遥感课件复习整理

第一章 绪论

§1.1 遥感的概念

1.1.1 遥感的基本概念(Remote Sensing)

20世纪60年代，美国地理学家首先提出了“遥感”这个名词.

广义：泛指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波)等的探测。(测水深的过程)

狭义：应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。 1.1.2 遥感的原理

? 地球上的物体都在不停地辐射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是不同的，人们根据电磁波的差异来辨析物体的不同，遥感技术就是在这个原理的基础上发展起来的。 遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波的基础之上。

遥感可以说是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，通过研究电磁波特性，达到识别物体及其环境的技术。

1.1.2 遥感的原理

太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器。传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据。 1.1.3 传感器的结构组成 遥感信息获取---传感器。传感器是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具 ? 传感器是遥感技术系统的核心。

? 传感器一般由信息收集器、探测器、信息处理器和信息输出器4部分组成。

§1.2 遥感系统

遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。

根据遥感的定义，遥感系统包括： 1、目标的电磁波特征 2、信息的获取 3、信息的接收 4、信息的处理 5、信息的应用

整个系统中，要研究的重点是：

不同地物对不同波段，不单指可见光的反射情况；由此引申出不同波段成像的图像其特性是如何的；最终通过影像来分析，应用；

§1.3 遥感的类型

? 1.3.1 按遥感平台分

遥感平台是装载传感器的运载工具,按高度分为： 地面平台：为航空和航天遥感作校准和辅助工作。 航空平台：80 km以下的平台，包括飞机和气球。

航天平台：80 km以上的平台，包括高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。

类型 近地遥感 航空遥感 航天遥感

概念

距地面高度在几十米以内的遥感 利用飞机携带遥感仪器的遥感

利用卫星、航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等携带遥感仪器的遥感

优点

用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中、高分辨率的遥感活动

机动性强，可以根据研究主题选择恰当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域

覆盖范围大，不受领空限制，可进行定期、重复观测

遥感卫星一般有两种绕地球飞行方式：静止轨道和近极地轨道。静止轨道可以定点观测，而极地轨道（圆形）则可定期观测。

? 1.3.2按电磁波段分

紫外遥感： 0.05 ~0.38 μｍ 可见光遥感： 0.38 ~ 0.76 μｍ 红外遥感： 0.76 ~ 1000μｍ 微波遥感： 1 mm ~ 10 m 多波段遥感：传感器由若干个窄波段组成 ? 1.3.2按电磁波段分

全色波段：对可见光波段（0.4—0.76μm）内的各种色光都能感光，得到的影象数据中会有包含地物的可见光波段信息

多光谱:传感器由若干个窄波段组成，利用多个波段的敏感元件同时对地物扫描成像的遥感器，得到的影象数据中会有多个波段的光谱信息

高光谱：高光谱传感器能同时获取上百个波段的反射数据，从而获得光谱谱段上相对连续的采样 ? 1.3.3 按工作方式分

分为主动式和被动式传感器。

区别：主动传感器自身发射并接收经地面反射的能量，不受天气干扰；被动传感器主要接收经地面反射的太阳光能量，受天气干扰大。

第二章 遥感的物理基础

第一节 电磁波谱与电磁辐射

一、电磁波及其特性

? 波的概念：波是振动在空间的传播

? 电磁波:（ElectroMagnetic Spectrum ) 交互变化的电磁场在空间的传播。 ? 4.描述电磁波特性的指标: 波长、频率、振幅、位相等。

? 5.电磁辐射 :电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称

为电磁辐射。 ? 6.电磁波的特性

1) 电磁波是横波 2)在真空中以光速传播

3) 电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。

二、电磁波谱

1.电磁波谱：按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。 按波长长短依次为：

γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。 (见书P17图)

在电磁波谱中，波长最短的是γ射线, 波长最长的是无线电波，其按波长可分为长波、中波、短波和微波。 电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同

? 波长单位：米；微米；纳米（1纳米= 10-9米)

? 太阳辐射光谱 = 短波光谱。高能量的短波辐射。 特点：可见光线（0.4～0.76μm）、红外线（＞0.76μm）和紫外线（＜0.4μm）分别占50％、43％和7％，即集中于短波波段，故将太阳辐射称为短波辐射。 ? 陆地光谱 ：（6μm以上）长波光谱= 红外光谱 。 低能量的长波辐射。 传感器必须设计探测6微米以上波长的电磁波，才能了解地物的辐射特性

? 2.遥感应用的电磁波波谱段

? 紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污

染敏感，但探测高度在2000 m以下。（？）

? 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。 ? 红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。 ? 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾的影响。发展潜力大。 三、电磁辐射的度量

1.辐射源

1）.自然辐射源

● 太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900K的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射。大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射。

●地球的电磁辐射：小于3 μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6 μm的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6 μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。

2）.人工辐射源：主动式遥感的辐射源。雷达探测。分为微波雷达和激光雷达。 ●微波辐射源：0.8-30cm

●激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。

2、辐射测量（radiometry） ☆ 辐射能量（W）：电磁辐射的能量。 ☆ 辐射通量（Φ ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量。 ☆ 辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。 ☆ 辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量。

? I为物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。 四、黑体辐射

地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。 1.绝对黑体：如果一个物体在任何温度下对任何波长的电磁辐射全部吸收（即吸收系数恒等于1），则这个物体称为绝对黑体。 2. 黑体辐射定律

(1)普朗克热辐射定律：表示出了黑体辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。

2?hc21M?(? T)???5ehc/?kT?1? (2)玻耳兹曼定律

即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。

2?hc21M0???d???T40?5ech/?kT?1?(3)维恩位移定律：随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波?max?T?b长向短波方向移动。

黑体辐射的三个特性

（1）黑体辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。

（2）温度愈高，黑体的辐射出射度也愈大，不同温度的曲线是不相交的。绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的4次方成正比。（斯忒藩—玻尔兹曼定律）

（3）黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。（维恩位移定律）。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。

在相同的温度下，实际物体的辐射通量密度比绝对黑体要低

1）发射率(Emissivity )：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）M与同温下的黑体辐射出射度M黑的比值。它也是遥感探测的基础和出发点。??M

M 影响地物发射率的因素： 地物的性质、表面状况、温度（比热、热惯量）：比热大、热惯量大，以及具有保温作用的地物，一般发射率大，反之发射率就小。

2）基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的黑体辐射出射度M和吸收率之比，等于该温度下同面积黑体辐射出射度M 黑 ???在给定的温度下，物体的发射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，发射率也越大。 M???T4地物的热辐射强度与温度的四次方成正比，所以，地物微小的温度差异就会引起红外辐射能量的明显变化。这种特征构成了红外遥感的理论基础。 4、黑体的微波辐射

1）任何物体在一定的温度下，不仅向外发射红外辐射，也发射微波辐射。二者基本相似。但微波是地物低温状态下的重要辐射特性，温度越低，微波辐射越明显。 2）微波辐射比红外辐射弱得多，但技术上可以经过处理来接收。

第二节 太阳辐射及大气对辐射的影响

（1）太阳辐射

? 太阳辐射：太阳是被动遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。

从太阳光谱曲线可以看出(…)：

太阳常数：不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳辐射方向，单位面积单位时间黑体所接受的太阳辐射能量。（1.360×103W/m2）

太阳光谱相当于6000 K的黑体辐射；

太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38 ～ 0.76 μm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47 μm左右；

到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 ～ 3.0 μm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； 各波段的衰减是不均衡的。 （2）大气的成分

