遥感图像判读

第七章遥感图像判读内容提纲遥感图像目视判读原理景物特征和判读标志目视判读的一般过程和方法遥感图像目视判读举例遥感制图遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映。依据遥感图像上的地物特征，识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程叫遥感图像解译(信息提取)。遥感图像判读“判读”(Interpretation)：是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取出你所感兴趣的信息。判读：也称为“解译”、“判译”或“判释”等。判读分为目视判读和计算机判断（计算机自动分类）。遥感图像判读目视判读：是一种人工提取信息的方法，使用眼睛目视观察，借助一些光学仪器或在计算机显示屏幕上，凭借丰富的解译经验，扎实的专业知识和手头的相关资料，通过人脑的分析、推理和判断，提取有用的信息。计算机判读（计算机自动分类）：是利用计算机，通过一定的数字方法（如统计学、图形学、模糊数学等），来提取有用信息，也称自动解译。有监督分类、非监督分类、模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘技术方法。专家系统：未来运用人工智能方法和一些准则，将专家的知识和经验，在计算机中建立知识库，模拟人工解译，设计专供遥感图像分析和解译的推理机。目视解译的重要性目视解译是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能。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。目的：获取地物的空间分布特征和数量特征。7.1.1遥感图像目标地物特征色－－指目标地物在遥感影像上呈现的颜色特征。包括：灰阶、颜色、亮度等。形－－指目标地物在遥感影像上表现的形状特征。包括：形状、纹理、阴影。位－－指目标地物在遥感影像上的空间位置特征。包括：绝对位置（坐标），相对位置（相关布局）。7.1遥感图像目视判读原理遥感摄影像片的判读(解译)标志：是指那些能够用来区分目标物的影像特征，可分为直接解译标志和间接解译标志。7.1.2目视解译的生理与心理基础1）人的生理特点当眼睛观察遥感图像时，图像信息从每只眼睛的视网膜沿着视神经向上传导。在视神经的交叉方式刺激下，两个视网膜相应点所引起的神经冲动，通过同一神经通路传到大脑的皮层枕叶的视区。大脑对图像信息加工有三个特点:多级加工,多通道传输,多层次处理,信息并联与串联结合。在图像解译时必须注意人的生理特点。7.1.2目视解译的生理与心理基础2）人类心理特点（1）遥感图像解译过程中，在同一时刻中人的注意力只集中在一种地物是目标地物，图像的其余部分则是作为目标地物的背景出现。（2）目标地物识别时，目视者过去的经验与知识结构对目标物体的确认具有导向作用。（3）心理惯性对目标地物的识别具有一定影响。在观察目标地物的图形结构时，空间分布比较接近的物体，图形要素容易构成一个整体。（4）观察的时效性。7.1.3目视解译的认知基础1）遥感图像知觉形成的客观条件目视解译遥感图像时，只有在遥感图像上存在着颜色或者明度的差异时，并且这种差异能为解译者视觉所区分，才有可能将地物目标与背景区别开。2）遥感图像的认知过程对一个目标的识别是一个复杂的认知过程，往往需要经历几次反复解译才能得到正确结果。7.2景物特征和判读标志光谱特征及判读标志空间特征及判读标志时间特征及判读标志影响景物特征及判读的因素7.1.1光谱特征及判读标志地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的。地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应7.1.2空间特征及判读标志景物的各种几何形态为其空间特征，它与物本的空间坐标X、Y、Z密切相关，这种空间特征在像片上也是由不同的色调表现出来。