R第6章-遙感圖象目視解譯與制圖1課件

第6章遙感圖象目視解譯與制圖

遙感圖像解譯：是從遙感圖像上獲取目標地物信息的過程。遙感圖像解譯分為兩種：是目視解譯，又稱目視判讀，或目視判譯。遙感圖像計算機解譯，又稱遙感圖像理解。遙感圖像目視解譯：指專業(yè)人員通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標地物信息的過程。遙感圖像計算機解譯：以計算機系統(tǒng)為支撐環(huán)境，利用模式識別技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)遙感圖像中目標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，完成對遙感圖像的解譯。第一節(jié)遙感圖像目視解譯原理遙感圖像目視解譯目的：是從遙感圖像中獲取需要的地學(xué)專題信息，它需要解決的問題是判讀出遙感圖像中有哪些地物，它們分布在哪里，并對其數(shù)量特征給予粗略的估計。一、遙感圖像目標地物識別特征1．目標地物特征遙感圖像中目標地物特征：是地物電磁輻射差異在遙感影像上的典型反映。按其表現(xiàn)形式的不同，可分為“色、形、位”三大類：色：指目標地物在遙感影像上的顏色，包括色調(diào)、顏色和陰影。形：指目標地物在遙感影像上的形狀，指地物的形狀、紋理、大小、圖形等。位：指目標地物在遙感影像上的空間位置，包括地物分布的空間位置、相關(guān)布局等。

2．目標地物識別特征（1）色調(diào)(tone)：全色遙感圖像中從白到黑的密度比例叫色調(diào)(也叫灰度)。色調(diào)標志是識別目標地物的基本依據(jù)，依據(jù)色調(diào)標志。（2）顏色(colour)：是彩色遙感圖像中目標地物識別的基本標志。遙感圖像中目標地物的顏色是地物在不同波段中反射或發(fā)射電磁輻射能量差異的綜合反映。按照遙感圖像與地物真實色彩的吻合程度，可以把遙感圖像分為：

假彩色圖像：

真彩色圖像：（3）陰影(shadow)：是遙感圖像上光束被地物遮擋而產(chǎn)生的地物的影子，根據(jù)陰影形狀、大小可判讀物體的性質(zhì)或高度。陰影的長度、方向和形狀受到光照射角度、光照射方向和地形起伏等影響。不同遙感影像中陰影的解譯是不同的，例如：側(cè)視雷達影像中目標地物陰影由目標阻擋雷達波束穿透而產(chǎn)生；熱紅外圖像中目標地物陰影是由于溫度差異所形成，例如夏季中午飛機飛離機場不久進行熱紅外成像，地表仍會留下飛機的陰影。（4）形狀(shape)：目標地物在遙感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓。如飛機場、港灣設(shè)施在遙感圖像中均具有特殊形狀。用于圖像判讀的圖像通常多是垂直拍攝的，遙感圖像上表現(xiàn)的目標地物形狀是頂視平面圖，與日常生活中經(jīng)常看到的物體形狀不同。

（5）紋理(texture)：也叫內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指遙感圖像中目標地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化造成的影像結(jié)構(gòu)。如航空像片上農(nóng)田呈現(xiàn)的條帶狀紋理。紋理在高分辨率像片上可以形成目標物表面的質(zhì)感，在視覺上看上去顯得平滑或粗糙，如：

幼年林看上去像天鵝絨樣平滑;

