高光譜與高空間分辨率遙感實(shí)習(xí)幻燈片課件

高光譜與高空間分辨率遙感實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)一光譜的微分和積分一、實(shí)習(xí)目的熟悉和掌握光譜的微分和積分的概念，利用相關(guān)軟件對(duì)植被高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行微分和積分處理；利用高光譜數(shù)據(jù)分析植被的“紅邊”等典型植被高光譜特征。二、原理與方法1、光譜微分光譜微分技術(shù)就是通過對(duì)反射光譜進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，計(jì)算不同階數(shù)的微分值，以提取不同的光譜參數(shù)。應(yīng)用光譜微分技術(shù)能夠部分消除大氣效應(yīng)、植被環(huán)境背景（陰影、土壤等）的影響，以反映植物的本質(zhì)特征。光譜微分公式（以二階為例）為：式中，為波長，為波長處的一階微分光譜，為相鄰兩波段間的波長間隔。

2、光譜積分光譜積分就是求光譜曲線在某一波長范圍內(nèi)的下覆面積。圖1玉米葉片反射率光譜曲線圖2玉米葉片一階微分光譜曲線2、根據(jù)一階導(dǎo)數(shù)光譜，求取紅邊面積計(jì)算670nm-760nm一階導(dǎo)數(shù)光譜曲線與坐標(biāo)軸之間包含的面積。3、完成實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括：目的、玉米原始光譜曲線、玉米一階導(dǎo)數(shù)光譜曲線、紅邊面積校。實(shí)習(xí)二光譜庫的制作、光譜數(shù)據(jù)的重采樣及連續(xù)統(tǒng)去除

一、實(shí)習(xí)目的熟悉和掌握光譜庫以及光譜數(shù)據(jù)的重采樣及連續(xù)統(tǒng)去除等概念；利用ENVI軟件制作光譜庫，對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣及連續(xù)統(tǒng)去處理。二、原理與方法

圖3連續(xù)統(tǒng)去除示意圖三、實(shí)習(xí)儀器與數(shù)據(jù)ENVI軟件、EXCELL軟件和作物冠層反射率曲線。四、實(shí)習(xí)步驟1、光譜庫的制作1）打開ENVI軟件，打開建立光譜庫界面。2）導(dǎo)入光譜數(shù)據(jù)，然后以光譜庫的格式存儲(chǔ)2、光譜數(shù)據(jù)的重采樣1）在ENVI主菜單中打開spectralresampling命令2）選擇待重采樣的光譜文件

3）定義輸出結(jié)果文件名4）指定波長文件5）查看重采樣結(jié)果3、連續(xù)統(tǒng)去除1）選擇并打開待連續(xù)統(tǒng)去除的光譜2）連續(xù)統(tǒng)處理4、完成實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括：目的、光譜庫制作結(jié)果、光譜重采樣結(jié)果以及連續(xù)統(tǒng)去除結(jié)果。

實(shí)習(xí)三高光譜數(shù)據(jù)的相關(guān)分析及建模一、實(shí)習(xí)目的熟悉和掌握高光譜數(shù)據(jù)的特征提取方法；掌握利用回歸統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行高光譜建模。二、原理與方法1、相關(guān)分析相關(guān)分析（correlationanalysis），相關(guān)分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種依存關(guān)系，并對(duì)具體有依存關(guān)系的現(xiàn)象探討其相關(guān)方向以及相關(guān)程度，是研究隨機(jī)變量之間的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。

2、回歸分析回歸分析（regressionanalysis)是確定兩種或兩種以上變數(shù)間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。研究一個(gè)隨機(jī)變量Y對(duì)另一個(gè)(X)或一組(X1，X2，…，Xk)變量的相依關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析方法。

