第六章专题地图编制的遥感方法课件.ppt

1、专题地图编制专题地图编制第六章 遥感是六十年代以来迅速发展起来的一门新兴综合性学科。具有周期性、现势性和综合性等特点。随着遥感技术的发展和广泛应用，利用遥感资料编制专题地图已成为专题地图编制的一种重要手段。遥感专题制图遥感专题制图是以遥感资料为主要数据源，经过图像处理和专题解译编制专题地图的一种制图方法。专题地图编制专题地图编制第六章 第一节 遥感专题制图的发展n1972年，美国发射了第一颗陆地卫星(landsat-1),装有MSS传感器，分辨率79米；n1982年landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米；n1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分辨率提高到

2、10米；n1988年9月7日中国发射了第一颗“风云一号”气象卫星；n1999年美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米n1999年10月14日，中国成功发射资源卫星一号。专题地图编制专题地图编制第六章 n进行了京津唐地区的国土卫片资源与环境综合分析应用，编制了1：25万的8种专题系列地图，开展了天津市城市环境遥感动态监测以及长江、黄河三角洲环境变化研究，建立了遥感监测系统。n20世纪80年代，我国先后利用遥感图像编制了全国1：25万至1：200万的土地利用图。n90年代，ETM，SPOT和中巴资源卫星1号以及IKONOS的14米高分辨率图像的涌现，为遥感专题制图开拓了广阔的前景。近年来，国际上

3、在资源调查、环境保护、沙漠化调查、土地退化和城市动态分析制图等领域取得了许多重要的成果。专题地图编制专题地图编制第六章 n 航空遥感航空遥感又称机载遥感，是指利用各种飞机、飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的遥感技术，是由航空摄影侦察发展而来的一种多功能综合性探测技术。依飞行器的工作高度和应用目的，分高空（10000m-20000m）、中空（5000m-10000m）和低空(5000m)三种类型遥感作业。航空遥感所用的传感器多为航空摄影机、航空多谱段扫描仪和航空侧视雷达等。n 航天遥感航天遥感是以人造卫星、宇宙飞船及航天飞机等为平台，实现对地球的探测。专题地图编制专题地图编制第六章 第二

4、节 遥感图像的特性与制图分析 目前，广泛应用于专题分析与制图的航天遥感图像有：陆地卫星1，2，3号的MSS图像，陆地卫星4，5号的TM图像和地球观测卫星的SPOT图像，中巴地球资源卫星(CBERS)图像以及高空间分辨率IKONOS卫星图像。下面介绍这几种图像的主要特征：n一、MSS图像陆地卫星1，2、3号上的多波段光谱扫描仪(Multispectral Scanner)简称MSS。多光谱扫描仪是采用对地面远点扫描的方式获取景物的图像。专题地图编制专题地图编制第六章 5个光谱波段分别为：n0.50.6微米(绿色光)，n0.60.7微米(橙黄色)，n0.70.8微米(红外光)，n0.81.1微米(

5、红外光)，n10.4126微米（热红外波段）。MSS图像的地理坐标是用经纬度表示的，即每幅图像的像主点(像幅中心)的经纬度。一颗卫星的一个完整的覆盖周期为1618天，两颗位相差为180的卫星的一个覆盖周期约为9天。专题地图编制专题地图编制第六章 n二、TM图像 陆地卫星4，5号的专题制图仪(Thematic MapperTM)是一个高级的多波段扫描型的地球资源敏感仪器，为7个波段的扫描仪。专题地图编制专题地图编制第六章 TM 的波谱范围比 MSS 大,每个波段范围较窄,因而波谱分辨率比 MSS 图像高,其地面分辨率为 30m(TM6 的地面分辨率只有120m)。TM图像主要用于全球植被调查、土

6、壤调查、洪水灾害预测、水资源研究、地质判读等应用方面与专题制图。专题地图编制专题地图编制第六章 n三、SPOT图像 SPOT卫星与陆地卫星同属一类，是以观测陆地资源为主要目的的。SPOT卫星载有高台分辨率可见光遥感器（HRV），是采用电荷耦合器件线阵（CCD）的推帚式（push-broom）光电扫描仪，图像的获取以“推扫式”方式进行，使得图像的几何精度较高。n 每台HRV都可分别以两种方式工作：全色波段方式(0.510.75微米)，地面分辨率为10米；多波段方式(0.5-06微米、0.60.7微米、0.8-0.9微米)，地面分辨率为20米。专题地图编制专题地图编制第六章 SPOT图像主要用于判

