光谱的分类

前面说到，原子具有核实结构，原子核只占其中很小一部分体积，原子内部十分空旷。那电子在原子核周围是怎样运动的呢？这没法直接看见， 但可以通过光谱分析等手段来间接了解。那什么是光谱呢？咱知道，自然界中的白光其实是复合光，由多种不同频率的光组成，用三棱镜或者光闪可以把它分开，从而获得光的频率和强度分布的记录，这就是光谱。 那光谱有哪些类别呢？首先，物体直接发出的光通过风光后产生的光谱叫发射光谱，他可以进一步分类，比如这个是连续光谱，他又连续分布的一切波上的光组成。一般来说，炽热的固体、液体或高压 气体发出的光都形成连续光谱，例如白痴灯丝发出的光，炽热的缸水都是这样。 而另一些光谱只含有一些不连续的亮线，叫做线状谱或明线谱。它是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱。 一般来说，稀薄气体或金属的蒸汽发出的光会形成线状谱，线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。 实验证明，同种元素的原子产生的现状脯是相同的，但不同元素的原子产生的现状脯是不同的， 意味着可以从线状谱中鉴别物质的元素组成，因此这种谱线也叫元素的特征谱线。发射光谱，你明白了，还有一种吸收光谱。一八一 四年，德国物理学家弗朗河费发现太阳光谱中有一些暗线，这些暗线被叫做弗朗河费线。为什么会有这样的暗线呢？一八五九年，德国物理学家吉尔霍夫揭开了这个秘密， 原来这是太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。也就是说，高温物体发出的白光通过温度较低的物体时，某些波长的光会被物质吸收，产生吸收光谱。 如果你把同一种元素的线状光谱和吸收光谱放在一起，就会发现这些暗线和明线是相对应的。 这就意味着某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征布线。这样一来，将太阳吸收光谱 答案线位置与已知元素的光谱相比较，就可以知道太阳大气中的元素组成了。齐尔霍夫开创的这种光谱分析法对于鉴别化学元素有着巨大的意义。他 不仅判断迅速，而且非常灵敏，只要某种元素的含量达到十的负十字方克，就可以通过特征补线将其检测出来。这种方法发现了色如他因加等许多化学元素，他还在天文学和原子物理中发挥了重要的作用。 以上就是光谱的分类的知识，物质的光谱分为发出光谱和吸收光谱，发出光谱又分为连续光谱和现状光谱。 某种元素的原子弹吸收光谱中的暗线跟该原子的线状谱中的明线相对应，都具有特征性，可以用来鉴别和发现元素。你都明白了吗？明白的话就快去刷个题吧！

我是庄老师的研习生小庄老师今天为大家讲讲光谱的分类。原子核很小，只占原子体积很小一部分体积，原子内部十分空旷。那电子在原子和周围是怎样运动的呢？ 这没法直接看见，单可以通过光谱分析等手段来间接了解。那什么是光谱呢？我们知道自然界中的白官其实是复合光， 由多种不同频率的光组成，用三冷静或者光删可以把它分开， 从而获得光的频率和强度分布的记录。这就是光谱。明白了，点赞点赞哟！那光谱有哪些类别呢？ 首先，物体直接发出的光。物体发光直接产生的光谱叫发射光谱， 它可以进一步分类。比如这个是连续光谱，是强度随频率变化连续分布的光谱。一般来说，炽热的固体、液体或高压气体发出的光都形成连续光谱， 例如白赤灯发出的光，炽热的刚发出的光。而另一些光谱，现状光谱又称原子光谱。还有一些不连续的限光谱 叫做现状谱或民线谱，它是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱。一般来说， 稀薄气体或金属的蒸汽发射的光会形成现状谱。现状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。 实验证明，同重元素的原子产生的现状谱是相同的，但不同元素的原子产生的现状谱是不同的，这意味着可以从现状谱中鉴别物质的元素组成， 因此这种普县也叫元素的特征。普县发射光谱的分类你明白了吗？明白了，庄老师 还有一种吸收光谱。 