遥感导论课件

遙感地理資訊系統

與全球定位系統綜合應用第一節遙感、地理資訊系統

與全球定位系統綜合應用概述地理資訊系統及其在3S技術中的作用全球定位系統及其在3S技術中的作用遙感技術及其在3S技術中的作用一.地理資訊系統及其在3S技術中的作用地理資訊系統:電腦軟硬體支持下，應用地理資訊科學和系統工程理論，科學管理和綜合分析地理數據，提供管理、模擬、決策預測預報等任務所需的各種地理資訊的技術系統。地理資訊系統的功能地理資訊採集功能地理數據管理功能空間分析與屬性分析功能地理資訊的可視化功能二、全球定位系統及其在3S技術中的作用全球定位系統:空間定位系統的種類全球定位系統全球軌道導航衛星系統雙星導航定位系統全球定位系統在3S技術中的作用精確的定位能力準確定時與測速能力三、遙感技術及其在3S技術中的作用GIS的數據源利用遙感數據影象獲取地面高程,更新GIS高程數據第二節遙感、地理資訊系統

與全球定位系統綜合應用實例3S技術在車輛導航與車輛監控系統中的綜合應用技術系統及其功能GPS在車輛導航與監控系統中的應用對行駛中的車輛進行定位車輛導航

一、3S技術在車輛導航與

車輛監控系統中的綜合應用GIS在車輛導航與監控系統中的應用進行多種查詢完成簡單的計算支持電子地圖的無級縮放、分層顯示和管理提供輔助決策

一、3S技術在車輛導航與

車輛監控系統中的綜合應用RS在車輛導航與監控系統中的應用利用高解析度遙感影象圖作為電子地圖利用高解析度遙感影象圖更新城市向量道路圖3S在車輛導航與監控系統中的綜合應用二、3S海洋漁業資源開發中的綜合應用應用現狀RS海洋漁業資源開發中的應用GIS海洋漁業資源開發中的應用GPS海洋漁業資源開發中的應用3S海洋漁業資源開發中的綜合應用三、3S技術在精細農業中的綜合應用精細農業與3S的關係RS在精細農業中的應用GIS在精細農業中的應用GPS在精細農業中的應用3S在精細農業中的綜合應用3S技術在精細農業應用中面臨的問題與解決對策四、3S技術土地研究中的綜合應用RS技術土地領域中的綜合應用GIS技術土地領域中的綜合應用土地管理資訊系統土地利用動態監測系統地籍管理資訊系統GPS技術土地領域中的綜合應用五、3S技術全球變化研究中的綜合應用RS技術全球變化監測中的綜合應用RS技術全球變化監測中的綜合應用RS技術全球變化監測中的綜合應用六、3S技術全球變化研究中的綜合應用環境動態監測與環境保護防災、減災、救災城市規劃與城市管理SeaIce

Examplesofseaiceinformationandapplicationsinclude:iceconcentrationicetype/age/motionicebergdetectionandtrackingsurfacetopographytacticalidentificationofleads:navigation:safeshippingroutes/rescueicecondition(stateofdecay)historicaliceandicebergconditionsanddynamicsforplanningpurposeswildlifehabitatpollutionmonitoringmeteorological/globalchangeresearchAgriculturalapplications

croptypeclassificationcropconditionassessmentcropyieldestimationmappingofsoilcharacteristicsmappingofsoilmanagementpracticescompliancemonitoring(farmingpractices)

Oceans&CoastalMonitoringGeologicalapplicationssurficialdeposit/bedrockmappinglithologicalmappingstructuralmappingsandandgravel(aggregate)exploration/exploitationmineralexplorationhydrocarbonexplorationenvironmentalgeologygeobotanybaselineinfrastructureeventmappingandmonitoringgeo-hazardmappingplanetarymappingsedimentationmappingandmonitoringLanduseapplications:naturalresourcemanagementwildlifehabitatprotectionbaselinemappingforGISinputurbanexpansion/encroachmentroutingandlogisticsplanningforseismic/exploration/resourceextractionactivitiesdamagedelineation(tornadoes,flooding,volcanic,seismic,fire)legalboundariesfortaxandpropertyevaluationtargetdetection-identificationoflandingstrips,roads,clearings,bridges,land/waterinterface

LandCover&LandUse遙感的物理基礎第一節電磁波與電磁波譜電磁波及其特性電磁波譜電磁輻射源一、電磁波及其特性波的概念：波是振動在空間的傳播。機械波：聲波、水波和地震波電磁波（ElectroMagneticSpectrum)

