高光譜遙感原理精選(九篇)

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第1篇：高光譜遙感原理范文

關鍵詞：中分辨率成像光譜儀（MODIS）；農作物種植面積；改進型混合像元判別分析法

中圖分類號：S127 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）24－5783-05

農作物種植面積的遙感提取是在收集分析不同農作物光譜特征的基礎上，通過遙感影像記錄的地表信息識別農作物的類型，統(tǒng)計農作物的種植面積。農作物的識別主要是利用綠色植物獨特的波譜反射特征，將植被（農作物）與其他地物區(qū)分開［1］。不同農作物類型的識別主要依據兩點：一是農作物在近紅外波段的反射主要受葉子內部構造的控制，不同類型農作物的葉子內部構造有一定的差別［2］；二是不同區(qū)域、不同類型作物間物候歷的差異，可利用遙感影像信息的時相變化規(guī)律進行不同農作物類型的識別［3］。因此遙感影像分析方法的發(fā)展推動農作物種植面積的遙感提取方法的研究。而“同物異譜”、“異物同譜”以及“混合像元”現象制約著遙感影像分析方法的發(fā)展［4］。目前常用的提取農作物種植面積的影像分析方法有目視法、監(jiān)督分類法、非監(jiān)督分類法、作物特性法，這些方法主要運用到高分辨率的影像圖片上（如TM數據），因為農作物種植最小面積遠遠大于衛(wèi)星的探測單元瞬時視場角所對應的地面范圍，可以把像元看成純凈像元；而對基于低分辨率、高光譜、混合像元為特性的中分辨率成像光譜儀（MODIS）數據而言，其探測單元瞬時視場角所對應的地面范圍（1　km×1　km）同時種植好幾種作物，運用傳統(tǒng)統(tǒng)計模式分析方法會產生很大的誤差，因此目前很少人運用單純的MODIS衛(wèi)星圖片來計算縣級農作物面積。

為了計算混合像元中各地物的豐度，可通過獲取衛(wèi)星資料上純凈地物像元的光譜特征曲線，來人工合成某種地物不同比例、不同其他地物混合情況下的光譜數據，用這些光譜數據作為已知的監(jiān)督點建立判別方程來進行分類處理，并將含這種地物相同比例的混合像素歸為一類，這樣可以得到這種地物各種比例下的分布面積，將其面積與此地物所占的比例相乘便可以得到此地物的總的分布面積，這就是改進型混合像元判別分析法。

改進型混合像元判別分析法建立在線性混合模型的基礎上，是將人工合成的光譜特性作為監(jiān)督點進行監(jiān)督分類，因而純凈地物像元的選擇對此方法的判斷精度影響很大，而且為了避免異物同譜現象出現，只能采用能精確反映地物光譜特性的高光譜衛(wèi)星數據，用高光譜特性中的地物信息最大限度地消除低空間分辨率帶來的誤差，而MODIS有22個反射波段，只要能找到純凈地物像元的光譜數據，便可以相對精確地計算出各種地物的分布特點和面積。

2 資料的分析與處理

選定的地點是湖北省江陵縣，江陵縣是荊州市農業(yè)大縣，處于江漢平原西南部，地勢平坦，緊靠長江，水系發(fā)達；種植制度單一，只有小麥－棉花和油菜－中稻兩種。選取的MODIS衛(wèi)星資料的日期為2001年9月15日（晴天、無云），此時中稻處于成熟期，葉片偏黃（收獲期為9月23日），棉花處于采摘期，葉片還是綠色。

2．1 MODIS衛(wèi)星資料的預處理

NASA網站上提供的MODIS數據是經過大氣校正過的MODIS　L1B（MOD02）格式的資料，運行ENVI軟件中專門針對MODIS原始數據進行坐標轉換的程序，將資料轉成Krasovskv地球模型、Albert投影方式坐標的柵格數據；并運用江陵縣矢量地圖采用MASK方式將江陵縣柵格數據取出來。

2．2 改進型混合像元判別分析法的處理步驟

2．3 對比數據的計算

2．3．1 實際結果的計算 選用采用同日期的TM衛(wèi)星資料的監(jiān)督分類法計算的種植面積作為標準，其計算方法如下。

1）偽彩色圖的生成。在ENVI軟件中將70、40、20　μm波段的數據當成紅、綠、藍3種顏色形成一張偽彩色圖，中稻和棉花很容易分辨，綠色部分為棉花，紅棕色地物為中稻，水系為藍色，而城鎮(zhèn)為灰色。

2）監(jiān)督點的選取。根據江陵縣的特點將地物分為4類，取長江和木沉淵湖作為水體地物的監(jiān)督點，郝穴鎮(zhèn)（縣城）為城鎮(zhèn)的監(jiān)督點，三湖農場作為棉花的監(jiān)督點，而傳統(tǒng)中稻種植區(qū)白馬鎮(zhèn)作為中稻的監(jiān)督點。

3）數據資料的監(jiān)督分類。通過ENVI軟件，根據上面選取的已知監(jiān)督點光譜數據，運用Mahalanobis距離法來進行監(jiān)督分類。

3 結果與分析

3．1 改進型混合像元判別分析法計算的結果分布圖與其他方法和實際的比較結果

因此運用改進型混合像元判別分析法能準確地反映棉花和中稻的分布規(guī)律，特別是在一些零星種植區(qū)和兩種農作物交叉種植區(qū)都能很好地體現，這是用傳統(tǒng)型監(jiān)督分類法無法實現的；為了更好地比較檢驗改進型混合像元判別分析法的效果和分析改進型混合像元判別分析法的誤差來源，將圖2中各種比例的種植區(qū)分類結果分別與TM監(jiān)督法統(tǒng)計的實際結果進行比較，得到的結果見表3。由表3可知，各分類區(qū)內實際情況與計算結果基本相符，證明改進型混合像元判別分析法的分類原理是正確的，但也有一定的誤差，其誤差來源有兩個方面：一個是混合像素內小于25％地物的光譜特性基本消失，不容易識別；另一方面是100％種植區(qū)里還有其他地物區(qū)分不出來。但總的來講，改進型混合像元判別分析法最大限度地利用高光譜特性提取了混合像元中農作物信息，最大精度地顯示了農作物種植分布情況。

3．2 3種方法計算結果的比較

由于江陵縣作物種植相對單一，因此很好尋找單一地物的像元，如果找不到這樣的監(jiān)督點，采用此方法會有很大的誤差。

4 結論

改進型混合像元判別分析法是由線性混合模型發(fā)展而來，原理簡單易懂；實現容易，只要SPSS軟件和ENVI軟件就能完成計算過程；最大限度地利用高光譜特性提取了混合像元中農作物信息，最大精度地顯示了農作物種植分布情況，誤差最小。因此運用在混合像元為特性的MODIS衛(wèi)星上比較合適，影響其誤差大小的主要因素是監(jiān)督點的選取。

另外作物光譜特性差異法原理簡單、計算方便，但誤差比較大；監(jiān)督分類法誤差最大，不適合運用在低分辨率高光譜的MODIS衛(wèi)星上。

參考文獻：

［1］　周成虎，駱劍承．遙感影像地學理解與分析［M］．北京：科學出版社，1999．

［2］　斯韋恩P　H，戴維S　M．遙感定量方法［M］．北京：科學出版社，1984．

［3］　孫九林．中國農作物遙感動態(tài)監(jiān)測與估產總論［M］．北京：中國科學技術出版社，1996．

［4］　章孝燦，黃智才．遙感數字圖像處理［M］．　杭州：浙江大學出版社，1997．

［5］　呂長春，王忠武．混合像元分解模型綜述［J］．遙感信息，2003（3）：55－59．

第2篇：高光譜遙感原理范文

關鍵詞：高光譜遙感 混合像元分解 線性光譜分解模型 端元提取 純像元指數法

0、引言

遙感影像中的像元很少是由單一均勻的地表覆蓋類組成，一般都是幾種地物類型的混合體。因此影像中像元的光譜特征并不是單一地物的光譜特征，而是幾種地物光譜特征的混合反映，而每個像元則僅用一個信號記錄這些“異質”成分。若該像元僅包含一種類型，則為純像元，它所記錄的正是該類型光譜響應特征；若該像元包含不止一種土地覆蓋類型，則形成混合像元[1]。

1、混合像元光譜模型

線性模型[2]，它基于以下假設：在瞬時視場下，各組分光譜線性混合，其比例由相關光譜的豐度決定。通過分析殘差，使殘差最小，完成對混合像元的分解。因此，第i波段像元反射率可以表示為：

（1）

式中：i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；γi是混合像元的反射率；pij表示第i個波段第j個端元組分的反射率； f j是該像元第j個端元組分的豐度； 是第i波段的誤差；n表示波段數；m表示選定的端元組分數。

2、采用線性光譜分解模型分解混合像元

線性光譜解混是在高光譜圖像分類中針對混合像元經常采用的一種方法[3]，該方法由兩步構成，第一步是提取“純”地物的光譜，即端元提取；第二步是用端元的線性組合來表示混合像元，即混合像元分解。

