遥感图像处理及应用

第一次作业：

一、何为遥感技术，有何优势？

遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。

遥感技术的优势：

1.探测范围大：航摄飞机高度可达10km左右；陆地卫星轨道高度达到910km左右。

一张陆地卫星图像覆盖的地面范围达到3万多平方千米，约相当于我国海南岛的

面积。我国只要600多张左右的陆地卫星图像就可以全部覆盖。

2.获取资料的速度快、周期短。实地测绘地图，要几年、十几年甚至几十年才能重

复一次；陆地卫星4、5为例，每16天可以覆盖地球一遍。

3.受地面条件限制少：不受高山、冰川、沙漠和恶劣条件的影响。

4.方法多，获取的信息量大：用不同的波段和不同的遥感仪器，取得所需的信息；

不仅能利用可见光波段探测物体，而且能利用人眼看不见的紫外线、红外线和微

波波段进行探测；不仅能探测地表的性质，而且可以探测到目标物的一定深度；

微波波段还具有全天候工作的能力；遥感技术获取的信息量非常大，以四波段陆

地卫星多光谱扫描图像为例，像元点的分辨率为79×57m，每一波段含有7600000

个像元，一幅标准图像包括四个波段，共有3200万个像元点。

5.用途广：遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、

测绘、环境保护和军事侦察等许多领域。

二、你对遥感过程是如何理解的？

遥感过程可理解为系统的组织构成：被测目标的信息特征--信息的获取--信息的传输与记录--信息的处理和信息的应用。信息主要为发射的电磁波信息，通过电磁波波谱来判断地物的波谱特征。

三、说明遥感的时间分辨率、光谱分辨率、空间分辨率等含义。

空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视场,或是地面物体能分辨的最小单元。

光谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小,分辨率越高。

时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔,集采样的时间频率。也称重访周期。

四、简要说明遥感的发展历史及其趋势

遥感起源于19世纪的空中摄影，当时主要用于空中侦察。随着平台技术的发展，逐步进入航空遥感阶段。现代遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，这就标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发展，成为一门实用的，先进的空间探测技术。

发展趋势：

1、进行地面,航空,航天多层次遥感,建立地球环境卫星观测网络。

2、传感器向电磁波谱全波段覆盖。

3、图像信息处理实现光学-电子计算机混合处理,因入其他技术理论方法,实现自动分类和模式识别。

4、实现遥感分析解译的定量化与精确化。

5、与GIS和GPS形成一体化的技术系统。

第二次作业

试述目前资源环境领域应用的主要遥感传感器的特点及其数据类型

遥感传感器是获取遥感数据的关键设备，由于设计和获取数据的特点不同，传感器的种类也就繁多。就其基本结构原理来看，目前遥感中使用的传感器大体上可分为如下一些类型：

(1)摄影类型的传感器。

(2)扫描成像类型的传感器

(3)雷达成像类型的传感器

(4)非图像类型的传感器。

数据类型：

数字高程模型（DEM）由等间隔海拔数据排列组成；DEM以点为基础，但也容易通过将海拔高度点置于格网单元中心的方法转换成栅格数据

（1）美国地质调查局（USGS）的DEM：7.5秒DEM（1:24000），30秒DEM（1:100000）、1分DEM（1:250000）、阿拉斯加DEM

（2）非USGS数字高程模型

基本方法：采用立体测图仪和具有重叠区的航片，产出比USGS精度更高的DEM数据，但费用太高。

其他方法：用卫星影像生成DEM模型，如SPOT数据

（3）全球数字高程模型

GTOPO30、ETOPO

数字正射影像

数字正射影像图（DOQ）是一种由航片或其他遥感数据制备而得到的数字化影像，其中由照相机镜头倾斜和地形

起伏引起的位移已被消除；数字正射影像是地理坐标参考的，并可与地形图和其他地图配准二进制扫描文件含有数值1或数值0，用于跟踪矢量化数字栅格图形是USGS 地形图的扫描图像图形文件TIFF、GIF、JPEG特定GIS软件的栅格数据。

第三次作业：

图像纠正的主要内容和方法

图像校正是指对失真图像进行的复原性处理。引起图像失真的原因有：成象系统的象差、畸变、带宽有限等造成的图象失真；由于成象器件拍摄姿态和扫描非线性引起的

图象几何失真；由于运动模糊、辐射失真、引入噪声等造成的图像失真。图象校正的基本思路是，根据图像失真原因，建立相应的数学模型，从被污染或畸变的图象信号中提取所需要的信息，沿着使图象失真的逆过程恢复图象本来面貌。实际的复原过程是设计一个滤波器，使其能从失真图象中计算得到真实图象的估值，使其根据预先规定的误差准则，最大程度地接近真实图象。

方法：图像校正主要分为两类：几何校正和灰度校正

灰度校正方法编辑

灰度校正方法：

1.灰度级校正

针对图像成像不均匀如曝光不均匀，使图像半边暗半边亮，对图像逐点进

行不同程度的灰度级校正,目的是使整幅图像灰度均匀。

2.灰度变换

针对图像某一部分或整幅图像曝光不足使用灰度变换，其目的是增强图像

灰度对比度。

3.直方图修正

能够使图像具有所需要的灰度分布，从而有选择地突出所需要的图像特征，

来满足人们的需要。

几何校正方法：

(1)推求受摄轨道;

(2)推导标称轨道;

(3)求的传感器坐标系下任意时刻的标称LOS单位矢量;

(4)引入相关资料与文献，减小偏置;

图像增强处理的主要方法及应用：

方法：

1.对比度变换:线性变换、非线性变换

2.空间滤波：图像卷积运算、平滑、锐化

3.彩色变换：单波段彩色变换、多波段彩色运算、HIS

4.多光谱变换：K-L变换、K-T变换

5.图像运算：插值运算、比值运算、分形算法

应用：

数字图像处理在40多年的时间里，迅速发展成一门独立的有强大生命力的学科，图像增强技术已逐步涉及人类生活和社会生产的各个方面，下面我们仅就几个方面的应用举些例子。

1.航空航天领域的应用

早在60年代初期，第3代计算机的研制成功和快速傅里叶变换的提出，使图像增强技术可以在计算机上实现。1964美国喷气推进实验室(JPL)的科研人员使用IBM7094计算机以及其它设备，采用集合校正、灰度变换、去噪声、傅里叶变换以及二维线性滤波等方法对航天探测器“徘徊者7号”发回的几千张月球照片成功的进行了处理。随后他们又对“徘徊者8号”和“水手号”发回地球的几万张照片进行了较为复杂地数字图像处理，使图像质量得到进一步的提高，从此图像增强技术进入了航空航天领域的研究与应用。同时图像增强技术的发展也推动了硬件设备的提高，比如1983年LANDSAT-4的分辨率为30m，而如今发射的卫星分辨率可达到3-5m的范围内。图像采集设备性能的提高，使采集图像的质量和数据的准确性和清晰度得到了极大地提高。