遥感图像目视解译和制图.ppt

第5章 遥感图像目视解译与制图,可分为：目视解译和计算机解译,遥感图像解译（image interpretation）,一般应先建立目视解译标志，然后根据解译标志进行解译,目视解译：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地物信息的过程。,目视解译目的：从遥感图像中获取所需的地学信息。（有哪些地物，分布在哪，数量统计）,图像解译：是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。,1、目视解译标志,目标地物的影像特征（1）色（2）形（3）位解译标志：能够反映和表现目标地物信息的各种影像特征。,常用的解译标志有：色调/颜色；形状；纹理；图型；位置；阴影；大小；相关布局。,5.1 遥感图像目视解译原理,IKONOS 图像,地区：上海浦东,分辨率：1 m,采集时间：2000年 3月26日,http/,（1）色调,色调：全色遥感图像上由白到黑的密度比例，也叫灰度。,判读前可进行反差调整和彩色增强,反映不同地物对光的反射能力，反射越强，色调越亮，反射越弱，色调越暗。,如黑白照片上，以柏树为主的针叶林，呈浅黑灰色，以山毛榉为主的阔叶林，呈灰白色。,（2）颜色：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。（真彩色、假彩色）,判读前可进行反差调整和彩色增强,人眼对彩色的分辨能力比对黑白的分辨能力强很多。,（3）形状（shape）：目标地物在影像上呈现的外部轮廓。,（4）纹理：(texture),常用平滑、粗糙、中等粗糙等描述,纹理：遥感图像中目标地物内部色调有规则变化形成的影像结构。,（5）图型(pattern),河滩,目标地物有规律的排列而形成的图形结构,（5）位置(site)目标地物分布的地点,水电站,操场看台,（6）阴影(shadow),根据阴影形状和大小，可判读出物体的性质和高度。,（7）大小（size）,如区分池塘和湖泊。考虑影像比例尺,（8）相关布局（Association）,多个目标地物之间的空间配置关系。如学校教室与操场、水田与沟渠、货运码头和货物存储堆放区等。,2、目标解译的认知过程（1）遥感图像知觉形成的客观条件客观条件:图像上存在颜色差异或色调差异,并且这种差异能为判读者所感受.遥感图像上颜色差异或者色调的差异达到一定程度时，目标地物就容易与背景产生对比，形成形状和纹埋等特征,（2）遥感图像的认知过程自下向上过程图像信息获取特征提取识别证据选取(认识事物)自上向下过程特征匹配提出假设图像辨识若个别地物仍无法识别，可实地调查，建立解译特征，然后识别,3、遥感图像目视解译方法,（1）直接判读法,如在黑白可见光相片上，水的反射率低，呈现灰黑到黑色，可根据色调判别出水体，然后根据形状，判别是河流或湖泊。又如在假彩色影像上植被呈现红色，可根据颜色直接判读植被。,（2）对比分析法,多波段图像对比某波段灰度相近，而另一波段灰度差别较大的物体多时相图像对比主要用于物体的变化情况监测；多解译标志对比一个或几个解译标志相近，通过多个解译标志对比进行解译,（3）综合推理法,综合考虑图像多种解译特征，结合生活常识，分析推断某种目标地物的方法。如：铁道延伸至大山脚下突然中断，可推断出隧道的存在。,由植被类型可推断出土壤的类型热带雨林砖红壤性红壤亚热带常绿阔叶林红壤或黄壤森林草原植被黑钙土荒漠草原灰钙土,(4)信息复合法:,利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。,(5)地理相关分析法:,根据地理环境中各种地理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。,4、遥感图像目视解译步骤,（1）准备工作。明确解译任务与要求；收集与分析有关资料；选择合适波段与恰当时相的遥感影像。（2）初步解译和判读区的野外考察（建立解译标志）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。野外考察：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，制定出影像判读的专题分类系统，建立遥感影像解译标志。