遙感成像原理與遙感圖像特征精選(九篇)

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第1篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；遙感數(shù)字圖像處理；教學(xué)改革

作者簡介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，講師。（河南焦作454000）

基金項目：本文系河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目（項目編號：2008JG035）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0081-02

當(dāng)前，遙感已經(jīng)或正在走向全面應(yīng)用階段。國際遙感應(yīng)用發(fā)展的實用化、業(yè)務(wù)化、產(chǎn)業(yè)化、精細化特征明顯，但我國遙感應(yīng)用水平還不高，根本原因是基礎(chǔ)研究薄弱，缺乏多學(xué)科人才共同努力。[1]培養(yǎng)一大批經(jīng)過系統(tǒng)知識培訓(xùn)、熟練掌握遙感科學(xué)理論和應(yīng)用技能的地理信息科學(xué)人才，滿足社會對地理遙感信息高技術(shù)人才的迫切需求，是高等教育的責(zé)任所在。

1998年教育部新增地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)后，我國GIS教育發(fā)展形勢空前活躍。經(jīng)過10余年的教學(xué)實踐和探索，逐步形成了比較穩(wěn)定的GIS專業(yè)課程體系與課程設(shè)置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術(shù)、遙感數(shù)字圖像處理、遙感地學(xué)分析與應(yīng)用）成為GIS專業(yè)課程體系中的重要模塊，說明GIS學(xué)科建設(shè)的負責(zé)人已認識到培養(yǎng)掌握遙感技術(shù)的GIS人才的重要性。遙感數(shù)字圖像處理是遙感過程的重要一環(huán)。充分利用各種圖像處理算法從遙感數(shù)據(jù)中獲取各種生物物理參數(shù)和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態(tài)系統(tǒng)的空間分布式模型提供輸入?yún)?shù)，在遙感技術(shù)應(yīng)用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學(xué)（以下簡稱“我?！保〨IS專業(yè)開設(shè)了“遙感數(shù)字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量，筆者從革新課程體系、協(xié)同教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富實踐教學(xué)手段等方面進行了一系列探索。

一、革新遙感課程體系，突出“遙感數(shù)字圖像處理”課程地位

隨著遙感技術(shù)及其應(yīng)用的迅速發(fā)展，很多專業(yè)開設(shè)了“遙感原理與應(yīng)用”課程，內(nèi)容分為三大模塊：遙感基礎(chǔ)、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應(yīng)用。這種課程設(shè)置模式比較適合早期GIS專業(yè)遙感課程教學(xué)或選修遙感科學(xué)技術(shù)的某些專業(yè)，對于當(dāng)前GIS專業(yè)遙感教學(xué)則存在明顯缺點。主要問題是對“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)重視程度不夠，對數(shù)字圖像處理在整個遙感過程中的重要性體現(xiàn)不足，與遙感地理信息系統(tǒng)融合集成的一體化趨勢不相適應(yīng)，與國民經(jīng)濟各部門遙感業(yè)務(wù)日益普及的態(tài)勢不相適應(yīng)，與社會信息化深入發(fā)展的狀況不相適應(yīng)。人才培養(yǎng)滯后于社會需要，不能滿足對高素質(zhì)地理遙感科技人才的需求。

我校GIS專業(yè)總結(jié)多年遙感課程教學(xué)實踐經(jīng)驗，革新了遙感課程體系，設(shè)置了“遙感概論”、“遙感數(shù)字圖像處理”、“遙感應(yīng)用分析”、“遙感數(shù)字圖像處理實驗”等遙感相關(guān)課程，規(guī)劃了遙感系列課程的主體教學(xué)內(nèi)容?！斑b感概論”要求學(xué)生掌握遙感及其應(yīng)用的基本科學(xué)工程背景知識，重點內(nèi)容是電磁波與地表物質(zhì)相互作用的基本原理、遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸和成像機理，從可見光-近紅外、熱紅外、微波（主動方式和被動方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點和技術(shù)發(fā)展，適當(dāng)涉及大氣遙感、海洋遙感等應(yīng)用領(lǐng)域和典型案例?！斑b感數(shù)字圖像處理”要求學(xué)生掌握基于數(shù)字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學(xué)與技術(shù)。由于學(xué)科交叉融合，數(shù)字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點主要著眼于圖像處理基本知識和遙感圖像處理常用算法，對一些探索性、前沿性和跨學(xué)科的內(nèi)容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向?qū)ο髨D像處理等等?！?a href="http://m.saumg.com/haowen/211287.html" target="_blank">遙感應(yīng)用分析”采用理論、方法和實例相結(jié)合，選擇不同遙感應(yīng)用領(lǐng)域的典型案例介紹，培養(yǎng)學(xué)生遙感專題分析技能，深化學(xué)生對于遙感科學(xué)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和廣闊前景的認識?！斑b感數(shù)字圖像處理實驗”課程著眼于培養(yǎng)學(xué)生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學(xué)內(nèi)容，提高動手能力和理論聯(lián)系實際解決問題的能力。

我校GIS遙感系列課程設(shè)置方案把“遙感數(shù)字圖像處理”與“遙感數(shù)字圖像處理實驗”單獨設(shè)課，提升課程地位，加大課程學(xué)時，強化實踐技能訓(xùn)練，對提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程的教學(xué)成效很有益處。這種課程設(shè)置模式有助于培養(yǎng)GIS專業(yè)學(xué)生采用圖像分析方法解決遙感應(yīng)用問題的能力，比較契合我國GIS專業(yè)本科教育遙感課程設(shè)置的發(fā)展態(tài)勢。

二、培育遙感系列課程教學(xué)群體，分工協(xié)作提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量

GIS專業(yè)遙感系列課程設(shè)置要求具備一定規(guī)模的師資力量。遙感是多學(xué)科的綜合，交叉性強，研究方法不斷補充和更新，課程教學(xué)內(nèi)容豐富。遙感系列課程的設(shè)置決定了課程之間存在密切的內(nèi)部聯(lián)系。要提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量，必須打破教師個人單兵作戰(zhàn)的慣常做法，加強與相關(guān)課程教師之間的協(xié)調(diào)和交流。培育組建了承擔(dān)遙感系列課程教學(xué)任務(wù)的教學(xué)群體。遙感課程教學(xué)組圍繞課程建設(shè)，整合優(yōu)化課程體系，充實更新教學(xué)內(nèi)容，保證了課程之間教學(xué)內(nèi)容的連貫性和相關(guān)性。課程教學(xué)組成員互相學(xué)習(xí)、借鑒、交流，協(xié)同規(guī)劃各課程教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)要求和學(xué)時分布，課程內(nèi)容更加先進，課程結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào)，教學(xué)方法更加有效，教學(xué)手段更加豐富，實踐教學(xué)得以充實，教學(xué)科研聯(lián)系更加密切。遙感課程教學(xué)組的建立和協(xié)作對提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量起了明顯的作用。

三、匯聚國內(nèi)外優(yōu)秀教材成果，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系

教學(xué)內(nèi)容和課程體系涉及高等教育人才培養(yǎng)的模式，決定了高等學(xué)校人才培養(yǎng)的規(guī)格，在很大程度決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。[6]教學(xué)中適度引進世界著名高校的名牌課程教材和教學(xué)參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學(xué)組重視遙感數(shù)字圖像處理課程教材和教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，收集了國內(nèi)近些年出版的如戴昌達、章孝燦、湯國安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數(shù)字圖像處理教材教參，注意引用吸收國外著名高校的遙感圖像處理相關(guān)教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數(shù)字圖像處理著作，認真研討不同教材特點及其開課對象，針對遙感數(shù)字圖像處理理論性強、概念抽象、方法多樣、實踐性強的特點，根據(jù)教學(xué)對象和課程學(xué)時，按照系統(tǒng)性和前瞻性結(jié)合、理論與應(yīng)用結(jié)合的要求，制訂了教學(xué)主體內(nèi)容。課程內(nèi)容分為11個部分：圖像基本知識、遙感圖像成像過程與數(shù)據(jù)特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數(shù)字變化檢測、遙感圖像應(yīng)用處理。優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容注意了與“遙感概論”、“遙感應(yīng)用分析”等課程內(nèi)容的有機銜接。對于與“遙感概論”課程有重疊的內(nèi)容只做簡單回顧，如遙感成像過程、機理與數(shù)據(jù)特征，以少數(shù)典型應(yīng)用案例揭示遙感數(shù)字圖像處理方法在遙感應(yīng)用分析中的作用和地位；避免與先開課程內(nèi)容重復(fù)，為后續(xù)課程做適度鋪墊。數(shù)字圖像處理方法多樣，課程重點介紹常用算法，使學(xué)生能掌握數(shù)字圖像處理原理，夯實基礎(chǔ)。對一些發(fā)展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導(dǎo)學(xué)生注重算法但不應(yīng)局限于具體算法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)中適當(dāng)區(qū)分遙感數(shù)字圖像系統(tǒng)處理和應(yīng)用處理的差別。

四、重視實踐教學(xué)，多手段豐富實踐教學(xué)內(nèi)容

實踐教學(xué)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能和理論實踐結(jié)合能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)高度重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從課程體系設(shè)置、實驗課程內(nèi)容設(shè)計、實驗室開放項目、畢業(yè)設(shè)計、大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃和教師科研課題等幾個方面為學(xué)生提供多樣化的實踐途徑，豐富了實踐教學(xué)體系。

從課程設(shè)置體系上，“遙感數(shù)字圖像處理”單獨設(shè)課，緊密聯(lián)系課程理論教學(xué)內(nèi)容附設(shè)6個單元的基礎(chǔ)驗證性課堂實驗（見表1），增強學(xué)生對各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認識。“遙感數(shù)字圖像處理”實驗課程單獨設(shè)課，結(jié)合“遙感數(shù)字圖像處理”課程和“遙感應(yīng)用分析”課程知識，設(shè)置綜合設(shè)計型實驗6個模塊，培養(yǎng)和提高學(xué)生對知識與技能的綜合運用、自主學(xué)習(xí)的能力。

積極利用各種平臺，提供實踐課題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。我校為了培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，促進實驗室開放，設(shè)置了實驗室開放基金。在實驗室開放基金平臺支持下，設(shè)計了一些探索研究型實驗課題，鼓勵學(xué)生組團選擇實驗課題、查閱文獻、擬定實驗方案、實施實驗過程、撰寫實驗論文。大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃和本科畢業(yè)設(shè)計（論文）也是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的平臺。在實施學(xué)校大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的年度，遙感課程組每年設(shè)計幾個遙感應(yīng)用分析研究小課題，供學(xué)生參與大學(xué)生科研訓(xùn)練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計選題，引導(dǎo)學(xué)生參與到教師科研課題中。學(xué)生通過參與實驗室開放基金課題、大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃項目和教師科研課題，檢驗了專業(yè)知識，培養(yǎng)了探索精神、創(chuàng)造思維和合作能力。

五、結(jié)束語

本文總結(jié)了我校遙感課程教學(xué)組圍繞GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)實施的一系列教學(xué)改革措施。這些措施已經(jīng)取得較好的成效，有不少GIS學(xué)生積極參與校實驗室開放基金項目、大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃項目和教師科研項目，每年GIS專業(yè)有近1/3的學(xué)生選擇與遙感圖像處理及遙感應(yīng)用分析有關(guān)的畢業(yè)設(shè)計題目。人才培養(yǎng)是項長期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從師資、設(shè)備、教學(xué)等一系列軟硬件教學(xué)條件上予以保障。

參考文獻：

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第2篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達:幾何校正；數(shù)字高程模型；

Abstract: With the country's economic development, there is a growing demand for the topographic maps . High-resolution remote sensing satellites and SAR have had an unprecedented progress and it becomes an important data source for the topographic mapping. SAR as an positive microwave remote sensing, high geometric resolution of its images are very beneficial to mapping. It can be used for mapping topographic maps, produced orthophoto maps, compilation of various thematic maps. This paper describes the principles of radar remote sensing and image geometric correction method.

