第8章遥感制图

1、第八章 遥感制图 第一节 卫星影像地图概述 1909年，美国的W.赖特从飞机上拍摄了第一张航空照片，从此人类开 始了把握地表空间信息的新纪元。 1932年，中国首次在钱塘江地区进行航空摄影测量。 20世纪60年代，在航空摄影的基础上又出现了航空遥感技术 。 1957年苏联发射了第一颗人造地球卫星 。 1969年中国发射了第一颗人造地球卫星“东方红1号”。 20世纪70年代以后，美国相继发射了陆地卫星、气象卫星和海洋卫星， 卫星摄影和遥感技术开始出现。 在卫星遥感问世的30多年分辨率已经有了飞快的提高。高分辨率卫星 遥感图像，优于1米的空间分辨率，每隔3-5天为人类提供反映地表动态变 化的详实数

2、据。 因此，就出现了地球表面信息的爆炸性增长。这已非手工能收集、分 类、整理和分析 一、一、遥感的概念与分类 遥感简单的说，它的含义就是遥远的感知，即通过非直接接触目标 的方式，而能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。 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。遥 感平台主要有飞机、人造卫星和载人飞船。传感仪器由可见光、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

3、型化方向发展。 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。用户在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。 遥感的原理与流程 二、二、遥感的特点及其应用领域 遥感信息的主要特点可以概括为以下几个方面： （1）宏观性和综合性 （2）多波段性 （3）多时相性 三、三、遥感制图的信息源 编制地图，必须要有空间数据，也就是地图的信息源，而 遥感信息的判读与制图的目的，就是要从遥感图像上将经过 概括化了的地面信息提取出来

4、，并将其典型特征用地图符号 表示在二维平面上，以供人们去认识和识别图上所显示的离 散化、特征化了的信息。 1主要信息源 截至目前世界各国已经发射的遥感卫星有数十种 之多，例如美国的陆地卫星（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、ADES卫星，欧空局的ERS卫星和印 度的IRS卫星等。 我国目前经常使用的信息源主要有美国的Landsat- TM、NOAA-AVHRR和法国的POT-HRV。 QuickBird卫星 北京公主坟立交桥 QuickBird卫星是2001年10月18日在美国发射成功的目 前世界上商业卫星

5、中分辨率最高、性能较优的一颗卫星。 它在空间分辨率（0.61米），多光谱成像（1个全色通道、 4个多光谱通道）、成像幅宽（16.5公里X 16.5公里）、成 像摆角等方面具有显著的优势，能够满足更专业、更广泛 应用领域的遥感用户。 IKONOS是美国空间成像公司于1999年9月24日发射升空的世界第一 颗高分辨率商用卫星，是由美国洛克希德马丁(Lockheed Martin)公司 设计制造的。雷神（Raytheon）公司负责建立地面接收系统和影像处理 系统即客户服务系统。IKONOS卫星不仅能够提供高清晰度,分辨率达1米 的卫星影像,而且开拓了一个新的更快捷、更经济获得最新地球影像信 息的途径

6、。IKONOS的影象的效果接近于航片，行人已可分辨。 美国的IKONOS卫星 毛主席纪念堂 陆地卫星7号（原称为地球资源技术卫星）于1999年4月15日由美国航 空航天局发射，携带了增强型主题成像传感器（ETM+）。它是陆地星-6的 改进型。其特点是具有同NASA的跟踪和数据中继卫星的横向中继站，还拥 有数据流中的海事星全球定位系统信息，能提供图像定位信息。该卫星还 装有宽带高容量磁带记录仪以及增强主题测绘仪以适度改进陆地星-6。分辨 率70米。 陆地卫星7号 陆地卫星7号图像 Spot4卫星 Spot三维卫星影像 Spot对地观测卫星系统是由法国空间研究中心发展的，参与的国家还 有比利时和瑞

7、典。系统包含了卫星、对卫星控制和编程的地面设施、图像制 作处理和分发的机构等。分辨率10-20米。 RADARSAT卫星及图像 RADARSAT卫星是加拿大于95年11月4日发射的，它具有7种模式、25 种波束，不同入射角，因而具有多种分辨率、不同幅宽和多种信息特征。 适用于全球环境和土地利用、自然资源监测等。分辨率10-30米（工作模式 由精细、标准模式）。 CBERS-1 中巴资源卫星由中国与巴西于1999年10月14日合作 发射，是我国的第一颗数字传输型资源卫星。星上三种遥感相机 可昼夜观测地球，利用高码速率数传系统将获取的数据传输回地 球地面接收站。分辨率19.5米。 2.空间分辨率及

8、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。 由于遥感制图是利用遥感图像来提取专题制图信息的， 因此在选择遥感图像空间分辨率时要考虑以下两点要素： 一是判读目标的最小尺寸，二是地图成图比例尺。 遥感图像的空间分辨率与地图比例尺有密切关系：空 间分辨率越高图像可放大的倍数越大，地图的成图比例尺 也越大。 3.波普分辨率与波段选择 波普分辨率，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。各遥感器波普分辨 率在设计时，都是有针对性的，多波段的传感器提供了空间环 境不同的信息。以T

