第三章、遥感图像分析与处理(1)

第一节遥感图像的种类摄影成像摄影是通过成像设备获取物体影像的技术第一节航空遥感图像的种类摄影成像摄影是通过成像设备获取物体影像的技术航空摄影的种类（1）按感光胶片和所用的波段分类：普通黑白摄影：用全色黑白感光片，感受可见光范围内各种色光，用途广。黑白红外摄影：用黑白红外感光片和近红外滤光片组合起来摄影，记录近红外短波段（0.76μm～1.4μm）和可见光范围的信息。对水体和植被反映明显，具有较大的反差和地面分辨率。天然彩色摄影：用彩色感光片，记录可见光波段的信息。信息量比黑白象片丰富得多。彩色红外摄影：用彩红外感光片，记录绿、红、近红外（0.5～0.9μm）信息。一般在摄影机物镜上套一个黄色滤光片，以消除蓝、紫光。在彩红外摄影中：绿光感光蓝色红光感光绿色近红外感光红色红外线对大气层的穿透力强，彩红外象片一般比天然彩色象片鲜艳得多。多光谱摄影：用摄影机镜头、滤光片、感光片的几种不同组合，同时对一个地区进行几个不同波段的摄影，得到多个波段的航片，从而得到合成象片。第二节摄影像片的几何特征摄影比例尺即航片上某线段l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。fH比例尺=f/H像平面投影中心地物地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。fH0h1h2101hHfm201hHfm比例尺：01Hfm投影变换航片是中心投影，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。ABCDabcd中心投影ABCDabcd正射投影中心投影和正射投影的区别航片为中心投影，地形图为垂直投影，二者的根本区别在于：正射投影与投影距离无关性。正射投影:比例尺和投影距离无关中心投影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变H1H2f正射投影中心投影两种投影方式在地面水平且像片也水平时，无差异。投影面倾斜的影响正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同倾斜水平ABCabcHf比例尺f/H地形起伏的影响地形起伏对正射投影无影响对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同ABCBACabcabcA’C’C’A’投影差：因地形起伏引起的像点位移，，称为像片投影差；对应在地面部分为地面投影差。hhHRhhHrhhSnNRrA0A’hha0aH-hfHAh地面点像点航空象片的特性2.航空象片的主要点和线：由于航片一般会有一定倾斜，故有一些具有特殊性质的象点：象主点（O）：主光轴SO与象面的交点，即象片中心点。象底点（n）：S的铅垂线与象面的交点。等角点（c）：倾斜角的分角线与象面的交点。主垂面：包含主垂线与主光轴的平面。主纵线（VV）：主垂面与象面的交线，通过象主点和象底点。主横线（hoho）：与主纵线垂直且通过象主点。等比线（hchc）：通过等角点且垂直于主纵线，等比线上比例尺不变。航空象片的特性航空象片的主要点和线航空象片的特性3.象片比例尺计算和象片纠正：（1）象片比例尺：求小区域和点的比例尺：h为地形起伏，H0为平均高程面。右图中以T0为起始面，其航高为H0，则有：航测部门提供的航高为象主点的航高，称为“主比例尺”。求平均比例尺：d1，d2，……dn通过象片中心。hHfM01001HfMCDcd2021hHfMABab1011hHfMEGeg)(112211nnDdDdDdnMfH0geacbdEGCDABST2T0T1h2h1航空象片的特性（2）投影差：∵△Saa0∽△SA0A0∴又∵△Sao∽△AA0A0∴∴同理，ao、bo为象点到象主点的距离，即r。；以h表示aa0、bb0，则有：rHhh000'AAHfaaaofhAAa00'boHhbbb0rHhhShaaABA0A0hbB0b0a0bofHOB0T0••••第3章航空遥感—航空象片的特性投影差规律（对于水平象片）：投影差大小与象点距离象底点的距离成正比，距象底点愈远，h愈大，象底点无象点位移；h与h成正比，h0时，h0，象点离开中心点向外移动；h0时，h0，象点向着象底点移动；h与H成反比，H愈大，h愈小。第三章航空遥感—航空象片的特性（3）倾斜误差：其中，a=aa0，即象点a的位移。rc=ca，象点到等角点的距离，向径。，等比线与象点向径间的夹角。