Keyword: Synthetic Aperture Radar; Geometric Correction; Digital elevation model

中圖分類號：TP7文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、引言

高分辨率遙感衛(wèi)星以及影像處理系統(tǒng)的相繼出現(xiàn)使得困難地區(qū)的地形圖測繪和快速更新大比例尺地形圖成為可能。合成孔徑雷達作為一種特殊的微波遙感器，其影像分辨率在不斷提高，且利用SAR測圖，具有僅用少量控制點、測圖自動化程度高、工作效率高等優(yōu)勢。因此，深刻理解SAR成像原理，探索如何對SAR圖像進行幾何校正具有很強的理論意義和現(xiàn)實意義。

二、SAR的成像原理

SAR，是用多普勒頻移這一物理現(xiàn)象來改善雷達成像的方位向分辨率的，它利用一個小天線作為單個輻射單元，將此單元沿直線不斷移動，在移動過程中選擇若干位置，在每一個位置上發(fā)射一個信號，接收相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號存儲記錄下來，同時保存接收信號的相位和幅度。如圖1，假設(shè)一個長度為L的真實孔徑雷達天線從點a移動到點b再到點c，被成像點D的雷達斜距則由大變小再變大，雷達接收到從地面點D反射回來的雷達脈沖頻率也會產(chǎn)生變化，即頻率漂移由大變小。通過精確測定接收脈沖的雷達相位延遲并跟蹤頻率漂移，最后可以合成一個脈沖，使方位向的目標(biāo)被銳化，即提高了方位向分辨率。

圖1 SAR成像幾何原理

三、SAR圖像的特點

雷達側(cè)視斜距投影受到地形起伏的影響，使得SAR圖像存在幾何畸變，主要畸變特征有：斜距顯示的近距離壓縮、雷達圖像透視收縮、雷達迭掩、雷達陰影、影像位移等。

(1)斜距顯示的近距離壓縮。在斜距顯示的圖像上，地面上等間距的地物目標(biāo)間距離均被縮短了，但近距端(即雷達波束照射在距雷達近的一端)要比遠距端縮短得更多，使圖像產(chǎn)生幾何畸變，這種現(xiàn)象稱為圖像沿斜距向的近距離壓縮。

(2)SAR圖像的透視收縮。SAR圖像上斜坡的長度按比例尺換算后總有比實際長度短的現(xiàn)象，稱為透視收縮。如圖2所示，斜坡AB在SAR圖像上的構(gòu)像A1B1，顯著的縮小了，而BC線段的構(gòu)像BlC縮小的比較少。

(3)雷達疊掩。SAR成像時，地距大的地物目標(biāo)的斜距小于或等于地距小的地物目標(biāo)的斜距，在SAR圖像上表現(xiàn)為斜距小的地物目標(biāo)先于傾斜大的地物目標(biāo)成像(如圖3，B點和C點所成的像b和a)，或者表現(xiàn)為一個以上的地物目標(biāo)點成像為一個像點(如圖3中所示，A點和C點所成的像a)，這種圖像變形稱為雷達疊掩。

圖2 SAR 圖像的透視收縮圖3 雷達疊掩

（4）雷達陰影。雷達波束在山區(qū)除了會造成透視收縮和雷達疊掩以外，還會形成陰影，即雷達陰影。在山的后坡雷達波束不能到達，因而就不可能有回波信號，在圖像上的相應(yīng)位置出現(xiàn)暗區(qū)，沒有信息。當(dāng)側(cè)視角與地面坡度α之和大于90º時，在斜坡的背部形成雷達盲區(qū)，即有陰影形成。陰影的長度L與地物高度H和側(cè)視角有關(guān)。

（5）地形起伏引起的影像位移。由于地形起伏或高大建筑物等具有相對高程，其頂部的雷達回波先于底部被天線接收，故產(chǎn)生影像向底點方向移位的現(xiàn)象，在此稱為影像位移。雷達圖像上地形起伏引起的像點位移與中心投影產(chǎn)生的像點位移相反。

四、SAR圖像的幾何校正方法

目前對SAR圖像進行幾何校正主要有基于地面控制點的校正方法和基于DEM來模擬SAR影像的校正方法?；诘孛婵刂泣c的校正方法根據(jù)校正變換模型的不同又可以分為多項式校正法、共線方程校正法以及基于SAR成像原理的距離多普勒模型校正法。

1、基于地面控制點的多項式校正原理

這類校正方法的主要思路是通過在待校正圖像選擇地面控制點，并獲取其相應(yīng)的地理坐標(biāo)，從而在圖像空間與地理坐標(biāo)空間之間建立一種變換關(guān)系模型，實現(xiàn)圖像坐標(biāo)空間向地理坐標(biāo)空間的變換。

（1）多項式校正

多項式校正法的基本思想就是回避成像的空間幾何過程，而直接對圖像變形的本身進行數(shù)學(xué)模擬。它認為雷達圖像的總體變形可以看作是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭、彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用結(jié)果，因而校正前后圖像相應(yīng)點之間的坐標(biāo)關(guān)系可以用一個適當(dāng)?shù)亩囗検絹肀磉_。

一般多項式校正變換公式可表達為:

（式1）

其中：x,y為某像素的原始圖像坐標(biāo)；

X,Y為同名像素的地理坐標(biāo)；

（i=0,1…9）,（i=0,1…9）為多項式的待定系數(shù)。

多項式的待定系數(shù)可用最小二乘法原理求解。先根據(jù)(式1)確定所需要的最少控制點數(shù)目(N，不小于待定系數(shù)的一半)，再按照最小二乘原理求解系數(shù)。

這種方法適合于地形比較平坦的地區(qū)，但由于簡單，因而利用率最高。

（2）基于地面控制點的共線方程校正原理

傳感器的共線方程本身就是共線法的校正公式。1988年的第16屆國際攝影測量與遙感學(xué)會上，國際攝影測量學(xué)者G.Konency利用類似的共線方程式構(gòu)造SAR圖像點與地面點之間的關(guān)系，稱之為G.Konency公式

（式2）

其中：

為姿態(tài)參數(shù) 的方向余弦。

第3篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞：遙感信息；水工環(huán)；應(yīng)用

遙感信息技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展與實踐，已經(jīng)集合了傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)等先進的技術(shù)，這使得遙感信息技術(shù)在水工環(huán)中的應(yīng)用更為深化。現(xiàn)如今，遙感信息技術(shù)已經(jīng)成為水工環(huán)不可缺少的技術(shù)，隨著水工環(huán)勘察需求的加大，對該技術(shù)會更大的依賴。

1 遙感信息在水工環(huán)中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)的遙感信息技術(shù)需要人工進行解譯，但是隨著信息技術(shù)的融入，可以進行計算機解譯，大大提高了解譯效率。如線性影像計算機自動判釋專家系統(tǒng)及土地利用（分類）計算機判讀模型以及機助信息提取與制圖系統(tǒng)等。由于影像的多解性及識別系統(tǒng)的不完善性，雖還需要投入一定的人力工作，但已大幅提高解譯工作效率。

1.2 從幾何形態(tài)解譯到充分利用光譜信息。過去的多光譜遙感數(shù)據(jù)波段劃分過少，只有幾個波段，使地面波譜測試數(shù)據(jù)與圖像光譜數(shù)據(jù)難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據(jù)影像的色彩、色調(diào)、紋理、陰影等所形成的幾何形態(tài)特征。隨著機載成像光譜儀（高光譜）技術(shù)的商業(yè)運作及2000年前后的高光譜成像衛(wèi)星的發(fā)射，使得用光譜信息對地物的分析更精細、更準(zhǔn)確。

1.3 出現(xiàn)地面溫度反演技術(shù)。地面溫度反演是指從熱紅外圖像數(shù)據(jù)的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數(shù)據(jù)進行組分溫度反演法等。

1.4 從定性分析評價到依靠計算機數(shù)字模型模擬的定量分析評價。如遙感技術(shù)在地下水流系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)建立的地形、流域面積、水系密度等數(shù)據(jù)集結(jié)合氣象數(shù)據(jù)建立空間補給模型。

1.5 使用單一遙感信息源到多元信息擬合。目前的遙感應(yīng)用技術(shù)，已不再是單一使用各種遙感數(shù)據(jù)，而是根據(jù)需要結(jié)合利用了其他信息源，如地質(zhì)、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學(xué)特征及人類活動等資料。這樣，圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理尤其重要，如幾何較正、多波段數(shù)字合成、鑲嵌、數(shù)據(jù)變換等，而地理信息系統(tǒng)（GIS）在多元信息數(shù)據(jù)管理中起著重要作用。

1.6 從單一手段應(yīng)用到多手段應(yīng)用近年來，遙感技術(shù)（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的綜合應(yīng)用，即“3S”技術(shù)，成為遙感技術(shù)應(yīng)用的主流。GIS是數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。

1.7 數(shù)字攝影測量技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字攝影技術(shù)的成熟，推進了制圖工作的現(xiàn)代化，改善了基礎(chǔ)圖件的質(zhì)量和成圖效率，并影響著遙感技術(shù)的調(diào)查方法。該技術(shù)的產(chǎn)品可直接作為GIS的數(shù)據(jù)源，便于遙感與GIS一體化研究與開發(fā)。如我國自己開發(fā)的全數(shù)字攝影測量軟件VIRTUOZO，具有數(shù)字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

1.8 遙感技術(shù)應(yīng)用成果向著便于保存、復(fù)制、攜帶及傳輸方向發(fā)展。這意味著遙感技術(shù)應(yīng)用成果的數(shù)字化。由于是數(shù)字成果，可載于多種介質(zhì)上，如CD-ROM、磁帶及計算機硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數(shù)字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數(shù)字國土”工程的實施，遙感應(yīng)用成果數(shù)字化顯得尤其必要。

2 遙感信息在水工中的應(yīng)用

2.1 在水文地質(zhì)中的應(yīng)用

遙感信息技術(shù)主要是用來進行測繪，以此提高水文地質(zhì)勘查的準(zhǔn)確性，同時也便于對水文地質(zhì)工作展開定量或者是定性分析。遙感信息技術(shù)能夠進行光譜合成，也可能進行圖像處理，而這樣的功能正是水文地質(zhì)勘查需要的，如果地域比較特殊，工作人員借助遙感技術(shù)能夠分辨出水質(zhì)與植物，依據(jù)水質(zhì)與植物之間的關(guān)系，就此推斷出該區(qū)域水質(zhì)的具體情況。遙信信息技術(shù)在水文地質(zhì)中的應(yīng)用，還便于地下水系統(tǒng)分析，這樣工作人員就能夠隨時對地下水水質(zhì)情況進行了解，一旦發(fā)現(xiàn)污染，會立即展開評價，采取措施。紅外熱感技術(shù)也是應(yīng)用在水文地質(zhì)勘查中一項非常重要的技術(shù)，該技術(shù)主要用來進行地下熱水勘察，工作人員利用紅外成像，能夠直接判斷出地表溫度，而后再進行精確的計算，即可分析出地下熱水情況。

2.2 在工程地質(zhì)中的應(yīng)用

目前，我國工程選址中基本上都會應(yīng)用遙感信息技術(shù)，尤其是大型工程選址，遙感信息技術(shù)更是不可或缺。工程選址過程中運用遙感技術(shù)，能夠提升地質(zhì)評價的準(zhǔn)確性，以此實現(xiàn)選址區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況進行更為科學(xué)的分析，利于工程建設(shè)進行有效的規(guī)劃。工程地質(zhì)中應(yīng)用遙感信息技術(shù)，能夠得到最為直觀的圖像，工作人員可以依據(jù)圖像內(nèi)容進行分析，而且由于圖像是通過衛(wèi)星影像傳輸?shù)?，所以觀測質(zhì)量完全能夠保證。借助衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，能夠?qū)庾V數(shù)據(jù)展開認真的處理以及科學(xué)的計算，這對工程選址來說異常重要，通常情況下，工程選址人員都是依據(jù)這些數(shù)據(jù)來完成選址工作。遙感信息技術(shù)能夠?qū)⒌乇韴D像顯現(xiàn)出來，而工作人員則可以通過地表圖像對該區(qū)域內(nèi)的地貌、地質(zhì)環(huán)境等展開分析，這不僅能夠保證工程選線具有真實性，還能夠保證工程合理。與此同時，遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，還能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害情況進行判斷，通過構(gòu)建科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，對工程區(qū)域內(nèi)可能會出現(xiàn)的災(zāi)害情況進行評估，再充分的利用風(fēng)險評價，兩者統(tǒng)一起來，對工程順利進展奠定了基礎(chǔ)。

2.3 在環(huán)境地質(zhì)中的應(yīng)用

遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，有利于環(huán)境監(jiān)測水平的提高。遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，有利于工作人員對水資源污染狀態(tài)展開分析，針對污染嚴重程度，工作人員可以進行不同程度的測量。比如對于工業(yè)廢水，通常是利用遙感信息技術(shù)中熱感圖像，通過圖像分析，工作人員能夠掌握工業(yè)廢水污染范圍，具體分布情況以及污染程度等?，F(xiàn)階段，遙感信息技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用程度更加深入，專家學(xué)者也對此進行了大力的研究，取得了比較好的效果。目前，遙感信息技術(shù)能夠?qū)λ亮魇闆r進行密切的監(jiān)測，同時也能夠?qū)Φ刭|(zhì)變化情況展開監(jiān)測，這對我國水資源保護，提高水資源利用率有著積極的作用。

結(jié)束語

綜上所述，可知遙感信息技術(shù)已經(jīng)在水工環(huán)中得到了深入的應(yīng)用，當(dāng)然隨著遙感技術(shù)研究的深入，技術(shù)水平的提升，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域會更加的廣泛，優(yōu)勢會更加的突出。因為遙感信息技術(shù)的應(yīng)用，使得水工環(huán)工作人員不必經(jīng)常進行外業(yè)測量，以此提升了工作效率。當(dāng)然具體如何應(yīng)用遙感信息技術(shù)，還需要工作任意結(jié)合具體的工程實踐而定。

參考文獻

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[2]張燦.談國內(nèi)外在水工環(huán)領(lǐng)域中遙感技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（13）.