由振源發出的電磁振盪在空氣中傳播。演示電磁波是通過電場和磁場之間相互聯繫傳播的：原理電磁輻射:這種電磁能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。電磁波的特性電磁波是橫波在真空中以光速傳播電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過程中，主要表現為波動性；在與物質相互作用時，主要表現為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。波動性：電磁波是以波動的形式在空間傳播的，因此具有波動性粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實質是光子微粒的有規律的運動。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統計性波粒二象性的程度與電磁波的波長有關：波長愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長愈長，輻射的波動特性愈明顯。二、電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按其長短，依次排列製成的圖表。

在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，其按波長可分為長波、中波、短波和微波。波長最短的是γ射線

電磁波的波長不同，是因為產生它的波源不同。2、遙感常用的電磁波波段的特性TheElectromagneticSpectrumMorethanmeetstheeye!ExamplesfromSpace!WavelengthThedistancefromonewavecresttothenextRadiowaveshavelongestwavelengthandGammarayshaveshortest!WavelengthUnitsMeters(likeonlastslideandinbook,p.613)Morecommonlyinnanometers(1nm=10-9

meters)AngstromsstillusedNamedforSwedishAstronomerwhofirstnamedthesewavelengths1nanometer=10AoLanguageoftheEnergyCycle:

TheElectromagneticSpectrumSpeedoflight=wavelength(l)xfrequency

=3x108m/sinvacuumWavenumber=1/wavelength(cm-1)FrequencyinGHz(1Hz=sec–1)EnergyWavelengthlSolarSpectrum=Shortwavespectrum=visiblespectrum:

Sunat6000K;peakemissionat0.5mmCO2H2OO3TerrestrialSpectrum=LongwaveSpectrum=InfraredSpectrum=ThermalSpectrum:

SaharaDesertonNimbus4SatelliteTheoreticalPlanckcurves:Earth~300K,peakemission~15mmEarthSpectrumIncomingfromSun:Highenergy,shortwavelengthOutgoingfromEarthLowenergyLongwavelength0.5mm10mm20mmElectromagneticSpectrumHighenergyShortwavelength/highfrequencyEmittedathighTSunEarth2、遙感常用的電磁波波段的特性紫外線(UV)：0.01-0.4μm，碳酸鹽岩分佈、水面油污染。可見光：0.4-0.76μm，鑒別物質特徵的主要波段；是遙感最常用的波段。紅外線(IR)

：0.76-1000μm。近紅外0.76-3.0μm’中紅外3.0-6.0μm；遠紅外6.0-15.0μm；超遠紅外15-1000μm。（近紅外又稱光紅外或反射紅外；中紅外和遠紅外又稱熱紅外。微波：1mm-1m。全天候遙感；有主動與被動之分；具有穿透能力；發展潛力大。三、電磁輻射源自然輻射源太陽輻射：是可見光和近紅外的主要輻射源；常用5900的黑體輻射來模擬；其輻射波長範圍極大；輻射能量集中-短波輻射。大氣層對太陽輻射的吸收、反射和散射。地球的電磁輻射：小於3μm的波長主要是太陽輻射的能量；大於6μm的波長，主要是地物本身的熱輻射；3-6μm之間，太陽和地球的熱輻射都要考慮。太陽輻射照度分佈曲線太陽與地球輻射的電磁波譜人工輻射源：主動式遙感的輻射源。雷達探測。分為微波雷達和鐳射雷達。微波輻射源：0.8-30cm鐳射輻射源：鐳射雷達—測定衛星的位置、高度、速度、測量地形等。第二節地物的光譜特性

任何地物都有自身的電磁輻射規律，如反射、發射、吸收電磁波的特性。少數還有透射電磁波的特性。地物的這種特性稱為：地物的光譜特性。地物的反射率、吸收率和透射率對於某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即為弱輻射體；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。一、地物的反射光譜特性地物的反射率（反射係數或亮度係數）：地物對某一波段的反射能量與入射能量之比。反射率隨入射波長而變化。影響地物反射率大小的因素：入射電磁波的波長入射角的大小地表顏色與粗糙度地物的反射光譜：地物的反射率隨入射波長變化的規律。地物反射光譜曲線：根據地物反射率與波長之間的關係而繪成的曲線。地物電磁波光譜特徵的差異是遙感識別地物性質的基本原理。不同地物在不同波段反射率存在差異：雪、沙漠、濕地、小麥的光譜曲線感測器探測波段的設計，是通過分析比較地物光譜數據而確定的。多光譜掃描器（MSS）的波段設計：

