高光譜遙感原理精選(九篇)

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第1篇：高光譜遙感原理范文

關(guān)鍵詞：中分辨率成像光譜儀（MODIS）；農(nóng)作物種植面積；改進(jìn)型混合像元判別分析法

中圖分類號(hào)：S127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439－8114（2012）24－5783-05

農(nóng)作物種植面積的遙感提取是在收集分析不同農(nóng)作物光譜特征的基礎(chǔ)上，通過(guò)遙感影像記錄的地表信息識(shí)別農(nóng)作物的類型，統(tǒng)計(jì)農(nóng)作物的種植面積。農(nóng)作物的識(shí)別主要是利用綠色植物獨(dú)特的波譜反射特征，將植被（農(nóng)作物）與其他地物區(qū)分開(kāi)［1］。不同農(nóng)作物類型的識(shí)別主要依據(jù)兩點(diǎn)：一是農(nóng)作物在近紅外波段的反射主要受葉子內(nèi)部構(gòu)造的控制，不同類型農(nóng)作物的葉子內(nèi)部構(gòu)造有一定的差別［2］；二是不同區(qū)域、不同類型作物間物候歷的差異，可利用遙感影像信息的時(shí)相變化規(guī)律進(jìn)行不同農(nóng)作物類型的識(shí)別［3］。因此遙感影像分析方法的發(fā)展推動(dòng)農(nóng)作物種植面積的遙感提取方法的研究。而“同物異譜”、“異物同譜”以及“混合像元”現(xiàn)象制約著遙感影像分析方法的發(fā)展［4］。目前常用的提取農(nóng)作物種植面積的影像分析方法有目視法、監(jiān)督分類法、非監(jiān)督分類法、作物特性法，這些方法主要運(yùn)用到高分辨率的影像圖片上（如TM數(shù)據(jù)），因?yàn)檗r(nóng)作物種植最小面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于衛(wèi)星的探測(cè)單元瞬時(shí)視場(chǎng)角所對(duì)應(yīng)的地面范圍，可以把像元看成純凈像元；而對(duì)基于低分辨率、高光譜、混合像元為特性的中分辨率成像光譜儀（MODIS）數(shù)據(jù)而言，其探測(cè)單元瞬時(shí)視場(chǎng)角所對(duì)應(yīng)的地面范圍（1　km×1　km）同時(shí)種植好幾種作物，運(yùn)用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模式分析方法會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，因此目前很少人運(yùn)用單純的MODIS衛(wèi)星圖片來(lái)計(jì)算縣級(jí)農(nóng)作物面積。

為了計(jì)算混合像元中各地物的豐度，可通過(guò)獲取衛(wèi)星資料上純凈地物像元的光譜特征曲線，來(lái)人工合成某種地物不同比例、不同其他地物混合情況下的光譜數(shù)據(jù)，用這些光譜數(shù)據(jù)作為已知的監(jiān)督點(diǎn)建立判別方程來(lái)進(jìn)行分類處理，并將含這種地物相同比例的混合像素歸為一類，這樣可以得到這種地物各種比例下的分布面積，將其面積與此地物所占的比例相乘便可以得到此地物的總的分布面積，這就是改進(jìn)型混合像元判別分析法。

改進(jìn)型混合像元判別分析法建立在線性混合模型的基礎(chǔ)上，是將人工合成的光譜特性作為監(jiān)督點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督分類，因而純凈地物像元的選擇對(duì)此方法的判斷精度影響很大，而且為了避免異物同譜現(xiàn)象出現(xiàn)，只能采用能精確反映地物光譜特性的高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)，用高光譜特性中的地物信息最大限度地消除低空間分辨率帶來(lái)的誤差，而MODIS有22個(gè)反射波段，只要能找到純凈地物像元的光譜數(shù)據(jù)，便可以相對(duì)精確地計(jì)算出各種地物的分布特點(diǎn)和面積。

2 資料的分析與處理

選定的地點(diǎn)是湖北省江陵縣，江陵縣是荊州市農(nóng)業(yè)大縣，處于江漢平原西南部，地勢(shì)平坦，緊靠長(zhǎng)江，水系發(fā)達(dá)；種植制度單一，只有小麥－棉花和油菜－中稻兩種。選取的MODIS衛(wèi)星資料的日期為2001年9月15日（晴天、無(wú)云），此時(shí)中稻處于成熟期，葉片偏黃（收獲期為9月23日），棉花處于采摘期，葉片還是綠色。

2．1 MODIS衛(wèi)星資料的預(yù)處理

NASA網(wǎng)站上提供的MODIS數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)大氣校正過(guò)的MODIS　L1B（MOD02）格式的資料，運(yùn)行ENVI軟件中專門針對(duì)MODIS原始數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的程序，將資料轉(zhuǎn)成Krasovskv地球模型、Albert投影方式坐標(biāo)的柵格數(shù)據(jù)；并運(yùn)用江陵縣矢量地圖采用MASK方式將江陵縣柵格數(shù)據(jù)取出來(lái)。

2．2 改進(jìn)型混合像元判別分析法的處理步驟

2．3 對(duì)比數(shù)據(jù)的計(jì)算

2．3．1 實(shí)際結(jié)果的計(jì)算 選用采用同日期的TM衛(wèi)星資料的監(jiān)督分類法計(jì)算的種植面積作為標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算方法如下。

1）偽彩色圖的生成。在ENVI軟件中將70、40、20　μm波段的數(shù)據(jù)當(dāng)成紅、綠、藍(lán)3種顏色形成一張偽彩色圖，中稻和棉花很容易分辨，綠色部分為棉花，紅棕色地物為中稻，水系為藍(lán)色，而城鎮(zhèn)為灰色。

2）監(jiān)督點(diǎn)的選取。根據(jù)江陵縣的特點(diǎn)將地物分為4類，取長(zhǎng)江和木沉淵湖作為水體地物的監(jiān)督點(diǎn)，郝穴鎮(zhèn)（縣城）為城鎮(zhèn)的監(jiān)督點(diǎn)，三湖農(nóng)場(chǎng)作為棉花的監(jiān)督點(diǎn)，而傳統(tǒng)中稻種植區(qū)白馬鎮(zhèn)作為中稻的監(jiān)督點(diǎn)。

3）數(shù)據(jù)資料的監(jiān)督分類。通過(guò)ENVI軟件，根據(jù)上面選取的已知監(jiān)督點(diǎn)光譜數(shù)據(jù)，運(yùn)用Mahalanobis距離法來(lái)進(jìn)行監(jiān)督分類。

3 結(jié)果與分析

3．1 改進(jìn)型混合像元判別分析法計(jì)算的結(jié)果分布圖與其他方法和實(shí)際的比較結(jié)果

因此運(yùn)用改進(jìn)型混合像元判別分析法能準(zhǔn)確地反映棉花和中稻的分布規(guī)律，特別是在一些零星種植區(qū)和兩種農(nóng)作物交叉種植區(qū)都能很好地體現(xiàn)，這是用傳統(tǒng)型監(jiān)督分類法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；為了更好地比較檢驗(yàn)改進(jìn)型混合像元判別分析法的效果和分析改進(jìn)型混合像元判別分析法的誤差來(lái)源，將圖2中各種比例的種植區(qū)分類結(jié)果分別與TM監(jiān)督法統(tǒng)計(jì)的實(shí)際結(jié)果進(jìn)行比較，得到的結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，各分類區(qū)內(nèi)實(shí)際情況與計(jì)算結(jié)果基本相符，證明改進(jìn)型混合像元判別分析法的分類原理是正確的，但也有一定的誤差，其誤差來(lái)源有兩個(gè)方面：一個(gè)是混合像素內(nèi)小于25％地物的光譜特性基本消失，不容易識(shí)別；另一方面是100％種植區(qū)里還有其他地物區(qū)分不出來(lái)。但總的來(lái)講，改進(jìn)型混合像元判別分析法最大限度地利用高光譜特性提取了混合像元中農(nóng)作物信息，最大精度地顯示了農(nóng)作物種植分布情況。

3．2 3種方法計(jì)算結(jié)果的比較

由于江陵縣作物種植相對(duì)單一，因此很好尋找單一地物的像元，如果找不到這樣的監(jiān)督點(diǎn)，采用此方法會(huì)有很大的誤差。

4 結(jié)論

改進(jìn)型混合像元判別分析法是由線性混合模型發(fā)展而來(lái)，原理簡(jiǎn)單易懂；實(shí)現(xiàn)容易，只要SPSS軟件和ENVI軟件就能完成計(jì)算過(guò)程；最大限度地利用高光譜特性提取了混合像元中農(nóng)作物信息，最大精度地顯示了農(nóng)作物種植分布情況，誤差最小。因此運(yùn)用在混合像元為特性的MODIS衛(wèi)星上比較合適，影響其誤差大小的主要因素是監(jiān)督點(diǎn)的選取。

另外作物光譜特性差異法原理簡(jiǎn)單、計(jì)算方便，但誤差比較大；監(jiān)督分類法誤差最大，不適合運(yùn)用在低分辨率高光譜的MODIS衛(wèi)星上。

參考文獻(xiàn)：

［1］　周成虎，駱劍承．遙感影像地學(xué)理解與分析［M］．北京：科學(xué)出版社，1999．

［2］　斯韋恩P　H，戴維S　M．遙感定量方法［M］．北京：科學(xué)出版社，1984．

［3］　孫九林．中國(guó)農(nóng)作物遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)總論［M］．北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1996．

［4］　章孝燦，黃智才．遙感數(shù)字圖像處理［M］．　杭州：浙江大學(xué)出版社，1997．

［5］　呂長(zhǎng)春，王忠武．混合像元分解模型綜述［J］．遙感信息，2003（3）：55－59．

第2篇：高光譜遙感原理范文

關(guān)鍵詞：高光譜遙感 混合像元分解 線性光譜分解模型 端元提取 純像元指數(shù)法

0、引言

遙感影像中的像元很少是由單一均勻的地表覆蓋類組成，一般都是幾種地物類型的混合體。因此影像中像元的光譜特征并不是單一地物的光譜特征，而是幾種地物光譜特征的混合反映，而每個(gè)像元?jiǎng)t僅用一個(gè)信號(hào)記錄這些“異質(zhì)”成分。若該像元僅包含一種類型，則為純像元，它所記錄的正是該類型光譜響應(yīng)特征；若該像元包含不止一種土地覆蓋類型，則形成混合像元[1]。

1、混合像元光譜模型

線性模型[2]，它基于以下假設(shè)：在瞬時(shí)視場(chǎng)下，各組分光譜線性混合，其比例由相關(guān)光譜的豐度決定。通過(guò)分析殘差，使殘差最小，完成對(duì)混合像元的分解。因此，第i波段像元反射率可以表示為：

（1）

式中：i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；γi是混合像元的反射率；pij表示第i個(gè)波段第j個(gè)端元組分的反射率； f j是該像元第j個(gè)端元組分的豐度； 是第i波段的誤差；n表示波段數(shù)；m表示選定的端元組分?jǐn)?shù)。

