遥感图像的目视判读.ppt

第7章 遥感图像目视判读,本章内容,71景物特征和判读标志72目视判读的方法和一般过程,遥感技术系统,1）目标物的电磁波特性2）信息的获取（传感器和遥感平台）3）信息的接收4）信息的处理5）信息的应用,武汉 TM 30m,Flat tiger？,判读概念：“判读”或者“解译”（Interpretation）是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取感兴趣的信息。,分为目视解译和计算机解译。目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。运用专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理、验证检查把遥感图象中所包含的地物信息提取和解析出来的过程。,计算机解译：以计算机系统为支撑，利用模式识别技术与人工智能技术，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，完成信息提取的过程。,景物特征和判读标志景物特征：光谱特征、空间特征和时间特征。判读标志：地物在图像上的各种特有的表现形式。可以概括为：色，形，位,色：目标地物在遥感影象上的颜色，包括目标地物的形状、颜色和阴影。形：目标地物在影象上的形状，包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等。位：目标地物在影象上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置和相关布局。时间：不同时间目标地物有变化。,一 光谱特征及其判读标志,光谱特性曲线,光谱响应曲线,(1)光谱特性曲线用反射率与波长的关系表示，(2)波谱响应曲线用密度或亮度值与波段的关系表示，如果不考虑传感器光谱响应及大气等的影响，则波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应(3)地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的。地物在多波段图像上的这种波谱响应就是地物光谱特征的判读标志。,色调Tone,全色遥感图象中从白到黑的密度比例。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分目标。在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。图象上物体的相对亮度或颜色，没有色调的差异，从物体的差异，从物体的形状，大小、纹理不可以识别。目标地物和背景之间必需存在能被人的视觉所分辨的色调差异，目标才能被区分。,颜色Colour,彩色遥感图象中目标地物识别的基本标志。日常生活中目标地物的颜色是地物在可见光波段对入射光选择性吸收与反射在人眼中的主观感受。遥感图象中目标地物的颜色是地物在不同波段中反射或发射电磁波能量差异的综合反映。有真彩色和假彩色组合。,二、空间特征及其判读标志,景物的各种几何形态为其空间特征，它与物本的空间坐标X、Y、Z密切相关，这种空间特征在像片上也是由不同的色调表现出来。它包括通常目视判读中应用的一些判读标志：形状、大小、图形、阴影、位置、纹理、类型等,形状：物体的一般形态、构造和轮廓。人工建筑 必须考虑遥感图象的成像方式大小：地物的尺寸、面积、体积在图像上按比例缩小后的相似性记录。考虑影象的比例尺。,图形（案）：自然或人造复合地物所构成的图形。与物体的空间排列有关，某种形状或关系的重复性。是许多物体的特性，包括自然的和人工的，使物体形成一种图案。,五角大楼QuickBird 影像,纹理：影象上色调变化的频率。纹理由特征单元组成，很小，不易识别。纹理是形状、大小、图案、色调的综合产物。它决定图象特征草丛 总体上看是“光滑的”还是“粗糙的”。阴影：二个作用 提供物体的外形剖面景观。显示了地物侧面形状。侧视雷达热红外图象,2003.2.11麦加QuickBird-2 影像,位置：地物存在的地点以及周围环境。目标地物与其周围环境总是存在一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约。位置：地理位置，相对位置。依据遥感图象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依据。,布局：某一地物与其他地物的关系。地物物体之间存在着密切的物质与能量的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。类型：各大类别组成类型。