遙感圖像的目視判讀

第7章遙感圖像目視判讀2021/5/91本章內(nèi)容7．1景物特征和判讀標(biāo)志7．2目視判讀的方法和一般過程2021/5/92遙感技術(shù)系統(tǒng)1）目標(biāo)物的電磁波特性2）信息的獲?。▊鞲衅骱瓦b感平臺）3）信息的接收4）信息的處理5）信息的應(yīng)用2021/5/93武漢TM30m2021/5/94Flattiger？2021/5/95判讀概念：“判讀”或者“解譯”（Interpretation）是對遙感圖像上的各種特征進行綜合分析、比較、推理和判斷，最后提取感興趣的信息。2021/5/96分為目視解譯和計算機解譯。

目視解譯：指專業(yè)人員通過直接觀察或借助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標(biāo)地物信息的過程。運用專業(yè)背景知識，通過肉眼觀察，經(jīng)過綜合分析、邏輯推理、驗證檢查把遙感圖象中所包含的地物信息提取和解析出來的過程。2021/5/97計算機解譯：以計算機系統(tǒng)為支撐，利用模式識別技術(shù)與人工智能技術(shù)，根據(jù)遙感圖像中目標(biāo)地物的各種影像特征（顏色、形狀、紋理與空間位置），結(jié)合專家知識庫中目標(biāo)地物的解譯經(jīng)驗和成像規(guī)律等知識進行分析和推理，實現(xiàn)對遙感圖像的理解，完成信息提取的過程。2021/5/98景物特征和判讀標(biāo)志景物特征：光譜特征、空間特征和時間特征。判讀標(biāo)志：地物在圖像上的各種特有的表現(xiàn)形式?？梢愿爬椋荷?，位2021/5/99色：目標(biāo)地物在遙感影象上的顏色，包括目標(biāo)地物的形狀、顏色和陰影。形：目標(biāo)地物在影象上的形狀，包括目標(biāo)地物的形狀、紋理、大小、圖形等。位：目標(biāo)地物在影象上的空間位置，包括目標(biāo)地物分布的空間位置和相關(guān)布局。時間：不同時間目標(biāo)地物有變化。2021/5/910

一光譜特征及其判讀標(biāo)志光譜特性曲線光譜響應(yīng)曲線2021/5/911

(1)光譜特性曲線用反射率與波長的關(guān)系表示，

(2)波譜響應(yīng)曲線用密度或亮度值與波段的關(guān)系表示，如果不考慮傳感器光譜響應(yīng)及大氣等的影響，則波譜響應(yīng)值與地物在該波段內(nèi)光譜反射亮度的積分值相應(yīng)

(3)地物的波譜響應(yīng)曲線與其光譜特性曲線的變化趨勢是一致的。地物在多波段圖像上的這種波譜響應(yīng)就是地物光譜特征的判讀標(biāo)志。2021/5/912色調(diào)Tone全色遙感圖象中從白到黑的密度比例。色調(diào)標(biāo)志是識別目標(biāo)地物的基本依據(jù)，依據(jù)色調(diào)標(biāo)志，可以區(qū)分目標(biāo)。在一些情況下，還可以識別出目標(biāo)地物的屬性。圖象上物體的相對亮度或顏色，沒有色調(diào)的差異，從物體的差異，從物體的形狀，大小、紋理不可以識別。目標(biāo)地物和背景之間必需存在能被人的視覺所分辨的色調(diào)差異，目標(biāo)才能被區(qū)分。2021/5/913顏色Colour彩色遙感圖象中目標(biāo)地物識別的基本標(biāo)志。日常生活中目標(biāo)地物的顏色是地物在可見光波段對入射光選擇性吸收與反射在人眼中的主觀感受。遙感圖象中目標(biāo)地物的顏色是地物在不同波段中反射或發(fā)射電磁波能量差異的綜合反映。有真彩色和假彩色組合。2021/5/914

二、空間特征及其判讀標(biāo)志景物的各種幾何形態(tài)為其空間特征，它與物本的空間坐標(biāo)X、Y、Z密切相關(guān)，這種空間特征在像片上也是由不同的色調(diào)表現(xiàn)出來。它包括通常目視判讀中應(yīng)用的一些判讀標(biāo)志：形狀、大小、圖形、陰影、位置、紋理、類型等2021/5/915形狀：物體的一般形態(tài)、構(gòu)造和輪廓。人工建筑必須考慮遙感圖象的成像方式大?。旱匚锏某叽纭⒚娣e、體積在圖像上按比例縮小后的相似性記錄?？紤]影象的比例尺。2021/5/916圖形（案）：自然或人造復(fù)合地物所構(gòu)成的圖形。與物體的空間排列有關(guān)，某種形狀或關(guān)系的重復(fù)性。是許多物體的特性，包括自然的和人工的，使物體形成一種圖案。2021/5/917

