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土壤侵蚀的遥感影像判读分析

土壤侵蚀的遥感影像判读分析
土壤侵蚀的遥感影像判读分析

土壤侵蚀的遥感影像判读分析

摘要:3s技术是进行土壤侵蚀研究的有效工具,遥感技术具有多种类、多平台、多时段、多波段的特色和信息丰富、信息周期短,实时性和动态性强等优势,是最快速有效的先进手段之一。本文通过对丹江口库区土壤侵蚀遥感影像判读分析,并与地理信息系统(gis)相结合,探索遥感影像应用于流域水土流失及其生态环境状况的监测的可行性。

关键词:遥感土壤侵蚀丹江口库区

中图分类号:p2 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2012)11(a)-0129-01

我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一,严重的水土流失破坏了宝贵的水土和生物资源引起气候、自然、生态环境的恶化,进一步阻碍了社会经济的发展。土壤侵蚀使中国士地资源破坏,粮食减产、灾害发生、土壤肥力下降、水资源环境污染、库塘湖泊淤积、城市安全受到威胁等一系列危害。通过对1995年以及2000年丹江口库区湖北地区的区域土壤侵蚀的遥感图像进行一定处理后进行

解译判读,通过综合运用地理信息系统和遥感技术,在arc/info、arcview等软件的支持下得到更为直观的土壤侵蚀数据及变化数据的空间分布,成功地获取了该地区5年间土地侵蚀的动态变化情况,揭示了该区土地侵蚀的变化规律。

1 遥感目视解译的基本理论方法

目前,从大尺度上进行土壤侵蚀调查的主要方法是采用遥感的

遥感影像判读

南京信息工程大学复习参考资料—— 遥感影像判读 第一章绪论 遥感影像判读既是一门学科,又是图像处理的一个过程: 1.作为一门学科,遥感影像判读的目的是为了从遥感图像上得到地物信息所进行的基础理 论和实践方法的研究 2.作为一个过程,它完成地物信息的传递并起到揭示遥感图像内容的作用,其目的是取得 地物各组成部分和存在于其他地物的内涵的信息 分为计算机辅助判读和人工目视判读 遥感影像判读的任务与实施 任务 根据应用范围:巨型、大型、中型和小型地物与现象的判读 实施(组织方法): 野外判读、飞行器目视判读、室内判读、综合判读 遥感信息的利用方式(5个) 1.瞬时信息的定性分析:确定相关目标是否存在 2.空间信息的定位:空间分布规律 3.瞬时信息的定量分析:定量反演目标参数 4.时间信息的趋势分析:地表物质能量迁移规律 5.多源信息的综合分析 遥感信息的技术支撑(6个) 1.观察与测量仪器的改变 2.产品形式的改变 3.生产工艺的改变 4.新一代传感器的研制 5.地理信息系统的支持 6.遥感应用模型的深化 遥感影像判读的质量要求:分为用户精度(正确分类/所有分为该类制图精度 )和制图者精度(正确分类/参考数据中的该类) 1.判读结果的完整性(详细性):与给定任务的符合程度,用质量指标评价 2.判读的可靠性:与实际的符合程度,用质量和数量指标评价 3.判读的及时性:资料及时;指定限期完成 4.判读结果的明显性:便于理解和应用 第二章遥感影像判读的理论基础 地物的电磁辐射特性—— 地物的电磁辐射特性概念: 1.从近紫外到中红外(0.3-6μm)波段区间能量最集中而且相对来说较稳定 2.被动遥感主要利用可见光、红外等稳定辐射 3.对流层:地表到平均高度12km处,航空遥感活动区,侧重研究电磁波在该层内的传输 特性;

遥感影像处理步骤

3.2.3 遥感影像数据的获取 目前世界上用于民用的卫星很多,最常用于作物长势监测的是美国发射的一系列陆地卫星。本文使用的是2013年2月11日,NASA发射的Landsat 8卫星数据,Landsat 8上携带有两个主要载荷:OLI(陆地成像仪)和TIRS(热红外传感器)。OLI包括9个波段,空间分辨率为30米,其中包括一个15米的全色波段,成像宽幅为185×185 km。OLI包括了ETM+传感器所有的波段,为了避免大气吸收特征,OLI对波段进行了重新调整,比较大的调整是OLI Band5(0.845–0.885 μm),排除了0.825 μm处水汽吸收特征;OLI全色波段Band8波段范围较窄,这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征;此外,还有两个新增的波段:蓝色波段(band1:0.433–0.453 μm)主要应用海岸带观测,短波红外波段(band9:1.360–1.390 μm) 包括水汽强吸收特征可用于云检测;近红外band5和短波红外band9与MODIS对应的波段接近。 表3-2 Landsat8各波段的名称与用途 Table 3-2 The name and purpose of each band of Landsat8 (引自:张玉君,国土资源遥感,2013) 波段No 波段名称波长范围/nm 数据用途GSD地面 采样距离 /nm 辐射率/ (W·m-2sr-1u m-1)典型 SNR (典型) 1 NewDeep Blue 433-453 海岸区气溶胶30 40 130 2 Blue 450-515 基色/散射/海岸30 40 130 3 Green 525-600 基色/海岸30 30 100 4 Red 630-680 基色/海岸30 22 90 5 NIR 845-885 植物/海岸30 14 90 6 SWIR2 1560-1660 植物30 4.0 100 7 SWIR3 2100-2300 矿物/干草/无散射30 1.7 100 8 PAN 500-680 图像锐化15 23 80 9 SWIR 1360-1390 卷云测定30 6.0 130 10 TIR 10300-11300 地表温度100 11 TIR 11500-12500 地表温度100 本实验获取条带号和行编号为143/029,选取棉花蕾期、花铃期、吐絮期内无云、质量较好的影像数据,过境时间分别为2013年6月25日,8月5日,8月29日。 3.2.4 卫星影像处理 地面目标是个复杂的多维模型,具有一定的空间位置、形状、大小和相互关

