灭点误差分布的理论精度评定-武汉大学遥感信息工程学院

测绘技术的精度评定与误差分析方法讲解测绘技术作为国家地理信息基础设施的核心组成部分，其精度评定和误差分析对于地理信息的可靠性和准确性至关重要。

在测绘技术中，精度评定和误差分析是两个相互关联又独立的概念，通过对测绘数据的精度进行客观、全面的评估，可以帮助测绘人员更好地理解数据的可靠性，并为地理信息的应用提供基础保障。

一、测绘技术的精度评定方法测绘技术的精度评定通常包括两个方面的内容：绝对精度评定和相对精度评定。

1. 绝对精度评定绝对精度评定是指测绘数据与实际地理实体之间的误差。

在绝对精度评定中，最常用的方法是通过同名点进行控制。

首先在测绘区域内设置一些已知坐标的控制点，并测量其坐标值。

然后，在实地测绘过程中，对这些控制点进行测量，得到其测量值。

最后，比较控制点的实际坐标和测量坐标之间的差异，即可得到绝对精度评定值。

2. 相对精度评定相对精度评定是指在测绘数据中不同点之间的误差。

相对精度评定主要通过相对定向和绝对定向方法来实现。

在相对定向中，通过对取样点之间的相对位置关系进行测量，可以得到点之间的相对精度评定结果。

而在绝对定向中，通过将测绘数据与具有已知坐标的控制点进行对比，可以得到点的绝对精度评定结果。

二、误差分析方法误差分析是对测量误差进行定量化分析的过程，主要目的是了解测绘数据中存在的误差类型、误差影响因素以及误差传递规律。

1. 误差类型在误差分析中，常见的误差类型包括系统误差和随机误差。

系统误差是指因为测量方法、仪器等因素所引起的持续性偏差，包括仪器误差、人为误差等；而随机误差则是因为各种随机因素所引起的非持续性偏差。

2. 误差影响因素误差的影响因素包括测量仪器的精度、环境条件、人为因素等。

其中，测量仪器的精度是决定误差大小的关键因素，因此在实际测量中需要选择合适的仪器，并对其进行校准和检验。

3. 误差传递规律误差传递是指误差从原始数据到最终结果的传递过程。

在测绘技术中，误差传递可以通过误差传递方程来描述。

遥感数据分类精度评价的方法和指标遥感技术在地质、农业、环境等领域的应用越来越广泛，其分类精度评价成为评估遥感数据可靠性的重要手段。

本文将介绍遥感数据分类精度评价的方法和指标，并探讨在应用中的局限性和改进方向。

一、方法1. 精确性评价法精确性评价法通过对比遥感分类结果和真实地面样本数据，计算分类的准确率、误差矩阵、Kappa系数等指标。

准确率指标能反映分类精度的整体水平，误差矩阵则可以分析各类别之间的混淆程度，Kappa系数可以衡量分类结果与随机分类的一致性。

这些指标可以从不同角度评价分类的精确性，但需要借助真实样本数据，存在采样不均匀和标注误差等问题。

2. 信息熵评价法信息熵评价法通过信息熵和互信息等信息论指标，衡量分类结果中包含的信息量和类别关联性。

信息熵越小，代表分类结果中包含的信息越少，分类精确度越高；互信息可以衡量分类结果与真实结果的相关程度。

这些指标基于信息论的原理，可以有效评价分类的精度，但对于数据量较大的情况，计算量较大。

3. 混淆矩阵评价法混淆矩阵评价法主要通过构建混淆矩阵，分析分类结果中不同类别之间的混淆情况。

混淆矩阵由真实类别和分类类别组成，可以直观地展示分类结果的正确性和误判情况。

通过混淆矩阵，可以分析分类结果中各类别之间的相似度和差异性，为分类模型的改进提供参考。

二、指标1. 总体精度总体精度是评价分类结果的整体正确率，通过计算分类正确的像素数量与总像素数量的比例得出。

高总体精度代表分类结果准确度高，但并不能说明各类别的精确性。

2. 用户精度和生产者精度用户精度和生产者精度是评价分类结果各类别准确性的重要指标。

用户精度是指分类结果为某一特定类别的样本中，实际属于该类别的比例。

生产者精度是指实际属于某一特定类别的样本中，被正确分类为该类别的比例。

用户精度主要关注分类结果对应每个类别的准确性，生产者精度主要关注每个类别被正确分类的概率。