2.1端元提取

純凈像元指數是一種在多波譜和高光譜影像中尋找波譜最純凈的像元的方法。通常，波譜最純凈的像元與混合端元相對應。像元純凈指數通過迭代將N維散點圖映射為一個隨機單位向量來計算。每次映射的純凈像元被記錄下來，并且每個像元被標記為純凈像元的總次數也將被記錄下來。

2.2混合像元分解

主要方法有凸面幾何學分析，濾波向量法，投影追蹤法，限制性線性混合模型，空間信息輔助下的混合像元分解，在這里我們采用限制性線性混合模型。

在（1）式上加上像元組分總和為1的條件時，端元組分f0的估計值可由下式方便地確定[1]：

（2）

式中l(wèi)m是一個分量都是常數l的m維列矢量。但由（2）式估計的fCLS值并不滿足非負的條件，一個比較簡單的辦法是把fCLS中的負值去掉，再把其余的值按比例拉伸到總和為1。但一般來說，這樣的估計結果不可能是f0的全局最優(yōu)估計。再者（2）式加上像元組分非負的條件時，對f0估計稱為不等式約束的最小二乘，通常很難找到解析的方法。下面給出全限制線性混合模型的迭代算法。

令 ，式中： 為混合像元在光譜通道上測量的反射率所組成的n維列矢量；P是n行m列的矩陣，它的列是m個像元組分光譜矢量；

記 ， ， ，則線性混合模型組分估計值為： ，引進一個m維矢量 ，

構造拉格朗日乘數法方程：

（3）

在 的條件下有：

（4）

由此導出兩個迭代方程：

（5）

（6）

由式（5）和（6）可以得出 與 的值。

根據上面的基本原理可以提出這樣的迭代解法，其基本步驟如下：（1）初始化所需要的相關矢量和變量。（2）計算臨時存放最佳端元比例的矢量 并令混合像元中端元的組分比例 。（3）如果 各分量的值都為非負，則結束循環(huán)。（4）對于 中負值分量采用提出的數值分析的方法，對其進行變換和篩選，選出合適的針對負值的變量 。（5）從（3）或者（4）得到的 便是全局最優(yōu)估計豐度。

利用上面純像元法提取出的所有端元，采用此迭代算法進行限制性混合像元分解，得到如圖1提取出的端元分布情況。參考一些地面資料[4]，初步確認各端元分別為：a 明礬石，b 銨長石，c 高嶺石，d伊利石，e硅石，f 方解石，g 沸石，h是分解之后的誤差影像。通過觀察解譯出的端元圖和誤差影像圖，我們確信限制性線性混合像元分解算法是有效果的。

圖1 每一幅圖亮度最高的地方是此端元的大量分布區(qū)

3、結語

成功的利用線性光譜分解模型對一幅高光譜影像進行了混合像元分解。從提取的純凈像元指數圖來看，純像元指數法是有效的；從我們得到的混合像元分解圖中證實了限制性分解有較廣泛的實用性。從分解的混合像元端元圖可以看出，分解的準確率確實不高，此方法的不足表現在以下兩個問題：（1）混合像元和純凈像元的區(qū)分不明確；（2）類別的錯分和誤分普遍存在。要解決這兩個問題，需要考慮添加其他的限制條件，比如空間信息和紋理信息，把所有的限制條件考慮到，然后進行篩選，效果可能會好些。

參考文獻：

[1]張良培，張立福.高光譜遙感[M].武漢：武漢大學出版社，2005：87-101.

[2]張立福，張良培，村松加奈子等.基于高光譜衛(wèi)星遙感數據的UPDM分析方法[J].武漢大學學報，2005，30（3）：264-268.

第3篇：高光譜遙感原理范文

【關鍵詞】海上溢油；遙感；監(jiān)測

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

0.引言

在各類海洋污染中，造成主要污染的因素就是海上溢油。由于輪船的碰撞、海上油井的破裂、翻船、海底油田泄露等各種不同的意外事故，造成大海大面積的石油污染，不僅損害海洋、自然環(huán)境，對生態(tài)環(huán)境、人體健康也是一種危害。溢油對海洋的污染已經引起了各國政府的重視，很多國家都建立了海上溢油的探測系統(tǒng)，對近海領域進行巡視、監(jiān)測和管理。一旦發(fā)生溢油事故，能夠在最短的時間內了解到溢油發(fā)生的位置以及擴散趨勢。通過建立完整的監(jiān)測系統(tǒng)，大范圍有效了解海洋面積的動態(tài)信息，對于海洋溢油污染進行定量分析，準確反映溢油污染的情況與程度。

1.遙感技術監(jiān)測海上溢油范圍

海面發(fā)生溢油災害后，溢油區(qū)域水面的電磁波譜特性發(fā)生變化，相對于沒有石油區(qū)域的水面有明顯差別，利用這種光譜特性的差異可以劃分油水分界線，從而確定溢油范圍。

1.1可見光、近紅外紅外遙感技術

利用可見光、近紅外紅外波段的遙感監(jiān)測技術是我國針對溢油污染發(fā)展最為成熟的監(jiān)測技術。在其波段的范圍內，入射物表面的電磁波與物體發(fā)生光學作用，監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器通過記錄來源物與入射電磁波發(fā)生的反射作用，由于物體不同，對電磁波的反射率也不同。實驗表明，油種的類型以及厚度都會對海面油膜的光譜曲線造成影響，衛(wèi)星遙感的最佳敏感波段也存在差異[1]。

1.2微波雷達遙感技術

合成孔徑雷達（synthetic aperture radar，SAR）和側視機載雷達（side-looking radar，SLAR）是微波雷達的遙感技術用于溢油范圍監(jiān)測的兩種雷達。前者是利用多普勒效應，依靠短天線達到高空間分辨率。后者是一種傳統(tǒng)雷達，造價低，空間分辨率與天線長度成正比。現階段，合成孔徑雷達已經被廣泛運用到溢油范圍監(jiān)測。SAR傳感器通過接收儀器發(fā)出的電磁波信號，對物體進行識別。海面的毛細波是可以反射雷達的波束，從而造成海面雜波，在SAR傳感器的圖像上呈現亮圖像，油膜覆蓋海水表面，致使雷達傳感器接收到的波束減少，無法在SAR傳感器上體現亮的顏色。

2.遙感技術監(jiān)測海上溢油類型

如何判斷海面上的溢油類型，是遙感技術中的模式識別問題，也是遙感監(jiān)測中較難實現的問題。

2.1激光熒光遙感技術

激光熒光法是利用激光作為激勵光源，激發(fā)物質的熒光效應，利用物質的熒光光譜作為信息的參照，通過SAR傳感器的監(jiān)測，進行輸入遠的熒光光譜分析方法。當物質被光波照射時，基態(tài)的物質分子吸收光能量，由原來的能級躍轉移到較高的第一電子單線激發(fā)態(tài)或者第二電子激發(fā)態(tài)。所謂的熒光效應，就是指通常情況下，轉移的電子會急劇地降落，降至最低振動能級，并且以光的形式釋放能量。每種物質的熒光譜不同，由于石油油膜中所含有的熒光基質種類的不同以及各種基質比例不同，在相同激光照射條件下所反饋的熒光也不同，熒光譜通常具有不同的強度和形狀，這就是激光熒光遙感技術鑒別溢油種類的原理[2]。

2.2紅外偏振遙感技術

作為一種新穎的遙感監(jiān)測手段，被動傅里葉變換紅外遙感（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）是一種檢測多原子分子的方法，可以實現多組目標的同時進行檢測與鑒別。這和傳統(tǒng)的紅外遙感技術不同，紅外偏振遙感技術是能夠獲取物質表面的狀態(tài)以及物質的信息等相關偏振信息，這樣有助于識別石油的種類。

2.3高光譜遙感技術

在針對溢油種類進行檢測時，需要得到足夠多的光譜信息，高光譜遙感技術是以其寬度與龐大的波段數量為主要特點，使其成為溢油種類的一種可行手段。通過光譜混合分析的方法對溢油高光譜數據進行研究分析。利用Hyerion高光譜衛(wèi)星數據進行溢油監(jiān)測研究，對多種原油的高光譜波譜進行分析，同時利用GA-PCA特征進行提取法與SAM-SFF方法對不同的油種的高光譜波進行提取，以達到鑒別油種的差異。

3.遙感技術監(jiān)測海上溢油量

溢油量取決于溢油油膜的厚度，根據油膜的厚度對其進行分布以及估算，可以大致得出溢油總量。

3.1紫外遙感技術

紫外遙感技術是通過紫外傳感器油膜油層進行探測，對于小于0.05um的薄油層即使在紫外波段也具有很高的反射，通過紫外光與紅外光的疊加，大致可以得到油膜的厚度。但是，紫外遙感技術有一個很大的缺點，就是紫外遙感很容易受到外界環(huán)境因素的干擾，一旦受到外界因素的干擾紫外遙感就很容易出現虛假信息。

