多光谱遥感定量化分析技术在地物识别中的应用研究

“3S”技术在土地整理项目管理中的应用研究~

高向军 范树印 贾文涛
（国土资源部土地整理中心，北京，100035）
摘要：土地整理项目管理是一项牵涉面广、理论性和技术性都很强的富有挑战性的工作，客观上需要先进科技手段的支撑。“3S”技术作为一种高效获取和管理空间信息的技术手段，目前正在被广泛地应用到国民经济各个领域，发挥着越来越重要的作用，为加大土地整理项目监管力度，提高项目管理的科学化水平提供了一种新思路。本文对“3S”技术在土地整理项目管理中的应用需求进行了分析。
关键词：“3S”技术；土地整理；实践；展望
自新《土地管理法》实施以后，大规模的土地整理在全国蓬勃开展起来。几年来，国土资源部一直致力于土地整理政策及规章制度的研究工作，在推进土地整理事业的稳步发展，促进实现耕地总量动态平衡、促进粮食增产、农民增收、农村发展方面发挥了重要作用，取得了巨大成绩。但土地整理活动是一个复杂的系统工程，是一项综合性很强的工作，涉及的政策、理论、技术性问题很多。因此，从理论上讲，要真正科学地搞好土地整理工作，仅仅依靠规章制度是不够的。
党的十六届五中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》发出了“搞好土地整理”的号召，揭开了我国土地整理事业发展的新篇章。土地整理是我国建设社会主义新农村的重要内容和必然选择，因此责任重大、使命光荣、前景广阔。在新的形势下，为更快、更稳健地推进土地整理工作，必须加大高新技术应用研究的力度，建立一套比较完善的技术支撑体系，提高土地整理工作的科技含量。其中，积极推动“3S”技术的应用对提高土地整理的科学化水平具有十分重要的意义，是当前和今后一段时间高新技术应用研究的重点。
1 “3S” 技术在土地整理项目管理中的应用需求分析
土地整理项目包含大量的地理空间信息，如项目区地理位置、坡度分布、高程变化、地物分布等，正确解读这些空间信息是对项目做出科学判断的基础。总的来说，用常规手段解读项目在技术上有两方面的困难：一是现有的项目信息载体能够提供的有价值的信息不够；二是处理和解读信息的手段不够先进，导致对一些重要信息漏“读”或“读”不懂。“3S”技术作为一种高效的信息采集、处理、分析手段，可以辅助识别项目的真实面目，监测项目的“水分”，使项目决策更具科学性和时效性，为加大项目监管力度，提高项目管理的科学化水平提供了一种新思路。其中，遥感（RS）技术可用于大面积、快速获取项目区各种地物信息，是地物信息采集的主要手段；全球定位系统（GPS）可用于重要地物的快速空间定位，辅助外业踏勘；激光技术结合GPS技术可以用于快速、精确地采集项目区三维空间信息；地理信息系统（GIS）可对多源空间数据进行综合处理、集成管理和各种空间分析，辅助项目决策。
在土地整理项目前期准备阶段，“3S”技术可用于土地整理潜力调查、土地清查、地形测绘、辅助设计等基础技术性工作，提高前期工作质量和效率。从项目监管的角度看，“3S”技术的应用贯穿于从项目评价与审查、实施监督检查、竣工验收到项目后评价的整个过程。
在项目评价与审查阶段，要对一个项目做出科学的判断，至少需要回答三个问题：一是项目的真实性，如项目区的地理位置是否正确，申报的土地利用类型是否与实地相符，是否具备项目实施所必需的路、水、电等基础条件等；二是基础数据的准确性，如申报建设规模是否准确，各种地类面积是否准确，新增耕地潜力计算是否准确等；三是基本技术方案的合理性，如田块布置及沟、路、林、渠等各项工程的布置是否与实际地形相符，土地平整方案是否合理等。要回答上述问题，仅靠研究项目申报材料是不够的，“3S”技术为解答这些难题提供了一个切实可行的解决方案。
在项目实施管理阶段，为了及时了解项目的实施进展情况，防患于未然，必须跟踪项目的实施过程，监测项目是否按预期进度施工，是否按规划设计方案施工。“3S”技术已广泛应用于国土资源监测的各个领域，也必然成为土地整理项目动态监测的最实用、最高效的辅助工具，可以将“3S”技术与到项目区实地检查相结合作为项目动态监测的日常手段。
在项目竣工验收阶段，验收的主要内容包括资金使用情况和工程任务完成情况两个方面，工程任务完成情况要求从工程数量和工程质量两个角度评价。竣工验收，除了对项目成果进行定性地评价外，更重要的是定量化验收，看完成了多少建设任务，提高统计数据的可信度。要获得这些数据，采取实地人工测量的方式是不现实的，可以借助于“3S”技术。
土地整理要坚决杜绝“重建轻管”的现象，做好建设成果管护工作。通过定期获取项目区的最新遥感图像，可以直接分析项目区土地利用现状，农田基础设施是否遭到破坏等。并将不同时相的图像进行前后比较，就可以达到监测项目成果运行管护情况的目的。
综上所述，“3S”技术应用于土地整理项目监管的核心问题是项目区遥感数据的获取与分析。因此，遥感影像分辨率和应用成本成为“3S”技术应用研究关注的重点。
2 “3S” 技术在土地整理项目管理中的应用实践