7、读地球资源等方面的专题内容，编制各类专题地图，测绘1：10万覆盖全球的地形图，修测1：5万地形图。SPOT图像分3个波段绿波段、红波段和近红外波段。SPOT图像与陆地卫星图像相比，其地面分辨率有了很大的提高，而月在个扫描周期内可对同一地区进行成像。专题地图编制专题地图编制第六章 n四、中巴资源1号卫星(CBERS-1)图像 资源一号卫星(CBERS-1)于1999年10月14日由CZ-4B运载火箭在太原卫星发射中心顺利发射升空。01星在轨稳定运行近五年，超出设计寿命近一倍。CBERS-02 星在巴西空间研究院(INPE)进行总装测试，于2003年10月21日由CZ-4B运载火箭在太原卫星发射中

8、心发射升空，经在轨测试后于2004年2月12日正式交付使用。它接替01星继续为中巴两国提供卫星遥感数据服务。02星目前在轨运行稳定。CBERS-02B 星于2007年6月14日在北京完成相应准备工作，已于9月19日在太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭成功送入太空。专题地图编制专题地图编制第六章 中巴资源1号卫星安装有不同空间分辨率的三种成像遥感器，即CCD相机、红外多光谱扫描仪(IRMSS)、广角成像仪(WFl)。CCD相机是资源3号卫星的主要成像遥感器，扫描幅宽约113公里，它有5个波段：B1：0.450.52微米；B2：0.520.59微米；B3：0.630.69微米；B4：0.77

9、0.89微米；B5：0.510.73微米。专题地图编制专题地图编制第六章 IRMSS可获得CCD相机所没有的红外光谱信息，扫描带宽1195公里，有4个波段：nB6：0.500.90微米；nB7：1.551.75微米；nB8：2.082.35微米；nB9：10.412.5微米。专题地图编制专题地图编制第六章 WFI是CCD相机的辅助遥感器，共有两个波段：B10：0.630.69微米；B11：0.770.89微米。其地面分辨率为256米。该遥感器的特点是覆盖面积大，扫描宽度可达890公里45天就能覆盖全球因此，可对同一地区短时期内的变化动态制图。实践表明，中巴资源1号卫星图像层次分明、清晰可读，一

10、股可适用于1：10万1：25万的土地利用等专题内容的解译和制图。专题地图编制专题地图编制第六章 n该卫星在我国国民经济的主要用途：其图像产品可用来监测国土资源的变化，每年更新全国土地利用图；测量耕地面积，估计森林蓄积量，农作物长势、产量和草场载蓄量及每年变化；监测自然和人为灾害；快速查清洪涝、地震、林火和风沙等破坏情况，估计损失，提出对策；对沿海经济开发、滩涂利用、水产养殖、环境污染提供动态情报；同时勘探地下资源、圈定黄金、石油、煤炭和建材等资源区，监督资源的合理开发。专题地图编制专题地图编制第六章 n五、IKONOS卫星图像 卫星重访周期为13天，侧摆26，幅宽11公里；有0.450.90微

11、米的全色1米空间分辨率图像，以及0.450.52微米、0.520.60微米、0.630.69微米和0.760.90微米四个波段的多光谱4米空间分辨率图像。专题地图编制专题地图编制第六章 n IKONOS可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱卫星影像，同时可将全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。至今IKONOS 已采集超过2.5亿平方公里涉及每个大洲的影像。可以部分代替航空遥感，广泛用于城市、港口、土地、森林、环境、灾害调查和军事目标动态监测；用于国家级、省级、市县级数据库的建设、更新，专题地图编制专题地图编制第六章 IKONOS的基本参数专题地图编制专题地图编制第六章 遥感信息是地理

12、环境综合反映的产物，是通过卫星遥感器对地球表面的各种物体能量的感受，这些能量包括太阳辐射能、地球与大气层放射能及其对太阳辐射的反射能量等。地物成像是自然综合体复杂又集中的表征结果，受区域、季节和太阳高度角等环境条件的影响而发生变化，所以其内合有自然界的空间分布、时间因素及地物特征等信息。专题地图编制专题地图编制第六章 第三节 遥感专题制图的理论与方法 图象数据的记录原理简单地说就是光、电信号的转换。其过程大致有扫描、探测和记录三个步骤，也就是通过扫描装置对地表物扫描由反光镜接收物体的反射光谱，同时将它转换成电信号，然后经过检测放大记录在胶片或磁带上。专题地图编制专题地图编制第六章 二、图像解译

