遥感图像获取与分析教案.doc

1教案2006 2007 学年第 2 学期学学院院地球科学学院地球科学学院系系(实验室实验室)地理信息教研室课课 程程 名名 称称遥感技术2教案首页课程名称遥感技术课程编号131013总计：56 学时讲课：46 学时实验：10 学时上机：学时学分3.5类别必修课（）选修课（）理论课（）实验课（）任课教师职称助教、教授授课对象专业班级：地信 04 级共4个班基本教材和主要参考资料基本教材：遥感导论，梅安新等，高等教育出版社 2001主要参考资料：1、遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，19992、遥感图像获取与分析，朱述龙等，20003、Computer Processing of Remotely-Sensed Images,An Introduction Third EditionPaul M.Mather，2005 The University if Norttingham，教学目的要求通过本门课程学习，使学生掌握遥感成像、遥感图像处理、遥感图像目视和计算机解译的基本原理和方法，了解遥感在地球科学及其相关领域的应用，并着重认清遥感在 GIS 领域的作用和地位，为后续地理信息系统原理、遥感制图等课程的学习打下基础。教学手段多媒体教学，辅助板书。教学方法课堂讲授，启发式教学，课堂讨论，当堂测试，提问式教学，学生讲授，师生互动。教学重点难点教学重难点：掌握遥感成像、遥感图像处理、遥感图像目视和计算机解译的基本原理和方法，了解遥感在地球科学及其相关领域的应用，认清遥感在 GIS 领域的作用和地位。考核方式闭卷考试，考勤，平时作业。其它要求严格考勤，注重学生课堂表现及平时作业情况，课下作业，考勤等占学生成绩的比率（20-30%）。3第一章第一章绪论绪论(Introduction)课序课序 1学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括讲解遥感的概念与技术系统组成。介绍遥感发展概况及发展趋势。介绍遥感与地理信息系统的关系以及应用。教学思路教学思路：从各方面介绍遥感的概念，并通过讲解遥感技术的特点及组成，使学生对遥感技术有一定的基本认识。简要介绍遥感的研究历史、现状及发展趋势，并结合本专业介绍其应用。教学重点与难点教学重点与难点：遥感的基本概念和技术系统思考练习题（思考练习题（作业题）：简述遥感概念及技术组成?什么是 3S 技术，简述其关系及应用?教学内容提要教学内容提要：第一节遥感的基本概念一、遥感。1.基本概念：广义和狭义2.遥感数据流程第二节遥感技术的特点一、宏观性、综合性二、多波段性三、多时相性第三节遥感的分类一、按照工作平台不同分类本章主要阅读的文献本章主要阅读的文献资料：资料：遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，1999遥感导论，梅安新等，高等教育出版社2001外文词汇：外文词汇：Remote Sensing遥感辅助教学情况：辅助教学情况：多媒体多媒体 第一章 1-664二、按照工作波段分三、按照应用目的分四、按照资料记录方式分五、按照传感器的工作方式分第四节 遥感技术系统一、遥感技术系统组成二、关键技术第五节 遥感发展简史一、遥感发展概况1)萌芽阶段2)航空遥感阶段3)航天遥感阶段课后小结：遥感概念，遥感特点，遥感技术系统组成，遥感发展。课后小结：遥感概念，遥感特点，遥感技术系统组成，遥感发展。板书设计：板书设计：第一节遥感的基本概念一、遥感。1.基本概念：广义和狭义2.遥感数据流程第二节遥感技术的特点一、宏观性、综合性二、多波段性三、多时相性第三节遥感的分类一、按照工作平台不同分类按照工作波段分三、按照应用目的分四、按照资料记录方式分五、按照传感器的工作方式分第四节 遥感技术系统一、遥感技术系统组成第五节 遥感发展简史一、遥感发展概况1)萌芽阶段2)航空遥感阶段3)航天遥感阶段5课序课序 2学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括讲解遥感的概念与技术系统组成。介绍遥感发展概况及发展趋势。介绍遥感与地理信息系统的关系以及应用。教学思路教学思路：介绍遥感的研究历史、现状及发展趋势，并结合本专业介绍其应用。教学重点与难点教学重点与难点：遥感的基本概念和技术系统思考练习题（思考练习题（作业题）：简述遥感概念及技术组成?什么是 3S 技术，简述其关系及应用?遥感有哪些应用？教学内容提要教学内容提要：第六节 我国遥感发展概况一、国内遥感发展历史二、国内主要遥感机构三、国内主要遥感网站及期刊第七节 当前遥感发展的主要特点与展望一、新技术二、新应用。