第4篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞：遙感水質(zhì)監(jiān)測遙感數(shù)據(jù)

1水體遙感監(jiān)測的基本理論

1.1水體遙感監(jiān)測原理、特點。影響水質(zhì)的參數(shù)有：水中懸浮物、藻類、化學(xué)物質(zhì)、溶解性有機物、熱釋放物、病原體和油類物質(zhì)等。隨著遙感技術(shù)的革新和對物質(zhì)光譜特征研究的深入，可以監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)種類也在逐漸增加，除了熱污染和溢油污染等突發(fā)性水污染事故的監(jiān)測外，用遙感監(jiān)測的水質(zhì)數(shù)據(jù)大致可以分為以下四大類：渾濁度、浮游植物、溶解性有機物、化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)。

利用遙感技術(shù)進行水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的主要機理是被污染水體具有獨特的有別于清潔水體的光譜特征，這些光譜特征體現(xiàn)在其對特定波長的光的吸收或反射，而且這些光譜特征能夠為遙感器所捕獲并在遙感圖象中體現(xiàn)出來。如當(dāng)水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化時，浮游植物中的葉綠素對近紅外波段具有明顯的“陡坡效應(yīng)”，故而這類水體兼有水體和植物的光譜特征，即在可見光波段反射率低，在近紅外波段反射率卻明顯升高。

1.2水質(zhì)參數(shù)的遙感監(jiān)測過程。首先，根據(jù)水質(zhì)參數(shù)選擇遙感數(shù)據(jù)，并獲得同期內(nèi)的地面監(jiān)測的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)?，F(xiàn)今廣泛使用的遙感圖象波段較寬，所反映的往往是綜合信息，加之太陽光、大氣等因素的影響，遙感信息表現(xiàn)的不甚明顯，要對遙感數(shù)據(jù)進行一系列校正和轉(zhuǎn)換將原始數(shù)字圖像格式轉(zhuǎn)換為輻射值或反射率值。然后根據(jù)經(jīng)驗選擇不同波段或波段組合的數(shù)據(jù)與同步觀測的地面數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，再經(jīng)檢驗得到最后滿意的模型方程（如圖）。

圖1：遙感監(jiān)測水質(zhì)步驟簡圖

2水質(zhì)遙感監(jiān)測常用的遙感數(shù)據(jù)

2.1多光譜遙感數(shù)據(jù)。在水質(zhì)遙感監(jiān)測中常用的多光譜遙感數(shù)據(jù)，包括美國Landsat衛(wèi)星的MSS、TM、ETM 數(shù)據(jù)，法國SPOT衛(wèi)星的HRV數(shù)據(jù)，氣象衛(wèi)星NOAA的AVHRR數(shù)據(jù)，印度遙感IRS系統(tǒng)的LISS數(shù)據(jù)，日本JERS衛(wèi)星的OPS(光學(xué)傳感器)接收的多光譜圖像數(shù)據(jù)，中巴地球資源1號衛(wèi)星（CBERS--1）CCD相機數(shù)據(jù)等。

Landsat數(shù)據(jù)是目前應(yīng)用較廣的數(shù)據(jù)。1972年Landsat1發(fā)射后，MSS數(shù)據(jù)便開始被用于水質(zhì)研究中。如解亞龍等用MSS數(shù)據(jù)對滇池懸浮物污染豐度進行了研究，明確了遙感數(shù)據(jù)與懸浮物濃度的關(guān)系；張海林等用MSS和TM數(shù)據(jù)建立了內(nèi)陸水體的水質(zhì)模型；Anne等人用TM和ETM 數(shù)據(jù)對芬蘭的海岸水體進行了研究。

SPOT地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)，較陸地衛(wèi)星最大的優(yōu)勢是最高空間分辨率達10m。SPOT數(shù)據(jù)應(yīng)用于水質(zhì)研究中，學(xué)者們也做了一些研究。如可以利用SPOT數(shù)據(jù)來估算懸浮物質(zhì)濃度和估計藻類生物參數(shù)。

AVHRR(高級甚高分辨率輻射計)是裝載在NOAA列衛(wèi)星上的傳感器，每天都可以提供可見光圖像和兩幅熱紅外圖像，在水質(zhì)監(jiān)測等許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如1986年，國家海洋局第二海洋研究所用NOAA數(shù)據(jù)對杭州灣懸浮固體濃度進行了研究。

2.2高光譜遙感數(shù)據(jù)

2.2.1成像光譜儀數(shù)據(jù)。成像光譜儀也稱高光譜成像儀，實質(zhì)上是將二維圖像和地物光譜測量結(jié)合起來的圖譜合一的遙感技術(shù)，其光譜分辨率高達納米數(shù)量級。國內(nèi)外的學(xué)者主要利用的有：美國的AVIRIS數(shù)據(jù)、加拿大的CASI數(shù)據(jù)、芬蘭的AISA數(shù)據(jù)、中國的PHI數(shù)據(jù)以及OMIS數(shù)據(jù)、SEAWIFS數(shù)據(jù)等進行了水體水質(zhì)遙感研究，對一些水質(zhì)參數(shù)，如葉綠素濃度、懸浮物濃度、溶解性有機物作了估測。

2.2.2非成像光譜儀數(shù)據(jù)。非成像光譜儀主要指各種野外工作時用的地面光譜測量儀，地物的光譜反射率不以影像的形式記錄，而以圖形等非影像形式記錄。常見的有ASD野外光譜儀、便攜式超光譜儀等。如對我國太湖進行水質(zhì)監(jiān)測時，水面光譜測量就用了GRE-1500便攜式超光譜儀，光譜的響應(yīng)范圍0.30~1.1um，共512個測量通道，主要將其中0.35~0.90um的316個通道的數(shù)據(jù)用于水質(zhì)光譜分析。并且非成像光譜儀與星載高光譜數(shù)據(jù)的結(jié)合，可望研究出具有一定適用性的水質(zhì)參數(shù)反演模型。

2.3新型衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。新的衛(wèi)星陸續(xù)升空為水質(zhì)遙感監(jiān)測提供了更高空間、時間和光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)。如美國的LandsatETM 、EO--1ALI、MODIS，歐空局的EnvlsatMERIS等多光譜數(shù)據(jù)和美國的EO-1Hyperion高光譜數(shù)據(jù)。Koponen用AISA數(shù)據(jù)模擬MERIS數(shù)據(jù)對芬蘭南部的湖泊水質(zhì)進行分類，結(jié)果表明分類精度和利用AISA數(shù)據(jù)幾乎相同；Hanna等利用AISA數(shù)據(jù)模擬MODIS和MERIS數(shù)據(jù)來研究這兩種數(shù)據(jù)在水質(zhì)監(jiān)測中的可用性時發(fā)現(xiàn)；MERIS以705nm為中心的波段9很適合用來估算葉綠素a的濃度，但是利用模擬的MODIS數(shù)據(jù)得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI數(shù)據(jù)和HyMap數(shù)據(jù)結(jié)合，對德國梅克萊堡州湖區(qū)水質(zhì)進行了監(jiān)測，為營養(yǎng)參數(shù)和葉綠素濃度的定量化建立了算法。

3水質(zhì)遙感存在的問題與發(fā)展趨勢

3.1存在的問題：①多數(shù)限定于定性研究，或進行已有的航空和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析，卻很少進行定量分析。②監(jiān)測精度不高，各種算法以經(jīng)驗、半經(jīng)驗方法為主。③算法具有局部性、地方性和季節(jié)性，適用性、可移植性差。④監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數(shù)。⑤遙感水質(zhì)監(jiān)測的波段范圍小，多集中于可見光和近紅外波段范圍，而且光譜分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水質(zhì)的研究。

3.2發(fā)展趨勢

3.2.1建立遙感監(jiān)測技術(shù)體系。研究利用新型遙感數(shù)據(jù)進行水質(zhì)定量監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)與方法，形成一個標(biāo)準(zhǔn)化的水安全定量遙感監(jiān)測技術(shù)體系，針對不同類型的內(nèi)陸水體，建立多種水質(zhì)參數(shù)反演算法，實現(xiàn)實驗遙感和定量遙感的跨躍，從中獲得原始創(chuàng)新性的成果。

3.2.2加強水質(zhì)遙感基礎(chǔ)研究。加深對遙感機理的認識，特別是水質(zhì)對表層水體的光學(xué)和熱量特征的影響機理上，以進一步發(fā)展基于物理的模型，把水質(zhì)參數(shù)更好的和遙感器獲得的光學(xué)測量值聯(lián)系起來；加深目視解譯和數(shù)字圖象處理的研究，提高遙感影象的解譯精度；增強高光譜遙感的研究，完善航空成像光譜儀數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

3.2.3開展微波波段對水質(zhì)的遙感監(jiān)測。常規(guī)水質(zhì)遙感監(jiān)測波段范圍多數(shù)選擇在可見光或近紅外，尤其是缺乏微波波段表面水質(zhì)的研究情況。將微波波段與可見光或近紅外復(fù)合可提高對表面水質(zhì)參數(shù)的反演能力。

3.2.4拓寬遙感水質(zhì)監(jiān)測項。現(xiàn)階段水質(zhì)遙感局限于某些特定的水質(zhì)參數(shù)，葉綠素、懸浮物及與之相關(guān)的水體透明度、渾濁度等參數(shù)，對可溶性有機物、COD等參數(shù)光譜特征和定量遙感監(jiān)測研究較少，拓寬遙感監(jiān)測項是今后的發(fā)展趨勢之一。應(yīng)加強其他水質(zhì)參數(shù)的光譜特征研究，以擴大水質(zhì)參數(shù)的定量監(jiān)測種類，進一步建立不同水質(zhì)參數(shù)的光譜特征數(shù)據(jù)庫。

3.2.5提高水質(zhì)遙感監(jiān)測精度。研究表明利用遙感進行水質(zhì)參數(shù)反演，其反演精度、穩(wěn)定度、空間可擴展性受遙感波段設(shè)置影響較大，利用星載高光譜數(shù)據(jù)進行水質(zhì)參數(shù)反演，對其上百的波段寬度為10nm左右的連續(xù)波段與主要水質(zhì)參數(shù)的波譜響應(yīng)特性進行研究，確定水質(zhì)參數(shù)診斷性波譜及波段組合，形成構(gòu)造水質(zhì)參數(shù)遙感模型和反演的核心技術(shù)，提高水質(zhì)監(jiān)測精度。

3.2.6擴展水質(zhì)遙感監(jiān)測模型空間。系統(tǒng)深入的研究水質(zhì)組分的內(nèi)在光學(xué)特性，利用高光譜數(shù)據(jù)和中、低分辨率多光譜數(shù)據(jù)進行水質(zhì)遙感定量監(jiān)測機理研究，進行水質(zhì)組分的

定量提取和組分間混合信息的剝離，消除水質(zhì)組分間的相互干擾，建立不受時間和地域限制的水質(zhì)參數(shù)反演算法，形成利用中內(nèi)陸水體水質(zhì)多光譜遙感監(jiān)測方法和技術(shù)研究低分辨率遙感數(shù)據(jù)進行大范圍、動態(tài)監(jiān)測的遙感定量模型。

3.2.7改進統(tǒng)計分析技術(shù)。利用光譜分辨率較低的寬波段遙感數(shù)據(jù)得到的水質(zhì)參數(shù)算法精度都不是很高，可以借鑒已在地質(zhì)、生態(tài)等領(lǐng)域應(yīng)用的混合光譜分解技術(shù)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類技術(shù)等，充分挖掘水質(zhì)信息，建立不受時間和地域限制的水質(zhì)參數(shù)反演算法，提高遙感定量監(jiān)測精度。

3.2.8綜合利用“3S”技術(shù)。利用遙感技術(shù)視域廣，信息更新快的特點，實時、快速地提取大面積流域及其周邊地區(qū)的水環(huán)境信息及各種變化參數(shù)；GPS為所獲取的空間目標(biāo)及屬性信息提供實時、快速的空間定位，實現(xiàn)空間與地面實測數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系；GIS完成龐大的水資源環(huán)境信息存儲、管理和分析。將“3S”技術(shù)在水質(zhì)遙感監(jiān)測中綜合應(yīng)用，建立水質(zhì)遙感監(jiān)測和評價系統(tǒng)，實現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量信息的準(zhǔn)確、動態(tài)快速，推動國家水安全預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)。參考文獻：

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第5篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞：地質(zhì)礦產(chǎn)勘查；3S技術(shù)；應(yīng)用研究

在當(dāng)前我國經(jīng)濟和社會平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展的背景下，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作成了非常重要的工作，它為國民經(jīng)濟發(fā)展提供了重要能源基礎(chǔ)，能夠有效保障各行各領(lǐng)域的能源需求。隨著我國綜合國力的不斷增強，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，越來越多的先進技術(shù)開始在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中應(yīng)用，其中最為突出的就是3S技術(shù)，能夠極大的提高勘察工作的效率。

1.3S技術(shù)分析

所謂3S技術(shù)，即全球定位技術(shù)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）的統(tǒng)稱，這三種技術(shù)在實踐中能夠形成同一互補且相互獨立的有機整體。其中全球定位技術(shù)（GPS）所起到的作用是進行位置坐標(biāo)標(biāo)注、地理信息系統(tǒng)（GIS）對數(shù)據(jù)進行分析和比對并篩選出有效信息、遙感技術(shù)（RS）作用是獲取樣本數(shù)據(jù)，3S技術(shù)的集成應(yīng)用如圖1所示。