? 大气的传输特性：大气对电磁波的吸收、散射和透射的特性。这种特性与波长和大气的成分有关。 ? 大气的成分：多种气体、固态和液态悬浮的微粒混合组成的。

? 大气物质与太阳辐射相互作用，是太阳辐射衰减的重要原因。 ? 大气是由多种气体及气溶胶所组成的混合物。

? 气体：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3 气溶胶

? 大气的成分可分为常定成分（ N2，O2 ，CO2等）与可变成分两个部分（水汽，气溶胶）。 （3）大气结构

大气厚度约为1000km,从地面到大气上界，可垂直分为4层： ? 对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，空气明显垂直对流，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。上界随纬度和季节而变化。

? 平流层：高度在12～50 km，没有对流和天气现象。底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上为暖层，温度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。

? 电离层：高度在50～1 000 km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，对遥感波段是透明的，是陆地卫星活动空间。

? 大气外层：800～35 000 km ,空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。 （4）、大气对太阳辐射的影响

? 太阳辐射的衰减过程：__30_%被云层反射回；__17_%被大气吸收；__22_%被大气散射；_31__%到达地面。

? 大气的透射率公式：透射率与路程、大气的吸收、散射有关。 ? 透过率 ——通过大气后的辐照度与通过大气前的辐照度之比 太阳光在地—气系统的吸收、散射过程

? 太阳辐射透过大气并被地表反射（有用的）；

? 太阳辐射被大气散射后被地表反射（纠正后有用）； ? 太阳辐射被大气散射后直接进入传感器；

? 太阳辐射透过大气被地物反射后又被地表发射进入传感器； ? 被视场以外地物反射后进入视场的交叉辐射项。 （一）大气的吸收作用(P28)

A. 氧气：小于0.2 μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。 B. 臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。

C. 水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。

D. 二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。 （二）大气的散射作用

散射的概念：电磁波与物质相互作用后电磁波偏离原来的传播方向的一种现象。太阳辐射在长波过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。

大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。 不同于吸收作用，散射只改变传播方向，不能转变为内能。 ? 大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。

? 对遥感图像来说，干扰传感器的接收；降低了传感器接收数据的质量，造成图像模糊不清。 ? 散射主要发生在可见光区。 ? 大气发生的散射主要有三种： 瑞利散射：d <<λ 米氏散射：d ≈λ 非选择性散射：d >>

λ

瑞利散射：由于气体分子的尺度远小于光波的波长时发生的散射，属小颗粒散射。a < l ? 小颗粒散射的特征：

（1）散射光强度与波长4次方成反比，由此可以解释天空为什么呈蓝色。

米氏散射：大气中的气溶胶颗粒，云滴，雨云滴等的直径与入射光的波长可以比拟或大于入射光的波长时发生的散射。a = l

云雾的粒子大小与红外线波长比较接近，所以云雾对红外的散射主要是米氏散射

无选择散射：大气粒子的直径比波长大得多时发生的散射，散射强度与波长无关，在符合无选择散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同。a > l ? 三种散射作用

1.瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。

? 散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。

? 瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。 ? 多波段中不使用蓝紫光的原因？

2.米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。

? 云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。

3.无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。

? 水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。 ? 云雾为什么通常呈现白色？ (5)大气窗口

? 折射现象：电磁波传过大气层时出现传播方向的改变，大气密度越大，折射率越大。

? 反射现象：电磁波在传播过程中，通过两种介质的交界面时会出现反射现象，反射现象出要出现在云顶（云造成的噪声）。

? 太阳辐射经过大气传输时，反射，吸收和散射共同衰减了辐射强度，剩余部分即为透过的部分。 ? 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。

电磁波通过大气层时较少被反射，吸收和散射的，透射率较高的波段称为大气窗口。（对地遥感要用的部分

1、大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的投射率较高的电磁辐射波段。 大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。

大气窗口 紫外可见光 近红外 近红外 近-中红外 中红外 远红外 微波

波段 0.3～1.3 μm 1.5～1.8 μm 2.0～3.5 μm 3.5～5.5 μm 8～14 μm 0.8～2.5cm

透射率/% ＞90 80 80 60～70 100

应用举例 TM1-4、SPOT的HRV TM5 TM7

NOAA的AVHRR

TM6 Radarsat

第三节 地球的辐射与地物波谱

(2)地球辐射的特性（地球辐射的分段特性）

? 在0.3～2.5um波段（主要在可见光和近红外波段），地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽略 。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳的短波辐射对地表进行探测和成像。

? 在2.5～6.0um波段（主要在中红外波段），地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源。

? 在6.0um以上的热红外波段，以地球自身的热辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽略。（热红外成像）

(3)地物波谱的特性

? 地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地表物体波谱，简称地物波谱。

? 地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。

? 地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响应的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的基础。

? 不同电磁波段中地物波谱特性：

? 可见光和近红外波段：主要表现地物反射作用和地物的吸收作用。（树叶苍翠欲滴、水下温度） ? 热红外波段：主要表现地物热辐射作用。（热红外灵敏遥感器夜间成像河流为亮色条带，但热红外白天成像河流为暗色条带）

? 微波波段：主动遥感利用地物后向散射；被动遥感利用地物微波辐射。 ? 地物反射：

? 太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即：到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量。

? 一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是0. 45~0. 56μm的蓝绿光波段。一般水体的透射深度可达10～20 m，清澈水体可达100 m的深度。

? 地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。 ? 地物反射率：

? 地物的反射：太阳光通过大气层照射到地球表面，地物会发生反射作用，反射后的短波辐射一部分为遥感器所接收。

? 反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/ P 0)×100%。表征物体对电磁波谱的反射能力。

? 反射率是可以测定的。

? 地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率的差别，可以判断地物的属性。 ? 反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。 ? 物体表面性质对反射的影响

? 地物的反射类型：根据地表目标物体表面性质的不同，物体反射大体上可以分为3种类型，即镜面反射、漫反射、实际物体的反射

（1）镜面反射：发生在光滑物体表面的一种反射。物体的反射满足反射定律，反射波和入射波在同一平面内，入射角等于反射角。

只有在反射波射出的方向才能探测到电磁波。

例子：水面是近似的镜面反射，在遥感图像上水面有时很亮，有时很暗，就是这个原因造成的。

（2）漫反射：发生在非常粗糙的表面上的一种反射现象。不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是一致的。

即当入射辐照度I一定时，从任何角度观察反射面，其反射辐照亮度是一个常数，这种反射面又叫朗伯面。 （3）实际物体反射：介于镜面和朗伯面（漫反射）之间的一种反射。自然界种绝大多数地物的反射都属于这种类型的反射，又叫非朗伯面反射。

对太阳短波辐射的反射具有各向异性，即实际物体面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。 了解物体表面性质对反射影响的意义

? 遥感图像上记录的辐射亮度，既与辐射入射方位角和天顶角有关，也与反射方向的方位角和天顶角

有关。

? 由于镜面反射会造成太阳光直接进入遥感器，在成像时间选择上，应避免中午成像，防止形成镜面

反射。否则水体会形成非常亮的耀斑，周围地物的反射信息有受到干扰和削弱。

地物反射波谱

? 地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。是研

究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。 地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。 1)不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线

2)同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害

3)地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。

? 时间特性 空间特性

? 植被的波谱特征 在可见光波段

? 在0.45um附近（蓝色波段）有一个吸收带； ? 在0.55um附近（绿色波段）有一个反射峰； ? 在0.67um附近（红色波段）有一个吸收带。 在近红外波段

