《遙感技術(shù)系統(tǒng)》課件

《遙感技術(shù)系統(tǒng)》本課程介紹遙感技術(shù)的原理、應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)。涵蓋遙感數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和解釋等方面。遙感技術(shù)概述概念定義遙感技術(shù)是指通過(guò)傳感器，在不直接接觸目標(biāo)的情況下，獲取目標(biāo)信息的科學(xué)技術(shù)。工作原理利用電磁波，傳感器測(cè)量目標(biāo)物體的電磁輻射特征，并將其轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用于地球科學(xué)、資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估等領(lǐng)域，為人類社會(huì)發(fā)展提供重要支撐。遙感系統(tǒng)組成1遙感平臺(tái)遙感平臺(tái)是搭載遙感傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的載體，常見(jiàn)的平臺(tái)包括衛(wèi)星、飛機(jī)和無(wú)人機(jī)。2遙感傳感器遙感傳感器是接收和記錄目標(biāo)輻射能量的裝置，不同的傳感器能探測(cè)不同類型的輻射。3數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，包括幾何校正、輻射校正、影像分類、目標(biāo)識(shí)別等步驟。遙感傳感器技術(shù)傳感器類型遙感傳感器可以分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種類型。主動(dòng)傳感器發(fā)射輻射信號(hào)，然后接收反射或散射的信號(hào)。被動(dòng)傳感器接收來(lái)自目標(biāo)的自然輻射信號(hào)。工作原理傳感器通過(guò)測(cè)量目標(biāo)的電磁輻射來(lái)收集數(shù)據(jù)。傳感器類型和工作原理決定了遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率。數(shù)據(jù)獲取傳感器可以安裝在衛(wèi)星、飛機(jī)或地面平臺(tái)上，以獲取不同的空間尺度和分辨率的遙感數(shù)據(jù)。遙感傳感器分類按平臺(tái)分類航空遙感、航天遙感、地面遙感。按工作波段分類可見(jiàn)光遙感、紅外遙感、微波遙感。按探測(cè)方式分類被動(dòng)遙感、主動(dòng)遙感。光電/熱紅外傳感器光電傳感器光電傳感器接收可見(jiàn)光和近紅外光譜。它們用于獲取地表反射的光信息。光電傳感器被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、森林管理、城市規(guī)劃和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。熱紅外傳感器熱紅外傳感器接收物體發(fā)射的熱輻射，用于獲取地表溫度信息。熱紅外傳感器主要用于災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探、水資源管理和氣象預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。微波遙感傳感器1全天候工作不受云層、雨雪影響。2穿透性強(qiáng)穿透云層、植被和土壤，獲取地表信息。3夜間工作不受晝夜影響，獲取全天候信息。4三維信息獲取地表形貌、地形起伏等三維信息。超光譜/高光譜傳感器高光譜成像高光譜傳感器能夠采集數(shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)窄波段的光譜信息，構(gòu)建高光譜圖像，提供豐富的目標(biāo)光譜特征。光譜分辨率與多光譜遙感相比，高光譜傳感器擁有更高的光譜分辨率，可以更精細(xì)地識(shí)別地物的光譜特征。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘探、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，提供更精準(zhǔn)的地物識(shí)別和分析。雷達(dá)遙感傳感器主動(dòng)式傳感器雷達(dá)傳感器主動(dòng)發(fā)射電磁波，并接收反射信號(hào)。全天候工作不受云層和光照影響，能夠在各種天氣條件下工作。穿透能力能夠穿透云層、植被和土壤，獲取地表信息。應(yīng)用廣泛廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。遙感數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理1數(shù)據(jù)采集遙感平臺(tái)搭載傳感器獲取地面目標(biāo)信息2數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換噪聲去除3幾何校正消除幾何畸變4輻射校正消除輻射誤差遙感數(shù)據(jù)采集后，需要進(jìn)行一系列預(yù)處理步驟，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。這些步驟包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、噪聲去除、幾何校正和輻射校正等。幾何校正消除由于傳感器或平臺(tái)運(yùn)動(dòng)造成的幾何畸變，輻射校正則消除由于大氣、傳感器或其他因素造成的輻射誤差。幾何校正和輻射校正幾何校正幾何校正用于消除遙感圖像中的幾何畸變，包括傳感器誤差、地球曲率、大氣折射等因素造成的變形。正射校正將圖像投影到水平面上，消除地形起伏的影響，實(shí)現(xiàn)圖像的幾何統(tǒng)一。輻射校正校正傳感器和大氣對(duì)圖像輻射亮度的影響，使圖像的輻射值真實(shí)地反映地物的反射率或發(fā)射率。大氣校正去除大氣散射和吸收對(duì)圖像的影響，提高圖像質(zhì)量，提高圖像的真實(shí)性。影像融合技術(shù)11.多源數(shù)據(jù)融合將來(lái)自不同傳感器、不同時(shí)間、不同空間分辨率的影像數(shù)據(jù)融合在一起，以獲取更完整的信息。22.信息互補(bǔ)利用不同數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源的不足，提高影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量和信息量。