3S 技术第八节 遥感在地理学中的作用与意义一、遥感已成为地理研究的重要信息源6二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法三、3S 技术密切结合第九节 遥感应用一、遥感在资源调查方面的应用二、遥感在环境监测评价等方面的应用三、在区域分析及建设规划方面的应用四、遥感在全球性宏观研究中的应用五、遥感在其它方面的应用课后小结课后小结：结合专业特点说明遥感新技术以及发展趋势结合专业特点说明遥感新技术以及发展趋势，结合遥感的结合遥感的特点说明遥感的应用。特点说明遥感的应用。板书设计：板书设计：第六节 我国遥感发展概况一、国内遥感发展历史二、国内主要遥感机构三、国内主要遥感网站及期刊第七节 当前遥感发展的主要特点与展望一、新技术二、新应用。3S 技术第八节 遥感在地理学中的作用与意义一、遥感已成为地理研究的重要信息源二、遥感已成为地理研究的重要手段和方法三、3S 技术密切结合第九节 遥感应用一、遥感在资源调查方面的应用二、遥感在环境监测评价等方面的应用三、在区域分析及建设规划方面的应用四、遥感在全球性宏观研究中的应用7第二章第二章遥感的物理基础遥感的物理基础课序课序 3学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括讲解电磁波谱与电磁辐射。太阳与地球的电磁波谱与电磁辐射。地物的反射光谱特性教学思路教学思路：先讲解电磁波谱与电磁辐射的基本概念，然后结合各种图解讲述太阳与地球的电磁波谱与电磁辐射，以及它们之间的典型区别。教学重点与难点教学重点与难点：电磁波谱与电磁辐射的基本概念，太阳与地球的电磁辐射特征。思考练习题（思考练习题（作业题）：何为电磁波与电磁波谱？植被、水体、土壤的反射光谱曲线有何特征。教学内容提要教学内容提要：第一节 电磁波与电磁波谱一、电磁波及其特性1)电磁波的概念。2)电磁辐射。3)电磁波的特性。二、电磁波谱1)电磁波谱的概念。2)遥感常用的电磁波波段的特性。三、电磁辐射源本章主要阅读的文献本章主要阅读的文献资料：资料：遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，1999遥感导论，梅安新等，高等教育出版社2001外文词汇：外文词汇：ElectroMagneticSpectrum电磁波谱辅助教学情况：辅助教学情况：多媒体多媒体 第二章81)太阳辐射。2)地球辐射。3)太阳辐射与地球辐射的各自特点及差异。4)人工辐射源。第二节 地物的光谱特性一、地物的反射光谱特性1)地物的反射率。2)地物的反射光谱曲线。典型地物的反射光谱曲线。课后小结课后小结：本次课主要讲解的内容是地磁波和电磁波谱的概念本次课主要讲解的内容是地磁波和电磁波谱的概念，太阳太阳与地球作为遥感系统中重要的辐射源，它们辐射有何特点。与地球作为遥感系统中重要的辐射源，它们辐射有何特点。板书设计：板书设计：第一节 电磁波与电磁波谱一、电磁波及其特性1)电磁波的概念。2)电磁辐射。3)电磁波的特性。二、电磁波谱1)电磁波谱的概念。遥感常用的电磁波波段的特性。三、电磁辐射源1)太阳辐射。2)地球辐射。太阳辐射与地球辐射的各自特点及差异。3)人工辐射源。第二节 地物的光谱特性一、地物的反射光谱特性1)地物的反射率。2)地物的反射光谱曲线。典型地物的反射光谱曲线。9课序课序 4学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括地物的发射光谱特性。大气和环境对遥感的影响。教学思路教学思路：结合实例讲解地物的发射光谱特性，以及大气和环境对遥感的影响。教学重点与难点教学重点与难点：黑体辐射及黑体辐射特性，大气的散射作用。教学内容提要教学内容提要：第二节 地物的光谱特性二、地物的发射光谱特性1)黑体及黑体辐射2)黑体辐射定律3)地物的发射率和基尔霍夫定律4)黑体的微波辐射5)地物的发射光谱三、地物的透射光谱特性第三节 大气和环境对遥感的影响一、大气的成分和结构二、大气对太阳辐射的影响大气的吸收作用大气的散射作用三、大气窗口四、环境对地物光谱特性的影响课后小结课后小结：本次课主要讲解的内容是地物的发射光谱特性本次课主要讲解的内容是地物的发射光谱特性，以及大气以及大气和环境对遥感的影响，它们都属于遥感技术的物理基础。和环境对遥感的影响，它们都属于遥感技术的物理基础。板书设计：板书设计：第二节 地物的光谱特性二、地物的发射光谱特性三、地物的透射光谱特性第三节 大气和环境对遥感的影响。一、大气的成分和结构二、大气对太阳辐射的影响三、大气窗口四、环境对地物光谱特性的影响10课序课序 5学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括总结遥感的物理基础。