遥感概论实验教案.docx

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遥感概论实验教案

教案

（2008/2009学年第1学期）

课程名称遥感概论实验

课程编号101001204

课程性质专业课

教学时数14

教学对象06级地理科学

授课教师黄雄伟

职称讲师

邵阳学院城市建设系

2008年9月

实验一遥感图像的光学合成原理

一、实验目的

1、了解彩色的基本特征和相互关系

2、掌握三原色及补色，掌握加色法

3、了解和认识色度图

二、实验原理

1、彩色的基本特征

彩色的基本特征用明度、色调和饱和度表示

2、三原色和互补色

当两种颜色混合产生白色或灰色时，这两种颜色称为互补色。

当三种颜色混合时，其中任一种不能由其余两种颜色混合相加产生，则三种颜色按一定比例混合，可以产生各种色调的颜色，称为三原色。

最优三原色是红、绿、蓝。

3、色度图

根据三原色原理，任意三种线性无关的颜色都能构成颜色空间。

将三原色的混合规律，用二维方式表示，即为色度图。

三、实验设备

微型计算机

四、实验步骤

从CAI软件中进入“遥感光学合成原理”子目录

1、彩色基本特征

（1）进入“彩色与非彩色”，对比彩色图像和非彩色图像对地物特征的表现；

（2）进入“彩色特征”，分别进入“明度”、“饱和度”、“色调”界面，观察枫叶色彩的变化，分析对比彩色的三大特性在彩色中的影响；

（3）进入“颜色立体”，观察颜色立体中彩色三大特性的表示方法

2、三原色

进入“三原色”子目录，分别将红、绿、蓝标尺设置为不同的数值，观察显示出的颜色效果。

3、补色

（1）进入“互补色”子目录；

（2）分别观察互补色个非互补色的效果。

4、色度图

进入“色度图”子目录，观看系统演示过程。

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验二摄影图像的特征

一、实验目的

1、掌握航空摄影像片比例尺的计算方法

2、了解航空像片上像片的重叠度

3、计算航空像片上的投影误差

二、实验原理

1、像片的比例尺

指像片上两点之间的距离与地面上相应点之间的实际距离之比。

设H为摄影平台的高度（航高），f为摄影机焦距，则像片比例尺大小取决于H和f。

在地形平坦、镜头主光轴垂直于地面时，像片的比例尺为：

2、像点位移—因地形起伏引起的像点位移

在中心投影的像片上，地形的起伏处了引起像片比例尺的变化外，还会引起平面上点位在像片上相对位置的移动，这种现象称为像点位移。

其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的投影误差。

其中，σ为位移量，h为地面高差，r为像点到像主点距离，H为摄影高度。

3、像片重叠度

在拍摄特定目标时，常采用航线连续摄影。

为了使各张相邻像片之间连续，需要相邻像片之间具有一定的重叠度。

航线之间的像片重叠称为航向重叠，航线之内像片间的重叠称为旁向重叠。

三、实验设备

邵阳地区航空像片一对（一个立体像对）

四、实验步骤

1、计算并航片比例尺

根据航空像片上相关注记，读出自己手上所用航片的摄影焦距f和航高H，计算相应比例尺。

2、了解航片上的像片重叠度

在立体像对中的AB两张像片找出相同的2点C、D，并将2点重合，量取重叠部分长度，计算其占整个像片长度的比例，即为像片的旁向重叠度。

3、计算航空像片上的投影误差

在航空像片上找到高程已知的E点，量取像点E到像主点的距离，在像片上获取像片相关信息，并利用投影误差公式计算机像点位移。

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验三航空像片的观测

一、实验目的

1、掌握使用航空反光立体镜进行航空像片立体观察的方法

2、掌握在航片上测量高差的方法

二、实验原理

1、立体像对的观察

将成为立体像对的两张遥感影像并列排列，如果左眼看左边的图像，右眼看右边的图像，就可以产生目标物的立体视觉效果，这称为立体观察

2、相对的立体量测

通过观察航空像片立体像对，可以获得有关信息，从而按照地面高差的计算公式获取地面2点之间的高差，如下所示：

其中，h为像片上像点C相对于像点A的高差，H为航高，b为像片基线长，ΔP为像点C相对于像点A的左右视差之差。

三、实验设备

航空反光立体镜、邵阳地区航空像片一对（一个像对）

四、实验步骤

1、航空像片的立体观察

（1）取出一对航空像片，分别找出像主点；

（2）将像片按左右放置，使影像的重叠部分向内，使像对像主点连线置于平行于眼基线的直线上。

移动立体镜，使立体镜的基线平行于像主点连线；

（3）在立体镜下移动像片间的距离，直到观测到相应的像点融合为一体而获得立体感觉。

2、航空像片的高差测量与计算

（1）在拿到的航空像片像对A、B上分别确定像主点Oa和Ob，并将Ob确定在像片A上面；

（2）将待计算点E、F分别标注在航片A、B上；

（3）分别在航片A、b上量取E、F的像点坐标，并计算像点E、F的左右视差，算出其左右视差之差；

（4）量取航片A上Oa和Ob的距离，即为立体量测计算公式中的b；

（5）将上面得到的视差、像片基线长、航高代入到公式中，即可算的EF之间的高差。

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验四航空像片的判读

一、实验目的

1、学习航空像片判读的基本原理和方法

2、掌握航空像片判读中判读标志的建立方法

3、解译判读各土地覆盖类型在黑白航片上的影像特征

二、实验原理

1、航空成像原理

航空像片是在航空遥感平台上通过摄像机所获得的可见光和红外光的光学摄影像片。

它是采用中心投影的方式成像。

2、航空像片判读标志

航空像片的判断关键在于建立判读标志。

直接判读标志是指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感影像的各种特征，包括遥感影像像片上目标地物的大小、形状、阴影、色调、纹理、图形和位置及与周围的关系等。