全色遥感图像中从白到黑的密度比例。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分目标。目标地物和背景之间必需存在能被人的视觉所分辨的色调差异，目标才能被区分。直接解译标志根据地物或现象本身反映的信息特性可以解译目标物的影像特征，即能够直接反映物体或现象的那些影像特征称为直接解译标志。包括：色调、形状、大小、阴影、结构和图案（型）等7.1.2空间特征及判读标志形状大小图形阴影位置纹理类型形状指各种地物的外形、轮廓。从高空观测地面物体形状是在X-Y平面内的投影不同物体显然其形状不同，其形状与物体本身的性质和形成有密切关系形状美国加利福尼亚机场QuickBird影像图阿联酋-迪拜机场1米清晰度图片尺寸：4374x3853地理位置：25.2597N，55.3733E北京西站QuickBird影像图埃及-金字塔1M精度图片尺寸：1777x1453地理位置：29.9768388889N，31.1304166667E大小地物的尺寸、面积、体积在图像上按比例缩小后的相似性记录。大小图形自然、人造地物所构成的图形。?阴影由于地物高度的变化，阻挡太阳光照射而产生的阴影。阴影美国加利福尼亚机场阴影这张分辨率为1米的纽约曼哈顿的卫星照片，是2000年6月30日由空间图像公司的IKONOS卫星拍摄的。这张图像是从南方拍摄的，中间是110层高的世界贸易中心的双塔。2001年9月12日2001年9月15日位置地物存在的地点和所处的环境。图像上除了地物所在的位置还与它所处的背景有很大的关系。例如处在阳坡、阴坡的树，可能长势不同或品种不同。纹理又称质地,指遥感图像中目的地物内部色调有规律变化造成的影像结构。不同物体,在遥感影像上形成不同的纹理质地。如河床上的卵石较沙粗糙些，草原表面比森林要光滑，沙漠中的纹理能表现沙丘的形状以及主要风系的风向，纹理（质地）常用光滑状、粗糙状、参差状、海绵状、疙瘩状、锅穴状表示。纹理纹理图像上细部结构以一定频率重复出现，是单一特征的集合。如航空像片上农田呈现的条带状纹理。纹理在高分辨率像片上可以形成目标物表面的质感，在视觉上看上去显得平滑或粗糙，幼年林看上去像天鹅绒样平滑，成年的针叶树林看上去很粗糙。纹理可以作为区别地物属性的重要依据。纹理图型（案）目标地物以一定规律排列而形成的影像特征，它是不同地物在形状、大小、色调、纹理等方面的综合表现。图型常用点状、斑状、块状、线状、条状、环状、格状、纹状、链状、垅状、栅状等描述。类型类型土地利用类型水系类型耕地、林地、草地——农业用地建设用地——非农业用地图型图型Thisone-meterresolution(sharpened4meter)satelliteimageofthePentagonwascollectedat11:46a.m.EDTonSept.12,2001地物特征色调（Tone、Colour）全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据目标地物与背景之间所存在的能被人的视觉所分辨出的色调差异，目标地物才能够被区分。（1）最重要的判读标志：①是其他判读标志的基础，是电磁波辐射的直接反映。②有地物与现象没有形状，只能够依据色调判读标志（有机质含量、含水量等等）（2）影响地物成像色调的因素色调分级：白色-浅白色-浅灰色-灰色-深灰色-浅黑色-黑色亮度系数：p=B/Bo具有方向性①地物本身性质a:地物本身的颜色：b:地物本身反射特性：反射率c：地物表面光滑程度：越光滑，色越浅光滑表面地物：镜面反射；无光泽表面地物：漫反射②环境条件a:光照条件：强度、方向、高度角b:相片冲印效果c:摄影季节、时间利用色调标志时要注意同物异谱与同谱异物同物异谱同谱异物亮度系数越大，地物成像后色调越浅，亮系数越小，地物成像后色调越深。色调/颜色红树林在绿波段的影像红树林在红波段的影像红树林在近红外波段的影像北京故宫博物院与护城河之间的色调差异遥感图像判读标志：色调颜色（colour）：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。