遥感图像目视判读.ppt
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1、第九章 遥感图像目视判读,9.1 目视判读原理9.2 目视判读的方法与步骤9.3 土地利用判读实例(自学)9.4 地质地貌判读实例(自学),遥感信息提取的原理和方法,遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映。依据遥感图像上的地物特征,识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程叫信息提取。信息提取的方法有:目视判读法:是目前常用的方法。计算机分类法:有监督分类、非监督分类、模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘技术方法。,9.1 目视判读原理一、一般概念与图像判读过程定义:遥感图像是探测目标地物综合信息的最直观、最丰富的载体,人们运用丰富
2、的专业背景知识,通过肉眼观察,经过综合分析、逻辑推理、验证检查把这些信息提取和解析出来的过程叫目视判读。,空间结构、时间特点、化学组分、物理属性,成像方式、探测波段、投影方式、时空因素,大小形状、色调灰阶、畸变失真、成图比例,大小形状、色调灰阶、畸变失真、成图比例,增强处理、信息提取、逻辑推理、对比分析,空间结构、时间特点、化学组分、物理属性,遥感成像过程图像判读过程,二、目视判读标志定义:遥感影像上那些能够作为分析、判断景观地物的影像特征称判读标志或解译标志。(一)直接解译标志直接解译标志是判读目标自身特点在影像上的直接表现形式,一般包括:1.色调:是地物电磁辐射能量在影像上的模拟记录,在黑
3、白像片上表现为灰阶;在彩色像片上表现为色别与色阶。2.阴影;3.形状;4.大小;5.位置;6.布局;7.图案;8.纹理;,目视判读的标志,色调/色彩:判读前通过反差调整和彩色增强后,成为目视判读的重要标志。形状:是目视判读最直观的标志。大小:根据地物间的相对大小,区分地物。阴影:可判读地物的高度,但也遮挡部分地物信息。组合图案:当地物较小时,在影像上表现为纹理,即某种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。,(二)间接解译标志9.2 目视判读的方法与步骤一、目视判读的方法,(一)遥感资料的准备:遥感影像资料、一般背景资料;,(二)增强处理判读前期准备,(三)判读具体方法,直接判读法:依据判读标
4、志,直接识别地物属性。对比分析法:与该地区已知的资料对比,或与实地对比而识别地物属性;或通过对遥感图像不同波段、不同时相的对比分析,识别地物的性质和发展变化规律。综合、逻辑推理法:根据地学规律,分析地物之间的内在必然分布规律,由某种地物推断出另一种地物的存在及属性。如由植被类型可推断出土壤的类型,根据建筑密度可判断人口规模等。地理相关分析法信息复合法,二、遥感影像判读步骤,准备工作,室内判读,野外工作,成图总结,准备资料;准备影像;分析影像;,建立解译标志;初步解译;,核实解决疑难;检查成果精度;其他野外工作;,制图;提交成果;,航空像片的判读,航空像片一般用摄影的方法获得,航高在10km以内
5、的对流层。目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。航空像片的比例尺大、分辨率高,常用直接判读法和对比分析法。一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。航空像片主要应用在城市遥感中。,一、判读标志航片判读:根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征,并研究其分布和发生发展的规律。判读的标志:形状;大小;色调/颜色;影阴;组合图案/纹理结构。,航空像片的判读,二、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
6、调较亮。实习:居民地和道路的判读。,航空像片的判读,三、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。,航空像片的判读,四、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。,航空像片的判读,五、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。,航空像片的判读,
7、卫星图像的判读,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:由于各种地物组成的物质成分、结构、理化性质的差异,导致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。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。反映在图像上为:相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同。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