土壤侵蚀评价遥感研究进展

收稿日期:2008-12-30;修订日期: 2009-04-12基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目 (KZCX1-YW-08-03)和水利部,官厅密云水库上游水土保持遥感监测二期工程(HW-STB2004-03)资助 作者简介:张喜旺(1979),男,河南辉县人,博士生,主要从事遥感与地理信息系统在水土保持方面的应用研究。E-mail:zxiwang@https://www.wendangku.net/doc/4316438060.html, * 通讯作者: E-mail:wubf@https://www.wendangku.net/doc/4316438060.html, 土壤侵蚀评价遥感研究进展 张喜旺,周月敏,李晓松,袁超,闫娜娜,吴炳方* (中国科学院遥感应用研究所,北京100101) 摘要:土壤侵蚀是世界范围内最重要的土地退化问题,对全世界范围内的农作物产量,土壤结构和水质产生负面影响,因此,对侵蚀进行适当评估,了解其空间分布以及侵蚀程度,对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。以遥感在土壤侵蚀中的应用为主线,介绍国内外多种土壤侵蚀评价方法,包括定性的判断和定量的计算。认为虽然遥感因其具有大面积重复观测能力,已经渗透到各种研究方法中,但无论是定性的方法还是定量的方法,遥感往往仅作为数据进行输入,而遥感的潜力并没有得到充分的发挥,遥感多源多时相的能力并没有得到充分的应用。目的是使今后的研究更加重视遥感的空间分析和动态监测能力,以及多源多时相的特性,使遥感真正在方法论上发挥其在土壤侵蚀监测中的重要作用。 关键词:土壤侵蚀;遥感;DEM ;GIS 中图分类号:TP 79:S157 文献标识码:A 文章编号:0564-3945(2010)04-1010-08 Vol.41,No.4Aug.,2010 土壤通报 Chinese Journal of Soil Science 第41卷第4期2010年8月土壤侵蚀是发生在特定时空条件下的土体迁移过程,受到多种自然要素和人类活动的综合影响。水 蚀是世界范围内最重要的土地退化问题,已经成为全球性的公害,通过减少表土层的有机质和养分含量而降低土壤生产力[1],它通过对农作物产量、土壤结构以及水质[2,3]剧烈地影响着环境,并产生大量的经济损失,直接影响着人们的生活,通过沉积作用淤积江河、湖泊,损害基础设施,威胁人类安全。此外,侵蚀导致土壤以CO 2,CH 4的形式向大气中散射有机碳,从而影响全球变暖[4]。而全球变暖又反过来增强土壤侵蚀率[5]。因此,对侵蚀进行适当评估,了解其空间分布以及侵蚀程度,对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。自从研究土壤侵蚀一个多世纪以来[6],国内外学者进行了大量的研究,提出了各种各样不同的侵蚀评价方法,包括定性的判断[7,8]以及定量的计算[9,10]。区域尺度的土壤侵蚀评价主要的困难在于数据的可获得性以及数据的质量[11]。遥感具有规则重复观测能力,可以提供了大区域的同质数据[12,13],是进行环境和灾害动态监测的先进有效的技术手段,可以深刻地了解地表的特征及其变化。而侵蚀退化标志如地表裸露程度、地形地貌、植被覆盖度和土地利用方式的改变等是能够被遥感技术所记录和获取的,因此自20世纪70年代以来,遥感技术就被应用于土壤侵蚀调查。许多研究已经全面或部分地利用卫星遥感数据以许多不同的方式进行侵蚀评估,为方法的完善提供支 持,如光学影像对侵蚀特征[14]、植被[15]的研究,SAR 对地形[16]、 地表粗糙度[17]以及光学影像与SAR 结合对耕作方式的探测[18]等。而传统的土壤侵蚀遥感研究中主要是为了探测侵蚀特征和获取模型输入数据,遥感多源多时相的能力并没有得到发挥,空间分析和动态监测的能力并没有得到很好的应用。本文的目的是对土壤侵蚀评价中遥感的应用方法进行综述,并展望遥感在土壤侵蚀评价中发展趋势。 1 定性方法 1.1 目视判读 目视判读法(目视解译)主要是通过对遥感影像的判读,对一些主要的侵蚀控制因素进行目视解译后,根据经验对其进行综合,进而在叠加的遥感图像上直 接勾绘图斑(侵蚀范围), 标识图斑相对应的属性(侵蚀等级和类型)来实现的。目视解译是土壤侵蚀调查中基 于专家的方法中最典型的应用。这一方法利用对区域情况了解和对水土流失规律有深刻认识的专家,使用遥感影像资料,结合其它专题信息,对区域土壤侵蚀状况进行判定或判别,从而制作相应的土壤侵蚀类型图或强度等级图,其实质是对计算机储存的遥感信息和人所掌握的关于土壤侵蚀的其它知识、经验,通过人脑和电脑的结合进行推理、判断的过程[19]。我国水土保持部门于1985年使用该方法,采用M SS 影像在全国范围内进行第一次土壤侵蚀遥感调