? 从0.76um处反射率迅速增大，形成一个爬升的“陡坡”,至1.1um

附近有一个峰值，反射率最大可达50％，形成植被的独有特征。 ? 1.5～1.9um光谱区反射率增大；

? 以1.45um，1.95um，2.70um为中心是水的吸收带，其附近区

间受到绿色植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。

影响植被波谱特征的主要因素

? 植物类型 植物生长季节 病虫害影响等

植被波谱特征大同小异，根据这些差异可以区分植被类型、生长状态等。

? 土壤的波谱特征

? 自然状态下土壤表面的反射曲线呈比较平滑的特征，没有明

显的反射峰和吸收谷。

? 在干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物（原生矿物

和此生矿物）和土壤有机质有关。

? 土壤含水量增加，土壤的反射率就会下降，在水的各个吸收

带（1.4um、1.9um、2.7um处附近区间），反射率的下降尤为明显。

? 水体的波谱特征

? 纯净水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，在可见光其它波段的反射率很低。 ? 近红外和中红外纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于0。 水中其它物质对波谱特征的影响

? 水中含有泥沙，在可见光波段的反射率会增加，峰值出现在黄红区。 ? 水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射率明显抬高。 ? 岩石矿物的光谱曲线

? 岩石的反射波谱主要由矿物成分、矿物含量、物质结构等决定。 ? 影响岩石矿物波谱曲线的因素包括岩石风化程度、岩石含水状况、

矿物颗粒大小、岩石表面光滑程度、岩石色泽等。（图见P41）

地物波谱曲线的作用

? 物体波谱曲线形态，反映出该地物类型在不同波段的反射率，通过

测量该地物类型在不同波段的反射率，并以此与遥感传感器所获得的数据相对照，可以识别遥感影像中的同类地物。

应用地物波谱特征需要注意的问题

? 绝大部分地物的波谱值具有一定的变幅，它们的波谱特征不是一条曲线，而是具有一定宽度的曲带。 ? 地物存在“同物异谱”和“异物同谱”现象。 “同物异谱”是指两个类型的个体地物，在某个波段上波谱

特征不同；“异物同谱”是指不同类型的地物具有相同的波谱特征。

红外线的划分

? 近红外：0.76～3.0 μm，与可见光相似。

? 中红外：3.0～6.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 ? 远红外：6.0～15.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 ? 超远红外：15.0～1 000 μm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。

第三章 遥感成像原理与遥感图像特征

第一节 遥感平台

? 地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它

通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。

? 三角架：0.75-2.0米；对测定各种地物的波谱特性和进行地面摄影。

? 遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目标和进行动态监测；高度在6米左右。

? 遥感车、船：高度的变化；测定地物波谱特性、取得地面图像；遥感船除了从空中对水面进

行遥感外，可以对海底进行遥感。

? 航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。

? 低空平台：2000米以内，对流层下层中。 ? 中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。 ? 高空平台：12000米左右的对流层以上。

? 气球：低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流

层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。

? 航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。 一、 气象卫星系列

NOAA卫星系列

NOAA 极轨气象卫星采用双星运行模式，单号星从南向北飞，经过赤道时间为地方时14：30；双号星从北向南飞，经过赤道时间为地方时07：30。目前，在轨运行的是NOAA-13、 NOAA-14和 NOAA-15（据悉，未能正常工作）。

低轨气象卫星---- 近极地太阳同步轨道 轨道高度：800 ~ 1600公里 信息采集时间周期：每天固定时间经过固定地点;美国NOAA卫星系列,双星运行,上下午各获取一次信息。扫描宽度：2800公里

波段序号 波长范围（μm） 光谱效应

1 0.58 ~ 0.68 白天云、地表

2 0.725 ~ 1.0 云、水泥、植被、水

3 3.55 ~ 3.93 火灾、夜间海温

4 10.3 ~ 11.3 海、陆、云顶温度

5 11.4 ~ 12.4 海、陆、云顶温度 NOAA气象卫星的光谱特征 一、气象卫星系列

2、气象卫星的特点 ： ① 轨道：低轨和高轨。 ② 成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。 ③ 短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。 ④ 资料来源连续、实时性强、成本低。 气象卫星观测的优势和特点

空间覆盖优势：

极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖全球的资料

地球静止卫星在3．6万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的1／3

只有通过卫星的大范围观测，才使人类获得了几乎无常规观测的大范围海洋、两极和沙漠地区的资料。 目前已经可以通过卫星观测系统，获取全球或任何感兴趣区域的空间连续的高分辨率气象和环境资料,不受国界限制 时间取样优势：

气象卫星观测可以大大地改善资料的时间取样频次。特别是静止气象卫星可以获得每小时一次的大范围实时资料，必要时甚至可以获取半小时的资料。有利于对灾害性天气的动态监测。

双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供4次全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规高空站每天只在00时12时（世界时）进行两次观测,且无法观测海洋和无人地区。 资料一致性优势：

与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均一性和良好的代表性。

尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料的不一致性。 测站分布的不均匀等，也使资料的不确定性增加。

气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域代表性。 综合参数观测优势

与其它观测方法相比，气象卫星是从大气层

外这个新视角观测地球—大气系统的，所以有些重要的气候变量，特别是通过整个垂直方向大气层的积分参数，如地气系统的反照率、大气顶的地气系统的射出长波辐射，只能通过气象卫星观测才能获得。 目前已成功地从气象卫星观测资料中导出了全球大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数,这是任何其他观测手段所不能观测的。 二、 海洋卫星系列

2. 海洋遥感的特点：

A.需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测； B.以微波遥感为主；

C.电磁波与激光、声波的结合是扩大 海洋遥感探测手段的一条新路。 三、 地球资源卫星 1、Landsat数据

陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续36年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。 陆地卫星的运行特点：

（1）近极地、近圆形的轨道； （2）轨道高度为700～900 km； （3）运行周期为99～103 min/圈； （4）轨道与太阳同步。

光谱段 1 2 3 4 5 6 7

波长

0.45~0.52蓝绿谱段 0.52~0.60绿谱段 0.63~0.69红谱段 0.76~0.90近红外谱段 1.55~1.75近红外谱段 2.08~2.35近红外谱段 10.4~12.5热红外谱段

标称轨道高度 轨道倾角

运行一圈的周期 日绕总圈数 重复周期

降交点地方太阳时 HRV地面扫描宽度 舷向每行像元数

功能

绘制水系图和森林图，识别土壤和常绿、落叶植被 探测健康植物绿色反射率和反映水下特征 测量植物叶绿素吸收率，进行植被分类 用于生物量和作物长势的测定

土壤水分和地质研究，以及从云中间区分出雪 用于城市土地利用，岩石光谱反射及地质探矿 植物受热强度和其它热图测量

832 km 98.7° 101.46 min 14.19圈 26 d

10:30(±15min)

60 km 3 000/6 000 个

表格 1 TM数据的波谱段

表格 2 SPOT卫星的轨道参数

4、QuickBird数据

美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星，于2001年10月18日在美国发射成功。 卫星轨道高度450 km,倾角98°,卫星重访周期1～6 d（与纬度有关）。

QuickBird图像，目前是世界上分辨率最高的遥感数据，为0.61 m，幅宽16.5 km。 可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。

