卫星以及真彩色与假彩色
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卫星图像处理流程一.图像预处理1.降噪处理由于传感器的因素,一些获取的遥感图像中,会出现周期性的噪声,我们必须对其进行消除或减弱方可使用。
(1)除周期性噪声和尖锐性噪声周期性噪声一般重叠在原图像上,成为周期性的干涉图形,具有不同的幅度、频率、和相位。
它形成一系列的尖峰或者亮斑,代表在某些空间频率位置最为突出。
一般可以用带通或者槽形滤波的方法来消除。
消除尖峰噪声,特别是与扫描方向不平行的,一般用傅立叶变换进行滤波处理的方法比较方便。
图1 消除噪声前图2 消除噪声后(2)除坏线和条带去除遥感图像中的坏线。
遥感图像中通常会出现与扫描方向平行的条带,还有一些与辐射信号无关的条带噪声,一般称为坏线。
一般采用傅里叶变换和低通滤波进行消除或减弱。
图3 去条纹前图4 去条纹后图5 去条带前图6 去条带后2.薄云处理由于天气原因,对于有些遥感图形中出现的薄云可以进行减弱处理。
3.阴影处理由于太阳高度角的原因,有些图像会出现山体阴影,可以采用比值法对其进行消除。
二.几何纠正通常我们获取的遥感影像一般都是Level2级产品,为使其定位准确,我们在使用遥感图像前,必须对其进行几何精纠正,在地形起伏较大地区,还必须对其进行正射纠正。
特殊情况下还须对遥感图像进行大气纠正,此处不做阐述。
1.图像配准为同一地区的两种数据源能在同一个地理坐标系中进行叠加显示和数学运算,必须先将其中一种数据源的地理坐标配准到另一种数据源的地理坐标上,这个过程叫做配准。
(1)影像对栅格图像的配准将一幅遥感影像配准到相同地区另一幅影像或栅格地图中,使其在空间位置能重合叠加显示。
图7 图像配准前图8 图像配准后(2)影像对矢量图形的配准将一幅遥感影像配准到相同地区一幅矢量图形中,使其在空间位置上能进行重合叠加显示。
2.几何粗纠正这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的,地面接收站在提供给用户资料前,已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正.3.几何精纠正为准确对遥感数据进行地理定位,需要将遥感数据准确定位到特定的地理坐标系的,这个过程称为几何精纠正。
国外卫星有:WorldView 1/2/3,GeoEye1/2,RapidEye,IKONOS,QuickBird,Spot5,Spot6,Landsat-5 TM,Landsat-7 ETM+,Landsat-8 ALI,Pleiades,Alos,terrasar-x,radarsat-2,全美锁眼卫星全系列(1960-1980),印度Cartosat-1(又名IRA-P5)国内卫星有:HJ-A/B CCD,ZY-02-C,ZY-3,CBERS-3/4,天绘系统,高分系列,资源系列等一、Landsat7卫星的TM/ETM+数据介绍TM是一种遥感器,搭载在美国陆地卫星Landsat系列卫星上。
TM影像是指美国陆地卫星4~5号专题制图仪(thematic mapper)所获取的多波段扫描影像。
有7个波段Landsat-7,星上携带专题制图仪ETM,ETM具有8个波段,其中1-5波段和7波段是多光谱波段,空间分辨率是30米,第六波段是热红外波段,空间分辨率是120米,第8波段为全色波段,分辨率为15米。
景宽185公里,景面积为34225平方公里。
波段介绍:1.TM1 0.45-0.52um,蓝波段对水体穿透强, 该波段位于水体衰减系数最小,散射最弱的部位(0.45—0.55um),对水体的穿透力最大,可获得更多水下信息,用于判断水深,浅海水下地形,水体浑浊度,沿岸水,地表水等;能够反射浅水水下特征,区分土壤和植被、编制森林类型图、区分人造地物类型,分析土地利用。
对叶绿素与叶色素反映敏感,有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等。
2.TM2 0.52-0.60um,绿波段对植物的绿反射敏感该波段位于健康绿色植物的绿色反射率(0.54—-0.55um)附近;对健康茂盛植物的反射敏感, 主要观测植被在绿波段中的反射峰值,这一波段位于叶绿素的两个吸收带之间,利用这一波段增强鉴别植被的能力对绿的穿透力强, 探测健康植被绿色反射率,按绿峰反射评价植物的生活状况,区分林型,树种,植被类型和评估作物长势对水体有一定的穿透力,可反映水下特征,水体浑浊度,水下地形,沙洲,沿岸沙地等。
