(完整ppt)第五章-遥感数据的信息提取与应用课件.ppt
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- 完整 ppt 第五 遥感 数据 信息 提取 应用 课件
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1、第五章 遥感数据的信息提取与应用 1 1 信息提取的原理和方法信息提取的原理和方法 2 2 航空遥感图像的信息提取航空遥感图像的信息提取 3 3 卫星遥感图像的信息提取卫星遥感图像的信息提取 4 4 遥感影像地图遥感影像地图 5 5 遥感数据的应用遥感数据的应用1 1 信息提取的原理和方法信息提取的原理和方法遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映。在遥感影像上的反映。一、信息提取一、信息提取1、概念:依据遥感图像上的地物特征,识别地物类、概念:依据遥感图像上的地物特征,识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程(
2、既型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程(既按照应用目的,将影像中代表不同地物的像元区别开)按照应用目的,将影像中代表不同地物的像元区别开)叫叫信息提取信息提取,也叫,也叫影像分类影像分类或是或是影像解译影像解译。2、信息提取的方法有:、信息提取的方法有:v(1)目视判读法:是目前常用的方法。)目视判读法:是目前常用的方法。v(2)计算机分类法:有监督分类、非监督分类、)计算机分类法:有监督分类、非监督分类、模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘技术方法。人工智能等数据挖掘技术方法。二、目视解译(目视判读)二、目视解译(目
3、视判读)凭借人眼观察或借助简单的仪器(放大镜、立体镜等),凭借人眼观察或借助简单的仪器(放大镜、立体镜等),对遥感影像进行分析判断、量测,区别地物类别,勾绘地物对遥感影像进行分析判断、量测,区别地物类别,勾绘地物分布边界,识别属性,从而获取所需要信息。分布边界,识别属性,从而获取所需要信息。1、解译标志(判读标志)、解译标志(判读标志)地物本身的性质、形态等特征在像片上的反映,这些影像地物本身的性质、形态等特征在像片上的反映,这些影像特征统称为解译标志。特征统称为解译标志。目视判读的标志目视判读的标志 色调色调/色彩:判读前通过反差调整和彩色增强后,成为色彩:判读前通过反差调整和彩色增强后,成
4、为目视判读的重要标志。目视判读的重要标志。形状:是目视判读最直观的标志。形状:是目视判读最直观的标志。纹理:也叫内部结构,指遥感图像中目标地物内部色调纹理:也叫内部结构,指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。有规则变化造成的影像结构。大小:根据地物间的相对大小,区分地物。大小:根据地物间的相对大小,区分地物。阴影:可判读地物的高度,但也遮挡部分地物信息。阴影:可判读地物的高度,但也遮挡部分地物信息。组合图案:当地物较小时,在影像上表现为纹理,即某组合图案:当地物较小时,在影像上表现为纹理,即某种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。2
5、、目视判读的方法、目视判读的方法 直接判读法:直接判读法:依据判读标志,直接识别地物属性。水体依据判读标志,直接识别地物属性。水体的色调与其他地物的区别,根据水体的形状可判断是河的色调与其他地物的区别,根据水体的形状可判断是河流还是湖泊。流还是湖泊。对比分析法对比分析法:与该地区已知的资料对比,或与实地对比:与该地区已知的资料对比,或与实地对比而识别地物属性;或通过对遥感图像不同波段、不同时而识别地物属性;或通过对遥感图像不同波段、不同时相的对比分析,识别地物的性质和发展变化规律。相的对比分析,识别地物的性质和发展变化规律。逻辑推理法:逻辑推理法:根据地学规律,分析地物之间的内在必然根据地学规
