16.第八章 遥感图像的分析方法
遥感图像分析的基本原理与方法
遥感图像分析的基本原理与方法遥感图像分析是一种通过获取和解释地球表面的图像数据来研究地理现象和环境变化的方法。
它利用遥感技术获取的图像数据进行数据处理和分析，以揭示地球的表面特征、变化和趋势。
本文将介绍遥感图像分析的基本原理和方法，并探讨其在地质、环境和农业等领域的应用。
一、遥感图像分析的基本原理遥感图像分析依赖于传感器获取的电磁辐射数据。
电磁辐射是能量在电磁波形式下传播的过程，其波长范围从长波到短波，包括可见光、红外线和微波等。
传感器可以通过不同波段的响应来获取不同的辐射数据，从而得到不同频谱范围内的图像数据。
在遥感图像中，每个像素代表一块地表区域的平均辐射量。
图像数据可以由数字矩阵表示，其中每个像素的灰度值或颜色值表示该区域的辐射强度或反射率。
通过对这些数据进行处理和分析，可以获得地表特征的信息。
二、遥感图像分析的方法1. 预处理遥感图像预处理是为了去除图像中的噪声、增强特征和调整图像的对比度等。
常见的预处理步骤包括去噪、辐射校正、大气校正和几何校正等。
这些步骤可以提高图像质量并准确反映地表特征。
2. 特征提取特征提取是指从遥感图像中提取有用的地物信息。
可以根据图像的灰度、色彩、纹理和形状等特征来区分不同的地物类型。
常用的特征提取方法包括直方图均衡化、主成分分析、变化检测和物体识别等。
3. 分类与识别遥感图像分类是将图像中的像素按照其地物类型划分为不同的类别。
分类可以基于监督或无监督方法进行。
其中，监督分类依赖于训练样本和分类器，而无监督分类则是通过数据的统计分布和聚类分析进行分类。
4. 变化检测变化检测是利用多期遥感图像比较分析同一地区在不同时间的变化情况。
通过对像素之间的差异进行检测和分析，可以揭示地表的变化趋势和时空模式。
变化检测在环境监测、城市规划和资源管理等领域具有重要应用价值。
三、遥感图像分析的应用1. 地质勘探遥感图像分析可以帮助地质学家在不同尺度上研究地球表面的地质结构和岩矿成分。
掌握测绘技术中的遥感图像变化监测与分析方法讲解
掌握测绘技术中的遥感图像变化监测与分析方法讲解遥感图像变化监测与分析是测绘技术中非常重要的一项工作，它能够帮助我们实时监测和分析地表或地球环境的变化情况。
遥感技术通过获取地球表面的电磁能量，并将其转化为可见的图像，从而实现对地表的监测和分析。
下面，我们将详细介绍一些常用的遥感图像变化监测与分析方法。
遥感图像变化检测的第一步是图像预处理，包括校正、编制和增强。
校正是将原始图像根据地理坐标系统进行纠正，以确保图像的几何精度。
编制是将校正后的图像通过像素级编码的方式转成数字图像，以方便计算机处理。
增强是通过增加或减少图像的亮度、对比度、色彩饱和度等来提高图像的质量。
在图像变化检测中，常用的方法有像元差异法、纹理分析法和变化检测法。
像元差异法是对两幅或多幅图像进行逐像元比较，通过比较不同图像间的像元值差异来检测变化信息。
通过该方法，我们可以定量地评估地表的变化情况。
纹理分析法是基于图像纹理特征的变化检测方法，通过对图像纹理的分析来检测地表的变化情况。
变化检测法是综合运用多种遥感图像处理技术，通过对图像的变换、降维和分类等方法来检测地表的变化。
除了以上的方法，还有一些专门用于特定场景的变化监测与分析方法。
例如，湖泊变化监测方法可以通过对不同时期的遥感影像进行水体提取，从而监测湖泊的变化情况。
植被变化监测方法可以通过对不同时期的植被指数进行比较，来评估植被的生长状态和变化情况。
建筑物变化监测方法可以通过对建筑物轮廓线进行分析，来监测建筑物的拆迁、新建或改建情况。
