新遙感制圖精講

一、遙感的概念與分類遙感簡單的說，它的含義就是遙遠(yuǎn)的感知，即通過非直接接觸目標(biāo)的方式，而能獲取被探測目標(biāo)的信息，并能通過識別與分類，了解該目標(biāo)的質(zhì)量、數(shù)量、空間分布及其動態(tài)變化的有關(guān)特征。

遙感技術(shù)是指從地面到高空對地球和天體進(jìn)行觀測的各種綜合技術(shù)總稱，由遙感平臺、傳感儀器、信息接收、處理、應(yīng)用等部分組成。遙感平臺主要有飛機(jī)、人造衛(wèi)星和載人飛船。傳感儀器由可見光、紅外、紫外攝像機(jī)，紅外、多譜段掃描儀，微波輻射、散射計，側(cè)視雷達(dá)，專題成像儀，成像光譜儀等，并且在不斷向多譜段、多極化高分辨率和微型化方向發(fā)展。各種傳感儀器將記錄到的數(shù)字或圖像信息，通過校正、變換分解、組合等光學(xué)圖像處理或數(shù)字圖像處理后，以膠片、圖像或數(shù)字磁帶等方式提供給用戶。用戶在進(jìn)行分析判讀或在地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)支持下，制成專題地圖或統(tǒng)計圖表，為資源與環(huán)境的調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測，以及軍事偵察等提供信息服務(wù)。第1頁/共26頁第一頁，共27頁。遙感的原理與流程

第2頁/共26頁第二頁，共27頁。

二、遙感的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域遙感信息的主要特點(diǎn)可以概括為以下幾個方面：（1）宏觀性和綜合性（2）多波段性（3）多時相性

三、遙感制圖的信息源編制地圖，必須要有空間數(shù)據(jù)，也就是地圖的信息源，而遙感信息的判讀與制圖的目的，就是要從遙感圖像上將經(jīng)過概括化了的地面信息提取出來，并將其典型特征用地圖符號表示在二維平面上，以供人們?nèi)フJ(rèn)識和識別圖上所顯示的離散化、特征化了的信息。第3頁/共26頁第三頁，共27頁。

1主要信息源截至目前世界各國已經(jīng)發(fā)射的遙感衛(wèi)星有數(shù)十種之多，例如美國的陸地衛(wèi)星（Landsat）、氣象衛(wèi)星(NOAA)、海洋衛(wèi)星(Seasat),法國的SPOT衛(wèi)星，日本的MOS衛(wèi)星，JERS衛(wèi)星、ADES衛(wèi)星，歐空局的ERS衛(wèi)星和印度的IRS衛(wèi)星等。我國目前經(jīng)常使用的信息源主要有美國的Landsat-TM、NOAA-AVHRR和法國的POT-HRV。第4頁/共26頁第四頁，共27頁。QuickBird衛(wèi)星北京公主墳立交橋

QuickBird衛(wèi)星是2001年10月18日在美國發(fā)射成功的目前世界上商業(yè)衛(wèi)星中分辨率最高、性能較優(yōu)的一顆衛(wèi)星。它在空間分辨率（0.61米），多光譜成像（1個全色通道、4個多光譜通道）、成像幅寬（16.5公里X16.5公里）、成像擺角等方面具有顯著的優(yōu)勢，能夠滿足更專業(yè)、更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的遙感用戶。

第5頁/共26頁第五頁，共27頁。IKONOS是美國空間成像公司于1999年9月24日發(fā)射升空的世界第一顆高分辨率商用衛(wèi)星，是由美國洛克希德馬丁(LockheedMartin)公司設(shè)計制造的。雷神（Raytheon）公司負(fù)責(zé)建立地面接收系統(tǒng)和影像處理系統(tǒng)即客戶服務(wù)系統(tǒng)。IKONOS衛(wèi)星不僅能夠提供高清晰度,分辨率達(dá)1米的衛(wèi)星影像,而且開拓了一個新的更快捷、更經(jīng)濟(jì)獲得最新地球影像信息的途徑。IKONOS的影象的效果接近于航片，行人已可分辨。美國的IKONOS衛(wèi)星