MSS1(0.5-0.6μm)MSS2(0.6-0.7μm)MSS3(0.7-0.8μm)MSS4(0.8-1.1μm)同類地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。不同植物；植物病蟲害地物的光譜特性具有時間特性和空間特性。時間特性空間特性不同植物光譜曲線比較植被的病蟲害時間特徵

地物發射電磁波的能力以發射率作為衡量標準；地物的發射率是以黑體輻射作為參照標準。黑體：在任何溫度下，對各種波長的電磁輻射的吸收係數等於1（100%）的物體。黑體輻射(BlackBodyRadiation)：黑體的熱輻射稱為黑體輻射。二、地物的發射光譜特性1.

PowerSource:BlackbodyRadiation

Planck’sLaw:TheamountandspectrumofradiationemittedbyablackbodyisuniquelydeterminedbyitstemperatureMaxPlanck(1858–1947)NobelPrize1918Emissionfromwarmbodiespeakatshortwavelengthswavelength620K380K3、黑體輻射定律(1)朗克熱輻射定律表示出了黑體輻射通量密度與溫度的關係以及按波長分佈的規律。黑體輻射的三個特性(p20)

輻射通量密度隨波長連續變化，每條曲線只有一個最大值。溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不同。隨著溫度的升高，輻射最大值所對應的波長向短波方向移動。(2)玻耳茲曼定律

Stefan-Boltzmann'slaw

即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎。溫度3005001000200030004000500060007000波長9。665。802。901。450。970。720。580。480。41(3)維恩位移定律：Wien'sdisplacementlaw

隨著溫度的升高，輻射最大值對應的峰值波長向短波方向移動。4、地物的發射率和基爾霍夫定律發射率(Emissivity)：地物的輻射出射度（單位面積上發出的輻射總通量）W與同溫下的黑體輻射出射度W黑的比值。它也是遙感探測的基礎和出發點。影響地物發射率的因素：

地物的性質、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物，一般發射率大，反之發射率就小。按照發射率與波長的關係，把地物分為：黑體或絕對黑體：發射率為1，常數。灰體(greybody)：發射率小於1，常數選擇性輻射體：反射率小於1，且隨波長而變化。基爾霍夫定律：在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比，對於任何物體都是一個常數，並等於該溫度下同面積黑體輻射通量W黑。在給定的溫度下，物體的發射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發射率也越大。地物的熱輻射強度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特徵構成了紅外遙感的理論基礎。5、黑體的微波輻射

任何物體在一定的溫度下，不僅向外發射紅外輻射，也發射微波輻射。二者基本相似。但微波是地物低溫狀態下的重要輻射特性，溫度越低，微波輻射越明顯。微波輻射比紅外輻射弱得多，但技術上可以經過處理來接收。瑞裏—金斯公式黑體輻射的微波功率與溫度成正比，與波長的平方成反比。

微波波段與紅外波段發射率的比較：不同地物之間微波發射率的差異比紅外發射率要明顯得多，因此，在可見光和紅外波段中不易識別的地物，在微波波段中則容易識別。（表2-6）6、地物的發射光譜發射光譜：地物的發射率隨波長變化的規律。發射光譜曲線：按照發射率和波長之間的關係繪成的曲線。岩石的發射光譜分析（圖2-12）

亮度溫度：衡量地物輻射特徵的重要指標。指等物體的輻射功率等於某一黑體的輻射功率時，該黑體的絕對溫度即為亮度溫度。

Thetemperatureoftheblackbodywhichradiatesthesameradiantenergyasanobservedobjectiscalledthebrightnesstemperatureoftheobject.