13、与制图的基本特征分析n图像解译与制图基本特征的研究是遥感应用的背景性特征研究。主要是指与图像研究目标信息有密切关系、对其成果质量与精度会产生至关重要的、但并非直接影响的因素。它们有：n（1）图像信息应用对象、目的与成图比例尺分析。实际应用时应视具体的研究对象和精度，从地学特性分析入手，合理选取所需信息源，达到实用、经济的效果。专题地图编制专题地图编制第六章 遥感应用实践表明，不同平台遥感器所获取的图像信息，在遥感制图中可满足成图精度的比例范围是不同的，如表6-1所示。n(2)图像识别分类的物候分析。通过物候特性的分析进行图像地物识别，是保证遥感图像制图质量的基础。其应用目的是增强图像的解像率，

14、提高识别分类与成图的精度，满足资源与环境要素的动态分析与制图要求。物候分析是影响遥感制图的一个主要因素，不论是用作提取图像有效信息、还是开展不同时相的地物动态监测，都有积极的作用。下表是针对不同作物(如小麦、玉米、水稻等)图像识别制图，对时相选择进行分析，如表6-2所示。专题地图编制专题地图编制第六章 n 不同作物均有一定的物候期为影响生长、产量的关键期，这是选取最佳时相图像的一个主要依据。它是地物识别精度的一个基本保证。这里应指出的是，各种作物图像识别的最仗时相随着区域而变化，同一种作物，在各个地区其物候期是不同的。几个地区冬小麦的物候期变化见表6-3所示。n(3)图像解译波段组合优化分析。

15、对多光谱的选取，旨在适中有效地提取用户所需的信息。成像光谱技术的发展和应用，对专题制图研究来说，波段的选择、对地物的针对性识别有着更现实的作用。n(4)制图区域的地理持征分析。图像识别目标的区域地理特征分析是专题解译与制图的基础。目标的地理背景各要素的研究，旨在辅助分类，提高其精度。专题地图编制专题地图编制第六章 三、图像识别地学相关综合分析 在遥感应用中，运用地学相关综合分析，是开展深层次图像分类研究的重要方法。地理相关研究包括主导因素分析和相关分析。前者是从地理环境各要素的关系中找出主导因子，主导因子分析旨在研究对象的空间地理特征与规律。相关分析也是图像解译常用的种方法。在自然界中，事物与

16、现象间的相互关系在图像上表现出地物信息的相关性。专题地图编制专题地图编制第六章 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进行组合匹配的技术。复合后的图像数据更有利于综合分析与制图。信息复合的目的在于综合各种有关资料，即综合遥感之间、遥感与非遥感之间的相关信息等，以丰富、增强有效信息，改进图像识别方法，提高图谱的效应。专题地图编制专题地图编制第六章 第四节 多源信息复合分析与专题制图 信息复合是在同一研究区域内，实现影像的空间位置与信息内容的配准。所以，信息的复合实际是在统一地理坐标基础上，建立影像与地面以及影像之间的对应关系，以作有机配准。信息复合

17、包括：影像的空间配准，如几何投影的匹配；信息的内容复合如图形间或图形与数据间复合。关于信息的复合，因应用的目的不同，而有不同的类型。专题地图编制专题地图编制第六章 (1)遥感图像间的复合，如航空与航天遥感信息的复合、多波段信息的复合息的复合等。n (2)遥感图像与地图的复合，如遥感图像与地理基本要素底图或地形图的复合、遥感图像与专题要素图的复合等。n (3)遥感情息与非遥感专题数据的复合，如遥感信息与遥测数据的复合、遥感信息与统计数据的复合、遥感信息与地学实测数据的复合等。实验表明，信息复合是当前遥感应用分析的基本方法，也是遥感应用中多源信息分析和综合研究的重要基础。专题地图编制专题地图编制第

18、六章 n一、遥感信息的复合 遥感信息的复合主要指不同平台、不同传感器的遥感数据的复合数据的复合。n1航空与航天遥感信息的复合航空和航天遥感信息具有微观与宏观的特征差异，为此，将两者结合进行复合分析、是一种切实可行的技术。其方法步骤如下：(1)根据区域规划的要求、选择现势性好、适中比例尺的航空像片、以及分辨率高、最佳时相的多光谱图像，进行对比分析。(2)按照成图比例尺、据所需地形图和影像，选择明显的同名地物控制点，并量算坐标，为两者的信息复合提供配赋的控制数据，以实现空间配准。n 专题地图编制专题地图编制第六章 (3)将选定的卫星图像信息，利用图像处理系统将它处理为成图比例尺图像，同时把同一制图

