第2讲遥感图像识别与信息提取

第2讲 遥感图像识别与信息提取

第二讲 遥感图像识别与信息提取

环境与规划学院 河南大学

第2讲 遥感图像识别与信息提取

内容提要1. 遥感图像地物特征与识别

遥感图像地物特征 典型地物的反射光谱特征2. 遥感图像的目视解译

目视解译标志 目视解译方法与步骤3. 遥感数字图像信息提取

遥感数字图像的概念

遥感数字图像处理4. 遥感数字图像定量信息反演

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1 遥感图像地物特征与识别(1)遥感图像地物特征 地物的反射光谱特性

地物的发射光谱特性 地物的透射光谱特性

(2)典型地物的反射光谱特征

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(1)遥感图像地物特征

在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于 零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达 地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。 电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，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透射能力较强，特别是对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。 对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波 却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩 石和土壤。

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(1)遥感图像地物特征1. 地物的反射光谱特性 反射率：地物的反射能量Pe占总入射能量Po的 百分比，称为反射率ρ Pe Po 100 %

反射类型 镜面反射(Specular reflection):入射波与反射波在同 一平面内，入射角与反射角相等时，所形成的反射 现象 漫反射(Diffuse reflection):无论入射波方向如何，其 反射波分散到各个方向

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(1)遥感图像地物特征 方向反射：朗伯体表面实际上是一个理想化的表面。它被 假定为介质是均匀的、各向同性的，并在遥感中多用以作 为近似的自然表面。

电磁波反射的三种形式

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(1)遥感图像地物特征2 地物的发射光谱特性发射率:地物发射电磁辐射的能力 ，以黑体 辐射作为基准 M / MM -指单位面积上观测地物发射的某一波长的辐

射通量密度；M

-指与观测地物同温度下黑体的辐射通量密度；

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(1)遥感图像地物特征通常，根据发射率与波长的关系，将地物分为三种类 型 黑体，其发射率ελ=1,即黑体发射率对所有波长都是一个常 数，并且等于1。 灰体，其发射率ελ=常数<1。即灰体的发射率始终小于1,发 射率ελ不随波长变化。 选择性辐射体，其发射率ελ<1, 发射率ελ随波长而变化。

地物的发射波谱特性曲线

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(1)遥感图像地物特

征

太 阳 辐 射

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(1)遥感图像地物特征3 地物的透射光谱特性 透射率 即地物透射的能量与入射总能量的百分率，称之为透 射率 τ=Eτ/Eο×100%

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(2)典型地物的反射光谱特征1 岩石的反射光谱特征岩石的波谱特征是地质遥感的基础，不同的矿物成分、矿物含 量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面的光滑程度、色泽等 都会影响到其反射波谱特征。

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(2)典型地物的反射光谱特征2、土壤的反射光谱特征自然状况的土壤表面的反射率没有明显的峰值 和谷值，一般来说土质越细，反射率越高，有机质 含量越高和含水量越高反射率越低。此外土壤的肥 力也会对反射率产生影响。

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(2)典型地物的反射光谱特征

不同含水量的土壤反射光谱曲线

三种土壤反射波谱曲线比较

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(2)典型地物的反射光谱特征3、水体的反射光谱特征水体的反射主要在蓝光波段，其他波段吸收都很强，特 别在近红外以后水体便成为一个吸收体。光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献：水的表面反 射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。 光谱吸收和透射特性不仅与水体本身的性质有关，而且 还明显地受到水中各种类型和大小的物质——有机物和无机 物的影响。

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(2)典型地物的反射光谱特征

水体的反射光谱特征

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(2)典型地物的反射光谱特征4、植被的反射光谱特征植被的反射波谱曲线规律性明显而独特，主要分为三个波段： 可见光波段(0.4~0.76 m )有一个小的反射峰，位于0.55 m (绿 光波段)处，两侧蓝光波段(0.45 m )和红光波段(0.67 m )则 有两个吸收带；近红外波段(0.7~0.8 m )有一反射徒坡，至1.1 m 附近有一峰值；中红外波段(1.3~2.5 m )受绿色植物含水量 的影响，吸收率大增，反射率下降，在1.45、1.95和2.7 m 为中 心是水的吸收带，开成低谷。

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(2)典型地物的反射光谱特征

绿色植物有效光谱响应特征

矿区红杉林反射曲线的蓝移现象

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2 遥感图像目视解译目视解译是用肉眼或借助于简单的工具如放 大镜、立体镜、投影观察器等，直接由肉眼来识别 图像特性，从而提取有用信息，即人把物体与图像 联系起来的过程 。 具备的基本知识：

专业知识、地理区域知识、 遥感系统知识。

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(1)目视解译标志1、直接解译标志 色调(tone):色调是识别目标地物的基本依据。由于地物 属性的差别，在遥感图像上表现出色调上的差别。一般来说 由于人眼的局限性，在图像可分出16个灰度级。 颜色(colour):由于目标地物在不同波段中反射或发射电 磁辐射能量的差异性，由此而表现在彩色图像颜色的差

异性。 颜色也是目视解译的基本标志之一。 图型(pattern):目标地物有规律排列而成的图形结构。

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(1)目视解译标志 阴影(shadow):阴影是遥感图像上由于电磁辐能量被遮挡而 产生的辐射能量减弱。由于阴影的存在，可据此地物的性质或 高度，应注意的是阴影的形状与大小受到辐射能量入射角的影 响。 形状(shape):是指目标地物在遥感影像上呈现的外部轮廓。 由于不同地物的顶视平面的差异，可据此判断目标地物的性质。 纹理(texture):是指遥感图像中目标地物内部色调有规则变 化造成的影影结构。 大小 (size):指遥感图像上目标地物的形状、面积与体积的度 量关系。是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。 同时根据其大小可以推断地物的属性。

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(1)目视解译标志2、间接解译标志 位臵(site):指目标地物分布的地点。任何地物与其周围地理环境(geographical Environment)或生态环境(ecolog ical Environment)总是存在着一定的空间关系，并受到周围

环境的某种程度的制约。 相关布局(association):是指多个目标地物间的空间配臵 关系。

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