1、第7章 遙感圖像目視判讀本章內容71景物特征和判讀標志72目視判讀的方法和一般過程遙感技術系統(tǒng)1）目標物的電磁波特性2）信息的獲取（傳感器和遙感平臺）3）信息的接收4）信息的處理5）信息的應用武漢 TM 30m Flat tiger？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。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

2、過程。計算機解譯：以計算機系統(tǒng)為支撐，利用模式識別技術與人工智能技術，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，完成信息提取的過程。景物特征和判讀標志景物特征：光譜特征、空間特征和時間特征。判讀標志：地物在圖像上的各種特有的表現(xiàn)形式。可以概括為：色，形，位色：目標地物在遙感影象上的顏色，包括目標地物的形狀、顏色和陰影。形：目標地物在影象上的形狀，包括目標地物的形狀、紋理、大小、圖形等。位：目標地物在影象上的空間位置，包括目標地物分布的空間位置和相關布局。時間：不同時間目標地物有變化

3、。一 光譜特征及其判讀標志光譜特性曲線光譜響應曲線 (1)光譜特性曲線用反射率與波長的關系表示， (2)波譜響應曲線用密度或亮度值與波段的關系表示，如果不考慮傳感器光譜響應及大氣等的影響，則波譜響應值與地物在該波段內光譜反射亮度的積分值相應 (3)地物的波譜響應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就是地物光譜特征的判讀標志。色調Tone全色遙感圖象中從白到黑的密度比例。色調標志是識別目標地物的基本依據(jù)，依據(jù)色調標志，可以區(qū)分目標。在一些情況下，還可以識別出目標地物的屬性。圖象上物體的相對亮度或顏色，沒有色調的差異，從物體的差異，從物體的形狀，大小、紋理不可以

4、識別。目標地物和背景之間必需存在能被人的視覺所分辨的色調差異，目標才能被區(qū)分。顏色Colour彩色遙感圖象中目標地物識別的基本標志。日常生活中目標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。二、空間特征及其判讀標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X、Y、Z密切相關，這種空間特征在像片上也是由不同的色調表現(xiàn)出來。它包括通常目視判讀中應用的一些判讀標志：形狀、大小、圖形、陰影、位置、紋理、類型等形狀：物體的一般形態(tài)、構造和輪廓。 人工建筑 必須考慮遙感圖

5、象的成像方式大小：地物的尺寸、面積、體積在圖像上按比例縮小后的相似性記錄。 考慮影象的比例尺。圖形（案）：自然或人造復合地物所構成的圖形。 與物體的空間排列有關，某種形狀或關系的重復性。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。五角大樓QuickBird 影像紋理：影象上色調變化的頻率。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。 顯示了地物側面形狀。 側視雷達熱紅外圖象2003. 2. 11麥加QuickBird-2 影像位置：地物存在的地點以及周圍

6、環(huán)境。目標地物與其周圍環(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，可以為具體目標地物解譯提供重要依據(jù)。布局：某一地物與其他地物的關系。地物物體之間存在著密切的物質與能量的聯(lián)系，依據(jù)空間布局可以推斷目標地物的屬性。類型：各大類別組成類型。如水系類型、地貌類型、地質構造類型、土壤類型、土地利用類型等。其他：分辨力，比例尺，圖象色調平衡和圖象狀況等。三、時間特征及其判讀標志對于同一地區(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

7、及空間特征的變化表現(xiàn)出來判讀標志：可以分為直接判讀標志和間接判讀標志直接判讀標志：能夠直接反映和表現(xiàn)目標信息的遙感 包括：色調、色彩、大小、形狀、陰影、紋理，圖形。間接標志：能夠間接反映和表現(xiàn)目標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的其他現(xiàn)象。需要豐富的知識背景和嚴密的邏輯推理輻射型水系(火山附近)向心型水系(盆地)長方格子狀水系(斷層)四、影響景物特征及其判讀的因素1. 地物本身的復雜性（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志，而同一類別又出現(xiàn)不同的判讀標志。1）植被 色素的區(qū)別：可

8、見光波段（圖7-6）細胞結構的區(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）失水導致結構發(fā)生變化，近紅外反射率下降。）2）土壤土壤的光譜特性曲線與以下一些因素有關:與其所含水量有機質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（3）水泥沙葉綠素工業(yè)污染2 傳感器分辨力的影響1）空間、幾何分辨力 空間分辨力：傳感器瞬時視場內所觀察到地面的大小。如Landsat MSS圖像的空間分辨力（即每個像元在地面的大小）為57m79m；TM圖像為30m30m；SPOT圖像，多光譜的為20m20m，全色的為10m10m。幾何分辨力幾何分

9、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 （康內斯尼）時，能被分辨出來，這個大小稱為圖像的幾何分辨力。2）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。4）時間分辨力 對同一地區(qū)重復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)星的重復周期及傳感器在軌道間的立體觀察能力有關。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。3.目視能力的影響1）空