遥感试题

《遥感原理与应用》模拟题 一.单项选择题 1. 到达地面的太阳辐射与地面目标相互作用后能量可分为三部分,不包括下面哪种辐射( D )。 A.反射 B.吸收 C.透射 D.发射 2. NDVI= (Ch2 - Ch1)/(Ch2 + Ch1)指的是( D )。 A.比值植被指数 B.差值植被指数 C.差比值植被指数 D.归一化差值植被指数 3. 大气窗口是指(C)。 A.没有云的天空区域 B.电磁波能穿过大气层的局部天空区域 C.电磁波能穿过大气的电磁波谱段 D.没有障碍物阻挡的天空区域 4. 图像灰度量化用6比特编码时,量化等级为( B )。 A.32个 B.64个 C.128个 D.256个 5. 图像融合前必须先进行( A )。 A.图像配准 B.图像增强 C.图像分类 6. 大气对太阳辐射的影响是多方面的,下列( C )影响并不改变太阳辐射的强度。 A.大气对太阳辐射的散射 B.大气对太阳辐射的吸收 C.大气对太阳辐射的折射 D.云层对太阳辐射的反射 7.黑体辐射是在特定温度及特定波长由理想放射物放射出来的辐射,其特点( B )。 A. 吸收率为0 B.反射率为0 C.发射率为0 D.透射率为1 8. 遥感图像目视解译方法中,利用遥感影像解译标志和解译者的经验,直接确定目标地物属性的,是下面哪种方法( A )。 A.直接判读法 B.对比分析法 C.信息复合法 D.综合分析法 9.计算植被指数NDVl,主要使用以红波段和下面哪个波段( C )。 A.紫外波段 B.蓝色波段 C.近红外波段 D.绿波段 10.以下不是高光谱遥感特点的有( A )。 A.它与多光谱遥感含义相同。 B.它可以将可见光和红外波段分割成相对更连续的光谱段。 C.它需要面对海量数据处理问题。 D.它每个通道的波长范围比多光谱遥感要小得多。 11.探测植被分布,适合的摄影方式为( C )。 A.近紫外摄影 B.可见光摄影 C.近红外摄影 D.多光谱摄影 12.下面关于遥感卫星的说法正确的是( D )。 A.1999年美国发射IKNOS,空间分辨率提高到1米。 B.加拿大发射RADARSAT卫星是世界上第一个携带SAR的遥感卫星。

6-遥感图像特征和解译标志

上次课主要内容 4.4简单自然地物可识别性分析 4.5复杂地物识别概率(重点理解) ①要素t 的价值②要素总和(t 1,t 2,…,t m )t 的价值 K -K E ∑ = ③复杂地物识别概率的计算理解p70~71例子

第五章遥感图像特征和解译标志 5.1 解译标志的定义和分类 5.2 遥感图像特征与解译标志的关系 5.3 遥感图像的时空特性 5.4 遥感图像中的独立变量 5.5 地物统计特征的构造

第五章遥感图像特征和解译标志 地物特征 电磁波特性 影像特征 遥感图像记录过程 n 图像解译就是建立在研究地物性质、电磁波性质 及影像特征三者的关系之上 n 图像要素或特征,分“色”和“形”两大类:?色:色调、颜色、阴影、反差; ?形:形状、大小、空间分布、纹理等。“形”只有依靠“色”来解译才有意义。

第五章遥感图像特征和解译标志 5.1 解译标志的定义和分类 n两个定义: ?解译标志定义:遥感图像光谱、辐射、空间和时间特征决定 图像的视觉效果、表现形式和计算特点,并导致物体在图像上 的差别。 l给出了区分遥感图像中物体或现象的可能性; l解译标志包括:色调与色彩、形状、尺寸、阴影、细部(图 案)、以及结构(纹理)等; l解译标志是以遥感图像的形式传递的揭示标志; ?揭示标志定义:在目视观察时借以将物体彼此分开的被感知 对象的典型特征。 l揭示标志包括:形状、尺寸、细部、光谱辐射特性、物体的阴 影、位置、相互关系和人类活动的痕迹; l揭示标志的等级决定于物体的性质、他们的相对位置及与周围 环境的相互作用等;

第五章遥感图像特征和解译标志 5.1 解译标志的定义和分类 n解译标志和揭示标志的关系: ?解译标志是以遥感图像的形式传递的揭示标志; ?虽然我们是通过遥感图像识别地物目标的,但是大多数情况 下,基于遥感图像识别地物并作出决定时,似乎并不是利用解 译标志,而是利用揭示标志。 例如,很多解译人员刚看到图像就差不多在脑海中形成地物的形象, 然后仅仅分析这个形象就能作出一定的决定。实际上,有经验的解译人 员,在研究图像的解译标志并估计到传递信息的传感系统的影响以后, 思想中就建立起地物的揭示标志,并在这些标志的基础上识别被感知物 体。解译人员在实地或图像上都没见过的地物或现象是例外。 n解译标志和揭示标志可以按两种方式进行划分:?直接标志和间接标志; ?永久标志和临时标志;

遥感影像图像处理流程

遥感影像图像处理(processing of remote sensing image data)是对遥感图像进行辐射校正和几何纠正、图像整饰、投影变换、镶嵌、特征提取、分类以及各种专题处理等一系列操作,以求达到预期目的的技术。 一.预处理 1.降噪处理 由于传感器的因素,一些获取的遥感图像中,会出现周期性的噪声,我们必须对其进行消除或减弱方可使用。 (1)除周期性噪声和尖锐性噪声 周期性噪声一般重叠在原图像上,成为周期性的干涉图形,具有不同的幅度、频率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑,代表在某些空间频率位置最为突出。一般可以用带通或者槽形滤波的方法来消除。

消除尖峰噪声,特别是与扫描方向不平行的,一般用傅立叶变换进行滤波处理的方法比较方便。 (2)除坏线和条带 去除遥感图像中的坏线。遥感图像中通常会出现与扫描方向平行的条带,还有一些与辐射信号无关的条带噪声,一般称为坏线。一般采用傅里叶变换和低通滤波进行消除或减弱。

2.薄云处理 由于天气原因,对于有些遥感图形中出现的薄云可以进行减弱处理。 3.阴影处理 由于太阳高度角的原因,有些图像会出现山体阴影,可以采用比值法对其进行消除。二.几何纠正