成年的針葉樹林看上去很粗糙。（6）大小(size)：指遙感圖像上目標物的形狀、面積與體積的度量。如湖泊、池塘，可主要依據(jù)它們的大小來區(qū)別。判讀地物大小時必須考慮圖像的比例尺。根據(jù)比例尺的大小可以計算或估算出圖像上物體所對應(yīng)的實際大小。影響圖像上物體大小的因素有：地面分辨率、物體本身亮度與周圍亮度的對比關(guān)系等。（7）位置(site)：指目標地物分布的地點。目標地物與其周圍地理環(huán)境總是存在著一定的空間聯(lián)系，并受周圍地理環(huán)境的一定制約。例如水田臨近溝渠。位置分為地理位置、相對位置。依據(jù)遙感圖像周框注記的地理經(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，可以為具體目標地物解譯提供重要判據(jù)，例如位于沼澤地的土壤多數(shù)為沼澤土。（8）圖型(pattern)：目標地物有規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。例如:住宅區(qū)建筑群在圖像上呈現(xiàn)的圖型，農(nóng)田與周邊的防護林構(gòu)成的圖型，以這種圖型為線索可以容易地判別出目標物。（9）相關(guān)布局(SituationandAssociation)：多個目標地物之間的空間配置關(guān)系。例如:學(xué)校教室與運動操場，貨運碼頭與貨物存儲堆放區(qū)等都是地物相關(guān)布局的實例。第二節(jié)目視解譯方法與基本步驟一、目視解譯方法遙感影像目視解譯方法：是指根據(jù)遙感影像目視解譯標志和解譯經(jīng)驗，識別目標地物的辦法與技巧。常用的目視解譯方法有：直接判讀法對比分析法信息復(fù)合法綜合推理法。地理相關(guān)分析法1.直接判讀法：根據(jù)遙感影像目視判讀直接標志，直接確定目標地物屬性與范圍的一種方法。直接判讀法使用的直接判讀標志包括：色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖案等。對于邊界特征清晰的目標物體，可以根據(jù)其形狀、圖型等解譯特征直接確定其分布范圍。2、對比分析法包括同類地物對比分析法、空間對比分析法和時相動態(tài)對比法。同類地物對比分析法是在同一景遙感影像上，由已知地物推出未知目標地物的方法。如大中比例尺的航空攝影像片上城市，城鎮(zhèn)和村莊的識別空間對比分析法是根據(jù)待判讀區(qū)域的特點，判讀者選擇另一個熟悉的與遙感圖像區(qū)域特征類似的影像，將兩個影像相互對比分析，由已知影像為依據(jù)判讀未知影像的一種方法。時相動態(tài)對比法，是利用同一地區(qū)不同時間成像的遙感影像加以對比分析，了解同一目標地物動態(tài)變化的一種解譯方法。如：稻田面積信息的提取3、信息復(fù)合法：利用透明專題圖或者透明地形圖與遙感圖像重合，根據(jù)專題圖或者地形圖提供的多種輔助信息，識別遙感圖像上目標地物的方法。4、綜合推理法：綜合考慮遙感圖像多種解譯特征，結(jié)合生活常識，分析、推斷某種目標地物的方法。如：公路與鐵路的區(qū)別5、地理相關(guān)分析法：根據(jù)地理環(huán)境中各種地理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。二、遙感圖像目視解譯步驟(1)目視解譯準備工作階段(2)初步解譯與判讀區(qū)的野外考察(3)室內(nèi)詳細判讀：(4)野外驗證與補判(5)目視解譯成果的轉(zhuǎn)繪與制圖(1)目視解譯準備工作階段明確解譯任務(wù)與要求；收集與分析有關(guān)資料；選擇合適波段與恰當時相的遙感影像。(2)初步解譯與判讀區(qū)的野外考察初步解譯的主要任務(wù)是掌握解譯區(qū)域特點，確立典型解譯樣區(qū)，建立目視解譯標志，探索解譯方法，為全面解譯奠定基礎(chǔ)。野外考察：填寫各種地物的判度標志登記表，以作為建立地區(qū)性的判度標志的依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，制定出影像判度的專題分類系統(tǒng)，建立遙感影像解譯標志。在室內(nèi)初步解譯的工作重點是建立影像解譯標準。（3）室內(nèi)詳細判讀統(tǒng)籌規(guī)劃、分區(qū)判讀，由表及里、循序漸進，去偽存真、靜心解譯。（4）野外驗證與補判野外驗證包括：檢驗專題解譯中圖斑的內(nèi)容是否正確;檢驗解譯標志.疑難問題的補判：對室內(nèi)判讀中遺留(5)目視解譯成果的轉(zhuǎn)繪與制圖兩種方法成圖方法：手工轉(zhuǎn)繪成圖：一般在有燈光的透圖臺上進行。轉(zhuǎn)繪儀轉(zhuǎn)繪成圖：是在精確幾何基礎(chǔ)的地理地圖上進行。上面遙感圖像目視判讀五個階段，僅是判讀過程的一個基本流程，在實際判讀中，往往多次重復(fù)以上基本過程或其中部分過程。第三節(jié)幾種遙感圖像特點與目視解譯遙感攝影像片的判讀遙感掃描影象的判讀微波影象的判讀一、遙感攝影像片的判讀1.遙感攝影像片的種類常見的包括：可見光黑白全色像片黑白紅外像片彩色像片彩紅外像片多波段攝影像片熱紅外攝影像片。