毛主席紀(jì)念堂

第6頁/共26頁第六頁，共27頁。

陸地衛(wèi)星7號（原稱為地球資源技術(shù)衛(wèi)星）于1999年4月15日由美國航空航天局發(fā)射，攜帶了增強(qiáng)型主題成像傳感器（ETM+）。它是陸地星-6的改進(jìn)型。其特點(diǎn)是具有同NASA的跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的橫向中繼站，還擁有數(shù)據(jù)流中的"海事星"全球定位系統(tǒng)信息，能提供圖像定位信息。該衛(wèi)星還裝有寬帶高容量磁帶記錄儀以及增強(qiáng)主題測繪儀以適度改進(jìn)陸地星-6。分辨率70米。

陸地衛(wèi)星7號

陸地衛(wèi)星7號圖像

第7頁/共26頁第七頁，共27頁。

Spot4衛(wèi)星Spot三維衛(wèi)星影像

Spot對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)是由法國空間研究中心發(fā)展的，參與的國家還有比利時和瑞典。系統(tǒng)包含了衛(wèi)星、對衛(wèi)星控制和編程的地面設(shè)施、圖像制作處理和分發(fā)的機(jī)構(gòu)等。分辨率10-20米。

第8頁/共26頁第八頁，共27頁。RADARSAT衛(wèi)星及圖像

RADARSAT衛(wèi)星是加拿大于95年11月4日發(fā)射的，它具有7種模式、25種波束，不同入射角，因而具有多種分辨率、不同幅寬和多種信息特征。適用于全球環(huán)境和土地利用、自然資源監(jiān)測等。分辨率10-30米（工作模式由精細(xì)、標(biāo)準(zhǔn)模式）。

第9頁/共26頁第九頁，共27頁。CBERS-1中巴資源衛(wèi)星由中國與巴西于1999年10月14日合作發(fā)射，是我國的第一顆數(shù)字傳輸型資源衛(wèi)星。星上三種遙感相機(jī)可晝夜觀測地球，利用高碼速率數(shù)傳系統(tǒng)將獲取的數(shù)據(jù)傳輸回地球地面接收站。分辨率19.5米。

第10頁/共26頁第十頁，共27頁。

2.空間分辨率及制圖比例尺的選擇

空間分辨率即地面分辨率，指遙感儀器所能分辨的最小目標(biāo)的實(shí)地尺寸，也就是遙感圖像上一個像元所對應(yīng)地面范圍的大小。由于遙感制圖是利用遙感圖像來提取專題制圖信息的，因此在選擇遙感圖像空間分辨率時要考慮以下兩點(diǎn)要素：一是判讀目標(biāo)的最小尺寸，二是地圖成圖比例尺。

遙感圖像的空間分辨率與地圖比例尺有密切關(guān)系：空間分辨率越高圖像可放大的倍數(shù)越大，地圖的成圖比例尺也越大。第11頁/共26頁第十一頁，共27頁。

3.波普分辨率與波段選擇

波普分辨率，是由傳感器所使用的波段數(shù)目，也就是選擇的通道數(shù)，以及波段的波長和寬度所決定。各遙感器波普分辨率在設(shè)計時，都是有針對性的，多波段的傳感器提供了空間環(huán)境不同的信息。以TM為例：