33.提高解譯精度融合后的影像數(shù)據(jù)能夠提高對(duì)地物的識(shí)別和分類精度，使遙感解譯更加準(zhǔn)確。44.增強(qiáng)圖像視覺(jué)效果融合后的影像數(shù)據(jù)能夠增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果，使圖像更加清晰、細(xì)膩，便于觀察和分析。遙感數(shù)據(jù)分類技術(shù)遙感數(shù)據(jù)分類對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，并將其劃分成不同的類別，將連續(xù)的影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為離散的信息，以便更好地理解和分析地物。數(shù)據(jù)分類將遙感圖像中的像素或像元?jiǎng)澐譃椴煌念悇e，例如森林、水體、耕地等，為進(jìn)一步的分析提供基礎(chǔ)。監(jiān)督分類訓(xùn)練樣本集監(jiān)督分類算法需要先用已知類別樣本進(jìn)行訓(xùn)練。分類規(guī)則根據(jù)訓(xùn)練樣本集的特征，建立分類規(guī)則。預(yù)測(cè)未知區(qū)域使用分類規(guī)則對(duì)未知區(qū)域進(jìn)行分類，得到分類結(jié)果。無(wú)監(jiān)督分類自動(dòng)分組無(wú)監(jiān)督分類不需要預(yù)先定義類別，而是根據(jù)數(shù)據(jù)本身的特征進(jìn)行分組。類別識(shí)別系統(tǒng)將根據(jù)像素值或其他特征將數(shù)據(jù)劃分為不同的類別。算法選擇常用的無(wú)監(jiān)督分類算法包括K-Means聚類、模糊C-均值聚類等。廣泛應(yīng)用無(wú)監(jiān)督分類廣泛應(yīng)用于遙感影像分析、圖像分割、模式識(shí)別等領(lǐng)域。目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別對(duì)象定位目標(biāo)檢測(cè)算法通過(guò)識(shí)別圖像或視頻中感興趣的目標(biāo)，并確定其位置和大小。類別識(shí)別除了定位目標(biāo)外，還可以識(shí)別目標(biāo)的類別，例如人、車、動(dòng)物等。特征提取提取目標(biāo)的特征，如顏色、紋理、形狀等，用于識(shí)別和區(qū)分不同目標(biāo)。深度學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)技術(shù)在目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，例如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的應(yīng)用。遙感影像解譯專業(yè)知識(shí)解譯人員需具備相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，例如地質(zhì)、土壤、植被等。影像分析利用圖像處理技術(shù)和軟件，對(duì)遙感影像進(jìn)行分析，識(shí)別地物特征。空間信息利用地理空間信息，結(jié)合影像特征，進(jìn)行地物識(shí)別和解釋。解譯結(jié)果最終生成地圖、報(bào)告等形式的解譯結(jié)果，為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。遙感應(yīng)用領(lǐng)域概述遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，為解決全球性問(wèn)題提供重要數(shù)據(jù)支撐。遙感應(yīng)用涵蓋資源勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估等，對(duì)人類社會(huì)發(fā)展意義重大。地形制圖與GIS地形圖繪制遙感數(shù)據(jù)可用于生成詳細(xì)地形圖，包括高程、坡度和坡向，為各種應(yīng)用提供基礎(chǔ)地理空間信息。GIS數(shù)據(jù)源遙感影像可作為GIS系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)源，用于構(gòu)建地理數(shù)據(jù)庫(kù)，支持空間分析、規(guī)劃和管理。地理信息系統(tǒng)遙感技術(shù)與GIS的結(jié)合，為地理空間數(shù)據(jù)管理、分析和可視化提供了強(qiáng)大工具，促進(jìn)決策支持和資源管理。資源勘探與環(huán)境監(jiān)測(cè)礦產(chǎn)資源勘探遙感技術(shù)可用于識(shí)別礦產(chǎn)資源的分布情況，如金屬礦、非金屬礦和能源礦等。油氣資源勘探遙感技術(shù)可用于識(shí)別油氣儲(chǔ)層，預(yù)測(cè)油氣資源潛力。森林資源監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)森林覆蓋率、森林面積變化和森林健康狀況。環(huán)境污染監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)空氣、水和土壤污染情況，并識(shí)別污染源。農(nóng)業(yè)與林業(yè)應(yīng)用作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況，如作物長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)等。林業(yè)資源調(diào)查利用遙感數(shù)據(jù)，可以有效地進(jìn)行森林資源調(diào)查，包括森林覆蓋率、樹(shù)種識(shí)別、林木生長(zhǎng)情況等。土地利用變化遙感技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)土地利用變化，如耕地、林地、草地等類型的變化，為土地資源管理提供數(shù)據(jù)支撐。環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以用于監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境污染，如水污染、土壤污染等。城市規(guī)劃與管理城市空間規(guī)劃規(guī)劃土地利用、交通基礎(chǔ)設(shè)施，優(yōu)化城市功能布局，提高城市生活質(zhì)量。