其本质是地物光谱特征的分类
第七章遥感数字图像计算机解译ppt课件
2
二、分类方法
非监督分类（ Unsupervised classification ）： 是在没有先验类别（训练场地）作为样本的条件 下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相 似度的大小进行归类合并（即相似度的像元归为 一类85%，模板需要要重建。
35
三、图像分类中的有关问题
1、未充分利用遥感图像提供的多种信息 只考虑多光谱特征，没有利用到地物空间关系、
图像中提供的形状和空间位置特征等方面的信 息。 统计模式识别以像素为识别的基本单元,未能利 用图像中提供的形状和空间位置特征,其本质是 地物光谱特征分类
（3）多级切割分类法 （4）特征曲线窗口分类法
监督分类的一般步骤
采集训练样本 建立模板 评价模板 初步分类 检验分类
分类后处理 分类特征统计
训练样本选择：
取决于用户对研究区及类别的了解程度。
1）矢量多边形：使用矢量图层；自定义AOI多边形； 2）标志种子象素：利用AOI工具，用十字光标标出 一个象元作为种子象素（seed pixel）代表训练样本， 其相邻象素根据用户指定参数进行比较，直到没有 相邻象元满足要求，这些相似元素通过栅矢转换成 为感兴趣区域。
46
小波分析
小波理论起源于信号处理。由于探测精度的限
制．一般的信号都是离散的，通过分析认为信号是由多
个小波组成的，这些小波代表着不同的频率持征。小波
函数平移、组合形成了小波函数库，通过小波函数库中
区间的变化可以对某些感兴趣的频率特征局部放大，因
此．小波函数被称为数学显微镜。
47
小波分析
小波分析方法的基本思想就是将图像进行多分辨率 分解．分解成不同空间、不同频率的子图像、然后再对子 图像进行系数编码。基于小波分析的图像压缩实质上是对 分解系数进行量化的压缩。
综合网上遥感15套题,为考试自己整理版。
填空2、遥感中较多的使用 可见光、红外、微波 三个波段。
3、遥感图像的分类依据是 地物光谱特征 。
5、热红外相片的色调是地物 温度 的构像。
6、白光依次透过黄、蓝滤光片后得到绿色是 减色法 原理。
7、进行信息复合前要先进行 配准 操作。
1、 大面积农作物遥感估产主要包括 农作物的识别与种植面积估算，长势监测和估产模式的建立。
2，3S 技术是指 RS ，GIS ，GPS 。
三个陆地卫星 Landsat 、SPOT 、CBERS 。
2、 物的空间关系主要表现为 方位关系，包含关系，相邻关系，相交关系，相贯关系。
3、 感影像地图的主要特点有 丰富的信息量，直观形象性，具有一定数学基础，现势性强。
4、 遥感数字图像计算机分类有 监督分类 和 非监督分类两种方法，其区别在于 是否使用训练场地。
5、 点状地物位于线状地物的某一点，两者是 相交 关系。
6、 热红外影像上的阴影是 目标地物与背景之间辐射差异造成的。
7、 遥感扫描影像的特征有 宏观综合概括性强，信息量丰富，动态观测。
8、 线状地物上多点位于面状地物边界，两者是 相邻 关系。
9、 水体遥感包括水界线的确定、水体悬浮物质的确定、水温的探测、水体污染的探测、水深的探测。
10、 遥感影像变形的原因有 遥感平台位置和运动状态变化的影响、地形起伏的影响、地球表面曲率的影响、大气折射的影响、地球自转的影响。
11、 平滑是为了达到 去处噪声 的目的。
12、 热红外影像上的阴影是 目标地物与背景之间辐射差异造成的。
13、 遥感扫描影像的特征有 宏观综合概括性强，信息量丰富，动态观测。
14、 微波影像上的阴影是 雷达和目标地物之间存在障碍物阻挡了雷达波的传播所造成的。
15、 4三个陆地卫星 Landsat 、SPOT 、CBERS 。
16、 常用的彩色变换的方法有 单波段彩色变换，多波段彩色变换，HLS 变换。
17、 地物的空间关系主要表现为 方位，包含，相邻，相交，相贯 五种关系18、 地质遥感包括 岩性识别，地质构造的识别，构造运动的分析。
地物光谱特征的名词解释
地物光谱特征的名词解释光谱是指通过光的波长和强度来描述物质的一种方式。
地物光谱特征是指不同地物在不同波长下反射、吸收和透射光的特征，它反映了地物在光谱中的独特特征和物质组成。
一、光谱特征的基本概念1.1 反射光谱反射光谱是指地物在自然光照射下，通过吸收和反射光线而产生的光谱。
每种地物都有不同的反射率曲线，即反射光谱，因此可以通过光谱分析来识别不同地物。
1.2 吸收光谱吸收光谱是指地物对特定波长的光线进行选择性吸收的光谱。
地物的组成和结构会影响其吸收光谱，因此吸收光谱可以用来分析地物的成分和特性。
1.3 透射光谱透射光谱是指地物在光线透过其表面后，被地物内部的物质吸收、散射和透射的光谱。
透射光谱可以用来研究地物的内部构造和组成。
