2021年第一篇文章

基本概念

遙感（Remote Sensing）：遙遠的感知，是一種遠距離不直接接觸物體而獲取其資訊的探測技術，主要是以電磁波為媒介，包括從紫外--可見光--紅外--微波的范圍，

DN值（Digital Number ）：遙感影像像元亮度值，記錄地物的灰度值，

地表反射率（Surface Albedo）：地面反射輻射量與入射輻射量之比，表征地面對太陽輻射的吸收和反射能力，反射率越大，地面吸收太陽輻射越少；反射率越小，地面吸收太陽輻射越多，

表觀反射率（Apparent Reflectance）：指大氣層頂的反射率，輻射定標的結果之一，大氣層頂表觀反射率，簡稱表觀反射率，又稱視反射率，

亮度溫度（Brightness Temperature）：是指和被測物體具有相同輻射強度的黑體所具有的溫度，簡稱亮溫，

地理編碼（Geo-coding）：把影像矯正到一種統一標準的坐標系，

地理參照（Geo-referencing）：又叫影像糾正（Rectification），借助一組控制點，對一幅影像進行地理坐標的校正，

影像配準（Registration）：同一區域里一幅影像（基準影像）對另一幅影像校準，以使兩幅影像中的同名像素配準，

影像存盤方式

一般，傳感器獲取的遙感影像，包括通用型的二進制資料和一個說明性的頭檔案，

二進制資料形式主要有三種，分別是BIL，BSQ，BIP，
（1）BIL

BIL格式是按波段的順序存盤各波段的行，假設影像有n個波段，存盤完n個第一行之后，再按同樣方法存盤所有第二行，
（2）BSQ

BSQ具有很好的處理空間能力，是最簡單的一種格式，存盤方式是一個波段、一個波段按順序的存盤，

（3）BIP

先按照波段順序排列首行里第一個像元，再將該行其他像元也按波段順序排列，接著重復排列其他各行，

遙感影像處理

遙感影像處理是對遙感影像進行輻射校正和幾何糾正、影像整飾、投影變換、鑲嵌、特征提取、分類以及各種專題處理等一系列操作，以求達到預期目的的技術，

遙感影像處理可分為兩類：一是利用光學、照相和電子學的方法對遙感模擬影像(照片、底片)進行處理，簡稱為光學處理；二是利用計算機對遙感數字影像進行一系列操作，從而獲得某種預期結果的技術，稱為遙感數字影像處理，

遙感影像處理的必要性

在衛星遙感成像程序中，由于各種因素的影響，包括大氣、地形、傳感器本身等因素，傳感器很難準確地記錄地物資訊，獲取的資料存在一定的誤差，這些誤差會大大降低影像質量并影響資料分析的精確程度，因此，需要對獲取到的遙感影像進行處理操作，

遙感影像處理流程

遙感影像處理主要包括：輻射校正、幾何校正、影像融合、影像鑲嵌、影像裁剪等，

一般流程順序：輻射定標-->大氣校正-->幾何校正-->正射校正-->影像融合-->影像鑲嵌-->影像裁剪-->其他，

輻射校正（Radiometric correction）

定義： 一切與輻射相關的誤差的校正，

目的：消除干擾，得到真實反射率的資料， 干擾主要有：傳感器本身、大氣、太陽高度角、地形等，

包括：輻射定標，大氣校正，地形對輻射的影響，

輻射定標（Radiometric calibration）

定義：將傳感器記錄的電壓或DN值轉換成大氣外層表面反射率（或稱為輻射亮度值），

目的：消除傳感器本身的誤差，確定傳感器入口的準確輻射值，建立遙感傳感器的數字量化輸出值DN與其所對應的視場中輻射亮度值之間的定量關系

處理：實驗室定標、星上定標、場地定標，

輻射定標也分為：絕對定標和相對定標，

絕對定標：通過各種標準輻射源，建立輻射亮度值與DN值間的定量關系，對于一般的線性傳感器，定標通過一個線性關系式完成數字量化與輻射亮度值的轉換：L=Gain*DN+Offset，

相對定標：指的是確定場景中各像元之前、各探測器之間、各波譜之間以及不同時間測得的輻射亮度的相對值，

大氣校正（Atmospheric correction）

定義：將輻射亮度或者表觀反射率轉換為地表實際反射率，

目的：消除電磁波傳播程序中大氣的影響，包括大氣散射、吸收、反射引起的誤差，

基本原理：首先估計大氣對地表熱輻射的影響，然后把這部分大氣影響從衛星傳感器所觀測到的熱輻射總量中減去，從而得到地表熱輻射強度，再把這熱輻射強度轉化為相應的地表溫度，

處理：主要有統計模型和物理模型，統計型是基于陸地表面變數和遙感資料的相關關系，優點在于容易建立并且可以有效地概括從區域區域獲取的資料，例如經驗線性定標法，內部平場域法等，物理模型遵循遙感系統的物理規律，建立因果關系，

