數據融合方法研究

A. 信息融合的方法

利用多個感測器所獲取的關於對象和環境全面、完整信息，主要體現在融合演算法上。因此，多感測器系統的核心問題是選擇合適的融合演算法。對於多感測器系統來說，信息具有多樣性和復雜性，因此，對信息融合方法的基本要求是具有魯棒性和並行處理能力。此外，還有方法的運算速度和精度；與前續預處理系統和後續信息識別系統的介面性能；與不同技術和方法的協調能力；對信息樣本的要求等。一般情況下，基於非線性的數學方法，如果它具有容錯性、自適應性、聯想記憶和並行處理能力，則都可以用來作為融合方法。多感測器數據融合雖然未形成完整的理論體系和有效的融合演算法，但在不少應用領域根據各自的具體應用背景，已經提出了許多成熟並且有效的融合方法。

B. 遙感數據融合詳細步驟，急急急，做論文的！！！！

一、資料的收集與分析 遙感制圖所需的資料范圍較廣，一般需要收集如下資料
1、編制地區的普通地圖 、 （1）比例尺最好與成圖比例尺一致或稍大於成圖比例尺 （2）選用面積變形較小的地圖投影
2、遙感資料 後幾年的影像 在選擇遙感圖像時，要遵循以下幾個原則：
（1）空間解析度及制圖比例尺的選擇 空間解析度指像素 代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場或地面物體能分辨的最小單元。 空間解析度指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場或地面物體能分辨的最小單元的地面范圍的大小 由於遙感制圖是利用遙感圖像來提取專題制圖信息的，因此在選擇遙感圖像空間解析度時要考慮以 下兩點要素：一是判讀目標的最小尺寸，二是地圖成圖比例尺。遙感圖像的空間解析度與地圖比例尺有 密切關系：空間解析度越高圖像可放大的倍數越大，地圖的成圖比例尺也越大。 遙感圖像的比例尺應與成圖比例尺一致或象片比例尺稍大於成圖比例尺，這樣可以避免成圖比例尺 大尺度變換的繁瑣技術問題。但對於專題要素的判讀、分類、描繪來說，往往要選擇大於地圖比例尺的 象片為宜。
（2）波譜解析度與波段的選擇 波譜解析度是指感測器在接受目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。間隔越小，解析度越高。 波譜解析度是指感測器在接受目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。間隔越小，解析度越高。 是指感測器在接受目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔 波譜解析度，是由感測器所使用的波段數目，也就是選擇的通道數，以及波段的波長和寬度所決定。各 遙感器波普解析度在設計時， 都是有針對性的， 多波段的感測器提供了空間環境不同的信息。 TM 為例： 以 TM1 藍波段：對葉綠素和夜色素濃度敏感，用於區分土壤與植被、落葉林與針葉林、近海水域制圖。 TM2 綠波段：對無病害植物葉綠素反射敏感 TM3 紅波段：對葉綠素吸收敏感，用於區分植物種類。 TM4 近紅外波段：對無病害植物近紅外反射敏感，用於生物量測定及水域判別。 TM5 中紅外波段：對植物含水量和雲的不同反射敏感，可判斷含水量和雪、雲。 TM6 遠紅外波段：作溫度圖，植物熱強度測量 TM 圖象的性質 波段 1 2 3 4 5 6 7 光譜范圍 （微米） 0.45—0.52 0.52—0.60 0.63—0.69 0.76—0.90 1.55—1.75 10.4—12.5 2.08—2.35 光譜性質 藍 綠 紅 近紅外 中（近）紅外 熱（中）紅外 中紅外 地面分辨 率（米） 30 30 30 30 30 120 30 主 要 應 用 地壤與植被分類 健康植物的綠色反射率 探測不同植物的葉綠素吸收 生物量測量，水體制圖 植物濕度測量，區分雲與雪 植物熱強度測量，其它熱制圖 水熱法制圖，地質采礦 包括航空象片、衛星象片及它們的底片和磁帶、航空象片鑲輯圖、若為動態監測還需要前
