内遥感相关主要期刊《遥感学报》《遥感信息》《国土资源遥感》《遥感技术与应用》《武汉大学学报：信息科学版》《测绘学报》《测绘通报》《地理与地理信息科学》《地理科学进展》第二章电磁辐射与地物光谱特征

2.1电磁波与电磁波谱

2.2大气层对电磁辐射的影响

2.3地物光谱特征2.1电磁波谱与电磁辐射一、电磁波二、电磁波谱三、遥感应用电磁波段一、电磁波

1概念：电磁波是交变电场和磁场在空中的转化和传播2特点：电磁波是横波，传播速度为光速有反射、吸收、透射、散射等。二、电磁波谱按电磁波波长的长短（或频率的大小），依次排列制成的图表称电磁波谱。三、遥感应用电磁波段紫外线、可见光、红外线、微波遥感应用各电磁波波长紫外线波长范围为0.01-0.4μm。太阳辐射含有紫外线，通过大气层时，波长短于0.3μm的能量几乎都被吸收，只有0.3-0.4μm波长到达地面。主要用于测定碳酸盐岩分布，碳酸盐岩对紫外线的反射比其它类型的岩石要强。另外，紫外线对水面飘浮的油膜比周围的水面反射强烈，因此可以用于油污染的监测。可见光波长范围从0.38-0.76μm。它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成。人眼对可见光有敏锐的感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有敏锐的分辨能力，所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段。在遥感技术中是以光学摄影方式和扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征。红外线波长范围为0.76—1000μm。分为：近红外（ 0.76-3.0μm）、中红外（3.0-6.0μm）、远红外（6.0-15.0μm）和超远红外（15-1000μm）。近红外在性质上与可见光相似，所以又称为光红外。在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式，接收和记录地物对太阳辐射的光红外反射。中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又称为热红外。

微波微波的波长范围1mm-lm。微波遥感是借助微波散射现象来探测地物的性质。它的优点主要有：（1）微波易于聚成较窄的发射波束（2）微波近似直线传播，不受电离层影响。（3）地面目标对微波散射性能好。（4）受自然界中的电磁波干扰小。（5）具有一定的穿透性。

2.2大气层对电磁辐射的影响一、太阳辐射二、大气层对电磁辐射的影响三、大气窗口一、太阳辐射

太阳辐射是地球及大气电磁辐射的能源，也是被动式遥感系统中主要的辐射源。太阳表面温度约有6000K。与5800K的理想黑体所产生的光谱曲线很相似。太阳辐射能主要集中在0.3--3.0μm。最大辐射强度位于波长0.47μm左右。太阳辐射总能量的46％集中在0.4一0.76μm间的可见光波段。二、大气层对电磁辐射的影响1大气层结构在垂直方向上分：对流层平流层电离层大气外层对流层为大气的底层，顶部平均位于12km。高度每增加1km，温度下降6.5K

，气象变化强，是现代航空遥感主要活动的区域。在对流层内，由于大气层的吸收作用，使电磁波传播受到衰减。

平流层平流层顶部平均高度80km，层内气流比较稳定，没有垂直对流。在25km以下气温一般保持恒温约为-55ºC。在25-315km以上气温随高度递增（臭氧吸收了太阳紫外光），在该层内电磁波的传播特性与对流层内的传播特性相似。电离层顶部高度1000km，大气十分稀薄，处于电离状态。氧原子和氨原子在分解和游离时吸收了多余的能量，使气温升高，300km的高度气温可达600-800ºC。对可见光、红外直至微波的影响较小，基本上是透明的。它是人造地球卫星绕地球运行的主要空间层。大气外层该位于离地面1000km高度以上直至几万公里，该层空气极为稀薄。并不断向星际空间散逸。该层对卫星运行基本上没有影响。

2大气成分由气体、水蒸气和悬浮的微粒混合组成。气体：N2、O2、H2O、CO、CO2、N2O、CH4、O3。悬浮微粒：尘埃、冰晶、盐晶、水滴等，统称为气溶胶，形成霾、雾和云。在80km以下的大气中，除H2、O2、O3等少数可变气体外，各种气体均匀混合，所占比例几乎不变，又为均匀层。在该层中大气物质与太阳辐射相互作用，是使太阳辐射能衰减的主要原因。3大气层对太阳辐射的影响太阳辐射在通过大气层时，约有30％被云层和其它大气成分反射回宇宙空间，约有17％被大气吸收，约有22％被大气散射，仅有31％的太阳辐射直射到地面。太阳辐射通过大气的透射率（τ）为：

τ=e-(α+γ)χα：为大气中气体分子对太阳辐射的吸收系数γ：为大气对太阳辐射的散射系数χ：为路程长度（即通过大气的厚度）1）大气的吸收作用太阳辐射通过大气层时，大气层中H2O、O2、CO2、O3对太阳辐射产生选择性吸收，由于各种气体对太阳辐射波长吸收的特性不同，使有些波段范围通过大气层到达地面，而另一些波段则全部被吸收不能到达地面。因此，造成了许多不同波段的大气吸收带。氧（O2）：在波长0.155μm处吸收最强。在低层大气内几乎观测不到小于0.2μm的太阳辐射，在0.69μm和.76μm附近，各有一个窄吸收带。臭氧（O3）：对太阳辐射能量吸收很强。在0.2-0.36μm和0.6μm附近有两个吸收带，臭氧主要分布在30km高度附近，因而对高度小于10km的航空遥感影响不大，而对航天遥感则有影响。水（H2O）：它是吸收太阳辐射能量最强的介质。从可见光、红外直至微波波段，都有水汽的吸收带。主要吸收带是处于红外线和可见光中的红光波段内，其中红外部分吸收最强。在0.5-0.9μm有四个窄吸收带，在0.95-2.85μm有5个宽吸收此外，在6.25μm附近有一个强吸收带。二氧化碳（CO2）：它的吸收作用主要在红外区内。在1.35-2.85μm有3个宽弱吸收带。另外在2.7μm、4.3μm与14.5μm为强吸收带。由于太阳辐射在红外区能量很少，这一吸收带可忽略不计。尘埃：它对太阳辐射也有一定的吸收作用，但吸收量很少。当有沙暴、烟雾和火山爆发等现象发生时，大气中尘埃急剧增加，这时它的吸收作用才比较显著。2）大气的散射作用大气散射集中于可见光区，是太阳辐射能衰减的主要原因。散射的强弱可用散射系数表示：ϕ为波长的指数，它由微粒直径（d）的大小决定。根据波长与散射微粒的大小之间的关系，散射可分为三种：瑞利散射当大气微粒的直径（d）比辐射波长（λ）小得多时，即：当d＜λ/10时，ϕ＝4，发生的散射称瑞利散射。