自2001年全国土地开发整理项目管理培训班上提出土地整理信息化构想以来，“3 S”技术的应用逐步提上日程，受到业内越来越多人的关注，重点是针对以“3S”技术为核心的信息技术在土地整理项目管理各个阶段的应用展开研究，旨在探索一种辅助土地整理项目管理工作的先进手段，提高项目决策水平，实现对项目实施过程的动态监测和项目竣工验收的定量化，总结出一套检查项目的真实性、监控项目“水分”的方法体系。研究成果对推进土地整理项目的规范化、科学化管理具有重要意义。
2.1 实验数据
研究中使用了北京市顺义区北小营镇、房山区长沟镇、大兴区西红门、海淀区农大地区、苏家砣地区5个实验区的遥感影像数据。所选实验区涵盖了平原和丘陵两种地貌类型以及农用地、建设用地、未利用地三种土地利用类型，因此具有较强的代表性。从影像分辨率上看，涵盖了从10 m、5.8 m、2.5 m、1 m到0.61 m的各种分辨率、全色和多光谱遥感影像数据，以对不同分辨率影像应用效果进行对比分析，针对不同的应用目标提出合理的建议方案。
根据第一阶段研究得出的结论，第二阶段研究选择的是IKONOS1 米全色影像数据，对福建省莆田市荔城区黄石镇土地整理项目、北京市密云县巨各庄镇土地整理项目、湖北省英山县土地整理项目等三个国家投资项目进行了监测评价。
第三阶段主要是开展了IKONOS立体像对在大比例尺测图中的应用研究以及GPS和激光相结合的快速测图系统研究。IKONOS立体像对应用实验区域应具有一定的覆盖面积，涵盖多种地貌类型，覆盖至少两个条带的影像数据，因此选择了地貌类型多样、山区与城区相结合的石景山门头沟交界地区作为试验区。试验区覆盖九幅1∶10000地形图，面积近240km2，包括两个条带的影像，共四个立体像对。
2.2 研究结论
经过四年时间的深入研究，得出如下几点结论：
（1）土地整理项目监测要求遥感影像几何分辨率不低于2.5m 单纯从影像分辨率角度考虑，1 m彩色IKONOS和0.61 mQuickBird等高分辨率卫星影像为当前最佳选择。通过解译高分辨率影像可以清晰勾绘项目区各地类界线，比较精确地统计各地类面积（根据本课题实验结果，面积解译误差在3%以内），清晰辨识项目区内农田水利、农村道路、防护林等农业基础设施，能够充分反映项目区真实状况。
（2）“3S”技术可以作为土地整理项目管理的辅助手段，能帮助管理者获取项目的真实、准确的信息，有助于对项目做出科学判断。
• 通过解译项目区遥感影像，可以反映项目申报信息的真实性和准确性。因此“3S”技术可以辅助项目审查人员掌握项目的真实情况，避免虚假项目、重复申报项目套用资金的现象，提高审查人员对项目真实性的识别能力。
• 将项目区遥感影像和DEM模型叠加，可以构建起项目区三维影像图，从而可以对项目的地貌特征、坡度坡向、土地利用类型和基础设施的分布等情况进行分析。运用可视化飞行技术则可以直观、动态、多角度、全方位地观察项目区，在模拟三维环境中执行显示、查询和分析操作。将项目规划图与三维影像图叠加，可以检验规划设计方案是否符合实地情况，还可以辅助进行工程量的审查。这种不同数据源的叠加分析，可以提高项目审查的效率和审查人员对项目合理性、可行性的判断能力。
• 可以利用“3S”技术解译项目实施过程中不同时相的遥感影像，进行前后对比，因此可以对项目是否按设计施工及工程进度进行动态监测，实时了解项目实施进展情况。
•可以利用“3S”技术实现对项目完工后的定量评价，确认工程任务完成情况，检验项目实施单位上报数据的真实性，辨别工程建设数量中存在的虚假成分，使竣工验收定量化、科学化。
• 将项目实施前的影像和竣工后的影像进行对比分析，还可以计算实际新增耕地面积，辅助开展项目影响评价等。
（3）通过对IKONOS卫星立体像对测图（三维信息获取）精度进行分析，认为在有控制点的前提下，完全可满足1∶5000、1∶10000矢量图测绘；无控制点定向情况基本可满足1∶10000图线状地物的修测。通过对IKONOS卫星立体像对测图成本分析，认为较传统全野外测量和航空摄影测量而言，在内业和外业工作中都能够明显地节省工作量和测图费用。因此，采用高分辨率卫星立体像对测图是一种可行的方式。随着遥感技术的迅速发展，采用卫星立体像对测图将是一种重要的发展趋势。
（4）从遥感影像数据的可获取性看，当前还受到一定的制约。一是数据获取周期较长。遥感数据分为存档数据和编程数据。存档数据从订购到收到数据一般不会超过1个月，但存档数据主要集中在城市。编程数据需要提前预订，从预订到收到数据一般需要3～4个月。二是受气候条件影响较大。遥感影像最佳时相为春末至秋初，农田作物已经基本覆盖地面，容易识别农田。我国大部分地区雨热同期，这段时间通常多云雨天气，这对于可见光遥感摄像不利。通常，一景影像中有20%的面积被云层覆盖，则认为该影像不能为地物判别所使用。我国受气候条件影响较大的地区主要是南部和西南部。遥感技术的迅速发展有望解决数据获取的缺陷，如IKONOS Block－Ⅱ双星双分辨率卫星系统，分辨率为0.47m和0.27m，其产品类型和提供方式与Block－Ⅰ一样，但数据采集能力、技术、效率将大大提高。拟于2007年发射的IKONOS Block－Ⅲ卫星系统，为能够全天候采集数据的合成孔径雷达卫星（SAR），可以弥补可见光遥感的不足，星下点分辨率为1m。我国新研制成功的无人飞艇遥感监测系统，将无人飞艇技术与遥感技术紧密结合，可快速获取地表高分辨率影像，成本低，操作灵活，特别适用于多云多雨、气候多变和地质条件、地貌环境复杂地区。
