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Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用

本文提供一套基于Python编程工具的高光谱数据处理方法和应用案例。

本文涵盖高光谱遥感的基础、方法和实践。基础篇以学员为中心，用通俗易懂的语言解释高光谱的基本概念和理论，旨在帮助学员深入理解科学原理。方法篇结合Python编程工具，专注于解决高频技术难题，通过复现高光谱数据处理和分析过程，并解析代码，提供高效反馈，使学员掌握实践技巧。实践篇通过矿物识别、农业应用、木材含水量提取、土壤有机碳评估等案例，提供可借鉴的高光谱应用技术方案，结合Python科学计算、可视化、数据处理和机器学习库，深入讲解应用开发。通过4个应用场景和12个实践案例，学员将能够提升高光谱技术的应用水平。此外，还提供机器学习的系统课程，帮助学员建立个性化的高光谱遥感机器学习知识体系和方法指南。

课程深入探讨了高光谱成像，涵盖了基本概念、成像原理、数据处理和分析方法，以及运用机器学习和深度学习模型提取和应用高光谱信息的技术。此外，通过Python实践练习，课程帮助学员巩固所学知识，使其得以深入理解与实践。

你将获得：

1.全套的高光谱数据处理方法和应用案例（包含python源码）

2.高光谱与机器学习结合的系统化解决方案

3.最新的技术突破讲解和复现代码

4.科研项目实践和学习方法的专题分享

5．高光谱数据预处理-机器学习-深度学习-图像分类-参数回归等12个专题练习

高光谱遥感信息对于我们认识世界具有重要意义。尽管大部分物质在人眼中看似无异，然而高光谱遥感的观察下，它们呈现出独特的"光谱特征"。这种能够窥见事物的"本质"能力具备着革命性的潜能，对精准农业、地球观测、艺术分析和医学等领域带来巨大的影响。

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第一章、高光谱基础

第一课：高光谱遥感基本概念

01)高光谱遥感

02)光的波长

03)光谱分辨率

04)高光谱遥感的历史和发展

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第1张图片

第二课：高光谱传感器与数据获取

01)高光谱遥感成像原理与传感器

02)卫星高光谱数据获取

03)机载（无人机）高光谱数据获取

04)地面光谱数据获取

05)构建光谱库

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第2张图片

第三课：高光谱数据预处理

01)图像的物理意义

02)数字量化图像（DN值）

03)辐射亮度数据

04)反射率

05)辐射定标

06大气校正

练习1:

资源02D高光谱卫星数据辐射定标与大气校正

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第3张图片

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第4张图片

第四课：高光谱分析

01)光谱特征分析

02)高光谱图像分类

03)高光谱地物识别

04)高光谱混合像元分解

练习2

（1）使用DISPEC 对光谱库数据进行光谱吸收特征分析

（2）使用ENVI的沙漏程序对资源02D高光谱卫星数据进行混合像元分解。

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第5张图片

第五课：高光谱应用

01)植被调查

02)水质监测

03)岩石、矿物

04)土壤

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第二章、高光谱开发基础（Python）

第一课：Python编程介绍

01)Python简介

02)变量和数据类型

03)控制结构

04)功能和模块

05)文件、包、环境

练习3

（1）python基础语法练习

（2）文件读写练习

（3）包的创建导入练习

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第7张图片

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第8张图片

第二课：Python空间数据处理

01)空间数据Python处理介绍

02)矢量数据处理

03)栅格数据处理

练习4

（1）python矢量数据处理练习

（2）python栅格处理练习

Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第9张图片

第三课：python 高光谱数据处理

01)数据读取

02)数据预处理

03)光谱特征提取

04)混合像元分解

练习5

（1）高光谱数据读取

（2）高光谱数据预处理

（3）光谱特征提取

（4）混合像元分解

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Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第11张图片

第三章、高光谱机器学习技术（python）

第一课：机器学习概述与python实践

01)机器学习与sciki learn 介绍

02)数据和算法选择

03)通用学习流程

04)数据准备

05)模型性能评估

06)机器学习模型

练习6

机器学习sciki learn练习

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Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第13张图片

第二课：深度学习概述与python实践

01)深度学习概述

02)深度学习框架

03)pytorch开发基础-张量

04)pytorch开发基础-神经网络

05)卷积神经网络

06)手写数据识别

07)图像识别

练习7

（1）深度学习pytorch基础练习

（2）手写数字识别与图像分类练习

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Python高光谱遥感数据处理与高光谱遥感机器学习方法应用_第15张图片

第三课：高光谱深度学习机器学习实践

01)高光谱图像分类机器学习实践

02)卷积神经网络（CNN）在高光谱数据分析中的应用

03)循环神经网络（RNN）在高光谱数据分析中的应用

练习8

（1）高光谱深度学习练习

（2）使用自己数据测试02)深度学习框架

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第四章、典型案例操作实践

第一课：矿物填图案例

01)岩矿光谱机理

02)基于光谱特征的分析方法

03)混合像元分解的分析方法

04)矿物识别机器学习分析方法

05)矿物分类图深度学习方法

练习9

（1）矿物高光谱混合像元分解练习

（2）矿物识别和分类标签数据制作

（3）矿物分类图深度学习方法

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第二课：农业应用案例

01)植被光谱机理

02)农作物病虫害分类

03)农作物分类深度学习实践

练习10

（1）农作物病虫害数据分类

（2）农作物分类深度学习练习

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第三课：土壤质量评估案例

01)土壤光谱机理

02)土壤质量调查

03)土壤含水量光谱评估方法

04)土壤有机质含量评估与制图

练习11

（1）基于9种机器学习模型的土壤水分含量回归

（2）土壤有机质含量回归与制图

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第四课：木材含水率评估案例

01)高光谱无损检测

02)木材无损检测

03)高光谱木材含水量评估

练习12

木材含水量评估和制图

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