γ∞1/λ4可见光对瑞利散射的影响较大。常见雨过天睛后，晴朗天空呈碧蓝色，大气中的粗粒物质被雨水带走，大气中的气体分子粒径较小，把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。米氏散射当大气中微粒的直径与辐射波长相近时，即d≈λ，ϕ=2，发生的散射称为米氏散射。

γ=1/λ2它是由大气中气溶胶所引起的散射。云雾等悬浮粒子的大小与0.76-15μm的红外线的波长差不多，因此，云、雾对红外线的米氏散射是不可忽视的。非选择性散射

当微粒的直径比波长大得多时，即d＞λ，ϕ＝0，γ＝1，所发生的散射称为非选择性散射。这种散射与波长无关，即任何波长散射强度相同。如大气中的水滴、雾、烟、尘埃等气溶胶对太阳辐射，常常会出现这种散射。云或雾之所以看起来是白色，是因为它对各种波长的电磁波的散射是一样的。三、大气窗口大气层的反射、吸收和散射作用，削弱了太阳辐射的能量。把太阳辐射通过大气层时，反射、吸收和散射比较低，即透射率高的波段范围，称为大气窗口。主要的大气窗口：0.3-1.3μm：包括部分紫外（0.3-0.38μm）、可见光（0.4-0.76μm）和部分近红外波段（0.76-1.3μm），属于地物的反射光谱。对电磁波的透射率达90%以上。可以采用摄影方式、扫描方式成像，胶卷感光的波谱区间在0.32-1.32μm范围，超出这个波谱范围则不能采用摄影方式成像。1.3-2.5μm：近红外波段的中段。仍属于地物反射光谱，但不能用胶片摄影，仅能用光谱仪和扫描仪来记录地物的电磁波信息。透射率都接近80％。目前近红外窗口应用不多，但在某些波段对区分蚀变岩石有较好的效果，因此在遥感地质应用方面很有潜力。TM设有1.55-1.75μm和2.08-2.35μm两个波段。3.5-4.2μm：中红外波段。包括地物反射光谱、发射光谱，属于混合光谱范围。中红外窗口应用很少，目前多用于航空多光谱扫描方式成象。8-14μm：远红外波段，热辐射光谱。透射率约为60—70％。是地物在常温下热辐射能量最集中的波段，在遥感地质、环境遥感中应用较多。利用扫描仪和热辐射计来获得地物发射的电磁波信息。0.8-25cm：微波窗口，属于发射光谱范围。不受大气干扰，透射率可达100％，是全天候的遥感波段。2.3地物光谱特征地物的光谱特性是遥感技术的重要理论依据，它既为传感器工作波段的选择提供依据，又是遥感数据正确分析和判读的理论基础，同时也可作为利用计算机进行数字图像处理和分类时的参考标准。一、地物的反射光谱特征二、地物的发射光谱特征一、地物反射光谱特征辐射能量入射到任何地物表面上，一部分被反射；一部分被吸收，还有一部分透射穿过地物。根据能量守恒定律可得：

Pλ=Pρ+Pα+PτPλ总能量；Pρ反射能量；Pα吸收能量；Pτ透射能量。除以Pλ，则有：

ρ+α+τ=1ρ、α、τ分别为反射率、吸收率、透射率1地物反射率不同地物对入射光的反射能力是不一样的，通常采用反射率（或反射系数）来表示。反射率等于地物的反射能量与入射的总能量的比值，通常用百分数表示。

ρ=Pρ/Pλ*100%2地物反射光谱特征地物反射率与入射光波波长密切相关，地物反射率是入射电磁波波长的函数，这种函数关系称之为地物反射光谱特征。可以用曲线表示，称之为地物反射光谱曲线。植被的光谱特征土壤光谱特征水体光谱特征岩石光谱特征不同地物，反射率不同。同一物质，不同存在形态，反射率不同。同一类地物，反射光谱曲线相似，但又存在差异。反射率与影像色调：反射率高，色调浅。3影响反射率的因素表面的粗糙程度；表面的风化程度；含水性；光照度；阴坡、阳坡；植被发育程度。二、地物的发射光谱特征任何地物当温度高于绝对温度0度时，就存在着分子热运动，都向周围空间辐射能量。地物发射电磁波的能力是以发射率作为测量标准，而地物的发射率又是以黑体辐射作为基准。一、热辐射基本定律物体根据吸收率的大小分为：黑体、灰体、选择性辐射体。黑体：其ελ＝ε=1，不随波长变化。灰体：其ελ＝ε=常数＜1(因而吸收率α＜1，ε不随波长变化。选择性辐射体：其ελ随波长而变化，而且ελ＜1（因而吸收率a也随波长变化，并且a＜1。1普朗克定律：黑体辐射能量是温度的函数：Wλ：为单位面积单位时间单位波长区间辐射能量，h：为普朗克常数=（6．62560.0005）；K：为玻尔兹曼常数=（1.38054土0.00018）；e：为自然对数的底=2.718；C为光速；λ为波长；T为绝对温度；λ为波长T为绝对温度

