07第七章-遥感制图

新编地图学教程,电子教案,第7章遥感制图,新编地图学教程第7章遥感制图,第七章遥感制图,1遥感概述2遥感信息的制图应用3卫星影像图和卫星影像地图4从影像生成专题地图5遥感系列制图,新编地图学教程第7章遥感制图,遥感制图是指利用航天或航空遥感图像资料制作或更新地图的技术。其具体成果包括遥感影像地图和遥感专题地图。遥感影像，因现势性强，可作为新编地形图的重要信息源。,新编地图学教程第7章遥感制图,地面实测,航天或航空遥感图像,信息源单一信息更新慢较大比例尺较小比例尺成图周期长手工方式,多平台、多波段、多时相现势性强较小比例尺较大比例尺成图周期短自动化（3S）,新编地图学教程第7章遥感制图,1遥感概述,1.1遥感的概念与分类,遥感(RemoteSensing)，其含义就是遥远的感知，即通过非直接接触目标的方式，获取被探测目标的信息。并能通过识别与分类，了解该目标的质量、数量、空间分布及其动态变化的有关特征。,新编地图学教程第7章遥感制图,遥感技术是指从地面到高空，对地球和天体进行观测的各种综合技术总称，由遥感平台、传感仪器、信息接收、处理、应用等部分组成。各种传感仪器将记录到的数字或图像信息，通过校正、变换、分解、组合等光学图像处理或数字图像处理后，以胶片、图像或数字磁带等方式提供给用户。用户再进行分析、判读，或在地理信息系统和专家系统支持下，制成专题地图或统计图表，为资源与环境的调查和动态监测，以及军事侦察等提供信息服务。,新编地图学教程第7章遥感制图,不同的遥感平台,航天遥感（人造卫星、载人飞船）,航空遥感（飞机）,近地面遥感,遥感的分类：,新编地图学教程第7章遥感制图,传感仪器有可见光、红外、紫外摄像机，红外、多谱段扫描仪，微波辐射、散射计，侧视雷达，专题成像仪，成像光谱仪等，并且在不断向多谱段、多极化、高分辨率和微型化方向发展。,新编地图学教程第7章遥感制图,按遥感仪器搭载的工作平台不同按传感器的工作波段不同按具体的应用目的不同,新编地图学教程第7章遥感制图,1.2遥感的特点及其应用领域,遥感的主要特点：宏观性和综合性：真实、客观、整体多波段性：可见光、微波多时相性,遥感应用在国民经济建设的诸多领域,遥感发现乾陵地宫,汶川地震前后遥感图像对比,应用-googlemap街景功能演示,新编地图学教程第7章遥感制图,2遥感信息的制图应用,信息源,应用系统,信息处理产品,产品,校正,信息处理,数据分析,出图,接收与图像预处理,图像数字处理,地理信息系统（数据库）,应用分析模型（专家系统）,计算机辅助专题制图,卫星,卫星图片,相关地理信息,专家知识库,影像、图像、磁带,图像,指标、数据,专题地图、统计,新编地图学教程第7章遥感制图,2.1遥感制图的信息源1.主要信息源2.空间分辨率及制图比例尺的选择3.波谱分辨率与波段选择4.时间分辨率与时相的选择,新编地图学教程第7章遥感制图,2.1遥感制图的信息源,1.主要信息源,遥感卫星：美国的陆地卫星(Landsat)、气象卫星(NOAA)、海洋卫星(Seasat)法国的SPOT卫星日本的MOS卫星、JERS卫星、ADEOS卫星欧空局的ERS卫星和印度IRS卫星,中国常使用的信息源：美国的LandsatTM、NOAAAVHRR法国的SPOTHRV,新编地图学教程第7章遥感制图,2.空间分辨率及制图比例尺的选择,空间分辨率即地面分辨率，指遥感仪器所能分辨的最小目标的实地尺寸，也就是遥感图像上一个像元所对应地面范围的大小。,最新五角大楼卫星遥感图！很清楚！,分辨率-谷歌计划拍下全球每家照片建街头景象网站(图),新编地图学教程第7章遥感制图,遥感图像的空间分辨率愈高，图像可放大的倍数愈大，地图的成图比例尺也愈大。图像所需放大的倍数，应以能否提供更多的有用信息为标志。根据这一指标所确定的最大放大倍数，称为这种图像的放大极限。,选择遥感图像的空间分辨率时要考虑以下两点因素：一是判读目标的最小尺寸，二是地图的成图比例尺。,40亿像素的图,新编地图学教程第7章遥感制图,不同规模的环境特征对地面分辨率的要求,巨型环境特征,地壳10km大陆架2km洋流2km自然地带2km,大型环境特征,区域地理400m矿产资源100m地势资源1km环境质量100m土壤水分140m,中型环境特征,植物群落50m作物估产50m洪水灾害50m污染监测50m森林病害50m交通规划50m作物长势25m天气状况20m城市用水20m土种识别20m,小型环境特征,航行设计50m水污染控制20m水库建设15m港口工程10m鱼群分布10m交通密度5m,新编地图学教程第7章遥感制图,3.