第五章-遙感圖像目視解譯與制圖

第5章遙感圖像目視解譯與制圖南京師范大學(xué)泰州學(xué)院信科系教學(xué)要求理解和掌握的內(nèi)容概念：目視解譯、判讀標志遙感圖像的直接判讀標志遙感圖像上經(jīng)常用到的間接判讀標志各種類型遙感圖像的目視解譯方法遙感圖像目視解譯的方法和基本步驟了解目視解譯的認知過程本章內(nèi)容概述遙感圖像目視解譯原理遙感圖像目視解譯基礎(chǔ)遙感制圖概述遙感圖像解譯：

從遙感圖像上獲取目標地物信息的過程。分類：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。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，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。遙感圖像解譯并不是一件簡單的事情第一節(jié)遙感圖像目視解譯原理概念目視解譯的重要性目標地物識別特征目視解譯的生理與心理基礎(chǔ)目視解譯的認知過程一概念目視解譯，又稱目視判讀(visualinterpretation)：判讀者通過直接觀察或借助判讀儀器（放大鏡、立體鏡、密度分割儀和彩色合成儀等）研究地物在遙感圖像上反映的各種影像特征（如形狀、大小、色彩、陰影、圖型結(jié)構(gòu)等），并通過地物間的相互關(guān)系推理分析，達到識別所需地物信息的過程。二目視解譯的重要性目視判讀是信息社會中地學(xué)研究和遙感應(yīng)用的一項基本技能通過目視判讀遙感圖像地理學(xué)家可以了解山川分布，研究地理環(huán)境等地質(zhì)學(xué)家可以了解地質(zhì)地貌或深大斷裂考古學(xué)家可以在荒漠中尋找古遺址和古城堡由于目視判讀需要的設(shè)備少，簡單方便，可以隨時從遙感圖像中獲取許多專題信息，因此是地學(xué)工作者研究工作中必不可少的一項基本功。二目視解譯的重要性目視判讀是遙感圖像計算機判讀發(fā)展的基礎(chǔ)和起始點遙感圖像處理和計算機判讀的結(jié)果，需要運用目視判讀的方法進行抽樣核實或檢驗。通過目視判讀，可以核查遙感圖像處理的效果或計算機判讀的精度，這是遙感圖像計算機判讀的一項基礎(chǔ)工作。忽視目視判讀在遙感圖像處理中的重要作用，單純強調(diào)計算機判讀，有可能成為一種高水平的計算機游戲。計算機技術(shù)的日益發(fā)展，會更加迫切要求運用目視判讀的經(jīng)驗和知識指導(dǎo)遙感圖像計算機判讀。二目視解譯的重要性遙感圖像目視判讀是遙感制圖的重要環(huán)節(jié)遙感圖像是一定比例縮小的地表景觀的綜合影像，它真實、客觀地記錄了制圖物體的多種特征，想從圖像上獲取地圖信息，必須進行圖像判讀，因而，遙感圖像判讀是遙感制圖的重要環(huán)節(jié)。三遙感圖像目標地物識別特征遙感圖像上目標地物的特征是地物電磁輻射差異在遙感影像上的典型反映。

目標地物的特征: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，包括形狀、紋理、大小、圖形等。位：指目標地物在遙感影像上的空間位置，包括目標地物分布的空間位置、相關(guān)布局等。三遙感圖像目標地物識別特征形狀：目標地物在遙感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓。紋理：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)。大小：指遙感圖像上目標物的形狀、面積與體積的度量。圖形：目標地物有規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。位置：指目標地物分布的地點。相關(guān)布局：多個目標地物之間的空間配置關(guān)系。色調(diào)：全色遙感圖像中從白到黑的密度比例叫色調(diào)（也叫灰度）顏色：是彩色圖像中目標地物識別的基本標志。陰影：是圖像上光束被地物遮擋而產(chǎn)生的地物的影子。據(jù)此可判讀物體性質(zhì)或高度。色形位色調(diào)色調(diào)是地物反射和發(fā)射電磁波的強弱程度在圖像上的記錄，因而它是識別地物的主要標志，有時甚至是唯一的判讀標志。因為在一幅圖像上如果不存在色調(diào)差別，就根本顯示不出各種地物的形態(tài)差別。顏色彩色遙感圖像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。彩色遙感圖像上顏色可根據(jù)需要在圖像合成中任意選定，例如TM圖像可以使用幾個波段合成彩色圖像。陰影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)陰影的形狀、大小可判讀物體的性質(zhì)或高度?？煞譃楸旧黻幱埃ū居埃┖屯堵潢幱埃溆埃﹥刹糠帧蛄宏幱埃溆埃┙鹱炙幱埃ū居埃┬螤钅繕说匚镌谶b感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓。不同地物在圖像上呈現(xiàn)不同的形狀，另外，由于成像方式不同，飛行姿態(tài)的改變或者地形起伏的變化，都會造成同一目標物在圖像上呈現(xiàn)出不同的形狀。解譯時必須考慮遙感圖像的成像方式。紋理紋理也叫內(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)。紋理是區(qū)別地物屬性的重要依據(jù)。大小

