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第一章 卫星遥感图像计算机分类方法评述3

第一节 图像分类的概念、意义及与其他处理的关系3

一、图像和数字图像3

二、数字图像处理和遥感数字图像处理3

第一篇 总 论3

三、图像分类和卫星遥感图像分类4

四、卫星图像分类的意义和作用4

五、卫星图像分类与其他处理的关系4

六、卫星图像分类的硬件和软件5

第二节 遥感图像分类方法的归类和相似性概念6

一、监督分类和非监督分类6

三、硬分类和软分类7

二、参数分类和非参数分类7

四、相似性概念8

第三节 几种主要的非监督分类方法8

一、ISODATA分类法8

二、K-均值分类法17

三、最大似然分类法18

第四节 几种主要的监督分类方法19

一、最大似然分类法19

二、最近均值分类法31

三、盒式分类法或平行六面体分类法31

第五节 较新出现的几种主要的分类方法32

一、人工神经网分类法32

二、模糊分类法33

三、亚像元分类法34

第六节 其他的一些分类方法35

一、最近邻法35

二、马氏距离法35

三、二进制编码法36

四、直方图估计法36

五、子空间分类法36

六、光谱角映射法36

七、纹理分类法37

八、地统计学分类法37

十、空间-光谱分片法38

九、概率松弛法38

十一、按地块分类法39

十二、专家分类法39

十三、高光谱数据分类法39

第二章 分类的前处理、后处理和地学应用评述40

第一节 分类前处理40

一、波段选择40

二、特征提取41

三、几何校正42

四、图像的裁剪、切除和镶嵌42

五、扫描图像或多源图像的几何配准43

六、噪声校正43

七、辐射校正43

八、多图像融合44

第二节 分类后处理45

、分类统计值的计算45

二、各类的距离矩阵与类间相似性分析和系统聚类46

三、混淆矩阵与分类精度的初步估计46

四、“天女散花”现象的滤波处理47

五、类的合并47

六、图的配色48

七、公里网格叠加48

八、栅格图转换为矢量图48

九、分类图输出的相关处理48

一、对卫星图像分类地学应用的几点基本认识49

第三节 分类地学应用49

二、分类地学应用的领域51

三、近期分类地学应用的一些例子52

四、本书中的地学应用53

第二篇 在中国某些地区的分类和应用57

第三章 新疆暖温带干旱区卫星图像土壤类型计算机分类57

第一节 研究区与所用卫星图像57

第二节 卫星照片的扫描数字化58

第三节 不同波段图像行和列的检查和配准59

一、密度分割图60

二、特征地物的选取和数据行列配准60

一、波段4图像条纹的消除62

二、扫描过程中数据的不正常系统跳跃的校正62

第四节 扫描数字图像噪声和异常数据的校正62

第五节 迭代法非监督分类的原理、过程与参数63

一、非监督分类与实地调查了解的关系63

二、迭代法非监督分类的基本思想、过程及参数63

第六节 非监督分类的结果65

第七节 迭代法非监督分类初始聚类中心之研究69

一、初始聚类中心的确定方法69

二、初始聚类中心对分类过程与分类结果影响之研究74

第八节 监督分类的原理及有关问题79

一、先验概率的确定79

二、训练样本的获取和筛选79

三、训练区分类的混淆矩阵80

第九节 监督分类的结果81

第四章 新疆暖温带干旱区图像分类结果的分析与制图87

第一节 各谱类的类间关系研究——光谱学分析与应用87

一、谱类的内在序列研究87

二、谱类的群分析或系统聚类分析88

三、谱类的波段辐射曲线研究91

四、谱类曲线的斜率比系数研究92

五、谱类光谱学研究的意义93

第二节 同谱异类问题研究——地理学分析与应用94

一、地理控制系统的概念94

二、研究区的地理控制系统95

第三节 非监督分类和监督分类的谱类与土壤类的关系表96

一、地理控制界线的勾绘98

第四节 地理控制界线和土壤界线的勾绘98

二、土壤界线的勾绘99

第五节 遥感分类图的几何纠正和转绘成图及其与常规土壤图的比较100

一、遥感图的纠正和转绘成图100

二、遥感土壤图与常规土壤图的比较104

第六节 遥感分类制图的局限性和问题107

第七节 新疆遥感图像处理研究说明的几个问题107

一、卫片或胶片扫描数据具有特殊的价值107