（3）時間解析度與時相的選擇 遙感圖像是某一瞬間地面實況的記錄，而地理現象是變化、發展的。因此，在一系列按時間序列成像的 遙感圖像 多時相遙感圖像中，必然存在著最能揭示地理現象本質的「最佳時相」圖像 把感測器對同一目標進行重復探測時， 相鄰兩次探測的時間間隔稱為遙感圖像的時間解析度。 Landsat 如 1、2、3 的圖像最高時間解析度為 18 天，Landsat4、5、7 為 16 天，SPOT-4 為 26 天，而靜止氣象衛星的 時間解析度僅為半小時。 遙感圖像的時間解析度對動態監測尤為重要。如：天氣預報、災害監測等需要短周期的時間解析度，因 此常以「小時」為單位。植物、作物的長勢監測、估產等需要用「旬」或「日」為單位。 顯然只有氣象衛星的圖像信息才能滿足這種要求；研究植被的季相節律、農作物的長勢，目前以選擇 landsat-TM 或 SPOT 遙感信息為宜。
3、其他資料 土地現狀圖、土地利用報告 、編圖地區的統計資料、政府文件、地方誌等
二、確立專題要素的分類系統
三、遙感圖像處理
1、遙感圖像處理方法的選擇 、
（1）光學處理法 常用的方法有：假彩色合成（加色法、減色法）、等密度分割、圖像相關掩膜。
（2）數字圖像校正 方法：輻射校正、幾何校正
（3）數字圖像增強的方法：
A. 對比度變換
B.空間濾波：是指在圖像空間或空間頻率對輸入圖像應用若干濾波函數而獲得改進的輸出圖像的技術。 空間濾波 常用的空間濾波的方法有：平滑和銳化。 ：平滑和銳化 平滑：圖像中出現某些亮度變化過大的區域，或出現不該有的亮點（「雜訊」）時，採用平滑的方法可以減小變化， 平滑 使亮度平緩或去掉不必要的「雜訊」點。具體方法有：均值平滑、中值濾波 均值平滑、 均值平滑 銳化：為了突出圖像的邊緣、線狀目標或某些亮度變化率大的部分，可採用銳化方法。常用的幾種方法：羅伯特 銳化 梯度、索伯爾梯度、拉普拉斯演算法、定向檢測
C.彩色變換 彩色變換就是將黑白圖像轉換成彩色圖像的方法。主用的方法有單波段彩色變換、多波段彩色變換、 彩色變換: 彩色變換 HLS 變換等。
D.圖像運算
E.多光譜變換 多光譜變換: 多光譜變換 兩幅或多幅單波段影像，完成空間配准後，通過一系列運算，可以實現圖像增強，達到提取某些信息 或去掉某些不必要信息的目的。方法：差值運算、比值運算 多光譜變換就是指用某種變換把信息集中於較少（一般為 3 個）波段內。常用的方法有：主成分分 主成分分 變換） 纓帽變換（ 、纓帽變換 變換） 、沃爾什—哈達瑪變換、傅立葉變換、植被指數變換、斜變 析（K-L 變換） 纓帽變換（K-T 變換） 、 換、餘弦變換等等。 主成分分析（ 變換） 主成分分析（K-L 變換）的主要特性有二： a．能夠把原來多個波段中的有用信息盡量集中到數目盡可能少的新的組分圖像中。 b．還能夠使新的組分圖像中的組分之間互不相關，也就是說各個組分包含的信息內容是不重疊的。 K-L 變換的缺點 的缺點是不能排除無用以至有礙的雜訊和干擾因素。 的缺點 纓帽變換（ 變換） ：它是 Kauth 和 Thomas（1976 年）通過分析 MSS 圖像反映農作物或植被生長過程的數據結 纓帽變換（K-T 變換） 構後，提出的正交線性變換。 K-T 變換的特點：a．能夠把原來多個波段中的有用信息壓縮到較少的新的波段內。 b．要求新波段正交或近似正交。 c．分離或削弱無用的干擾因素。 （4）多源信息復合 ）

