第五章遥感图像目视解译与制图

第5章遥感图像目视解译与制图钦州学院资源与环境学院2教学要求理解和掌握的内容◊概念：目视解译、判读标志◊遥感图像的直接判读标志◊遥感图像上经常用到的间接判读标志◊各种类型遥感图像的目视解译方法◊遥感图像目视解译的方法和基本步骤了解目视解译的认知过程3本章内容概述遥感图像目视解译原理遥感图像目视解译基础遥感制图4概述遥感图像解译：从遥感图像上获取目标地物信息的过程。分类：◊目视解译：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。◊遥感图像计算机解译：以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征，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，完成对遥感图像的解译。5遥感图像解译并不是一件简单的事情6第一节遥感图像目视解译原理概念目视解译的重要性目标地物识别特征目视解译的生理与心理基础目视解译的认知过程7一概念目视解译，又称目视判读(visualinterpretation)：判读者通过直接观察或借助判读仪器（放大镜、立体镜、密度分割仪和彩色合成仪等）研究地物在遥感图像上反映的各种影像特征（如形状、大小、色彩、阴影、图型结构等），并通过地物间的相互关系推理分析，达到识别所需地物信息的过程。8二目视解译的重要性目视判读是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能通过目视判读遥感图像◊地理学家可以了解山川分布，研究地理环境等◊地质学家可以了解地质地貌或深大断裂◊考古学家可以在荒漠中寻找古遗址和古城堡由于目视判读需要的设备少，简单方便，可以随时从遥感图像中获取许多专题信息，因此是地学工作者研究工作中必不可少的一项基本功。9二目视解译的重要性目视判读是遥感图像计算机判读发展的基础和起始点遥感图像处理和计算机判读的结果，需要运用目视判读的方法进行抽样核实或检验。通过目视判读，可以核查遥感图像处理的效果或计算机判读的精度，这是遥感图像计算机判读的一项基础工作。忽视目视判读在遥感图像处理中的重要作用，单纯强调计算机判读，有可能成为一种高水平的计算机游戏。计算机技术的日益发展，会更加迫切要求运用目视判读的经验和知识指导遥感图像计算机判读。10二目视解译的重要性遥感图像目视判读是遥感制图的重要环节遥感图像是一定比例缩小的地表景观的综合影像，它真实、客观地记录了制图物体的多种特征，想从图像上获取地图信息，必须进行图像判读，因而，遥感图像判读是遥感制图的重要环节。11三遥感图像目标地物识别特征遥感图像上目标地物的特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。目标地物的特征:1.色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。2.形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图形等。3.位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。1213三遥感图像目标地物识别特征4.形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。5.纹理：也叫内部结构，指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。6.大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。7.图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。8.位置：指目标地物分布的地点。9.相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。1.色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）2.颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。3.阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度。色形位14色调色调是地物反射和发射电磁波的强弱程度在图像上的记录，因而它是识别地物的主要标志，有时甚至是唯一的判读标志。因为在一幅图像上如果不存在色调差别，就根本显示不出各种地物的形态差别。15颜色彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。日常生活中目标地物的颜色是地物在可见光波段对入射光选择性吸收与反射在人眼中的主观感受。遥感图像中目标地物的颜色是地物在不同波段中反射或发射电磁辐射能量差异的综合反映。彩色遥感图像上颜色可根据需要在图像合成中任意选定，例如TM图像可以使用几个波段合成彩色图像。16阴影是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影的形状、大小可判读物体的性质或高度。可分为本身阴影（本影）和投落阴影（落影）两部分。桥梁阴影（落影）金字塔阴影（本影）17形状目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。不同地物在图像上呈现不同的形状，另外，由于成像方式不同，飞行姿态的改变或者地形起伏的变化，都会造成同一目标物在图像上呈现出不同的形状。解译时必须考虑遥感图像的成像方式。18纹理纹理也叫内部结构，指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。纹理是区别地物属性的重要依据。19大小指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可推断物体的属性。20图型目标地物有规律的排列而成的图形结构。21位置指目标地物分布的地点。目标地物与其周围地理环境总是存在着一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约，位置是识别目标地物的基本特征之一。水电站22相关布局多个目标地物之间的空间配置关系。地面物体之间存在着密切的物与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。