遥感地学分析-地物光谱特征与遥感数字图像信息提取.ppt

1、第3章遥感影像识别和信息提取、遥感地学分析课程组编制、geographyanalysisforremotesensing、遥感地学分析、 内容概要3.1遥感影像地上物特征和识别3.1.1遥感影像地上物特征3.1.2典型地上物的反射波谱特征3.2遥感影像的目视解释标记3.2.2目视解释方法和步骤3.3遥感影像的计算处理3.3.1遥感数字成像的概念3.3.2遥感数字成像预处理3.3.3遥感数字成像分类处理3.3.4遥感数字成像定量反演，3.1遥感影像地物的特征和识别，3.1.1遥感影像地物的特征反射波谱特性地物的透射光谱特性，3.1.1遥感影像地物的特征，可见光和近红外掩蔽物产生的光谱主要以反射太

2、阳辐射为主。 当太阳辐射到达地面后，物体除了具有反射作用外，还具有吸收电磁辐射的作用。 电磁辐射被吸收而没有反射的剩馀部分是透明的部分。 也就是说，到达地面的太阳辐射能反射能量一般吸收能量透射能量，大部分物体对可见光都不具有透射能力。 有些物体像水，对一定波长的电磁波透射能力强，特别是对于0.56m 4.5的蓝绿色波段，一般水体的透射深度可达1020 m，清澈的水体可达100 m深度。 一般对于不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波有透过能力，医学超声的透过能力强的话，能透过地面的岩石和土壤。 3.1.1遥感影像掩蔽物的特征1、掩蔽物的反射波谱特性反射率掩蔽物的反射能量Pe占总入射能量

3、Po的比例，反射率反射型镜面反射入射波和反射波在同一平面内， 入射角与反射角相等时所形成的反射现象漫反射(Diffuse reflection )与入射波的方向无关，其反射波向所有方向分散，3.1.1遥感影像地上物的特征、方向反射：兰伯特体表面实际上是理想的表面。 假设这是介质均匀、各向同性的，常被用作遥感中的近似自然表面。电磁波反射的三种形式、3.1.1遥感影像地上物的特征、2、地上物的放射光谱特性发射率地上物放射电磁放射的能力、是指以黑体辐射为基准观测地上物放射的某波长的辐射通量密度的观测地上物在相同温度下的黑体的辐射通量密度，3.1.1遥感影像地上物的特征通常是， 根据发射率和波长的关系

4、，将掩蔽物分为3种类型的黑体，其中，发射率=1，即黑体辐射率对所有波长恒定，且等于1。 灰体，其发射率=常数1。 即，灰尘的发射率总是小于1，并且发射率不会随波长而变化。 选择性辐射体、其发射率1、发射率根据波长而变化。 地上物的发射光谱特性曲线、3.1.1遥感影像地上物的特征、日照、3.1.1遥感影像地上物的特征、3、作为地上物的透射光谱特性透射率的地上物透射的能量和入射总能量的百分率，将其称为投影率，=E/E100%，3.1.2典型地上物的反射波谱特性，1， 岩石的反射波谱特性岩石的光谱特性是地质遥感的基础，不同的矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、粒子大小、表面光滑、色泽等影响其反射

5、波谱特性. 3.1.2典型地物反射波谱特征，2、土壤反射波谱特征自然状况土壤表面反射率无明显峰值和谷值，一般土质越细，反射率越高，有机质含量越高，含水量越低。 此外，土壤肥力也影响反射率。3.1.2典型地物反射波谱特征、不同含水量的土壤反射波谱曲线，对比3种土壤反射波谱曲线，发现3.1.2典型地物反射波谱特征、3、水体反射波谱特征水体反射主要是蓝色波段，其他波段吸收非常强，特别是近红外后水体成为吸收体。光谱反射特性可能包括水的表面反射、水体底部物质的反射、水中悬浮固体的反射三个方面的贡献。 光谱吸收和透射特性不仅受到水体本身的性质，还受到水中不同种类和大小的物质有机物和无机物的显着影响。3.1

6、.2典型地物反射波谱特征、水体反射波谱特征、3.1.2典型地物反射波谱特征、4、植被反射波谱特征植被反射波谱曲线规定性明显独特，主要分为三个波段：可见光波段(0.40.76 m )具有小反射峰， 位于0.55 m (绿色波段)，两侧的蓝色波段(0.45 m )和红色波段(0.67 m )有两个吸收波段近红外波段(0.70.8 m )有反射斜面，1.1 m附近有峰值的中红外波段(1.32.5 m )受绿色植物含水量的影响3.1.2典型地上物的反射波谱特征、矿区红杉林的反射曲线的蓝移现象、绿色植物的有效光谱响应特征、3.2遥感影像的目测解释、目测解释用肉眼或者利用放大镜、立体镜、心理投射观测器等简