,4、遥感图像目视解译步骤,（3）室内详细判读 统筹规划、分区判读，由表及里、循序渐进，去伪存真、静心解译。（4）野外验证与补判野外验证包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志.疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译。,4、遥感图像目视解译步骤,（5）目视解译成果的转绘与制图 一种是手工转绘成图；一种是在精确几何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。,一、航空像片的信息提取,1、航空像片的特点：航空像片一般用摄影的方法获得，航高在10km以内的对流层。航空像片的比例尺大、分辨率高，各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨，常用直接判读法和对比分析法。绝大部分采用中心投影，可以看到地物的顶部轮廓,5-2 遥感图像目视解译基础,2、航空像片的种类,可见光黑白像片；黑白红外像片彩色像片彩红外像片多波段摄影像片以彩红外像片居多。判读时应根据不同类型像片的成像特点，结合地物光谱进行判读。,？为什么彩红外像片比彩色像片应用更广泛。,3、主要判读标志 形状；大小；色调/颜色；阴影；组合图案/纹理结构。,（1）居民地和道路的判读城市居民地的判读特点：房屋稠密，面积较大，建筑物排列整齐，能判读建筑物的形状、高度和周边环境。农村居民地的判读特点：小而分散，有农田包围，能判读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。道路的判读特点：线状分布，色调较亮。,4、主要地类判读,（2）水体的判读河流判读：界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。湖泊的判读：轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形状、面积。海域的判读：能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、低潮位置。,（3）地貌的判读,利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌、火山地貌等。,（4）植被的判读判读标志为：色调/色彩和纹理结构。纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。地物的性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性质。以判读植物群落为主。,5、航空像片的立体观察立体观察的原理：什么是立体观察：用肉眼或借助光学仪器（立体镜），对有一定重叠率的像对进行观察，可以获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察。眼睛观察立体的原理：（1）眼睛的结构：相当于一架能自动调节焦距和光圈的摄像机。（2）立体的形成：取决于双眼观察。,立体观察的像对,像对：从相邻两摄影站对同一地区摄取的两张像片，称为像对。也可看成是空间光学立体模型。像对立体效果的形成过程：空间物体空间物体的左右像对生理视差产生立体感觉恢复空间物体的立体模型。航摄立体像对：航向60%的重叠，使同一地物在相邻两像片上都有影像，构成了像对，通过立体镜的立体观察，可建立地物的空间立体模型。,像对立体观察的条件,（1）必须是航摄立体像对；（2）像对的比例尺差不得大于15%；（3）两眼分别看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像；（4）同名地物点的连线与眼基线平行。,立体观察的应用,像片判读。立体量测摄影测量学（Photogrammetry):如 地形测绘，即测量高程和平面坐标。,二、卫星图像的信息提取,卫星遥感以多波段为主，判读前先进行彩色增强处理，提高目视判读的分辨率。判读方法主要是对比分析和地物纹理特征。高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后，与航空像片的判读方法类似。