遥感地学分析-第3章_城市遥感
遥感地学分析整理
遥感地学分析整理遥感地学分析⼀、名词解释遥感地学分析：是建⽴在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，其结合物理⼿段、数学⽅法和地学分析等综合型应⽤技术和理论，通过对遥感信息的处理和分析，获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论⽅法。
热惯量：由于系统本⾝有⼀定的热容量，系统传热介质具有⼀定的导热能⼒，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过⼀定的时间，这种性质成为系统的热惯量(Thermal inertia)。
叶⽅位⾓：法线在⽔平⾯上的投影与正北⽅向的交⾓称为叶⼦在该点的⽅位⾓。
红边：反射光谱的⼀阶微分最⼤值所对应的光谱位置.光合有效辐射：植物光合作⽤所能利⽤的可见光部分的太阳辐射。
简答1、植被遥感中NDVI应⽤最⼴泛？①NDVI是对植被⽣长状态及植被覆盖度的最佳指⽰因⼦。
NDVI 与 LAI、绿⾊⽣物量、植被覆盖度、光合作⽤等植被参数有关；NDVI的时间变化曲线可反映季节和⼈为活动变化；甚⾄整个⽣长期的NDVI对半⼲旱区降⾬量、对⼤⽓CO2浓度随季节和纬度变化均敏感。
②NDVI经⽐值处理，可部分消除与太阳⾼度⾓、卫星观测⾓、地形、⼤⽓程辐射（云 / 阴影和⼤⽓条件有关的辐照度条件变化）等的影响。
③NDVI介于-1和1之间，负值表⽰地⾯覆盖为云、⽔、雪等，对可见光⾼反射；0表⽰岩⽯或裸⼟等，NIR和R近似相等；正值表⽰有植被覆盖，且随覆盖度增⼤⽽增⼤。
⼏种典型的地⾯覆盖类型在⼤尺度NDVI图象上区分鲜明，植被得到有效的突出。
因此，NDVI 特别适⽤于全球或各⼤陆等⼤尺度的植被动态监测。
⼆、论述题1、植被指数影响因素。
①物候期、农事历。
物候期指⾃然植物在其⽣长发育过程中，其⽣理、外形、结构等的季节性变化，可通过遥感加以监测。
对于农作区，物候期表现为地⽅农事历，即耕作、播种、发芽、⽣长、成熟、收获、休闲等季相循环周期。
它是由作物的⽣长特点、地⽅⽓候、地⽅农业耕作⽅式与习惯等决定的。
城市遥感
城市遥感1.城市遥感调查概述城市是一个聚集的人类社会与特定地域空间紧密结合的整体.城市功能区划分根据城市规模（人口规模、用地规棋、活动规模、辐射规模），可将城市地域空间划分为四个不同层次的功能区:2.城市遥感调查的任务为城市规划和建设管理提供多方面的地理基础信息和其他与城市发展有关的分析资料，诸如城市土地利用现状、城市空间特征参数、城市演变、城市规划实施、城市的区域自然状况、旅游资源开发、景观布局与视域分析、城市热场、微波通讯受限地理因素等。
这些信息资料可使规划、建设和管理工作者从不同角度、不同层次去观察、剖析、认识、改造和建设城市，建立和运用城市的各种专题数据库和信息管理系统。
3.城市遥感调查的基本模式（右图）4.城市土地利用现状遥感调查（下图）根据城市用地分类标准规范，利用较大比例尺的航空影像和高分辨率影像进行5.城市用地现状调查内容城市用地现状调查主要包括区域性、市域性、建成区和局部城区(如旧城区)四个空间层次。
区域性调查旨在对市域以外一定区域(拟含规划区域)的调查。
市域性调查是指市域行政界线以内10大类用他的分布与数量构成。
建成区调查指城市建设轮廓外缘以内各种用地的分布与数量构成。
局部城区调查是根据规划和管理需要、对城区内部用地现状进行更为详细的调查。
5.遥感调查的主要技术流程（下图）城区各类用地现状识别（左图）借助遥感影像与地物之间的相似性关系建立影像判读标志来实现对城市各类用地现状的判读和识别。
城市地物的大小（尺寸）、形状、影像色调、纹理、图案结构及地物之间的相关特征等是识别城市土地利用类型的主要判读标志城区用地识别说明在城市一类用地判读基础上，就可方便地从影像图上划定建成区的范围。
即将建筑物连片的城市用地勾画出来，然后将那些只有少量建筑物的城市公园、绿地、湖泊划入建成区，并将城市范围内不属于建成区的大片麦田、菜地除去即可得到城市建成区的分布范围。
对于城市规划、建设与管理来说，往往需要更为详尽的城市土地利用信息。
城市土地利用变化的遥感监测与分析
城市土地利用变化的遥感监测与分析城市的快速发展和人口增长导致城市土地利用的变化日益复杂，同时也对城市空间规划和土地资源管理提出了更高的要求。
由于城市土地利用变化的复杂性和大规模性，传统的地面调查手段显然无法满足这一需求。
此时，遥感技术就成为了一种非常有效的监测与分析城市土地利用变化的手段。
遥感技术可以通过卫星图像、空中照片等手段获取数据，并可通过计算机技术进行图像处理和分析。
在城市土地利用变化的监测和分析工作中，其具有以下优点：1.高时空分辨率：遥感技术可以获取高精度的空间信息和高时间分辨率的土地利用变化数据，可以及时了解土地利用的变化情况。
2.大面积和连续性：通过遥感技术，可以同时覆盖城市范围的广大区域，并能获取连续的土地利用变化数据，提供了广阔的研究空间。
3.客观性和准确性：遥感技术可以提供客观的土地利用变化数据，并且通过计算机图像处理技术可以对数据进行准确的分析。
4.实时性：遥感技术可以实现快速更新数据，及时反映城市土地利用的变化情况，为城市规划和土地资源管理提供重要的数据支持。
在使用遥感技术进行城市土地利用变化的监测和分析时，常用的方法有：1.变化检测法：通过对多期遥感图像进行比较，和计算两期之间的土地利用变化指数，来探究城市土地利用变化的情况和趋势。
2.分类识别法：利用计算机图像处理技术，对遥感图像进行土地利用类型的分类识别，以掌握城市土地资源的分布情况和变化规律。
3.数据模型法：通过建立数学模型，对城市土地利用的变化进行预测，为城市规划和土地资源管理提供决策支持。
在实际应用中，常用的遥感数据包括遥感影像和遥感数据文档。