介绍目前遥感卫星的发展状况，放映关于遥感卫星的科教片。教学思路教学思路：从遥感的定义，扩展到遥感的技术组成，然后总结复习前面所学的章节，接着讲述遥感技术的重要组成部分遥感平台，并结合科教片介绍遥感卫星。教学重点与难点教学重点与难点：让学生从感性上了解遥感卫星从发射到运行的基本过程和原理。教学内容提要教学内容提要：一、总结前两章内容。1）遥感的定义及组成。2）遥感的物理基础。二、放映遥感卫星科教片。（大约 75 分钟左右）三、结合科教片简单介绍遥感卫星的一些基本知识。12第三章第三章遥感成像原理与遥感图像特征遥感成像原理与遥感图像特征课序课序 6学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括遥感平台的概念及类型。遥感卫星平台。教学思路教学思路：从遥感的定义，引申到遥感平台的定义，从遥感的发展，引申到遥感平台的发展，并结合上节课的科教片介绍遥感卫星。教学重点与难点教学重点与难点：让学生全面认识遥感平台的定义和类型，重点讲解遥感陆地资源卫星。思考练习题思考练习题：MSS 传感器、TM 传感器各有何特点。教学内容提要教学内容提要：第一节 遥感平台一、遥感平台的定义和类型。地面平台、航空平台、航天平台。二、二、遥感卫星平台1、气象卫星系列1)气象卫星概述；2)气象卫星的特点；3)气象卫星的应用领域；4)我国的气象卫星情况介绍。2、陆地卫星系列1)主要的陆地资源卫星介绍2)陆地卫星的运行特点3)Landsat 系列陆地卫星介绍本章主要阅读的文献本章主要阅读的文献资料：资料：遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，1999遥感导论，梅安新等，高等教育出版社2001遥感图像获取与分析，朱述龙等，2000微波遥感原理，舒宁，武汉测绘科技大学出版社 2000外文词汇：外文词汇：sun-synchronousorbit太阳同步轨道MSS：多光谱扫描仪TM：主题绘图仪HRV：高分辨率成像系统辅助教学情况：辅助教学情况：多媒体多媒体 第三章13课序课序 7学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括遥感平台的概念及类型。遥感卫星平台。教学思路教学思路：复习上节课讲解的遥感平台的内容，继续讲解陆地资源卫星其他系列。教学重点与难点教学重点与难点：让学生全面认识遥感平台的定义和类型，重点讲解遥感卫星陆地资源卫星。思考练习题思考练习题：SPOT 卫星有何特点？从网上了解一些中巴资源卫星的知识。教学内容提要教学内容提要：遥感卫星平台2.陆地卫星系列1)SPOT 系列陆地卫星介绍2)IKONOS 陆地卫星介绍3)QuickBird 陆地卫星介绍4)中巴资源卫星 CBERS 介绍3、海洋卫星系列1)海洋遥感的特点2)主要的海洋卫星简介板书设计：板书设计：遥感卫星平台2.陆地卫星系列1)SPOT 系列陆地卫星介绍2)IKONOS 陆地卫星介绍3)QuickBird 陆地卫星介绍4)中巴资源卫星 CBERS 介绍海洋卫星系列1、海洋遥感的特点2、主要的海洋卫星简介14课序课序 8学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括遥感摄影成像原理。遥感扫描成像原理。教学思路教学思路：本节主要介绍遥感成像原理，包括根据传感器成像方式的不同可以分为遥感摄影成像、扫描成像和微波成像。教学重点与难点教学重点与难点：重点让学生理解摄影成像、扫描成像和微波成像的区别，以及摄影成像和扫描成像的原理。思考练习题（思考练习题（作业题）：中心投影有何特点？何为像点位移？教学内容提要教学内容提要：第二节 摄影成像一、一、摄影机1)分幅式摄影机2)全景式摄影机3)多光谱摄影机4)数码摄像机二、摄影相片的几何特性1)像片的投影2)像片的比例尺3)像点位移三、摄影胶片的物理特性1)摄影胶片的物理特性2)遥感摄影胶片的类型板书设计：板书设计：第四节 摄影成像一、摄影机二、摄影相片的几何特性三、摄影胶片的物理特性第五节 扫描成像一、光/机扫描成像二、固体自扫描成像三、高光谱扫描成像15第五节第五节 扫描成像扫描成像一、光/机扫描成像1)概念2)工作原理3)几种光机扫描仪二、固体自扫描成像1)概念2)工作原理3)几种固体自扫描仪三、三、高光谱扫描成像1)概念2)特点16课序课序 9学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括微波遥感与成像。遥感图像的特征。教学思路教学思路：本节主要介绍微波遥感的特点和成像原理，以及遥感图像的特征。