1.1全球定位系統(tǒng)技術(shù)

目前全球定位系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的是美國開發(fā)研制的GPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)由24枚離地約20000km的衛(wèi)星組成，圍繞著6個軌道進行運轉(zhuǎn)，使用者通過該系統(tǒng)能夠獲取到準(zhǔn)確的位置，誤差僅為1m左右。GPS不僅僅能夠提供準(zhǔn)確的位置，還能夠提供運行軌跡分析。在實踐中應(yīng)用具有以下明顯的優(yōu)勢：一是穩(wěn)定性較好，不受外界天氣因素的干擾、不受時間、空間的干擾，能夠?qū)崟r地提供準(zhǔn)確的多維定點；二是能夠較為快速地進行定時、定點，還能夠?qū)\行軌道進行預(yù)測和分析；三是應(yīng)用范圍廣泛，不僅僅在目前的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查方面能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，同時在交通、水利等諸多領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用；四是服務(wù)的范圍廣泛，如上文所述，GPS系統(tǒng)只需要24顆衛(wèi)星即可覆蓋全球的定位；五是定位法則便捷，使用者不需要在特定位置進行定位，可以檢測到運動的物體，隨意移動都可以獲取到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1.2地理信息系統(tǒng)技術(shù)

地理信息系統(tǒng)簡而言之，屬于一種處理數(shù)據(jù)的計算機軟件系統(tǒng)，能夠?qū)Φ乩硇畔?shù)據(jù)進行管理。主要的作用在于能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析、修改、儲存、分類、輸出等一系列的處理。同時還能夠通過數(shù)據(jù)加工以特定的形式進行轉(zhuǎn)換，標(biāo)注在地圖上，進而實現(xiàn)信息的可視化。除此之外，地理信息系統(tǒng)還能夠?qū)?shù)據(jù)進行處理和加工，進行動態(tài)顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，所處理的數(shù)據(jù)能夠為地質(zhì)礦產(chǎn)提供有效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1.3遙感技術(shù)

遙感技術(shù)的原理是通過電磁波的發(fā)射、吸收這樣反復(fù)循環(huán)的過程，對電磁波信息進行分析，形成數(shù)據(jù)圖像，通過不直接接觸物體的情況下，來辨識物體。遙感技術(shù)成像的方法有兩種，即膠卷成像，利用相機膠卷來進行拍攝，發(fā)展至今，膠卷成像已成為過去式，目前普遍采用數(shù)字成像的方式，利用計算機來對電波信號進行處理，轉(zhuǎn)換為規(guī)則圖像。遙感技術(shù)能夠節(jié)省人力物力，簡單地獲取到有效的信息，尤其是面對一些環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域，遙感技術(shù)能夠拍攝出不同角度的信息，通過三維成像的方式來還原物體圖像。

2.地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中3S技術(shù)應(yīng)用分析

2.1全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用分析

全球定位GPS系統(tǒng)自投入使用之日到如今，已運用了幾十年的時間，全球定位GPS系統(tǒng)的應(yīng)用能夠為地質(zhì)工作者提供地質(zhì)礦產(chǎn)的時間、空間和地理數(shù)據(jù)信息，具有非常大的應(yīng)用價值。全球定位GPS系統(tǒng)操作簡單，衛(wèi)星定位技術(shù)作為信息化的重要組成部分，在地質(zhì)礦產(chǎn)工作的勘查領(lǐng)域已成為非常重要的部分。在礦產(chǎn)資源勘查的實踐中，我們主要通過全球定位GPS系統(tǒng)和北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。全球定位GPS系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的無線電定位系統(tǒng)而言，受天氣的影響更小，準(zhǔn)確度更高，通過對衛(wèi)星定位系統(tǒng)的利用，能夠有效監(jiān)測地質(zhì)情況，能夠準(zhǔn)確定位出礦產(chǎn)資源的具置，對礦產(chǎn)發(fā)展情況進行準(zhǔn)確的定位，以便于地質(zhì)工作者更加高效率的開展工作。全球定位GPS系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中進行測量時，需要根據(jù)實際的地形進行測繪，主要的目的是為礦區(qū)提供不同比例的地形圖，以滿足實際勘查的需要，針對不同的項目，以往主要采取的是經(jīng)緯儀和測距儀進行測圖，實際運行過程中需要按照設(shè)定控制網(wǎng)點、控制次網(wǎng)點并結(jié)合加密控制點進行測量，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上述測量的方式煩瑣，全球定位GPS系統(tǒng)的應(yīng)用能夠滿足實際項目所需要的精度、速度以及費用等方面的要求，操作相對簡單，在地質(zhì)測量中能夠廣泛使用。在發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)藏區(qū)后，首先應(yīng)該建立GPS網(wǎng)，由于不屬于不同的地質(zhì)勘探工程，礦區(qū)可以通過地質(zhì)技術(shù)來制作簡易的全球定位GPS系統(tǒng)控制網(wǎng)，在此基礎(chǔ)之上來實現(xiàn)測設(shè)基線的項目，以確保地質(zhì)勘查項目的順利運行。針對礦區(qū)GPS控制網(wǎng)構(gòu)建而言，能夠完成地質(zhì)工程的測量工作，這樣一來不僅僅能夠節(jié)省工作時間，還能夠極大提升經(jīng)濟效益。在完成基線點測量工作之后，開始沿著基線點布設(shè)主要的測量線，沿著基線點零的位置，順時針將望遠鏡旋轉(zhuǎn)90°，將勘探線方向作為主要的施測剖面。然后在勘探方向分別通過全球定位GPS系統(tǒng)對不同的地形點進行探勘，并利用全球定位GPS系統(tǒng)對地形點進行測定，并根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)來外出完成測量作用，對數(shù)據(jù)進行匯總分析后，可繪制出礦區(qū)的剖面圖。

2.2地理信息技術(shù)的應(yīng)用分析

地理信息技術(shù)是基于信息技術(shù)發(fā)展而來的地理信息管理系統(tǒng)，信息技術(shù)本身就具備了綜合信息、動態(tài)預(yù)測、信息分析和處理的能力，因此地理信息技術(shù)優(yōu)勢十分明顯。地理信息技術(shù)包含了數(shù)據(jù)的管理、傳輸、錄入和分析等，最后經(jīng)過處理得出最終的數(shù)據(jù)，能夠直觀地展現(xiàn)在地質(zhì)工作者面前，在減災(zāi)防災(zāi)方面具有非常大的應(yīng)用價值。我國各地區(qū)的自然資源局就通過地理信息技術(shù)，繪制了全國的地質(zhì)信息圖，這對于全國各地的礦產(chǎn)開發(fā)、勘查工作提供了良好的基礎(chǔ)，同時也避免了數(shù)據(jù)重復(fù)產(chǎn)生的成本。利用地理信息技術(shù)還能夠?qū)^(qū)域的礦洞、山脈等地形圖具體成數(shù)據(jù)信息，產(chǎn)生多維度的信息預(yù)報，為地質(zhì)發(fā)展情況提供準(zhǔn)確有效的信息數(shù)據(jù)，同時也為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查和開發(fā)提供信息平臺，有效提高了工作效率。在開展地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的過程中，地理信息技術(shù)應(yīng)用的地質(zhì)圖像能夠發(fā)揮出重要的作用，因此在進行勘查的過程中，地質(zhì)圖像的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，是之后工作的重要基礎(chǔ)，為確保地質(zhì)圖像的準(zhǔn)確性，需要在測繪領(lǐng)域、采礦領(lǐng)域數(shù)據(jù)工作等方面加強質(zhì)量控制，在實際勘查的工作中，工作人員可以應(yīng)用專業(yè)的分析模型和地理信息系統(tǒng)，這對確保地質(zhì)圖像的準(zhǔn)確性有很大的效果。地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的信息資料對地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有很大的影響，地質(zhì)工作人員在工作中會引用到前人留下的信息資料，因此為提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的質(zhì)量，必須要加強地質(zhì)探勘的資料管理工作，應(yīng)用地理信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)勘探資料的電子化錄入，這對于信息資料的安全性保障有了很大的提高，通過地理信息技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)圖形與信息資料的建立，能夠為用戶提供可靠的依據(jù)，因此為確保地理信息系統(tǒng)的高效性，必須要加強礦產(chǎn)勘查資料的完整性和真實性。為進一步提高地質(zhì)勘查工作的有效性和高效性，還需要加強地質(zhì)定量分析工作，這是非常關(guān)鍵的內(nèi)容。在實際工作過程中，地理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的充分利用，同時還可以構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，提高信息數(shù)據(jù)的處理效率，這對促進礦產(chǎn)勘查工作的順利進行意義重大，目前這項信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展并不全面，在外來需要不斷地提高智能化的技術(shù)水平，才能夠有效發(fā)揮出地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

2.3遙感技術(shù)的應(yīng)用分析

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，遙感技術(shù)也在不斷地改進和完善，在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域，遙感技術(shù)的應(yīng)用已不再是純粹的遙感技術(shù)應(yīng)用，同時還集成了地球物理信息、圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、三維可視化及虛擬仿真等諸多先進技術(shù)，這樣綜合的技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)了虛擬礦產(chǎn)資源勘查區(qū)，以實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的虛擬勘查，如圖2所示。遙感技術(shù)作為3S技術(shù)中的一種，能夠?qū)^(qū)域的地殼和地層結(jié)構(gòu)進行綜合分析，并具體繪制成像。同時還能夠針對該地區(qū)的礦產(chǎn)資源，描繪出具體的分布圖與分布規(guī)律信息。這對于傳統(tǒng)采用人工的方式進行勘察，效率提升很大，同時對于環(huán)境惡劣、荒漠地區(qū)的勘查，遙感技術(shù)的應(yīng)用能夠替代人工的方式進行資料收集，為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查提供了極大的便利，提高了礦床的發(fā)現(xiàn)概率，為地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查、開發(fā),提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。不同地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造運動，導(dǎo)致了地質(zhì)礦產(chǎn)的地區(qū)分布差異，特定區(qū)域中地質(zhì)礦產(chǎn)存在的條件一般為特定的巖石組合，因此巖石作用十分重要，巖石自身所具有的光譜特點為遙感技術(shù)的應(yīng)用提供了極大的便利，分析遙感圖像接觸圖像的各個參數(shù)進行差異化分析，以識別巖石的特性，而地質(zhì)礦產(chǎn)的分部主要集中在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的邊緣以及特殊變異部位。通過不同遙感技術(shù)進行找礦的關(guān)鍵在于從礦物質(zhì)產(chǎn)生的時間上進行分析，以確定礦產(chǎn)分部的因素，是否展現(xiàn)出帶狀分部的特征，在特定礦產(chǎn)區(qū)域，借助影響提取主要的信息，同時能夠?qū)ο鄳?yīng)的地質(zhì)影響進行分析，將有效的礦產(chǎn)資源位置信息提取出來，讓地質(zhì)工作者對整個區(qū)域的地質(zhì)情況有一個綜合的把握，進而確定找礦的理論依據(jù)。遙感技術(shù)的應(yīng)用能夠一定程度上解釋地質(zhì)信息，地質(zhì)構(gòu)造運動會導(dǎo)致地殼內(nèi)部活動，同時礦作用、熱事件、變質(zhì)會同步進行，地質(zhì)結(jié)構(gòu)事件控制了地質(zhì)內(nèi)部礦產(chǎn)資源儲量的變動，遙感技術(shù)的應(yīng)用能夠觀察到遙感圖像的變化情況，當(dāng)遙感圖像變動為線性時，圖像上會顯示呈持續(xù)形式或斷續(xù)形式的線狀、帶狀的分布影像，這個遙感影像說明地質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在著斷裂、節(jié)理等結(jié)構(gòu)，控制了巖漿的具體活動，同時對礦液的移動、儲存等都起到了十分重要的作用。當(dāng)?shù)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)在遙感圖像呈現(xiàn)出環(huán)狀時，即呈現(xiàn)出圓形的結(jié)構(gòu)環(huán)狀，說明地質(zhì)結(jié)構(gòu)的活動主要發(fā)生在地殼中，這是一個非常鮮明的外在特征?？偠灾瑹o論遙感圖像表現(xiàn)出來的形狀如何，是線性或者環(huán)形，通過遙感技術(shù)的應(yīng)用，所形成的圖像可對地質(zhì)工作者進行深入直觀的分析，這對于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查十分有幫助。

第6篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞：遙感信息 目視解譯 計算機信息提取

遙感實際上是通過接收（包括主動接收和被動接收方式）探測目標(biāo)物電磁輻射信息的強弱來表征的，它可以轉(zhuǎn)化為圖像的形式以相片或數(shù)字圖像表現(xiàn)。多波段影像是用多波段遙感器對同一目標(biāo)（或地區(qū)）一次同步攝影或掃描獲得的若干幅波段不同的影像。

