环境遥感第五章qiao(1)

环境遥感长安大学环境科学与工程学院1第五章遥感图像目视解译与制图本章主要讲述环境遥感图像解译原理、解译标志、解译方法和目视解译的步骤。要求学生重点掌握环境遥感图像目视解译的基本原理、目视解译标志，掌握目视解译的步骤，了解解译方法。环境遥感长安大学环境科学与工程学院2第五章遥感图像目视解译与制图主要内容§5-1概述§5-2遥感图像目视解译原理§5-3遥感图像目视解译方法与步骤§5-4遥感制图环境遥感长安大学环境科学与工程学院3遥感图像解译：是通过遥感图像提供的各种信息特征进行分析、推理与判断，最终达到识别目标或现象的过程。遥感图像解译分为两种：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。解译者的知识和经验在识别解译中起主要作用，但难以实现对海量空间信息的定量化分析。遥感图像计算机解译：它是对遥感原始数据的计算机处理，速度快，数据处理方式灵活多样，但整个处理过程多是以人机交互的方式进行的，需要人的经验或知识的介入；主要利用地物的光谱特征，无法独立鉴别遥感信息包含的地学内涵，难以进行有效的综合分析，且对地物的空间特征的利用不够。环境遥感长安大学环境科学与工程学院4利用专家系统进行遥感解译。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。两种方法各有利弊，需要两者结合才更有效。环境遥感长安大学环境科学与工程学院5由于同物异谱、同谱异物现象的存在，解译结果存在多解性。为了获得唯一解，需要利用多种遥感和非遥感信息加以印证。为此，必须具备图像解译方面的背景知识，即遥感系统知识、专业知识和地理区域知识。遥感系统知识是基本：解译者必须了解每张图像是怎样生成的；不同遥感器是如何描述景观特征的，它采用了何种电磁波谱段，具有多大的分辨率，用什么方式记录图像，以及这些因素如何影响图像，怎样从影像中得到有用信息等。环境遥感长安大学环境科学与工程学院6专业知识：需要熟悉所解译的学科及其相关学科的知识。包括对地物成因联系、空间分布规律、时相变化以及地物与其它环境要素间的联系等知识。此外，由于图像记录的是多种信息的综合，且往往有意义的地质现象被植被、图像所覆盖，因而还需了解植物、土壤等相关知识，并能将这些知识有机地联系起来。因而解译人员必须具备应用学科之间较综合的知识。地理区域知识：指区域特点、人文自然景观等。每个区域均有其独特的区域特征，即地域性，影响到图像上的图形结构等。因而解译者对这一地区的了解相当重要，能帮助直接识别、认识地物或现象。如陕北的窑洞、呼伦贝尔大草原上的蒙古包等。环境遥感长安大学环境科学与工程学院7遥感图像解译与我们日常的观察习惯有三点不同：遥感图像通常为顶视，不同于平日里的透视；遥感图像通常用可见光以外的电磁波谱段，而大多数我们所熟悉的特征在可见光谱段内，且表现各异；遥感图像常以一种不熟悉或变化的比例和分辨率描述地球表面。环境遥感长安大学环境科学与工程学院8遥感的理论基础是建立在不同目标物的电磁波特征及其时空分布规律上的。遥感图像的成像过程是将地物的电磁辐射特性，用不同的成像方式形成各种图像。一、目标地物的特征二、目标地物识别特征/目视解译标志环境遥感长安大学环境科学与工程学院9地物（原型）电磁波特性（物理模型）成像方式（几何属性）图像（模型）遥感图像形成的理论基础是物体的电磁辐射。即：物体的性质电磁波能量影像特征环境遥感长安大学环境科学与工程学院10图像解译（Interpretation）是指从图像获取信息的基本过程，即根据各种专业（部门）的要求，借助各种技术手段和方法对遥感图像进行综合分析、比较、推理和判断，识别出所需要的地物或测算出某种数量指标的过程。解译过程是成像的逆过程。即：图像（模型）灰度或色调（物理属性）形状大小（几何性质）地物（原型）环境遥感长安大学环境科学与工程学院11即解译就是从图像特征来判断电磁波的性质和空间分布，进而确定地物的属性，也就是从图像特征识别地物的过程。