（5）鉴于目前遥感影像尤其是高分辨率影像应用成本较高，为了降低土地整理项目监管成本，可以根据项目管理目标的不同而采取不同的方案。在不用遥感技术的情况下，同样可以做很多工作，发挥很大作用。
• GIS应用方案：GIS已经广泛应用于土地整理项目的设计、审查及日常管理。从项目审查的角度看，单纯使用GIS，至少可以完成以下几项工作：一是根据项目现状图矢量数据（假设申报的材料是真实的），可以重新量算项目区规模和各种地类面积，验证申报数据的准确性。二是根据项目规划图矢量数据，可以重新统计工程内容和工程量，验证是否存在虚报工程量问题。三是以项目区地形图为基础数据源，构建项目区DEM模型，与矢量规划图叠加后，可以辅助分析项目区地貌特征，判断田块布置及沟路林渠的布置方案是否合理、可行；可以根据田块布置方案和设计高程，判断土方量计算是否合理、准确。研究结果表明，利用GIS计算土方量可以提高土方量计算效率。
• GPS应用方案：GPS在土地整理项目管理中的应用主要体现在其定位功能上，可以作为实地踏勘的辅助工具，进行定位分析，识别申报资料的真实性。GPS还可以用于简单地形条件下的地块面积量算。
3 构建 “3S” 技术支撑体系的战略构想
综上所述，这几年开展的“3S”技术在土地整理项目管理各个阶段的应用研究成果表明，“3S”技术是提高项目决策质量、强化项目监管力度、提高行业工作水平和效率的一种有效手段。今后，在加大已有研究成果推广应用力度的基础上，应进一步深入研究，逐步构建起一套成熟的“3S”技术支撑体系。体系构成如下：
（1）快速测图系统 测图是开展土地整理项目规划设计前必须开展的一项基础技术性工作。目前常用的测图方法普遍效率较低，成本较高，因此很有必要研制一种能满足土地整理规划设计精度要求、成本更低、使用方便、在土地整理领域具有推广应用价值的全数字三维信息采集及成图系统。目前，国土资源部土地整理中心与中国农业大学精细农业研究中心正在合作开发一种基于激光和GPS技术的快速测图系统，其中GPS用于二维平面坐标信息采集，激光用于高程信息采集。
（2）土地整理三维辅助决策系统 这里所说 “决策” 是指项目管理的各个环节的决策。目前土地整理项目规划设计、项目评价与审查、成果演示、经验交流等都是基于传统的、二维平面决策模式。通过建立该系统，可以构建业务处理数学模型，提高项目决策的智能化水平；可以运用最新的GIS技术、三维建模技术、影像处理技术，实现三维辅助设计，让设计人员直接在三维可视化场景中实现自己的规划构想；可以运用三维空间分析技术，进行坡度坡向分析、土方量计算、表面积计算、工程内容及工程量统计、空间查询等；可以运用三维场景、模拟飞行和多媒体技术为项目审查、决策、成果汇报等提供直观的现场展示手段，获得比现场踏勘更好的效果；可以建立土地整理综合数据管理平台，实现图形、图像数据、文本数据、多媒体数据的一体化、系统化管理等等。
（3）土地整理项目遥感影像库 建立遥感影像库是 “3S” 技术应用的基础和关键。所建影像库应能满足对土地整理项目进行监测、评价的需要，因此需要定期更新，并实现资源共享。通过建立遥感影像数据库，主要是用于两方面：一是用于项目前期核查、评审工作；二是用于项目实施监督检查工作。
（4）GPS 辅助现场调查系统 经过多年的研究，遥感技术的应用思路已比较成熟，应用效果显著，但由于受到各方面条件的制约，遥感技术的应用还有较大的局限性。在实际工作中，更多地还是到项目区实地进行现场察看。但到现场踏勘也面临很多困难，尤其是在地形比较复杂的丘陵山区，很难达到预期的效果。因此，迫切需要研制一套GPS辅助现场调查系统，核心目标就是把PDA技术和GPS技术融合在一起，将项目矢量图件导入PDA，利用GPS的定位、导航功能，实现图件与实地的联动，引导调查人员开展现场调查和野外信息采集工作，提高调查的质量和效率。GPS辅助现场调查系统在土地整理项目前期核查和实施监督检查工作中具有广阔的应用前景。有了这个系统，就等于建立起了“天上看、地上查”的立体监管体系，必将大大提高各级国土资源管理部门的监管能力。
（5）全国土地整理综合知识库 综合知识库的内容包括全国各地自然、资源条件、农业气象资料、水文地质资料、土壤资料等相关基础资料，以及相关规划、政策法规、技术规范等。综合知识库的建立是进一步提高土地整理决策水平的基础。
构建“3S”技术支撑体系，是当前土地整理项目管理工作的迫切需要，也是未来土地整理决策的发展方向，对促进土地整理事业的可持续发展具有十分重要的意义。
参考文献
高向军，贾文涛，陈原等.土地整理项目管理与决策支持系统的构建.农业工程学报，2002，18 （3）
贾文涛，朱德海，杨永侠.“3S”技术在西部退耕还林（草）中的应用探讨.中国地理信息协会第六届年会参评论文集，2001.3