在实际应用中，遥感图像变化监测与分析方法通常需要与地理信息系统（GIS）相结合，以便更好地利用和分析所获得的变化信息。
GIS可以对变化信息进行空间分析和统计，帮助我们更好地理解地表变化的空间分布特征和发展趋势。
综上所述，掌握测绘技术中的遥感图像变化监测与分析方法对于了解地表或地球环境的变化情况非常重要。
通过对遥感图像的预处理、变化检测和分析，我们可以定量地评估和监测地表的变化情况，并结合地理信息系统进行更深入的空间分析和统计。
遥感图像处理与分析算法综述
遥感图像处理与分析算法综述随着遥感技术的发展，遥感图像处理与分析算法在各个领域中得到了广泛的应用。
遥感图像处理与分析算法是指通过对遥感图像进行数字处理和分析，来提取和解释图像中的信息。
本文将综述一些常见的遥感图像处理与分析算法，包括图像增强、分类与分割等。
一、图像增强图像增强是指通过一系列的操作，提高图像的质量和可视化效果。
常见的图像增强算法包括直方图均衡化、滤波和增强函数等。
直方图均衡化是一种常用的图像增强方法，它通过对图像的直方图进行变换，来增加图像的对比度。
该方法通过将图像的像素值映射到一个新的分布上，从而改变图像的亮度分布。
滤波是另一种常见的图像增强方法，通过在图像的空域或频域中对像素进行处理，来减少噪声和增强图像细节。
常见的滤波算法包括高通滤波和低通滤波等。
高通滤波可以增强图像的边缘和细节，而低通滤波则能够平滑图像并去除噪声。
增强函数是一种通过对图像的像素值进行非线性映射，来增强图像的方法。
常见的增强函数包括对数变换、幂次变换和伽马变换等。
对数变换可以扩展暗部像素的动态范围，而幂次变换则能够增强图像的对比度。
二、分类与分割分类与分割是遥感图像处理与分析的重要内容，它们能够将图像中的不同对象进行区分和提取。
常见的分类与分割算法包括聚类分析、最大似然分类和支持向量机等。
聚类分析是一种通过将像素划分到不同的类别中，来实现图像分类和分割的方法。
常见的聚类分析算法包括K均值聚类和自适应聚类等。
K均值聚类将图像像素划分为K个簇，每个簇代表一个类别，而自适应聚类则能够根据像素的分布进行不同权重的划分。
最大似然分类是一种基于概率统计的图像分类方法，它通过计算像素在每个类别中的概率，并选择概率最大的类别作为最终的分类结果。
最大似然分类算法能够准确地对图像中的不同对象进行分类，并且具有较强的鲁棒性。
支持向量机是一种通过构建一个最优决策边界，来实现图像分类和分割的方法。
支持向量机利用训练样本，通过最大化分类边界与样本之间的距离，来找到一个最优的分类超平面。
遥感图像分析
遥感图像分析遥感图像分析是利用遥感技术对获取的遥感图像进行解译和处理，以获取地表信息和探索地理现象的一种方法。
本文将介绍遥感图像分析的基本原理、常用的分析方法以及其在各个领域的应用。
一、遥感图像分析的基本原理遥感图像是通过遥感卫星或飞机等平台获取地球表面信息的图像，利用其进行分析可以揭示出地表的空间分布、变化规律及与地理现象的联系。
遥感图像主要包括光学遥感图像和微波遥感图像两种类型，其中光学遥感图像主要利用反射特性获取地表信息，而微波遥感图像则是通过电磁波的散射和回波等特性获取地表信息。
二、遥感图像分析的常用方法1. 图像预处理：遥感图像预处理是为了提取有效的地表信息，常用的预处理方法包括辐射定标、大气校正、几何校正等。
通过这些预处理方法，可以降低图像中的噪声，使图像更加清晰，有利于后续的分析工作。
2. 特征提取：特征提取是遥感图像分析的核心步骤，它是将图像转化为可供分析和解释的信息的过程。
常用的特征提取方法包括光谱特征提取、纹理特征提取、形状特征提取等。
通过提取图像的各种特征，可以获得地表的物理和几何信息。
3. 分类分类是遥感图像分析的重要任务，它是将图像中的像素划分为不同的类别。