如水系类型、地貌类型、地质构造类型、土壤类型、土地利用类型等。其他：分辨力，比例尺，图象色调平衡和图象状况等。,三、时间特征及其判读标志,对于同一地区景物的时间特征表现在不同时间地面覆盖类型不同，地面景观发生很大变化。景物的时间特征在图像上以光谱特征及空间特征的变化表现出来,判读标志：可以分为直接判读标志和间接判读标志直接判读标志：能够直接反映和表现目标信息的遥感 包括：色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理，图形。间接标志：能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图象的各种特征，借助它可以判断与某地物属性相关的其他现象。需要丰富的知识背景和严密的逻辑推理,辐射型水系(火山附近),向心型水系(盆地),长方格子状水系(断层),四、影响景物特征及其判读的因素,1.地物本身的复杂性（图 7-5）地物种类的繁多;同一大的类别中有许多亚类、子亚类;各种内在或外部因素的影响.不同类别出现相似或相同的判读标志，而同一类别又出现不同的判读标志。,1）植被 色素的区别：可见光波段（图7-6）细胞结构的区别：红外（图7-7，7-8）叶子的稠密度：近红外（图7-9）含水量：1.3um以后更明显（图7-10）失水导致结构发生变化，近红外反射率下降。）,2）土壤土壤的光谱特性曲线与以下一些因素有关:与其所含水量有机质含量氧化铁含量粘土、砂、粉砂相对百分含量土壤表面的粗糙度有关,（3）水泥沙叶绿素工业污染,2 传感器分辨力的影响,1）空间、几何分辨力 空间分辨力：传感器瞬时视场内所观察到地面的大小。如Landsat MSS图像的空间分辨力（即每个像元在地面的大小）为57m79m；TM图像为30m30m；SPOT图像，多光谱的为20m20m，全色的为10m10m。,几何分辨力几何分辨力：能分辨出的最小地物的大小。假定像元的宽度为a，则地物宽度在3a(海拉瓦)或至少在（康内斯尼）时，能被分辨出来，这个大小称为图像的几何分辨力。,2）辐射分辨力 传感器区分两种辐射强度最小差别的能力。3）光谱分辨力 光谱探测能力，包括：传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。,4）时间分辨力 对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。各种传感器的时间分辨力，与卫星的重复周期及传感器在轨道间的立体观察能力有关。时间分辨力愈短的图像，能更详细地观察地面物体或现象的动态变化。与光谱分辨力一样并非时间越短越好，也需要根据物体的时间特征来选择一定时间间隔的图像。,3.目视能力的影响1）空间分辨能力大约67线对/mm,通过仪器提高。2)灰阶分辨能力 大约十几级灰度，通过反差拉伸、密度分割、伪彩色编码。3)色别与色阶分辨能力 大约50种左右，借助仪器可以分辨13000多种。,眼的空间分辨能力与:眼睛张角（分辨角）影像离人眼的距离照明条件图像的形状反差等有关。,本章内容,71景物特征和判读标志72目视判读的方法和一般过程,7.2目视判读的方法和一般过程,一、目视判读方法1.直接判读法根据遥感图象目视判读直接标志，直接确定目标地物属性和范围。黑白图象：水，河流与湖泊。彩色图象：植被。直接判读标志：色调、颜色、大小、形状、阴影、纹理、图案等。对于边界特征清晰的目标，可以根据形状、图形等标志确定分布范围。,河流与湖泊,2.对比分析法,同类地物对比分析法在同一影象上，由已知地物推断未知目标地物的方法。城市识别城镇的识别与村庄的区别。,空间对比分析法,根据判读区域的特点，选择另一个熟悉的与遥感图象区域特征类似的影象，将两个影像相互分析对比，由已知影像为依据判读未知影象。两张地域相近的影象。注意：对比地域的地理特征基本相似，同一个温度带，干湿情况相差不大。,时相动态对比分析法,利用同一地区不同时间成像的遥感影象加以对比分析，了解同一目标地物动态变化的一种方法。影象上的河流。利用时相动态对比可以进行洪水淹没损失评估，其他灾害的评估。,3.信息复合法,利用专题图、地形图与图象复合等高线对地貌类型、土壤植被有辅助作用关键是配准,4.综合推理法,综合考虑遥感图象多种解译特征，结合生活常识、分析、推断某种地物。铁道与公路,铁路与公路,5.地理相关分析法,根据地理环境中各种要素之间的相互依存、相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。,二、准备工作,明确任务与要求训练判读员收集充足的资料了解图像的来源、性质和质量判读仪器和设备,2.训练判读员,判读员的训练包括判读知识、专业知识的学习和实践训练两个方面。