第九章遥感专题应用一般模型及方法(精)
遥感原理与应用完整版
第一章电磁波及遥感物理基础名词解释：1、电磁波（变化的电场能够在其周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。
）变化电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。
2、电磁波谱电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。
3、绝对黑体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体。
4、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。
5、大气窗口电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段。
6、发射率实际物体与同温下的在相同条件下的辐射能量之比。
7、热惯量由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质称为系统的热惯量。
（地表温度振幅与热惯量P成反比，P越大的物体，其温度振幅越小；反之，其温度振幅越大。
）8、光谱反射率ρλ=Eρλ/ Eλ(物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
)9、光谱反射特性曲线按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。
填空题：1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由、、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。
2、绝对黑体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ的函数。
3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关系。
4、维恩位移定律表明绝对黑体的最强辐射波长λ乘绝对温度T 是常数2897.8。
当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。
5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 0.47 μm选择题：(单项或多项选择)1、绝对黑体的（②③）①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。
2、物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系（②⑥）①反射率②发射率③物体温度一次方④物体温度二次方⑤物体温度三次方⑥物体温度四次方。
《遥感技术及应用》课件
遥感图像的解译与分析
目视解译
信息提取与分析
通过专业人员的目视观察和经验，对 遥感图像中的地物类型、分布和变化 进行识别和解译。
从遥感图像中提取有用的地理信息， 如土地利用、植被覆盖、水体分布等 ，并进行相应的分析和应用。
计算机解译
利用计算机算法和人工智能技术，自 动识别和解译遥感图像中的地物信息 。
遥感数据处理
对获取的遥感数据进行预处理、增强、分类和识别等操作，提取有用的信息，为 后续的应用提供支持。
03
遥感图像处理
遥感图像的预处理
辐射定标
将传感器接收的辐射亮度转化为 地表的反射率或温度等物理量， 为后续图像处理提供准确的基础
数据。
几何校正
消除图像中的几何畸变，将图像的 像素位置与实际地理坐标相对应， 确保图像的地理信息准确。
详细描述
通过卫星遥感技术，可以快速获取森 林资源的空间分布和属性信息，为森 林管理和保护提供数据支持。同时， 遥感技术还可以监测森林火灾、病虫 害等突发事件。
城市规划与建设监测
总结词
遥感技术可以用于城市规划与建设监测 ，包括城市扩张、基础设施建设、环境 质量评估等。
VS
详细描述
通过卫星遥感技术，可以获取城市空间布 局和建筑物信息，为城市规划和建设提供 数据支持。同时，遥感技术还可以监测城 市环境质量，如空气污染、水体污染等。
灾害监测与评估
遥感技术可以对地震、洪水、 火灾等灾害进行监测和评估， 为灾害救援和重建提供支持。
02
遥感技术原理
电磁波与电磁波谱
电磁波
是由电磁振荡产生的能量传播形式， 包括无线电波、微波、红外线、可见 光、紫外线、X射线和伽马射线等。
电磁波谱