通常我们获取的遥感影像一般都是Level2级产品,为使其定位准确,我们在使用遥感图像前,必须对其进行几何精纠正,在地形起伏较大地区,还必须对其进行正射纠正。特殊情况下还须对遥感图像进行大气纠正,此处不做阐述。 1.图像配准 为同一地区的两种数据源能在同一个地理坐标系中进行叠加显示和数学运算,必须先将其中一种数据源的地理坐标配准到另一种数据源的地理坐标上,这个过程叫做配准。 (1)影像对栅格图像的配准 将一幅遥感影像配准到相同地区另一幅影像或栅格地图中,使其在空间位置能重合叠加显示。 (2)影像对矢量图形的配准 将一幅遥感影像配准到相同地区一幅矢量图形中,使其在空间位置上能进行重合叠加显示。2.几何粗纠正

RS遥感复习重点

1.遥感技术系统有哪些部分组成? 遥感技术系统:目标的信息特性目标信息的传输空间信息采集地面接收与预处理信息处理信息分析与应用 2.什么是遥感反演? 根据地物电磁波特征产生的遥感影像特征,反推其形成过程中的电磁波状况的技术。遥感影像特征是由地面反射率,大气作用等过程形成的,如果以遥感影像为已知量,去推算大气中某个影响遥感成像的未知参数,即将遥感数据转变为人们实际需要的地表各种特性参数。这个过程就是遥感反演。遥感反演本质上是一个病态反演问题 3.什么是航天遥感? 航天遥感是以卫星、飞船、空间站或火箭等作为传感器的运载工具。在地球大气层以外的宇宙空间,以人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、火箭等航天飞行器为平台的遥感。 4.什么是电磁波谱? 将电磁波在真空中传播的波长或频率、递增或递减依次排列为一个序谱,将此序谱称为电磁波谱。次序为:γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。 5.大气对电磁辐射有哪些影响? 大气对电磁波的作用——吸收 <0.2um 的电磁波几乎被氮气或氧气吸收)。 对小于0.3 um的电磁波具有极强的吸收能力,所以到达地面的太阳短波辐射中,已不存在小于0.3 um 的短波辐射。 甲烷和水汽。 大气对电磁波的作用——散射 (3)大气对电磁波的作用——折射、反射 ,反射现象出要出现在云顶(云造成的噪声) (3)大气对电磁波的作用——大气窗口 透射率也各不相同。 率较高的波段称为大气窗口。(对地遥感要用的部分) 3)大气对电磁波的作用

6.什么是地物光谱曲线? 地物波谱:地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律,称为地表物体波谱,简称地物波谱 反射波谱曲线 律。 7.从光谱机理解释为什么天空是蓝色的? 大气层中气体分子的尺度要远远小于可见光的波长,这种尺度的微粒对不同颜色的光线具有不同的散射强度。其散射强度与入射光的波长的四次方成反比。红光的波长较长,被散射的红光强度就很弱,而蓝、紫光的波长较短,散射强度就强。所以,大气分子就好比一张滤网,把太阳光中长波的成分过滤掉,将剩下的蓝、紫光洒向大地。而我们人类的眼睛对紫色光非常不敏感,因此我们看到的天空就是蓝色的。 8.什么是黑体辐射? 黑体辐射(Black Body Radiation):黑体的热辐射称为黑体辐射。黑体:在任何温度下,对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1(100%)的物体。 9.什么是大气窗口? 在地球表面有一层浓厚的大气,由于地球大气中各种粒子与天体辐射的相互作用(主要是吸收和反射),大部分波段范围内的天体辐射无法到达地面。人们把能到达地面的波形形象的称为大气窗口。 10.什么是地球同步卫星? 地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称对地静止卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星, 11.陆地轨道的四个特点:与太阳同步,近极地,近圆形,可重复观测,分别有什么作用? 1、近极地轨道卫星,轨道平面与地球赤道平面的夹角近90度,轨道倾角越大,覆盖地球表面的面积越大。 2、卫星轨道近圆形作用:获取图像有相近的比例尺;成像扫描仪具有固定的扫描频率。3太阳同步轨道作用:1)可使卫星通过同一纬度的平均地方时不变(2)有利于在最佳光照条件下获取高质量影像和多时相影像色调对比4、可重复观测地球资源卫星的按一定的周期运行,一个重复周期对地球扫描一次;然后,接着进行下一个重复周期。。。。实现可重复观测。 12.什么是主动式遥感? 亦称“有源遥感”,是指由遥感器向目标物发射一定频率的电磁辐射波,然后接收从目标物返回的辐射信息进行的遥感技术。 13.什么是多光谱扫描仪? 扫描仪安装在飞行器上。扫描仪的扫描镜旋转,使接收的瞬时视场作垂直于飞行方向的运动,从而实现行扫描。由于飞行器的向前运动,扫描仪遂完成二维扫描。地物景像被逐点扫过,并逐点分波段测量,从而

遥感地质学(高起专) 地质大学期末开卷考试题库及答案

遥感地质学(高起专) 一、判断题 1. 遥感是在不直接接触目标物的情况下,使用特定的探测仪器来接受目标物体的电磁波信息,再经过对信息的传输、加工、处理、判读,从而识别目标物体的技术。(5分) 参考答案:正确 2. 微波辐射计属于非成像遥感。(5分) 参考答案:正确 3. 高光谱遥感是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据。(5分) 参考答案:正确 4. 通常把通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口。参考答案:正确 5. 把各种电磁波按波长(或频率)的大小,依次排列,画成图表,这个图表就叫电磁波谱。参考答案:正确 6. 能完全吸收入射辐射能量并具有最大发射率的地物叫绝对黑体。(5分) 参考答案:正确 7. 地面物体的反射率随波长变化的规律称为地物反射波谱曲线。(5分) 参考答案:正确 8. 空间分辨率是指像素所代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视场,或地面物体能分辨的最小单元。(5分) 参考答案:正确 9. 辐射传播过程中,碰到小粒子,由于各种作用无特定方向的同时发生,使辐射向四面八方散去,电磁波在强度和方向上发生各种变化,这种现象是散射。(5分) 参考答案:正确 10. 辐射亮度是指辐射源在某一方向,单位投影表面,单位立体角内的辐射通量。(5分) 参考答案:正确 二、填空题 1. 根据传感器工作原理,遥感可以分为___(1)___ 和___(2)___ 遥感。(5分) (1). 参考答案: 主动式 (2). 参考答案: 被动式 2. 遥感过程是指遥感信息的___(3)___ 、___(4)___ 、___(5)___ 、___(6)___ 、和___(7)___ 的全过程。(5分) (1). 参考答案: 获取 (2). 参考答案: 传输 (3). 参考答案: 处理 (4). 参考答案: 分析 (5). 参考答案: 应用 3. 搭载传感器的载体称作___(8)___ 。(5分) (1). 参考答案: 遥感平台 4. 大气的散射现象发生时的物理规律与大气中的分子或其他为例的直径及辐射波长的长短密切相关。通常有以下三种情况:___(9)___ 、___(10)___ 、___(11)___ 。(5分) (1). 参考答案: 瑞利散射 (2). 参考答案: 米氏散射 (3). 参考答案: 无选择性散射