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卫星全色和多光谱模式介绍QuickBird卫星全色和多光谱模式时间:2009-08-24众所周知,遥感是使用各种传感器远距离探测目标所辐射、反射或散射的电磁波,经加工处理变成能够识别和分析的图像和信号,以获取目标性质和状态信息的综合技术。
遥感根据获取目标的手段不同可分为狭义遥感和广义遥感。
狭义遥感以电磁辐射为感测对象,而广义遥感还包括磁力、重力等地球物理的测量和属于地球物理测量范畴的地震波、声波等弹性波。
我们通常所说的遥感概念则专指以电磁辐射为特征的狭义遥感。
不同的目标物受到太阳或其他辐射源的电磁辐射时,它们所特有的反射、发射、透射、吸收电磁辐射的性质是不同的。
通过获取目标物对电磁辐射的显示特征,可识别目标的属性和状态。
所以传感器谱段的设置与目标物的光谱特性有着密切的关系。
目前世界上用于卫星遥感的传感器有两大类:光学遥感和微波遥感。
光学遥感:光学遥感指利用光学设备探测和记录被测物体辐射、反射和散射的相应谱段电磁波,并分析、研究其特性及变化的技术。
光学遥感覆盖了红外、可见光和紫外三个谱段,常用的有以下三种:可见光遥感:其工作波长为0.4~0.76微米,一般采用感光胶片或光电探测器作为感测元件,属于摄影成像遥感。
它主要使用可见光远摄镜头照相和可变焦距电视摄像等,感测的是目标及背景反射或自身发出的可见光,记录的信息或拍摄的图像是物体反射光或发光强度的空间分布。
可见光遥感是光学遥感中历史最长的一种,是对地观测和军事侦察的主要手段之一。
摄影成像的分辨率(G)很高,可以近似地表示为:G=f×R/H其中f为镜头焦距,R为镜头与底片的综合分辨率,H为高度(或距离)。
红外遥感器:主要包括红外扫描仪、红外辐射仪等。
红外遥感通过探测红外辐射获取目标和背景的辐射温度或热成像。
其探测能力取决于目标、背景与周围环境的温度差。
红外遥感的最大优点是可获取无光照或薄云下目标和背景的图像。
多谱段遥感:使用几个不同的谱段同时对一目标或地区进行感测,从而获得与各谱段相对应的各种信息。
林业遥感练习题一、名词解释(15分,共5题)1. 遥感:应用探测设备,在不与探测目标接触的条件下,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析揭示出目标物的性质、特征及其变化的综合探测技术.1.电磁波谱:按电磁波波长的长短,依次排列制成的图表。
2.地物反射波谱:地物的反射率随波长变化的规律。
3.大气窗口:电磁辐射通过大气时,反射、吸收或散射较少,而透射率较高的电磁辐射波段。
4.数字图像:是能被计算机存储、处理和使用数字表示的图像。
5.真彩色合成:当三幅影像的工作波段分别为红绿蓝时,同时分别对应赋予红的,绿色蓝色合成后的影像十分接近自然界的色彩。
6.静止卫星:轨道面倾角为零,运行周期等于地球自转周期的人造地球卫星。
7.中心投影:物体的影像是光线通过投影中心投射到承影面上形成了透视影像。
8.航向重叠:本航线内相邻像片上具有同一地区影像的部分,通常以百分比表示。
9.旁向重叠:相邻航线的相邻像片上具有同一地区影像的部分,通常以百分比表示。
10.监督分类: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。
11.非监督分类:不选择像元集作为训练区;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。
12.地面分辨率:在遥感影像上能区分相邻两个目标物在地面上所对应的实际最小距离。
13.时间分辨率:重复获得同一地区的最短时间间隔。
由卫星运动系统决定。
14.光谱分辨率:指传感器所用的波段数、波长及波段宽度。
15.辐射分辨率:指遥感器的探测器件在接受电磁波辐射信号时能够分辨的最小辐射度差。
16.数字图像直方图:以每个像元为统计单位,表示影像中各亮度值或亮度值区间像元出现频率的分布图。
17.直方图均衡化:产生一幅各种像元值的数量基本一致的影像。
18.图像判读:通过研究目标物成像规律,识别目标物并判定其性质的技术。
TM卫星的基本情况:
波段有7个分别为:
1.TM1为蓝色波段,该波段位于水体衰减系数最小的的部位,对水的穿透力最大,用于判别水深,研究浅海水下地形,水体浑浊度等,进行水系及浅海域制图:
2.TM2为绿色波段,该波段位于绿色植物的反射峰附近,对健康茂盛的植物反射敏感,可以识别植物类别和评价植物生产力,对水体具有一定的穿透力,可反映水下地形,沙洲,沿岸沙坝等特征;
