Chp11遥感技术与应用

null遥感技术及其应用遥感技术及其应用景观学系 刘颂主要内容主要内容遥感技术的应用 RS与GIS的集成 遥感技术定义 遥感信息处理系统 遥感数据应用的一般程序 3S技术3S技术GPS---用于实时、快速地提供目标的空间位置，经度、纬度、高度 RS---提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新 GIS---以计算机为基础的，对多种来源的时空数据进行输入存储与管理、数据查询与分析、成果表达与输出的综合性应用技术。GPS原理示意图GPS原理示意图4 satellites in view for a GPS receiver to figure out its position in 3-D! GPS系统组成GPS系统组成空间部分----GPS卫星星座 地面控制部分----地面监控系统（1个主控站，三个注入站，5个监控站） 用户设备部分----GPS信号接收机GPS接收机GPS接收机GPS 应用GPS 应用定位 与GIS 结合 －－导航 －－地形模拟（制图）nullnull3S技术3S技术GPS---用于实时、快速地提供目标的空间位置，经度、纬度、高度 RS---提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新 GIS---以计算机为基础的，对多种来源的时空数据进行输入存储与管理、数据查询与分析、成果表达与输出的综合性应用技术。遥感技术的应用遥感技术的应用 1、信息源：提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新。 2、专信息提取 3、大地测量 4、景观模拟 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullIkonos 1mnullQuickbird 0.6m遥感技术的应用遥感技术的应用 1、信息源：提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新。 2、专题信息提取 3、大地测量 4、景观模拟 null1993年2001年2003年遥感技术的应用遥感技术的应用 1、信息源：提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新。 2、专题信息提取 3、大地测量 4、景观模拟 null返回 null返回 null道路网信息提取null植被信息提取nullRGB-541水资源信息提取null基于遥感的南京市城市热岛效应时空演变分析 赵小艳,杨沈斌,申双和,王伟　(南京信息大学,江苏南京210044) 城市热岛效应分析null遥感技术的应用遥感技术的应用1、信息源：提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新。 2、专题信息提取 3、大地测量(制图)、制作遥感影像地图 4、景观模拟 遥感影像地图遥感影像地图概念：以遥感影像和一定的地图符号来表示制图区域地理空间信息的地图。 影像地图有：普通影像地图、专题影像地图。 特点：信息丰富、直观形象、现势性强。 应用：城市影像地图、中国影像地图以及各种应用的影像地图等。null遥感技术的应用遥感技术的应用1、信息源：提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息，发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行更新。 2、专题信息提取 3、大地测量(制图)、制作遥感影像地图 4、景观模拟 null景观模拟遥感与GIS技术的结合遥感与GIS技术的结合Paper mapsGPSRSnull遥感技术定义遥感技术定义广义：遥远地感知，从远处探测、感知物体和事物的技术。 狭义：空对地的遥感，即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等），通过传感器对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经过信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术遥感过程示意遥感过程示意电磁波电磁波无线电波 长 微波 红外线 波 可见光（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫） 紫外线 X射线 长 γ射线 短任何物体都可以反射和发射电磁波。null任何物体都有独特的反射波谱－－地物的反射波谱指地物的反射率随波长变化的规律nullnull遥感技术分类遥感技术分类1.按工作平台（运载工具）分 航天遥感（大气层外：卫星、航天飞机） 航空遥感（大气层内：飞机、气球） 地面遥感（汽车） 2.按吸收的光谱分 可见光遥感 红外遥感 紫外遥感 微波遥感 遥感信息处理系统遥感信息处理系统 目 标 物反射发射 大 气 窗 口被动主动摄影 扫描 雷达 接收光谱 校正 几何 校正像片 数据光化学图象处理 数字图象处理判读专业图件 统计数据遥感数据应用的一般程序遥感数据应用的一般程序1、根据研究目的选择不同空间分辨率的遥感影像 巨型环境：地壳、成矿带、大陆架、洋流、自然地带等 2－10KM 大型环境特征：区域地理、矿产资源环境质量评价、土壤识别森林清查、海岸代变化等 100－400米 中型环境特征：土地利用、作物估产、水土保持、植物群落、洪水灾害、森林火灾预报、污染检测、道路交通规划 20－50米 小型环境特征：污染源识别、港湾动态、城市规划等 5－20米 微型环境特征：场地景观设计、城市设计 0.5-5m地球资源卫星数据地球资源卫星数据 一、Landsat数据 二、SPOT数据 三、IKONOS数据 四、QUICKBIRD数据 以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。 目前，主要的陆地资源卫星有： （1）美国陆地卫星(Landsat)； （2）法国陆地观测卫星(SPOT)； （3）欧空局地球资源卫星(ERS)； （4）俄罗斯钻石卫星(ALMAZ)； （5）日本地球资源卫星(JERS)； （6）印度遥感卫星(IRS)； （7）中-巴地球资源卫星（CBERS）。 LANDSAT数据LANDSAT数据 陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。 空间分辨率达到30米（TM5）、15米（TM7） SPOT数据SPOT数据1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。 SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。 SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。 SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。 SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002年5月4日凌晨当地时间1时31分，在法属圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载成功发射。 中等高度（832 km)圆形近极地太阳同步轨道。 主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。 IKONOS数据IKONOS数据自从l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，解禁了过去不准10~1m级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起来。 美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1m，多光谱4m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。 QuickBird数据QuickBird数据QuickBird是2001年10月18日在美国发射成功的高分辨率商业遥感卫星，轨道高度455KM，QuickBird在空间分辨率（0.61米），多光谱成像（1个全色通道、4个多光谱通道）、成像幅宽（16.5公里X 16.5公里）、成像摆角等方面具有显著的优势，能够满足更专业、更广泛应用领域的遥感用户，为用户提供更好、更快的遥感信息源服务。 null遥感数据应用的一般程序遥感数据应用的一般程序1、根据研究目的选择不同空间分辨率的遥感影像 2、购买经过校正的遥感影像，进行精纠正（地形图） 3、遥感影像增强处理（彩色增强） 4、遥感影像解译（机助分类、目视判读）中国遥感卫星地面站中国遥感卫星地面站 中国科学院中国遥感卫星地面站（即中国遥感卫星地面站）是1979年邓小平同志访美与美国总统卡特签订的中美空间科技合作备忘录而建立的。整个地面站系统1986年12月建成并投入运行。邓小平同志亲笔为地面站题写了站名。 遥感数据的校正遥感数据的校正辐射校正 传感器的光电变换 （…) 大气的影响(…) 光照条件 (…) 几何校正 一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。 二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。 镶嵌处理 如何将多幅影像从几何上拼接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。遥感数据应用的一般程序遥感数据应用的一般程序1、根据研究目的选择不同空间分辨率的遥感影像 2、购买经过校正的遥感影像，进行精纠正（地形图） 3、遥感影像增强处理（彩色增强） 4、遥感影像解译（机助分类、目视判读）遥感影像的处理遥感影像的处理光化学图像处理 数字图像处理遥感图像的增强处理遥感图像的增强处理目前常用的遥感图像增强处理主要有：彩色合成、灰度变换、直方图变换、密度分割、灰度颠倒、图像间运算、邻域增强处理、主成分分析、K－T变换、信息融合。 遥感图像的增强处理遥感图像的增强处理彩色合成 为了充分利用色彩在遥感图像判读和信息提取中的优势，常常利用彩色合成的方法对多光谱图像进行处理，以得到彩色图像。 彩色图像可以分为真彩色图像和假彩色图像。真彩色图像真彩色图像真彩色图像上影像的颜色与地物颜色基本一致。 利用数字技术合成真彩色图像时，是把红色波段的影像作为合成图像中的红色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。 假彩色图像假彩色图像假彩色图像是指图像上影像的色调与实际地物色调不一致的图像。 遥感中最常见的假彩色图像是彩色红外合成的假彩色图像。它是在彩色合成时，把近红外波段的影像作为合成图像中的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。 遥感数据应用的一般程序遥感数据应用的一般程序1、根据研究目的选择不同空间分辨率的遥感影像 2、购买经过校正的遥感影像，进行精纠正（地形图） 3、遥感影像增强处理（彩色增强） 4、遥感影像解译（机助分类、目视判读）信息提取的原理和方法信息提取的原理和方法遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映。 依据遥感图像上的地物特征，识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程叫信息提取。 信息提取的方法有： 目视判读法：是目前常用的方法。 计算机分类法：有监督分类、非监督分类、模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘技术方法。 遥感数据的计算机分类法遥感数据的计算机分类法监督分类法：在研究区域选有代表性的训练场地作为样本，通过选择特征参数（如亮度的均值、方差等），建立判别函数，对样本进行分类，依据样本的分类特征来识别样本像元的归属类别的方法。 非监督分类法：没有先验的样本类别，根据像元间的相似度大小进行归类，将相似度大的归为一类的方法。 常用遥感图像处理软件常用遥感图像处理软件目前国内常用的遥感图像处理软件有： Erdas：美国亚特兰大ERDAS公司集遥感和GIS于一身的软件。 Envi：美国Better Solutions Consulting 有限公司开发的遥感图像处理软件。 Idris：是由美国可克拉克大学地理学研究生院制图技术与地学分析实验室开发的。 Er-mapper：Earth Resource公司开发的图像处理软件。 PCI:加拿大PCI公司的产品，处理遥感图像。 目视判读的方法目视判读的方法建立判读标志 根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征，并研究其分布和发生发展的规律。 判读的标志： 形状； 大小； 色调/颜色； 阴影； 组合图案/纹理结构。 目视判读的方法目视判读的方法色调/色彩：判读前通过反差调整和彩色增强后，成为目视判读的重要标志。 形状：是目视判读最直观的标志。 大小：根据地物间的相对大小，区分地物。 阴影：可判读地物的高度，但也遮挡部分地物信息。 组合图案：当地物较小时，在影像上表现为纹理，即某种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。 目视判读的方法目视判读的方法直接判读法：依据判读标志，直接识别地物属性。 对比分析法：与该地区已知的资料对比，或与实地对比而识别地物属性；或通过对遥感图像不同波段、不同时相的对比分析，识别地物的性质和发展变化规律。 逻辑推理法：根据地学规律，分析地物之间的内在必然分布规律，由某种地物推断出另一种地物的存在及属性。如由植被类型可推断出土壤的类型，根据建筑密度可判断人口规模等。