教学重点与难点教学重点与难点：重点让学生理解微波遥感的特点、成像原理、侧视雷达的分辨率；理解遥感图像的特征思考练习题：思考练习题：侧视雷达的特点？教学内容提要教学内容提要：第六节第六节 微波遥感与成像微波遥感与成像一微波遥感的定义和特点二主动微波遥感1)雷达雷达的用途、雷达的工作方式2)侧视雷达侧视雷达的投影方式侧视雷达的分辨率3)合成孔径侧视雷达真实孔径与合成孔径合成孔径雷达的方位分辨率三被动微波遥感第七节第七节 遥感图像特征遥感图像特征一、遥感图像的空间分辨率二、遥感图像的光谱分辨率板书设计：板书设计：第六节 微波遥感成像一、微波遥感的定义和特点二、主动微波遥感三、被动微波遥感第七节 遥感图像特征一、遥感图像的空间分辨率二、遥感图像的光谱分辨率三、遥感图像的辐射分辨率四、遥感图像的时间分辨率17三、遥感图像的辐射分辨率四、遥感图像的时间分辨率本章小结本章小结：本章主要讲解了遥感平台，遥感传感器和遥感图像特征。具体内容如下：1)地球资源卫星的特点及主要地球资源卫星（Landsat、SPOT）获取的图像的基本特点（分辨率、单幅图像的地面覆盖范围等）。气象卫星和海洋卫星的特点。2)遥感传感器的概念,传感器的组成及其成像原理，不同传感器获取的图像性质。3)MSS、TM、HRV 三种类型传感器的特点（波段数、成像方式、图像空间分辨率等）。4)微波传感器、雷达、（真实孔径/合成孔径）侧视雷达的基本概念。5)空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率的基本概念。18第四章第四章遥感图像处理遥感图像处理课序课序 10学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括遥感图像处理包括的内容。光学原理与遥感图像的光学处理。教学思路教学思路：首先介绍本章的基本内容及遥感图像处理的内容和目的，然后讲解光学原理与遥感图像的光学处理。教学重点与难点教学重点与难点：重点让学生了解遥感图像处理的内容和目的，本节课重点讲解遥感图像的光学处理的原理和方法。思考练习题：思考练习题：遥感图像处理包括哪些内容？教学内容提要教学内容提要：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，可以提高图像的视觉效果。（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。2、颜色的性质：所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长吸收的结果。颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。（1）明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。物体反射率越高，明度就越高。本章主要阅读的文献本章主要阅读的文献资料：资料：遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，1999遥感导论，梅安新等，高等教育出版社2001遥感图像获取与分析，朱述龙等，2000外文词汇：外文词汇：Mosaicking：镶嵌Geometric Correction几何校正The Image Histogram:影像直方图Enhancements增强辅助教学情况：辅助教学情况：多媒体多媒体 第四章19（2）色调：是色彩彼此相互区分的特性。（3）饱和度：是色彩纯洁的 程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。3、颜色立体（1）颜色立体：（2）孟赛尔颜色立体：二、二、光学增强处理彩色合成加色法彩色合成减色法彩色合成光学增强处理 相关掩膜处理方法相关掩膜处理方法：。改变对比度改变对比度：使用两张同波段同地区的负片（或正片）进行合成，一张反差适中，另一张反差较小，合成后反差一般加大，从而提高了对比度；显示动态变化：显示动态变化：不同时相同一地区的正负片影像叠合掩膜。边缘突出：边缘突出：光学信息的处理图像的相加和相减遥感黑白影像的假彩色编码加色法彩色合成减色法彩色合成课堂小结课堂小结：本节主要讲解了遥感图像的光学原理与光学处理，光学图像处理与数字图像处理在有些方面很类似，理解光学图像的处理的方法对后面的学习数字图像处理有很大帮助。板书设计：板书设计：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2、颜色的性质：3、颜色立体二、光学增强处理彩色合成光学信息的处理20课序课序 11学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括辐射畸变产生的原因及纠正的方法。