遥感图像处理第6讲目视解译制图.ppt

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1、遥感图像处理第6讲目视解译制图,目视解译与制图,遥感图像处理第6讲目视解译制图,目视解译与制图,遥感图像目视解译原理 遥感图像目视判读 遥感影像制图简介,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像解译,遥感图像解译（Imagery Interpretation）是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。遥感图像解译分为两种： (1)目视解译，又称目视判读，或目视判译，它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器，在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。 (2) 遥感图像计算机解译，又称遥感图像理解（Remote Sensing Imagery Understanding），它以计算机系统为支撑环境，利

2、用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征（颜色、形状、纹理与空间位置），结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,目视解译是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能。 遥感图像处理和计算机解译的结果，需要运用目视解译的方法进行抽样核实或检验。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目视解译原理,在遥感图像上根据哪些具体标志来判读、识别出这些地物信息 即识别特征（判读标志）：遥感图像上的不同地物所具有的不同影像特征，如色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、

3、图型、相关布局等。 直接判读标志为能在影像上直接看到的可供判读用的影像特征是目标地物的物理特征和几何特征在影像上的直接表现。它包括：色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型等要素。通常在目视判读中主要运用上述直接判读标志，其中形状和色调是基本的判读标志。 间接判读标志为运用某些直接判读标志间接推断出与某现象的属性相关的其他现象。,遥感图像目标地物的识别特征,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物特征 遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。按其表现形式的不同，目标地物特征可以概括分为3类： 色：指目标地物在遥感影像上的颜色，这里包括目

4、标地物的色调、颜色和阴影等； 形：指目标地物在遥感影像上的形状，这里包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等； 位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，这里包括目标地物分布的空间位置、相关布局等；,1 直接解译标志,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 色调（tone）：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。,图像上的色调从白到黑是逐渐变化的，在目视判读中，普通黑白航空像片上的色调一般可划分为白、灰白、浅灰、灰、深灰（暗灰）、浅黑、黑7级灰阶。自然界各种颜色的物体在全色黑白像片上表现为不同的色调。,干燥的土（或砂砾）色调发白，而潮湿的土（或砂砾

5、）色调发黑。光滑表面在图像上的色调比粗糙表面浅，如耕地中的小路，其色调就比耕地浅。向阳面色调浅，背光面色调深。无光泽的粗糙表面往往呈均匀的灰色调。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,物体颜色与黑白影像色调的一般关系表：,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,北京故宫博物院与护城河之间的色调差异。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 颜色（colour）：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。人眼具有很高的区分色彩能力，将遥感图像赋予颜色，能够充分显示地物的差异，如森林及农作物看上去同为绿色，由于存在微小色差，有经验的目视解译人员仍

6、然能判别出树种及作物的种类。 多光谱遥感图像上的颜色可以根据需要在图像合成中任意设定显示方式。 每个波段赋予的颜色可以根据需要来设置。按照遥感图像与地物真实色彩的吻合程度，可以把遥感图像分为假彩色图像和真彩色图像。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,假彩色图像上地物颜色与实际地物颜色不同，它有选择地采用不同的颜色组合，目的是突出特定的目标物。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 阴影（shadow）：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影形状、大小可判读物体的性质或高度，如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层建筑物等的高度及结构。阴影

7、笼罩下的树木及建筑物往往会使目标模糊不清，甚至丢失。,阴影有两种： 本影是地物未被阳光直接照射到的阴暗部分在图像上的影像。本影反映了物体受光面与背光面的色调差异，所以本影有助于获得立体感。 落影是物体投射在地面上的影子（如树影、云影等）在图像上的构像，所以称为投落阴影。落影可以显示出物体的侧面形状，并有助于量测物体的高度。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 形状（shape）：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。如飞机场、港湾设施在遥感图像中均具有特殊形状。用于判读的图像通常多是垂直拍摄的，遥感图像上表现的目标地物形状是顶视平面图，它不同于我们日常生

