遥感与区域综合分析
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第三章 遥感与区 域综合分析
区域综合分析：指的是遥感信息的地学 处理过程（Geo-Procession）。在这里
将介绍几种遥感的地学分析方法。
第一节 信息传递与信息相关
❖ 遥感图像反映的是某一区域特定地理环境的综合体，它是由 相互依存、相互制约的各种自然-人文景观、地理要素等所 构成，同时包含了地球各圈层间能量、物质交换。
❖ （一）主导因素分析方法
在影响地表生态环境形成的各种因素中，地 形无疑是一个主导性因素。它决定了地表水、 热、能量等的重新分配，从而引起地表结构 的分异。地形因子包括高程、坡度、坡向等 地形特征因素，也可以表达为综合性的地貌 类型。
❖ 以美国农业部土壤自动分类为例 （1）确定分类系统 （２）选择相关变量 （３）建立数学分析模型 （４）数字高程数据ＤＥＭ的采集 （５）确定不同土壤类型的数量地形因子和定量判别指标 （６）分层分类 （７）分类精度及因子有效性分析
❖ （二）相关分析法
确定某一专题目标的相关因子取决于对这 一区域自然与人文环境特征的深刻认识。但 在某些区域条件下，专题目标与其它的环境 因子之间的关系可能更为复杂，往往难于直 接找出明显相关的因子。在这种情况下，进 行各因子的数量化统计分析，确定有明显效 果的相关变量是一种有效的途径。
❖ 二、环境本底法 环境本底法，即了解一个地区的区域概况以及分析该
地区地理环境的总体规律。在分析环境背景中，搞 清区域内正常的组合关系，空间分布规律，正常背 景值，也就是搞清环境本底。在这个基础上，寻找 异常，并追根求源，找出异常原因，通过成因机制 分析在更大范围内，寻找与异常有关的环境特征。 这在遥感生物地球化学找矿中应用较多。找矿的关键 在于对区域地质背景和成矿规律、控矿条件等有个 正确的认识。
❖ 遥感地学相关分析，指的是充分认识地物间的相关性，并借 助这种相关性，在遥感图像上寻找目标识别的相关因子即间 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（陈述彭等，1992年）。
❖ 遥感图像所显示的信息是不同空间分辨率、波谱分辨率、时 间分辨率的遥感信息的综合。不同专业由于研究对象和研究 任务不同，各自从不同角度，运用不同的方法，从这一“综 合信息”中各取所需，寻找与提取各自有关的专题信息，以 解决各自的实际应用问题。
❖ （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、异物同谱”现象，使得解译结果不是 唯一的，具有不确定性。
❖ 如同类岩石的风化程度不同，同类土壤的水 分条件与作物生长不同，同类居民点的自然 历史经济条件不同，他们的表现形式是不同 的。
❖ 要真正认识事物，需要将遥感信息、专业人员的知识信息， 以及地面实况信息三者有机结合起来，进行综合分析和信息 传输机理的研究，方能得到有价值的专题或环境信息。
❖ 海量数据问题，信息挖掘问题
❖ 从系统论看，遥感数据所对应的地理环境应作为一个错综复 杂的大系统来整体认识，系统分析。这个系统是多层次、多 要素的，是不断运动变化着的。各个亚系统既相互独立又相 互联系，相互依存。要认识它们，不仅可以根据它们本身的 属性，还可以根据它们之间的相关性来进行推演。
❖ 遥感信息的解译过程实质上是从遥感图像中 获取各种专题信息的过程。
❖ （1）光谱信息是遥感的基础。地物波谱特征 是复杂的，它受ห้องสมุดไป่ตู้种因素的控制，而且地物 波谱特征本身也往往因时因地在变化着。
❖ 以植物波谱信息的综合性与复杂性为例说明。前面 我们已分析过植物波谱信息的特征，这些特征是受 多方面因素控制的。植冠的反射特性受三个因素的 控制：一是植物冠部本身组分的光学特性；二是植 物冠部的形态、结构；三是辐照及观测方向。而这 三个生理物理因素又依赖于叶的类型、生长阶段以 及环境因素的影响。
❖ 专题分析是综合的前提，综合又是专题分析的必然 结果。