多光谱遥感
利用多光谱摄影系统或多光谱扫描系统对电磁波谱不同谱段做同步摄影遥感，分别获得植被及其他地物在不同谱段上的影像的遥感技术。多光谱遥感不仅可以根据影像的形态和结构的差异判别地物，还可以根据光谱特性的差异判别地物，扩大了遥感的信息量。航空摄影用的多光谱摄影与陆地卫星所用的多光谱扫描均能得到不同谱段的遥感资料，分谱段的图像或数据可以通过摄影彩色合成或计算机图像处理，获得比常规方法更为丰富的图像，也为地物影像计算机识别与分类提供了可能。

党福星

（航空物探遥感中心，北京　100083）

多光谱遥感技术是一种根据地表地物的电磁波谱特征，利用多光谱扫描仪从空中探测地面信息的技术。多光谱遥感资料的多波谱特性，是识别地物和提取地表信息的重要依据之一，利用遥感波谱信息进行地物识别和信息提取，不但信息量大，而且信息处理可以定量化。目前，应用多光谱遥感资料所精细反映的地表地物的电磁波谱特性，进行地物信息的定量提取研究是多光谱遥感技术应用中的重要内容和热点，本文以地面地物信息的定量化提取为研究内容，提出了地物识别的新思路，探讨了多光谱信息定量化分析技术在遥感解译应用中的具体研究途径，对今后进一步开展遥感解译定量化研究具有实际意义。

