地图学第七章.ppt

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1、地图学第七章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第7章 遥感制图1 1 遥感概述遥感概述2 2 遥感信息的制图应用遥感信息的制图应用3 3 卫星影像图和卫星影像地图卫星影像图和卫星影像地图4 4 从影像生成专题地图从影像生成专题地图5 5 遥感系列制图遥感系列制图1 遥感概述遥感概述1.1 遥感的概念与分类遥感的概念与分类 1.1.遥感的概念遥感的概念 遥感简单的说，它的含义就是遥远的感知，即通过非直接接触目标的方式，而能获取被探测目标的信息，并能通过

2、识别与分类，了解该目标的质量、数量、空间分布及其动态变化的有关特征。遥感技术是指从地面到高空对地球和天体进行观测的各种综合技术总称，由遥感平台、传感仪器、信息接收、处理、应用等部分组成。遥感平台主要有飞机、人造卫星和载人飞船。传感仪器有可见光、红外、紫外摄像机，红外、多谱段扫描仪，微波辐射、散射计，侧视雷达，专题成像仪，成像光谱仪等，并且在不断向多谱段、多极化高分辨率和微型化方向发展。各种传感仪器将记录到的数字或图像信息，通过校正、变换分解、组合等光学图像处理或数字图像处理后，以胶片、图像或数字磁带等方式提供给用户。用户在进行分析判读或在地理信息系统和专家系统支持下，制成专题地图或统计图表，为

3、资源与环境的调查和动态监测，以及军事侦察等提供信息服务。遥感的原理与流程遥感的原理与流程 2.2.遥感的分类遥感的分类 按遥感仪器搭载的工作平台不同分为：航天遥感、航空按遥感仪器搭载的工作平台不同分为：航天遥感、航空遥感和近地面遥感；遥感和近地面遥感；按传感器的工作波段不同分为：可见光与近红外遥感、按传感器的工作波段不同分为：可见光与近红外遥感、热红外遥感、微波遥感；热红外遥感、微波遥感；按具体应用目的不同分为：环境遥感、地质遥感、农业按具体应用目的不同分为：环境遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感、城市遥感等。遥感、林业遥感、城市遥感等。1.21.2 遥感的特点及其应用领域遥感的特点及其应用领

4、域 遥感信息的主要特点可以概括为以下几个方面：遥感信息的主要特点可以概括为以下几个方面：（1 1）宏观性和综合性）宏观性和综合性 （2 2）多波段性）多波段性 （3 3）多时相性）多时相性 在国民经济建设各个领域都得到了广泛的应用。在国民经济建设各个领域都得到了广泛的应用。2 2 遥感信息的制图应用遥感信息的制图应用2.1 2.1 遥感制图的信息源遥感制图的信息源 编制地图，必须要有空间数据，也就是地图的信息源，编制地图，必须要有空间数据，也就是地图的信息源，而遥感信息的判读与制图的目的，就是要从遥感图像上将经而遥感信息的判读与制图的目的，就是要从遥感图像上将经过概括化了的地面信息提取出来，并

5、将其典型特征用地图符过概括化了的地面信息提取出来，并将其典型特征用地图符号表示在二维平面上，以供人们去认识和识别图上所显示的号表示在二维平面上，以供人们去认识和识别图上所显示的离散化、特征化了的信息。离散化、特征化了的信息。1.1.主要信息源主要信息源 截截至至目目前前世世界界各各国国已已经经发发射射的的遥遥感感卫卫星星有有数数十十种种之之多多，例例如如美美国国的的陆陆地地卫卫星星（LandsatLandsat）、气气象象卫卫星星(NOAA)(NOAA)、海海洋洋卫卫星星(Seasat),(Seasat),法法国国的的SPOTSPOT卫卫星星，日日本本的的MOSMOS卫卫星星，JERSJERS

