多源數(shù)據(jù)的融合課件

遙感數(shù)字影像處理崔海山廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院地理數(shù)據(jù)科學(xué)系2005.1.20遙感數(shù)字影像處理崔海山1第四講多源數(shù)據(jù)的融合1數(shù)據(jù)融合的概念2遙感數(shù)據(jù)的融合3遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)的融合

第四講多源數(shù)據(jù)的融合1數(shù)據(jù)融合的概念21數(shù)據(jù)融合的概念1.1定義：數(shù)據(jù)融合(Fusion,Merge)指同一區(qū)域內(nèi)遙感數(shù)據(jù)之間或遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)之間的匹配融合。多種遙感數(shù)據(jù)源信息融合是指利用多種對(duì)地觀測(cè)技術(shù)所獲取的關(guān)于同一地物的不同遙感數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)提取各遙感數(shù)據(jù)源的有用信息，最后將其融合到統(tǒng)一的空間坐標(biāo)系(圖像或特征空間)中進(jìn)行綜合判讀或進(jìn)一步的解析處理，。1.2內(nèi)容：它包括空間配準(zhǔn)和內(nèi)容融合兩個(gè)方面，從而在統(tǒng)一地理坐標(biāo)系統(tǒng)下，構(gòu)成一組新的空間數(shù)據(jù)、一種新的合成影像。1.3目的：(1)突出有用的專題數(shù)據(jù)，消除或抑制無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)，以改善目標(biāo)識(shí)別的圖像環(huán)境。1數(shù)據(jù)融合的概念1.1定義：3(2)多種遙感數(shù)據(jù)各具有一定的空間分辨率、波譜分辨率與時(shí)間分辨率，各有其主要的應(yīng)用對(duì)象和特色，同時(shí)又有其在實(shí)際應(yīng)用中的局限性。如果將各種遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與綜合分析，便可彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)的不足，以達(dá)到多種數(shù)據(jù)源的相互補(bǔ)充、相互印證。這樣，不僅擴(kuò)大了各數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，而且大大提高了分析精度。(3)數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)源可以是多種的，其融合并非幾種數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單疊加，往往可以得到原來(lái)幾種單個(gè)數(shù)據(jù)所不能提供的新數(shù)據(jù)。所以，數(shù)據(jù)融合十分有助于地學(xué)分析提取特定的數(shù)據(jù)，有助于更可靠地闡述自然環(huán)境各要素的相互關(guān)系、賦存與演變規(guī)律，滿足地學(xué)分析及各種專題研究的需要。因此，數(shù)據(jù)融合方法具有廣泛的實(shí)用意義。它是遙感地學(xué)分析中很重要的一種手段，也是目前遙感應(yīng)用分析的前沿。(2)多種遙感數(shù)據(jù)各具有一定的空間分辨率、波譜分辨率與時(shí)41.4數(shù)據(jù)融合的發(fā)展

數(shù)據(jù)融合的概念始于70年代。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著多種遙感衛(wèi)星的發(fā)射成功，從不同遙感平臺(tái)獲得的不同空間分辨率和時(shí)間分辨率的遙感影像形成了多級(jí)分辨率的影像金字塔序列，給遙感用戶提供了從粗到精、從多光譜到高光譜的多種遙感數(shù)據(jù)源。融合的發(fā)展在一定程度上解決了多種數(shù)據(jù)源綜合分析的問(wèn)題。1.4數(shù)據(jù)融合的發(fā)展5(1)起初是進(jìn)行同種遙感數(shù)據(jù)多波段、多時(shí)相的數(shù)據(jù)融合，以提高遙感解譯能力和進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。(2)后來(lái)發(fā)展到不同類型遙感數(shù)據(jù)的融合，如陸地衛(wèi)星與氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星MSS與航天飛機(jī)成象雷達(dá)SIR－A、陸地衛(wèi)星MSS與海洋衛(wèi)星側(cè)視雷達(dá)SAR，以及陸地衛(wèi)星MSS與RBV等，以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高分析精度，獲得更好的遙感應(yīng)用效果。(3)與此同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越感到由于遙感本身以及實(shí)際應(yīng)用中的局限性，要真正認(rèn)識(shí)事物，并非遙感獨(dú)家所能完成。它需要其它學(xué)科的支持，只有遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合，如與氣象、水文數(shù)據(jù)，與重力、磁力等地球物理增息，與地球化學(xué)勘探數(shù)據(jù)，與專題地圖數(shù)據(jù)，以及與數(shù)字地形模型（DTM）等數(shù)據(jù)融合，進(jìn)行綜合分析，才能更好地發(fā)揮作用。多源數(shù)據(jù)的融合課件61.5數(shù)據(jù)融合的技術(shù)關(guān)鍵(1)充分認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的地學(xué)規(guī)律。(2)充分了解每種融合數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和適用性。(3)充分考慮到不同遙感數(shù)據(jù)之間波譜數(shù)據(jù)的相關(guān)性引起的有用數(shù)據(jù)的增加以及噪聲誤差的增加，因此對(duì)多種遙感數(shù)據(jù)作出合理的選擇。(4)幾何配準(zhǔn)，即解決遙感圖像的幾何畸變，解決空間配準(zhǔn)問(wèn)題。