五角大樓QuickBird影像2021/5/9182021/5/919紋理：影象上色調(diào)變化的頻率。紋理由特征單元組成，很小，不易識別。紋理是形狀、大小、圖案、色調(diào)的綜合產(chǎn)物。它決定圖象特征草叢總體上看是“光滑的”還是“粗糙的”。陰影：二個作用提供物體的外形剖面景觀。顯示了地物側(cè)面形狀。側(cè)視雷達熱紅外圖象2021/5/920

2003.2.11麥加QuickBird-2影像2021/5/9212021/5/922位置：地物存在的地點以及周圍環(huán)境。目標(biāo)地物與其周圍環(huán)境總是存在一定的空間聯(lián)系，并受周圍地理環(huán)境的一定制約。位置：地理位置，相對位置。依據(jù)遙感圖象周框注記的地理經(jīng)緯度位置，可以推斷出區(qū)域所處的溫度帶，依據(jù)相對位置，可以為具體目標(biāo)地物解譯提供重要依據(jù)。2021/5/923布局：某一地物與其他地物的關(guān)系。地物物體之間存在著密切的物質(zhì)與能量的聯(lián)系，依據(jù)空間布局可以推斷目標(biāo)地物的屬性。類型：各大類別組成類型。如水系類型、地貌類型、地質(zhì)構(gòu)造類型、土壤類型、土地利用類型等。其他：分辨力，比例尺，圖象色調(diào)平衡和圖象狀況等。2021/5/924

三、時間特征及其判讀標(biāo)志對于同一地區(qū)景物的時間特征表現(xiàn)在不同時間地面覆蓋類型不同，地面景觀發(fā)生很大變化。景物的時間特征在圖像上以光譜特征及空間特征的變化表現(xiàn)出來2021/5/9252021/5/926判讀標(biāo)志：可以分為直接判讀標(biāo)志和間接判讀標(biāo)志直接判讀標(biāo)志：能夠直接反映和表現(xiàn)目標(biāo)信息的遙感包括：色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理，圖形。間接標(biāo)志：能夠間接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感圖象的各種特征，借助它可以判斷與某地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象。需要豐富的知識背景和嚴密的邏輯推理2021/5/927輻射型水系(火山附近)向心型水系(盆地)長方格子狀水系(斷層)2021/5/928

四、影響景物特征及其判讀的因素1.地物本身的復(fù)雜性（圖7-5）

地物種類的繁多;同一大的類別中有許多亞類、子亞類;各種內(nèi)在或外部因素的影響.不同類別出現(xiàn)相似或相同的判讀標(biāo)志，而同一類別又出現(xiàn)不同的判讀標(biāo)志。2021/5/9291）植被色素的區(qū)別：可見光波段（圖7-6）細胞結(jié)構(gòu)的區(qū)別：紅外（圖7-7，7-8）葉子的稠密度：近紅外（圖7-9）含水量：1.3um以后更明顯（圖7-10）失水導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，近紅外反射率下降。）2021/5/9302）土壤土壤的光譜特性曲線與以下一些因素有關(guān):與其所含水量有機質(zhì)含量氧化鐵含量粘土、砂、粉砂相對百分含量土壤表面的粗糙度有關(guān)2021/5/931（3）水泥沙葉綠素工業(yè)污染2021/5/9322傳感器分辨力的影響1）空間、幾何分辨力空間分辨力：傳感器瞬時視場內(nèi)所觀察到地面的大小。如LandsatMSS圖像的空間分辨力（即每個像元在地面的大小）為57m×79m；TM圖像為30m×30m；SPOT圖像，多光譜的為20m×20m，全色的為10m×10m。2021/5/933幾何分辨力幾何分辨力：能分辨出的最小地物的大小。假定像元的寬度為a，則地物寬度在3a(海拉瓦)或至少在（康內(nèi)斯尼）時，能被分辨出來，這個大小稱為圖像的幾何分辨力。2021/5/9342）輻射分辨力傳感器區(qū)分兩種輻射強度最小差別的能力。3）光譜分辨力光譜探測能力，包括：傳感器總的探測波段的寬度、波段數(shù)、各波段的波長范圍和間隔。2021/5/9354）時間分辨力對同一地區(qū)重復(fù)獲取圖像所需的時間間隔。各種傳感器的時間分辨力，與衛(wèi)星的重復(fù)周期及傳感器在軌道間的立體觀察能力有關(guān)。時間分辨力愈短的圖像，能更詳細地觀察地面物體或現(xiàn)象的動態(tài)變化。與光譜分辨力一樣并非時間越短越好，也需要根據(jù)物體的時間特征來選擇一定時間間隔的圖像。2021/5/9363.目視能力的影響1）空間分辨能力大約6～7線對/mm,通過儀器提高。2)灰階分辨能力大約十幾級灰度，通過反差拉伸、密度分割、偽彩色編碼。3)色別與色階分辨能力大約50種左右，借助儀器可以分辨13000多種。2021/5/937眼的空間分辨能力與:眼睛張角（分辨角）影像離人眼的距離照明條件圖像的形狀反差等有關(guān)。2021/5/938本章內(nèi)容7．1景物特征和判讀標(biāo)志7．2目視判讀的方法和一般過程2021/5/939

