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第30讲:8.1遥感图像自动识别分类

遥感是一种在不直接接触的情况下远距离感知目标或自然现象的探测技术。具体来说,用各种传感器获取反映表面特征的各种数据,通过传输、变换和处理提取有用信息,研究地面空间形状、位置、性质及其与环境的关系。

1858年获得世界上第一张航空照片后,航空摄影判断技术是现代遥感技术的原型。由于技术限制,整个世纪发展非常缓慢,但在航空摄影几何处理方面取得了重大突破。航空摄影测量理论和光学机械模拟测绘仪器已发展到相对完善的水平。

1956年世界上第一颗人造地球卫星发射成功,为遥感技术的发展创造了新的条件,科学家对随后发射的卫星上回收的成千上万张地球照片进行分析,注意到卫星摄影拍摄范围大,速度快,成本低,在短期内能重复观测,有利于监测地表的动态变化。并发现了许多在地面或近距离内无法看到的宏观自然现象。同时传感器技术长足发展,出现了多光谱扫描仪、热红外传感器和雷达成像仪等,使得获取信息所利用的电磁波谱的波长范围大大扩展,显示信息的能力增强,一些传感器的工作能力达到全日时,全天候,并且获取图像的方式更适应现代数据传输和处理的要求。计算机技术的发展和应用,使海量卫星图像数据的处理、贮存和检索快速而有效,尤其在图像的压缩、变换、复原、增强和信息提取方面,更显示了它的优越性。这样就大大突破了原先航片目视判读的狭隘性,"遥感"(Remote Sensing)这个更广义、更恰当的新名词自然出现在20世纪60年代。

美国在"双子星座"(Gemini),天空实验室(Skylab)和雨云(Nimbus)在卫星和宇宙飞船遥感试验的基础上,第一颗地球资源卫星于1972年7月23日发射(ERTS-1)后改名为陆地卫星(LandSet),星上载有MSS多光谱扫描仪和RBV多光谱电视摄像仪两种传感器系统,空间分辨力80米,是一颗遥感专用卫星,五年多发射下来的大量地表图像经各国科学家分析和应用,得到了大量成果,可称为遥感技术发展的第一个里程碑。

1982年美国发射的陆地卫星4号(LandSet-4)上装载的TM专用制图仪将光谱段从MSS 4个波段增加到7个波段,空间分辨率增加到30米。法国于1986年发射Spot装载在卫星上HRV线阵列扫描成像仪将空间分辨率提高到10米,被称为第二代遥感卫星。目前已发展成为第三代遥感卫星,1konos卫星上遥感传感器的空间分辨率达到1米。(Quick bird)卫星达到0.61米。

遥感技术的发展不仅体现在传感器空间分辨率的提高上,还体现在其他方面的快速发展上。遥感平台由遥感卫星、宇宙飞船和航天飞机进行短、中期观测,具有一定的时间间隔,发展为多平台、多层次、长期的动态观测,主要是国际空间站。它还计划发射小型卫星组,以获得任何时间阶段的卫星图像,以满足不同遥感监测项目的要求。遥感传感器的光谱探测能力也在迅速提高。随着成像光谱仪的出现,可以探测到地面物体在某些狭窄波区光谱辐射特性的差异。目前,有36个波段在运行MODIS未来成像光谱仪的波段数将达到384个波段,每个波段的波长范围将窄至5nm。在三维成像方面,从邻轨三维观测到同轨三维观测,三维图像可以在短时间内获得,几何关系相对简单,处理更方便,侧视雷达三维成像和相关雷达(INSAR)在实现全天候作业的同时,立体测量方法更加多样化。

遥感图像处理硬件系统也从光学处理设备转向数字处理系统。内存和外存容量的快速扩展和处理速度的快速增加使大量遥感数据的处理成为现实。网络的出现将使数据的实时传输和实时处理成为现实。遥感图像处理软件系统不断翻新,从人机对话操作模式开始(ARIES I2S101等),发展到视窗模式(ERDAS、PCI、ENVI等),未来将向智能方向发展。另一个特点是与GIS集成,有代表性的是ERDAS与ARCIINFO集成。遥感软件的组件化也是一个发展方向,实现遥感软件和数据资源的共享和实时传输。

大量分辨率遥感图像形成图像金字塔,加上高光谱、多时相和三维观测图像,大量数据,使图像检索和处理困难,建立遥感图像数据库系统迫在眉睫,遥感图像数据研究是图像金字塔无缝数据库,图像数据库涉及图像纠正、数据压缩和数据变换理论和方法,也产生了"数据挖掘"(或知识发现)和其他新的理论和方法。为了将海量遥感数据中所需的信息集中在少数特征上,形成了多源遥感图像集成(指各种传感器、多分辨率、多波段、多时间)的理论和方法。

