第六章 专题地图编制的遥感方法
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专题地图编制
第六章 专题地图编制的遥感方法
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 遥感专题制图的发展 遥感图像的特性与制图分析 遥感专题制图的理论与方法 多源信息复合分析与专题制图 遥感图像的专题判读和遥感专题 制图方法
第六章 专题地图编制的遥感方法
专题地图编制
第一节
遥感专题制图的发展
遥感是六十年代以来迅速发展起来的一门新 兴综合性学科。具有周期性、现势性和综合性等 特点。随着遥感技术的发展和广泛应用，利用遥 感资料编制专题地图已成为专题地图编制的一种 重要手段。 遥感专题制图是以遥感资料为主要数据源， 遥感专题制图 经过图像处理和专题解译编制专题地图的一种制 图方法。
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专题地图编制
第二节 遥感图像的特性与制图分析
航空遥感又称机载遥感，是指利用各种飞机、 航空遥感 飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的 遥感技术，是由航空摄影侦察发展而来的一种多 功能综合性探测技术。依飞行器的工作高度和应 用目的，分高空（10000m-20000m）、中空 （5000m-10000m）和低空(<5000m)三种类型遥感 作业。航空遥感所用的传感器多为航空摄影机、 航空多谱段扫描仪和航空侧视雷达等。 航天遥感是以人造卫星、宇宙飞船及航天飞 航天遥感 机等为平台，实现对地球的探测。
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五、IKONOS卫星图像 卫星重访周期为1—3天，侧摆26°，幅宽11 公里；有0.45—0.90微米的全色1米空间分辨率图 像，以及0.45—0.52微米、0.52—0.60微米、0. 63—0.69微米和0.76—0.90微米四个波段的多光 谱4米空间分辨率图像。
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(3)图像解译波段组合优化分析。 对多光谱的选取，旨在适中有效地提取用户 所需的信息。成像光谱技术的发展和应用，对专 题制图研究来说，波段的选择、对地物的针对性 识别有着更现实的作用。 (4)制图区域的地理持征分析。 图像识别目标的区域地理特征分析是专题解 译与制图的基础。目标的地理背景各要素的研究， 旨在辅助分类，提高其精度。
WFI是CCD相机的辅助遥感器，共有两个波段： B10： 0.63—0.69微米； B11： 0.77—0.89微米。 其地面分辨率为256米。该遥感器的特点是覆 盖面积大，扫描宽度可达890公里．4—5天就能覆 盖全球．因此，可对同一地区短时期内的变化动 态制图。 实践表明，中巴资源1号卫星图像层次分明、 清晰可读，一股可适用于1：10万—1：25万的土 地利用等专题内容的解译和制图。
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四、中巴资源1号卫星(CBERS-1)图像 资源一号卫星(CBERS-1) 于1999年10月14日由 CZ-4B运载火箭在太原卫星发射中心顺利发射升空。 01星在轨稳定运行近五年，超出设计寿命近一倍。 CBERS-02 星在巴西空间研究院(INPE)进行总 装测试，于2003年10月21日由CZ-4B运载火箭在太 原卫星发射中心发射升空，经在轨测试后于2004年 2月12日正式交付使用。它接替01星继续为中巴两 国提供卫星遥感数据服务。02星目前在轨运行稳定。 CBERS-02B 星于2007年6月14日在北京完成相 应准备工作，已于9月19日在太原卫星发射中心用 “长征四号乙”运载火箭成功送入太空。
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不同作物均有一定的物候期为影响生长、产量的关键 期，这是选取最佳时相图像的一个主要依据。它是地物识 别精度的一个基本保证。 这里应指出的是，各种作物图像识别的最仗时相随 着区域而变化，同一种作物，在各个地区其物候期是不同 的。几个地区冬小麦的物候期变化见表6-3所示。
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图象数据的记录原理简单地说就是光、电信 号的转换。其过程大致有扫描、探测和记录三个 步骤，也就是通过扫描装置对地表物扫描由反光 镜接收物体的反射光谱，同时将它转换成电信号， 然后经过检测放大记录在胶片或磁带上。
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二、图像解译与制图的基本特征分析
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进行了京津唐地区的国土卫片资源与环境综合分 析应用，编制了1：25万的8种专题系列地图，开 展了天津市城市环境遥感动态监测以及长江、黄 河三角洲环境变化研究，建立了遥感监测系统。 20世纪80年代，我国先后利用遥感图像编制了全 国1：25万至1：200万的土地利用图。 90年代，ETM，SPOT和中巴资源卫星1号以及 IKONOS的1～4米高分辨率图像的涌现，为遥感专 题制图开拓了广阔的前景。近年来，国际上在资 源调查、环境保护、沙漠化调查、土地退化和城 市动态分析制图等领域取得了许多重要的成果。