TM1藍(lán)波段：對葉綠素和夜色素濃度敏感，用于區(qū)分土壤與植被、落葉林與針葉林、近海水域制圖。

TM2綠波段：對無病害植物葉綠素反射敏感

TM3紅波段：對葉綠素吸收敏感，用于區(qū)分植物種類。

TM4近紅外波段：對無病害植物近紅外反射敏感，用于生物量測定及水域判別。

TM5中紅外波段：對植物含水量和云的不同反射敏感，可判斷含水量和雪、云。

TM6遠(yuǎn)紅外波段：作溫度圖，植物熱強(qiáng)度測量第12頁/共26頁第十二頁，共27頁。

4.時間分辨率與時相的選擇

時間分辨率是指對同一地區(qū)遙感影像重復(fù)覆蓋的頻率。由于遙感圖像信息的時間分辨率差異較大，因此，用遙感制圖的方式反映某種制圖對象的動態(tài)變化時，不僅要搞清這種制圖對象本身變化的時間間隔或變化周期，同時還要了解有沒有與之相對應(yīng)的遙感信息源。同時還應(yīng)該看到，時間分辨率和時相的選擇，二者之間存在著非常密切的關(guān)系。只有具有較多種類的時間分辨率的遙感信息，才能比較容易的挑選出滿足要求的理想時相，不會因?yàn)橹T如氣象等因素的影響而得不到所要求的時相信息。第13頁/共26頁第十三頁，共27頁。

四、遙感圖像的處理方法

1.遙感圖像的糾正處理人造衛(wèi)星在運(yùn)行過程中，由于飛行姿態(tài)和飛行軌道、飛行高度的變化以及傳感器本身誤差的影響等，常常會引起衛(wèi)星遙感圖像的幾何畸變，因此，把遙感數(shù)據(jù)提供給編制專題圖之前，必須經(jīng)過糾正處理，包括粗處理和精處理。

2.遙感圖像的增強(qiáng)處理在進(jìn)行遙感圖像判讀之前，要進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，包括光學(xué)圖像增強(qiáng)處理和數(shù)字圖像增強(qiáng)處理。光學(xué)圖像增強(qiáng)處理主要是為了加大不同地物影像的密度差。常用的方法有假彩色合成、等密度分割、圖像相關(guān)掩膜。數(shù)字圖像增強(qiáng)處理的主要特點(diǎn)是借助計算機(jī)來加大圖像的密度差，常用的方法有反差增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)、空間濾波等。第14頁/共26頁第十四頁，共27頁。

五、遙感圖像的專題信息提取

1.目視判讀是用肉眼或借助簡單判讀儀器，運(yùn)用各種判讀標(biāo)志，觀察遙感圖像的各種影像特征和差異，經(jīng)過綜合分析，最終提取出判讀結(jié)論。

（1）常用方法有直接判定法、對比分析法和邏輯推理法

直接判定法，是通過色調(diào)、形態(tài)、組合特征等直接判讀標(biāo)志，判定和識別地物。

對比分析法是采用不同波段、不同時相的遙感圖像，各種地物的波普測試數(shù)據(jù)，及其他有關(guān)的地面調(diào)查資料，進(jìn)行對比分析，將原來不易區(qū)分的地物區(qū)別開來。

邏輯推理法，是專業(yè)判讀人員利用專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用地學(xué)規(guī)律進(jìn)行相關(guān)分析，將潛在專題信息提取出來。

（2）工作程序包括判讀前的準(zhǔn)備工作，建立判讀標(biāo)志，室內(nèi)判讀及野外驗(yàn)證。第15頁/共26頁第十五頁，共27頁。

2.計算機(jī)自動識別與分類是利用遙感數(shù)字圖像信息，由計算機(jī)進(jìn)行自動識別與分類，從而提取專題信息的方法。

(1)計算機(jī)自動識別，又稱模式識別，是將經(jīng)過精處理的遙感圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)計算機(jī)研究獲得的圖像特征進(jìn)行的處理。具體處理方法有：

統(tǒng)計概率法是根據(jù)物體的光譜特征進(jìn)行自動識別；

語言結(jié)構(gòu)法是根據(jù)物體的圖形進(jìn)行識別；

模糊數(shù)字法是根據(jù)物體最明顯的本質(zhì)特征進(jìn)行識別。

(2)計算機(jī)自動分類，可分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種。

監(jiān)督分類，是根據(jù)已知試驗(yàn)樣本提出的特征參數(shù)建立判讀函數(shù)，對各待分類點(diǎn)進(jìn)行分類的方法。

非監(jiān)督分類，是事先并不知道待分類點(diǎn)的特征，而是僅根據(jù)各待分點(diǎn)特征參數(shù)的統(tǒng)計特征，建立決策規(guī)則并進(jìn)行分類的一種方法。第16頁/共26頁第十六頁，共27頁。