3. Kappa系数Kappa系数是衡量分类结果与随机分类结果一致性的指标。

第一章绪论1、激光2、激光遥感与其他技术（RS）异同3、应用现状：①森林监测与管理②构建数字城市模型③湿地、限制进入地区、危险区域④油气管道勘测⑤洪水灾情预测（洪水制图，灾害评估）⑥海岸线监测与制图⑦电力线参数提取⑧古文物保护⑨真正射影像制作①红宝石激光器（军事上应用）：激光测距仪，激光致盲器，激光制导器，激光告警设备，激光干扰设备，电子战装②环境监测方面③飞行器制导，直升机防撞，目标三维重建，地形地貌测量4、Lidar技术特点：①全天时，全天候获取地面三维数据②能部分穿透植被，同时测量地面和非地面层③很少需要进入测量现场，不需要大量地面控制点④精度较高⑤能快速获取数据，24小时内可提取测区的DEM数据5、lidar基本特点：①集成RS和GPS技术，数据可直接作为GIS的数据源，提高地理数据的自动化，加快处理速度②能接受无穷次回波③一个飞行日能采集高达200G的数据④高速度，高性能，高精度，长距离的航空测量设备⑤无需光照条件或专门的太阳高度角⑥可在白天、夜晚或相当恶劣的条件下作业⑦全数字化⑧数据密集：典型激光光斑中心间距为0.5m到5m⑨精度：针对地物建模应用情形，典型精度达15cm①机载平台：易于快速获取地表数据②可在反射率较低的地区工作③可对细小目标进行探测④宽视场角：飞机倾角可稳定补偿6、技术发展①20世纪70年代，卫星激光测距（阿波罗登月计划）②1980-1988，机载lidar可能性研究③1990，斯图加特大学研制成功收个激光断面测量系统④1993 年，德国出现首个商用LiDAR 系统TopScan（ALTM 1020）⑤1995 年，全球有5 套商用LiDAR 系统⑥1999 年，全球约有30 几套商用LiDAR 系统⑦2001 年，全球约有75 个公司使用了60 几套商用LiDAR 系统⑧2002 年，全球约有120 个公司使用了75 几套商用LiDAR 系统，年平均增长率为7.1％，市场份额从5 ％增长到12%⑨目前国内已引进20 余套机载激光雷达系统7、激光特点：①单色性、方向性、相干性②具有很高的单光子辐射能量③在大气传输中很少发生绕射8、微波遥感的局限性①波长长，能量子能量少②不足以与目标发生生化左右，无法探测目标的生化特性③传播时，遇尺寸小于波长的物体，更易于发生衍射9、激光雷达光源①可见光波段He-Ne和Ar激光器②短波红外波段Nd：Y AG激光器（最成熟）③长波红外波段CO2激光器④二极管泵浦固体激光雷达（DPL）（发展重点）：无需制冷，不易受环境影响，对人眼安全，大气消光比低，可采用光纤光路和集成光学技术，结构小制作成本低，高稳频、高功率、高效率和高光束质量，可距离、强度成像11、激光成像雷达基本结构12、激光成像雷达关键技术①高功率和高波束质量的辐射源（激光发射器）：<1>气体（CO2，大气传输性能好，尺寸大、需低温制冷）<2>固体（Nd：YAG，不同波长可分别研究大气散射、海洋勘测、测污）<3>半导体二极管激光器（体积小，寿命长）②高灵敏度接受技术（成像探测器）：<1>单元（每次获得一个像素的数据，产生距离图像、强度图像）<2>面阵（二维阵列，成像像素多，成像速率不高时采用）<3>阵列探测器（将发射光分为N束，同时照射N点，得到N个像素的距离强度信息，及二维信息，对扫描器要求高，可实现高速高分辨率成像，技术难度大）（高成像速率和高分辨率怒能同时满足，单元探测器时这一矛盾更加突出，面阵探测器在速率不高分辨率高情况下采用）③高性能二维扫描技术（扫描系统）：<1>力学（反射镜转动、摆动，体积大）<2>声光（不包含机械运动，扫描角小，扫描速度快，耗电量大，需做冷却处理）<3>二元光学（将一束光分为多束，扫描速度快，扫描较小，体积小）④图像处理及目标识别算法（数据处理技术）13、激光成像雷达发展类型①扫描激光雷达：单元探测器，通过平台运动和扫描实现一定探测范围的成像②凝视激光雷达：需控制发射激光，使发射光覆盖整个成像区域，通过面阵探测器接收回波，通过飞行时间测量或调制解调手段实现并行测距，得到目标三维图像。