遥感影像解译不确定性的评估与表达

遥感影像解译不确定性的评估与表达 摘自《遥感数据的不确定性问题》 承继成郭华东史文中等编著 遥感数据的精度评估研究是从1975 年开始的(1973 年发射第一个遥感卫星)。最早Hord 和Brooner(1976),Van Genderen 和Lock(1977)及Ginevan(1979) 曾提出了建立测试评估地图的标准和技术的建议。Roslnfield(1982),Congalton(1983),Aronoff(1985)对遥感数据精度的评估标准和技术进行了较深入的研究,以后又有更多的人参与了该项研究工作。误差矩阵是主要的方法,它能很好地表达专题图的精度,已经成为普遍采用的方法。 一、遥感影像解译不确定性评估综述 遥感解译有人工目视判读和计算机自动分类处理。在本章中我们主要指计算机自动分类。造成遥感影像解译不确定性的原因有遥感数据固有的不确定性(包括地物波谱的固有的不确定性和遥感影像数据固有的不确定性等)和遥感数据获取、处理、传输、分类过程造成的误差。因此遥感数据解译过程中的不确定性是客观存在、不可避免的。任何解译的成果图件在不同程度上都存在着一定的不确定性,符合“任何人工模拟产品与客观真实世界之间总是存在一定差异”的原理。 遥感影像数据的不确定性是普遍存在的。一些遥感影像的分辨率很低,经过各种处理影像分类的可信度尽管有所提高但仍然存在不确定性( 表1),一些地物的可信度仍很低。 表 1 遥感影像分类的可信度(%)( 据吴连喜,2002)

遥感数据分类的不确定性度量方法通常用误差矩阵来度量。从误差矩阵中可以计算出分类精度的指标,如“正确分类比”。另一种指标是由Cohen 提出来的Kappa 系数,后来经Foody(1992) 修正后称为Tau 系数。 遥感数据分类的专题不确定性是指专题值与其真值的接近程度,其度量随专题数据类型的不同而不同(Lanter and Veregin,1992)。专题数据的类型有两种:分类专题数据(categorical thematic data) 和连续专题数据(continuous thematic data), 也有将其分为定性数据(qualitative data) 和定量数据的(quantitative data)。连续数据的不确定性度量指标与位置不确定性的度量指标相类似,如方差等(Lanter and Veregin,1992;Heuvelink,1993;Goodchild et al,1992)。 遥感数据不确定性的度量一般采用基于像元的分类结果评估,其不确定性度量评估流程如图1(Lunetta et al,1991)。

遥感地图处理步骤

一、正射矫正 首先打开envi然后找到索要校对的地图,首先把多光谱(MSS)的直接拖到界面中,然后把高程模型里(DEM)的hebei.tif拖入。高分模型的正射矫正是根据RPC和DEM进行矫正的。拖入之后选择在ToolBox中→选择Geometric Correction→Orthorectification→RPC Orthorectification. 选择完之后就会出现

intput file是你从哪里取得文件,不用在改变了。下面的dem file 选择dem中的一个波段,一般选择band1

然后选择ok。进行下一步,点击next。 然后选择advanced,output pixel size(输出的像素密度)因为MSS的像素密度为8故写上8(pan全色影像的像素密度为2)然后image Resampling(图像重采样)输出bilinear(双线性)。下一步选择Export 在选择out file中的tiff格式。输出地址在进行选择如下图, 应该保存在正射矫正。在选择地址时,直接从文家家的地址复制到所填框的地址,选择一下文件名,省的以后写就是绿色的MSS文件,然后文件名就会出现其对应的名字,在进入正射矫正,文件名就不用改了,然后点打开,就完成了,最后在点击finish就结束等待期运行完。 多光谱跟全色的操作一样。就是像素密度由8改为2

二、配准 同一区域里一幅图像(基准图像)对另一幅图像的校准,以使两幅图像中的同名像元配准,两幅影像经过校正后,达到了更好的精度要求。同时打开2米全色和8米多光谱影像,以2米全色影像作为基准图像,通过从两幅图像上选择同名点(控制点)来配准8米多光谱影像,使得相同地物出现在校正后的图像相同位置。 打开envi classic 从File→open image file→从正射矫正中选择全色(PAN)的图 然后 选择load band会加载出来