亮度溫度與實地溫度的關係：總小於實地溫度。透射率：入射光透射過地物的能量與入射總能量的百分比。透射率隨著電磁波的波長和地物的性質而不同。可見光、紅外、微波的透射能力。三、地物的透射光譜特性第三節大氣和環境對遙感的影響大氣的成分和結構大氣對太陽輻射的影響大氣窗口環境對地物光譜特性的影響一、大氣的成分大氣的傳輸特性：大氣對電磁波的吸收、散射和透射的特性。這種特性與波長和大氣的成分有關。大氣的成分：多種氣體、固態和液態懸浮的微粒混合組成的。大氣物質與太陽輻射相互作用，是太陽輻射衰減的重要原因。二、大氣的結構大氣的垂直分層：對流層、平流層、中氣層、熱層和大氣外層。對流層：航空遙感活動區。遙感側重研究電磁波在該層內的傳輸特性。平流層：較為微弱。中氣層：溫度隨高度增加而遞減。熱層：增溫層。電離層。衛星的運行空間。大氣外層：1000公里以外的星際空間。三、大氣對太陽輻射的影響太陽輻射的衰減過程：30%被雲層反射回；17%被大氣吸收；22%被大氣散射；31%到達地面。（圖2-3）大氣的透射率公式：透射率與路程、大氣的吸收、散射有關。（一）大氣的吸收作用氧氣：小於0.2

μm；0.155為峰值。高空遙感很少使用紫外波段的原因。臭氧：數量極少，但吸收很強。兩個吸收帶；對航空遙感影響不大。水：吸收太陽輻射能量最強的介質。到處都是吸收帶。主要的吸收帶處在紅外和可見光的紅光部分。因此，水對紅外遙感有極大的影響。二氧化碳：量少；吸收作用主要在紅外區內。可以忽略不計。AbsorptionIncontrasttoscatter,atmosphericabsorptionresultsintheeffectivelossofenergytoatmosphericconstituents.Thisnormallyinvolvesabsorptionofenergyatagivenwavelength.Themostefficientabsorbersofsolarradiationinthisregardare:WaterVapourCarbonDioxideOzoneAbsorptionofEMenergybytheatmosphere（二）大氣的散射作用

散射作用：太陽輻射在長波過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，並向各個方向散開。改變了電磁波的傳播方向；干擾感測器的接收；降低了遙感數據的品質、影像模糊，影響判讀。大氣散射集中在太陽輻射能量最強的可見光區。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。ScatteringAtmosphericscatteringistheunpredictablediffusionofradiationbyparticlesintheatmosphere.Threetypesofscatteringcanbedistinguished,dependingontherelationshipbetweenthediameterofthescatteringparticle(a)andthewavelengthoftheradiation(

).ScatteringofEMenergybytheatmosphereRayleighScattera<

Rayleighscatteriscommonwhenradiationinteractswithatmosphericmolecules(gasmolecules)andothertinyparticles(aerosols)thataremuchsmallerindiameterthatthewavelengthoftheinteractingradiation.TheeffectofRayleighscatterisinverselyproportionaltothefourthpowerofthewavelength.Asaresult,shortwavelengthsaremorelikelytobescatteredthanlongwavelengths.Rayleighscatterisoneoftheprincipalcausesofhazeinimagery.Visuallyhazediminishesthecrispnessorcontrastofanimage.RelationshipbetweenpathlengthofEMradiationandthelevelofatmosphericscatterMieScattera<=>

Miescatterexistswhentheatmosphericparticlediameterisessentiallyequaltotheenergywavelengthsbeingsensed.WatervapouranddustparticlesaremajorcausesofMiescatter.ThistypeofscattertendstoinfluencelongerwavelengthsthanRayleighscatter.AlthoughRayleighscattertendstodominateundermostatmosphericconditions,Mie

scatterissignificantinslightlyovercastones.Non-selectivescattera>

Non-selectivescatterismoreofaproblem,andoccurswhenthediameteroftheparticlescausingscatteraremuchlargerthanthewavelengthsbeingsensed.Waterdroplets,thatcommonlyhavediametersofbetween5and100mm,cancausesuchscatter,andcanaffectallvisibleandnear-to-mid-IRwavelengthsequally.Consequently,thisscatteringis“non-selective”withrespecttowavelength.Inthevisiblewavelengths,equalquantitiesofbluegreenandredlightarescattered.Non-SelectivescatterofEMradiationbyacloud三種散射作用瑞利散射：當微粒的直徑比輻射波長小得多時，此時的散射稱為瑞利散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強度隨著波長變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍光是4微米紅外線散射的1萬倍。瑞利散射對可見光的影響較大，對紅外輻射的影響很小，對微波的影響可以不計。多波段中不使用藍紫光的原因：顏色紅橙黃黃綠青蘭紫紫外線波長0.70.620.570.530.470.40.3散射率11.62.23.34.95.430.0無雲的晴天，天空為什麼呈現藍色？朝霞和夕陽為什麼都偏橘紅色？米氏散射：當微粒的直徑與輻射波長差不多時的大氣散射。雲、霧的粒子大小與紅外線的波長接近，所以雲霧對對紅外線的米氏散射不可忽視。無選擇性散射：當微粒的直徑比輻射波長大得多時所發生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產生非選擇性散射。雲霧為什麼通常呈現白色？結論