在遙感影像處理分析過程中，可供利用的影像特征包括：光譜特征、空間特征、極化特征和時間特性。在影像要素中，除色調(diào)/彩色與物體的波譜特征有直接的關(guān)系外，其余大多與物體的空間特征有關(guān)。像元的色調(diào)/彩色或波譜特征是最基本的影像要素，如果物體之間或物體與背景之間沒有色調(diào)/彩色上的差異的話，他們的鑒別就無從說起。其次的影像要素有大小、形狀和紋理，它們是構(gòu)成某種物體或現(xiàn)象的元色調(diào)/彩色在空間（即影像）上分布的產(chǎn)物。物體的大小與影像比例尺密切相關(guān)；物體影像的形狀是物體固有的屬性；而紋理則是一組影像中的色調(diào)/彩色變化重復(fù)出現(xiàn)的產(chǎn)物，一般會給人以影像粗糙或平滑的視覺印象，在區(qū)分不同物體和現(xiàn)象時起重要作用。第三級影像要素包括圖形、高度和陰影三者，圖形往往是一些人工和自然現(xiàn)象所特有的影像特征。

遙感信息提取方法分類

常用的遙感信息提取的方法有兩大類：一是目視解譯，二是計算機信息提取。

1.1目視解譯

目視解譯是指利用圖像的影像特征（色調(diào)或色彩，即波譜特征）和空間特征（形狀、大小、陰影、紋理、圖形、位置和布局），與多種非遙感信息資料（如地形圖、各種專題圖）組合，運用其相關(guān)規(guī)律，進行由此及彼、由表及里、去偽存真的綜合分析和邏輯推理的思維過程。早期的目視解譯多是純?nèi)斯ぴ谙嗥辖庾g，后來發(fā)展為人機交互方式，并應(yīng)用一系列圖像處理方法進行影像的增強，提高影像的視覺效果后在計算機屏幕上解譯。

遙感影像目視解譯原則

遙感影像目視解譯的原則是先“宏觀”后“微觀”；先“整體”后“局部”；先“已知”后“未知”；先“易”后“難”等。一般判讀順序為，在中小比例尺像片上通常首先判讀水系，確定水系的位置和流向，再根據(jù)水系確定分水嶺的位置，區(qū)分流域范圍，然后再判讀大片農(nóng)田的位置、居民點的分布和交通道路。在此基礎(chǔ)上，再進行地質(zhì)、地貌等專門要素的判讀。

遙感影像目視解譯方法

（1）總體觀察

觀察圖像特征，分析圖像對判讀目的任務(wù)的可判讀性和各判讀目標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系。觀察各種直接判讀標(biāo)志在圖像上的反映，從而可以把圖像分成大類別以及其他易于識別的地面特征。

（2）對比分析

對比分析包括多波段、多時域圖像、多類型圖像的對比分析和各判讀標(biāo)志的對比分析。多波段圖像對比有利于識別在某一波段圖像上灰度相近但在其它波段圖像上灰度差別較大的物體；多時域圖像對比分析主要用于物體的變化繁衍情況監(jiān)測；而多各個類型圖像對比分析則包括不同成像方式、不同光源成像、不同比例尺圖像等之間的對比。各種直接判讀標(biāo)志之間的對比分析，可以識別標(biāo)志相同（如色調(diào)、形狀），而另一些標(biāo)識不同（紋理、結(jié)構(gòu)）的物體。對比分析可以增加不同物體在圖像上的差別，以達到識別目的。

（3）綜合分析

綜合分析主要應(yīng)用間接判讀標(biāo)志、已有的判讀資料、統(tǒng)計資料，對圖像上表現(xiàn)得很不明顯，或毫無表現(xiàn)的物體、現(xiàn)象進行判讀。間接判讀標(biāo)志之間相互制約、相互依存。根據(jù)這一特點，可作更加深入細致的判讀。如對已知判讀為農(nóng)作物的影像范圍，按農(nóng)作物與氣候、地貌、土質(zhì)的依賴關(guān)系，可以進一步區(qū)別出作物的種屬；河口泥沙沉積的速度、數(shù)量與河流匯水區(qū)域的土質(zhì)、地貌、植被等因素有關(guān)，長江、黃河河口泥沙沉積情況不同，正是因為流域內(nèi)的自然環(huán)境不同所至。地圖資料和統(tǒng)計資料是前人勞動的可靠結(jié)果，在判讀中起著重要的參考作用，但必須結(jié)合現(xiàn)有圖像進行綜合分析，才能取得滿意的結(jié)果。實地調(diào)查資料，限于某些地區(qū)或某些類別的抽樣，不一定完全代表整個判讀范圍的全部特征。只有在綜合分析的基礎(chǔ)上，才能恰當(dāng)應(yīng)用、正確判讀。

（4）參數(shù)分析

參數(shù)分析是在空間遙感的同時，測定遙感區(qū)域內(nèi)一些典型物體（樣本）的輻射特性數(shù)據(jù)、大氣透過率和遙感器響應(yīng)率等數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進行分析，達到區(qū)分物體的目的。大氣透過率的測定可同時在空間和地面測定太陽輻射照度，按簡單比值確定。儀器響應(yīng)率由實驗室或飛行定標(biāo)獲取。利用這些數(shù)據(jù)判定未知物體屬性可從兩個方面進行。其一，用樣本在圖像上的灰度與其他影像塊比較，凡灰度與某樣本灰度值相同者，則與該樣本同屬性；其二，由地面大量測定各種物體的反射特性或發(fā)射特性，然后把它們轉(zhuǎn)化成灰度。然后根據(jù)遙感區(qū)域內(nèi)各種物體的灰度，比較圖像上的灰度，即可確定各類物體的分布范圍。

1.2計算機信息提取

利用計算機進行遙感信息的自動提取則必須使用數(shù)字圖像，由于地物在同一波段、同一地物在不同波段都具有不同的波譜特征，通過對某種地物在各波段的波譜曲線進行分析，根據(jù)其特點進行相應(yīng)的增強處理后，可以在遙感影像上識別并提取同類目標(biāo)物。早期的自動分類和圖像分割主要是基于光譜特征，后來發(fā)展為結(jié)合光譜特征、紋理特征、形狀特征、空間關(guān)系特征等綜合因素的計算機信息提取。

1.2.1自動分類

常用的信息提取方法是遙感影像計算機自動分類。首先，對遙感影像室內(nèi)預(yù)判讀，然后進行野外調(diào)查，旨在建立各種類型的地物與影像特征之間的對應(yīng)關(guān)系并對室內(nèi)預(yù)判結(jié)果進行驗證。工作轉(zhuǎn)入室內(nèi)后，選擇訓(xùn)練樣本并對其進行統(tǒng)計分析，用適當(dāng)?shù)姆诸惼鲗b感數(shù)據(jù)分類，對分類結(jié)果進行后處理，最后進行精度評價。遙感影像的分類一般是基于地物光譜特征、地物形狀特征、空間關(guān)系特征等方面特征，目前大多數(shù)研究還是基于地物光譜特征。在計算機分類之前，往往要做些預(yù)處理，如校正、增強、濾波等，以突出目標(biāo)物特征或消除同一類型目標(biāo)的不同部位因照射條件不同、地形變化、掃描觀測角的不同而造成的亮度差異等。利用遙感圖像進行分類，就是對單個像元或比較勻質(zhì)的像元組給出對應(yīng)其特征的名稱，其原理是利用圖像識別技術(shù)實現(xiàn)對遙感圖像的自動分類。計算機用以識別和分類的主要標(biāo)志是物體的光譜特性，圖像上的其它信息如大小、形狀、紋理等標(biāo)志尚未充分利用。計算機圖像分類方法，常見的有兩種，即監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類。監(jiān)督分類，首先要從欲分類的圖像區(qū)域中選定一些訓(xùn)練樣區(qū)，在這樣訓(xùn)練區(qū)中地物的類別是已知的，用它建立分類標(biāo)準(zhǔn)，然后計算機將按同樣的標(biāo)準(zhǔn)對整個圖像進行識別和分類。它是一種由已知樣本，外推未知區(qū)域類別的方法；非監(jiān)督分類是一種無先驗（已知）類別標(biāo)準(zhǔn)的分類方法。對于待研究的對象和區(qū)域，沒有已知類別或訓(xùn)練樣本作標(biāo)準(zhǔn)，而是利用圖像數(shù)據(jù)本身能在特征測量空間中聚集成群的特點，先形成各個數(shù)據(jù)集，然后再核對這些數(shù)據(jù)集所代表的物體類別。與監(jiān)督分類相比，非監(jiān)督分類具有下列優(yōu)點：不需要對被研究的地區(qū)有事先的了解，對分類的結(jié)果與精度要求相同的條件下，在時間和成本上較為節(jié)省，但實際上，非監(jiān)督分類不如監(jiān)督分類的精度高，所以監(jiān)督分類使用的更為廣泛。

1.2.2紋理特征分析

細小地物在影像上有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)，它反映了色調(diào)變化的頻率，紋理形式很多，包括點、斑、格、垅、柵。在這些形式的基礎(chǔ)上根據(jù)粗細、疏密、寬窄、長短、直斜和隱顯等條件還可再細分為更多的類型。每種類型的地物在影像上都有本身的紋理圖案，因此，可以從影像的這一特征識別地物。紋理反映的是亮度（灰度）的空間變化情況，有三個主要標(biāo)志：某種局部的序列性在比該序列更大的區(qū)域內(nèi)不斷重復(fù)；序列由基本部分非隨機排列組成；各部分大致都是均勻的統(tǒng)一體，在紋理區(qū)域內(nèi)的任何地方都有大致相同的結(jié)構(gòu)尺寸。這個序列的基本部分通常稱為紋理基元。因此可以認為紋理是由基元按某種確定性的規(guī)律或統(tǒng)計性的規(guī)律排列組成的，前者稱為確定性紋理（如人工紋理），后者呈隨機性紋理（或自然紋理）。對紋理的描述可通過紋理的粗細度、平滑性、顆粒性、隨機性、方向性、直線性、周期性、重復(fù)性等這些定性或定量的概念特征來表征。相應(yīng)的眾多紋理特征提取算法也可歸納為兩大類，即結(jié)構(gòu)法和統(tǒng)計法。結(jié)構(gòu)法把紋理視為由基本紋理元按特定的排列規(guī)則構(gòu)成的周期性重復(fù)模式，因此常采用基于傳統(tǒng)的Fourier頻譜分析方法以確定紋理元及其排列規(guī)律。此外結(jié)構(gòu)元統(tǒng)計法和文法紋理分析也是常用的提取方法。結(jié)構(gòu)法在提取自然景觀中不規(guī)則紋理時就遇到困難，這些紋理很難通過紋理元的重復(fù)出現(xiàn)來表示，而且紋理元的抽取和排列規(guī)則的表達本身就是一個極其困難的問題。在遙感影像中紋理絕大部分屬隨機性，服從統(tǒng)計分布，一般采用統(tǒng)計法紋理分析。目前用得比較多的方法包括：共生矩陣法、分形維方法、馬爾可夫隨機場方法等。共生矩陣是一比較傳統(tǒng)的紋理描述方法，它可從多個側(cè)面描述影像紋理特征。

1.2.3圖像分割

圖像分割就是指把圖像分成各具特性的區(qū)域并提取出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過程，此處特性可以是像素的灰度、顏色、紋理等預(yù)先定義的目標(biāo)可以對應(yīng)單個區(qū)域，也可以對應(yīng)多個區(qū)域。圖像分割是由圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟，在圖像工程中占據(jù)重要的位置。一方面，它是目標(biāo)表達的基礎(chǔ)，對特征測量有重要的影響；另一方面，因為圖像分割及其基于分割的目標(biāo)表達、特征抽取和參數(shù)測量的將原始圖像轉(zhuǎn)化為更抽象更緊湊的形式，使得更高層的圖像分析和理解成為可能。

圖像分割是圖像理解的基礎(chǔ)，而在理論上圖像分割又依賴圖像理解，彼此是緊密關(guān)聯(lián)的。圖像分割在一般意義下是十分困難的問題，目前的圖像分割一般作為圖像的前期處理階段，是針對分割對象的技術(shù)，是與問題相關(guān)的，如最常用到的利用閾值化處理進行的圖像分割。圖像分割有三種不同的途徑，其一是將各象素劃歸到相應(yīng)物體或區(qū)域的象素聚類方法即區(qū)域法，其二是通過直接確定區(qū)域間的邊界來實現(xiàn)分割的邊界方法，其三是首先檢測邊緣象素再將邊緣象素連接起來構(gòu)成邊界形成分割。

1）閾值與圖像分割

閾值是在分割時作為區(qū)分物體與背景象素的門限，大于或等于閾值的象素屬于物體，而其它屬于背景。這種方法對于在物體與背景之間存在明顯差別（對比）的景物分割十分有效。實際上，在任何實際應(yīng)用的圖像處理系統(tǒng)中，都要用到閾值化技術(shù)。為了有效地分割物體與背景，人們發(fā)展了各種各樣的閾值處理技術(shù)，包括全局閾值、自適應(yīng)閾值、最佳閾值等等。 2）梯度與圖像分割