❖ 遥感所获取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得那一 部分信息。运用遥感方法来解决某些专题问题必须 经历一个复杂的过程——数学处理、光学处理、地 学处理过程。其中地学处理包含两个途径，一是把 遥感未带回的信息再补充上去，二是依赖原有的二 维信息以及这些信息间的相关信息，来分析推断出 上面未反映的信息。
第三节分层分类法
❖ 一、概念 面对复杂的景物或现象人们不可能用一个统一的分 类模式来描述或进行区域景物的识别与分类。因而， 对于这些看似“杂乱无章，错综复杂”的景物往往 需要深入研究它们的总体规律及内在联系，理顺其 主次或因果关系，建立一种树状结构的框架。即建 立所谓的分类树，来说明它们的复杂关系，并根据 分类树的结构逐级分层次地把所研究的目标一一区 分、识别出来。这就是我们所指的分层分类法。
❖ 从控制论看，人们认识自然的目的在于利用自然、改造自然， 为人类造福。但是，人们在利用自然的同时，往往自觉不自 觉地破坏了自然界的某种平衡，因而人们需要不断地认识自 然规律，调节和控制自然。
❖ 遥感信息区域综合分析是在专题分析的基础上进行 的，首先需要有个从个别到一般、从局部到整体、 由此及彼，由表及里的认识，通过各项专题研究， 认识了事物的发生、发展、演变规律，才可能提出 综合应用和合理开发的方案，措施等。
第二节区域综合分析的方法
❖ 一、地理相关分析法 所谓地理相关分析法，就是研究某个区域地理环境 内各要素之间的相互关系、相互组合特征，而它应 用于遥感地学分析，便是通过对这些因子特点及相 互关系的研究，从各个不同的角度来分析、来推导 出某个专题目标的特征，也就是在遥感图像上寻找 与目标相关性密切的间接解译标志，从而推断、认 识目标本身。
❖ （3）对地物识别依赖于它们的光谱（亮度、 密度）、形状、大小、纹理结构等影像特征。 然而，目前计算机图像处理主要还是靠波谱 记录的色调或亮度信息，依据它们的数字运 算和统计组合分析来进行解译识别，而对信 理识别较差，更缺乏对机理的深刻认识。
❖ （4）地表现象是错综复杂的，各要素之间的 关系可以有多种类型。有的具有明显规律性， 如地带性规律等；有的具随机性、不确定性， 如旱涝灾害等；有的具有模糊性，存在过渡 渐变关系，如自然地带、气候带等。
区域综合分析：指的是遥感信息的地学 处理过程（Geo-Procession）。在这里
将介绍几种遥感的地学分析方法。
第一节 信息传递与信息相关
❖ 遥感图像反映的是某一区域特定地理环境的综合体，它是由 相互依存、相互制约的各种自然-人文景观、地理要素等所 构成，同时包含了地球各圈层间能量、物质交换。
❖ （一）主导因素分析方法
在影响地表生态环境形成的各种因素中，地 形无疑是一个主导性因素。它决定了地表水、 热、能量等的重新分配，从而引起地表结构 的分异。地形因子包括高程、坡度、坡向等 地形特征因素，也可以表达为综合性的地貌 类型。
❖ 以美国农业部土壤自动分类为例 （1）确定分类系统 （２）选择相关变量 （３）建立数学分析模型 （４）数字高程数据ＤＥＭ的采集 （５）确定不同土壤类型的数量地形因子和定量判别指标 （６）分层分类 （７）分类精度及因子有效性分析
❖ （二）相关分析法
确定某一专题目标的相关因子取决于对这 一区域自然与人文环境特征的深刻认识。但 在某些区域条件下，专题目标与其它的环境 因子之间的关系可能更为复杂，往往难于直 接找出明显相关的因子。在这种情况下，进 行各因子的数量化统计分析，确定有明显效 果的相关变量是一种有效的途径。
❖ 二、环境本底法 环境本底法，即了解一个地区的区域概况以及分析该
地区地理环境的总体规律。在分析环境背景中，搞 清区域内正常的组合关系，空间分布规律，正常背 景值，也就是搞清环境本底。在这个基础上，寻找 异常，并追根求源，找出异常原因，通过成因机制 分析在更大范围内，寻找与异常有关的环境特征。 这在遥感生物地球化学找矿中应用较多。找矿的关键 在于对区域地质背景和成矿规律、控矿条件等有个 正确的认识。
❖ 遥感地学相关分析，指的是充分认识地物间的相关性，并借 助这种相关性，在遥感图像上寻找目标识别的相关因子即间 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（陈述彭等，1992年）。