只有對(duì)地學(xué)規(guī)律、影象特征、成象機(jī)理這三者有深刻的認(rèn)識(shí)，并把它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，數(shù)據(jù)融合才能達(dá)到更好地效果。1.5數(shù)據(jù)融合的技術(shù)關(guān)鍵72遙感數(shù)據(jù)的融合遙感數(shù)據(jù)的融合主要指不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)的融合，以及不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)的融合。融合方式的確定應(yīng)根據(jù)目標(biāo)空間分布、光譜反射特性及時(shí)相規(guī)律方面的特征選擇不同的遙感圖像數(shù)據(jù)，它們?cè)诳臻g分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率方面相互補(bǔ)充，以形成一個(gè)更有利的識(shí)別環(huán)境，來(lái)識(shí)別所要識(shí)別的目標(biāo)或類型。2遙感數(shù)據(jù)的融合遙感數(shù)據(jù)的融合主要指不同傳感器的遙感數(shù)8

2.1數(shù)據(jù)融合前處理影像配準(zhǔn)是數(shù)據(jù)融合處理中的關(guān)鍵步驟，其幾何配準(zhǔn)精度直接影響融合影像的質(zhì)量。通常情況下，不同類型的傳感器影像之間融合時(shí)，由于它們成像方式的不同，則其系統(tǒng)誤差類型也不同。如SPOT與TM數(shù)據(jù)融合時(shí)，SPOT的HRV傳感器是以CCD推帚式掃描成像的，而TM則是通過(guò)光機(jī)掃描方式成像的，因而不同類型影像進(jìn)行融合時(shí)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的幾何校正，分別在不同數(shù)據(jù)源的影像上選取控制點(diǎn)，用雙線性內(nèi)插或三次卷積內(nèi)插運(yùn)算對(duì)分辨率較低的圖像進(jìn)行重采樣，改正其誤差，將影像投影到同一的地面坐標(biāo)系統(tǒng)上，為圖像配準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。2.1數(shù)據(jù)融合前處理92.2遙感數(shù)據(jù)融合方法（1）彩色技術(shù)（2）代數(shù)運(yùn)算（3）影像變換2.2遙感數(shù)據(jù)融合方法10

2.3不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)融合舉例

例1TM和SPOT影像數(shù)據(jù)融合TM影像有7個(gè)波段，光譜數(shù)據(jù)豐富，特別是5和7波段。SPOT數(shù)據(jù)就沒(méi)有，但SPOT數(shù)據(jù)分辨率高，全色波段可達(dá)10m，比TM的30m和SPOT多光譜傳感器的20m都高，兩者融合既可以提高新圖像的空間分辨率又可以保持較豐富的光譜數(shù)據(jù)。融合后的圖像既保留了SPOT的空間分辨率，又保留了TM的光譜分辨率。SPOT10mTM742與SPOT融合2.3不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)融合舉例SPOT10mT11例2雷達(dá)和陸地衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)融合

