1、遙感原理與應用（第二版）孫家抦 主編武漢大學出版社 2009年6月第 7 章 遙感影像判讀景物特征、判別標志波譜特征及判別標志空間特征及判別標志時間特征及判別標志影響景物特征、判讀的因素目視判讀的一般過程、方法判讀前的準備判讀的一般過程遙感影像目視判讀舉例單波段影像判讀舉例多波譜影像判讀舉例熱紅外影像判讀舉例側視雷達影像判讀舉例多時域影像判讀舉例基本概念判讀（Interpretation） ：對遙感影像的各種特征進行綜合分析、比較、推理、判斷，最后提取出所感興趣的信息目視判讀（判譯、解譯、判釋）： 通過光學儀器、計算機等處理或顯示使影像更加清晰，用眼睛目視觀察，運用判讀經驗、專業知識以及收集到

2、的其他相關資料，經過人腦分析、比較、推理、判斷，提取有用個的信息計算機分類（自動判讀）：用一定的數學方法（如統計學、圖形學、模糊數學等），進行模式識別，從而快速提取有用信息遙感影像自動判譯專家系統：專家知識庫（判別準則）、影像數據庫、人工智能模擬人腦思維1、景物特征、判讀標志判讀理論依據：不同地物（現象）因波譜、地理位置、時間因素表現出灰度值特征（影像特征）差異判讀標志（Interpretation Elements）：地物（現象）具有識別意義的影像特征影響灰度值的因素波譜（極化）地理位置（形狀、結構）時間傳感器、大氣條件景物特征（影像特征）波譜特征空間特征時間特征1.1、波譜特征、判讀標志不

3、考慮大氣、傳感器感應因素的影響判別標志與波譜曲線一致：色調（Tone）1.2.1、形狀形狀（Shape）： 獨立物體一般輪廓、構造非常醒目線索城區/耕地：規則、直線林地：很不規則砍伐區、林間道除外圓形：農場、莊稼地1.2.2、大小大小（Size）： 地物在影像上的尺寸，隨比例尺變化絕對相對大型建筑：商業小型建筑：居民地1.2.4、陰影 陰影（Shadow）：無照射區的影像特征反映地物的側影與相對高低 （虛擬 3D）顯現（增強）地形，特別是雷達影像建筑物形態陰影區難以識別Is this an optical image or radar image?1.2.5、位置 位置（Association

4、）：地物之間的空間（邏輯）關系商業區：主要交通通道住宅區：學校、運動場、游樂場左邊是一個休閑地：湖泊、小艇、小碼頭渡口：河流 & 道路1.2.6、紋理紋理：色調按一定頻率變化，是地物內部結構的反映粗糙（結構）：明暗變化快林冠光滑（結構）： 色調幾乎沒變化耕地、草地沙地、瀝青路面雷達影像的紋理特征更加明顯1.2.7、類型水系類型：大型識別對象的綜合圖形、紋理等特征水系、地貌、地質構造、土壤、土地利用、1.2.7、類型土地利用類型：大型識別對象的綜合圖形、紋理等特征水系、地貌、地質構造、土壤、土地利用、旱地、水田城鎮、農村居民地河流、干渠湖泊、水庫、池塘有林地、疏林地、灌木地高速公路、等級公路、鄉

5、村公路1.3、時間特征、判別標志季節特征：隨季節的變化而發生的周期性變化特征地表：冬天冰雪、初春土壤、春夏植被植物：出芽、生長、茂盛、枯黃水稻插秧前：水體生長期：植被收割后：土壤水體：洪水期、枯水期、含沙量變化1.4、影響景物特征、判讀的因素地物復雜性傳感器特性目視解譯能力1.4.1、地物復雜性同譜異質：不同地物的波譜特征相似子類、子亞類的波譜特征非常相似不同地物在某個波段、幾個波段范圍內波譜特征相似同質異譜：同類地物波譜特征不同內部因素：如植被缺水、病蟲害、土壤顆粒度、外部因素：氣候、季節、1.4.1、地物復雜性子類相似性的解決方案層次分類法1.4.1、地物復雜性可見光波段綠色：葉綠素黃色：