二、光谱特征的影响因素2.1 光谱感应机理地物光谱特征受到地物本身的化学成分、物理结构和光谱感应机理的影响。
不同物质对光的吸收、散射和透射过程有不同的机制，导致光谱特征的差异。
2.2 地物的组成和结构地物的组成和结构会影响光的吸收和散射机制，从而影响地物的光谱特征。
例如，植被的光谱特征与其叶绿素含量和叶片结构有关，岩石的光谱特征与其矿物质成分和晶体结构有关。
2.3 光照条件和观测角度光照条件和观测角度也会对地物的光谱特征产生影响。
同一地物在不同光照条件下可能呈现出不同的光谱曲线，而观测角度的变化也会影响光的入射角和反射角，从而影响地物的反射光谱。
三、地物光谱特征的应用3.1 地物识别与分类地物光谱特征的独特性使其成为地物识别和分类的重要手段。
通过分析地物的反射光谱，可以将地物按照其光谱特征分为不同类别，从而实现遥感影像的地物分类和制图。
3.2 环境监测和资源调查地物光谱特征对环境因子和资源状况具有敏感性。
通过监测地物的光谱特征变化，可以获得地表覆盖类型、植被状况、土壤类型以及水质状况等信息，为环境监测和资源调查提供数据支持。
3.3 地质勘探和矿产资源评价地物光谱特征在地质勘探和矿产资源评价中有广泛应用。
地物光谱特征名词解释
地物光谱特征名词解释
地物光谱特征是指地球表面不同地物所具有的光学特性，它是遥感技
术进行地物分类和识别的重要依据。
下面是一些地物光谱特征的解释：
1. 反射率：地物表面反射的光线中，被地物表面反射回来的光线与入
射光线之比，即反射率。
不同地物反射率差异很大，可用于地物分类
和识别。
2. 吸收特征：地物对某些波长光线具有吸收特征，如植被对红外光线
的吸收特征可用于植被覆盖度和类型的识别。
3. 反射峰：地物光谱曲线上的突出波峰，如水体的反射峰在短波红外
波段，植被的反射峰在近红外波段，可用于地物识别。
4. 色彩特征：地物的颜色可视为一种光谱特征。
如草地呈现绿色，沙
漠呈现褐色，水体呈现蓝色。
5. 形态特点：不同地物的形态特点也会对光谱特征产生影响，如建筑
物和道路呈现直线形态，农田则呈现规则的圆形或矩形。
6. 空间分布特征：地物的空间分布特征也会对光谱特征产生影响，如
山地和平原地貌的植被和水体分布不同，从而产生不同的光谱特征。
7. 混合像元：地物在遥感影像中可能出现混合像元现象，即在一个像元中同时混合了多种地物，这时候需要采取合适的处理方法进行分类和识别。
综上所述，地物光谱特征是遥感影像中地物分类和识别的重要依据，不同地物的光谱特征具有明显的差异，需要通过对光谱特征的分析和应用，进行地物的准确识别和分类。
遥感概论
遥感概论1、遥感：广义：泛指一切无法接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波等的探测。
狭义：指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种参数，通过传输、变换、处理、提取有用的信息，实现研究地物形状、位置、性质、变化及与环境的相互关系的一门现代应用技术。
2、主动遥感：遥感仪器主动向目标物体发射一定波长的电磁波，然后接受目标物体反射回来的电磁波能量信息的方式。
3、被动遥感：不依靠人工辐射源，直接由遥感仪器接收目标物体自身发射或反射自然辐射源的电磁波能量信息的方式。
4、绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。
绝对黑体的吸收率等于1，反射率等于0，与物体的温度和电磁波波长无关。
5、太阳常数：地球处于日地平均距离处，单位时间内，垂直于太阳射线的单位面积上，所接收到的全部太阳辐射能，其平均值为1.36×10³w/m²。
6、摄影成像：使用光学镜头成像，用感光胶片记录物体影像。
根据使用波长细分为可见光摄影、近红外摄影、多光谱摄影。
7、扫描成像：依靠探测元件和扫描镜，对目标地物以瞬时视场为单位进行逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特征信息，形成一定谱段的图像。
8、直方图匹配：又叫直方图规定化，是指使一幅图像的直方图变成规定形状的直方图而进行的图像增强方法。
9、瞬时视场角：扫描镜在某一瞬时时间可以视为静止状态，此时接收到的目标地物的电磁波辐射限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时视场角，即扫描仪的空间分辨率。
10、雷达：是由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。
11、斯忒藩－波尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射度与温度的4次方成正比。