图1是多光谱遥感定量化分析技术流程。试验采用的是航空多光谱扫描原始数据，具有较高的波谱和空间分辨率（10个波段，8.5m的像元），地面主要地物波谱资料是通过地面准同步测试获取的。

试验研究包括两部分：第一是遥感图像数据定量化，主要内容有大气散射校正、噪声消除、基于机下点的图像归一化校正和反射率图像生成。第二是利用地物的地面反射率值与遥感图像的光谱信息的相关特征以及反射率值的变化趋势，建立遥感地物反射光谱解译模型，进行地物属性信息的定量提取，为研究人员提供较高精度的专题信息图像和有利于计算机的自动成图。

图1　试验研究方法技术流程

一、试验区概况及遥感数据定量化

（一）试验区概况及主要地物波谱特征

本次航空多光谱扫描数据是于1991年9月和1993年8月用DS—1268系统分别在新疆西北部地质找矿区和冀中农业平原区采集的。试验区概况如下。

1.农业区及主要地物波谱

农业区以滦河流域平原为主，平原地区平均海拔高度为70m，试验区内平均高差不足50m。本区地物类型主要有植被、水体、裸土等，植被有农作物、树木、杂草等。农作物类型主要是玉米和花生，成片大面积分布，其混合像元率为0～10%。树木主要有成片树林和在耕地之间、道路两旁、建筑物旁成排分布的两种形式，混合像元率为20%和60%左右，草地主要分布在山坡和河滩，混合像元率为20%～80%，分布不均匀。本区无植被覆盖地物主要是滦河水、池塘水、裸露的砂土和砾石，主要分布在道路区、人工建筑区以及河滩等。典型地物波段反射光谱数据如表1所示。

表1　农业区主要地物波段反射光谱数据（%）

2.地理、地质及主要地物波谱

地质找矿调查区位于我国西北的新疆阿舍勒地区，区内有一大型铜矿床。试验区属北温带寒冷半干旱气候区，区内基岩裸露较好，在低山丘陵区的沟谷中植被发育，多生茅草类；山坡（阴坡）上生长有蒿类及野刺玖、兔儿条等灌木，整个地势由南西向北东依次增高，分别为750m、800m、850m，呈似台阶状上升。

区内地层主要出露有上古生界中泥盆系依托克萨雷组、阿尔泰组，下石炭系口山咀组，第三系、第四系主要分布在研究区南部。上述地层构成长轴为北西向的向斜，沿其走向在西北端与南阿勒泰构造成矿带相连。

区内构造复杂，矿床位于玛尔卡库里深断裂北东侧近南北向的次级断裂带中，沿断裂各种岩石普遍受挤压破碎，矿区附近受到不同程度的区域变质和动力变质作用及成矿热液蚀变的影响，使得岩石变得复杂化。围岩蚀变强烈，蚀变范围较广而且种类繁多，岩石强烈硅化、绢云母化和绿石化，且发育有一定量的褐铁矿化及铁帽，形成明显的退色蚀变带。

区内主要岩石类型可分为矿化蚀变岩、非矿化蚀变岩及未蚀变（弱蚀变）岩石。表2是试验区主要地物的波段反射光谱数据。

（二）遥感图像数据定量化

本项试验在保证精度的前提下，对ATM图像进行了必要的预处理，包括图像的条带、噪声去除、大气散射校正、图像归一化校正和反射率值恢复等。

原始的遥感图像数据除了包含地物光谱反射率信息外，也包含着大气辐射传输效应、地形效应和不同波段的增益影响。剔除这些干扰因素，将原始图像数据转换为反射率图像是多光谱数据定量化解译和分析不可少的基础性工作。转换的方法很多，本次试验仅采用波谱平台对数剩余值法和线性回归法。

表2　地质试验区主要地物波段反射光谱数据（%）

线性回归法的数学表达式为：

航空物探遥感论文集

式中：R_j（i）为第j波段第i像元的反射率；A_j,B_j为线性回归系数；L_j（i）为第j波段第i像元的图像亮度值。

该方法的适用条件是定标地物分布均匀、面积足够大（约10×10像元）而且地形起伏不能太大。

波谱平台对数剩余值法克服了对数剩余值法中背景地物压制目标地物吸收特征这一缺陷，其数学模型为：

航空物探遥感论文集

式中：G′_j（·）为波段j上处于波谱平台区的所有像元的几何平均值；G′（·）为所有处于波谱平台区的像元在所有波段上的几何平均值；G.（i）为第i像元点在所有波段的几何平均值；R_j（i）为第j波段第i像元的波谱平台反射率对数值。

