遥感概论课件第五章-遥感图像的目视解译与制图

第五章遥感图像目视解译与制图VisualInterpretationofRSImageandcartography知识点：掌握：概念：遥感图像解译、目视解译、解译标志。遥感图像的直接解译标志。遥感图像上经常用到的间接解译标志。遥感图像目视解译的常用方法。遥感图像目视解译的步骤。了解：目视解译的重要性。遥感制图。遥感图像目视解译与制图VisualInterpretationofRSImageandcartography•遥感图像解译(InterpretationofRSImage)”解译”指从遥感图像上获取地物目标信息的过程•遥感图像解译分为两种：•目视解译(visualinterpretation)：指专业人员通过直接观察或借助解译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（ComputerClassificationofRSImage）：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。第一节遥感图像目视解译原理VisualInterpretationPrincipleofRSImage1.遥感图像目视解译的概念遥感图像的目视解译，又称目视判读（解译）（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。Interpretation-Theprocessinwhichapersonextractsinformationfromanimage.遥感图像目视解译原理VisualInterpretationPrincipleofRSImage2.遥感图像目视解译的重要性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。遥感图像目视解译原理VisualInterpretationPrincipleofRSImage2.遥感图像目视解译的重要性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。遥感图像人工解译的重要性•遥感图像目视解译是遥感制图的重要环节。遥感图像乃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，欲从图像上获取地图信息，必须进行图像解译（或称解译），因而，遥感图像解译是遥感制图的重要环节。一、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。二、目标地物识别特征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。据此可解译物体性质或高度。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.位置：指目标地物分布的地点。8.图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。9.相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。13151722252728二、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,此时解译者的注意力往往集中在目标地物上.2.解译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.三、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.自下向上的过程图像信息获取特征提取识别证据选取。2.自上向下的过程特征匹配提出假设图像辨识一．遥感摄影像片的解译二．遥感扫描影象的解译三．微波影象的解译四.目视解译方法与基本步骤一、遥感摄影像片的解译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（3）彩色像片（4）彩红外像片（5）多波段摄影像片一、遥感摄影像片的解译2、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，可以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解译标志，指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征，这些特征能够帮助解译者识别遥感图像上目标地物或现象。直接解译标志直接解译标志是目标的物理特征和几何特征在影像上的直接表现，主要包括影像的形状、大小、色调或色彩、阴影、影像的纹理、相关布局等。热红外像片上河流的形状白天夜间形状：人造地物具有规则的几何外形和清晰的边界，自然地物具有不规则的外形和规则的边界。池塘湖泊大小：不知道比例尺时，可以比较两个物体的相对大小；已知比例尺，可直接算出地物的实际大小和分布规模。TMband2水体为浅色调TMband7水体为深色调色调与颜色：是地物波谱在像片上的表现。在黑白像片上，据地物间色调的相对差异区分地物。在彩色像片上据地物不同颜色的差异或色彩深浅的差异来识别地物。TMbandRGB432标准假彩色图像TMbandRGB321真彩色图像颜色阴影：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。本影落影不同性质的图像上阴影的含义是不同的。如：热红外图像上的阴影表示辐射温度较低；雷达图像上的阴影是由于微波受阻无法到达传感器造成的。纹理：通过色调或颜色变化表现的细纹或细小的图案。这种细纹或细小的图案在某一确定的图像区域中以一定的规律重复出现。可揭示地物的细部结构或内部细小的物体图型：是目标地物以一定规律排列而成的图型结构。揭示了不同地物间的内在联系。•位置：指目标地物在空间分布的地点。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•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解译标志。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。•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。•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。一、遥感摄影像片的解译3、遥感摄影像片的解译方法•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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象的尺寸.阴影:目标地物与背景之间的辐射差异造成阴影红外遥感图像1）热红外图像物体色调特征色调差别反映地物辐射温度的差别。红外图像上灰节反映的不是地物对可见光的反射程度，而是其辐射温度。2）热红外图像物体形态特征与可见光相比，地物冷暖信息构成的模糊轮廓。红外图像可用于对物体解译，不能用于对物体制图。ETM+Thermalbandin1999水陆差异城市热岛119/39,98-8-11120/38,97-9-21二、遥感扫描影像的解译1、常见遥感扫描影像的主要特点及其应用MSS影象：不同卫星上的波段对比;MSS各波段应用范围。TM影象：TM影象与MSS影象的对比波段设置主要应用(重点)SPOT影象：产品形式主要应用1绿、2红、3近红外、4短波红外(重点)。其他遥感影象:SPOT57•TM10.45-0.52um蓝波段：对叶绿素和夜色素浓度敏感，对水体穿透强，用于区分土壤与植被、落叶林与针叶林、近海水域制图，有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等。•TM20.52-0.60um,绿波段：对健康茂盛植物的反射敏感,对力的穿透力强,用于探测健康植物绿色反射率,按绿峰反射评价植物的生活状况,区分林型,树种和反映水下特征。58•TM30.62-0.69UM,红波段：叶绿素的主要吸收波段,反映不同植物叶绿素吸收,植物健康状况,用于区分植物种类与植物覆盖率,其信息量大多为可见光最佳波段,广泛用于地貌,岩性,土壤,植被,水中泥沙等方面。•TM40.76-0.96UM近红外波段：对无病害植物近红外反射敏感，对绿色植物类别差异最敏感,为植物通用波段,用于牧师调查,作物长势测量,水域测量，生物量测定及水域判别。59•TM51.55-1.75UM中红外波段：对植物含水量和云的不同反射敏感，处于水的吸收波段,一般1.4-1.9UM内反映含水量,用于土壤湿度植物含水量调查,水分善研究,作物长势分析,从而提高了区分不同作用长势的能力，可判断含水量和雪、云。在TM7个波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。•TM61.04-1.25UM远红外波段：可以根据辐射响应的差别,区分农林覆盖长势,差别表层湿度,水体岩石,以及监测与人类活动有关的热特征,作温度图，植物热强度测量。•TM72.08-3.35UM,中红外波段,为地质学家追加波段,处于水的强吸收带,水体呈黑色,可用于区分主要岩石类型,岩石的热蚀度,探测与交代岩石有关的粘土矿物.60•1）绿谱段（500～590urn）：该谱段位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值的波长附近，同时位于水体最小衰减值的长波一边，这样就能探测水的混浊度和10～20m的水深。•2）红谱段（610—680urn）：这一谱段与陆地卫星的MSS的第5通道相同（专题制图仪TM仍然保留了这一谱段），它可用来提供作物识别、裸露土壤和岩石表面的情况。•3）近红外谱段（790—890um）：能够很好的穿透大气层。在该谱段，植被表现的特别明亮，水体表现的非常黑。尽管硅的光谱灵敏度可以延伸到1100urn，但设计时为了避免大气中水汽的影响，并没有把近红外谱段延伸到990nm。同时，红和近红外谱段的综合应用对植被和生物的研究是相当有利的。61•3）1.5-1.75um短波红外用于探测植物含水量及土壤温度，区别云和雪。•4）0.51-0.73um全色波段10米分辨率，可用于调查城市土地利用现状、区分城市主要干道、识别大型建筑物。据统计，城市总体规划中调查土地利用现状，购买SPOT的费用仅是航空摄影费用的1/10，可节约投入成本。二、遥感扫描影像的解译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。TMNOAA2）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。波段3）