其中，遥感影像对于城市土地利用变化的监测和分析非常重要，常用的遥感影像有多光谱图像、高分辨率影像等。
通过对这些影像的分析，可以获得更透彻的城市土地利用变化数据信息。
在城市土地利用变化的监测和分析中，需要采用较为多样化的监测和分析方法，适合当前的土地资源管理需求。
同时，在进行遥感监测和分析时，还应注意数据质量和准确度，确保分析结果可靠有效。
遥感地学分析-第3章_城市遥感
20 成都信息工程学院资源环境学院
NDBI和MNDBI中心位置的剖面线灰度值分布图 单击此处编辑母版标题样式
优点：
NDBI
改进的NDBI对图像有增强作 用，灰度值的变化范围较之 NDBI变化很大。 突出城市信息，增大使其与周 围地物反差，利于城市提取。
局限性：
需不断人为尝试选取 MNDBI MNDBI的阈值，最终获得 较好的提取效果。 结果仍不够客观。
18 成都信息工程学院资源环境学院
（1）归一化建筑用地指数提取城市用地 单击此处编辑母版标题样式 局限性：
在Landsat TM影像上DN值TM5高于TM4的除了 城镇用地还有裸地以及含土壤背景信息的低密度植被 覆盖区（图）。
因此，利用NDBI提 取城镇用地的精度必 然会受到一定程度的 影响。
26 成都信息工程学院资源环境学院
单击此处编辑母版标题样式 大气校正后图像
27 成都信息工程学院资源环境学院
A、NDBI提取城镇用地 单击此处编辑母版标题样式
利用NDBI计算NDBI图，城镇用地在NDBI 图上得到了最大的亮度增强，其他地物则普遍 受到压抑，其NDBI值为-1～1（图b）。
NDBI图b
（1）归一化建筑用地指数提取城市用地 单击此处编辑母版标题样式
见下图： 在TM4和TM5波段之间除了城镇用地DN值走高之 外，其他地物(农田、水体、林地)DN值都变小。 构建： NDBI =（TM5 - TM4）/（TM5 +TM4） 因此，图像上 NDBI值大于0的地物 则认为是城镇用地。
22 成都信息工程学院资源环境学院
（3）城镇用地指数 单击此处编辑母版标题样式 因此，低密度植被覆盖区不仅具有植被的光 谱特性而且具有城镇用地的光谱特性。 利用这一独特的光谱特性，构建城镇用地指 数：NDBI>0&NDVI<0，可将城镇用地 中的低密度植被覆盖区从中分离出来，但始 终含有部分裸地信息无法分离出来。
《遥感地学分析》课件
图像解译
通过遥感图像识别地物，提取所需信息。
遥感图像的获取与处理
获取方式
通过卫星、飞机、无人机等平台上的传感器 获取。
处理流程
预处理（辐射定标、大气校正等）、图像增强（对 比度拉伸、直方图均衡化等）、信息提取（特征提 取、分类等）。
应用领域
土地利用、城市பைடு நூலகம்划、环境监测、灾害评估 等。
遥感地学在国家安全、资源调查、环境保护、灾 害监测等方面发挥着重要作用，为社会经济发展 提供了重要的数据支持。
提高人类生活质量
遥感地学的发展为人类提供了更加准确的环境监 测和预测数据，有助于提高人类的生活质量。
遥感地学的历史与发展
遥感地学的起源
遥感技术最早应用于军事领域，随着技术的发展和普及，逐渐应用于地球科学研究。
遥感地学的发展历程
随着卫星遥感技术的发展，遥感地学逐渐成为一门独立的学科。在过去的几十年中，遥感 地学在理论、技术、应用等方面都取得了显著的进展。
遥感地学的未来发展
随着技术的不断进步和应用需求的增加，遥感地学将继续发展壮大。未来遥感地学将更加 注重高光谱、高分辨率数据的获取和处理，加强与其他学科的交叉融合，拓展应用领域， 提高应用效果。
02
遥感技术原理
遥感技术的定义与分类
定义
遥感技术是一种通过非直接接触目标的方式获取其信息的高新技术。
分类
按平台可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感；按波段可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感和多波段遥感。
遥感技术的原理
电磁波理论
地球表面各种地物对太阳辐射的反射和发射 的电磁波有不同的特征。
分辨率
水资源评估
总结词
城市遥感及遥感技术概述
航天遥感
遥感（技术）分类
(1) 按平台高度分类
气球 系留气球 （<5km） 飘浮气球 （<50km）
航空遥感
飞机
高空飞机 （>15km） 中空飞机 （9-15km）
低空飞机 （<9km）
高塔 （<300m)
地面遥感 车船 （<30m)
观测架 （几米）
遥感（技术）分类
(2) 按传感器分类
非图像方式 非扫描 微波辐射计 地磁测量仪 重力测量仪 傅立叶光谱仪 其他
第二讲
城市遥感基础
一、遥感器和遥感平台 二、遥感和城市遥感定义 三、遥感与遥测、遥控的关系 四、遥感技术系统组成 五、遥感技术分类 六、遥感的特点
七、本讲内容回顾
第二讲
城市遥感基础
一、遥感器和遥感平台 二、遥感和城市遥感定义 三、遥感与遥测、遥控的关系 四、遥感技术系统组成 五、遥感技术分类 六、遥感的特点
本讲参考： 范闻捷的《遥感物理》课件
秦其明的《遥感概论》 课件
徐景中的《城市遥感》 课件
谢谢！
杰斐逊纪念堂
七、本讲内容回顾
第二讲
城市遥感基础
一、遥感器和遥感平台 二、遥感和城市遥感定义 三、遥感与遥测、遥控的关系 四、遥感技术系统组成 五、遥感技术分类 六、遥感的特点
七、本讲2 遥感平台
遥感平台
遥感平台指放置遥感传感器的运载工具， 是遥感中“遥”字的体现者。遥感平台按高 度及载体的不同可分为地面平台、航空平台、 航天平台三种。
微波(1-1000mm)
第二讲
城市遥感基础
一、遥感器和遥感平台 二、遥感和城市遥感定义 三、遥感与遥测、遥控的关系 四、遥感技术系统组成 五、遥感技术分类 六、遥感（应用）的特点
遥感地学分析