几何畸变产生的原因及纠正的方法。教学思路教学思路：首先介绍数字图像与光学图像的区别，然后讲解数字图像处理包括哪些内容，本节课主要讲解辐射纠正和几何纠正。教学重点与难点教学重点与难点：几何畸变产生的原因及纠正的方法，以及多项式几何纠正法的过程。思考练习题（作业题思考练习题（作业题）：叙述遥感数字图像多项式几何纠正法的过程？教学内容提要教学内容提要：第二节第二节 数字图像的校正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一、数字图像及其直方图二、辐射校正（Radiometric correction）影响辐射畸变的因素直方图最小值去除法回归分析法三、几何校正1、遥感影像变形的原因2、几何畸变校正对所获遥感影像进行形状上的纠正，使之与标准图像或地图几板书设计：板书设计：第二节 数字图像纠正一、数字图像处理及其优点二、直方图三、辐射纠正四、几何纠正1.遥感影像变形的原因2、几何畸变校正3.遥感数据的镶嵌处理21何整合。是遥感影像增强、处理前的必须步骤.系统纠正（几何粗纠正）非系统纠正（几何精纠正）几何精纠正过程3遥感数据的镶嵌处理数字影像镶嵌的原理是：如何将多幅影像从几何上拼接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。课堂小结课堂小结：本节主要讲解了射畸变产生的原因及纠正的方法本节主要讲解了射畸变产生的原因及纠正的方法，以以及几何畸变产生的原因及纠正的方法及几何畸变产生的原因及纠正的方法，重难点内容是多项式几何纠正重难点内容是多项式几何纠正法的过程与步骤。法的过程与步骤。22课序课序 12学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括遥感数字图像增强的目的和方法。教学思路教学思路：首先回顾数字图像的特点，然后讲解数字图像直方图的概念，接着讲解遥感数字图像增强的目的和几种方法。教学重点与难点教学重点与难点：数字图像直方图，对比度变换，空间滤波，彩色变换。思考练习题思考练习题：遥感数字图像增强的目的？什么是直方图均衡？平滑和锐化的概念和目的。什么是真彩色合成和标准假彩色合成？教学内容提要教学内容提要：第三节第三节 遥感数字图像增强遥感数字图像增强一、图像直方图图像直方图的概念图像直方图的概念：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（或者出现的个数）的分布图。直方图的作用直方图的作用：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。二、对比度变换概念概念：是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度比度，从而改善图像质量的图像处理方法。方法方法：对比度线性变换和非线性变换。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。非线性变换非线性变换：变换函数为非线性函数时，即为非线性变换。直方图均衡；指数变换、对数变换；直方图正态化。板书设计：板书设计：第三节 遥感数字图像增强一、图像直方图二、对比度变换三、空间滤波四、彩色变换23三、空间滤波空间滤波空间滤波：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。空间滤波的种类空间滤波的种类 起平滑作用（低通滤波）起平滑作用（低通滤波）中值滤波、均值滤波等 起锐化作用（高通滤波）起锐化作用（高通滤波）检测水平边界滤波、检测垂直边界滤波、非定向边缘检测滤波、罗伯特梯度、拉普拉斯边缘增强四、四、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；HLS 变换彩色合成：真彩色合成、假彩色合成、标准假彩色合成。课堂小结：课堂小结：回顾本节课主要讲解的遥感数字图像增强的几种方法，并加以比较。24课序课序 13学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括1遥感数字图像增强的方法。2遥感多源信息复合。教学思路教学思路：首先回顾上节课讲的遥感数字图像增强的方法，然后讲解遥感数字图像增强的其他方法，最后讲解遥感多源信息的复合的方法。教学重点与难点教学重点与难点：图像运算，多光谱变换，多源信息复合。思考练习题思考练习题：遥感数字图像多光谱变换的实质和目的是什么？叙述遥感多源信息复合的基本过程。