六、衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖

利用衛(wèi)星影像編圖，根據(jù)它的技術(shù)條件和線劃的地理要素，可分為：衛(wèi)星影像鑲嵌圖、衛(wèi)星影像圖和衛(wèi)星影像地圖三種。不另外進(jìn)行影像的幾何糾正，將多幅影響依像幅邊框顯示的經(jīng)緯度位置，鑲輯拼貼而成的影像圖，稱為衛(wèi)星影像鑲嵌圖，其像點(diǎn)誤差相對于地面控制點(diǎn)大于1′。在鑲嵌圖上，只注記出少量地理要素名稱，如主要河流、主要山峰、縣市以上居民點(diǎn)、鐵路和主干公路的名稱。影像鑲嵌圖的作用是提供空間位置的檢索。進(jìn)行了影像平面位置的幾何糾正和影像增強(qiáng)，圖上繪制出較全面的地理要素，稱為衛(wèi)星影像圖。在衛(wèi)星影像上，能夠依據(jù)數(shù)字地面模型，進(jìn)行共線方程糾正，有詳細(xì)的地理要素的影像圖，稱為衛(wèi)星影像地圖。第17頁/共26頁第十七頁，共27頁。

七、衛(wèi)星影像圖的編制過程衛(wèi)星影像圖的產(chǎn)生和編制過程包括：（1）衛(wèi)星數(shù)據(jù)的幾何糾正（2）像元亮度的重采樣（3）影像鑲嵌（4）彩色合成（5）多種信息復(fù)合（6）矢量數(shù)據(jù)的符號化（7）圖像的輸出產(chǎn)品，其主要形式是噴墨彩圖、像紙圖像和印刷品第18頁/共26頁第十八頁，共27頁。第二節(jié)從影像生成專題地圖一、目視解釋的專題地圖

（1）影像預(yù)處理包括遙感數(shù)據(jù)的圖像校正、圖像增強(qiáng)，有時還需要實(shí)驗(yàn)室提供監(jiān)督或非監(jiān)督分類的圖像。

（2）目視解譯經(jīng)過建立影像判讀標(biāo)志，野外判讀，室內(nèi)解譯，得到繪有圖斑的專題解譯原圖。

（3）地圖概括按比例尺及分類的要求，進(jìn)行專題解譯原圖的概括。專題地圖需要正規(guī)的地理底圖，所以地圖概括的同時也進(jìn)行圖斑向地理底圖的轉(zhuǎn)繪。

（4）地圖整飾在轉(zhuǎn)繪完專題圖斑的地理底圖上進(jìn)行專題地圖的整飾工作。第19頁/共26頁第十九頁，共27頁。第20頁/共26頁第二十頁，共27頁。第21頁/共26頁第二十一頁，共27頁。第22頁/共26頁第二十二頁，共27頁。

二、數(shù)字圖像處理的專題制圖

（1）影像預(yù)處理同目視解譯類似，影響經(jīng)過圖像校正、圖像增強(qiáng)，得到供計算機(jī)分類用的遙感影像數(shù)據(jù)。

（2）按專題要求進(jìn)行影像分類。

（3）專題類別的地圖概括包括在預(yù)處理中消除影像的孤立點(diǎn)，依成圖比例尺對圖斑尺寸的限制進(jìn)行柵格影像的概括。

（4）圖斑的柵格/矢量變換。

（5）與地理底圖疊加，生成專題地圖。第23頁/共26頁第二十三頁，共27頁。

三、遙感系列制圖

系列地圖，簡單說就是在內(nèi)容上和時