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遥感应用实践表明，不同平台遥感器所获取的图像信 息，在遥感制图中可满足成图精度的比例范围是不同的， 如表6-1所示。
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(2)图像识别分类的物候分析。 通过物候特性的分析进行图像地物识别， 是保证遥感图像制图质量的基础。其应用目的 是增强图像的解像率，提高识别分类与成图的 精度，满足资源与环境要素的动态分析与制图 要求。 物候分析是影响遥感制图的一个主要因素， 不论是用作提取图像有效信息、还是开展不同 时相的地物动态监测，都有积极的作用。 下表是针对不同作物(如小麦、玉米、水稻等) 图像识别制图，对时相选择进行分析，如表6-2 所示。
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目前，广泛应用于专题分析与制图的航天遥 感图像有：陆地卫星1，2，3号的MSS图像，陆地 卫星4，5号的TM图像和地球观测卫星的SPOT图像， 中巴地球资源卫星(CBERS)图像以及高空间分辨率 IKONOS卫星图像。 下面介绍这几种图像的主要特征 ： 一、MSS图像 陆地卫星1，2、3号上的多波段光谱扫描仪 ( Multispectral Scanner)简称MSS。多光谱扫描 仪是采用对地面远点扫描的方式获取景物的图像。
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该卫星在我国国民经济的主要用途： 其图像产品可用来监测国土资源的变化，每 年更新全国土地利用图；测量耕地面积，估计森 林蓄积量，农作物长势、产量和草场载蓄量及每 年变化；监测自然和人为灾害；快速查清洪涝、 地震、林火和风沙等破坏情况，估计损失，提出 对策；对沿海经济开发、滩涂利用、水产养殖、 环境污染提供动态情报；同时勘探地下资源、圈 定黄金、石油、煤炭和建材等资源区，监督资源 的合理开发。
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IR—MSS可获得CCD相机所没有的红外光谱信息， 扫描带宽119．5公里，有4个波段： B6：0.50—0.90微米； B7：1.55—1.75微米； B8：2.08—2.35微米； B9：10.4—12.5微米。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中巴资源1号卫星安装有不同空间分辨率的三 种成像遥感器，即CCD相机、红外多光谱扫描仪 (IR—MSS)、广角成像仪(WFl)。 CCD相机是资源3号卫星的主要成像遥感器， 扫描幅宽约113公里，它有5个波段： B1： 0.45—0.52微米； B2： 0.52—0.59微米； B3： 0.63—0.69微米； B4： 0.77—0.89微米； B5： 0.51—0.73微米。
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5个光谱波段分别为： 0.5—0.6微米(绿色光)， 0.6—0.7微米(橙黄色)， 0.7—0.8微米(红外光)， 0.8—1.1微米(红外光)， 10.4—12．6微米（热红外波段 ）。 MSS图像的地理坐标是用经纬度表示的，即 每幅图像的像主点(像幅中心)的经纬度。 一颗卫星的一个完整的覆盖周期为16—18天， 两颗位相差为180°的卫星的一个覆盖周期约为9 天。
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IKONOS可采集1米分辨率全色和4米分辨率多 光谱卫星影像，同时可将全色和多光谱影像可融 合成1米分辨率的彩色影像。至今IKONOS 已采集 超过2.5亿平方公里涉及每个大洲的影像。 可以部分代替航空遥感，广泛用于城市、港 口、土地、森林、环境、灾害调查和军事目标动 态监测；用于国家级、省级、市县级数据库的建 设、更新，
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SPOT图像主要用于判读地球资源等方面的专 题内容，编制各类专题地图，测绘1：10万覆盖全 球的地形图，修测1：5万地形图。SPOT图像分3个 波段——绿波段、红波段和近红外波段。SPOT图 像与陆地卫星图像相比，其地面分辨率有了很大 的提高，而月在—个扫描周期内可对同一地区进 行成像。
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二、TM图像 陆地卫星4，5号的专题制图仪(Thematic Mapper ，TM)是一个高级的多波段扫描型的地球 资源敏感仪器，为7个波段的扫描仪。
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TM 的波谱范围比 MSS 大 , 每个波段范围 较窄 , 因而波谱分辨率比 MSS 图像高 , 其地面 分辨率为 30m (TM6 的地面分辨率只有120m ) 。 TM图像主要用于全球植被调查、土壤调查、 洪水灾害预测、水资源研究、地质判读等应用方 面与专题制图。