9、M为例： TM1蓝波段：对叶绿素和夜色素浓度敏感，用于区分土壤与 植被、落叶林与针叶林、近海水域制图。 TM2绿波段：对无病害植物叶绿素反射敏感 TM3红波段：对叶绿素吸收敏感，用于区分植物种类。 TM4近红外波段：对无病害植物近红外反射敏感，用于生物 量测定及水域判别。 TM5中红外波段：对植物含水量和云的不同反射敏感，可判 断含水量和雪、云。 TM6远红外波段：作温度图，植物热强度测量 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。 由于遥感图像信息的时间分辨率差异较大，因此，用遥感 制图的方式反映某种制图对象的动态变化时，不仅要搞清 这种制图对象本身变化的时

10、间间隔或变化周期，同时还要 了解有没有与之相对应的遥感信息源。同时还应该看到， 时间分辨率和时相的选择，二者之间存在着非常密切的关 系。 只有具有较多种类的时间分辨率的遥感信息，才能比 较容易的挑选出满足要求的理想时相，不会因为诸如气象 等因素的影响而得不到所要求的时相信息。 四、四、遥感图像的处理方法 1.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，常常会引 起卫星遥感图像的几何畸变，因此，把遥感数据提供给编 制专题图之前，必须经过纠正处理，包括粗处理和精处理。 2.遥感图像的增强处理 在进行遥感图像判读之前，要进行图像增强处

11、理，包 括光学图像增强处理和数字图像增强处理。光学图像增强 处理主要是为了加大不同地物影像的密度差。常用的方法 有假彩色合成、等密度分割、图像相关掩膜。数字图像增 强处理的主要特点是借助计算机来加大图像的密度差，常 用的方法有反差增强、边缘增强、空间滤波等。 五、五、遥感图像的专题信息提取 1.目视判读 是用肉眼或借助简单判读仪器，运用各种判读标志，观察遥感 图像的各种影像特征和差异，经过综合分析，最终提取出判读结论。 （1）常用方法 有直接判定法、对比分析法和逻辑推理法 直接判定法，是通过色调、形态、组合特征等直接判读标志， 判定和识别地物。 对比分析法是采用不同波段、不同时相的遥感图像，各

12、种地物 的波普测试数据，及其他有关的地面调查资料，进行对比分析，将 原来不易区分的地物区别开来。 逻辑推理法，是专业判读人员利用专业知识和实践经验，应用 地学规律进行相关分析，将潜在专题信息提取出来。 （2）工作程序 包括判读前的准备工作，建立判读标志，室内 判读及野外验证。 2.计算机自动识别与分类 是利用遥感数字图像信息，由计算机进行自动识别与分类，从 而提取专题信息的方法。 (1)计算机自动识别，又称模式识别，是将经过精处理的遥感 图像数据，根据计算机研究获得的图像特征进行的处理。具体处理 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；

13、模糊数字法 是根据物体最明显的本质特征进行识别。 (2)计算机自动分类 ，可分为监督分类和非监督分类两种。 监督分类，是根据已知试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。 六、六、卫星影像图和卫星影像地图 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：卫星影像镶嵌图、卫星影像图和卫星影像地图三种。 不另外进行影像的几何纠正，将多幅影响依像幅边框显示 的经纬度位置，镶辑拼贴而成的影像图，称为卫星影像镶嵌图， 其像点误差相对于地面控制点大于1

14、。在镶嵌图上，只注记 出少量地理要素名称，如主要河流、主要山峰、县市以上居民 点、铁路和主干公路的名称。影像镶嵌图的作用是提供空间位 置的检索。 进行了影像平面位置的几何纠正和影像增强，图上绘制出 较全面的地理要素，称为卫星影像图。 在卫星影像上，能够依据数字地面模型，进行共线方程纠 正，有详细的地理要素的影像图，称为卫星影像地图。 七、七、卫星影像图的编制过程 卫星影像图的产生和编制过程包括： （1）卫星数据的几何纠正 （2）像元亮度的重采样 （3）影像镶嵌 （4）彩色合成 （5）多种信息复合 （6）矢量数据的符号化 （7）图像的输出产品，其主要形式是喷墨彩图、像纸 图像和印刷品 第二节 从

15、影像生成专题地图 一、目视解释的专题地图一、目视解释的专题地图 （1）影像预处理 包括遥感数据的图像校正、图像增 强，有时还需要实验室提供监督或非监督分类的图像。 （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 解译原图的概括。专题地图需要正规的地理底图，所以地 图概括的同时也进行图斑向地理底图的转绘。 （4）地图整饰 在转绘完专题图斑的地理底图上进 行专题地图的整饰工作。 二、数字图像处理的专题制图二、数字图像处理的专题制图 （1）影像预处理 同目视解译类似，影响经过图 像校正、图像增强，得到供计算机分类用的遥感影像 数据。 （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，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。 三、三、遥感系列制图 系列地图，简单说就是在内容上和时间上有关联的一组地图。我 们所讨论的系列地图，是指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