常见的分类方法包括有监督分类、无监督分类和半监督分类等。
分类结果可以用来监测地表的变化，研究地表的演化过程以及评估地表的植被覆盖程度等。
4. 变化检测：变化检测是遥感图像分析的一项重要任务，它通过对多期遥感图像进行比较，来识别出地表变化的位置和程度。
常见的变化检测方法包括基于像元的变化检测和基于物体的变化检测等。
变化检测可以应用于城市规划、农田利用变化分析等领域。
三、遥感图像分析的应用1. 农业：遥感图像可以提供农作物的生长状态、土壤湿度、植被覆盖度等信息，帮助农民合理安排农作物的种植和施肥。
2. 环境监测：通过遥感图像分析，可以监测海洋和河流水质、大气污染、森林覆盖变化等环境问题，为环境保护和资源管理提供数据支持。
遥感图像多时相分析的方法与工具
遥感图像多时相分析的方法与工具遥感技术已经成为现代地学研究和应用中不可或缺的重要工具。
通过遥感图像，我们可以获取大范围、全时相的地球表面信息，从城市规划到农业生产，从环境监测到资源调查，遥感技术都发挥着重要的作用。
而在遥感图像的多时相分析方面，是地学领域中极具挑战性的任务之一，因为它要求对连续多个时间点的遥感图像进行整合和分析，从而获取地表的变化和演化信息。
一、时相分析的意义和挑战遥感图像多时相分析的意义和挑战是显而易见的。
通过对多时相图像进行对比和分析，我们可以了解地表变化的动态过程，如土地利用的演变、城市扩张的规律、植被的季节性变化等。
这些信息对于环境管理、资源规划和应急响应等决策具有重要意义。
然而，要准确地从多时相数据中提取有用的信息并解释其含义是一项复杂的任务。
二、多时相分析的基本原理在进行多时相分析之前，我们需要先对遥感数据进行预处理和校正，以确保数据的一致性和可比性。
一般而言，我们可以采用以下几种基本原理来进行多时相分析：1. 像元级变化检测：通过对同一地区的不同时相图像进行对比，我们可以检测出地表像元的变化情况。
这种方法基于像元的灰度变化或光谱反射率的变化来判断地表的变化程度。
2. 物体级变化分析：对于从空中或卫星上获取的高分辨率遥感图像，我们可以利用对象级的变化来分析地表的变化情况。
通过提取和比较不同时相图像中的对象，如建筑物、道路等，可以了解地表的演化过程。
3. 时间序列分析：这种方法通过对一系列连续时相的遥感图像进行统计和分析，来揭示地表变化的趋势和规律。
例如，我们可以计算出植被指数的时间序列，通过对比不同时间点的指数值来确定植被的季节性变化。
三、多时相分析的工具和算法在现代地学研究中，有许多工具和算法可以帮助我们进行遥感图像的多时相分析。
以下是一些常用的工具和算法示例：1. 多光谱遥感图像堆叠和融合：这种方法将多个时相的多光谱遥感图像在同一坐标系下叠加和融合，以获取全时相信息。
测绘技术中的遥感图像分析方法解析
测绘技术中的遥感图像分析方法解析遥感图像分析是测绘技术中的重要分支，它涉及到对遥感图像的处理、解析和应用。
本文将对遥感图像分析方法进行解析，探讨其在测绘技术中的应用。
一、遥感图像分析方法的分类遥感图像分析方法可以分为两大类：基于特征的图像分类和基于像元的图像分类。
基于特征的图像分类是通过提取图像中的特征，如纹理、色彩和形状等，将图像分成不同的类别。
而基于像元的图像分类则是将图像中的每个像元都视为一个分类单元，通过测量像元的反射率或辐射亮度等特征，将其归类到不同的类别中。
二、基于特征的图像分类方法基于特征的图像分类方法在遥感图像分析中应用广泛。
其中，纹理分析是一种常用的方法。
纹理是图像中像素间的规则或随机分布，通过对图像进行纹理分析可以获取到图像的纹理特征，从而实现图像分类。
另外，色彩分析也是一种常见的方法。