6、律,分析地物之间的内在必然分布规律,由某种地物推断出另一种地物的存在及属性。分布规律,由某种地物推断出另一种地物的存在及属性。如由植被类型可推断出土壤的类型,根据建筑密度可判如由植被类型可推断出土壤的类型,根据建筑密度可判断人口规模等。或者是根据两种地物之间的区别来判断断人口规模等。或者是根据两种地物之间的区别来判断具体是哪种地物,例如公路与铁路。具体是哪种地物,例如公路与铁路。目视解译的特点:目视解译的特点:直观、速度快直观、速度快运用人脑进行的定性分析运用人脑进行的定性分析常用于对评价影像增强处理效果、评价计算机解常用于对评价影像增强处理效果、评价计算机解译效果、分析航空像片译效果、分析航
7、空像片决定于影像质量和判读人员的专业水平、判读经决定于影像质量和判读人员的专业水平、判读经验验是一个需要反复分析、对比、推理和判断的过程是一个需要反复分析、对比、推理和判断的过程三三.计算机解译计算机解译计算机解译(计算机分类、计算机判读)计算机解译(计算机分类、计算机判读)以遥感数字影像为研究对象,利用计算机对影像以遥感数字影像为研究对象,利用计算机对影像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析,选择中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析,选择特征,并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠特征,并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠的子空间,然后将影像中的各个像元归划到各个子的子空间,然后将影像
8、中的各个像元归划到各个子空间去。空间去。实质:通过计算机处理,根据一定的判断规则,实质:通过计算机处理,根据一定的判断规则,对每个像元按照像元值给出对应类别,自动输出地对每个像元按照像元值给出对应类别,自动输出地物目标的识别分类结果,达到大致区分遥感图像中物目标的识别分类结果,达到大致区分遥感图像中多种地物的目的。多种地物的目的。特点:定量分析特点:定量分析1、监督分类、监督分类选择具有代表性的典型实验区或训练区,用训练选择具有代表性的典型实验区或训练区,用训练区中已知地面各类地物样本的光谱特性来区中已知地面各类地物样本的光谱特性来“训练训练”计算机,获得识别各类地物的判别函数或模式,并计算机
9、,获得识别各类地物的判别函数或模式,并以此对未知地区的像元进行分类处理,分别归入到以此对未知地区的像元进行分类处理,分别归入到已知的类别中。已知的类别中。关键:选择样区、训练样本、建立判别函数(可关键:选择样区、训练样本、建立判别函数(可以是一些列规则,可是某种数学函数)以是一些列规则,可是某种数学函数)监督分类的步骤:监督分类的步骤:首先找出影像中各种类别具有代表性的像元集合,作为样首先找出影像中各种类别具有代表性的像元集合,作为样本(训练样区);本(训练样区);求出每种类别样本像元集的统计特征,然后选择特征参数求出每种类别样本像元集的统计特征,然后选择特征参数(如样本像元的平均值、方差);
10、(如样本像元的平均值、方差);根据特征参数建立判别函数;根据特征参数建立判别函数;根据判别函数对已知类别的样本像元进行分类,反复调整根据判别函数对已知类别的样本像元进行分类,反复调整判别函数;判别函数;最后用判别函数对所有未知像元进行判断,划分像元的类最后用判别函数对所有未知像元进行判断,划分像元的类别归属。别归属。样本像元的选取,通常需要人参与;对判别函数要用样本样本像元的选取,通常需要人参与;对判别函数要用样本进行反复验证和训练,就像有人在监督一样。进行反复验证和训练,就像有人在监督一样。常见监督分类的方法:常见监督分类的方法:最小距离法最小距离法线性判别分析线性判别分析模糊分析模糊分析平
11、行六边形法平行六边形法神经网络分类神经网络分类最大似然判别法最大似然判别法2、非监督分类、非监督分类不选取像元集作为训练区;即不知道任何类别具备什么特不选取像元集作为训练区;即不知道任何类别具备什么特征,主要根据所有像元彼此之间的相似度大小进行归类合并征,主要根据所有像元彼此之间的相似度大小进行归类合并(将相似度大的像元归为一类)的方法;然后再对每个类别(将相似度大的像元归为一类)的方法;然后再对每个类别的具体地理意义根据地面调查或者已知类型的数据比较后确的具体地理意义根据地面调查或者已知类型的数据比较后确定。定。特点:特点:先分类,后定性;分类后再对各类别赋予属性先分类,后定性;分类后再对各