3.2熱紅外遙感技術

由于油膜在吸收太陽輻射之后會將一部分能量以熱能的形式進行釋放，所以采用熱紅外遙感技術，這種技術中紅外波段包含地物的溫度信息，所以能夠辨別油層的厚度，較厚油層表現為“熱”的特性，中等厚度油層表現為“冷”的特性。經相關研究表明，發(fā)生“冷”、“熱”的油膜厚度范圍大致為50-150um之間，而這種技術的最小探測油層厚度大約為20-70um之間，由于厚度的區(qū)間很小，所以SAR傳感器的敏感性因此受到限制[3]。

3.3微波雷達遙感技術

由于海洋的海水本身會發(fā)射微波輻射，而海上溢油發(fā)生以后油膜區(qū)域會發(fā)射比海水更強的微波信號，水的微波輻射發(fā)射率約為0.4，而油的發(fā)射率約為0.8，因此在海水背景中，溢油區(qū)域呈現亮信號，并且信號強弱與油膜厚度具有一定的比率。通過微波雷達遙感技術監(jiān)測溢油量，一方面能夠監(jiān)測海上溢油的范圍，一方面可以通過被動式的微波輻射大致計算油膜厚度。但是，我國這方面的技術還不是很發(fā)達，油膜厚度的微波遙感定量技術受到環(huán)境、傳感器等多方面因素的影響，其精度仍然有待提高[4]。

4.結語

本文介紹了海上溢油的三大監(jiān)測指標，海上溢油監(jiān)測指標分為溢油范圍、溢油類型和溢油量。但是，針對溢油類型和溢油量的監(jiān)測技術仍不成熟，隨著我國海上溢油監(jiān)測系統(tǒng)的不斷完善，溢油遙感技術不斷發(fā)展，為實現全面監(jiān)測海上溢油指標而不懈努力。

【參考文獻】

[1]李棲筠，陳維英，肖乾廣,等．老鐵山水道溢油事故衛(wèi)星監(jiān)測[J].環(huán)境遙感，2010，9（4）：256-262.

[2]李四海．海上溢油遙感探測技術及其應用進展[J].遙感信息，2012,03（2）：:53-56.

第4篇：高光譜遙感原理范文

Abstract： Using six kinds of commonly used supervised classification method based on spectral characteristics to classify the Yellow River Estuary wetland hyperspectral CHRIS image， after comparing with the results of classification， and then it analyzes and summarizes the differences and their respective characteristics of classification accuracy between the six methods.

關鍵詞： 遙感；高光譜；監(jiān)督分類；最大似然法；濕地

Key words： remote sensing； hyperspectral；supervised classification；maximum likelihood method；wetland

中圖分類號：P407.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）02-0184-03

0 引言

在高光譜遙感研究領域中，對地物進行分類判別有許多手段，其中監(jiān)督分類是較為有效的手段之一。由于多種具體監(jiān)督分類方法各自基于的算法不同，所以在不同的應用領域會產生不同的分類效果。本次研究重點在于比較幾種監(jiān)督分類方法應用于濕地地貌時的效果，并嘗試找到更適用于黃河口濕地保護區(qū)的分類方法。

本文研究所用實驗數據為2012年6月1日獲取的同景黃河口濕地保護區(qū)PROBA① CHRIS影像，傳感器工作模式為模式2，視角為0°（國家海洋局第一海洋研究所）。我們對該濕地影像分別使用六種監(jiān)督分類方法進行分類操作，然后將各分類結果與標準分類影像進行混淆矩陣比對，最后分析并總結各方法在濕地應用中的地物判別效果。

1 六種監(jiān)督分類法概述

遙感圖像通常分為兩種方法，即非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類。在沒有任何先驗類別做樣本的情況下根據像元間的相似度進行歸類合并的方法即為分監(jiān)督分類方法，包括分級集群法和動態(tài)聚類法等。而監(jiān)督分類方法則是通過在研究區(qū)域選取具有代表性的訓練場作為樣本，根據已知樣本，通過方差和像素亮度均值等特征參數的選擇建立判別函數，在對樣本像元進行分類的同時根據樣本類別的特征對非樣本像元的對數類別進行識別。選擇訓練樣本和訓練場地是進行監(jiān)督分類的關鍵，其選擇的質量關系到分類能否取得良好的效果。本文所用六種監(jiān)督分類方法的基本算法理論如下：

①最大似然分類法：此方法建立在Bayes準則的基礎上[1]，且是處理圖像最常用的一種監(jiān)督分類方法，其偏重于集群分布的統(tǒng)計特性。分類原理：假設在光譜空間中，訓練樣本數據服從高斯正態(tài)分布規(guī)律，做出樣本的概率密度等值線以確定分類，計算出標本屬于各組概率后，標本歸屬概率最大的一組。

②馬氏距離分類法：此方法作為一個方向靈敏的距離分類器，由于分類時使用了統(tǒng)計信息，雖然類似于最大似然法，但是由于它假定了所有類的協(xié)方差相等，是一種較快的分類方法。

③最小距離分類法：利用訓練樣本數據在沒有先驗知識的前提下，計算出每一類均值的向量和標準差向量，該特征空間的中心位置為均值向量，計算出輸入圖像中每個像元到各類中心的距離，像元到哪一類的中心距離最小，即其歸屬哪一類。

④神經網絡分類法：此方法是建立在模擬人腦神經系統(tǒng)和功能基礎上的一種數據分析處理系統(tǒng)[2]。一個神經元有多路輸入，不僅接受來自其他神經元的信息，還經由一條路線將反饋信息傳遞給另一個神經元。一個神經元通過突觸與多個神經元相連，信號進入突觸即為輸入，通過突觸加權后，所有輸入的加權和就是所有權重輸入的總效果。神經在該和值大于等于神經元閾值時被激活，否則不被激活。我們可以把神經網絡看成簡化了的人腦圣經系統(tǒng)的數學模型。

⑤支持向量機分類法：于1995年由Vapnik領導的AT&TBell實驗室研究小組所提出[3]。在二次優(yōu)化理論、結構風險理論和核空間理論的基礎上建立了此方法。由于它用事先定義的非線性變換函數集將向量映射到高維特征空間，按照支撐向量與決策曲面的空隙極大化的原則產生最優(yōu)超平面，然后再把高維特征空間的線性決策邊界映射到輸入空間的非線性決策邊界，因此，它提供了一個與問題維數無關的函數，且具有復雜性有意義的刻畫。

⑥二值編碼匹配分類法：根據波段值落在均值的上方或下方，把數據波普和端元波普編碼為0或1，異或邏輯函數是比較煤種編碼后的參考波普與編碼后的數據波譜，從而生成一副分類影像。

2 應用試驗

本次研究以由18個波段組成的黃河河口濕地高光譜影像作為數據源即原始的遙感圖像，經過校正后以波段16、8、4模擬真彩色圖像合成RGB進行顯示，根據圖像的光譜特征，通過結合人工判讀與實地踏勘將影像中的地物分6類：堿蓬、檉柳、蘆葦、潮灘、黃河水體和清澈水體。然后通過繪制矩形感興趣區(qū)（ROI）進行樣本的選取，每類地物的感興趣區(qū)均用不同顏色加以區(qū)別（如圖1）。

在相同ROI選取的前提下，分別使用上述六種監(jiān)督分類方法對該景影像進行分類，并記錄結果。

對這六種監(jiān)督分類方法的分類結果進行直觀判別可以發(fā)現：神經網絡、SVM和最大似然三種監(jiān)督分類方法都有不錯的效果。

為了定量地比較各個分類方法在本次實驗中的效果，我們采用ENVI中的混淆矩陣（Confusion Matrix）運算[4]來評價六個分類結果與標準分類影像②（如圖8）的差異，并繪制精度與Kappa系數表格（表1）。

3 分類結果對比分析

一般情況下，SVM與神經網絡由于算法理論較優(yōu)，所以通常使用這兩種監(jiān)督分類方法的效果都不錯，這從分類效果表中也可以看出，它們的分類總體精度都達到83%以上，且Kappa系數都在0.75以上。效果明顯好于二值編碼匹配、最小距離和馬氏距離法。但本次實驗中最大似然法的效果則最為突出，總體精度與Kappa系數都高于SVM與神經網絡。分析可能導致這種結果的原因：第一，通過結合實地踏勘訓練樣本（ROI）選取的非常好，病態(tài)樣本占比低。當樣本選取并不太理想的情況下，最大似然法是否能有本次實驗的良好表現還有待驗證；第二，本實驗所選黃河口濕地地物和植被種類相對較少，地物和植被光譜特征明顯，最大似然的算法理論可以很好的支持分類。因此，在遙感影像監(jiān)督分類的實際應用中，與本次實驗濕地地物環(huán)境相似，訓練樣本選取理想的情況下，最大似然法也不失為一種優(yōu)選策略。

注釋：

①PROBA是歐洲空間局發(fā)射的小型太陽同步軌道衛(wèi)星（2001.10.22），軌道高度615km，傾角97.89°，搭載緊湊式高分辨率成像分光計（Compact High Resolution Imaging Spectrometer， CHRIS），成像光譜范圍400～1050nm，光譜分辨率1.25～11.00nm，地面分辨率17/34m。CHRIS.