19、区的航空像片缩小成为相同比例尺影像，然后根据同名控制点，作两者的复合处理，以获取一幅既具有区域宏观信息，又能突出其微观内容特征的图像。信息复合包含两个主要部分，即信息的几何位置匹配和信息的内容复合，前者为了建立统一的地理坐标，以保证复合信息的精度，后者在于丰富并增强专题信息，改进复合图像的质量。专题地图编制专题地图编制第六章 n2不同传感器的运感数据的复合 来自不同传感器的信息源有不同的特点，例如，TM图像有7个波段，光谱信息丰富，特别是5波段和7波段。SPOT数据就没有如此丰富的光谱信息，但SPOT数据分辨率高，全色波段可达10米，比TM图像的30米和SPOT多光谱传感器的20米高，两者复合

20、既可以提高新图像的空间分辨率又可以保持较丰富的光谱信息。针对不同的专题制图内容，可采取不同的复合方案。专题地图编制专题地图编制第六章 3不同时相的遥感数据的复合 在观测地物的类型、位置、轮廓及动态变化时，常需用不同时相的遥感数据的复合。它主要用于专题观象的动态变化制图，主要方法有：彩色合成方法、差值方法、比值方法等。天津城郊用地基本类型(如城区、城郊区、乡镇、绿化地、菜地、耕地、水体及其他用地)图，就是利用TM图保的两个最佳时相进行复合分类的。其结果表明，复合后的空间信息不仅丰富了影像特征，而月还增强了城区、绿化地、菜地、水体及郊区农田等类型的专题信息。专题地图编制专题地图编制第六章 n二、遥

21、感数据与地理数据的复合 多源遥感信息的复合，为专题制图提供了更加丰富、更加精确的信息，但仅通过遥感手段获取信息仍不能满足专题制图的需要。因此、将地形、气象、水文等专题信息、行政区划、人口、经济收人等人文信息与遥感数据相结合，有肋于综合分析问题，发现客观规律，提高专题解译的效果，因此，遥感数据与地理数据的复合是专题制图的重要手段。专题地图编制专题地图编制第六章 遥感数据是以栅格格式记录的，而地理数据常呈现出多等级、多量纲化的特点，数据格式也是多样的。因此，为了使各种地理数据能与逐感数据兼容，首先需将地理数据按照一定的地理网格系统重新量化和编码，以完成各种地理数据的定量和定位，产生新的数据格式，以

22、便与遥感数据复合。其步骤如下：1地理数据的编码 (1)定性数据的编码。城市用地类型、土壤类型、侵蚀强度、农业经济类型等都是定性数据。这类数据是不能用精确数字给出指标的。对于这类数据，通常是直接就某种划分或定名赋予某个码，然后在相应的图的单元上填上这个编码。专题地图编制专题地图编制第六章 (2)定量数据的编码。高程、积温值等都是定量数据。对其编码首先是选择地理格网系统，它应使量化后的地理数据在空间分辨率上与遥感数据一致，原始采集的地理数据多以离散数据居多，这种数据不能以统一的数学模型生成网格，但在某一局部仍可用近似的数学函数来表达，因此常采用局部拟合法进行逐点内插。有时地理数据无法得到与遥感数据

23、一致的分辨率，这时只能用配准的方法同时调整分辨率与位置。配准仍采用几何校正法，但必须注意控制点选取的准确性。专题地图编制专题地图编制第六章 n2、数据复合 将遥感信息和地理信息按严格的地理坐标叠合在一起，并获得新信息。多重复合要求数据必须严格对应。例如，图像坐标的一点(50，50)，对应地面点的高斯坐标是(347000，216000)，这一点上SPOT三波段的灰度数据是(47，52，77)，土壤类型代码是3。信息复合可用下式表示：式中，G(x，y)和R(x，y)是待复合的图像信息，“+”可以是叠合显示，也可以是复合运算。专题地图编制专题地图编制第六章 复合产生的综合信息S(x，y)，在保留了部

24、分或全部反映地面状况的地物光谱信息的基础上通过地理数据的加入，增加了信息量。3综合分析 使用地理编码数据辅助图像判读或专题信息提取有两种基本方式，一种是参与分类分析，另一种是间接辅助分类。参与分类分析是将辅助地理数据看做一个波段，和图像各波段一起参与分类。间接辅助分类指不加入分类，仅在作逻辑处理时使用。在分类前、中、后都可利用地理数据。专题地图编制专题地图编制第六章 n一、遥感专题制图方法 以遥感图像为编制专题地图的基本资料，进行专题制图称遥感专题制图。遥感专题地图的编制过程是综合运用遥感、制图学与地学等原理与方法的过程。遥感资料是专题地图的信息源，地图是地面信息的表达形式，地学规律是地面信息