?農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已在地球表面露天進行的有生命的生產(chǎn)活動。?具有生產(chǎn)分散性、時空變異性、災(zāi)害突發(fā)性的基本特點。?運用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)具有特殊功能。?農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要農(nóng)業(yè)信息技術(shù)支撐。2.3農(nóng)業(yè)信息科學(xué)發(fā)展的應(yīng)用背景（1）可見光黑白全色像片:膠片乳劑感光范圍在360-720nm之間，與人眼對光的敏感范圍400-700nm接近。色調(diào)與人們?nèi)粘Ｊ煜さ恼鎸嵕拔锩靼瞪{(diào)近似，與真實景物相比，像片上反差稍低，加上黑白像片多為航空像片，具有高分辨率，像片上的各種目標地物與現(xiàn)象很容易為人們判讀。（2）黑白紅外像片:膠片乳劑對藍色、紫色、紅色和近紅外光敏感。地物色調(diào)與人們?nèi)粘Ｊ煜さ恼鎸嵕拔锊煌靼瞪{(diào)是由地物在近紅外波段反射率決定。特別是植被具有高反射率。色調(diào)高2.1農(nóng)業(yè)信息科學(xué)發(fā)展的科學(xué)背景?自然科學(xué)研究的基本對象：物質(zhì)—物質(zhì)流能量—能量流信息—信息流?農(nóng)業(yè)信息科學(xué)的發(fā)展是根據(jù)農(nóng)業(yè)科學(xué)的特殊性，借助地球信息科學(xué)的技術(shù)支撐，從信息科學(xué)中分離出來形成的一門新的分支學(xué)科。（3）彩色像片:膠片乳劑分別對藍色、綠色和紅色敏感，像片彩色能夠達到或接近天然色。與人們?nèi)粘Ｊ煜さ恼鎸嵕拔锷史浅Ｏ嗨啤?.2農(nóng)業(yè)信息科學(xué)發(fā)展的技術(shù)背景?衛(wèi)星遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展。?信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)業(yè)災(zāi)害、作物估產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)工程自動化與信息化以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理決策與技術(shù)咨詢服務(wù)中的應(yīng)用。（4）彩紅外像片:膠片乳劑分別對綠色、紅色和近紅外光敏感。彩紅外像片上各種地物顏色與人們?nèi)粘Ｊ煜さ恼鎸嵕拔锊煌?。原來的綠色地物被賦予藍色，原來的紅色地物被賦予綠色，反射紅外線的地物被賦予紅色。.農(nóng)業(yè)信息科學(xué)的定義及科學(xué)體系3.1農(nóng)業(yè)信息科學(xué)的定義

借鑒地球信息科學(xué)與地理信息科學(xué)的定義。（5）多波段攝影像片包括航空和航天兩種類型?；境上裨恚喊央姶挪ǚ殖啥鄠€特定的波段，每個攝像鏡頭使用不同波段的濾光片和不同感光膠片，采用不同波段同步攝取同一區(qū)域的多種黑白像片，記錄下目標地物在不同波段的特征。2．遙感攝影像片特點與解譯標志(1)攝影像片的特點絕大部分為大中比例尺像片。絕大部分采用中心投影方式成像?？吹降匚锏捻敳枯喞?。(2)攝影像片的解譯標志

遙感攝影像片解譯標志又稱判讀標志，它指能夠反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感影像各種特征，這些特征能幫助判讀者識別遙感圖像上目標地物或現(xiàn)象。解譯標志:直接判讀標志和間接解譯標志。1)直接判讀標志直接判讀標志:是指能夠直接反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感圖像的各種特征，它包括遙感攝影像片上的色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖型等，解譯者利用直接解譯標志可以直觀識別遙感像片上的目標地物。2)間接解譯標志間接解譯標志:是指能夠間接反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感圖像的各種特征，借助它可以推斷與某地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象。遙感攝影像片上經(jīng)常用到的間接解譯標志有：目標地物與其相關(guān)指示特征：

地物及與環(huán)境的關(guān)系：例如：寒溫帶針葉林的存在說明該地區(qū)屬于寒溫帶氣候。目標地物與成像時間的關(guān)系：

3．遙感攝影像片的判讀方法(1)可見光黑白像片和黑白紅外像片解譯主要識別標志:地物的形狀和色調(diào)。黑白像片識別與解譯：可見光范圍內(nèi)反射率高的地物，在航空像片(正片)上呈現(xiàn)淡白色調(diào)，反射率低的地物，在像片上呈現(xiàn)暗灰色調(diào)。如水泥路面呈現(xiàn)灰白色，而湖泊中的水體呈現(xiàn)深暗色?？梢姽夂诎紫衿鄶?shù)為大比例尺像片，地物形狀特征明顯。黑白紅外像片識別與解譯:物體在近紅外波段的反射率高低決定了在黑白紅外像片上影像色調(diào)的深淺。茂密植被的顏色為淺灰色，且可區(qū)分植被類型水體呈深灰色或灰黑色。道路，水泥路面色調(diào)淺，柏油路面色調(diào)深。由于大氣散射、吸收、對紅外波段攝影影響小，霧靄、煙塵對紅外波段影響也小，利用紅外攝影進行土地資源調(diào)查；洪水災(zāi)害評估，軍事偵察是十分有效的。(2)彩色像片與彩色紅外像片解譯遙感彩色像片解譯彩色像片基本反映了地物的天然色彩，地物類型間的細微差異可以通過色彩的變化表現(xiàn)出來，如清澈的水體呈現(xiàn)藍-綠色，而含有淤泥的水體為淺綠色。彩色紅外像片解譯彩色攝影信息損失量遠大于彩紅外攝影，并且隨著航攝高度增加，其損失的信息量也在加大，因此彩紅外像片可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域。彩色紅外像片可調(diào)查初期森林，農(nóng)作物遭受病蟲害情況。病蟲害的植物為暗紅色，嚴重則淺青色彩色紅外像片在識別偽裝方面也有突出的功用。正常植物為紅色，植株枝葉偽裝則呈紫色，披蓋綠色偽裝呈藍色彩色紅外像片判讀：植物的葉子因反射紅外線而呈現(xiàn)為紅色。但依種類和生長狀況不同紅色的深淺程度不同。水體的顏色：例如：富營養(yǎng)化的水體呈現(xiàn)棕褐色至暗紅色，含有泥沙或淤泥的水體呈現(xiàn)青色至淺藍色，清潔的淺水呈青藍色，