1、请介绍国内外的某个空间分析研究组的研究工作，并谈谈自己的认识和思考。

2、什么是空间分析？空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息(郭仁忠, 1997)。

3、分别从理论、算法和应用三个方面介绍空间分析理论、方法及应用？空间分析的理论研究主要包括：空间关系理论、空间认知理论、空间推理理论、空间数据的不确定性分析理论等。

空间分析的方法包括：矢量数据的空间分析方法、栅格数据的空间分析方法、三维数据的空间分析方法、属性数据的空间统计方法。

空间分析理论和方法的应用领域有：卫生健康、水利、城市管理、地质灾害、交通、电力、环保、气候变化等领域。

4、请分别介绍地理学的第一语言、第二语言和第三语言？第一语言为文字，第二语言为地图，第三语为GIS。

5、简述空间分析的第一个著名应用（霍乱病发病原因分析）如何利用空间分析方法完成具体应用？1854年8月到9月，英国伦敦霍乱病流行，政府始终找不到患者的发病原因，后来斯诺博士在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的1:6500的城区地图上，标出了每个霍乱病死者的居住位置，发现死者都集中在饮用布洛多斯托井水的地区和周围，从而得出发病原因为死者饮用了利用“布洛多斯托水泵吸水的井水。

6、简述空间分析与GIS的关系？空间分析在GIS中的地位和作用？关系：空间分析是地理信息系统的核心和灵魂，是地理信息系统的主要特征，是评价一个地理信息系统的主要指标之一。

地位与作用：1、空间分析是GIS的理论核心。

空间分析作为地理信息系统领域的理论性和技术性都很强的分支，是提升GIS的理论性的重要突破口。

2、空间分析是GIS的功能核心。

空间数据的采集、存储和管理为空间分析提供数据基础，而空间数据的描述是空间分析结果的表达。

7、简述空间分析与空间应用模型的关系？一种观点认为空间应用模型是GIS的重要组成部分，它补充了GIS的空间分析能力。

另一种观点认为空间分析是基本的、解决一般问题的理论和方法，空间模型是复杂(合)的、解决专门问题的理论和方法，两者应该区别开来。

430116测绘工程（Surveying and Mapping Engineering）全日制工程硕士专业学位研究生培养方案培养单位：资源与环境科学学院(205)遥感信息工程学院(213)测绘学院(214)卫星导航定位技术研究中心(618)测绘遥感信息工程国家重点实验室(619)一、培养目标测绘工程领域工程硕士的培养主要是解决测绘行业及相关工程部门高层次应用型、复合型人才紧缺的矛盾，面向生产第一线培养高层次工程技术和工程管理人才。

具体要求为：（一）拥护党的基本路线和方针政策，热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和敬业精神，具有科学严谨和求真务实的学习态度和工作作风，身心健康。