四、遙感圖像的判讀
1、遙感圖像目視判讀 遙感圖像的判讀標志：
遙感圖像的判讀標志：是指圖像上反映出的地物和現象的圖像特徵，是以深淺不同的黑白色調（灰階） 或不同的色彩構成的各種各樣圖形現象出來的。 遙感圖像的判讀標志可概括為：顏色、形狀、空間位置 ：顏色、形狀、 顏色——色調、 顏色、 顏色——色調、 顏色、陰影 ——色調 形狀——形狀、紋理、 大小 、 形狀 、 位置——位置、圖型、相關布局 位置
2、目視解譯的方法
（1）直接判讀法（2）對比分析法 （3）信息復合法（4）綜合推理法（5）地理相關分析法 （1）直接判讀法：是根據遙感影像目視判讀直接標志，直接確定目標地物屬性與范圍的一種方法。 直接判讀法 例如，在可見光黑白像片上，水體對光線的吸收率強，反射率低，水體呈現灰黑到黑色，根據色調可以從影像 上直接判讀出水體，根據水體的形狀則可以直接分辨出水體是河流，或者是湖泊。在 MSS4、5、7 三波段假彩色影 像上，植被顏色為紅色，根據地物顏色色調，可以直接區別植物與背景。 （2）對比分析法 此方法包括同類地物對比分析法、空間對比分析法和時相動態對比法。 A.同類地物對比分析法 同類地物對比分析法是在同一景遙感影像上，由已知地物推出未知目標地物的方法。 同類地物對比分析法 B.空間對比分析法 空間對比分析法是根據待判讀區域的特點，選擇另一個熟悉的與遙感圖像區域特徵類似的影像，將兩個影像相互 空間對比分析法 對比分析，由已知影像為依據判讀未知影像的一種方法。 C.時相動態對比法，是利用同一地區不同時間成像的遙感影像加以對比分析，了解同一目標地物動態變化的一種解 .時相動態對比法 譯方法。 （3）信息復合法：利用透明專題圖或者透明地形圖與遙感圖像重合，根據專題圖或者地形圖提供的多種輔助信息， 信息復合法 識別遙感圖像上目標地物的方法。 （4）綜合推理法：綜合考慮遙感圖像多種解譯特徵，結合生活常識，分析、推斷某種目標地物的方法。 綜合推理法 （5）地理相關分析法：根據地理環境中各種地理要素之間的相互依存，相互制約的關系，藉助專業知識，分析推斷 地理相關分析法 某種地理要素性質、類型、狀況與分布的方法。

3、目視解譯的基本步驟 （1）准備工作 •選擇合適波段與恰當時相的遙感影像 •相關專題地圖的准備 •工具材料准備 •熟悉地理概況 •確定專題分類系統 （2）室內初步解譯與判讀區的野外考察 室內建立初步判讀標志 •初步解譯的主要任務是掌握解譯區域特點，確立典型解譯樣區，建立目視解譯標志，探索解譯方法，為全面解譯 奠定基礎。 •在室內初步解譯的工作重點是建立影像解譯標准，為了保證解譯標志的正確性和可靠性，必須進行解譯區的野外 調查。野外調查之前，需要制定野外調查方案與調查路線。 野外考察驗正判讀標志 在野外調查中，為了建立研究區的判讀標志，必須做大量認真細致的工作，填寫各種地物的判讀標志登記表， 以作為建立地區性的判讀標志的依據。在此基礎上，制訂出影像判讀的專題分類系統，根據目標地物與影像特徵之 間的關系，通過影像反復判讀和野外對比檢驗，建立遙感影像判讀標志。 （3）室內詳細判讀 在詳細判讀過程中，要及時將解譯中出現的疑難點、邊界不清楚的地方和有待驗證的問題詳細記錄下來，留待野 外驗證與補判階段解決。 （4）野外驗證與補判 野外驗證指再次到遙感影像判讀區去實地核實解譯的結果。主要內容包括兩方面： •檢驗專題解譯中圖斑的內容是否正確。 •驗證圖斑界線是否定位準確，並根據野外實際考察情況修正目標地物的分布界線。 （5）目視解譯成果的轉繪與制圖 遙感圖像目視判讀成果，一般以專題圖或遙感影像圖的形式表現出來。

