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
關鍵詞：地理信息系統；遙感數字圖像處理；教學改革
作者簡介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師。（河南焦作454000）
基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革研究項目（項目編號：2008JG035）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）10-0081-02
當前，遙感已經或正在走向全面應用階段。國際遙感應用發展的實用化、業務化、產業化、精細化特征明顯，但我國遙感應用水平還不高，根本原因是基礎研究薄弱，缺乏多學科人才共同努力。[1]培養一大批經過系統知識培訓、熟練掌握遙感科學理論和應用技能的地理信息科學人才，滿足社會對地理遙感信息高技術人才的迫切需求，是高等教育的責任所在。
1998年教育部新增地理信息系統本科專業后，我國GIS教育發展形勢空前活躍。經過10余年的教學實踐和探索，逐步形成了比較穩定的GIS專業課程體系與課程設置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術、遙感數字圖像處理、遙感地學分析與應用）成為GIS專業課程體系中的重要模塊，說明GIS學科建設的負責人已認識到培養掌握遙感技術的GIS人才的重要性。遙感數字圖像處理是遙感過程的重要一環。充分利用各種圖像處理算法從遙感數據中獲取各種生物物理參數和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態系統的空間分布式模型提供輸入參數，在遙感技術應用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學（以下簡稱“我校”）GIS專業開設了“遙感數字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量，筆者從革新課程體系、協同教學、優化教學內容、豐富實踐教學手段等方面進行了一系列探索。
一、革新遙感課程體系，突出“遙感數字圖像處理”課程地位
隨著遙感技術及其應用的迅速發展，很多專業開設了“遙感原理與應用”課程，內容分為三大模塊：遙感基礎、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應用。這種課程設置模式比較適合早期GIS專業遙感課程教學或選修遙感科學技術的某些專業，對于當前GIS專業遙感教學則存在明顯缺點。主要問題是對“遙感數字圖像處理”教學重視程度不夠，對數字圖像處理在整個遙感過程中的重要性體現不足，與遙感地理信息系統融合集成的一體化趨勢不相適應，與國民經濟各部門遙感業務日益普及的態勢不相適應，與社會信息化深入發展的狀況不相適應。人才培養滯后于社會需要，不能滿足對高素質地理遙感科技人才的需求。
我校GIS專業總結多年遙感課程教學實踐經驗，革新了遙感課程體系，設置了“遙感概論”、“遙感數字圖像處理”、“遙感應用分析”、“遙感數字圖像處理實驗”等遙感相關課程，規劃了遙感系列課程的主體教學內容。“遙感概論”要求學生掌握遙感及其應用的基本科學工程背景知識，重點內容是電磁波與地表物質相互作用的基本原理、遙感數據采集、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發展，適當涉及大氣遙感、海洋遙感等應用領域和典型案例。“遙感數字圖像處理”要求學生掌握基于數字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學與技術。由于學科交叉融合，數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、前沿性和跨學科的內容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向對象圖像處理等等。“遙感應用分析”采用理論、方法和實例相結合，選擇不同遙感應用領域的典型案例介紹，培養學生遙感專題分析技能，深化學生對于遙感科學技術應用現狀和廣闊前景的認識。“遙感數字圖像處理實驗”課程著眼于培養學生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學內容，提高動手能力和理論聯系實際解決問題的能力。
我校GIS遙感系列課程設置方案把“遙感數字圖像處理”與“遙感數字圖像處理實驗”單獨設課，提升課程地位，加大課程學時，強化實踐技能訓練，對提高“遙感數字圖像處理”課程的教學成效很有益處。這種課程設置模式有助于培養GIS專業學生采用圖像分析方法解決遙感應用問題的能力，比較契合我國GIS專業本科教育遙感課程設置的發展態勢。
二、培育遙感系列課程教學群體，分工協作提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量
GIS專業遙感系列課程設置要求具備一定規模的師資力量。遙感是多學科的綜合，交叉性強，研究方法不斷補充和更新，課程教學內容豐富。遙感系列課程的設置決定了課程之間存在密切的內部聯系。要提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量，必須打破教師個人單兵作戰的慣常做法，加強與相關課程教師之間的協調和交流。培育組建了承擔遙感系列課程教學任務的教學群體。遙感課程教學組圍繞課程建設，整合優化課程體系，充實更新教學內容，保證了課程之間教學內容的連貫性和相關性。課程教學組成員互相學習、借鑒、交流，協同規劃各課程教學環節的教學要求和學時分布，課程內容更加先進，課程結構更加協調，教學方法更加有效，教學手段更加豐富，實踐教學得以充實，教學科研聯系更加密切。遙感課程教學組的建立和協作對提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量起了明顯的作用。
三、匯聚國內外優秀教材成果，整合優化教學內容體系
教學內容和課程體系涉及高等教育人才培養的模式，決定了高等學校人才培養的規格，在很大程度決定了人才培養的質量和水平。[6]教學中適度引進世界著名高校的名牌課程教材和教學參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學組重視遙感數字圖像處理課程教材和教學內容建設，收集了國內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，根據教學對象和課程學時，按照系統性和前瞻性結合、理論與應用結合的要求，制訂了教學主體內容。課程內容分為11個部分：圖像基本知識、遙感圖像成像過程與數據特征、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、數字變化檢測、遙感圖像應用處理。優化后的課程教學內容注意了與“遙感概論”、“遙感應用分析”等課程內容的有機銜接。對于與“遙感概論”課程有重疊的內容只做簡單回顧，如遙感成像過程、機理與數據特征，以少數典型應用案例揭示遙感數字圖像處理方法在遙感應用分析中的作用和地位；避免與先開課程內容重復，為后續課程做適度鋪墊。數字圖像處理方法多樣，課程重點介紹常用算法，使學生能掌握數字圖像處理原理，夯實基礎。對一些發展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導學生注重算法但不應局限于具體算法，培養學生發散思維、學習能力和創新思維。教學中適當區分遙感數字圖像系統處理和應用處理的差別。
四、重視實踐教學，多手段豐富實踐教學內容
實踐教學是創新人才培養中的重要環節，對于培養學生專業技能和理論實踐結合能力、激發學生的創新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業“遙感數字圖像處理”教學高度重視實踐教學環節，從課程體系設置、實驗課程內容設計、實驗室開放項目、畢業設計、大學生科研訓練計劃和教師科研課題等幾個方面為學生提供多樣化的實踐途徑，豐富了實踐教學體系。
從課程設置體系上，“遙感數字圖像處理”單獨設課，緊密聯系課程理論教學內容附設6個單元的基礎驗證性課堂實驗（見表1），增強學生對各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認識。“遙感數字圖像處理”實驗課程單獨設課，結合“遙感數字圖像處理”課程和“遙感應用分析”課程知識，設置綜合設計型實驗6個模塊，培養和提高學生對知識與技能的綜合運用、自主學習的能力。