在遥感图像识别和分类方面,统计模式识别被广泛使用。后来,出现了结构模式识别、模糊分类、神经元网络分类、半自动人机交互分类和遥感图像识别的专家系统。然而,在遥感图像识别和分类中仍有许多不确定因素需要深入研究。

遥感的应用取得了很大的成就,一些领域取得了突破。一般来说,从定性分析到定量分析,如作物类型的识别到作物的估计。另一方面,从宏观分析到微观分析,从大面积干旱探测到精细农业等农业生产宏观分析,即指导和实施作物技术管理措施。

未来要建立的数字地球是对真实地球及其相关现象的数字描述的虚拟地球。遥感技术将为数字地球提供动态的高分辨率、高光谱图像和由遥感图像生成的三维数字地面模型(DEM),一些数字地球中最基本的数据,如地物和环境的各种属性数据。

随着遥感技术的快速发展,特别是在许多领域,原教科书不再适应当前的本科教学。在过去的五年里,我校的教学改革不断深化和创造"遥感科学与技术"新专业,结合多年的教学经验,突出了当今遥感的新成就,注入了遥感平台、新传感器等新内容,介绍了空间站、小卫星、高空间分辨率传感器IKONOS等),高光谱传感器(MODIS成像光谱仪等。),相关雷达(INSAR)等待;多源遥感图像集成、数字图像镶嵌、辐射校准处理、自动分类、新遥感图像处理软硬件和3S集成系统等。;特别是在遥感技术应用一章中,包括遥感探测南极陨石、遥感监测1998年长江洪水、沙尘暴、臭氧空洞、山体滑坡、大兴安岭森林火灾、南极冰川流量、遥感方法快速修复和更新地形图等许多国内外有重大影响的遥感成果。本书将不包括一些使用过一段时间的旧光学处理方法和过时的图像处理系统。

这本书不仅可以作为硕士学位的专业参考教科书,也可以作为本科毕业生从事遥感教学、科研和生产的指导工具。教科书主要讲解遥感的基本理论、成熟的商业和广泛使用的遥感技术和方法,并描述遥感在各个领域的应用实例,以帮助学生掌握实践技能。这本书还引导学生关注新的遥感技术和发展趋势,跟上国际遥感发展的步伐。

本书共九章,第一章"电磁波遥感物理基础"由管玉娟编写,第二章"遥感平台及运行特点"和第3章"遥感传感器及其成像原理"由倪玲编写;第4章"遥感图像数字处理的基本知识"和第8章"遥感图像自动识别分类"由潘斌编写;第五章"遥感图像几何处理和第六章"遥感图像辐射处理"由周军其编写;孙教授写了第七章"目视判断遥感图像"和第9章"遥感技术的应用",并统一编审了整本书。

第1讲:0.1绪 论

第2讲:0.2绪 论

第3讲:1.1遥感物理基础

第4讲:1.2遥感物理基础

第5讲:1.3遥感物理基础

第6讲:2.1遥感平台及运行特点

第7讲:2.2遥感平台及运行特点

第8讲:2.3遥感平台及运行特点

第9讲:3.1遥感传感器及其成像原理

第10讲:3.2遥感传感器及其成像原理

第11讲:3.3遥感传感器及其成像原理

第12讲:3.遥感传感器及其成像原理

第13讲:4.1遥感图像数字处理的基本知识

第14讲:5.1遥感图像的几何处理

第15讲:5.2遥感图像的几何处理

第16讲:5.3遥感图像的几何处理

第17讲:5.4遥感图像的几何处理

第18讲:5.5遥感图像的几何处理

第19讲:5.6遥感图像的几何处理

第20讲:5.77遥感图像的几何处理

第21讲:5.8遥感图像的几何处理

第22讲:6.1遥感图像的辐射处理

第23讲:6.2遥感图像的辐射处理

第24讲:6.3遥感图像的辐射处理

第25讲:6.44遥感图像的辐射处理

第26讲:7.1遥感图像视觉判断

第27讲:7.2遥感图像视觉判断

第28讲:7.3遥感图像视觉判断

第29讲:7.4遥感图像视觉判断

第30讲:8.遥感图像自动识别分类

第31讲:8.2遥感图像自动识别分类

第32讲:8.遥感图像自动识别分类

第33讲:8.遥感图像自动识别分类

第34讲:8.5遥感图像自动识别分类

第35讲:8.遥感图像自动识别分类

第36讲:8.77遥感图像自动识别分类

第37讲:8.遥感图像自动识别分类

第38讲:8.遥感图像自动识别分类

第39讲:9.1遥感技术的应用

第40讲:9.2遥感技术的应用

标签: 新型图像传感器原理

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