2、采用線性光譜分解模型分解混合像元

線性光譜解混是在高光譜圖像分類中針對(duì)混合像元經(jīng)常采用的一種方法[3]，該方法由兩步構(gòu)成，第一步是提取“純”地物的光譜，即端元提取；第二步是用端元的線性組合來(lái)表示混合像元，即混合像元分解。

2.1端元提取

純凈像元指數(shù)是一種在多波譜和高光譜影像中尋找波譜最純凈的像元的方法。通常，波譜最純凈的像元與混合端元相對(duì)應(yīng)。像元純凈指數(shù)通過(guò)迭代將N維散點(diǎn)圖映射為一個(gè)隨機(jī)單位向量來(lái)計(jì)算。每次映射的純凈像元被記錄下來(lái)，并且每個(gè)像元被標(biāo)記為純凈像元的總次數(shù)也將被記錄下來(lái)。

2.2混合像元分解

主要方法有凸面幾何學(xué)分析，濾波向量法，投影追蹤法，限制性線性混合模型，空間信息輔助下的混合像元分解，在這里我們采用限制性線性混合模型。

在（1）式上加上像元組分總和為1的條件時(shí)，端元組分f0的估計(jì)值可由下式方便地確定[1]：

（2）

式中l(wèi)m是一個(gè)分量都是常數(shù)l的m維列矢量。但由（2）式估計(jì)的fCLS值并不滿足非負(fù)的條件，一個(gè)比較簡(jiǎn)單的辦法是把fCLS中的負(fù)值去掉，再把其余的值按比例拉伸到總和為1。但一般來(lái)說(shuō)，這樣的估計(jì)結(jié)果不可能是f0的全局最優(yōu)估計(jì)。再者（2）式加上像元組分非負(fù)的條件時(shí)，對(duì)f0估計(jì)稱為不等式約束的最小二乘，通常很難找到解析的方法。下面給出全限制線性混合模型的迭代算法。

令 ，式中： 為混合像元在光譜通道上測(cè)量的反射率所組成的n維列矢量；P是n行m列的矩陣，它的列是m個(gè)像元組分光譜矢量；

記 ， ， ，則線性混合模型組分估計(jì)值為： ，引進(jìn)一個(gè)m維矢量 ，

構(gòu)造拉格朗日乘數(shù)法方程：

（3）

在 的條件下有：

（4）

由此導(dǎo)出兩個(gè)迭代方程：

（5）

（6）

由式（5）和（6）可以得出 與 的值。

根據(jù)上面的基本原理可以提出這樣的迭代解法，其基本步驟如下：（1）初始化所需要的相關(guān)矢量和變量。（2）計(jì)算臨時(shí)存放最佳端元比例的矢量 并令混合像元中端元的組分比例 。（3）如果 各分量的值都為非負(fù)，則結(jié)束循環(huán)。（4）對(duì)于 中負(fù)值分量采用提出的數(shù)值分析的方法，對(duì)其進(jìn)行變換和篩選，選出合適的針對(duì)負(fù)值的變量 。（5）從（3）或者（4）得到的 便是全局最優(yōu)估計(jì)豐度。

利用上面純像元法提取出的所有端元，采用此迭代算法進(jìn)行限制性混合像元分解，得到如圖1提取出的端元分布情況。參考一些地面資料[4]，初步確認(rèn)各端元分別為：a 明礬石，b 銨長(zhǎng)石，c 高嶺石，d伊利石，e硅石，f 方解石，g 沸石，h是分解之后的誤差影像。通過(guò)觀察解譯出的端元圖和誤差影像圖，我們確信限制性線性混合像元分解算法是有效果的。

圖1 每一幅圖亮度最高的地方是此端元的大量分布區(qū)

3、結(jié)語(yǔ)

成功的利用線性光譜分解模型對(duì)一幅高光譜影像進(jìn)行了混合像元分解。從提取的純凈像元指數(shù)圖來(lái)看，純像元指數(shù)法是有效的；從我們得到的混合像元分解圖中證實(shí)了限制性分解有較廣泛的實(shí)用性。從分解的混合像元端元圖可以看出，分解的準(zhǔn)確率確實(shí)不高，此方法的不足表現(xiàn)在以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）混合像元和純凈像元的區(qū)分不明確；（2）類別的錯(cuò)分和誤分普遍存在。要解決這兩個(gè)問(wèn)題，需要考慮添加其他的限制條件，比如空間信息和紋理信息，把所有的限制條件考慮到，然后進(jìn)行篩選，效果可能會(huì)好些。

參考文獻(xiàn)：

[1]張良培，張立福.高光譜遙感[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005：87-101.

[2]張立福，張良培，村松加奈子等.基于高光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的UPDM分析方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，30（3）：264-268.

第3篇：高光譜遙感原理范文

【關(guān)鍵詞】海上溢油；遙感；監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0.引言

在各類海洋污染中，造成主要污染的因素就是海上溢油。由于輪船的碰撞、海上油井的破裂、翻船、海底油田泄露等各種不同的意外事故，造成大海大面積的石油污染，不僅損害海洋、自然環(huán)境，對(duì)生態(tài)環(huán)境、人體健康也是一種危害。溢油對(duì)海洋的污染已經(jīng)引起了各國(guó)政府的重視，很多國(guó)家都建立了海上溢油的探測(cè)系統(tǒng)，對(duì)近海領(lǐng)域進(jìn)行巡視、監(jiān)測(cè)和管理。一旦發(fā)生溢油事故，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)了解到溢油發(fā)生的位置以及擴(kuò)散趨勢(shì)。通過(guò)建立完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，大范圍有效了解海洋面積的動(dòng)態(tài)信息，對(duì)于海洋溢油污染進(jìn)行定量分析，準(zhǔn)確反映溢油污染的情況與程度。

1.遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)海上溢油范圍

海面發(fā)生溢油災(zāi)害后，溢油區(qū)域水面的電磁波譜特性發(fā)生變化，相對(duì)于沒(méi)有石油區(qū)域的水面有明顯差別，利用這種光譜特性的差異可以劃分油水分界線，從而確定溢油范圍。

1.1可見(jiàn)光、近紅外紅外遙感技術(shù)

利用可見(jiàn)光、近紅外紅外波段的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)是我國(guó)針對(duì)溢油污染發(fā)展最為成熟的監(jiān)測(cè)技術(shù)。在其波段的范圍內(nèi)，入射物表面的電磁波與物體發(fā)生光學(xué)作用，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器通過(guò)記錄來(lái)源物與入射電磁波發(fā)生的反射作用，由于物體不同，對(duì)電磁波的反射率也不同。實(shí)驗(yàn)表明，油種的類型以及厚度都會(huì)對(duì)海面油膜的光譜曲線造成影響，衛(wèi)星遙感的最佳敏感波段也存在差異[1]。

1.2微波雷達(dá)遙感技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)（synthetic aperture radar，SAR）和側(cè)視機(jī)載雷達(dá)（side-looking radar，SLAR）是微波雷達(dá)的遙感技術(shù)用于溢油范圍監(jiān)測(cè)的兩種雷達(dá)。前者是利用多普勒效應(yīng)，依靠短天線達(dá)到高空間分辨率。后者是一種傳統(tǒng)雷達(dá)，造價(jià)低，空間分辨率與天線長(zhǎng)度成正比?，F(xiàn)階段，合成孔徑雷達(dá)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到溢油范圍監(jiān)測(cè)。SAR傳感器通過(guò)接收儀器發(fā)出的電磁波信號(hào)，對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別。海面的毛細(xì)波是可以反射雷達(dá)的波束，從而造成海面雜波，在SAR傳感器的圖像上呈現(xiàn)亮圖像，油膜覆蓋海水表面，致使雷達(dá)傳感器接收到的波束減少，無(wú)法在SAR傳感器上體現(xiàn)亮的顏色。

2.遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)海上溢油類型

如何判斷海面上的溢油類型，是遙感技術(shù)中的模式識(shí)別問(wèn)題，也是遙感監(jiān)測(cè)中較難實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。

2.1激光熒光遙感技術(shù)

激光熒光法是利用激光作為激勵(lì)光源，激發(fā)物質(zhì)的熒光效應(yīng)，利用物質(zhì)的熒光光譜作為信息的參照，通過(guò)SAR傳感器的監(jiān)測(cè)，進(jìn)行輸入遠(yuǎn)的熒光光譜分析方法。當(dāng)物質(zhì)被光波照射時(shí)，基態(tài)的物質(zhì)分子吸收光能量，由原來(lái)的能級(jí)躍轉(zhuǎn)移到較高的第一電子單線激發(fā)態(tài)或者第二電子激發(fā)態(tài)。所謂的熒光效應(yīng)，就是指通常情況下，轉(zhuǎn)移的電子會(huì)急劇地降落，降至最低振動(dòng)能級(jí)，并且以光的形式釋放能量。每種物質(zhì)的熒光譜不同，由于石油油膜中所含有的熒光基質(zhì)種類的不同以及各種基質(zhì)比例不同，在相同激光照射條件下所反饋的熒光也不同，熒光譜通常具有不同的強(qiáng)度和形狀，這就是激光熒光遙感技術(shù)鑒別溢油種類的原理[2]。

2.2紅外偏振遙感技術(shù)

作為一種新穎的遙感監(jiān)測(cè)手段，被動(dòng)傅里葉變換紅外遙感（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）是一種檢測(cè)多原子分子的方法，可以實(shí)現(xiàn)多組目標(biāo)的同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)與鑒別。這和傳統(tǒng)的紅外遙感技術(shù)不同，紅外偏振遙感技術(shù)是能夠獲取物質(zhì)表面的狀態(tài)以及物質(zhì)的信息等相關(guān)偏振信息，這樣有助于識(shí)別石油的種類。

2.3高光譜遙感技術(shù)

在針對(duì)溢油種類進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要得到足夠多的光譜信息，高光譜遙感技術(shù)是以其寬度與龐大的波段數(shù)量為主要特點(diǎn)，使其成為溢油種類的一種可行手段。通過(guò)光譜混合分析的方法對(duì)溢油高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。利用Hyerion高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行溢油監(jiān)測(cè)研究，對(duì)多種原油的高光譜波譜進(jìn)行分析，同時(shí)利用GA-PCA特征進(jìn)行提取法與SAM-SFF方法對(duì)不同的油種的高光譜波進(jìn)行提取，以達(dá)到鑒別油種的差異。

3.遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)海上溢油量

溢油量取決于溢油油膜的厚度，根據(jù)油膜的厚度對(duì)其進(jìn)行分布以及估算，可以大致得出溢油總量。

3.1紫外遙感技術(shù)

紫外遙感技術(shù)是通過(guò)紫外傳感器油膜油層進(jìn)行探測(cè)，對(duì)于小于0.05um的薄油層即使在紫外波段也具有很高的反射，通過(guò)紫外光與紅外光的疊加，大致可以得到油膜的厚度。但是，紫外遙感技術(shù)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是紫外遙感很容易受到外界環(huán)境因素的干擾，一旦受到外界因素的干擾紫外遙感就很容易出現(xiàn)虛假信息。

3.2熱紅外遙感技術(shù)