图像解译与制图基本特征的研究是遥感应用的背 景性特征研究。主要是指与图像研究目标信息有 密切关系、对其成果质量与精度会产生至关重要 的、但并非直接影响的因素。它们有： （1）图像信息应用对象、目的与成图比例尺分析。 实际应用时应视具体的研究对象和精度，从 地学特性分析入手，合理选取所需信息源，达到 实用、经济的效果。
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IKONOS的基本参数
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第三节 遥感专题制图的理论与方法
遥感信息是地理环境综合反映的产物，是通 过卫星遥感器对地球表面的各种物体能量的感受， 这些能量包括太阳辐射能、地球与大气层放射能 及其对太阳辐射的反射能量等。 地物成像是自然综合体复杂又集中的表征结 果，受区域、季节和太阳高度角等环境条件的影 响而发生变化，所以其内合有自然界的空间分布、 时间因素及地物特征等信息。
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三、SPOT图像 SPOT卫星与陆地卫星同属一类，是以观测陆 地资源为主要目的的。SPOT卫星载有高台分辨率 可见光遥感器（HRV），是采用电荷耦合器件线阵 （CCD）的推帚式（push-broom）光电扫描仪，图 像的获取以“推扫式”方式进行，使得图像的几 何精度较高。 每台HRV都可分别以两种方式工作：全色波段 方式(0.51—0.75微米)，地面分辨率为10米；多 波段方式(0.5-0．6微米、0.6—0.7微米、0.80.9微米)，地面分辨率为20米。
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三、图像识别地学相关综合分析 在遥感应用中，运用地学相关综合分析，是 开展深层次图像分类研究的重要方法。 地理相关研究包括主导因素分析和相关分析。 前者是从地理环境各要素的关系中找出主导因子， 主导因子分析旨在研究对象的空间地理特征与规 律。相关分析也是图像解译常用的—种方法。在 自然界中，事物与现象间的相互关系在图像上表 现出地物信息的相关性。
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1972年，美国发射了第一颗陆地卫星(landsat-1), 装有MSS传感器，分辨率79米； 1982年landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提 高到30米； 1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分 辨率提高到10米； 1988年9月7日中国发射了第一颗“风云一号”气 象卫星； 1999年美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米 1999年10月14日，中国成功发射资源卫星一号。
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 遥感专题制图的发展 遥感图像的特性与制图分析 遥感专题制图的理论与方法 多源信息复合分析与专题制图 遥感图像的专题判读和遥感专题 制图方法
第六章 专题地图编制的遥感方法
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第一节
遥感专题制图的发展
遥感是六十年代以来迅速发展起来的一门新 兴综合性学科。具有周期性、现势性和综合性等 特点。随着遥感技术的发展和广泛应用，利用遥 感资料编制专题地图已成为专题地图编制的一种 重要手段。 遥感专题制图是以遥感资料为主要数据源， 遥感专题制图 经过图像处理和专题解译编制专题地图的一种制 图方法。
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第二节 遥感图像的特性与制图分析
航空遥感又称机载遥感，是指利用各种飞机、 航空遥感 飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的 遥感技术，是由航空摄影侦察发展而来的一种多 功能综合性探测技术。依飞行器的工作高度和应 用目的，分高空（10000m-20000m）、中空 （5000m-10000m）和低空(<5000m)三种类型遥感 作业。航空遥感所用的传感器多为航空摄影机、 航空多谱段扫描仪和航空侧视雷达等。 航天遥感是以人造卫星、宇宙飞船及航天飞 航天遥感 机等为平台，实现对地球的探测。
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五、IKONOS卫星图像 卫星重访周期为1—3天，侧摆26°，幅宽11 公里；有0.45—0.90微米的全色1米空间分辨率图 像，以及0.45—0.52微米、0.52—0.60微米、0. 63—0.69微米和0.76—0.90微米四个波段的多光 谱4米空间分辨率图像。
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(3)图像解译波段组合优化分析。 对多光谱的选取，旨在适中有效地提取用户 所需的信息。成像光谱技术的发展和应用，对专 题制图研究来说，波段的选择、对地物的针对性 识别有着更现实的作用。 (4)制图区域的地理持征分析。 图像识别目标的区域地理特征分析是专题解 译与制图的基础。目标的地理背景各要素的研究， 旨在辅助分类，提高其精度。