§7.2目視判讀的方法和一般過程一、目視判讀方法1.直接判讀法根據(jù)遙感圖象目視判讀直接標(biāo)志，直接確定目標(biāo)地物屬性和范圍。黑白圖象：水，河流與湖泊。彩色圖象：植被。直接判讀標(biāo)志：色調(diào)、顏色、大小、形狀、陰影、紋理、圖案等。對于邊界特征清晰的目標(biāo)，可以根據(jù)形狀、圖形等標(biāo)志確定分布范圍。2021/5/940

河流與湖泊2021/5/941

2.對比分析法同類地物對比分析法在同一影象上，由已知地物推斷未知目標(biāo)地物的方法。城市識別城鎮(zhèn)的識別與村莊的區(qū)別。2021/5/942

空間對比分析法根據(jù)判讀區(qū)域的特點，選擇另一個熟悉的與遙感圖象區(qū)域特征類似的影象，將兩個影像相互分析對比，由已知影像為依據(jù)判讀未知影象。兩張地域相近的影象。注意：對比地域的地理特征基本相似，同一個溫度帶，干濕情況相差不大。2021/5/943

時相動態(tài)對比分析法利用同一地區(qū)不同時間成像的遙感影象加以對比分析，了解同一目標(biāo)地物動態(tài)變化的一種方法。影象上的河流。利用時相動態(tài)對比可以進行洪水淹沒損失評估，其他災(zāi)害的評估。2021/5/944

3.信息復(fù)合法利用專題圖、地形圖與圖象復(fù)合等高線對地貌類型、土壤植被有輔助作用關(guān)鍵是配準2021/5/9454.綜合推理法綜合考慮遙感圖象多種解譯特征，結(jié)合生活常識、分析、推斷某種地物。鐵道與公路2021/5/946