指遙感圖像上目標物的形狀、面積與體積的度量。它是遙感圖像上測量目標地物最重要的數(shù)量特征之一。根據(jù)物體的大小可推斷物體的屬性。圖型目標地物有規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。位置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，位置是識別目標地物的基本特征之一。水電站相關(guān)布局多個目標地物之間的空間配置關(guān)系。地面物體之間存在著密切的物與能量上的聯(lián)系，依據(jù)空間布局可以推斷目標地物的屬性。三、目視解譯的生理與心理基礎(chǔ)心理特點對遙感圖像解譯的影響同一時刻，只有一種地物是目標地物,圖像其余部分以目標地物的背景出現(xiàn)，此時判讀者注意力往往集中在目標地物上。判讀者的知識和經(jīng)驗對目標地物的確認有一定的導(dǎo)向作用，因此，不同的解譯者可能得出不同的結(jié)論。心理慣性對目標地物的識別有一定的影響。觀察的時效性。正確辨認目標地物，需要一個最低限度的時間才能完成。四、目視解譯的認知過程

遙感圖像知覺形成的客觀條件:

遙感圖像存在顏色差異或色調(diào)的差異。遙感圖像顏色差異或色調(diào)的差異達到一定程度時,目標地物就容易與背景產(chǎn)生對比，形成紋理和形狀.（1）自下向上過程（2）自上向下過程

圖像信息獲取特征提取識別證據(jù)選取圖像辨識提出假設(shè)特征匹配遙感攝影像片的判讀遙感掃描影像的判讀微波影像的判讀目視解譯方法與基本步驟第二節(jié)遙感圖像目視解譯基礎(chǔ)一、遙感攝影像片的判讀1、遙感攝影像片的種類（1）可見光黑白全色像片（2）黑白紅外像片（3）彩色像片（4）彩紅外像片（5）多波段攝影像片一、遙感攝影像片的判讀

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,各種人造地物的形狀特征與圖型結(jié)構(gòu)清晰可辨；絕大部分采用中心投影，可以看到地物的頂部輪廓。

（2）攝影像片的解譯標志

解譯標志又稱判讀標志，指能夠反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感影像各種特征，這些特征能夠幫助判讀者識別遙感圖像上目標地物或現(xiàn)象。

直接判讀標志形狀：人造地物具有規(guī)則的幾何外形和清晰的邊界，自然地物具有不規(guī)則的外形和規(guī)則的邊界。大?。翰恢辣壤邥r，可以比較兩個物體的相對大??；已知比例尺，可直接算出地物的實際大小和分布規(guī)模。紋理：通過色調(diào)或顏色變化表現(xiàn)的細紋或細小的圖案。這種細紋或細小的圖案在某一確定的圖像區(qū)域中以一定的規(guī)律重復(fù)出現(xiàn)?？山沂镜匚锏募毑拷Y(jié)構(gòu)或內(nèi)部細小的物體。圖型：是目標地物以一定規(guī)律排列而成的圖型結(jié)構(gòu)。揭示了不同地物間的內(nèi)在聯(lián)系。陰影：本影：是地物未被太陽照射到的部分在像片上的構(gòu)像。有助于獲得地物的立體感。落影：是陽光直接照射物體時，物體投在地面上的影子在像片上的構(gòu)像。色調(diào)與顏色：是地物波譜在像片上的表現(xiàn)。在黑白像片上，據(jù)地物間色調(diào)的相對差異區(qū)分地物。在彩色像片上據(jù)地物不同顏色的差異或色彩深淺的差異來識別地物。位置：指目標地物在空間分布的地點。間接判讀標志：指能夠間接反映和表現(xiàn)地物信息的遙感圖像的各種特征，借助它可推斷與某地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象。常用標志：目標地物與其相關(guān)指示特征地物及與環(huán)境的關(guān)系目標地物與成像時間的關(guān)系間接判讀標志間接判讀標志：目標地物與其相關(guān)指示特征例如，像片上河流邊灘、沙嘴和心灘的形態(tài)特征是確定河流流向的間接判讀標志。像片上呈線狀延伸的陡立三角面地形，是推斷地質(zhì)斷層存在的間接標志。間接判讀標志：