側(cè)視雷達(dá)圖像可以反映地物的微波反射特性，地物的介電常數(shù)越大，微波反射率越高，色調(diào)越發(fā)白，這種特性對(duì)于反映土壤、水體、山地、丘陵、居民點(diǎn)，以及道路、渠道等線性地物明顯優(yōu)于陸地衛(wèi)星影像，因此如將雷達(dá)影像與陸地衛(wèi)星影像融合，可以既反映出可見(jiàn)光，近紅外的反射特性，又可以反映出微波的反射特性，有利于綜合分析。

例2雷達(dá)和陸地衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)融合12例3洪水監(jiān)測(cè)研究中的影像數(shù)據(jù)融合

針對(duì)具體問(wèn)題常常有不同的融合方案。比如研究洪水監(jiān)測(cè)，可選擇的遙感數(shù)據(jù)源有TM圖像、側(cè)視雷達(dá)圖像、氣象衛(wèi)星圖像等。用每一種圖像單獨(dú)分析時(shí)都有不理想之處。實(shí)驗(yàn)表明，融合后的圖像實(shí)用性大大增強(qiáng)。因?yàn)閺牟煌瑪?shù)據(jù)源來(lái)看，多時(shí)相的NOAA氣象衛(wèi)星圖像地面分辨率低（1.1km），但時(shí)相分辨率高，數(shù)據(jù)及時(shí)，可晝夜獲取，同步性強(qiáng)，有利于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；TM圖像光譜數(shù)據(jù)豐富，幾何性能好，空間分辨率較高，有利于分析洪水?dāng)?shù)據(jù)；側(cè)視雷達(dá)圖像較易觀察水體和線性地物，并且可全天候獲取數(shù)據(jù)，有利于實(shí)地監(jiān)測(cè)洪峰。將TM與側(cè)視雷達(dá)圖像融合，既可獲得洪水、水田、旱地情況，也可獲得大堤、水渠等線性地物情況；將TM與氣象衛(wèi)星圖像融合，可以克服云層影響和氣象衛(wèi)星分辨率低的不足。因此融合圖像在洪水監(jiān)測(cè)中更具實(shí)用意義。

例3洪水監(jiān)測(cè)研究中的影像數(shù)據(jù)融合132.4不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)融合在觀測(cè)地物的類型、位置、輪廓及動(dòng)態(tài)變化時(shí)，常需要不同時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的融合。融合的步驟為：（1）配準(zhǔn)：利用幾何校正的方法做位置匹配。（2）直方圖調(diào)整：將配準(zhǔn)后的圖像盡可能地調(diào)整成一致的直方圖，使圖像亮度值趨于協(xié)調(diào)，以便于比較。（3）融合：不同時(shí)相的圖像融合主要用來(lái)研究時(shí)間變化所引起的各種動(dòng)態(tài)變化。采用的融合方法主要有：彩色合成方法，通過(guò)顏色對(duì)比表現(xiàn)變化；差值方法，差值后可設(shè)定適當(dāng)閾值，獲得只有0與1的二值圖像，以突出變化（變化部分為1，非變化部分為0，或相反）；比值方法，也可設(shè)定閾值，類別不變的地物一定接近于1，因此同樣可利用二值圖像突出變化。2.4不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)融合143遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合

