遙感概論課件

緒論1.1遙感的基本概念1.2遙感的技術(shù)特點(diǎn)1.3遙感的分類1.4遙感技術(shù)系統(tǒng)1.5遙感發(fā)展簡史1.1遙感的基本概念遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門綜合性探測技術(shù)。廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦產(chǎn)、軍事等各領(lǐng)域，成為資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)調(diào)城市規(guī)劃不可缺少的有效手段。廣義遙感

泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括對(duì)電磁場、重力場、機(jī)械波（聲波、地震波）等的探測。狹義遙感

不直接接觸物體，從遠(yuǎn)處通過傳感器接收來自目標(biāo)地物的電磁波信息，經(jīng)過對(duì)信息的處理，判別出目標(biāo)物的屬性和特征。傳感器是收集、量測和記錄遙遠(yuǎn)目標(biāo)的信息的儀器，是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心。傳感器一般由信息收集、探測系統(tǒng)、信息處理和信息輸出4部分組成。

1.2遙感技術(shù)的特點(diǎn)宏觀性、綜合性--覆蓋范圍大一景TM影像為185×185平方公里；影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的。多波段性—信息量豐富綠光波段近紅外波段多時(shí)相性—?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測、變化分析198619922002效率高、成本低大大節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。美國陸地衛(wèi)星的經(jīng)濟(jì)投入與取得的效益比為1：80或更多。局限性不確定性—同物異譜、異物同譜分辯率受光學(xué)技術(shù)限制，目前最高0.45m，不能滿足高精度生產(chǎn)需求。發(fā)展高光譜高分辨率遙感，提高準(zhǔn)確性。1.3遙感的分類1按照遙感的工作平臺(tái)分類：地面平臺(tái)：為航空和航天遙感作校準(zhǔn)和輔助工作。航空平臺(tái)：80km以下，包括飛機(jī)和氣球。航天平臺(tái)：80km以上，包括高空探測火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)。

2按電磁波的波段分類：可見光遙感：電磁波波長范圍：0.38-0.76μm紅外遙感：電磁波波長范圍：0.76-1000μm微波遙感：磁波波長范圍：1mm-10m3、按照遙感應(yīng)用的目的分類：環(huán)境遙感農(nóng)業(yè)遙感林業(yè)遙感地質(zhì)遙感4、按照資料的記錄方式：成像方式非成像方式5、按照傳感器工作方式分類：

主動(dòng)遙感：指傳感器帶有能發(fā)射訊號(hào)（電磁波）的輻射源，能主動(dòng)發(fā)射電磁波，同時(shí)接收目標(biāo)物反射或散射回來的電磁波，以此所進(jìn)行的探測。被動(dòng)遙感：指傳感器無輻射源，僅利用傳感器被動(dòng)的接收來自地物反射自然輻射源（如太陽）的電磁輻射或自身發(fā)出的電磁輻射，而進(jìn)行的探測。1.4遙感技術(shù)系統(tǒng)

遙感技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)從地面到空間，從信息收集、存儲(chǔ)、傳輸處理到分析判讀、應(yīng)用的完整技術(shù)系統(tǒng)。遙感技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括：1.遙感信息獲取地物空間信息主要由搭載在遙感平臺(tái)上的傳感器來獲取。接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出2.遙感數(shù)據(jù)的傳輸與接收傳感器接收到地物目標(biāo)的電磁波信記錄在膠片或磁帶（存貯器）上，發(fā)回到地面接收站。3.數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用數(shù)據(jù)校正、遙感圖像解釋與分析、遙感制圖。1.5遙感發(fā)展史一.遙感發(fā)展概況RemoteSensing的提出：美國學(xué)者布魯伊特（E·L·Pruitt）于1960年提出。1961年美國密執(zhí)安大學(xué)等組織發(fā)起的環(huán)境科學(xué)討論會(huì)上正式被采用。遙感發(fā)展的三個(gè)階段：萌芽階段航空遙感階段航天遙感階段1萌芽階段1839年，達(dá)格雷發(fā)表第一張空中相片；1858年，法國人用氣球攜帶照相機(jī)拍攝了巴黎的空中照片；1882年，英國人用風(fēng)箏拍攝地面照片；1903年，用鴿子拍攝地面照片。第一張空中像片GFTournachon

1820-1910

在氣球上拍攝第一張巴黎的航空像風(fēng)箏拍攝地震后的舊金山（1906.4.18)高2000英尺

GRLawrence2.航空遙感階段1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)，為航空遙感創(chuàng)造了條件。1909年，意大利人首次利用飛機(jī)拍攝地面照片。一戰(zhàn)中，航空照相技術(shù)用于獲取軍事情報(bào)。一戰(zhàn)后，航空攝影用于地形測繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查。1930年，美國開始全國航空攝影測量。1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片。

萊特兄弟發(fā)明的飛機(jī)一戰(zhàn)中用飛機(jī)進(jìn)和航空攝影及獲取航空影像二戰(zhàn)中拍攝的航空影像3.航天遙感階段遙感新時(shí)期的開始：1957年10月4日前蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星1960年，美國發(fā)射了TIROS-1和NOAA-1太陽同步氣象衛(wèi)星。1972年，美國發(fā)射ERTS-1（后改名為Landsat-1），裝有MSS傳感器，分辨率79米。1982年，美國發(fā)射Landsat-4，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米。1986年法國發(fā)射SPOT-1，裝有PAN和XS遙感器，分辨率提高提高到10米。1988年9月7號(hào)，中國發(fā)射的第一顆“風(fēng)云1號(hào)”氣象衛(wèi)星。1999年，美國發(fā)射IKNOS，空間分辨率提高到1米。1999年，美國發(fā)射QUICKBIRD-2，空間分辨率提高到0.61米。二、我國遙感發(fā)展概況50年代，航空攝影和應(yīng)用工作。主要用于制圖以及鐵路、地質(zhì)、林業(yè)等領(lǐng)域的調(diào)查和勘測。70年代，全國普遍采用航空攝影測量技術(shù)。1970.4.24發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)東方紅1號(hào)。經(jīng)80年代及90年代初的發(fā)展，我國相繼完成了從單一黑白攝影向彩色、彩紅外、多波段攝影等多手段探測的航空遙感的轉(zhuǎn)變；遙感在地質(zhì)、測繪領(lǐng)域得到較廣泛應(yīng)用。三.遙感的發(fā)展趨勢空間分辨率越來越高高光譜遙感的迅速發(fā)展雷達(dá)衛(wèi)星成為重要的信息來源由資源遙感轉(zhuǎn)向環(huán)境遙感由定性遙感轉(zhuǎn)向定量遙感與GIS、GPS的進(jìn)一步結(jié)合--3S集成四、主要遙感圖像處理軟件ERDASIMAGINEPCIGeomaticaENVI四、國內(nèi)3S