3.TM3为红波段,该波段位于叶绿素的主要吸收带,可用于区分植物类型,覆盖度,判断植物生长情况等,此外,该波段对裸露地表,植被,岩性,地体边界,构造,地貌,水文等特征均可提供丰富的植物信息;
4.TM4为近红外波段,该波段位于植物的高反射区,反映了大量植物信息,多用于植物的识别,分类,同时它位于水体的强吸收区,用于勾绘水体边界,识别与水有关的地质够造,地貌等;
5.TM5为短红外波段,该波段位于两个水体吸收带之间,对植物和土壤的水分含量敏感,从而提高了区分作物的能力,此外,在该波段上雪比云的反射率低,两者易于区分,TM5的信息量大两者易于区分;
6.TM6为热红外波段,该波段对地物热量辐射敏感,根据辐射热差异可用于作物与森林的区分,水体。
岩石等地表特征的识别;
7.TM7为短波红外波段,波长比TM5要大,是专为地质调查追加的波段,该波段对岩石,特定矿物反射敏感,用于区分主要岩石类型,岩石水热蚀变,探测与交代岩石有关的粘土矿物等;
8.TM8为全色波段,该波段为Landsat-7新增加的波段,它覆盖的光谱范围较广,空间分辨率较其他波段高,因而多用于获取地面的几何特征。
波段组合:
(RGB):均是可见光波段,合成结果接近自然色彩。
对浅水透视效果好,可用于监测水体的浊度、含沙量、水体沉淀物质形成的絮状物、水底地形。
一般而言:深水深蓝色;浅水浅蓝色;水体悬浮物是絮状影象;健康植被绿色;土壤棕色或褐色。
可用于水库、河口及海岸带研究,但对水陆分界的划分不合适。
这种RGB组合模拟出一副自然色的图象。
有时用于海岸线的研究和烟柱的探测。
(RGB):2个红外波段、1个红色波段。
对内陆湖泊及河流分辨清楚。
植被类型及长势可由棕、绿、橙、黄等色调分别。
能区分土壤含水量(水分越多则越暗)。
用于土壤湿度和植被状况的分析。
也很好的用于内陆水体和陆地/水体边界的确定。
(RGB):植被基本都是绿色,城市呈现品红色或紫色,草地淡绿色,森林深绿色(针叶林色调比阔叶林暗)。
能区分土壤和植被的含水量。
适用于水/陆边界划分、土/植被边界划分,但不适于植被分类。
土壤和植被湿度内容分析;内陆水体定位。
植被显示为绿色的阴影。
(RGB):标准假彩色。
植被呈现各种红色调。
深红色/亮红色为阔叶林,浅红色为草地等生物量较小的植被。
密集的城市地区为青灰色。
最适合用于植被分类。
红外假色。
在植被、农作物、土地利用和湿地分析的遥感方面,这是最常用的波段组合。
TM543(RGB):城镇和农村土地利用的区分;陆地/水体边界的确定。
TM457(RGB):探测云,雪和冰(尤其在高维度地区)。
tm4-tm3/tm4+tm3??NDVI-标准差植被指数;TM波段4:3的不同比率被证明在增强不同植被类型对比度方面很有用。
实践应用:
3,2,1 普通色图象。
适宜于浅海探测作图。
4,3,2 红外色图象。
提供中等的空间分辨率。
在这种组合中,所有的植被都显示为红色。
MultiSpec 3-ch. Default。
7,5,4 适宜于湿润地区。
提供了最大的空间分辨率。
7,4,2 适宜于温带到干旱地区。
提供最大的光谱多样性。
类型提取:
1.城市与乡镇的提取:TM1+TM7+TM3+TM5+TM6+TM2-TM4
2.乡镇与村落:TM1+TM2+TM3+TM6+TM7-TM4-TM5
3.河流的提取:TM5+TM6+TM7-TM1-TM2-TM4
4.道路的提取:TM6-(TM1+TM2+TM3+TM4+TM5+TM7)
光谱差异:
TM1居民地与河流菜地不易分开.
TM2? 居民地与河流菜地不易分
TM3? 乡村与菜地不易分
TM4? 农田与道路不易分,乡镇,道路,河滩易浑.
TM5? 县城与农田不易分
TM6? 村庄与河流易混.
真彩色:
真彩色是指图像中每个像素值都分成RGB三个基色分量,每个基色分量直接决定其基色的强度,这样的色彩为真彩色。
根据彩色合成原理,可选择同一目标的单个多光谱数据合成一幅彩色图像,当合成图像的红绿蓝三色与三个多光谱段相吻合,这幅图像就再现了地物的彩色原理,就称为真彩色的合成。
假彩色:
遥感影像采用截止滤光技术、假彩色胶片摄影或经彩色合成后形成颜色,它并非该物体的天然颜色。
如绿色植物变成了红色
彩色合成是利用同一地区或景物的不同波段的黑白图像,分别通过不同的滤光系统,使其相应影像准确的重合,生成该地区或景物的彩色图像的技术过程。
彩色合成首先必须得到同一地区的分光或不同波段的负片。
然后根据合成所采用的技术方法,选用分光正片或负片,再经过分别滤光或加色,并准确重合后得到彩色图像。
若取得分光负片和彩色合成所采用的滤光系统不一致又一一对应,得到图像的彩色与实际彩色则不一致,称为假彩色。