遙感圖像分類(lèi)方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 南京廖華
本文關(guān)鍵詞:遙感圖像分類(lèi)方法的研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
遙感圖像分類(lèi)方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 摘要:遙感在中國(guó)已經(jīng)取得了世界級(jí)的成果和發(fā)展,被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)方面,如土地資源調(diào)查和管理、農(nóng)作物估產(chǎn)、地質(zhì)勘查、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、全球變化研究等,形成了適合中國(guó)國(guó)情的技術(shù)發(fā)展 和應(yīng)用推廣模式 。隨著遙感數(shù)據(jù)獲取手段的加強(qiáng),需要處理的遙感信息量急劇增加。在這種情況下,如何滿足應(yīng)用人員對(duì)于大區(qū)域遙感資料進(jìn)行快速處理與分析的要求,正成為遙感信息處理面臨的一大難題。這里涉及二個(gè)方面,一是遙感圖像處理本身技術(shù)的開(kāi)發(fā),二是遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合,歸結(jié)起來(lái),最迫切需要解決的問(wèn)題是如何提高遙感圖像分類(lèi)精度,這是解決大區(qū)域資源環(huán)境遙感快速調(diào)查與制圖的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:遙感圖像、發(fā)展、分類(lèi)、計(jì)算機(jī)
一、遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
遙感技術(shù)正在進(jìn)入一個(gè)能夠快速準(zhǔn)確地提供多種對(duì)地觀測(cè)海量數(shù)據(jù)及應(yīng)用研究的新階段,它在近一二十年內(nèi)得到了飛速發(fā)展,目前又將達(dá)到一個(gè)新的高潮。這種發(fā)展主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面:
1. 多分辨率多遙感平臺(tái)并存。空間分辨率、時(shí)間分辨率及光譜分辨率普遍提高目前,國(guó)際上已擁有十幾種不同用途的地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng),并擁有全色0.8~5m、多光譜3.3~30m的多種空間分辨率。遙感平臺(tái)和傳感器已從過(guò)去的單一型向多樣化發(fā)展,并能在不同平臺(tái)
上獲得不同空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率的遙感影像。民用遙感影像的空間分辨率達(dá)到米級(jí),光譜分辨率達(dá)到納米級(jí),波段數(shù)已增加到數(shù)十甚至數(shù)百個(gè),重復(fù)周期達(dá)到幾天甚至十幾個(gè)小時(shí)。例如,美國(guó)的商業(yè)衛(wèi)星ORBVIEW可獲取lm空間分辨率的圖像,通過(guò)任意方向旋轉(zhuǎn)可獲得同軌和異軌的高分辨率立體圖像;美國(guó)EOS衛(wèi)星上的MOiDIS-N傳感器具有35個(gè)波段;美國(guó)NOAA的一顆衛(wèi)星每天可對(duì)地面同一地區(qū)進(jìn)行兩次觀測(cè)。隨著遙感應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω叻直媛蔬b感數(shù)據(jù)需求的增加及高新技術(shù)自身不斷的發(fā)展,各類(lèi)遙感分辨率的提高成為普遍發(fā)展趨勢(shì)。
2. 微波遙感、高光譜遙感迅速發(fā)展微波遙感技術(shù)是近十幾年發(fā)展起來(lái)的具有良好應(yīng)用前景的主動(dòng)式探測(cè)方法。微波具有穿透性強(qiáng)、不受天氣影響的特性,可全天時(shí)、全天候工作。微波遙感采用多極化、多波段及多工作模式,形成多級(jí)分辨率影像序列,以提供從粗到細(xì)的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)源。成像雷達(dá)、激光雷達(dá)等的發(fā)展,越來(lái)越引起人們的關(guān)注。例如,,美國(guó)實(shí)施的航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪計(jì)劃即采用雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù),在一架航天飛機(jī)上安裝了兩個(gè)雷達(dá)天線,對(duì)同一地區(qū)一次獲取兩幅圖像,然后通過(guò)影像精匹配、相位差解算、高程計(jì)算等步驟得到被觀測(cè)地區(qū)的高程數(shù)據(jù)。高光譜遙感的出現(xiàn)和發(fā)展是遙感技術(shù)的一場(chǎng)革命。它使本來(lái)在寬波段遙感中不可探測(cè)的物質(zhì),在高光譜遙感中能被探測(cè)。高光譜遙感的發(fā)展,從研制第一代航空成像光譜儀算起已有二十多年的歷史,并受到世界各國(guó)遙感科學(xué)家的普遍關(guān)注。但長(zhǎng)期以來(lái),高光譜遙感一直處在以航空為基礎(chǔ)的研究發(fā)展階段,且主要