（二）掌握本领域的基础理论、先进技术方法和手段，在领域的某一方向具有独立从事工程设计、工程实施，工程研究、工程开发、工程管理等能力。

（三）具有较高的综合素质和较强的创新能力和适应能力。

（四）掌握一门外国语。

二、领域简介测绘工程是研究地球和其他实体与空间分布有关的信息的采集、量测、分析、显示、管理和利用的工程领域。

研究内容包括确定地球的形状和重力场及空间定位，利用各种测量仪器、传感器获取与空间分布有关的信息，制成各种地形图、专题图和建立地理、土地等各种空间信息系统，为研究地球自然和社会现象、解决人口、资源、环境和灾害等社会可持续发展中的重大问题以及为国民经济和国防建设提供技术支撑和数据保障。

随着现代空间技术、微电子技术、计算机和信息技术的迅猛发展，测绘学科正步入一个自动化、网络化、实时化的发展阶段。

测绘工程有着广泛的应用，在经济发展规划、土地资源调查和利用、海洋开发、农林牧渔业的发展、生态环境保护、疆界的划定以及各种工程、矿山和城镇的建设等各个方面都必须进行相应的测量工作，编制各种地图和建立相应的地理信息系统，以供规划、设计、施工、管理和决策使用。

在国防建设和现代战争中，可持续、实时地提供战场环境，为作战指挥和武器的定位与制导提供测绘保障。

简答题1.3S技术全球定位系统（Global Positioning System ,GPS）美国发展的新⼀代卫星导航和定位的军事系统。

遥感（Remote Sensing ,RS）不接触物体本⾝，⽤传感器收集⽬标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别⽬标物，揭⽰其⼏何、物理特性和相互联系及其变化规律的科学技术。

地理信息系统（Geographic Information System ,GIS）在计算机软件和硬件⽀持下，把各种地理信息按照空间分布及属性以⼀定的格式输⼊、存储、检索、显⽰和综合分析应⽤的技术系统。

其中GPS⽤于实时、快速地提供⽬标的空间位置，RS⽤于实时、快速地提供⼤⾯积地表物体及其环境的⼏何、物理信息和各种变化，GIS是多种来源的时空数据的综合处理分析和应⽤平台。

应⽤：在经济发展的相关领域中进⾏相应的测绘⼯作，制成各种地图和建⽴相应的地理信息系统，供规划、设计、施⼯、管理和决策使⽤。

在国防建设和现代战争中，可持续、实时地提供战场环境，为作战指挥和武器的定位与制导提供测绘保障。

在科学研究中是测定地球动态变化，研究地壳运动及其机制的重要⼿段，同时还可⽤于研究地球内部构造、环境变化、资源勘探、灾害预测和防治等。

2.⼤地测量学的基本任务(1)建⽴和维护⾼精度全球和区域性⼤地测量系统与⼤地测量参考框架;(2)获取空间点位置的静态和动态信息;(3)测定和研究地球形状⼤⼩、地球外部重⼒场及其随时间的变化;(4)测定和研究全球和区域性地球动⼒学现象,包括地球⾃转与极移、地球潮汐、板块运动与地壳形变以及其他全球变化;(5)研究地球表⾯观测量向椭球⾯和平⾯的投影变换及相关的⼤地测量计算问题;(6)研究新型的⼤地测量仪器和⼤地测量⽅法;(7)研究空间⼤地测量理论和⽅法;(8)研究⽉球和⾏星⼤地测量理论和⽅法,研究⽉球或⾏星探测器定位、定轨和导航技术,构建⽉球或⾏星坐标参考系统和框架,探测⽉球和⾏星重⼒场。

