遥感数字图像处理_16遥感技术应用概述

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1、第14讲 课 题 ：遥感技术应用（1） 目的要求：了解遥感技术在测绘和环境及灾害监测中 的应用 。 重 点 ：遥感技术在环境和灾害监测中的应用 难 点 ：地形图制作及制作专题图 教学课时：2课时 教学方法：授课为主、鼓励课堂交流 本次课涉及的学术前沿：遥感技术的应用领域 11-1 遥感技术在测绘中的应用遥感技术在测绘中的应用 - 制作卫星影像地图制作卫星影像地图 - 修测地形图修测地形图 - 地形测绘地形测绘 - 制作专题图制作专题图 一、制作卫星影像地图一、制作卫星影像地图 卫星影像 名称 分辨率 m 成图比例尺 （按规范要求） 成图比例尺 （用于一般判读） 地图比例尺 （选控制点用） MS

2、S 79 1:50万 1:25万 1:25万 TM 30/ms,15/pan 1:10万 1:5万 1:5万 SPOT 1-4 20/ms,10/pan 1:5万 1:2.5万 1:2.5万 SPOT 5 10/ms,2.5/pan 1:2.5万 1:1万 1:1万 IKONOS 4/ms,1/pan 1:1万 必须作投影差改 正 1:5000 1:5000 Quick bird 2.44/ms,0.61/ pan 1:5000 必须作投影差改 正 1:2000 1:2000 过程 1:由成图比例尺 选择合适卫星影像 2:波段选择 3:辐射处理 4:几何纠正 1）高差引起的投影差不超限仅作平面

3、纠正 2）高差引起的投影差超限时结合DEM纠正 3）方法：多项式拟合法、共线方程法等 5: 特征变换 6: 特征选择 7: 影像分类 8: 分类融合 9: 影像镶嵌 10:分类后处理 11: 加注记 12: 检验 成图方法 1）按行政区成图）按行政区成图省、市、自治区、工业区等省、市、自治区、工业区等 2 2）按国际分幅成图）按国际分幅成图 3 3）跨景影像数字镶嵌问题：）跨景影像数字镶嵌问题： a a、经常遇到的问题经常遇到的问题 b b、注意选用同一季节的跨景影像、注意选用同一季节的跨景影像 c c、必须调整影像间的色调和反差、必须调整影像间的色调和反差 d d、对镶嵌边缝作平滑处理、对镶

4、嵌边缝作平滑处理 按 武 汉 市 行 政 区 制 作 的 卫 星 影 像 图按 武 汉 市 行 政 区 制 作 的 卫 星 影 像 图Landsat TM 影像图 比例尺 1：100000 局 部 影 像局 部 影 像电子沙盘 二二:卫星影像修测地形图卫星影像修测地形图 1.修测内容： 居民地 道路 水系 地类界（部分） 地形一般不修测 2 2 修测地形图的流程修测地形图的流程 地形图 数字化 DRG 或 DLG 影像纠正 影像与地形图叠加 抹去地形图上的变化区域 补绘新增地物 比例尺比例尺:修测地形图的比例尺一般比制作影像图的修测地形图的比例尺一般比制作影像图的比例尺小一倍比例尺小一倍 如T

5、M图像只能修测1:25万比例尺的地形图， SPOT4（多光谱）图像修测1:100000比例尺的地 形图。 修测1:5万比例尺地形图最好使用分辨力在5米 左右的卫星影像，例如IRS1C上的全色影像分 辨力为5.8m,SPOT全色影像分辨力10米，勉强可 用于该比例尺地形图的修测。IKONOS影像分辨 力为1米，可用于1:10000比例尺地形图的修测。 3.过程 1):由修测地图比例尺 选择合适卫星影像 2):波段选择 3):辐射处理 4:卫星影像纠正 5):地物分类 6):生成数字地图 7):配准(地图-影像) 8):将DRG或DLG与纠正后的影像进行叠合 9):变化更新，形成更新后的地形图 地

6、形图修测实例地形图修测实例 同 一 地 区 已 纠 正 的 卫 星 影 像同 一 地 区 已 纠 正 的 卫 星 影 像IRS-IC 全色影像分辨率5.8米 武 汉 市 沌 口 经 济 技 术 开 发 区 地 形 图武 汉 市 沌 口 经 济 技 术 开 发 区 地 形 图原始的地形图（DRG)(1：5万地形图，现缩成1：10万） 七十年代的地形图七十年代的地形图 九六年的卫星影像九六年的卫星影像 影像与地形图叠加影像与地形图叠加 修测更新后的地形图修测更新后的地形图 修测前后的地形图修测前后的地形图 例例:利用利用IRS1C上的全色影像与上的全色影像与TM融合后融合后 修测修测1:5万地形图

7、万地形图 IRS-1C PAN影像影像 增强增强 DRG+ IRS-1C PAN/ TM5.4.3 图形图像叠加套合图形图像叠加套合 原始的TM5.4.3 像元尺寸28.55m 原始的原始的 IRS-1C PAN影像影像 像元尺寸像元尺寸5.8m 配准后的配准后的 IRS-1C影像影像 像元尺寸像元尺寸5m 1:5万的DRG 350dpi,像元尺寸5m 原始的DRG 300dpi,像元4.2m 配准后的 TM5.4.3影像 像元尺寸5m TM5.4.3影像 增强 依据套合图形图像对依据套合图形图像对DRG进行进行 修测修测 修测内容和精度的检查和评定修测内容和精度的检查和评定 (在修测的在修测

