課件地物光譜特征與遙感數(shù)字圖像信息提取

地物光譜特征與遙感數(shù)字圖像信息提取本課程將探討地物光譜特征及遙感數(shù)字圖像信息提取的關鍵概念和技術。我們將深入了解電磁輻射、各波段特征、圖像處理方法及其廣泛應用。緒論遙感技術概述遙感是通過電磁波獲取地球表面信息的科學技術。發(fā)展歷程從航空攝影到衛(wèi)星遙感，技術不斷進步。應用領域環(huán)境監(jiān)測、資源勘探、城市規(guī)劃等多個領域廣泛應用。電磁輻射和地物光譜特征電磁輻射電磁輻射是能量傳播的一種形式，包括可見光、紅外線等。地物光譜特征不同地物對電磁波的反射、吸收和發(fā)射特性各不相同?？梢姽獠ǘ蔚匚锕庾V特征植被綠色波段反射率高，呈現(xiàn)綠色。水體藍綠波段反射率高，呈現(xiàn)藍色。土壤紅色波段反射率高，呈現(xiàn)褐色。近紅外波段地物光譜特征植被近紅外波段反射率很高，有利于植被識別和健康狀況評估。水體近紅外波段吸收率高，在圖像上呈現(xiàn)暗色。土壤反射率介于植被和水體之間，受含水量影響明顯。中紅外波段地物光譜特征1水分敏感中紅外波段對地物含水量變化敏感。2礦物識別有助于識別某些礦物質和巖石類型。3植被分析可用于評估植被的水分脅迫狀況。遠紅外波段地物光譜特征熱輻射主要反映地物的熱輻射特性。晝夜差異可觀測地物晝夜溫度變化。應用領域廣泛用于城市熱島效應研究和火災監(jiān)測。微波波段地物光譜特征1全天候觀測2穿透能力強3地表粗糙度敏感4介電特性敏感微波遙感可在云層覆蓋和夜間條件下工作，廣泛應用于海洋、極地等領域。光譜特征對比分析波段植被水體土壤可見光綠色高反射藍綠高反射紅色高反射近紅外高反射強吸收中等反射中紅外水分敏感強吸收礦物特征遙感數(shù)字圖像組成要素像素圖像的最小單元，包含特定的光譜信息。分辨率包括空間、光譜、輻射和時間分辨率。波段不同波長范圍的電磁波信息。遙感數(shù)字圖像信息的種類1光譜信息反映地物的光譜特征。2空間信息反映地物的形狀、大小和分布。3時間信息反映地物隨時間的變化特征。4紋理信息反映地物表面的結構特征。遙感數(shù)字圖像信息提取的重要性1科學決策支持2資源管理優(yōu)化3環(huán)境監(jiān)測加強4災害預警提升遙感信息提取為各領域提供了準確、及時的數(shù)據(jù)支持，推動了可持續(xù)發(fā)展。遙感影像預處理技術數(shù)據(jù)接收接收原始遙感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解碼將數(shù)據(jù)轉換為可讀格式。輻射校正消除傳感器和大氣影響。幾何校正糾正圖像幾何變形。遙感影像幾何校正目的消除圖像變形，使之與地圖投影一致。方法控制點配準、多項式擬合、重采樣等。遙感影像輻射校正傳感器校正消除傳感器系統(tǒng)引起的輻射畸變。大氣校正消除大氣對電磁波傳輸?shù)挠绊憽５匦涡Ｕ匦纹鸱鼘椛涞挠绊?。遙感影像大氣校正1暗像元法利用影像中的暗目標進行校正。2輻射傳輸模型基于大氣物理模型進行校正。3經驗線性法利用地面實測數(shù)據(jù)建立校正關系。遙感影像分類方法概述監(jiān)督分類基于已知樣本進行分類。無監(jiān)督分類自動聚類，無需先驗知識。面向對象分類結合空間和光譜信息分類。監(jiān)督分類方法最大似然法基于概率統(tǒng)計理論，適用于正態(tài)分布數(shù)據(jù)。最小距離法計算簡單，速度快，但精度較低。支持向量機適用于高維數(shù)據(jù)，分類精度高。神經網絡適應性強，但需大量訓練樣本。無監(jiān)督分類方法1K-均值聚類2ISODATA算法3層次聚類無監(jiān)督分類不需要先驗知識，適用于快速分類和未知地區(qū)分析。但結果解釋需要專業(yè)知識。目標檢測與識別特征提取提取目標的光譜、紋理等特征。模式匹配將提取的特征與已知模式比對。決策分類根據(jù)匹配結果確定目標類別。變化檢測技術圖像差分法計算不同時相影像的差值，識別變化區(qū)域。后分類比較法比較不同時期的分類結果，分析變化。影像融合技術IHS變換結合全色和多光譜影像，提高空間分辨率。主成分分析減少數(shù)據(jù)冗余，突出主要信息。小波變換多尺度分析，保持光譜和空間細節(jié)。遙感信息應用實例遙感信息在環(huán)境保護中的應用森林監(jiān)測評估森林覆蓋變化和生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。污染監(jiān)測監(jiān)測大氣、水體污染擴散情況。生物多樣性評估棲息地質量和物種分布。遙感信息在資源開發(fā)中的應用1礦產勘探利用光譜特征識別礦產分布。2水資源評估監(jiān)測地表水和地下水資源變化。3土地利用規(guī)劃分析土地覆蓋類型和變化趨勢。遙感信息在城市規(guī)劃中的應用城市擴張監(jiān)測分析城市邊界變化和用地結構演變。交通規(guī)劃評估交通網絡布局和擁堵狀況。綠地規(guī)劃分析城市綠地分布和生態(tài)廊道規(guī)劃。遙感信息在災害監(jiān)測中的應用1洪水監(jiān)測快速繪制洪水淹沒范圍圖。2地震評估評估地震影響范圍和損失程度。3火災監(jiān)測實時監(jiān)測森林火災蔓延情況。4滑坡預警分析地形變化，預測潛在滑坡區(qū)。遙感信息在農業(yè)中的應用作物監(jiān)測評估作物生長狀況和產量預測。灌溉管理優(yōu)化灌溉策略，提高水資源利用效率。病蟲害防治早期發(fā)現(xiàn)和精準防治農作物病蟲害。遙感信息的發(fā)展趨勢高分辨率空間和光譜分辨率不斷提高。智能化處理深度學習等AI技術廣泛應用。實時監(jiān)測