由于油膜在吸收太陽(yáng)輻射之后會(huì)將一部分能量以熱能的形式進(jìn)行釋放，所以采用熱紅外遙感技術(shù)，這種技術(shù)中紅外波段包含地物的溫度信息，所以能夠辨別油層的厚度，較厚油層表現(xiàn)為“熱”的特性，中等厚度油層表現(xiàn)為“冷”的特性。經(jīng)相關(guān)研究表明，發(fā)生“冷”、“熱”的油膜厚度范圍大致為50-150um之間，而這種技術(shù)的最小探測(cè)油層厚度大約為20-70um之間，由于厚度的區(qū)間很小，所以SAR傳感器的敏感性因此受到限制[3]。

3.3微波雷達(dá)遙感技術(shù)

由于海洋的海水本身會(huì)發(fā)射微波輻射，而海上溢油發(fā)生以后油膜區(qū)域會(huì)發(fā)射比海水更強(qiáng)的微波信號(hào)，水的微波輻射發(fā)射率約為0.4，而油的發(fā)射率約為0.8，因此在海水背景中，溢油區(qū)域呈現(xiàn)亮信號(hào)，并且信號(hào)強(qiáng)弱與油膜厚度具有一定的比率。通過(guò)微波雷達(dá)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)溢油量，一方面能夠監(jiān)測(cè)海上溢油的范圍，一方面可以通過(guò)被動(dòng)式的微波輻射大致計(jì)算油膜厚度。但是，我國(guó)這方面的技術(shù)還不是很發(fā)達(dá)，油膜厚度的微波遙感定量技術(shù)受到環(huán)境、傳感器等多方面因素的影響，其精度仍然有待提高[4]。

4.結(jié)語(yǔ)

本文介紹了海上溢油的三大監(jiān)測(cè)指標(biāo)，海上溢油監(jiān)測(cè)指標(biāo)分為溢油范圍、溢油類型和溢油量。但是，針對(duì)溢油類型和溢油量的監(jiān)測(cè)技術(shù)仍不成熟，隨著我國(guó)海上溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不斷完善，溢油遙感技術(shù)不斷發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)海上溢油指標(biāo)而不懈努力。

【參考文獻(xiàn)】

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第4篇：高光譜遙感原理范文

Abstract： Using six kinds of commonly used supervised classification method based on spectral characteristics to classify the Yellow River Estuary wetland hyperspectral CHRIS image， after comparing with the results of classification， and then it analyzes and summarizes the differences and their respective characteristics of classification accuracy between the six methods.

關(guān)鍵詞： 遙感；高光譜；監(jiān)督分類；最大似然法；濕地

Key words： remote sensing； hyperspectral；supervised classification；maximum likelihood method；wetland

中圖分類號(hào)：P407.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）02-0184-03

0 引言

在高光譜遙感研究領(lǐng)域中，對(duì)地物進(jìn)行分類判別有許多手段，其中監(jiān)督分類是較為有效的手段之一。由于多種具體監(jiān)督分類方法各自基于的算法不同，所以在不同的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)產(chǎn)生不同的分類效果。本次研究重點(diǎn)在于比較幾種監(jiān)督分類方法應(yīng)用于濕地地貌時(shí)的效果，并嘗試找到更適用于黃河口濕地保護(hù)區(qū)的分類方法。

本文研究所用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為2012年6月1日獲取的同景黃河口濕地保護(hù)區(qū)PROBA① CHRIS影像，傳感器工作模式為模式2，視角為0°（國(guó)家海洋局第一海洋研究所）。我們對(duì)該濕地影像分別使用六種監(jiān)督分類方法進(jìn)行分類操作，然后將各分類結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)分類影像進(jìn)行混淆矩陣比對(duì)，最后分析并總結(jié)各方法在濕地應(yīng)用中的地物判別效果。

1 六種監(jiān)督分類法概述

遙感圖像通常分為兩種方法，即非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類。在沒(méi)有任何先驗(yàn)類別做樣本的情況下根據(jù)像元間的相似度進(jìn)行歸類合并的方法即為分監(jiān)督分類方法，包括分級(jí)集群法和動(dòng)態(tài)聚類法等。而監(jiān)督分類方法則是通過(guò)在研究區(qū)域選取具有代表性的訓(xùn)練場(chǎng)作為樣本，根據(jù)已知樣本，通過(guò)方差和像素亮度均值等特征參數(shù)的選擇建立判別函數(shù)，在對(duì)樣本像元進(jìn)行分類的同時(shí)根據(jù)樣本類別的特征對(duì)非樣本像元的對(duì)數(shù)類別進(jìn)行識(shí)別。選擇訓(xùn)練樣本和訓(xùn)練場(chǎng)地是進(jìn)行監(jiān)督分類的關(guān)鍵，其選擇的質(zhì)量關(guān)系到分類能否取得良好的效果。本文所用六種監(jiān)督分類方法的基本算法理論如下：

①最大似然分類法：此方法建立在Bayes準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上[1]，且是處理圖像最常用的一種監(jiān)督分類方法，其偏重于集群分布的統(tǒng)計(jì)特性。分類原理：假設(shè)在光譜空間中，訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)服從高斯正態(tài)分布規(guī)律，做出樣本的概率密度等值線以確定分類，計(jì)算出標(biāo)本屬于各組概率后，標(biāo)本歸屬概率最大的一組。

②馬氏距離分類法：此方法作為一個(gè)方向靈敏的距離分類器，由于分類時(shí)使用了統(tǒng)計(jì)信息，雖然類似于最大似然法，但是由于它假定了所有類的協(xié)方差相等，是一種較快的分類方法。

③最小距離分類法：利用訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)在沒(méi)有先驗(yàn)知識(shí)的前提下，計(jì)算出每一類均值的向量和標(biāo)準(zhǔn)差向量，該特征空間的中心位置為均值向量，計(jì)算出輸入圖像中每個(gè)像元到各類中心的距離，像元到哪一類的中心距離最小，即其歸屬哪一類。

④神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類法：此方法是建立在模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)和功能基礎(chǔ)上的一種數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)[2]。一個(gè)神經(jīng)元有多路輸入，不僅接受來(lái)自其他神經(jīng)元的信息，還經(jīng)由一條路線將反饋信息傳遞給另一個(gè)神經(jīng)元。一個(gè)神經(jīng)元通過(guò)突觸與多個(gè)神經(jīng)元相連，信號(hào)進(jìn)入突觸即為輸入，通過(guò)突觸加權(quán)后，所有輸入的加權(quán)和就是所有權(quán)重輸入的總效果。神經(jīng)在該和值大于等于神經(jīng)元閾值時(shí)被激活，否則不被激活。我們可以把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看成簡(jiǎn)化了的人腦圣經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

⑤支持向量機(jī)分類法：于1995年由Vapnik領(lǐng)導(dǎo)的AT&TBell實(shí)驗(yàn)室研究小組所提出[3]。在二次優(yōu)化理論、結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)理論和核空間理論的基礎(chǔ)上建立了此方法。由于它用事先定義的非線性變換函數(shù)集將向量映射到高維特征空間，按照支撐向量與決策曲面的空隙極大化的原則產(chǎn)生最優(yōu)超平面，然后再把高維特征空間的線性決策邊界映射到輸入空間的非線性決策邊界，因此，它提供了一個(gè)與問(wèn)題維數(shù)無(wú)關(guān)的函數(shù)，且具有復(fù)雜性有意義的刻畫。

⑥二值編碼匹配分類法：根據(jù)波段值落在均值的上方或下方，把數(shù)據(jù)波普和端元波普編碼為0或1，異或邏輯函數(shù)是比較煤種編碼后的參考波普與編碼后的數(shù)據(jù)波譜，從而生成一副分類影像。

2 應(yīng)用試驗(yàn)

本次研究以由18個(gè)波段組成的黃河河口濕地高光譜影像作為數(shù)據(jù)源即原始的遙感圖像，經(jīng)過(guò)校正后以波段16、8、4模擬真彩色圖像合成RGB進(jìn)行顯示，根據(jù)圖像的光譜特征，通過(guò)結(jié)合人工判讀與實(shí)地踏勘將影像中的地物分6類：堿蓬、檉柳、蘆葦、潮灘、黃河水體和清澈水體。然后通過(guò)繪制矩形感興趣區(qū)（ROI）進(jìn)行樣本的選取，每類地物的感興趣區(qū)均用不同顏色加以區(qū)別（如圖1）。

在相同ROI選取的前提下，分別使用上述六種監(jiān)督分類方法對(duì)該景影像進(jìn)行分類，并記錄結(jié)果。

對(duì)這六種監(jiān)督分類方法的分類結(jié)果進(jìn)行直觀判別可以發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、SVM和最大似然三種監(jiān)督分類方法都有不錯(cuò)的效果。

為了定量地比較各個(gè)分類方法在本次實(shí)驗(yàn)中的效果，我們采用ENVI中的混淆矩陣（Confusion Matrix）運(yùn)算[4]來(lái)評(píng)價(jià)六個(gè)分類結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)分類影像②（如圖8）的差異，并繪制精度與Kappa系數(shù)表格（表1）。

3 分類結(jié)果對(duì)比分析

一般情況下，SVM與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于算法理論較優(yōu)，所以通常使用這兩種監(jiān)督分類方法的效果都不錯(cuò)，這從分類效果表中也可以看出，它們的分類總體精度都達(dá)到83%以上，且Kappa系數(shù)都在0.75以上。效果明顯好于二值編碼匹配、最小距離和馬氏距離法。但本次實(shí)驗(yàn)中最大似然法的效果則最為突出，總體精度與Kappa系數(shù)都高于SVM與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。分析可能導(dǎo)致這種結(jié)果的原因：第一，通過(guò)結(jié)合實(shí)地踏勘訓(xùn)練樣本（ROI）選取的非常好，病態(tài)樣本占比低。當(dāng)樣本選取并不太理想的情況下，最大似然法是否能有本次實(shí)驗(yàn)的良好表現(xiàn)還有待驗(yàn)證；第二，本實(shí)驗(yàn)所選黃河口濕地地物和植被種類相對(duì)較少，地物和植被光譜特征明顯，最大似然的算法理論可以很好的支持分類。因此，在遙感影像監(jiān)督分類的實(shí)際應(yīng)用中，與本次實(shí)驗(yàn)濕地地物環(huán)境相似，訓(xùn)練樣本選取理想的情況下，最大似然法也不失為一種優(yōu)選策略。

注釋：

①PROBA是歐洲空間局發(fā)射的小型太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星（2001.10.22），軌道高度615km，傾角97.89°，搭載緊湊式高分辨率成像分光計(jì)（Compact High Resolution Imaging Spectrometer， CHRIS），成像光譜范圍400～1050nm，光譜分辨率1.25～11.00nm，地面分辨率17/34m。CHRIS.

②通過(guò)實(shí)地踏勘并結(jié)合人工判讀所制標(biāo)準(zhǔn)分類影像.