3.1遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合的意義遙感數(shù)據(jù)來(lái)源于地球表面物體對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（被動(dòng)遙感），某些波段還具有一定的穿透能力，由此可得到具有一定地表深度的數(shù)據(jù)。通過(guò)不同地物的相關(guān)性，還可間接地獲得數(shù)據(jù)，例如植被和土壤相關(guān)，通過(guò)覆蓋在土壤上的植被數(shù)據(jù)，可間接地分析出土壤的情況。還可通過(guò)不同遙感數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)行融合增加數(shù)據(jù)量。盡管如此，僅通過(guò)遙感手段獲取數(shù)據(jù)仍感到不夠，不能解決遇到的全部問(wèn)題，因此將地形、氣象、水文等專題數(shù)據(jù)，行政區(qū)劃、人口、經(jīng)濟(jì)收入等人文與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)作為遙感數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，可有助于綜合分析問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律，提高解譯的效果，因此遙感數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)的融合也是遙感分析過(guò)程中不可缺少的手段。3遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合3.1遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合15遙感數(shù)據(jù)是以柵格格式記錄的，而地面采集的地理數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)出多等級(jí)，多量綱的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)格式也多樣化。因此，為了使各種地理數(shù)據(jù)能與遙感數(shù)據(jù)兼容，首先需要將獲取的非遙感數(shù)據(jù)按照一定的地理網(wǎng)格系統(tǒng)重新量化和編碼，以完成各種地理數(shù)據(jù)的定量和定位，產(chǎn)生出新的數(shù)據(jù)格式。甚至可以將其制作成與遙感數(shù)據(jù)類似的若干獨(dú)立的波段，以便和遙感數(shù)據(jù)融合。這樣，遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)可在空間上對(duì)應(yīng)一致，又可在成因上互相說(shuō)明，以達(dá)到深入分析的目的。遙感數(shù)據(jù)是以柵格格式記錄的，而地面采集的地理數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)出163.2遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合步驟（1）地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化

為了使非遙感的地理數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)融合，前提條件是必須使地理數(shù)據(jù)可作為遙感數(shù)據(jù)的一個(gè)“波段”，這就是說(shuō)通過(guò)一系列預(yù)處理，使地理數(shù)據(jù)①成為網(wǎng)格化的數(shù)據(jù)；②地面分辨率與遙感數(shù)據(jù)一致；③對(duì)應(yīng)地面位置與遙感影像配準(zhǔn)。

網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成：原始采集的地理數(shù)據(jù)多種多樣，其中以離散形式采樣的數(shù)據(jù)居多，如高程點(diǎn)值、土壤酸堿度值與氣溫值等。這種數(shù)據(jù)不能以統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型生成網(wǎng)格，但在某一局部仍可用近似的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表達(dá)，因此常采用局部擬合法進(jìn)行逐點(diǎn)內(nèi)插。

3.2遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合步驟17與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)：地理數(shù)據(jù)生成網(wǎng)格時(shí)，網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的地面分辨率應(yīng)與遙感數(shù)據(jù)的地面分辨率一致。如果從地理數(shù)據(jù)無(wú)法得到與遙感數(shù)據(jù)一致的分辨率，只有用配準(zhǔn)的方法同時(shí)調(diào)整分辨率與位置。配準(zhǔn)仍采用幾何校正法，但需特別注意控制點(diǎn)選取的準(zhǔn)確性。與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)：地理數(shù)據(jù)生成網(wǎng)格時(shí)，網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的地面分辨率應(yīng)18（2）最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選取融合時(shí)的遙感數(shù)據(jù)常常只需一個(gè)或二個(gè)波段，如為使分辨率優(yōu)化，可選取SPOT數(shù)據(jù)的全色波段，當(dāng)用TM數(shù)據(jù)時(shí)，則可選用K－L變換后的前兩個(gè)波段，以達(dá)到減少數(shù)據(jù)量，保持?jǐn)?shù)據(jù)量的目的。因此選取適合需要的遙感波段十分重要。（3）配準(zhǔn)融合柵格數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)：在完成分辨率與位置配準(zhǔn)后，多采用兩種方法：①非遙感數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)共組成三個(gè)波段，實(shí)行假彩色合成；②兩種數(shù)據(jù)直接疊加，波段之間可作加法或其他數(shù)學(xué)運(yùn)算，也可在波段之間做適當(dāng)?shù)摹芭c”、“或”等布爾運(yùn)算。（2）最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選取19柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)：常采用不同數(shù)據(jù)格式的融合和不同數(shù)據(jù)層的融合。①只要坐標(biāo)位置配準(zhǔn)，柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)也可以疊加，如在遙感影像上加上行政邊界或等高線等。②不同層面的融合，這里的層面指計(jì)算和記錄時(shí)將不同的圖像記錄到不同的層上，顯示時(shí)可以分別顯示，也可以一起疊合顯示。達(dá)到融合的效果，如要想在遙感影像的背景上突出河流湖泊等水體部分，或突出其他地理特征，則被突出的部分可單獨(dú)記錄為一層。柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)：常采用不同數(shù)據(jù)格式的融合和不同數(shù)據(jù)層的融20遙感數(shù)據(jù)和非遙感數(shù)據(jù)還可以在同一地理投影坐標(biāo)系統(tǒng)下放到一起作綜合分類分析，這種分析不限波段數(shù)目，例如分析鹽漬土?xí)r可以采用TM1，2，3，4，5，7六個(gè)波段，再加上非遙感的地形數(shù)據(jù)、地下水埋深、地下水礦化度等重要的影響鹽漬土的數(shù)據(jù)所形成的網(wǎng)格作為參與分類分析的“波段”。綜合分析由于考慮了地理因素，使結(jié)果的可靠性和精確度得到提高。