不同温度下的黑体光谱曲线：

不同温度下，有不同的发射光谱；辐射能量随波长连续变化，曲线只有一个最大值；温度愈高，辐射通量密度也愈大；不同温度的曲线是不相交的；随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。2斯蒂芬－尔兹曼定律单位面积单位时间全部波长范围内的辐射总能量：σ：斯蒂芬-玻尔兹曼常数，5.6697土0.00297T：黑体绝对温度3维恩定律黑体热辐射的峰值波长与绝对温度成反比：λmax：为某一温度下辐射能量的峰值波长；B=2879.8（um.k)。二、地物的热辐射特征1地物发射率自然界中黑体辐射是不存在的，一般地物的辐射要比黑体辐射小。地物的发射率是指地物单位面积上辐射能量W与同一温度下同面积黑体辐射能量之比值。地物发射率地物种类、表面状态、温度等有关，而且与波长有关。2基尔霍夫定律在任一给定的温度下，地物单位面积上的辐射能量W和吸收率a之比，对任何地物都是一个常数，等于该温度下同面积黑体辐射能量。根据发射率的定义：得：α=ε即一定的温度下，任何地物的发射率，在数值上等于该温度下的吸收率。亦即地物的吸收率愈大，发射率也愈大。物体的辐射能量：热辐射能量与发射率成正比，与温度四次方成正比。地物微小的温度差异，就会引起红外辐射能量较显著变化。物体热辐射能量主要由温度决定。遥感热红外图像主要反映是物体表面的温度。3发射光谱特征地物的发射率随波长变化的函数关系，称为地物发射光谱。

每一种地物在一定温度时，都有一定的发射率，各种地物的发射率不同。这种地物发射率的差异是红外遥感技术的重要依据。

不同岩石的发射率岩浆岩的

发射光谱4影响地物发射光谱的因素地物的发射率与地物表面的粗糙度、颜色和温度等有关。地物表面比较粗糙或颜色发暗，其发射率较高；地物表面比较光滑或颜色明亮，其发射率较低；比热大的、热惯性大的地物，其发射率就大；水体比热大，在白天比岩石植被发射率较低，夜晚时发射率高于岩石植被。利用红外遥感研究地热、热污染以及探测地下水等是行之有效的方法。水等地物表面温度的昼夜变化第三章遥感成像原理与遥感图像特征3.1遥感平台3.2摄影成像3.3扫描成像3.4微波遥感与成像3.5遥感图像特征3.1遥感平台一、气象卫星系列二、陆地卫星系列三、海洋卫星系列一、气象卫星系列气象卫星三个发展阶段：20世纪60年代：第一代气象卫星，TIROS。20世纪70年代：第二代气象卫星，ITOS-1，

TIROS的改进型。1978年以后：第三代气象卫星，NOAA。

日本

GMS高轨气象卫星地球同步轨道（静止气象卫星）轨道高度：36000公里信息采集时间周期：约20分钟分辨率：1.25~5公里主要应用领域：全球性大气环流；全球性天气过程

低轨气象卫星

近极地太阳同步轨道轨道高度：800-1600公里周期：每天固定时间经过固定地点;

观测宽度：2800公里美国NOAA卫星：

双星运行,上下午各获取一次信息。

扫描宽度：2800公里

分辨率：星下点1.1公里，边缘部分4公里

中国FY-1B气象卫星四轨拼接图象地面分辨率公里1.1二、陆地卫星系列1美国陆地卫星系列Landsat陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。陆地卫星的运行特点：（1）近极地、近圆形的轨道；（2）轨道高度为700～900km；（3）运行周期为99～103min/圈；（4）轨道与太阳同步。

Landsat

Landsat轨道参数

Landsat卫星的传感器(1)MSS：多光谱扫描仪，5个波段。(2)TM

：主题绘图仪，7个波段。(3)ETM+：增强主题绘图仪，8个波段。

MSS的波谱段

TM数据的波谱段TM10.45~0.52μm蓝绿波段TM20.52~0.60μm绿红波段TM30.63~0.69μm红波段TM40.76~0.90μm近红外波段TM51.55~1.75μm近红外波段TM610.4~12.5μm热红外波段TM72.08~2.35μm近红外波段

ETM数据的波谱段ETM10.45~0.52μm蓝绿波段ETM20.52~0.60μm绿红波段ETM30.63~0.69μm红波段ETM40.76~0.90μm近红外波段ETM51.55~1.75μm近红外波段ETM610.4~12.5μm热红外波段ETM72.08~2.35μm近红外波段ETM8（PAN）0.52~0.90μm可见光—近红外

MSS数据获取原理图

MSS数据是一种多光谱段光学—机械扫描仪所获得的遥感数据。TM传感器2SPOT卫星系列1978年，法国、比利时、瑞典等设计、研制，名为“地球观测实验系统”的卫星(SPOT)。共设计发射5颗。为中等高度圆形近极地太阳同步轨道。主要成像系统：HRV，HRG、HRS，VEGETATION即高分辨率几何成像装置、高分辨率立体成像装置、植被探测器SPOT卫星的轨道参数标称轨道高度832km轨道倾角98.7°运行一圈的周期101.46min日绕总圈数14.19圈重复周期26d降交点地方太阳时10:30(±15min)HRV地面扫描宽度60km舷向每行像元数3000/6000个

SPOT卫星

SPOT的HRV波谱段

光谱段

光谱特性

分辨率0.50~0.59μm

绿20m0.61~0.68μm

红20m0.79~0.89μm

近红外20m0.51~0.73μm

绿—红全波段10mSPOT1~3号卫星上携带两台HRV传感器SPOT的HRG、HRS波谱段

光谱段/μm

光谱特性

分辨率/m0.50~0.58

绿200.61~0.67

红200.78~0.89

近红外200.49~0.715绿~红全波段5

SPOT5卫星上HRG（高分辨率几何装置）与HRV基本相同。

HRS是SPOT5特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段0.48～0.71μm

。美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1m，多光谱4m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。

3IKONOS数据太阳同步轨道，倾角为98.1°高度681km(赤道上)轨道周期为98.3min，下降角在上午10:30重复周期l～3d全色：1m分辨率传感器多光谱：四波段4m分辨率传感器。传感器为三线阵CCD推帚式成像，因此在正常模式下，它可取得正视、后视和前视推扫成像。

IKONOS运行特征IKONOS光谱段全色光谱响应范围：

0.15～0.90μm多光谱对应Landsat-TM的波段：

MSI-10.45～0.52μm蓝绿波段

MSI-20.52～0.60μm绿红波段

MSI-30.63～0.69μm红波段

MSI-40.76～0.90μm近红外波段IKONOS数据特点IKONOS图像可以实现模量传递函数(MTF)的补偿，为此卫星的传感器设计了进行MTF的测量。有了这些测量值，可以对因光学和检测器等引起的像质模糊进行补偿。