间接解译标志是指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感影像的各种特征，借助它可以推断与目标地物的属性相关的其他现象。

3、航空像片判读的基本方法

航空相片的判读基本上是为每个特定专业服务的，通用的方法有

（1）直接判读：

通过上述影像的判读标志辨认地物并解译专业内容；

（2）逻辑推理与宏观分析：

在直接判读的基础上，分析这些影像特征所反映的地物之间的内在联系，并在逻辑推理的基础上进一步对影像特征之间的关系进行宏观规律的分析；

（3）野外核查：

任何遥感影像的解译结果都必须经过一定的野外校核和检验，检查后的方法有路线线段检查和统计抽样检查。

4、航空像片判读的基本程序

航空判读的具体工作程序分为准备工作、室内判读、野外工作、室内转绘制图和总结

三、实验设备

航空反光立体镜、邵阳地区航空像片一对（一个像对）

四、实验步骤

1、准备实验工具，包括立体镜、铅笔、航空像片。

2、

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验五热红外像片的判读

一、实验目的

认识和了解热红外影像对地物的表现

二、实验原理

热红外影像的成像原理不同于可见光和近红外像片。

热红外像片记录了地物发射热红外线的强度。

夜间的热红外影像，不受太阳辐射的干扰，是地面物体热辐射的特征，这种影像上的色调差异主要取决于地物的温度和发射本领。

由于各种地物热辐射能量的不同，因而在影像上显示出不同的形状和特征，从而可以从影像上识别不同的地物。

三、实验设备

热红外影像

四、实验步骤

1、热红外21和热红外22，是反映森林火灾的热红外影像，其中1表示白色调一场为火灾蔓延的燃烧区，2为大火燃烧后的高温区，3为绿色调是尚未燃烧的森林，4为裸露的基岩；

2、热红外31和热红外32为反映洪积扇形态的热红外影像；

3、对比热红外21和热红外22，观察地物温度变化；

4、对比观察热红外31和热红外32，观察洪积扇形态。

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验六遥感影像计算机分类

一、实验目的

1、了解并掌握非监督分类的过程与方法

2、了解并掌握监督分类的过程与方法

二、实验原理

1、非监督分类

非监督分类是指不必对影像地物获取先验知识，仅仅依靠影像上不同类地物的光谱信息进行特征提取，以提取出统计特征的差别来达到分类目的的分类方法。

非监督分类主要采用聚类分析方法，常用的有分类集群法和非分类集群法。

本次实验采用的是非分类集群法中的动态聚类法，其基本原理是在初始状态下给出图像粗糙的分类，然后基于一定原则在类别间重新组合其样本，直到分类比较合理为止。

2、监督分类

与非监督分类相反，监督分类必须获得影像地物的先验知识，常用的方法有最小距离法、多级切割分类法、最大似然法。

本实验采用的是最大似然法，其基本原理是求出每个象元对于各类别归属概率，把该象元分到归属概率最大的类别中去。

三、实验设备

微型计算机、遥感影像

四、实验步骤

1、非监督分类

（1）进入CAI界面，选择“遥感图像处理”子菜单；

（2）在菜单上执行“处理—非监督分类—迭代自组织聚类”，出现“迭代自组织聚类”操作窗口，单击“操作”，出现“迭代自组织聚类对话框”；

（3）在“波段数”框内输入7，输入要处理影像；

（4）在“迭代次数”框中输入3，在分类数目中输入15，点击确定；

（5）在“迭代自组织聚类”操作窗口中单击“图像显示”，可以对比查看原图和分类结果图。

2、监督分类

（1）进入CAI界面，选择“遥感图像处理”子菜单；

（2）在菜单上执行“处理—监督分类—最大似然”，依次设置好假彩色合成、地图发射器、在屏数字化、光谱生成；

（3）在“最大似然”操作窗口中，单击“操作”，出现“最大似然”对话框；

（4）在“光谱特征数”框中输入6，双击“输出图像”，点击“继续”；

（5）在出现的对话框中，双击6个“光谱特征”和“标题”，点击“确定”；

（6）在“最大似然”操作窗口中单击“图像显示”，可以对比查看原图和分类结果图。

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验七土地利用/覆盖判读与制图

一、实验目的

1、掌握航空像片判读的基本原理和方法

2、掌握航空像片判读中判读标志的建立方法

3、认识航空影像上不同土地利用/覆盖的影像特征

4、学习土地利用判读与制图的基本方法

二、实验原理

在遥感影像目视判读的基础上进行土地利用/覆盖判读与制图。

首先要建立适合研究区域的解译标志，其次要建立相应的分类系统。

在我国利用遥感影像编制土地利用图是，一般采用农业区划委员会制定的“土地利用现状调查技术规程”中的分类系统，。

根据所用影像的实际情况，本次实验只进行一级分类。

三、实验设备

航空反光立体镜、邵阳地区航空像片一对（立体相对）

四、实验步骤

1、对拿到的航空像片建立解译标志，进行目视判读

2、对判读结果进行分类，判断土地利用类型

3、根据分类结果，绘制土地利用分类图

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。