（完整版）遥感应用分析原理与方法习题和答案
（完整版）遥感应⽤分析原理与⽅法习题和答案绪论思考题1.如何理解“遥感” 是以电磁波与地球表⾯物质相互作⽤为基础来探测、研究地⾯⽬标的科学。
遥感—是⼀种远离⽬标，通过⾮直接接触⽽感知、测量、分析并判定⽬标性质，其空间展布、类型及其数量的探测技术。
⼴义上的遥感：泛指⼀切不接触物体⽽进⾏的远距离探测，包括对电磁场、⼒场、机械波（声波、地震波）等的探测。
狭义上的遥感：指不与探测⽬标相接触，利⽤传感器（遥感器），把⽬标的电磁波特性记录下来，通过对数据的处理、综合分析，揭⽰出物体的特点及其变化规律的综合性探测技术。
地物波谱特性然界任何物体都具有反射、吸收、发射电磁波的能⼒，这是由于组成物质的最⼩微粒不同运动状态造成的；不同的物质由于物质组成和内部结构、表⾯状态不同，具有相异的电磁波谱特性，这是遥感识别⽬标的前提；地物波谱特征可通过各种光谱测量仪器测得。
遥感的物理基础任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，物体与电磁波的相互作⽤，形成了物体的电磁波特性，这是遥感探测物体的依据。
2.遥感的特点（优势）主要有哪些？遥感的特点（优势）：⾯状信息获取：时效性：快速准确连续性：动态观测多维信息：平⾯、⾼程（⽴体）⽣动、形象、直观：经济：节约⼈⼒、物⼒、财⼒、时间……3. 说明遥感应⽤的基本步骤。
遥感应⽤的基本步骤：根据研究的⽬标选择合适的遥感数据源考虑空间分辨率、时间分辨率、光谱波段等因素，⽬标不同、尺度不同、时相要求不同、光谱特点不同进⾏图像的（预）处理多时相图像配准、⼏何纠正、图像镶嵌、数据融合特征参数选择波段选择band selection、特征提取feature extraction（通过⼀定的数学⽅法对原始波段进⾏处理，得到能反映⽬标地物特性的新的参数，如植被指数、主成分等等）建⽴分类系统各类及亚类分类指标（定性、定量）专题信息提取（分类）与综合分析分类，并对分类结果进⾏分析（数量、质量、分布、发展变化特点与趋势、产⽣的原因）结果检验与成果输出对结果进⾏验证（直接验证、间接验证），满⾜需要则输出结果，反之，返回第三步、第四步，进⾏相关的修改、调整。
(完整版)遥感应用
干旱等灾害的监测干旱及监测由于从植被指数反演出的地表绿度与植物的生长状态及其密度密切相关，因此，植被指数可用于监测对作物生长不利的环境条件，尤其是对在干旱环境的监测。
植物冠层温度升高是植物受到水分胁迫和干旱发生的最初表征。
因此，土地表面温度可用于干旱监测。
距平植被指数A VI ：分析NDVI 的变化与短期的气候变化之间的关系A VI 作为监测干旱的一种方法，它以某一地点某一时期多年的NDVI 平均值为背景值，用当年该时期的NDVI 值减去背景值，即可计算出A VI 的变化范围，即NDVI 的正、负距平值。
正距平反映植被生长较一般年份好，负距平表示植被生长较一般年份差。
一般而言，距平植被指数为-0.1~-0.2表示旱情出现，-0.3~-0.6表示旱情严重。
条件植被指数 VCIVCI 的缺点是未考虑白天的气象条件如净辐射、风速、湿度等对热红外遥感的影响及土地表面温度的季节性变化 条件温度指数TCI 强调了温度与植物生长的关系，即高温对植物生长不利归一化温度指数 条件植被温度指数雷达土壤水探测水的介电常数和干土介电常数有很大的差别，水的介电常数大约为80，而干土介电常数仅为3左右。
一般土壤可以看成是水和干土的混合，因而土壤的介电常数会随着土壤含水量的增大而增大。
并且，电磁波散射模型已表明雷达回波的后向散射系数直接受土壤介电常数的影响。
这就构成了微波遥感探测土壤湿度的物理基础。
雷达土壤水探测的优势：（1）雷达土壤水探测的优势主要体现在微波遥感不受光照、云雾等天气条件的影响，具有全天时、全天候工作的特点。
（2）特别是长波段微波能够穿透植被，并对土壤具有一定的穿透能力。
土壤水反演通过统计后向散射系数与土壤水分之间的关系，确定土壤水分预测的经验方程。
水平、垂直同极化后向散射系数有很高的相关性，相关系数达到0.904；同时，从两个极化数据的回归线来看，整体上裸土的水平同极化后向散射系数略小于垂直同极化后向散射系数20cm 深土壤含水量和后向散射系数的散点图，裸土后向散射系数与土壤含水量正相关，后向散射系数对土壤含水量较敏感。
遥感图像分类方法及应用示例
遥感图像分类方法及应用示例遥感技术是通过卫星、飞机等远距离传感器获取地表信息的一种技术手段。
遥感图像分类是遥感技术中的一项重要任务，它可以将遥感图像中的像素按照其特征进行分类，并生成分类结果。
本文将介绍遥感图像分类的方法，并给出一些应用示例。