太陽輻射衰減的原因是什麼？在可見光和近紅外波段，大氣最主要的散射作用是什麼？無雲的晴天，天空為什麼呈現藍色？朝霞和夕陽為什麼都偏橘紅色？微波為什麼具有極強的穿透雲層的作用？為什麼在選擇遙感工作波段時，要考慮大氣層的散射和吸收作用？四、大氣窗口1、大氣窗口：通過大氣而較少被反射、吸收或散射的投射率較高的電磁輻射波段。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據。常見的大氣窗口：AtmosphericWindowsSomesensors,especiallythoseonmeteorologicalsatellites,seektodirectlymeasureabsorptionphenomenasuchasthoseassociatedwithCO2andothergaseousmolecules.NotethattheatmosphereisnearlyopaquetoEMradiationinthemidandfarIRInthemicrowaveregion,bycontrast,mostoftheEMradiationmovesthroughunimpeded-sothatradaratcommonlyusedwavelengthswillnearlyallreachtheEarthsurfaceunimpeded-althoughspecificwavelengthsarescatteredbyraindrops.五、環境對地物光譜特性的影響地物的物理性狀光源的輻射強度：緯度與海拔高度季節：太陽高度不同探測時間：時間不同，反射率不同。氣象條件遙感數字圖像的電腦解譯93§1、數字圖像的性質和特點遙感數字圖像遙感數字圖像是以數字表示的遙感圖像,其最基本的單元是像素.像素是成像過程的採樣點,也是電腦處理圖像的最小單元.像素具有空間特徵和屬性特徵.像素的屬性特徵採用亮度值來表達.正像素;混合像素94§1、數字圖像的性質和特點

二、遙感數字圖像的特點便於電腦處理與分析圖像資訊損失少抽象性強95§1、數字圖像的性質和特點96

三.遙感數字圖像的表示方法遙感數字圖像是以二維數組來表示的.§1、數字圖像的性質和特點97三.遙感數字圖像的表示方法遙感圖像按照波段數量分為:單波段數字圖像:SPOT的全色波段.多波段數字圖像:TM的7個波段數據.多波段數字圖像的三種數據格式BSQ格式(Bandsequential)BIP格式(Bandinterleavedbypixel)BIL格式(Bandinterleavedbyline)§1、數字圖像的性質和特點空間採樣：將航空像片具有的連續灰度資訊轉化為每行有m個單元，每列有n個單元的像素組合。屬性量化：可得到每個像元的數字模擬量，與航空像片中對應位置上的灰度相對應。98四.航空像片的數位化§2、遙感圖像的電腦分類99一、分類原理與基本過程遙感圖像電腦分類的依據是遙感圖像像素的相似度。常使用距離和相關係數來衡量相似度。採用距離衡量相似度時，距離越小相似度越大。採用相關係數衡量相似度時，相關程度越大，相似度越大。100遙感圖像電腦分類方法監督分類法：選擇具有代表性的典型實驗區或訓練區，用訓練區中已知地面各類地物樣本的光譜特性來“訓練”電腦，獲得識別各類地物的判別函數或模式，並以此對未知地區的像元進行分類處理，分別歸入到已知的類別中。非監督分類：是在沒有先驗類別（訓練場地）作為樣本的條件下，即事先不知道類別特徵，主要根據像元間相似度的大小進行歸類合併（即相似度的像元歸為一類）的方法。一、分類原理與基本過程遙感數字圖像電腦分類基本過程根據圖像分類目的選取特定區域的遙感數字圖像，需考慮圖像的空間解析度、光譜解析度、成像時間、圖像品質等。根據研究區域，收集與分析地面參考資訊與有關數據。根據分類要求和圖像數據的特徵，選擇合適的圖像分類方法和演算法。制定分類系統，確定分類類別。找出代表這些類別的統計特徵為了測定總體特徵，在監督分類中可選擇具有代表性的訓練場地進行採樣，測定其特徵。在非監督分類中，可用聚類等方法對特徵相似的像素進行歸類，測定其特徵。對遙感圖像中各像素進行分類。分類精度檢查。對判別分析的結果進行統計檢驗。101二、圖像分類方法1、監督分類102