7、单工具，用肉眼直接识别图像的特性，有用的信息即人对物体和图像基本知识：专业知识、地理知识、遥感系统知识。 3.2.1直观解释标识牌，1、直接解释标识牌色调：色调是识别对象地物的基本依据。 地上物的属性不同，在遥感影像上表现出出色的色调差异。 一般来说，人眼是有限度的，所以在图像中可以分为1.6灰度。 颜色(colour ) :由于对象地物在不同波段反射或放射的电磁放射能的差异，表现出彩色图像的颜色差异。 颜色也是目视解释的基本标志之一。 模式：对象地物有规律排列的模式结构。 3.2.1目视解释标识牌，阴影：阴影减弱了因遥感影像上电磁辐射能量被切断而产生的辐射能量。 由于影子的存在，掩蔽物的性质

8、和高度，影子的形状和大小留心受到放射能入射角的影响。 形状(shape ) :对象地物在遥感影像上出现的轮廓。 根据不同地上物的俯视平面的不同，能够判断对象地上物的性质。 肌理构成(texture ) :指遥感影像中的对象地上物的内部色调有规则变化的影子的构造。 大小(size ) :指遥感影像上对象地物的形状、面积和体积的测量关系。 是遥感影像上待测地物最重要的数量特征之一。 另外，能够根据其大小推定图形的属性。 3.2.1目视解释标识牌，2、间接解释标识牌位置(site ) :指对象地物分布的场所。 图形及其周围的地理环境和生态环境始终存在一定的空间关系，并受到周围环境的某种程度的制约。这

9、也是一个很好的例子。 关联版结构(association ) :指多个对象地上物间的空间配置关系。 3.2.2遥感影像的解释方法和步骤，1 .目视解释的认知过程从自下而上的过程图像信息中提取特征提取识别证据，选择自上而下的过程特征匹配，提出虚拟图像的识别， 3.2.2遥感影像的解释方法和步骤2 .图像判读方法遥感资料的选择和图片处理遥感资料的选择资料类型选择频带选择时间尺度选择遥感影像的处理图像放大图像数字图像处理，3.2.2遥感影像解释方法和步骤，目视解释方法直判法是从遥感影像直接目视判断指标，直接确定目标地上物的属性和范围的方法。 比较分析法的比较分析法包括同类地上物比较分析法、空间比较分

10、析法和时相动态比较法。 不仅比较相同的遥感影像，也使用不同相位的遥感影像进行比较。综合推理法是综合考虑遥感影像多种解释特征，分析推理某一目标地物的方法。 3.2.2遥感影像的解释方法和步骤、信息复合法是利用主题图和地形图等信息与遥感影像图重合，根据这些个的辅助信息识别遥感影像图上的目标地上物的方法。 地理关联分析法是基于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，利用专业知识来分析和推论某个地理要素的性质、类型、状况和分布的方法。 3.2.2遥感影像的解释方法和步骤，3，解释步骤的准备包括资料采集、分析、整理和处理的初步解释，解释标识牌的制作包括道路调查，解释对象的专业分类系统的制定

11、和解释标识牌室内的解释野外验证的制作包括解释结果的验证，样品采集和映射的补充成果的整理包括绘画的制作， 包括资料整理和文字总结的3.2.2遥感影像的解释方法和步骤、目测解释步骤、3.3遥感数字成像信息提取、3.3.1遥感数字成像的概念图像、 数字成像遥感数字成像的3.3.2遥感数字图像处理遥感数字成像获取遥感数字成像的变换、增强和融合遥感数字成像的分析、3.3.1遥感数字成像的概念、图像、数字成像物理世界中客观对象的数字图像对象或实际上，具有某数值的几个点在行(横)和列(纵)上排列的二次元沉积基质的模拟图像，是指空间坐标和明暗度连续变化，计算机无法直接处理的图像，是3.3.1遥感数字成像的概念

12、， 遥感数字成像是指通过遥感方式得到的数字形式表现的遥感数字成像的最基本的单位是像素的属性特征的常用灰度值，即该像素位置的明暗度的整型数据，3.3.2遥感数字图像处理，一遥感数字成像的取得将接收并记录对象物的电磁波的特征的设备，即用传感器取得的数字成像取得过程、3.3.2遥感数字图像处理、2、遥感数字成像预处理1、除去附着在放射性射线修正图像数据上的放射性射线亮度的失真的过程称为放射性射线修正。 完整的放射性射线校正包括遥感校正、大气校正、太阳高度和地形校正。 遥感修正：遥感设计大气辐射修正：地形辐射修正：需要修正DEM地物反射模型：需要与影像学时刻同步的地面地物光谱计量资料，3.3.2遥感数

