遥感图像的种类与特性
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摘要遥感图像分类一直是遥感研究领域的重要内容,如何解决多类别的图像的分类识别并满足一定的精度,是遥感图像研究中的一个关键问题,具有十分重要的意义。
遥感图像的计算机分类是通过计算机对遥感图像像素进行数值处理,达到自动分类识别地物的目的。
遥感图像分类主要有两类分类方法:一种是非监督分类方法,另一种是监督分类方法。
非监督分类方法是一个聚类过程,而监督分类则是一个学习和训练的过程,需要一定的先验知识。
非监督分类由十不能确定类别属性,因此直接利用的价值很小,研究应用也越来越少。
而且监督分类随着新技术新方法的不断发展,分类方法也是层出不穷。
从传统的基十贝叶斯的最大似然分类方法到现在普遍研究使用的决策树分类和人工神经网络分类方法,虽然这些方法很大程度改善了分类效果,提高了分类精度,增加了遥感的应用能力。
但是不同的方法有其不同优缺点,分类效果也受很多因素的影响。
本文在对国内外遥感图像分类方法研究的进展进行充分分析的基础上,应用最大似然分类法、决策树分类法对TM影像遥感图像进行了分类处理。
在对分类实现中,首先对分类过程中必不可少的并影响分类效果的步骤也进行了详细地研究,分别是分类样本和分类特征;然后详细介绍两种方法的分类实验;最后分别分析分类结果图,采用混淆矩阵和kappa系数对两种方法的分类结果进行精度评价。
关键词:TM遥感影像,图像分类,最大似然法,决策树题目:遥感图像几种分类方法的比较........................................ 错误!未定义书签。
摘要.. (1)第一章绪论 (3)1.1遥感图像分类的实际应用及其意义 (4)1.2我国遥感图像分类技术现状 (5)1.3遥感图像应用于测量中的优势及存在的问题 (6)1.3.1遥感影像在信息更新方面的优越性 (6)1.3.2遥感影像在提取信息精度方面存在的问题 (6)1.4研究内容及研究方法 (8)1.4.1研究内容 (8)1.4.2 研究方法 (8)1.5 论文结构 (9)第二章遥感图像的分类 (9)2.1 监督分类 (9)2.1.1 监督分类的步骤 (9)2.1.2 最大似然法 (11)2.1.3 平行多面体分类方法 (12)2.1.4 最小距离分类方法 (13)2.1.5监督分类的特点 (13)2.2 非监督分类 (14)2.2.1 K-means算法 (14)K-均值分类法也称为 (14)2.2.2 ISODATA分类方法 (15)2.2.3非监督分类的特点 (17)2.4遥感图像分类新方法 (17)2.4.1基于决策树的分类方法 (17)2.4.2 人工神经网络方法 (19)2.4.3 支撑向量机 (20)2.4.4 专家系统知识 (21)2.5 精度评估 (22)第三章研究区典型地物类型样本的确定 (24)3.1 样本确定的原则和方法 (24)3.2 研究区地物类型的确定 (24)3.3样本区提取方案 (25)3.4 各个地物类型的样本的选取方法 (25)3.4.1 建立目视解译标志 (25)3.4.2 地面实地调查采集 (26)3.4.3 利用ENVI遥感图像处理软件选取样本点 (26)第四章遥感图像分类实验研究 (26)4.1遥感影像适用性的判定 (26)4.2分类前的预处理 (28)4.2.1空间滤波的处理 (28)4.2.2 频域滤波处理 (28)4.3利用ENVI软件对影像按照不同的分类方法进行监督分类 (30)4.3.1监督分类 (30)4.3.2 决策树 (33)4.4分类后的处理 (35)4.5 精度的比较 (36)第五章结论和展望 (37)参考文献 (37)致谢 (39)第一章绪论土地利用研究是全球环境变化研究的重要组成部分,土地利用变化驱动因子的研究也是目前研究的热点之一。
遥感图像分类常见方法一、前言遥感分类算法大致有三个阶段(1)基于传统数学统计的方法;(2)经典机器学习;(3)深度学习。
按是否有样本可以分为监督分类和非监督分类两种。
实现分类的流程是:特征+算法二、分类之特征工程分类本来就是计算机领域的问题,遥感分类的本质也是图像处理。
遥感分类属于CV领域的一个子集。
不论是监督还是非监督,分类的前提是特征工程。
构建特征工程的目的是突出关注目标和其他目标之间的差异,从而使得分类具有更好的效果。
遥感的特征工程可以大致分为三类:(1)纹理特征,(2)光谱特征,(3)时序特征。
当然,由上述特征还可延伸出LAI等生物量信息,但其本质上是由光谱特征反演出来的。
(1)纹理特征纹理特征一般从高空间分辨率的遥感影像提取才有效果,纹理特征又可以分为以下三种:统计方法:灰度共生矩阵、灰度游程长度法等模型方法:自相关模型、Markov随机场模型、分形模型等数学变换方法:空间域滤波、傅里叶滤波, Gabor和小波模型等。
(2)光谱特征光谱特征包括地物原始光谱反射率和衍生植被指数两种。
光谱特征较纹理特征容易获得,缺点是反射光谱容易受到“同物异谱”和“异物同谱”的影响。
光谱特征:R,G,B,NIR等衍生植被指数:NDVI,EVI等(3)时序特征由多时相遥感数据提取的特征成为时序特征,包括光谱时序和纹理时序。
时序特征可以描述作物在生育进程中动态的生长变化,已成为遥感农作物分类的重要特征支撑。
大量研究表明,生育期内高频次的时间特征会显著提升分类效果;多特征时间序列比单特征时间序列更能表征不同作物之间的差异特征比较特征的计算是基于数学方法计算的。
(1)光谱植被指数就是加、减、乘,除;(2)纹理特征一般通过滤波模板计算;(3)但数学中更高级,更有用的特征应该是偏导,在矩阵中,偏导及其重要。
因为偏导能够综合多个变量,因此个人认为,偏导特征会更具优势。