五、遙感圖像計算機解譯
圖像分類方法 監督分類
1.(1) 最小距離法 最小距離法（minimum distance classifier） •以特徵空間中的距離作為像素分類的依據。 •在遙感圖象上對每一類別選取一個具有代表意義的統計特徵量；計算待分像元與已知類別之間的距離，將其歸 屬於距離最小的一類。 •最小距離分類法原理簡單，分類精度不很高，但計算速度快，它可以在快速瀏覽分類概況中使用。
(2) 分級切割分類法 分級切割分類法（multi-level slice classifier） 多級切割法（multi-level slice classifier）是根據設定在各軸上的值域分割多維特徵空間的分類方法。
(3) 特徵曲線窗口法 •特徵曲線窗口法分類的依據是：相同的地物在相同的地域環境及成像條件下，其特徵曲線是相同或相近的，而不 同地物的特徵曲線差別明顯。 •特徵曲線窗口法分類的效果取決於特徵參數的選擇和窗口大小。各特徵參數窗口大小的選擇可以不同，它要根據 地物在各特徵參數空間里的分布情況而定。
(4) 最大似然法 最大似然法（maximum likelihood classifier） •地物圖象可以以其光譜特徵向量 X 作為亮度在光譜特徵空間中找到一個相應的特徵點，來自於同類地物的各種特 征點在特徵空間中將形成一種屬於某種概率分布的集群。 • 判別某一特徵點類屬的合理途徑是對其落進不同類別集群中的條件概率進行比較， 相應於條件概率大的那個類別， 應是該特徵點的歸屬。

2、監督分類步驟
（1）選擇有代表性的訓練場，確定各類地物的范圍界線。
（2）對各類地物光譜值統計，提取各地物的數值特徵。
（3）確定分類判別函數：最小距離法、馬氏距離法等。
（4）分類參數、閾值的確定；各類地物像元數值的分布都圍繞一個中心特徵值，散布在空間的一定范圍，因此需要 給出各類地物類型閾值，限定分布范圍，構成分類器。
（5）分類：利用分類器分類。
（6）檢驗：對初步分類結果精度進行檢驗（分類精度、面積精度、位置精度等） 對分類器進行調整。
（7）待分類影象分類。
（8）分類結果的矢量化。
非監督分類 前提：遙感影象上同類物體在同樣條件下具有相同的光譜信息特徵，依靠影象上不同類地物光譜信息（或紋理信息） 進行特徵提取，再統計特徵的差別來達到分類的目的，最後對已分出的個別類進行確認。 非監督分類方法是在沒有先驗類別（訓練區）作為樣本的條件下，即事先不知道類別特徵，主要根據像元間相似度 非監督分類方法 的大小進行歸類合並（將相似度大的像元歸為一類）的方法。主要有： （1）分級集群法（2）動態聚類法
第二節 從影像生成專題地圖
一、目視解釋的專題地圖
（1）影像預處理 包括遙感數據的圖像校正、圖像增強，有時還需要實驗室提供監督或非監督分類的圖像。
（2）目視解譯 經過建立影像判讀標志，野外判讀，室內解譯，得到繪有圖斑的專題解譯原圖。
（3）地圖概括 按比例尺及分類的要求，進行專題解譯原圖的概括。專題地圖需要正規的地理底圖，所以地圖概括的同時也進行圖斑向地理底圖的轉繪。
（4）地圖整飾 在轉繪完專題圖斑的地理底圖上進行專題地圖的整飾工作。
二、數字圖像處理的專題制圖
（1）影像預處理 同目視解譯類似，影響經過圖像校正、圖像增強，得到供計算機分類用的遙感影像數據。
（2）按專題要求進行影像分類。
（3）專題類別的地圖概括 包括在預處理中消除影像的孤立點，依成圖比例尺對圖斑尺寸的限制進行柵格影像的概括。
（4）圖斑的柵格/矢量變換。
（5）與地理底圖疊加，生成專題地圖。
三、遙感系列制圖
系列地圖，簡單說就是在內容上和時間上有關聯的一組地圖。我們所討論的系列地圖，是指根據共同的制圖目的，利用同一的制圖信息源，按照統一的設計原則，成套編制的遙感專題地圖。
地理底圖的編製程序：採用常規的方法編制地理底圖時，首先選擇制圖范圍內相應比例尺的地形圖，進行展點、鑲嵌、照像，製成地圖薄膜片，然後將膜片蒙在影像圖上，用以更新地形圖的地理要素。經過地圖概括，最後製成供轉繪專題影像圖的地理底圖，其比例尺與專題影響圖相同。
遙感系列制圖的基本要求
1.統一信息源
2.統一對制圖區域地理特徵的認識
3.制定統一的設計原則
4.按一定的規則順序成圖

