遥感地学分析地物光谱分析课件.pptx
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1、遥感图像识别与信息提取遥感图像识别与信息提取Geography Analysis for Remote Sensing第三章第三章 遥感地学分析遥感地学分析内容提要 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3.1 遥感图像地物特征与识别遥感图像地物特征与识别3.1.1 遥感图像地物特征地物的反射光
2、谱特性地物的发射光谱特性 地物的透射光谱特性3.1.1 遥感图像地物特征l1、地物的反射光谱特性u反射率地物的反射能量Pe占总入射能量Po的百分比,称为反射率u反射类型镜面反射(Specular reflection)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%100oePP3.1.1 遥感图像地物特征l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。电磁波的反射的三种形式3.1.1 遥感图像地物特征l 2、地物的
3、发射光谱特性u发射率 地物发射电磁辐射的能力,以黑体辐射作为基准 指单位面积上观测地物发射的某一波长的辐射通量密度;指与观测地物同温度下黑体的辐射通量密度;MM/MM3.1.1 遥感图像地物特征 通常,根据发射率与波长的关系,将地物分为三种类型 u黑体,其发射率=1,即黑体发射率对所有波长都是一个常数,并且等于1。u灰体,其发射率=常数1。即灰体的发射率始终小于1,发射率不随波长变化。u选择性辐射体,其发射率1,发射率随波长而变化。地物的发射波谱特性曲线 3.1.1 遥感图像地物特征3.1.1 遥感图像地物特征l 3、地物的透射光谱特性u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
4、率 =E/E100%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 2、土壤的反射光谱特征 自然状况的土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值,一般来说土质越细,反射率越高,有机质含量越高和含水量越高反射率越低。此外土壤的肥力也会对反射率产生影响。3.1.2 典型地物的反射光谱特征不同含水量的土壤反射光谱曲线 三种土壤反射波谱曲线比较 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
5、,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。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。3.2.1 目视解译标志目视解译标志 1、直接解译
6、标志、直接解译标志色调(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。3.2.1 目视解译标志目视解译标志阴影(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):
7、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。3.2.1 目视解译标志 2、间接解译标志间接解译标志位置(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
8、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。3.2.2 遥感图像解译方法与步骤 1、目视解译的认知过程u自下向上过程图像信息获取特征提取识别证据选取u自上向下过程特征匹配提出假设图像辨识3.2.2 遥感图像解译方法与步骤l2、图像解译方法 遥感资料的选择及影像处理u遥感资料的选择 资料类型选择 波段选择 时间选择 比例尺选择 u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 目视解译的方法目视解译的方法 u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。u对比分析法对比分析法包括同类地物对比分
9、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。u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u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。u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。3.2.2 遥感图像解译方法与步骤 3、解译步骤解译步骤u准备工作 包括资料收集、分析、整理和处理 u初步解译、建立解译标志 包括路线路
10、勘,制订解译对象的专业分类系统和建立解译标志 u室内解译u野外验证 包括解译结果校核检查,样品采集和调绘补测 u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目目视视解解译译步步骤骤3.3 遥感数字图像信息提取3.3.1 遥感数字图像的概念图象、数字图象 遥感数字图象3.3.2 遥感数字图像处理遥感数字图像的获取 遥感数字图像预处理 遥感数字图像的变换、增强和融合 遥感数字图像分析 3.3.1 遥感数字图像的概念l图象、数字图象 物理世界中客观对象的一种表示u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 u
11、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l遥感数字图象 指以遥感方式获得的以数字形式表述的遥感影像 遥感数字图像最基本的单位是像素 像素的属性特征常用灰度值来表示,即该像素位置上亮暗程度的整数值 3.3.2 遥感数字图像处理l 一、遥感数字图像的获取一、遥感数字图像的获取 通过接收、记录目标物的电磁波特征的仪器,即传感器获得的 数字图像获取过程3.3.2 遥感数字图像处理二、遥感数字图像预处理 u1、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
12、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3.3.2 遥感数字图像处理回归法7TMbiaiTMil 原理l 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。7TMbia
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