第二章：地物光谱特征与遥感数字图像信息提取1.地物的光谱特性：自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射、吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性;它们又都具有发射某些红外线、微波的特性;少数地物还具有透射电磁波的特性，这种特性被称为地物的光谱特性。
2.电磁辐射能量入射到地物表面上的三个过程：当电磁辐射能量入射到地物表面上，将会出现三种过程：一部分入射能量被地物反射;一部分入射能量地物吸收，成为地物本身内能或部分再发射出来，一部分人射能量被物透射。
3.物体对电磁波的反射形式1. 镜面反射:当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角，称为镜面反射。
若表面相对于入射波长是光滑的，则出现镜面反射。
对可见光而言，在镜面、光滑金属表面、平静水体表面均可发生镜面反射;而对微波而言，由于波长较长，故马路面也符合镜面反射规律。
2. 漫反射:当人射能量在所有方向均匀反射，即人射能量以人射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象，称为漫反射。
若表面相对于入射波长是粗糙的，即当入射波长比地表高度小或比地表组成物质粒度小时，则表面发生漫反射。
如对可见光而言，土石路面、均一的草地表面均属漫射体。
漫射体保留了反射表面的光谱信息(颜色或亮度)，因而在遥感领域被广泛应用。
3. 方向反射:朗伯体表面实际上是一个理想化的表面，它被假定为介质是均匀的、各向同性的，并在遥感中多用以作为近似的自然表面。
4.地物发射电磁辐射能力以发射率为基准，地物发射率以发射光谱为基准5.根据发射率与波长的关系，将地物分为三种类型1.黑体：发射率＝1，即黑体发射率对所有波长都是一个常熟2.灰体：其发射率等于常数＜1，即灰体的发射率始终小于1，发射率不随波长变化3.选择性辐射体，其发射率小于1，发射率随波长变化。
6.岩石的反射光谱特性。
岩石反射波谱曲线不同于植被那样具有明显的相似特征，其曲线形态与矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等都有关系。
城市遥感
• (3) 证实了地宫内存在水银异常,且呈东南、西南强,东 证实了地宫内存在水银异常,且呈东南、西南强, 西北弱的分布,水银异常反应面积达12000 北、西北弱的分布,水银异常反应面积达12000 m2 。 秦始皇本纪》 《史记·秦始皇本纪》中有地宫内“以水银为百川江河 史记 秦始皇本纪 中有地宫内“ 大海”的记载。 大海”的记载。汞气可使入墓尸体和葬品长久不会腐烂 且可毒死盗墓者。 且可毒死盗墓者。 • (4) 东西各有一条墓道,而通常帝王墓道皆为东西南北 东西各有一条墓道, 共4 条。 • (5) 陵墓周围地下存在规模巨大的阻排水渠,它约千米 陵墓周围地下存在规模巨大的阻排水渠, 底部由厚达17 的防水性强的清膏泥夯成, 长,底部由厚达17 m 的防水性强的清膏泥夯成,上部由 宽的黄土夯成,挡住了地下水由高向低渗透墓室。 84 m 宽的黄土夯成,挡住了地下水由高向低渗透墓室。
城市遥感考古
遥感考古的产生
1839年 世界上第一张光学照片在法国科学院大厅展出， 1839年，世界上第一张光学照片在法国科学院大厅展出， 由此引出了摄影测量和遥感科学。 由此引出了摄影测量和遥感科学。 1858年 纳达尔（Nadar） 1858年，纳达尔（Nadar）用气球装载照相机第一次成功 地获得了巴黎鸟瞰图。 地获得了巴黎鸟瞰图。 1906年 英国中尉沙谱（Sharp） 1906年，英国中尉沙谱（Sharp）在军用气球上从倾斜和 垂直角度拍摄了斯通亨奇环状列石（Stone-henge），并于次 垂直角度拍摄了斯通亨奇环状列石（Stone-henge），并于次 斯通亨奇环状列石 ）， 年刊登在《考古学》杂志上， 年刊登在《考古学》杂志上，
4）土壤差异还体现在土壤潮湿度的差异和地上 霜雪融化速度的不同。 霜雪融化速度的不同。 5）不同的考古遗迹在夜间都会发出与周围环境 不同的特征红外光谱。 不同的特征红外光谱。 (红外像片的亮度主要与地物的辐射温度有关) 红外像片的亮度主要与地物的辐射温度有关)
遥感地学分析的重点知识
第1章绪论一、遥感地学分析遥感地学分析是以地学规律为基础对遥感信息进行的分析处理过程。
地学分析方法与遥感图像处理方法有机地结合起来，一方面可扩大地学研究本身的视域，提高对区域的认识水平；另一方面可改善遥感分析、处理、识别目标的精度。
二、遥感的分类1、以探测平台划分；（地面、航空、航天、航宇）2、按探测的电磁波段划分；3、按电磁辐射源划分；（被动、主动）4、按应用目的划分。
（地质、农业、林业、水利、海洋等）二、按探测的电磁波段划分1、可见光遥感2、红外遥感3、微波遥感4、多光谱遥感5、紫外遥感6、高光谱遥感三、遥感信息定量化的定义遥感信息定量化是指通过实验或物理模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学或大气等测量目标参量。
四、遥感信息的定量化两重含义1、遥感信息在电磁波不同波段内给出的地标物质定量的物理量和准确的空间位置。
2、从定量的遥感信息中，通过实验或物理模型将遥感信息与地学参量联系起来，定量地反演或推算某些地学或生物学的参量。
3、定量化模型：分析模型、经验模型、半经验模型。
第2章地物光谱特征与遥感数字图像信息提取一、地物的反射光谱特性反射率——用来表示不同地物对入射电磁波的反射能力的不一样。
反射——当电磁辐射到达两种不同介质的分界面时，入射能力的一部分或全部返回原介质的现象。
光谱反射率——Ρ(λ)=E R（λ）/E I(λ)↓↓↓反射率反射能入射能一般地说，当入射电磁波长一定时，反射能力强的地物，反射率大，在黑白遥感图像上呈现的色调就浅。
