《遙感技術(shù)與應(yīng)用》為綜合類高等院校工程類專業(yè)教學(xué)用書。
全書內(nèi)容分為兩個(gè)模塊:通用模塊和方向模塊。第一部分通用模塊共九章,介紹遙感技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、遙感平臺(tái)與傳感器及數(shù)字圖像的基礎(chǔ)知識(shí)。第一章緒論,對遙感技術(shù)研究的對象和基本理論進(jìn)行概要介紹;第二章遙感平臺(tái)及傳感器,對遙感數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)和傳感器類型、特點(diǎn)進(jìn)行介紹;第三章遙感物理基礎(chǔ);第四章遙感圖像數(shù)字基礎(chǔ),講述遙感方法基礎(chǔ)理論和形式;第五章,遙感圖像輻射校正;第六章,遙感圖像幾何校正;第七章,遙感圖像增強(qiáng)與融合;第八章,遙感圖像目視解譯;第九章,遙感圖像計(jì)算機(jī)分類,主要是系統(tǒng)介紹了遙感圖像的數(shù)字處理過程和方法。第二部分方向模塊共六章,有遙感制圖、土地利用遙感、礦山遙感、地質(zhì)遙感、水體遙感、植被遙感內(nèi)容,分別介紹遙感技術(shù)在測繪與地理信息制圖、礦業(yè)工程、地質(zhì)工程、環(huán)境監(jiān)測工程中的應(yīng)用。
本書可作為測繪類、地理信息類、國土資源類、礦山工程類、環(huán)境與安全類、石油地質(zhì)類等相關(guān)專業(yè)本?频倪b感類課程的教材,也可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考用書。
遙感技術(shù)具有多點(diǎn)位、多波段、多時(shí)相、多高度的信息獲取方式和增強(qiáng)、融合、變換等遙感數(shù)字圖像處理的特征,能獲取可見光之外的地物光譜特征信息,進(jìn)一步拓寬人眼的觀察領(lǐng)域和范圍,并能對同一目標(biāo)進(jìn)行多次的重復(fù)觀測,提供客觀現(xiàn)象特別是動(dòng)態(tài)變化現(xiàn)象在時(shí)間維上的演化軌跡。是當(dāng)前一種先進(jìn)的信息采集方式,能全天候、全天時(shí)、多角度,宏觀動(dòng)態(tài)監(jiān)測地表地物信息,并保證獲取資料的客觀性、可靠性和完整性,具有信息量大,成本低和反應(yīng)快等的優(yōu)點(diǎn)。
本書是面向多種工程專業(yè)的一本遙感技術(shù)與應(yīng)用教材,適用于多個(gè)以遙感技術(shù)作為專業(yè)基礎(chǔ)課的工科類或其他類專業(yè),如測繪工程、地理信息工程、采礦工程專業(yè)、資源勘查工程專業(yè)、環(huán)境工程、土地資源管理專業(yè)等。本書采用了“模塊化”的編寫思想,將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容分成“通用模塊”和“方向模塊”,意在遙感教學(xué)中整合教學(xué)資源,與相關(guān)輔助教學(xué)資料配套,規(guī)范教學(xué)質(zhì)量管理和教學(xué)過程管理。
本書共十五章。前九章為“通用模塊”:第一章,緒論;第二章,遙感平臺(tái)及傳感器;第三章,遙感物理基礎(chǔ);第四章,遙感圖像數(shù)字基礎(chǔ);第五章,遙感圖像輻射校正;第六章,遙感圖像幾何校正;第七章,遙感圖像增強(qiáng)與融合;第八章,遙感圖像目視解譯;第九章,遙感圖像計(jì)算機(jī)分類,這九章構(gòu)成遙感技術(shù)與應(yīng)用的基礎(chǔ),各專業(yè)共用。后六章為“方向模塊”:第十章,遙感制圖;第十一章,土地利用遙感;第十二章,礦山遙感;第十三章,地質(zhì)遙感;第十四章,水體遙感;第十五章,植被遙感。供測繪類、地理信息類、礦山工程類、環(huán)境與安全類、石油地質(zhì)類、地礦類等相關(guān)專業(yè)教學(xué)選用。不同專業(yè)測量教學(xué)根據(jù)所修專業(yè)的特點(diǎn),選修前八章及“方向模塊”的其中一章,總計(jì)約50教學(xué)學(xué)時(shí)。本書亦可作為?、高等職業(yè)教育用書及工程技術(shù)人員參考用書。