論壇集錦GIS帝國(/bbs/index.asp)地理信息系統(tǒng)論壇（/bbs/）GIS空間站(/bbs/)集思學(xué)院(Http:///bbs)超圖論壇(Http:///bbs)三思而行(Http://)GIS時(shí)代網(wǎng)（/）五、國內(nèi)遙感相關(guān)主要期刊《遙感學(xué)報(bào)》《遙感信息》《國土資源遙感》《遙感技術(shù)與應(yīng)用》《武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版》《測繪學(xué)報(bào)》《測繪通報(bào)》《地理與地理信息科學(xué)》《地理科學(xué)進(jìn)展》

遙感圖像處理4.1數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)一、光學(xué)圖像與數(shù)字圖像（一）基本概念

早期的遙感技術(shù)通過攝影成像方法得到的像片稱之為光學(xué)圖像。能在計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)、運(yùn)算、顯示和輸出的圖像稱為數(shù)字圖像。

遙感圖像可以看成是由無數(shù)個(gè)很小的單元（像元）組成的，每個(gè)像元的明暗程度記錄了成像瞬間的物體的電磁輻射強(qiáng)度。圖像的表示：O圖像xy(x,y)表示像元的位置；f(x,y)表示（x,y)位置上的對(duì)應(yīng)地物電磁輻射強(qiáng)度。O圖像xy1234213456Pixel遙感影像經(jīng)過“離散化”取樣才能變成計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)和運(yùn)算的數(shù)字圖像。函數(shù)f(x,y)的取值：離散整數(shù)取樣是根據(jù)需要，將灰度空間分成2n級(jí)（目前n的取值有1、4、7、8，甚至更多），然后根據(jù)方格內(nèi)電磁輻射強(qiáng)弱取其平均值整數(shù)作為函數(shù)f(x,y)的值。一幅圖像表示為數(shù)字圖像其實(shí)質(zhì)是一個(gè)數(shù)字矩陣。數(shù)字矩陣可以計(jì)算機(jī)里進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)算。像元：坐標(biāo)數(shù)值行、列定義像元位置數(shù)值通常用8bits記錄28=256灰度值范圍為0-255每個(gè)像元是圖像的基本元素遙感影像的表現(xiàn)（二）圖像數(shù)字化

一幅光學(xué)圖像經(jīng)過離散取樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過程即圖像數(shù)字化。

圖像數(shù)字化內(nèi)容：（1）圖像空間位置的數(shù)字化，即圖像的空間取樣。（2）圖像灰度的數(shù)字化，即指從圖像灰度的連續(xù)變化中進(jìn)行離散的采樣，目前經(jīng)常使用的灰度量度有2級(jí)，64級(jí)，128級(jí)，256級(jí)。除光學(xué)圖像可以數(shù)字化為數(shù)字圖像外，更多的遙感圖像源于傳感器獲得后直接的數(shù)字產(chǎn)品，如：SPOT,MSS,TM,ETM等航天遙感數(shù)字。（三）灰度直方圖

表示一幅數(shù)字圖像像元灰度分布狀態(tài)。橫軸表示灰度級(jí)，縱軸（Pi=mi/M)表示灰度級(jí)為gi的像元個(gè)數(shù)mi占像元總數(shù)Ｍ的百分比。將2n個(gè)Pi繪于圖上，所形成的統(tǒng)計(jì)直方圖叫灰度直方圖。通過灰度直方圖可以直觀地了解圖像增強(qiáng)的效果。二、遙感圖像處理的主要內(nèi)容1.圖像校正：輻射校正、幾何校正等；2.增強(qiáng)處理：彩色增強(qiáng)、直方圖增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、多源信息融合等；3.圖像變換：消除干擾、濾掉噪聲、提高圖像的質(zhì)量，如Ｋ－Ｌ變換等；4.圖像分類：非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類等。4.2圖像輻射校正一、圖像輻射校正（一）光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差校正光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差主要是由鏡頭中心和邊緣的透射光的強(qiáng)度不一致造成的，它使得在圖像上不同位置的同一類地物有不同的灰度值。設(shè)原始圖像灰度值g，校正的圖像灰度g’,則有g(shù)’=g/cosα

α為像點(diǎn)成像時(shí)光線與主光軸夾角。（二）光電掃描儀內(nèi)部輻射誤差的校正

兩類誤差：（1）光電轉(zhuǎn)換誤差；（2）探測器增益變化引起的誤差。消除方法：楔校準(zhǔn)處理方法二、大氣校正消除由大氣散射引起的輻射誤差的處理過程。（一）公式法與衛(wèi)星掃描同步進(jìn)行野外波譜測試，將地面測量結(jié)果與衛(wèi)星影像對(duì)應(yīng)像元亮度值進(jìn)行回歸分析，回歸方程為：式中，LAi為衛(wèi)星觀測值；Ri為地面反射率；

a和b為回歸系數(shù)；系數(shù)a為大氣散射引起對(duì)輻射的干擾部分

a=SiLBiSi為系統(tǒng)增益因素；Lbi為大氣路徑輻射率；b表示輻射率Lai隨地面反射率Ri遞增而增長的程度大??；Ti為大氣透射率；Hi為太陽輻照度；θ為太陽天頂角；計(jì)算方法是對(duì)各個(gè)波段分別進(jìn)行，i代表各波段的序號(hào)。計(jì)算Lai時(shí)需要獲得當(dāng)時(shí)具體氣象參數(shù)。由前面的公式可得：

L’Ai即為校正后圖像灰度值；a為大氣附加輻射部分。將上式代入可得：（二）回歸分析法用長波數(shù)據(jù)來校正短波數(shù)。在不受大氣影響的波段（如TM5）和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標(biāo)，將每一目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段灰度值提取出來進(jìn)行回歸分析。為TM5波段的亮度均值；為TM1亮度均值；a1,b1計(jì)算如下：T1、T5表示TM1與TM5波段灰度值，為TM1波段校正后的灰度值。輻射回歸分析圖：（三）直方圖校正法

通過灰度直方圖對(duì)比找出校正量。4.3圖像幾何校正一、遙感圖像幾何畸變來源（1）遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化（2）地形起伏影響（3）地球表面曲率的影響