IKONOS卫星内设有GPS天线，接收的信号被记录下来，经过处理可以提供每个图像的星历参数；传感器系统设计有三轴稳定装置和量测装置，以获得相应姿态数据。

IKONOS卫星的外形

IKONOS图像地区：上海浦东分辨率：

1m采集时间：

2000年

3月26日DigitalGlobe公司于2001年10月18日在美国成功发射的高分辨率商业卫星。卫星轨道高度450km,倾角98°,卫星重访周期1～6d（与纬度有关）。QuickBird图像，最高的分辨率为0.61m，幅宽16.5km。可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。4QuickBird数据

QuickBird的光谱段数据类型

波段范围/μm分辨率/m多波段蓝：0.45~0.522.44绿：0.52~0.602.44红：0.63~0.692.44近红外：0.76~0.902.44全波段0.45~0.900.61

QuickBird传感器结构图QuickBird影像图华盛顿纪念碑5CBERS数据CBERS是中国和巴西合作研制的遥感卫星1997年10月发射CBERS-l1999年10月发射CBERS-2卫星设计寿命为2年。太阳同步极轨道轨道高度778km轨道倾角是98.5°每天绕地球飞行14圈。卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:30卫星重访地球上相同地点的周期为26天。CBERS卫星特征三种成像传感器:高分辨率像机(CCD)红外多谱段扫描仪(IR-MSS)广角成像仪(WFI)WFI的分辨率:256m，IR-MSS分辨率:78m和156m，CCD分辨率:19.5m。2号星上携带全色2.5米分辨率HR传感器

CBERS传感器CBERS卫星传感器CBERS的CCD光谱段

高分辨率CCD像机具有与陆地卫星的TM类似的几个谱段(5个谱段)，其星下点分辨率为19.5m，高于TM；覆盖宽度为113km。

B1:0.45～0.52μm，蓝。

B2:0.52～0.59μm，绿。

B3:0.63～0.69μm，红。

B4:0.77～0.89μm，近红外。

B5:0.51～0.73μm，全波段。CBERS的IR-MSS光谱段IR-MSS(4个谱段)，覆盖宽度为119.5km。

B6:0.50～1.10μm，蓝绿～近红外,77.8m。

B7:1.55～1.75μm，相当于TM5,77.8m。

B8:2.08～2.35μm，相当于TM7,77.8m。

B9:10.4～12.5μm，相当于TM6,156m。CBERS的WFI光谱段WFI(2个谱段)，覆盖宽度890km。

B10:0.63～0.69μm，红,分辨率为256m。

B11:0.77～0.89μm，近红外,分辨率为256m。Tobecontinued…三、海洋卫星数据

SEASAT数据

MOS数据

ERS数据

RADARSAT数据

SEASAT数据美国海洋卫星近极地近圆形太阳同步轨道卫星载有5种传感器其中3种是成像传感器：合成孔径侧视雷达(SAR-A)

多通道微波扫描辐射计(SNMR)

可见光-红外辐射计(VIR)。MOS数据日本海洋观测卫星近圆形近极地太阳同步轨道卫星载有3种遥感器：多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)

可见光-热红外辐射计(VTIR)

微波辐射计(MSR)ERS数据欧洲遥感卫星圆形极地太阳同步轨道雷达地面分辨率可达30m

主要用于海洋学、冰川学、海冰制图、海洋污染监测、船舶定位、导航，水准面测量、岸洋岩石圈的地球物理及地球固体潮和土地利用制图等领域。RADARSAT数据数据来源：加拿大遥感卫星。圆形近极地太阳同步轨道。成像遥感器：合成孔径雷达(SAR)

多谱段扫描仪高分辨率辐射计(AVHRR)非成像遥感器：散射计3.2摄影成像与航空像片特征

使用光学镜头成像，用感光胶片记录物体影像，据使用波长细分可见光摄影、近红外摄影、多光谱摄影。一、摄影机二、摄影像片的几何特征三、摄影胶片的物理特征四、航空像片特征一、摄影机分幅式摄影机全景式摄影机多光谱摄影机二、摄影像片的几何特征1摄影种类：垂直摄影、倾斜摄影2摄影像片的几何特征：中心投影及影响因素3像片比例尺4投影误差(像点位移）三、摄影胶片的物理特征光学密度：胶片感光后显影后，表现出的深浅程度。感光度：胶片感光的速度。反差与反差系数：反差指胶片的明暗的密度差。反差系数指负片影像与景物亮度差之比。四、航空像片特征

1、航空摄影的分类

2、航空像片的感光片性能

3、航空像片的特性

4、航空像片的分辨率

5、彩色红外像片

6、黑白像片的色调

7、航空像片的比例尺

8、光机扫描图像

1、航空摄影的分类2、航空像片的感光片性能

感光度：感光的快慢程度。

反差：最大光学密度与最小光学密度之差。

分辨率：对景物细微部分的表现能力，用线对数(mm)表示。

3、航空像片的特性航片属于中心投影航片的比例尺随航高而改变。像点位移：地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化。航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。

4、航空像片的分辨率是衡量胶片分辨地物细部能力的一种指标。用单位距离内能分辨的线宽与间隔相等的平行细线的数目来表示。主要取决于航摄相机的镜头分辨率和感光乳剂的分辨率。5、航空像片的色调黑白像片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调，它能反映物体反射率的大小。影响航空像片色调的因素：地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的亮度系数）；感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、分辨率较高的感光片）；摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印像、放大技术）。6、航空像片的比例尺航摄相机的焦距f与航高H的比航片的比例尺：1／M=f/H比例尺随着图像处理而变化地形起伏也会影响比例尺

亮度系数物体的亮度与绝对白体理想表面的亮度之比。特点：（1）亮度系数0≤P≤1；（2）干湿程度不同，亮度系数也不同；（3）亮度系数与物体表面的颜色有关；（4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大。3.3扫描成像光学/机械扫描成像在扫描仪前方安装光学镜头，借助于遥感平台沿航向运动和仪器本身光学机械舷向扫描来获取地面航向条带图像的一种仪器，简称光机扫描仪。