積極利用各種平臺，提供實踐課題，培養學生創新能力。我校為了培養大學生的創新能力和實踐能力，促進實驗室開放，設置了實驗室開放基金。在實驗室開放基金平臺支持下，設計了一些探索研究型實驗課題，鼓勵學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。大學生科研訓練計劃和本科畢業設計（論文）也是培養本科生創新能力的平臺。在實施學校大學生科研訓練計劃的年度，遙感課程組每年設計幾個遙感應用分析研究小課題，供學生參與大學生科研訓練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學生畢業設計選題，引導學生參與到教師科研課題中。學生通過參與實驗室開放基金課題、大學生科研訓練計劃項目和教師科研課題，檢驗了專業知識，培養了探索精神、創造思維和合作能力。
五、結束語
本文總結了我校遙感課程教學組圍繞GIS專業“遙感數字圖像處理”課程教學實施的一系列教學改革措施。這些措施已經取得較好的成效，有不少GIS學生積極參與校實驗室開放基金項目、大學生科研訓練計劃項目和教師科研項目，每年GIS專業有近1/3的學生選擇與遙感圖像處理及遙感應用分析有關的畢業設計題目。人才培養是項長期復雜的系統工程，需要從師資、設備、教學等一系列軟硬件教學條件上予以保障。
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
關鍵詞：合成孔徑雷達:幾何校正；數字高程模型；
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文獻標識碼：A 文章編號：
一、引言
高分辨率遙感衛星以及影像處理系統的相繼出現使得困難地區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實意義。
二、SAR的成像原理
SAR，是用多普勒頻移這一物理現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，在每一個位置上發射一個信號，接收相應發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，使圖像產生幾何畸變，這種現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象，稱為透視收縮。如圖2所示，斜坡AB在SAR圖像上的構像A1B1，顯著的縮小了，而BC線段的構像BlC縮小的比較少。
(3)雷達疊掩。SAR成像時，地距大的地物目標的斜距小于或等于地距小的地物目標的斜距，在SAR圖像上表現為斜距小的地物目標先于傾斜大的地物目標成像(如圖3，B點和C點所成的像b和a)，或者表現為一個以上的地物目標點成像為一個像點(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，在圖像上的相應位置出現暗區，沒有信息。當側視角與地面坡度α之和大于90º時，在斜坡的背部形成雷達盲區，即有陰影形成。陰影的長度L與地物高度H和側視角有關。
（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，故產生影像向底點方向移位的現象，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。基于地面控制點的校正方法根據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，并獲取其相應的地理坐標，從而在圖像空間與地理坐標空間之間建立一種變換關系模型，實現圖像坐標空間向地理坐標空間的變換。
（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學模擬。它認為雷達圖像的總體變形可以看作是平移、縮放、旋轉、仿射、偏扭、彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用結果，因而校正前后圖像相應點之間的坐標關系可以用一個適當的多項式來表達。
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；
X,Y為同名像素的地理坐標；
（i=0,1…9）,（i=0,1…9）為多項式的待定系數。
多項式的待定系數可用最小二乘法原理求解。先根據(式1)確定所需要的最少控制點數目(N，不小于待定系數的一半)，再按照最小二乘原理求解系數。
這種方法適合于地形比較平坦的地區，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會上，國際攝影測量學者G.Konency利用類似的共線方程式構造SAR圖像點與地面點之間的關系，稱之為G.Konency公式
（式2）
其中：
為姿態參數 的方向余弦。
第3篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文
關鍵詞：遙感信息；水工環；應用
遙感信息技術經過多年的發展與實踐，已經集合了傳感器技術、計算機技術等先進的技術，這使得遙感信息技術在水工環中的應用更為深化。現如今，遙感信息技術已經成為水工環不可缺少的技術，隨著水工環勘察需求的加大，對該技術會更大的依賴。
1 遙感信息在水工環中的應用發展現狀
1.1 傳統的遙感信息技術需要人工進行解譯，但是隨著信息技術的融入，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等。由于影像的多解性及識別系統的不完善性，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 從幾何形態解譯到充分利用光譜信息。過去的多光譜遙感數據波段劃分過少，只有幾個波段，使地面波譜測試數據與圖像光譜數據難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據影像的色彩、色調、紋理、陰影等所形成的幾何形態特征。隨著機載成像光譜儀（高光譜）技術的商業運作及2000年前后的高光譜成像衛星的發射，使得用光譜信息對地物的分析更精細、更準確。
1.3 出現地面溫度反演技術。地面溫度反演是指從熱紅外圖像數據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據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字模型模擬的定量分析評價。如遙感技術在地下水流系統應用中，根據遙感數據建立的地形、流域面積、水系密度等數據集結合氣象數據建立空間補給模型。
1.5 使用單一遙感信息源到多元信息擬合。目前的遙感應用技術，已不再是單一使用各種遙感數據，而是根據需要結合利用了其他信息源，如地質、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學特征及人類活動等資料。這樣，圖像數據的預處理尤其重要，如幾何較正、多波段數字合成、鑲嵌、數據變換等，而地理信息系統（GIS）在多元信息數據管理中起著重要作用。
1.6 從單一手段應用到多手段應用近年來，遙感技術（RS）與地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）的綜合應用，即“3S”技術，成為遙感技術應用的主流。GIS是數據庫管理、數據圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。
1.7 數字攝影測量技術的發展。數字攝影技術的成熟，推進了制圖工作的現代化，改善了基礎圖件的質量和成圖效率，并影響著遙感技術的調查方法。該技術的產品可直接作為GIS的數據源，便于遙感與GIS一體化研究與開發。如我國自己開發的全數字攝影測量軟件VIRTUOZO，具有數字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。
1.8 遙感技術應用成果向著便于保存、復制、攜帶及傳輸方向發展。這意味著遙感技術應用成果的數字化。由于是數字成果，可載于多種介質上，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“數字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數字國土”工程的實施，遙感應用成果數字化顯得尤其必要。
2 遙感信息在水工中的應用
2.1 在水文地質中的應用
遙感信息技術主要是用來進行測繪，以此提高水文地質勘查的準確性，同時也便于對水文地質工作展開定量或者是定性分析。遙感信息技術能夠進行光譜合成，也可能進行圖像處理，而這樣的功能正是水文地質勘查需要的，如果地域比較特殊，工作人員借助遙感技術能夠分辨出水質與植物，依據水質與植物之間的關系，就此推斷出該區域水質的具體情況。遙信信息技術在水文地質中的應用，還便于地下水系統分析，這樣工作人員就能夠隨時對地下水水質情況進行了解，一旦發現污染，會立即展開評價，采取措施。紅外熱感技術也是應用在水文地質勘查中一項非常重要的技術，該技術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 在工程地質中的應用