6、卫卫星星、ADESADES卫卫星，欧空局的星，欧空局的ERSERS卫星和印度的卫星和印度的IRSIRS卫星等。卫星等。我国目前经常使用的信息源主要有美国的我国目前经常使用的信息源主要有美国的Landsat-TMLandsat-TM、NOAA-AVHRRNOAA-AVHRR和法国的和法国的SPOT-HRVSPOT-HRV。QuickBird卫星北京公主坟立交桥 QuickBird卫星是2001年10月18日在美国发射成功的目前世界上商业卫星中分辨率最高、性能较优的一颗卫星。它在空间分辨率（0.61米），多光谱成像（1个全色通道、4个多光谱通道）、成像幅宽（16.5公里X 16.5公里）、成像摆角

7、等方面具有显著的优势，能够满足更专业、更广泛应用领域的遥感用户。美国的IKONOS卫星 毛主席纪念堂 IKONOS是美国空间成像公司于1999年9月24日发射升空的世界第一颗高分辨率商用卫星，是由美国洛克希德马丁(Lockheed Martin)公司设计制造的。雷神（Raytheon）公司负责建立地面接收系统和影像处理系统即客户服务系统。IKONOS卫星不仅能够提供高清晰度,分辨率达1米的卫星影像,而且开拓了一个新的更快捷、更经济获得最新地球影像信息的途径。IKONOS的影象的效果接近于航片，行人已可分辨。陆地卫星7号 陆地卫星7号图像 陆地卫星陆地卫星7 7号（原称为地球资源技术卫星）于号（

8、原称为地球资源技术卫星）于19991999年年4 4月月1515日由美国航日由美国航空航天局发射，携带了增强型主题成像传感器（空航天局发射，携带了增强型主题成像传感器（ETM+ETM+）。它是陆地星）。它是陆地星-6-6的的改进型。其特点是具有同改进型。其特点是具有同NASANASA的跟踪和数据中继卫星的横向中继站，还拥的跟踪和数据中继卫星的横向中继站，还拥有数据流中的有数据流中的“海事星海事星”全球定位系统信息，能提供图像定位信息。该卫全球定位系统信息，能提供图像定位信息。该卫星还装有宽带高容量磁带记录仪以及增强主题测绘仪以适度改进陆地卫星星还装有宽带高容量磁带记录仪以及增强主题测绘仪以适度

9、改进陆地卫星-6 6。分辨率。分辨率7070米。米。Spot4卫星 Spot三维卫星影像 Spot对地观测卫星系统是由法国空间研究中心发展的，参与的国家还有比利时和瑞典。系统包含了卫星、对卫星控制和编程的地面设施、图像制作处理和分发的机构等。分辨率10-20米。RADARSAT卫星及图像 RADARSAT卫星是加拿大于95年11月4日发射的，它具有7种模式、25种波束，不同入射角，因而具有多种分辨率、不同幅宽和多种信息特征。适用于全球环境和土地利用、自然资源监测等。分辨率10-30米（工作模式有精细、标准模式）。2.2.空间分辨率及制图比例尺的选择空间分辨率及制图比例尺的选择 空间分辨率即地面

10、分辨率，指遥感仪器所能分辨的最空间分辨率即地面分辨率，指遥感仪器所能分辨的最小目标的实地尺寸，也就是遥感图像上一个像元所对应地小目标的实地尺寸，也就是遥感图像上一个像元所对应地面范围的大小。面范围的大小。由于遥感制图是利用遥感图像来提取专题制图信息的，由于遥感制图是利用遥感图像来提取专题制图信息的，因此在选择遥感图像空间分辨率时要考虑以下两点要素：因此在选择遥感图像空间分辨率时要考虑以下两点要素：一是判读目标的最小尺寸，二是地图成图比例尺。一是判读目标的最小尺寸，二是地图成图比例尺。遥感图像的空间分辨率与地图比例尺有密切关系：空遥感图像的空间分辨率与地图比例尺有密切关系：空间分辨率越高图像可放