反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遥感图像上呈现的色调就深。
判读遥感图像的重要标志——在遥感图像上色调的差异。
判读识别各种地物的基础和依据——不同地物在不同波段反射率存在着差异，在不同波段的遥感图像上就呈现出不同的色调。
物体对电磁波的反射形式——镜面反射、漫反射、方向反射。
反射光谱特性：1、发射率：任何地物当温度高于绝对温度0K时，组成物质的原子、分子等微粒，在不停地做热运动，具有向周围空间辐射红外线和微波的能力。
城市遥感的应用原理
城市遥感的应用原理1. 什么是城市遥感城市遥感是利用航空或卫星技术获取城市地理信息的一种方法。
它通过接收和分析地球表面反射出的电磁辐射信号来获取城市的相关数据，包括地貌、建筑物、道路、水体等。
城市遥感可以用于城市规划、资源调查、环境监测等领域。
2. 城市遥感的应用原理城市遥感的应用原理主要包括传感器、数据获取、数据处理和数据分析四个步骤。
下面将详细介绍每个步骤的原理和流程。
2.1 传感器城市遥感所使用的传感器分为主动传感器和被动传感器两种类型。
主动传感器是指能够主动发射电磁波并接收回波的传感器，例如雷达。
被动传感器则是指只能接收地球表面反射出的电磁波的传感器，例如光学传感器。
根据需要获取的数据类型，可以选择合适的传感器进行数据采集。
2.2 数据获取城市遥感的数据获取主要通过航空或卫星平台来实现。
航空平台包括飞机和无人机，它们搭载着传感器进行数据采集。
卫星平台则是通过卫星携带的传感器获取数据。
这些传感器会将接收到的电磁辐射信号转化为数字信号，并记录相关的地理信息。
2.3 数据处理数据处理是城市遥感中非常重要的一步。
在数据采集后，需要对采集到的原始数据进行预处理，包括校正、辐射校正、大气校正等。
校正后的数据可以更准确地反映地表物体的实际情况。
接下来，可以对数据进行特征提取、分类和变换等处理，以便更好地分析和理解城市的地理信息。
2.4 数据分析数据分析是城市遥感应用中最关键的一步。
通过对处理后的数据进行分析，可以获取城市的各项指标和特征。
例如，可以通过遥感数据估算城市的人口密度、建筑物高度、土地利用情况等。
这些分析结果可以为城市规划、环境保护和资源管理等提供科学依据。
3. 城市遥感的优势和挑战3.1 优势城市遥感具有以下几个优势： - 全面性：可以获取大范围、高分辨率的城市地理信息。
- 可远程获取：不受地理条件的限制，可以遥感地球各个角落的城市。
-实时性：数据获取和分析时间快，可以及时获得城市的最新信息。
第三章遥感地学分析地物光谱分析ppt课件
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地物的发射波谱特性曲线
3.1.1 遥感图像地物特征
太 阳 辐 射
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3.1.1 遥感图像地物特征
3、地物的透射光谱特性
透射率 即地物透射的能量与入射总能量的百分率，
称之为投射率
τ=Eτ/Eο×100%
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3.1.2 典型地物的反射光谱特征
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3.1.2 典型地物的反射光谱特征
水体的反射光谱特征
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3.2 遥感图像目视解译
目视解译是用肉眼或借助于简单的工 具如放大镜、立体镜、投影观察器等， 直接由肉眼来识别图像特性，从而提 取有用信息，即人把物体与图像联系 起来的过程 。 具备的基本知识：
– 专业知识、 – 地理区域知识、 – 遥感系统知识。
– STEP2: 根据此灰雾值的幅度确定大气类型（选择 合适的散射模型）；
– STEP3: 根据模型和初始灰雾值预测其它波段的灰 雾值；
– STEP4: 对每个波段进行大气纠正。
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3.3.2 遥感数字图像处理
地形辐射纠正
– 需要DEM – 简单的处理方法
比值法：有效消除阴影的影响。
光照状况 TM 1 阳坡 28 阴坡 22
遥感资料的选择
– 资料类型选择 – 波段选择 – 时间选择 – 比例尺选择
遥感图像的处理
– 影像放大 – 影像数字化 – 图像处理
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3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
目视解译的方法
直判法
– 是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定 目标地物属性与范围的一种方法。
对比分析法
– 对比分析法包括同类地物对比分析法、空间对 比分析法和时相动态对比法。不仅是同一遥感 影像图进行对比，而且要借助不同时相的遥感 影像图之间进行对比。
遥感地学分析
遥感地学分析遥感与地学各学科-——遥感应用之间的借口一．遥感信息地学平价1.遥感信息的属性：遥感信息的多源性（平台、波段、时间）遥感信息的物理属性（空间、波普、时间分辨率）2.遥感研究对象的地学属性：空间分布波普反射和辐射特性时相变化二．遥感信息地学评价标准1.空间分辨率：图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小表示法：（1）像元：单个像元所对应的地面面积的大小，单位：M（2）线对数：影像1MM间隔内包含的线对数，单位：线对/mm（3）瞬时视场：传感器的瞬时时域，单位：mrad2.波普分辨率：遥感器所选用的波段数目、波段波长、波段宽度3.时间分辨率：对同一地区遥感影像重复覆盖的频率遥感地学综合分析方法一．遥感信息地学分析涉及的问题1.光谱信息是遥感的基础。