一、遥感图像分类方法1. 基于像元的分类方法基于像元的分类方法是将遥感图像中的每个像素点看作一个样本进行分类，通过像素点的光谱特征来确定其所属类别。
常见的方法有最大似然法、支持向量机等。
最大似然法是一种基于统计学原理的分类方法，它通过求解样本的概率密度函数来确定像素点的类别。
支持向量机是一种基于样本间距离的分类方法，它通过构建超平面将不同类别的样本分开。
2. 基于对象的分类方法基于对象的分类方法是将遥感图像中的像素组成的对象进行分类，通过对象的形状、纹理等特征来确定其所属类别。
常见的方法有基于区域的分割和基于对象的分类。
基于区域的分割将遥感图像中的像素按照相似性进行分组，形成具有相同特征的区域。
基于对象的分类是在分割得到的区域基础上，通过提取区域的特征来确定其所属类别。
3. 基于深度学习的分类方法随着深度学习技术的发展，基于深度学习的分类方法在遥感图像分类中得到了广泛应用。
深度学习通过构建深层神经网络模型，可以自动学习遥感图像中的特征表示。
常见的方法有卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等。
卷积神经网络可以有效地提取图像的空间特征，循环神经网络可以捕捉图像序列的时序特征。
二、遥感图像分类的应用示例1. 农作物类型分类农作物类型分类是农业生产中的重要任务，可以帮助农民了解农田的分布情况和种植结构，指导农作物管理和精细化农业。
通过遥感图像分类方法，可以将农田遥感图像中的不同农作物进行分类，比如小麦、玉米、水稻等。
这样可以帮助农民进行农作物识别和农田监测，提高农业效益。
2. 土地利用分类土地利用分类是城市规划和土地资源管理中的重要任务，可以帮助决策者了解土地利用的分布情况和变化趋势，指导城市规划和土地资源开发。
遥感应用模型综述课件：01遥感应用模型综述
高分辨率遥感应用
• 高分辨率遥感卫星：ikonos卫星、spot-5卫 星、quickbird卫星、WORLDVIEW
• 国防中的应用 • 农业中的应用 • 测绘制图中的应用 • 灾害监测中的应用 • 环境监测中的应用
高分辨率－WORLDVIEW
• 简介（2009年10月6日发射） • 卫星概览 • 政府方面的应用
国内应用面临的问题
• 传感器的空间分辨率 • 机载同步定标有待完善 • 影像的几何校正 • 成熟公开的高光谱库 • 应用面窄
高光谱遥感图像分析软件
• 国外（JPL、SPAM、SIS、ENVI、PCI） • 国内（MAPGIS、HIPAS）
ENVI
• ENVI 拥有高光谱和多光谱分析工具。用 户可以识别出图像中纯度最高的像元，通 过与已知波谱库的比较确定未知波谱的组 分。用户不但可以使用ENVI自带的波谱库， 也可以自定义波谱库，甚至可以组合使用 线性波谱分离和匹配滤波技术进行亚像元 分解，以消除匹配误差获得更精确的结果。
高分辨率遥感应用的目的
• 确定在哪里（WHERE） • 是什么（WHAT） • 什么变化（WHAT CHANGE）
高分辨率卫星影像产品适用性评价
• 空间分辨率/精度/比例尺 • 覆盖范围 • 波谱分辨率 • 存档 • 产品格式、数据获取和处理级别 • 辐射分辨率 • 质量和费用
合成孔径雷达应用
体）将以关系组合形式存储在关系表中。信息系统的设计者负 责建立这样的模型。
物理计算模型(Physical computational model)由系统开发者构建，它 使上述模型在特定的计算机系统和平台上得到实现。
二、应用模型作用
• 1．应用模型是联系RS应用与常规专业研究的纽 带
《遥感概论》课程笔记
《遥感概论》课程笔记第一章：绪论1.1 遥感及其技术系统遥感（Remote Sensing）是指不直接接触对象物体，通过分析从远处感知到的电磁波信息来识别和探测地表及其上方环境的技术。
遥感技术系统是由多个组成部分构成的复杂体系，主要包括以下几部分：- 传感器（Sensor）：用于探测和记录目标物体发射或反射的电磁波的设备。
- 遥感平台（Remote Sensing Platform）：携带传感器的载体，如卫星、飞机、无人机等。
- 数据传输系统（Data Transmission System）：将传感器收集的数据传回地面的设备。
- 数据处理与分析系统（Data Processing and Analysis System）：对遥感数据进行处理、分析和解释的软件和硬件。
1.2 遥感门类及技术特点遥感技术根据不同的分类标准可以分为以下几类：- 按照电磁波波长：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
- 按照传感器工作方式：主动遥感（如激光雷达）和被动遥感（如摄影相机）。