定律的数学式为：M(T)＝σT 4，式中σ为斯忒藩－波尔兹曼常数，σ＝5.67×10－8（w·m—2·K—4），该定律说明，当绝对黑体的温度增加1倍时，其总辐射度将增加为原来的16倍。
2 第二章 电磁辐射与地物光谱特征
第二章 电磁辐射与地物
光谱特征
文 管理学院 力 地理科学系
第二章 电磁辐射与地物光谱特征
本章主要内容
电磁波与电磁波谱 地物的光谱特性 大气和环境对遥感的影响
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
电磁波
– 波：振动的传播称为波。
纵波：如果质点的振动方向与波的传播方向相同，称纵波。 横波：若质点的振动方向与波的传播方向垂直，称横波。
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
辐射源：能够向外辐射电磁波的物体。任何物体都能够吸收
其他物体对它的辐射，也能向外辐射电磁波。
太阳辐射——可见光及红外遥感的重要辐射源 自然辐射源 地球电磁辐射——远红外遥感的辐射源
人工辐射源——人为发射，如雷达（微波雷达辐射源，激光雷达辐射源）
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
§2.1.3 黑体辐射 2.黑体辐射规律
(2)玻耳兹曼定律
Stefan-Boltzmann‘s law ：即黑体总 辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成 正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很 大的变化。是红外装臵测定温度的理论基础。
M=σT4
σ为玻尔兹曼常数，σ=5.67×10-8W·-2· -4 m K
电磁波谱
–将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制 成的图表。
–按照波长递增频率递减的顺序可以划分为：γ射线、 χ射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。
–遥感中多使用可见光、红外和微波波段。
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
紫外线 波长：0.01~0.38μm 特征：1.对紫外线吸收较强。 2.能使溴化银底片感光。 应用：1.用于测定碳酸岩的分布。 2.用于油污检测。
7遥感图像处理2
如果
P(i | X ) P( j | X )
对于
i j, i, j 1,2,, m
成立，则
X i
河南农业大学资源与环境学院 冯新伟
5、分类方法
（1）监督分类
选择具有代表性的典型实验区或训练区，用训练 区中已知地面各类地物样本的光谱特性来“训练” 计算机，获得识别各类地物的判别函数或模式， 并以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归 入到已知的类别中。
（2）非监督分类 纯粹依靠不同光谱数据组合在统计上的 差别来进行分类，事后再对已分出各类 的地物属性进行确认的过程。
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（2）非监督分类工作程序：
①对输入的每个象元点的数据进行统计计算。 ②选定某一种比较模式或判别方法，如最小距离法、图像 识别法等。 ③依据确定的模式或判别方法，进行各象元点的统计数值 比较、归纳，输出分类的结果。 ④根据分类结果，实地核定各类所代表的地物类型。 非监督分类不需要对研究地区有事先的了解，可以减少人 为的干扰，同时可以节省时间，成本也较低。
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图像处理与特征提取子系统
遥感图像解译知识获取子系统
遥感图像解译专家系统的组成
狭义的遥感图像解译专家系统
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（4）模式识别与专家系统相结合 既可以发挥图像解译专家知识的指导作用，在 一定程度上为模式识别提供经验性的知识，又可以 利用数字遥感图像本身提供的特征，有助于提高计 算机解译的灵活性。
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4、判别函数
意义：当特征空间已经存在的情况下，每个像元的分 类问题，就是判定它距离哪个集群中心较近；或落入 哪个集群范围的可能性大的问题。因此就需要建立划 分特征空间的判别边界，在数学上来说，就是建立“判 别函数”和“分类规则”的问题。 判别函数对于二维光谱空间是直线或曲线，对于三维 光谱空间是平面或曲面，对于三维以上则是超平面或 超曲面。 类型： 距离判别函数 概率判别函数 河南农业大学资源与环境学院 冯新伟