WFI是CCD相机的辅助遥感器，共有两个波段： B10： 0.63—0.69微米； B11： 0.77—0.89微米。 其地面分辨率为256米。该遥感器的特点是覆 盖面积大，扫描宽度可达890公里．4—5天就能覆 盖全球．因此，可对同一地区短时期内的变化动 态制图。 实践表明，中巴资源1号卫星图像层次分明、 清晰可读，一股可适用于1：10万—1：25万的土 地利用等专题内容的解译和制图。
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四、中巴资源1号卫星(CBERS-1)图像 资源一号卫星(CBERS-1) 于1999年10月14日由 CZ-4B运载火箭在太原卫星发射中心顺利发射升空。 01星在轨稳定运行近五年，超出设计寿命近一倍。 CBERS-02 星在巴西空间研究院(INPE)进行总 装测试，于2003年10月21日由CZ-4B运载火箭在太 原卫星发射中心发射升空，经在轨测试后于2004年 2月12日正式交付使用。它接替01星继续为中巴两 国提供卫星遥感数据服务。02星目前在轨运行稳定。 CBERS-02B 星于2007年6月14日在北京完成相 应准备工作，已于9月19日在太原卫星发射中心用 “长征四号乙”运载火箭成功送入太空。
第六章 专题地图编制的遥感方法
不同作物均有一定的物候期为影响生长、产量的关键 期，这是选取最佳时相图像的一个主要依据。它是地物识 别精度的一个基本保证。 这里应指出的是，各种作物图像识别的最仗时相随 着区域而变化，同一种作物，在各个地区其物候期是不同 的。几个地区冬小麦的物候期变化见表6-3所示。
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图象数据的记录原理简单地说就是光、电信 号的转换。其过程大致有扫描、探测和记录三个 步骤，也就是通过扫描装置对地表物扫描由反光 镜接收物体的反射光谱，同时将它转换成电信号， 然后经过检测放大记录在胶片或磁带上。
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二、图像解译与制图的基本特征分析
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进行了京津唐地区的国土卫片资源与环境综合分 析应用，编制了1：25万的8种专题系列地图，开 展了天津市城市环境遥感动态监测以及长江、黄 河三角洲环境变化研究，建立了遥感监测系统。 20世纪80年代，我国先后利用遥感图像编制了全 国1：25万至1：200万的土地利用图。 90年代，ETM，SPOT和中巴资源卫星1号以及 IKONOS的1～4米高分辨率图像的涌现，为遥感专 题制图开拓了广阔的前景。近年来，国际上在资 源调查、环境保护、沙漠化调查、土地退化和城 市动态分析制图等领域取得了许多重要的成果。
第六章 专题地图编制的遥感方法
遥感应用实践表明，不同平台遥感器所获取的图像信 息，在遥感制图中可满足成图精度的比例范围是不同的， 如表6-1所示。
专题地图编制
(2)图像识别分类的物候分析。 通过物候特性的分析进行图像地物识别， 是保证遥感图像制图质量的基础。其应用目的 是增强图像的解像率，提高识别分类与成图的 精度，满足资源与环境要素的动态分析与制图 要求。 物候分析是影响遥感制图的一个主要因素， 不论是用作提取图像有效信息、还是开展不同 时相的地物动态监测，都有积极的作用。 下表是针对不同作物(如小麦、玉米、水稻等) 图像识别制图，对时相选择进行分析，如表6-2 所示。
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目前，广泛应用于专题分析与制图的航天遥 感图像有：陆地卫星1，2，3号的MSS图像，陆地 卫星4，5号的TM图像和地球观测卫星的SPOT图像， 中巴地球资源卫星(CBERS)图像以及高空间分辨率 IKONOS卫星图像。 下面介绍这几种图像的主要特征 ： 一、MSS图像 陆地卫星1，2、3号上的多波段光谱扫描仪 ( Multispectral Scanner)简称MSS。多光谱扫描 仪是采用对地面远点扫描的方式获取景物的图像。
第六章 专题地图编制的遥感方法
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该卫星在我国国民经济的主要用途： 其图像产品可用来监测国土资源的变化，每 年更新全国土地利用图；测量耕地面积，估计森 林蓄积量，农作物长势、产量和草场载蓄量及每 年变化；监测自然和人为灾害；快速查清洪涝、 地震、林火和风沙等破坏情况，估计损失，提出 对策；对沿海经济开发、滩涂利用、水产养殖、 环境污染提供动态情报；同时勘探地下资源、圈 定黄金、石油、煤炭和建材等资源区，监督资源 的合理开发。
第六章 专题地图编制的遥感方法
专题地图编制
IR—MSS可获得CCD相机所没有的红外光谱信息， 扫描带宽119．5公里，有4个波段： B6：0.50—0.90微米； B7：1.55—1.75微米； B8：2.08—2.35微米； B9：10.4—12.5微米。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中巴资源1号卫星安装有不同空间分辨率的三 种成像遥感器，即CCD相机、红外多光谱扫描仪 (IR—MSS)、广角成像仪(WFl)。 CCD相机是资源3号卫星的主要成像遥感器， 扫描幅宽约113公里，它有5个波段： B1： 0.45—0.52微米； B2： 0.52—0.59微米； B3： 0.63—0.69微米； B4： 0.77—0.89微米； B5： 0.51—0.73微米。