二、小密度采样策略有重要的意义108

三、图像配准、噪声和异常数据校正的某些方法109

四、迭代法初始聚类中心的作用及其确定方法109

六、对分类结果进行光谱学分析的方法和意义110

五、做好非监督分类和监督分类的经验110

七、地理控制系统概念与解决同谱异类问题111

第五章 新疆干旱区数字图像分类与地物类辐射季节变化分析112

第一节 阿瓦提地区秋季数字图像的分类112

第二节 阿拉尔地区夏季数字图像的分类114

第三节 先验概率对分类结果的影响114

第四节 扫描密度值和原始灰度值化为辐射值的方法116

第五节 地物类辐射曲线斜率比系数K的分组与季节变化分析117

第六节 地物类辐射值季节变化及其波段差异的比较119

一、研究区各季节各类地物的辐射值及其分组119

二、地物类辐射值季节变化及其波段差异125

一、辐射值化为反射率的方法127

第七节 辐射值化为反射率的方法和地物类反射率季节变化127

二、地物类反射率的季节变化128

第六章 北京半湿润区早春和夏季图像分类与地物类季节变化分析130

第一节 北京地区的自然简况和两幅卫星图像130

第二节 北京图像各波段直方图及其对分类的影响130

第三节 北京地区夏季图像的非监督分类132

第四节 北京地区早春图像的非监督分类133

第五节 由北京图像辐射值计算的Rsum、Vr、K和Vo及其季节变化分析134

一、北京图像各类地物辐射值Ri的计算134

二、北京图像各类地物总辐射值Rsum的计算135

五、北京图像各类地物波段辐射变化方向和速度值Vo的计算136

四、北京图像各类地物辐射曲线斜率比系数K的计算136

三、北京图像各类地物辐射值植被指数VR的计算136

六、北京地区地物类的季节变化分析137

第六节 反映植被特性的VR、Vo和K对植被敏感性的差别141

第七节 北京子区地物大类及其亚类的面积估计143

第七章 长江下游北亚热带湿润区卫星图像土壤和土地利用分类145

第一节 研究区与所用卫星图像和处理设备145

第二节 卫星图像的几何校正145

一、地面控制点的选取和它们在地形图及遥感图像上的定位145

二、多项式转换方程系列及方程的建立、选择和应用146

三、重采样和新像元大小的规定及其灰度值计算149

第三节 最大似然法非监督分类150

一、打印直方图和确定数据处理的数值范围150

三、寻找合适的合并因数和决定合适的类别数151

二、寻找多维空间中的平行六面体和确定初分类别数151

四、初分类别的可分性分析与类的合并153

五、最大似然法非监督分类和图的打印154

第四节 最大似然法监督分类154

一、原始训练样本及其纯化154

二、试分类混淆矩阵分析与正式训练样本建立155

三、监督分类及其结果157

第五节 分类结果的分析与制图问题158

一、监督分类各类的波段辐射曲线及其分类研究158

二、划分本区同谱异类的地理控制系统161

三、利用非监督和监督分类图编制专业图161

第二节 原始卫星图像变换为LBV图像的数学和物理学163

第八章 长江中游平原湿地区卫星图像土地利用分类与土壤潜育化分析163

第一节 研究区与原始卫星图像163

一、卫星图像的物理值及其信息的数学分解与合成164

二、计算L、B、V值的数学方程168

三、L、B、V值功能图解169

第三节 LBV彩色合成图像颜色与实际地物对应关系172

一、L、B、V的黑白图像和彩色合成图像172

二、L、B、V彩色合成图像颜色三角与地物三角和数值三角的对应逻辑关系175

三、野外考察和LBV彩色合成图像颜色与地物类关系的确定176

第四节 研究区L、B、V数字图像地物分类及其结果178

第五节 分类结果的数值分析与各类的地物含义180

一、各地物类（各颜色）在L、B、V数轴上的分布180

二、各地物类以L、B、V为指标的系统分类182

三、各类地物含义的最后确定与面积的校正和统计183

第六节 研究区湿地面积和土壤潜育化面积的估计184

第七节 从类内离差和类间距离看LBV图像分类的优越性186

一、类内离差和类间距离是衡量分类优劣的指标186

二、LBV分类和原始图像分类的类内离差比较186

三、LBV分类和原始图像分类的类间距离比较188

第八节 TM 图像和SPOT图像的LBV变换190

一、TM图像的LBV变换190

二、SPOT图像的LBV变换193