3s技术的特点及其相互关系
3S技术的特点及其相互关系3S集成（Integration of GPS,RS and GIS technology），即将全球定位系统(GPS)、遥感(RS)技术和地理信息系统(GIS)根据不同的应用需要，有机地组合成一体化的、功能更强大的新型系统的技术。
3S 技术形象的代表了测绘学科与其他相关学科的融合与交叉，其本身也在走向集成。
在3S 技术集成中，GPS 主要是实时、快速的提供目标的空间位置，RS 用于实时、快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化，GIS 则是多源时空数据的综合处理和应用分析的平台。
应用中可根据实际需要实现两种技术的集成，也可以是三种技术的集成。
当前，3S 技术在国民经济建设、国家安全保障、资源环境管理以及灾害监测上发挥着重要作用，同时也为科学研究、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。
1 3S技术概述3S 集成，顾名思义，应该有三种技术相互支撑，下面分别介绍遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）以及它们之间相互关系。
1.1 遥感技术（RS）遥感(Remote Sensing)，是指在不直接接触的情况下，利用遥感器对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。
也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等平台上搭载的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。
遥感出现于1962 年，而遥感技术在世界范围内迅速的发展和广泛的使用，是在1972年美国第一颗地球资源技术卫星(LANDSAT-1)成功发射并获取了大量的卫星图像之后。
经过几十年的迅速发展，遥感技术以其获取数据范围大、精度高；获取信息周期短、手段多等特点已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。
在未来的几年中，预计遥感技术将步入一个能快速、实时提供多种对地观测数据的新阶段。
第2章电磁辐射地物光谱特征
大连市建成区及周边地表温度分布图
六、地物的反射波谱特征
1）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。 地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表 现。
2）地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响应 的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的基 础。 3）太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收， 一部分透射，即：
电磁波谱
4、遥感技术使用的电磁波分类
名称和波长（λ）范围： 名称 紫外线 可见光 波长范围 0.01 ---- 0.38 0.38 ---- 0.76 μｍ μｍ
近红外
中红外 远红外
0.76 ---- 3.0
3.0 6.0 ---- 6.0 ---- 15.0
μｍ
μｍ μｍ
超远红外
微 波 无线电波
大气上层臭氧的存在，而臭氧对小于0.3
µ m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 µ m 的短波辐射。 的气体，其中作用最为显著的有臭氧，二氧化碳，甲 烷和水汽
真正对电磁波传播起重要吸收作用的是一些非常少量
O 吸收波长<0.2μm
O3 吸收紫外光 CO2、H2O 吸收红外及长波
2）大气散射
辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生
改变，向各个方向散开，称散射。
太阳辐射通过大气二次影响增加了信号中的噪声
成分，造成遥感图像质量的下降。
大气散射的三种情况：
瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小得多时
发生的散射；主要由大气中的原子和分子引起。
散射强度与波长的四次方成反比。
----天为什么是蓝的？朝霞和夕阳偏橘 红色？
南师大遥感数字图像处理复习题