1814 年，德国物理学家弗兰核废发现 阳光普中有一些安县，这些安县被叫做夫兰和费县。为什么会有这样的安县呢？ 1859 年，德国物理学家鸡儿祸夫揭开了这个秘密，原来这是太阳内部发出的强光 经过温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。也就是说，高温物体发出的白光通过温度较低的物体时，某些波长的光会被物质吸收， 产生吸收光谱。如果你把同一种元素的现状光谱 和吸收光谱放在一起，就会发现这些案线和明线是相对应的。 这就意味着某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线。 这样一来，将太阳吸收光谱的安线位置与已知元素的光谱相比较，就可以知道太阳大气中的元素组成了。 基尔霍夫开创的这种光谱分析法对于鉴别化学元素有着巨大的意义。他不仅判断迅速，而且非常灵敏， 只要某种元素的含量达到十的负十次方可，就可以通过特征普现将其检测出来。这种方 法发现了色如他因加等许多化学元素， 他还在天文学和原子物理中发挥了重要的作用。 以上就是光谱的分类的知识，物质的光谱分为发射光谱和吸收光谱。发射光谱又分为连续光谱和现状光谱。 某种元素的原子的吸收光谱中的暗线跟该原子的现状谱中的明线相对应， 具有特征性，可以用来鉴别和发现元素。老师讲的真好，能留下联系方式吗？关注我就能找到我！

前面说到，原子具有核实结构，原子核只占其中很小一部分体积，原子内部十分空旷。那电子在原子核周围是怎样运动的呢？这没法直接看见，但可以通过光谱分析等手段来间接了解。 那什么是光谱呢？咱知道，自然界中的白光其实是复合光，由多种不同频率的光组成，用三棱镜或者光山可以把它分开，从而获得光的频率和强度分布的记录，这就是光谱。 那光谱有哪些类别呢？首先，物体直接发出的光，通过风光后产生的光谱叫发射光谱，它可以进一步分类，比如这个是连续光谱，它又连续分布的一切波长的光组成。一般来说，炽热的固体、液体或高压 气体发出的光都经常连续光谱，例如白痴灯丝发出的光，炽热的钢水都是这样。而另一些光谱只还有一些不连续的亮线，叫做现状谱或明线谱，它是由游离状态的原子发射呢，所以也叫原子光谱。 一般来说，锡箔气体或金属的蒸汽发射的光会形成线状谱，线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。 实验证明，同种元素的原子产生的现状谱是相同的，但不同元素的原子产生的现状谱是不同的，这意味着可以从现状谱中鉴别物质的元素组成， 因此这种普现也叫元素的特征。普现。发射光谱，你明白了，还有一种吸收光谱。一八一四 年，德国物理学家弗朗核废发现太阳光谱中有一些暗线，这些暗线被叫做弗朗核废线。为什么会有这样的暗线呢？ 一八五九年，德国物理学家吉尔霍夫揭开了这个秘密，原来这是太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。也就是说，高温物体发出的白光通过温度较低的物体时，某些波长的光会被物质吸收，产生吸收光谱。 如果你把同一种元素的现状光谱和吸收光谱放在一起，就会发现这些暗线和明线是相对应的。这就意味着某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的， 吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征布线。这样一来，将太阳吸收光谱的 暗线位置与已知元素的光谱相比较，就可以知道太阳大气中的元素组成了。吉尔霍夫开创的这种光谱分析法对于鉴别化学元素有着巨大的意义。他不仅判断迅速，而且非常灵敏， 只要某种元素的含量达到是的负十字方课，就可以通过特征补线将其检测出来。这种方法发现了色如他因加等许多化学元素，他还在天文学和源子物理中发挥了重要的作用。 以上就是光谱的分类的知识，物质的光谱分为发售光谱和吸收光谱。发售光谱又分为连续光谱和现状光谱。 某种元素的原子的吸收光谱中的暗线跟该原子的现状谱中的明线相对应，都具有特征性，可以用来鉴别和发现元素。你都明白了吗？明白的话就快去刷个题吧！