（4）大氣折射的影響（5）地球自轉(zhuǎn)的影響二、遙感圖像幾何校正原理包括光學(xué)校正和數(shù)字糾正兩種方法。數(shù)字糾正是對(duì)圖像每個(gè)像元逐個(gè)地解析糾正處理，其包括兩方面：一是像元坐標(biāo)變換；二是像元灰度值重新計(jì)算（重采樣）。（一）坐標(biāo)變換首先要確定原始圖像和糾正后圖像之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。包括：從原始圖像陣列出發(fā)，依次對(duì)其中每一個(gè)像元分別計(jì)算其在輸出（糾正后）圖像的坐標(biāo)，即：),(),(yxFXFYxyxy==(二）輸出圖像的邊界大小1、先求出原始圖像四個(gè)角點(diǎn)（1,2,3,4）在糾正后圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（1’,2’,3’,4’）的坐標(biāo)（X1’,Y1’）(X2’,Y2’)(X3’,Y3’)(X4’,Y4’)。),(),(yxFXFYxyxy==2、求出最大值和最小值（Xb、Yb和Xa、Ya）；3、令地面上坐標(biāo)（Yb、Xa）和(Ya、Yb)的點(diǎn)（圖像左上角點(diǎn)）為輸出圖像的第一行第一列像元，以dx和dy劃分網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格代表輸出圖像的一個(gè)像元，在它輸出圖像陣列中的位置為：

X，Y為地面某網(wǎng)格中心的坐標(biāo)值；I，J為該網(wǎng)格位于輸出圖像陣列中的行列序號(hào)；dx,dy為輸出圖像陣列像元的地面尺寸。（三）數(shù)字圖像灰度值的重采樣校正前后圖像的分辨率變化、像元點(diǎn)位置相對(duì)變化引起輸出圖像陣列中的同名點(diǎn)灰度值變化。重采樣：P’的灰度值取決于周圍列陣點(diǎn)上像元的灰度值對(duì)其所作的貢獻(xiàn)，這就是灰度值重采樣。1、最近鄰法從周圍四個(gè)點(diǎn)中用距離投影點(diǎn)最近像元灰度值代替輸出像元灰度值。2、雙線性內(nèi)插法

投影點(diǎn)周圍4個(gè)相鄰像元灰度值，利用X方向和Y方向進(jìn)行三次插值。3、雙三次卷積法取與投影點(diǎn)鄰近的16個(gè)象元灰度值（4*4），計(jì)算輸出象元的灰度值。三、數(shù)字圖像幾何校正方法有多項(xiàng)式糾正法和共線方程糾正法。前者較常用。多項(xiàng)式糾正法的基本思想：回避成像的空間幾何過程，而真接對(duì)圖像變形的本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬。常用的二元齊次多項(xiàng)式糾正變換方程為：式中，x,y為某像元的原始圖像坐標(biāo)；X,Y為糾正后同名點(diǎn)的地面（或地圖）坐標(biāo)；ai,bi為多項(xiàng)式系（i=0,1,2…多項(xiàng)式系數(shù)求出后，根據(jù)上述公式可以求解原始圖像任一像元的坐標(biāo)，并對(duì)圖像灰度進(jìn)行內(nèi)插，獲取某種投影的糾正圖像。一般選擇最小控制點(diǎn)的數(shù)量為:(n+1)(n+2)/2,為多項(xiàng)式次數(shù)。4.4遙感圖像增強(qiáng)處理一、彩色增強(qiáng)處理二、反差增強(qiáng)三、空間濾波四、彩色變換五、圖像運(yùn)算六、多光譜變換七、多源信息復(fù)合一、彩色增強(qiáng)處理

假彩色合成選取同一目標(biāo)的三個(gè)多光譜數(shù)據(jù)合成一幅彩色圖像。二、反差增強(qiáng)又稱對(duì)比度變換、對(duì)比度擴(kuò)展。對(duì)比度變換直方圖拉伸直方圖均衡直方圖匹配線性變換（分段線性）非線性變換1、直方圖拉伸（1）線性變換增強(qiáng)前后灰度函數(shù)關(guān)系符合線性關(guān)系式：

x’=kx+bx’增強(qiáng)后的灰度值,x增強(qiáng)前的灰度值,b常數(shù),k斜率InputDNOutputDNb1255255a1a2b2xaxb（2）分段線性變換原始圖象變換后圖象（3）非線性變換2、直方圖均衡化非線性的增強(qiáng)方法。將每個(gè)灰度區(qū)間等概率分布，代替了原來的隨機(jī)分布，即增強(qiáng)后的每個(gè)灰度級(jí)內(nèi)有大致相同的象元數(shù)；通過改變灰度區(qū)間來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)灰度值的出現(xiàn)頻率來分配它們的亮度顯示范圍，頻率高的部分被增強(qiáng)了,頻率低的部分被壓縮。增強(qiáng)了峰值處的對(duì)比度，而減弱兩端（最亮和最暗）的對(duì)比度。原始的直方圖均衡化后的直方圖3、直方圖匹配把原圖象的直方圖變換為某種指定形狀的直方圖或某一參考圖象的直方圖，然后按照已知的指定形態(tài)的直方圖調(diào)整原圖象各象元的灰級(jí)，最后得到一個(gè)直方圖匹配的圖象。使用的模板有正態(tài)拉伸匹配、暗區(qū)拉伸匹配、亮區(qū)拉伸匹配。主要應(yīng)用于有一幅很好的圖象作為標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對(duì)另一圖象進(jìn)行匹配，以改善被處理圖象的質(zhì)量應(yīng)用于數(shù)字鑲嵌。三、空間濾波（鄰域增強(qiáng)）對(duì)比度變換：點(diǎn)增強(qiáng)，是單個(gè)像元的運(yùn)算，從整體上改善圖像質(zhì)量；空間濾波：中心像元與周圍相鄰像元間的運(yùn)算，用于去噪聲、圖像平滑、銳化和相關(guān)運(yùn)算。1、圖像卷積運(yùn)算模板圖像窗口作用：抑制噪聲，增強(qiáng)地物的某些特征2、平滑圖像中某些亮度變化過大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點(diǎn)（噪聲）時(shí)，采用平滑的方法可以減小變化，使亮度平緩或去掉“噪聲”點(diǎn)。均值平滑（濾波）：每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)取平均值來代替該像元值。中值濾波：每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)取中間亮度值來代替該像元值。均值平滑模板原始圖像均值濾波圖像3、銳化為了突出圖像的邊緣、線狀目標(biāo)或某些亮度變化率大的部分，可采用銳化方法。銳化后的圖像不再具有原圖像的特征，成為邊緣圖像。（1）羅伯特(Roberts)梯度r(i,j)r(i,j+1)r(i+1,j)r(i+1,j+1)意義在于用交叉的方法檢測出像元與其鄰域在上下之間或左右之間或斜方向之間的差異。（2）索伯爾(Sobel)梯度（3）Laplace算法算法意義是檢測亮度變化率的變化率，相當(dāng)于二階微分。

（4）定向檢測垂直定向檢測水平定向檢測Laplace算法1、單波段彩色變換單波段彩色變換是灰度圖像的彩色表示或顯示。又稱密度分割。密度分割：將連續(xù)的灰度值轉(zhuǎn)換為少量的灰度區(qū)間，并用不同的顏色表示，增強(qiáng)了圖像的目視解譯效果四、彩色變換TM3密度分割（5級(jí)）粗略顯示水體、植被、裸地/城鎮(zhèn)等HLS變換2、多波段彩色變換五、圖像運(yùn)算兩幅或多幅單波段圖像，空間配準(zhǔn)后可進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)。