一、名词解释1.数字图像2.遥感数字图像3.像素4.遥感数字图像处理5.频率域二、简答1.遥感数字图像与照片的区别2.怎样理解图像处理的两个观点3.遥感数字图像处理需要掌握哪些基本知识三、填空1.遥感数字图像处理的主要内容包括（）、（）、（）。
2.图像校正也称图像恢复、图像复原，校正的方法除了图像增强中的一些方法外，主要包括（）和（）。
3.遥感数字图像处理系统包括硬件系统和软件系统两大部分，其中硬件系统主要由计算机、（）、（）、（）和（）、操作台。
4.在计算机中，基本的度量单位是（）。
存储一幅1024字节的8位图像需要（）的存储空间。
一景正常的包括7个波段的LANDSAT5的TM图像文件，至少占用（）的存储空间，5.常用的遥感图像处理系统有（）、（）、（）、（）。
答案一、名词解释1.数字图像指用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数学表示的图像。
2.遥感数字图像(digital image)是以数字形式表述的遥感图像。
不同的地物能够反射或辐射不同波长的电磁波，利用这种特性，遥感系统可以产生不同的遥感数字图像。
3.数字图像最基本的单位是像素，像素是A/D转换中的取样点，是计算机图像处理的最小单元；每个像素具有特定的空间位置和属性特征。
4.遥感数字图像处理是通过计算机图像处理系统对遥感图像中的像素进行的系列操作过程。
5.频率域基于傅里叶变换，频率域的图像处理是对傅里叶变换后产生的反映频率信息的图像进行处理。
二、简答1. 遥感数字图像与照片的区别有：（1）照片来自于模拟方式，是通过摄影系统产生的；而遥感数字图像来自于数字方式，通过扫描和数码相机产生；（2）照片没有像素，没有行列结构，没有扫描行；遥感数字图像中的基本构成单位就是像素，具有行和列，可能会观察到扫描行；（3）照片中0表示没有数据；遥感数字图像中0是数值，不表示没有数据；（4）照片中任何点都没有编号；遥感数字图像中每个点都有确定的数字编号；（5）照片的摄影受到电磁波谱的成像范围限制；遥感数字图像可以使电磁波谱的任意范围（6）一旦获取了照片，它的颜色就是确定的；遥感数字图像中颜色没有特定的规划，在处理过程中可以根据需要通过合成产生；（7）照片只具有红、绿、蓝三个通道；遥感数字图像有多个波段。
遥感概论复习重点
第一章一、遥感：一种远离目标，不与探测目标相接触，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进行提取、判定、加工处理及应用分析的综合性技术二、遥感技术系统是一个地面到空中，乃至空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应用的完整技术体系三、遥感技术系统的组成信息源；信息的获取；传感器；遥感平台；信息的记录和传输四、遥感的分类①按遥感平台分类：航天、航空、地面遥感②按传感器探测波段分类：紫外遥感(0.05-0.38μm)可见光遥感(0.38-0.76μm)红外遥感(0.76-1000μm)微波遥感(1mm-1m)③按传感器的工作原理分：主动遥感，被动遥感④按数据获取方式：成像遥感；非成像遥感五、遥感的特点宏观性;动态性;技术手段多，信息海量六、当前遥感发展的主要特点和趋势高分遥感发展迅速，多种传感器并存：高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨遥感从定性到定量分析：遥感从“定性”向“定量”转变，定量遥感成为遥感应用的发展热点遥感信息提取逐步自动化：建立适用于遥感图像自动解释的专家系统，逐步实现遥感图像专题信息提取自动化遥感商业化第二章一、电磁波的性质波动性：①是横波②在真空以光速传播③满足C=λ*ƒ粒子性：光电效应波粒二象性：E= h*ƒ；P=h/λ波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。
二、电磁波与物体相互作用过程中，会出现三种情况：反射、吸收、透射，遵守能量守恒定律（如果是不透明的物体,物体的反射率大，发射率就小）四、电磁辐射定义①反射：电磁辐射与物体作用后产生的次级波返回原来的介质，这种现象称反射。
该次级波便称之为反射波（辐射）。
反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
②透射：电磁辐射与介质作用后，穿过该介质到达另一种介质的现象或过程。
透射率：透射能量与入射总能量之比。
五、电磁波谱：按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列成的图表，称为电磁波谱。
遥感地学分析地物光谱特征分析
遥感地学分析地物光谱特征分析遥感地学分析地物光谱特征是通过遥感技术获取地物的光谱信息并进行分析。
