遥感数字图像的获取和存储

1、第2章 遥感数字图像的获取和存储 2.1 遥感图像的获取和数字化 2.2 常用遥感平台及其传感器特征 2.3 遥感图像的类型 2.4 遥感数字图像的级别和数据格式 2.5 数字图像分辨率Figure 1.1. An electromagnetic spectrum2.1.1 电磁波谱电磁波谱v 不同的化学元素有不同化学结构，因而对电磁不同的化学元素有不同化学结构，因而对电磁波的反射和吸收特征不同。波的反射和吸收特征不同。v 地物地物对电磁波的反射和吸收特征对电磁波的反射和吸收特征是遥感识别不同是遥感识别不同地物的基础地物的基础 按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱

2、。遥感信息 自然界的各种地物，在温度不等于绝对零度的情况下，都能反反射、辐射和吸收射、辐射和吸收电磁波 远距离探测第2章 遥感数字图像的获取和存储2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化2.1.2 目前遥感技术应用的主要波谱段范围目前遥感技术应用的主要波谱段范围 第2章 遥感数字图像的获取和存储2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化2.1.2 目前遥感技术应用的主要波谱段范围目前遥感技术应用的主要波谱段范围 各波段的主要用途：2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化2.1.2 目前遥感技术应用的主要波谱段

3、范围目前遥感技术应用的主要波谱段范围 2.1.3 地物的光谱特征地物的光谱特征波长与反射率之间的关系 最重要的特征是吸收峰的特征参数 诊断特征2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化2.1.3 地物的光谱特征地物的光谱特征波长与反射率之间的关系 2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化v 地物光谱特性的测定基础性工作 野外或室内利用光谱仪测定v 研究地物光谱特征的意义： 只有充分掌握遥感对象的光谱特性，才能一方面为传感器设计提供最佳波段选择设计提供最佳波段选择(所谓最佳波段，就是最能识别或区分所感兴趣地物的波长范围)，同时，能为遥感图像解译和计算机自动识别分类提供能为遥

4、感图像解译和计算机自动识别分类提供依据。依据。地物光谱会随周围环境条件的变化而变化，主要表现在时间和空间上的波动2.1.3 地物的光谱特征地物的光谱特征2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化v 地物波谱的时间效应如植被指数时间系列谱时间效应是指同一地点的相同地物，其光谱特征会随时间而产生一定的变化，这种由于时间推移而导致的地物电磁波谱特征的变化，称为地物波谱的时间效应。 2.1.3 地物的光谱特征地物的光谱特征2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化v 地物光谱特征的空间效应 空间效应是指在同一时刻，同一类地物由于其所处的地理位置不同，其光谱特征可能存在一定的差异，这

5、种由于空间位置不同而导致同类地物之间波谱特征的变化，叫做地物光谱特征的空间效应。 2.1.3 地物的光谱特征地物的光谱特征2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化 辐射分辨率 光谱分辨率 空间分辨率 时间分辨率2.1.4 传感器的分辨率传感器的分辨率2.1 遥感图像的获取和数字化遥感图像的获取和数字化 辐射分辨率辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。常用量化级D表示，如： Landsat 8bit 0255级； Ikonos 10bit 0210遥感图像的波谱分辨率遥感图像的波谱分辨率 波谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的

6、波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。不同波谱分辨率的传感器对同一地物探测效果有很大区别。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值 图像的空间分辨率越高，图像的影纹细节越清晰，空间结构信息越丰富；反之，图像的影纹细节越模糊，且空间结构信息越少。遥感图像的空间分辨率遥感图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场、遥感器探测单元的大小或地面物体能分辨的最小单元。TM 30m、SPOT 10m、IKONOS 4、1m。 时间分辨率时间分辨率：指对同一地点进行遥感采样的时间间 隔，即采样的时间频率，也称重访周期。反映出不同时相遥感图像的光谱信息与空间反映出不同时相遥

7、感图像的光谱信息与空间 信息的差信息的差异。异。 时间分辨率是衡量时间信息丰富程度的一种量度。 遥感的时间分辨率范围较大。如：静止气象卫星为1次05小时；太阳同步气象卫星2次天，Landsat为1次16天；中巴(西)合作的CBERS为1次26天等。还有更长周期甚至不定周期的v许多地物都具有时相变化，（）自然变化过程，即其发生、发展和演化的过程；（）节律，事物的发展在时间序列上表现出某种周期性重复的规律，亦即地物的波谱信息和空间信息随时间的变化而变化。灾害的动态监测灾害的动态监测及作物生长状况作物生长状况等研究都需要掌握地物随“时”和“空”两个因素的变化情况，这时遥感图中的时间信息就成了一种重要

8、的专题信息。卫星对地物重复观测的周期越短、频率越高，对地物波谱信息随时间变化的特征了解得就越多。.1.5遥感图像数字化遥感图像数字化v 地物以及图像平面上的辐射能量本身在空间上总是连续 变化的。v 在数字图像处理之前，要设法将连续图像函数变成一组能 代表它的数字，这一变换过程称为图像数字化，所得到的 图像称为数字图像。 图像数字化图像数字化（1）采样：采样：是按一定的空间网格对连续图像进行空间坐标的数字化，即把连续图像空间划分成一个个网格，并对各个网格内的辐射值进行测量，这一过程称为采样采样；（2）量化量化对采样点的辐射值进行数字化，即对辐射值进行量化编码处理，这一过程称为量化量化。v 一个采