環(huán)境管理監(jiān)測(cè)城市環(huán)境污染，保護(hù)自然資源，改善城市生態(tài)環(huán)境。交通管理優(yōu)化城市交通網(wǎng)絡(luò)，緩解交通擁堵，提高城市交通效率。人口管理監(jiān)測(cè)人口流動(dòng)趨勢(shì)，預(yù)測(cè)城市人口增長(zhǎng)，合理分配城市資源。災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估11.災(zāi)害類型監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)各種自然災(zāi)害，包括洪水、干旱、地震、火災(zāi)等。22.災(zāi)害影響評(píng)估遙感數(shù)據(jù)可以用來(lái)評(píng)估災(zāi)害的影響范圍、受災(zāi)程度和損失情況。33.災(zāi)害預(yù)警通過(guò)分析遙感數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害發(fā)生的可能性，并發(fā)出預(yù)警信息。44.災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)遙感技術(shù)可以為災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)提供關(guān)鍵信息，例如災(zāi)區(qū)情況和救援路線。海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)海洋污染監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)，可以監(jiān)測(cè)海洋水體中的污染物，例如石油泄漏、赤潮、重金屬污染等，并進(jìn)行評(píng)估和預(yù)警。海洋生物多樣性監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以識(shí)別不同類型的海洋生物，例如珊瑚礁、鯨魚(yú)、海豚等，并評(píng)估它們的分布和種群數(shù)量。海岸線變化監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)可以精確監(jiān)測(cè)海岸線變化，例如海灘侵蝕、海平面上升等，為海岸帶管理提供科學(xué)依據(jù)。遙感數(shù)據(jù)處理軟件遙感數(shù)據(jù)處理軟件是進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用和管理的工具。它們提供各種功能，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、影像增強(qiáng)、分類、目標(biāo)檢測(cè)和制圖。專業(yè)軟件平臺(tái)專業(yè)軟件平臺(tái)提供專業(yè)遙感數(shù)據(jù)處理功能，例如ENVI、ERDASIMAGINE和PCIGeomatica等。功能數(shù)據(jù)讀取和預(yù)處理幾何校正和輻射校正影像融合和鑲嵌數(shù)據(jù)分類和分析目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別數(shù)據(jù)可視化和輸出優(yōu)勢(shì)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，提高遙感數(shù)據(jù)處理效率和精度。應(yīng)用科研、教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用等方面，促進(jìn)遙感技術(shù)發(fā)展。開(kāi)源軟件優(yōu)點(diǎn)自由使用、修改和分發(fā)，降低成本，促進(jìn)創(chuàng)新和協(xié)作。常見(jiàn)軟件QGIS、GRASS、GDAL/OGR、OpenCV等，提供地理空間數(shù)據(jù)處理、分析和可視化功能。局限性功能可能不如商業(yè)軟件完善，缺乏專業(yè)技術(shù)支持，社區(qū)維護(hù)和更新速度可能較慢。遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)遙感技術(shù)在不斷發(fā)展，新技術(shù)層出不窮。這些發(fā)展趨勢(shì)為各個(gè)領(lǐng)域提供更準(zhǔn)確、更詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。新型傳感器高光譜成像傳感器高光譜成像傳感器可以收集大量光譜信息，并用于識(shí)別地物類型和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化。激光雷達(dá)傳感器激光雷達(dá)傳感器可以測(cè)量地表高度和形態(tài)，并用于地形測(cè)繪、城市規(guī)劃和森林監(jiān)測(cè)。合成孔徑雷達(dá)傳感器合成孔徑雷達(dá)傳感器可以穿透云層和雨霧，并用于監(jiān)測(cè)地表變化、災(zāi)害評(píng)估和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。微型衛(wèi)星傳感器微型衛(wèi)星傳感器體積小、重量輕、成本低，并用于收集高分辨率圖像，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和應(yīng)急響應(yīng)。大數(shù)據(jù)分析海量數(shù)據(jù)處理遙感數(shù)據(jù)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以有效地處理海量數(shù)據(jù)，提取關(guān)鍵信息。提高數(shù)據(jù)處理效率，為更深入的分析和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)挖掘從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏的模式、規(guī)律和知識(shí)，幫助我們更深入地理解和分析遙感數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象，預(yù)測(cè)未來(lái)的趨勢(shì)，為決策提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。人工智能應(yīng)用遙感圖像識(shí)別