12、类别赋予属性不需要训练样本,依据像素间的相似程度进行分类不需要训练样本,依据像素间的相似程度进行分类分类标准:同类别的像素之间的距离尽可能的小,不同分类标准:同类别的像素之间的距离尽可能的小,不同类别的像素的距离尽可能的大类别的像素的距离尽可能的大非监督分类步骤:非监督分类步骤:设定分类判定方法参数,分类数设定分类判定方法参数,分类数设定初始分类中心设定初始分类中心将各个像元归入设定的各类中将各个像元归入设定的各类中计算各类的新中心值计算各类的新中心值比较前后中心值是否一致:不一致,调整各类中心及域值;比较前后中心值是否一致:不一致,调整各类中心及域值;一致,分类图象输出一致,分类图象输出常见
13、非监督分类方法:常见非监督分类方法:聚类法聚类法动态聚类法动态聚类法波谱图形识别分类波谱图形识别分类3、监督分类、非监督分类的区别:、监督分类、非监督分类的区别:是否选取样区是否选取样区类别的意义在分类前是否已知类别的意义在分类前是否已知计算机解译流程:计算机解译流程:1.1.明确分类目的,选择合适影像(工作波段、空间分辨率、明确分类目的,选择合适影像(工作波段、空间分辨率、成像时间、影像质量)成像时间、影像质量)2.2.收集分析地面参考信息与有关信息收集分析地面参考信息与有关信息3.3.进行影像的:辐射纠正、几何纠正、影像增强进行影像的:辐射纠正、几何纠正、影像增强4.4.根据应用目的和数据
14、特征,确定分类体系根据应用目的和数据特征,确定分类体系5.5.确定适当的分类方法和算法。总体大类为:监督分类和非确定适当的分类方法和算法。总体大类为:监督分类和非监督分类监督分类6.6.监督分类中:选择各类别的样区,测定类别特征,确定判监督分类中:选择各类别的样区,测定类别特征,确定判别函数;在非监督分类中,可用聚类等方法对特征相似的像别函数;在非监督分类中,可用聚类等方法对特征相似的像素进行归类,测定其特征素进行归类,测定其特征7.7.对所有像素进行分类对所有像素进行分类8.8.分类精度检验分类精度检验计算机解译的问题:计算机解译的问题:存在错分、漏分现象存在错分、漏分现象正确率一般只有正确
15、率一般只有606070%70%不同的研究区域,采用不同的方法,不同的参数不同的研究区域,采用不同的方法,不同的参数如何选取好的训练区如何选取好的训练区基于光谱信息的分类与基于纹理信息的分类基于光谱信息的分类与基于纹理信息的分类存在混合像元问题存在混合像元问题数据自身的各种变形数据自身的各种变形.2 2 航空遥感图像的信息提取航空遥感图像的信息提取航空像片一般用摄影的方法获得,航高在航空像片一般用摄影的方法获得,航高在10km以内的以内的对流层。对流层。目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。航空像片的比例尺大、分辨率高,常用直接判读法和对航空像片的比例尺大、
16、分辨率高,常用直接判读法和对比分析法。比分析法。一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。航空像片主要应用在城市遥感中。航空像片主要应用在城市遥感中。一、判读标志一、判读标志航片判读:根据像片上反映的地物影像识别地物的性质航片判读:根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征,并研究其分布和发生发展的规律。和数量特征,并研究其分布和发生发展的规律。判读的标志:判读的标志:形状;形状;大小;大小;色调色调/颜色;颜色;影阴;影阴;组合图案组合图案/纹理结构。纹理结构。2 2 航空遥感图像的信息提取航空遥感图像的信息提取二、居民地和道路的判
17、读二、居民地和道路的判读城市居民地的判读特点:房屋稠密,面积较大,建筑物城市居民地的判读特点:房屋稠密,面积较大,建筑物排列整齐,能判读建筑物的形状、高度和周边环境。排列整齐,能判读建筑物的形状、高度和周边环境。农村居民地的判读特点:小而分散,有农田包围,能判农村居民地的判读特点:小而分散,有农田包围,能判读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。道路的判读特点:线状分布,色调较亮。道路的判读特点:线状分布,色调较亮。实习:居民地和道路的判读。实习:居民地和道路的判读。2 2 航空遥感图像的信息提取航空遥感图像的信息提取三、水体的判读三、水体的判读河流判读