目前，我國工程選址中基本上都會應用遙感信息技術，尤其是大型工程選址，遙感信息技術更是不可或缺。工程選址過程中運用遙感技術，能夠提升地質評價的準確性，以此實現選址區域內的地質情況進行更為科學的分析，利于工程建設進行有效的規劃。工程地質中應用遙感信息技術，能夠得到最為直觀的圖像，工作人員可以依據圖像內容進行分析，而且由于圖像是通過衛星影像傳輸的，所以觀測質量完全能夠保證。借助衛星傳輸數據，能夠對光譜數據展開認真的處理以及科學的計算，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這些數據來完成選址工作。遙感信息技術能夠將地表圖像顯現出來，而工作人員則可以通過地表圖像對該區域內的地貌、地質環境等展開分析，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，遙感信息技術的應用，還能夠對地質災害情況進行判斷，通過構建科學的數學模型，對工程區域內可能會出現的災害情況進行評估，再充分的利用風險評價，兩者統一起來，對工程順利進展奠定了基礎。
2.3 在環境地質中的應用
遙感信息技術的應用，有利于環境監測水平的提高。遙感信息技術的應用，有利于工作人員對水資源污染狀態展開分析，針對污染嚴重程度，工作人員可以進行不同程度的測量。比如對于工業廢水，通常是利用遙感信息技術中熱感圖像，通過圖像分析，工作人員能夠掌握工業廢水污染范圍，具體分布情況以及污染程度等。現階段，遙感信息技術在環境監測中應用程度更加深入，專家學者也對此進行了大力的研究，取得了比較好的效果。目前，遙感信息技術能夠對水土流失情況進行密切的監測，同時也能夠對地質變化情況展開監測，這對我國水資源保護，提高水資源利用率有著積極的作用。
結束語
綜上所述，可知遙感信息技術已經在水工環中得到了深入的應用，當然隨著遙感技術研究的深入，技術水平的提升，該技術的應用領域會更加的廣泛，優勢會更加的突出。因為遙感信息技術的應用，使得水工環工作人員不必經常進行外業測量，以此提升了工作效率。當然具體如何應用遙感信息技術，還需要工作任意結合具體的工程實踐而定。
參考文獻
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第4篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文
關鍵詞：遙感水質監測遙感數據
1水體遙感監測的基本理論
1.1水體遙感監測原理、特點。影響水質的參數有：水中懸浮物、藻類、化學物質、溶解性有機物、熱釋放物、病原體和油類物質等。隨著遙感技術的革新和對物質光譜特征研究的深入，可以監測的水質參數種類也在逐漸增加，除了熱污染和溢油污染等突發性水污染事故的監測外，用遙感監測的水質數據大致可以分為以下四大類：渾濁度、浮游植物、溶解性有機物、化學性水質指標。
利用遙感技術進行水環境質量監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出來。如當水體出現富營養化時，浮游植物中的葉綠素對近紅外波段具有明顯的“陡坡效應”，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水質參數的遙感監測過程。首先，根據水質參數選擇遙感數據，并獲得同期內的地面監測的水質分析數據。現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，遙感信息表現的不甚明顯，要對遙感數據進行一系列校正和轉換將原始數字圖像格式轉換為輻射值或反射率值。然后根據經驗選擇不同波段或波段組合的數據與同步觀測的地面數據進行統計分析，再經檢驗得到最后滿意的模型方程（如圖）。
圖1：遙感監測水質步驟簡圖
2水質遙感監測常用的遙感數據
2.1多光譜遙感數據。在水質遙感監測中常用的多光譜遙感數據，包括美國Landsat衛星的MSS、TM、ETM 數據，法國SPOT衛星的HRV數據，氣象衛星NOAA的AVHRR數據，印度遙感IRS系統的LISS數據，日本JERS衛星的OPS(光學傳感器)接收的多光譜圖像數據，中巴地球資源1號衛星（CBERS--1）CCD相機數據等。
Landsat數據是目前應用較廣的數據。1972年Landsat1發射后，MSS數據便開始被用于水質研究中。如解亞龍等用MSS數據對滇池懸浮物污染豐度進行了研究，明確了遙感數據與懸浮物濃度的關系；張海林等用MSS和TM數據建立了內陸水體的水質模型；Anne等人用TM和ETM 數據對芬蘭的海岸水體進行了研究。
SPOT地球觀測衛星系統，較陸地衛星最大的優勢是最高空間分辨率達10m。SPOT數據應用于水質研究中，學者們也做了一些研究。如可以利用SPOT數據來估算懸浮物質濃度和估計藻類生物參數。
AVHRR(高級甚高分辨率輻射計)是裝載在NOAA列衛星上的傳感器，每天都可以提供可見光圖像和兩幅熱紅外圖像，在水質監測等許多領域廣泛應用，如1986年，國家海洋局第二海洋研究所用NOAA數據對杭州灣懸浮固體濃度進行了研究。
2.2高光譜遙感數據
2.2.1成像光譜儀數據。成像光譜儀也稱高光譜成像儀，實質上是將二維圖像和地物光譜測量結合起來的圖譜合一的遙感技術，其光譜分辨率高達納米數量級。國內外的學者主要利用的有：美國的AVIRIS數據、加拿大的CASI數據、芬蘭的AISA數據、中國的PHI數據以及OMIS數據、SEAWIFS數據等進行了水體水質遙感研究，對一些水質參數，如葉綠素濃度、懸浮物濃度、溶解性有機物作了估測。
2.2.2非成像光譜儀數據。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監測時，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個通道的數據用于水質光譜分析。并且非成像光譜儀與星載高光譜數據的結合，可望研究出具有一定適用性的水質參數反演模型。
2.3新型衛星遙感數據。新的衛星陸續升空為水質遙感監測提供了更高空間、時間和光譜分辨率的遙感數據。如美國的LandsatETM 、EO--1ALI、MODIS，歐空局的EnvlsatMERIS等多光譜數據和美國的EO-1Hyperion高光譜數據。Koponen用AISA數據模擬MERIS數據對芬蘭南部的湖泊水質進行分類，結果表明分類精度和利用AISA數據幾乎相同；Hanna等利用AISA數據模擬MODIS和MERIS數據來研究這兩種數據在水質監測中的可用性時發現；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數據得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI數據和HyMap數據結合，對德國梅克萊堡州湖區水質進行了監測，為營養參數和葉綠素濃度的定量化建立了算法。
3水質遙感存在的問題與發展趨勢
3.1存在的問題：①多數限定于定性研究，或進行已有的航空和衛星遙感數據分析，卻很少進行定量分析。②監測精度不高，各種算法以經驗、半經驗方法為主。③算法具有局部性、地方性和季節性，適用性、可移植性差。④監測的水質參數少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數。⑤遙感水質監測的波段范圍小，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的研究。
3.2發展趨勢
3.2.1建立遙感監測技術體系。研究利用新型遙感數據進行水質定量監測的關鍵技術與方法，形成一個標準化的水安全定量遙感監測技術體系，針對不同類型的內陸水體，建立多種水質參數反演算法，實現實驗遙感和定量遙感的跨躍，從中獲得原始創新性的成果。
3.2.2加強水質遙感基礎研究。加深對遙感機理的認識，特別是水質對表層水體的光學和熱量特征的影響機理上，以進一步發展基于物理的模型，把水質參數更好的和遙感器獲得的光學測量值聯系起來；加深目視解譯和數字圖象處理的研究，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據處理技術。
3.2.3開展微波波段對水質的遙感監測。常規水質遙感監測波段范圍多數選擇在可見光或近紅外，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究情況。將微波波段與可見光或近紅外復合可提高對表面水質參數的反演能力。
3.2.4拓寬遙感水質監測項。現階段水質遙感局限于某些特定的水質參數，葉綠素、懸浮物及與之相關的水體透明度、渾濁度等參數，對可溶性有機物、COD等參數光譜特征和定量遙感監測研究較少，拓寬遙感監測項是今后的發展趨勢之一。應加強其他水質參數的光譜特征研究，以擴大水質參數的定量監測種類，進一步建立不同水質參數的光譜特征數據庫。