11、大的倍数越大，地图的成图比例尺间分辨率越高图像可放大的倍数越大，地图的成图比例尺也越大。也越大。3.3.波谱分辨率与波段选择波谱分辨率与波段选择 波波谱谱分分辨辨率率，是是由由传传感感器器所所使使用用的的波波段段数数目目，也也就就是是选选择择的的通通道道数数，以以及及波波段段的的波波长长和和宽宽度度所所决决定定。各各遥遥感感器器波波谱谱分分辨辨率率在在设设计计时时，都都是是有有针针对对性性的的，多多波波段段的的传传感感器器提提供供了了空空间间环环境境不不同同的的信信息息。以以TMTM为例：为例：TM1TM1蓝蓝波波段段：对对叶叶绿绿素素叶叶色色素素浓浓度度敏敏感感，用用于于区区分分土土壤壤与与

12、植植被被、落叶林与针叶林、近海水域制图。落叶林与针叶林、近海水域制图。TM2TM2绿波段：对无病害植物叶绿素反射敏感绿波段：对无病害植物叶绿素反射敏感 TM3TM3红波段：对叶绿素吸收敏感，用于区分植物种类。红波段：对叶绿素吸收敏感，用于区分植物种类。TM4TM4近近红红外外波波段段：对对无无病病害害植植物物近近红红外外反反射射敏敏感感，用用于于生生物物量量测定及水域判别。测定及水域判别。TM5TM5中中红红外外波波段段：对对植植物物含含水水量量和和云云的的不不同同反反射射敏敏感感，可可判判断断含水量和雪、云。含水量和雪、云。TM6TM6远红外波段：作温度图，植物热强度测量远红外波段：作温度图

13、，植物热强度测量4.4.时间分辨率与时相的选择时间分辨率与时相的选择 时间分辨率是指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。时间分辨率是指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。由于遥感图像信息的时间分辨率差异较大，因此，用遥感由于遥感图像信息的时间分辨率差异较大，因此，用遥感制图的方式反映某种制图对象的动态变化时，不仅要搞清制图的方式反映某种制图对象的动态变化时，不仅要搞清这种制图对象本身变化的时间间隔或变化周期，同时还要这种制图对象本身变化的时间间隔或变化周期，同时还要了解有没有与之相对应的遥感信息源。同时还应该看到，了解有没有与之相对应的遥感信息源。同时还应该看到，时间分辨率和时相的选择，二者之间存

14、在着非常密切的关时间分辨率和时相的选择，二者之间存在着非常密切的关系。只有具有较多种类的时间分辨率的遥感信息，才能比系。只有具有较多种类的时间分辨率的遥感信息，才能比较容易的挑选出满足要求的理想时相，不会因为诸如气象较容易的挑选出满足要求的理想时相，不会因为诸如气象等因素的影响而得不到所要求的时相信息。等因素的影响而得不到所要求的时相信息。2.2 遥感图像的处理方法遥感图像的处理方法 1.1.遥感图像的纠正处理遥感图像的纠正处理 人人造造卫卫星星在在运运行行过过程程中中，由由于于飞飞行行姿姿态态和和飞飞行行轨轨道道、飞飞行行高高度度的的变变化化以以及及传传感感器器本本身身误误差差的的影影响响等

15、等，常常常常会会引引起起卫卫星星遥遥感感图图像像的的几几何何畸畸变变，因因此此，把把遥遥感感数数据据提提供供给给编编制制专专题题图之前，必须经过纠正处理，包括粗处理和精处理。图之前，必须经过纠正处理，包括粗处理和精处理。2.2.遥感图像的增强处理遥感图像的增强处理 在进行遥感图像判读之前，要进行图像增强处理，包括在进行遥感图像判读之前，要进行图像增强处理，包括光学图像增强处理和数字图像增强处理。光学图像增强处理光学图像增强处理和数字图像增强处理。光学图像增强处理主要是为了加大不同地物影像的密度差。常用的方法有假彩主要是为了加大不同地物影像的密度差。常用的方法有假彩色合成、等密度分割、图像相关掩