- 按照平台类型：卫星遥感、航空遥感、地面遥感等。
遥感技术的主要特点包括：- 大范围覆盖：遥感技术可以覆盖广阔的地表区域，对于大规模的地理现象监测具有优势。
- 高效快速：遥感平台可以快速穿越监测区域，获取数据的时间周期短。
- 多维信息：遥感可以提供关于地表及其上方环境的多种信息，如形状、纹理、温度等。
- 非侵入性：遥感技术不需要直接接触目标物体，因此对环境的影响较小。
1.3 遥感行业应用概况遥感技术在多个行业中有着广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：- 农业领域：通过遥感技术监测作物生长状况、评估产量、监测病虫害、进行土地资源调查等。
- 环境保护：监测森林覆盖变化、湿地保护、沙漠化趋势、大气污染等环境问题。
- 灾害管理：利用遥感技术进行地震、洪水、飓风、火灾等自然灾害的预警、监测和评估。
- 城市规划：通过遥感图像分析城市扩张、交通布局、土地利用效率等，为城市规划提供依据。
复习-遥感应用分析原理与方法
1.为什么说遥感是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础，探测、分析和研究地球资源与环境的，揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术？电磁波遥感，即利用航天、航空（包括近地面）遥感平台上的遥感仪器，获取地球表面（包括陆圈、水圈、生物圈、大气圈）特征的反射或发射电磁辐射能的数据，通过数据处理和分析，定性、定量地研究地球表层的物理过程、化学过程、生物过程、地学过程，为资源调查、环境监测等服务。
这里把地球作为遥感的研究对象。
因此，可以说，遥感是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础，探测、分析和研究地球资源与环境的，揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术。
2.遥感数据源的改善：三高两多高光谱、高几何分辨率、高灵敏度、多角度、多类型。
高几何分辨率是指空间分辨率高光谱，高灵敏度，指的是高光谱分辨率的成像光谱仪，可有几十至上百个波段，波段数越多，越能充分利用地物在不同波段光谱响应特征的差别。
波段取样间隔可达5~10 nm，可以显示每个像元的光谱曲线，以便直接针对地物特征峰值波长微小差异来识别物质。
多角度指GPS定位，微波，激光测距，以及三维立体观测。
实现了从单一垂直观测向多角度观测的方向转化，不仅利用多光谱观测提取地物组分的波谱信息，而且利用多角度观测提取地物空间结构的三维信息进行精确的空间定位、定量研究和多维分析。
多类型，多种遥感仪器载于同一平台上，构成自校、互校系统，以提高观测数据的灵敏度、准确度。
1.波粒二象性及如何验证电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。
A.波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的，因此具有波动性,表现为干涉, 衍射,偏振等现象.B.粒子性：它是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射的实质是光子微粒的有规律的运动。
电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有统计性.光电效应,黑体辐射等.5.BRDF与BRF ( 二者关系:BRF=π(BRDF) )二向反射分布函数BRDF只取决于地物本身（波谱特性，空间结构），两个方向的变量以及入射辐射通量空间分布函数。
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（1）按受灾面积发放的救灾款还是老标准，老百姓苦，都骂 遥感“乱摇笔杆”（这不能怪遥感）。
（2）遥感图像是洪峰以后获取的，洪峰时过水面积更大，图 像上反映不出来。 如果有洪峰前后的多时相主被动遥感数据结合，加上数字 高程模型、洪水淹没过程模型、地面水文数据，估算最大过水 面积，淹没深度和淹没时间，就可以得到更准确的灾情评估信 息，这就是要从瞬间到过程，从二维到四维。
遥感综合区域分析的复杂性
地物波谱特征受多种因素的控制，地物波谱特征也因 时因地在变化 同物异谱，同谱异物造成信息提取的不确定性 地物识别依赖于光谱、形状、大小、纹理结构等影像 特征 地表现象是错综复杂的，各要素之间的关系可以有多 种类型
2018/9/19
二、遥感应用的数据源