训练包括野外实地勘察，多阅读别人已判读过的遥感图像，以及遥感图像与实地对照，并参与一些典型试验区的判读和分类等，以积累判读经验。,3.收集充足的资料,在判读前应尽可能搜集判读地区的原有的各种资料，以防止重复劳动和盲目性。对原有资料上已有的东西，又没有发生变化或变化不大者，可以很快地从遥感图像上提取出来。集中精力对变化的地区和原来资料上没有记载的地区进行判读。需收集的资料包括历史资料、统计资料、各种地图及专题图，以及实况测定资料和其它辅助资料等等。,4.了解图像的来源、性质和质量,什么传感器获取的？什么日期和地点？哪个波段？比例尺、航高、投影性质?等等。大多卫星遥感像片上印有各种注记，能说明图像的来源、性质等。比如Landsat MSS像片，图像四周有四个“”字为配准符号，并注有经纬度格网，在图像下方与灰度标尺之间有一串文字字母注记。,应清楚了解的是图像的几何分辨力、辐射分辨力、光谱波段的个数和波长区间、时间重复性、像片的反差、最小灰度和最大灰度等。,更详细的说明可以从MSS磁带的头记录中读出。其它卫星像片也有类似的注记说明，航空像片的说明可查阅飞行和摄影记录以及摄影处理的记录说明。除了了解像片的注记说明外，还应掌握各波段像片特性，以便选取最有利的波段进行判读。,例如,MSS4波段，对清澈的浅水透射能力较强，可用于1015m深的湖水和近海的水深探测，对于描绘浅滩和暗礁很有利MSS5波段用于人文方面的判读较有利，如城市、道路、新建区、采石场，因红色光散射较小，有这些地物的地区图像反差较好。MSS-5对混浊水，如泥沙注入清沏湖水现象显示也很清楚，还对地貌和地质体的显示较清楚。MSS6和MSS7强调植物、水和陆地的边界以及土地类型等。,5.判读仪器和设备,像片判读设备一般用于三个基本目的：像片观察、像片量测和像片转绘像片观察设备比较简单，一般可用放大镜和各种立体镜，在彩色合成仪和伪彩色密度分割判读分析仪上观察更好。,由于计算机图像处理系统的发展，现在目视判读大多在计算机屏幕上进行，用影像合成、叠加、融合及增强等各种手段，使影像上的信息显示得特别清楚，在与地图叠加时可比较和分析，进行修测和更新，也可直接用鼠标在屏幕上绘图.目前大多软件中可以建立注记层，矢量层或专题层，将影像放在背景上，直接利用工具箱中的各种功能将判读结果绘在透明的注记层、矢量层或专题层上,三、判读的一般过程,发现目标描述目标识别和鉴定目标野外验证和补判清绘和评价目标,1 发现目标,根据图上显示的各种特征和地物的判读标志，先大后小，由易入难，由已知到未知，先反差大的目标后反差小的目标，先宏观观察后微观分析等，并结合专业判读的目的去发现目标。,有些地物或现象应通过使用间接判读标志的方法来识别。直接的判读标志+间接判读标志识别。例如:矿藏的遥感探测，要通过一些地质构造类型、地貌类型、土壤类型甚至植物生长的变异状态等间接标志来推断。,2 描述目标,发现的目标，应从光谱特征、空间特征、时间特征等几个方面去描述。因为各种地物的这些特征都各不相同，通过描述，再与标准的目标特征比较，就能判读出来。将描述的标准目标特征，分门别类地列记下来，形成一览表，即建立判读标志，作为判读的依据。,判读目标特征一览表,3 识别和鉴定目标,识别:利用已有的资料、对描述的目标特征，结合判读员的经验，通过推理分析（包括必要的统计分析）将目标识别出来,1）对比分析对比分析包括多波段、多时域图像、多类型图像的对比分析和各判读标志的对比分析。多波段图像对比有利于识别在某一波段图像上灰度相近但在其它波段图像上灰度差别较大的物体；多时域图像对比分析主要用于物体的变化繁衍情况监测；而多各个类型图像对比分析则包括不同成像方式、不同光源成像、不同比例尺图像等之间的对比。,3）参数分析参数分析是在空间遥感的同时，测定遥感区域内一些典型物体（样本）的辐射特性数据、大气透过率和遥感器响应率等数据，然后对这些数据进行分析，达到区分物体的目的。大气透过率的测定可同时在空间和地面测定太阳辐射照度，按简单比值确定。仪器响应率由实验室或飞行定标获取。,这些数据判定未知物体属性可从两个方面进行。其一，用样本在图像上的灰度与其他影像块比较，凡灰度与某样本灰度值相同者，则与该样本同属性；其二，由地面大量测定各种物体的反射特性或发射特性，然后把它们转化成灰度。然后根据遥感区域内各种物体的灰度，比较图像上的灰度，即可确定各类物体的分布范围。,鉴定:1)野外选择一些试验场进行鉴定，或用随机抽样方法鉴定。鉴定后要列出判读正确与错误的对照表，最后求出判读的可信度水平2)利用地形图或专用图在确认没有变化，图上可靠的区域对判读结果进行鉴定3)还可以使用一些统计数据加以鉴定。,4、清绘和评价目标图上各种目标识别并确认后应清绘成各种专题图。对清绘出的专题图可量算各类地物的面积，估算作物产量和清查资源等，经评价后提出管理、开发、规划等方面的方案。,