16、膜。数字图像增强处理的色合成、等密度分割、图像相关掩膜。数字图像增强处理的主要特点是借助计算机来加大图像的密度差，常用的方法有主要特点是借助计算机来加大图像的密度差，常用的方法有反差增强、边缘增强、空间滤波等。反差增强、边缘增强、空间滤波等。2.3 遥感图像的专题信息提取 1.1.目视判读目视判读 是是用用肉肉眼眼或或借借助助简简单单判判读读仪仪器器，运运用用各各种种判判读读标标志志，观观察察遥遥感感图图像像的的各种影像特征和差异，经过综合分析，最终提取出判读结论。各种影像特征和差异，经过综合分析，最终提取出判读结论。（1 1）常用方法）常用方法 有有直直接接判判定定法法、对对比比分分析析法法

17、和和逻逻辑辑推推理理法法。直直接接判判定定法法，是是通通过过色色调调、形态、组合特征等直接判读标志，判定和识别地物。形态、组合特征等直接判读标志，判定和识别地物。对对比比分分析析法法是是采采用用不不同同波波段段、不不同同时时相相的的遥遥感感图图像像，各各种种地地物物的的波波谱谱测测试试数数据据，及及其其他他有有关关的的地地面面调调查查资资料料，进进行行对对比比分分析析，将将原原来来不不易易区区分分的地物区别开来。的地物区别开来。逻逻辑辑推推理理法法，是是专专业业判判读读人人员员利利用用专专业业知知识识和和实实践践经经验验，应应用用地地学学规规律进行相关分析，将潜在专题信息提取出来。律进行相关分

18、析，将潜在专题信息提取出来。（2 2）工作程序）工作程序 包括判读前的准备工作，建立判读标志，室内判读及野外验证。包括判读前的准备工作，建立判读标志，室内判读及野外验证。2.计算机自动识别与分类 计算机自动识别，又称模式识别，是将经过精处理的遥感图像数据，根据计算机研究获得的图像特征进行的处理。具体处理方法有：统计概率法：是根据物体的光谱特征进行自动识别；语言结构法：是根据物体的图形进行识别；模糊数字法：是根据物体最明显的本质特征进行识别。计算机自动分类，可分为监督分类和非监督分类两种。监督分类：是根据已知试验样本提出的特征参数建立判读函数，对各待分类点进行分类的方法。非监督分类：是事先并不知

19、道待分类点的特征，而是仅根据各待分点特征参数的统计特征，建立决策规则并进行分类的一种方法。3 3 卫星影像图和卫星影像地图卫星影像图和卫星影像地图3.1 概念概念 利用卫星影像编图，根据他的技术条件和线划的地理要素，利用卫星影像编图，根据他的技术条件和线划的地理要素，可分为：卫星影像镶嵌图、卫星影像图和卫星影像地图三种。可分为：卫星影像镶嵌图、卫星影像图和卫星影像地图三种。卫星影像镶嵌图：不另外进行影像的几何纠正，将多幅影卫星影像镶嵌图：不另外进行影像的几何纠正，将多幅影像依像幅边框显示的经纬度位置，镶辑拼贴而成的影像图。像依像幅边框显示的经纬度位置，镶辑拼贴而成的影像图。卫星影像图：进行了影

20、像平面位置的几何纠正和影像增强，卫星影像图：进行了影像平面位置的几何纠正和影像增强，图上绘制出较全面的地理要素图上绘制出较全面的地理要素的影像图。的影像图。卫星影像地图：在卫星影像上，能够依据数字地面模型卫星影像地图：在卫星影像上，能够依据数字地面模型（DEM)DEM)，进行共线方程纠正，有详细的地理要素的影像图。，进行共线方程纠正，有详细的地理要素的影像图。3.2 3.2 卫星影像图的产生和编制卫星影像图的产生和编制卫星影像图的产生和编制过程包括：卫星影像图的产生和编制过程包括：（1 1）卫星数据的几何纠正）卫星数据的几何纠正（2 2）像元亮度的重采样）像元亮度的重采样（3 3）影像镶嵌）影