地物的波普特征是复杂的。
它受多种因素的控制，而且地物波普的特征本身也因时因地的变化着。
2.同一地物在影像上，由于它的地理区位不同，表现形式不一；而表现形式相同的，也未必是同一现象或地物。
即，存在着“同物异谱、同谱异物”现象，是解译结果不是唯一的，具有不确定性。
3.对地物识别依赖它们的光谱（亮度、密度）形状、大小、纹理结构等影像特征。
而且目前计算机图像处理主要还是依靠波普记录的色调或亮度信息，而对纹理识别较差，更缺乏机理的认识，因而带有一定的随机性、偶然性和片面性4.地表现象是错综复杂的，各个要素之间的关系可以有多种类型。
有的具有明显的规律性，有些具有随机性、不确定性，增添了影像解译的难度5.遥感所获得的信息并非是自然综合体的全部信息，而仅仅是自然综合体里能在二维平面上表现的那一部分信息。
仅从遥感得到的瞬时二维图像所能提取、识别的信息无法满足各个学科的需要二．遥感综合分析方法1.遥感地学相关分析充分认识地物之间以及地物与遥感信息之间的相关性，并借助这种相关性，在遥感图像上找寻目标是别的相关因子即间接解译标志，通过图像处理与分析，提取出这些相关因子，从而推断和识别目标本身（1）主导因素分析方法一个地区的自然环境和特点，是由自然和人为综合因素决定的。
城市遥感的应用原理与方法
城市遥感的应用原理与方法1. 引言城市遥感是指利用遥感技术获取和分析城市信息的一种方法。
通过对城市遥感图像的处理和分析，可以了解城市的空间分布、结构和变化等信息，为城市规划、资源管理和环境保护等提供科学依据。
本文主要介绍城市遥感的应用原理与方法。
2. 城市遥感的原理城市遥感主要依靠航空或卫星平台上的遥感仪器获取城市图像。
城市的遥感图像通常包括光学图像、雷达图像和红外图像等。
这些图像通过传感器捕捉并记录下来，然后通过遥感数据处理方法提取出城市相关信息。
3. 城市遥感的方法城市遥感的方法主要包括数据获取、图像预处理、特征提取和图像分类等步骤。
3.1 数据获取城市遥感数据可通过卫星遥感、航空遥感、无人机等方式获得。
卫星遥感是获取大范围城市遥感图像数据的主要手段，可以利用已有的卫星图像数据或通过卫星传感器进行实时获取。
航空遥感则通过飞机等航空平台获取城市图像，具有较高的空间分辨率，适合获取细节信息。
无人机遥感近年来发展迅速，能够灵活获取城市遥感图像数据。
3.2 图像预处理图像预处理是为了提高遥感图像质量和准确性，常包括辐射定标、几何校正、大气校正、噪声去除等步骤。
这些步骤可以消除遥感图像中的不确定性，提高图像的可解释性和可用性。
3.3 特征提取特征提取是城市遥感中的关键步骤，通过提取图像中的特定信息以描述城市的特征。
常用的特征包括形状特征、光谱特征、纹理特征等。
特征提取的方法包括基于统计学的方法、基于结构的方法和基于机器学习的方法等。
3.4 图像分类图像分类是将遥感图像划分为不同的类别，常用于城市土地利用分类、建筑物提取等应用。
图像分类的方法包括基于像素的分类、基于对象的分类和基于深度学习的分类等。
这些方法能够将遥感图像上的像素或区域与不同的类别进行匹配，从而实现自动化的分类分析。
4. 城市遥感的应用领域城市遥感的应用领域广泛，包括城市规划、资源管理、环境保护、交通分析等。
4.1 城市规划城市规划中需要了解城市的空间分布、土地利用情况、建筑物分布等信息，城市遥感能够提供高精度的地理数据，为城市规划提供科学依据。
《遥感地质学》课程笔记
《遥感地质学》课程笔记第一章：遥感与遥感技术1.1 遥感与遥感技术遥感技术是一种通过分析从卫星、飞机或其他远程传感器收集的数据来获取关于地球表面信息的方法。
这种技术使我们能够研究和监测地球表面的各种特征，如土地覆盖、植被、水文、地形和城市结构。
遥感技术的工作原理是基于物体对不同类型电磁波的辐射、反射和吸收的特性。
传感器测量从地球表面反射或辐射的能量，并将其记录为图像或数据。
这些数据可以用于提取有关地表特征的信息，并用于各种应用，如环境监测、资源管理、灾害响应和城市规划。
1.2 遥感地质学的性质、研究对象、内容及方法遥感地质学是应用遥感技术来研究地质现象和地质体的学科。
它利用遥感图像和数据来分析和解释地壳的结构、岩石的性质、地质构造和地质过程。
遥感地质学的研究对象包括岩石、矿物、地层、构造、地貌和其他地质特征。
通过分析这些对象的遥感图像和数据，可以识别地质体的类型、分布和形态，以及地质过程的发生和演化。
遥感地质学的内容包括地质信息的提取、地质图的编制、地质模型的建立和地质资源的勘查。
它使用各种遥感技术和方法，如光学遥感、热红外遥感和微波遥感，以及图像处理和分析技术，如图像增强、分类和解释。
1.3 遥感科学和遥感地质学的发展历史与发展前景遥感科学的历史可以追溯到20世纪初，当时人们开始使用气球和飞机进行航空摄影。
随着技术的发展，遥感技术逐渐扩展到使用卫星和其他传感器平台，以获取更广泛和更详细的地球表面信息。
遥感地质学的发展受到了遥感技术的进步和地质学研究的需求的推动。
随着遥感图像的分辨率和光谱能力的提高，遥感地质学在地质勘探、灾害预测和环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。
展望未来，遥感地质学将继续发展，并面临着一些挑战和机遇。
随着遥感技术的发展，我们将能够获取更高分辨率和更多光谱信息的图像，这将提高我们对地质现象的理解和预测能力。
同时，遥感地质学也需要与其他地质学科和地球系统科学相结合，以解决复杂的地质和环境问题。
第04讲 遥感物理基础之三_地球辐射与地物波谱