第九节 以灰度值为基础的MSS图像的LBV变换194

第九章 长江三峡高山峡谷区卫星图像地面覆盖／土地利用分类195

第一节 区域特征与卫星图像195

一、地面控制点、转换方程、重采样与公里网198

第二节 图像的几何校正与校正精度估计198

二、校正图像的点位精度及其与地形图的套合精度201

第三节 野外调查地被分类系统的建立与训练区勾绘填图203

一、计算机监督分类与野外考察的关系203

二、以计算机分类为目的的野外调查用地被分类系统204

三、以地被分类系统为框架的训练区勾绘填图208

第四节 训练样本的输入、纯化及训练区和部分图像的试分类209

一、各图像分类子区划分与训练样本输入209

二、训练样本类的纯化及纯化前后标准差和平均值的比较210

三、训练样本类选择与训练区和部分图像试分类211

第五节 长江三峡各子区图像分类的训练样本、波段选择与分类结果213

一、长江三峡各子区图像的滤波参数229

第二节 计算机制图综合——遥感分类图的滤波229

第一节 用遥感分类图编制土地资源评价图的技术前提229

第十章 长江三峡图像分类的后处理与土地资源图编制229

二、过滤掉连片像元对图斑精度影响的估计230

第三节 硬拷贝彩色分类图的生成与输出233

一、遥感分类图的配色原则及其与一般专业图配色的异同233

二、主题文件、特征文件及前者向后者的转换234

三、彩色遥感分类图记录格式转换与出图比倒尺设定236

第四节 遥感分类图的精度估计与野外校核237

一、中比例尺专业图与长江三峡遥感分类图的精度估计237

二、以野外实地核查为准进行的精度估计238

四、长江三峡遥感分类图精度核查总结果240

三、以航片目视判读为准进行的精度估计240

第五节 遥感分类图与土地资源评价图的衔接242

一、遥感分类图的波谱学和地理学分析242

二、遥感分类图向土地资源评价图过渡的实施244

第六节 长江三峡土地承载力和移民环境容量研究245

一、长江三峡土地资源特点与利用现状245

二、长江三峡土地承载力与移民环境容量246

第十一章 长江三峡卫星图像计算机分类的若干技术问题探讨248

第一节 长江三峡卫星图像处理的特殊性与引起的技术问题248

第二节 超边界处理和重叠性处理与图像合理裁切249

一、几何校正后图像的几何特征249

二、图像的合理裁切250

一、图像跨越地形图不同投影带产生的问题252

第三节 跨地形图不同投影带图像的子区划分252

二、跨不同投影带图像子区的正确划分253

第四节 大规模使用卫片扫描数据的问题255

一、扫描时的高密度采样策略与扫描图像数值范围255

二、扫描图像几何校正的一般性和特殊性257

三、卫片扫描图像和磁带数字图像地物灰度统计值的比较260

第五节 三峡地区地物类灰度值曲线和辐射值曲线研究264

一、三峡地物类在TM图像中的灰度值曲线研究264

二、三峡地物类在TM图像中的辐射值曲线及不同TM图像地物类比较268

三、三峡地物类在MSS图像中的灰度值曲线272

第六节 三峡地区地物类LBV特性分析275

一、LBV变换及其图像的功用275

二、三峡地物类的LBV特性分析276

第七节 三峡地区地物类遥感特性的空间与时间变异281

一、阴坡和阳坡引起的地物遥感特性变异281

二、海拔高度和坡度引起的地物遥感特性变异286

三、季节引起的水体遥感特性变异289

四、裸地和城镇遥感特性变异291

第八节 地物类TM和MSS数据的比较与波段带宽问题293

一、相同地物类TM和MSS数据的差异与各波段的带宽值293

二、TM和MSS图像的单位带宽辐射值与相同地物类数值的比较293

第九节 三峡地区地物类的热特性分析述略296

第十节 滤波对地物类分类面积值的影响与制图综合理论问题298

第十一节 卫星图像分类和航片目视解译确定的地物类面积的初步比较303

一、数据来源与比较方法303

二、结果306

第十二章 中亚热带低山丘陵区卫星图像分类及植被指数和植被盖度的关系307

第一节 研究区、研究任务与所用卫星图像307

一、研究区简述307

二、研究任务与所用卫星图像308

第二节 土壤侵蚀等级的确定与数字高程模型的应用310

一、土壤侵蚀等级与地面坡度等级和植被盖度等级的关系310

二、数字高程模型的生成、处理与应用310

