第五章遥感图像目视解译原理

1第五章遥感图像目视解译与制图遥感系统1）目标物的电磁波特性2）信息的获取（传感器和遥感平台）3）信息的接收4）信息的处理5）信息的应用2第五章遥感图像目视解译与制图遥感图像解译：从遥感图像上获取目标地物信息的过程。分为目视解译和计算机解译。目视解译：又称目视判读，指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。特点：精度较高、效率高、投资低3第五章遥感图像目视解译与制图计算机解译：又称遥感图像理解，以计算机系统为支撑，利用模式识别技术与人工智能技术，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征（颜色、形状、纹理与空间位置），结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成信息提取的过程。4第五章遥感图像目视解译与制图遥感图像解译并不是一件简单的事情。举例：著名的“太空看长城”5第五章遥感图像目视解译与制图1、遥感图像目视解译原理2、遥感图像目视解译基础3、遥感制图6第五章遥感图像目视解译原理空间结构、时间特点化学组分、物理属性成像方式、探测波段投影方式、时空因素大小形状、色调灰阶畸变失真、成图比例大小形状、色调灰阶畸变失真、成图比例增强处理、信息提取逻辑推理、对比分析空间结构、时间特点化学组分、物理属性地表景观成像过程遥感图象遥感图象地表景观目视解译目视解译是遥感成像的逆过程7•图像是人的视觉所能感受到的一种形象化的信息。对于地表空间分布的各种物体与现象，遥感图像包含的信息量远比文字描述更为丰富、直观和完整，因此，在地学研究中人们非常注意利用遥感图像来获取地球表层资源与环境的信息。•遥感图像目视解译的目的是从遥感图像中获取需要的地学专题信息，它需要解决的问题是判读出遥感图像中有哪些地物，它们分布在哪里，并对其数量特征给予粗略的估计。第五章遥感图像目视解译原理1、遥感图像目标地物识别特征8•遥感图像中目标地物特征是地物电磁波辐射差异在遥感影像上的典型反映。按其表现形式的不同，可以概括为“色、形、位”三大类：色：目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影等形：目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小和图形等位：目标地物在遥感影像上的空间位置，包括空间位置、相关布局等1、遥感图像目标地物识别特征1）目标地物特征92）解译标志遥感图像上那些能够作为识别、分析、判断景观地物的影象特征：•直接标志：是判读目标自身特点在影象上的直接表现形式•根据直接标志，可直接判断地物•间接标志：图象上能看出的和直接标志密切联系的地物二者的区别不是截然的1、遥感图像目标地物识别特征102）解译标志（1）直接标志•形状(Shape)•大小(Size)•色调(Tone)•颜色(Color)•阴影(Shadow)•图型（样式）(Pattern)•布局(Association)•纹理(Texture)•位置(Site)1、遥感图像目标地物识别特征11(1)直接解译标志•形状：地物的轮廓在影象平面的投影。需要根据影象比例尺和分辨率具体分析，注意畸变（雷达、航片边缘）1213大小：地物的形状、面积、体积的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可以推断物体的属性。(1)直接解译标志14判别地物大小时，必须考虑图像的比例尺。根据比例尺的大小，可以推算出图像上物体的实际大小。影响图像上物体大小的因素有地面分辨率、物体本身的亮度等。15(1)直接解译标志色调：全色遥感图像中从黑到白的密度比例，是识别目标地物的基本依据。16色调的深浅是相对的，它受多种因素的影响：地质体的颜色含水量风化程度表面土壤植被覆盖程度光照条件变化成像季节171)同物异谱现象：在同一帧遥感图像上，相同地物的波谱特征不同的现象。2)同谱异物现象：在同一波段的遥感图像上，存在灰度值相同但所对应的地物不相同的现象。受这些因素的影响，遥感图像存在：18(1)直接解译标志颜色：彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。19(1)直接解译标志•阴影：遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。20根据阴影的形状，可以推测成像时间、建筑物的高度、形状等。2122不同遥感影像中阴影的解译是不同的：•可见光图像：阳光照射下的物体会产生本影和落影。本影是物体上未被光线照射的部分，如山坡的阴坡、房屋的背阴坡等，有助于获取目标物的立体感。落影是地物投落在地面的影子，有助于识别地物的侧面轮廓和高度等信息。•热红外图像：目标地物的阴影是由于温度差异所形成。•微波图像：目标地物的阴影由目标阻挡微波波束穿透而产生。23阴影的存在对目标物判读具有两方面的效果：•阴影的存在对于判读目标的形状等几何特性非常有利；•对于落在阴影中的地物进行判读则增加了困难，如高山的阴影会遮盖大片其它地物而影响判读。24(1)直接解译标志•图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。252627地质解译标志：依据是遥感图像上的影像特征，其中能识别地质体和地质现象，并能说明其性质和相互关系的影像特性，就称为地质解译标志。图像解译要根据人的经验和知识，通过图像解译的基本要素和具体的解译标志来识别目标或现象。