3.2.5提高水質遙感監測精度。研究表明利用遙感進行水質參數反演，其反演精度、穩定度、空間可擴展性受遙感波段設置影響較大，利用星載高光譜數據進行水質參數反演，對其上百的波段寬度為10nm左右的連續波段與主要水質參數的波譜響應特性進行研究，確定水質參數診斷性波譜及波段組合，形成構造水質參數遙感模型和反演的核心技術，提高水質監測精度。
3.2.6擴展水質遙感監測模型空間。系統深入的研究水質組分的內在光學特性，利用高光譜數據和中、低分辨率多光譜數據進行水質遙感定量監測機理研究，進行水質組分的
定量提取和組分間混合信息的剝離，消除水質組分間的相互干擾，建立不受時間和地域限制的水質參數反演算法，形成利用中內陸水體水質多光譜遙感監測方法和技術研究低分辨率遙感數據進行大范圍、動態監測的遙感定量模型。
3.2.7改進統計分析技術。利用光譜分辨率較低的寬波段遙感數據得到的水質參數算法精度都不是很高，可以借鑒已在地質、生態等領域應用的混合光譜分解技術，人工神經網絡分類技術等，充分挖掘水質信息，建立不受時間和地域限制的水質參數反演算法，提高遙感定量監測精度。
3.2.8綜合利用“3S”技術。利用遙感技術視域廣，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的水環境信息及各種變化參數；GPS為所獲取的空間目標及屬性信息提供實時、快速的空間定位，實現空間與地面實測數據的對應關系；GIS完成龐大的水資源環境信息存儲、管理和分析。將“3S”技術在水質遙感監測中綜合應用，建立水質遙感監測和評價系統，實現水環境質量信息的準確、動態快速，推動國家水安全預警系統建設。參考文獻：
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作者簡介：
第5篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文
關鍵詞：地質礦產勘查；3S技術；應用研究
在當前我國經濟和社會平穩可持續發展的背景下，地質礦產勘查工作成了非常重要的工作，它為國民經濟發展提供了重要能源基礎，能夠有效保障各行各領域的能源需求。隨著我國綜合國力的不斷增強，科學技術的不斷進步，越來越多的先進技術開始在地質礦產勘查領域中應用，其中最為突出的就是3S技術，能夠極大的提高勘察工作的效率。
1.3S技術分析
所謂3S技術，即全球定位技術（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）的統稱，這三種技術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（GPS）所起到的作用是進行位置坐標標注、地理信息系統（GIS）對數據進行分析和比對并篩選出有效信息、遙感技術（RS）作用是獲取樣本數據，3S技術的集成應用如圖1所示。
1.1全球定位系統技術
目前全球定位系統應用最廣泛的是美國開發研制的GPS系統，該系統由24枚離地約20000km的衛星組成，圍繞著6個軌道進行運轉，使用者通過該系統能夠獲取到準確的位置，誤差僅為1m左右。GPS不僅僅能夠提供準確的位置，還能夠提供運行軌跡分析。在實踐中應用具有以下明顯的優勢：一是穩定性較好，不受外界天氣因素的干擾、不受時間、空間的干擾，能夠實時地提供準確的多維定點；二是能夠較為快速地進行定時、定點，還能夠對運行軌道進行預測和分析；三是應用范圍廣泛，不僅僅在目前的地質礦產勘查方面能夠實現應用，同時在交通、水利等諸多領域也有著廣泛的應用；四是服務的范圍廣泛，如上文所述，GPS系統只需要24顆衛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確的數據。
1.2地理信息系統技術
地理信息系統簡而言之，屬于一種處理數據的計算機軟件系統，能夠對地理信息數據進行管理。主要的作用在于能夠對數據進行分析、修改、儲存、分類、輸出等一系列的處理。同時還能夠通過數據加工以特定的形式進行轉換，標注在地圖上，進而實現信息的可視化。除此之外，地理信息系統還能夠對數據進行處理和加工，進行動態顯示，能夠實現數據的實時監控。地理信息系統的數據處理是一個非常復雜的系統，所處理的數據能夠為地質礦產提供有效準確的數據。
1.3遙感技術
遙感技術的原理是通過電磁波的發射、吸收這樣反復循環的過程，對電磁波信息進行分析，形成數據圖像，通過不直接接觸物體的情況下，來辨識物體。遙感技術成像的方法有兩種，即膠卷成像，利用相機膠卷來進行拍攝，發展至今，膠卷成像已成為過去式，目前普遍采用數字成像的方式，利用計算機來對電波信號進行處理，轉換為規則圖像。遙感技術能夠節省人力物力，簡單地獲取到有效的信息，尤其是面對一些環境較為復雜的區域，遙感技術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.地質礦產勘查工作中3S技術應用分析
2.1全球定位系統的應用分析
全球定位GPS系統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系統的應用能夠為地質工作者提供地質礦產的時間、空間和地理數據信息，具有非常大的應用價值。全球定位GPS系統操作簡單，衛星定位技術作為信息化的重要組成部分，在地質礦產工作的勘查領域已成為非常重要的部分。在礦產資源勘查的實踐中，我們主要通過全球定位GPS系統和北斗衛星定位系統。全球定位GPS系統相對于傳統的無線電定位系統而言，受天氣的影響更小，準確度更高，通過對衛星定位系統的利用，能夠有效監測地質情況，能夠準確定位出礦產資源的具置，對礦產發展情況進行準確的定位，以便于地質工作者更加高效率的開展工作。全球定位GPS系統在地質礦產勘查領域中進行測量時，需要根據實際的地形進行測繪，主要的目的是為礦區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緯儀和測距儀進行測圖，實際運行過程中需要按照設定控制網點、控制次網點并結合加密控制點進行測量，隨著科學技術的發展，上述測量的方式煩瑣，全球定位GPS系統的應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，在地質測量中能夠廣泛使用。在發現礦產藏區后，首先應該建立GPS網，由于不屬于不同的地質勘探工程，礦區可以通過地質技術來制作簡易的全球定位GPS系統控制網，在此基礎之上來實現測設基線的項目，以確保地質勘查項目的順利運行。針對礦區GPS控制網構建而言，能夠完成地質工程的測量工作，這樣一來不僅僅能夠節省工作時間，還能夠極大提升經濟效益。在完成基線點測量工作之后，開始沿著基線點布設主要的測量線，沿著基線點零的位置，順時針將望遠鏡旋轉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系統對不同的地形點進行探勘，并利用全球定位GPS系統對地形點進行測定，并根據坐標數據來外出完成測量作用，對數據進行匯總分析后，可繪制出礦區的剖面圖。
2.2地理信息技術的應用分析
地理信息技術是基于信息技術發展而來的地理信息管理系統，信息技術本身就具備了綜合信息、動態預測、信息分析和處理的能力，因此地理信息技術優勢十分明顯。地理信息技術包含了數據的管理、傳輸、錄入和分析等，最后經過處理得出最終的數據，能夠直觀地展現在地質工作者面前，在減災防災方面具有非常大的應用價值。我國各地區的自然資源局就通過地理信息技術，繪制了全國的地質信息圖，這對于全國各地的礦產開發、勘查工作提供了良好的基礎，同時也避免了數據重復產生的成本。利用地理信息技術還能夠對區域的礦洞、山脈等地形圖具體成數據信息，產生多維度的信息預報，為地質發展情況提供準確有效的信息數據，同時也為地質礦產勘查和開發提供信息平臺，有效提高了工作效率。在開展地質礦產勘查的過程中，地理信息技術應用的地質圖像能夠發揮出重要的作用，因此在進行勘查的過程中，地質圖像的準確性至關重要，是之后工作的重要基礎，為確保地質圖像的準確性，需要在測繪領域、采礦領域數據工作等方面加強質量控制，在實際勘查的工作中，工作人員可以應用專業的分析模型和地理信息系統，這對確保地質圖像的準確性有很大的效果。地質礦產勘查的信息資料對地質礦產勘查有很大的影響，地質工作人員在工作中會引用到前人留下的信息資料，因此為提高地質礦產勘查工作的質量，必須要加強地質探勘的資料管理工作，應用地理信息技術能夠實現地質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，通過地理信息技術還能夠實現圖形與信息資料的建立，能夠為用戶提供可靠的依據，因此為確保地理信息系統的高效性，必須要加強礦產勘查資料的完整性和真實性。為進一步提高地質勘查工作的有效性和高效性，還需要加強地質定量分析工作，這是非常關鍵的內容。在實際工作過程中，地理信息系統能夠實現對信息數據的充分利用，同時還可以構建數據模型，提高信息數據的處理效率，這對促進礦產勘查工作的順利進行意義重大，目前這項信息數據處理技術發展并不全面，在外來需要不斷地提高智能化的技術水平，才能夠有效發揮出地理信息系統的應用效果。