總之，多源數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)了遙感數(shù)據(jù)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，也實(shí)現(xiàn)了遙感數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合。這種融合的意義決不僅僅提高了目視解譯的效果，更重要的是在定量分析中提高了精度，擴(kuò)大了遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用面，具有很大的實(shí)際意義。遙感數(shù)據(jù)和非遙感數(shù)據(jù)還可以在同一地理投影坐標(biāo)系統(tǒng)下放到一21遙感數(shù)據(jù)融合實(shí)習(xí)分辨率融合方法：（1）主成分變換（2）乘積變換：Bi_new=Bi_m*B_h（3）比值變換：將輸入遙感數(shù)據(jù)的三個(gè)波段按下式計(jì)算：Bi_new=[Bi_m/（Br_m+Bg_m+Bb_m）]*B_hi=1,2,3遙感數(shù)據(jù)融合實(shí)習(xí)22遙感數(shù)字影像處理崔海山廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院地理數(shù)據(jù)科學(xué)系2005.1.20遙感數(shù)字影像處理崔海山23第四講多源數(shù)據(jù)的融合1數(shù)據(jù)融合的概念2遙感數(shù)據(jù)的融合3遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)的融合

第四講多源數(shù)據(jù)的融合1數(shù)據(jù)融合的概念241數(shù)據(jù)融合的概念1.1定義：數(shù)據(jù)融合(Fusion,Merge)指同一區(qū)域內(nèi)遙感數(shù)據(jù)之間或遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)之間的匹配融合。多種遙感數(shù)據(jù)源信息融合是指利用多種對(duì)地觀測(cè)技術(shù)所獲取的關(guān)于同一地物的不同遙感數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)提取各遙感數(shù)據(jù)源的有用信息，最后將其融合到統(tǒng)一的空間坐標(biāo)系(圖像或特征空間)中進(jìn)行綜合判讀或進(jìn)一步的解析處理，。1.2內(nèi)容：它包括空間配準(zhǔn)和內(nèi)容融合兩個(gè)方面，從而在統(tǒng)一地理坐標(biāo)系統(tǒng)下，構(gòu)成一組新的空間數(shù)據(jù)、一種新的合成影像。1.3目的：(1)突出有用的專題數(shù)據(jù)，消除或抑制無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)，以改善目標(biāo)識(shí)別的圖像環(huán)境。1數(shù)據(jù)融合的概念1.1定義：25(2)多種遙感數(shù)據(jù)各具有一定的空間分辨率、波譜分辨率與時(shí)間分辨率，各有其主要的應(yīng)用對(duì)象和特色，同時(shí)又有其在實(shí)際應(yīng)用中的局限性。如果將各種遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與綜合分析，便可彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)的不足，以達(dá)到多種數(shù)據(jù)源的相互補(bǔ)充、相互印證。這樣，不僅擴(kuò)大了各數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，而且大大提高了分析精度。(3)數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)源可以是多種的，其融合并非幾種數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單疊加，往往可以得到原來(lái)幾種單個(gè)數(shù)據(jù)所不能提供的新數(shù)據(jù)。所以，數(shù)據(jù)融合十分有助于地學(xué)分析提取特定的數(shù)據(jù)，有助于更可靠地闡述自然環(huán)境各要素的相互關(guān)系、賦存與演變規(guī)律，滿足地學(xué)分析及各種專題研究的需要。因此，數(shù)據(jù)融合方法具有廣泛的實(shí)用意義。它是遙感地學(xué)分析中很重要的一種手段，也是目前遙感應(yīng)用分析的前沿。(2)多種遙感數(shù)據(jù)各具有一定的空間分辨率、波譜分辨率與時(shí)261.4數(shù)據(jù)融合的發(fā)展

