王凱+趙懂

摘要：該文簡述了多源遙感的概念，多源遙感技術的意義和作用以及多源遙感應用的有關技術（主要包括遙感影像的融合技術）的現(xiàn)狀的進展，并著重闡述了多源遙感在土地利用方面的一些進展；同時也提出了些許問題和一些期望。

關鍵詞：多源；遙感影像；融合；土地利用

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8328-02

近年來，遙感技術成幾何增長發(fā)展，光學、熱紅外等各類衛(wèi)星傳感器在對地觀測方面得到了廣泛的應用，同一地區(qū)獲取的多光譜、多時相、多分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)越來越多，我們將這一類的數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為多源衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)。多源衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)相對于單一的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)來說提供了互補、冗余和合作等特性。

利用衛(wèi)星遙感影像進行土地利用動態(tài)監(jiān)測已經(jīng)應用的越來越廣泛，其研究主要包括：土地利用動態(tài)變化監(jiān)測，解決土地利用變化率、變化的地點及其變化空間的范圍，還有環(huán)境等對土地利用變化的影響等。常規(guī)的技術方法有：采用空間分辨率和時間分辨率不同的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，獲取土地利用變化的時間序列和空間范圍等數(shù)據(jù)，與此同時借以非遙感數(shù)據(jù)的輔助，比如地面調查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)等進行綜合分析。

20世紀末，多源遙感影像融合的應用發(fā)展，對進一步測量土地利用的動態(tài)變化已成為全球遙感界主要研究課題之一。單一傳感器的遙感資料由于各種條件的限制，已經(jīng)難以滿足對區(qū)域土地利用動態(tài)變化監(jiān)測的需求，利用影像融合技術將來自不同傳感器的影像信息融合后產生新的影像已成為一種趨勢。

1 多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)

1.1航空遙感

先進的航拍遙感技術主要利用無人機。無人駕駛飛機 （Unmanned aerial vehicle），是一種可控制、能攜帶多種任務設備、執(zhí)行多種任務，并能重復使用的無人駕駛航空器。自控的微型無人駕駛飛機攜帶專業(yè)的數(shù)碼相機，能夠構建成區(qū)別于傳統(tǒng)航空遙感的“微型航空遙感系統(tǒng)”，與傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感相比具有更高的機動靈活性，并可在云層下飛行，有效的避免了云的影響，增強了遙感影像的時效性，不受重訪周期的限制，同期能夠獲取高空間分辨率的遙感影像；無人機的這有優(yōu)點越來越受到研究者的青睞，應用方面也具有廣闊的前景。

徐麗華等人以寧波象山縣泗洲頭鎮(zhèn)東聯(lián)村為例，通過無人機進行遙感航拍，結合研究區(qū)及周邊地區(qū)的地形圖，利用遙感專題信息提取技術對東聯(lián)村進行用地類型現(xiàn)狀提??；并通過實地調查研究，進行其新農村的規(guī)劃，從而論證無人機航拍技術在新農村規(guī)劃方面應用的可行性和實效性。

1.2 Landsat系列衛(wèi)星

利用陸地衛(wèi)星Landsat所得到的TM等遙感圖像進行土地利用現(xiàn)狀調查編制土地利用現(xiàn)狀遙感解譯圖結合地理信息系統(tǒng)技術進行土地利用動態(tài)監(jiān)測是以地圖的形式全面地系統(tǒng)地反映土地利用狀況及其分布規(guī)律的一種有效工具。

TM影像總共有七個波段， 這七個波段的信息考慮了不同地物的光譜特征及大氣影響，所以這些波段的選擇過程和結果本身就是對影像的一種優(yōu)化。在現(xiàn)實應用中，應該根據(jù)具體的研究對象特征確定分類的波段和分類的數(shù)目。以往的研究表明， 除了第6波段外，其它波段反映的地表光譜信息量最豐富。所以以多時相的TM數(shù)據(jù)為主要信息源并結合其他資料開展城市土地利用變化遙感監(jiān)測研究具有一定的科學意義和應用前景。

1.3 SPOT系列衛(wèi)星

SPOT-5衛(wèi)星于2002年5月發(fā)射升空。與前幾顆衛(wèi)星相比， SPOT-5在性能上做了巨大的改進， 能夠為研究者提供了更為豐富、可靠、動態(tài)的地表信息資源。SPOT-5衛(wèi)星遙感影像的空間分辨率最高為2. 5m，其傳感器能夠完成前后模式實時獲取立體影像；它在運營性能、數(shù)據(jù)的存儲和傳輸?shù)确矫嬉捕加辛孙@著的提高。

經(jīng)處理后的SPOT衛(wèi)星遙感影像能滿足土地利用動態(tài)變化監(jiān)測的需求。利用SPOT衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)的幾何校正、影像增強和預分類等處理，結合統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實地的抽樣調查，可以在綜合分析實地調查資料的基礎上，準確的獲取研究區(qū)內的衛(wèi)星遙感影像解譯標志。然后根據(jù)對衛(wèi)星遙感影像的計算機自動解譯，能確定土地利用的類型。利用遙感影像資料結合GIS技術進行土地利用調查，可以建立一套完善的數(shù)字化地理信息基礎資料，為合理利用土地資源，土地利用規(guī)劃修編等政府決策提供可靠的依據(jù)。