6、葉紅素、葉黃素紅色：花青苷素槭樹綠色紅色紅花：假彩色為黃色 綠 + 紅病蟲害：真彩色為黃色1.4.1、地物復雜性葉片細胞結構1.4.1、地物復雜性葉片含水量葉片含水量近紅外反射率負相關生長階段相關長勢相關水汽吸收帶1.4 m1.9 m吸收谷坡、反差：葉片水含量正相關1.4.1、地物復雜性土壤影像土壤波譜特征因素顆粒度粘土： 0.002 mm粉砂：0.0020.05 mm砂：0.052.0 mm含水量：快速負相關有機質含量：非線性負相關氧化鐵含量：紅色增加，總體反射率降低1.4.2、傳感器特性空間分辨率輻射分辨率溫度分辨率波譜分辨率時間分辨率成像方式與觀察角度：影響變形程度、大小、分布1.4.2

7、a、空間分辨率Spatial Resolution：空間表達詳細程度，多指像元對應的地面尺寸像元小影像清晰、信息量大、好用價格貴、文件大、處理慢像元大需要更多的輔助處理但價格低、處理快混合像元現象增加MSS7：水體與植被邊界變現為“土壤”幾何分辨率：真實反映波譜特征的物體尺寸3 倍像元（海拉瓦）22 倍像元（康內斯尼）1.4.2b、輻射分辨率Radiometric Resolution：影像明暗變化表達的詳細程度密切相關：影像清晰度、對比度拉伸、傳感器輸出：信號、噪聲信號功率 噪聲功率：噪聲信號功率差 噪聲功率：無法分辨4 bits2 bits291.4.2b、輻射分辨率噪聲：隨機電壓誤差，均

8、值為 0，可用均方差表達信號分辨能力：輸入信號功率 等效噪聲功率 26 倍PEN：等效噪聲功率Equivalent Noise PowerP ：輸入功率S ：輸出電壓N ：噪聲電壓均方差R ：探測率301.4.2c、溫度分辨率Temperature Resolution：溫度表達的詳細程度，受噪聲制約明顯TEN：等效噪聲溫度 ：輻射率 ：StefanBoltzmann 常數TM 傳感器等效噪聲功率通道1234567輻射靈敏度（%）PENPENPENPENPENTENTEN0.80.50.50.51.00.52.0MODIS 傳感器等效噪聲功率見表 2191.4.2d、波譜分辨率Spectral

9、 Resolution：波段表達的詳細程度，與波譜感應總范圍、波段間隔、波段數相關波段數多（波段對比見表 72）目標的物質屬性易于識別文件大：處理難度、時間增大需要優化波段選擇、波段壓縮、目標波譜特征分析、相關統計分析、多方案彩色合成分析、主成份分析、波段融合、波段數少：多需要影像增強處理成像波譜儀波段數：最多可達 500 以上波段間隔：最小可達 5 MODIS：36 個波段，最小間隔 10 1.4.2e、時間分辨率Temporal Resolution：重復觀測（赤道）的最短時間間隔，能夠反映地表的動態變化、季相變化、衛星軌道周期：軌道高度、漂移系數、傳感器特性：掃描寬度、鏡頭指向、傳感器組

10、合衛星組合：多星交替觀測衛星軌道周期（天）重訪周期（天）Landsat1、2、31818Landsat4、51616Skylab2020SPOT262261.4.3、目視解譯能力空間：可通過放大顯示的方式提高一般：分辨張角 60，350 mm 距離分辨 0.1 mm對線的分辨能力較強白天：照度 500 lx，分辨張角 42月夜：照度 10 lx，分辨張角 17灰階分辨：視網膜上視桿細胞的靈敏度一般：4 bit提高方法：灰度值拉伸、密度分割（二值化、偽彩色編碼、密度計）借助儀器：7 bit色別、色階分辨：視網膜上視錐細胞的靈敏度，藍、綠、紅一般：56 bit借助儀器：14 bit2.1、判讀前準

11、備判讀員訓練資料收集影像分析判讀設備配置2.1.1、判讀員訓練知識學習判讀知識：遙感、判讀方面的課程專業知識：農林、地學、海洋、環保、軍事、測繪、水利、實踐訓練典型實例分析外業實地勘察影像調繪實驗區判讀與檢驗2.1.2、資料收集盡量收集各種相關資料，特別是圖形資料歷史、統計、地形圖、專題圖、日志、監控記錄、具有關鍵作用判讀的重要依據快速確定沒有變化的區域集中精力判讀無法根據已有資料確定的疑難影像區域2.1.3、影像分析影像基本信息獲取日期（時間）、地點（區域范圍）、波段、分辨率（比例尺、航高）、坐標系（框標）、各類統計值、數字影像的頭文件了解地物分布的大致特點掌握基本波段特性MSS 4：清澈水