教学内容提要教学内容提要：第三节第三节遥感数字图像增强遥感数字图像增强五、五、图像运算概念概念：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：原理：地物不同波段的光谱差异。方法：方法：比值运算；差值运算；六、六、多光谱变换 多光谱变换多光谱变换:针对多光谱影像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。板书设计：板书设计：第三节 遥感数字图像增强五、图像运算六、多光谱变换第四节 多光谱变换一、遥感信息的复合二、遥感与非遥感信息的复合251、K-L 变换：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.2、K-T 变换：变换：KT 变换是 KauthThomas 变换的简称，也称缨帽变换。这种变换也是一种线性组合变换，其变换公式为：Y=BXX、Y 分别为变换前后多光谱空间的像元矢量；B 为变换矩阵。第四节第四节多源信息复合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.一、一、遥感信息的复合1.不同传感器的遥感数据复合2.不同时相的遥感数据复合二、遥感与非遥感信息的复合课堂小结课堂小结：本章主要讲遥感图像处理的内容，遥感图像包括数字图像和光学图像，图像处理又包括辐射处理、几何纠正、图像增强。本章为该课程的重点章节，要求全面理解。26第五章第五章遥感图像遥感图像目视解译与制图目视解译与制图课序课序 14学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括1遥感图像解译的概念及方法。2遥感图像目视解译的原理。教学思路教学思路：当获取了遥感图像之后，还需要从遥感影像上获取目标地物信息，这个过程即为遥感图像解译。遥感图像解译包括目视解译和计算机解译，本章主要讲解目视解译的原理和方法。教学重点与难点教学重点与难点：遥感图像解译，目视解译，计算机解译。思考练习题：思考练习题：什么是遥感图像解译?。教学内容提要教学内容提要：影像解译影像解译：从遥感影像上获取目标地物信息的过程。既按照应用目的，将影像中代表不同地物的像元区别开，也称为影像分类，信息提取。遥感图像解译分为两种：目视解译目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。遥感图像计算机解译遥感图像计算机解译：以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征，结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。本章主要阅读的文献本章主要阅读的文献资料：资料：遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，1999遥感导论，梅安新等，高等教育出版社2001遥感图像获取与分析，朱述龙等，2000微波遥感原理，舒宁，武汉测绘科技大学出版社 2000辅助教学情况：辅助教学情况：多媒体多媒体 第五章27目视解译的特点第一节第一节 遥感图像目视解译原理遥感图像目视解译原理一、一、遥感图像目标地物的识别特征1)目标地物特征地物本身的性质、形态等特征在像片上的反映，这些影像特征统称为解译标志。2)目标地物识别特征色调色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）颜色颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。阴影：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。形状形状：目标地物在 遥感图像上呈现的外部轮廓。纹理：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。大小：大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。位置位置：指目标地物分布的地点。图形图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。相关布局相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。二、二、目视解译的生理与心理基础心理特点对遥感图像解译的影响遥感图像知觉形成的客观条件板书设计：板书设计：第五章 遥感图像目视解译第一节 遥感图像目视解译原理影像解译目视解译计算机解译一、遥感图像目标地物的识别特征二、目视解译的生理与心理基础28课序课序 15学时学时：2 学时基本内容基本内容：遥感图像目视解译的方法，遥感制图介绍。