1、差值運(yùn)算：兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對(duì)應(yīng)像元的亮度（灰度）值相減。差值圖像提供了不同波段或不同時(shí)相圖像間的差異信息。2、比值運(yùn)算：兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對(duì)應(yīng)像元的亮度（灰度）值相除（除數(shù)不為0）。比值圖像，像元的亮度反映了兩個(gè)波段光譜比值的差異，常用來檢測植被，消除“同物異譜”現(xiàn)象。1、差值運(yùn)算TM4-3-2TM4-TM32、比值運(yùn)算1）除數(shù)為零2）像元灰度值大于255。植被指數(shù)：是基于植被葉綠素在紅色波段的強(qiáng)烈吸收以及在近紅外波段的強(qiáng)烈反射，通過紅和近紅外波段的比值或線性組合實(shí)現(xiàn)對(duì)植被信息狀態(tài)的表達(dá)。植被指數(shù)有許多不同的表達(dá)公式：SR=NIR/R（simpleratio）（比值植被指數(shù)）NDVI=（NIR-R）/(NIR+R)（歸一化差值植被指數(shù)）SAVI=（1+L）（NIR-R）/（NIR+R+L），L=0.5（土壤修正植被指數(shù)）如對(duì)TM數(shù)據(jù)：

NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3）六、多光譜變換1、n維多光譜空間2、K-L變換又稱主成分變換，主成分分析（PCA,PrincipalComponentAnalysis）作用：去除相關(guān)性、突出地物特征壓縮數(shù)據(jù)剔除噪聲基本原理：求出一個(gè)變換矩陣，經(jīng)變換形成一組新的主分量波段。公式為：Y=AXY為變換后的主分量空間像元矢量X為變換前的多光譜空間像元矢量A為變換矩陣。是X空間協(xié)方差矩陣Σx的特征向量矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。步驟：計(jì)算原始圖象的協(xié)方差矩陣；計(jì)算的特征值和特征向量；生成主成分原始圖象TM1-5，7主成分圖象PC1-63、K-T變換[（Kauth-Thomas）變換]是一種線性變換，使坐標(biāo)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)之后坐標(biāo)軸的方向與地物，特別是和植被生長及土壤有密切的關(guān)系。Y=BX七、多源信息復(fù)合將多種遙感平臺(tái)，多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)之間以及遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)之間的信息組合匹配的技術(shù)。遙感信息復(fù)合遙感與非遙感信息復(fù)合不同傳感器的遙感信息復(fù)合不同時(shí)相的遙感信息復(fù)合1、遙感信息復(fù)合1）不同傳感器的遙感信息復(fù)合（以TM與SPOT圖像為例）步驟（1）配準(zhǔn)（2）復(fù)合方法一：直接復(fù)合法如：TM432每個(gè)波段圖像與SPOT圖像作逐點(diǎn)運(yùn)算，生成三幅圖像，然后進(jìn)行彩色合成，生成復(fù)合圖像。1）不同傳感器的遙感信息復(fù)合（以TM與SPOT圖像為例）方法二：代換法①TM多光譜圖像作PCA變換，用SPOT全色圖像代換變換后的第一主成分，然后作反變換；②TM作HLS變換，用SPOT全色圖像代換變換后的明度成分，然后作反變換。2、遙感與非遙感信息復(fù)合步驟：1、地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化（1） 網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成（2） 與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)2、最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選?。嚎蛇xPCA變換后的前兩個(gè)波段。3、復(fù)合大氣和環(huán)境對(duì)遙感的影響

一、大氣的成分大氣的傳輸特性：大氣對(duì)電磁波的吸收、散射和透射的特性。這種特性與波長和大氣的成分有關(guān)。大氣的成分：多種氣體、固態(tài)和液態(tài)懸浮的微粒混合組成的。大氣物質(zhì)與太陽輻射相互作用，是太陽輻射衰減的重要原因。二、大氣的結(jié)構(gòu)大氣的垂直分層：對(duì)流層、平流層、中氣層、熱層和大氣外層。對(duì)流層：航空遙感活動(dòng)區(qū)。遙感側(cè)重研究電磁波在該層內(nèi)的傳輸特性。平流層：較為微弱。中氣層：溫度隨高度增加而遞減。熱層：增溫層。電離層。衛(wèi)星的運(yùn)行空間。大氣外層：1000公里以外的星際空間。三、大氣對(duì)太陽輻射的影響太陽輻射的衰減過程：30%被云層反射回；17%被大氣吸收；22%被大氣散射；31%到達(dá)地面。（圖2-3）大氣的透射率公式：透射率與路程、大氣的吸收、散射有關(guān)。（一）大氣的吸收作用氧氣：小于0.2

μm；0.155為峰值。高空遙感很少使用紫外波段的原因。臭氧：數(shù)量極少，但吸收很強(qiáng)。兩個(gè)吸收帶；對(duì)航空遙感影響不大。水：吸收太陽輻射能量最強(qiáng)的介質(zhì)。到處都是吸收帶。主要的吸收帶處在紅外和可見光的紅光部分。因此，水對(duì)紅外遙感有極大的影響。二氧化碳：量少；吸收作用主要在紅外區(qū)內(nèi)。可以忽略不計(jì)。AbsorptionIncontrasttoscatter,atmosphericabsorptionresultsintheeffectivelossofenergytoatmosphericconstituents.Thisnormallyinvolvesabsorptionofenergyatagivenwavelength.Themostefficientabsorbersofsolarradiationinthisregardare:WaterVapourCarbonDioxideOzoneAbsorptionofEMenergybytheatmosphere（二）大氣的散射作用

散射作用：太陽輻射在長波過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開。改變了電磁波的傳播方向；干擾傳感器的接收；降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、影像模糊，影響判讀。大氣散射集中在太陽輻射能量最強(qiáng)的可見光區(qū)。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。ScatteringAtmosphericscatteringistheunpredictablediffusionofradiationbyparticlesintheatmosphere.Threetypesofscatteringcanbedistinguished,dependingontherelationshipbetweenthediameterofthescatteringparticle(a)andthewavelengthoftheradiation(

).ScatteringofEMenergybytheatmosphereRayleighScattera<

Rayleighscatteriscommonwhenradiationinteractswithatmosphericmolecules(gasmolecules)andothertinyparticles(aerosols)thataremuchsmallerindiameterthatthewavelengthoftheinteractingradiation.TheeffectofRayleighscatterisinverselyproportionaltothefourthpowerofthewavelength.Asaresult,shortwavelengthsaremorelikelytobescatteredthanlongwavelengths.Rayleighscatterisoneoftheprincipalcausesofhazeinimagery.Visuallyhazediminishesthecrispnessorcontrastofanimage.RelationshipbetweenpathlengthofEMradiationandthelevelofatmosphericscatterMieScattera<=>