12、體能穿透 1015 m，適用淺水底分析MSS 5：散射小，信息含量非常豐富，適用人文方面判讀城市、道路、建設區域、采石場、渾濁水體范圍、泥沙含量、地貌、地質塊體、地層、MSS 6：植被、水體、土壤之間的邊界MSS 7： （TM 波段特性見教材第 68 頁表 32）2.1.3、影像分析影像分析：在影像識別、影像量測的基礎上，通過綜合、分析、歸納，從地物的相互聯系中解譯影像或提取專題特征信息定性、定量地提取和分析各種信息特定地物及狀態提取：一般所指的專題信息提取區域地質構造：線性構造、環形構造、構造玫瑰統計圖等找礦：礦化蝕變帶古地理環境及其變化：考古遺跡信息、古岸線痕跡等森林火災：火點、火線、著火

13、范圍等洪災：淹沒區物理量提取：根據影像不同波段灰度值或空間關系的變化，提取地面的物理參數高程、坡度、坡向、高差、地表粗糙度等：立體像對光密度、相對反射率：VNIR 影像表面溫度、濕度：TIR 影像2.1.3、影像分析影像分析：在影像識別、影像量測的基礎上，通過綜合、分析、歸納，從地物的相互聯系中解譯影像或提取專題特征信息特定指標提取：跟據影像不同波段灰度值，計算具有具體信息意義的數值植被指數、泥沙流混濁指數、亮度指數、土壤覆蓋指數、沙化指數、溫度指數、濕度指數等變化檢測：根據同一區域的多時相影像，檢測地物變化特點土地覆蓋變化、海岸河口變化、河道變遷、城市發展、環境變化等2.1.4、判讀設備配置

14、影像（相片）預處理、波段組合、（暗房設備）影像（相片）觀察（放大鏡、立體觀察鏡、彩色合成儀、偽彩色密度分割判讀儀、）影像（相片）量測（解析測圖儀、影像解析糾正儀）（多倍投影測圖儀、立體測圖儀、立體坐標量測儀）影像（相片）轉繪、制圖（解析測圖儀、影像解析糾正儀）（多倍投影測圖儀、立體測圖儀、立體坐標量測儀）以上所有設備皆已經被“計算機 + 專業軟件”完全取代2.2、判讀一般過程原則總體觀察：影像觀察從整體到局部綜合分析：盡可能多地收集相同區域資料進行綜合分析對比分析：比較不同信息源的資料方法正確：信息的分布尺度與遙感平臺相對應、相互補充尊重客觀：掌握地物分布的基本規律耐心認真：不放過任何細節變化

15、重點分析：重要或典型區域重點分析2.2、判讀一般過程順序由已知到未知：已知的地物可幫助對未知的解譯先易后難：道理同上，先解譯的可促進對未知的解譯先山區后平原先地表后深部先整體后局部先宏觀后微觀先圖形后線形2.2、判讀一般過程方法直接判讀法：使用直接判讀標志（色調、色彩、形狀、大小、圖形、陰影、位置、紋理、類型、）對比分析法：未知與已知對比，判別同類地物鄰近對比法：相鄰地物對比，區分不同地物及其界線動態對比法：同區域不同時相對比，解譯地物變化信息復合法：其他信息與遙感信息疊合分析邏輯推理法：根據地物的內在聯系解譯2.2、判讀一般過程一般程序2.2、判讀一般過程建立解譯標志解譯標志：具備反映地物或

16、現象識別能力的影像特征，因區域、時間、季節、影像類型等變化而有較大差異是解譯要素的綜合結合其他信息：時間、季節、影像類型、比例尺、區域特點、解譯對象等直接解譯標志：能夠單獨反映地物或現象類型的解譯標志植被：近紅外波段的強反射鐵路：深色的平直光滑線形間接解譯標志：不能單獨反映地物或現象類型的解譯標志渡口：道路與河流相交黃土高原：樹枝狀水系發育花崗巖低山丘陵區：構造單一、坡度平緩環狀構造：放射狀水系與環狀水系2.2、判讀一般過程三北防護林土地利用類型解譯標志代號地類TM453（RGB）假彩色合成影像11水稻田暗紅（稻熟期）或藍黑（未種稻但有水），邊界清晰，色調均勻，規則塊狀，平行紋理12水澆地鮮紅