參考文獻(xiàn)：

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第5篇：高光譜遙感原理范文

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù)；地質(zhì)找礦；應(yīng)用；影響

在當(dāng)前形勢(shì)下，礦產(chǎn)資源已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也隨之增大，但由于礦床深埋于地層之下很難通過(guò)普通的找礦手段發(fā)現(xiàn)，給找礦工作增加了巨大的難度。利用新的科學(xué)找礦技術(shù)是適應(yīng)地質(zhì)找礦工作的要求，也是滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，遙感技術(shù)就是在這種情況下不斷發(fā)展，并為找礦技術(shù)提供必要技術(shù)支持。通過(guò)遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)找礦工作，能夠真實(shí)全面地反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體成分信息，在將信息加以分析，能夠迅速準(zhǔn)確地找到礦床的具置，極大地減少了人工工作量，提高了工作效率。

1 遙感技術(shù)概述

遙感技術(shù)是產(chǎn)生于上世紀(jì)六十年代的一種綜合性的探測(cè)技術(shù)，當(dāng)前信息技術(shù)等高新技術(shù)的快速發(fā)展，使遙感技術(shù)逐漸應(yīng)用與各個(gè)領(lǐng)域中。具體來(lái)說(shuō)，遙感技術(shù)即通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)距離相關(guān)目標(biāo)輻射和反射的可見(jiàn)光、紅外線、衛(wèi)星云圖以及電磁波等數(shù)據(jù)信息加以收集和處理，然后感知成影像資料，是進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別相關(guān)目標(biāo)事物的一種技術(shù)。遙感技術(shù)具有綜合性強(qiáng)、宏觀系統(tǒng)顯現(xiàn)、層次豐富以及快速準(zhǔn)確和具備動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，其能夠有效提高地質(zhì)找礦工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用價(jià)值極為廣泛，逐漸受到各領(lǐng)域的關(guān)注和應(yīng)用。

遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦工作中一般以地質(zhì)繪圖為主，準(zhǔn)確再現(xiàn)區(qū)域地質(zhì)狀況和信息。在地質(zhì)找礦工作中納入遙感技術(shù)是當(dāng)前開(kāi)展的促進(jìn)地質(zhì)找礦工作的重要途徑和必然要求。遙感技術(shù)可以客觀真實(shí)地反映地質(zhì)內(nèi)的分層信息和成分?jǐn)?shù)據(jù)，還能夠?qū)@些地質(zhì)信息加以全面的分析和處理，對(duì)勘探和發(fā)現(xiàn)地質(zhì)礦床的具置有巨大的作用和意義，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的合理開(kāi)發(fā)。遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦工作中的應(yīng)用和影響主要包括以下幾個(gè)方面：對(duì)地質(zhì)礦體范圍加以細(xì)致勘察、將勘察信息呈現(xiàn)出幾何形態(tài)、礦床的地段分析以及成礦區(qū)域的相關(guān)地質(zhì)條件等，通過(guò)對(duì)這些方面的勘察和分析，能夠有效地促進(jìn)地質(zhì)找礦工作的進(jìn)行，提升找礦工作的效率。

2 遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦工作中的應(yīng)用和影響

2.1 利用遙感技術(shù)識(shí)別地質(zhì)巖石礦物

巖石是成礦的主要物質(zhì)基礎(chǔ)和條件，成礦需要適當(dāng)?shù)牟煌愋蛶r石組合，利用遙感技術(shù)識(shí)別地質(zhì)巖石礦物是勘測(cè)成礦區(qū)域的重要途徑。識(shí)別和提取地質(zhì)巖石礦物的具體信息數(shù)據(jù)需要利用遙感技術(shù)分析地質(zhì)巖石礦物的光譜特征，采用圖像變化、圖像增強(qiáng)以及圖像分析的方法，對(duì)地質(zhì)巖石礦物加以分析處理，能夠最大限度地將不同巖相、不同類型和不同巖性的地質(zhì)巖石礦物加以區(qū)分，勘察最適合和需要的地質(zhì)巖石礦物。利用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)巖石礦物加以識(shí)別對(duì)地質(zhì)填圖工作有重要的影響和作用，其識(shí)別很大程度上要依靠地質(zhì)巖石礦物的光譜和空間特征差別，當(dāng)前在巖石礦物識(shí)別工作中應(yīng)用交為廣泛的是高光譜遙感成像技術(shù)，具有分辨率高、波段多和數(shù)據(jù)信息量大的技術(shù)特點(diǎn)。通過(guò)利用高光譜的窄波段對(duì)地質(zhì)巖石礦物加以識(shí)別，能夠清晰識(shí)別巖石礦物的具體特征，地物光譜的重建和量化提取使區(qū)分礦物巖石工作更為容易。

2.2 利用遙感技術(shù)提取礦化蝕變數(shù)據(jù)信息

巖石蝕變信息的提取能夠有效提升地質(zhì)找礦工作的效率，在地質(zhì)礦床內(nèi)圍巖和礦熱液的相互作用會(huì)使產(chǎn)生圍巖蝕變現(xiàn)象，圍巖蝕變的類型取決于圍巖自身的內(nèi)部元素成分和所處礦床的類型，圍巖蝕變類型的判定是找礦工作順利進(jìn)行的重要依據(jù)。圍巖蝕變的常見(jiàn)類型有絹云母化、高嶺土化、硅化、青磐巖化等，當(dāng)前對(duì)礦化蝕變信息的提取主要采取鐵染和羥基進(jìn)行，礦化蝕變巖石與普通巖石的差異較大，其結(jié)構(gòu)、類型和顏色等都有一定的特殊性，利用遙感技術(shù)可使蝕變巖石在特定的光譜波段下顯現(xiàn)出異常的光譜，從而即可進(jìn)行異常信息的提取，目前廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)源主大多是數(shù)據(jù)源與ETM相結(jié)合的形式。

2.3 利用遙感技術(shù)提取地質(zhì)構(gòu)造信息

地質(zhì)找礦工作中地質(zhì)構(gòu)造信息的提取是一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，實(shí)踐證明，礦化蝕變帶的分布具有一定的規(guī)律可循，一般地質(zhì)構(gòu)造明顯的位置存在礦化蝕變帶的可能性較大，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)成礦的影響較大，成礦的可能性和礦床范圍的大小很大程度上取決于地質(zhì)構(gòu)造的實(shí)際情況，因此，利用遙感技術(shù)加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造信息的提取和勘測(cè)，是尋找礦床的重要因素和途徑，需對(duì)其加以科學(xué)利用。在具體地質(zhì)構(gòu)造信息勘測(cè)和提取過(guò)程中，提取地質(zhì)構(gòu)造的信息主要可分為環(huán)形影像解譯和線性影像解譯。需要依據(jù)不同類型的成礦構(gòu)造具體環(huán)境，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)信息加以提取，比如，對(duì)礦化、接觸帶和蝕變相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造，常常提取其色帶、色環(huán)和色塊等異常數(shù)據(jù)信息；對(duì)一些區(qū)域性成礦構(gòu)造往往提取其線性結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息；對(duì)于火山盆地、熱液活動(dòng)以及中酸入體相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造需要提取其環(huán)形構(gòu)造數(shù)據(jù)信息。利用遙感技術(shù)提取地質(zhì)構(gòu)造信息在成像時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)模糊作用的情況，致使礦區(qū)線性形跡各紋理信息變模糊，出現(xiàn)這種情況時(shí)，可使用遙感影像中的灰度拉伸、比值分析、邊緣增強(qiáng)以及方向?yàn)V波等功能對(duì)其加以處理即可。通過(guò)對(duì)線性和環(huán)形影像進(jìn)行全面、系統(tǒng)的整理和分析，有效結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)、化探和物探等數(shù)據(jù)資料，即可判斷成礦區(qū)域的分布位置及具體特點(diǎn)，還可以采用數(shù)學(xué)地質(zhì)的方法統(tǒng)計(jì)分析已經(jīng)解譯的線性結(jié)構(gòu)，從而準(zhǔn)確地判定找礦位置。

2.4 利用遙感技術(shù)分析植被波譜特點(diǎn)找礦

地表礦化蝕變巖石成分結(jié)構(gòu)的改變是在微生物或地下水的作用下進(jìn)行的，這種作用力還能夠改變礦化蝕變巖石上的土壤成分，利用遙感技術(shù)分析植被波譜的變化特點(diǎn)來(lái)尋找礦床，是一種先進(jìn)的找礦技術(shù)，其主要采用的方法和原理為遙感生物地球化學(xué)找礦原理。這種方法主要是在類似礦區(qū)的區(qū)域，長(zhǎng)期觀察植物的生長(zhǎng)狀況和變化特點(diǎn)，從而來(lái)判定該區(qū)域是否存在礦產(chǎn)資源，因?yàn)橹参镌谄渖L(zhǎng)過(guò)程中會(huì)大量吸收地下土壤和巖石中的礦物元素，致使植物在不同時(shí)期的生長(zhǎng)也有不同的外部變化，通過(guò)利用遙感技術(shù)對(duì)植物的波譜特征變化加以觀察和分析，尋找礦區(qū)的具置。在植物吸收的某項(xiàng)礦物元素超標(biāo)時(shí)，就會(huì)使植物產(chǎn)生一定程度的度化作用，就有了相應(yīng)的生物地球化學(xué)效應(yīng)，這種效應(yīng)會(huì)使植物的生態(tài)和生理方面發(fā)生相應(yīng)的變異。比如，植物吸收過(guò)多的重金屬會(huì)使其產(chǎn)生褪綠或矮化等變化，能夠通過(guò)遙感圖像清晰觀察出其植被紅光光譜曲線逐漸向短波方向進(jìn)行“藍(lán)移”，從而迅速、準(zhǔn)確地確定礦床或礦區(qū)的地理位置。

3 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，遙感技術(shù)除了以上在找礦工作的應(yīng)用和影響，也隨著科技的發(fā)展不斷更新，出現(xiàn)了多光譜遙感蝕變信息提取技術(shù)、高光譜遙感技術(shù)等新興的先進(jìn)技術(shù)，為地質(zhì)找礦工作提供了巨大的技術(shù)支持，有效節(jié)省了找礦所需的人力、財(cái)力和物力需求，提高了地質(zhì)找礦工作的整體效率。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：高光譜遙感原理范文

關(guān)鍵詞:遙感技術(shù) 信息提取 找礦

遙感技術(shù)(Remote Sensing)即遙遠(yuǎn)的感知,是20世紀(jì)60年代興起并迅速發(fā)展起來(lái)的一門綜合性探測(cè)技術(shù),它是在航空攝影測(cè)量基礎(chǔ)上,隨著空間技術(shù)、信息技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等當(dāng)代高新技術(shù)的迅速發(fā)展,以及地學(xué)、環(huán)境等學(xué)科發(fā)展的需要,逐步形成發(fā)展的一門新興交叉科學(xué)技術(shù)。具有宏觀、動(dòng)態(tài)、綜合、快速、多層次、多時(shí)相的優(yōu)勢(shì)。在新技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,遙感技術(shù)伴隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展而不斷提高與完善,服務(wù)領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,受到普遍重視,顯示出極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值、良好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的生命力。