Miescatterexistswhentheatmosphericparticlediameterisessentiallyequaltotheenergywavelengthsbeingsensed.WatervapouranddustparticlesaremajorcausesofMiescatter.ThistypeofscattertendstoinfluencelongerwavelengthsthanRayleighscatter.AlthoughRayleighscattertendstodominateundermostatmosphericconditions,Mie

scatterissignificantinslightlyovercastones.Non-selectivescattera>

Non-selectivescatterismoreofaproblem,andoccurswhenthediameteroftheparticlescausingscatteraremuchlargerthanthewavelengthsbeingsensed.Waterdroplets,thatcommonlyhavediametersofbetween5and100mm,cancausesuchscatter,andcanaffectallvisibleandnear-to-mid-IRwavelengthsequally.Consequently,thisscatteringis“non-selective”withrespecttowavelength.Inthevisiblewavelengths,equalquantitiesofbluegreenandredlightarescattered.Non-SelectivescatterofEMradiationbyacloud三種散射作用瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長小得多時(shí)，此時(shí)的散射稱為瑞利散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍(lán)光是4微米紅外線散射的1萬倍。瑞利散射對(duì)可見光的影響較大，對(duì)紅外輻射的影響很小，對(duì)微波的影響可以不計(jì)。多波段中不使用藍(lán)紫光的原因：顏色紅橙黃黃綠青蘭紫紫外線波長0.70.620.570.530.470.40.3散射率11.62.23.34.95.430.0無云的晴天，天空為什么呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽為什么都偏橘紅色？米氏散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長差不多時(shí)的大氣散射。云、霧的粒子大小與紅外線的波長接近，所以云霧對(duì)對(duì)紅外線的米氏散射不可忽視。無選擇性散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長大得多時(shí)所發(fā)生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強(qiáng)度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產(chǎn)生非選擇性散射。云霧為什么通常呈現(xiàn)白色？結(jié)論

太陽輻射衰減的原因是什么？在可見光和近紅外波段，大氣最主要的散射作用是什么？無云的晴天，天空為什么呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽為什么都偏橘紅色？微波為什么具有極強(qiáng)的穿透云層的作用？為什么在選擇遙感工作波段時(shí)，要考慮大氣層的散射和吸收作用？四、大氣窗口1、大氣窗口：通過大氣而較少被反射、吸收或散射的投射率較高的電磁輻射波段。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。常見的大氣窗口：AtmosphericWindowsSomesensors,especiallythoseonmeteorologicalsatellites,seektodirectlymeasureabsorptionphenomenasuchasthoseassociatedwithCO2andothergaseousmolecules.NotethattheatmosphereisnearlyopaquetoEMradiationinthemidandfarIRInthemicrowaveregion,bycontrast,mostoftheEMradiationmovesthroughunimpeded-sothatradaratcommonlyusedwavelengthswillnearlyallreachtheEarthsurfaceunimpeded-althoughspecificwavelengthsarescatteredbyraindrops.五、環(huán)境對(duì)地物光譜特性的影響地物的物理性狀光源的輻射強(qiáng)度：緯度與海拔高度季節(jié)：太陽高度不同探測時(shí)間：時(shí)間不同，反射率不同。氣象條件地物的光譜特性

任何地物都有自身的電磁輻射規(guī)律，如反射、發(fā)射、吸收電磁波的特性。少數(shù)還有透射電磁波的特性。地物的這種特性稱為：地物的光譜特性。地物的反射率、吸收率和透射率對(duì)于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即為弱輻射體；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。一、地物的反射光譜特性地物的反射率（反射系數(shù)或亮度系數(shù)）：地物對(duì)某一波段的反射能量與入射能量之比。反射率隨入射波長而變化。影響地物反射率大小的因素：入射電磁波的波長入射角的大小地表顏色與粗糙度地物的反射光譜：地物的反射率隨入射波長變化的規(guī)律。地物反射光譜曲線：根據(jù)地物反射率與波長之間的關(guān)系而繪成的曲線。地物電磁波光譜特征的差異是遙感識(shí)別地物性質(zhì)的基本原理。不同地物在不同波段反射率存在差異：雪、沙漠、濕地、小麥的光譜曲線傳感器探測波段的設(shè)計(jì)，是通過分析比較地物光譜數(shù)據(jù)而確定的。多光譜掃描儀（MSS）的波段設(shè)計(jì)：

MSS1(0.5-0.6μm)MSS2(0.6-0.7μm)MSS3(0.7-0.8μm)MSS4(0.8-1.1μm)同類地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。不同植物；植物病蟲害地物的光譜特性具有時(shí)間特性和空間特性。時(shí)間特性空間特性不同植物光譜曲線比較植被的病蟲害時(shí)間特征

地物發(fā)射電磁波的能力以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)；地物的發(fā)射率是以黑體輻射作為參照標(biāo)準(zhǔn)。黑體：在任何溫度下，對(duì)各種波長的電磁輻射的吸收系數(shù)等于1（100%）的物體。黑體輻射(BlackBodyRadiation)：黑體的熱輻射稱為黑體輻射。二、地物的發(fā)射光譜特性1.

PowerSource:BlackbodyRadiation

Planck’sLaw:TheamountandspectrumofradiationemittedbyablackbodyisuniquelydeterminedbyitstemperatureMaxPlanck(1858–1947)NobelPrize1918Emissionfromwarmbodiespeakatshortwavelengthswavelength620K380K3、黑體輻射定律(1)朗克熱輻射定律表示出了黑體輻射通量密度與溫度的關(guān)系以及按波長分布的規(guī)律。黑體輻射的三個(gè)特性(p20)

輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)最大值。溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不同。隨著溫度的升高，輻射最大值所對(duì)應(yīng)的波長向短波方向移動(dòng)。(2)玻耳茲曼定律

Stefan-Boltzmann'slaw

即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會(huì)引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎(chǔ)。溫度3005001000200030004000500060007000波長9。665。802。901。450。970。720。580。480。41(3)維恩位移定律：Wien'sdisplacementlaw

隨著溫度的升高，輻射最大值對(duì)應(yīng)的峰值波長向短波方向移動(dòng)。4、地物的發(fā)射率和基爾霍夫定律發(fā)射率(Emissivity)：地物的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）W與同溫下的黑體輻射出射度W黑的比值。它也是遙感探測的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。影響地物發(fā)射率的因素：

地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物，一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。按照發(fā)射率與波長的關(guān)系，把地物分為：黑體或絕對(duì)黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)?；殷w(greybody)：發(fā)射率小于1，常數(shù)選擇性輻射體：反射率小于1，且隨波長而變化?；鶢柣舴蚨桑涸谝欢囟认拢匚飭挝幻娣e上的輻射通量W和吸收率之比，對(duì)于任何物體都是一個(gè)常數(shù)，并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W黑。在給定的溫度下，物體的發(fā)射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發(fā)射率也越大。地物的熱輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會(huì)引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構(gòu)成了紅外遙感的理論基礎(chǔ)。5、黑體的微波輻射