3）中红外波段3.0－5.0μm，3.5－4.2μm和4.6－5.0μm； •（ 地球大气对太阳辐射的传输影响有吸收作用、散 1、选择大气窗口。 电磁波通过地球大气层时较少被反射、吸收或散射，透 2 、认识大气传输对遥感图像判读的影响：①大气散射使短 射作用、反射作用和折射作用。 （ 4 ）远红外波段8.0－14.0μm； 过率较高的波段，称为大气窗口。
（一）太阳辐射与地表的相互作用
（二）地表自身的热辐射 （三）地物波谱特征
本节主要内容
• 地表物体的辐射 可见光与近红外波段遥感图像上的信息来自地物反射特 •◆地物波谱曲线（反射波谱、发射波谱） 水是低反射体，纯净水的反射率随波长增加而减小。水体在蓝绿光波段 性。 •地物波谱：物体在同一时间、空间条件下，其发射、反射、 有较强反射，在其它可见光波段吸收都很强，至红外几乎全部被吸收。 ◆典型地物的波谱特征 中红外波段遥感图像上既有地表反射太阳辐射的信息， 也有地球自身热辐射的信息。 水体波谱特征 •吸收和透射电磁波的特性是波长的函数，以横坐标代表波 地物波谱的时空效应 反射波谱：是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变
土壤波谱特征
粉砂土壤不同含水量情 土壤波谱特征基本的影响因素有腐殖质和 况下光谱反射率曲线图 ◆土壤表面反射光谱曲线比较平滑，没有明显的峰谷。一般情 氧化铁的含量、湿度、粒度大小、矿物成 况下，土质越细反射率越高，有机质含量越低，反射率越高， ◆土壤含水量对土壤反射光谱曲线的影响土壤含水量增加，土 分、盐分和表土结构。 土壤含水量越低反射率越高。土壤反射波谱曲线呈比较平滑的 壤的反射率就会下降，在水的各个吸收带（ 1.4、1.95、2.7微 ◆土壤波谱还受土壤理化参数（盐分类型，含量，碱化度等） 特征，在不同光谱的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。 米处），反射率的下降尤为明显。 的影响。从 0.4-1.05μm波谱曲线在总轮廓上是上升的，盐渍 ◆土壤基岩上的风化残积物，因颗粒细，反射波谱与基岩相似。 ◆不同质地的土壤，其波谱反射率是不同的，如粉沙反射波谱 土的反射率要比非盐渍土高的多，并随着盐渍程度的加重，曲 干燥残积土的反射率要比基岩高，当残积土比较湿润时，其反 曲线整体都高，腐殖土则最低，反射率在0.1左右。反射率与 线向上平移。 射率则比湿润基岩的低。 机械组分有关。 返回
利用遥感技术进行城市土地利用变化分析
利用遥感技术进行城市土地利用变化分析一、引言随着城市的不断发展和人口的持续增加，城市土地利用变化成为一个重要的研究课题。
利用遥感技术进行城市土地利用变化分析，可以提供有效的数据支持和科学依据。
本文将从遥感技术的原理及应用、城市土地利用变化的影响因素、遥感技术在城市土地利用变化分析中的应用等方面进行探讨。
二、遥感技术的原理及应用1. 遥感技术的原理遥感技术是通过感知地物辐射能量的波谱特征和空间分布信息，对地球表面进行实时监测和探测的科学技术。
遥感技术主要包括主动和被动两种方式，主动遥感是通过向地物发送电磁波并接收反射的能量来获取信息，而被动遥感是通过接收地物自身发出的热辐射或反射的能量来获取信息。
2. 遥感技术的应用遥感技术在城市土地利用变化分析中具有广泛的应用价值。
首先，遥感技术可以提供大量的时空数据，用于监测城市土地利用的动态变化。
其次，遥感技术可以快速获取大范围的数据，提高分析效率和准确性。
再次，遥感技术还可以提供多源的数据，结合地理信息系统（GIS）等工具进行综合分析和建模。
此外，遥感技术还具备无接触和无侵入的特点，不影响被观测物体本身，具有广泛的适用性。
三、城市土地利用变化的影响因素城市土地利用变化受多种因素的影响。
以下是几个主要的影响因素的介绍。
1. 人口增长人口增长是城市土地利用变化的主要驱动因素之一。
随着人口的增加，居住、商业和工业等用地需求也相应增加，进而导致城市土地利用的改变。
2. 经济发展经济发展是另一个重要因素。
随着经济的发展，城市的商业和工业活动蓬勃发展，对土地资源的需求也随之增加，从而引发土地利用变化。
3. 政策导向政策导向对城市土地利用变化有着重要的影响。
政府的规划和限制政策会直接或间接地影响土地利用的变化方向和速度。
4. 自然条件自然条件如土壤类型、地形和水资源等也对城市土地利用变化产生影响。
有些区域由于自然条件的限制，土地被用于农业或者保护用地，而不适合进行城市建设。
城市遥感基础
1．天-空-地一体化遥感平台
遥感平台：
➢ 遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感 平台（Platform）
➢ 目前，平台成熟且能服务于综合应用的主要有：
航天遥感平台
航空遥感平台
地面移动遥感平台
遥感平台 静止轨道卫星
高度 36000km
DMC、UCD
均由4个（全色波段）相机构成大幅面黑 白影像和4个（红、绿、蓝＋红外）多光波 构成大幅面彩色影像。
ADS40 （1）高度的区域覆盖能力 （视场角, 宽度） （2）高精度和准确度（空间的和放射性的） （3）多光谱影像 （4）线性传感器特性 （5）立体成像能力 （6）直接的数字工作流程 （7）可负担的传感器
轨道倾角：是卫星飞行平面和赤道平面的交角。卫星 飞行的轨道倾角，跟传感器的视场、到地面的高度等 都是可以观测的。
轨道周期：完成一次完整飞行所需要的时间。
重复飞行周期：两次连续经过同一个地方的时间差， 通常用天来记录。
➢遥感平台——航天遥感平台
美国IKONOS Ⅱ 卫星
➢遥感平台——航天遥感平台
侦察 大范围调查
SRTM等
遥感平台 中低高度飞机
飞艇
直升机
无线遥探飞机
牵引飞机 系留气球
索道 吊车 地面测量车
高度 500～8000m
500～3000m
100～2000m
500m以下