其原理为：影像特征电磁波谱物体的性质环境遥感长安大学环境科学与工程学院12遥感图像目视解译是把图斑信息置于整幅图像中，分析它与各类信息间的属性和空间关系，利用解译者的多种知识（地理学、地貌学、土壤学、地质学、生态学、农学、气象学等知识），进行综合推理，分析比较，最后作出判断。环境遥感长安大学环境科学与工程学院13一、目标地物的特征反映了影像的物理性质，是地物电磁波能量的记录。色形位色调颜色阴影地物三维空间特征在遥感影像色调上的反映。形状纹理结构是色调、颜色的空间排列，反映了影像的几何性质和空间关系大小图形格式影像的图形结构特征空间位置相关布局（组合）环境遥感长安大学环境科学与工程学院14遥感图像解译标志，又称为“图像解译要素”，指那些能帮助辨认某一目标物及其性质的影像特征。目视解译标志为：形状、大小、色调与色彩、阴影、纹理、图案、纹型结构、位置、布局、相关体、空间关系、排列、组合、地貌、水系、植物、水文、土壤、环境地质及人工标志、人文现象、人类活动痕迹、比例、“透视信息”等。环境遥感长安大学环境科学与工程学院15解译标志直接解译标志：凡根据地物或自然现象本身所反映的影像特征可以直接判断目标物及其性质的标志。间接解译标志：凡是通过与某地物有内在联系的一些现象在影像上反映出来的特征，间接判断目标物及其性质的标志。色调形状大小色彩阴影植被地貌水系人类活动痕迹划分是相对的。比如：植物的影像特征对植被是直接解译标志，而对岩性解译而言，则成为间接解译标志。环境遥感长安大学环境科学与工程学院16二、目标地物识别特征/目视解译标志1.形状（Shape）目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。形状在遥感图像上的表现与图像比例及成像角度等因素有关。由于成像角度不同，同一物体在遥感图像上的几何形状可以不同；比例不同也影响物体细节显示的程度，比例愈大，其细节显示的愈清楚；比例愈小，其细节显示就愈不清楚，致使复杂的形状变为简单的形状，并逐渐变为模糊；当比例进一步变小，地形形状变为点状，甚至完全消失。环境遥感长安大学环境科学与工程学院17遥感图像上看到的地物主要是平面形状或顶部的轮廓，这是从空中俯视地物的关系，完全不同于人们习惯的侧视和斜视。物体的俯视形状是它的总体轮廓、构造、组成和功能的重要的，甚至是决定性的显示。如飞机的顶部外形比侧面外形更易辨认；对火山机构的俯视比侧视能了解更多的情况。环境遥感长安大学环境科学与工程学院18环境遥感长安大学环境科学与工程学院19环境遥感长安大学环境科学与工程学院20环境遥感长安大学环境科学与工程学院21从机载雷达图像上解译出紫坪铺水库周边多处滑坡、崩塌现象，部分滑坡体碎屑涌入库区，个别滑坡体范围大、坡度陡，稳定性较差，形态危险，再次余震后险情严重。环境遥感长安大学环境科学与工程学院22龙羊峡库区白刺滩滑坡（QuickBird遥感数据）：滑坡后壁+滑坡体滑坡后壁：边界清晰可辨，形态呈簸箕状，中间外突，两肩后凹。滑坡体：滑坡体(滑坡堆积，简称滑体)总体呈现出后缘为簸箕型、前缘呈扇型的不规则形状。环境遥感长安大学环境科学与工程学院23老秭归县城归州老城滑坡遥感影像解译环境遥感长安大学环境科学与工程学院24西气东输靖边一延川段滑坡环境遥感长安大学环境科学与工程学院252.大小（Size）指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之—。根据物体的大小可以推断物体的属性，如湖泊和池塘，主要依据它们的大小来区别。但遥感图像解译地物的大小往往体现在平面形状的大小。同一地物在航片上影像的大小，取决于摄影比例；在同一比例的图像上，大小不同的物体，其属性可能很不相同。环境遥感长安大学环境科学与工程学院26形状相似而难于判别的两种地物，可根据其大小加以判别。如单轨铁路与双轨铁路；足球场和跑马场。在进行遥感图像解译时，应有比例大小的概念。在遥感图像上识别地物的最小尺寸，取决于图像的比例和人眼的分辨率。人眼分辨率一般为0.1mm。