本書編著工作由汪金花、張永彬組織,集體討論,分工編寫。其中,第一章、第六章、第七章、第八章、第九章、第十章、第十一章、第十二章、第十三章、第十五章由汪金花編寫;第二章、第三章、第四章、第五章、第十四章由宋利杰編寫。各章編寫完畢后,張永彬?qū)暹M(jìn)行了統(tǒng)一校對工作。另外研究生李玉萍、劉雨青、程素娜、白洋、王杰、張?jiān)朴⒌葏⒓尤珪浫搿⑿Uc編輯工作。
由于編者水平有限,對書中的錯(cuò)誤和不足之處,敬請專家、讀者指正。
汪金花,女,河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院測繪系,承擔(dān)測繪工程專業(yè)的本科專業(yè)基礎(chǔ)課程《測量繪學(xué)基礎(chǔ)》、《測量平差基礎(chǔ)》、《攝影測量與遙感》《測繪專業(yè)英語》及研究生課程《現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理》《近景攝影測量》等課程的教學(xué)工作,并指導(dǎo)《控制網(wǎng)平差課程設(shè)計(jì)》,《數(shù)字測圖實(shí)習(xí)》、《攝影測量與遙感實(shí)習(xí)》及畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。
第一章 緒論
第一節(jié) 遙感基礎(chǔ)概念
第二節(jié) 遙感發(fā)展簡史
第三節(jié) 我國遙感事業(yè)發(fā)展
第二章 遙感平臺(tái)及傳感器
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 遙感平臺(tái)種類及特征
第三節(jié) 傳感器種類及特征
第三章 遙感物理基礎(chǔ)
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 物體反射與輻射
第三節(jié) 地物波譜測定
第四章 遙感圖像數(shù)字基礎(chǔ)
第一節(jié) 遙感圖像數(shù)字表達(dá)
第二節(jié) 模擬圖像數(shù)字化
第三節(jié) 數(shù)字圖像存儲(chǔ)
第四節(jié) 遙感圖像特征
第五章 遙感圖像輻射校正
第一節(jié) 遙感圖像輻射誤差
第二節(jié) 傳感器輻射定標(biāo)
第三節(jié) 大氣校正
第四節(jié) 地形與光照引起的輻射誤差
第六章 遙感圖像幾何校正
第一節(jié) 遙感圖像幾何變形
第二節(jié) 遙感圖像幾何糾正
第三節(jié) 圖像配準(zhǔn)與鑲嵌
第四節(jié) 圖像配準(zhǔn)的應(yīng)用
第七章 遙感圖像增強(qiáng)與融合
第一節(jié) 對比度的變換
第二節(jié) 空間濾波
第三節(jié) 彩色變換
第四節(jié) 圖像運(yùn)算
第五節(jié) 多光譜變換
第六節(jié) 圖像融合
第八章 遙感圖像目視解譯
第一節(jié) 目視解譯原理
第二節(jié) 目視解譯標(biāo)志
第三節(jié) 目視解譯方法與過程
第四節(jié) 不同類型遙感影像的目視解譯
第九章 遙感圖像計(jì)算機(jī)分類
第一節(jié) 特征提取
第二節(jié) 監(jiān)督分類
第三節(jié) 非監(jiān)督分類
第四節(jié) 面向?qū)ο蠓诸?br />第五節(jié) 分類的新方法
第六節(jié) 分類后處理
第十章 遙感制圖
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 遙感制圖過程
第三節(jié) 地形圖遙感更新與修測
第四節(jié) 西部無人區(qū)多源遙感制圖
第十一章 土地利用遙感
第一節(jié) 土地利用與土地覆蓋分類系統(tǒng)
第二節(jié) 土地利用與土地覆蓋遙感監(jiān)測
第三節(jié) 多尺度融合城市用地分類
第四節(jié) 土地利用變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測
第十二章 礦山遙感