（1）、最小距離分類法Step2–foreachunclassifiedpixel,calculatethedistancetoaverageforeachtrainingarea二、圖像分類方法1、監督分類103

（1）、最小距離分類法最近鄰域分類法

NearestNeighbour

。DefinesatypicalpixelforeachclassAssignspixelsonthebasisofspectraldistanceCanseparatediverseclassesBoundaryproblemsremainunresolved二、圖像分類方法1、監督分類104

（2）、多級切割分類法通過設定在各軸上的一系列分割點，將多維特徵空間劃分成分別對應不同分類類別的互不重疊的特徵字空間的分類方法。對於一個未知類別的像素來說，它的分類取決於它落入哪個類別特徵字空間中。二、圖像分類方法1、監督分類105

（3）、特徵曲線窗口分類法特徵曲線是地物光譜特徵曲線參數構成的曲線。以特徵曲線為中心取一個條帶，構造一個窗口，凡是落在此窗口內的地物即被認為是一類，反之，則不屬於該類。二、圖像分類方法1、監督分類106

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)通過求出每個像素對於各類別的歸屬概率，把該像素分到歸屬概率最大的類別中去的方法。假定訓練區地物的光譜特徵和自然界大部分隨機現象一樣，近似服從正態分佈。MaximumLikelihoodDefinesatypicalpixelforeachclassCalculatestheprobabilitythateachpixelintheimagebelongstothatclassMapsclassesonthebasisofconfidencelevelsBoundaryproblemsresolved二、圖像分類方法1、監督分類107

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)二、圖像分類方法1、監督分類108

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)二、圖像分類方法1、監督分類109

（4）、最大似然比分類法(MaximumLikelihood)二、圖像分類方法2、非監督分類110

（1）、分級集群法確定評價各樣本相似程度所採用的指標初定分類總數；計算樣本間的距離，據距離最近的原則判定樣本歸併到不同類別；歸併後的類別作為新類，與剩餘的類別重新組合，然後再計算並改正其距離。分級集群方法的特點是分級進行的，可能導致對一個像元的操作次序不同，得到不同的分類結果。這是該方法的缺點。

二、圖像分類方法2、非監督分類111

（2）、動態聚類法在初始狀態給出圖像粗糙的分類，然後基於一定原則在類別間重新組合樣本，直到分類比較合理為止。二、圖像分類方法1123、監督分類與非監督分類方法比較根本區別在於是否利用訓練場地來獲取先驗的類別知識。監督分類的關鍵是選擇訓練場地。訓練場地要有代表性，樣本數目要能夠滿足分類要求。此為監督分類的不足之處。非監督分類不需要更多的先驗知識，據地物的光譜統計特性進行分類。當兩地物類型對應的光譜特徵差異很小時，分類效果不如監督分類效果好。三、圖像分類中的有關問題

1、未充分利用遙感圖像提供的多種資訊

只考慮多光譜特徵，沒有利用到地物空間關係、圖像中提供的形狀和空間位置特徵等方面的資訊。統計模式識別以像素為識別的基本單元,未能利用圖像中提供的形狀和空間位置特徵,其本質是地物光譜特徵分類.水體的分類.

113三、圖像分類中的有關問題1142、提高遙感圖像分類精度受到限制大氣狀況的影響：吸收、散射。下墊面的影響：下墊面的覆蓋類型和起伏狀態對分類具有一定的影響。其他因素的影響：雲朵覆蓋；不同時相的光照條件不同，同一地物的電磁輻射能量不同；地物邊界的多樣性。§3、遙感圖像多種特徵的抽取一、地物邊界跟蹤法點狀地物與面狀地物的邊界跟蹤線裝地物資訊檢測與跟蹤二、形狀特徵描述與提取地物形狀特徵的描述地物形態特徵的提取115§3、遙感圖像多種特徵的抽取

三、地物空間關係特徵描述與提取不同地物之間的空間關係：方位關係、包含關係、相鄰關係、相交關係、相貫關係。空間關係特徵提取與描述（1）方位關係的提取（2）包含關係特徵提取與描述（3）相鄰關係特徵抽取（4）相交關係特徵抽取（5）相關關係特徵的提取116§4、遙感圖像專家解譯系統