地物的尺寸过小，解译时需要借助放大镜或立体镜等光学仪器。环境遥感长安大学环境科学与工程学院27比例尺目视地面分辨率/m可识别的地物1：1000万1000大地构造、板块，地带性景观，气旋、反气旋，洋流等1：400万400区域地质构造，沙漠风系，山脉走向，森林分布，空气污染来源与扩散，海流，海洋中尺度涡旋，城市等。1：100万100地层单元，构造体系，地貌、土地、植被类型，飞机场，村镇，海港，铁路等。1：25万25矿产调查，地震破坏，流域水系，海况调查，海水污染、牧场，公路等。1：10万10土壤侵蚀，水污染，农场、河床演变，河口积污等。1：5万5土壤湿度、盐分，排水类型，森林密度，树冠直径，树种，农作物类型，人工建筑物等。1：1万1工程点、矿坑，坝址，桥涵等。表4.1不同比例尺的影像的目视解译可识别的地物环境遥感长安大学环境科学与工程学院283.色调（tone）与色彩色调：是地物亮度在黑白图像上的表现，也就是黑白深浅的程度。色调的深浅用灰阶（灰度或灰标）来表示，一般把黑白航空图像上影像色调从白到黑分为10级：吸收率%0-1010-2020-3030-4040-5050-6060-7070-8080-9090-100反射率%90-10080-9070-8060-7050-6040-5030-4020-3010-200-10标准色调白灰白淡灰浅灰灰暗灰深灰淡黑浅黑黑灰阶12345678910环境遥感长安大学环境科学与工程学院29如海滩的砂砾，因含水量不同，在遥感黑白像片上，干燥的砂砾色调发白，而潮湿的砂砾发黑。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分出目标地物；在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。例如，黑白航空像片上柏树为主的针叶林，其色调为浅黑灰色，山毛榉为主的阔叶林，其色调为灰白色。目标地物与背景之间必需存在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(图5.1)，如北京故宫博物院与护城河之间的色调差异。环境遥感长安大学环境科学与工程学院30环境遥感长安大学环境科学与工程学院31色彩是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向波段中反射或发射电磁辐射能量差异的综合反映。彩色图像能充分显示地物的真实情况，提高图像的光谱分辨率，区分色彩的能力，仅色别即可辨别100余种，加上明度和饱和度的组合，辨别色彩的种类就更多。可以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。环境遥感长安大学环境科学与工程学院32地物名称真彩色片上的颜色假彩色片上的颜色清洁的河、湖水蓝、绿深蓝—黑含沙量高的水体浅绿、黄绿浅蓝富营养化水体亮绿淡紫色、品红色严重污染的水体黑绿—灰黑灰黑—黑色健康植被绿红、品红受病害植被绿、黄绿暗红、青秋天的植被红、黄色黄—白城镇灰、深灰浅灰、蓝灰阴影蓝、细节可见黑色沙渍赤红、棕红色灰黑表5.2不同地物在真彩色片与彩红外片上颜色对比环境遥感长安大学环境科学与工程学院34环境遥感长安大学环境科学与工程学院354.阴影(shadow)遥感图像上被地物遮挡，光束（波束）照射不到的部分。由于航空摄影一般均系垂直摄影，地物的侧面不易观察到，有时借助阴影，可帮助解译人员识别地物的侧面形状，借助阴影还可判定图像的方位。阴影在图像上表现为地物背光面形成的深色或黑色的色调。环境遥感长安大学环境科学与工程学院36在航空像片上阴影分为两种：本影和落影(图5.5)。本影是地物未被阳光直接照射到的背光阴暗部分。如山的阴坡、山体的明暗的分界线为山脊线和山谷线，瓦屋的背阴坡、低太阳角下的建筑物、汽车的背光部分、树冠的背阴部分。本影有助于地物获得立体感，有利于地貌的解译。有些航空地质摄影或侧视雷达是在太阳角很低的时候进行，是为了增强微小