1、遙感信息提取

全球變化的研究涉及一系列重大全球性環(huán)境問(wèn)題,提出了大量關(guān)系到地球的重要科學(xué)問(wèn)題。由于涉及的范圍極其廣泛,因而具有高度綜合和交叉學(xué)科研究的特點(diǎn)。葉篤正先生曾指出,“全球環(huán)境是一個(gè)不可分割的整體,任何區(qū)域的環(huán)境變化都要受到整體環(huán)境變化的制約;反過(guò)來(lái),整體環(huán)境的變化又是各區(qū)域相互影響著的環(huán)境變化的綜合體”。遙感作為獲取地球表面時(shí)空多變要素的先進(jìn)方法,是地球系統(tǒng)科學(xué)研究的重要組成部分,是對(duì)全球變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不可替代的手段。陳述彭先生指出,沒(méi)有遙感,就提不出全球變化這樣的科學(xué)問(wèn)題。所以遙感對(duì)地理信息學(xué)科具有巨大的推動(dòng)作用,就像望遠(yuǎn)鏡對(duì)天文學(xué)和物理學(xué)的推動(dòng)作用一樣。遙感科學(xué)的意義在于:對(duì)傳統(tǒng)地理學(xué)來(lái)說(shuō),遙感要求從定性到定量描述;對(duì)傳統(tǒng)物理學(xué)來(lái)說(shuō),遙感要求在像元尺度上對(duì)局地尺度上定義的概念、推導(dǎo)出的物理定律、定理的適用性進(jìn)行檢驗(yàn)和糾正,而這種糾正是與像元尺度上的地學(xué)定量描述密不可分的。

1.1 遙感圖像掩膜處理

衛(wèi)星遙感圖像處理,尤其是提取礦化蝕變等微弱遙感信息,需要針對(duì)工作區(qū)選取盡可能小的圖像范圍,同時(shí)要對(duì)工作區(qū)范圍內(nèi)圖像中的云霧、水體、冰雪、植被、大面積風(fēng)成土壤等干擾進(jìn)行掩膜等處理,然后才能進(jìn)行圖像處理。

1.2 去相關(guān)拉伸

去相關(guān)拉伸變換是原始光譜波段的一種線性變換,這種變換通常是原始光譜波段的加權(quán)總和與差。研究表明該方法對(duì)一些遙感圖像數(shù)據(jù)有效,能產(chǎn)生好的圖像效果和提供新的洞察點(diǎn);利用這種圖像處理方法主要目的是提取一些方法不能提取的一些重要礦化蝕變、侵入體及構(gòu)造等遙感信息。

1.3 卷積增強(qiáng)

遙感圖像上的線性特征,特別是和地質(zhì)構(gòu)造和成礦環(huán)境有關(guān)的線性體和斷裂構(gòu)造的增強(qiáng)處理和分析是遙感圖像處理和研究的一個(gè)重要方面。對(duì)數(shù)字圖像而言,線性體信息提取目前主要有梯度閾值法、模板卷積法、超曲面擬合法、曲線追蹤和區(qū)域生長(zhǎng)等,地質(zhì)遙感線性體信息提取采用模板卷積濾波算法效果較好,它是一種鄰域處理技術(shù),即通過(guò)一定尺寸的模板(矩陣)對(duì)原圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2、遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái),地質(zhì)工作者迫切希望能有一種目的性明確、“窺一斑而知全豹”的理論和方法來(lái)指導(dǎo)找礦。因此遙感技術(shù)以其獨(dú)有的特點(diǎn)在地質(zhì)找礦中的作用顯得尤為重要。應(yīng)用遙感與地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析、預(yù)測(cè)區(qū)域成礦遠(yuǎn)景等已取得了很多成果。遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1)通過(guò)研究遙感影像上的地質(zhì)構(gòu)造與成礦的關(guān)系,認(rèn)識(shí)成礦規(guī)律并圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)。(2)是通過(guò)對(duì)遙感圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理,綜合分析,提取一定的地質(zhì)信息,從而為成礦預(yù)測(cè)提供有用資料。遙感圖像早已非常成功地應(yīng)用于農(nóng)、林、水利和交通等部門的調(diào)查和規(guī)劃。在我國(guó)最早使用遙感圖像的是地質(zhì)行業(yè),其主要任務(wù)就是用于地質(zhì)找礦。

3、遙感技術(shù)信息提取在找礦中應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)

3.1 遙感圖像分析找礦

遙感圖像分析找礦是利用各種航天與航空遙感圖像進(jìn)行目視判讀,分析已知礦產(chǎn)地質(zhì)的圖像特征,結(jié)合地質(zhì)背景、成礦條件及物化探異常,根據(jù)類比的原則從已知推未知,可進(jìn)行一定的成礦預(yù)測(cè)。使用大比例尺航空像片,尤其是彩色和紅外彩色像片,能直接識(shí)別原生礦體及礦化地區(qū)的露頭,尤其是金屬礦床及露頭的特異彩色形成良好的找礦標(biāo)志。例如在彩色航片上磁鐵礦、錳礦、煤礦等呈深灰色或黑色;赤鐵礦、斑銅礦為紅色;孔雀石、銅礦、次生鈾礦、次生鉻礦為綠色;風(fēng)化的鐵帽常呈褐色;鹽礦、石英脈礦呈白色等。由于礦體露頭與圍巖抗風(fēng)化、抗侵蝕能力不同,形成巖墻或溝谷,也可直接識(shí)別。此外,人工開(kāi)采區(qū)的采礦場(chǎng)、豎井、平峒、廢石堆、尾砂等在圖像上也能直接識(shí)別。

3.2 遙感圖像提取礦產(chǎn)信息進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)

遙感圖像提取礦產(chǎn)信息進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)是利用遙感圖像處理技術(shù)對(duì)遙感圖像進(jìn)行處理,提取礦床、礦化有關(guān)信息,如蝕變帶、氧化帶、鐵帽等含礦地質(zhì)體或某元素地球化學(xué)異常區(qū),直接顯示在圖像上,從而達(dá)到找礦的目的。

3.3 遙感圖像地質(zhì)綜合分析找礦

遙感圖像地質(zhì)綜合分析找礦是以區(qū)域地質(zhì)演化與成礦規(guī)律分析為基礎(chǔ),確定出調(diào)查區(qū)內(nèi)主要的成礦模式與控礦的地質(zhì)要素,根據(jù)控礦地質(zhì)要素的遙感信息特征(包括的與隱伏的)選取一定的圖像處理方案,進(jìn)行有關(guān)地質(zhì)信息的增強(qiáng)或提取處理,同時(shí)結(jié)合物化探資料進(jìn)行目視圖像分析。物化探資料的圖像化及用數(shù)學(xué)地質(zhì)與遙感地質(zhì)相結(jié)合的方法進(jìn)行成礦預(yù)測(cè),是遙感地質(zhì)綜合找礦向縱深發(fā)展的新趨勢(shì)。

4、結(jié)語(yǔ)

目前遙感已成為地質(zhì)調(diào)查和資源勘查與監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段。應(yīng)用范圍已由區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)勘查擴(kuò)大到農(nóng)業(yè)地質(zhì)、旅游地質(zhì)、國(guó)土資源、土地利用、城市綜合調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)等許多領(lǐng)域。應(yīng)用技術(shù)方法水平隨著遙感和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的提高,應(yīng)用效果和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也愈來(lái)愈明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]陳述.遙感技術(shù)與遙感數(shù)字圖像分析處理方法、解譯制圖及其綜合應(yīng)用實(shí)務(wù)全書[M].銀川:寧夏大地音像出版社,2005.9:90-92.

第7篇：高光譜遙感原理范文

Abstract： The water area monitoring is an important aspect of water resources investigations， also is the important content of flood disaster monitoring. Through satellite remote sensing image， quickly and accurately drawing the information of water area has become the important means of water resources investigation and monitoring. Based on the satellite images of Poyang lake region through the A， B star of environmental disaster reduction， the paper uses the manual digitization to sort， extracts water information， compares with the actual area in 1998 in accordance with the water level， and realizes fast monitoring for lake water area.

關(guān)鍵詞： 環(huán)境減災(zāi)A、B星；HJ-1；遙感；鄱陽(yáng)湖；水體面積估算

Key words： A，B star of environmental disaster reduction；HJ-1；remote sensing；Poyang lake；water area estimating

中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）19-0213-03

1 概述

1.1 鄱陽(yáng)湖基本情況 鄱陽(yáng)湖位于江西省的北部，長(zhǎng)江中下游南岸，承納贛江、撫河、信江、饒河、修河五大江河及博陽(yáng)河、漳河、潼河之來(lái)水，經(jīng)調(diào)蓄后由湖口注入長(zhǎng)江，是一個(gè)過(guò)水性、吞吐型、季節(jié)性的湖泊。鄱陽(yáng)湖南北長(zhǎng)173km，東西平均寬度16.9km，最寬處約74km，入江水道最窄處的屏峰卡口，寬約為2.8km，湖岸線總長(zhǎng)1200km。鄱陽(yáng)湖水系流域面積16.22萬(wàn)km2，約占長(zhǎng)江流域面積的9%。

鄱陽(yáng)湖水位漲落受五河及長(zhǎng)江來(lái)水的雙重影響，高水位維持時(shí)間長(zhǎng)，4-6月水位隨鄱陽(yáng)湖水系洪水入湖而上漲，7-9月因長(zhǎng)江洪水頂托或倒灌而維持高水位，10月才穩(wěn)定退水；每當(dāng)洪水季節(jié)，水位升高，湖面寬闊，一望無(wú)際。湖口水文站水位21.00m（吳淞基面，下同）時(shí)，湖水面積3840km2，容積262億m3。當(dāng)達(dá)到湖口水文站1998年實(shí)測(cè)最高水位22.58m時(shí)，湖水面積達(dá)4070km2，容積320億m3。枯水季節(jié)，水位下降，洲灘出露，湖水歸槽，蜿蜒一線，洪、枯水的水面、容積相差極大。湖口水文站歷年最低水位5.90m（1963年）時(shí)，其通江湖體面積僅為28.7km2，相應(yīng)容積為0.63億m3?！案咚呛退坪印?、“洪水一片，枯水一線”是鄱陽(yáng)湖的自然地理特征。

湖口水文站位于湖口縣雙鐘鎮(zhèn)三里街（東經(jīng)116°13′，北緯29°45′），鄱陽(yáng)湖入江水道末端右岸。中低水?dāng)嗝嫖恢孟戮嗪涌趦H0.7km，該站為鄱陽(yáng)湖出流的唯一控制站，受長(zhǎng)江和鄱陽(yáng)湖來(lái)水的雙重影響，水文現(xiàn)象復(fù)雜，觀測(cè)資料深受影響。水位觀測(cè)，枯水時(shí)期每日早晚8點(diǎn)觀測(cè)水位各一次，汛期視水情變化，隨時(shí)增加測(cè)次。流量觀測(cè)平時(shí)以流速儀觀測(cè)，在流速小于0.3m/s時(shí)，改用積深浮標(biāo)施測(cè)。在中枯水流速儀斷面施測(cè)時(shí)，全斷面測(cè)線分布，在7月以前一般為9條，少數(shù)測(cè)次用15或30條施測(cè)，7月以后，均為30條。每線測(cè)5點(diǎn)。在高水流速儀斷面施測(cè)時(shí)，一般全斷面施測(cè)30條，其中3次施測(cè)40條。但在遇大風(fēng)浪時(shí)，適當(dāng)減少條數(shù)。含沙量測(cè)驗(yàn)采用橫式采樣器，與測(cè)流同時(shí)施測(cè)。