土壤侵蚀监测新方法的新技术

土壤侵蚀监测新方法的新技术 (一)中国土壤状况 土壤是地球的皮肤, 在自然力和人类活动的作用下土壤或其他地面组成物质被剥蚀、分离、搬运、沉积, 形成土壤侵蚀。土壤侵蚀不仅造成诸如土壤养分流失、土地退化等原生问题, 还带来诸如洪水泛滥、河道淤积、水体面源污染等次生环境问题, 是当今世界普遍关注的环境问题。中国是土壤侵蚀最为严重的国家之一,全国的土壤侵蚀面积高达492万km2,占国土面积的51.2%.在漫长的时间里,由于遭到人类不当经济活动的干扰破坏,致使土壤侵蚀加剧.随着人口增长、资源缺乏、能源危机、粮食不足等问题的出现,人们为了满足人类社会发展之需,对土地资源的破坏越来越严重,破坏了生态环境的平衡,制约着经济的快速发展和社会的安定团结,土壤侵蚀问题显得更为严峻. (二)土壤监测的意义 土壤侵蚀监测对土壤侵蚀发生、发展、危害及水土流失防治效益进行调查、观测和分析, 为认识水土流失现状、研究土壤侵蚀规律、制订水土流失防治规划、设计水土保持措施、评价水土保持效益和行政监督执法提供指导。 (三)土壤监测的方法及特点 自开始土壤侵蚀研究以来, 土壤侵蚀监测技术不断发展。1882 年德国土壤学家建立了微型径流观测小区, 开拓了土壤侵蚀定量监测的历史。径流观测小区的出现和迅速发展, 积累了大量的观测数据, 为土壤侵蚀预报模型的提出奠定了基础。常规土壤侵蚀监测方法主要包括调查法、径流小区法、侵蚀针法、水文法、模型估算法和遥感解译法等。常规方法野外工作量大、效率低、周期长, 不能适应现代土壤侵蚀监测高时效性、自动化、系统化的发展趋势。随着现代认识和技术水平的发展, 土壤侵蚀监测技术出现多学科的交叉结合, 监测精度也由定性到半定量、定量和精确定量的提升。先进的多元数据遥感监测、航拍技术、多孔径雷达技术、光电探测技术等开始融入土壤侵蚀监测领域。这里主要介绍现代地形测量、核素示踪、沉积泥沙反演和现代原位监测等现代土壤侵蚀监测方法

河南大学遥感期末复习资料

第一讲作业:1.遥感的概念以及狭义遥感的特点 广义的遥感:即遥远的感知,泛指一切无接触的远距离探测,包括对电磁场、力场、机械波等的探测。 狭义的遥感:运用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处记录目标的电磁波特性,通过分析,揭示物体的物理特性及变化的综合性探测技术。 狭义的遥感具有以下三个特点: 1.运用探测仪器进行探测 2.仅记录物体的电磁波特性 3.揭示物体的物理特性及变化 2.遥感系统的组成 总的来说,遥感系统的组成可以分为四个部分。 1.信息源。信息源是指遥感需要对其探测的目标物。 2.信息获取。信息获取是指运用遥感技术装备接受、记录目标物电磁波特性的探测过程。 3.信息处理。信息处理是指运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正、分 析和解译处理的技术过程。

4.信息应用。信息应用是根据不同的目的将遥感信息应用于各个领域的过程。 3.遥感的工作波段以及它们具有的特性 遥感中较多地使用可见光、红外、微波波段以及紫外线的一部分。 特性:1.可见光:鉴别物质特征的主要波段,以光学摄影或扫描方式接收和记录反射特征。 2.红外线:近红外的性质与可见光相似,红外遥感主要采用热感应方式探测地物本身的 辐射,可以全天时遥感。 3.微波:分为毫米波、厘米波、分米波,具有热辐射性质,可以全天候全天时遥感探测, 可采用主动和被动方式成像,具有一定的穿透能力。 4.紫外线:用于探测碳酸盐分布和油污染的监测,一般高空遥感不宜采用。 4.遥感平台的种类 地面遥感平台、航空遥感平台以及航天遥感平台。 5.遥感器的成像方式 遥感器:搭载在遥感平台上,接收、记录目标物电磁波特性的仪器,包括照相机、扫描仪、成像雷达等。 遥感器成像方式: 摄影成像类型(光学/电成像类型)

遥感影像处理步骤

一.预处理 1.降噪处理 由于传感器的因素,一些获取的遥感图像中,会出现周期性的噪声,我们必须对其进行消除或减弱方可使用。 (1)除周期性噪声和尖锐性噪声 周期性噪声一般重叠在原图像上,成为周期性的干涉图形,具有不同的幅度、频率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑,代表在某些空间频率位置最为突出。一般可以用带通或者槽形滤波的方法来消除。 消除尖峰噪声,特别是与扫描方向不平行的,一般用傅立叶变换进行滤波处理的方法比较方便。 (2)除坏线和条带 去除遥感图像中的坏线。遥感图像中通常会出现与扫描方向平行的条带,还有一些与辐射信号无关的条带噪声,一般称为坏线。一般采用傅里叶变换和低通滤波进行消除或减弱。

2.薄云处理 由于天气原因,对于有些遥感图形中出现的薄云可以进行减弱处理。 3.阴影处理 由于太阳高度角的原因,有些图像会出现山体阴影,可以采用比值法对其进行消除。二.几何纠正

通常我们获取的遥感影像一般都是Level2级产品,为使其定位准确,我们在使用遥感图像前,必须对其进行几何精纠正,在地形起伏较大地区,还必须对其进行正射纠正。特殊情况下还须对遥感图像进行大气纠正,此处不做阐述。 1.图像配准 为同一地区的两种数据源能在同一个地理坐标系中进行叠加显示和数学运算,必须先将其中一种数据源的地理坐标配准到另一种数据源的地理坐标上,这个过程叫做配准。 (1)影像对栅格图像的配准 将一幅遥感影像配准到相同地区另一幅影像或栅格地图中,使其在空间位置能重合叠加显示。 (2)影像对矢量图形的配准 将一幅遥感影像配准到相同地区一幅矢量图形中,使其在空间位置上能进行重合叠加显示。2.几何粗纠正