光谱是电磁波在不同波长处的分布情况，地物在遥感图像中的光谱特征可以提供关于其组成、结构和性质的信息。
地物光谱特征分析是遥感地学的重要研究内容，对于地物分类、环境监测和资源调查等应用具有重要意义。
地物光谱特征分析基于遥感图像中的光谱曲线，通过对比不同地物的光谱特征，可以帮助我们区分地物类型，并了解地物的空间分布、数量和变化情况。
光谱特征分析主要包括以下几个方面的内容。
首先是光谱曲线的形态分析。
不同地物的光谱曲线形态有所不同，通过对光谱曲线的起伏、波峰、波谷等形态特征进行分析，可以帮助我们鉴别地物类型。
比如，水体的光谱曲线具有明显的吸收特征，而植被的光谱曲线则显示出明显的吸收波段和反射波段，利用这些形态特征可以将水体和植被进行区分。
其次是光谱曲线的能量分析。
地物的光谱曲线能量分布情况与地物的组成和结构有关。
通过分析不同波段上的光谱能量分布情况，可以获得地物的组成信息。
例如，植被含有大量的叶绿素，对红辐射吸收较强，因此在红光波段上反射较少的能量。
反之，水体和土地等地物则在红光波段上反射较多的能量。
通过这种能量分布的差异，可以将植被、水体和土地等地物进行区分。
此外，也可以通过计算光谱特征参数来分析地物光谱特征。
常用的光谱特征参数包括植被指数、水体指数等。
植被指数可以反映植被的绿度和生长状况，常用的有归一化植被指数（NDVI）和增强型植被指数（EVI）。
水体指数则用于提取水体的光谱特征，常用的有归一化水体指数（NDWI）和水体影像差异指数（MNDWI）。
通过计算这些指数，可以量化地物的光谱特征，进一步分析地物类型和性质。
最后，地物光谱特征分析还可以通过光谱数据库和遥感图像分类技术进行辅助分析。
光谱数据库是一种记录不同地物的光谱特征的库，可以通过与遥感图像的光谱曲线进行对比，帮助我们确定地物类型。
遥感图像分类技术通过对图像中的像元进行分类，将不同的光谱特征的像元归类到不同的地物类型中。
利用3S技术验证渭库绿洲地区耕地统计资料研究
３ ｓ技术在各类生态环境和社会经济现象研究 当中越来越成为重要的研究工具， 在耕地面积检验 研究中， 应用 ３ 技术能够快速地获取有关信息 ， ｓ 并 进行空间叠加分析 ， 具有传统方法无可 比拟 的优越 性。 卫星遥感 的影像特征是地面自然现象和社会经 济现象的共同反映 ， 它体现了自 然因素和社会经济 条件的融和。本文选择以渭库绿洲为研究区， 采用 Ｔ Ｍ数字图像 ， ， 除此 对渭库绿洲地区相关的调查统 资料也进行了收集。所有图像数据 Ｔ Ｍ影像数据 ，利用 ３ 技术对该区２ ０ 年耕地统 计等专题图件、 Ｓ ０１ 计资料 进 行验证 和 系统研 究 ， 旨在 探索 基于 ３ 技 地形图为基准进行几何精纠正和配准， Ｓ 选择 Ｔ Ｍ影 ，， 波段进行假彩色合成 ， 并进行线性拉伸和 术的 耕地信息提取及其精度检验 ， 以此为合法使用 像 ４３２ 高斯低通滤波等增强处理， 以获得最佳目视解译效 每一寸土地提供技术支持和保障。 果的图像 。 １研究 区概况 ２ ． ４分类方法 渭干河— 库车河绿洲（ 库新沙绿洲 ） 位于新疆南 部的塔里木盆地中北部 ， 在行政上隶属阿克苏地区 遥感图像分类主要依据是地物的光谱特征 ， 即 管辖 。地理坐标 ： 东经 ８￣３ ５Ｅ ８ ￣０ｌ ， ２１ ＂－ ３２ １ 北纬 地物电磁波辐射的多波段测量值 ， ２ 这些测量值可以 ４ ￣１ Ｎ４１４ ｆＮ １ ＿ ￣５ ＇。该三角洲绿洲气候属于大 用作遥感图像分类的原始特征变量。 ０３ ２ 陆 眭暖温带干旱气候 ， 蒸发强烈， 降水分布不均 ， 平 监督分类是一种常用的精度较高的统计判决 原区多年平均降水量为 ４ ５ ｍ ６ ｍ ，山区多年平均降 分类，在已知类别 的训练场地上提取各类训练样 水量为 ２ ３ ｍ 平原区 ４ｍ ； 年蒸发为 １７ ． ｍ， ３４ ｍ 是降水 本 ， １ 通过选择特征变量， 确定判别函数或判别规则， 的２ ．倍 ， ９ ６ 风大沙多， 危害严重。 此三角洲绿洲范围 从而把图像 中的各个象元划归到各个给定类型的 包括库车 ， 沙雅和新和等三个县， 这三个县 的土地 分类方法 。 监督分类可以有效的开发数据内容 ， 但 总面积 ２ ． ｋ ｚ 中大部分是沙漠和戈壁 ， ２ ９ｍ， ８ 其 绿洲 需要充足的信息以决定地表信息的先验概率， 不但 面积仅有 ７ ９ ｍ。占总面积的 １． ．ｋ ， ４ ０ ％。 ７ 监督分类训练样本 区的选择需要各种丰富的知识 ２数据源与研究方法 和经验 ， 且需要当地耕地 面积的一些具体资料信 ２ ． １数据来源 息。
地物光谱特征
地物光谱特征
地物光谱特征是指不同地物（如植被、土壤、水体等）在不同波段的光谱反射特性。