任何物體在一定的溫度下，不僅向外發(fā)射紅外輻射，也發(fā)射微波輻射。二者基本相似。但微波是地物低溫狀態(tài)下的重要輻射特性，溫度越低，微波輻射越明顯。微波輻射比紅外輻射弱得多，但技術(shù)上可以經(jīng)過處理來接收。瑞里—金斯公式黑體輻射的微波功率與溫度成正比，與波長的平方成反比。

微波波段與紅外波段發(fā)射率的比較：不同地物之間微波發(fā)射率的差異比紅外發(fā)射率要明顯得多，因此，在可見光和紅外波段中不易識(shí)別的地物，在微波波段中則容易識(shí)別。（表2-6）6、地物的發(fā)射光譜發(fā)射光譜：地物的發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律。發(fā)射光譜曲線：按照發(fā)射率和波長之間的關(guān)系繪成的曲線。巖石的發(fā)射光譜分析（圖2-12）

亮度溫度：衡量地物輻射特征的重要指標(biāo)。指等物體的輻射功率等于某一黑體的輻射功率時(shí)，該黑體的絕對(duì)溫度即為亮度溫度。

Thetemperatureoftheblackbodywhichradiatesthesameradiantenergyasanobservedobjectiscalledthebrightnesstemperatureoftheobject.

亮度溫度與實(shí)地溫度的關(guān)系：總小于實(shí)地溫度。透射率：入射光透射過地物的能量與入射總能量的百分比。透射率隨著電磁波的波長和地物的性質(zhì)而不同。可見光、紅外、微波的透射能力。三、地物的透射光譜特性電磁波與電磁波譜

電磁波及其特性電磁波譜電磁輻射源一、電磁波及其特性波的概念：波是振動(dòng)在空間的傳播。機(jī)械波：聲波、水波和地震波電磁波（ElectroMagneticSpectrum)

由振源發(fā)出的電磁振蕩在空氣中傳播。演示電磁波是通過電場和磁場之間相互聯(lián)系傳播的：原理電磁輻射:這種電磁能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。電磁波的特性電磁波是橫波在真空中以光速傳播電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；在與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。波動(dòng)性：電磁波是以波動(dòng)的形式在空間傳播的，因此具有波動(dòng)性粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實(shí)質(zhì)是光子微粒的有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性波粒二象性的程度與電磁波的波長有關(guān)：波長愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長愈長，輻射的波動(dòng)特性愈明顯。二、電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按其長短，依次排列制成的圖表。

在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，其按波長可分為長波、中波、短波和微波。波長最短的是γ射線

電磁波的波長不同，是因?yàn)楫a(chǎn)生它的波源不同。2、遙感常用的電磁波波段的特性TheElectromagneticSpectrumMorethanmeetstheeye!ExamplesfromSpace!WavelengthThedistancefromonewavecresttothenextRadiowaveshavelongestwavelengthandGammarayshaveshortest!WavelengthUnitsMeters(likeonlastslideandinbook,p.613)Morecommonlyinnanometers(1nm=10-9

meters)AngstromsstillusedNamedforSwedishAstronomerwhofirstnamedthesewavelengths1nanometer=10AoLanguageoftheEnergyCycle:

TheElectromagneticSpectrumSpeedoflight=wavelength(l)xfrequency

=3x108m/sinvacuumWavenumber=1/wavelength(cm-1)FrequencyinGHz(1Hz=sec–1)EnergyWavelengthlSolarSpectrum=Shortwavespectrum=visiblespectrum:

Sunat6000K;peakemissionat0.5mmCO2H2OO3TerrestrialSpectrum=LongwaveSpectrum=InfraredSpectrum=ThermalSpectrum:

SaharaDesertonNimbus4SatelliteTheoreticalPlanckcurves:Earth~300K,peakemission~15mmEarthSpectrumIncomingfromSun:Highenergy,shortwavelengthOutgoingfromEarthLowenergyLongwavelength0.5mm10mm20mmElectromagneticSpectrumHighenergyShortwavelength/highfrequencyEmittedathighTSunEarth2、遙感常用的電磁波波段的特性紫外線(UV)：0.01-0.4μm，碳酸鹽巖分布、水面油污染。可見光：0.4-0.76μm，鑒別物質(zhì)特征的主要波段；是遙感最常用的波段。紅外線(IR)

：0.76-1000μm。近紅外0.76-3.0μm’中紅外3.0-6.0μm；遠(yuǎn)紅外6.0-15.0μm；超遠(yuǎn)紅外15-1000μm。（近紅外又稱光紅外或反射紅外；中紅外和遠(yuǎn)紅外又稱熱紅外。微波：1mm-1m。全天候遙感；有主動(dòng)與被動(dòng)之分；具有穿透能力；發(fā)展?jié)摿Υ?。三、電磁輻射源自然輻射源太陽輻射：是可見光和近紅外的主要輻射源；常用5900的黑體輻射來模擬；其輻射波長范圍極大；輻射能量集中-短波輻射。大氣層對(duì)太陽輻射的吸收、反射和散射。地球的電磁輻射：小于3μm的波長主要是太陽輻射的能量；大于6μm的波長，主要是地物本身的熱輻射；3-6μm之間，太陽和地球的熱輻射都要考慮。太陽輻射照度分布曲線太陽與地球輻射的電磁波譜人工輻射源：主動(dòng)式遙感的輻射源。雷達(dá)探測。分為微波雷達(dá)和激光雷達(dá)。微波輻射源：0.8-30cm激光輻射源：激光雷達(dá)—測定衛(wèi)星的位置、高度、速度、測量地形等。遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)