②通過實地踏勘并結合人工判讀所制標準分類影像.

參考文獻：

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[4]李小娟，劉曉萌，胡德勇等.ENVI遙感影像處理[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2008，9：322-347.

第5篇：高光譜遙感原理范文

【關鍵詞】遙感技術；地質找礦；應用；影響

在當前形勢下，礦產資源已成為制約社會經濟發(fā)展的重要因素，經濟的飛速發(fā)展對礦產資源的需求也隨之增大，但由于礦床深埋于地層之下很難通過普通的找礦手段發(fā)現，給找礦工作增加了巨大的難度。利用新的科學找礦技術是適應地質找礦工作的要求，也是滿足社會經濟發(fā)展的需要，遙感技術就是在這種情況下不斷發(fā)展，并為找礦技術提供必要技術支持。通過遙感技術進行地質找礦工作，能夠真實全面地反映地質結構的具體成分信息，在將信息加以分析，能夠迅速準確地找到礦床的具置，極大地減少了人工工作量，提高了工作效率。

1 遙感技術概述

遙感技術是產生于上世紀六十年代的一種綜合性的探測技術，當前信息技術等高新技術的快速發(fā)展，使遙感技術逐漸應用與各個領域中。具體來說，遙感技術即通過對遠距離相關目標輻射和反射的可見光、紅外線、衛(wèi)星云圖以及電磁波等數據信息加以收集和處理，然后感知成影像資料，是進行探測和識別相關目標事物的一種技術。遙感技術具有綜合性強、宏觀系統(tǒng)顯現、層次豐富以及快速準確和具備動態(tài)性等特點，其能夠有效提高地質找礦工作效率和經濟效益，應用價值極為廣泛，逐漸受到各領域的關注和應用。

遙感技術在地質找礦工作中一般以地質繪圖為主，準確再現區(qū)域地質狀況和信息。在地質找礦工作中納入遙感技術是當前開展的促進地質找礦工作的重要途徑和必然要求。遙感技術可以客觀真實地反映地質內的分層信息和成分數據，還能夠對這些地質信息加以全面的分析和處理，對勘探和發(fā)現地質礦床的具置有巨大的作用和意義，實現礦產資源的合理開發(fā)。遙感技術在地質找礦工作中的應用和影響主要包括以下幾個方面：對地質礦體范圍加以細致勘察、將勘察信息呈現出幾何形態(tài)、礦床的地段分析以及成礦區(qū)域的相關地質條件等，通過對這些方面的勘察和分析，能夠有效地促進地質找礦工作的進行，提升找礦工作的效率。

2 遙感技術在地質找礦工作中的應用和影響

2.1 利用遙感技術識別地質巖石礦物

巖石是成礦的主要物質基礎和條件，成礦需要適當的不同類型巖石組合，利用遙感技術識別地質巖石礦物是勘測成礦區(qū)域的重要途徑。識別和提取地質巖石礦物的具體信息數據需要利用遙感技術分析地質巖石礦物的光譜特征，采用圖像變化、圖像增強以及圖像分析的方法，對地質巖石礦物加以分析處理，能夠最大限度地將不同巖相、不同類型和不同巖性的地質巖石礦物加以區(qū)分，勘察最適合和需要的地質巖石礦物。利用遙感技術對地質巖石礦物加以識別對地質填圖工作有重要的影響和作用，其識別很大程度上要依靠地質巖石礦物的光譜和空間特征差別，當前在巖石礦物識別工作中應用交為廣泛的是高光譜遙感成像技術，具有分辨率高、波段多和數據信息量大的技術特點。通過利用高光譜的窄波段對地質巖石礦物加以識別，能夠清晰識別巖石礦物的具體特征，地物光譜的重建和量化提取使區(qū)分礦物巖石工作更為容易。

2.2 利用遙感技術提取礦化蝕變數據信息

巖石蝕變信息的提取能夠有效提升地質找礦工作的效率，在地質礦床內圍巖和礦熱液的相互作用會使產生圍巖蝕變現象，圍巖蝕變的類型取決于圍巖自身的內部元素成分和所處礦床的類型，圍巖蝕變類型的判定是找礦工作順利進行的重要依據。圍巖蝕變的常見類型有絹云母化、高嶺土化、硅化、青磐巖化等，當前對礦化蝕變信息的提取主要采取鐵染和羥基進行，礦化蝕變巖石與普通巖石的差異較大，其結構、類型和顏色等都有一定的特殊性，利用遙感技術可使蝕變巖石在特定的光譜波段下顯現出異常的光譜，從而即可進行異常信息的提取，目前廣泛應用的數據源主大多是數據源與ETM相結合的形式。

2.3 利用遙感技術提取地質構造信息

地質找礦工作中地質構造信息的提取是一項重要的環(huán)節(jié)，實踐證明，礦化蝕變帶的分布具有一定的規(guī)律可循，一般地質構造明顯的位置存在礦化蝕變帶的可能性較大，地質構造對成礦的影響較大，成礦的可能性和礦床范圍的大小很大程度上取決于地質構造的實際情況，因此，利用遙感技術加強對地質構造信息的提取和勘測，是尋找礦床的重要因素和途徑，需對其加以科學利用。在具體地質構造信息勘測和提取過程中，提取地質構造的信息主要可分為環(huán)形影像解譯和線性影像解譯。需要依據不同類型的成礦構造具體環(huán)境，對地質構造數據信息加以提取，比如，對礦化、接觸帶和蝕變相關的地質構造，常常提取其色帶、色環(huán)和色塊等異常數據信息；對一些區(qū)域性成礦構造往往提取其線性結構的數據信息；對于火山盆地、熱液活動以及中酸入體相關的地質構造需要提取其環(huán)形構造數據信息。利用遙感技術提取地質構造信息在成像時可能會出現模糊作用的情況，致使礦區(qū)線性形跡各紋理信息變模糊，出現這種情況時，可使用遙感影像中的灰度拉伸、比值分析、邊緣增強以及方向濾波等功能對其加以處理即可。通過對線性和環(huán)形影像進行全面、系統(tǒng)的整理和分析，有效結合該區(qū)域地質、化探和物探等數據資料，即可判斷成礦區(qū)域的分布位置及具體特點，還可以采用數學地質的方法統(tǒng)計分析已經解譯的線性結構，從而準確地判定找礦位置。

2.4 利用遙感技術分析植被波譜特點找礦

地表礦化蝕變巖石成分結構的改變是在微生物或地下水的作用下進行的，這種作用力還能夠改變礦化蝕變巖石上的土壤成分，利用遙感技術分析植被波譜的變化特點來尋找礦床，是一種先進的找礦技術，其主要采用的方法和原理為遙感生物地球化學找礦原理。這種方法主要是在類似礦區(qū)的區(qū)域，長期觀察植物的生長狀況和變化特點，從而來判定該區(qū)域是否存在礦產資源，因為植物在其生長過程中會大量吸收地下土壤和巖石中的礦物元素，致使植物在不同時期的生長也有不同的外部變化，通過利用遙感技術對植物的波譜特征變化加以觀察和分析，尋找礦區(qū)的具置。在植物吸收的某項礦物元素超標時，就會使植物產生一定程度的度化作用，就有了相應的生物地球化學效應，這種效應會使植物的生態(tài)和生理方面發(fā)生相應的變異。比如，植物吸收過多的重金屬會使其產生褪綠或矮化等變化，能夠通過遙感圖像清晰觀察出其植被紅光光譜曲線逐漸向短波方向進行“藍移”，從而迅速、準確地確定礦床或礦區(qū)的地理位置。

3 結束語

當前，遙感技術除了以上在找礦工作的應用和影響，也隨著科技的發(fā)展不斷更新，出現了多光譜遙感蝕變信息提取技術、高光譜遙感技術等新興的先進技術，為地質找礦工作提供了巨大的技術支持，有效節(jié)省了找礦所需的人力、財力和物力需求，提高了地質找礦工作的整體效率。

參考文獻：

[1]魏磊，趙鵬海，何曉寧.等.淺談遙感技術在礦產開發(fā)中的應用[J].測繪與空間地理信息，2012（09）.

[2]劉德長，葉發(fā)旺，趙英俊.等.地質找礦中遙感信息的綜合研究與深化應用―以鈾礦為例[J].國土資源遙感，2011（03）.