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5个光谱波段分别为： 0.5—0.6微米(绿色光)， 0.6—0.7微米(橙黄色)， 0.7—0.8微米(红外光)， 0.8—1.1微米(红外光)， 10.4—12．6微米（热红外波段 ）。 MSS图像的地理坐标是用经纬度表示的，即 每幅图像的像主点(像幅中心)的经纬度。 一颗卫星的一个完整的覆盖周期为16—18天， 两颗位相差为180°的卫星的一个覆盖周期约为9 天。
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IKONOS可采集1米分辨率全色和4米分辨率多 光谱卫星影像，同时可将全色和多光谱影像可融 合成1米分辨率的彩色影像。至今IKONOS 已采集 超过2.5亿平方公里涉及每个大洲的影像。 可以部分代替航空遥感，广泛用于城市、港 口、土地、森林、环境、灾害调查和军事目标动 态监测；用于国家级、省级、市县级数据库的建 设、更新，
第六章 专题地图编制的遥感方法
专题地图编制
SPOT图像主要用于判读地球资源等方面的专 题内容，编制各类专题地图，测绘1：10万覆盖全 球的地形图，修测1：5万地形图。SPOT图像分3个 波段——绿波段、红波段和近红外波段。SPOT图 像与陆地卫星图像相比，其地面分辨率有了很大 的提高，而月在—个扫描周期内可对同一地区进 行成像。
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二、TM图像 陆地卫星4，5号的专题制图仪(Thematic Mapper ，TM)是一个高级的多波段扫描型的地球 资源敏感仪器，为7个波段的扫描仪。
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TM 的波谱范围比 MSS 大 , 每个波段范围 较窄 , 因而波谱分辨率比 MSS 图像高 , 其地面 分辨率为 30m (TM6 的地面分辨率只有120m ) 。 TM图像主要用于全球植被调查、土壤调查、 洪水灾害预测、水资源研究、地质判读等应用方 面与专题制图。
图像解译与制图基本特征的研究是遥感应用的背 景性特征研究。主要是指与图像研究目标信息有 密切关系、对其成果质量与精度会产生至关重要 的、但并非直接影响的因素。它们有： （1）图像信息应用对象、目的与成图比例尺分析。 实际应用时应视具体的研究对象和精度，从 地学特性分析入手，合理选取所需信息源，达到 实用、经济的效果。
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IKONOS的基本参数
专题地图编制
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专题地图编制
第三节 遥感专题制图的理论与方法
遥感信息是地理环境综合反映的产物，是通 过卫星遥感器对地球表面的各种物体能量的感受， 这些能量包括太阳辐射能、地球与大气层放射能 及其对太阳辐射的反射能量等。 地物成像是自然综合体复杂又集中的表征结 果，受区域、季节和太阳高度角等环境条件的影 响而发生变化，所以其内合有自然界的空间分布、 时间因素及地物特征等信息。
第六章 专题地图编制的遥感方法
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三、SPOT图像 SPOT卫星与陆地卫星同属一类，是以观测陆 地资源为主要目的的。SPOT卫星载有高台分辨率 可见光遥感器（HRV），是采用电荷耦合器件线阵 （CCD）的推帚式（push-broom）光电扫描仪，图 像的获取以“推扫式”方式进行，使得图像的几 何精度较高。 每台HRV都可分别以两种方式工作：全色波段 方式(0.51—0.75微米)，地面分辨率为10米；多 波段方式(0.5-0．6微米、0.6—0.7微米、0.80.9微米)，地面分辨率为20米。
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三、图像识别地学相关综合分析 在遥感应用中，运用地学相关综合分析，是 开展深层次图像分类研究的重要方法。 地理相关研究包括主导因素分析和相关分析。 前者是从地理环境各要素的关系中找出主导因子， 主导因子分析旨在研究对象的空间地理特征与规 律。相关分析也是图像解译常用的—种方法。在 自然界中，事物与现象间的相互关系在图像上表 现出地物信息的相关性。
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专题地图编制
1972年，美国发射了第一颗陆地卫星(landsat-1), 装有MSS传感器，分辨率79米； 1982年landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提 高到30米； 1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分 辨率提高到10米； 1988年9月7日中国发射了第一颗“风云一号”气 象卫星； 1999年美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米 1999年10月14日，中国成功发射资源卫星一号。