8、活中经常看到的物体形状。 由于成像方式的不同，飞行姿态的改变或者地形起伏的变化，都会造成同一目标物在图像上呈现出不同的形状。解译时必须考虑遥感图像的成像方式。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 纹理（texture）：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。如航空像片上农田呈现的条带状纹理。 纹理在高分辨率像片上可以形成目标物表面的质感，在视觉上看上去显得平滑或粗糙，幼年林看上去像天鹅绒样平滑，成年的针叶树林看上去很粗糙。纹理可以作为区别地物属性的重要依据。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,根据纹理区分不同的地物类型,遥感

9、图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 大小（size）：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可以推断物体的属性，有些地物如湖泊和池塘，主要依据它们的大小来区别。 判读地物大小时必须考虑图像的比例尺。根据比例尺的大小可以计算或估算出图像上物体所对应的实际大小。影响图像上物体大小的因素有地面分辨率、物体本身亮度与周围亮度的对比关系等。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,这张分辨率为1米的纽约曼哈顿的卫星照片，是 2000年6月30日由空间图像公司的 IKONOS 卫星拍摄的。这张图像是从南方拍摄

10、的，中间是 110 层高的世界贸易中心的双塔。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,2001年9月12日,2001年9月15日,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,目标地物识别特征 位置（site）：指目标地物分布的地点。目标地物与其周围地理环境总是存在着一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约。位置是识别目标地物的基本特征之一，例如水田临近沟渠。 位置分为地理位置、相对位置。依据遥感图像周框注记的地理经纬度位置，可以推断出区域所处的温度带，依据相对位置，可以为具体目标地物解译提供重要判据，例如位于沼泽地的土壤多数为沼泽土。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地

11、物的识别特征,目标地物识别特征 图型（pattern）：目标地物有规律的排列而成的图形结构。例如住宅区建筑群在图像上呈现的图型，农田与周边的防护林构成的图型，以这种图型为线索可以容易地判别出目标物。 相关布局（association）：多个目标地物之间的空间配置关系。地面物体之间存在着密切的物质与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。例如，学校教室与运动操场，货运码头与货物存储堆放区等都是地物相关布局的实例。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,根据图形和相关布局区分不同的地物类型,遥感图像处理第6讲目视解译制图,1 间接解译标志,遥感图像目标地物的识别特征,像片上河流边滩、沙嘴和心滩

12、的形态特征是确定河流流向的间接解译标志,遥感图像处理第6讲目视解译制图,1 间接解译标志,遥感图像目标地物的识别特征,像片上呈线状延伸的陡立三角面地形，是推断存在地质断层的间接标志,遥感图像处理第6讲目视解译制图,1 间接解译标志,遥感图像目标地物的识别特征,另可根据有代表性的植物类型推断当地的生态环境，存在寒温带针叶林说明该地区属于寒温带气候。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目标地物的识别特征,总之地面各种目标地物在遥感图像中存在着不同的色、形、位的差异，构成了可供识别的目标地物特征。 目视解译人员依据目标地物的特征，作为分析、解译、理解和识别遥感图像的基础。,遥感图像处理第6讲目

13、视解译制图,目视解译的认知过程,遥感图像知觉形成的客观条件 遥感图像的认知过程,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像知觉形成的客观条件,色调完全均一或颜色完全相同的图像是不能产生图像知觉的，目视判读遥感图像时，只有在遥感图像上存在着颜色差异或者色调差异时，并且这种差异能为判读者视觉所感受，才有可能将目标地物与背景区别开。这是图像知觉形成的客观条件。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像的认知过程,遥感图像解译是一个复杂的认知过程，对一个目标的识别，往往需要经历几次反复判读才能得到正确结果。概括来说，遥感图像的认知过程包括2个过程 自下向上： 信息获取 特征提取 识别证据积累过程 自上向

14、下： 特征匹配 提出假设 目标辨识过程。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像的认知过程,自上向下过程 例如，一幅山地TM假彩色图像，一般都是西北坡是阴坡（暗色调），东南坡是阳玻（明亮色调），从不同方向观察，地表起伏状况是不同的，因此，没有经验的解译者会把山脊线作为河谷。在目视解译过程中，观察者必须了解影像中太阳光源的照射方向，并把它同视觉表象空间坐标基轴配准，逆着太阳光源的照射方向观察，才能把一幅山地TM假彩色图像上的地貌类型准确辨识。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像的认知过程,实践证明：解译专家判读经验越丰富，对判读区域越熟悉，他识别图像上各种地物的能力越强。因此，遥感图像目