色彩是图像中最直观的特征之一，通过对图像中像素的颜色进行提取和分析，可以实现对图像的分类。
三、基于像元的图像分类方法基于像元的图像分类方法在遥感图像分析中也有重要的应用。
其中，最常见的方法是像元反射率的测量。
通过对图像中不同像元的反射率进行测量，可以将图像分为不同的地物类别，如水体、植被和建筑物等。
此外，辐射亮度的测量也是一种常用的方法。
辐射亮度是图像中像元的辐射能力，通过测量图像中不同像元的辐射亮度，可以实现对图像的分类。
四、遥感图像分析方法的应用遥感图像分析方法在测绘技术中有着广泛的应用。
其中，地表覆盖分类是最常见的应用之一。
通过对遥感图像进行分析，可以将地表分为不同的类别，如森林、草地和水域等，从而实现对地表的监测和管理。
此外，城市扩张分析也是一种重要的应用。
通过对遥感图像进行分析，可以获取到城市的扩张速度和方向等信息，从而为城市规划和管理提供科学依据。
总结起来，遥感图像分析方法在测绘技术中有着重要的地位。
通过对遥感图像进行特征提取和分析，可以实现对地表的分类和监测，为地理信息系统的建设和应用提供数据支持。
遥感图像的分析与应用
遥感图像的分析与应用一、遥感图像的概述遥感图像是从卫星、飞机等高空或远距离设备采集的地表信息图像。
与传统地面测量方法相比，遥感图像获取速度快、覆盖范围广、多样性强，可以涵盖不同时期、不同地域、不同尺度的地表信息，因此被广泛应用于地球科学、环境科学、农业与林业、城市规划与管理等领域。
遥感图像可分为多种类型，包括红外图像、多光谱图像、高光谱图像等。
其中，多光谱图像被广泛应用于土地利用与覆盖分类、地表温度监测、植被生长研究、水资源评估等领域。
二、遥感图像的分析方法1.图像预处理图像预处理是遥感图像分析的第一步，用于去除图像中的噪声、改善图像的质量。
预处理包括图像的辐射定标、大气校正、几何校正等。
2.特征提取特征提取是将遥感图像转化为可供分析的特征信息的过程。
常用的特征提取方法包括像元分析、纹理分析、形态学分析等。
3.分类分类是将遥感图像中的像元按照其所代表的地物类型进行划分和分类的过程。
分类方法包括像素级分类、对象级分类、混合分类等。
三、遥感图像的应用1.土地利用土地利用与覆盖分类是遥感图像应用的主要领域之一，它可以为城市规划、农业管理、自然资源保护等提供重要的信息基础。
2.植被生长研究遥感图像可以用于植被生长的监测和分析，比如农业作物的生长、森林的更新等。
综合利用多光谱图像的叶绿素指数、植被指数等信息，可以实现植被生长的定量分析。
3.环境监测遥感图像可以用于环境监测，包括水污染、土壤质量监测等。
通过分析遥感图像中的水质、土壤含沙量等信息，可以及时发现环境的变化，并采取相应的措施加以治理。
4.城市规划遥感图像可以为城市规划与管理提供重要的基础数据，如土地利用类型、土地覆盖情况、房屋密度等信息。
基于遥感图像的城市规划不仅可以提高城市规划的准确性，还可以优化城市规划方案，提高城市的可持续发展水平。
四、发展趋势未来遥感图像的发展趋势是向高空高分辨率方向演进。
随着高分辨率遥感卫星的不断推出，遥感技术将更加适应现代化城市建设和自然资源管理的需要。
遥感图像的特征提取与空间分析方法
遥感图像的特征提取与空间分析方法遥感图像是一种通过卫星、飞机等远距离方式获取地球表面信息的技术。
随着遥感技术的不断进步和应用领域的拓展，遥感图像的特征提取和空间分析方法也成为研究的热点之一。
本文将探讨遥感图像特征提取与空间分析方法的相关内容，包括常用的特征提取方法、特征的分类和应用以及空间分析方法的原理和应用。
一、特征提取方法1. 基于像素的特征提取方法基于像素的特征提取方法是最基础的一种方法，它通过分析每个像素点的亮度、颜色等属性来提取图像特征。