2.3遙感技術的應用分析
隨著科學技術的進步，遙感技術也在不斷地改進和完善，在地質礦產勘查領域，遙感技術的應用已不再是純粹的遙感技術應用，同時還集成了地球物理信息、圖像處理技術、數據庫技術、三維可視化及虛擬仿真等諸多先進技術，這樣綜合的技術應用，實現了虛擬礦產資源勘查區，以實現對礦產資源的虛擬勘查，如圖2所示。遙感技術作為3S技術中的一種，能夠對區域的地殼和地層結構進行綜合分析，并具體繪制成像。同時還能夠針對該地區的礦產資源，描繪出具體的分布圖與分布規律信息。這對于傳統采用人工的方式進行勘察，效率提升很大，同時對于環境惡劣、荒漠地區的勘查，遙感技術的應用能夠替代人工的方式進行資料收集，為地質礦產勘查提供了極大的便利，提高了礦床的發現概率，為地質礦產的勘查、開發,提供了良好的數據基礎。不同地區的地質構造運動，導致了地質礦產的地區分布差異，特定區域中地質礦產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的應用提供了極大的便利，分析遙感圖像接觸圖像的各個參數進行差異化分析，以識別巖石的特性，而地質礦產的分部主要集中在地質結構中的邊緣以及特殊變異部位。通過不同遙感技術進行找礦的關鍵在于從礦物質產生的時間上進行分析，以確定礦產分部的因素，是否展現出帶狀分部的特征，在特定礦產區域，借助影響提取主要的信息，同時能夠對相應的地質影響進行分析，將有效的礦產資源位置信息提取出來，讓地質工作者對整個區域的地質情況有一個綜合的把握，進而確定找礦的理論依據。遙感技術的應用能夠一定程度上解釋地質信息，地質構造運動會導致地殼內部活動，同時礦作用、熱事件、變質會同步進行，地質結構事件控制了地質內部礦產資源儲量的變動，遙感技術的應用能夠觀察到遙感圖像的變化情況，當遙感圖像變動為線性時，圖像上會顯示呈持續形式或斷續形式的線狀、帶狀的分布影像，這個遙感影像說明地質結構中存在著斷裂、節理等結構，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。當地質結構在遙感圖像呈現出環狀時，即呈現出圓形的結構環狀，說明地質結構的活動主要發生在地殼中，這是一個非常鮮明的外在特征。總而言之，無論遙感圖像表現出來的形狀如何，是線性或者環形，通過遙感技術的應用，所形成的圖像可對地質工作者進行深入直觀的分析，這對于地質礦產勘查十分有幫助。
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）探測目標物電磁輻射信息的強弱來表征的，它可以轉化為圖像的形式以相片或數字圖像表現。多波段影像是用多波段遙感器對同一目標（或地區）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/彩色與物體的波譜特征有直接的關系外，其余大多與物體的空間特征有關。像元的色調/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/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，它們是構成某種物體或現象的元色調/彩色在空間（即影像）上分布的產物。物體的大小與影像比例尺密切相關；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/彩色變化重復出現的產物，一般會給人以影像粗糙或平滑的視覺印象，在區分不同物體和現象時起重要作用。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，運用其相關規律，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人工在相片上解譯，后來發展為人機交互方式，并應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，再根據水系確定分水嶺的位置，區分流域范圍，然后再判讀大片農田的位置、居民點的分布和交通道路。在此基礎上，再進行地質、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的可判讀性和各判讀目標間的內在聯系。觀察各種直接判讀標志在圖像上的反映，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。各種直接判讀標志之間的對比分析，可以識別標志相同（如色調、形狀），而另一些標識不同（紋理、結構）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
綜合分析主要應用間接判讀標志、已有的判讀資料、統計資料，對圖像上表現得很不明顯，或毫無表現的物體、現象進行判讀。間接判讀標志之間相互制約、相互依存。根據這一特點，可作更加深入細致的判讀。如對已知判讀為農作物的影像范圍，按農作物與氣候、地貌、土質的依賴關系，可以進一步區別出作物的種屬；河口泥沙沉積的速度、數量與河流匯水區域的土質、地貌、植被等因素有關，長江、黃河河口泥沙沉積情況不同，正是因為流域內的自然環境不同所至。地圖資料和統計資料是前人勞動的可靠結果，在判讀中起著重要的參考作用，但必須結合現有圖像進行綜合分析，才能取得滿意的結果。實地調查資料，限于某些地區或某些類別的抽樣，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上，才能恰當應用、正確判讀。
（4）參數分析
參數分析是在空間遙感的同時，測定遙感區域內一些典型物體（樣本）的輻射特性數據、大氣透過率和遙感器響應率等數據，然后對這些數據進行分析，達到區分物體的目的。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。儀器響應率由實驗室或飛行定標獲取。利用這些數據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射特性，然后把它們轉化成灰度。然后根據遙感區域內各種物體的灰度，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，根據其特點進行相應的增強處理后，可以在遙感影像上識別并提取同類目標物。早期的自動分類和圖像分割主要是基于光譜特征，后來發展為結合光譜特征、紋理特征、形狀特征、空間關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，對遙感影像室內預判讀，然后進行野外調查，旨在建立各種類型的地物與影像特征之間的對應關系并對室內預判結果進行驗證。工作轉入室內后，選擇訓練樣本并對其進行統計分析，用適當的分類器對遙感數據分類，對分類結果進行后處理，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、空間關系特征等方面特征，目前大多數研究還是基于地物光譜特征。在計算機分類之前，往往要做些預處理，如校正、增強、濾波等，以突出目標物特征或消除同一類型目標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的像元組給出對應其特征的名稱，其原理是利用圖像識別技術實現對遙感圖像的自動分類。計算機用以識別和分類的主要標志是物體的光譜特性，圖像上的其它信息如大小、形狀、紋理等標志尚未充分利用。計算機圖像分類方法，常見的有兩種，即監督分類和非監督分類。監督分類，首先要從欲分類的圖像區域中選定一些訓練樣區，在這樣訓練區中地物的類別是已知的，用它建立分類標準，然后計算機將按同樣的標準對整個圖像進行識別和分類。它是一種由已知樣本，外推未知區域類別的方法；非監督分類是一種無先驗（已知）類別標準的分類方法。對于待研究的對象和區域，沒有已知類別或訓練樣本作標準，而是利用圖像數據本身能在特征測量空間中聚集成群的特點，先形成各個數據集，然后再核對這些數據集所代表的物體類別。與監督分類相比，非監督分類具有下列優點：不需要對被研究的地區有事先的了解，對分類的結果與精度要求相同的條件下，在時間和成本上較為節省，但實際上，非監督分類不如監督分類的精度高，所以監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律地重復出現，它反映了色調變化的頻率，紋理形式很多，包括點、斑、格、垅、柵。在這些形式的基礎上根據粗細、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，有三個主要標志：某種局部的序列性在比該序列更大的區域內不斷重復；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一體，在紋理區域內的任何地方都有大致相同的結構尺寸。