50～500m 800m 以下 10～40m
5～50m 0～30m
目的、用途
各种调查 航空遥感
空中侦察 各种调查
各种调查 航空遥感
ZY-2
2.36m 3-5m
雷达卫星：
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（3）城镇用地指数 单击此处编辑母版标题样式 由TM上地物光谱曲线， NDBI提取城镇用地必然 包含裸地及低密度植被覆盖区信息。 城镇用地和裸地具有极相似光谱特征，所以 城镇用地和裸地较难区分。 但低密度植被覆盖区在TM3和TM4上具有 植被的光谱特征即在TM3和TM4之间DN值 是变大的；而在TM4和TM5上具有城镇用 地光谱特征，即TM4和TM5波段之间DN值 是变大的。
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三种城镇用地提取方法比较 单击此处编辑母版标题样式
方法名称 作者 公式 优点 缺点 提取结果包含低 密度植被区、裸 地信息 需要人为设定阈 值，结果受主观 因素影响；提取 结果包含低密度 植被区、裸地信 息 归一化建筑 查勇，杨 （TM5-TM4）相对于传统方法快速有 建筑指数 山等 /（TM5＋ 效，提取精度较高，结 （NDBI） （2003） TM4） 果较为客观，可信
3.1 .1城市遥感内容 单击此处编辑母版标题样式
（7）城市规划、建设遥感调查 利用遥感资料来研究城市用地扩展情况，可以反映 各个时期城市建设的特点和演变规律，发现城市发 展与管理中一些政策或决策带来的环境影响及规划 宴施中存在的问题，从而为制定新的城市发展战略， 改善城市生态环境提供科学的依据。 另外，还可根据现时像片上城市郊区新出现的村镇， 城市中新出现的居民区和工业区， 与过去的城市 地图进行对比，从而确定城市各个功能区乃至整个 城市的发展规模、形状和方向， 最终建立城市发 展的预测模型。
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基于TM 影像的城市建筑用地信息提取 单击此处编辑母版标题样式 数据流程：正射校正-大气校正-计算 NDBI-计算NDVI-确定阈值-提取城市 用地。 正射校正：根据1:1万地形图和 30mDEM 选取地面控制点对Landsat TM 影像进行正射校正，选取了40 个地 面控制点,均匀分布在道路的交叉点、河 流和道路的交汇点等，校正后的精度在 15 个像元之内，满足了研究要求。
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A、NDBI提取城镇用地 单击此处编辑母版标题样式
将NDBI图二值化，将NDBI 值大于 0的赋值为1，以 白色显示，代表城镇用地；其它的赋值为0，以黑色显 示，代表非城镇用地（图 c）。 NDBI二值化图c 通过与大气校正后的 Landsat TM影像对比发 现低密度植被覆盖区也被 提取出来了。 因此，仅利用NDBI >0 提取城镇用地是不可靠的。
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NDBI和MNDBI中心位置的剖面线灰度值分布图 单击此处编辑母版标题样式
优点：
NDBI
改进的NDBI对图像有增强作 用，灰度值的变化范围较之 NDBI变化很大。 突出城市信息，增大使其与周 围地物反差，利于城市提取。
局限性：
需不断人为尝试选取 MNDBI MNDBI的阈值，最终获得 较好的提取效果。 结果仍不够客观。
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3.2城市扩张遥感监测 单击此处编辑母版标题样式
3.2.1城市扩张遥感监测原理与 方法 3.2.2遥感监测城市扩张的实例
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单击此处编辑母版标题样式 3.2.1城市扩张遥感监测原理与方法
随着我国经济的快速发展和城市化进程日 益加快，城镇用地规模迅速扩张。它不仅 占用了大量的土地资源，而且也对城市周 边的生态环境产生巨大的影响。 及时有效地获得城镇用地信息，对于监测 城市扩张的动态变化，科学合理地指导城 市规划，控制城市用地规模，保护有限的 土地资源和生态环境具有十分重要的指导 意义。
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3.1 .1城市遥感内容 单击此处编辑母版标题样式
（6）城市绿化调查规划 数据源由TM、ETM、彩红外遥感影像，向高空间 分辨率遥感影像发展，IKONOS，QuickBird。 研究内容上，主要是侧重于绿地，即植被提取方法 的研究。
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（1）归一化建筑用地指数提取城市用地 单击此处编辑母版标题样式
见下图： 在TM4和TM5波段之间除了城镇用地DN值走高之 外，其他地物(农田、水体、林地)DN值都变小。 构建： NDBI =（TM5 - TM4）/（TM5 +TM4） 因此，图像上 NDBI值大于0的地物 则认为是城镇用地。
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3.1 城市遥感概述 单击此处编辑母版标ห้องสมุดไป่ตู้样式
城市遥感的任务就是为城市规划、建设和 管理提供多方面的基础地理信息和其他与 城市发展有关的资料，诸如城市土地利用 现状、城市演变、城市及区域的自然状况、 城市人口及其分布情况、城市道路与交通 状况、城市热岛、通讯受地理限制的因素 等。 城市遥感与传统的城市相关资料调查相比， 既省时，又省钱，而且效率很高，因而具 有广阔的应用和发展前景。