，象片倾斜角f，焦距倾斜误差分布规律：倾斜误差的方向在象点与等角点的连线上；a与rc2（向径）成正比，即离等角点愈远，倾斜误差愈大；当=0或=180时，a=0，即在等比线上象点不因象片倾斜而产生位移；当=90或=270时，Sin=1，即在主纵线上象点的倾斜误差最大；当在0～180时，a0，象点向着等角点方向移动；当在180～360时，a0，象点背着等角点方向移动。所以，水平象片上的矩形在倾斜象片上变为梯形。sinsin2frca第三章航空遥感—航空象片的特性注意：一般使用水平象片，象主点与象底点、等角点重合；象片由于地形起伏边缘部分误差大；工作中只使用中间部分，即使用面积。由航向重叠和旁向重叠部分的中线所围成。（4）象片比例尺测定：平坦地区：在象片四个角上选明显地物点，连接对角线，量出d1，d2及D1、D2，则1/M=（d1/D1+d2/D2）/2。丘陵地区：分区（由于象片各处比例尺不一样），一区内选测点，量d1，d2。N1N1N3N4N2N1d1d2d2d1使用面积ibacd0c0b0a0VconhchcddabVc第三章航空遥感—航空象片判读第三节航空象片判读1.判读标志：形状、大小、色调、阴影、纹理（组合图案）2.判读方法：直接判定、对比分析（与已有的标准象片比较）、逻辑推理。3.判读过程：准备工作：资料准备：选择比例尺、航片收集、说明资料、地形图、专题图等。工具准备：立体镜、放大镜、直尺、透明聚酯薄膜、比例规等。象片图制作：将相邻象片进行拼接，制作象片图。可以分为以下三类：象片镶嵌图：相邻象片重叠部分进行拼接；象片略图：用使用面积镶嵌（切割）；象片平面图：用纠正过的象片拼接而成（已消除了倾斜误差和投影差），用控制点拼接。第三章航空遥感—航空象片判读圈定使用面积熟悉地理概况建立判读标准室内判读：应遵照以下原则：先整体，后局部；从已知到未知；由宏观到微观：如在中小比例尺象片上，先判读水系，后确定分水岭位置，再判读农田、居民点和道路。野外校核：野外调查验证。转绘成图：网格法、光学转绘法。第三章航空遥感—复习思考题1．垂直摄影和倾斜摄影有何区别？2．按摄影的实施方式分类，航空摄影分为几类？3．什么是航向重叠和旁向重叠？4．航片的物理特征包含那些主要内容？5．航片的物理特性主要包括哪些内容？6．影响地物反射能力的因素有那些？7．中心投影有哪些特征？8．正确识别航片上主要的点和线9．航片上因地形起伏引起的投影差计算以及分布规律？10．航片上倾斜误差的计算和分布规律？11．航片的主要判读标志、判读过程包括哪些？12．象片图包括几类？各自的特点。扫描成像类型传感器1）物面扫描成像仪对地面直接扫描成像。2）像面扫描成像仪瞬间在像面上成图像，然后对图像进行扫描成像。逐点逐行以时序方式获取二维图像。1）红外扫描仪2）LandsatMSS(MultispectralScanner)多光谱扫描仪3）LandsatTM(ThematicMapper)4）NOAA,FY-AVHRR扫描仪物面扫描成像仪1）线阵列推扫式扫描仪SpotHRV(HighResolutionVisiblerangeinstrument)平面反射镜将地面辐射信号反射到反射镜组，聚焦在CCD线阵列元件，不需要摆动扫描镜，可以推扫方式获取沿轨道的连续图像带。像面扫描成像仪CCD探测器可控平面反射镜倾斜视场垂直视场2)电视录像机面阵列探测器式传感器。Landsat-1,2搭载反束光导摄影机（RBV）。像面扫描成像仪物镜光导靶面消去灯扫描电子束光电倍增管利用物镜构像，聚焦在光导靶面，利用电子枪对靶面扫描。成像光谱仪类似于多光谱扫描仪(构造于像面扫描仪或物面扫描仪类似)，但具有更多通道（256，288）波段分辨率在10nm以下，接近于连续光谱。高光谱数据对应于海量数据。存储考虑压缩；有效波段的选择，波段宽度和空间分辨率的灵活改变。成像光谱仪（ImagingSpectrometer）1）侧视雷达真实孔径雷达：侧视雷达向侧面发射一束脉冲，地物的反射回波，由天线收集，记录。合成孔径雷达：利用一个小天线作为单个辐射单元，沿一直线方向不断移动，在移动中选择若干位置发射信号，接收相应的发射位置的回波信号，存贮接收信号的振幅和相位。微波成像类型传感器合成孔径雷达：在不同位置接收同一地物的回波信号。4－3微波成像类型传感器目标目标真实孔径雷达：在同位置接收目标的回波信号。2）微波辐射计微波辐射计直接接收物体发射的微波，测定的物体微波辐射能量可用亮度温度来表征。将辐射计的天线设计成扫描方式，可以获得一个扫描区域的亮度温度图。1）微波散射计微波散射计是测量地物表面（体积）的散射或反射特性，用于研究极化和波长变化对目标散射特征的影响。2）雷达高度计根据往返双程的时延，测量计算到目标距离。3）无线电地下探测器测量地下及其分界的装置。煤层探测仪非成像类型传感器