第6篇：高光譜遙感原理范文

關鍵詞:遙感技術 信息提取 找礦

遙感技術(Remote Sensing)即遙遠的感知,是20世紀60年代興起并迅速發(fā)展起來的一門綜合性探測技術,它是在航空攝影測量基礎上,隨著空間技術、信息技術、電子計算機技術等當代高新技術的迅速發(fā)展,以及地學、環(huán)境等學科發(fā)展的需要,逐步形成發(fā)展的一門新興交叉科學技術。具有宏觀、動態(tài)、綜合、快速、多層次、多時相的優(yōu)勢。在新技術迅猛發(fā)展的今天,遙感技術伴隨著航空、航天技術的發(fā)展而不斷提高與完善,服務領域不斷擴展,受到普遍重視,顯示出極其廣泛的應用價值、良好的經濟效益和巨大的生命力。

1、遙感信息提取

全球變化的研究涉及一系列重大全球性環(huán)境問題,提出了大量關系到地球的重要科學問題。由于涉及的范圍極其廣泛,因而具有高度綜合和交叉學科研究的特點。葉篤正先生曾指出,“全球環(huán)境是一個不可分割的整體,任何區(qū)域的環(huán)境變化都要受到整體環(huán)境變化的制約;反過來,整體環(huán)境的變化又是各區(qū)域相互影響著的環(huán)境變化的綜合體”。遙感作為獲取地球表面時空多變要素的先進方法,是地球系統(tǒng)科學研究的重要組成部分,是對全球變化進行動態(tài)監(jiān)測不可替代的手段。陳述彭先生指出,沒有遙感,就提不出全球變化這樣的科學問題。所以遙感對地理信息學科具有巨大的推動作用,就像望遠鏡對天文學和物理學的推動作用一樣。遙感科學的意義在于:對傳統(tǒng)地理學來說,遙感要求從定性到定量描述;對傳統(tǒng)物理學來說,遙感要求在像元尺度上對局地尺度上定義的概念、推導出的物理定律、定理的適用性進行檢驗和糾正,而這種糾正是與像元尺度上的地學定量描述密不可分的。

1.1 遙感圖像掩膜處理

衛(wèi)星遙感圖像處理,尤其是提取礦化蝕變等微弱遙感信息,需要針對工作區(qū)選取盡可能小的圖像范圍,同時要對工作區(qū)范圍內圖像中的云霧、水體、冰雪、植被、大面積風成土壤等干擾進行掩膜等處理,然后才能進行圖像處理。

1.2 去相關拉伸

去相關拉伸變換是原始光譜波段的一種線性變換,這種變換通常是原始光譜波段的加權總和與差。研究表明該方法對一些遙感圖像數據有效,能產生好的圖像效果和提供新的洞察點;利用這種圖像處理方法主要目的是提取一些方法不能提取的一些重要礦化蝕變、侵入體及構造等遙感信息。

1.3 卷積增強

遙感圖像上的線性特征,特別是和地質構造和成礦環(huán)境有關的線性體和斷裂構造的增強處理和分析是遙感圖像處理和研究的一個重要方面。對數字圖像而言,線性體信息提取目前主要有梯度閾值法、模板卷積法、超曲面擬合法、曲線追蹤和區(qū)域生長等,地質遙感線性體信息提取采用模板卷積濾波算法效果較好,它是一種鄰域處理技術,即通過一定尺寸的模板(矩陣)對原圖像進行卷積運算來實現的。

2、遙感技術在地質找礦中的應用現狀

長期以來,地質工作者迫切希望能有一種目的性明確、“窺一斑而知全豹”的理論和方法來指導找礦。因此遙感技術以其獨有的特點在地質找礦中的作用顯得尤為重要。應用遙感與地質資料進行綜合分析、預測區(qū)域成礦遠景等已取得了很多成果。遙感技術在地質找礦中的應用主要表現在兩個方面:(1)通過研究遙感影像上的地質構造與成礦的關系,認識成礦規(guī)律并圈定找礦遠景區(qū)。(2)是通過對遙感圖像進行增強處理,綜合分析,提取一定的地質信息,從而為成礦預測提供有用資料。遙感圖像早已非常成功地應用于農、林、水利和交通等部門的調查和規(guī)劃。在我國最早使用遙感圖像的是地質行業(yè),其主要任務就是用于地質找礦。

3、遙感技術信息提取在找礦中應用的相關技術

3.1 遙感圖像分析找礦

遙感圖像分析找礦是利用各種航天與航空遙感圖像進行目視判讀,分析已知礦產地質的圖像特征,結合地質背景、成礦條件及物化探異常,根據類比的原則從已知推未知,可進行一定的成礦預測。使用大比例尺航空像片,尤其是彩色和紅外彩色像片,能直接識別原生礦體及礦化地區(qū)的露頭,尤其是金屬礦床及露頭的特異彩色形成良好的找礦標志。例如在彩色航片上磁鐵礦、錳礦、煤礦等呈深灰色或黑色;赤鐵礦、斑銅礦為紅色;孔雀石、銅礦、次生鈾礦、次生鉻礦為綠色;風化的鐵帽常呈褐色;鹽礦、石英脈礦呈白色等。由于礦體露頭與圍巖抗風化、抗侵蝕能力不同,形成巖墻或溝谷,也可直接識別。此外,人工開采區(qū)的采礦場、豎井、平峒、廢石堆、尾砂等在圖像上也能直接識別。

3.2 遙感圖像提取礦產信息進行成礦預測

遙感圖像提取礦產信息進行成礦預測是利用遙感圖像處理技術對遙感圖像進行處理,提取礦床、礦化有關信息,如蝕變帶、氧化帶、鐵帽等含礦地質體或某元素地球化學異常區(qū),直接顯示在圖像上,從而達到找礦的目的。

3.3 遙感圖像地質綜合分析找礦

遙感圖像地質綜合分析找礦是以區(qū)域地質演化與成礦規(guī)律分析為基礎,確定出調查區(qū)內主要的成礦模式與控礦的地質要素,根據控礦地質要素的遙感信息特征(包括的與隱伏的)選取一定的圖像處理方案,進行有關地質信息的增強或提取處理,同時結合物化探資料進行目視圖像分析。物化探資料的圖像化及用數學地質與遙感地質相結合的方法進行成礦預測,是遙感地質綜合找礦向縱深發(fā)展的新趨勢。

4、結語

目前遙感已成為地質調查和資源勘查與監(jiān)測的重要技術手段。應用范圍已由區(qū)域地質、礦產勘查、水文地質、工程地質、環(huán)境地質勘查擴大到農業(yè)地質、旅游地質、國土資源、土地利用、城市綜合調查、環(huán)境監(jiān)測等許多領域。應用技術方法水平隨著遙感和計算機技術的發(fā)展也有了很大的提高,應用效果和社會經濟效益也愈來愈明顯。

參考文獻

[1]陳述.遙感技術與遙感數字圖像分析處理方法、解譯制圖及其綜合應用實務全書[M].銀川:寧夏大地音像出版社,2005.9:90-92.

第7篇：高光譜遙感原理范文

Abstract： The water area monitoring is an important aspect of water resources investigations， also is the important content of flood disaster monitoring. Through satellite remote sensing image， quickly and accurately drawing the information of water area has become the important means of water resources investigation and monitoring. Based on the satellite images of Poyang lake region through the A， B star of environmental disaster reduction， the paper uses the manual digitization to sort， extracts water information， compares with the actual area in 1998 in accordance with the water level， and realizes fast monitoring for lake water area.

關鍵詞： 環(huán)境減災A、B星；HJ-1；遙感；鄱陽湖；水體面積估算

Key words： A，B star of environmental disaster reduction；HJ-1；remote sensing；Poyang lake；water area estimating

中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）19-0213-03

1 概述

1.1 鄱陽湖基本情況 鄱陽湖位于江西省的北部，長江中下游南岸，承納贛江、撫河、信江、饒河、修河五大江河及博陽河、漳河、潼河之來水，經調蓄后由湖口注入長江，是一個過水性、吞吐型、季節(jié)性的湖泊。鄱陽湖南北長173km，東西平均寬度16.9km，最寬處約74km，入江水道最窄處的屏峰卡口，寬約為2.8km，湖岸線總長1200km。鄱陽湖水系流域面積16.22萬km2，約占長江流域面積的9%。

鄱陽湖水位漲落受五河及長江來水的雙重影響，高水位維持時間長，4-6月水位隨鄱陽湖水系洪水入湖而上漲，7-9月因長江洪水頂托或倒灌而維持高水位，10月才穩(wěn)定退水；每當洪水季節(jié)，水位升高，湖面寬闊，一望無際。湖口水文站水位21.00m（吳淞基面，下同）時，湖水面積3840km2，容積262億m3。當達到湖口水文站1998年實測最高水位22.58m時，湖水面積達4070km2，容積320億m3?？菟竟?jié)，水位下降，洲灘出露，湖水歸槽，蜿蜒一線，洪、枯水的水面、容積相差極大。湖口水文站歷年最低水位5.90m（1963年）時，其通江湖體面積僅為28.7km2，相應容積為0.63億m3?！案咚呛?，低水似河”、“洪水一片，枯水一線”是鄱陽湖的自然地理特征。

湖口水文站位于湖口縣雙鐘鎮(zhèn)三里街（東經116°13′，北緯29°45′），鄱陽湖入江水道末端右岸。中低水斷面位置下距河口僅0.7km，該站為鄱陽湖出流的唯一控制站，受長江和鄱陽湖來水的雙重影響，水文現象復雜，觀測資料深受影響。水位觀測，枯水時期每日早晚8點觀測水位各一次，汛期視水情變化，隨時增加測次。流量觀測平時以流速儀觀測，在流速小于0.3m/s時，改用積深浮標施測。在中枯水流速儀斷面施測時，全斷面測線分布，在7月以前一般為9條，少數測次用15或30條施測，7月以后，均為30條。每線測5點。在高水流速儀斷面施測時，一般全斷面施測30條，其中3次施測40條。但在遇大風浪時，適當減少條數。含沙量測驗采用橫式采樣器，與測流同時施測。