数据类型 多波段 波段范围/ μm 蓝：0.45~0.52 绿：0.52~0.60 分辨率/ m 2.44 2.44

全 波 段

红：0.63~0.69 近红外：0.76~0.90

0.45~0.90

表格 3 QuickBird数据的光谱段

2.44 2.44 0.61

第二节 摄影成像

一、摄影机:通过成像设备获取物体影像的技术

? 摄影成像分类 按记录方式分：

传统摄影成像:依靠光学镜头及放置在胶平面上的感光胶片来记录物体影像

数字摄影成像:通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。 按探测波长分：

紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影 ? 摄影机：成像遥感的常用传感器

种类：分幅式摄影机、全景摄影机（扫描摄影机）、多光谱摄影机、数码摄影机 分幅式摄影机：一次曝光得到目标物一幅像片，像片大小为23×523,18×18等 航空摄影机：焦距在150mm左右

航天摄影机：焦距大于300mm，甚至＞1000mm

可见光遥感摄影机外壳只需不透光材料，而红外遥感，只能用金属材料 全景摄影机又称扫描摄影机（P55）

依结构和工作方式分类 ：缝隙式摄影机、又称航带摄影机、镜头转动式全景摄影机

由于每个瞬间的影像都在物镜中心一个很小的视场内构像，因此每一部分的影像都很清楚；但由于全景机的像距保持不变，随着扫描角的增大而增大，因此出现两边比例尺逐渐缩小的现象，整个影像产生所谓的全景畸变。 多光谱摄影机P56：可同时获取可见光和近红外范围内若干个分波段影像

图 分幅式摄影成像示意图

多相机组合型：多机多镜头多胶片多波段 多镜头组合型：一机多镜头一胶片多波段

这种摄影机要实现多光谱摄影，还必须选购相应的滤光片与不同光谱感光特性的胶片组合，使各镜头在底片上成像的光谱，限定在规定的各自的波区内。 三、 摄影像片的几何特征

压平线： 像片四边井字形直线叫压平线，其弯曲度说明摄影时感光胶片未压平而产生的影像变形情况。

１、中心投影和垂直投影（P57）

航片是中心投影，即摄影光线交于同一点

地图是正射投影，即摄影光线平行且垂直投影面。

２、中心投影和垂直投影的区别

中心投影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变. 中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同

正射投影:比例尺和投影距离无关，正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题

对中心投影引起投影差，航片各部分的比例尺不同。地形起伏对正射投影无影响。

? 根据上述可知，将中心投影变为垂直投影必须统一像片比例尺，纠正因像片倾斜和地形起伏所引起的误差，这是在用航空像片绘制地形图时必须要解决的问题。

? 中心投影和垂直投影虽然存在着投影性质的差别，但当像片水平，地面平坦时，中心投影和垂直投影的成果是相同的，这种航空像片与平面图一样。

２、中心投影的透视规律（P61） ① 点的像仍然是点。 ② 与像面平行的直线的像还是直线；如果直线垂直于地面，有两种情况： 第一；当直线与像片垂直并通过投影中 心时，该直线在像片上的像为一个点； 第二；直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍为直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。

③ 平面上的曲线，在中心投影的像片上一般仍为曲线。但若空间曲线在一个平面上，而该平面又通过投影中心时，它的像则成为直线

（二）航空像片比例尺：航空像片上某一线段 长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。 （1）平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。

（2）主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。

大比例尺航片：1:5 000～1:10 000。 中比例尺航片：1:10 000～1:30 000。 小比例尺航片：1:30 000～1:100 000。

摄影比例尺：即航片上某线段与地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。

地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。 ? H为摄影平台的高度（航高） ? F为摄影机的焦距

? 通常f在像片的边缘或相应的影像资料（遥感摄影的报告、设计书）中找到，H由摄影部门提供。

? 航高未知时

? 第一，已知某一地面目标的大小，可以通过量测其在像片上的影像而算出该像片的比例尺。

? 第二，若具有摄影地区的地形图，先在像片上和地形图上找到两个地物的对应点，然后分别在像片上和地形图上量得其长度。

e.g 已知某河流的宽度为20M，在像片上量得的宽度为0.5cm，则该像片的比例尺为：

e.g 已知的地形图比例尺为1：50000，在地形图上量得AB两点的长度为3.5cm，像片上量得相应ab两点的长度为7cm，则像片的比例尺为：

（三）像点位移：在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。

rh?????hH找相似三角形求得?

Rh??h??H?h?（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是

背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。

（2）位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。

（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。 三、摄影胶片的物理特性

1、感光度：指胶片的感光速度。遥感需用感光度高的胶片。 2、光学密度：指胶片经感光显影后，影像表现出的深浅程度。

3、感光特征曲线：感光特性曲线反映的是暴光量和密度之间的关系。

３、反差与反差系数：反差指胶片的明亮部分与阴暗部分的密度差。反差系数是指拍摄后负片影像与景物亮 度差之比。

4、灰雾度：未经感光的胶片，显影后仍产生轻微的密度，呈浅灰色，故称灰雾度 5、宽容度：指表达被摄物体亮度间距的能力。遥感摄影希望用宽容度大胶片。 6、解像力（感光胶片的分辨力）解像力的大小以每毫米范围内分辨出的线条数表示。单位：线对/毫米。

影响航空像片色调的因素：

地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的亮度系数）； 感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、分辨率较高的感光片）； 摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印像、放大技术）。

第三节 扫描成像

一、光/机扫描成像（对物面扫描的成像仪）

1. 概念：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接受到的电

磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电/光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像

二、固体自扫描成像（对像面扫描的成像仪）

1. 固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。 扫描方式上具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。 三、高光谱成像光谱扫描

1. 成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理

制成的扫描仪称为成像光谱仪。

2. 特点：高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组

成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的数据。使图象中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像光谱仪在波段之间存在间隔。

第四节 微波遥感与成像

微波遥感：指通过传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来认识地物的技术。 微波遥感的主要波段： X：2.42~3.75cm； C：3.75~7.5cm； S：7.5~15cm L：15~30cm

一、微波遥感的特点

1、能全天候、全天时工作；(与可见光遥感与红外遥感比，其原因？) 2、对某些地物具有特殊的波谱特征；(微波波段发射率的差异)

3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力；(适用于地下探测)干土可穿过几米至几十米深。 4、对海洋遥感具有特殊意义；(适合于海面动态变化观测) 5、分辨率较低，但特性明显。(原因？) 二、微波遥感方式和传感器

1、主动微波遥感：指通过向目标物发射微波并接收其后向散射信号来实现对地观测遥感方式。P74 （1）雷达Radar(Radio Direction And Range)

雷达的用途：用于测定目标的位置、方向、距离和运动目标的速度。

雷达：由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。 （2）真实孔径侧视雷达（Side Looking Radar) 侧视雷达的分辨力可分为：

1）距离分辨力（垂直于飞行的方向）俯角越大，距离分辨力越低；俯角越小，距离分辨力越大。要提高距离分辨力，必须降低脉冲宽度。但脉冲宽度过低则反射功率下降，实际应用采用脉冲压缩的方法。P74 2）方位分辨力（平行于飞行方向）。要提高方位分辨力，只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。

Pa?(?/D)R

（3）合成孔径侧视雷达（SAR）

合成孔径侧视雷达的方位分辨力与距离无关，只与天线的孔径有关。所以，可用于高轨卫星。天线孔

(?/D)R径越小，方位分辨力越高。

2、被动微波遥感

通过传感器，接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式，称被动微波遥感。

被动接收目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计。被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。这两种传感器均不成像。