當(dāng)物體與背景有明顯對比度時，物體的邊界處于圖像梯度最高的點上，通過跟蹤圖像中具有最高梯度的點的方式獲得物體的邊界，可以實現(xiàn)圖像分割。這種方法容易受到噪聲的影響而偏離物體邊界，通常需要在跟蹤前對梯度圖像進行平滑等處理，再采用邊界搜索跟蹤算法來實現(xiàn)。

3）邊界提取與輪廓跟蹤

為了獲得圖像的邊緣人們提出了多種邊緣檢測方法，如Sobel, Canny edge, LoG。在邊緣圖像的基礎(chǔ)上，需要通過平滑、形態(tài)學(xué)等處理去除噪聲點、毛刺、空洞等不需要的部分，再通過細化、邊緣連接和跟蹤等方法獲得物體的輪廓邊界。

4）Hough變換

對于圖像中某些符合參數(shù)模型的主導(dǎo)特征，如直線、圓、橢圓等，可以通過對其參數(shù)進行聚類的方法，抽取相應(yīng)的特征。

5）區(qū)域增長

區(qū)域增長方法是根據(jù)同一物體區(qū)域內(nèi)象素的相似性質(zhì)來聚集象素點的方法，從初始區(qū)域（如小鄰域或甚至于每個象素）開始，將相鄰的具有同樣性質(zhì)的象素或其它區(qū)域歸并到目前的區(qū)域中從而逐步增長區(qū)域，直至沒有可以歸并的點或其它小區(qū)域為止。區(qū)域內(nèi)象素的相似性度量可以包括平均灰度值、紋理、顏色等信息。

區(qū)域增長方法是一種比較普遍的方法，在沒有先驗知識可以利用時，可以取得最佳的性能，可以用來分割比較復(fù)雜的圖像，如自然景物。但是，區(qū)域增長方法是一種迭代的方法，空間和時間開銷都比較大。

1.2.4面向?qū)ο蟮倪b感信息提取

第7篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞： 光柵型成像光譜儀； 畸變量； 圖像拼接

引言20世紀80年代開始，成像光譜儀因能夠獲取高光譜分辨率景物或目標(biāo)的高光譜圖像，被廣泛應(yīng)用在航空、航天器上，從而對陸地、大氣、海洋等進行觀測[1]。成像光譜儀按分光方式的不同可分為光柵色散型、棱鏡色散型、濾光片型、干涉型和計算層析型。光柵型成像光譜儀中不同采樣步長的選擇及不合理的拼接方法會導(dǎo)致目標(biāo)圖像的畸變，從而會影響成像光譜儀在探測目標(biāo)時的準(zhǔn)確性和精度，使圖像信息缺失或者變形，造成探測誤差。因此可以看出畸變是影響光譜測量精度的重要原因之一，通過合理的方法減小畸變就非常必要。1光柵型成像光譜儀成像原理色散型成像光譜儀工作原理如圖1所示，目標(biāo)物的反射光通過前置物鏡成像在狹縫平面上，狹縫作為視場光闌使物體條帶的像通過，擋掉其他部分光。目標(biāo)物的條帶像經(jīng)準(zhǔn)直物鏡照射到色散元件上，經(jīng)色散元件在垂直狹縫方向按波長（λ）色散，由成像物鏡會聚成像在光譜儀像平面上的二維CCD探測器上。焦平面上平行于狹縫的水平方向，稱為空間維，每一行像元對應(yīng)于一個光譜波段的狹縫像；焦平面上垂直于狹縫方向，即色散方向，稱為光譜維，每一列像元對應(yīng)于狹縫上一個空間瞬時采樣視場的不同波長的光譜像。這樣，面陣探測器得到的每幀圖像是與狹縫對應(yīng)的目標(biāo)條帶區(qū)域的光譜圖像數(shù)據(jù)。若讓成像光譜儀相對目標(biāo)運動，讓前置物鏡形成的目標(biāo)像依次通過狹縫，同時記錄狹縫的光譜圖像，即得到目標(biāo)的光譜圖像三維數(shù)據(jù)立方體[2]。本文研究的光柵型成像光譜儀在掃描采樣的過程中，為了獲得準(zhǔn)確的目標(biāo)圖像，必須對載物臺的運動速度進行精確的控制。

本系統(tǒng)利用步進電機驅(qū)動載物臺運動。因此，載物臺的運動速度是通過對步進電機的轉(zhuǎn)速控制來實現(xiàn)的，而步進電機的轉(zhuǎn)速是由軟件來控制。步進電機給定的步長數(shù)即采樣步長直接影響到獲得目標(biāo)像的畸變量。由上所述的原理可知，由于目標(biāo)在探測器上成像只有一列，因此必須通過掃描的方式才能得到目標(biāo)景物的高光譜圖像。光學(xué)儀器第35卷

第2期韓軍，等：光柵成像光譜儀圖像畸變校準(zhǔn)方法研究

2拼接原理傳統(tǒng)的塊匹配法雖然精度高但存在速度過慢的缺點，本文應(yīng)用了一種結(jié)合區(qū)域特征與小波變換的圖像拼接方法，拼接流程如圖2所示。

2.1圖像預(yù)處理圖像在采集過程中經(jīng)常會受到光照明暗程度以及設(shè)備性能的優(yōu)劣等因素的影響而導(dǎo)致同一時間、同一地點拍攝的圖片在灰度值上的偏差，所以在后續(xù)處理前要對采集圖像進行預(yù)處理。

2.2圖像提取根據(jù)光柵型成像光譜儀的工作原理，某一通道的目標(biāo)信息是通過對采集到的一系列圖像中每一幅圖像特定波長的狹縫像信息準(zhǔn)確的提取和合成而來。

2.2.1通帶寬度的確定為了獲得一個通道的寬度，所以要選擇單色光源，由于激光單色性好，本文選擇波長為632.8 nm的HeNe激光器作為光源進行測量，讀出光譜采樣點，對采樣數(shù)據(jù)點進行高斯擬合處理就可以確定其通帶寬度。由于要提取的是某特定波長的通帶信息，所以需對波長定標(biāo)。

2.2.2波長定標(biāo)由于所用儀器的光譜范圍是400～900 nm，用低壓汞燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源來定標(biāo)。由于在400～900 nm的可見光波段內(nèi)的特征譜線有限，所以本文利用了二級光譜。選擇404.656 nm，435.833 nm，546.073 nm一級光譜和730.966 nm，809.312 nm，871.666 nm二級光譜等6條特征光譜[3]進行波長定標(biāo)。

2.3小波分解小波變換是時間（空間）頻率的局部化分析，它通過伸縮平移運算對信號（函數(shù)）逐步進行多尺度細化，最終達到高頻處時間細分，低頻處頻率細分，能自動適應(yīng)時頻信號分析的要求，從而可聚焦到信號的任意細節(jié)[4]。

2.4區(qū)域特征的選取和融合規(guī)則主要研究基于區(qū)域的小波融合算法，選用平均梯度作為區(qū)域特征來構(gòu)造新的融合算法，平均梯度用來衡量圖像的清晰程度，由此來反映圖像微小的細節(jié)反差。

2.5融合規(guī)則與算法利用相關(guān)系數(shù)的公式，采用循環(huán)式搜索與已經(jīng)截下來的圖片相關(guān)系數(shù)大于等于某一數(shù)值，一般都在相關(guān)系數(shù)大于等于0.9以上的模塊或區(qū)域，然后進行相應(yīng)的圖像拼接。具體來說，該算法可以分為以下幾個步驟：（1）對源圖像進行二維小波變換，將源圖像分解為表示低頻信息的近似子圖像和表示高頻信息的細節(jié)子圖像，細節(jié)子圖像分為水平方向，垂直方向和對角線方向；（2）使用加權(quán)，平均的融合規(guī)則合并最后一個分解層的近似子圖像，近似子圖像是圖像濾除細節(jié)信息所得，包含的是主要的背景信息；（3）對于細節(jié)子圖像系列采用基于鄰域平均梯度的融合規(guī)則；（4）一致性的檢驗。利用3×3或者5×5的窗口在融合后的圖像上移動，通過窗口周圍的像素來驗證窗口中心的像素，如果中心像素取自源圖像A的子圖像，而周圍的像素大部分取自源圖像B的子圖像，則把該中心像素改為對應(yīng)的源圖像B的子圖像在該位置的系數(shù)；（5）重構(gòu)圖像。根據(jù)融合規(guī)則確定的各子圖像進行小波反變換，重構(gòu)出融合圖像。3實驗

3.1通帶信息提取結(jié)果選擇波長為632.8 nm的HeNe激光器作為光源進行測量，讀出的光譜采樣點，對采樣數(shù)據(jù)點進行高斯擬合處理得出一個通帶寬度占13個像元，如表1所示為光譜采樣點數(shù)據(jù)。選擇404.656 nm，435.833 nm，546.073 nm一級光譜和730.966 nm，809.312 nm，871.666 nm二級光譜等6條特征光譜[5]，實驗采集到的特征波長和CCD探測單元的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進行擬合。 通過對線性擬合、二次擬合、三次擬合函數(shù)對已知波長誤差的均方根比較可知，三次多項式擬合可達到較高的波長定位精度，因此對于光譜儀波長定標(biāo)是采用三次多項式擬合的方法。圖3為其中一幅狹縫像及提取信息后的圖像，其中（a）為原始狹縫像。（b）為提取后的圖像。

3.2小波分解效果圖圖4為小波分解后的三分量：

4結(jié)論本文介紹了一定采樣步長不同拼接方法下校正光柵成像光譜儀圖像畸變量的原理和方法。實驗證明，基于區(qū)域和小波變換的拼接方法在采樣步長為0.002 1°時分劃板圖像的畸變量得到了減小，實現(xiàn)了成像光譜儀圖像畸變的修正。本文提出的方法有效地減小了成像光譜儀圖像的畸變，提高了成像光譜儀在探測目標(biāo)時的準(zhǔn)確性和精度，避免了因圖像信息缺失或者變形而造成的探測誤差。參考文獻：

[1]鄭玉權(quán)，禹秉熙.成像光譜儀分光技術(shù)概覽[J].遙感學(xué)報，2002，6（1）：75-79.

[2]杜述松，王詠梅，王英鑒.空間應(yīng)用干涉成像光譜儀的研究[J].光學(xué)儀器，2008，30（3）：77-82.

第8篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

摘要：遙感技術(shù)已經(jīng)成為一項快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測土地利用變化的重要手段，全國地理國情普查是一項重大的工程項目，在全國范圍內(nèi)，遙感影像在整個地理國情中占有很大的比重。

關(guān)鍵詞：遙感影像；地理國情；目視解譯；人工解譯；時效性

引言

地理國情主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及相互關(guān)系，是基本國情的重要組成部分。開展全國地理國情普查，系統(tǒng)掌握權(quán)威、客觀、準(zhǔn)確的地理信息，是制定和實施國家發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃、優(yōu)化國土空間開發(fā)格局和各類資源配置的重要依據(jù)，是推進生態(tài)環(huán)境保護、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重要支撐，是做好防災(zāi)減災(zāi)工作和急救保障服務(wù)的重要保障，也是相關(guān)行業(yè)開展調(diào)查統(tǒng)計工作的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為了全面把握當(dāng)前中國的地理情況和滿足經(jīng)濟社會發(fā)展需要和生態(tài)文明建設(shè)，國務(wù)院決定開展2013~2015年國情第一次國家地理的調(diào)查。遙感圖像信息提取技術(shù)能夠很好的利用遙感圖像中豐富的光譜、紋理、形狀等信息，提取的結(jié)果更適合于提取地理國情信息。這種技術(shù)在地理條件監(jiān)測中的應(yīng)用，不僅可以提高地理國情普查的地理條件的速度，而且還可以減少工作量，大大提高普查的效率。廣州市需完成覆蓋行政區(qū)域范圍內(nèi)約7434m2地理國情普查數(shù)據(jù)采集，開展廣州市地理國情調(diào)查是了解廣州市城市化進程和社會經(jīng)濟發(fā)展中的基本矛盾及發(fā)展趨勢的基本手段，是制定發(fā)展政策的重要支撐。通過全面獲取多尺度、多時相的歷史數(shù)據(jù)資料、遙感影像、土地利用信息以及社會經(jīng)濟統(tǒng)計信息等普查成果資料，結(jié)合遙感、遙感影像等空間技術(shù)，對廣州市發(fā)展過程中的地理國情特征進行動態(tài)監(jiān)測與分析，包括：城市擴張動態(tài)監(jiān)測分析和生態(tài)空間動態(tài)監(jiān)測分析等兩部分內(nèi)容。

1遙感影像的分類與信息提取方法

1.1遙感影像的分類方法

遙感圖像信息提取是基于各種樣本的內(nèi)在相似性。遙感圖像同一物體在相同的外部條件（地形、照度、季節(jié)等）上具有相同或相近的光譜特征、紋理特征和空間特征，從而表現(xiàn)出相同的某種固有的相似性。同一類的像素特征在同一特征空間區(qū)域內(nèi)具有不同的光譜特征或紋理特征，并在不同的特征空間區(qū)域進行聚類。傳統(tǒng)的圖像分類方法主要針對中低分辨率圖像的設(shè)計，因為低空間分辨率的遙感圖像本身就是混合像元的單像素。光譜分辨率和低空間分辨率遙感圖像普遍較高，高分辨率遙感影像光譜特征相對不豐富，應(yīng)采用自上而下的綜合處理方法。高分辨率遙感影像通過建模可以從分割圖像的光譜信息中獲取空間特征、形狀特征、紋理特征等信息。如圖1簡單的遙感影像圖。