1.2 環(huán)境減災A、B星基本情況 “環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座”是中國為適應環(huán)境監(jiān)測和防災減災新的形式和要求所提出的遙感衛(wèi)星星座計劃。根據災害和環(huán)境保護業(yè)務工作的需求，“環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座”由具有中高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率、寬觀測幅寬性能，能綜合運用可見光、紅外與微波遙感等觀測手段的光學衛(wèi)星和合成孔徑雷達衛(wèi)星共同組成，以滿足災害和環(huán)境監(jiān)測預報對時間、空間、光譜分辨率以及全天候，全天時的觀測需求。是中國專用于環(huán)境與災害監(jiān)測預報的衛(wèi)星，其A、B星于2008年9月6日以一箭雙星的方式在太原衛(wèi)星發(fā)射中心由二號丙火箭發(fā)射升空。

環(huán)境減災A、B星由兩顆中分辨率的光學小衛(wèi)星組成，擁有光學、紅外、高光譜多種探測手段，是目前國內民用衛(wèi)星中技術較復雜、指標較先進的對地觀測系統(tǒng)之一，具有大范圍、全天候、全天時、動態(tài)的災害和環(huán)境監(jiān)測能力。其中A星搭載兩臺寬覆蓋多光譜可見光相機和一臺高光譜成像儀，并安裝泰國的Ka波段通信試驗設備，B星搭載兩臺寬覆蓋多光譜可見光相機和一臺紅外相機。寬覆蓋多光譜可見光相機的地面分辨率為30米，重訪周期為48小時，高光譜成像儀和紅外相機的重訪周期為96小時。

民政部國家減災中心（民政部衛(wèi)星減災應用中心）負責環(huán)境減災衛(wèi)星的運行管理工作。A、B星發(fā)射以來，衛(wèi)星及載荷運行指標正常、狀態(tài)良好。截至2012年6月1日，已穩(wěn)定運行1364天，共安排成像約8100軌，成像時間約1550小時，累計獲取衛(wèi)星數據70萬余景，其中寬覆蓋多光譜可見光影像約25萬景，紅外影像約3萬景，高光譜影像約42萬景。

2 資源衛(wèi)星數據及其處理

2.1 水體提取方法的確定 水體因對入射能量（太陽光）具有強吸收性，所以在大部分遙感傳感器的波長范圍內，總體上呈現較弱的反射率，并具有隨著波長的增加而進一步減弱的趨勢。具體表現為在可見光的波長范圍里（480-580nm），其反射率約為4%-5%，但到了580nm處，則下降為2%-3%；當波長大于740nm時，幾乎所有入射純水體的能量均被吸收。因此，通常只能采用可見光波段來研究水體。其中水體在藍光范圍里的反射率相對較強，并具有明顯的散射作用，綠光次之，紅光相對較弱，這也是海水呈藍色的主要原因。由于水體在近紅外及隨后的中紅外波段范圍內（740-2500nm）所具有的強吸收特點，導致了清澈水在這一波長范圍內幾乎無反射率，因此，這一波長范圍常被用來研究水陸分界、圈定水體范圍。綜上，清澈水體的遙感信息模型根據其反射率可以近似表示為：藍光>綠光>紅光>近紅外>中紅外。但是隨著水體渾濁度（各種有機、無機物質濃度）的增加，水體的反射率會有所變化。如水體泥沙量的增加會導致反射率的提高，并使光譜曲線的反射峰往長波方向移動。

目前，利用遙感信息提取水體信息的方法一般可分為手工數字化法、監(jiān)督分類法、單波段法、多波段法等。

①手工數字化是最原始的方法，雖然提取精度較高，但工作強度巨大，效率極低。

②監(jiān)督分類法工作量較大，且要求訓練區(qū)域具有典型性和代表性，適合于有先驗知識時使用，而且受人的主觀影響嚴重，對于同一副圖像，不同的人或同一人在不同時刻所做的結果都不一樣，很難保證分類的客觀性，而且監(jiān)督分類的精度一般不超過85%。

③單波段法又叫波段閾值法，原理較為簡單，主要選取遙感影像中的近紅外波段并輔于閾值來提取水體。這種方法利用了水體在近紅外波長處的強吸收性以及植被和干土壤在此波長范圍內的強反射性特點，但是很難去除水體中雜有的陰影，而且閾值的選取需要反復試驗才能確定，同樣受人的主觀影響，對于同一副圖像，不同的人所確定的閾值亦不相同，而且效率較差，自動化程度較低。

④多波段法則主要利用多波段的優(yōu)勢綜合提取水體信息，并可分為譜間分析法和比值法。譜間分析法多為國內學者所采用。它通過分析水體與背景地物的波譜曲線特征，找出它們之間的變化規(guī)律，進而用邏輯判別表達式將水體提取出來。這種方法通常比較復雜，不同的人或在不同的地區(qū)所使用的邏輯判別表達式亦然不同，建立的提取模型通用性較差，不具備可移植性，且自動化程度較低。而比值法則根據不同地類在不同波段中的波譜特點，利用比值計算快速提取水體信息。如用綠光或紅光波段除以近紅外波段的簡單比值運算就有利于抑制植被信息，增強水體信息。但是這一方法無法徹底抑制與水體無關的背景信息，提取精度較低，而且閾值的選取同樣需要反復試驗才能確定，自動化程度低。

縱觀水體提取的方法，根據我們所面臨的實際情況，由于鄱陽湖湖區(qū)水體范圍高水位時一片；低水位時各種圩垸、分洪區(qū)、聯(lián)圩等復雜情況，自動化提取錯判率比較高，人工數字化不是很繁瑣的情況下，我們采取手工數字化的方式對水體進行提取。

2.2 衛(wèi)星圖像數據選取與處理 由于鄱陽湖地區(qū)每年云覆蓋時間較長，因此很難獲取連續(xù)的無云影像。根據環(huán)境減災A、B星2012全年的衛(wèi)星影像，挑選了天氣晴好、無云遮擋時期的影像約58景，再根據鄱陽湖湖口水文站2012年相關水位資料，查詢影像當天相應的水位信息，并從中篩選出具有代表性的影像，本次試驗只選取了兩幅相對應水位分別為最高和最低水位附近的影像。

根據湖口水文站水位資料，國家1985高程基準下，全年最高水位19.45m，最低水位7.68m，平均水位13.42m，從上述的58景影像中挑選最高和最低水位附近的影像，最終選定2012年1月1日和2012年8月15日各一景，相對應的水位分別為7.93m和19.14m來進行試驗。

影像選定之后，開始進行數據處理，首先，由于原始衛(wèi)星影像的變形，可利用控制點數據庫進行影像的糾正；其次，手工數字化提取水體，嚴格剔除非相關水體，保證其提取精度；最后疊加分析、算面積、出示意圖。如下，圖1是2012年1月1日鄱陽湖水體提取圖（淺藍色代表水體），圖2是2012年8月15日鄱陽湖水體提取圖（深藍色代表水體），圖3是兩幅水體提取圖的疊加，淺藍色是水體范圍，深藍色是變化的范圍，由圖可以明顯的看出隨著水位的漲落鄱陽湖蓄水面積的變化情況，珠湖圩、康山圩、青嵐湖、軍山湖聯(lián)圩等區(qū)域均與水位的關系不大，是由于近年來修建大堤的原因。經過計算，2012年1月1日鄱陽湖水體面積1239.13km2，2012年8月15日鄱陽湖水體面積3716.34km2。

3 與以往的數據對比

根據長江水利委員會水文局2010年公布的 《1998年鄱陽湖面積、容積量算及分析報告》，鄱陽湖1998年實測范圍包括鄱陽湖松門山以北湖泊區(qū)、鄱陽湖松門山以南湖泊區(qū)、珠湖圩、方舟斜塘、康山圩、黃湖、青嵐湖、軍山湖聯(lián)圩、五河尾閭河道。本次影像提取水體面積范圍包含上述除去五河尾閭河道的所有水域。

根據報告面積統(tǒng)計表，國家1985高程基準19m時，鄱陽湖松門山以北湖泊區(qū)648.75km2、鄱陽湖松門山以南湖泊區(qū)2417.53km2、珠湖圩133.86km2、方舟斜塘33.39 km2、康山圩300.21km2、黃湖49.08km2、青嵐湖94.75km2、軍山湖聯(lián)圩224.92km2、五河尾閭河道427.02km2。除去五河尾閭河道之后水體面積總計3902.49km2，根據2012年8月15日影像（相對于水位19.14m時），提取水體面積為3716.34km2，相差186.15km2。