2018/9/19
此进行分类 • 非主导因素分析--通过各因子量化统计分析，确定 有明显效果的相关变量
2018/9/19
主导因素分析法-土壤自动分类
2018/9/19
主导因素分析法-土壤自动分类
运用11项地形 因子：平均坡度 AS、平均坡度 变化MSDC、粗 糙指数RI、地形 高程比ERR、地 势SR、高程偏 差SV、水网密 度DD、崎岖指 数RN、河网分 叉度BA、结构T、 平均河谷深度 MVD
•用分级逻辑判别的方法 •运用分层分类法，由于复杂景物经一定原则作了筛 选，在信息树各个中间结点上只存在较少的类别， 具有较好的可分性
2018/9/19
分层分类法--积雪分类
2018/9/19
遥感应用模型及一般方法
2018/9/19
一、概述
2018/9/19
遥感应用
2018/9/19
遥感信息模型
遥感应用以建立遥感信息模型为基础，对地球表层资源 与环境进行探测、分析，并揭示其要素的空间特征分布 与时空变化规律。
遥感信息模型是通过对地理实体现象不断抽象的过程形 成的，遥感信息模型对实地的反映，表现在几何、运动 方式、数值定量上的相似以及图像可视。
2018/9/19
遥感综合区域分析
遥感图像显示的是某一区域特定地理环境的统一体， 是对大气圈、岩石圈、水圈、生物圈以及社会生态环 境的综合反映。
地理要素的综合--地理环境是由互相关联的自然及社会 现象所构成 遥感信息的综合--不同空间分辨率、波谱分辨率、时间 分辨率遥感信息的综合
2018/9/19
2018/9/19
多平台遥感信息复合
不同平台获取的影像空间分辨率、视场大小特征具有 较大差异，不同平台复合，可在宏观性观测的基础上， 对重点地区进行细节性研究
2018/9/19
遥感信息与非遥感信息的复合
遥感影像与地图的复合 地图影像化 影像地图化 DTM与遥感数据的复合 遥感与地球物理、地球化学数据的复合
• 多波段遥感信息融合 • 多时向遥感信息融合 • 多平台遥感信息融合
2018/9/19
多波段遥感信息复合
• 地物在不同波段波谱响应差异很大，可
利用物体在不同波段间的差异提高识别 物体的能力
• 关键是确定最佳波段组合
2018/9/19
最佳波段组合确定方法
2018/9/19
多时向影像复合
通过不同时向影像复合，提高识别能力和分类精度 获取地面变化信息
2018/9/19
三、多源数据融合应用
2018/9/19
遥感专题应用途径
• 补充其它地学知识 • 依赖图像信息及相关信息，分析推断出未反
映的信息
2018/9/19
多源数据的协同反演
若干年前，辽河大水，遥感估算的受灾面积只有民政部门 上报数的十分之一，中央采信了遥感估算面积。去年参加了环 境减灾卫星（HJ）减灾地面系统的初步设计，才知道减灾委 的同志迄今不服：
2018/9/19
遥感信息与地球物理、化学数据复合
遥感信息--地表空间特征 地球物理、地球化学特征--不同深度地物的物理性质， 如内部结构、物理组成、基层表面起伏
专题图栅格化 空间配准 构建信息表达模型及提取方法
2018/9/19
遥感信息与地球物理、化学数据复合
2018/9/19
四、遥感信息分析一般方法
2018/9/19
非主导因素相关分析法
土壤识别--与水盐直接相关，但在鲁北旱季影像 上，色度相近的白色代表不同类型的土壤
通过相关特征组合识别
2018/9/19
分层分类法--信息树
2018/9/19
分层分类法
遥感分层分类法就是根据信息树所描述的景物总体结 构进行逐级分类，即按总体结构特征建立分类标志或 设计分类器，对图像中的各像元进行若干次判别分类
2018/9/19 --引自李小文院士
多源信息内容融合
• 同一区域的遥感信息之间，或遥感信息与其
它信息之间，在空间配准的基础上进行多种 形式的内容复合
组合依据的原则： • 根据目标空间分布，光谱反射特性及时向规 律特征选择数据源 • 在空间、光谱、时间分辨率上相互补充
2018/9/19
遥感信息融合方法
遥感信息源
l 遥感能为应用提供哪些信息 l 从应用角度如何使用遥感信息源
2018/9/19
遥感信息的属性--多源性
平台载体的多层次 波段不同
视场不同
范围不同 原因：平台高低、视场角大小、波段多少、时间频率 长短造成
2018/9/19
遥感研究对象的地学属性
空间分布特征 波谱反射和辐射特征 用分析方法
• 地理相关分析法 • 遥感分层分类法 • 交叉分析法
2018/9/19
地理相关分析法
• 研究某个区域地理环境内各要素之间相互关系、
相互组合特征，通过从各个不同角度分析推导出 某个专题目标的特征（间接解译标志），从而推 断、认识地物
• 主导因素分析--确定某专题特征的主导因素，并以