15、视判读必需重视图像解译实践和判读知识的积累，这是提高遥感图像目视判读质量的必经之路。 对遥感图像目视判读认知过程的分析，有助于指导遥感图像目视解译，也为计算机解译中使用专家系统方法提供了认知基础。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像目视判读,遥感摄影像片的判读 遥感扫描影像的判读 微波影像的判读 目视解译方法与基本步骤,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的种类 遥感摄影像片的特点与解译标志 遥感摄影像片的判读方法,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的种类 遥感探测中采用了多种遥感摄影像片，常见的包括可见光黑白像片、黑白红外像片、

16、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片和热红外摄影像片。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的种类 可见光黑白像片感光范围在可见光范围之间，其明暗色调与人们日常熟悉的真实景物明暗色调近似，与真实景物相比，像片上反差稍低，加上黑白像片多为航空像片，具有高分辨率，像片上的各种目标地物与现象很容易为人们判读。 黑白红外像片由于感光范围在范围近红外波段之间，像片上看到的地物色调，与人们日常熟悉的真实景物不同，它的明暗色调是由地物在近红外波段反射率强弱所决定的。植被类型在近红外波段具有较高的光谱反射率，水体在近红外波段具有较底的光谱反射率,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感

17、摄影像片的判读,遥感摄影像片的种类 彩色像片采用的胶片乳剂分别对可见光范围内的蓝光、绿光和红光敏感。彩色胶片上记录的影像信息，经过显影洗印后获得的像片能够达到或接近天然彩色。它与人们日常熟悉的真实景物色彩非常相似，因此利用彩色像片解译要比黑白全色像片更加容易。 彩红外像片的胶片乳剂分别对绿色、红色和近红外光敏感，经过显影洗印后获得的彩红外像片上各种地物颜色与人们日常熟悉的真实景物不同。原来的绿色地物被赋予蓝色，原来的红色地物被赋予绿色，反射红外线的地物被赋予红色。 水呈现向兰色或发黑，而绿色植被呈现品红至红色,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的种类 多波段摄影像

18、片，包括航空和航天两种类型。这种像片的优点是可以利用地物在不同波段具有不同的电磁波反射率和吸收率的特点，通过多波段黑白像片的比较来识别地物目标。它也可以选取同一地区三个波段像片进行组合，合成彩色图像来增强目标地物与背景之间的对比度。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的特点与解译标志 摄影像片的特点 遥感摄影像片绝大部分为大中比例尺像片，在像片中各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨，这为解译者提供了更多的依据。 遥感摄影像片绝大部分采用中心投影方式成像，对于没有经过正射纠正的遥感摄影像片，其边缘分布的高耸楼房或起伏形状的物体，其形状会有明显的变形。 从航空像片

19、上看到的是地物的顶部轮廓，这与我们日常生活中观察目标地物的视角不同。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的特点与解译标志 摄影像片的解译标志 解译标志（又称判读标志）是指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征，这些特征能帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。 解译标志： 直接判读标志 色、形、位 间接解译标志 地理相关或专业知识来判断地物,遥感图像处理第6讲目视解译制图,（1）可见光黑白像片和黑白红外像片解译,遥感图像处理第6讲目视解译制图,（2）彩色像片与彩色红外像片解译,遥感图像处理第6讲目视解译制图,彩色像片,彩色红外像片,遥感图像处理第6讲目视解译

20、制图,（3）热红外像片的解译,自然界中的物体温度高于0K（273）时都不停的向空间发射电磁波。在常温条件下，其发射的电磁波主要集中在红外波段。热红外波段有3.35.5m（中红外）和814m（远红外）两个重要的大气窗口。由于814m波段包含了地球表面平均温度下辐射通量的最大强度，所以热红外扫描成像多选用这个大气窗口。长波红外辐射与物体温度密切相关，一般称为热辐射。热红外图像实质上是地表辐射温度分布图。热红外图像以灰度来表示地物的热辐射强度。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的判读方法 热红外像片的直接解译标志 色调：是地物亮度温度的构像。判读热红外像片时，关键是要

