遥感分析的方法可以归为三类:指数法(用波段运算突出某类地物)、分类法(把每个像元/对象归到某一类)、反演法(用物理模型算参数,如温度、叶绿素、形变)。选哪种,取决于你要的是「分布」「面积」还是「数值」。
| 指数 | 公式 | 突出什么 | 局限 |
|---|---|---|---|
| NDVI | (NIR − R) / (NIR + R) | 植被覆盖与长势 | 高覆盖易饱和,受土壤背景影响 |
| EVI | 2.5×(NIR − R)/(NIR + 6R − 7.5B + 1) | 高覆盖区植被(抗饱和) | 需要蓝波段,对大气敏感 |
| NDRE | (NIR − RE)/(NIR + RE) | 叶绿素与氮素(早期胁迫) | 需红边波段(高分六号、Sentinel-2) |
| NDWI / MNDWI | (G − NIR)/(G + NIR) / (G − SWIR)/(G + SWIR) | 水体范围 | MNDWI 需短波红外,阴影抑制更好 |
| NDBI | (SWIR − NIR)/(SWIR + NIR) | 建成区与裸土 | 裸土与建筑混淆,需纹理辅助 |
| NDSI | (G − SWIR)/(G + SWIR) | 积雪范围 | 云与雪混淆,需云掩膜 |
所有指数都要求先做大气校正——不同日期的表观反射率不可比,直接用会得到「假变化」。
变化检测的准确率,八成取决于预处理:几何配准(误差 <1 像元)、辐射归一(直方图匹配或相对辐射校正)、云与水体的掩膜。剩下两步是差异计算(差值、比值、CVA)与阈值/分类后比较。最后一定要人工核验——自动检测的图斑里,通常有 20%—40% 是伪变化(物候、耕作、水位、阴影)。
跨传感器变化检测(如高分二号 vs 北京二号)要额外做相对辐射归一,并预留 10%—20% 的误检率。能不跨就不跨。
辐射定标 → 亮温 → 比辐射率估计(NDVI 阈值法或分类查表)→ 单窗/劈窗算法。误差主要来自比辐射率与大气水汽;没有同步气象数据时,误差可达 2—3 K。
叶绿素 a、悬浮物、透明度靠「光谱特征 + 实测采样」建统计模型。二类水体(近岸、湖泊)光学复杂,通用算法误差大,必须本地标定。没有地面数据,只能看相对趋势。
用两期 SAR 的相位差测形变:去掉地形相位(外部 DEM)、平地相位、大气与轨道误差,剩下的形变相位换算成视线向位移。时序 InSAR(PS/SBAS)用几十期影像分离大气,可达毫米级/年。局限:植被茂密区失相干,只能测视线向分量。
分类成果要出混淆矩阵(总体精度、Kappa、各类生产者/用户精度),抽样方法要写清(分层随机、样本量、核查方式)。变化检测要出正确率与漏检率。没有精度评价的成果,在验收环节基本过不了。
NDVI = (NIR − R) / (NIR + R),值域 −1—1。植被越高越接近 1,水体为负,裸地接近 0。用途:植被覆盖度、长势分级、物候提取、干旱与病害监测。局限:高覆盖区易饱和(>0.8 后不敏感)、受土壤背景与大气影响。改进用 EVI(抗饱和)或 NDRE(红边,早期胁迫更敏感)。计算前必须做大气校正,否则不同时相不可比。
McFeeters 的 NDWI = (G − NIR)/(G + NIR),突出水体;McFeeters 版对建筑阴影敏感,改进版 MNDWI = (G − SWIR)/(G + SWIR) 抑制阴影与建筑,提取水体更准。流程:大气校正 → 计算指数 → 阈值分割(常用 0 或 Otsu 自适应)→ 形态学去噪 → 矢量化。细小河流要用 2 米以上数据,10 米数据只能提主干。
NDBI = (SWIR − NIR)/(SWIR + NIR),建筑与裸土为正、植被为负。步骤:大气校正 → 算 NDBI → 与 NDVI 组合(NDBI 高且 NDVI 低判为建成区)→ 阈值 + 形态学 → 矢量化。局限:裸土与建筑在 NDBI 上都高,容易混淆,需要用纹理或 0.5 米影像区分;没有 SWIR 波段的数据(如高分二号)不能用 NDBI,改用 IBI 或面向对象分类。
三条路线:① 目视解译——按影像纹理、色调、形状人工勾绘,精度高但慢,适合小区域与验收;② 监督分类(最大似然、随机森林、SVM)——需要训练样本,适合中分辨率大区域;③ 深度学习(U-Net、DeepLab)——精度最高,需要大量标注样本与算力。实务组合是「机器学习初分 + 人工修正」,精度可达 85%—90%。分类体系与最小上图面积必须先定。
面向对象(OBIA)不是按像元分类,而是先分割成「对象」(同质像元块,对应地块、建筑、树冠),再对对象提特征(光谱、纹理、形状、上下文)分类。优势:抑制「椒盐噪声」,能利用形状与空间关系,适合高分辨率影像(0.5 米级)的地块与建筑提取。常用工具:eCognition、ENVI 的 Feature Extraction。
六步:① 两期影像几何配准(误差 <1 像元);② 辐射归一(直方图匹配或相对辐射校正);③ 算差异(差值、比值、CVA 变化向量);④ 阈值分割或分类后比较;⑤ 形态学去噪 + 最小图斑过滤;⑥ 人工核验与实地抽查。最容易出错的是第 ② 步——不做归一化,物候与大气差异会被当成「变化」。
用同一区域两期 SAR 影像的相位差测形变:相位差包含地形、形变、大气、轨道与噪声五项,去掉地形(用外部 DEM)与平地相位后,剩下的形变相位可换算成视线向位移(C 波段 5.6 cm 一个整周)。时序 InSAR(PS/SBAS)用几十期影像分离大气与噪声,可达毫米级/年精度。局限:植被茂密与快速形变区易失相干,只能测视线向分量。
D-InSAR 用两景影像做差分,适合单次大形变事件:地震同震形变、火山喷发、滑坡突发、矿区塌陷、地下水骤降引起的沉降。精度厘米级,不适合测缓慢的毫米级年形变(那要用时序 InSAR)。选像对的要求:时间基线短(减少失相干)、空间基线小(减少地形误差)、同轨道同几何。
三类方法:① 光谱匹配——与标准光谱库(USGS、JPL)比对,用 SAM(光谱角)、SFF 等;② 特征提取 + 分类——降维(PCA/MNF)后做 SVM、随机森林;③ 光谱解混——线性/非线性混合模型分解端元,适合混合像元(30 米数据几乎都是混合像元)。前提是大气校正与光谱定标,否则光谱形状整体偏移,匹配全错。
四步:① 辐射定标(DN → 辐亮度);② 亮温计算(普朗克反函数);③ 比辐射率估计(用 NDVI 阈值法或分类查表);④ 单窗/劈窗算法反演地表温度(需要大气水汽含量)。常见误差来源:比辐射率估错(水体、建筑差异大)、大气水汽不准。没有同步气象数据时,误差可达 2—3 K。
提供目标区域坐标(或范围文件)与时间窗口,我们可先做存档免费检索,确认有无可用影像及云量情况,再决定采购或编程拍摄。
报价说明:亚米级高分辨率影像按平方公里计价(25 km² 起订);中低分辨率多按景计价。具体价格随卫星、时相、云量与采购方式浮动,需按实际需求核算。详见 按面积购买规则 与 按景购买规则。