遥感导论复习重点

1.遥感的基本概念。 广义:泛指一切无接触的远距离探测,包括对电磁场、重力场、声波、地震波的探测; 狭义:应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 2.结合P2图,阐述遥感系统的组成。 被侧目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用. 3.按遥感平台、探测波段、传感器的工作方式来分,遥感可分成哪几种类型。 按遥感平台分类:地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感 按探测波段分类:紫外遥感:探测波段在0.05-0.38微米; 可见光探测:探测波段为0.38-0.76微米; 红外遥感:探测波段在0.76-1000微米; 微波遥感:探测波段在1mm-1m,收集与记录目标物发射、散射的微波能量。 按工作方式分类:主动和被动遥感:二者主要区别在于传感器是否发射电磁波。被动式遥感是被动地接受 地表反射的电磁波,受天气状况的影响比较大。主动式遥感多为微波 波段,受天气和云层影响较小。 成像和非成像遥感:成像方式:把目标物发射或反射的电磁波能量以图像形式来表示。 非成像方式:将目标物发射或反射的电磁辐射的各种物理参数记录为 数据或曲线图形式,包括:光谱辐射计、散射计、高度计等。4.阐述遥感的特点。 ①大面积同步观测:传统地面调查实施困难,工作量大,遥感观测可以不受地面阻隔等限制。 ②时效性:可以短时间内对同一地区进行重复探测,发现地球上许多事物的动态变化,遥感大大提高了观测的时效性。这对天气预报、火灾、水灾等的灾情监测,以及军事行动等都非常重要。 ③数据的综合性和可比性:综合性是指,可以根据地物在不同波段的光谱特性,选取相应的波段组合来判断地物的属性。可比性是指,可以将不同传感器得到的数据或图像进行对比。 ④经济性:遥感的费用投入与所获得的效益,与传统的方法相比,可以大大的节省人力、物力、财力和时间、具有很高的经济效益和社会效益。 ⑤局限性:遥感技术所利用的电磁波有限,有待进一步开发,需要更高分辨率以及遥感以外的其他手段相配合,特别是地面调查和验证。 5.地物辐射和反射电磁波的特点有哪些。 6.什么叫电磁波谱。 按电磁波在真空中传播的波长或频率,递增或递减排列,则构成了电磁波谱。 7. 目前遥感所使用的电磁波有哪些波段(其波长范围、特点、应用)。 可见光波段:0.38-0.76 μm,作为鉴别物质特征的主要波段,是遥感中最常用的波段 红外波段:0.76—1000μm,采用热感应方式探测地物本身的辐射(如热污染、火山、森林火灾等),可进行全天时遥感。 微波波段:1mm—1m,能穿透云、雾而不受天气影响,能进行全天时全天候的遥感探测。能直接透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物。 紫外线波段:0.01—0.4μm,主要用于探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测。由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作用,通常探测高度在2000米以下。 8.大气对太阳辐射的影响有哪些。 吸收、散射及反射作用、折射。 11.大气对太阳辐射的吸收带主要位于哪几个波段? 在紫外——微波之间,具明显吸收作用的主要是O3、O2、CO2和H20;此外NO2、CH4对电磁辐射也有吸收,多种成份吸收特定波和的电磁波,形成相应的吸收带。

武汉大学遥感信息工程学院 空间分析复习要点整理

1、请介绍国内外的某个空间分析研究组的研究工作,并谈谈自己的认识和思考。 2、什么是空间分析? 空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息(郭仁忠, 1997)。 3、分别从理论、算法和应用三个方面介绍空间分析理论、方法及应用? 空间分析的理论研究主要包括:空间关系理论、空间认知理论、空间推理理论、空间数据的不确定性分析理论等。 空间分析的方法包括:矢量数据的空间分析方法、栅格数据的空间分析方法、三维数据的空间分析方法、属性数据的空间统计方法。 空间分析理论和方法的应用领域有:卫生健康、水利、城市管理、地质灾害、交通、电力、环保、气候变化等领域。 4、请分别介绍地理学的第一语言、第二语言和第三语言? 第一语言为文字,第二语言为地图,第三语为GIS。 5、简述空间分析的第一个著名应用(霍乱病发病原因分析)如何利用空间分析方法完成具 体应用? 1854年8月到9月,英国伦敦霍乱病流行,政府始终找不到患者的发病原因,后来斯诺博士在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的1:6500的城区地图上,标出了每个霍乱病死者的居住位置,发现死者都集中在饮用布洛多斯托井水的地区和周围,从而得出发病原因为死者饮用了利用“布洛多斯托水泵吸水的井水。 6、简述空间分析与GIS的关系?空间分析在GIS中的地位和作用? 关系:空间分析是地理信息系统的核心和灵魂,是地理信息系统的主要特征,是评价一个地理信息系统的主要指标之一。 地位与作用: 1、空间分析是GIS的理论核心。空间分析作为地理信息系统领域的理论性和技术性都很强的分支,是提升GIS的理论性的重要突破口。 2、空间分析是GIS的功能核心。空间数据的采集、存储和管理为空间分析提供数据基础,而空间数据的描述是空间分析结果的表达。 7、简述空间分析与空间应用模型的关系? 一种观点认为空间应用模型是GIS的重要组成部分,它补充了GIS的空间分析能力。另一种观点认为空间分析是基本的、解决一般问题的理论和方法,空间模型是复杂(合)的、解决专门问题的理论和方法,两者应该区别开来。 8、拓扑空间关系和拓扑变换 拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量,如空间目标的相邻和连通关系。 拓扑变换是指在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系,并且邻近的点还是邻近的点的情况下,对图形进行的弯曲、拉伸、缩小等任意变形。 9、简述V9I模型及其特点? 用空间目标的Voronoi区域作为其外部,对原9元组模型进行改进,建立了一种基于Voronoi 的新9元组模型,简称为V9I模型。 V9I模型既考虑了空间实体的内部和边界,又将Voronoi区域看作一个整体,能够克服原9元组模型的一些缺点,包括无法区分相离关系、难以计算目标的补等。 10、Voronoi图 Voronoi图:又叫泰森多边形或Dirichelet图,它由一组连接两邻点连线的垂直平分线组成的连续多边形组成。N个在平面上有区别的点,按照最邻近原则划分平面;每个点与它的最近邻区域相关联。