8、的DRG与与IRS-1C PAN叠加图上进行叠加图上进行) 输出修测后的输出修测后的DRG IRS-1C PAN+ TM5.4.3 融合 工艺流程图工艺流程图 三:地形图测绘 1.立体摄影测量方法 邻轨立体影像 同轨立体影像 2.相干雷达测绘 INSAR (流程) 影像配准影像配准 干涉图生成干涉图生成 噪声滤除噪声滤除 基线估算基线估算 平地效应消除平地效应消除 相位解缠相位解缠 高程计算和纠正高程计算和纠正 欧空局 ERS1/2 SAR合成孔径雷达影像 分辨率 30 米 L波段 100M基线 航天飞机雷达 雷达天线臂长雷达天线臂长 60 60 米米 测绘的地形三维景观图测绘的地形三维景观图

9、 3 激光扫描系统激光扫描系统 ( Laser Scanning System ) 利用激光测距原理对目标进行扫描量利用激光测距原理对目标进行扫描量 测的技术体系。分地面和机载激光扫描系测的技术体系。分地面和机载激光扫描系 统两大类。统两大类。 近年来，将激光测距和扫描成像相结近年来，将激光测距和扫描成像相结 合，形成新型的激光扫描系统。这是一种合，形成新型的激光扫描系统。这是一种 将激光测距仪器、将激光测距仪器、POS定位定向系统与某定位定向系统与某 一种成像系统集成起来，以同时获得地物一种成像系统集成起来，以同时获得地物 三维坐标和地物影像的一种空间信息采集三维坐标和地物影像的一种空间信息

10、采集 高效测量系统。高效测量系统。 通过记录单个激光脉冲从发射到接收被地物反 射的能量所历经的时间，根据脉冲发出瞬间由 POS定位定向系统测定的整个激光扫描成像系统 的位置和姿态，可以计算出地物目标的三维坐标， 并绘制地形图。与激光的发射、接收同步工作的 成像系统可以通过同一套光学系统在激光脉冲对 准某一地物目标的同时，获取该地物的影像。这 样每一地物的属性和位置通过上述集成系统能够 很快被确定下来，比起常规摄影测量系统的效率 要高得多。 机载激光三维遥感集成系统 目前机载系统飞行高度多在1000m以下， 成像系统有的是彩色摄像机，有的是成像 光谱仪，激光工作波长有0.905，1.047和 1

11、.540几种，激光频率从1000Hz到7000 Hz， 主要用于陆地测量和浅海水下地形测量。 四:特殊地形测绘 1浅水区的地形测绘浅水区的地形测绘 (水深水深30米米) 研究主要集中在两个方面：研究主要集中在两个方面： -水对哪些波区的电磁波有透射特性，水对哪些波区的电磁波有透射特性，透射强度透射强度 与水深与水深的关系的关系 -水质水质对电磁波透射和反射的影响对电磁波透射和反射的影响 模型模型 水深水深 透射强度和水质透射强度和水质 2. 南极冰与地形地貌测绘 模型 温度(红外影像) 高程 南极地区自然环境和气候条件恶劣南极地区自然环境和气候条件恶劣 人工量测无法进行人工量测无法进行 航空摄

12、影有困难航空摄影有困难 目前只有目前只有500m或或1000m等高距的地形图等高距的地形图 卫星影像克服了以上困难卫星影像克服了以上困难,但大多制作平面影但大多制作平面影 像图像图 1).问题提出 中山站卫星影像 中山站全景中山站全景 2).2).利用利用TM6TM6热红外影像测绘雪面地形的理论热红外影像测绘雪面地形的理论 和方法和方法 A. 雪面辐射亮度与高程的关系雪面辐射亮度与高程的关系 TM6 的波长范围的波长范围 10.4 12.6 辐射功率辐射功率: 11 122 11 11212/5211/52 kThckThcehc ehcW =0.7 ( 对所有雪面是一个常数 ) 因此因此：

13、W=f(T) TM6影像亮度值影像亮度值I与与W是函数关系是函数关系: I=f(W) 则：则： I=f(T) 雪面高度与雪面温度成负相关关系雪面高度与雪面温度成负相关关系: H=f(T) 所以：所以： H=f(I) B. 雪面高程信息提取雪面高程信息提取 用高程控制点求待定系数用高程控制点求待定系数Ci 对每个影像点求高程对每个影像点求高程 内插跟踪等高距为内插跟踪等高距为100m的等高线的等高线 nii iICH0南 极 卫 星 影南 极 卫 星 影像像测 绘 的 南 极 冰 貌 图测 绘 的 南 极 冰 貌 图3). 各种影响因素的分析和改正 发射率的影响 反射光的影响 离海岸距离的影响

14、阴影的影响 时间和气候的影响 纬度的影响 噪声的影响 4). 高程精度 用40个实测高程点计算 =23.34m 用GPS测定的点位高程,在图上内插后的 精度 10m 1 nVV 3.森林覆盖区地貌测绘 主要利用INSAR测绘 五. 制作专题图制作专题图 1、土地利用图 2、草场资源分布图 3、森林资源分布图 等 过程 1:选择合适卫星影像 2:波段选择 3:辐射处理 4:几何纠正 5:特征变换 6:特征选择 7:影像分类 8:分类后处理 国家自然科学基金重大项目国家自然科学基金重大项目(39899370(39899370- -4)4) 中国东部陆地农业生态系统与全球变化相互作用机理研究中国东部陆地农业生态系统与全球变化相互作用机理研究第四课题：土地利用与覆盖变化及其对农业生态系统的影响第四课题：土地利用与覆盖变化及其对农业生态系统的影响 图 例 19831983年中国东部样带土地覆盖类型图年中国东部样带土地覆盖类型图(8km)(8km)