1.2遙感影像的信息提取方法

目視解譯。視覺的解釋是基于不同光譜特性的結(jié)構(gòu)規(guī)律和發(fā)展規(guī)律的解釋，各種類型的目標(biāo)圖像的紋理特征、幾何成像原理和空間特征，通過分析圖像中的物體的視覺識別土地類型的特征，從而提取特征信息?；谙袼氐姆诸惙椒ㄊ且环N傳統(tǒng)的計算機分類方法。它應(yīng)用廣泛，技術(shù)發(fā)展相對成熟。它主要包括監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類：監(jiān)督分類是自上而下的知識驅(qū)動的方法，即先進行分類訓(xùn)練，即學(xué)習(xí)和分類第一。包括最小距離分類法、分類法和多級開窗法特性曲線、最大分類法；非監(jiān)督分類是一種自下而上的數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，假設(shè)遙感圖像相似的對象在相同條件下具有相同的光譜信息特征。非監(jiān)督分類主要采用聚類分析方法，聚類是一組按相似性劃分為若干類的像素，即“物以類聚”。其目的是使盡可能小的同一類像素之間的距離，以及在不同的類的像素之間的距離盡可能大。非監(jiān)督分類方法主要有層次聚類法和動態(tài)聚類法。面向?qū)ο蠓诸惙椒?。面向?qū)ο蟮倪b感圖像光譜特征的遙感分類技術(shù)，結(jié)合形態(tài)、特征尺寸、紋理、幾何特征的位置和結(jié)構(gòu)、目標(biāo)對象和周圍環(huán)境之間的關(guān)系和其他因素，根據(jù)適當(dāng)?shù)膶ο蠓诸愐?guī)則建立的特點，完成圖像信息提取，所以你可以充分利用圖像信息，提高測量精度，有效地避免了傳統(tǒng)的基于像素的分類方法發(fā)生信息丟失的現(xiàn)象，也可以有效地避免噪聲的影響，采用合適的分割尺度設(shè)置、噪聲，以像素對象為特定對象，而不是分別提取分類，從而避免“椒鹽現(xiàn)象”。

2面向?qū)ο蠓诸惙椒ǖ难芯楷F(xiàn)狀

自上世紀90年代以來，面向?qū)ο蟮男畔⑻崛〖夹g(shù)得到了飛速的發(fā)展，為了提取圖像，用面向?qū)ο蠓诸惙ǎ浞掷霉庾V、紋理和形狀特征的圖像對象的信息，取得了較高的分類精度；通過各種數(shù)據(jù)源收集k，在高分辨率遙感遙感影像為數(shù)據(jù)源，多尺度影像分割和面向?qū)ο蟮膱D像分析方法為主要技術(shù)，城市綠化覆蓋信息的自動提取，達到綠色城市的庫存。

3幾種遙感影像分類技術(shù)的應(yīng)用

3.1人工目視判讀分類

提取影像信息遙感圖像的人工視覺分類是通過肉眼觀察到的解譯解決方案，圖像特征和圖像首先總結(jié)了對象，然后建立解譯標(biāo)志的對象，根據(jù)人工的經(jīng)驗解決矢量對象的邊緣類型特點的解讀和闡釋。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀的分類，類型為耕地、園地、林地、草地、房屋建筑物、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地和水域。通過人工視覺判別分類結(jié)果，對象的分類比較清晰，不同類別的土地之間有一個明確的分界，并且邊緣的斑點是相對平滑的。因為它是通過人眼的分類，判斷和分類的主要依據(jù)是紋理和顏色，從而容易造成泄漏和錯誤。一些細長或小尺寸類是容易錯過的，一些小但顯著差異的紋理不同的地面對象容易出錯，手動收集了一個相對較長的時間，特別是大面積的圖斑花費更多的時間和人力。

3.2基于面向?qū)ο蟮倪b感影像信息提取

面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄊ紫葘D像分割和對象提取是同質(zhì)的，特征或特征的組合和建立分類系統(tǒng)，最終實現(xiàn)用相應(yīng)的分類方法，不同類型的地形信息提取。采用面向?qū)ο蟮倪b感影像信息提取技術(shù)，分類結(jié)果相吻合，特別是對于耕地信息，提取結(jié)果更準(zhǔn)確。但通過目視判讀，這種方法會把一些果園和山脊轉(zhuǎn)化為耕地，將一些圖像信息和相鄰但不接近的相似像素的實際特征的位置分為一類，因為土地流轉(zhuǎn)現(xiàn)象頻繁，果園的紋理特性和農(nóng)作物中的一部分非常接近，導(dǎo)致分類錯誤，需要探討未來研究更好的方法，進一步提高分類精度。

4遙感影像在地理國情的作用

4.1內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)

（1）以遙感正射影像為基礎(chǔ)底圖，利用收集的參考數(shù)據(jù)，采用人工解譯的方式，參考地理信息、土地利用、水利普查等資料，進行地表覆蓋分類。基于所采用的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)，參照地表覆蓋外業(yè)調(diào)查成果，對地表覆蓋圖斑的范圍、位置及類型進行編輯、修改，包括對相關(guān)圖斑的拆分、合并和修改。例如：單棟房屋離連片房屋建筑區(qū)距離較小，但與周邊其他房屋建筑在形狀、結(jié)構(gòu)及排列上明顯不同的單獨房屋應(yīng)編輯為獨立房屋建筑；對于鄉(xiāng)村地區(qū)集聚程度較低、自然散亂分布、被其他類型分隔的房屋建筑，編輯為獨立房屋建筑。地表覆蓋分類數(shù)據(jù)編輯過程中，應(yīng)注意道路、水體、構(gòu)筑物等地理國情要素與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)同時表達時，二者之間的空間位置和屬性邏輯關(guān)系的正確性。其中，道路中心線一般應(yīng)穿過相應(yīng)路面圖斑范圍內(nèi)；堤壩要素中心線一般位于作為覆蓋類型的堤壩圖斑范圍內(nèi)。人工解譯和編輯主要是在分割和分類的基礎(chǔ)上，將分類結(jié)果套合正射影像，參考基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及收集到的專題資料，對影像進行識別和判讀，對初步解譯結(jié)果進行合并、拆分、重構(gòu)等編輯。主要包括地物的刪除和添加、地物的合并和拆分、地物邊界線修正、地物空間位置處理、地物屬性信息修改或添加等。

2）遙感影像解譯的采集本著從已知到未知、先易后難、先地表后深部、先整體后局部、先宏觀后微觀與先圖形后線形的原則，重點開展基于遙感影像的解譯地表覆蓋信息提取，并通過解譯與編輯，以提高整體分類精度，滿足地表覆蓋信息地理國情普查對地表覆蓋分類精度的要求。

4.2提供地理方面信息，提高政策分析的科學(xué)

在國土資源決策管理、農(nóng)業(yè)資源信息、區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃、農(nóng)作物研究、區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、基于GPS和遙感影像的精細農(nóng)業(yè)信息處理系統(tǒng)研究、森林資源的開發(fā)、利用和保護、土地利用與土地覆被現(xiàn)狀分類與制圖；以及土地利用與土地覆被動態(tài)監(jiān)測等方面收集、存儲了大量數(shù)據(jù)信息，建立相應(yīng)地理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的瀏覽、檢索、分析等，并產(chǎn)生專題地圖，建立各種模型，利用遙感影像的模型功能和空間動態(tài)分析以及預(yù)測能力，實現(xiàn)資源管理的信息化。我國資源短缺、環(huán)境污染嚴重、區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)等問題的存在使得建設(shè)資源節(jié)約型社會更加緊迫。這需要監(jiān)測地理國情，通過獲取地形、土地利用、糧食生長、交通狀況、污染物分布、能源資源分布等地理國情信息，加強對資源環(huán)境的調(diào)查、監(jiān)測、評估和預(yù)測，為政策分析提供更多定量化的重要資料和科學(xué)依據(jù)，使政策分析結(jié)果更加準(zhǔn)確和切合實際。外業(yè)調(diào)查成果包括外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、原始軌跡數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查技術(shù)總結(jié)等。其中外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)包括：數(shù)字調(diào)查成果或紙質(zhì)調(diào)查成果掃描數(shù)據(jù)、補測數(shù)據(jù)。該成果是對普查底圖數(shù)據(jù)的類型、邊界、屬性等信息進行編輯、修改的主要依據(jù)。在農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查檢查驗收過程中，對農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查工程項目的質(zhì)量評定，為了對農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查工程項目的質(zhì)量進行公平準(zhǔn)確評價，應(yīng)采用外業(yè)成果質(zhì)量檢查驗收方法探討。

4.3遙感影像防災(zāi)減災(zāi)方面的信息

從國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r看，遙感影像在重大自然災(zāi)害和災(zāi)情評估中有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。地理國情中就包括災(zāi)難環(huán)境和災(zāi)難分布，災(zāi)區(qū)狀況和重建情況等。其空間信息需要通過遙感影像技術(shù)獲得、整合、，最終用于防災(zāi)減災(zāi)的決策中。中國作為世界最大的發(fā)展中國家之一，既是自然災(zāi)害高發(fā)的國家，也是信息技術(shù)高度發(fā)達的國家。在利用現(xiàn)代信息技術(shù)加強災(zāi)害管理方面，已積累了豐富的經(jīng)驗。

4.4遙感影像技術(shù)保證了地理國情監(jiān)測工作的準(zhǔn)確性

地理國情監(jiān)測，不僅需要掌握各時期的歷史檔案數(shù)據(jù)，更需要快速動態(tài)掌握最新地理信息。為此，要加強測繪基礎(chǔ)建設(shè)，加快構(gòu)建內(nèi)容豐富、更新及時、服務(wù)高效的數(shù)字中國。充分利用先進衛(wèi)星定位技術(shù)手段，提供高精度、高效率的導(dǎo)航定位服務(wù)；加快實施國家重大測繪工程，積極推動數(shù)字省區(qū)、數(shù)字城市建設(shè)。

5結(jié)語

遙感影像技術(shù)是測繪技術(shù)手段，也是地理國情監(jiān)測必不可少的保證?？焖侔l(fā)展的現(xiàn)代測繪技術(shù)和測繪部門長期積累的大量地理國情信息，為開展地理國情監(jiān)測奠定了良好基礎(chǔ)，提供了強有力的支持配合，共同推動地理國情監(jiān)測這項利國利民的工作取得良好實效。

參考文獻

[1]王波.基于面向?qū)ο蟮母叻直媛蔬b感影像人工地物信息提取[D].江西：江西理工大學(xué)，2011.

第9篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文

關(guān)鍵詞:遙感技術(shù);礦產(chǎn)資源;開發(fā)預(yù)測;地質(zhì)遙感信息

中圖分類號:P627文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0057-03

遙感在地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用始于20世紀70年代,人們利用遙感視域?qū)挕⑿畔⒇S富、具有定時性、定位性的特點,研究地球表面及表層的地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象的電磁輻射特征,識別地質(zhì)體的物性及運動狀態(tài),從而為地質(zhì)構(gòu)造研究、礦產(chǎn)資源勘查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、環(huán)境和災(zāi)害地質(zhì)監(jiān)測等研究提供幫助。

一、遙感技術(shù)概述

(一)遙感技術(shù)的概念

遙感技術(shù)是從遠距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線等目標(biāo)進行探測和識別的技術(shù)。例如航空攝影就是一種遙感技術(shù)。人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功,大大推動了遙感技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代遙感技術(shù)主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環(huán)節(jié)。完成上述功能的全套系統(tǒng)稱為遙感系統(tǒng),其核心組成部分是獲取信息的遙感器。遙感器的種類很多,主要有照相機、電視攝像機、多光譜掃描儀、成像光譜儀、微波輻射計、合成孔徑雷達等。

現(xiàn)代遙感應(yīng)用技術(shù)是指在數(shù)字地球框架下,將遙感技術(shù)與傳統(tǒng)的地質(zhì)方法相結(jié)合,和現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的遙感信息深化應(yīng)用技術(shù)。它的核心是遙感信息的延伸應(yīng)用和信息化。最大限度地利用信息資源,以提高礦產(chǎn)資源的勘查效果。一方面,露出地表的礦明顯減少,勘查目標(biāo)已由地表或近地表轉(zhuǎn)向地下深處的隱伏礦床,找礦難度愈來愈大。另一方面,各種地學(xué)手段取得的信息資源愈來愈豐富,為遙感信息與其它地學(xué)信息的集成創(chuàng)造了條件。