1.2 環(huán)境減災(zāi)A、B星基本情況 “環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座”是中國(guó)為適應(yīng)環(huán)境監(jiān)測(cè)和防災(zāi)減災(zāi)新的形式和要求所提出的遙感衛(wèi)星星座計(jì)劃。根據(jù)災(zāi)害和環(huán)境保護(hù)業(yè)務(wù)工作的需求，“環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座”由具有中高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率、寬觀測(cè)幅寬性能，能綜合運(yùn)用可見(jiàn)光、紅外與微波遙感等觀測(cè)手段的光學(xué)衛(wèi)星和合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星共同組成，以滿足災(zāi)害和環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)對(duì)時(shí)間、空間、光譜分辨率以及全天候，全天時(shí)的觀測(cè)需求。是中國(guó)專用于環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的衛(wèi)星，其A、B星于2008年9月6日以一箭雙星的方式在太原衛(wèi)星發(fā)射中心由二號(hào)丙火箭發(fā)射升空。

環(huán)境減災(zāi)A、B星由兩顆中分辨率的光學(xué)小衛(wèi)星組成，擁有光學(xué)、紅外、高光譜多種探測(cè)手段，是目前國(guó)內(nèi)民用衛(wèi)星中技術(shù)較復(fù)雜、指標(biāo)較先進(jìn)的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)之一，具有大范圍、全天候、全天時(shí)、動(dòng)態(tài)的災(zāi)害和環(huán)境監(jiān)測(cè)能力。其中A星搭載兩臺(tái)寬覆蓋多光譜可見(jiàn)光相機(jī)和一臺(tái)高光譜成像儀，并安裝泰國(guó)的Ka波段通信試驗(yàn)設(shè)備，B星搭載兩臺(tái)寬覆蓋多光譜可見(jiàn)光相機(jī)和一臺(tái)紅外相機(jī)。寬覆蓋多光譜可見(jiàn)光相機(jī)的地面分辨率為30米，重訪周期為48小時(shí)，高光譜成像儀和紅外相機(jī)的重訪周期為96小時(shí)。

民政部國(guó)家減災(zāi)中心（民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心）負(fù)責(zé)環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星的運(yùn)行管理工作。A、B星發(fā)射以來(lái)，衛(wèi)星及載荷運(yùn)行指標(biāo)正常、狀態(tài)良好。截至2012年6月1日，已穩(wěn)定運(yùn)行1364天，共安排成像約8100軌，成像時(shí)間約1550小時(shí)，累計(jì)獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)70萬(wàn)余景，其中寬覆蓋多光譜可見(jiàn)光影像約25萬(wàn)景，紅外影像約3萬(wàn)景，高光譜影像約42萬(wàn)景。

2 資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)及其處理

2.1 水體提取方法的確定 水體因?qū)θ肷淠芰浚ㄌ?yáng)光）具有強(qiáng)吸收性，所以在大部分遙感傳感器的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，總體上呈現(xiàn)較弱的反射率，并具有隨著波長(zhǎng)的增加而進(jìn)一步減弱的趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍里（480-580nm），其反射率約為4%-5%，但到了580nm處，則下降為2%-3%；當(dāng)波長(zhǎng)大于740nm時(shí)，幾乎所有入射純水體的能量均被吸收。因此，通常只能采用可見(jiàn)光波段來(lái)研究水體。其中水體在藍(lán)光范圍里的反射率相對(duì)較強(qiáng)，并具有明顯的散射作用，綠光次之，紅光相對(duì)較弱，這也是海水呈藍(lán)色的主要原因。由于水體在近紅外及隨后的中紅外波段范圍內(nèi)（740-2500nm）所具有的強(qiáng)吸收特點(diǎn)，導(dǎo)致了清澈水在這一波長(zhǎng)范圍內(nèi)幾乎無(wú)反射率，因此，這一波長(zhǎng)范圍常被用來(lái)研究水陸分界、圈定水體范圍。綜上，清澈水體的遙感信息模型根據(jù)其反射率可以近似表示為：藍(lán)光>綠光>紅光>近紅外>中紅外。但是隨著水體渾濁度（各種有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)濃度）的增加，水體的反射率會(huì)有所變化。如水體泥沙量的增加會(huì)導(dǎo)致反射率的提高，并使光譜曲線的反射峰往長(zhǎng)波方向移動(dòng)。

目前，利用遙感信息提取水體信息的方法一般可分為手工數(shù)字化法、監(jiān)督分類法、單波段法、多波段法等。

①手工數(shù)字化是最原始的方法，雖然提取精度較高，但工作強(qiáng)度巨大，效率極低。

②監(jiān)督分類法工作量較大，且要求訓(xùn)練區(qū)域具有典型性和代表性，適合于有先驗(yàn)知識(shí)時(shí)使用，而且受人的主觀影響嚴(yán)重，對(duì)于同一副圖像，不同的人或同一人在不同時(shí)刻所做的結(jié)果都不一樣，很難保證分類的客觀性，而且監(jiān)督分類的精度一般不超過(guò)85%。

③單波段法又叫波段閾值法，原理較為簡(jiǎn)單，主要選取遙感影像中的近紅外波段并輔于閾值來(lái)提取水體。這種方法利用了水體在近紅外波長(zhǎng)處的強(qiáng)吸收性以及植被和干土壤在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的強(qiáng)反射性特點(diǎn)，但是很難去除水體中雜有的陰影，而且閾值的選取需要反復(fù)試驗(yàn)才能確定，同樣受人的主觀影響，對(duì)于同一副圖像，不同的人所確定的閾值亦不相同，而且效率較差，自動(dòng)化程度較低。

④多波段法則主要利用多波段的優(yōu)勢(shì)綜合提取水體信息，并可分為譜間分析法和比值法。譜間分析法多為國(guó)內(nèi)學(xué)者所采用。它通過(guò)分析水體與背景地物的波譜曲線特征，找出它們之間的變化規(guī)律，進(jìn)而用邏輯判別表達(dá)式將水體提取出來(lái)。這種方法通常比較復(fù)雜，不同的人或在不同的地區(qū)所使用的邏輯判別表達(dá)式亦然不同，建立的提取模型通用性較差，不具備可移植性，且自動(dòng)化程度較低。而比值法則根據(jù)不同地類在不同波段中的波譜特點(diǎn)，利用比值計(jì)算快速提取水體信息。如用綠光或紅光波段除以近紅外波段的簡(jiǎn)單比值運(yùn)算就有利于抑制植被信息，增強(qiáng)水體信息。但是這一方法無(wú)法徹底抑制與水體無(wú)關(guān)的背景信息，提取精度較低，而且閾值的選取同樣需要反復(fù)試驗(yàn)才能確定，自動(dòng)化程度低。

縱觀水體提取的方法，根據(jù)我們所面臨的實(shí)際情況，由于鄱陽(yáng)湖湖區(qū)水體范圍高水位時(shí)一片；低水位時(shí)各種圩垸、分洪區(qū)、聯(lián)圩等復(fù)雜情況，自動(dòng)化提取錯(cuò)判率比較高，人工數(shù)字化不是很繁瑣的情況下，我們采取手工數(shù)字化的方式對(duì)水體進(jìn)行提取。

2.2 衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)選取與處理 由于鄱陽(yáng)湖地區(qū)每年云覆蓋時(shí)間較長(zhǎng)，因此很難獲取連續(xù)的無(wú)云影像。根據(jù)環(huán)境減災(zāi)A、B星2012全年的衛(wèi)星影像，挑選了天氣晴好、無(wú)云遮擋時(shí)期的影像約58景，再根據(jù)鄱陽(yáng)湖湖口水文站2012年相關(guān)水位資料，查詢影像當(dāng)天相應(yīng)的水位信息，并從中篩選出具有代表性的影像，本次試驗(yàn)只選取了兩幅相對(duì)應(yīng)水位分別為最高和最低水位附近的影像。

根據(jù)湖口水文站水位資料，國(guó)家1985高程基準(zhǔn)下，全年最高水位19.45m，最低水位7.68m，平均水位13.42m，從上述的58景影像中挑選最高和最低水位附近的影像，最終選定2012年1月1日和2012年8月15日各一景，相對(duì)應(yīng)的水位分別為7.93m和19.14m來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。

影像選定之后，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，首先，由于原始衛(wèi)星影像的變形，可利用控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行影像的糾正；其次，手工數(shù)字化提取水體，嚴(yán)格剔除非相關(guān)水體，保證其提取精度；最后疊加分析、算面積、出示意圖。如下，圖1是2012年1月1日鄱陽(yáng)湖水體提取圖（淺藍(lán)色代表水體），圖2是2012年8月15日鄱陽(yáng)湖水體提取圖（深藍(lán)色代表水體），圖3是兩幅水體提取圖的疊加，淺藍(lán)色是水體范圍，深藍(lán)色是變化的范圍，由圖可以明顯的看出隨著水位的漲落鄱陽(yáng)湖蓄水面積的變化情況，珠湖圩、康山圩、青嵐湖、軍山湖聯(lián)圩等區(qū)域均與水位的關(guān)系不大，是由于近年來(lái)修建大堤的原因。經(jīng)過(guò)計(jì)算，2012年1月1日鄱陽(yáng)湖水體面積1239.13km2，2012年8月15日鄱陽(yáng)湖水體面積3716.34km2。

3 與以往的數(shù)據(jù)對(duì)比

根據(jù)長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局2010年公布的 《1998年鄱陽(yáng)湖面積、容積量算及分析報(bào)告》，鄱陽(yáng)湖1998年實(shí)測(cè)范圍包括鄱陽(yáng)湖松門山以北湖泊區(qū)、鄱陽(yáng)湖松門山以南湖泊區(qū)、珠湖圩、方舟斜塘、康山圩、黃湖、青嵐湖、軍山湖聯(lián)圩、五河尾閭河道。本次影像提取水體面積范圍包含上述除去五河尾閭河道的所有水域。

根據(jù)報(bào)告面積統(tǒng)計(jì)表，國(guó)家1985高程基準(zhǔn)19m時(shí)，鄱陽(yáng)湖松門山以北湖泊區(qū)648.75km2、鄱陽(yáng)湖松門山以南湖泊區(qū)2417.53km2、珠湖圩133.86km2、方舟斜塘33.39 km2、康山圩300.21km2、黃湖49.08km2、青嵐湖94.75km2、軍山湖聯(lián)圩224.92km2、五河尾閭河道427.02km2。除去五河尾閭河道之后水體面積總計(jì)3902.49km2，根據(jù)2012年8月15日影像（相對(duì)于水位19.14m時(shí)），提取水體面積為3716.34km2，相差186.15km2。