该模型的适用条件是像幅内大气水平均匀。

二、试验区地物反射光谱解释模型建立

（一）用于农业区地物识别的反射光谱解释模型建立及定量化分析

多光谱遥感图像的波谱特征是地物识别的重要依据，而建立判别地物属性的反射光谱解译模型是识别地物的关键。我们利用试验区主要地物的地面反射率值与遥感图像中光谱信息的相关特征以及反射率的变化趋势，建立了地物反射光谱解译模型，这些模型主要有：

①归一化差值植被指数I_n,d.v

航空物探遥感论文集

②垂直植被指数I_p.v

航空物探遥感论文集

③综合比值植被指数I_r,v

航空物探遥感论文集

式（3）、（4）、（5）中R₃、R₄、R₇、R₈分别为DS—1268系统第3、4、7、8波段图像的反射率值。各主要地物的判别指数动态变化范围如表3。

表3　主要地物判别指数动态变化范围

（二）矿化蚀变信息解译模型的建立及其数据特征定量分析

在地质研究区内地表满足朗伯体假定、地形起伏中等、大气状况均匀的情况下，预处理后的多光谱图像j波段传感器对地面某点成像时所记录的第i个像元的反射率值可表示为：

航空物探遥感论文集

式中：p_ij为图像内第j波段的第i个像元对应的地面目标波段反射率值；ρ_kl为平台区内第l波段的第k个像元对应的地面目标波段反射率；m为多光谱图像的波段数；n′为平台区像元个数；R_ij为图像反射率值。

由式（6）可知，图像反射率值仅与平台像幅内地物的和目标地物的反射光谱特征有关。由于平台区选取地物（花岗斑岩）满足灰体的反射特性，因此对于多光谱图像的两个波段的综合比值图像上某一像元点的值可表示为如下形式：

航空物探遥感论文集

由式（7）可知，在一定条件下，反射率图像波段比值仅与像元内目标地物的波谱特性有关。为准确地定量提取矿化蚀变信息，对已知矿化蚀变训练区的多波段综合比值数据进行统计分析，区内主要地物类型的反射率数据综合比值统计特征归纳如表4所示。

表4　主要地物类型图像反射率数据比值特征

表4数据表明：应用反射率生成模型对经过初步辐射校正的图像作图像光谱转换之后，在（R₉—R₇）/（R₉+R₇）与（R₉—R₁₀）/（R₉+R₁₀）的二维比值数据中，植被和未蚀变岩石基本上被压缩在零值附近，而在（R₅—R₂）/（R₅+R₂）的比值数据中，非矿化蚀变岩类基本上也被压缩到了零值附近，因此，应用遥感信息定量化分析技术可以将矿化蚀变信息单独提取出来作为遥感定量信息，从而实现遥感信息的定量化提取。

三、遥感信息定量化提取

（一）农业试验区地物类型专题信息定量化提取

根据所建立的试验区遥感解译模型，在定量分析的基础上，将不同类型的地物属性信息提取出来。具体方法是，根据对已知地物训练区的统计分析，以由试验区主要地物类型的反射光谱解译模型计算出的各判别指数值的动态变化范围作为阈值基数，在阈值范围内的像元点被认为是所识别的地物，依此类推。附彩图2和附彩图3是利用判别指数在定量分析的基础上提取的试验区主要地物分类图像，提取结果是令人满意的，抽样统计精度达85%。