23三、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,图像其余部分以目标地物的背景出现，此时判读者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。24四、目视解译的认知过程遥感图像知觉形成的客观条件:遥感图像存在颜色差异或色调的差异。遥感图像颜色差异或色调的差异达到一定程度时,目标地物就容易与背景产生对比，形成纹理和形状.（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25一．遥感摄影像片的判读二．遥感扫描影像的判读三．微波影像的判读四．目视解译方法与基本步骤第二节遥感图像目视解译基础26一、遥感摄影像片的判读1、遥感摄影像片的种类（1）可见光黑白全色像片（2）黑白红外像片（蓝色、紫色、红色和近红外光敏感）（3）彩色像片（三层彩色感光乳剂）（4）彩红外像片（绿色、红色和近红外光敏感）（5）多波段摄影像片272、遥感摄影像片特点与解译标志（1）摄影像片的特点绝大部分为大中比例尺像片,各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨；绝大部分采用中心投影，边缘分布的物体有明显的变形看到地物的顶部轮廓。（2）摄影像片的解译标志解译标志又称判读标志，指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征。分为：直接解译标志和间接解译标志。28直接判读标志色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型间接解译标志指能够间接反映和表现地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可推断与某地物属性相关的其他现象。目标地物与其相关指示特征地物及与环境的关系目标地物与成像时间的关系阴影：本影：是地物未被太阳照射到的部分在像片上的构像。有助于获得地物的立体感。落影：是阳光直接照射物体时，物体投在地面上的影子在像片上的构像。金字塔阴影桥梁阴影2930间接判读标志：◊目标地物与其相关指示特征▪例如，像片上河流边滩、沙嘴和心滩的形态特征是确定河流流向的间接判读标志。像片上呈线状延伸的陡立三角面地形，是推断地质断层存在的间接标志。31间接判读标志：􀁺◊地物与环境的关系▪可以根据有代表性的植物类型推断当地的生态环境，例如寒温带针叶林的存在说明该地区属于寒温带气候。32间接判读标志：◊目标地物与成像时间的关系▪了解成像时间，有助于对目标地物的识别。例如，东部季风区夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，土壤含水量因此具有季节变化，河流与水库的水位也有季节变化。333、遥感摄影像片的判读方法可见光黑白像片和黑白红外像片解译彩色像片与彩红外像片解译热红外像片的解译34■可见光黑白像片（与人的生活经验接近）：可见光范围内反射率高的地物——淡白色调，反射率低的地物——暗灰色调；可见光黑白像片多数为大比例尺，地物形状特征明显。如水泥路面呈现灰白色，而湖泊中的水体呈现深暗色。可见光黑白像片和黑白红外像片解译■黑白红外像片解译物体在近红外波段的反射率高低决定了在黑白红外像片上影像色调的深浅。植物的叶子在近红外有强反射，为浅灰色；在黑白全色像片上植被的颜色为暗灰色。■由于大气散射、吸收对红外波段摄影影响小，利用红外摄影进行土地资源调查、洪水灾害评估，军事侦察是十分有效的。35■由于大气的散射与吸收的影响，随着高度增加，彩色摄影的信息损失远大于彩红外摄影。因此航空遥感中广泛使用彩色红外摄影。■特殊的应用：分辨植物是否受到病虫害或金属过高的“毒害”影响、识别地面伪装等。彩色像片与彩红外像片解译36彩色红外像片：没有感蓝光层，而代之以感近红外层，称为假彩色像片。地物色彩在真实彩色像片和彩红外像片上的区别请见下表：目标物彩色像片的色彩彩红外像片的色彩健康植物（阔叶、针叶）绿色红色（洋红、红褐色、紫色）枯萎植物绿色（黄绿色）暗红色（青紫色）秋天叶片红色至黄色黄色至白色清澈之水蓝绿色深蓝色至黑色阴影蓝色、细节可见黑色、细节可见红岩床红色黄色彩红外像片解译37彩红外像片彩色像片■在热红外像片上其灰度与辐射功率成函数关系。辐射功率与温度和发射率的大小有直接的关系。■温度和发射率都与地物的热特性有关。热特性：热容量、热传导率、热惯量。–热传导：热通过某一物质的快慢的度量；–热容量：某物质保存热的大小；–热惯量：物体对温度变化的响应的亮度，随着物体的导热性，容量和密度的增加而增加。热传导率大的物体，其发射率一般较小，如金属比岩石的传导率快得多。热惯量大的物体比热惯量小的物体，在白天和夜间的整个期间有更均匀一致的表面温度。热红外像片的解译直接解译标志：色调、形状与大小、地物大小、阴影色调:地面温度的构像.形状:被探测地物与背景温度差异形成”热分布”形状.大小:地物的形状和热辐射特性影响影像的尺寸.热红外探测器检测到物体温度与背景温度存在差异时，就能在影像上构成物体的热分布形状，它往往不是物体的真正形状，除非物体表面热辐射能量处处相同。因而大小也就不是物体实际的尺寸。阴影:目标地物与背景之间的辐射差异造成阴影热红外像片上的阴影有热阴影和冷阴影之分。p152根据热红外影像解译标志，可以识别不同地物。如：水体白天暗，晚上相对较亮；道路白天亮，晚上相对暗，且道路形状比较平直。■树林与草地的关系同水体与道路的情况：■夜间的热红外像片比白天的解译效果好，黎明前的效果最佳，因为不受太阳辐射影响。■天气情况对热红外影像色调特征会有影响。图为1982年9月白天和夜间摄取的新疆塔里木地区的两张热红外影像。42二、遥感扫描影像的判读1、常见遥感扫描影像的主要特点及其应用MSS影像：不同卫星上的波段对比MSS各波段应用范围TM影像：TM影像与MSS影像的对比波段设置主要应用SPOT影像：产品形式主要应用1绿、2红、3近红外、4短波红外、全色波段其他遥感影像43二、遥感扫描影像的判读2、遥感扫描影像特征与解译方法遥感扫描影像特征：（1）宏观综合概括性强：空间分辨率越低，对地面景观概括性越强，对景物细节的表现力越差。（2）信息量丰富：遥感扫描影像采用多波段记录地物的电磁波信息，每个波段都提供了丰富的信息。（3）动态观测：资源卫星进入太空，就一刻不停地绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并及时向地面发送最新所获扫描影像。44二、遥感扫描影像的判读遥感影像主要解译方法：1）先图外后图内：先了解影像图框外提供的各种信息。2）先整体后局部：先整体观察，综合分析目标地物与周围环境的关系。3）勤对比，多分析：多个波段对比；不同时相对比；不同地物对比。2、遥感扫描影像特征与解译