國(guó)家1985高程基準(zhǔn)8m時(shí)，98年報(bào)告中鄱陽(yáng)湖松門山以北湖泊區(qū)84.52km2、鄱陽(yáng)湖松門山以南湖泊區(qū)19.95 km2、珠湖圩0.27km2、方舟斜塘0.0096km2、康山圩0.35km2、黃湖干涸、青嵐湖0.044km2、軍山湖聯(lián)圩干涸、五河尾閭河道17.06km2。除去五河尾閭河道之后面積總計(jì)105.14km2，根據(jù)2012年1月1日影像（相對(duì)于水位7.93m時(shí)），提取湖區(qū)水體面積為1239.13km2，前后相差十倍多，從圖上分析原因，差距之大主要表現(xiàn)于鄱陽(yáng)湖松門山以南湖泊區(qū)、珠湖圩、康山圩、青嵐湖、軍山湖聯(lián)圩這幾個(gè)地方，顯然是因?yàn)榻陙?lái)修建大堤形成水庫(kù)所造成的。

4 結(jié)語(yǔ)

水資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，對(duì)水資源的需求日益增加。鄱陽(yáng)湖作為中國(guó)最大的淡水湖資源，其地位可想而知，在全球氣候變化和人類活動(dòng)的共同影響之下，湖面萎縮、水質(zhì)惡化、濕地退化、旱澇急轉(zhuǎn)等一系列水文與生態(tài)問(wèn)題，急需解決。遙感作為一種新興的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，具有觀測(cè)范圍大、時(shí)效性強(qiáng)、成本低廉等其他技術(shù)手段無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，是進(jìn)行湖泊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一種行之有效的手段。

通過(guò)試驗(yàn)研究，基于遙感技術(shù)的鄱陽(yáng)湖水體面積監(jiān)測(cè)，具有速度快精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠迅速的進(jìn)行湖泊的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，給湖區(qū)的監(jiān)測(cè)帶來(lái)極大的便利，為以后水文生態(tài)更加深入的研究提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

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第8篇：高光譜遙感原理范文

關(guān)鍵詞：高分辨率；遙感影像；測(cè)繪技術(shù)；

Abstract: This paper discusses the status of remote sensing image technology with high resolution in surveying and mapping production field, characteristics of technology of high resolution remote sensing images, as well as the potential of basic surveying and mapping is applied to the engineering in the production of high resolution remote sensing images. With the help of photogrammetry correction model precision and appropriate ground control points, and puts forward some feasibility study for the application of high resolution remote sensing image in surveying and mapping production.

Key words: high resolution; remote sensing image; surveying and mapping technology

中圖分類號(hào):P25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

一、前言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著信息技術(shù)和傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，遙感影像逐漸由原先的幾何測(cè)量能力不足、應(yīng)用范圍狹小向高分辨率、高精度的衛(wèi)星遙感影像發(fā)展，并已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成就，衛(wèi)星遙感影像包括空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率，空間分辨率發(fā)展更為可觀，已經(jīng)達(dá)到一米范圍之內(nèi)，軍用遙感影像甚至達(dá)到0.1 米；光譜分辨率更為可觀已達(dá)到5-6nm(納米)，包括高光譜在內(nèi)已超過(guò)400 個(gè)波段。當(dāng)前隨著高分辨率遙感技術(shù)的興起，為建筑工程測(cè)繪生產(chǎn)注入了新的血液。

二、影像測(cè)繪生產(chǎn)領(lǐng)域現(xiàn)狀

在現(xiàn)代信息測(cè)繪領(lǐng)域的基礎(chǔ)測(cè)繪中，國(guó)家各種應(yīng)用基本比例尺地圖的生產(chǎn)應(yīng)用和更新都是基于航空影像技術(shù)，而空間分辨率計(jì)劃由于受到本身幾何測(cè)量能力的限制，知識(shí)遙感影像不能在測(cè)繪領(lǐng)域大顯身手，在地形測(cè)量制圖的過(guò)程中最重要的是幾何測(cè)量能力要有高精度性，有較強(qiáng)的空間定位能力，在這一點(diǎn)上，航空影像就顯得更占優(yōu)勢(shì)，在制圖人員的眼里，如果沒(méi)有幾何測(cè)能的缺陷，遙感影像相對(duì)于航空影像在很多方面都占據(jù)著極為重大的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)如下幾個(gè)方面：

1、在沒(méi)有專門的飛行計(jì)劃和航空管制條件下，可以快速地獲取相關(guān)信息。

2、通過(guò)衛(wèi)星全生命周期運(yùn)行(這個(gè)周期還可通過(guò)發(fā)射繼發(fā)衛(wèi)星進(jìn)一步延長(zhǎng))，可以在繼承原始遺留下的數(shù)據(jù)而反復(fù)的獲取全球各地詳細(xì)的大地影像。

3、遙感影像技術(shù)地面覆蓋范圍廣。

4、遙感影像的光譜信息和輻射信息相對(duì)較為豐富。

隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展更新，影像技術(shù)作為高分辨率遙感技術(shù)的代表興起，并逐漸成為一種測(cè)繪應(yīng)用技術(shù)潮流，相信在不久的將來(lái)，在測(cè)繪領(lǐng)域高分辨率遙感影像技術(shù)會(huì)成為不可取代的應(yīng)用技術(shù)，成為國(guó)家基本比例尺地圖制圖的重要影像源。

三、高分辨率遙感影像特點(diǎn)

如今市場(chǎng)上已經(jīng)相繼出現(xiàn)IKONOS(1999年)，EROS(2000年)，QuickBird(2001年)等高分辨率遙感系統(tǒng)，并受到了良好的評(píng)價(jià)，這些遙感系統(tǒng)在繼承老式的中低分辨率遙感影像的高光譜分辨率、運(yùn)行周期長(zhǎng)、大覆蓋范圍等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)發(fā)展了強(qiáng)大的幾何測(cè)量能力，大大提高了測(cè)量的精度，并且能夠在軌道形成立體圖像，進(jìn)而獲得地面目標(biāo)的立體三維空間信息，以IKONOS 影像為例，經(jīng)調(diào)查研究表明，它的空間分辨率技術(shù)指標(biāo)主要表現(xiàn)如表1所示：

表1

相比于中低分辨率遙感影像具有以下3個(gè)有特點(diǎn)：

1、傳感器的成像焦距長(zhǎng)達(dá)10m，以此可以從軌道獲得更加準(zhǔn)確的地面相關(guān)地貌信息。為高精度測(cè)繪提供技術(shù)支撐。

2、CCD 線陣列立體成像傳感器可以從前視、正視和后視3 種觀測(cè)角度進(jìn)行觀測(cè)研究，能夠通過(guò)軌道內(nèi)或軌道間成像的方式獲得立體圖像，進(jìn)而獲得地面目標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

3、形成的立體目標(biāo)圖像的相對(duì)基高比超過(guò)0.6，接近一般航空影像的技術(shù)水平，這足以能夠滿足測(cè)繪的需要。

然而高分辨率遙感影像技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)方面依然存在許多問(wèn)題：受大氣折射和地球曲率的影響較大；CCD 線性陣列傳感器的攝影測(cè)量模型不夠完善；由于大氣云霧覆蓋的因素導(dǎo)致影像的可視性較低；其子項(xiàng)目的空間分辨率不夠高等問(wèn)題，這需要我們?cè)诔浞职l(fā)揮遙感影像技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)領(lǐng)域中作用同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)更新，不斷完善，以提高基礎(chǔ)測(cè)繪能力，促進(jìn)高分辨率遙感影像的飛躍。

四、高分辨率遙感影像應(yīng)用于基礎(chǔ)

測(cè)繪在生產(chǎn)和發(fā)展的潛力方面有了很大的提高，特別是在我們國(guó)家一般比例尺的地圖上應(yīng)用的非常的廣泛，并且也得到了很大的發(fā)展，在測(cè)繪方面，對(duì)于所需要的影像源有著特別的要求，主要包括以下三方面。影像上面必須能夠提出非常大并非常細(xì)小和詳細(xì)的特征物質(zhì)。其次，影像上面必須要有關(guān)于特別多的地形信息和關(guān)于地形地貌的高程的信息。最后，在地面上一般的目標(biāo)定位時(shí)，這里主要是指空間定位，影像必須確保有著足夠的精度和幾何尺寸的精度。具體的要求分析如下：

1、高分辨率遙感影像的特征·地物提取

高分辨率遙感影像因?yàn)樗兄浅８叩牧Ⅲw空間分辨率，所以能夠很好的表現(xiàn)出地面上的地物的細(xì)節(jié)和特征。從外國(guó)學(xué)者的研究報(bào)告中，毫米級(jí)超高分辨率感影像已經(jīng)滿足了1：10 000 到l：50 000 的比例尺的基本制圖的要求并且可以清晰的反應(yīng)出目標(biāo)物體的特征和具體的特征也可以很好的識(shí)別和提取，并且在某些特殊的情況下還可以比例尺調(diào)的更大，更好的滿足要求。但是也存在一些問(wèn)題，比如在一些細(xì)長(zhǎng)的物體上提取信息時(shí)，像電線、圍墻等等，這些東西都是很難確定的并且也是很難提取具體的信息。

2、高分辨率遙感影像獲取高程信息的能力

（1）投影差在地面起伏中的應(yīng)用

為了能更好的測(cè)量高程的信息情況，一般的遙感影像上務(wù)必存在一些起伏形式的地表相對(duì)起伏的信息，這樣才能更好反映出和提取出高程信息。比如，在地面上的事物的高度D 米，以日為飛行高度，焦距為廠，傳感器在地物距離正下方的距離地面點(diǎn)為R，從而得到由于高差的原因得到的地物地面起伏投影差為d 為d=Dh。f／H'R／(H-Dh、)。詳細(xì)的分析如下：

①衛(wèi)星遙感的高度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)航天飛行器的拍攝高度，所以因此而形成的成像的焦距是非常的大，這樣就使得航攝比例尺能夠和影像的比例尺廠／日的大小接近。

②然而對(duì)于衛(wèi)星正下方的物體來(lái)說(shuō)，投影的差距是非常的小，然而因?yàn)檫b感衛(wèi)星的攝像范圍是非常的大，因此在影像的邊緣處，所拍攝到的分子半徑是非常大的。因此，高分辨率遙感影像上表征地形信息的地面投影差是相當(dāng)大的，接近于航空影像上的水平。

（2）立體相對(duì)模型的基高比和視差

然而對(duì)于制圖的精度來(lái)說(shuō)，影像的立體像對(duì)模型的基高比就是一個(gè)非常重要的參數(shù)。對(duì)于航空飛機(jī)而言影像的基高比一般在0.8 左右、置變化所產(chǎn)生的在飛行方向上的地物點(diǎn)的位置變化稱作視差。有時(shí)單張的影像上的地表特征的地貌信息的高程差，視覺(jué)也是可以用來(lái)表示影像是否能夠真正的反映特別的多的地形地貌信息。

五、結(jié)束語(yǔ)