如IKONOS，QuickBird。,（一）Landsat卫星图像特征光谱特性：（1）不同的地物对电磁波的反射存在着差异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。（2）同一地物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。反映在图像上表现为色调不同。这叫做地物的光谱效应。MSS的光谱效应。MSS4：0.50.6m，对水体有一定的透视能力，能判读出水下地形。,MSS5：0.60.7m，对水体有一定的透视能力，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死树和活树，活树色调较深。MSS6：0.70.8m，水体为暗色，对地物的湿度有明显反映；能反映植物的健康状况。MSS7：0.81.1m，与MSS6相似，但水体更黑，湿地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。MSS8：10.412.6m，反映地物的热辐射性质。地表温度高，热辐射就强，色调就浅。,TM的光谱效应,TM1对水体有较强的透视能力。TM2-TM4与MSS4-MSS6相似。TM5，TM7属于近红外波段，对岩石有明显的区分能力，对植物也有明显的反映，属于反射峰值。TM6与MSS8相同。ETM+,除PAN波段外，其余与TM相同。,（二）水体判读水体在卫星图像上要较其他地物容易判读。尤其在近红外波段的影像上，由于水体对近红外的强烈吸收，水体为黑色，与周围地物的界限很清楚。湖、河、海以其外部形态，很容易区别。水中的泥沙含量等状况，在可见光短波影像上有显示。一般水浅或含沙量大的色调浅。水体明显易判的特点，常作为其他地物定点定位的标志。,（三）地貌的判读地貌在卫星图像判读时是较为直观的要素。卫星图像的比例尺小，能反映大的地貌形态特征，如平原、山地、丘陵。能判读主要的地貌类型及范围，如风沙地貌、黄土地貌、冰川地貌、火山地貌、流水地貌等。,盆地,（四）植被的判读卫星图像上，植被是群体的特征，不能反映个体的形态，只能判读出植被的类型、生长状况、分布范围。植被类型的判读要依据纹理结构和色调，并要有该地植物群落组成和植被分类图等资料，要经过实地调查和验证。植被的判读一般要用多波段合成的图像，如标准假彩色合成图像。在该图像上植被为红色。,（五）城镇与道路的判读城镇的光谱是建筑物和水泥下垫面的综合反映，与周围环境的反差较大，能判读出城镇的外形和面积。城镇的内部结构的判读，取决于图像的分辨率。道路呈长条状，故提高了分辨率，一般能判读出形态和长度，区分道路的等级。,（六）土地覆盖与土地利用的判读土地覆盖与土地利用的含义大同小异。图像反映出来的是地表覆盖状况，该状况的类型根据土地分类标准而定。我国土地分类：一级大类统一，二级各地确定。一级类型：耕地林地草地园地居住用地工矿用地交通用地水域特殊用地难利用地。,5-3 遥感制图,遥感影像地图：以遥感影像和一定的地图符号来表示制图区域地理空间信息的地图。,分类 普通影像地图：综合全面反映一定制图区域自然要素和社会经济要素 专题影像地图：突出表示一种或几种自然要素或社会经济要素，如土地利用专题图、植被类型图,特点：信息丰富、直观形象、现势性强,具有一定的数学基础。,一、遥感影像地图,遥感影像地图的发展,1、电子影像地图2、多媒体影像地图3、立体全息影像地图,二、常规制作遥感影像图步骤1、影像地图设计2、遥感影像的选择、处理和识别3、选取地理基础底图4、影像几何纠正5、套合地图基本要素6、遥感影像地图印制,1、影像地图设计,影像地图设计主要包括：（1）根据用图的要求恰当地选择影像地图内容（2）探讨自然与社会现象的专题表示方法（3）影像资料的分析和制图数据的处理（4）设计地图图面配置、质量管理措施等。,2、遥感影像的选择、处理和识别,遥感影像的选择、处理和识别是提高影像制图质量与精度的关键，对于不同专题影像地图来说，选择恰当时相和波段是至关重要的。为了增加遥感影像的可读性，需要对选定的遥感影像进行增强处理或除噪，并对专题内容进行目视解译。,3、选取地理基础底图,地理基础底图是遥感影像制图的基础，可用来对遥感影像进行校正。遥感制图一般选取地形图作为地理基础底图。