數(shù)據(jù)融合的概念始于70年代。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著多種遙感衛(wèi)星的發(fā)射成功，從不同遙感平臺(tái)獲得的不同空間分辨率和時(shí)間分辨率的遙感影像形成了多級(jí)分辨率的影像金字塔序列，給遙感用戶提供了從粗到精、從多光譜到高光譜的多種遙感數(shù)據(jù)源。融合的發(fā)展在一定程度上解決了多種數(shù)據(jù)源綜合分析的問(wèn)題。1.4數(shù)據(jù)融合的發(fā)展27(1)起初是進(jìn)行同種遙感數(shù)據(jù)多波段、多時(shí)相的數(shù)據(jù)融合，以提高遙感解譯能力和進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。(2)后來(lái)發(fā)展到不同類型遙感數(shù)據(jù)的融合，如陸地衛(wèi)星與氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星MSS與航天飛機(jī)成象雷達(dá)SIR－A、陸地衛(wèi)星MSS與海洋衛(wèi)星側(cè)視雷達(dá)SAR，以及陸地衛(wèi)星MSS與RBV等，以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高分析精度，獲得更好的遙感應(yīng)用效果。(3)與此同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越感到由于遙感本身以及實(shí)際應(yīng)用中的局限性，要真正認(rèn)識(shí)事物，并非遙感獨(dú)家所能完成。它需要其它學(xué)科的支持，只有遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合，如與氣象、水文數(shù)據(jù)，與重力、磁力等地球物理增息，與地球化學(xué)勘探數(shù)據(jù)，與專題地圖數(shù)據(jù)，以及與數(shù)字地形模型（DTM）等數(shù)據(jù)融合，進(jìn)行綜合分析，才能更好地發(fā)揮作用。多源數(shù)據(jù)的融合課件281.5數(shù)據(jù)融合的技術(shù)關(guān)鍵(1)充分認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的地學(xué)規(guī)律。(2)充分了解每種融合數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和適用性。(3)充分考慮到不同遙感數(shù)據(jù)之間波譜數(shù)據(jù)的相關(guān)性引起的有用數(shù)據(jù)的增加以及噪聲誤差的增加，因此對(duì)多種遙感數(shù)據(jù)作出合理的選擇。(4)幾何配準(zhǔn)，即解決遙感圖像的幾何畸變，解決空間配準(zhǔn)問(wèn)題。

只有對(duì)地學(xué)規(guī)律、影象特征、成象機(jī)理這三者有深刻的認(rèn)識(shí)，并把它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，數(shù)據(jù)融合才能達(dá)到更好地效果。1.5數(shù)據(jù)融合的技術(shù)關(guān)鍵292遙感數(shù)據(jù)的融合遙感數(shù)據(jù)的融合主要指不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)的融合，以及不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)的融合。融合方式的確定應(yīng)根據(jù)目標(biāo)空間分布、光譜反射特性及時(shí)相規(guī)律方面的特征選擇不同的遙感圖像數(shù)據(jù)，它們?cè)诳臻g分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率方面相互補(bǔ)充，以形成一個(gè)更有利的識(shí)別環(huán)境，來(lái)識(shí)別所要識(shí)別的目標(biāo)或類型。2遙感數(shù)據(jù)的融合遙感數(shù)據(jù)的融合主要指不同傳感器的遙感數(shù)30