三、坡度图与坡度等级图的生成313

第三节 1991年图像的非监督分类及植被指数的初步研究315

一、彩色合成图像的扫描、分解和非监督分类315

二、植被指数值及其增益因子和补偿因子的初步研究316

三、流域典型地物类的波段灰度值与植被指数值的功能320

四、非监督分类各类的植被状况分析及其据植被指数值的排序和分组321

第四节 植被指数与植被盖度定量关系的建立322

一、国内外与此问题有关的几项研究322

二、潋水流域植被指数值V1与相似区植被指数值V2间定量关系的建立324

三、植被指数值V2与植被盖度值Vc间定量关系的建立及综合方程326

第五节 植被指数用于动态监测存在的问题及大气影响的初步校正327

一、植被指数图的计算结果与实际变化数据的比较327

二、大气对卫星图像的影响及其解决和校正方法简述329

三、适宜于大气校正的植被指数计算式的拟定329

四、直方图最低值法校正大气影响和存在的问题330

五、水体最低值法校正大气影响和存在的问题332

六、山地阴影直方图主体法校正大气影响和存在的问题332

一、大气影响植被指数值计算的机制334

第十三章 卫星图像植被指数计算的大气校正与植被和土壤侵蚀的动态监测334

第一节 大气影响植被指数值的机制与校正方法设计334

二、植被指数计算中大气影响校正方法的逻辑思考与设计335

第二节 流域图像的监督和非监督分类及各年平均植被盖度的确定336

一、1995年图像的监督分类及该年的流域平均植被盖度337

二、1996年图像的非监督分类及该年的流域平均植被盖度339

三、1987年图像的非监督分类及该年的流域平均植被盖度343

四、利用辐射随波段变化的方向和速度值区分植被和计算植被盖度343

第三节 动态彩色合成的图像特征和数据特征与平均植被盖度确定347

一、标准彩色合成与动态彩色合成347

二、动态彩色合成图像的图像特性与平均植被盖度348

三、动态彩色合成图像的平均值特性与平均植被盖度350

四、动态彩色合成图像的直方图特性与平均植被盖度351

五、用动态彩色合成图像估算平均植被盖度的方法354

第四节 由植被盖度值反演植被指数计算中大气影响校正值的方法358

一、由正确植被盖度值Vx反演正确植被指数值V358

二、由正确植被指数值V反演TM3和TM4的平均校正值C359

三、TM3和TM4大气影响波段差异系数K3和K4的估计362

四、由平均校正值C和波段差异系数K3和K4计算波段校正值C3和C4363

五、由波段校正值C3和C4估算植被指数计算中的分子校正值a和分母校正值b364

第五节 植被指数图、植被盖度图、植被盖度分级图和土壤侵蚀分级图的生成与植被和土壤侵蚀的动态监测365

一、值被指数图的生成365

二、植被盖度图的生成366

三、植被盖度分级图的生成与植被动态监测368

四、土壤侵蚀等级图的生成与土壤侵蚀动态监测369

五、校正方法与监测方法的可信性讨论370

第六节 用普通地理数据寻求正确校正值的方法与加值校正问题372

一、普通地理数据的例子——土壤侵蚀面积372

二、植被指数、植被盖度和土壤侵蚀面积间的定量关系373

三、植被指数计算校正值的求取375

四、只有一个参考数据时的校正值求取与加值校正375

第七节 不同划分标准的坡度分级图植被盖度分级图和土壤侵蚀分级图377

一、坡度、植被盖度和土壤侵蚀的不同分级标准及相应图的生成377

二、坡度及各年植被盖度和土壤侵蚀强度分级与年际动态变化378

二、研究区土壤侵蚀强度分级标准382

一、研究区自然特征简述382

第一节 研究区自然特征与土壤侵蚀强度分级标准382

第十四章 南亚热带丘陵区卫星图像土壤侵蚀分类与应用382

第二节 土壤侵蚀的航空遥感调查383

一、航空像片解译和土壤侵蚀调查系列图的编制383

二、土壤侵蚀类型图、分区图及其面积统计384

第三节 为土壤侵蚀调查进行的卫星图像处理385

一、为卫星图像处理进行的野外调查386

二、为图像分类进行的训练样本纯化分析386

三、分类统计值、分类图与图的颜色系统388

第四节 卫星图像分类图的实际地物类型解译390

一、解译规则：图像类型与实际类型关系表390

二、解译结果：土地利用与地面覆盖类型391

二、卫星图像分类解译类型与航片解译类型的面积比较393

一、抽样对比方法与两种解译类型的面积估计393