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律或統計性的規律排列組成的，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、重復性等這些定性或定量的概念特征來表征。相應的眾多紋理特征提取算法也可歸納為兩大類，即結構法和統計法。結構法把紋理視為由基本紋理元按特定的排列規則構成的周期性重復模式，因此常采用基于傳統的Fourier頻譜分析方法以確定紋理元及其排列規律。此外結構元統計法和文法紋理分析也是常用的提取方法。結構法在提取自然景觀中不規則紋理時就遇到困難，這些紋理很難通過紋理元的重復出現來表示，而且紋理元的抽取和排列規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，服從統計分布，一般采用統計法紋理分析。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的紋理描述方法，它可從多個側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域并提取出感興趣目標的技術和過程，此處特性可以是像素的灰度、顏色、紋理等預先定義的目標可以對應單個區域，也可以對應多個區域。圖像分割是由圖像處理到圖像分析的關鍵步驟，在圖像工程中占據重要的位置。一方面，它是目標表達的基礎，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表達、特征抽取和參數測量的將原始圖像轉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，而在理論上圖像分割又依賴圖像理解，彼此是緊密關聯的。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，是與問題相關的，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物體或區域的象素聚類方法即區域法，其二是通過直接確定區域間的邊界來實現分割的邊界方法，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，在任何實際應用的圖像處理系統中，都要用到閾值化技術。為了有效地分割物體與背景，人們發展了各種各樣的閾值處理技術，包括全局閾值、自適應閾值、最佳閾值等等。 2）梯度與圖像分割
當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。
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。在邊緣圖像的基礎上，需要通過平滑、形態學等處理去除噪聲點、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模型的主導特征，如直線、圓、橢圓等，可以通過對其參數進行聚類的方法，抽取相應的特征。
5）區域增長
區域增長方法是根據同一物體區域內象素的相似性質來聚集象素點的方法，從初始區域（如小鄰域或甚至于每個象素）開始，將相鄰的具有同樣性質的象素或其它區域歸并到目前的區域中從而逐步增長區域，直至沒有可以歸并的點或其它小區域為止。區域內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雜的圖像，如自然景物。但是，區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面向對象的遙感信息提取
第7篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文
關鍵詞： 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的高光譜圖像，被廣泛應用在航空、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致目標圖像的畸變，從而會影響成像光譜儀在探測目標時的準確性和精度，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。目標物的條帶像經準直物鏡照射到色散元件上，經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的目標條帶區域的光譜圖像數據。若讓成像光譜儀相對目標運動，讓前置物鏡形成的目標像依次通過狹縫，同時記錄狹縫的光譜圖像，即得到目標的光譜圖像三維數據立方體[2]。本文研究的光柵型成像光譜儀在掃描采樣的過程中，為了獲得準確的目標圖像，必須對載物臺的運動速度進行精確的控制。
本系統利用步進電機驅動載物臺運動。因此，載物臺的運動速度是通過對步進電機的轉速控制來實現的，而步進電機的轉速是由軟件來控制。步進電機給定的步長數即采樣步長直接影響到獲得目標像的畸變量。由上所述的原理可知，由于目標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景物的高光譜圖像。光學儀器第35卷
第2期韓軍，等：光柵成像光譜儀圖像畸變校準方法研究
2拼接原理傳統的塊匹配法雖然精度高但存在速度過慢的缺點，本文應用了一種結合區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圖像預處理圖像在采集過程中經常會受到光照明暗程度以及設備性能的優劣等因素的影響而導致同一時間、同一地點拍攝的圖片在灰度值上的偏差，所以在后續處理前要對采集圖像進行預處理。
2.2圖像提取根據光柵型成像光譜儀的工作原理，某一通道的目標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，對采樣數據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。
2.2.2波長定標由于所用儀器的光譜范圍是400～900 nm，用低壓汞燈作為標準光源來定標。由于在400～900 nm的可見光波段內的特征譜線有限，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。
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）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，能自動適應時頻信號分析的要求，從而可聚焦到信號的任意細節[4]。
2.4區域特征的選取和融合規則主要研究基于區域的小波融合算法，選用平均梯度作為區域特征來構造新的融合算法，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反差。
2.5融合規則與算法利用相關系數的公式，采用循環式搜索與已經截下來的圖片相關系數大于等于某一數值，一般都在相關系數大于等于0.9以上的模塊或區域，然后進行相應的圖像拼接。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子圖像，細節子圖像分為水平方向，垂直方向和對角線方向；（2）使用加權，平均的融合規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信息所得，包含的是主要的背景信息；（3）對于細節子圖像系列采用基于鄰域平均梯度的融合規則；（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的源圖像B的子圖像在該位置的系數；（5）重構圖像。根據融合規則確定的各子圖像進行小波反變換，重構出融合圖像。3實驗
3.1通帶信息提取結果選擇波長為632.8 nm的HeNe激光器作為光源進行測量，讀出的光譜采樣點，對采樣數據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據。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探測單元的對應關系如表2所示。根據表2中的數據，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時的準確性和精度，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：
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[2]杜述松，王詠梅，王英鑒.空間應用干涉成像光譜儀的研究[J].光學儀器，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：遙感技術已經成為一項快速、準確地監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，遙感影像在整個地理國情中占有很大的比重。