传统的统计学方法偏导较少,机器学习次之,深度学习偏导参数最多。
遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术遥感系统的基本构成被测目标的信息特征, 信息的获取, 信息的传输与记录, 信息的处理和信息的应用信息的处理和信息的应用遥感特点1大面积的同步观测2时效性3数据的综合性和可比性4经济性5局限性局限性辐射通量单位时间内通过某一面积的辐射能量辐射通量密度单位时间内通过单位面积的辐射能量辐照度I 被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量绝对黑体如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则这个物体是绝对黑体如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则这个物体是绝对黑体 黑体辐射规律1绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比2黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比3黑体温度越高,其曲线的峰顶就越往波长短的方向移动(普朗克定律,斯忒藩—玻尔兹曼定律,维恩位移定律)太阳常数指不受大气影响在距太阳一个天文单位内,垂直于太阳光辐射方向上,单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量垂直于太阳光辐射方向上,单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量 常见的大气散射及特点瑞利散射当大气中粒子的直径比波长小的多时特点散射强度与波长的四次方成反比,对可见光的影响很大米氏散射粒子的直径与辐射的波长相当时特点散射强度与波长的二次方成反比,散射在光线向前方向比向后方向更强,方向性明显,潮湿天气对米氏散射影响较大无选择性散射粒子的直径比波长大得多时,,散射强度与波长无关散射强度与波长无关 大气窗口常把电磁波通过大气层时较少被反射,吸收或散射的,透过率较高的波段称大气窗口透过率较高的波段称大气窗口 气象卫星发展阶段、特点及作用特点1轨道:低轨和高轨2短周期重复观测3成像面积大,有利于获得宏观同步信息,有利于获得宏观同步信息,减少数据处理容量减少数据处理容量4资料来源连续、资料来源连续、实时性强、实时性强、成本低发展阶段1、20世纪60年代第一代气象卫星2,1970—1977第二代气象卫星3,1978后气象卫星进入第三个发展阶段应用1天气分析和气象预报2气候研究和气候变迁的研究3资源环境其他领域资源环境其他领域 中心投影的透视规律及像点位移规律透视规律1地面物体是一个点,在中心投影上仍然是一个点。
遥感期末复习资料遥感:就是从远处采集信息,即不直接接触物体,从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息,经过对信息的处理,识别地物。
遥感的特性:1、空间特性;2、时相特性;3、波谱特性(P2)遥感的分类:1、遥感探测的对象:宇宙遥感、地球遥感;2、遥感平台:航天遥感、航空遥感、地面遥感;3、遥感获取的数据形式:成像方式遥感、非成像方式遥感;4、传感器工作方式:被动遥感、主动遥感;5、遥感探测的电磁波:可见光遥感、红外遥感、微波遥感;6、遥感应用:地质、地貌、农业、林业、水文、测绘等遥感技术系统主要由遥感平台,传感器,遥感信息的接收和处理以及遥感图像的判读和应用4个方面遥感平台:是指遥感中搭载传感器的运载工具。
按平台据地面的高度可分为:地面平台、航空平台和航天平台传感器是遥感技术系统的核心部分遥感信息:主要是指又航空遥感和卫星遥感所获取得胶片和数字图像遥感的现状和趋势:1、多分辨率多遥感平台并存,空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率普遍提高2、微波遥感、高光谱遥感迅速发展3、遥感的综合应用不断深化4、商业遥感时代的到来黑体:是绝对黑体的简称,指在任何温度下,对各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1的物体。
斯特藩——玻尔兹曼定律:物体的辐射通量密度M与物体的热力学温度T的四次方成正比基尔霍夫辐射定律:即地物的吸收率越大,发射率也越大太阳辐射光谱曲线近似于6000K的黑体辐射曲线大气按热力学性质可垂直分为对流层、平流层、中间层、电离层散射作用分为:瑞利散射、米氏散射和非选择性散射大气窗口:是指受到大气衰减作用较轻,透射率较高的波段反射率:是指地物的反射能量占总入射能量的百分比地物的反射光谱曲线:以波长作为横坐标,反射率作为纵坐标,将地物反射率随波长的变化绘制成曲线,即地物的反射率随波长变化的曲线发射率:是地物的辐射能量与相同温度下黑体辐射能量之比,又叫做比辐射率地物的发射光谱曲线:温度一定时,地物的发射率随波长变化的曲线传感器主要由收集器、探测器、处理器、输出器等4部分组成传感器的分类:1、按工作方式不同,分为主动式传感器和被动式传感器;2、按记录方式不同,分为成像方式和非成像方式;3、成像方式中,根据成像原理和所获取图像性质的不同,又分为摄影方式传感器、扫描方式传感器和雷达3种关机扫描仪数据采集原理(P49)扫帚式扫描仪(P55)航空遥感是指以飞机或气球为平台所进行的遥感航空摄影机的种类有:1、单镜头框幅航空摄影机;2、多镜头框幅航空摄影机;3、条带航空摄影机;4、全景航空摄影机航空摄影的类型:1、按成像倾斜角分为垂直摄影和倾斜摄影:一般把倾斜角<3°的,称为垂直摄影;把倾斜角>3°的称为倾斜摄影。