遥感卫星图像处理方法

北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星图像处理方法 随着遥感技术的快速发展,获得了大量的遥感影像数据,如何从这些影像中提取人们感兴趣的对象已成为人们越来越关注的问题。但是传统的方法不能满足人们已有获取手段的需要,另外GIS的快速发展为人们提供了强大的地理数据管理平台,GIS数据库包括了大量空间数据和属性数据,以及未被人们发现的存在于这些数据中的知识。将GIS技术引入遥感图像的分类过程,用来辅助进行遥感图像分类,可进一步提高了图像处理的精度和效率。如何从GIS数据库中挖掘这些数据并加以充分利用是人们最关心的问题。GIS支持下的遥感图像分析特别强调RS和GIS的集成,引进空间数据挖掘和知识发现(SDM&KDD)技术,支持遥感影像的分类,达到较好的结果,专家系统表明了该方法是高效的手段。 遥感图像的边缘特征提取观察一幅图像首先感受到的是图像的总体边缘特征,它是构成图像形状的基本要素,是图像性质的重要表现形式之一,是图像特征的重要组成部分。提取和检测边缘特征是图像特征提取的重要一环,也是解决图像处理中许多复杂问题的一条重要的途径。遥感图像的边缘特征提取是对遥感图像上的明显地物边缘特征进行提取与识别的处理过程。目前解决图像特征检测/定位问题的技术还不是很完善,从图像结构的观点来看,主要是要解决三个问题:①要找出重要的图像灰度特征;②要抑制不必要的细节和噪声;③要保证定位精度图。遥感图像的边缘特征提取的算子很多,最常用的算子如Sobel算子、Log算子、Canny算子等。 1)图像精校正 由于卫星成像时受采样角度、成像高度及卫星姿态等客观因素的影响,造成原始图像非线性变形,必须经过几何精校正,才能满足工作精度要求一般采用几何模型配合常规控制点法对进行几何校正。 在校正时利用地面控制点(GCP),通过坐标转换函数,把各控制点从地理空间投影到图像空间上去。几何校正的精度直接取决于地面控制点选取的精度、分布和数量。因此,地面控制点的选择必须满足一定的条件,即:地面控制点应当均匀地分布在图像内;地面控制点应当在图像上有明显的、精确的定位识别标志,如公路、铁路交叉点、河流叉口、农田界线等,以保证空间配准的精度;地面控制点要有一定的数量保证。地面控制点选好后,再选择不同的校正算子和插值法进行计算,同时,还对地面控制点(GCPS)进行误差分析,使得其精度满足要求为止。最后将校正好的图像与地形图进行对比,考察校正效果。 2)波段组合及融合 对卫星数据的全色及多光谱波段进行融合。包括选取最佳波段,从多种分辨率融合方法中选取最佳方法进行全色波段和多光谱波段融合,使得图像既有高的空间分辨率和纹理特性,又有丰富的光谱信息,从而达到影像地图信息丰富、视觉效果好、质量高的目的。 3)图像镶嵌

遥感复习重点

电磁波:在真空或介质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。 电磁波谱:按电磁波在真空中波长或频率依递增或递减顺序划分波段,排列成谱。 方向反射:实际地物表面由于地形起伏,在某个方向上反射最强烈,这种现象称为方向反射。水体的光谱反射特性: –蓝、绿波段为反射带 –近、中红外波段为完全吸收带 植被的光谱反射特性: –蓝(0.45um)、红(0.67um)波段为吸收带 –绿波段(0.55um)为弱反射带 –近红外波段0.7-0.8um反射陡坡,0.8-1.3um有强反射带,但含水量造成反射吸收(1.45um、1.95um、2.7um) 土壤的光谱反射特性: –自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值。 –土壤的反射波谱特性曲线与土壤质地组成有关 –土壤反射波谱特性曲线较平滑,因此在不同光谱段的遥感影像上,土壤的亮度区别不明显。

浑水与清水的光谱反射 ? 散射的方式随电磁波波长与大气分子直径、气溶胶微粒大小之间的相 对关系而变, 主要有米氏(Mie)散射、均匀散射、瑞利(Rayleigh )散射等。 ? 介质中不均匀颗粒的直径a 与入射波长λ同数量级时,发生米氏散射 ? 介质中不均匀颗粒的直径a>>入射波长λ时,发生均匀散射,无选择 性散射 ? 介质中不均匀颗粒的直径a 小于入射波长λ的十分之一时,发生瑞利 散射 有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较小,透过率较高,对遥感十分有利,这 些波段通常称为“大气窗口”。 辐射传输方程 地表反射率 气层外太阳辐射照度 遥感数字图像:是以数字形式表示的遥感图像。 几何校正:就是从具有几何畸变的图像中消除畸变的过程。其任务是定量地确定图像上的像元坐标(图像坐标)与目标物的地理坐标(地图坐标等)的对应关系(坐标变换式) 多项式校正过程中应注意以下问题: (1)多项式纠正的精度与地面控制点的精度、分布和数量及纠正的范围有关。地面控制点的精度越高、分布越均匀、数量越多,几何纠正的精度就越高。 (2)采用多项式纠正时,在GCP 处的拟合较好,但在其他点的误差可能会较大。平均误差小,并不能保证图像各点的误差都小。 (3)多项式阶数的确定,取决于对图像中几何变形程度的认识。如果变形不复杂,那么1阶多项式就可以满足要求了,并非多项式的阶数越高,纠正的精度越高。 ()()()()[]{}() ()↑+=↑+-?+↓+-=↑+-=λλ λλλλλλλλλλλλτθδεθδθλρθδd g d V e d g d V g s L L L W E E L L L sec exp sec exp cos sec exp 220λρg ()λ0 E

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