一、彩色變換把數(shù)字圖像組合轉(zhuǎn)換成彩色圖形，或者把各種增強(qiáng)或分類圖像組合疊加，以彩色圖像顯示出來。（彩色的視覺分辨能力比黑白高）方法：假彩色密度分割；彩色合成概念：單波段黑白遙感圖像可按亮度分層，對(duì)每層賦予不同的色彩，使之成為一幅彩色圖像。這種方法又叫密度分割。分層方案的確定：分層方案與地物光譜差異對(duì)應(yīng)合適，可以較好地區(qū)分地物類別。處理過程效果分析1、單波段彩色變換（假彩色密度分割）處理過程輸入圖像顯示直方圖確定分割的等級(jí)數(shù)，并計(jì)算分割的間距像元亮度值轉(zhuǎn)換為像元新值賦色HOME以不同的色彩表示圖像的色調(diào)變化，增強(qiáng)了圖像的顯示能力同一地物或現(xiàn)象可能被分割成兩種不同密度并以不同的顏色顯示出來，或同一色彩卻表示兩種以上不同的地物，造成判讀錯(cuò)誤。HOME效果分析2、多波段色彩變換概念：利用計(jì)算機(jī)將同一地區(qū)不同波段的圖像存放在不同通道的存儲(chǔ)器中，并依照彩色合成原理，分別對(duì)各通道的圖像進(jìn)行單基色變換，在彩色屏幕上進(jìn)行疊置，從而構(gòu)成彩色合成圖像。合成方案：彩色合成圖像分為真彩色圖像和假彩色圖像。方法演示ColourCompositesColourCompositesAcolourcompositeisacolourimageproducedthroughopticalcombinationofmultibandimagesbyprojectionthroughfilters.TrueColourComposite:Acolourimagingprocesswherebythecolouroftheimageisthesameasthecolouroftheobjectimaged.FalseColourComposite:Acolourimagingprocesswhichproducesanimageofacolourthatdoesnotcorrespondtothetruecolourofthescene(asseenbyoureyes).TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7LandsatTM5sub-sceneshowingtheregionaroundtheAlpinforschungszentrumRudolfshütteTM7,4,1TM5,7,2TM5,4,3TM4,3,2ERDAS彩色合成演示3、HLS變換RGB模式與HLS模式將RGB模式轉(zhuǎn)換成HLS模式，對(duì)于定量地表示色彩特性，以及在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)兩種表達(dá)方式的轉(zhuǎn)換具有重要意義。二、對(duì)比度變換直方圖與圖像的質(zhì)量概念：是一種通過改變圖像像元的亮度值來改變圖像像元對(duì)比度，從而改善圖像質(zhì)量的圖像處理方法。將圖像中過于集中的像元分布區(qū)域（亮度值分布范圍）拉開擴(kuò)展，擴(kuò)大圖像反差的對(duì)比度，增強(qiáng)圖像表現(xiàn)的層次性。又叫輻射增強(qiáng)。方法：對(duì)比度線性變換和非線性變換。二、對(duì)比度變換線性變換：在改善圖像對(duì)比度時(shí)，如果采用線性或分段線性的函數(shù)關(guān)系，那么這種變換就是線性變換。調(diào)整線性參數(shù)，改變變換效果分段式線性變換非線性變換：變換函數(shù)為非線性函數(shù)時(shí)，即為非線性變換。Alinearstretchinvolvesidentifyinglowerandupperboundsfromthehistogram(usuallytheminimumandmaximumbrightnessvaluesintheimage)andapplyingatransformationtostretchthisrangetofillthefullrange.

Thisgraphicillustratestheincreaseincontrastinanimagebefore(left)andafter(right)alinearcontraststretch.Iftheinputrangeisnotuniformlydistributed.Inthiscase,ahistogram-equalisedstretchmaybebetter.Thisstretchassignsmoredisplayvalues(range)tothefrequentlyoccurringportionsofthehistogram.Inthisway,thedetailintheseareaswillbebetterenhancedrelativetothoseareasoftheoriginalhistogramwherevaluesoccurlessfrequentlyThisgraphicillustratestheratherunevenincreaseincontrastinanimagebefore(left)andafter(right)ahistogramequalisedstretch.三、空間濾波以重點(diǎn)突出圖像上某些特征為目的。濾波增強(qiáng)的原理:任何一個(gè)復(fù)雜的波形曲線都可以分解成具有不同頻率（波長）的較為簡單的波形曲線。概念:根據(jù)需要，舍棄不需要的頻率曲線，選擇適宜和需要的頻率波形曲線，重新構(gòu)成新的圖像，使一些地物或現(xiàn)象得到突出顯示。三、空間濾波空間濾波：以突出圖像上的某些特征為目的，通過像元與周圍相鄰像元的關(guān)系，采取空間域中的鄰域處理方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)方法。圖像卷積運(yùn)算：在圖像的左上角開一個(gè)與模板同樣大小的活動(dòng)窗口，圖像窗口與模板像元的亮度值相乘再相加，得到新像元的灰度值。SpatialFilteringSpatialfilteringencompassesanothersetofdigitalprocessingfunctionswhichareusedtoenhancetheappearanceofanimage.Spatialfiltersaredesignedtohighlightorsuppress（抑制）specificfeaturesinanimagebasedontheirspatialfrequency.Spatialfrequencyisrelatedtotheconceptofimagetexture,andreferstothefrequencyofthevariationsintonethatappearinanimageAcommonfilteringinvolvesmovinga‘window’（活動(dòng)窗口）ofafewpixelsindimension(e.g.3x3,5x5,etc.)overeachpixelintheimage,applyingamathematicalcalculationusingthepixelvaluesunderthatwindow,andreplacingthecentralpixelwiththenewvalue.ImageofCHURNFarmDaedalus1268ATMChannel3Alow-passfilter（低通濾波）

isdesignedtoemphasiselarger,homogeneousareasofsimilartoneandreducethesmallerdetailinanimage.Thus,low-passfiltersgenerallyservetosmooth（平滑）

theappearanceofanimage.

A

high-passfilter

（高通濾波）doestheopposite,andservestosharpentheappearanceoffinedetailinanimage.

Directionaloredgedetectingfiltershighlightlinearfeatures,suchasroadsorfieldboundaries.Verticaledges（垂直邊緣）HorizontaledgesDirectionalEdgefilterscanalsobedesignedtoenhancefeatureswhichareorientedinspecificdirectionsandareusefulinapplicationssuchasgeology,forthedetectionoflineargeologicstructures.

1、平滑--圖像中出現(xiàn)某些亮度值過大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點(diǎn)時(shí)，采用平滑方法可以減小變化，使亮度平緩或去掉不必要的亮點(diǎn)。比值平滑：將每個(gè)像元在以其為中心的區(qū)域內(nèi)，取平均值來代替該像元值，以達(dá)到去掉尖銳“噪聲”和平滑圖像的目的。中值濾波：將每個(gè)像元在以其為中心的鄰域內(nèi)，取中間亮度值來代替該像元值，以達(dá)到去掉尖銳“噪聲”和平滑圖像的目的。2、銳化—突出圖像的邊緣、線性目標(biāo)或某些亮度變化率大的部分。羅伯特梯度：找到了梯度較大的位置，也就找到了邊緣，用不同的梯度值代替邊緣處像元的值，也就突出了邊緣。索伯爾梯度拉普拉斯算法定向檢測Low-andHigh-PassFilteringWhenwelookatspatialstructure,wecanusuallyseeacharacteristiclengthscale(e.g.sizeoffields,widthandlengthofroads,etc)ImagesusuallyhavefeaturesonlotsofdifferentlengthscalesSometimes,insteadoftalkingabout“l(fā)engthscale”,wetalkinsteadabout“spatialfrequency”.Highfrequenciescorrespondtoshortdistancescales;lowfrequenciescorrespondtolongdistancescalesWecandescribetheactionofsomefiltersinthisway.EdgeEnhancementedgeenhancementmathematicallymanipulatesanimagetoprovideanewimageinwhichedgesaremadetostandout.