17、、紫紅或青灰色條塊分明，邊界清晰，大面積呈網格狀，規則塊狀，平行紋理13旱地多為淺紅或黃紅色斑塊，色調不均，形狀不規則14菜地紅、黃、淺紅等色，小塊相間混雜，塊內色調均勻，形狀規則（城鎮、居民點周圍）21果園紅色、橘紅色、內部色調較均勻，形狀不規則為多31有林地深紅、紫紅、暗紅色，內部色調較均勻，形狀不規則或規則（人工林）32灌木林棕紅色或紅褐色，或青灰色帶中等“紅霧”，內部色調不勻，形狀不規則35苗圃淺紅或橘紅色，內部色調均勻，邊界清晰，形狀規則72湖泊藍色深黑色，邊界清晰，常與白色條帶（灘地）相鄰，形狀不會則2.2、判讀一般過程武漢土地利用解譯標志3.1、單波段影像判讀實例TM7觀測黃色框

18、內區域深色調：水體較深色調：城區？與水體難區分解決方法反差增強密度分割淺色調：農田3.1、單波段影像判讀實例TM7密度分割黑：水體淺藍城區建筑物密度不同的差異城區內園林、綠地、菜地（南城區）城區周圍河流與城區相似的淺藍（寬度不足一個像元，與植被成混合像元），不規則線性、網狀交錯等特征可以加以識別紅、橙：農作物、樹綠、黃、淡紅：農田、道路、房屋間雜的混合像元3.2、多波譜影像3.2、多波譜影像武漢地區幾種不同地物在MSS影像各波段上的色調差異地物波 段MSS4MSS5MSS6MSS7藍綠：0.5 0.6紅黃：0.6 0.7紅外：0.7 0.8紅外：0.8 1.1長江灰白白黑深黑梁子湖白白黑黑市區

19、灰白淺灰淺黑黑龜山黑淺黑淺灰淡灰河灘灰白淡灰淺灰灰東湖黑黑黑黑3.2、多波譜影像彩紅外（標準假彩色）3.2、多波譜影像彩紅外（標準假彩色）像片上的顏色非自然顏色（針對人眼可見光波段）影像感光波段：綠、紅、紅外影像顯示波段：藍、綠、紅植被：品紅色、紅色、暗紅色、黑色草地：平滑、淺紅，面狀分布樹木：粗糙、亮紅，團塊分布瀝青道路：青灰色，平行線性建筑物：灰色、淺灰色，形狀規則，規則陰影停車場：等間隔、深、淺灰色紋理，矩形沙土：白色、灰白色，不規則（水體：黑色、深藍色、藍色、淺藍色）3.2、多波譜影像彩紅外（標準假彩色）MSS：7R，5G，4B紅色：植被林地粗糙耕地平滑、無陰影（藍）黑色：水體小河部分

20、耕地有待實地考察淡綠色：（紅色）土壤淺灰色：居民地、建筑物規則形狀規則陰影部分耕地沒有農作物無陰影3.2、多波譜影像假彩色波段組合的差異：利用遙感影像各波段的不同特點，將散各波段的影像分別賦以R、G、B三色，將其疊合后制成影像圖或顯示在屏幕上，以達到突出特定地物或目標的遙感影像處理技術TM R7,G4,B1TM R5,G4,B33.2、多波譜影像假彩色南京 MSS：R7，G5，B4青色線性：較渾濁長江水面狀：城區大（深）紅、粗糙林地淺紅、平滑、規則塊狀耕地玄武湖：水體、植被的混合像元玄武湖3.2、多波譜影像空間特征常德市步行街SPOT5影像長沙市八一橋QUICKBIRD影像行樹（廣場花壇）建筑

21、物名稱陰影（高度）窗戶（樓層）街道車道汽車類別3.3、熱紅外影像影像特征的形狀、大小、色調與地物的發射輻射相關地物的發射輻射與地物絕對溫度的四次方成正比影像反映地物熱輻射的空間分布，與地物實際形態有區別美國威斯康星州米德爾頓的熱影像消失的湖泊上午 94 0航高 6 0 0 mIFOV 5 mrad白色：含水量少3.3、熱紅外影像時間性變化黎明前：曲線趨平緩，差異小黎明后：溫度、差異快速增加午后：曲線峰值，差異最大黃昏：溫度、差異快速降低水體：變化滯后1 2小時白天：差異明顯、熱陰影夜晚：差異較小，無熱陰影3.3、熱紅外影像白天、黑夜差異美國威斯康星州米德而頓上圖：240 PM下圖：950 PM對比水體樹木道路3.3、熱紅外影像金屬的加溫最快美國弗吉尼亞洲Quantico 市白天熱影像IFOV=0.25 mrad3.3、熱紅外影像19778011419 左：NOAA 熱紅外影像右：左影像的密度分割山東半島東海冷水舌、長江口外、