三、實(shí)習(xí)儀器與數(shù)據(jù)SPSS軟件、EXCELL軟件及玉米葉片反射光譜數(shù)據(jù)、葉綠素含量數(shù)據(jù)。四、實(shí)習(xí)步驟1、相關(guān)分析1）將玉米反射光譜數(shù)據(jù)及葉綠素?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件，并進(jìn)行對(duì)每個(gè)波段與對(duì)應(yīng)的葉綠素含量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析2）獲得相關(guān)分析結(jié)果，找出相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值最大值波段，并與臨界值進(jìn)行比較。圖3相關(guān)系數(shù)曲線2、回歸建模1)選用540nm反射率與葉綠素含量進(jìn)行回歸分析2）回歸分析結(jié)果3、完成實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括：目的、相關(guān)分析結(jié)果、回歸分析結(jié)果。實(shí)習(xí)四高光譜圖像大氣校正一、實(shí)習(xí)目的熟悉和掌握高光譜圖像大氣校正基本流程；掌握ENVI中FLAASH大氣校正模塊的基本操作及參數(shù)設(shè)置。二、原理與方法1、基本原理FLAASH大氣校正基于太陽波譜范圍內(nèi)(不包括熱輻射),標(biāo)準(zhǔn)的平面朗伯體在傳感器處接收到的單個(gè)像元光譜輻射亮度,由FLAASH模塊取得相關(guān)參數(shù)后,影像反射率就可利用輻射傳輸方程對(duì)逐個(gè)像元進(jìn)行計(jì)算.步驟如下:①通過計(jì)算Columnwatervapor的量來計(jì)算A,B,S和La.Columnwatervapor在不同場(chǎng)景下各不相同,運(yùn)行幾次不同水蒸氣數(shù)量的MODTRAN模型,構(gòu)成一個(gè)查找表,每個(gè)像素可從該表中獲得水蒸氣量,進(jìn)一步計(jì)算A,B,S和La.②忽略影像鄰近像元效應(yīng)影響,利用(5)式計(jì)算像元空間平均反射率ρe,獲取鄰近像元反射率.FLAASH模塊中用一個(gè)徑向距離近似指數(shù)函數(shù),代替大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行鄰近像元反射率計(jì)算.當(dāng)求得鄰近像元反射率后,將遙感器接收的輻射亮度和MODTRAN4模擬大氣校正參數(shù)代入(4)式,求得整幅影像的真實(shí)地表反射率ρ.2、模塊參數(shù)設(shè)置參數(shù)主要包括：傳感器幾何參數(shù)、地面高程、遙感影像成像時(shí)間和日期、大氣參數(shù)氣溶膠模式、能見度、光譜波段響應(yīng)。三、實(shí)習(xí)儀器與數(shù)據(jù)ENVI軟件及Hyperion影像數(shù)據(jù)。四、實(shí)習(xí)步驟1、處理流程

圖4處理流程2、去除未定標(biāo)及水汽影像波段刪除的波段見表1，最終保留196個(gè)波段，分別為8-57,79-224。表1被刪除的波段3、絕對(duì)輻射值的轉(zhuǎn)換VNIR和SWIR波段分別除以因子40和80.4、壞線修復(fù)、條紋去除、Smile效應(yīng)去除

5、基于FLAASH進(jìn)行大氣校正1）FLAASH模塊參數(shù)設(shè)置圖5FLAASH模塊參數(shù)設(shè)置2）大氣校正結(jié)果

圖6大氣校正結(jié)果6、完成實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括：目的、預(yù)處理結(jié)果、大氣校正結(jié)果。實(shí)習(xí)五高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的正射校正一、實(shí)習(xí)目的熟練掌握利用如ENVI等通用遙感圖像處理軟件對(duì)IKONOS、QuickBird等高空間分辨率數(shù)據(jù)的正射校正。二、原理與方法正射糾正即將中心投影的影像糾正為垂直投影或正射投影。垂直投影中心投影圖7垂直投影與中心投影示意圖在中心投影的像片上，地形的起伏除了引起像片比例尺的變化外，還會(huì)引起平面上點(diǎn)位在像片上相對(duì)位置的移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為像點(diǎn)位移。其位移量就是中心投影與垂直投影在同一水平面上的投影誤差。圖8地形起伏對(duì)影像的影響像點(diǎn)位移的計(jì)算公式由公式可以看出：1)移量與地面高差ｈ成正比，即高差越大引起的像點(diǎn)位移量也越大。當(dāng)?shù)孛娓卟顬檎龝r(shí)（地形高于攝影基準(zhǔn)面），σ為正值，像點(diǎn)位移是背離像點(diǎn)方移動(dòng)的；當(dāng)高差為負(fù)時(shí)（地形低于攝影基準(zhǔn)面），σ為負(fù)值，像點(diǎn)向像主點(diǎn)方向移動(dòng)。2）位移量與像主點(diǎn)的距離r成正比，即距像主點(diǎn)越遠(yuǎn)的像點(diǎn)位移量越大，像片中心部分位移量較小。像主點(diǎn)處ｒ=0，無位移。3)位移量與攝影高度H（航高）成反比。即攝影高度越大，困地表起伏引起的位移量越小。因此，結(jié)合DEM圖像，可以對(duì)中心投影轉(zhuǎn)換為正射投影。三、實(shí)習(xí)儀器與數(shù)據(jù)ENVI軟件和IKONOS數(shù)據(jù)。四、實(shí)習(xí)步驟1、打開ENVI軟件，打開IKONOS數(shù)據(jù)及DEM數(shù)據(jù)。