地物與環(huán)境的關(guān)系可以根據(jù)有代表性的植物類型推斷當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，例如寒溫帶針葉林的存在說明該地區(qū)屬于寒溫帶氣候。間接判讀標志：目標地物與成像時間的關(guān)系了解成像時間，有助于對目標地物的識別。例如，東部季風(fēng)區(qū)夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，土壤含水量因此具有季節(jié)變化，河流與水庫的水位也有季節(jié)變化。一、遙感攝影像片的判讀3、遙感攝影像片的判讀方法可見光黑白像片和黑白紅外像片解譯：形狀和色調(diào)為主要標志彩色像片與彩紅外像片解譯：色彩為主要標志由于大氣散射、吸收對紅外波段攝影影響小，霧霾、煙塵對紅外波段影響也小，相對于黑白像片和彩色像片，信息損失量小。使得黑白紅外像片和彩紅外像片應(yīng)用到許多領(lǐng)域。熱紅外像片的解譯色調(diào):地面溫度的構(gòu)像形狀:被探測地物與背景溫度差異形成“熱分布”形狀大小:地物的形狀和熱輻射特性影響影象的尺寸陰影:目標地物與背景之間的輻射差異造成陰影彩紅外像片彩色像片二、遙感掃描影像的判讀1、常見遙感掃描影像的主要特點及其應(yīng)用MSS影像：不同衛(wèi)星上的波段對比MSS各波段應(yīng)用范圍TM影像：TM影像與MSS影像的對比波段設(shè)置主要應(yīng)用SPOT影像：產(chǎn)品形式主要應(yīng)用1綠、2紅、3近紅外、4短波紅外、全色波段其他遙感影像

二、遙感掃描影像的判讀2、遙感掃描影像特征與解譯方法遙感掃描影像特征：（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。二、遙感掃描影像的判讀遙感影像主要解譯方法：1）先圖外后圖內(nèi)：先了解影像圖框外提供的各種信息。2）先整體后局部：先整體觀察，綜合分析目標地物與周圍環(huán)境的關(guān)系。3）勤對比，多分析：多個波段對比；不同時相對比；不同地物對比。2、遙感掃描影像特征與解譯方法三、微波影像的判讀1、微波影像的特點（1）側(cè)視雷達采用非中心投影方式成像，與攝像機中心投影方式完全不同。（2）微波影像中的分辨率是由成像雷達的距離分辨率和方位向分辨率決定的，它們分別由脈沖的延遲時間和波束寬度來控制的。（3）比例尺在橫向上產(chǎn)生畸變。（4）地形起伏位移。三、微波影像的判讀2、微波影像的應(yīng)用范圍海洋環(huán)境調(diào)查地質(zhì)制圖和非金屬礦產(chǎn)資源調(diào)查洪水動態(tài)監(jiān)測與評估地貌研究與地圖測繪軍事偵察三、微波影像的判讀3、影像解譯標志及地物影像特征（1）色調(diào)：雷達回波強度在微波影像上的表現(xiàn)。（2）陰影：微波影像上出現(xiàn)的無回波區(qū)。（3）形狀：目標地物輪廓或外形的雷達回波在微波影像上的構(gòu)像。自然地物外形不規(guī)則，人造地物外形規(guī)則。（4）紋理：微波影像上的周期性或隨機性的色調(diào)變化。（5）圖型：是某一群體各個要素在空間排列組合的形狀。三、微波影像的判讀4、微波影像的判讀（1）微波與目標地物相互作用規(guī)律隨著地面由平滑表面向粗糙表面過渡，波影像上的色調(diào)則逐漸由深變淺。目標地物幾何特征對微波影像的構(gòu)像具有重要影響。陰影給微波帶來很強的反差和立體感。復(fù)介電常數(shù)是描述物體表面電性能的。（2）微波影像的判讀方法采用由已知到未知的方法；對微波影像進行投影糾正；對微波影像進行立體觀察。四、目視解譯方法直接判讀法:使用的直接判讀標志有色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖案等。對比分析法:同類地物對比分析、空間對比分析、時相動態(tài)對比法。信息復(fù)合法:利用透明專題圖或透明地形圖與遙感圖像復(fù)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。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。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。五、遙感圖像目視解譯步驟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。初步解譯與判讀區(qū)的野外考察初步解譯：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