Ps?(?/Ls)R???R?D第五节 遥感图像的特征

一、遥感图像的空间分辨率（Spatial resolution）

1. 扫描成像的图像空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能

分辨的最小单元。

对于摄影成像的图像来说，地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，

Rf以及摄影机焦距和航高。单位：线对/mm. Rg?sH 二、图像的光谱分辨率（Spectral Resolution）

波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。 三、辐射分辨率（ Radiometric Resolution ）

1. 辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的

辐射量化级。

2. 某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率（以像元数n表示）、辐射分辨率（以灰度量化级D表

示）有关。

3. 在多波段遥感中，遥感图像总信息量还取决于波段数k。 26 = (0-63) 64 28 = (0-255) 256 210 = (0-1023) 1024 Examples: GOES Imager – 10bit Landsat 7 ETM+ - 8bit 四、图像的时间分辨率（Temporal Resolution）

1. 时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。 2. 时间分辨率对动态监测很重要。

第四章 遥感图像处理

第一节 光学原理与光学处理

一、颜色视觉

1、亮度对比和颜色对比

（1）亮度对比：对象相对于背景的明亮程度。改变对比度，可以提高图象的视觉效果。

（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果，使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色的边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会产生不同的视觉效果。 3、颜色立体

（1）颜色立体：中间垂直轴代表明度 ；中间水平面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。 （2）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度等级；在颜色立体的水平剖面上是色调；颜色立体中央轴的水平距离代表饱和度的变化。图4.2 二、加色法与减色法

1. 颜色相加原理

① 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一

定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝。 ② 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿

和品红。 ③ 色度图：可以直观地表现颜色相加的原理,更准确地表现颜色混合的规律.图4.5

常用的波段组合 红 3 4 5 7 绿 2 3 4 4 蓝 1 2 3 3 真彩色：可见光组成，符合人眼对自然物体的观察习惯。对于水体和人工地物表现突出。 假彩色 ：城市地区，植被种类。 假彩色：增强对植被的识别 假彩色：增强对植被的识别，以及矿物、岩石类别的区分。 特 点 3、颜色相减原理

? 减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程.

? 颜色相减原理:当两块滤光片组合产生颜色混合时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最

后通过的光是经过多次减法的结果. ? 加色法与减色法的区别: ? 减法三原色:黄、品红、青

第二节 数字图像的校正

? 遥感数字图像处理：利用计算机对遥感图像及其资料进行的各种技术处理。 ? 数字图像处理的优点

? 快捷、准确、客观地提取遥感信息 ? 适应地理信息系统的发展

一、数字图像及其直方图

? 遥感数据有光学图像和数字图像之分。

? 数字图像：能被计算机存储、处理和使用的用数字表示的图像。(数字量) ? 光学图像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的影像（模拟量） ? 区别：模拟量是连续变量，而数字量是离散变量。

遥感影像的表现

? 遥感传感器利用不同的电磁波波段获得地面目标的光谱反射或者散射的值，以规则的格网记录，因

此遥感影像的实质是记录亮度值的点的矩阵；每个格网是一个像元。例如标准一景SPOT影像是60KM X 60 KM，全色波段的分辨率为10M（代表地面10M X 10M的范围），其格网的行列数为：6000 X 6000。其位置由格网所在的行列号代表。 ? 格网的数值=像元值=亮度值=灰度

数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和量化。通常是以像元的亮度值表示。 数字量和模拟量的本质区别：连续变量，离散变量。

把模拟影像分割成同样形状的小单元，以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值进行数字化的影像。

把前一部分的空间离散化处理叫采样（sampling），

而后一部分的亮度值的离散化处理叫量化（quantization）， 以上两种过程结合起来叫影像的数字化（digitization）。

4. 数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。 5. 直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。

直方图的曲线可以反映图像的质量差异。

? 正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图像质量高。 ? 偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。 小结：图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像处理中，可以通过调整图像直方图的形态，改善图像显示的质量，以达到图像增强的目的。 反差：最大灰度值和最小灰度值之差。

直方图范围窄，说明反差很小；直方图延伸很宽，表明反差大

直方图：X轴表示灰度值（如0-255）， Y轴表示每个灰度值出现的次数。

二、辐射校正（Radiometric correction ）

1. 辐射畸变： 地物目标的光谱反射率的差异在实际测

量时，受到传感器本身、大气辐射等其他因素的影响而发生改变。这种改变称为辐射畸变。

只有进行了辐射校正，才能保证探测器的精度能够满足应用需求，保证探测器的输出反映被测量值的真实变化，校正探测器性能的自然衰变对测量结果的影响，从而得到较精确的遥感影像。

2.影响辐射畸变的因素 1）传感器本身的影响：

? 传感器系统工作产生的误差导致接受的图像不均匀，产生Striping （条带化）或drift（漂移）以及

掉线等情况 （MSS上可见） 2）大气的影响

3. 大气影响的定量分析 ： （1）无大气的亮度： （2）大气吸收影响；L1λ

（3）大气散射后经过地物反射进入传感器；Lpλ （4）大气散射直接进入传感器；L2λ

大气的主要影响是减少了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增加了因子，图像质量下降。 4. 大气影响的粗略校正：

精确的校正公式需要找出每个波段像元亮度值与地物反射率的关系。为此需得到卫星飞行时的大气参数，以求出透过率Tθ、Tφ等因子。如果不通过特别的观测，一般很难得到这些数据，所以，常常采用一些简化的处理方法，只去掉主要的大气影响，使影像质量满足基本要求。 通过简单的方法去掉程辐射度（散射光直接进入传感器的那部分），从而改善图像质量。 ? 直方图最小值去除法 ? 回归分析法:校正的方法是将波段b中每个像元的亮度值减去a，来改善图像，去掉程辐射。 直方图最小值去除法

? 基本思路:每幅图像上都有辐射亮度或反射亮度应为0的地区，而事实上并不等于0,说明亮度最小值

必定是这一地区大气影响的程辐射度增值。

? 校正方法:将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使图像亮度动态范围得到改善，

对比度增强，从而提高了图像质量。

三、几何校正

? 几何畸变：遥感图像的几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准

确，地物形状不规则变化等变形。P103

? 几何畸变是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲等作用的结果。 1、遥感影像变形的原因 ① 遥感平台位置和运动状态变化的影响： 航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。P104 ② 地形起伏的影响：产生像点位移。 ③ 地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈

大，对应地面长度越长。 ④ 大气折射的影响：产生像点位移。 ⑤ 地球自转的影响：产生影像偏离。 （1）遥感平台运动状态变化

航高：当平台运动过程中受到力学因素影响，产生相对于原标准航高的偏离，或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。航高始终发生变化，而传感器的扫描视场角不变，从而导致影像扫描行对应的地面长度发生变化。航高越向高处偏离，影像对应的地面越宽

航速：卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞行速度的不均匀，其他因素也可导致遥感平台航速的变化。航速快时，扫描带超前，航速慢时，扫描带滞后，由此可导致影像在卫星前进方向上（影像上下方向）的位置错动。

俯仰：遥感平台的俯仰变化能引起影像上下方向的变化，即星下点俯时后移，仰时前移，发生行间位置错动。

翻滚：遥感平台姿态翻滚是指以前进方向为轴旋转了一个角度。可导致星下点在扫描线方向偏移，使整个影像的行向翻滚角引起偏离的方向错动。

偏航：指遥感平台在前进过程中，相对于原前进航向偏转了一个小角度，从而引起扫描行方向的变化，导致影像的倾斜畸变。

地球曲率的变形 ? 一是像点位置的移动。二是像元对应于地面宽度的不等。距星下点越远畸变越大，对应地面长度越

长。

2、几何畸变校正

几何粗校正：地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。

几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。 也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。