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 礦區(qū)地表塌陷的遙感
第三節(jié) 礦山遙感光譜增強(qiáng)
第四節(jié) 礦山遙感空間增強(qiáng)
第五節(jié) 礦山遙感調(diào)查與解譯
第十三章 地質(zhì)遙感
第一節(jié) 遙感圖像巖性解譯
第二節(jié) 遙感圖像地層解譯
第三節(jié) 遙感地質(zhì)找礦
第四節(jié) 遙感找礦標(biāo)志
第五節(jié) 成礦地質(zhì)條件遙感研究
第十四章 水體遙感
第一節(jié) 概述
第二節(jié) 葉綠素對水體光譜影響
第三節(jié) 懸浮泥沙對水體光譜影響
第四節(jié) 水深與水體光譜的關(guān)系
第五節(jié) 水體信息遙感提取
第十五章 植被遙感
第一節(jié) 植物光譜特征
第二節(jié) 植被指數(shù)
第三節(jié) 礦區(qū)植被遙感的動(dòng)態(tài)監(jiān)測
第五章 遙感圖像輻射校正
由于遙感圖像成像過程的復(fù)雜性,傳感器接收到的電磁波能量與目標(biāo)本身輻射的能量是不一致的。傳感器所得到的觀測值與目標(biāo)反射率(reflectance)或輻射亮度(radiance)等物理量之間的差值稱為輻射誤差。傳感器接收到的能量包含了由于太陽位置、大氣條件、地形影響和傳感器本身的性能等所引起的各種失真,這些失真不是地面目標(biāo)的輻射,它們對圖像的使用和理解造成影響,必須加以校正和消除。這種消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度里的各種失真的過程稱為輻射校正。完整的輻射校正包括遙感器校正、大氣校正、太陽高度和地形校正等。
§5-1 遙感圖像的輻射誤差
輻射誤差來源于傳感器響應(yīng)、大氣傳輸過程(云和霧)和太陽照射的影響(位置和角度)等。
一、 傳感器響應(yīng)特性的影響
對于遙感傳感器來說,探測裝置對電磁波輻射存在一定的響應(yīng)特征,在記錄這些電磁信號(hào)強(qiáng)弱的過程中不可避免存在一定程度的誤差。例如,對于光電掃描系統(tǒng)來說,傳感器接收系統(tǒng)收集到的電磁波信號(hào)需經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信號(hào)記錄下來,探測器的響應(yīng)特性就會(huì)產(chǎn)生輻射誤差。
二、 因大氣影響引起的輻射誤差
電磁輻射在大氣傳輸過程中,大氣會(huì)對其產(chǎn)生吸收和散射作用,入射到傳感器的電磁波能量除了地物本身的輻射以外,還有大氣引起的散射光,這些輻射畸變成分會(huì)降低遙感圖像的對比度和清晰度,使得圖像的分辨力降低。傳感器接收的電磁波能量包含三部分:
。1)太陽經(jīng)大氣衰減后照射到地面,經(jīng)地面反射后,又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量;(2)大氣散射、反射和輻射的能量;(3)地面本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器的能量。
太陽光在到達(dá)地面目標(biāo)之前,大氣會(huì)對其產(chǎn)生吸收和散射作用。同樣,來自目標(biāo)物的反射光和散射光在到達(dá)遙感平臺(tái)上的傳感器之前也會(huì)被吸收和散射。入射到傳感器的電磁波能量除了地物本身的輻射以外還有大氣引起的散射光(圖5.1)。輻射誤差的來源可歸納為大氣的消光(吸收和散射)、天空光(大氣散射的太陽光)照射、路徑輻射等。
三、 因太陽輻射差異引起的輻射誤差
太陽的輻射差異引起誤差可以分為太陽位置變化帶來的太陽輻射差異、地形起伏引起的輻射差異等。
太陽位置主要指太陽高度角和方位角,它們的變化直接導(dǎo)致太陽輻射度的變化(圖5.2),產(chǎn)生輻射差異,地物的反射率也就隨之改變。
。5.1)
式中, 為地面實(shí)際接收輻照度; 為太陽垂直太陽光的照度; 為太陽高度角。
另外,地形起伏也對太陽的輻照度產(chǎn)生影響。地形對太陽輻射的影響主要表現(xiàn)為不同傾角的地表對入射輻射亮度產(chǎn)生變化,造成同類地物灰度不一致的現(xiàn)象。
……