目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描仪。光机扫描仪的工作波长范围比摄影机宽得多，可达0.3～14μm(包括近紫外、可见光、近红外、中红外和远红外)。固体自扫描成像用固定的探测元件（CCD），通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描成像。高光谱成像扫描

3.4、微波遥感微波遥感的主要波段：

X：2.42~3.75cm；

C：3.75~7.5cm；

L：15~30cm微波遥感的特点：

(1)全天候、全天时的信息获取能力

(2)对某些地物的特殊识别能力

(3)有一定的穿透能力

(4)适宜对海面进行监测雷达由发射机通过天线在很短的时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。侧视雷达侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）。工作原理（P.75图3.21)。分辨率分为：距离分辨率：垂直于飞行的方向方位分辨率：平行于飞行的方向合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达。遥感平台在匀速前进运动中，以一定的时间间隔发射一个脉冲信号，天线在不同的位置上接收回波信号，并记录和储存下来。合成孔径侧视雷达

3.5遥感图像的特征

空间分辨率：扫描成像----像元，扫描仪瞬时视场所对应的地面实际大小摄影成像----线对/米，(线对:能分辨的地物的最小距离)

信息识别目标的空间尺度与遥感信息空间分辨率的关系

光谱分辨率:传感器所能分辨的最小波长间隔

(波段的宽度)。时间分辨率:

对同一地点进行第二次信息获取的时间间隔。动态监测目标的时间尺度与遥感信息时间分辨率的一致性。裸露土地在红波段高反射率（亮）在近红外低反射率（暗）绿色植被在红波段低反射率（暗）在近红外高反射率（亮）红色波段近红外波段

航空影像(0.5m)

IKONOS(1.0m)

SPOT-4

(10m)QuickBird(0.61m)

SPOT-5(2.5m)Landsat-7ETM+(15m)不同空间分辨率的影像比较第四章遥感图像处理4.1数字图像基础知识4.2图像辐射校正4.3图像几何校正4.4遥感图像增强处理4.1数字图像基础知识一、光学图像与数字图像（一）基本概念

早期的遥感技术通过摄影成像方法得到的像片称之为光学图像。能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像称为数字图像。

遥感图像可以看成是由无数个很小的单元（像元）组成的，每个像元的明暗程度记录了成像瞬间的物体的电磁辐射强度。图像的表示：O图像xy(x,y)表示像元的位置；f(x,y)表示（x,y)位置上的对应地物电磁辐射强度。O图像xy1234213456Pixel遥感影像经过“离散化”取样才能变成计算机可存储和运算的数字图像。函数f(x,y)的取值：离散整数取样是根据需要，将灰度空间分成2n级（目前n的取值有1、4、7、8，甚至更多），然后根据方格内电磁辐射强弱取其平均值整数作为函数f(x,y)的值。一幅图像表示为数字图像其实质是一个数字矩阵。数字矩阵可以计算机里进行存储和运算。像元：坐标数值行、列定义像元位置数值通常用8bits记录28=256灰度值范围为0-255每个像元是图像的基本元素遥感影像的表现（二）图像数字化

一幅光学图像经过离散取样，转化为数字图像的过程即图像数字化。

图像数字化内容：（1）图像空间位置的数字化，即图像的空间取样。（2）图像灰度的数字化，即指从图像灰度的连续变化中进行离散的采样，目前经常使用的灰度量度有2级，64级，128级，256级。除光学图像可以数字化为数字图像外，更多的遥感图像源于传感器获得后直接的数字产品，如：SPOT,MSS,TM,ETM等航天遥感数字。（三）灰度直方图

表示一幅数字图像像元灰度分布状态。横轴表示灰度级，纵轴（Pi=mi/M)表示灰度级为gi的像元个数mi占像元总数Ｍ的百分比。将2n个Pi绘于图上，所形成的统计直方图叫灰度直方图。通过灰度直方图可以直观地了解图像增强的效果。二、遥感图像处理的主要内容1.图像校正：辐射校正、几何校正等；2.增强处理：彩色增强、直方图增强、图像运算、多源信息融合等；3.图像变换：消除干扰、滤掉噪声、提高图像的质量，如Ｋ－Ｌ变换等；4.图像分类：非监督分类、监督分类等。4.2图像辐射校正一、图像辐射校正（一）光学摄影机内部辐射误差校正光学摄影机内部辐射误差主要是由镜头中心和边缘的透射光的强度不一致造成的，它使得在图像上不同位置的同一类地物有不同的灰度值。设原始图像灰度值g，校正的图像灰度g’,则有g’=g/cosα

α为像点成像时光线与主光轴夹角。（二）光电扫描仪内部辐射误差的校正

两类误差：（1）光电转换误差；（2）探测器增益变化引起的误差。消除方法：楔校准处理方法二、大气校正消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程。（一）公式法与卫星扫描同步进行野外波谱测试，将地面测量结果与卫星影像对应像元亮度值进行回归分析，回归方程为：式中，LAi为卫星观测值；Ri为地面反射率；

a和b为回归系数；系数a为大气散射引起对辐射的干扰部分

a=SiLBiSi为系统增益因素；Lbi为大气路径辐射率；b表示辐射率Lai随地面反射率Ri递增而增长的程度大小；Ti为大气透射率；Hi为太阳辐照度；θ为太阳天顶角；计算方法是对各个波段分别进行，i代表各波段的序号。计算Lai时需要获得当时具体气象参数。由前面的公式可得：

L’Ai即为校正后图像灰度值；a为大气附加辐射部分。将上式代入可得：（二）回归分析法用长波数据来校正短波数。在不受大气影响的波段（如TM5）和待校正的某一波段图像中，选择由最亮至最暗的一系列目标，将每一目标的两个待比较的波段灰度值提取出来进行回归分析。为TM5波段的亮度均值；为TM1亮度均值；a1,b1计算如下：T1、T5表示TM1与TM5波段灰度值，为TM1波段校正后的灰度值。辐射回归分析图：（三）直方图校正法

