《遙感技術(shù)與應(yīng)用》為綜合類(lèi)高等院校工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)用書(shū)。
全書(shū)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(duì)遙感技術(shù)研究的對(duì)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(duì)遙感數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)和傳感器類(lèi)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(lèi),主要是系統(tǒng)介紹了遙感圖像的數(shù)字處理過(guò)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(cè)繪與地理信息制圖、礦業(yè)工程、地質(zhì)工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)工程中的應(yīng)用。
本書(shū)可作為測(cè)繪類(lèi)、地理信息類(lèi)、國(guó)土資源類(lèi)、礦山工程類(lèi)、環(huán)境與安全類(lèi)、石油地質(zhì)類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)本專(zhuān)科的遙感類(lèi)課程的教材,也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。
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(jiàn)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(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行多次的重復(fù)觀測(cè),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(cè)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(shū)是面向多種工程專(zhuān)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(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的工科類(lèi)或其他類(lèi)專(zhuān)業(yè),如測(cè)繪工程、地理信息工程、采礦工程專(zhuān)業(yè)、資源勘查工程專(zhuān)業(yè)、環(huán)境工程、土地資源管理專(zhuān)業(yè)等。本書(shū)采用了“模塊化”的編寫(xiě)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(guò)程管理。
本書(shū)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(lèi),這九章構(gòu)成遙感技術(shù)與應(yīng)用的基礎(chǔ),各專(zhuān)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(cè)繪類(lèi)、地理信息類(lèi)、礦山工程類(lèi)、環(huán)境與安全類(lèi)、石油地質(zhì)類(lèi)、地礦類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)選用。不同專(zhuān)業(yè)測(cè)量教學(xué)根據(jù)所修專(zhuān)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(shū)亦可作為專(zhuān)科、高等職業(yè)教育用書(shū)及工程技術(shù)人員參考用書(shū)。
本書(shū)編著工作由汪金花、張永彬組織,集體討論,分工編寫(xiě)。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(xiě);第二章、第三章、第四章、第五章、第十四章由宋利杰編寫(xiě)。各章編寫(xiě)完畢后,張永彬?qū)?shū)稿進(jìn)行了統(tǒng)一校對(duì)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?shū)錄入、校正與編輯工作。
由于編者水平有限,對(duì)書(shū)中的錯(cuò)誤和不足之處,敬請(qǐng)專(zhuān)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(cè)繪系,承擔(dān)測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)的本科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程《測(cè)量繪學(xué)基礎(chǔ)》、《測(cè)量平差基礎(chǔ)》、《攝影測(cè)量與遙感》《測(cè)繪專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》及研究生課程《現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理》《近景攝影測(cè)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(cè)圖實(shí)習(xí)》、《攝影測(cè)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(jiǎn)史
第三節(jié) 我國(guó)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(lèi)及特征
第三節(jié) 傳感器種類(lèi)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(cè)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(duì)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(guò)程
第四節(jié) 不同類(lèi)型遙感影像的目視解譯
第九章 遙感圖像計(jì)算機(jī)分類(lèi)
第一節(jié) 特征提取
第二節(jié) 監(jiān)督分類(lèi)
第三節(jié) 非監(jiān)督分類(lèi)
第四節(jié) 面向?qū)ο蠓诸?lèi)
第五節(jié) 分類(lèi)的新方法
第六節(jié) 分類(lèi)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(guò)程
第三節(jié) 地形圖遙感更新與修測(cè)
第四節(jié) 西部無(wú)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(lèi)系統(tǒng)
第二節(jié) 土地利用與土地覆蓋遙感監(jiān)測(cè)
第三節(jié) 多尺度融合城市用地分類(lèi)
第四節(jié) 土地利用變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
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(duì)水體光譜影響
第三節(jié) 懸浮泥沙對(duì)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(cè)
第五章 遙感圖像輻射校正
由于遙感圖像成像過(guò)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(cè)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(chēng)為輻射誤差。傳感器接收到的能量包含了由于太陽(yáng)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(duì)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(guò)程稱(chēng)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(yáng)高度和地形校正等。
§5-1 遙感圖像的輻射誤差
輻射誤差來(lái)源于傳感器響應(yīng)、大氣傳輸過(guò)程(云和霧)和太陽(yáng)照射的影響(位置和角度)等。
一、 傳感器響應(yīng)特性的影響
對(duì)于遙感傳感器來(lái)說(shuō),探測(cè)裝置對(duì)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(guò)程中不可避免存在一定程度的誤差。例如,對(duì)于光電掃描系統(tǒng)來(lái)說(shuō),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(lái),探測(cè)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(guò)程中,大氣會(huì)對(duì)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(duì)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(yáng)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(yáng)光在到達(dá)地面目標(biāo)之前,大氣會(huì)對(duì)其產(chǎn)生吸收和散射作用。同樣,來(lái)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(lái)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(yáng)光)照射、路徑輻射等。
三、 因太陽(yáng)輻射差異引起的輻射誤差
太陽(yáng)的輻射差異引起誤差可以分為太陽(yáng)位置變化帶來(lái)的太陽(yáng)輻射差異、地形起伏引起的輻射差異等。
太陽(yáng)位置主要指太陽(yáng)高度角和方位角,它們的變化直接導(dǎo)致太陽(yáng)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(yáng)垂直太陽(yáng)光的照度; 為太陽(yáng)高度角。
另外,地形起伏也對(duì)太陽(yáng)的輻照度產(chǎn)生影響。地形對(duì)太陽(yáng)輻射的影響主要表現(xiàn)為不同傾角的地表對(duì)入射輻射亮度產(chǎn)生變化,造成同類(lèi)地物灰度不一致的現(xiàn)象。
……