基本思路：把存在几何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。

具体步骤：

1）计算校正后每一点所对应原图中的位置； 2）计算每一点的亮度值。 计算方法 ：

1）建立两图像像元点之间的对应关系； 2）求出原图所对应点的亮度：最近邻法、双线性内插法、三次卷积内插法。

基本环节有两个：一是像素坐标变换；二是像素亮度重采样。 二次多项式间接法纠正变换公式为：

x?fx(u,v)?a00?a10u?a01v?a11uv?a20u2?a02v2y?fy(u,v)?b00?b10u?b01v?b11uv?b20u2?b02v2x,y为校正前的影像坐标；u,v为变换后对应的坐标； 控制点的选取(P111)

? 数目的确定:最小数目；6倍于最小数目。

? 选择的原则：易分辨、易定位的特征点：道路的交叉口，水库坝址，河流弯曲点等。特征变化大

的地区应多选些。尽可能满幅均匀选取。 遥感图像的几何变形有两层含义

一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。

二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。

第三节 遥感数字图像增强

一、彩色变换

把数字图像组合转换成彩色图形，或者把各种增强或分类图像组合叠加，以彩色图像显示出来。（彩色的视觉分辨能力比黑白高）

方法：假彩色密度分割；彩色合成

? 1、单波段彩色变换（假彩色密度分割） ① 概念：单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像。这种方法又叫密度分割。

② 分层方案的确定：分层方案与地物光谱差异对应合适，可以较好地区分地物类别。

处理过程：输入图像→显示直方图→确定分割的等级数，并计算分割的间距→像元亮度值转换→为像元新值赋色

效果分析 ：以不同的色彩表示图像的色调变化，增强了图像的显示能力。同一地物或现象可能被分割成两种不同密度并以不同的颜色显示出来，或同一色彩却表示两种以上不同的地物，造成判读错误。

2、多波段色彩变换

? 概念：利用计算机将同一地区不同波段的图像存放在不同通道的存储器中，并依照彩色合成原理，分别对各通道的图像进行单基色变换，在彩色屏幕上进行叠置，从而构成彩色合成图像。

? 合成方案：彩色合成图像分为真彩色图像和假彩色图像。 二、对比度变换

? 直方图与图像的质量

? 概念：是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。 将图像中过于集中的像元分布区域（亮度值分布范围）拉开扩展，扩大图像反差的对比度，增强图像表现的层次性。又叫辐射增强。

? 方法：对比度线性变换和非线性变换。

? 线性变换：在改善图像对比度时，如果采用线性或分段线性的函数关系，那么这种变换就是线性变换。

? 调整线性参数，改变变换效果 ? 分段式线性变换

一般情况下，当线性变换时，变换前影像的亮度范围xa为a1～a2，变换后影像的亮度范围xb为b1～b2，

b?b变换关系是直线，则变换方程为： xb?b1?xa?a1xb?21(xa?a1)?b1b2?b1a2?a1a2?a1

线性增强：若增强前后灰度函数关系符合以下线性关系式，则称为线性增强，也称“线性拉伸”

g'ij?kgij?b

举例：某地TM图像，增强前灰度最大值为62，最小值为10，选择0-255灰度级进行线性变换，则变换函数为：

g'ij?4.9(gij?10)g'ij

为增强后灰度值；

gij 为增强前灰度值

通过调整参数a1，a2，b1，b2，即改变变换直线的形态，可以产生不同的变换效果。若a2-a1

则亮度范围扩大，影像被拉伸，若a2-a1>b2-b1，亮度范围缩小，影像被压缩。对于a2与a1 ，是取在影像亮度值的全部或部分，偏亮或偏暗处，均可根据对影像显示效果的需要而人为地设定。

有时为了更好地调节影像的对比度，需要在一些亮度段拉伸，而在另一些亮度段压缩，这种变换称为分段线性变换。分段线性变换时，变换函数不同，在变换坐标系中成为拆线，拆线间断点的位置根据需要决定。从图中可以看出，第一、三段为压缩，第二段为拉伸，每一段的变换方程为：

① xb?1xa 3② xb?2xa?10 ③ xb?315xa? 442. 非线性变换：变换函数为非线性函数时，即为非线性变换。

1.2.1 指数变换： 其意义是在亮度值较高的部分xa 扩大亮度间隔，属于拉伸，而在亮度值较低的部分xb缩小亮度间隔，属于压缩，其数学表达式为 ：xb?beaxa?c

a，b，c为可调参数，可以改变指数函数曲线的形态，从而实现不同的拉伸比例。

1.2.2 对数变换： 与指数变换相反，它的意义是在亮度值较低的部分拉伸，而在亮度值较高的部分压缩，其数学表达式为 ：xb?blg(axa?1)?c

a，b，c仍为可调参数，由使用者决定其值 。 三、空间滤波

? 以重点突出图像上某些特征为目的。

? 滤波增强的原理:任何一个复杂的波形曲线都可以分解成具有不同频率（波

长）的较为简单的波形曲线。

? 概念:根据需要，舍弃不需要的频率曲线，选择适宜和需要的频率波形曲线，

重新构成新的图像，使一些地物或现象得到突出显示。

? 空间滤波：以突出图像上的某些特征为目的，通过像元与周围相邻像元的关系，采取空间域中的邻

域处理方法进行图像增强方法。

? 图像卷积运算：在图像的左上角开一个与模板同样大小的活动窗口，图像窗口与模板像元的亮度值

相乘再相加，得到新像元的灰度值。

? 从影像左上角开始开一与模板同样大小的活动窗口，影像窗口与模板像元的亮度值对应相乘再相

加。假定模板大小为M*N，窗口为Φ(m,n)，模板为t(m，n)，则模板运算为:

r(i,j)????(m,n)t(m,n)

m?1n?1MN将计算结果r（i，j）放在窗口中心的像元位置，成为新像元的灰度值。然后活动窗口向右移动一个像元，再按公式做同样的运算，仍旧把计算结果放在移动后的窗口中心位置上，依次进行，逐行扫描，直到全幅影像扫描一遍结束，则新影像生成。

? 1、平滑--图像中出现某些亮度值过大的区域，或出现不该有的亮点时，采用平滑方法可以减小变化，

使亮度平缓或去掉不必要的亮点。 ① 比值平滑：将每个像元在以其为中心的区域内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”

和平滑图像的目的。 ② 中值滤波：将每个像元在以其为中心的邻域内，取中间亮度值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪

声”和平滑图像的目的。 均值平滑：是将每个像元在以其为中心的区域内取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平

1MN滑影像目的的。区域范围取作M×N时，求均值公式为：r(i,j)??(m,n) ??MNm?1n?1具体计算时常用3×3的模板作卷积运算，其模板为 ：

中值平滑：是将每个像元在以其为中心的邻域内取中间亮度值来代替该像元值，以达到去尖锐“噪声”和平滑影像目的的。具体计算方法与模板卷积方法类似，仍采用活动窗口的扫描方法。取值时，将窗口内所有像元按亮度值的大小排列，取中间值作为中间像元的值。所以M×N取奇数为好。