10、間分辨能力大約67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。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。本章內容71景物特征和判讀標志72目視判讀的方法和一般過程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志，直接確定目標地物屬性和范圍。黑白圖象：水，河流與湖泊。彩色圖象：植被。直接判讀標志：色調、顏色、大小、形狀、陰影、紋理、圖案等。對于邊界特征清晰的目標，可以根據(jù)形狀、圖形等標志確

11、定分布范圍。河流與湖泊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地物的方法。城市識別城鎮(zhèn)的識別與村莊的區(qū)別。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。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，其他災害的評估。3.信息復合法利用專題圖、地形圖與圖象復合等高線對地貌類型、土壤植被有輔

12、助作用關鍵是配準4.綜合推理法綜合考慮遙感圖象多種解譯特征，結合生活常識、分析、推斷某種地物。鐵道與公路鐵路與公路5.地理相關分析法根據(jù)地理環(huán)境中各種要素之間的相互依存、相互制約的關系，借助專業(yè)知識，分析推斷某種地理要素性質、類型、狀況與分布的方法。二、準備工作明確任務與要求訓練判讀員收集充足的資料了解圖像的來源、性質和質量判讀儀器和設備2. 訓練判讀員判讀員的訓練包括判讀知識、專業(yè)知識的學習和實踐訓練兩個方面。訓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。3. 收集充足的資料在判讀前應盡可能搜集判讀地區(qū)的原有的

13、各種資料，以防止重復勞動和盲目性。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。4.了解圖像的來源、性質和質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?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、性質等。 比如Landsat MSS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尺之間有一串文字字母注記。應清楚了解的是圖像的幾何分辨力、輻射分辨力、光

14、譜波段的個數(shù)和波長區(qū)間、時間重復性、像片的反差、最小灰度和最大灰度等。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，還應掌握各波段像片特性，以便選取最有利的波段進行判讀。例如MSS4波段，對清澈的淺水透射能力較強，可用于1015m深的湖水和近海的水深探測，對于描繪淺灘和暗礁很有利MSS5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，還對地貌和地質體的顯示較清楚。MS

15、S6和MSS7強調植物、水和陸地的邊界以及土地類型等。5.判讀儀器和設備像片判讀設備一般用于三個基本目的：像片觀察、像片量測和像片轉繪像片觀察設備比較簡單，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。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，也可直接用鼠標在屏幕上繪圖.目前大多軟件中可以建立注記層，矢量層或專題層，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果繪在透明的注記層、矢量層或專題層上三、判讀的一般過程發(fā)現(xiàn)目

16、標描述目標識別和鑒定目標野外驗證和補判清繪和評價目標1 發(fā)現(xiàn)目標根據(jù)圖上顯示的各種特征和地物的判讀標志，先大后小，由易入難，由已知到未知，先反差大的目標后反差小的目標，先宏觀觀察后微觀分析等，并結合專業(yè)判讀的目的去發(fā)現(xiàn)目標。有些地物或現(xiàn)象應通過使用間接判讀標志的方法來識別。直接的判讀標志+間接判讀標志識別。例如:礦藏的遙感探測，要通過一些地質構造類型、地貌類型、土壤類型甚至植物生長的變異狀態(tài)等間接標志來推斷。2 描述目標發(fā)現(xiàn)的目標，應從光譜特征、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，再與標準的目標特征比較，就能判讀出來。將描述的標準目標特征，分門別類地

17、列記下來，形成一覽表，即建立判讀標志，作為判讀的依據(jù)。判讀目標特征一覽表地物特 征?光譜特征空間特征時間特征樣區(qū)波段1TM5波段2TM4波段3TM3假彩色合成像片形狀紋理大小結構位置陰影時間1夏天時間2冬天圖片落葉林較亮I50亮I150暗I10?綠成片狀密集單枝小團粒狀結構谷地有?綠暗綠?湖水很暗I0暗I5稍亮I20?藍黑面狀平坦大?無?藍黑藍黑?3 識別和鑒定目標識別:利用已有的資料、對描述的目標特征，結合判讀員的經(jīng)驗，通過推理分析（包括必要的統(tǒng)計分析）將目標識別出來1）對比分析對比分析包括多波段、多時域圖像、多類型圖像的對比分析和各判讀標志的對比分析。多波段圖像對比有利于識別在某一波段圖像上灰度相近但在其它波段圖像上灰度差別較大的物體；多時域圖像對比分析主要用于物體的變化繁衍情況監(jiān)測；而多各個類型圖像對比分析則包括不同成像方式、不同光源成像、不同比例尺圖像等之間的對比。3）參數(shù)分析參數(shù)分析是在空間遙感的同時，測定遙感區(qū)域內一些典型物體（樣本）的輻射特性數(shù)據(jù)、大氣透過率和遙感器響應率等數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進行分析，達到區(qū)分物體的目的。大氣透過率的測定可同時在空間和地面測定太陽輻射照度，按簡單比值確定。儀器響應率由實驗室或飛行定標獲取。這些數(shù)據(jù)判定未知物體屬性可從兩個方面進行。其一，用樣本在圖像上的灰度與其他影像塊比較，凡灰度與某樣本灰度值相同者，