9、样点的几何意义是双重的 相对于坐标系统以及在运算过程中，其空间位置(x，y)代表一个没有大小的点，但是作为构成图像的一个最小单位来看，它是有面积的常称为像元(像素)。v 采样点的函数值称像元值(或亮度值或灰度值等) 对遥感图像来说，相当于(x,y)点周围某个小范围内的平均辐射值。v 遥感图像的采样过程，实际上就是对连续图像g(x,y)在x,y方向上分别以x和y为采样间隔对遥感影像面离散化过程，其结果是获得了遥感图像的数字表示形式，即一个二维的数字矩阵。采样采样v 量化就是把采样过程中获得的像元平均辐射亮度值，按照一定的编码规则划分为若干等级，即把采样所得的像元平均辐射亮度值按一定方式离散化离散

10、化。v 经过量化编码后，数字图像的灰度值不是像元的平均辐射值，而是像元平均辐射值所在的编码区间的级数亮度值，2b辐射分辨率如bit，K256，即255v辐射分辨率越高对地物辐射波谱描述得越精确，但灰度等级的无限增加又会影响到图像的数据量，进而影响遥感图像数据的传输、存储，使遥感图像数字处理复杂化。量化量化 图像的量化与数字图象的质量图像的量化与数字图象的质量256灰度级灰度级16灰度级灰度级8灰度级灰度级4灰度级灰度级 遥感数字图像处理硬件系统遥感数字图像处理硬件系统 数字化器（数码相机、数码摄像机、扫描仪）数字化器（数码相机、数码摄像机、扫描仪） 大容量存储器（磁盘、光盘）大容量存储器（磁盘

11、、光盘） 显示与输出设备（打印机、绘图仪）显示与输出设备（打印机、绘图仪） 操作台操作台遥感数字图像处理软件系统遥感数字图像处理软件系统 ENVI、 ERDAS、PCI、等1. 遥感系统遥感系统：由遥感平台、遥感传感器以及遥感地面站组成。2.2 常用遥感平台及其传感器v按高度分：(1) 航天平台：高度在150km以上。其中最高的是静止卫星，位于赤道上空36 000km的高度上（FY-2)。其次是高700-900km左右的资源卫星、SPOT、MOS等地球观测卫星。航天飞机的高度在300km左右。 (空间分辨率）v 根据航天遥感平台的服务内容，可以将其分为： 气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系

12、列。(3) 地面平台：车、船、塔等，高度均在0一50m的范围内。(2) 航空平台：低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等，高度在百米至十余千米不等。2. 遥感平台遥感平台：携带遥感传感器(遥感器)的运载工具。 2.2 常用遥感平台及其传感器3. 遥感传感器的主要三种扫描方式：遥感传感器的主要三种扫描方式：（1）线性扫描仪：使用单个探测元件得到整景图像；（2） 掸扫式扫描仪：使用几个沿航向排列的元件获取平行扫描线组；（TM） （3）推扫式扫描仪：有一个由上千个探测元件构成的线阵列。（SPOT)2.2 常用遥感平台及其传感器4. 几几种种常常见见的的遥遥感感传传感感器器 LandsatTM覆盖范围:1

13、85x185km2Landsat7:185x170km22.2 常用遥感平台及其传感器香港香港TM图像图像4. 几种常见的遥感传感器几种常见的遥感传感器 (2) SPOT法国6060km22.2 常用遥感平台及其传感器10m5m2.5m（3）NOAA (AVHRR)其空间分辨率为11km ，主要用于气象观测，对地物有很强的宏观综合性，因而较适合于全球范围内的构造和环境的研究。4. 几种常见的遥感传感器几种常见的遥感传感器2.2 常用遥感平台及其传感器 QuickBird2和IKONOS2卫星遥感器的技术参数 卫星 QuickBird2 IKONOS2 波段/m 全色 0.4450.90 0.4

14、50.90 多光谱 0.450.52 0.450.52 0.520.60 0.520.60 0.630.69 0.600.69 0.760.90 0.760.90 地面分辨率/m 全色 0.61 1.0 多光谱 2.44 4.0 幅/km 16.516.5 1313 量化等级/bit 11 11 重访周期/d 13.5(0.61m时) 2.9(1m时，40N) 立体成像2.2 常用遥感平台及其传感器IKONOSIKONOS卫星图像卫星图像（4）成像光谱仪 是一种具有高光谱分辨率的遥感传感器 ，每个像元都有一条完整的光谱曲线，因此成像光谱是一种谱像合一谱像合一的遥感信息。 成像光谱仪的波段窄、光

15、谱分辨率高，对各类地物的变化反映敏感，所以对于资源勘察和环境监测资源勘察和环境监测有重要意义。 2. 几种常见的遥感传感器几种常见的遥感传感器2.2 常用遥感平台及其传感器2. 几种常见的遥感传感器几种常见的遥感传感器2.2 常用遥感平台及其传感器2.3 遥感图像的类型 主动遥感、被动遥感； 多光谱、髙光谱； 髙空间分辨率、低空间分辨率； 航空、航天等。 数据级别 元数据 通用数据格式2.4 2.4 多波段遥感数字图像的数据格式多波段遥感数字图像的数据格式 多波段数字图像的存贮与分发，通常采用三种多波段数字图像的存贮与分发，通常采用三种数据格式：数据格式： BSQBSQ（Band sequen

16、tialBand sequential）数据格式）数据格式 BIPBIP（Band interleaved by pixelBand interleaved by pixel）数据格式）数据格式 BILBIL（Band interleaved by lineBand interleaved by line）数据格式）数据格式BSQ2.4 2.4 多波段遥感数字图像的数据格式多波段遥感数字图像的数据格式BIP2.4 2.4 多波段遥感数字图像的数据格式多波段遥感数字图像的数据格式BIL2.4 2.4 多波段遥感数字图像的数据格式多波段遥感数字图像的数据格式实习1 熟悉三种主要地物（植被、水体、土壤）的光谱特征，如何由光谱特征区分该