國家1985高程基準8m時，98年報告中鄱陽湖松門山以北湖泊區(qū)84.52km2、鄱陽湖松門山以南湖泊區(qū)19.95 km2、珠湖圩0.27km2、方舟斜塘0.0096km2、康山圩0.35km2、黃湖干涸、青嵐湖0.044km2、軍山湖聯(lián)圩干涸、五河尾閭河道17.06km2。除去五河尾閭河道之后面積總計105.14km2，根據2012年1月1日影像（相對于水位7.93m時），提取湖區(qū)水體面積為1239.13km2，前后相差十倍多，從圖上分析原因，差距之大主要表現于鄱陽湖松門山以南湖泊區(qū)、珠湖圩、康山圩、青嵐湖、軍山湖聯(lián)圩這幾個地方，顯然是因為近年來修建大堤形成水庫所造成的。

4 結語

水資源是社會經濟發(fā)展的基礎條件，隨著我國經濟的持續(xù)高速發(fā)展，對水資源的需求日益增加。鄱陽湖作為中國最大的淡水湖資源，其地位可想而知，在全球氣候變化和人類活動的共同影響之下，湖面萎縮、水質惡化、濕地退化、旱澇急轉等一系列水文與生態(tài)問題，急需解決。遙感作為一種新興的對地觀測技術，具有觀測范圍大、時效性強、成本低廉等其他技術手段無法比擬的優(yōu)勢，是進行湖泊動態(tài)監(jiān)測的一種行之有效的手段。

通過試驗研究，基于遙感技術的鄱陽湖水體面積監(jiān)測，具有速度快精度高等優(yōu)點，能夠迅速的進行湖泊的動態(tài)監(jiān)測，給湖區(qū)的監(jiān)測帶來極大的便利，為以后水文生態(tài)更加深入的研究提供了一個良好的平臺。

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第8篇：高光譜遙感原理范文

關鍵詞：高分辨率；遙感影像；測繪技術；

Abstract: This paper discusses the status of remote sensing image technology with high resolution in surveying and mapping production field, characteristics of technology of high resolution remote sensing images, as well as the potential of basic surveying and mapping is applied to the engineering in the production of high resolution remote sensing images. With the help of photogrammetry correction model precision and appropriate ground control points, and puts forward some feasibility study for the application of high resolution remote sensing image in surveying and mapping production.

Key words: high resolution; remote sensing image; surveying and mapping technology

中圖分類號:P25文獻標識碼：A文章編號：

一、前言

進入二十一世紀以來，隨著信息技術和傳感技術的飛速發(fā)展，遙感影像逐漸由原先的幾何測量能力不足、應用范圍狹小向高分辨率、高精度的衛(wèi)星遙感影像發(fā)展，并已經取得了相當大的成就，衛(wèi)星遙感影像包括空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率，空間分辨率發(fā)展更為可觀，已經達到一米范圍之內，軍用遙感影像甚至達到0.1 米；光譜分辨率更為可觀已達到5-6nm(納米)，包括高光譜在內已超過400 個波段。當前隨著高分辨率遙感技術的興起，為建筑工程測繪生產注入了新的血液。

二、影像測繪生產領域現狀

在現代信息測繪領域的基礎測繪中，國家各種應用基本比例尺地圖的生產應用和更新都是基于航空影像技術，而空間分辨率計劃由于受到本身幾何測量能力的限制，知識遙感影像不能在測繪領域大顯身手，在地形測量制圖的過程中最重要的是幾何測量能力要有高精度性，有較強的空間定位能力，在這一點上，航空影像就顯得更占優(yōu)勢，在制圖人員的眼里，如果沒有幾何測能的缺陷，遙感影像相對于航空影像在很多方面都占據著極為重大的優(yōu)勢，主要表現如下幾個方面：

1、在沒有專門的飛行計劃和航空管制條件下，可以快速地獲取相關信息。

2、通過衛(wèi)星全生命周期運行(這個周期還可通過發(fā)射繼發(fā)衛(wèi)星進一步延長)，可以在繼承原始遺留下的數據而反復的獲取全球各地詳細的大地影像。

3、遙感影像技術地面覆蓋范圍廣。

4、遙感影像的光譜信息和輻射信息相對較為豐富。

隨著影像技術的不斷發(fā)展更新，影像技術作為高分辨率遙感技術的代表興起，并逐漸成為一種測繪應用技術潮流，相信在不久的將來，在測繪領域高分辨率遙感影像技術會成為不可取代的應用技術，成為國家基本比例尺地圖制圖的重要影像源。

三、高分辨率遙感影像特點

如今市場上已經相繼出現IKONOS(1999年)，EROS(2000年)，QuickBird(2001年)等高分辨率遙感系統(tǒng)，并受到了良好的評價，這些遙感系統(tǒng)在繼承老式的中低分辨率遙感影像的高光譜分辨率、運行周期長、大覆蓋范圍等優(yōu)點的基礎上，繼續(xù)發(fā)展了強大的幾何測量能力，大大提高了測量的精度，并且能夠在軌道形成立體圖像，進而獲得地面目標的立體三維空間信息，以IKONOS 影像為例，經調查研究表明，它的空間分辨率技術指標主要表現如表1所示：

表1

相比于中低分辨率遙感影像具有以下3個有特點：

1、傳感器的成像焦距長達10m，以此可以從軌道獲得更加準確的地面相關地貌信息。為高精度測繪提供技術支撐。

2、CCD 線陣列立體成像傳感器可以從前視、正視和后視3 種觀測角度進行觀測研究，能夠通過軌道內或軌道間成像的方式獲得立體圖像，進而獲得地面目標的相關數據信息。

3、形成的立體目標圖像的相對基高比超過0.6，接近一般航空影像的技術水平，這足以能夠滿足測繪的需要。

然而高分辨率遙感影像技術在基礎測繪生產方面依然存在許多問題：受大氣折射和地球曲率的影響較大；CCD 線性陣列傳感器的攝影測量模型不夠完善；由于大氣云霧覆蓋的因素導致影像的可視性較低；其子項目的空間分辨率不夠高等問題，這需要我們在充分發(fā)揮遙感影像技術在基礎測繪生產領域中作用同時，進一步加強更新，不斷完善，以提高基礎測繪能力，促進高分辨率遙感影像的飛躍。

四、高分辨率遙感影像應用于基礎

測繪在生產和發(fā)展的潛力方面有了很大的提高，特別是在我們國家一般比例尺的地圖上應用的非常的廣泛，并且也得到了很大的發(fā)展，在測繪方面，對于所需要的影像源有著特別的要求，主要包括以下三方面。影像上面必須能夠提出非常大并非常細小和詳細的特征物質。其次，影像上面必須要有關于特別多的地形信息和關于地形地貌的高程的信息。最后，在地面上一般的目標定位時，這里主要是指空間定位，影像必須確保有著足夠的精度和幾何尺寸的精度。具體的要求分析如下：

1、高分辨率遙感影像的特征·地物提取

高分辨率遙感影像因為它有著非常高的立體空間分辨率，所以能夠很好的表現出地面上的地物的細節(jié)和特征。從外國學者的研究報告中，毫米級超高分辨率感影像已經滿足了1：10 000 到l：50 000 的比例尺的基本制圖的要求并且可以清晰的反應出目標物體的特征和具體的特征也可以很好的識別和提取，并且在某些特殊的情況下還可以比例尺調的更大，更好的滿足要求。但是也存在一些問題，比如在一些細長的物體上提取信息時，像電線、圍墻等等，這些東西都是很難確定的并且也是很難提取具體的信息。

2、高分辨率遙感影像獲取高程信息的能力

（1）投影差在地面起伏中的應用

為了能更好的測量高程的信息情況，一般的遙感影像上務必存在一些起伏形式的地表相對起伏的信息，這樣才能更好反映出和提取出高程信息。比如，在地面上的事物的高度D 米，以日為飛行高度，焦距為廠，傳感器在地物距離正下方的距離地面點為R，從而得到由于高差的原因得到的地物地面起伏投影差為d 為d=Dh。f／H'R／(H-Dh、)。詳細的分析如下：

①衛(wèi)星遙感的高度已經遠遠的超過航天飛行器的拍攝高度，所以因此而形成的成像的焦距是非常的大，這樣就使得航攝比例尺能夠和影像的比例尺廠／日的大小接近。

②然而對于衛(wèi)星正下方的物體來說，投影的差距是非常的小，然而因為遙感衛(wèi)星的攝像范圍是非常的大，因此在影像的邊緣處，所拍攝到的分子半徑是非常大的。因此，高分辨率遙感影像上表征地形信息的地面投影差是相當大的，接近于航空影像上的水平。

（2）立體相對模型的基高比和視差

然而對于制圖的精度來說，影像的立體像對模型的基高比就是一個非常重要的參數。對于航空飛機而言影像的基高比一般在0.8 左右、置變化所產生的在飛行方向上的地物點的位置變化稱作視差。有時單張的影像上的地表特征的地貌信息的高程差，視覺也是可以用來表示影像是否能夠真正的反映特別的多的地形地貌信息。