遥感图像精度改正方法与精度评价遥感图像是利用遥感技术获取的地球表面信息的数字表示。

然而，由于多种因素的干扰，如大气衰减、日照角度、地表特征等，遥感图像的精度常常无法满足实际需求。

为了提高遥感图像的精度，科学家们提出了各种改正方法，并进行了精度评价。

一、遥感图像的改正方法1. 大气校正：大气校正是遥感图像精度改正的重要环节。

大气校正的基本思想是通过估算大气对图像的影响，并进行相应的校正。

常用的大气校正方法有大气传输模型法、大气网络模型法等。

2. 几何校正：几何校正是将遥感图像与地理坐标系统对应起来的过程。

几何校正的主要任务是校正图像的尺度、位置和方向等几何特征。

常用的几何校正方法有控制点法、影像匹配法等。

3. 辐射校正：辐射校正是将遥感图像的辐射值转换为反射率或亮度等物理量的过程。

辐射校正的目的是减小不同地物反射率之间的差异，使图像更符合实际。

常用的辐射校正方法有大气校正法、地物扩散校正法等。

二、遥感图像的精度评价1. 场地实地调查：场地实地调查是评价遥感图像精度的常用方法之一。

通过对图像所代表地物的实地观测和测量，与图像进行对比，以评价图像的精度。

2. 精度评定指标：精度评定指标是评价遥感图像精度的一种量化方法。

常用的精度评定指标有偏差、相关系数、均方根误差等。

3. 交叉检验法：交叉检验法是通过对同一地区的不同遥感图像进行对比，以评价其精度。

将不同日期、不同分辨率的遥感图像进行交叉检验，可以评价图像的一致性和可靠性。

三、遥感图像精度改正方法与精度评价的应用遥感图像精度改正方法与精度评价在许多领域都有广泛的应用。

以下是几个示例：1. 土地利用与覆盖研究：利用遥感图像的精度改正方法和精度评价，可以准确提取土地利用与覆盖信息，并用于土地资源管理、土地规划等领域。

2. 灾害监测与评估：遥感图像精度改正方法和精度评价可以提高灾害监测与评估的准确性。

通过对遥感图像进行精度改正，可以提取灾害相关的地表信息，并通过精度评价得到可靠的监测结果。

武汉大学遥感试题及答案《遥感原理》试题三答案要点一、名词解释（20分）1、多波段遥感：探测波段在可见光与近红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。

2、维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体的绝对温度成反比。

黑体的温度越高，其曲线的峰顶就越往左移，即往短波方向移动。

3、瑞利散射与米氏散射：前者是指当大气中的粒子直径比波长小得多的时候所发生的大气散射现象。

后者是指气中的粒子直径与波长相当时发生的散射现象。

4、大气窗口；太阳辐射通过大气时，要发生反射、散射、吸收，从而使辐射强度发生衰减。

对传感器而言，某些波段里大气的投射率高，成为遥感的重要探测波段，这些波段就是大气窗口。

5、多源信息复合：遥感信息图遥感信息，以及遥感信息与非遥感信息的复合。

6、空间分辨率与波谱分辨率：像元多代表的地面范围的大小。

后者是传感器在接收目标地物辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。

7、辐射畸变与辐射校正：图像像元上的亮度直接反映了目标地物的光谱反射率的差异，但也受到其他严肃的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，称为辐射畸变。

通过简便的方法，去掉程辐射，使图像的质量得到改善，称为辐射校正。

8平滑与锐化；图像中某些亮度变化过大的区域，或岀现不该有的亮点时，采取的一种减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的燥声”点，有均值平滑和中值滤波两种。

锐化是为了突岀图像的边缘、线状目标或某些亮度变化大的部分。

9、多光谱变换；通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息的目的。

本质是对遥感图像实行线形变换，使多光谱空间的坐标系按照一定的规律进行旋转。

10、监督分类：包括利用训练样本建立判别函数的学习”过程和把待分像元代入判别函数进行判别的过程。

二、填空题（10分）1、1999年，我国第一颗地球资源遥感卫星（中巴地球资源卫星）在太原卫星发射中心发射成功。

2、陆地卫星的轨道是太阳同步轨道-轨道，其图像覆盖范围约为185-185平方公里。