18、:界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。河流判读:界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。湖泊的判读:轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形湖泊的判读:轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形状、面积。状、面积。海域的判读:能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、海域的判读:能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、低潮位置。低潮位置。2 2 航空遥感图像的信息提取航空遥感图像的信息提取 四、四、地貌的判读地貌的判读 利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、冰川地貌、风沙地
19、貌、黄土地貌、火山地貌等。冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌、火山地貌等。五、植被的判读五、植被的判读判读标志为:色调判读标志为:色调/色彩和纹理结构。色彩和纹理结构。纹理结构:细小地物在影像上构成的组合图案。地物的纹理结构:细小地物在影像上构成的组合图案。地物的性质不同,组合图案也不同,以此来判读地物群体的性性质不同,组合图案也不同,以此来判读地物群体的性质。质。以判读植物群落为主。以判读植物群落为主。2 2 航空遥感图像的信息提取航空遥感图像的信息提取3 3 卫星遥感图像的信息提取卫星遥感图像的信息提取卫星遥感以多波段为主,判读前先进行彩色增强处理,卫星遥感以多波段为主,判读前先进行彩色增强处理
20、,提高目视判读的分辨率。提高目视判读的分辨率。判读方法主要是对比分析和地物纹理特征。判读方法主要是对比分析和地物纹理特征。高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后,与航空像片的判高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后,与航空像片的判读方法类似。如读方法类似。如IKONOS,QuickBird。IKONOS 图像 QuickBird 影像图多光谱影像多光谱影像分辨率分辨率2.8 m一、一、LandsatLandsat卫星图像特征卫星图像特征光谱特性:由于各种地物组成的物质成分、结构、理化光谱特性:由于各种地物组成的物质成分、结构、理化性质的差异,导致不同的地物对电磁波的反射存在着差性质的差异,导致不同的地物对
21、电磁波的反射存在着差异,并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地异,并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地物在不同的波谱段,其反射的电磁波与热辐射也有差异。物在不同的波谱段,其反射的电磁波与热辐射也有差异。反映在图像上为:相同地物在不同波谱段的图像上色调反映在图像上为:相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同。这叫做地物的光谱效应。会不同。这叫做地物的光谱效应。MSS的光谱效应。的光谱效应。vMSS4:0.50.6m,对水体有一定的透视能力,能判,对水体有一定的透视能力,能判读出水下地形。读出水下地形。3 3 卫星遥感图像的信息提取卫星遥感图像的信息提取vMSS5:0.60.7m,对水
22、体有一定的透视能力,对海,对水体有一定的透视能力,对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映;能区分水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映;能区分死树和活树,活树色调较深。死树和活树,活树色调较深。vMSS6:0.70.8m,水体为暗色,对地物的湿度有明,水体为暗色,对地物的湿度有明显反映;能反映植物的健康状况。显反映;能反映植物的健康状况。vMSS7:0.81.1m,与,与MSS6相似,但水体更黑,湿相似,但水体更黑,湿地色调更黑;能明显区分植物的健康状况。地色调更黑;能明显区分植物的健康状况。vMSS8:10.412.6m,反映地物的热辐射性质。地表,反映地物的热辐射性质。地表温度高,
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