常见的方法有灰度共生矩阵、颜色直方图和纹理特征等。
其中，灰度共生矩阵通过计算像素之间的灰度分布概率来描述图像的纹理特征，颜色直方图通过统计图像中像素的颜色分布情况来提取图像的颜色特征。
2. 基于区域的特征提取方法基于区域的特征提取方法是将图像分割成若干个区域，然后提取每个区域的特征。
常用的方法有边缘检测、聚类分析和形态学处理等。
边缘检测可以提取图像中的边界信息，聚类分析可以将相似的像素点分到同一个区域中，形态学处理可以提取图像中的纹理和形状信息。
二、特征的分类和应用根据特征的性质和应用场景的不同，特征可以分为几何特征、频谱特征和纹理特征等。
几何特征包括面积、周长、形状等，频谱特征包括反射率、辐射度等，纹理特征包括纹理均匀度、纹理方向等。
这些特征在不同领域的应用也有所不同。
1. 土地利用与覆盖变化研究土地利用与覆盖变化研究是遥感图像应用的一个重要领域，它可以通过提取图像的频谱特征和纹理特征来监测和分析土地的利用情况和覆盖变化。
例如，利用遥感图像的反射率特征可以判断农田的健康状况，利用纹理特征可以分析城市建设的扩张情况。
2. 灾害监测与评估灾害监测与评估是遥感图像应用的另一个重要领域，它可以通过提取图像的几何特征和纹理特征来识别和分析灾害的类型和程度。
例如，在地震灾害监测中，可以利用遥感图像的几何特征和纹理特征来评估建筑物的倒塌程度和人员伤亡情况。
三、空间分析方法空间分析方法是对遥感图像进行空间变化和空间关系分析的一种方法。
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Raster：一层或多层img文件。 Scalar:为单一值，常用为权重因子。 Matrix：矩阵用于卷积核，协方差矩阵，特征向量矩阵 等。 Table:一系列量化值或特征值。
第八章 遥感图像分析方法
苏 伟
信息与电气工程学院地理信息工程系
2009年4月8日第十四次课
第八章 遥感图像分析方法
1. 空间建模工具的组成
2. 图形模型的基本类型 3.图形模型的形成过程 4. 模型生成器 5.模型生成器工具模板 6. 空间模型建立过程
补充一个名词：
影像镶嵌：Mosaic Image，是将具有地理参考的若干相邻 图像合并成一幅图像或一组图像，需要拼接的输入图像必 须含有地图投影信息，或者说输入图像必须经过几何校正 处理。 图像镶嵌的目的主要是为了进行展示，并非用来做深入研 究。进行图像拼接时，需要确定一幅参照图像，参照图像 将作为输出拼接图像的基准，决定拼接图像的对比度匹配、 以及输出图像的地图投影、像元大小和数据类型；在重复 覆盖区，各图像之间应有较高的配准精度，必要时在图像 之间利用控制点进行配准；虽然待拼接的图像可以具有不 同的投影类型、不同的像元大小，但必须具有相同的波段 以及尽可能接近的时相。
原始影像
Summary操作后影像
3.保存图形模型 4.运行图形模型 5.查看运行结果
图形模型的注释
1. 利用工具栏 注释图标 A, 在模型中进行注释。
2. 利用Text>Font/ Size/ Style调整文本字体,大小。
Generate a text scrip
文本程序：空间建模语言程序（*.gml）
4. 模型生成器
Main → Spatial Modeler → Spatial Modeler 菜单 → Model Maker → Model Maker 视窗与工具面板
5. 模型生成器工具模板
模型生成器的菜单条包含了文件操作、编辑操作、模型操作、文字操作、运行 操作和联机帮助等6个下拉菜单。
2. 图形模型的基本类型
图形模型库都有一个共同的基本结构：输入→函数→输出，在模型可以运行之前， 所有的组成部分必须彼此相连接。
输入