28图型在地质解译中的作用：•可以宏观地反映大面积出露的某一种地物（如某一种岩类）的图型特征，并可以作为这种岩类的一种岩性解译标志；•由于岩性、构造的不同，使得大区域地形地貌特征也不同，在图像上显示为两个图型的差异，故而也是地质解译标志之一。29常见的图型有：•条带状：一般由岩层层理构成；•网格状：由区域两级或多组层理、冲沟等组成•环带状：由圆、椭圆形地物所组成；•垅状：由岩层、沙垅、冰碛堤等组成；•链状：由沙丘等组成，新月形沙丘是典型的链状；•斑点状：在遥感图像上，树林、村庄、农田等常呈斑点状。30(1)直接解译标志•布局：物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标特点。31(1)直接解译标志•位置：地物分布的地点。地理位置和相对位置。目标地物与周围地理环境总是存在一定的空间联系，并受周围地理环境的制约。•位置是识别目标地物的基本特征之一，例如水田临近河流、沟渠。32在遥感图像上，位置分为地理位置和相对位置：•依据地理位置：可以推断出区域所处的温度带；•依据相对位置：可以为具体目标的解译提供重要判据，如位于沼泽地的土壤多为沼泽土。33(1)直接解译标志纹理：遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。即地物影像轮廓内的色调变化的空间布局和频率。如点状、粒状、线状、斑状等在地物的光谱特性比较接近的情况下，纹理特征对区分目标起到重要的作用。如针叶林和阔叶林在影像上的色调基本一致，但阔叶林的影像颗粒粗，而针叶林的影像颗粒细，以此能够区分。3435纹理的表现形式：•结构纹理：由纹理单元按一定的规律生成；•随机纹理：个体在空间上重复出现的规律性不强。36纹理特征受影像比例尺的影响：•大比例尺图像：区域内每个个体都能在图像上清晰地表现出来；•小比例尺图像：纹理特征明显。37(2)解译间接标志由于遥感技术的局限性，许多问题不能直接从目视判读直接获得答案，都需从其它相关事物间之间的联系，通过逻辑推理获得判断，这一过程叫间接解译，所采用的依据称间接解译标志。例如石油天然气、环境质量评价、城市人口等的遥感分析等间接标志灵活、变化、难有规律可循。建立间接标志需要丰富的知识背景和严密的逻辑推理，有时需要建立模型，是一种综合分析、相关分析的方法。不同专业判读有不同的间接标志进行地质构造分析，可以把水系形态、地貌类型作为间接标志；城市人口判读，将建筑物密度、楼层数、商业网点作为间接标志；3839水系可作为地质地貌解译的间接标志辐射型水系(火山附近)向心型水系(盆地)长方格子状水系(断层)402、目视解译的生理与心理基础心理特点对遥感图像解译的影响1）同一时刻，只有一种地物是目标地物,图像的其余部分以目标地物的背景出现,此时判读者的注意力往往集中在目标地物上.2）判读者的知识和经验对目标地物的确认有一定的导向作用,因此,不同的解译者可能得出不同的结论.3）心理惯性对目标地物的识别有一定的影响.4）观察的时效性.正确辨认目标地物,需要一个最低限度的时间才能完成.遥感图像目视解译原理41遥感图像目视解译原理3、遥感图像目视解译的认知过程遥感图像知觉形成的客观条件•存在颜色或色调的差异，并且这种差异能为叛读者视觉所感受，才有可能将目标地物与背景区别开。•对比度较低时，通常采用前面所介绍的图像增强技术来扩大地物之间的对比度差异。42遥感图像目视解译原理3、遥感图像目视解译的认知过程—遥感图像的认知过程（1）自下向上过程（2）自上向下过程图像信息获取特征提取识别证据选取图像辨识提出假设特征匹配43遥感图像目视解译原理4、遥感图像目视解译的一般原则总体观察综合分析对比分析观察方法正确尊重影象客观实际解译图象耐心认真有价值的地方重点分析44遥感图像目视解译原理总体观察：从整体到局部对遥感图像进行观察；综合分析：应用航空和卫星图像、地形图及数理统计等综合手段,参考前人调查资料,结合地面实况调查和地学相关分析法进行图像解译标志的综合,达到去粗取精、去伪存真的目的；对比分析：采用不同平台、不同比例尺、不同时相、不同太阳高度角以及不同波段或不同方式组合的图像进行对比研究；观察方法正确：需要进行宏观观察的地方尽量采用卫星图像,需要细部观察的地方尽量采用具有细部影像的航空像片,以解决图像上“见而不识”的问题；45遥感图像目视解译原理尊重图像的客观实际：图像解详标志虽然具有地域性和可变性，但图像解译标志间的相关性却是存在的,因此，应依据影像特征作解译；解译耐心认真：不能单纯依据图像上几种解译标志草率下结论，而应该耐心认真地观察图像上各种微小变异；重点分析：有重要意义的地段，要抽取若干典型区进行详细的测量调查，达到“从点到面”及印证解译结果的目的。46遥感图像目视解译原理4、遥感图像目视解译的一般顺序•从已知到未知•先易后难•先山区后平原•先地表后深部•先整体后局部•先宏观后微观•先图形后线形47遥感图像目视解译原理从已知到未知是遥感图像解译必须遵循的原则。“已知”主要指解译者自己最熟悉的环境地物,或是别人最熟悉的环境地物,如地形图及有关资料等。所谓的未知就是图像上的影像显示，根据己印证的影像在相邻图像上举一反三,然后根据影像再在相应地面上找到新的地物。先易后难是指易识别的地物先确认,然后根据客观规律和影像特征不断地进行解译实践,逐渐积累解译经验,取得解译标志，克服各种解译困难的过程。48遥感图像目视解译原理“先山区后平原,先地表后深部、先整体后局部,先宏观后微观,先图形后线形”等步骤亦属先易后难的组成部分。例如,由于山区基岩裸露,影像清晰,而平原地区平坦,影像较为模糊,所以前者容易辨识,后者就比较困难，况且山区与平原在构造上总有这样那样的牵连,因此，一方面在解译上可以借鉴,另一方面又可用“延续性分析”不断扩展。