第三章遥感地学分析_地物光谱分析

3.3.2 遥感数字图像处理
遥感器本身引起的畸变 遥感器本身引起的几何畸变与遥感器的结构、 特性和工作方式不同而异。这些因素主要包括： 1） 透镜的辐射方向畸变像差； 2） 透镜的切线方向畸变像差； 3） 透镜的焦距误差； 4） 透镜的光轴与投影面不正交； 5） 图像的投影面非平面； 6） 探测元件排列不整齐； 7） 采样速率的变化； 8） 采样时刻的偏差; 9) 扫描镜的扫描速度变化 。
3.3.2 遥感数字图像处理
回归法
原理 选择可见光和红外波 段进行2维散点图，建 立线性回归方程。
TMi = ai + bi ⋅ TM 7
TMi= ai + bi ⋅ TM7
3.3.2 遥感数字图像处理
相对散射模型
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STEP1: 根据某个可见光波段的直方图选出黑暗地 物的初始灰雾值； STEP2: 根据此灰雾值的幅度确定大气类型（选择 合适的散射模型）； STEP3: 根据模型和初始灰雾值预测其它波段的灰 雾值； STEP4: 对每个波段进行大气纠正。
3.3.2 遥感数字图像处理
• 几何精校正具体步骤 ：
– 选取地面控制点（GCP） – 选择空间变换函数 – 重采样和内插
– 最邻近内插法 – 双线性内插 – 三次卷积内插
3.3.2 遥感数字图像处理
数字图象的纠正过程
准备 工作 输入原 始图象 建立纠 正函数 确定输出图象 的范围
逐个像元进 行几何变化
3.3.2 遥感数字图像处理
二、遥感数字图像预处理
1、辐射校正 消除图像数据中依附在辐射亮度里的各种失真的 过程称为辐射校正。完整的辐射校正包括遥感器校正、 大气校正，以及太阳高度和地形校正。
遥感器纠正：遥感器的设计 大气辐射纠正： 地形辐射纠正：需要DEM 地物反射模型纠正：需要和成像时刻取得同步的地面 地物光谱测量数据
黑体，其发射率ελ=1，即黑体发射率对所有波长都是一 个常数，并且等于1。 灰体，其发射率ελ=常数＜1。即灰体的发射率始终小于 1，发射率ελ不随波长变化。 选择性辐射体，其发射率ελ＜1， 发射率ελ随波长而变 化。
地物的发射波谱特性曲线
3.1.1 遥感图 遥感图像地物特征
3.2.1 目视解译标志
2、间接解译标志 间接解译标志
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位置（site）：指目标地物分布的地点。 任何地物与其周围地理环境 （geographical Environment）或生态环 境(ecological Environment)总是存在着 一定的空间关系，并受到周围环境的某种 程度的制约。 相关布局（association）：是指多个目 标地物间的空间配置关系。
3.3.2 遥感数字图像处理
3.3.1 遥感数字图像的概念
图象、数字图象
物理世界中客观对象的一种表示
数字图像
– 客体或可见图像的数字表述。它实际上是具有某 种数值的一些点按行(横)和列(纵)排成的二维矩阵
模拟图像
– 指空间坐标和明暗程度都连续变化的、计算机无 法直接处理的图像
3.3.1 遥感数字图像的概念
3.3.2 遥感数字图像处理
大气纠正方法
以红外波段最低值校正可见光波段 回归法 相对散射模型
3.3.2 遥感数字图像处理
以红外波段最低值校正可见光波段
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前提假设：大气散射的影响主要在短波波段，红 外波段中清洁的水体几乎不受影响，反射率值应 当为0。由于散射影响，而使得水体的反射率不等 于0，推定是由于受到了天空辐射项的影响。 直方图法确定 纠正方法：差值法
综合推理法
– 综合考虑遥感图像多种解译特征，分析、推理 某种目标地物的方法。
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
信息复合法
– 利用专题图和地形图等信息与遥感影像图重合， 根据这些辅助信息识别遥感影像图上目标地物 的方法。
地理相关分析法
– 根据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，借助专业知识，分析和推理 某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。
入射波与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）
无论入射波方向如何，其反射波分散到各个方向
3.1.1 遥感图像地物特征
方向反射：朗伯体表面实际上是一个理想化 的表面。它被假定为介质是均匀的、各向同 性的，并在遥感中多用以作为近似的自然表 面。
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
3、解译步骤 、
准备工作 包括资料收集、分析、整理和处理 初步解译、建立解译标志 包括路线路勘，制订解译对象的专业分类系 统和建立解译标志 室内解译 野外验证 包括解译结果校核检查，样品采集和调绘补 测 成果整理 包括编绘成图，资料整理和文字总结
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
水体的反射光谱特征
3.2 遥感图像目视解译