21、细致区分影像色调的差异。影像的不同灰度表征了地物不同的辐射特征。影像正片上深色调代表地物热辐射能力弱，浅色调代表地物热辐射能力强。各种地物热辐射状况的不同，在影像上形成了深浅不同的色调，这是判别地物的基础。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感图像处理第6讲目视解译制图,地物温度高热辐射强度大，影像色调就浅，如高炉、火光等热源，影像往往呈白色调；温度低热辐射强度小，影像色调就深，如土地的温度较低，无论白天或夜间成像，均呈深浅不等的灰色调。白云岩和灰岩在黑白全色航空像片上色调相近，差异小，不容易区分，但在上午6时的热红外图像上，由于它们的比热不同，白云岩比灰岩温度高，而显出色调的区别。,遥感图像

22、处理第6讲目视解译制图,遥感图像处理第6讲目视解译制图,这是一组反映森林火灾的热红外图像，其中“1”表示白色调异常是火灾蔓延的燃烧区；“2”是大火燃烧过的高温区；“3”表现为绿色调是尚未燃烧的森林；“4”为裸露的基岩陡壁。图像为1977年5月大兴安岭白天的图像。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,这是一组反映洪积扇形态的热红外图像。是通过对水体在白天和夜晚与周围环境温度的差异，来反映洪积扇水系分布的情况，从而反映洪积扇形态。上图为白天图像，下图为夜间图像。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的判读方法 热红外像片的直接解译标志 地物大小：地物的形状和热辐射特性影响物

23、体在热红外像片上的尺寸。当高温物体与背景具有明显热辐射差异时，即使很小的物体，如正在运转的发动机、高温喷气管、较小的火源，都可以在热红外像片上表现出来。由于高温物体向外辐射热源，因此其在影像中的大小往往比实际尺寸要大。但地物与背景之间温差很小时，地物的大小不易辨识。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,白天,夜间,热红外像片的判读，不同于其他的摄影像片，要掌握其形成机制和原理,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的判读方法 热红外像片的直接解译标志 阴影：热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间辐射差异造成的，可分为冷阴影和暖阴影两种。例如，在烈日下飞

24、机停放在飞机场，飞机遮挡了阳光直射，飞机下面被遮挡的地面与阳光直射的停机场接收的太阳辐射不同，它们发射的热辐射强度也不同。当飞机发动机发动时，高温热气流冲出，在地面留下很强的热辐射。飞机起飞后对机场进行热红外摄影，可以在像片上看到飞机喷气尾流在地面形成的喷雾状白色调阴影（热阴影），以及飞机在地面上留下的黯黑色轮廓（冷阴影）。热红外像片上的军事目标阴影在军事侦察上是十分有价值的。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,热红外像片的阴影,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感摄影像片的判读,遥感摄影像片的判读方法 据有关研究，夜间的热红外航空像片比白天的解译效果要好，黎明前的热红外像片

25、效果最佳，这因为夜间不受太阳辐射的干扰，热红外像片上色调差异主要取决于地物的温度和辐射热红外线的能力。 应当指出，天气状况对自然地物色调特征会造成一定影响。例如，连续的阴天，使得地物之间温差大大减小，不同地物的差异难以在热红外影像上反映出来。大风会使物体表面热量散失，温度下降，地物色调特征不明显，或产生地物热影像位移等现象。相比之下，具有人工热源的人造地物，例如海洋上行驶的客轮，受气象条件的影响较小，其热成像比较稳定。目前，一些地球卫星也提供热红外遥感影像，其判读方法类似热红外航空像片，但影像分辨率低于热红外航空像片。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感扫描影像的判读,常见遥感扫描影像的主要