通过灰度直方图对比找出校正量。4.3图像几何校正一、遥感图像几何畸变来源（1）遥感平台位置和运动状态变化（2）地形起伏影响（3）地球表面曲率的影响

（4）大气折射的影响（5）地球自转的影响二、遥感图像几何校正原理包括光学校正和数字纠正两种方法。数字纠正是对图像每个像元逐个地解析纠正处理，其包括两方面：一是像元坐标变换；二是像元灰度值重新计算（重采样）。（一）坐标变换首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。包括：从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即：),(),(yxFXFYxyxy==(二）输出图像的边界大小1、先求出原始图像四个角点（1,2,3,4）在纠正后图像中的对应点（1’,2’,3’,4’）的坐标（X1’,Y1’）(X2’,Y2’)(X3’,Y3’)(X4’,Y4’)。),(),(yxFXFYxyxy==2、求出最大值和最小值（Xb、Yb和Xa、Ya）；3、令地面上坐标（Yb、Xa）和(Ya、Yb)的点（图像左上角点）为输出图像的第一行第一列像元，以dx和dy划分网格，每个网格代表输出图像的一个像元，在它输出图像阵列中的位置为：

X，Y为地面某网格中心的坐标值；I，J为该网格位于输出图像阵列中的行列序号；dx,dy为输出图像阵列像元的地面尺寸。（三）数字图像灰度值的重采样校正前后图像的分辨率变化、像元点位置相对变化引起输出图像阵列中的同名点灰度值变化。重采样：P’的灰度值取决于周围列阵点上像元的灰度值对其所作的贡献，这就是灰度值重采样。1、最近邻法从周围四个点中用距离投影点最近像元灰度值代替输出像元灰度值。2、双线性内插法

投影点周围4个相邻像元灰度值，利用X方向和Y方向进行三次插值。3、双三次卷积法取与投影点邻近的16个象元灰度值（4*4），计算输出象元的灰度值。三、数字图像几何校正方法有多项式纠正法和共线方程纠正法。前者较常用。多项式纠正法的基本思想：回避成像的空间几何过程，而真接对图像变形的本身进行数学模拟。常用的二元齐次多项式纠正变换方程为：式中，x,y为某像元的原始图像坐标；X,Y为纠正后同名点的地面（或地图）坐标；ai,bi为多项式系（i=0,1,2…多项式系数求出后，根据上述公式可以求解原始图像任一像元的坐标，并对图像灰度进行内插，获取某种投影的纠正图像。一般选择最小控制点的数量为:(n+1)(n+2)/2,为多项式次数。4.4遥感图像增强处理一、彩色增强处理二、反差增强三、空间滤波四、彩色变换五、图像运算六、多光谱变换七、多源信息复合一、彩色增强处理

假彩色合成选取同一目标的三个多光谱数据合成一幅彩色图像。二、反差增强又称对比度变换、对比度扩展。对比度变换直方图拉伸直方图均衡直方图匹配线性变换（分段线性）非线性变换1、直方图拉伸（1）线性变换增强前后灰度函数关系符合线性关系式：

x’=kx+bx’增强后的灰度值,x增强前的灰度值,b常数,k斜率InputDNOutputDNb1255255a1a2b2xaxb（2）分段线性变换原始图象变换后图象（3）非线性变换2、直方图均衡化非线性的增强方法。将每个灰度区间等概率分布，代替了原来的随机分布，即增强后的每个灰度级内有大致相同的象元数；通过改变灰度区间来实现。根据灰度值的出现频率来分配它们的亮度显示范围，频率高的部分被增强了,频率低的部分被压缩。增强了峰值处的对比度，而减弱两端（最亮和最暗）的对比度。原始的直方图均衡化后的直方图3、直方图匹配把原图象的直方图变换为某种指定形状的直方图或某一参考图象的直方图，然后按照已知的指定形态的直方图调整原图象各象元的灰级，最后得到一个直方图匹配的图象。使用的模板有正态拉伸匹配、暗区拉伸匹配、亮区拉伸匹配。主要应用于有一幅很好的图象作为标准的情况下，对另一图象进行匹配，以改善被处理图象的质量应用于数字镶嵌。三、空间滤波（邻域增强）对比度变换：点增强，是单个像元的运算，从整体上改善图像质量；空间滤波：中心像元与周围相邻像元间的运算，用于去噪声、图像平滑、锐化和相关运算。1、图像卷积运算模板图像窗口作用：抑制噪声，增强地物的某些特征2、平滑图像中某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（噪声）时，采用平滑的方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉“噪声”点。均值平滑（滤波）：每个像元在以其为中心的邻域内取平均值来代替该像元值。中值滤波：每个像元在以其为中心的邻域内取中间亮度值来代替该像元值。均值平滑模板原始图像均值滤波图像3、锐化为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法。锐化后的图像不再具有原图像的特征，成为边缘图像。（1）罗伯特(Roberts)梯度r(i,j)r(i,j+1)r(i+1,j)r(i+1,j+1)意义在于用交叉的方法检测出像元与其邻域在上下之间或左右之间或斜方向之间的差异。（2）索伯尔(Sobel)梯度（3）Laplace算法算法意义是检测亮度变化率的变化率，相当于二阶微分。

（4）定向检测垂直定向检测水平定向检测Laplace算法1、单波段彩色变换单波段彩色变换是灰度图像的彩色表示或显示。又称密度分割。密度分割：将连续的灰度值转换为少量的灰度区间，并用不同的颜色表示，增强了图像的目视解译效果四、彩色变换TM3密度分割（5级）粗略显示水体、植被、裸地/城镇等HLS变换2、多波段彩色变换五、图像运算两幅或多幅单波段图像，空间配准后可进行算术运算，实现图像的增强。