你是否希望无人机飞遍某个区域就能知道哪里是水，哪里是林地、草地和罗土？如果还能算出他们各自的面积和百分比，是不是就更好了？ 那也许这个视频能够帮助到你。视频中涉及到了具体的软件操作，使用的是交信 pro 平台，当然你也可以使用阿克基斯桌面实现类似的效果。 学习软件操作嘛，最怕大家生搬硬套，所以在具体操作以前，我们需要解释一下地物分类原理以及多光谱的意义，这样在操作的时候才不至于迷茫。先来聊聊分类的原理。 说到使用多光谱的方法进行低物分类，可能不少朋友会觉得，哎，太专业了，需要高深的摇杆知识。呃，高级的传感器以及复杂的流程，其实未必啊，大家一步一步跟 我们走完这个流程，你也就可以做到了。分类的本质需求是把一些东西从另外一些东西里边区分出来。生活经验告诉我们，如果想把狗粮从几本书中筛选出来，和把狗粮从一堆猫粮里面筛选出来，难度肯定是不一样的。 如果筛选以前，我再混入啊，大米红枣、小米黄豆面粉啊怎么办？ 这就是分类需求里面经常面对的问题。你要分类出来的东西与其他东西的特征差异是否明显，这个特征差异直接决定了分类的方法和难度。 总的来说，需要分类的东西特征差异越大就越好分。就像从狗粮里找出这本书，形态差距这么大的 一个特征就够了。当一个特征不够明显的时候，我们就需要引入其他更多特征，就比如从狗粮里找出猫粮，只是外形特征这一点差异很难批量的去分开了。 让狗来区分吧，养过狗的都知道，他也不可能只吃狗粮不吃猫粮，对吧？所以还要再加入其他特征才方便进行分类。分类方法自然就更复杂了，有的甚至于无法批量的完成分类。 所以分类的方法和难度不是固定的，需要根据具体的需求来。我们这个视频只是介绍了使用多光谱人机数据的一种常见的光谱分类方法，准确率肯定不是百分之百。对几个常见的第一类，效果 我还是可以的。首先解决一个疑点，为什么要用多光谱进行分类？我们只用可见光不行吗？其实我们进行第五分类，并不一定要用多光谱的，用多光谱也不是万能的， 当需要分类的类型越少啊，特征差异越大的时候，就算只用可见光也可以搞定。比如我想区分温室大棚的白色、白色的塑料和黑色的遮阳布， 只需要可见光的任意一个波段啊，哪个更亮，也就是反射率更高，哪个就是白色的塑料。 而这一分类特征通过软件操作来说，也是比较容易实现的。多光谱传感器给我们提供了更多的不断能让我们区分更多的类型。在常见的红绿蓝之外，还给我们提供了 红边和近红外，尤其是这个肉眼看不见的近红外波段，有一个神奇之处，就是叶绿素对它的反射率很高。在自然界中，如果近红外的反射率能够达到百分之三十到四十， 并且红光的反射率很低，那基本就是叶绿素了，找到了高含量的叶绿素，就等于找到了绿色植被，这一招就能把绿色植被从其他东西里面选出来。 而这又是自然资源领域的一些常态化需求，比如计算职被覆盖范围啊，覆盖率啊，甚至区分林地和草地，还有就是提取植树数量这些。 接下来就是实际操作流程了。外业多光谱数据获取和生产流程我们在之前预算多光谱的评测视频里面 已经展示过了，大家可以识别这个二维码。回顾本视频的重点在于内页处理我们从大江智图生产出的多光谱成果开始，点击工程的这个按钮，可以直接打开大江智图成果路径，进入 map 文件夹。我们先看看这些成果的含义吧， 这里包括 rgb 真彩色和各个单波段的正式成果。请先拿出你们初中的英语基础啊，仔细看文件的命名规则，这个 result 点儿 tf 就是 rgb 真彩色的正式成果啊，或者说正式影像成果。 呃，跟其他可见光无人机获取的传统正式影像完全一样，多光谱无人机多出来的就是这些以 result 为前缀的这些成果。后面呃跟 着的这个单词就是拨断信息，比如这个 green 指的就是可见光的绿色拨断， redh 就是红边拨断，这个 nir 是近红外。另外，成果中还有相同文件名不同后缀名的情况，比如这三个， 我们添加数据到技术软件，只需要添加这个替付或者名的文件即可，但其他几个文件也是有用的啊，不可以随意删除。打开交信 pro， 点击新建工程类型为地图， 输入工程路径和工程名，为了后续使用方便，建议修改。