教学思路教学思路：不同类型遥感图像有各自的特点，其目视解译的方法也是有差别的，本节课主要讲解不同类型遥感图像的目视解译方法。教学重点与难点教学重点与难点：各种类型遥感图像的目视解译方法；遥感制图。思考练习题思考练习题：近红外图像、热红外图像、微波图像各有何特点?。教学内容提要教学内容提要：第二节第二节 遥感图像目视解译基础遥感图像目视解译基础一、一、遥感摄影像片的判读遥感摄影像片的判读1、遥感摄影像片的种类2、遥感摄影像片特点与解译标志（1）摄影像片的特点（2）摄影像片的解译标志3、遥感摄影像片的判读方法 可见光黑白像片和黑白红外像片解译 彩色像片与彩红外像片解译 热红外像片的解译二、二、遥感扫描影像的判读遥感扫描影像的判读1、常见遥感扫描影像的主要特点及其应用 MSS 影像：不同卫星上的波段对比;MSS 各波段应用范围(重点)。TM 影像：TM 影像与 MSS 影像的对比 波段设置板书设计：板书设计：第五章 遥感图像目视解译第二节 遥感图像目视解译基础一、遥感摄影相片的判读二、遥感扫描影像的判读三、微波影像的判读四、目视解译的原理与步骤第三节 遥感制图一、遥感影像地图二、常规制作遥感影像地图三、计算机辅助遥感制图29 主要应用 SPOT 影像：产品形式 主要应用 1 绿、2 红、3 近红外、4 短波红外。其他遥感影像2、遥感扫描影像特征与解译方法三、微波影象的判读1、微波影像的特点2、微波影像的应用范围3、影像解译标志及地物影像特征4、微波影像的判读四、目视解译方法与基本步骤1.目视解译方法2.目视解译步骤第三节第三节 遥感制图遥感制图一、遥感影像地图1)遥感影像地图的特点2)遥感影像地图的发展趋势二、常规制作遥感影像图三、计算机辅助遥感制图课堂小结课堂小结：本节课主要讲解不同类型遥感图像的目视解译方法以及遥感制图的过程与方法。要求学生熟练掌握教材上举的图像目视解译的几个例子。30第六章第六章遥感遥感数字图像计算机解译数字图像计算机解译课序课序 16学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括1遥感数字图像的性质与特点。2遥感数字图像的自动分类。教学思路教学思路：随着计算机技术的发展，遥感图像的计算机自动解译的应用越来越广泛。本节课主要介绍遥感数字图像计算机解译的具体方法。教学重点与难点教学重点与难点：遥感数字图像的表示方法；监督分类与非监督分类。思考练习题：思考练习题：何为监督分类与非监督分类？他们有何区别？教学内容提要教学内容提要：第一节第一节 遥感数字图像的性质与特点遥感数字图像的性质与特点遥感数字图像的计算机解译：定义和目标一、遥感数字图像二、遥感数字图像的特点三、遥感数字图像的表示方法四、航空像片的数字化第二节第二节 遥感数字图像的自动分类遥感数字图像的自动分类计算机解译（计算机分类、计算机判读）定义定义：以遥感数字影像为研究对象，利用计算机对影像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选择特征，并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠的子空间，然后将影像中的各本章主要阅读的文献本章主要阅读的文献资料：资料：遥感原理、方法和应用，孙家抦等，测绘出版社，1999遥感导论，梅安新等，高等教育出版社2001遥感图像获取与分析，朱述龙等，2000模式识别，边肇祺等清华大学出版社，2000外文词汇：外文词汇：Maximum Likelihood最大似然比分类法ArtificialNeuralNetworks人工神经网络辅助教学情况：辅助教学情况：多媒体多媒体 第六章31个像元归划到各个子空间去。实质实质：通过计算机处理，根据一定的判断规则，对每个像元按照像元值给出对应类别，自动输出地物目标的识别分类结果，达到大致区分遥感图像中多种地物的目的。特点特点：定量分析遥感图像计算机分类方法遥感图像计算机分类方法：监督分类法和非监督分类法。一、监督分类法概念概念: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。关键关键：选择样区、训练样本、建立判别函数（可以是一些列规则，可是某种数学函数）。二、非监督分类法概念概念：不选取像元集作为训练区；即不知道任何类别具备什么特征，主要根据所有像元彼此之间的相似度大小进行归类合并（将相似度大的像元归为一类）的方法；然后再对每个类别的具体地理意义根据地面调查或者已知类型的数据比较后确定。