8、水下地形。,卫星图像的判读,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。,卫星图像的判读,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
9、,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。,卫星图像的判读,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。,卫星图像的判读,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
10、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。,卫星图像的判读,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。,卫星图像的判读,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。,卫星图像的判读,第五章 复习题,1.遥感
11、图像解译有哪两种?主要依据是什么?2.遥感图像地物识别特征有哪些?3.影响遥感图像目视解译的因素有哪些?4.遥感图像目视解译的标志有哪些?5.遥感图像目视解译方法有哪些?基本步骤是什么?6.举例说明遥感图像目视判读过程和方法。,实习 卫星图像判读实习,内容:判读一幅当地TM彩色合成图像,判读出水体、城镇居民地、道路等,用ERDAS软件分层解译出各地物类型;对比地区的地图,判读出水体、城镇、道路等的名称和属性;绘出该图幅的经纬线及地理坐标值;编写简单的解译报告,说明图幅的简单状况。,9.3土地利用判读实例一、土地利用分类(一)土地与土地利用 土地:是自然地理各要素,包括地貌、气候、水文、植被和土
12、壤,以及人类活动影响在内,于地表环境某一段内相互联系、相互作用所形成的自然综合体。土地利用:是人类依据土地资源的自然属性特点有目的地加以利用的实况。(二)土地利用分类系统 国土资源部于2001年8月颁发了土地分类系统规范。,1.分类原则(1)实用性和科学性相结合原则;(2)连续性原则(3)多途径满足土地管理的需要原则;(4)精简、协调的原则;2.分类体系 我国土地利用分类系统,分为一、二、三级。,(三)土地利用与土地覆盖分类,三、遥感土地利用判读特点(一)区域性与时间性(二)遥感数据类型与成图比例尺,(三)精度要求 我国1:10000及1:5000土地利用现状调查有如下要求:1.最好用像片平面
13、图,或者利用航片制图,然后进行纠正、转绘成图。2.许多线状地物,包括河流、道路、铁道与公路边沟、固定的沟渠、田埂等,都要实行实地测量,其精度要求达到0.1mm,地物的补测精度的定点误差不得超过mm。3.地形图和航片上的最小图斑:耕地为6.0mm2、林地、草地为15.0mm2,居民点为4.0mm2。,第六章 复习题,1遥感图像的计算机分类原理和基本过程是什么?2遥感图像的计算机分类方法有那两大类?分别有哪些类型?3举例说明土壤遥感、地质遥感、水体遥感和植被遥感的应用领域?4 什么是高光谱遥感?主要的应用领域?,第八章 3S技术的集成应用,1 概述 2 地理信息系统的概念 3 GPS技术 4 遥感
14、在GIS中的作用 5 3S技术的集成应用实例,本章提要(),本章主要介绍了3S技术的概念和集成应用的实例。,返回,遥感(Remote Sensing)、地理信息系统(Geographic Information System)与全球定位系统(Global Position System)的英文名称中最后一个单词均含有“S”,习惯上将这三种技术合称为“3S”技术。早在20世纪70年代,集成技术也逐步得到应用。但用现代系统科学与信息技术的观点来解释集成思想,并把这种思想用于3S集成,形成一个较完整的系统集成理论、技术与方法体系,则是空间信息领域的专家学者近年来一直在致力探索的事情。空间信息集成系统
15、的核心在于系统集成,实现各单元信息系统的异构同化和同构整体化;这是一个多学科多技术相互渗透的并行、重构与协同过程,是多方法、多机制相互融合以产生突破与聚变的过程。,1 概述,本节结束,返回,地理信息系统(GIS)是在计算机硬件和软件支持下,运用地理信息科学和系统工程理论,科学管理和综合分析各种地理数据,提供管理、模拟、决策、规划、预测和预报等任务所需要的各种地理信息的技术系统。地理信息系统的功能()。全球定位系统基本原理:全球定位系统是利用多颗导航卫星的无线电信号,对地球表面某地点进行定位、报时或对地面移动物体进行导航的技术系统。,2 地理信息系统的概念,本节结束,地理数据采集功能地理数据管理