Smoothingsmoothingaveragesthevaluesofthepixelanditsneighbors.Ifthereis‘noise’intheimage(randompixelwithrandomvalues)thesmoothingprocesswillremovethese.

四、圖像運(yùn)算概念：兩幅或多幅單波段影像，完成空間配準(zhǔn)后，通過一系列運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，達(dá)到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。原理：地物不同波段的光譜差異。比值運(yùn)算：兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對(duì)應(yīng)像元的亮度值相除（除數(shù)不為0）就是比值運(yùn)算。該運(yùn)算常用于突出遙感影像中的植被特征、提取植被類型或估算植被生物量，這種算法的結(jié)果稱為植被指數(shù)。常用算法：近紅外波段/紅波段;或（近紅外-紅）/（近紅外+紅）.對(duì)于區(qū)分和增強(qiáng)光譜亮度值雖不明顯，而不同波段的比值差異較大的地物有明顯效果。典型例子比值處理的方式：根據(jù)實(shí)際情況，采取加、減、乘、除四則運(yùn)算。差值運(yùn)算：兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對(duì)應(yīng)像元的亮度值相減就是差值運(yùn)算。五、多光譜變換多光譜變換:針對(duì)多光譜影象存在的一定程度上的相關(guān)性以及數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，通過函數(shù)變換，達(dá)到保留主要信息，降低數(shù)據(jù)量,增強(qiáng)或提取有用信息目的的方法。其變換的本質(zhì):對(duì)遙感圖像實(shí)行線性變換，使光譜空間的坐標(biāo)按一定規(guī)律進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。1、K-L變換離散變換的簡稱，又稱主成分變換。它是對(duì)某一多光譜圖像X.利用K-L變換矩陣A進(jìn)行線性組合,而產(chǎn)生一組新的多光譜圖像Y.K-L變換的特點(diǎn):變換后的主分量空間與變換前的多光譜空間坐標(biāo)系相比旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸一定指向數(shù)據(jù)量較大的方向?？蓪?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮和圖像增強(qiáng)。2、K-T變換K-T變換

是kauth-Thomas變換的簡稱，也稱纓帽變換.是一種坐標(biāo)空間發(fā)生旋轉(zhuǎn)的線性變換，旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)軸指向與地面景物有密切關(guān)系的方向K-T變換的應(yīng)用:主要針對(duì)TM圖像數(shù)據(jù)和MSS數(shù)據(jù).對(duì)于擴(kuò)大陸地衛(wèi)星TM影像數(shù)據(jù)分析在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用有重要意義.

遙感圖像目視解譯與制圖概述遙感圖像解譯：從遙感圖像上獲取目標(biāo)地物信息的過程。分為目視解譯和計(jì)算機(jī)解譯。目視解譯：指通過直接觀察或借助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標(biāo)地物信息的過程。需要豐富的專業(yè)知識(shí)，邏輯判斷、空間推理、綜合分析。計(jì)算機(jī)解譯：以計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)為支撐，利用模式識(shí)別與人工智能技術(shù)，根據(jù)遙感圖像中目標(biāo)地物的光譜特征和空間結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合專家的經(jīng)驗(yàn)（知識(shí)庫），進(jìn)行分析和推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感圖像的理解，完成信息提取的過程。5.1遙感圖像目視解譯原理大小形狀、色調(diào)灰階畸變失真、成圖比例增強(qiáng)處理、信息提取邏輯推理、對(duì)比分析空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間特點(diǎn)化學(xué)組分、物理屬性遙感圖象地表景觀目視解譯一、遙感目視解譯的過程目視解譯是遙感成像的逆過程二、遙感圖像目標(biāo)地物識(shí)別特征1地物影像特征色：色調(diào)、顏色和陰影等；形：形狀、大小、紋理、圖型；位：空間位置、相關(guān)布局等。

2解譯標(biāo)志遙感圖像上能夠區(qū)分、識(shí)別、判斷地物屬性、性質(zhì)和相互關(guān)系的影象特征。直接標(biāo)志：能夠直接判讀和確定目標(biāo)物屬性、性質(zhì)影像特征。是目標(biāo)物自身特點(diǎn)在影象上的直接表現(xiàn)。間接標(biāo)志：與地物屬性有內(nèi)在聯(lián)系，通過相關(guān)分析能確定其性質(zhì)和屬性的影像特征。（1）直接解譯標(biāo)志形態(tài)(Shape)大小(Size)色調(diào)(Tone)顏色(Color)陰影(Shadow)圖型（樣式）(Pattern)布局(Association)紋理(Texture)位置(Site)形狀

地物呈現(xiàn)的外部輪廓。需要根據(jù)影象比例尺和分辨率具體分析。目標(biāo)地物在遙感圖像上。

色調(diào)

全色遙感圖像中白黑深淺程度（灰度）。色調(diào)是區(qū)分目標(biāo)地物的基本標(biāo)志。

顏色彩色遙感圖像：真彩色、假彩色

真彩色圖像上地物顏色能真實(shí)反映實(shí)際地物顏色特征，符合人的認(rèn)知習(xí)慣。目視判讀前,需對(duì)圖像進(jìn)行彩色合成，以增強(qiáng)目視解譯效果。陰影分本影和落影。增強(qiáng)地物的立體感；同時(shí)也造成同物異譜現(xiàn)象。圖型即影紋圖案。目標(biāo)地物規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。紋理遙感圖像中目標(biāo)地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化形成的影像結(jié)構(gòu)。即地物影像上的色調(diào)變化的空間布局和頻率的變化。如點(diǎn)狀、粒狀、線狀、斑狀等。紋理描述：粗糙、平滑。

花崗巖的紋理片麻巖的紋理布局

物體間的空間配置。物體間一定的位置關(guān)系和排列方式，形成了很多天然和人工目標(biāo)特點(diǎn)。

位置地物分布的地點(diǎn)。包括地理位置和相對(duì)位置。

（2）間接解譯標(biāo)志從目標(biāo)地物其它相關(guān)事物間之間的聯(lián)系，通過邏輯推理進(jìn)行判斷。建立間接標(biāo)志需要豐富的知識(shí)背景和推理分析，是一種綜合分析、相關(guān)分析的方法。如進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造分析，水系形態(tài)、地貌類型常作為間接解譯標(biāo)志；城市人口判讀，將建筑物密度、樓層數(shù)、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)作為間接解譯標(biāo)志。水系可作為地質(zhì)地貌解譯的間接標(biāo)志輻射型水系(火山)向心型水系(盆地)格子狀水系(斷層)一、遙感圖像目視解譯的認(rèn)知過程自下向上過程自上向下過程圖像信