一般来说，影像亮度为阶梯状变化时，取均值平滑比取中值滤波要明显得多，而对于突出亮点的“噪声”干扰，从去“噪声”后对原图的保留程度看取中值要优于取均值。

2、锐化——突出图像的边缘、线性目标或某些亮度变化率大的部分。 四、图像运算

? 概念：两幅或多幅单波段影像，完成空间配准后，通过一系列运算，可以实现图像增强，达到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。

? 原理：地物不同波段的光谱差异。

1. 比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为0）就是比值运算。该运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植被指数。

常用算法： NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3） 近红外波段TM4,红波段TM3 对于区分和增强光谱亮度值虽不明显，而不同波段的比值差异较大的地物有明显效果。 ? 比值处理的方式：根据实际情况，采取加、减、乘、除四则运算。

? 比值运算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类别或估算植被生物量；比值运算对于去除地形影响非常有效；地形起伏往往使地物的反射率乘上一个变化因子，同一地物在不同地形条件下，其亮度会发生变化，因其变化因此不同；但在相同地形条件下，同一地物不同波段的变化因子是近似相等的，因此比值运算后能消除变化因子的影响；

2.差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。可突现出两波段差值大的地物，如红外-红，可突现植被信息。 五、多光谱变换

? 多光谱变换:针对多光谱影象存在的一定程度上的相关性以及数据冗余现象，通过函数变换，达到保

留主要信息，降低数据量,增强或提取有用信息目的的方法。

? 其变换的本质:对遥感图像实行线性变换，使光谱空间的坐标按一定规律进行旋转。 1、K-L变换

? 离散变换的简称，又称主成分变换。它是对某一多光谱图像X.利用K-L变换矩阵A进行线性组合,

而产生一组新的多光谱图像Y.

? K-L变换的特点:变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。新坐标系

的坐标轴一定指向数据量较大的方向。可实现数据压缩和图像增强。

该变换的几何意义是把原始特征空间的特征轴旋转到平行于混合集群结构轴的方向上去。达到数据压缩、提高信噪比、提取相关信息、降维处理和提取原图像特征信息的目的。

主分量变换计算步骤如下：

（1）计算多光谱图像的均值向量M和协方差矩阵 C。 （2）计算矩阵C的特征值λr和特征向量φr ，（r=1，2，………,M）,M为多光谱图像的波段 数。 （3）将特征值λr按由大到小的次序排列，即 λ1>λ2>……>λm. （4）选择前几个特征值对应的几个特征向量构造变换矩阵φn.

（5）根据Ｙ＝φnX进行变换，得到的新特征影像就是变换的结果，X为多光谱图像的一个光谱特征矢量。

第一分量方差分布最广，集中最多信息，第二分量次之。 2、- K-T变换

K-T变换：是kauth-Thomas变换的简称，也称缨帽变换.是一种坐标空间发生旋转的线性变换，旋转后的坐标轴指向与地面景物有密切关系的方向

K-T变换的应用:主要针对TM图像数据和MSS数据.对于扩大陆地卫星TM影像数据分析在农业方面的应用有重要意义.

第四节 多源信息复合

? 多种信息源的复合:是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。

? 多源信息复合的意义:发挥不同遥感数据源的优势,弥补某种遥感数据的不足,提高遥感数据的应用性;还有利于综合分析和深入理解遥感数据.

1、不同传感器的遥感数据复合

（1）配准：采用几何校正，分别在不同数据源的影像上选取控制点，用双线性内插或三次卷积内插运算等对分辨率较小的图像进行重采样，完成配准。

（2）复合：彩色合成、代换法。 2、不同时相的遥感数据复合

（1）配准：利用几何校正的方法进行位置配准。

（2）直方图调整：调整成一致的直方图，是图像的亮度趋于一致，便于比较。 （3）复合：彩色合成法、差值法、比值法。 主要步骤：

1、地理数据的网格化：（1）网格数据生成 （2）与遥感数据配准 2、最优遥感数据的选取 3、配准复合：（1）栅格数据与栅格数据 （2）栅格数据与矢量数据。

第五章 遥感图像目视解译与制图

第一节 遥感图像目视解译原理

一、目标地物的特征P135

色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。

形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图形等。

位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。

1. 色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度） 2. 颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。 3. 阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度。 4. 形状：目标地物在 遥感图像上呈现的外部轮廓。 5. 纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。 6. 大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。 7. 位置：指目标地物分布的地点。 8. 图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。 9. 相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。 四、目视解译方法

1. 直接判读法:使用的直接判读标志有色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。 2. 对比分析法:同类地物对比分析、空间对比分析、时相动态对比法。 3. 信息复合法:利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。

4. 综合推理法:综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。

5. 地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。 五、遥感图像目视解译步骤

1. 目视解译准备工作阶段

? 明确解译任务与要求； 收集与分析有关资料；选择合适波段与恰当时相的遥感影像。 2. 初步解译与判读区的野外考察

? 初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。

? 野外考察：填写各种地物的判读标志登记表，以作为建立地区性的判读标志的依据。在此基础上，制定出影像判读的专题分类系统，建立遥感影像解译标志。

3. 室内详细判读

? 统筹规划、分区判读，由表及里、循序渐进，去伪存真、静心解译。 4. 野外验证与补判

? 野外验证包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志. ? 疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译。 5. 目视解译成果的转绘与制图 ? 一种是手工转绘成图；

? 一种是在精确几何配准的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。

第六章 遥感数字图像的计算机解译

§1、数字图像的性质和特点

一． 遥感数字图像

? 遥感数字图像是以数字表示的遥感图像,其最基本的单元是像素.像素是成像过程的采样点,也是计算

机处理图像的最小单元.像素具有空间特征和属性特征. 二、遥感数字图像的特点

? 便于计算机处理与分析 图像信息损失少 抽象性强

三 .遥感数字图像的表示方法

1. 遥感数字图像是以二维数组来表示的. 四.航空像片的数字化

? 空间采样：将航空像片具有的连续灰度信息转化为每行有m个单元，每列有n个单元的像素组合。 ? 属性量化：可得到每个像元的数字模拟量，与航空像片中对应位置上的灰度相对应。 遥感数字图像计算机分类基本过程(P195)

1. 根据图像分类目的选取特定区域的遥感数字图像，需考虑图像的空间分辨率、光谱分辨率、成像时

间、图像质量等。

2. 根据研究区域，收集与分析地面参考信息与有关数据。

3. 根据分类要求和图像数据的特征，选择合适的图像分类方法和算法。制定分类系统，确定分类类别。 4. 找出代表这些类别的统计特征

5. 为了测定总体特征，在监督分类中可选择具有代表性的训练场地进行采样，测定其特征。在非监督

分类中，可用聚类等方法对特征相似的像素进行归类，测定其特征。 6. 对遥感图像中各像素进行分类。

7. 分类精度检查。对判别分析的结果进行统计检验。 ? 遥感图像计算机分类方法(P195) ? 监督分类法：选择具有代表性的典型实验区或训练区，用训练区中已知地面各类地物样本的

光谱特性来“训练”计算机，获得识别各类地物的判别函数或模式，并以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归入到已知的类别中。 ? 非监督分类：是在没有先验类别（训练场地）作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，