波谱分辨率与波段选择,波谱分辨率是由传感器所使用的波段数目，也就是选择的通道数，以及波段的波长和宽度所决定。,TM的波段特性,2.1遥感制图的信息源,新编地图学教程第7章遥感制图,4.时间分辨率与时相的选择,时间分辨率是指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。,时间分辨率现有卫星日或小时NOAA月或旬Landsat-TM;SPOT年结合其他非遥感信息,新编地图学教程第7章遥感制图,日或小时月或旬年,森林病虫害的受灾范围的动态变化、森林火灾蔓延范围及速度的变化、洪水淹没范围的动态变化,植物的季相节律、农作物长势,湖泊的消长、河流的迁徙、海岸的进退、城市的扩展、资源的变化,新编地图学教程第7章遥感制图,新编地图学教程第7章遥感制图,2.2遥感图像的处理方法a.遥感图像的纠正处理b.遥感图像的增强处理,新编地图学教程第7章遥感制图,a.遥感图像的纠正处理,人造卫星在运行过程中，由于飞行姿态和飞行轨道、飞行高度的变化以及传感器本身误差的影响等，常会引起卫星遥感图像的几何畸变。因此，在用于制图之前，必须经过纠正处理（预处理），这包括粗处理和精处理。,粗处理是为消除传感器本身及外部因素的影响所引起的各种系统误差而进行的处理。精处理是指为进一步提高卫星遥感图像的几何精度而进行的几何校正和辐射校正，以满足专题制图的要求。,中国地图（三维）锻炼（航空图像形成立体感）,新编地图学教程第7章遥感制图,新编地图学教程第7章遥感制图,b.遥感图像的增强处理,在对遥感图像判读之前，要进行图像增强处理，这包括光学处理和数字处理两类。,光学图像增强处理是为了加大不同地物影像的密度差。常用方法有假彩色合成、等密度分割和图像相关掩膜；其中以假彩色合成最为常用。,数字图像增强处理功能齐全、反应速度快、操作灵活，是目前广泛使用的一种处理方法。特点是利用计算机数字处理技术提高图像密度差。常用方法有反差增强、边缘增强、空间滤波等。,新编地图学教程第7章遥感制图,苏锡常影像的滤波结果,新编地图学教程第7章遥感制图,2.3遥感图像的专题信息提取a.目视判读b.计算机自动识别与分类,新编地图学教程第7章遥感制图,a.目视判读常用方法直接判定法：色调、形态、组合特征对比分析法：不同波段、不同时相的遥感图像，各种地物的波谱测试数据，及其他有关的地面调查材料。逻辑推理法：专业知识、实践经验，应用地学规律进行相关分析，将潜在专题信息提取出来。工作程序判读前的准备工作：搜集资料，选择和处理遥感图像，熟悉判读地区基本情况，制定工作计划。建立判读标志：室内确定野外对照判读的典型路线和典型地段，室内预判和野外对照判读，确定各种地物目标在遥感图像上的判读标志。室内判读野外验证：野外抽样调查、验证，确定判对率，经过核实和修改后，完成专题影像图。,2.3遥感图像的专题信息提取,新编地图学教程第7章遥感制图,b.计算机自动识别与分类（略）,计算机自动识别，又称模式识别，是将经过精处理的遥感实验数据，根据计算机研究获得的图像特征进行的处理。具体的方法有：,统计概率法：是根据物体的光谱特征进行自动识别。语言结构法：是根据物体的图形进行识别。模糊数学法：是根据物体最明显的本质特征（光谱的或图像的本质特征）进行识别。,新编地图学教程第7章遥感制图,计算机自动分类可分为监督分类和非监督分类,2.3遥感图像的专题信息提取,监督分类：是根据已知实验样本提出的特征参数建立判读函数，对各待分类点进行分类的方法。非监督分类：是事先并不知道待分类点的特征，而是仅根据各待分点特征参数的统计特征，建立决策规则并进行分类的一种方法。,新编地图学教程第7章遥感制图,3卫星影像图和卫星影像地图,3.1概念,卫星影像镶嵌图：不另外进行影像的几何纠正，将多幅影像依像幅边框的经纬度位置，镶辑拼贴成的影像图。卫星影像图：经过影像的几何纠正和增强，图上绘制出较全面的地理要素，称卫星影像图。卫星影像地图：在卫星影像上能够根据数字地面模型，进行共线方程纠正，有详细的地理要素的影像图。,利用卫星影像编图，根据它的技术条件和线划的地理要素可分为：,新编地图学教程第7章遥感制图,矢量数据的符号化,卫星影像图的地图符号是在屏幕上参照（判读）地形图上的同名点进行的影像符号化，即在栅格图像上用鼠标输出的矢量图形。