16、功能空间分析和属性分析功能地理信息的可视化表现,返回,GPS是以卫星为基础的无线电测时、定位、导航系统,可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据。目前GPS定位采用的基本观测测量主要有两种:码相位测量和载波相位测量。(数字式相位测量仪)GPS技术目前应用于精细农业、车辆导航与监控等。,3 GPS技术,本节结束,返回,载波相位观测值:载波相位应被称为载波拍频相位,它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。,地理信息系统(GIS)与遥感(RS)的集成是必然的。遥感数字图像可以作为GIS数据库中一种重要的数据源,从遥感图像中可以
17、获取不同的专题数据,更新GIS数据库中的地学专题图。利用遥感数字影像获取地面高程,更新GIS中高程数据。,4 遥感在GIS中的作用,本节结束,返回,3S技术在车辆导航与车辆监控系统中的综合应用3S技术在海洋渔业资源开发中的综合应用3S技术在精细农业发展中的综合应用3S技术在土地研究中的综合应用3S技术在全球变化研究领域中的综合应用3S技术在其他领域中的综合应用(),5 3S技术的集成应用实例,本节结束 本章结束,环境动态监测与环境保护 防灾、减灾、救灾 城市规划与城市管理,返回,精细农业,精细农业就是一种现代化农业理念。所谓精细农业,是指基于变异的一种田间管理手段。农田里田间土壤、作物的特性都
18、不是均一的,是随着时间、空间变化的。而在传统的、目前仍在采用的农田管理中,都认为是均一的,采用统一的施肥时间、施肥量。,精细农业,实际存在的差别、空间变异使得目前这种按均一进行田间作业的方式有两种弊害:第一,浪费资源,为了使贫瘠缺肥的地也能获得高收成,就把施肥量设定得比较高,那么本来就比较肥沃的地就浪费了;第二,这些过量施用的农药、肥料会流入地表水和地下水,引起环境污染。在这种情况下提出精细农业,根据田间变异来确定最合适的管理决策,目标是在降低消耗、保护环境的前提下,获得最佳的收成。,精细农业,精细农业本身是一种可持续发展的理念,是一种管理方式。但是为了达到这个目标,需要三方面的工作。首先,获
19、得田间数据;其次,根据收集的数据作出作业决策,决定施肥量、时间、地点;第三,需要机器来完成。这三个方面的工作仅凭人力是无法很好完成的,因此需要现代技术来支撑,也就是所谓的3S技术RS(遥感,用于收集数据)、GIS(地理信息系统,用于处理数据)、GPS(定位系统),并且最终需要利用机器人等先进机械来完成决策。这两点结合即平时所说的农业信息化和农业机械化。,精细农业,全国目前推行的测土配方施肥工程就是精细农业的一例。测土配方施肥技术是指通过土壤测试,及时掌握土壤肥力状况,按不同作物的需肥特征和农业生产要求,实行肥料的适量配比,提高肥料养分利用率。发展精细农业的目标是便携式的仪器。“现在我们看到的机
20、器都处于研究阶段,由研究人员操纵。,第六章 遥感数字图像计算机解译,计算机图像分类的概念;计算机图像分类的方法:非监督分类,监督分类.,分类的后处理;,1.1计算机图像分类的概念概述,1.计算机判读:以计算机系统为支撑环境,利用模式识别技术与人工智能技术相结合,根据目标地物的影像特征(颜色、形状、纹理、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,实现对遥感图象的理解,完成对遥感图象的解译.2.模式:即某种实物的标准形式或使人可以照着做的标准样式。举例:某地物的光谱特征曲线反映了该地物的反射特性,所以,该光谱特征曲线就是该地物的一个模式。,1.1计算机图像分类的
21、概念概述,3.模式识别:即对需识别或分类的对象,进行一系列测量(例对未知类别的地物,测量它在等波长处的反射特性。)然后将这一系列测量所构成的模式与已知类别的地物模式作比较,看它与那一个相同或相似,即判认它是属于哪一个类别的地物。4.计算机判读与目视判读目的一样,但在判读和识别地物的模式方面,有着明显的不同:目视判读:主要以图像的空间特征(地物的几何特征和光谱特征的空间反映)为判读依据。计算机判读:主要以图像像元的灰度(地物光谱特征的直接反映)为判读依据。,1.1计算机图像分类的概念概述,5.计算机判读实现的思想基础 同类地物具有相同(似)的光谱特征,不同地物的光谱特征具有明显的差别。由于影响地
22、物光谱特征的因素很多,所以影像的判读分类都是建立在统计分析的基础上的。同类地物的图像灰度概率在单波段(一维空间)符合正态分布规律。多维图像(即多波段)中的一个像元值(灰度)向量。在几何上相当于多维空间中的一个点,而同类地物的像元值,即不集中于一点,也绝非是杂乱无章的分布,而是相对地密集在一起,形成一个点群(一个点群就是地物的一种类别)。一般情况下,点群的边界不是截然的,有少部分重叠和交错的情况。,1.1计算机图像分类的概念概述,特征点集群在特征空间的分布情况。理想情况不同类别地物的集群至少在一个特征子空间(即某一波段图像)中是完全可以区分开的。此时,可在相应的子空间图像中采用简单的“图像密度分
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