如今，高分辨率遙感影像技術(shù)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展更新，已經(jīng)形成了集高程信息獲取能力、高精度糾正能力和地表物體提取能力等技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一身測(cè)繪技術(shù)，高分辨率遙感影像技術(shù)在地圖比例尺的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，以其目前的應(yīng)用水平，已經(jīng)基本可以取代過(guò)去的航空影像技術(shù)，在一定程度上擺脫了基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)對(duì)航空影像的依賴。由于發(fā)展的需要，高分辨率遙感影像需要通過(guò)更加嚴(yán)格的攝影模型實(shí)驗(yàn)，結(jié)合其自有的覆蓋面廣、高光譜分辨率、重復(fù)獲取性以及在利用互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上增進(jìn)獲取與傳送能力，提高測(cè)設(shè)地面物體空間位置的精度，以促進(jìn)基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)的巨大變革。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：高光譜遙感原理范文

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；土地調(diào)查；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P627 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年來(lái)，遙感技術(shù)以其分辨率高、提取數(shù)據(jù)快等優(yōu)勢(shì)在我國(guó)的土地調(diào)查工作中發(fā)揮了很大的作用，隨著土地調(diào)查活動(dòng)的頻繁開(kāi)展，結(jié)合土地資源開(kāi)發(fā)和利用的需要，遙感技術(shù)從最初的地質(zhì)填圖拓展到土地狀況監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和保護(hù)等各個(gè)方面，在我國(guó)國(guó)土資源的保護(hù)和有序利用方面發(fā)揮著無(wú)法替代的作用，應(yīng)用前景廣闊。

遙感技術(shù)概述

概述

遙感泛指通過(guò)非接觸傳感器遙測(cè)物體的幾何與物理牲的技術(shù)，主要建立在物體反射或發(fā)射電磁波的原理基礎(chǔ)之上。一般是指在不與研究對(duì)象直接接觸的條件下，通過(guò)某種傳感器來(lái)獲取研究對(duì)象的各種信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行匯總、分析、表達(dá)和加工的一種科技。遙感技術(shù)主要由遙感圖像獲取技術(shù)和遙感信息處理技術(shù)兩大部分組成。遙感技術(shù)能夠進(jìn)行大面積的觀測(cè)，增加了人類的觀測(cè)范圍，尤其是對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)信息的獲取更為方便；能夠根據(jù)需要提供大量的靜態(tài)圖像，便于監(jiān)測(cè)研究對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化；電磁波段遠(yuǎn)超出了人眼的可見(jiàn)光范圍，能夠獲取更多的信息；使用遙感可以不受天氣的影響，進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)階段，遙感技術(shù)在我國(guó)土地調(diào)查中的使用范圍不斷擴(kuò)大，從最初的繪圖，拓展到地質(zhì)環(huán)境、資源開(kāi)發(fā)的監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警和土地礦產(chǎn)衛(wèi)片執(zhí)法檢查等工作領(lǐng)域，為保護(hù)我國(guó)的國(guó)土資源做出了極大的貢獻(xiàn)。

2、采用遙感技術(shù)的必要性

從1984年開(kāi)始，到1996年止，我國(guó)對(duì)土地狀況的初始調(diào)查（第一次全國(guó)土地調(diào)查，簡(jiǎn)稱詳查）基本完成，所獲得的數(shù)據(jù)、圖、表等土地資料，為各級(jí)機(jī)關(guān)部門制定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃提供了強(qiáng)有力的依據(jù)，為土地利用總體規(guī)劃的以及各個(gè)專項(xiàng)規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖件資料，為土地的保護(hù)和開(kāi)發(fā)提供了第一手的資料。進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，土地利用形式多變，土地交易活動(dòng)頻繁，對(duì)于各級(jí)國(guó)土資源行政管理部門來(lái)說(shuō)，及時(shí)更新土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)、地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)，掌握土地利用的變化動(dòng)向是十分必要的。傳統(tǒng)的方法是由工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，在原有圖表的基礎(chǔ)上，進(jìn)行修正更新。采用傳統(tǒng)技術(shù)方法難以準(zhǔn)確獲得土地變化邊界的地理坐標(biāo)，從而繪制出的相關(guān)圖件精度不夠高，且難以及時(shí)對(duì)變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種方法科技含量較低，已不能滿足當(dāng)前國(guó)土資源管理工作的技術(shù)要求。因此，有必要利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行土地調(diào)查，及時(shí)獲取信息，提高信息的準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢(shì)性，為政府部門掌握情況、科學(xué)決策提供依據(jù)?？梢灶A(yù)測(cè)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速增長(zhǎng)以及科技進(jìn)步同步，遙感技術(shù)在“十五”和今后數(shù)十年內(nèi)必將得到更好更快地發(fā)展并且進(jìn)一步加速其實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，在建設(shè)有中國(guó)特色社會(huì)主義和我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮其強(qiáng)有力的技術(shù)保障作用。

二、遙感技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用

1、在土地詳查中的應(yīng)用

按照新的土地分類方式（第一次全國(guó)土地調(diào)查時(shí)的分類），將土地分為3大類15個(gè)二級(jí)類和71個(gè)三級(jí)類。為了調(diào)查清楚各類土地的數(shù)量、質(zhì)量和各省市各類土地的分布狀況，要對(duì)土地進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。對(duì)于很多偏遠(yuǎn)地區(qū)或是交通不發(fā)達(dá)、地形地貌復(fù)雜的地區(qū)，難以采用常規(guī)傳統(tǒng)的測(cè)量方法，可以使用航空和航天遙感技術(shù)，收集各種信息源，建立各種土地類型的解譯標(biāo)志，進(jìn)行人機(jī)交互式遙感解譯，以匯總各類信息，進(jìn)行圖形的繪制。上世紀(jì)80年代初，我國(guó)就開(kāi)始利用MSS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行全國(guó)土地概查，90年代初進(jìn)行詳查，從此逐漸建立起全國(guó)的土地遙感監(jiān)測(cè)體系。

2、在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的應(yīng)用

作為土地的管理者，各級(jí)土地管理部門需要掌握土地的各類情況，城鎮(zhèn)的地籍調(diào)查就是通過(guò)調(diào)查每一宗土地，了解土地的位置、數(shù)量、權(quán)屬和用途等，以為土地管理工作提供詳實(shí)的資料。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)土地流轉(zhuǎn)增多，權(quán)屬和用途變更頻繁，應(yīng)該建立能夠及時(shí)反映動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)庫(kù)。這就需要采用遙感技術(shù)，依據(jù)GIS技術(shù)建立圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)遙感數(shù)據(jù)及時(shí)變更圖形和標(biāo)示，測(cè)繪地籍調(diào)查索引圖，標(biāo)注建筑物和土地的歸屬、范圍、用途等信息，及時(shí)根據(jù)遙感信息進(jìn)行修改。

3、在土地資源環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

隨著人類的增長(zhǎng)，耕地日漸減少，生態(tài)環(huán)境惡化，土壤污染頻發(fā)。因此，在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，要達(dá)到人和自然的和諧相處需要研究土地利用的動(dòng)態(tài)變化，以便于為合理配置土地提供充分準(zhǔn)確的依據(jù)，促進(jìn)人類調(diào)節(jié)生活經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，優(yōu)化土地的利用狀況。遙感技術(shù)，特別是其中的高光譜遙感技術(shù)的推廣應(yīng)用為礦產(chǎn)資源的調(diào)查和開(kāi)發(fā)利用提供了非常必要的技術(shù)支撐。通過(guò)GIS技術(shù)，可以獲取環(huán)境和資源變動(dòng)動(dòng)態(tài)信息，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建模型來(lái)模擬土地的演變過(guò)程，以預(yù)測(cè)土地未來(lái)的演變趨勢(shì)。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)土資源部門已經(jīng)利用遙感技術(shù)完成了重點(diǎn)礦區(qū)的調(diào)查和監(jiān)測(cè)工作，并針對(duì)無(wú)證開(kāi)采和亂挖濫采的情況進(jìn)行了懲治。

4、在保護(hù)耕地中的應(yīng)用

一方面是人口的增多，一方面是城市的擴(kuò)張，耕地的保護(hù)成為擺在大家面前的一個(gè)重要問(wèn)題，人類需要的無(wú)限性和資源的有限性之間的矛盾空前突出。耕地的數(shù)量和質(zhì)量，直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，關(guān)系到我國(guó)長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢(shì)。為了堅(jiān)守耕地紅線，嚴(yán)控可耕地的非法流轉(zhuǎn)，必須對(duì)可耕地進(jìn)行監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)階段來(lái)看，各大城市以基本開(kāi)展了以耕地的變動(dòng)為重點(diǎn)的遙感監(jiān)測(cè)工作，也利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查處的違法用地多起，有效的遏制了耕地流轉(zhuǎn)中的亂占濫用現(xiàn)象。另外，在自然災(zāi)害發(fā)生之后，也可以根據(jù)遙感數(shù)據(jù)來(lái)制定有效的措施，對(duì)災(zāi)毀的土地進(jìn)行復(fù)墾再利用，合理配置耕地。

三、遙感技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

國(guó)土資源管理包括土地調(diào)查，需要多時(shí)相、清晰度高的遙感信息源，但是能夠提供這些信息源的衛(wèi)星相對(duì)較少，不能完全滿足需要。不受天氣影響的雷達(dá)數(shù)據(jù)，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用不夠成熟，高質(zhì)量的遙感信息源方面有待突破。與此相聯(lián)系，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)高分辨率的遙感影響的信息自動(dòng)化提取水平較低，基于紋理的自動(dòng)分類和信息提取技術(shù)還不夠成熟，實(shí)用化水平較低。

遙感技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用前景

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，遙感技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛和深入。在土地利用調(diào)查與檢測(cè)方面，由于省級(jí)檢測(cè)的時(shí)間間隔會(huì)進(jìn)一步縮短，遙感技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)隨之展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)。SAR遙感技術(shù)由于其具有不受氣候影響等優(yōu)勢(shì)，必將在日后的土地調(diào)查中具有越來(lái)越重要的價(jià)值。通過(guò)建立巖石光譜的信息模型，結(jié)合豐富的紋理信息，提取和分析高光譜圖像，高光譜遙感技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘探、開(kāi)發(fā)和監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用將會(huì)更普遍。在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面，通過(guò)遙感技術(shù)，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的災(zāi)害點(diǎn)和隱患點(diǎn)進(jìn)行全面排查，為災(zāi)害發(fā)生后的救援，災(zāi)后重建和災(zāi)害的預(yù)測(cè)提供豐富的數(shù)據(jù)。

RS、GIS和GPS在一起被稱為“3S”技術(shù)，三者之間關(guān)系密切，相互依存，在日后的應(yīng)用方面，要加強(qiáng)三者的集成研究，促進(jìn)“3S”技術(shù)一體化，從而提高數(shù)據(jù)的提取、分析的效率，為土地調(diào)查和保護(hù)提供更加強(qiáng)有力的技術(shù)支持。作為信息的一種獲取手段，遙感技術(shù)肯定也存在一定的局限性，為了將土地調(diào)查工作做的更扎實(shí)、更細(xì)致，應(yīng)該將遙感技術(shù)和傳統(tǒng)常規(guī)的實(shí)地調(diào)查方法相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互配合，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息的綜合應(yīng)用，為我國(guó)的土地資源調(diào)查、利用和保護(hù)提供更精確的數(shù)據(jù)，為我國(guó)的國(guó)土資源管理帶來(lái)飛躍式的進(jìn)步。

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