第五节 卫星遥感类型与航空遥感类型的抽样对比393

第六节 卫星图像分类解译图精度的抽样检验与修正396

一、精度检验和修正的数学模型397

二、精度检验修正的计算与结果397

第三篇 在外国某些地区的分类和应用403

第十五章 加拿大温带平原区TM主成分图像用于分类的试验403

第一节 加拿大研究区的自然环境与所用卫星图像403

第二节 TM图像遥感特性与统计数据特征404

一、TM图像遥感特性评述404

二、TM图像7个波段的统计值和直方图与波段选择404

第三节 TM图像用于分类的可分性分析407

二、TM主成分图像各主成分的统计值和直方图412

第四节 TM图像的主成分变换和主成分图像412

一、TM图像主成分变换或KL变换的意义412

第五节 TM主成分图像用于分类的试验415

一、TM主成分图像与应用评述415

二、TM主成分图像用于非监督分类416

第十六章 渥太华地区卫星图像作物轮作与土地利用体系分类421

第一节 渥太华地区的自然环境、作物轮作与土地利用421

一、研究区的自然环境421

二、研究区的作物轮作体系422

三、研究区的土地利用体系422

第二节 7月1日图像的分类及有关问题研究423

一、遥感图像与作物轮作和土地利用体系图423

二、非监督分类各类统计数字和灰度值曲线及地物类含义424

三、数字化仪、地形图、专业图和图像的相互连接与连接精度估计425

四、使用数字化仪从专业图上选择难定位地物类的训练区429

五、训练样本类的统计值、直方图、距离矩阵与训练样本筛选430

六、监督分类结果及其初步分析437

第三节 7月10日图像的分类及有关问题研究438

一、初选训练样本类与7月1日图像的异同438

二、训练样本类的分层筛选策略439

三、直方图、距离阵和平均值在反映样本真实性上的差异443

四、训练样本类的分组筛选策略444

五、监督分类结果及其初步分析445

一、7月1日与7月10日分类结果中各地物类的相互关系446

第四节 7月1日图像和7月10日图像处理结果的比较研究446

二、九天内地面变化的动态监测448

三、以双时相图像两次分类综合分析为依据的地物类面积统计452

第五节 遥感图像处理揭示的渥太华地区地被构成与景观环境特征454

第十七章 加拿大诸省温带和寒温带卫星图像地被物分类455

第一节 安大略省里士满地区小面积少类型土地利用分类455

一、面积较小类型较少的农业区455

二、图像的算术运算与不规则边界外图像的切除455

三、减少分类数目的试验与最后分类结果456

四、分类后的围歼或滤波处理与滤波参数试验459

五、分类结果的野外校核与分析461

六、卫星遥感图像处理揭示的里士满地区地被构成与景观环境特征462

七、各类的合并成图兼论地物空间共轭性与光谱相似性的关系463

八、训练样本各类与分类结果各类统计值的比较研究464

第二节 马尼托巴省卡伯里地区农作物面积的快速粗略估计466

一、农作物面积快速粗略估计的设想466

二、训练区勾绘法获得农作物类信号特征统计值467

三、非监督分类法获得各地物类的信号特征统计值和面积469

四、训练样本类与非监督分类的类均值比较及农作物类与面积估计471

第三节 萨斯喀彻温省怀特伍德地区云和云影的分类与地被物分类面积校正473

一、云和云影及其他地被物的分类473

二、云和云影对地被物分类面积的影响与校正475

第四节 纽芬兰省圣·约瑟夫地区的雪被分类与云和雪的分辨478

一、雪被的分类和制图478

二、雪和云比较方法的设计与二者的比较和分辨481

第一节 流域模拟及其对遥感的需要486

第十八章 西班牙地中海气候区卫星图像地被和土壤侵蚀分类与流域模拟486

第二节 特瓦河流域自然特征与遥感图像487

第三节 地理信息系统与流域要素数字化和数字地形模型制作489

第四节 航空像片目视解译与地面类型划分490

第五节 SPOT图像及其作用491

第六节 野外调查与地物类和自然区确定491

第七节 TM图像监督分类与流域亚区和侵蚀等级划分492

一、从7个波段中选4个波段用于分类的方法492

二、TM图像和SPOT图像的几何校正与图运算495

三、TM图像的监督分类与流域模拟的亚区划分497

四、土壤侵蚀等级划分与地被分类的关系499

第八节 特瓦河流域模拟及其结果500

主要参考文献504