,3.2卫星影像图的生产和编辑,3.2卫星影像图的生产和编辑,新编地图学教程第7章遥感制图,2000年南京遥感影像矢量化,招地图矢量化人员（可实习）,新编地图学教程第7章遥感制图,空间数据对应于地图基本要素即实体，称几何数据，其表现形式有两种：矢量（图形）数据和栅格（图像）数据。,矢量（Vector）：在计算机图形中指一个有向线段，每个有向线段由有序的特征点来表示，其集合构成了图形。,栅格（Raster）：将图像或地图分成若干行和列的栅格，记录全图每个栅格点数据，得到每个点的属性特征值，其空间特征已隐含其中。,空间数据结构,新编地图学教程第7章遥感制图,表达真实的世界,RealWorld,RasterRepresentation,VectorRepresentation,新编地图学教程第7章遥感制图,选自中华地图网,新编地图学教程第7章遥感制图,图像的输出产品,主要形式是喷墨彩图、像纸图像和印刷品。,3.2卫星影像图的生产和编辑,新编地图学教程第7章遥感制图,4.1图斑的地图概括,图斑概括的实质图斑概括需考虑的问题图斑概括的过程概括的框架结构和实例,4从影像生成专题地图,新编地图学教程第7章遥感制图,1.图斑概括的实质,新编地图学教程第7章遥感制图,2.图斑概括需考虑的问题,遥感数据的特性，如传感器的空间分辨率常决定它能否满足专题地图比例尺的要求。根据专题地图的用途、区域特点和比例尺，确定专题图斑选取的尺寸（阈值）。根据专题知识的需要，确定舍去的图斑应如何合并，如何进行概括的表示。,新编地图学教程第7章遥感制图,2.图斑概括的过程,图像处理得到的分类原图,依成图比例尺、图斑属性、形状、尺寸，对图斑确定删除界限,根据相邻图斑的属性、形状和尺寸决定图斑应合并到哪一类中,图斑概括：把应舍去的图斑合并到相邻图斑，并进行边界平滑,符合地图概括要求的专题图,图斑无需删除,4.3图斑的地图概括,新编地图学教程第7章遥感制图,3.概括的框架结构和实例,组织图斑进行概括的文本编辑器是基于知识的框架结构。通过计算机运算，已进行图斑概括的专题分类图便可以产生。,新编地图学教程第7章遥感制图,4.2图斑边界的矢量化,栅格边界的矢量化可分四个过程：（1）勾边：图斑边界上亮度值是不等的（2）细化：拐点的二像元细化为一像元（3）找节点：进一步区分边界（4）转矢量：栅格边界转化为矢量边界,新编地图学教程第7章遥感制图,经过细化的栅格转化为矢量的图斑界线,新编地图学教程第7章遥感制图,转矢量中遇到的问题：图形要素编辑,编辑内容：图形修改、增加、删除和拼接。,细碎重叠多边形,不正确多边形,线端点的未达结点和超过结点,3.3地图数字化与图形要素编辑,新编地图学教程第7章遥感制图,图像矢量化的结果,新编地图学教程第7章遥感制图,4.1概述1.目视解释的专题制图2.数字图像处理的专题制图,新编地图学教程第7章遥感制图,1.目视解释的专题制图,4.1概述,（1）影像预处理：包括图像校正、图像增强，有时还需要实验室提供监督或非监督分类图像。（2）目视解译：经过建立影像判读标志，野外判读，室内解译，得到绘有图斑的专题解译原图。（3）地图概括：按比例尺及分类的要求，进行专题解译原图（图斑）的概括。（4）地图整饰：在转绘完专题图斑的地理底图上进行专题地图整饰工作。,新编地图学教程第7章遥感制图,2.数字图像处理的专题制图,(1)影像预处理：同目视解译类似。(2)按专题要求进行影像分类。(3)专题类别的地图概括：包括在预处理中消除影像的孤立点（噪声点），依成图比例尺对图斑尺寸的限制进行栅格影像的概括。(4)图斑的栅格/矢量变换。(5)与地理底图叠加，生成专题地图。,4.1概述,新编地图学教程第7章遥感制图,4.2图像分类（略）,1.统计模式识别2.以地学知识及专家系统为基础的识别,新编地图学教程第7章遥感制图,1.统计模式识别,（1）主成分变换（2）缨帽变换（3）最大似然判别属监督分类（4）最小距离判别,4.2图像分类,新编地图学教程第7章遥感制图,2.以地学知识及专家系统为基础的识别,（1）知识获取（2）整理数据流（3）建立知识库（4）进行知识的影像分类,4.2图像分类,新编地图学教程第7章遥感制图,5遥感系列制图,5.1遥感系列地图与地理底图,提取遥感图像的专题信息构成类型图后，必须将类型界线转绘到具严格数学基础的地理底图上。,遥感系列地图是根据共同的制图目的，利用同一的制图信息源，按照统一的设计原则，成套编制的遥感专题地图。,系列地图是在内容上和时间上相关联的一组地图。,自学,新编地图学教程第7章遥感制图,1.地理底图编制要点,地图投影的选择中小比例尺遥感专题制图的投影和影像投影一致。大中比例尺遥感专题制图的投影统一为