底图为全球卫星影像，我们根据需求把不同的成果拖进胶性 pro 中，比如加入这个 rgb 真彩色成果， 还有这个红光和近红外。为了方便是请大家按照顺序添加。 可以看到在不同不断里，同一地物的亮度不同，这个亮度代表着反射的强度。 我们看这片，呃森林区是不是上层的近红外比下层的红光还要亮，这说明叶绿素对近红外的反射强度明显高于红光。 我们再换个维度看，只看金红外波段，是不是植被的亮度比不是植被的其他地物都要强。 如果我只给你眼前这么大范围，里面只有植被和水泥路面，让你通过软件批量的找出林地的分布， 只需要用软件设置强度大于七百啊就可以了。但实际需求要复杂一些，因为我们需要在啊，包括罗土、草地、水面、林地和阴影范围内啊，这么多地物里边进行分类， 只用近红外的亮度来区分就不太够了。那有没有一种特征能让我只看他一个数值，就大致区分出上面的那几样呢？其实还真有，搞遥感研究的人早就总结出了一些公式，比如用近红外和红光的差， 再除以他们两个的和，这个值就是大名鼎鼎的 ndvi 了。他的范围呢，是从负一到一，负值一般为云水雪这些地物，因为可见光的反射率啊， 明显强于惊鸿外，那灵芝附近的一般为岩石或者罗土，正值一般是有植被覆盖了，而且随着覆盖度增加而增强， 至于为什么不同的值可以代表这些类型的地物，这就是遥感原理的问题了。这个视频我们不多展开了，从实际操作层面来说，只要我们把这些指标输入给软件，它就可以完成分类。 具体操作分为如下三步，分别是添加数据到交信中修改分类值以及调整分类值。 为了让视频保持流畅，我这里减掉了软件处理的一些等待时间，大家可以按需暂停。第一步，添加数据，删除刚才交信 pro 中添加的红边 和红色波段，仅仅保留这个 result 点。 tf 啊，这个是正式影像成果，然后进入大江制图成果目录这个 map 的下一集啊，有一个 index map 这个文件夹， 这个文件就是大江之图。在建图过程中顺便生成好的 ndvi 数据，把它拖入到交信 pro 中， 系统默认的是以拉伸的方式显示 ndvi 结果，说白了就是渐变的。为了满足后续的按值分类需求，我们在这里改为啊分类形式。渲染 色带呢，选择对比比较强的红绿色带来替代默认的黑白灰色带。如果某一种颜色你觉得看着不习惯啊，可以单独改，比如把最低的纸改成蓝色。 第二步是生斑硬套分类值，负值表示地面覆盖着云水或者是雪 灵植附近呢，表示有岩石或者罗土。正直表示有植被覆盖，且随着覆盖度增大而增大。为了方便查看呢，我们把这个分类的图层调成半透明。 无论效果咋样，先来看一看分类的情况吧。可以看到，刚才把最低的值调成蓝色，是云、水或者是雪，因为这个区域没有云和雪，所以这个蓝色区域与下面正式影像里面的水面范围已经是比较吻合了， 但植被的范围呢？似乎不是太好啊。当然，这只是一个大致的参考，为了让成果与实际的情况更吻合，我们 需要进行微调。这就是第三步，需要参考正式影像微调分类值。大家可以反复关闭，打开 ndvi 图层，查询他的值对应着下面正式影像的 d 类，来看这个 ndvi 值具体在什么范围内， 然后再把这个对应的值输入到这个分类区间里，你很有可能输入一个值以后，发现这个值在其他地方并不是同一类的。第五， 怎么说呢，这个值只要尽可能多的把这种类型分进去就可以了。最终在我的数据里，通过输入这些值， 基本分出了水面、道路、罗土、草地、林地这五类。大家可以根据自己的数据情况进行微调。也许你会说， 你这么搞，肯定会把一些不是罗土的分成罗土，不是水面的分成水面。其实这就是前面说的原理和诉求问题，只要你是经过多次尝试，尽量曲靖得到的这个分类值成果的精度至少会比你拍脑袋高吧。 如果你想分出更多的地物类型，或者准确率更高，也不是无解，努力的方向还是很多的，比如设置更细致的分类标准，甚至用超出多光谱范围的这个更多的不断套用更多的指标。 不过这么搞下去，成本和专业性都会大幅度提升，所以你通过影像大致看出分类的偏差可以接受就行了。分类的目的不是为了不出错，而是他的偏差你是否能够接受。还有一步不 是必须的，但是可以帮助你更直观的观看分类成果，就是调整分类成果的渲染颜色，使他显得嗯更加你雾化吧。比如把水系调成蓝色， 道路设置为灰色，罗土设为黄色，草地浅绿色，林地设为深绿色。 