專家系統：把某一特定領域的專家知識與經驗形式化後輸入到電腦中，由電腦模仿專家思考問題與解決問題，是代替專家解決專業問題的技術系統。遙感圖像解譯專家系統的組成圖像處理與特徵提取子系統遙感圖像解譯知識獲取子系統遙感圖像解譯專家系統的機理電腦解譯的主要技術發展趨勢

117§4、遙感圖像專家解譯系統1、圖像處理與特徵提取子系統：包括圖像處理、地形圖數位化、精糾正、特徵提取，結果存貯在遙感資料庫內。2、遙感圖像解譯知識獲取系統：獲取遙感圖像解譯專家知識，並把專家知識形式化表示，存貯在知識庫中。3、狹義的遙感圖像解譯專家系統。118一、遙感圖像解譯專家系統的組成§4、遙感圖像專家解譯系統1、圖像處理：圖像濾波可消除圖像的雜訊；圖像增強可突出目標物體與背景的差異；大氣糾正可消除大氣散射、霧霽等影響；幾何精校正後的數字影像可與專題圖精確複合；2、分類與特徵提取子系統

從圖像中抽取光譜特徵、圖像特徵和空間特徵，為專家系統進行推理、判斷及分析提供依據。

119二、圖像處理與特徵提取子系統§4、遙感圖像專家解譯系統1、遙感圖像解譯知識獲取系統的主要功能是知識獲取.2、知識獲取有三個層次:增加遙感解譯新知識發現原有錯誤知識,修改或補充新知識根據解譯結果,自動總結經驗，修改錯誤知識,增加新知識.4、遙感圖像解譯描述性知識可以採用框架式方法表示框架知識表示方法的特點5、過程性知識採用產生式規則知識表示方法產生式規則的特點120三、遙感圖像解譯知識獲取子系統§4、遙感圖像專家解譯系統1、遙感圖像資料庫包括遙感圖像數據和每個地物單元的不同特徵，由數據管理系統管理。2、解譯知識庫包括專家解譯知識和背景知識，由知識庫管理系統管理。3、推理機採用正向推理和反向推理相結合的方式進行遙感圖像解譯。121四、遙感圖像解譯專家系統的機理

推理機具有兩種運行形式諮詢式：用戶和系統進行人機對話，解譯系統根據用戶提供的區域資訊和任務要求，完成遙感圖像解譯。隱蔽式：解譯過程中圖像數據同解譯知識的結合在專家系統內部進行。數據的傳遞、知識的調用都在系統內部獨立完成§4、遙感圖像專家解譯系統122五、電腦解譯的主要技術發展趨勢1、抽取遙感圖像多種特徵

對高解析度衛星圖像的自動解譯來說，一般分別對目標地物採用地、中、高三個層次進行特徵抽取和表達。

低層次的對象是像素，每個像素對應的數值是該地物波譜特徵的表徵；中層次主要抽取和描述目標的形態、紋理等空間特徵；高層次主要抽取和描述識別目標與相鄰地物之間的空間關係。§4、遙感圖像專家解譯系統

GIS資料庫在電腦自動解譯中發揮以下重要作用：（1）對遙感圖像進行輻射校正，消除或降低地形差異的影響；（2）作為解譯的直接證據，增加遙感圖像的資訊量；（3）作為解譯的輔助證據，減少自動解譯中的不確定性；（4）作為解譯結果的檢驗數據，降低誤判率。123五、電腦解譯的主要技術發展趨勢2、逐步完成GIS各種專題資料庫的建設，利用GIS數據減少自動解譯中的不確定性§4、遙感圖像專家解譯系統

需要從以下兩方面開展工作：建立解譯知識庫和背景知識庫。解譯知識庫是遙感圖像解譯認識和經驗經形式化後記錄在貯存介質上的。背景知識庫是有關遙感解譯背景知識與經驗的集合，以地學知識為主。根據遙感圖像解譯的特點來構造專家系統。124五、電腦解譯的主要技術發展趨勢3、建立適用於遙感圖像自動解譯的專家系統，提高自動解譯的靈活性§4、遙感圖像專家解譯系統