2.1數(shù)據(jù)融合前處理影像配準(zhǔn)是數(shù)據(jù)融合處理中的關(guān)鍵步驟，其幾何配準(zhǔn)精度直接影響融合影像的質(zhì)量。通常情況下，不同類型的傳感器影像之間融合時(shí)，由于它們成像方式的不同，則其系統(tǒng)誤差類型也不同。如SPOT與TM數(shù)據(jù)融合時(shí)，SPOT的HRV傳感器是以CCD推帚式掃描成像的，而TM則是通過(guò)光機(jī)掃描方式成像的，因而不同類型影像進(jìn)行融合時(shí)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的幾何校正，分別在不同數(shù)據(jù)源的影像上選取控制點(diǎn)，用雙線性內(nèi)插或三次卷積內(nèi)插運(yùn)算對(duì)分辨率較低的圖像進(jìn)行重采樣，改正其誤差，將影像投影到同一的地面坐標(biāo)系統(tǒng)上，為圖像配準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。2.1數(shù)據(jù)融合前處理312.2遙感數(shù)據(jù)融合方法（1）彩色技術(shù)（2）代數(shù)運(yùn)算（3）影像變換2.2遙感數(shù)據(jù)融合方法32

2.3不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)融合舉例

例1TM和SPOT影像數(shù)據(jù)融合TM影像有7個(gè)波段，光譜數(shù)據(jù)豐富，特別是5和7波段。SPOT數(shù)據(jù)就沒(méi)有，但SPOT數(shù)據(jù)分辨率高，全色波段可達(dá)10m，比TM的30m和SPOT多光譜傳感器的20m都高，兩者融合既可以提高新圖像的空間分辨率又可以保持較豐富的光譜數(shù)據(jù)。融合后的圖像既保留了SPOT的空間分辨率，又保留了TM的光譜分辨率。SPOT10mTM742與SPOT融合2.3不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)融合舉例SPOT10mT33例2雷達(dá)和陸地衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)融合

側(cè)視雷達(dá)圖像可以反映地物的微波反射特性，地物的介電常數(shù)越大，微波反射率越高，色調(diào)越發(fā)白，這種特性對(duì)于反映土壤、水體、山地、丘陵、居民點(diǎn)，以及道路、渠道等線性地物明顯優(yōu)于陸地衛(wèi)星影像，因此如將雷達(dá)影像與陸地衛(wèi)星影像融合，可以既反映出可見(jiàn)光，近紅外的反射特性，又可以反映出微波的反射特性，有利于綜合分析。

例2雷達(dá)和陸地衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)融合34例3洪水監(jiān)測(cè)研究中的影像數(shù)據(jù)融合

針對(duì)具體問(wèn)題常常有不同的融合方案。比如研究洪水監(jiān)測(cè)，可選擇的遙感數(shù)據(jù)源有TM圖像、側(cè)視雷達(dá)圖像、氣象衛(wèi)星圖像等。用每一種圖像單獨(dú)分析時(shí)都有不理想之處。實(shí)驗(yàn)表明，融合后的圖像實(shí)用性大大增強(qiáng)。因?yàn)閺牟煌瑪?shù)據(jù)源來(lái)看，多時(shí)相的NOAA氣象衛(wèi)星圖像地面分辨率低（1.1km），但時(shí)相分辨率高，數(shù)據(jù)及時(shí)，可晝夜獲取，同步性強(qiáng)，有利于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；TM圖像光譜數(shù)據(jù)豐富，幾何性能好，空間分辨率較高，有利于分析洪水?dāng)?shù)據(jù)；側(cè)視雷達(dá)圖像較易觀察水體和線性地物，并且可全天候獲取數(shù)據(jù)，有利于實(shí)地監(jiān)測(cè)洪峰。將TM與側(cè)視雷達(dá)圖像融合，既可獲得洪水、水田、旱地情況，也可獲得大堤、水渠等線性地物情況；將TM與氣象衛(wèi)星圖像融合，可以克服云層影響和氣象衛(wèi)星分辨率低的不足。因此融合圖像在洪水監(jiān)測(cè)中更具實(shí)用意義。