主要根据像元间相似度的大小进行归类合并（即相似度的像元归为一类）的方法。 二、图像分类方法

? 1、监督分类 （1）、最小距离分类法 P196

? 它是以特征空间中的距离作为像素分类的依据，包括最小距离和最近邻域。

? 最小距离判别法要求对遥感图像中每一个类别选一个具有代表意义的统计特征量（均值），首先计

算待分像元与已知类别之间的距离，然后将其归属于距离最小的一类。 最近邻域分类法

? P197在多波段遥感图像中，每一类别具有多个统计特征量。最近邻域分类法首先计算待分像元到每

一类中每一个统计特征量的距离，这样，该像元到每一类都有几特征值，取其中最小的一个距离作为该像元到该类别的距离，最后比较该待分像元到所有类别间的距离，将其归属于距离最小的一类。分类精度不高，计算速度快。

☆ 监督分类 小结

(1) 概念: 监督是指人为干预下的训练样本选取过程。依据训练样本的亮度特征建立“判别函数”，进行预分类；再依据预分类结果，调整训练样本，再分类，取得好的分类结果的过程，称为监督分类。

(2) 训练区的实际意义: 获得建立判别函数所必须的统计量。这些统计参数包括---- 均值、方差、协方差。

(3) 监督分类的关键---- 训练样本的选取

Ａ、样本数:如果特征空间( 波段数 )的维数是n，则预分类的样本数一定要 >n+1 ,甚至可以达到3n 。 B、代表性:训练样本应该反映该类地物的亮度特征；且需注意同类地物空间分布的不连续性。 (如多块同类样本都要选取)

Ｃ、亮度分布：从亮度特征角度而言，对于同一类地物具有不同亮度特征情况，通常都要选取（同物异谱）。

Ｄ、纯度的把握： 一般来说，在已知类别的中间部位较高；如果过纯，则方差过小，导致许多此类地物的像元被拒分；如果不纯，则方差过大，导致不是此类地物的像元被分到该类别中，导致出现“错分”的情况；

把握纯度的方法：读像元的亮度值，确定该类地物的亮度分布区间；同时，注意其它地物亮度值与其近似部分的像元亮度分布区间，依“错分损失最小”的原则，确定“分类界限”。

非监督分类( P199 )

(1)前提：假定遥感影像上同类地物在同样条件下具有相同的光谱特征。

(2) 分类原理：不必对影像地物有先验知识，仅依据影像上各类地物光谱信息（或纹理信息）进行特征提取，再统计特征的差别来达到分类的目的，最后对已分出的各个类别进行确认。 1）分级集群法P199

同类地物有其一定的聚集空间，多个类别在直方图上有很多峰值及对应的众数灰度值，在不同众数附近的灰度空间形成的点群，叫集群。

分级集群方法是采用距离评价各样本（每个像元）在空间分布的相似程度，把它们的分布分割或合并成不同的集群。每个集群是什么地类，要根据地面调查或已知类型的数据比较后确定。

分级集群法的分类过程：

1）确定各样本相似程度采用的指标，如距离、相关系数等。2）初定分类总数n； 3）计算样本间的距离；根据距离最近原则判定样本归并到不同类别；

4）归并后的类别作为新类，与其余类重新组合，然后再计算并改正其距离。在达到所要分类的最终类别前，重复样本间相似度的评价和归并，直到所有的像素都归入到各类别中去。

分级集群方法的特点：P200

1）归并的过程是分级进行的；2）在迭代过程中不能调整类别总数；

3）一个像元被分到某一类后就不能分到另 一类，可能操作次序不同会得到不同的分类结果。 2）动态聚类法P200

是在初始状态给出图像粗糙的分类，然后基于一定的原则在类别间重新组合样本，直到分类比较合理为止。

ISODATA动态聚类法的分类过程：

1）按照某个原则选择初始聚类中心。规定每一类别最小像元数，规定迭代次数。

?2?k?1??xk?M???? M为图像平均值，k=1,2,…n，n为类总数。Xk为类中心。

?n?1?2）计算像素与初始类别中心的距离，把该像素分配到最近的类别中。

3）计算并改正重新组合的类别中心，如果重新组合的像素数小于最小允许值，则取消该类，总数减1。当类别中心距离小于阈值，类间距离大于阈值，聚类完成。

☆ 非监督分类与监督分类 的结合

通常非监督分类做为监督分类的前导；如果监督分类的最终结果要８类，那么做非监督分类时致少要１２类。以此保证分类的纯度，因为方差小，错分的可能性也小。

☆ 分层分类(或决策树)

逐层次地建立特征空间，逐步分类，达到预期的分类目的。一般来说，分层分类的识别精度较高。 非监督分类与监督分类的比较P201

区别：是否利用训练场地获取知识

优缺点：监督分类精度相对高，方法复杂；非监督分类精度低，方法简单。

Ｄ、纯度的把握： 一般来说，在已知类别的中间部位较高；如果过纯，则方差过小，导致许多此类地物的像元被拒分；如果不纯，则方差过大，导致不是此类地物的像元被分到该类别中，导致出现“错分”的情况；

把握纯度的方法：读像元的亮度值，确定该类地物的亮度分布区间；同时，注意其它地物亮度值与其近似部分的像元亮度分布区间，依“错分损失最小”的原则，确定“分类界限”。

非监督分类( P199 )

(1)前提：假定遥感影像上同类地物在同样条件下具有相同的光谱特征。

(2) 分类原理：不必对影像地物有先验知识，仅依据影像上各类地物光谱信息（或纹理信息）进行特征提取，再统计特征的差别来达到分类的目的，最后对已分出的各个类别进行确认。 1）分级集群法P199

同类地物有其一定的聚集空间，多个类别在直方图上有很多峰值及对应的众数灰度值，在不同众数附近的灰度空间形成的点群，叫集群。

分级集群方法是采用距离评价各样本（每个像元）在空间分布的相似程度，把它们的分布分割或合并成不同的集群。每个集群是什么地类，要根据地面调查或已知类型的数据比较后确定。

分级集群法的分类过程：

1）确定各样本相似程度采用的指标，如距离、相关系数等。2）初定分类总数n； 3）计算样本间的距离；根据距离最近原则判定样本归并到不同类别；

4）归并后的类别作为新类，与其余类重新组合，然后再计算并改正其距离。在达到所要分类的最终类别前，重复样本间相似度的评价和归并，直到所有的像素都归入到各类别中去。

分级集群方法的特点：P200

1）归并的过程是分级进行的；2）在迭代过程中不能调整类别总数；

3）一个像元被分到某一类后就不能分到另 一类，可能操作次序不同会得到不同的分类结果。 2）动态聚类法P200

是在初始状态给出图像粗糙的分类，然后基于一定的原则在类别间重新组合样本，直到分类比较合理为止。

ISODATA动态聚类法的分类过程：

1）按照某个原则选择初始聚类中心。规定每一类别最小像元数，规定迭代次数。

?2?k?1??xk?M???? M为图像平均值，k=1,2,…n，n为类总数。Xk为类中心。

?n?1?2）计算像素与初始类别中心的距离，把该像素分配到最近的类别中。

3）计算并改正重新组合的类别中心，如果重新组合的像素数小于最小允许值，则取消该类，总数减1。当类别中心距离小于阈值，类间距离大于阈值，聚类完成。

☆ 非监督分类与监督分类 的结合

通常非监督分类做为监督分类的前导；如果监督分类的最终结果要８类，那么做非监督分类时致少要１２类。以此保证分类的纯度，因为方差小，错分的可能性也小。

☆ 分层分类(或决策树)

逐层次地建立特征空间，逐步分类，达到预期的分类目的。一般来说，分层分类的识别精度较高。 非监督分类与监督分类的比较P201

区别：是否利用训练场地获取知识

优缺点：监督分类精度相对高，方法复杂；非监督分类精度低，方法简单。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6bx7.html