26、特点 遥感扫描影像特征与解译方法,遥感图像处理第6讲目视解译制图,MSS影像：是多光谱扫描仪获取的影像。以64级辐射亮度来记录描述不同地物的光谱特性。,常见遥感扫描影像的主要特点,遥感图像处理第6讲目视解译制图,MSS影像的特点,遥感图像处理第6讲目视解译制图,TM影像的特点,遥感图像处理第6讲目视解译制图,SPOT 5,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感扫描影像特征与解译方法,遥感扫描影像特征 目前经常使用的遥感扫描影像都是卫星遥感影像，如 MSS、TM和SPOT遥感图像，这些影像具有以下特征： 宏观综合概括性强 信息量丰富 动态观测,遥感图像处理第6讲目视解译制图,遥感扫描影像特征与解译

27、方法,主要解译方法 遥感扫描影像的判读，要遵循“先图外、后图内，先整体、后局部，勤对比，多分析”的原则。 “先图外、后图内”是指遥感扫描影像判读时，首先要了解影像图框外提供的各种信息，即：图像覆盖的区域及其所处的地理位置；影像比例尺；影像重叠符号；影像注记；影像灰阶。了解图外相关信息后，再对影像进行判读。 判读时遵循“先整体，后局部”的原则，作整体的观察，了解各种地理环境要素在空间上的联系，综合分析目标地物与周围环境的关系。 鉴于多光谱扫描影像可以同时获取多个波段的扫描图像，因此，必须遵循“勤对比，多分析”判读原则，在判读过程中进行多波段、多时相、不同地物的对比分析：,遥感图像处理第6讲目视解

28、译制图,目视解译方法与步骤,目视解译方法 遥感影像目视解译方法是指根据遥感影像目视解译标志和解译经验，识别目标地物的办法与技巧。常用的方法有以下几种： 直接判读法 对比分析法 信息复合法 综合推理法 地理相关分析法,遥感图像处理第6讲目视解译制图,目视解译方法与步骤,遥感图像目视解译步骤 初步解译与判读区的野外考察 初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。 在室内初步解译的工作重点是建立影像解译标准，为了保证解译标志的正确性和可靠性，必须进行解译区的野外调查。野外调查之前，需要制定野外调查方案与调查路线。 在野外调查中，为了建

29、立研究区的判读标志，必须做大量认真细致的工作，填写各种地物的判读标志登记表，以作为建立地区性的判读标志的依据。在此基础上，制订出影像判读的专题分类系统，根据目标地物与影像特征之间的关系，通过影像反复判读和野外对比检验，建立遥感影像判读标志。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,目视解译方法与步骤,遥感图像目视解译步骤 室内详细判读 在专题内容判读中，除了遵循“全面观察、综合分析”的原则外，在解译中还应该做到：统筹规划、分区判读，由表及里，循序渐进，去伪存真，静心解译。 室内详细判读过程中，对于复杂的地物现象，可以综合运用各种解译方法，可以避免一种解译方法固有的局限性，提高影像解译质量。 无论应用何

30、种解译方法，都应把握目标物体的综合特征，重视解译标志的综合运用，提高解译质量和解译精度。对于有经验的目视解译人员来说，还可以利用遥感影像成像时刻、季节、遥感影像种类和比例尺等间接解译标志来识别目标地物，提高解译的准确性。 在详细判读过程中，要及时将解译中出现的疑难点、边界不清楚的地方和有待验证的问题详细记录下来，留待野外验证与补判阶段解决。,遥感图像处理第6讲目视解译制图,目视解译方法与步骤,遥感图像目视解译步骤 野外验证与补判 野外验证指再次到遥感影像判读区去实地核实解译的结果。主要内容包括两方面： 检验专题解译中图斑的内容是否正确。 验证图斑界线是否定位准确，并根据野外实际考察情况修正目标地物的分布界线。 疑难问题的补判是对室内目视判读中遗留的疑难问题的再次解译。其方法是根据解译过程中的详细记录，找到疑难问题的地点，通过实际观察或调查，确定其地物属性。若疑难问题具有代表性，应建立新的判读标志。根据野外验证情况，对遥感影像进行再次解译。,