25、经过综合、概括和分类的结果，三者相互联系，缺一不可。因此，科学、合理地制定理感专题地图制图工艺，是实现最优化专题地图生产的技术保证。专题地图编制专题地图编制第六章 第五节 遥感图像的专题判读和遥感专题制图方法根据不同的编图目的、用途、资料收集状况、设备条件等，可以采用不同的地图编制方法，但编图的主要步骤是相同的。现以编制土地利用图为例进行说明，整个编图过程分为以下步骤：n 1地图的总体设计 地图总体设计的主要内容包括：确定制图区域；确定地图比例尺；选定地图投影和分幅范围；表示方法和成图形式的选择，如以线划图形式表示还是以影像图形式表示，或是线划与影像两者并存等。专题地图编制专题地图编制第六章

26、2资料的收集和分析 用卫星影像编图，需广泛收集与制图区域有关的编图资料、包括：(1)卫星影像；(2)航空像片；(3)地图资料。遥感影像的选取和分析是遥感专题制图的关键。图像的摄像季节关系到图像解译制图的质量和精度。不同的制图目的所采用的成像季节要求是不一样的。依据制图的要求选择不同特征的彼谱图像。很多情况下选择不同的波段进行彩色合成，从中选取所需合成图像。专题地图编制专题地图编制第六章 n3初步判读 在对资料进行分析的基础上，在室内对卫星图像进行初步判读，以了解制图区域土地利用的基本情况、主要的影保持征、影像的可判读程度等。4土地利用分类系统的拟定 分类系统的拟定，通常需由专业部门完成。分类系

27、统既要反映出系统性，又要反映出科学性。分类是否合理、完备、科学，直接影响到专题地图的使用价值。专题地图编制专题地图编制第六章 5卫星影像的处理与识别分类 (1)图像的几何纠正。遥感影像几何纠正精度与在影像和地形图上选取同名地物控制点密切相关，选取原则如下：尽量选取相对永久性地物，如道路交叉点、大桥或水坝等。所选地物控制点应均匀分布，一景遥感影像范围内的地物控制点不少于20个。地物控制点应按顺序编号，自上而下。自左而右，同名地物控制点编号必须一致免配准过程中因同名地物控制点编号不一致出现的错误。专题地图编制专题地图编制第六章 (2)图像投影变换。由卫星所获得的图像属多中心投影。其特点是由图像中心

28、至边缘各部位的比例尺和变形都不一样，越到边缘畸变越明显。但由于卫星的航高大，遥感器的视场角小，因此，在实际应用中，往往把它看做是垂直投影。(3)图像增强与分类处理。在分类系统拟定之后，应结合卫星影像建立判读标志。对较难判读的类别，必须进行图像增强处理，以突出各类别的影像特征，使不同的类别能以不同的色调或色彩明显地区分开来。专题地图编制专题地图编制第六章 6制图技术方案与技术路线的确定 其内容包括工作底图的选择、地理基础底图的编制、专题要素的提取方法、专题要素与基础底图的协调等。根据资料的情况，从制图技术出发，解决如何获得专题图的编绘原因。7详细判读绘制草图 这一步主要采取目视判渎与计算机分类相

29、结合的方法，在野外调绘建立的各类别判读标志的基础上，从卫星影像上提取专题要素内容，并绘制出判读草图。专题地图编制专题地图编制第六章 n8野外校核 解译草图完成后，必须到野外采用抽样的方法进行全面的校核、验证。9修改草图 及时修改已发现的或遗漏的问题。修改后定稿的判读草图即为判读稿图。专题要素图是由判读稿图与基础底图两者叠置后经局部套合，将专题内容从判读稿图上转绘到基础底图上而形成。专题地图编制专题地图编制第六章 n10专题要素图和地理底图的复合 图像质量的改进和分类的结果是实现专题制图的重要一环。但作为专题地图，必须将图像分类要素与地理基本要素经过一定的数学计算处理使两者相匹配，套合成所需的地。在专题制图中，根据制图精度、技术条件和设备条件的不同，可以采取不同的内容复合方法，如目视转绘、光学转绘和计算机识别制图。在数字制图环境下，专题要素图与地理基础底图通常存在于不同的软件环境下，因此需要将二者导入到同一个文件中进行匹配与精确复合。专题地图编制专题地图编制第六章 专题地图编制专题地图编制第六章 专题地图编制专题地图编制第六章