遥感影像空间的信息集合与逻辑形式

Question

如题所述

Answer 1

1.遥感解译——影像空间向地理空间的还原过程

遥感作为人类对地面观测的手段，通过航天、航空平台主动或被动的获取地面地理实体的数字图像。因此，影像空间是一个对真实世界的模拟，影像空间模型反映的是地理空间连续变化的物理（光）场特征，其中所蕴含的地理属性（空间分布、时空演化、反射波谱变异、热辐射场强度）是在特定地理空间中地理实体的影像表述形式。地理空间通过遥感传感器扫描成像转换成影像空间数据，遥感判读则是将影像空间模型数据通过人的逻辑推理还原出地理空间中的地理实体（图3.1.1）。

图3.1.1　地理实体遥感成像与解译关系图解

2.遥感影像空间的性质

（1）信息集合

从信息论的角度讲，遥感信息不仅包容所反映的地理要素（地质、地貌、水文、土壤、植被、生态环境等）及与之相关连的自然现象及社会现象，还反映出地理要素在电磁波谱空间、地理空间和时间空间等方面的信息。在遥感影像空间模型中，彼此可以确定相关关系的像素要素自然组合出若干模型单元。这些模型单元在数学逻辑中可称之为“信息集合”。信息集合可以通过逻辑运算方式分解出“子集”或“元素”。这些“子集”或“元素”即为专题信息提取的目标。如：

设某模型单元的专题信息图像变量为 x₁；

那么，“信息集合”即为专题信息子集 T和干扰信息V的并集“U”。即

x₁=f(T)＋f(V）

例：应用Landsnt-TM光谱规则进行逻辑运算，使f(T）→∞

如果C₄/C₃＞3.0，则为植被；

如果C₄/C₂＜0.9，则为水体；

如果C₂＞C₃＞C₄＞C₅且（C₃+C₃)/(C₄+C₃）＞0.6，则为土壤。

（其中C₁为I波段的灰度值）

（2）瞬时特征

地理空间是一个动态系统。遥感信息最有价值的是在时间上的序列性，即，固定的重复。由于地理实体具有自身特有的演化规律和发生、发展过程，事物发展在时间序列上表现出周期性的重复规律。这种地理空间的动态变化表现，使之影像空间的光学物征和几何特性随时间而发生重大改变。

遥感影像空间获得的具有良好时间序列的空间数据，即可展现出地理空间的变化过程。因此，如设不同时段融合图像中模型单元的专题信息图像变量为x；那么，信息集合由专题信息f(T₁,T₂）和干扰信息f(V₁,V₂）构成，即：

x=f(T₁,T₂)＋f(V₁,V₂）

例：应用的光谱规则进行逻辑运算，分别使f(T₁,T₂）→∞

（n)Landsat-TM RGB

(n-l)SPOT→HIS变换→融合

则：I值（影像结构亮度）↑，为林地变更；

I值（影像结构亮度）↓，为土地变更。

（3）隐含特征

遥感，是将地理空间中地理实体的表征和时空变化模拟成动态混合抽象的影像空间模型。由于这种动态的混合抽象使像素具有组合光谱特征。影像模型除能反映地理实体的轮廓、层次、位置和相关关系外，还隐含了大量的实体所处地理环境的时空变化信息。组合光谱作为图像空间的初始特性，便成为解决分析问题（反演地理环境的时空变化）的基本依据。

图3.1.2　遥感模型初始特性/隐含地理空间信息转换系统解析图

利用影像空间模型“形”和“色”的差异提取地理实体表层信息（初始特征），对隐含的深层信息应从初始特征出发构造知识特征函数，并将这些函数作为下次变换的输入，直到得出隐含信息的特征输出（图3.1.2）。