特点特点：先分类，后定性；分类后再对各类别赋予属性不需要训练样本，依据像素间的相似程度进行分类分类标准：同类别的像素之间的距离尽可能的小，不同类别的像素的距离尽可能的大课堂小结课堂小结：回顾本章讲解的内容，补充讲解遥感数字图像计算机自动分类的特点，以及分类精度的问题。板书设计：板书设计：第六章 遥感数字图像计算机解译第一节 遥感数字图像的性质与特点遥感数字图像遥感数字图像的特点遥感数字图像的表示方法航空像片的数字化第二节 遥感数字图像自动分类一、监督分类法二、非监督分类法32课序课序 17学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括1监督分类法。2非监督分类法。教学思路教学思路：遥感数字图像计算机解译包括两大类方法，监督分类法和非监督分类法，本节课将具体讲解这几种分类的过程和方法。教学重点与难点教学重点与难点：教学重难点为监督分类和非监督分类的几种具体方法。思考练习题思考练习题：解释下列计算机分类方法的具体过程：最小距离法、多级切割法、最大似然比法、K-最邻近判别法、K 均值聚类法、动态聚类法。教学内容提要教学内容提要：第二节第二节 遥感数字图像的自动分类遥感数字图像的自动分类一、监督分类1)最小距离分类法2)多级切割分类法（盒式分类法）通过设定在各轴上的一系列分割点，将多维特征空间划分成分别对应不同分类类别的互不重叠的特征字空间的分类方法。3)特征曲线窗口分类法4)最大似然比分类法(Maximum Likelihood)通过求出每个像素对于各类别的归属概率，把该像素分到归属概率最大的类别中去的方法。5)K-最邻近判别法二、非监督分类板书设计：板书设计：第二节 遥感数字图像自动分类一、监督分类最小距离分类法多级切割分类法（盒式分类法）特征曲线窗口分类法最大似然比分类法K-最邻近判别法二、非监督分类1)K 均值聚类法2)动态聚类法3)平行管道法331)K 均值聚类法过程：第一步：适当选取 m 个类的初始中心 Z(1)1,Z(1)2，Z(1)3，根据经验直观选取；随机分 m 类，计算每类中心，作为初始中心。最大最小距离定位法，找出初始中心。第二步：对所有样本按最小距离法（到哪一类中心的距离最小就属于哪一类）分到每一个类中去。第三步：根据上一步的分类结果，重新计算每一类的聚类中心。第四步：比较聚类中心是否发生改变，如果都不变，分类结束，否则转到第二步迭代。2)动态聚类法在初始状态给出图像粗糙的分类，然后基于一定原则在类别间重新组合样本，直到分类比较合理为止。3)平行管道法三、监督分类与非监督分类方法比较根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。第三节第三节 图像分类中的有关问题图像分类中的有关问题一、未充分利用遥感图像提供的多种信息二、提高遥感图像分类精度受到限制1)大气状况的影响：2)下垫面的影响：3)其他因素的影响：课堂小结：课堂小结：本节内容用到很多模式识别相关知识。34课序课序 18学时学时：2 学时基本内容基本内容：包括1遥感图像多种特征的抽取。2遥感图像专家解译系统。教学思路教学思路：遥感图像解译，除了利用地物的光谱特征外，还需利用地物的形状特征和空间关系特征，因此需要提取图像的其他特征。教学重点与难点教学重点与难点：教学重难点遥感图像地物边界特征的提取与描述，以及地物空间关系特征的提取与描述。思考练习题：思考练习题：课外查找关于计算机解译的新方法的资料。教学内容提要教学内容提要：第三节第三节 遥感图像多种特征的抽取遥感图像多种特征的抽取一、地物边界跟踪法。地物边界跟踪的两种方法：第一种方法以图像像元作为跟踪的落脚点。跟踪点的连线作为地物的界线。这种跟踪方法适用于线状物体的跟踪。第二种方法认为地物的界线在相邻地物之间，因此边界跟踪的路径应该从网个相邻地物边界的像元中间穿过这种方法适用于点状地物与面状地物的跟踪。1、点状地物与面状地物的边界跟踪2、线状地物信息检索与跟踪二、形状特征描述与提取1.地物形状特征的描述地物单元边界特征的描述。链码链码定义：一系列具有特定长度和方向的相连的直线段。板书设计：板书设计：第三节 遥感图像多种特征抽取一、地物边界跟踪法二、性状特征描述与提取三、地物空间关系特征描述与提取第四节 遥感图像专家解译系统一、遥感图像解译专家系统的组成二、图像处理与特征提取子系统三、遥感图像解译知识获取子系统四、遥感图像解译专家系统的机理五、计算机解译的主要技术发展趋势352.地物形态特征的提取(1)地物单元的周长 P：(2)地物面积 S(3)线状地物的曲率(4)面状地物的形状系数三、地物空间关系特征描述与提取1、不同地物之间的空间关系空间关系；包含关系；相邻关系；相交关系；相贯关系2、空间关系特征提取与描述（1）方位关系的提取（2）包含关系特征提取与描述（3）相邻关系特征抽取（4）相交关系特征抽取（5）相贯关系特征的