实际上,在大多数情况下,遥感的不确定性和尺度问题是密切相关的。所有对遥感数据的处理过程以及各种遥感信息提取方法的研究,其最终目的是尽可能减小提取信息中的不确定性。尺度因子是影响遥感信息不确定性的一个重要因子。
本次遥感调查采用的ETM+卫星8波段遥感影像数据,其空间分辨率为15m,即以一个像素所代表的面积225m2作为海岛岸线长度的测量尺度。
由于类别统计可分性反映了类别被正确分类的概率,因此,通过研究类别统计可分性的尺度效应来反映类别被正确分类的不确定性的尺度效应。我们用 Lanier湖区的 TM多光谱遥感数据作为研究遥感数据分类不确定性尺度效应的实验数据。
总的来说,对于遥感数据分类不确定性的尺度效应研究主要集中在遥感数据空间分辨率的变化导致的混合像元数目的变化和类别内光谱变异程度的变化这两个互为矛盾的因子对遥感分类精度影响。遥感数据空间分辨率的变化对分类结果精度的影响是两个影响因子综合作用的结果。
遥感数据分类过程中的不确定性来源包括类型定义的不完备或模糊性,训练样本数量和代表性的影响,以及分类算法的不确定性。 在遥感信息提取过程中,需要纠正数据获取过程中引入的不确定性,并选择对误差不敏感的处理和分析方法,以使最终提取的信息包含最小的不确定性。
地形起伏不但会导致图像几何畸变,而且会导致图像内迎光坡和背光坡均匀区域内光谱响应的巨大差异,导致信息提取结果中大的不确定性。对于特定物理参数的传感器所获取的遥感图像,地表景观分布的复杂性和地表单元的大小共同直接影响遥感数据的分类不确定性。
遥 感 信 息 的 不 确 定 性:遥 感 技 术 所 利 用 的 电 磁 波 还 很 有 限 ,仅 是 几个 波 段 范 围 。
遥感信息的不确定性与所用的遥感信息的光谱范围、光谱组合方式以及提取该信息的算法等有关,但在上述因子一定的条件下,遥感数据的尺度是决定所提取信息不确定性的主要因子。尺度因子对遥感信息不确定性的影响取决于遥感数据空间分辨率与组成遥感数据的景目标物大小之间的相对关系。
首先,第1章回顾了定量遥感应用中的不确定性分析理论和方法。1节介绍了不确定性概念,以及国内外当前的研究现状。随后,2章节分析了不确定性在遥感应用中的来源,接着3部分展示了研究进展,包括参数反演和专题分类的不确定性研究。第2章聚焦于定量遥感信息模型与反演。
1、优点:精度高,可移植性强;缺点:此模型通常为非线性的,所以方程复杂,实用性较差;并且在复杂问题考虑中会产生大量参数,其中有些参数无法获取,从而采取近似,会产生误差,而对非主要因素有过多忽略或假定也会产生误差。半经验模型:突出上述两种模型的优点,回避其缺点。
2、最后,半经验模型是统计模型和物理模型的结合,它试图克服两者缺点。它结合了经验数据和物理过程,参数通常具有一定的物理含义,同时保留了统计模型的简便性。这种方法的优势在于既保持了精度,又提高了适用性,但仍然需要在实际应用中权衡各种因素。
3、定量遥感的模型主要分为三类:统计模型、物理模型、半经验模型(也有文献上表述为混合模型)。三种各有其优点和缺点,下分类型可根据具体反演的用途,比如说:估产、全球变化、生物碳循环、干旱等等,不同的用途利用相应的不同模型。
1、遥感图像的几何变形误差可分为静态误差和动态误差两大类。静态误差是指在成像过程中,传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差;动态误差则主要是由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。静态误差又可分为内部误差和外部误差两类变形误差。
2、遥感图像几何误差的主要来源有传感器误差、大气影响、地形特征,特点有累积性、非均匀性、随机性。传感器误差:传感器的设计和制造不可避免地会存在一些误差,例如光学畸变、传感器非线性响应等,这些误差会导致图像的形态、大小、位置等产生偏差。
3、遥感的几何校正:遥感成像的时候,由于飞行器的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响,造成图像相对于地面目标发生几何畸变,这种畸变表现为象元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和偏移等,针对几何畸变进行的误差校正就叫几何校正。
4、首先,外部因素起着关键作用。卫星的运动状态,包括其姿态轨道,以及地球自身的形状和运动模式,如地球的椭球形状和自转,都可能导致图像变形。这些自然现象对图像的几何结构产生了显著影响。其次,内部因素也不容忽视。
5、根据机载行式扫描成像光谱仪的成像特点,引起机载成像光谱图像几何畸变的因素主要有:①等角扫描引起的图像全景畸变;②平台姿态(俯仰、侧滚、偏流)变化引起的图像几何畸变;③平台运动(速度、偏航、高度)变化引起的图像几何畸变;④地形起伏引起的图像几何畸变。
6、几何校正(一)引起图像畸变因素 系统误差 有规律的、可预测的。比如扫描畸变。非系统误差 无规律的。如传感器平台的高度、经纬度、速度和姿态的不稳,地球曲率及空气折射,地形影响等 几何校正:纠正系统和非系统因素引起的几何畸变。
1、由于TM及ETM+等卫星遥感数据内部像元间儿何精度很高,纠正镶嵌处理时要比航空遥感的纠正过程少许多,相对纠正精度也高得多。此次制作1∶25万标准影像图过程中,已将经仿射纠正的地形图作为一个波段放入影像图的纠正资料成果中。
2、航空遥感影像的分辨率要高于卫星遥感影像,因此解译分类的精度要更高,类别要更多、更细。正是由于分辨率的差异,因此两者影像涵盖的区域大小不同,航空遥感影像涵盖的区域范围要小一些,因此卫星遥感影像解译更关注于大尺度上的分类、变化,而航空遥感影像的解译更关注于小尺度上的较为细微的变化。
3、高空间分辨率:航空遥感通常能够提供更高的空间分辨率,即更清晰的图像细节。航空传感器距离地面较近,可以获取更精细的地表信息,对于需要高精度细节的应用(如城市规划、建筑物识别等)具有优势。 灵活性和定制性:航空遥感可以根据特定任务的需求进行灵活配置和定制。
4、航空遥感的分辨率通常较高,航天遥感的分辨率通常较低。
5、相对于航空照片来说,遥感卫星因为飞行高度大于飞机,因此拍出的照片涵盖范围要更大。第三,持续拍摄能力不同。飞机最多飞行一两天,卫星却科技接连几年停留在天上。因此,其持续拍摄能力远远大于航拍飞机。第四,清晰度不同。航拍照片的清晰度,一般高于卫星遥感照片。第五,拍摄质量不同。