目视解译是用肉眼或借助于简单的工 具如放大镜、立体镜、投影观察器等， 直接由肉眼来识别图像特性，从而提 取有用信息，即人把物体与图像联系 起来的过程 。 具备的基本知识：
– – – 专业知识、 地理区域知识、 遥感系统知识。
3.3.2 遥感数字图像处理
地形辐射纠正
– 需要DEM – 简单的处理方法
比值法：有效消除阴影的影响。
光照状况 阳坡 阴坡 TM 1 28 22 TM 2 42 34 TM1/TM2 0.66 0.65
3.3.2 遥感数字图像处理
2、几何校正
造成几何位置的畸变有原因 ：
– 遥感器本身引起的畸变 – 外部因素引起的畸变 – 处理过程中引起的畸变
3.2.1 目视解译标志
1、直接解译标志 、
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色调（tone）：色调是识别目标地物的基本依据。 由于地物属性的差别，在遥感图像上表现出色调 上的差别。一般来说由于人眼的局限性，在图像 可分出16个灰度级。 颜色（colour）：由于目标地物在不同波段中反 射或发射电磁辐射能量的差异性，由此而表现在 彩色图像颜色的差异性。颜色也是目视解译的基 本标志之一。 图型（pattern）：目标地物有规律排列而成的 图形结构。
3、地物的透射光谱特性
透射率 即地物透射的能量与入射总能量的百分率， 称之为投射率
τ=Eτ/Eο×100%
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
1、岩石的反射光谱特征
岩石的波谱特征是地质遥感的基础，不同的 矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗 粒大小、表面的光滑程度、色泽等都会影响到其 反射波谱特征。
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
3、水体的反射光谱特征
水体的反射主要在蓝光波段，其他波段吸收都 很强，特别在近红外以后水体便成为一个吸 收体。 光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献： 水的表面反射、水体底部物质的反射和水中 悬浮物质的反射。 光谱吸收和透射特性不仅与水体本身的性质 有关，而且还明显地受到水中各种类型和大 小的物质——有机物和无机物的影响。
遥感图像的处理
– 影像放大 – 影像数字化 – 图像处理
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
目视解译的方法
直判法
– 是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定 目标地物属性与范围的一种方法。
对比分析法
– 对比分析法包括同类地物对比分析法、空间对 比分析法和时相动态对比法。不仅是同一遥感 影像图进行对比，而且要借助不同时相的遥感 影像图之间进行对比。
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遥感图象的几何粗处理和精处理 遥感图像的几何纠正按照处理方式分为光学纠正 和数字纠正 光学纠正主要用于早期的遥感图像的处理中，现 在的应用已经不多。除了对框幅式的航空照片 （中心投影）可以进行比较严密的纠正以外，对 于大多数动态获得的遥感影像只能进行近似的纠 正
3.3.2 遥感数字图像处理
数字图象几何纠正：通过计算机对离散结构的 数字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的 方法。 几何精校正是指利用地面控制点使遥感图像的 几何位置符合某种地理系统，与地图配准，并 调整亮度值。也就是在遥感图像的像元与地面 实际位置之间建立数学关系，将畸变图像空间 中的全部像元转换到校正图像空间去。 内容一般包括两个方面：一个是图像像元空间 位置的变换，另一个是像元灰度值的重采样。
3.2.1 目视解译标志
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阴影（shadow）：阴影是遥感图像上由于电磁辐能量 被遮挡而产生的辐射能量减弱。由于阴影的存在，可 据此地物的性质或高度，应注意的是阴影的形状与大 小受到辐射能量入射角的影响。 形状（shape）：是指目标地物在遥感影像上呈现的 外部轮廓。由于不同地物的顶视平面的差异，可据此 判断目标地物的性质。 纹理（texture）：是指遥感图像中目标地物内部色 调有规则变化造成的影影结构。 大小 （size）：指遥感图像上目标地物的形状、面 积与体积的度量关系。是遥感图像上测量目标地物最 重要的数量特征之一。同时根据其大小可以推断地物 的属性。
第三章 遥感地学分析
遥感图像识别与信息提取
Geography Analysis for Remote Sensing
内容提要
• 3.1 遥感图像地物特征与识别 – 3.1.1 遥感图像地物特征 – 3.1.2 典型地物的反射光谱特征 • 3.2 遥感图像的目视解译 – 3.2.1 目视解译标志 – 3.2.2 目视解译方法与步骤 • 3.3 遥感图像的计算处理 – 3.3.1 遥感数字图像的概念 – 3.3.2 遥感数字图像预处理 – 3.3.3 遥感数字图像分类处理 – 3.3.4 遥感数字图像定量反演
准备工作
确定研究区域
目 视 解 译 步 骤
确定研究区域的地物分类系统与判读标志
室内详细判读