集中在一些技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家,對(duì)其數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用還十分有限。近10年來(lái)情況出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī),1999年末第一臺(tái)中分辨率成像光譜儀(MODIS)隨美國(guó)EOSAM-1平臺(tái)進(jìn)入軌道,“新千年計(jì)劃”第一星EO一1攜帶兩種高光譜儀隨后進(jìn)入了太空。此外,歐洲空間局的中分辨率成像光譜儀(MERIs)、日本ADEOS一2衛(wèi)星的全球成像儀(Gu)以及美國(guó)軌道圖像公司的軌道觀察者4號(hào)(ORB一ⅥE1孵4)均相繼升空。一個(gè)高光譜群星燦爛的局面將展現(xiàn)在我們面前,可望形成遙感的突破性發(fā)展�?傊�,不斷提高傳感器的性能指標(biāo),研制出新型傳感器,開(kāi)拓新的工作波段,獲取更高質(zhì)量和精度的遙感數(shù)據(jù)是今后遙感發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。
3. 遙感的綜合應(yīng)用不斷深化目前,遙感技術(shù)綜合應(yīng)用的深度和廣度不斷擴(kuò)展,表現(xiàn)為從單一信息源分析向包含非遙感數(shù)據(jù)的多源信息的復(fù)合分析方向發(fā)展;從定性判讀向信息系統(tǒng)應(yīng)用模型及專(zhuān)家系統(tǒng)支持下的定量分析發(fā)展;從靜態(tài)研究向多時(shí)相的動(dòng)態(tài)研究發(fā)展。地理信息系統(tǒng)為遙感提供了各種有用的輔助信息和分析手段,提高了遙感信息的識(shí)別精度。另外,通過(guò)遙感的定量分析,實(shí)現(xiàn)了從區(qū)域?qū)n}研究向全球綜合研究發(fā)展,從室內(nèi)的近景攝影測(cè)量到大范圍的陸地、海洋信息的采集乃至全球范圍內(nèi)的環(huán)境變化監(jiān)測(cè)。多時(shí)相遙感的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),可獲取我國(guó)當(dāng)前城市化過(guò)程、耕地面積和生態(tài)環(huán)境變化的基本資料。與此同時(shí),國(guó)際上相繼推出了一批高水平的遙感圖像處理商業(yè)軟件包,用以實(shí)現(xiàn)遙感的綜合應(yīng)用。其主要功能包括影像幾何校正與輻射校正、影像增強(qiáng)處理與分析、遙感制圖、地理信息分析、可視化空
間建模等。
4. 商業(yè)遙感時(shí)代的到來(lái)隨著衛(wèi)星遙感的興起,計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的進(jìn)步以及各時(shí)期軍事情報(bào)部門(mén)的需要,數(shù)字成像技術(shù)有了極大的提高。世界各主要航天大國(guó)相繼研制出各種以對(duì)地觀測(cè)為目的的遙感衛(wèi)星,并逐步向商用化轉(zhuǎn)移。因此,國(guó)際上商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)界特別是私營(yíng)企業(yè)直接參與或獨(dú)立進(jìn)行遙感衛(wèi)星的研制、發(fā)射和運(yùn)行,甚至提供端對(duì)端的服務(wù),也是目前遙感發(fā)展的一大趨勢(shì)。聯(lián)合國(guó)制定的有關(guān)政策,在一定程度上鼓勵(lì)了衛(wèi)星公司制造商業(yè)高分辨率地球觀測(cè)衛(wèi)星的計(jì)劃,這類(lèi)衛(wèi)星多為私營(yíng)公司擁有,其地面分辨率為1~,5m。如美國(guó)的IKONOS系列、QUICKBIRD系列、ORBVIEW系列和以色列的EROS系列等。商業(yè)衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的特點(diǎn)是以應(yīng)用為導(dǎo)向,強(qiáng)調(diào)采用實(shí)用技術(shù)系統(tǒng)和市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制,注重配套服務(wù)和經(jīng)濟(jì)效益,成為非常重要的遙感信息的補(bǔ)充。、此外,商用小型地球觀測(cè)衛(wèi)星計(jì)劃正在實(shí)施之中,這種小衛(wèi)星具有靈活的指向能力,可以獲取高空間分辨率的圖像并快速傳回到地面,它投資小、研制周期短,備受重視。
二、遙感圖像計(jì)算機(jī)分類(lèi)方法
從1946年2月14日,世界上第一臺(tái)電腦ENIAC誕生在賓夕法尼亞大學(xué)。將近六十年過(guò)去了。計(jì)算機(jī)從以前簡(jiǎn)單的只會(huì)計(jì)算到如今的集工作、娛樂(lè)各種功能于一身,從以前的巨型機(jī)到現(xiàn)在的微型機(jī),歷經(jīng)著翻天覆地的變化。面對(duì)這一個(gè)從滿未知的領(lǐng)域,人們對(duì)其期待是
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