现在看一下是不是水更蓝，草更绿了。哦，对了，为了方便区分，还可以修改后面的文字标签，把类型的名称直接写到对应的位置上去。 其实做完这些就算是完成分类了，我们可以查看地图上任意位置的分类和分布情况，但我们做分类的目的往往不是看一看 而已，更关键的是想知道统计值，比如说林地面积是多少啊啊，只被覆盖的百分比是多少。既然都到这了啊，咱们就把这部分操作一起讲了吧。在分析工具条上，点击工具按钮，打开地理处理工具箱， 搜索并打开重分类工具，选择要计算的三格数据为 ndvi 图层，输出三格，设置一下成果路径和名称就可以开始计算了。等待时长和数据量，有关成果会自动加载到地图中。 在这里我们解释一下这个工具的原理。前面说了 ndvi 成果的数值是从负一到一的渐变，但根据我们刚才的划分操作，小于零的 都算做水面，无论你是负的零点三还是负的零点二，那大于零点六、八的都算作林地，无论你是零点七呢还是零点八。所以我们干脆把小于零的所有水面的像素全部赋于一个统一的值，比如这个表格里的一 把大于零点六八的所有像素值统一复制为五，依次类推。那在新的图层里，我也不管你原来的数值是多少了，只要你是一，我就认为你是水面。只要你是五，我就认为你是林地。 所以在成果图层中，无论有多少个像素，有却只有五个值，这就是我们从存储级别而非视觉上进行了分类。这么分类还有一个好处就是，呃，因为所有的 图层一共就五个值吗？还方便了进行后续的统计计算，落实到软件操作上。重分类以后的影像数据在交信软件里有一个统计表，而重分类以前的 ndvi 图层则没有。 鼠标右键点击重分类以后的图层，打开属性表，在打开的表格里可以看到，呃，分类的数值一二三四五以及与之对应的像素数量。 呃，影像存储的本质就是一个一个等大的像素排列而成的，因此某一个类型的像素数量的占比就是面积的比例， 每一项的像素数量都在这了。如何操作才能算出每一项占总体的比例呢？我们当然可以拿个草稿纸啊，呃，手动的 算出他们总和，再一项一项的去除。以这个总和也可以通过计算软件批量的完成操作。首先是求总和，鼠标右键点击你要求和的猎头，注意，一定是点到猎头上啊。 在弹出的菜单中找到统计数据，右侧弹出的这个统计对话框中，总和后面的数值就是这个图的总像素数量了。 点击选中后可以复制下来，后面要用，接下来要新建一个属性列，存入我们即将算出的比例， 在属性表上点击添加按钮，添加自断，输入自断名。比如比例数据类型呢？选择双精度，关闭并保存 在这个新建的列头上。点击右键，使用计算自断工具，就开启了批量计算模式。无论你的表格里有多少条数据，都可以像 excel 中输入公式一样进行批量的计算。 计算比例是用当前像素的数量处于总数，对吧？那当前像素数量被存到了 cont 这一列， 所以我们双击 count， 后面打上半角的斜杠表示除法。再用键盘 ctrlv 把刚才复制的像素数量总数放到后面，注意把里面的这个逗号分割符去掉，点击确定就搞定了。 如果想算出每种类型的面积，也是类似的方法哈。每个像素的编长就是影像的分辨率，我们这次影 像成果分辨率可以在大江之图的质量报告里面得到，可以看到是零点零六一米，也就是六点一厘米 边长的平方就是一个像素的面积，再乘以像素的总数量就是平方米的面积。 你要这么算面积，那就大错特错了，因为质量报告中这个这个零点零六一米是 rgb 真彩色的分辨率，而不是多光谱成果的分辨率。还记得我们之前算的这个分类比例吗？ 用这个比例乘以总面积二点八二平方千米，就是每个类型的面积了，单位也是平方千米。操作的依据是理论基础。我演示的这些操作，你在区分植被、罗土、水面这些典型类型的时候，可以微调参数，以后照猫画骨的 重现出效果来。当然实际分类准确度我用 gndvi 这个指数比演示的 ndvi 要好一些。如果这些操作不满足你的需求，想根据自己的需求灵活的使用计时软件分类， 比如你想要 gndvi 分类或者计算统计值是某个范围内的，而不是全部数据，这些都需要通过加强学习技术和摇杆基础以及交信软件的操作来实现。 可以关注交信产品官方公众号，上面会推送相关的新技术和产品培训通知，当然也可以持续关注我后续还会更新更多更有趣的无人机行业应用技术。