（二）矿化蚀变岩性信息定量化提取

1.植被影响因素的消除

如前所述，应用反射率图像的ATM9和ATM7生成的比值图像R₉₇可将植被信息单独提取出来，进而消除植被对岩性信息提取的干扰。令：

航空物探遥感论文集

式中：R₉为第9波段的反射率值；R₇为第7波段的反射率值。

当比值图像的像元值R₉₇≤0时，该像元点所反映的地物为植被。

2.蚀变岩石信息提取

应用反射率图像的ATM9和ATM10生成的比值图像可提取蚀变信息。令：

航空物探遥感论文集

在消除植被的影响后，蚀变信息的判别依据为：当比值图像上的像元值R₉₁₀＞0.03时，该像元点所反映的地物为蚀变岩。

3.矿化信息提取

在蚀变信息提取的基础上，矿化信息可由反射率图像的ATM5和ATM2生成比值图像进行识别和提取。令：

航空物探遥感论文集

提取矿化信息的阈值基数为：当R₅₂＞0.03时，比值图像上的对应像元点的地物为矿化蚀变岩。

附彩图4是依据（8）、（9）、（10）式所示的识别准则提取的植被、蚀变岩和矿化点信息分布示意。

在矿化蚀变信息提取的基础上，依据矿化点反射率图像数据的比值特征可进一步提取地表岩石的矿化信息。令：

航空物探遥感论文集

有关试验区地表岩石矿化信息和相对应的图像反射率数据比值特征见表5，通过初步分析，可得如下结论：

表5　地表矿化岩石信息和图像反射率数据比值特征

当岩石中铁的氧化物、氢氧化物主要为赤铁矿、褐铁矿矿物时，R₆₇₈＜0,R₇₈₉＞0；

当岩石中以含针铁矿、褐铁矿矿物为主时，R₇₈₉＜0,R₆₇₈＞0;

R₅₂值越大，岩石的褐铁矿化程度越高，岩石中铁的氧化物、氧氧化物含量也越高。

因此，根据上述结论，可提取以赤铁矿为主的和以针铁矿为主的矿化蚀变信息以及地表岩石的矿化程度信息。

当R₆₇₈＜0时，矿化标志为以赤铁矿为主的铁帽（附彩图5）；

当R₇₈₉＜0时，矿化标志为以针铁矿为主的褐铁矿化（附彩图6）。

根据R₅₂的值域范围，可确定矿化蚀变程度。即R₅₂值越大，矿化程度越高，试验区矿化程度与比值图像R₅₂值域的关系为：

当0.03＜R₅₂＜0.05时，矿化程度低；

当0.05＜R₅₂＜0.10时，矿化程度中等；

当0.10＜R₅₂＜0.14时，矿化程度高。

附彩图7是根据R₅₂值域范围提取的矿化程度专题信息示意。根据已有地质矿产资料和前人野外实地踏勘结果可知，矿化程度最高的矿化带是第一号矿化带，这与应用比值特征获取的矿化程度信息所反映的图像部位基本一致。

四、结论

通过多光谱定量化分析技术在地物识别中的初步应用研究，得出如下结论：

①采用多光谱定量化分析技术，利用遥感图像数据的光谱信息，进行地表农作物及其它地物类型的定量识别和地质矿化蚀变专题信息的定量提取，不仅物理意义明确，而且可以为动态监测大面积土地资源与矿产勘查快速提供有关专题信息图件。

②初步试验结果表明：在一定的条件下，应用多光谱信息定量化分析技术，通过对遥感数据进行定量化分析和解译，不仅应用效果好，提取精度高，而且所提取的有用地质信息可做为单独数据与其它地学信息复合，从而为今后更深入地探讨实现遥感解译定量化的有效研究途径奠定了基础。

③基于光谱信息统计的定量化分析方法，较好地与地面波谱数据的分析和应用结合起来，所建立的信息提取模型的主要依据是地面实测波谱数据的变化规律。因此，直接将地面波谱数据应用于多光谱图像预处理和解译过程，为多光谱图像的解译从定性发展到定量，提供了新的思路和研究方法。

④仅依据地物的波谱特性进行地物识别研究，具有一定的局限性。今后如何有效地结合遥感图像的光谱信息、结构信息以及其它相关信息，研究提取地物信息的综合计算机方法是提高遥感解释定量化水平值得注意的发展方向。

参考文献

1.斯韦恩P.H等.遥感定量方法.北京：科学出版社，1984

2.彭望碌.遥感数据的计算机处理与地理信息系统.北京：北京师范大学出版社，1991

3.朱亮璞等.遥感地质学.北京：地质出版社，1994

4.Crippen R E.Regioal Exploration in Desert Terrains:A Guide to the Use of LANDSAT Thematic Mapper Imagery,Presented at the 8th Thematic Conference on Geologic Remote Sensing,1991

THE APPLICATION OF MULTISPECTRAL QUANTITATIVE ANALYTICAL TECHNIQUE TO THE RECOGNITION OF GROUND OBJECTS

Dang Fuxing

（Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center,Beijing 100083）

Abstract

Using high resolution reflection spectral information of ground objects provided by ATM image data,systematically absorbing and consulting the new achievements in remote sensing techniques and methods gained by the Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center in the period of Five-Year Plan,and employing multispectral quantitative analytical technology,the author tentatively carried out the remote-sensing ground object recognition study in agricultural area of central Hebei and semi-arid area of Xinjiang,and,as a result,obtained remarkable outcomes in this aspect.