按照校正后的結果也可以分為2種：絕對大氣校正和相對大氣校正，兩者的區別在于是否考慮實際地物的反射率，

絕對大氣校正是將遙感影像的DN值轉換為地表反射率、地表輻射率、地表溫度等，方法有：6S模型、MORTRAN模型 、LOWTRAN模型、ATCOR模型、基于簡化輻射傳輸模型的黑暗像元法等，ENVI中提供的Flaash大氣校正，是使用 MODTRAN 4+ 輻射傳輸模型的代碼，基于像素級的校正，校正由于漫反射引起的連帶效應，包含卷云和不透明云層的分類圖，可調整由于人為抑止而導致的波譜平滑，

相對大氣校正：校正后得到的影像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其結果不考慮地物的實際反射率，方法有：基于統計的不變目標法、直方圖匹配法等，

幾何校正（Geometric correction）

定義：指遙感成像程序中，受多種因素的綜合影響，原始影像上地物的幾何位置、形狀、大小、尺寸、方位等特征與其對應的地面地物的特征往往是不一致的，這種不一致就是幾何變形，也稱幾何畸變，

目的：消除或改正遙感影像幾何誤差的程序，

引起影像幾何變形一般分為兩大類：系統性和非系統性，系統性一般有傳感器本身引起的，有規律可循和可預測性，可以用傳感器模型來校正；非系統性幾何變形是不規律的，它可以是傳感器平臺本身的高度、姿態等不穩定，也可以是地球曲率及空氣折射的變化以及地形的變化等，

包括：幾何粗校正和幾何精校正，

幾何粗校正：針對引起畸變原因而進行的校正，

幾何精校正：利用控制點進行的幾何校正，它是用一種數學模型來近似描述遙感影像的幾何畸變程序，并利用畸變的遙感影像與標準地圖之間的一些對應點(即控制點資料對)求得這個幾何畸變模型，然后利用此模型進行幾何畸變的校正，這種校正不考慮引起畸變的原因，

一般下載的遙感資料多為L1A級資料，屬于系統幾何校正資料，經過了輻射校正和系統級幾何校正處理，

幾何校正分為不同級別，一般所說的幾何校正是指消除因大氣傳輸、傳感器本身、地球曲率等因素造成的幾何畸變，主要糾正或者賦予影像平面坐標，除此之外，幾何校正還包括正射校正，是最高級別的幾何校正，屬于幾何校正中的精校正，

正射校正（Orthorectification）

定義：通過在像片上選取一些地面控制點，并利用原來已經獲取的該像片范圍內的地形高程模型（DEM）資料，對影像同時進行傾斜改正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像，

目的：消除地形的影響或是相機方位引起的變形等，生成平面正射影像的處理程序，

方法：共線方程模型、基于仿射變換的嚴格幾何模型、改進型多項式模型以及有理函式模型等，

影像融合（Image fusion）

定義：一個對多遙感器的影像資料和其他資訊的處理程序，它著重于把那些在空間或時間上冗余或互補的多源資料，按一定的規則（或演算法）進行運算處理，獲得比任何單一資料更精確、更豐富的資訊，生成一幅具有新的空間、波譜、時間特征的合成影像，

目的：提高解析度、增強目標特征、提高分類精度、動態監測、資訊互補，

分類：基于像元、基于特征、基于決策層等，

方法：彩色空間變換融合、高通濾波融合、主成分變換融合、小波影像融合等，

影像鑲嵌（Image Mosaic）

定義：將兩幅或多幅影像拼在一起，構成一幅整體影像的技術程序，

目的：集成不同空間解析度和光譜解析度資料所傳達的資訊，以提供攝影分析、特征提取、建模和分類，

影像裁剪（Subset Image）

目的：將大范圍的影像裁剪到研究區大小，

總結

所有物體都具有輻射或反射電磁波的特性，區別在于不同物體會對波譜產生不同的回應，遙感技術是將這些折射或反射的電磁波作為目標資訊，通過探測儀器將獲得的目標資訊進行相關分析、處理，它是一種綜合性的探測技術，最終記載分析處理的電磁波特性供人們識別該地物或周圍存在環境，遙感技術發展至今，己經廣泛應用于資源勘探、軍事導航、氣象監測、航空航天等眾多領域，近幾十年來，全球已經成功發射了數十顆高解析度遙感衛星，衛星遙感呈現高空間解析度、高光譜解析度、高時間解析度和多平臺、多傳感器、多角度的發展趨勢，遙感影像已經從公里級解析度提高到亞米級甚至厘米級解析度，衛星影像處理技術也日益成熟，未來如何批量、快速地處理、存盤、組織海量的衛星遙感資料，并且將這些海量的衛星遙感資料有效地利用起來、挖掘其隱藏的資訊將是遙感技術發展的一個主要方向，

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