遙感圖像分類方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 南京廖華
本文關(guān)鍵詞:遙感圖像分類方法的研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
遙感圖像分類方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 摘要:遙感在中國已經(jīng)取得了世界級的成果和發(fā)展,被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個方面,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、災(zāi)害監(jiān)測、全球變化研究等,形成了適合中國國情的技術(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。這里涉及二個方面,一是遙感圖像處理本身技術(shù)的開發(fā),二是遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合,歸結(jié)起來,最迫切需要解決的問題是如何提高遙感圖像分類精度,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、計算機(jī)
一、遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
遙感技術(shù)正在進(jìn)入一個能夠快速準(zhǔn)確地提供多種對地觀測海量數(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)到一個新的高潮。這種發(fā)展主要表現(xiàn)在以下4個方面:
1. 多分辨率多遙感平臺并存?臻g分辨率、時間分辨率及光譜分辨率普遍提高目前,國際上已擁有十幾種不同用途的地球觀測衛(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。遙感平臺和傳感器已從過去的單一型向多樣化發(fā)展,并能在不同平臺
上獲得不同空間分辨率、時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,光譜分辨率達(dá)到納米級,波段數(shù)已增加到數(shù)十甚至數(shù)百個,重復(fù)周期達(dá)到幾天甚至十幾個小時。例如,美國的商業(yè)衛(wèi)星ORBVIEW可獲取lm空間分辨率的圖像,通過任意方向旋轉(zhuǎn)可獲得同軌和異軌的高分辨率立體圖像;美國EOS衛(wèi)星上的MOiDIS-N傳感器具有35個波段;美國NOAA的一顆衛(wèi)星每天可對地面同一地區(qū)進(jìn)行兩次觀測。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,各類遙感分辨率的提高成為普遍發(fā)展趨勢。
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)展起來的具有良好應(yīng)用前景的主動式探測方法。微波具有穿透性強(qiáng)、不受天氣影響的特性,可全天時、全天候工作。微波遙感采用多極化、多波段及多工作模式,形成多級分辨率影像序列,以提供從粗到細(xì)的對地觀測數(shù)據(jù)源。成像雷達(dá)、激光雷達(dá)等的發(fā)展,越來越引起人們的關(guān)注。例如,,美國實(shí)施的航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪計劃即采用雷達(dá)干涉測量技術(shù),在一架航天飛機(jī)上安裝了兩個雷達(dá)天線,對同一地區(qū)一次獲取兩幅圖像,然后通過影像精匹配、相位差解算、高程計算等步驟得到被觀測地區(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)的一場革命。它使本來在寬波段遙感中不可探測的物質(zhì),在高光譜遙感中能被探測。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,并受到世界各國遙感科學(xué)家的普遍關(guān)注。但長期以來,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)國家,對其數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用還十分有限。近10年來情況出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī),1999年末第一臺中分辨率成像光譜儀(MODIS)隨美國EOSAM-1平臺進(jìn)入軌道,“新千年計劃”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)以及美國軌道圖像公司的軌道觀察者4號(ORB一ⅥE1孵4)均相繼升空。一個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)展的一個必然趨勢。
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)用模型及專家系統(tǒng)支持下的定量分析發(fā)展;從靜態(tài)研究向多時相的動態(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別精度。另外,通過遙感的定量分析,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。多時相遙感的動態(tài)監(jiān)測,可獲取我國當(dāng)前城市化過程、耕地面積和生態(tài)環(huán)境變化的基本資料。與此同時,國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)遙感時代的到來隨著衛(wèi)星遙感的興起,計算機(jī)與通信技術(shù)的進(jìn)步以及各時期軍事情報部門的需要,數(shù)字成像技術(shù)有了極大的提高。世界各主要航天大國相繼研制出各種以對地觀測為目的的遙感衛(wèi)星,并逐步向商用化轉(zhuǎn)移。因此,國際上商業(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,甚至提供端對端的服務(wù),也是目前遙感發(fā)展的一大趨勢。聯(lián)合國制定的有關(guān)政策,在一定程度上鼓勵了衛(wèi)星公司制造商業(yè)高分辨率地球觀測衛(wèi)星的計劃,這類衛(wèi)星多為私營公司擁有,其地面分辨率為1~,5m。如美國的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,商用小型地球觀測衛(wèi)星計劃正在實(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、遙感圖像計算機(jī)分類方法
從1946年2月14日,世界上第一臺電腦ENIAC誕生在賓夕法尼亞大學(xué)。將近六十年過去了。計算機(jī)從以前簡單的只會計算到如今的集工作、娛樂各種功能于一身,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。面對這一個從滿未知的領(lǐng)域,人們對其期待是
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