關鍵詞：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，系統掌握權威、客觀、準確的地理信息，是制定和實施國家發展戰略和規劃、優化國土空間開發格局和各類資源配置的重要依據，是推進生態環境保護、建設資源節約型和環境友好型社會的重要支撐，是做好防災減災工作和急救保障服務的重要保障，也是相關行業開展調查統計工作的重要數據基礎。為了全面把握當前中國的地理情況和滿足經濟社會發展需要和生態文明建設，國務院決定開展2013~2015年國情第一次國家地理的調查。遙感圖像信息提取技術能夠很好的利用遙感圖像中豐富的光譜、紋理、形狀等信息，提取的結果更適合于提取地理國情信息。這種技術在地理條件監測中的應用，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域范圍內約7434m2地理國情普查數據采集，開展廣州市地理國情調查是了解廣州市城市化進程和社會經濟發展中的基本矛盾及發展趨勢的基本手段，是制定發展政策的重要支撐。通過全面獲取多尺度、多時相的歷史數據資料、遙感影像、土地利用信息以及社會經濟統計信息等普查成果資料，結合遙感、遙感影像等空間技術，對廣州市發展過程中的地理國情特征進行動態監測與分析，包括：城市擴張動態監測分析和生態空間動態監測分析等兩部分內容。
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域內具有不同的光譜特征或紋理特征，并在不同的特征空間區域進行聚類。傳統的圖像分類方法主要針對中低分辨率圖像的設計，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構規律和發展規律的解釋，各種類型的目標圖像的紋理特征、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。基于像素的分類方法是一種傳統的計算機分類方法。它應用廣泛，技術發展相對成熟。它主要包括監督分類和非監督分類：監督分類是自上而下的知識驅動的方法，即先進行分類訓練，即學習和分類第一。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；非監督分類是一種自下而上的數據驅動的方法，假設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。非監督分類方法主要有層次聚類法和動態聚類法。面向對象分類方法。面向對象的遙感圖像光譜特征的遙感分類技術，結合形態、特征尺寸、紋理、幾何特征的位置和結構、目標對象和周圍環境之間的關系和其他因素，根據適當的對象分類規則建立的特點，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，有效地避免了傳統的基于像素的分類方法發生信息丟失的現象，也可以有效地避免噪聲的影響，采用合適的分割尺度設置、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“椒鹽現象”。
2面向對象分類方法的研究現狀
自上世紀90年代以來，面向對象的信息提取技術得到了飛速的發展，為了提取圖像，用面向對象分類法，充分利用光譜、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；通過各種數據源收集k，在高分辨率遙感遙感影像為數據源，多尺度影像分割和面向對象的圖像分析方法為主要技術，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的應用
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了對象，然后建立解譯標志的對象，根據人工的經驗解決矢量對象的邊緣類型特點的解讀和闡釋。根據土地利用現狀的分類，類型為耕地、園地、林地、草地、房屋建筑物、道路、構筑物、人工堆掘地和水域。通過人工視覺判別分類結果，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基于面向對象的遙感影像信息提取
面向對象的分類方法首先對圖像分割和對象提取是同質的，特征或特征的組合和建立分類系統，最終實現用相應的分類方法，不同類型的地形信息提取。采用面向對象的遙感影像信息提取技術，分類結果相吻合，特別是對于耕地信息，提取結果更準確。但通過目視判讀，這種方法會把一些果園和山脊轉化為耕地，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，因為土地流轉現象頻繁，果園的紋理特性和農作物中的一部分非常接近，導致分類錯誤，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內業采集數據
（1）以遙感正射影像為基礎底圖，利用收集的參考數據，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。基于所采用的數字正射影像數據，參照地表覆蓋外業調查成果，對地表覆蓋圖斑的范圍、位置及類型進行編輯、修改，包括對相關圖斑的拆分、合并和修改。例如：單棟房屋離連片房屋建筑區距離較小，但與周邊其他房屋建筑在形狀、結構及排列上明顯不同的單獨房屋應編輯為獨立房屋建筑；對于鄉村地區集聚程度較低、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。地表覆蓋分類數據編輯過程中，應注意道路、水體、構筑物等地理國情要素與地表覆蓋分類數據同時表達時，二者之間的空間位置和屬性邏輯關系的正確性。其中，道路中心線一般應穿過相應路面圖斑范圍內；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。人工解譯和編輯主要是在分割和分類的基礎上，將分類結果套合正射影像，參考基礎地理信息數據及收集到的專題資料，對影像進行識別和判讀，對初步解譯結果進行合并、拆分、重構等編輯。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
在國土資源決策管理、農業資源信息、區域農業規劃、農作物研究、區域農業可持續發展研究、農業生態環境監測、基于GPS和遙感影像的精細農業信息處理系統研究、森林資源的開發、利用和保護、土地利用與土地覆被現狀分類與制圖；以及土地利用與土地覆被動態監測等方面收集、存儲了大量數據信息，建立相應地理數據庫，實現空間數據的瀏覽、檢索、分析等，并產生專題地圖，建立各種模型，利用遙感影像的模型功能和空間動態分析以及預測能力，實現資源管理的信息化。我國資源短缺、環境污染嚴重、區域發展不協調等問題的存在使得建設資源節約型社會更加緊迫。這需要監測地理國情，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，加強對資源環境的調查、監測、評估和預測，為政策分析提供更多定量化的重要資料和科學依據，使政策分析結果更加準確和切合實際。外業調查成果包括外業調查數據、元數據、原始軌跡數據、外業調查技術總結等。其中外業調查數據包括：數字調查成果或紙質調查成果掃描數據、補測數據。該成果是對普查底圖數據的類型、邊界、屬性等信息進行編輯、修改的主要依據。在農村土地利用現狀更新調查檢查驗收過程中，對農村土地利用現狀更新調查工程項目的質量評定，為了對農村土地利用現狀更新調查工程項目的質量進行公平準確評價，應采用外業成果質量檢查驗收方法探討。
4.3遙感影像防災減災方面的信息
從國內外發展狀況看，遙感影像在重大自然災害和災情評估中有廣泛的應用領域。地理國情中就包括災難環境和災難分布，災區狀況和重建情況等。其空間信息需要通過遙感影像技術獲得、整合、，最終用于防災減災的決策中。中國作為世界最大的發展中國家之一，既是自然災害高發的國家，也是信息技術高度發達的國家。在利用現代信息技術加強災害管理方面，已積累了豐富的經驗。
4.4遙感影像技術保證了地理國情監測工作的準確性
地理國情監測，不僅需要掌握各時期的歷史檔案數據，更需要快速動態掌握最新地理信息。為此，要加強測繪基礎建設，加快構建內容豐富、更新及時、服務高效的數字中國。充分利用先進衛星定位技術手段，提供高精度、高效率的導航定位服務；加快實施國家重大測繪工程，積極推動數字省區、數字城市建設。
5結語
遙感影像技術是測繪技術手段，也是地理國情監測必不可少的保證。快速發展的現代測繪技術和測繪部門長期積累的大量地理國情信息，為開展地理國情監測奠定了良好基礎，提供了強有力的支持配合，共同推動地理國情監測這項利國利民的工作取得良好實效。
參考文獻
[1]王波.基于面向對象的高分辨率遙感影像人工地物信息提取[D].江西：江西理工大學，2011.