水體很深并且潔凈時呈現(xiàn)深藍到暗黑色。(3)熱紅外像片的解譯在350-550nm和800-1400nm熱紅外區(qū)間上，遙感器透過大氣窗口可以探測地物表面發(fā)射的電磁波輻射，因此，熱紅外圖像的成像原理不同于可見光和近紅外像片。熱紅外像片記錄了地物發(fā)射熱紅外線的強度。熱紅外像片的直接解譯標志包括：色調(diào)：是地物亮度溫度的構(gòu)像。影像正片上深色調(diào)代表地物熱輻射能力弱，淺色調(diào)代表地物熱輻射能力強。形狀與大?。罕惶綔y地物與背景溫度差異形成”熱分布”形狀.。白天：山區(qū)河流呈現(xiàn)暗灰色調(diào)，夜間：山區(qū)河流呈現(xiàn)灰白色。物體的“熱分布”形狀不是它的真正形狀，除非物體表面熱輻射能力處處相同。例如，高溫目標的熱擴散可導(dǎo)致物體形狀擴大變形。地物大小：地物的形狀和熱輻射特性影響物體在熱紅外像片上的尺寸。當高溫物體與背景具有明顯熱輻射差異時，即使很小的物體，如正在運轉(zhuǎn)的發(fā)動機、高溫噴氣管、較小的火源，都可以在熱紅外像片上表現(xiàn)出來。由于高溫物體其在影像中的大小往往比實際尺寸要大。但地物與背景之間溫差很小時，地物的大小不易辨識。陰影：目標地物與背景之間輻射差異造成的，可分為冷陰影和暖陰影兩種。熱紅外影像地物解譯標志：水體與道路白天:水體具有良好的傳熱性，一般呈暗色調(diào)。道路在影像上呈淺灰色至白色。午夜以后:河流、湖泊等水體在影像上呈淺灰色至灰白色道路呈現(xiàn)暗黑色調(diào)。在無法知道熱紅外像片是在白天或夜間拍攝時，可以憑借水體與道路的色調(diào)和形狀來判斷。樹林與草地：白天：樹林呈暗灰至灰黑色。夜晚：樹木在熱紅外影像上多呈淺灰色調(diào)，有時呈灰白色，這是因為樹林覆蓋下的地面熱輻射使樹冠增溫。草地在夜晚呈黑色調(diào)或暗灰色調(diào)，這是因為夜間草類很快地散發(fā)熱量而冷卻的緣故。土壤與巖石：熱紅外影像上土壤含水量不同，其色調(diào)也不同。午夜后：土壤含水量高，呈現(xiàn)灰色或灰白色調(diào)，土壤含水量低呈現(xiàn)暗灰色或深灰色，裸露的巖石，白日受到太陽曝曬，在夜間的熱紅外像片上呈淡灰色，

二、遙感掃描影像的判讀常見的遙感掃描影像類型：a.MSS影像b.TM圖像c.SPOT圖像d.印度IRS-1C圖像e.WIFS影像f.AVHRR影像g.資源1號衛(wèi)星CBERS影像1、遙感掃描影像特征1）宏觀綜合概括性強：空間分辨率越低，對地面景觀概括性越強，對景物細節(jié)的表現(xiàn)力越差。2）信息量豐富：遙感掃描影像采用多波段記錄地物的電磁波信息，每個波段都提供了豐富的信息。3）動態(tài)觀測：資源衛(wèi)星進入太空，就一刻不停地繞地球運轉(zhuǎn)，以一定周期重復(fù)掃描地球表面，并及時向地面發(fā)送最新所獲掃描影像。NOAA/AVHRR與Landsat/MSS、TM及SPOT/HRV比較

NOAA/AVHRR

Land