既可以發揮圖像解譯專家知識的指導作用，在一定程度上為模式識別提供經驗性的知識，又可以利用數字遙感圖像本身提供的特徵，有助於提高電腦解譯的靈活性。125五、電腦解譯的主要技術發展趨勢4、模式識別與專家系統相結合§4、遙感圖像專家解譯系統（1）人工神經網路(ArtificialNeuralNetworks)在遙感圖像識別中的應用。（2）小波分析在遙感圖像識別中的應用。（3）分形技術在遙感圖像識別中的應用。（4）模糊分類方法遙感圖像識別中的應用。126五、電腦解譯的主要技術發展趨勢5、電腦解譯新方法的應用遙感應用第一節地質遙感第二節水體遙感第三節植被遙感第四節土壤遙感第五節高光譜遙感的應用第一節地質遙感一、岩性的識別岩石的反射光譜特徵：與岩石本身的礦物成分和顏色密切相關組成岩石的礦物顆粒大小和表面粗糙度的影響岩石表面濕度的影響。一、岩性的識別2、沉積岩的影像特徵及其識別沉積岩最大特點是成層性沉積岩常常形成不同的地貌特點沉積岩的解譯應著重標誌性岩層的建立.疏鬆的陸相碎屑岩直接與形成的地貌有關一、岩性的識別3、岩漿岩的影像特徵及其識別岩漿岩呈團塊狀和短的脈狀,與沉積岩在形狀結構上明顯不同。酸性岩以花崗岩為代表，色調淺,易與圍岩區分,形態常顯圓形,橢圓形和多邊形.基性岩色調深容易風化剝蝕成負地形:方山,臺地.中性岩介於二者之間。火山岩最易識別.4、變質岩的影像特徵及其識別與原始母岩的特徵相似，由於變質作用，使得影像特徵更複雜。二、地質構造的識別1、水準岩層的識別：硬岩的陡坎與軟岩的緩坡呈同心圓狀分佈。2、傾斜岩層的識別：

在低解析度遙感影像上，根據順向坡有較長坡面，逆向坡坡長較短的特性判斷岩層的傾向。在高解析度的遙感影像上常出現岩層三角面，據此可確定岩層的產狀3、褶皺及其類型的識別

注意不同解析度遙感影像的綜合應用。選擇影像上顯示最穩定、延續性最好的平行色帶作為標誌層。標誌層的色帶呈圈閉的圓形、橢圓形、橄欖形、長條形或馬蹄形等，是確定褶皺的重要標誌。

二、地質構造的識別4、斷層及其類型的識別：斷層在遙感影像上有兩種表現：一是線性的色調異常；二是兩種不同色調的分界面呈線狀延伸。地質構造標誌、地貌標誌、水系標誌等影像特徵也是判斷斷層存在的重要標誌。5、活動斷層的確定除了具備斷層的影像特徵外，還具有以下特徵：山形、溝穀的明顯錯位和變形；山形走向突然中斷；山前現代或近代洪積扇錯開；震中呈線形排列，活動頻繁。

三、構造運動的分析上升運動，在地貌上表現為山地的抬升及河流的切割；地殼的下沉區在地貌上表現為負地形。兩者接觸帶上往往有斷裂存在。在水系上，上升區表現為放射狀水系；下降區則表現為彙聚狀水系。第二節水體遙感一、水體的光譜特徵：

感測器所接受的輻射包括水面反射光、懸浮物反射光、水底反射光和天空散射光。不同水體的水面性質、水中懸浮物的性質和數量、水深和水底特性的不同，感測器上接收的反射光譜特性存在差異,為遙感探測水體提供了基礎。第二節水體遙感二、水體界線的確定在近紅外圖像上，水體呈黑色；在雷達圖像上，水體呈黑色。三、水體懸浮物的確定1、泥沙的確定渾濁水體的反射光譜曲線整體高於清水；波譜反射峰值向長波方向移動。（“紅移）隨著懸浮泥沙濃度的加大，可見光對水體的透射能力減弱，反射能力加強。波長較短的可見光，如藍光和綠光對水體的穿透力較強，可反映出水面下一定深度的泥沙分佈狀況。三、水體懸浮物的確定2、葉綠素的確定水體葉綠素濃度增加，藍光波段的反射率下降，綠光波段的反射率增高；水面葉綠素和浮游生物濃度高時，近紅外波段仍存在一定的反射率，該波段影像中水體不呈黑色，而呈灰色，甚至淺灰色。四、水溫的探測白天水體為暗色調，夜晚為淺色調。五、水體污染的探測1、水體污染物濃度大且使水色顯著地變黑、紅、黃等，與背景水色有較大差異