1.4 雷達遙感

成像雷達遙感全天候全天時工作和穿透一些地物的特點是其它光學成像遙感所無法相比的。目前，雷達遙感在很多領域得到極其廣泛的應用。

黃明祥等針對熱點雷達數(shù)據(jù)ERS-2，以地處云量較多的杭州灣海涂圍墾區(qū)為研究樣區(qū)，經(jīng)過幾何校正，影像的配準，假彩色合成等影像預處理過程，對實驗區(qū)進行分區(qū)后，針對不同子區(qū)的農業(yè)土地利用類型，分別采用非監(jiān)督分類和BP神經(jīng)網(wǎng)絡分類進行農業(yè)土地利用分類。研究結果表明SAR遙感數(shù)據(jù)可以替代多光譜遙感數(shù)據(jù)實現(xiàn)土地利用調查。

當然SAR遙感監(jiān)測技術的應用主要針對的是那些難以獲得衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的地區(qū)。經(jīng)過調查統(tǒng)計，在農作物生長季，我國北方多光譜遙感數(shù)據(jù)的有效利用率僅為3%-5%，而在南方這個比率則更低僅僅只有1%-3%，但是當SAR 以其全天時，全天候的成像并對某些地物的穿透探測時，SAR在對地觀測領域具有獨特的優(yōu)勢，其獲取數(shù)據(jù)有效率高達100%，因此可以說SAR是對時效要求高的農業(yè)，林業(yè)等資源調查監(jiān)測應用的最佳選擇。

2 多源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的融合

2.1多源遙感影像融合的類型

2.1.1 同一傳感器不同分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)的融合

徐志紅，盛樂山等選擇法國SPOT-5的 2.5米全色衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和10米的多光譜衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，通過采用影像融合的方法，利用影像的紋理和光譜響應等特征，結合土地利用現(xiàn)狀矢量圖庫完成土地利用現(xiàn)狀的調查。endprint

2.1.2 不同傳感器的遙感影像數(shù)據(jù)的融合

許兆軍，胡娟等采用2002年和2003年SPOT 及ETM+數(shù)據(jù)在專業(yè)遙感軟件的輔助下利用多源遙感數(shù)據(jù)融合技術進行土地利用變化信息提取并對變化信息進行野外調查核實 節(jié)省了外業(yè)查找變化地塊時間提高工作效率保證調查結果的可靠性 為今后開展土地變更調查提供了一種新的方法。

2.2多源遙感影像融合的過程

多源遙感影像融合的過程一般分為2個過程：數(shù)據(jù)預處理和影像融合，流程可用圖1來表示。

3 遙感影像分類

3.1目視解譯法

目視解譯是信息社會中地學研究和遙感應用的一項基本技能。遙感技術可以實時的、準確的獲取資源與環(huán)境信息，如重大自然災害信息等，可以全方位、全天候地監(jiān)測全球資源與環(huán)境的動態(tài)變化，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供定性、定量與定位的信息服務。

目視解譯是遙感圖像解譯的一種，又稱目視判讀，或目視判譯，是遙感成像的逆過程。它指專業(yè)人員通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標地物信息的過程。

3.2.計算機自動分類法

非監(jiān)督分類與監(jiān)督分類：

非監(jiān)督分類完全按照像元的光譜特性進行統(tǒng)計分類，常常用于對分類區(qū)沒有什么了解的情況。使用該方法時。原始圖像的所有波段都參于分類運算，分類結果往往是各類像元數(shù)大體等比例。由于人為干預較少，非監(jiān)督分類過程的自動化程度較高。非監(jiān)督分類一般要經(jīng)過以下幾個步驟：初始分類、專題判別、分類合并、色彩確定、分類后處理、色彩重定義、柵格矢量轉換、統(tǒng)計分析。

監(jiān)督分類比非監(jiān)督分類更多地要求用戶來控制，常用于對研究區(qū)域比較了解的情況。在監(jiān)督分類過程中，首先選擇可以識別或者借助其它信息可以斷定其類型的像元建立模板，然后基于該模板使計算機系統(tǒng)自動識別具有相同特性的像元。對分類結果進行評價后再對模板進行修改，多次反復后建立一個比較準確的模板，并在此基礎上最終進行分類。監(jiān)督分類一般要經(jīng)過以下幾個步驟：建立模板（訓練樣本）、評價模板、確定初步分類圖、檢驗分類結果、分類后處理、分類特征統(tǒng)計、柵格矢量轉換。

監(jiān)督分類比非監(jiān)督分類具有一定的優(yōu)勢，但是其產生的分類結果往往也會有較多的錯分、漏分情況發(fā)生，從而導致了分類精度降低。

為了提高分類精度，不斷有新的分類方法出現(xiàn)，有些方法因為程序復雜而未得到推廣應用。因此，在當前的遙感技術發(fā)展的水平條件下，應該綜合利用現(xiàn)有的多源遙感數(shù)據(jù)，并結合GIS技術，盡可能的提高遙感數(shù)據(jù)分類精度。在獲取了土地利用變化的信息后，在通過統(tǒng)計分析或者轉移矩陣分析等，才能理解和認識土地利用的格局特征和演變規(guī)律。

4 討論

多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的融合選擇最優(yōu)融合方法時主要是針對不同的區(qū)域或自身圖像的特點來決定的。融合的關鍵是融合前兩幅影像的精確配準以及融合方法的選擇。

多源衛(wèi)星遙感影像融合技術的優(yōu)勢表現(xiàn)為 ：

1）可增加圖像的信息利用率。

2）可提高經(jīng)融合的信息的可信度和精度。

3）可增強對目標物的檢測與識別能力

4）可降低投資

多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的融合尚待解決的問題是：

多光譜與多傳感器、多空間下遙感影像的融合的理論框架、模型及其算法的研究，影像的性能評價標準的確定，融合理論的精度的提高，實際應用受不同時相影響以及計算機自動分類等問題，是今后衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)融合需要努力研究的方向。

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