函数
输出 复杂模型
输入
函数
输入
输出
3. 图形模型的形成过程
明确问题 (Define Problem) 放置对象图形 (Place Object Graphics) 定义对象 (Define Objects) 连接对象 (Connect Objects) 定义函数操作 (Define Function & Operators) 运行模型 (Run Model) 反 馈 与 调 整
2. 分析软件自代程序，掌握构建空间模型的 技巧。（对零值的处理；数据类型的转化； 中间文件的利用等） 3. 空间模型的链接与移植。
声明:
本讲义内容参照北京师范大学陈云浩老师摄影测量与遥感技术课件， 特表示致谢！
1. 空间建模工具的组成
模型？
模型分析是指对现有层进行操作或综合的过程。
模型可以用图形创建，表现为流程图；也可以用文本语言来 创建。
空间建模？
空间建模就是应用直观的图像语言在一个页面上绘制流程图， 并定义图形分别代表输入数据、操作函数、运算规则和输出 数据，生成一个空间模型，应用这些指令可以进行遥感图像 处理。
模型
算术（加法）运算
空间叠加运算
逻辑运算
模型表达形式
模型表达形式
1. 空间建模工具的组成
空间建模工具
空间建模语言 (SML)
模型生成器 (Model Maker)
空间模型库 (Model Library)
1. 空间建模工具的组成
面向目标的模型语言环境，应用直观的图形语言绘制流程图，通过图形定义输入 数据、操作函数、运算规则和输出数据。 1）空间建模语言，Spatial Modeler Language(SML)： 是一种模型语言，是ERDAS IMAGINE中GIS影像分析功能的基础，可以为各种各样的应用编写空间程序模型， 可以产生最适合于数据特征和应用目标的算法。空间建模语言是模型生成器使用 的底层语言，执行图形模型设计的功能。 2）模型生成器，Model Maker： 是空间建模语言核心的图形界面，使用面板工具 产生空间图形模型(Graphic model)，图形模型可以运行、编辑、保存在模型库中、 或者转换成SML程序模型。 3）空间模型库，Model Library：由用于处理地理信息系统和遥感图像的空间模型 组成，包括程序模型（*.mdl）和图形模型（*.gmd），前者是应用空间建模语言 编写的，后者是应用模型成器建立的。
生成文本程序 Process> Generate script> Generate script
编辑文本程序
Spatial modeler>model librarian>Edit
环境变量设定：set
模型声明
赋值语句
做一个空间滤波/卷积运算的例子
Байду номын сангаас
做一个条件选择的例子
本节课要点
1. 掌握空间模型库的构建过程
条件函数
级乘，求模
逐位运算 布尔运算
6. 空间模型建立过程
1. 建立图形模型 放置一个栅格图形； 放置一个矩阵图形； 放置一个函数图形； 放置一个栅格图形； 将栅格图形、矩阵图形与函数图形相连。
2. 定义参数与操作 定义输入图像； 定义输入卷积矩阵; （Select:Built_in/Kernel:Summary/Size:5×5）定义卷积处理 函数操作;（CONVOLVE<raster>,<kernel>） 定义输出图像。
补充一个名词：
直方图匹配 重叠区灰度值取值方法： ①平均值；②最小值；③最大值；④指定一条切割线，切割线两侧的输出值对应 于其邻近图像上的灰度值；⑤线性插值，根据重复覆盖区上像元离两幅邻接图像 的距离确定的权重，进行线性插值，如位于重复覆盖区中间线上的像元取其平均 值，而位于重复覆盖区边界上的像元取其较邻近图像上的灰度值。