13、字图像处理，大气修正方法采用红外波段最低值修正可见光波段回归法相对散射模型， 3.3.2遥感数字图像处理，用红外波段最低值校正可见光波段的前提：大气散射的影响主要为短波波段，在红外波段清洁的水体基本不受影响，反射率值必须为0。 受散射影响水体的反射率不为0，推测是受到了天空辐射项的影响。 图像直方图法确定纠正方法：选择有限差分法、3.3.2遥感数字图像处理、回归法、原理可见光和红外波段进行二维散布图，建立线性回归方程. 3.3.2遥感数字图像处理、相对散射模型STEP1:根据某可见光带的图像直方图选择暗的地上物的初始模糊值的step 23360根据该模糊值的大小化学基决定大气的种类(选择适当的

14、散射模型)的step :模型和初始3.3.2遥感数字图像处理、地形辐射校正采用DEM的简单处理方法比率法：有效地消除阴影的影响。 3.3.2遥感数字图像处理，2，几何学修正的几何位置歪斜是由：遥感器自身歪斜由外部因素歪斜处理过程引起的歪斜，3.3.2遥感数字图像处理，遥感器自身的几何学歪斜与遥感器的结构、特性和动作方式不同。这些个的主要原因是，1 )镜头的放射方向光学畸变2 )镜头的切线方向光学畸变3 )镜头的焦距长度误差4 )镜头的光轴与心理投射面不正交5 )图像的心理投射面是非平面6 )检测元件的排列不一致7 )采样速率的变化8 )采样时刻的偏差9 )扫描反射镜的扫描速率发生变化。遥感器自

15、身畸变、3.3.2遥感数字图像处理、影响图像畸变的外部因素有：1)地球曲率2 )大气密度差折射3 )地形起伏4 )地球自传5 )遥感器轨道位置和姿势等外部因素畸变，3.3.2遥感数字图像处理； 由遥感器的轨道位置和姿态引起的误差、由地球自传引起的误差3.3.2遥感数字图像处理、由地球曲率和地形起伏引起的误差、由遥感器的轨道位置和姿态引起的误差、3.3.2遥感数字图像处理、在遥感影像再处理中发生的误差，主要是由处理设备产生的噪声引起的。 将光学数字传输复制、处理过程中发生的失真、3.3.2遥感数字图像处理、遥感影像的几何校正方法遥感影像的几何粗糙处理和精密处理遥感影像的几何校正根据处理方式分为光

16、学校正和数字校正光学校正主要用于初始遥感影像的处理，目前应用不多。 除了可以比较严格地校正框宽式的航空照片(中心心理投射)外，对于许多动态得到的遥感影像只能进行近似的校正，3.3.2遥感数字图像处理，数字成像几何校正：在离散结构的数字成像中的每个像素用计算机进行校正处理的方法。 几何精度校正是指，利用地面测量控制点将遥感影像的几何位置与某个地理系统对位，调整亮度值。 也就是说，建立了遥感影像像素与地面实际位置之间的数学关系，并将失真图像空间中的所有像素转换为校正图像空间。 内容通常包括两个方面：图像元数据的空间位置转换；3.3.2遥感数字图像处理、几何精度校正的具体步骤：选择地面测量控制点(G

17、CP )，选择空间变换函数的重采样和插值，最近邻插值法双线性插值的三次日式榻榻米嵌入插值、3.3.2遥感数字图像处理、数字成像的校正过程、校正的函数有多种选择： 其中多项式法的应用最为普遍。 3.3.2遥感数字图像处理，三，遥感数字成像的转换，增强和融合1 .遥感数字成像转换概念：图像转换是指将图像从空间域转换为转换区域，如频率域的过程。 进行图像变换的目的是简化图像的处理过程。 作用：通过图像变换实现简单且有效的扩展处理，可以通过图像变换提取图像的特征。 3.3.2遥感数字图像处理、以快速傅里叶变换为目的选择数据压缩、图像增强、特征提取方法信号处理中的频率域分析方法的步骤适当的变换函数进行傅立叶变换分析变换的结果，进行傅立叶逆变换，3.3.2遥感数字图像处理； 一种用于KL变换目的的减少图像带宽之间的相关、去除多馀的信息以及减少图像数据量