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。彩色遥感图像上的颜色可以根据需要在图像合成中任意选定，例如多光谱扫描图像可以使用几个波段合成彩色图像，每个波段赋予的颜色可以根据需要来设置。按照遥感图像与地物真实色彩的吻合程度，可以把遥感图像分为假彩色图像和真彩色图像。遥感图像目标地物的识别特征假彩色图像上地物颜色与实际地物颜色不同，它有选择地采用不同的颜色组合，目的是突出特定的目标物。TM4（红）、3（绿）、2（蓝）假彩色合成图像间接解译标志:（二）间接解译标志:通过与之有联系的其它地物在影像上反映出来的影像特征，间接推断某一事物或现象的存在和属性，这些地物和特征就称为间接解译标志。直接解译标志和间接解译标志是一个相对概念，常常可见同一个解译标志对甲物来说是直接解译标志，对乙物可能就成了间接解译标志。1.位置位置是目标地物在空间分布的地点，指地物所处环境在影像上的反映。目标地物和周围环境总是具有一定的空间制约关系。例如，芦苇长在河湖边沼泽地，红柳丛生在沙漠，河漫滩和阶地位于河谷两侧，洪积扇总是位于沟口，河流两侧的湖泊是牛轭湖，雪线附近的是冰斗湖等。农田与水渠之间的位置，根据农田与水渠的相对位置可以判读农田为水浇地、水田或旱地。间接解译标志:位置2.相关布局景观各要素之间、或地物与地物之间相互有一定的依存关系，这种相关性反映在影像上形成平面布局。例如：区从山脊到谷底，植被有垂直分带性，于是在影像上形成色调不同的带状图型布局。学校教室与运动操场，货运码头与货物存储堆放区等都是地物相关布局的实例。地物与环境的关系（三）解译标志的可变性各种地物是处于复杂、多变的自然环境中,所以解译标志也随着地区的差异和自然景观的不同而变化,绝对稳定的解译标志是不存在的,有些解译标志具有普遍意义,有些则带有地区性。有时即使是同一地区的解译标志,在相对稳定的情况下也在变化。因此,在解译过程中,对解译标志要认真分析总结,不能盲目照搬套用。7.1.3时间特征及判读标志对于同一地区景物的时间特征表现在不同时间地面覆盖类型不同，地面景观发生很大变化。景物的时间特征在图像上以光谱特征及空间特征的变化表现出来。武汉市ETM（432）图象，描述下列各类地物的特征：光谱特征(色调)，空间特征（几何形状），其他特征（如纹理）。7.1.4影响景物特征及判读的因素地物本身的复杂性传感器特性的影响目视能力的影响1.地物本身的复杂性色素的区别细胞结构的区别叶子的稠密度含水量植物色素叶子稠密度细胞结构含水量1.地物本身的复杂性土壤质地含水量有机质水水泥沙叶绿素工业污染2.传感器特性的影响几何分辨率辐射分辨率光谱分辨率时间分辨率几何分辨率空间分辨率：传感器瞬时视场（像元）内所观察到地面的大小。（地面分辨率）几何分辨率：能分辨出的最小地物的大小。几何分辨力＝3倍空间分辨力影像分辨率：地面分辨率在不同比例尺的具体影像上的反映。地面分辨率卫星/传感器地面分辨率(pan/ms)(m)图像宽幅(km×km)制图比例尺(pan/ms)(1:1000)IKONOS1/413x135/20SPOT/HRV2.5/560x6025/50Landsat/ETM15/30180x18075/150Landsat/TM30180x180150Terra/MODIS250-1000continental1500NOAA/AVHRR1100continental5000同一地区不同地面分辨率影像北京故宫_SPOT_2.5m北京故宫_QuickBird_0.6m不同分辨率的IKONOS影像影像分辨率影像分辨率随影像的比例尺不同而变化。陆地卫星MSS地面分辨率：80m1:100万图像上影像分辨率：0.08mm影像分辨率：0.8mm1:10万图像上辐射分辨率传感器区分两种辐射强度最小差别的能力传感器的输出包括信号和噪声两大部分。如果信号小于噪声，则输出的是噪声。如果两个信号之差小于噪声