❖ 遥感图像所显示的信息是不同空间分辨率、波谱分辨率、时 间分辨率的遥感信息的综合。不同专业由于研究对象和研究 任务不同，各自从不同角度，运用不同的方法，从这一“综 合信息”中各取所需，寻找与提取各自有关的专题信息，以 解决各自的实际应用问题。
❖ （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、异物同谱”现象，使得解译结果不是 唯一的，具有不确定性。
❖ 如同类岩石的风化程度不同，同类土壤的水 分条件与作物生长不同，同类居民点的自然 历史经济条件不同，他们的表现形式是不同 的。
❖ 要真正认识事物，需要将遥感信息、专业人员的知识信息， 以及地面实况信息三者有机结合起来，进行综合分析和信息 传输机理的研究，方能得到有价值的专题或环境信息。
❖ 海量数据问题，信息挖掘问题
❖ 从系统论看，遥感数据所对应的地理环境应作为一个错综复 杂的大系统来整体认识，系统分析。这个系统是多层次、多 要素的，是不断运动变化着的。各个亚系统既相互独立又相 互联系，相互依存。要认识它们，不仅可以根据它们本身的 属性，还可以根据它们之间的相关性来进行推演。
❖ 遥感信息的解译过程实质上是从遥感图像中 获取各种专题信息的过程。
❖ （1）光谱信息是遥感的基础。地物波谱特征 是复杂的，它受ห้องสมุดไป่ตู้种因素的控制，而且地物 波谱特征本身也往往因时因地在变化着。
❖ 以植物波谱信息的综合性与复杂性为例说明。前面 我们已分析过植物波谱信息的特征，这些特征是受 多方面因素控制的。植冠的反射特性受三个因素的 控制：一是植物冠部本身组分的光学特性；二是植 物冠部的形态、结构；三是辐照及观测方向。而这 三个生理物理因素又依赖于叶的类型、生长阶段以 及环境因素的影响。
❖ 专题分析是综合的前提，综合又是专题分析的必然 结果。
❖ 遥感所获取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得那一 部分信息。运用遥感方法来解决某些专题问题必须 经历一个复杂的过程——数学处理、光学处理、地 学处理过程。其中地学处理包含两个途径，一是把 遥感未带回的信息再补充上去，二是依赖原有的二 维信息以及这些信息间的相关信息，来分析推断出 上面未反映的信息。
第三节分层分类法
❖ 一、概念 面对复杂的景物或现象人们不可能用一个统一的分 类模式来描述或进行区域景物的识别与分类。因而， 对于这些看似“杂乱无章，错综复杂”的景物往往 需要深入研究它们的总体规律及内在联系，理顺其 主次或因果关系，建立一种树状结构的框架。即建 立所谓的分类树，来说明它们的复杂关系，并根据 分类树的结构逐级分层次地把所研究的目标一一区 分、识别出来。这就是我们所指的分层分类法。
❖ 从控制论看，人们认识自然的目的在于利用自然、改造自然， 为人类造福。但是，人们在利用自然的同时，往往自觉不自 觉地破坏了自然界的某种平衡，因而人们需要不断地认识自 然规律，调节和控制自然。
❖ 遥感信息区域综合分析是在专题分析的基础上进行 的，首先需要有个从个别到一般、从局部到整体、 由此及彼，由表及里的认识，通过各项专题研究， 认识了事物的发生、发展、演变规律，才可能提出 综合应用和合理开发的方案，措施等。
第二节区域综合分析的方法
❖ 一、地理相关分析法 所谓地理相关分析法，就是研究某个区域地理环境 内各要素之间的相互关系、相互组合特征，而它应 用于遥感地学分析，便是通过对这些因子特点及相 互关系的研究，从各个不同的角度来分析、来推导 出某个专题目标的特征，也就是在遥感图像上寻找 与目标相关性密切的间接解译标志，从而推断、认 识目标本身。
❖ （3）对地物识别依赖于它们的光谱（亮度、 密度）、形状、大小、纹理结构等影像特征。 然而，目前计算机图像处理主要还是靠波谱 记录的色调或亮度信息，依据它们的数字运 算和统计组合分析来进行解译识别，而对信 理识别较差，更缺乏对机理的深刻认识。
❖ （4）地表现象是错综复杂的，各要素之间的 关系可以有多种类型。有的具有明显规律性， 如地带性规律等；有的具随机性、不确定性， 如旱涝灾害等；有的具有模糊性，存在过渡 渐变关系，如自然地带、气候带等。