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楚州区15541175485： 什么是多光谱遥感? - ？
荀詹磺苄： 把可见光遥感和红外遥感技术性结合起来就是多光谱遥感.它是根据不同物体对不同波长的光线具有不同反射能力的原理,利用多个相机或多通道传感器对目标摄影或扫描,从而同时获得目标在不同光谱带的图像,然后,选取若干张照片进行组合,可得到一张假彩色照片.假彩色照片是指照片颜色与真实物体不同的照片,例如田里的的小麦本来是绿色,但在假彩色照片里故意将小麦变为红色,目的是使人看得更清楚.人们观看假彩色照片就可以知道地面景物.一般的多光谱遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪.

楚州区15541175485： 什么叫多光谱遥感技术 - ？
荀詹磺苄： 多光谱遥感 利用多光谱摄影系统或多光谱扫描系统对电磁波谱不同谱段做同步摄影遥感,分别获得植被及其他地物在不同谱段上的影像的遥感技术.多光谱遥感不仅可以根据影像的形态和结构的差异判别地物,还可以根据光谱特性的差异判别地物,扩大了遥感的信息量.航空摄影用的多光谱摄影与陆地卫星所用的多光谱扫描均能得到不同谱段的遥感资料,分谱段的图像或数据可以通过摄影彩色合成或计算机图像处理,获得比常规方法更为丰富的图像,也为地物影像计算机识别与分类提供了可能.

楚州区15541175485： 为什么遥感可以探测和识别地物 - ？
荀詹磺苄： 遥感(RS)简介遥感是以航空摄影技术为基础,在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术.开始为航空遥感,自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后,这就标志着航天遥感时代的开始.经过几十年的迅速发展,目前遥感技术已广泛应用于...

楚州区15541175485： 遥感技术与光谱分析什么关系 - ？
荀詹磺苄： 遥感技术主要是针对影像进行判读和解译,判读和解译的结果可以进行各种应用.光谱分析是对遥感影像的光谱数据进行分析,各种地物都有自己的波谱特性,通过这些波谱特性显示地面的信息.光谱分析是遥感技术的依据,懂得光谱分析才能更好地对遥感影像进行解译和判读.

楚州区15541175485： 数字地球的定义及应用前景 - ？
荀詹磺苄： 定义: 数字地球是数字化地球仪的简称.这种数字地球的核心是按照统一的地球空间坐标,将三维地球上的地图、社会经济数据、人文信息等组织起来,构成一个具有多分辩率、多类型、多时相的三维地球数据集,提供有效、方便和直观的检索...

楚州区15541175485： tm影像怎么区分不同地物 - ？
荀詹磺苄： 遥感影像的光谱分辨率是指遥感器能分辨的最小波长间隔,比如多光谱传感器Tm有7个波段,每一种地物对应的的波普曲线就是7个点连起来的折线,而多光谱传感器MODIS有36个波段,那么每一种地物对应的的波普曲线就是36个点连起来的折...

楚州区15541175485： 为什么遥感影像上可以识别不同地物 - ？
荀詹磺苄： 解译标志有直接标志和间接标志.直接标志是地物本身的有关属性在图像上的直接反映.如形状、大小、色调、阴影等.间接标志是指与地物的属性有内在联系,通过相关分析能够推断其性质的影像特征. 一、形状(Shape)形状是指地物外部...

楚州区15541175485： 遥感影像的作用 - ？
荀詹磺苄： 遥感影像的应用: 土地覆盖监测:土地覆盖是人地相互作用过程的最终体现,也是地球表层系统最明显的景观标志,土地覆盖变化又会引发一系列环境的改变.遥感技术因其能提供动态、丰富和廉价的数据源已成为获取土地覆盖信息最为行之有...

楚州区15541175485： 为什么可以用遥感信息研究地物? - ？
荀詹磺苄： 就跟从照片上看东西一样,卫星图像和摄影图像都可以判读的,只是这些上面包含内容的比普通的照片更多 ,如果不是科班出身,建议看一下《遥感导论》,或者是有关测绘地理信息的网站.

楚州区15541175485： 什么叫遥感地学分析?地学分析的方法有哪些? - ？
荀詹磺苄： 遥感地学分析 遥感与地学各学科-——遥感应用之间的借口 一.遥感信息地学平价 1.遥感信息的属性:遥感信息的多源性(平台、波段、时间) 遥感信息的物理属性(空间、波普、时间分辨率) 2.遥感研究对象的地学属性: 空间分布 波普反射和...