21、像镶嵌（4 4）彩色合成）彩色合成（5 5）多种信息复合）多种信息复合（6 6）矢量数据的符号化）矢量数据的符号化（7 7）图像的输出产品）图像的输出产品4 4 从影像生成专题地图从影像生成专题地图 4.1 4.1 概述概述 1.1.目视解释的专题地图目视解释的专题地图 （1）影像预处理 包括遥感数据的图像校正、图像增强，有时还需要实验室提供监督或非监督分类的图像。（2）目视解译 经过建立影像判读标志，野外判读，室内解译，得到绘有图斑的专题解译原图。（3）地图概括 按比例尺及分类的要求，进行专题解译原图的概括。专题地图需要正规的地理底图，所以地图概括的同时也进行图斑向地理底图的转绘。（4）地图

22、整饰 在转绘完专题图斑的地理底图上进行专题地图的整饰工作。2.2.数字图像处理的专题制图数字图像处理的专题制图（1）影像预处理 同目视解译类似，影像经过图像校正、图像增强，得到供计算机分类用的遥感影像数据。（2）按专题要求进行影像分类。（3）专题类别的地图概括 包括在预处理中消除影像的孤立点，依成图比例尺对图斑尺寸的限制进行栅格影像的概括。（4）图斑的栅格/矢量变换。（5）与地理底图叠加，生成专题地图。4.2 图像分类1.统计模式识别 2.（1）主成分变换（2 2）缨帽变换缨帽变换（3 3）最大似然判别最大似然判别（4 4）最小距离判别最小距离判别2.2.以地学知识及专家系统为基础的识别以地学

23、知识及专家系统为基础的识别4.3 4.3 图斑的地图概括图斑的地图概括1.1.图斑概括的实质图斑概括的实质2.2.图斑概括需考虑的问题图斑概括需考虑的问题3.3.图斑概括的过程图斑概括的过程4.4.概括的框架结构和实例概括的框架结构和实例5.5.4.4 4.4 图斑边界的矢量化图斑边界的矢量化5 遥感系列制图5.1 5.1 遥感系列地图与地理底图遥感系列地图与地理底图 系系列列地地图图，简简单单说说就就是是在在内内容容上上和和时时间间上上有有关关联联的的一一组组地地图图。我我们们所所讨讨论论的的系系列列地地图图，是是指指根根据据共共同同的的制制图图目目的的，利利用用统统一一的的制制图图信信息息

24、源源，按按照照统统一一的的设设计计原原则则，成成套套编制的遥感专题地图。编制的遥感专题地图。地地理理底底图图的的编编制制程程序序：采采用用常常规规的的方方法法编编制制地地理理底底图图时时，首首先先选选择择制制图图范范围围内内相相应应比比例例尺尺的的地地形形图图，进进行行展展点点、镶镶嵌嵌、照照像像，制制成成地地图图薄薄膜膜片片，然然后后将将膜膜片片蒙蒙在在影影像像图图上上，用用以以更更新新地地形形图图的的地地理理要要素素。经经过过地地图图概概括括，最最后后制制成成供供转绘专题影像图的地理底图，其比例尺与专题影像图相同。转绘专题影像图的地理底图，其比例尺与专题影像图相同。5.2 5.2 遥感系列制图的基本要求：遥感系列制图的基本要求：1.1.统一信息源统一信息源 2.2.统一对制图区域地理特征的认识统一对制图区域地理特征的认识 3.3.制定统一的设计原则制定统一的设计原则 4.4.按一定的规则顺序成图按一定的规则顺序成图5.3 5.3 遥感系列制图的统一协调遥感系列制图的统一协调 1.1.统一协调的目的统一协调的目的 2.2.统一协调的基础统一协调的基础 3.3.统一协调的方法与内容统一协调的方法与内容第七章第七章 结结 束束