1. 植被光谱特征：植被在可见光谱区域（400-700nm）表现出明显的吸收特征，主要是由于叶绿素的吸收作用。
在红光（约650-700nm）处，植被的反射率较低，而在近红外光（约700-1300nm）处，植被的反射率较高。
这种反射特征可用于估算植被的叶绿素含量和植被覆盖度。
2. 水体光谱特征：水体对可见光和近红外光呈现不同的反射和吸收特性。
水体对蓝光（约400-500nm）吸收较高，对绿光（约500-600nm）吸收较低，而对近红外光（约700-800nm）反射率较高。
这种反射特征可用于水质参数（如浊度、叶绿素浓度等）的监测。
3. 土壤光谱特征：土壤的光谱反射特性受土壤类型、含水量、有机质含量等因素的影响较大。
一般来说，裸露土壤在可见光谱区域呈现较高的反射率，而在近红外光谱区域呈现较低的反射率。
土壤的反射特征可用于土壤类型分类、土壤有机质含量和水分含量估算等。
不同地物的光谱特征可以通过遥感技术获取和分析，从而实现对地物类型、分布、变化等的监测和研究。
电磁辐射与地物光谱特征
面辐射源，在某一方向，单位投影表面、单位立体 角内旳辐射通量称为辐射亮度：
L ( Acos )
θ
通量 Φ
面辐射源 A 图中出射辐射亮度是多少？
辐射亮度（L）旳单位是瓦 / 米²•球面度 （W/m² • Sr）
、黑体辐射
1. 热辐射现象：固体或液体，在任何温度下都在发射多
种波长旳电磁波，这种因为物体中旳分子、原子受到激发 而发射电磁波旳现象称为热辐射。所辐射电磁波旳特征仅 与温度有关。
瑞里—金斯公式：黑体辐射旳微波功率与温度成正比，
与波长旳平方成反比。
微波波段与红外波W段(l发) 射2l率k2T旳比较：不同地物间微
波发射率差别比红外发射率要明显得多；在可见光和红外 波段中不易辨认旳地物，在微波波段中则轻易辨认。
、黑体辐射
3、实际物体旳辐射
实际物体旳辐射不同于绝对黑体旳辐射，在相同温度下， 实际物体旳辐射出射度（辐射通量密度）比绝对黑体旳要低。
太阳常数：不受大气影响，在距离太阳一种天文单位（日 地平均距离，149,597,870*103m）旳区域内，垂直于太阳辐 射方向上单位面积和单位时间黑体所接受到旳太阳辐射能 量。
是在地球大气顶端接受旳太阳能量，没有大气影响
I=1.95 cal/cm2•min=1.360*103 W/m2 32
2.2 太阳辐射及大气对辐射旳影响
2.1.1 电磁波谱—不同电磁波旳特点
The Electromagnetic Spectrum
• Wavelength Units
Meters，More commonly in nanometers (1 nm = 10-9 meters)
Angstroms still used
Named for Swedish Astronomer who first named these wavelengths 1 nanometer = 10 Ao
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一、分类原理与过程
1.概述
所依赖的理论方法： 统计模式识别，提取待识别模式的一组统计特征值，然 后按照一定准则作出分类决策。
例如： 你身高1.9m，体重100kg 99% 你是男人 身高/体重 = ？ 婴儿、儿童、青少年、青年、中 年……
6
一、分类原理与过程
1.概述
遥感图像分类中所用统计特征变量：
16
一、分类原理与过程
2.方法
（2）监督分类方法
定义：监督分类又称训练场地法或先学习后分类 法。它是先选择具有代表性的典型试验区或训练区， 用训练区已知地面样本的光谱特征来“训练”计算 机，获得识别各类地物的判别模式或判别函数，并 依此模式或判别函数，对未知地区的像元进行处理 分类，分别归入到已知的类别中，达到自动分类识 别的目的。
19
二、分类方法（一）——非监督分类
分类步骤： 初始分类 专题判别 分类合并 色彩确定 分类后处理 色彩重定义 栅格矢量转换 统计分析
20
二、分类方法（一）——非监督分类
常用方法 （1）分级集群法 （2）动态聚类法
21
二、分类方法（一）——非监督分类
（1）分级集群法 当同类物体聚集分布在一定的空间位置上，他们 在同样条件下应具有相同的光谱信息特征，这时 其他类别的物体应聚集分布在不同的空间位置上。 由于不同地物的辐射特性不同，反映在直方图上 会出现很多峰值及其对应的一些众数灰度值，他 们在图像上对应的像元分别倾向于聚集在各自不 同的重数附近的灰度空间形成的很多点群，这些 点群就叫做群集。一个群集就是一个分类。
全局统计特征变量：将整个数字图像作为研究对象，从 整个图像中获取或进行变换处理后获取变量；
局部统计特征变量：将数字图像分割为不同识别单元， 在各单元内分别抽取的统计特征变量（如描述纹理的特征 量）。 例如，1-7波段亮度值是特征变量x1,x2,…,x7；组合运算也可 产生特征变量。