1、差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度（灰度）值相减。差值图像提供了不同波段或不同时相图像间的差异信息。2、比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度（灰度）值相除（除数不为0）。比值图像，像元的亮度反映了两个波段光谱比值的差异，常用来检测植被，消除“同物异谱”现象。1、差值运算TM4-3-2TM4-TM32、比值运算1）除数为零2）像元灰度值大于255。植被指数：是基于植被叶绿素在红色波段的强烈吸收以及在近红外波段的强烈反射，通过红和近红外波段的比值或线性组合实现对植被信息状态的表达。植被指数有许多不同的表达公式：SR=NIR/R（simpleratio）（比值植被指数）NDVI=（NIR-R）/(NIR+R)（归一化差值植被指数）SAVI=（1+L）（NIR-R）/（NIR+R+L），L=0.5（土壤修正植被指数）如对TM数据：

NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3）六、多光谱变换1、n维多光谱空间2、K-L变换又称主成分变换，主成分分析（PCA,PrincipalComponentAnalysis）作用：去除相关性、突出地物特征压缩数据剔除噪声基本原理：求出一个变换矩阵，经变换形成一组新的主分量波段。公式为：Y=AXY为变换后的主分量空间像元矢量X为变换前的多光谱空间像元矢量A为变换矩阵。是X空间协方差矩阵Σx的特征向量矩阵的转置矩阵。步骤：计算原始图象的协方差矩阵；计算的特征值和特征向量；生成主成分原始图象TM1-5，7主成分图象PC1-63、K-T变换[（Kauth-Thomas）变换]是一种线性变换，使坐标轴发生旋转，旋转之后坐标轴的方向与地物，特别是和植被生长及土壤有密切的关系。Y=BX七、多源信息复合将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。遥感信息复合遥感与非遥感信息复合不同传感器的遥感信息复合不同时相的遥感信息复合1、遥感信息复合1）不同传感器的遥感信息复合（以TM与SPOT图像为例）步骤（1）配准（2）复合方法一：直接复合法如：TM432每个波段图像与SPOT图像作逐点运算，生成三幅图像，然后进行彩色合成，生成复合图像。1）不同传感器的遥感信息复合（以TM与SPOT图像为例）方法二：代换法①TM多光谱图像作PCA变换，用SPOT全色图像代换变换后的第一主成分，然后作反变换；②TM作HLS变换，用SPOT全色图像代换变换后的明度成分，然后作反变换。2、遥感与非遥感信息复合步骤：1、地理数据的网格化（1） 网格数据生成（2） 与遥感数据配准2、最优遥感数据的选取：可选PCA变换后的前两个波段。3、复合第五章遥感图像目视解译与制图5.1遥感图像目视解译原理5.2遥感图像目视解译方法5.3遥感制图概述遥感图像解译：从遥感图像上获取目标地物信息的过程。分为目视解译和计算机解译。目视解译：指通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。需要丰富的专业知识，逻辑判断、空间推理、综合分析。计算机解译：以计算机硬软件系统为支撑，利用模式识别与人工智能技术，根据遥感图像中目标地物的光谱特征和空间结构特征，结合专家的经验（知识库），进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成信息提取的过程。5.1遥感图像目视解译原理大小形状、色调灰阶畸变失真、成图比例增强处理、信息提取逻辑推理、对比分析空间结构、时间特点化学组分、物理属性遥感图象地表景观目视解译一、遥感目视解译的过程目视解译是遥感成像的逆过程1地物影像特征色：色调、颜色和阴影等；形：形状、大小、纹理、图型；位：空间位置、相关布局等。

二、遥感图像目标地物识别特征2解译标志遥感图像上能够区分、识别、判断地物属性、性质和相互关系的影象特征。直接标志：能够直接判读和确定目标物属性、性质影像特征。是目标物自身特点在影象上的直接表现。间接标志：与地物属性有内在联系，通过相关分析能确定其性质和属性的影像特征。（1）直接解译标志形态(Shape)大小(Size)色调(Tone)颜色(Color)阴影(Shadow)图型（样式）(Pattern)布局(Association)纹理(Texture)位置(Site)形状

地物呈现的外部轮廓。需要根据影象比例尺和分辨率具体分析。目标地物在遥感图像上。

色调

全色遥感图像中白黑深浅程度（灰度）。色调是区分目标地物的基本标志。

颜色彩色遥感图像：真彩色、假彩色

真彩色图像上地物颜色能真实反映实际地物颜色特征，符合人的认知习惯。目视判读前,需对图像进行彩色合成，以增强目视解译效果。阴影分本影和落影。增强地物的立体感；同时也造成同物异谱现象。图型即影纹图案。目标地物规律的排列而成的图形结构。纹理遥感图像中目标地物内部色调有规则变化形成的影像结构。即地物影像上的色调变化的空间布局和频率的变化。如点状、粒状、线状、斑状等。纹理描述：粗糙、平滑。

花岗岩的纹理片麻岩的纹理布局

物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标特点。

位置地物分布的地点。包括地理位置和相对位置。

（2）间接解译标志从目标地物其它相关事物间之间的联系，通过逻辑推理进行判断。建立间接标志需要丰富的知识背景和推理分析，是一种综合分析、相关分析的方法。如进行地质构造分析，水系形态、地貌类型常作为间接解译标志；城市人口判读，将建筑物密度、楼层数、商业网点作为间接解译标志。水系可作为地质地貌解译的间接标志辐射型水系(火山)向心型水系(盆地)格子状水系(断层)一、遥感图像目视解译的认知过程自下向上过程自上向下过程图像信息获取特征提取识别证据选取图像辨识提出假设特征匹配5.2遥感图像目视解译方法二、遥感图像目视解译方法（1）直接判读法

使用直接判读标志解译分析，有色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。（2）对比分析法

同类地物对比分析、空间对比分析、时相动态对比法。（3）信息复合法

利用专题图或地形图与遥感图像复合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物。（4）综合推理法综合考虑遥感图像多种解译特征，结合专业知识和经验，分析、推断某种目标地物的方法。（5）地理相关分析法根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。三、遥感图像目视解译步骤1、目视解译准备工作阶段(1)解译判读训练