C. GIS不同格式數據之間的融合有哪些方法

從表現形式上,地學數據可分為以下幾類:①地質、物探、化探等測量數據;②地形圖、地質圖、遙感圖等圖形、圖像數據;③各種經驗性、描述性數據。鑒於目前的研究現狀,我們認為地學數據融
合的關鍵問題如下:①空間遙感數據與地面測量數據的融合;②各地面測量數據之間的融合;③不同空間測量手段獲取的數據間的融合;④定量數據與經驗性、知識性數據的融合

①一般的地學數據整合模式是：
1、數據包括感測器收集數據的直接數據和專家經驗知識和描述性文字等間接數據；
2、首先是初級濾波，主要是對各種數據源的、有不同量級、不同量綱、不同表現形式的數據作第一次規整；
3、然後是一級處理是對各種數據集的操作,包括校對、識別、相關分析、數據或變數的綜合等,形成的結果有的可直接進入到數據管理系統供用戶使用,有的進入到二級處理；
4、二級處理是對目標的評估,即根據前面的操作,協同利用各數據源對目標進行識別和評估,並盡可能給出評估的精度,最後將結果送至數據管理系統。
5、最後利用GIS的空間數據管理能力,將結果轉換為空間圖層的方式,可極大地方便用戶的使用和對空間分析功能的支持。

②遙感圖像處理中的數據融合
1、「融合」這一術語在遙感圖像的處理中已不是新名詞了。它主要是對不同感測器、不同波段、不
同時相的影像進行融合處理,處理的目的多是為提高圖像光譜解析度和空間解析度。
2、應用圖像處理方法時,首先對原始圖像進行嚴格的配準是非常必要的。目前基於圖像處理的數據融合主要有以下3個方面:①基於像元的融合（來自兩個不同特性的影像的加權融合）;②基於特徵的融合（是在①的基礎上加入特徵的提取與分離）;③基於判決水平的融合（高層次的決策融合，通常是面向特定應用的融合）。

③VGE中的數據融合
1、VGE即虛擬地理環境，它是一種綜合應用各種技術製造逼真的人工模擬環境,並能有效地模擬人在自然環境中的各種感知系統行為的高級的人機交互技術。為了達到對現實世界的真實模擬必然需要用到大量的地理數據，其中3維數據的應用尤為重要！
2、由於獲取的數據，包含有不同的領域，不同的格式，所以需要設計統一的數據介面，這個可以通過FME實現。
3、由於部分領域數據可能不具有明確的地理坐標，所以還需要根據其地理參考信息做出一系列的配准，投影轉換等操作。
4、建立統一的空間資料庫，對數據加以統一組織，存儲與管理。
5、最後就是多源數據的可視化與交互，這個涉及到具體的計算機技術就不做展開了。

以上回答為個人總結，希望對你有幫助~