7
一、分类原理与过程
n k 1
(x
k 1
n
ki
x i )(xkj x j )
2 2 ( x kj x j ) k 1 n
( xki xi)
14
一、分类原理与过程
2.方法
（1）非监督分类方法 （2）监督分类方法
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一、分类原理与过程
2.方法
（1）非监督分类方法
定义：非监督分类又称边学习边分类法。它直接 对输入的数字图像像元数值（亮度值）进行统计运 算处理，分别将每个像元归纳到由图像各波段构成 的多维空间的集群中，达到分类识别的目的。
特征值具有较高相似度
9
一、分类原理与过程
1.概述
相似度的衡量方法，常采用距离、相关系数衡量： （1）绝对值距离 （2）欧氏距离 （3）马氏距离 （4）混合距离
（5）相关系数
例，已知分类标准：类别婴儿[0-2]，平均1岁；儿童3-9，平均6岁；少年……； 问: 8岁的人是哪一类？——混合距离发现，离儿童平均年龄6岁差值2，最接 近所以是“儿童”类 10
17
一、分类原理与过程
3.过程
（1）明确分类目的，选取数字图像； （2）收集、分析地面参考信息和有关数据；数字图像预处 理（几何纠正、辐射纠正）； （3）比选合适的分类方法和算法，制定分类系统； （4）找出代表这些类别的统计特征； （5）采用训练场地（监督分类中）或聚类方法（非监督分 类中）测定总体特征；
如，通过主成分变换，将相互之间存在相关性的原始波段遥感图像转换 为相互独立的多波段新图像，变换后的信息集中于前几个组分的图像上， 实现特征空间将维数压缩的目的。
8
一、分类原理与过程
1.概述
遥感图像计算机分类的依据——图像像素的相似度
一组图像（原始的、主成分变换后的、或其它运算产生的） 每个像素对应有1组特征值 该像素所属类别？ 同类别的像素应当特征相似
第六章 遥感数字图像计算机解译
遥感影像计算机分类
Dept. of Land Information Engineering Chuzhou University
第三节 遥感数字图像的计算机分类
2
本节内容
一、分类原理与过程 二、分类方法 三、遥感图像解译专家系统
3
遥感数字图像的计算机分类
一、分类原理与过程
1. 概述
2. 方法 3. 过程
4
一、分类原理与过程
1.概述
定义（计算机自动识别）：
自然界中不同类型的地物具有各自不同的电磁 波谱特性，遥感数字图像中像元的不同数值（亮度 值）反映了相应地物的波谱特性。因此，通过计算 机对图像像元的数值的统计、运算、对比和归纳， 对像元进行分类，即可达到对地物的自动识别，这 种技术处理称为~。
（1）绝对值距离
dij xik xjk
k 1
n
i，j为特征空间中两点
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（2）欧式距离
dk ( x uk ) ( x k )
t
在二维和三维空间中的欧式距离的就是两点之间的距离，二 维的公式是 d = sqrt((x1-x2)^+(y1-y2)^) 三维的公式是 d=sqrt(x1-x2)^+(y1-y2)^+z1-z2)^) 推广到n维空间，欧式距离的公式是 d=sqrt( ∑(xi1-xi2)^ ) 这里i=1,2..n xi1表示第一个点的第i维坐标,xi2表示第二个点的第i维坐标
12
（3）马氏距离
dk ( xi xj ) ij ( xi xj )
2 1
即考虑离散度，也考虑到各轴间总体分布的相关性（协方差）。
ij
为协方差矩阵
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（4）混合距离
像元i到第g类类均值的混合距离。
dij xki Mkg
k 1
p
（5）相关系数
rij
（6）对各未知像素分类；
（7）分类精度检查（用训练数据或随机抽样数据）； （8）对判别分析的结果统计检验；
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二、分类方法（一）——非பைடு நூலகம்督分类
非监督分类的前提：
假定遥感影像上同类物体在同样条件 下具有相同的光谱信息特征。 完全按照像元的光谱信息特征进行分 类，适用于对分类区不了解的情况。自动 化程度高。
1.概述
利用统计特征变量进行分类，需要： （1）变量能反映分类特征的区别；
将人分婴儿、儿童…，要选择特征变量“年龄”，而不是身高、体 重、性别、民族… 波段1-7分别反映对不同波段的反射率差异，但如果进行热分布制图， 主要依据热红外波段(6)，而不用其他波段值。
（2）如果有几个特征变量，尽可能使其：区分不同的特征