1）判读知识、专业知识的学习

2）实践训练学习别人的判读经验和实例，与实地对照并参考一些典型试验区的进行分析等。(2)搜集充足的资料(3)了解图像的来源、性质和质量2、初步解译与判读区的野外考察初步解译：了解解译区地理、地质概况，确立典型样区解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。野外考察：对各种地物的判读标志进行验证和修正，系统地建立影像解译标志。以此作为建立地区性的判读标志的依据。3、室内详细判读统筹规划、分区判读，由表及里、循序渐进，去伪存真、静心解译。4、野外验证与补判野外验证包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志。疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译。四、遥感图像目视解译的一般原则先整后局部：从整体到局部对遥感图像进行观察。先易后难：先确认易识别的地物，从已知到未知。多源图像综合分析：不同传感器、不同波段、不同时相图像综合解译。先地理后专题：先对地形地貌、植被、水系等进行解译分析，再对专题要素进行解译。图像解译与地面调查相结合。解决解译中的不确定性（即同物异谱、异物同谱）。5.3遥感制图一、遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。按其表现内容分为：普通影像地图专题影像地图按获取遥感信息传感器的不同：航空摄影影像地图扫描影像地图雷达影像地图考古二、遥感影像图制图1、影像地图的设计2、遥感影像的选择、处理和识别3、地理基础底图的选取一般选地形图作为地理基础底图4、影像几何纠正5、制作线划注记版6、遥感影像地图的制印三、计算机辅助遥感制图指在计算机系统支持下，根据地图制图原理，应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术，实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法。其制作过程为：1、遥感影像信息选取与数字化2、地理基础底图的选取与数字化3、遥感影像几何纠正与图像处理4、遥感影像镶嵌与地理基础底图的拼接5、地理基础底图与遥感影像复合6、符号注记图层生成7、影像地图图面配置8、遥感影像地图制作与印刷第六章遥感数字图像计算机解译6.1数字图像基础知识6.2遥感数字图像的性质与特点6.3遥感数字图像的计算机分类6.1数字图像基础知识一、光学图像与数字图像早期的遥感技术通过摄影成像方法得到的像片称之为光学图像。能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像称为数字图像。遥感图像是由无数个很小的单元（像元）组成的，每个像元的明暗程度记录了成像瞬间的物体的电磁辐射强度（反射率或发射率）。二、图像的表示O图像xy(x,y)表示像元的位置；f(x,y)表示（x,y)位置上的对应地物电磁辐射强度。O图像xy1234213456Pixel函数f(x,y)的取值：离散整数取样是根据需要将灰度空间分成2n级,根据方格内电磁辐射强弱取其平均值整数作为函数f(x,y)的值。一幅数字图像其实质是一个数字矩阵。数字矩阵可以计算机里进行存储和运算。6.2遥感数字图像的性质与特点遥感数字图像:

以数字形式表现的遥感影像。基本单位为像素（像元），是计算机图像处理的最小单元。像元的大小由传感器的瞬时视场角决定，对应的地面的投影面积或大小即空间分辨率或地面分辨率。空间特征属性特征1、遥感数字图像的特点1）便于计算机处理与分析

2）图像信息损失低

3）抽象性强2、遥感数字图像的类型1）二值数字图像2）单波段数字图像3）多波段数字图像多波段图像的显示色彩合成不同的波段赋予不同的原色3、遥感数字图像的存贮格式1）BSQ（Bandsequential）

2）BIP（Bandinterleavedbypixel）

3）BIL（Bandinterleavedbyline）

4、光学影像—遥感数字图像的转化1）空间采样：确定采样间距2）属性量化：8位，24位6.3遥感数字图像的计算机分类通过模式识别理论，利用计算机将遥感图象自动分成若干地物类别的方法。如土地覆盖/土地利用分类、森林类型分类、植被类型分类。

一、基本概念特征（feature）：在多波段图象中，每个波段都可看作一个变量，称为特征变量。特征变量构成的空间称特征空间。特征提取(featureextraction)：找出反映地物类别差异的特征变量用于分类的过程。不同的地物具有不同的光谱特征，同类地物具有相同或相似的光谱特征。遥感图象计算机分类即是基于数字图象中反映的同类地物的光谱相似性和异类地物的光谱差异性。根据遥感图像中像元的相似度将目标地物分为不同类型。相似度常用的度量指标：距离、相关系数。二、基本原理欧氏距离:N,波段数;dij第个i像元与第j个像元在N维空间中的距离;xik为第个k波段上第i个像元的灰度值;绝对距离:常用的距离和有关统计量马氏距离:相关系数:三、遥感数字图像的分类方法分类方式：监督分类、非监督分类。分类器：统计分类、模糊分类、邻域分类、神经网络分类等。从研究区域选取有代表性的训练区作为样本。根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数（如像素亮度均值、方差等），建立判别函数，据此对数字图像待分像元进行分类，依据样本类别的特征来识别非样本像元的归属类别。(一）监督分类常用的监督分类方法：1、最小距离分类法2、多级切割分类法3、特征曲线窗口法4、最大似然分类法1、最小距离分类法一种相对简化了的分类方法。假设N维空间存在M个类别，某一像元距哪类距离最小，则判归该类通过训练样本事先确定类别数、类别中心，然后进行分类。分类的精度取决于训练样本的准确与否最小距离分类法2、多级切割分类法

在各特征轴上设置一系列分割点。将多维特征空间划分成分别对应不同分类类别的互不重叠的特征子空间。3、最大似然法建立在贝叶斯准则基础上，分类错误概率最小的一种非线性分类，是应用比较广泛、比较成熟的一种监督分类方法。求出每个像素对于各类别的归属概率，把该像素分到归属概率最大的类别中去。最大似然法训练区：已知覆盖类型的代表样区，用于描述主要特征类型的光谱属性。其精度直接影响分类结果检验区：用于评价分类精度的代表样区。在监督分类中，训练阶段的质量决定着分类阶段的成功与否，也决定着从分类中所获取的信息的价值。用于图象分类的训练区的统计结果，一定要充分反映每种信息类型中光谱类别的所有组成。样本的采集要具有代表性、完整性，尽量采集多个样区。原始图象

分类图象专题制图

根据事先指定的某一准则，而进行计算机自动判别归类，无须人为干预，分类后需确定地面类别。在非监督分类中，先确定光谱可分的类别，然后定义它们的信息类。（二）非监督分类TM4-3-2假彩色合成图像非监督分类结果:15个光谱类非监督分类4-