第9篇：遙感成像原理與遙感圖像特征范文
關鍵詞:遙感技術;礦產資源;開發預測;地質遙感信息
中圖分類號:P627文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0057-03
遙感在地質學上的應用始于20世紀70年代,人們利用遙感視域寬、信息豐富、具有定時性、定位性的特點,研究地球表面及表層的地質體、地質現象的電磁輻射特征,識別地質體的物性及運動狀態,從而為地質構造研究、礦產資源勘查、區域地質調查、環境和災害地質監測等研究提供幫助。
一、遙感技術概述
(一)遙感技術的概念
遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線等目標進行探測和識別的技術。例如航空攝影就是一種遙感技術。人造地球衛星發射成功,大大推動了遙感技術的發展。現代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環節。完成上述功能的全套系統稱為遙感系統,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。
現代遙感應用技術是指在數字地球框架下,將遙感技術與傳統的地質方法相結合,和現代信息技術相結合的遙感信息深化應用技術。它的核心是遙感信息的延伸應用和信息化。最大限度地利用信息資源,以提高礦產資源的勘查效果。一方面,露出地表的礦明顯減少,勘查目標已由地表或近地表轉向地下深處的隱伏礦床,找礦難度愈來愈大。另一方面,各種地學手段取得的信息資源愈來愈豐富,為遙感信息與其它地學信息的集成創造了條件。
(二)遙感技術的原理
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。遙感技術就是根據這些原理,對物體做出判斷。遙感技術通常是使用綠光、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、礦產及資源。
利用多種遙感平臺獲取的多種類、多時相遙感數據,采用多種遙感圖像處理方法,室內對比提取礦產資源開發地采礦活動痕跡的影像信息,發現其不同時間段采礦活動痕跡變化信息。
二、遙感技術的優勢及其在礦產資源開發預測工作中的作用
隨著RS(遙感)、GIS(地理信息系統)、GPS(地理定位系統)的發展,遙感數據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,在礦產資源預測評價方面,尤其是在自然環境比較惡劣的地區,遙感的作用將由礦產資源調查評價的配角到主角的新角色。
(一)遙感技術的優勢
與常規手段相比,遙感技術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,洞察地面調查的和死角,對大面積的環境狀況進行全面徹底的調查;同時,它遠離觀察對象,不損害研究對象及其環境條件,保證了獲取信息資料的客觀性、可靠性;遙感技術具有的“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。
根據不同的任務,遙感技術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,還可獲取地物內部信息。
目前,遙感技術的發展主要體現在空間、時間和光譜分辨率的不斷提高。民用衛星遙感數據中Quick Bird數據的最高空間分辨率已達0.61m,軌道重復周期1～6d(取決于緯度高低);而幾何分辨率為1m的IKONOS衛星數據,重復周期僅為1～3d;高光譜衛星數據Hyperion,波段高達220個,幾何分辨率達30m。相對于衛星遙感而言,航空遙感具有更機動靈活、更高精度的優勢,如目前較先進的基于POS系統的航空攝影技術,可根據POS系統檢校場的測量數據直接制作正射影像圖,從而實現無地面控制點的高精度航空遙感影像定位,極大地提高調查的幾何精度,縮短調查周期。
(二)在礦產資源開發預測工作中的作用
在礦產資源預測的應用主要在于礦產遙感信息的形成機理和遙感成礦模式研究上。地質遙感信息形成機理研究是遙感理論研究的新領域,是遙感找礦方法的科學性、針對性和有效性,促進遙感地質解譯向規范化、模式化方向發展的必由之路。這些信息的識別提取在許多地區已經有了初步應用,取得較多的成礦信息,資源預測及其評價效果比較好。遙感技術在礦產預測工作流程圖如圖1所示:
主要是對遙感數據(ETM+、SPOT5)進行輻射校正、PAN波段數據與多光譜數據進行融合處理、天然假彩色合成、幾何校正、大地配準與鑲嵌等。然后制作國際標準分幅圖像,對其格式轉換后與地形數據進行疊加顯示,以人機交互方式對各種礦山地質環境現象進行解譯,最后將解譯結果提供野外驗證。
1.幾何校正與大地配準。在地形圖上采集控制點對遙感數據進行幾何校正,在1∶100000地形圖上采集控制點對ETM+數據進行校正;在1∶50000地形圖上采集控制點對SPOT5數據進行校正。每景圖像采集控制點數25～36個,且均勻分布于圖像內,控制點殘差控制在1個像元以內,將圖像配準至大地坐標。
2.數據融合。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勢集中起來,減少數據的冗余度,增強圖像的清晰度,提高解譯的精度和準確性,針對多分辨率遙感數據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。對不同的數據組合、不同地形情況、不同區域及不同的研究目標使用的融合方法各異。針對本項目以突出礦山地質環境狀況的特點,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果圖像能較好反映礦山地質環境各要素。
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,需要將整景圖像或鑲嵌圖像按按1∶100000或1∶50000國際標準圖幅制作分幅圖像。
5.格式轉換。將制作的國際標準分幅圖像存儲為*.TIF格式,然后轉換為MAPGIS內部圖像格式*.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、遙感技術在貴州礦產資源開發找礦方面的應用實例
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。在長達10多億年的地質演變歷史中,具有良好的成礦地質條件,造就了當今貴州礦產資源豐富、分布廣泛、門類較全、礦種眾多的優勢格局。貴州素以“沉積巖王國”著稱,是礦產資源大省。沉積礦產中以煤、磷、鋁、錳為優勢,具有“量大質優”的特點。
在發現的礦產中,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、水氣等九大類礦產在內的76種,不同程度地探明了儲量。在已探明的儲量礦產中,依據保有儲量統一對比排位,貴州名列全國前十位的礦產達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巖、白云巖、砂巖等礦產最具優勢,在全國占有重要地位。而且人均與國土單位面積占有礦產資源潛在經濟價值量,都高于全國平均水平,遠高于鄰近省區市占有水平。從開發利用角度論,貴州礦產資源具有資源比較豐富、優勢礦產顯著;分布相對集中、規模大、質量較好、主要礦產資源潛力大、遠景好;共伴生礦產較多;資源豐歉不均,部分礦產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:由于該套地層頂底板都是碳酸鹽巖,因此,分布在喀斯特地貌區,呈條帶狀展布的非喀斯特地貌即流水侵蝕地貌,是快速、準確地判讀大塘期含煤巖系的最直接標志;(2)地貌標志:由于含煤巖性及其頂、底板巖層在物質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碳酸鹽巖中的一套地層,因此,分布在喀斯特地貌區,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志;(2)地貌識別標志:在山盆期地貌保存良好的地區,該套非可溶巖層除發育規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;在烏江期地貌發育區,該套非可溶巖層常形成規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,在省內主要分布于黔中地區。由于含礦的磷塊巖層位于上震旦統碳酸鹽巖系的下部,而這套碳酸鹽巖系,上、下均為碎屑巖,故在參考區域地質資料基礎上,可在TM影像上通過對碳酸鹽巖的識別大致圈出其分布。(2)地貌識別標志:由于含礦層與其上下巖層在物質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的區域分布是明顯的。含礦層識別主要依據地層層序的相互關系并結合影像特征予以區別。如在區域上下二疊統棲霞―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地層以及下寒武統和上震旦統含磷層位。(2)地貌識別標志:典型的巖溶地貌區,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“九架爐組”,“九架爐組”分布于形態各異、大小不一的古喀斯特洼地中。
2.地貌識別標志: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。含鋁巖系就產于這喀斯特微地貌的變化處。
四、結論
礦產資源是人類社會可持續發展的重要物質基礎,沒有礦產資源作保障,經濟就不可能發展,人類社會就不可能進步,我國全面建設小康社會的宏偉目標就無法實現。因此,我們必須充分認識國情和省情,樹立和落實科學發展觀,要進一步加強礦產資源調查評價與勘查。本文結合貴州當地的礦產資源,利用遙感技術對其進行開發找礦、預測等的探討,旨在提高礦產資源可供性,實施礦產資源可持續發展戰略。
參考文獻
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