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（1）归一化建筑用地指数提取城市用地 单击此处编辑母版标题样式 局限性：
在Landsat TM影像上DN值TM5高于TM4的除了 城镇用地还有裸地以及含土壤背景信息的低密度植被 覆盖区（图）。
因此，利用NDBI提 取城镇用地的精度必 然会受到一定程度的 影响。
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3.1 .1城市遥感内容 单击此处编辑母版标题样式
（2）环境污染监测
利用彩色片等资料， 可以对城市的大气 和水体污染进行大规模，直观， 快速调 查和动态监测。
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3.1 .1城市遥感内容 单击此处编辑母版标题样式
（3）城市道路交通遥感调查 利用大比例尺遥感和地面同步调查相结台的方式， 对城市的交通现状进行专题调查，可取得用常规方 法无法取得的信息，它可全面分析中心城区机动车 的密度、车速，流量的地面分布特点和规律，建立 交通信息库，找出城市交通所存在的词题、提出缓 解交通紧张状况的对策。 城市交通遥感调查在技术上要求影像有70% 的纵 向重叠，50 %的横向重叠， 影像摄取最好是冬 季，行道树无叶，交通又最紧张时，时间选择早、 晚和上、下午四个交通高峰期。同时， 在主要道 路断面和交叉路口组织人员进行机动车流量的地面 同步和准同步调查，安排遥感调查标志车。
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（3）城镇用地指数 单击此处编辑母版标题样式 因此，低密度植被覆盖区不仅具有植被的光 谱特性而且具有城镇用地的光谱特性。 利用这一独特的光谱特性，构建城镇用地指 数：NDBI>0&NDVI<0，可将城镇用地 中的低密度植被覆盖区从中分离出来，但始 终含有部分裸地信息无法分离出来。
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单击此处编辑母版标题样式 3.2.1城市扩张遥感监测原理与方法
城市扩张在遥感影像上体现为城市面积的 不断扩大，特别是城镇建筑用地的不断扩 张。 大量研究表明，利用卫星遥感影像数据通 过数字图像处理的方法获取城镇用地信 息，从而揭示城市扩张的动态变化是监测 城市扩张的有效方法，与统计数据分析方 法相比更具实时性和可靠性。
改进的归一 吴宏安， NDBI+(1化裸露指数 蒋建军等 NDVI) （MNDBI） （2005）
相对NDBI更加突出了 城镇用地信息，提取结 果得到改善
徐 军， 城镇用地指 蒋 数（ULI） 建军等 （2007）
相对NDBI去除了低密 度植被区的影响，提取 NDBI&NDV 精度得到提高，结果客 I 观、可信，是一种自动 提取城镇用地的方法
3.1 城市遥感概述 单击此处编辑母版标题样式
城市是人口集中、集约经济活动及不同生 活方式并存的复杂社会。 城市又是人类活动的缩影，并且不断地经 历着迅速变化的过程，需要及时地进行监 测与分析。 城市规划和城市建设者面临的重大任务 之—，就是获取与分析那些能有效地用于 城市规划、建设和管理的资料。
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3.1 .1城市遥感内容 单击此处编辑母版标题样式
（4）地质灾害的遥感调查 （5）城市热环境的遥感调查 目前国内热遥感水平已达到3.75 m的几何分辨率 和0.2℃ 的温度分辨率， 能满足任何城市热环境 的宏观和微观研究。 城市热环境研究中的气温是指距地面一定高度的 气温。 遥感所获得的是城市下垫面的辐射温度(又称作 亮温)。 通过对亮温、地温和气温三者间对应关系的研究， 用回归分析建立一定模式， 将亮温转换成气温。
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单击此处编辑母版标题样式 大气校正后图像
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A、NDBI提取城镇用地 单击此处编辑母版标题样式
利用NDBI计算NDBI图，城镇用地在NDBI 图上得到了最大的亮度增强，其他地物则普遍 受到压抑，其NDBI值为-1～1（图b）。
NDBI图b
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3.1 .1城市遥感内容 单击此处编辑母版标题样式
（8）城市遥感调查的其它内容 人口密度调查 建筑垃圾排查
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城市遥感调查的主要技术流程图 单击此处编辑母版标题样式
目的、内容和要求由调查的 项目需要所决定； 遥感图像包括两类， 一是航天遥感图像：主要用于区域性和市域性 的宏观调查 二是航空遥感图像：主要用于建成区和城市局 部地区的较微观调查； 地形图主要用于划分调查的空间层次、地理单元 和影像解译时的参考以及作为遥感调查的基础底 图。
提取结果仍含有 裸地信息
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基于TM 影像的城市建筑用地信息提取 单击此处编辑母版标题样式 研究区：金华市，位于浙江省的中部，属 亚热带季风气候。 数据源： Landsat TM 影像,成像时间是2003 年12 月8 日,选用了1～ 5 波段和7 波段,其空间分辨率为30 m， 30 m 分辨率DEM， 2003年的土地利用现状图， 2001 年1 ∶1 万地形图,用于精度检 验。