【教学方案】基于python多光谱遥感数据处理、图像分类、定量评估及机器学习方法应用

       普通数码相机记录了红、绿、蓝三种波长的光，多光谱成像技术除了记录这三种波长光之外，还可以记录其他波长（例如：近红外、热红外等）光的信息。与昂贵、不易获取的高光谱、高空间分辨率卫星数据相比，中等分辨率的多光谱卫星数据可以免费下载获取，例如：landsat数据、哨兵-2号数据、Aster数据、Modis数据等，这些海量的长时间对地观测数据，蕴藏着丰富的信息。随着无人机行业的快速发展，无人机作为一种低成本的平台，具有时效高、灵活性强、空间分辨率优等特点，可以作为卫星多光谱数据的有效补充，也发挥了越来越重要的作用。

         基于卫星或无人机平台的多光谱数据在地质、土壤调查和农业等应用领域发挥了重要作用，在地质应用方面，综合Aster的短波红外波段、landsat热红外波段等多光谱数据，可以通过不同的多光谱数据组合，协同用于矿物信息有效提取。此外，随着机器学习方法的深入应用，多光谱数据在矿物填图、矿山环境监测等方面都发挥了重要作用，并显示出巨大的应用潜力。在农业应用领域，无人机、卫星多光谱遥感技术已成为作物长势监测的重要技术手段。通过最佳植被指数和最优的数据采集时期，构建相关地区的水稻、小麦等作物估产模型，可以为不同尺度的作物估产和长势评估提供重要技术支持。针对土壤调查研究，以卫星、无人机多光谱为主要数据源，结合多种机器学习方法，可以进行土壤有机质、盐度等理化参数评估。

       本课程从基础理论、技术方法、应用实践三方面对多光谱遥感技术进行讲解。基础理论篇，介绍多光谱的基本概念和理论，介绍了Landsat数据、哨兵-2号数据、Aster数据、Modis数据等多光谱数据说明和下载方法。技术方法篇，介绍基于ENVI的上述多光谱数据处理方法，包括数据辐射定标、大气校正等预处理方法，波段组合、光谱指数计算、图像监督、非监督分类等方法。针对多光谱数据处理，除了ENVI自带和拓展的功能之外，课程提供一套基于Python开发方法，结合目前主流的机器学习和深度学习方法，介绍多光谱遥感数据的整理、图像分类、多时间序列处理、多传感器协同等方法，基于python实现多光谱数据处理和分析过程。实践篇，通过矿物识别，农作物长势评估、土壤质量评价等案例，提供可借鉴的多光谱应用领域的技术服务方案，结合ENVI软件、Python开发、科学数据可视化、数据处理与机器学习、图像处理等功能模块，，对学习到的理论和方法进行高效反馈。

       学习本课程，通过对光谱、图像等数据处理，掌握岩矿、土壤、植被等地物的光谱特征和图像特征，结合ENVI等专业软件、Python开发工具平台，开展多光谱数据预处理、图像分类、定量评估、机器学习等方法的实践和开发，提高运用多光谱遥感技术解决实际问题能力。