五、結束語

如今，高分辨率遙感影像技術經過幾年的發(fā)展更新，已經形成了集高程信息獲取能力、高精度糾正能力和地表物體提取能力等技術優(yōu)勢于一身測繪技術，高分辨率遙感影像技術在地圖比例尺的生產中得到廣泛應用，以其目前的應用水平，已經基本可以取代過去的航空影像技術，在一定程度上擺脫了基礎測繪生產對航空影像的依賴。由于發(fā)展的需要，高分辨率遙感影像需要通過更加嚴格的攝影模型實驗，結合其自有的覆蓋面廣、高光譜分辨率、重復獲取性以及在利用互聯(lián)網的基礎上增進獲取與傳送能力，提高測設地面物體空間位置的精度，以促進基礎測繪生產的巨大變革。

參考文獻

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第9篇：高光譜遙感原理范文

關鍵詞：遙感技術；土地調查；應用

中圖分類號：P627 文獻標識碼：A 文章編號：

近年來，遙感技術以其分辨率高、提取數據快等優(yōu)勢在我國的土地調查工作中發(fā)揮了很大的作用，隨著土地調查活動的頻繁開展，結合土地資源開發(fā)和利用的需要，遙感技術從最初的地質填圖拓展到土地狀況監(jiān)測、地質災害預警、礦產開發(fā)和保護等各個方面，在我國國土資源的保護和有序利用方面發(fā)揮著無法替代的作用，應用前景廣闊。

遙感技術概述

概述

遙感泛指通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理牲的技術，主要建立在物體反射或發(fā)射電磁波的原理基礎之上。一般是指在不與研究對象直接接觸的條件下，通過某種傳感器來獲取研究對象的各種信息，并對這些信息進行匯總、分析、表達和加工的一種科技。遙感技術主要由遙感圖像獲取技術和遙感信息處理技術兩大部分組成。遙感技術能夠進行大面積的觀測，增加了人類的觀測范圍，尤其是對偏遠地區(qū)信息的獲取更為方便；能夠根據需要提供大量的靜態(tài)圖像，便于監(jiān)測研究對象的動態(tài)變化；電磁波段遠超出了人眼的可見光范圍，能夠獲取更多的信息；使用遙感可以不受天氣的影響，進行全天候的監(jiān)測?，F階段，遙感技術在我國土地調查中的使用范圍不斷擴大，從最初的繪圖，拓展到地質環(huán)境、資源開發(fā)的監(jiān)測、地質災害的預警和土地礦產衛(wèi)片執(zhí)法檢查等工作領域，為保護我國的國土資源做出了極大的貢獻。

2、采用遙感技術的必要性

從1984年開始，到1996年止，我國對土地狀況的初始調查（第一次全國土地調查，簡稱詳查）基本完成，所獲得的數據、圖、表等土地資料，為各級機關部門制定社會經濟發(fā)展計劃提供了強有力的依據，為土地利用總體規(guī)劃的以及各個專項規(guī)劃提供了基礎數據和圖件資料，為土地的保護和開發(fā)提供了第一手的資料。進入二十一世紀之后，我國經濟迅猛發(fā)展，土地利用形式多變，土地交易活動頻繁，對于各級國土資源行政管理部門來說，及時更新土地利用數據庫、地籍數據庫、規(guī)劃數據庫，掌握土地利用的變化動向是十分必要的。傳統(tǒng)的方法是由工作人員到現場進行勘察，在原有圖表的基礎上，進行修正更新。采用傳統(tǒng)技術方法難以準確獲得土地變化邊界的地理坐標，從而繪制出的相關圖件精度不夠高，且難以及時對變化情況進行監(jiān)測，這種方法科技含量較低，已不能滿足當前國土資源管理工作的技術要求。因此，有必要利用衛(wèi)星遙感技術進行土地調查，及時獲取信息，提高信息的準確性和現勢性，為政府部門掌握情況、科學決策提供依據?？梢灶A測，在我國經濟建設的快速增長以及科技進步同步，遙感技術在“十五”和今后數十年內必將得到更好更快地發(fā)展并且進一步加速其實用化、產業(yè)化的進程，在建設有中國特色社會主義和我國的可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮其強有力的技術保障作用。

二、遙感技術在土地調查中的應用

1、在土地詳查中的應用

按照新的土地分類方式（第一次全國土地調查時的分類），將土地分為3大類15個二級類和71個三級類。為了調查清楚各類土地的數量、質量和各省市各類土地的分布狀況，要對土地進行詳細的調查。對于很多偏遠地區(qū)或是交通不發(fā)達、地形地貌復雜的地區(qū)，難以采用常規(guī)傳統(tǒng)的測量方法，可以使用航空和航天遙感技術，收集各種信息源，建立各種土地類型的解譯標志，進行人機交互式遙感解譯，以匯總各類信息，進行圖形的繪制。上世紀80年代初，我國就開始利用MSS衛(wèi)星遙感數據進行全國土地概查，90年代初進行詳查，從此逐漸建立起全國的土地遙感監(jiān)測體系。

2、在城鎮(zhèn)地籍調查中的應用

作為土地的管理者，各級土地管理部門需要掌握土地的各類情況，城鎮(zhèn)的地籍調查就是通過調查每一宗土地，了解土地的位置、數量、權屬和用途等，以為土地管理工作提供詳實的資料。隨著經濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)土地流轉增多，權屬和用途變更頻繁，應該建立能夠及時反映動態(tài)變化的數據庫。這就需要采用遙感技術，依據GIS技術建立圖形和數據庫，依據遙感數據及時變更圖形和標示，測繪地籍調查索引圖，標注建筑物和土地的歸屬、范圍、用途等信息，及時根據遙感信息進行修改。

3、在土地資源環(huán)境保護方面的應用

隨著人類的增長，耕地日漸減少，生態(tài)環(huán)境惡化，土壤污染頻發(fā)。因此，在科學發(fā)展觀的指導下，要達到人和自然的和諧相處需要研究土地利用的動態(tài)變化，以便于為合理配置土地提供充分準確的依據，促進人類調節(jié)生活經濟活動，優(yōu)化土地的利用狀況。遙感技術，特別是其中的高光譜遙感技術的推廣應用為礦產資源的調查和開發(fā)利用提供了非常必要的技術支撐。通過GIS技術，可以獲取環(huán)境和資源變動動態(tài)信息，并在此基礎上構建模型來模擬土地的演變過程，以預測土地未來的演變趨勢。自上世紀90年代以來，國土資源部門已經利用遙感技術完成了重點礦區(qū)的調查和監(jiān)測工作，并針對無證開采和亂挖濫采的情況進行了懲治。

4、在保護耕地中的應用

一方面是人口的增多，一方面是城市的擴張，耕地的保護成為擺在大家面前的一個重要問題，人類需要的無限性和資源的有限性之間的矛盾空前突出。耕地的數量和質量，直接關系到國計民生，關系到我國長期穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢。為了堅守耕地紅線，嚴控可耕地的非法流轉，必須對可耕地進行監(jiān)測?，F階段來看，各大城市以基本開展了以耕地的變動為重點的遙感監(jiān)測工作，也利用監(jiān)測數據查處的違法用地多起，有效的遏制了耕地流轉中的亂占濫用現象。另外，在自然災害發(fā)生之后，也可以根據遙感數據來制定有效的措施，對災毀的土地進行復墾再利用，合理配置耕地。

三、遙感技術應用中存在的問題

國土資源管理包括土地調查，需要多時相、清晰度高的遙感信息源，但是能夠提供這些信息源的衛(wèi)星相對較少，不能完全滿足需要。不受天氣影響的雷達數據，在國內應用不夠成熟，高質量的遙感信息源方面有待突破。與此相聯(lián)系，與西方發(fā)達國家相比，我國高分辨率的遙感影響的信息自動化提取水平較低，基于紋理的自動分類和信息提取技術還不夠成熟，實用化水平較低。

遙感技術在土地調查中的應用前景

隨著經濟和科技的發(fā)展，遙感技術在土地調查中的應用會更加廣泛和深入。在土地利用調查與檢測方面，由于省級檢測的時間間隔會進一步縮短，遙感技術的應用也會隨之展現出更大的優(yōu)勢。SAR遙感技術由于其具有不受氣候影響等優(yōu)勢，必將在日后的土地調查中具有越來越重要的價值。通過建立巖石光譜的信息模型，結合豐富的紋理信息，提取和分析高光譜圖像，高光譜遙感技術在礦產資源勘探、開發(fā)和監(jiān)測等方面的應用將會更普遍。在地質環(huán)境調查和地質災害監(jiān)測方面，通過遙感技術，對已經發(fā)生的災害點和隱患點進行全面排查，為災害發(fā)生后的救援，災后重建和災害的預測提供豐富的數據。

RS、GIS和GPS在一起被稱為“3S”技術，三者之間關系密切，相互依存，在日后的應用方面，要加強三者的集成研究，促進“3S”技術一體化，從而提高數據的提取、分析的效率，為土地調查和保護提供更加強有力的技術支持。作為信息的一種獲取手段，遙感技術肯定也存在一定的局限性，為了將土地調查工作做的更扎實、更細致，應該將遙感技術和傳統(tǒng)常規(guī)的實地調查方法相結合，取長補短，相互配合，這樣才能實現對各種信息的綜合應用，為我國的土地資源調查、利用和保護提供更精確的數據，為我國的國土資源管理帶來飛躍式的進步。

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