例3洪水監(jiān)測(cè)研究中的影像數(shù)據(jù)融合352.4不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)融合在觀測(cè)地物的類型、位置、輪廓及動(dòng)態(tài)變化時(shí)，常需要不同時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的融合。融合的步驟為：（1）配準(zhǔn)：利用幾何校正的方法做位置匹配。（2）直方圖調(diào)整：將配準(zhǔn)后的圖像盡可能地調(diào)整成一致的直方圖，使圖像亮度值趨于協(xié)調(diào)，以便于比較。（3）融合：不同時(shí)相的圖像融合主要用來(lái)研究時(shí)間變化所引起的各種動(dòng)態(tài)變化。采用的融合方法主要有：彩色合成方法，通過(guò)顏色對(duì)比表現(xiàn)變化；差值方法，差值后可設(shè)定適當(dāng)閾值，獲得只有0與1的二值圖像，以突出變化（變化部分為1，非變化部分為0，或相反）；比值方法，也可設(shè)定閾值，類別不變的地物一定接近于1，因此同樣可利用二值圖像突出變化。2.4不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)融合363遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合

3.1遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合的意義遙感數(shù)據(jù)來(lái)源于地球表面物體對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（被動(dòng)遙感），某些波段還具有一定的穿透能力，由此可得到具有一定地表深度的數(shù)據(jù)。通過(guò)不同地物的相關(guān)性，還可間接地獲得數(shù)據(jù)，例如植被和土壤相關(guān)，通過(guò)覆蓋在土壤上的植被數(shù)據(jù)，可間接地分析出土壤的情況。還可通過(guò)不同遙感數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)行融合增加數(shù)據(jù)量。盡管如此，僅通過(guò)遙感手段獲取數(shù)據(jù)仍感到不夠，不能解決遇到的全部問(wèn)題，因此將地形、氣象、水文等專題數(shù)據(jù)，行政區(qū)劃、人口、經(jīng)濟(jì)收入等人文與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)作為遙感數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，可有助于綜合分析問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律，提高解譯的效果，因此遙感數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)的融合也是遙感分析過(guò)程中不可缺少的手段。3遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合3.1遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合37遙感數(shù)據(jù)是以柵格格式記錄的，而地面采集的地理數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)出多等級(jí)，多量綱的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)格式也多樣化。因此，為了使各種地理數(shù)據(jù)能與遙感數(shù)據(jù)兼容，首先需要將獲取的非遙感數(shù)據(jù)按照一定的地理網(wǎng)格系統(tǒng)重新量化和編碼，以完成各種地理數(shù)據(jù)的定量和定位，產(chǎn)生出新的數(shù)據(jù)格式。甚至可以將其制作成與遙感數(shù)據(jù)類似的若干獨(dú)立的波段，以便和遙感數(shù)據(jù)融合。這樣，遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)可在空間上對(duì)應(yīng)一致，又可在成因上互相說(shuō)明，以達(dá)到深入分析的目的。遙感數(shù)據(jù)是以柵格格式記錄的，而地面采集的地理數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)出383.2遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合步驟（1）地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化

為了使非遙感的地理數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)融合，前提條件是必須使地理數(shù)據(jù)可作為遙感數(shù)據(jù)的一個(gè)“波段”，這就是說(shuō)通過(guò)一系列預(yù)處理，使地理數(shù)據(jù)①成為網(wǎng)格化的數(shù)據(jù)；②地面分辨率與遙感數(shù)據(jù)一致；③對(duì)應(yīng)地面位置與遙感影像配準(zhǔn)。

網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成：原始采集的地理數(shù)據(jù)多種多樣，其中以離散形式采樣的數(shù)據(jù)居多，如高程點(diǎn)值、土壤酸堿度值與氣溫值等。這種數(shù)據(jù)不能以統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型生成網(wǎng)格，但在某一局部仍可用近似的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表達(dá)，因此常采用局部擬合法進(jìn)行逐點(diǎn)內(nèi)插。

3.2遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合步驟39與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)：地理數(shù)據(jù)生成網(wǎng)格時(shí)，網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的地面分辨率應(yīng)與遙感數(shù)據(jù)的地面分辨率一致。如果從