(二)遙感技術(shù)的原理

任何物體都具有光譜特性,具體地說,它們都具有不同的吸收、反射、輻射光譜的性能。在同一光譜區(qū)各種物體反映的情況不同,同一物體對不同光譜的反映也有明顯差別。即使是同一物體,在不同的時間和地點,由于太陽光照射角度不同,它們反射和吸收的光譜也各不相同。遙感技術(shù)就是根據(jù)這些原理,對物體做出判斷。遙感技術(shù)通常是使用綠光、紅光和紅外光三種光譜波段進行探測。綠光段一般用來探測地下水、巖石和土壤的特性;紅光段探測植物生長、變化及水污染等;紅外段探測土地、礦產(chǎn)及資源。

利用多種遙感平臺獲取的多種類、多時相遙感數(shù)據(jù),采用多種遙感圖像處理方法,室內(nèi)對比提取礦產(chǎn)資源開發(fā)地采礦活動痕跡的影像信息,發(fā)現(xiàn)其不同時間段采礦活動痕跡變化信息。

二、遙感技術(shù)的優(yōu)勢及其在礦產(chǎn)資源開發(fā)預(yù)測工作中的作用

隨著RS(遙感)、GIS(地理信息系統(tǒng))、GPS(地理定位系統(tǒng))的發(fā)展,遙感數(shù)據(jù)的可解釋程度與速度得到更快地提高,影響遙感解譯的不確定性因素在不斷減少,在礦產(chǎn)資源預(yù)測評價方面,尤其是在自然環(huán)境比較惡劣的地區(qū),遙感的作用將由礦產(chǎn)資源調(diào)查評價的配角到主角的新角色。

(一)遙感技術(shù)的優(yōu)勢

與常規(guī)手段相比,遙感技術(shù)用高空鳥瞰的形式進行探測,可以跨越交通的阻隔和視野的限制,洞察地面調(diào)查的和死角,對大面積的環(huán)境狀況進行全面徹底的調(diào)查;同時,它遠離觀察對象,不損害研究對象及其環(huán)境條件,保證了獲取信息資料的客觀性、可靠性;遙感技術(shù)具有的“多點位”、“多波段”、“多時相”、“多高度”的獲取和“多次增強”遙感信息處理的特征。

根據(jù)不同的任務(wù),遙感技術(shù)可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體,也可采用紫外線,紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性,還可獲取地物內(nèi)部信息。

目前,遙感技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在空間、時間和光譜分辨率的不斷提高。民用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中Quick Bird數(shù)據(jù)的最高空間分辨率已達0.61m,軌道重復(fù)周期1～6d(取決于緯度高低);而幾何分辨率為1m的IKONOS衛(wèi)星數(shù)據(jù),重復(fù)周期僅為1～3d;高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)Hyperion,波段高達220個,幾何分辨率達30m。相對于衛(wèi)星遙感而言,航空遙感具有更機動靈活、更高精度的優(yōu)勢,如目前較先進的基于POS系統(tǒng)的航空攝影技術(shù),可根據(jù)POS系統(tǒng)檢校場的測量數(shù)據(jù)直接制作正射影像圖,從而實現(xiàn)無地面控制點的高精度航空遙感影像定位,極大地提高調(diào)查的幾何精度,縮短調(diào)查周期。

(二)在礦產(chǎn)資源開發(fā)預(yù)測工作中的作用

在礦產(chǎn)資源預(yù)測的應(yīng)用主要在于礦產(chǎn)遙感信息的形成機理和遙感成礦模式研究上。地質(zhì)遙感信息形成機理研究是遙感理論研究的新領(lǐng)域,是遙感找礦方法的科學(xué)性、針對性和有效性,促進遙感地質(zhì)解譯向規(guī)范化、模式化方向發(fā)展的必由之路。這些信息的識別提取在許多地區(qū)已經(jīng)有了初步應(yīng)用,取得較多的成礦信息,資源預(yù)測及其評價效果比較好。遙感技術(shù)在礦產(chǎn)預(yù)測工作流程圖如圖1所示:

主要是對遙感數(shù)據(jù)(ETM+、SPOT5)進行輻射校正、PAN波段數(shù)據(jù)與多光譜數(shù)據(jù)進行融合處理、天然假彩色合成、幾何校正、大地配準(zhǔn)與鑲嵌等。然后制作國際標(biāo)準(zhǔn)分幅圖像,對其格式轉(zhuǎn)換后與地形數(shù)據(jù)進行疊加顯示,以人機交互方式對各種礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)象進行解譯,最后將解譯結(jié)果提供野外驗證。

1.幾何校正與大地配準(zhǔn)。在地形圖上采集控制點對遙感數(shù)據(jù)進行幾何校正,在1∶100000地形圖上采集控制點對ETM+數(shù)據(jù)進行校正;在1∶50000地形圖上采集控制點對SPOT5數(shù)據(jù)進行校正。每景圖像采集控制點數(shù)25～36個,且均勻分布于圖像內(nèi),控制點殘差控制在1個像元以內(nèi),將圖像配準(zhǔn)至大地坐標(biāo)。

2.數(shù)據(jù)融合。針對遙感圖像不同光譜和不同分辨率的特點,融合處理主要集中于象素級與特征級融合,可將來源于不同傳感器的遙感圖像的優(yōu)勢集中起來,減少數(shù)據(jù)的冗余度,增強圖像的清晰度,提高解譯的精度和準(zhǔn)確性,針對多分辨率遙感數(shù)據(jù)圖像融合的方法比較多,主要有色彩空間變換如HIS、Lab、CN以及KL變換、小波變換等方法。對不同的數(shù)據(jù)組合、不同地形情況、不同區(qū)域及不同的研究目標(biāo)使用的融合方法各異。針對本項目以突出礦山地質(zhì)環(huán)境狀況的特點,利用HIS融合方法,對ETM+的7、4、3波段與PAN波段組合,SPOT5的4、2、1波段與PAN波段組合進行融合處理的結(jié)果圖像能較好反映礦山地質(zhì)環(huán)境各要素。

3.圖像鑲嵌。由于研究范圍較大,跨17景ETM+圖像,部分礦區(qū)存在跨越多景遙感圖像,給解譯時帶來不便。需要對跨圖幅影像進行鑲嵌,鑲嵌時為了使圖像滿足以下條件:(1)信息豐富;(2)色調(diào)和諧;(3)鑲嵌的幾何精度高。

4.圖像剪裁。為了方便解譯、控制精度精度、解譯成果的拼接等工作,在礦山比較連片的地區(qū),需要將整景圖像或鑲嵌圖像按按1∶100000或1∶50000國際標(biāo)準(zhǔn)圖幅制作分幅圖像。

5.格式轉(zhuǎn)換。將制作的國際標(biāo)準(zhǔn)分幅圖像存儲為*.TIF格式,然后轉(zhuǎn)換為MAPGIS內(nèi)部圖像格式*.MSI格式,以便于人-機交互解譯。影像與1∶100000或1∶50000地形圖能完全疊合,因此在上面解譯的結(jié)果與地形圖疊合比較好,給野外檢查驗證帶來方便。

三、遙感技術(shù)在貴州礦產(chǎn)資源開發(fā)找礦方面的應(yīng)用實例

位于云貴高原東部的貴州,系隆起于四川盆地與廣西、湘西盆地或丘陵之間的高原山區(qū)。在長達10多億年的地質(zhì)演變歷史中,具有良好的成礦地質(zhì)條件,造就了當(dāng)今貴州礦產(chǎn)資源豐富、分布廣泛、門類較全、礦種眾多的優(yōu)勢格局。貴州素以“沉積巖王國”著稱,是礦產(chǎn)資源大省。沉積礦產(chǎn)中以煤、磷、鋁、錳為優(yōu)勢,具有“量大質(zhì)優(yōu)”的特點。

在發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)中,有包括能源、黑色金屬、有色金屬、貴金屬、稀有稀土分散元素、冶金輔助原料非金屬、化工原料非金屬、建材及其它非金屬、水氣等九大類礦產(chǎn)在內(nèi)的76種,不同程度地探明了儲量。在已探明的儲量礦產(chǎn)中,依據(jù)保有儲量統(tǒng)一對比排位,貴州名列全國前十位的礦產(chǎn)達41種,其中排第一至第五的有28種,居首位的達8種,列第二、第三的分別為8種與5種。尤以煤、磷、鋁土礦、汞、銻、錳、金、重晶石、硫鐵礦、稀土、鎵、水泥原料、磚瓦原料以及多種用途的石灰?guī)r、白云巖、砂巖等礦產(chǎn)最具優(yōu)勢,在全國占有重要地位。而且人均與國土單位面積占有礦產(chǎn)資源潛在經(jīng)濟價值量,都高于全國平均水平,遠高于鄰近省區(qū)市占有水平。從開發(fā)利用角度論,貴州礦產(chǎn)資源具有資源比較豐富、優(yōu)勢礦產(chǎn)顯著;分布相對集中、規(guī)模大、質(zhì)量較好、主要礦產(chǎn)資源潛力大、遠景好;共伴生礦產(chǎn)較多;資源豐歉不均,部分礦產(chǎn)短缺等五個方面的主要特點。

(一)煤礦的遙感找礦模式

1.石炭系煤。(1)含煤地層的識別:由于該套地層頂?shù)装宥际翘妓猁}巖,因此,分布在喀斯特地貌區(qū),呈條帶狀展布的非喀斯特地貌即流水侵蝕地貌,是快速、準(zhǔn)確地判讀大塘期含煤巖系的最直接標(biāo)志;(2)地貌標(biāo)志:由于含煤巖性及其頂、底板巖層在物質(zhì)屬性及侵蝕作用上的差異,常常沿含煤巖系形成走向次成谷。

2.二疊系煤。(1)含煤地層的識別:含煤巖系是間于上覆三疊系碳酸鹽巖與下伏峨眉山玄武巖及下二疊統(tǒng)碳酸鹽巖中的一套地層,因此,分布在喀斯特地貌區(qū),呈條帶狀展布的非喀斯特地貌――流水侵蝕地貌,是判斷晚二疊世含煤巖系的標(biāo)志;(2)地貌識別標(biāo)志:在山盆期地貌保存良好的地區(qū),該套非可溶巖層除發(fā)育規(guī)模較小的走向次成谷外,還常常與其上下碳酸鹽巖形成壟(脊)―槽(谷)組合地貌;在烏江期地貌發(fā)育區(qū),該套非可溶巖層常形成規(guī)模不等的走向次成谷。

(二)磷礦的遙感找礦模式

1.晚震旦世磷塊巖。(1)地層識別:首先,含磷巖系在空間上受巖相古地理控制,在省內(nèi)主要分布于黔中地區(qū)。由于含礦的磷塊巖層位于上震旦統(tǒng)碳酸鹽巖系的下部,而這套碳酸鹽巖系,上、下均為碎屑巖,故在參考區(qū)域地質(zhì)資料基礎(chǔ)上,可在TM影像上通過對碳酸鹽巖的識別大致圈出其分布。(2)地貌識別標(biāo)志:由于含礦層與其上下巖層在物質(zhì)屬性及侵蝕作用上的差異,常常沿含礦地層形成走向次成谷。

2.早寒武世磷塊巖。(1)地層識別:同晚震旦世磷塊巖一樣,巖相古地理控制礦產(chǎn)的區(qū)域分布是明顯的。含礦層識別主要依據(jù)地層層序的相互關(guān)系并結(jié)合影像特征予以區(qū)別。如在區(qū)域上下二疊統(tǒng)棲霞―茅口組碳酸鹽巖影像上有較為突出的特征,巖溶地貌發(fā)育,碎斑狀影紋圖案,順這套地層往下,一般可“清理”出下伏各組地層。如在織金一帶,其下伏依次為下石炭統(tǒng)地層以及下寒武統(tǒng)和上震旦統(tǒng)含磷層位。(2)地貌識別標(biāo)志:典型的巖溶地貌區(qū),常形成峽谷及峰叢,山體較尖棱。

(三)鋁土礦的遙感找礦模式

1.地層識別:含礦地層主要為下石炭統(tǒng)“九架爐組”,“九架爐組”分布于形態(tài)各異、大小不一的古喀斯特洼地中。

2.地貌識別標(biāo)志:含鋁巖系的底板、頂板均是主要由碳酸鹽巖形成的喀斯特地貌,但其喀斯特微地貌仍有差異。頂板碳酸鹽巖常常形成坡體相對高差較大的峰叢(林),且仍發(fā)育成走向比較清楚的山脊線;而底板碳酸鹽巖則常常形成坡體相對高差較小的峰叢(林),且不存在山脊線。含鋁巖系就產(chǎn)于這喀斯特微地貌的變化處。

四、結(jié)論

礦產(chǎn)資源是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),沒有礦產(chǎn)資源作保障,經(jīng)濟就不可能發(fā)展,人類社會就不可能進步,我國全面建設(shè)小康社會的宏偉目標(biāo)就無法實現(xiàn)。因此,我們必須充分認識國情和省情,樹立和落實科學(xué)發(fā)展觀,要進一步加強礦產(chǎn)資源調(diào)查評價與勘查。本文結(jié)合貴州當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源,利用遙感技術(shù)對其進行開發(fā)找礦、預(yù)測等的探討,旨在提高礦產(chǎn)資源可供性,實施礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻

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