鐵路與公路2021/5/9475.地理相關(guān)分析法根據(jù)地理環(huán)境中各種要素之間的相互依存、相互制約的關(guān)系，借助專業(yè)知識，分析推斷某種地理要素性質(zhì)、類型、狀況與分布的方法。2021/5/948二、準備工作明確任務(wù)與要求訓(xùn)練判讀員收集充足的資料了解圖像的來源、性質(zhì)和質(zhì)量判讀儀器和設(shè)備2021/5/9492.訓(xùn)練判讀員判讀員的訓(xùn)練包括判讀知識、專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練兩個方面。訓(xùn)練包括野外實地勘察，多閱讀別人已判讀過的遙感圖像，以及遙感圖像與實地對照，并參與一些典型試驗區(qū)的判讀和分類等，以積累判讀經(jīng)驗。2021/5/9503.收集充足的資料在判讀前應(yīng)盡可能搜集判讀地區(qū)的原有的各種資料，以防止重復(fù)勞動和盲目性。對原有資料上已有的東西，又沒有發(fā)生變化或變化不大者，可以很快地從遙感圖像上提取出來。集中精力對變化的地區(qū)和原來資料上沒有記載的地區(qū)進行判讀。需收集的資料包括歷史資料、統(tǒng)計資料、各種地圖及專題圖，以及實況測定資料和其它輔助資料等等。2021/5/9514.了解圖像的來源、性質(zhì)和質(zhì)量什么傳感器獲取的？什么日期和地點？哪個波段？比例尺、航高、投影性質(zhì)?等等。大多衛(wèi)星遙感像片上印有各種注記，能說明圖像的來源、性質(zhì)等。比如LandsatMSS像片，圖像四周有四個“＋”字為配準符號，并注有經(jīng)緯度格網(wǎng)，在圖像下方與灰度標(biāo)尺之間有一串文字字母注記。2021/5/952應(yīng)清楚了解的是圖像的幾何分辨力、輻射分辨力、光譜波段的個數(shù)和波長區(qū)間、時間重復(fù)性、像片的反差、最小灰度和最大灰度等。2021/5/953更詳細的說明可以從MSS磁帶的頭記錄中讀出。其它衛(wèi)星像片也有類似的注記說明，航空像片的說明可查閱飛行和攝影記錄以及攝影處理的記錄說明。除了了解像片的注記說明外，還應(yīng)掌握各波段像片特性，以便選取最有利的波段進行判讀。2021/5/954例如MSS－4波段，對清澈的淺水透射能力較強，可用于10－15m深的湖水和近海的水深探測，對于描繪淺灘和暗礁很有利MSS－5波段用于人文方面的判讀較有利，如城市、道路、新建區(qū)、采石場，因紅色光散射較小，有這些地物的地區(qū)圖像反差較好。MSS-5對混濁水，如泥沙注入清沏湖水現(xiàn)象顯示也很清楚，還對地貌和地質(zhì)體的顯示較清楚。MSS－6和MSS－7強調(diào)植物、水和陸地的邊界以及土地類型等。2021/5/9555.判讀儀器和設(shè)備像片判讀設(shè)備一般用于三個基本目的：像片觀察、像片量測和像片轉(zhuǎn)繪像片觀察設(shè)備比較簡單，一般可用放大鏡和各種立體鏡，在彩色合成儀和偽彩色密度分割判讀分析儀上觀察更好。2021/5/956由于計算機圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)在目視判讀大多在計算機屏幕上進行，用影像合成、疊加、融合及增強等各種手段，使影像上的信息顯示得特別清楚，在與地圖疊加時可比較和分析，進行修測和更新，也可直接用鼠標(biāo)在屏幕上繪圖.目前大多軟件中可以建立注記層，矢量層或?qū)ｎ}層，將影像放在背景上，直接利用工具箱中的各種功能將判讀結(jié)果繪在透明的注記層、矢量層或?qū)ｎ}層上2021/5/957三、判讀的一般過程發(fā)現(xiàn)目標(biāo)描述目標(biāo)識別和鑒定目標(biāo)野外驗證和補判清繪和評價目標(biāo)2021/5/9581發(fā)現(xiàn)目標(biāo)根據(jù)圖上顯示的各種特征和地物的判讀標(biāo)志，先大后小，由易入難，由已知到未知，先反差大的目標(biāo)后反差小的目標(biāo)，先宏觀觀察后微觀分析等，并結(jié)合專業(yè)判讀的目的去發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。2021/5/959有些地物或現(xiàn)象應(yīng)通過使用間接判讀標(biāo)志的方法來識別。直接的判讀標(biāo)志+間接判讀標(biāo)志—識別。例如:礦藏的遙感探測，要通過一些地質(zhì)構(gòu)造類型、地貌類型、土壤類型甚至植物生長的變異狀態(tài)等間接標(biāo)志來推斷。2021/5/9602描述目標(biāo)發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)，應(yīng)從光譜特征、空間特征、時間特征等幾個方面去描述。因為各種地物的這些特征都各不相同，通過描述，再與標(biāo)準的目標(biāo)特征比較，就能判讀出來。將描述的標(biāo)準目標(biāo)特征，分門別類地列記下來，形成一覽表，即建立判讀標(biāo)志，作為判讀的依據(jù)。2021/5/961

判讀目標(biāo)特征一覽表 2021/5/9623識別和鑒定目標(biāo)識別:利用已有的資料、對描述的目標(biāo)特征，結(jié)合判讀員的經(jīng)驗，通過推理分析（包括必要的統(tǒng)計分析）將目標(biāo)識別出來2021/5/9631）對比分析對比分析包括多波段、多時域圖像