因为地形图具有统一的大地控制基础、地图投影、分幅编号、规范和图式，能全面综合反映制图区域的自然要素和社会经济现象。一般说来，地理底图的比例尺要和遥感图像制图的比例尺一致。,4、影像几何纠正,光学机械校正多项式校正,5、套合地图基本要素,遥感影像图上套合地图基本要素，例如经纬网、高程点、等高线、交通网、居民点等，利用摄像仪或复照仪对影像图和线划注记版摄像，形成遥感影像地图彩色负片，利用负片可以洗印遥感影像地图正片,计算机辅助制图是在计算机系统支持下，根据地图制图原理，应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术，实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法。,三、计算机辅助制图,1、遥感影像信息选取与数字化2、地理基础底图的选取与数字化3、遥感影像几何纠正与图像处理4、遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接5、地理基础底图与遥感影像复合6、符号注记图层生成7、影像地图图面配置8、遥感影像地图制作与印刷,计算机辅助制图的一般过程,1、遥感影像信息选取与数字化选取合适时相、恰当波段的遥感图像需要镶嵌时宜选用同一颗卫星获取的图像或胶片，非同一颗卫星图像时，也应选择时相接近的影像或胶片，检查所选的影像质量，制图区域范围内不应有云或云量低于10。对航空像片或影像胶片需要数字化。扫描的图像反差应适中，尽量保持原图像信息不损失，不产生灰度拖尾现象。,2、地理基础底图的选取与数字化地理基础底图一般应选取地形图。地理底图数字化：图面质量检查。（变形情况和清晰情况底图数字化,3、遥感影像几何纠正与图像处理几何纠正的目的是提高遥感影像与地理基础底图的复合精度，遥感影像几何纠正精度与在影像和地形图上选取同名地物控制点密切相关。选取原则：尽量选取相对永久性地物所选地物控制点应均匀分布，一景遥感影像范围内的地物控制点不少于20个。进行影像几何纠正，纠正的影像应附有地理坐标，图像的灰度动态范围可不做调整。图像处理的目的是消除影像噪音，去除少量云朵，增强影像中的专题内容。,4、遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接镶嵌原则：镶嵌时，要注意使镶嵌的影像投影相同、比例尺一致，有足够的重叠区域。图像的时相应保持基本一致，尤其季节差不宜过大。多幅图像镶嵌时，应以最中间一幅图像为基准，进行几何拼接和灰度平衡，以减少累积误差。镶嵌结果在整体质量满足要求，但局部的几何和灰度误差不符合要求时，应对图像局部区域进行二次几何校正和灰度调整。,质量要求：在不同影像之间接缝处几何位置相对误差不大于1个像元。图像之间灰度过渡平缓、自然，接缝处过渡灰度均值不大于两个灰度等级并看不出拼接灰度的痕迹。图像范围应满足使用要求，灰度反差适中，有良好视觉效果。镶嵌后的影像应是一幅信息完整、比例尺统一和灰度一致的图像。,5、地理基础底图与遥感影像复合遥感影像与地理底图的复合是将同一区域的图像与图形准确套合，但它们在数据库中仍然是以不同数据层的形式存在的。目的：提高遥感影像地图的定位精度和解译效果。操作流程如下：利用多个同名地物控制点作卫星数字影像与数字底图之间的位置配准；将数字专题地图与卫星数字图像进行重合叠置。,6、符号注记图层生成地图符号可以突出的表现制图区域内一种或几种自然要素或社会经济要素，以弥补遥感影像在某些信息的不足。注记是对某种地物属性的补充说明，这些注记可以提高影像地图的易读性。符号与注记可以利用图形软件交互式添加在新的数据图层中。,7、影像地图图面配置图面配置的要求是保持影像地图上信息量均衡和便于用图者使用。合理设计与配置地图图面可以提高影像地图表现的艺术性。一般商业GIS软件和计算机辅助制图软件都提供了交互式图面配置功能。,图面配置的内容包括：影像地图放置的位置。添加影像标题。配置图例。配置参考图放置比例尺。配置指北箭头。图幅边框生成。图面配置的结果可以单独保存在一个数据图层中。,8、遥感影像地图制作与印刷遥感影像地图的制作打印机输出制作遥感影像图喷墨打印机、热转移打印机、色升华打印机。彩色喷墨绘图仪输出制作遥感影像图洗印制作遥感影像图激光数码成像仪制作遥感影像图,